用于功率半導(dǎo)體裝置的模塊布置的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及包括具有功率半導(dǎo)體裝置的至少一個(gè)模塊的模塊布置。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及具有為半導(dǎo)體裝置提供非常安全和可靠保護(hù)的能力的用于功率半導(dǎo)體裝置的模塊布置。
【背景技術(shù)】
[0002]多種功率半導(dǎo)體模塊是已知的，并且用于許多不同電子裝置中。這些功率電子模塊的要求是要提供可接受的可靠性以及安全性。
[0003]關(guān)于安全性和可靠性，功率電子模塊以及由其所組成的功率半導(dǎo)體裝置已知對(duì)環(huán)境影響是敏感的。特別地是，濕氣和水分在考慮不利地影響和潛在地?fù)p壞功率半導(dǎo)體裝置或相應(yīng)地功率半導(dǎo)體模塊時(shí)具有相關(guān)性。為了防止水分和其他污染物滲入模塊中并且到達(dá)功率半導(dǎo)體裝置，例如，已知的是將硅凝膠應(yīng)用到襯底和功率半導(dǎo)體裝置。
[0004]例如，從DE 102010041714 Al已知的是一種功率半導(dǎo)體模塊及其生產(chǎn)方法。這種功率半導(dǎo)體模塊包括互連裝置和基板?；灏芊獠⑶也贾糜糜诮邮绽鋮s流體的體積(volume)。此外，提供一種外殼，該外殼密閉地連接到基板。
[0005]此外，從EP 1686621 Al已知的是一種表面可安裝的密封封裝。這種封裝包括密封在其外殼部分中的半導(dǎo)體裝置。
[0006]但是，半導(dǎo)體裝置的保護(hù)并且因此布置在模塊或相應(yīng)地模塊布置中的功率半導(dǎo)體裝置以及用其裝備的電氣裝置的可靠性仍然具有改進(jìn)的潛力。
[0007]US 6650559 BI在圖3和圖7中公開(kāi)具有兩個(gè)功率半導(dǎo)體模塊的用于功率半導(dǎo)體裝置的模塊布置，由此模塊包括用于接收功率半導(dǎo)體裝置的內(nèi)體積，該體積由模塊殼體(enclosure)來(lái)包圍。
[0008]此外，US 2009/0021916 Al也在圖3和圖4中示出用于功率半導(dǎo)體裝置的這種模塊布置，由此模塊包括用于接收至少一個(gè)功率半導(dǎo)體裝置的內(nèi)體積，該體積由模塊殼體來(lái)包圍。
[0009]EP 2437295 Al在圖1和圖2中公開(kāi)一種用于功率半導(dǎo)體裝置的眾所周知的模塊布置。
[0010]此外，EP 1544915 Al公開(kāi)一種電路模塊散熱器安裝布置，由此圖25是以截面來(lái)示出電路模塊的封裝構(gòu)造的示意配置的視圖。這個(gè)電路模塊具有一種夾具(fixture)，包含盒裝配部分(case fitting port1n)或螺旋裝配部分，其用于固定樹(shù)脂或金屬盒，以在其中收容通過(guò)使用電路模塊所構(gòu)成的電氣設(shè)備。
[0011]US 2012/0098119 Al在圖4和圖5中再次示出用于功率半導(dǎo)體裝置的模塊布置，由此模塊包括用于接收至少一個(gè)功率半導(dǎo)體裝置的內(nèi)體積，該體積由模塊殼體來(lái)包圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)模塊布置，其允許對(duì)半導(dǎo)體裝置的特別安全保護(hù)并且因此允許顯著改進(jìn)的可靠性。
[0013]這個(gè)目的通過(guò)如權(quán)利要求1所述的用于功率半導(dǎo)體裝置的模塊布置來(lái)實(shí)現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中限定本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0014]本發(fā)明涉及一種用于功率半導(dǎo)體裝置的模塊布置，其包括一個(gè)或多個(gè)功率半導(dǎo)體模塊，其中一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體功率模塊包括具有第一表面以及布置成與第一表面相對(duì)的第二表面的襯底，其中該襯底至少部分電絕緣，其中傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)布置在襯底的第一表面處，其中至少一個(gè)功率半導(dǎo)體裝置布置在所述傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)上并且與其電連接，其中一個(gè)或多個(gè)模塊包括用于接收至少一個(gè)功率半導(dǎo)體裝置的內(nèi)體積，該體積通過(guò)模塊殼體從其周?chē)h(huán)境密封，其中該模塊布置包括至少部分限定用于接收一個(gè)或多個(gè)模塊的體積的布置殼體，并且其中該殼體覆蓋所述體積。
[0015]按照本發(fā)明，可提供一種模塊布置，其在保持其部分放電性能(這對(duì)高電壓應(yīng)用或相應(yīng)地高功率應(yīng)用是特別有利的)的同時(shí)，允許半導(dǎo)體裝置或相應(yīng)地芯片的改進(jìn)保護(hù)而免受環(huán)境影響(例如濕氣和水分)。這類(lèi)功率應(yīng)用示范和非限制性地一般可以是處理大于75 A的電流和/或大于1000 V的電壓的那些應(yīng)用。
[0016]詳細(xì)來(lái)說(shuō)，用于功率半導(dǎo)體裝置的模塊布置包括一個(gè)或多個(gè)功率半導(dǎo)體模塊。因此，按照本發(fā)明，可提供功率模塊布置僅包括一個(gè)功率半導(dǎo)體模塊，或者它可包括一個(gè)以上功率半導(dǎo)體模塊。在非限制性示例中，兩個(gè)或以上、例如2至6個(gè)功率半導(dǎo)體模塊可在功率半導(dǎo)體模塊布置中提供。此外，可為一個(gè)或者所限定數(shù)量的現(xiàn)有功率半導(dǎo)體模塊提供描述的以下特征，其中不具有描述的性質(zhì)或者以不同方式所布置的其他半導(dǎo)體模塊可存在，并且由功率半導(dǎo)體布置所組成，而沒(méi)有離開(kāi)本發(fā)明的范圍。
[0017]關(guān)于一個(gè)或多個(gè)功率半導(dǎo)體模塊，這些可包括具有第一表面以及布置成與第一表面相對(duì)的第二表面的襯底。襯底至少部分電絕緣，這具體表示這個(gè)襯底的區(qū)或相應(yīng)地區(qū)域可以電絕緣，而其他區(qū)或相應(yīng)地區(qū)域可以不電絕緣，而是導(dǎo)電的。備選地，襯底例如可在由電絕緣材料來(lái)形成的情況下完全電絕緣。
[0018]—般來(lái)說(shuō)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道為此所提供的功率半導(dǎo)體模塊和襯底的要求，由于這個(gè)要求，本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道哪一種材料適合作為導(dǎo)電材料和相應(yīng)地電絕緣材料。作為示例并且以非限制性方式，絕緣材料可包括其中包含電阻率為101° 0hm.m的氮化鋁(AlN)的材料，而導(dǎo)電材料以示范的和非限制性方式可包括諸如電阻率為0.1695X10 7ohm.m的銅的材料。
[0019]此外，導(dǎo)電襯底、例如具體是導(dǎo)電通路(例如具體是金屬化)布置在襯底的第一表面。這可示范地表示傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)在襯底的表面上形成。例如在襯底完全電絕緣并且傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)因此可通過(guò)將它例如作為所構(gòu)成的金屬化(metal I izat 1n )沉積在襯底的電絕緣材料的表面來(lái)形成的情況下，這個(gè)布置可以是有利的。備選地，襯底同樣可部分電絕緣并且部分導(dǎo)電來(lái)形成。因此，導(dǎo)電區(qū)或相應(yīng)地位置同樣可形成襯底的第一表面或者其至少一部分并且具體是導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。
[0020]傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)可基本上提供在襯底的第一表面處，以便接收一個(gè)或多個(gè)功率半導(dǎo)體裝置，如在下面將描述。
[0021]詳細(xì)來(lái)說(shuō)，如同從已知的功率半導(dǎo)體模塊基本上已知的，至少一個(gè)功率半導(dǎo)體裝置布置在上述傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)上并且與其電連接。半導(dǎo)體裝置一般可如本領(lǐng)域?qū)β拾雽?dǎo)體模塊或相應(yīng)地功率半導(dǎo)體布置已知的那樣來(lái)提供。例如，一個(gè)或多個(gè)功率半導(dǎo)體裝置可以是絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、反向?qū)щ娊^緣柵雙極晶體管(反向?qū)↖GBT)、雙模絕緣柵晶體管(BIGT)和/或二極管、例如肖特基二極管。此外并且為了使功率半導(dǎo)體模塊以及因此功率半導(dǎo)體布置適當(dāng)?shù)毓ぷ鳎粋€(gè)以上的不同或相同半導(dǎo)體裝置可存在。作為非限制性示例，IGBT和二極管可存在于一個(gè)模塊中。功率半導(dǎo)體裝置還可借助于具有適當(dāng)電導(dǎo)率的粘合劑來(lái)連接到襯底。例如，半導(dǎo)體裝置可借助于焊料來(lái)固定到襯底或相應(yīng)地其傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)。具體來(lái)說(shuō)，諸如IGBT的集電極的半導(dǎo)體裝置的第一主接觸件例如可固定到襯底，而諸如IGBT的發(fā)射極的半導(dǎo)體裝置的第二主接觸件可例如借助于接合線(xiàn)來(lái)連接到襯底的其他位置并且具體是連接到導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的其他部分或者其他導(dǎo)電通路。