半导体电子元件的封装方法

摘要

本发明涉及一种半导体电子元件的封装方法，该半导体电子元件包括一些以凸起形状置于一个绝缘陶瓷薄片(2)表面上的导体通道(5-7)，所述导体通道包括一些侧边(8)，以便这些侧边与所述薄片的表面分别形成将所述导体通道分开的沟槽(9)的边和底。该方法包括在所述沟槽中沉积混合材料(11)的步骤，所述混合材料包括一种含有悬浮半导体材料颗粒的绝缘粘合剂。

权利要求

1.一种半导体电子元件的封装方法，该半导体电子元件包括一些以凸起形状置于一个绝缘陶瓷薄片表面上的导体通道，所述导体通道包括一些侧边，以便这些侧边与所述绝缘陶瓷薄片的表面分别形成将所述导体通道分开的沟槽的边和底，其特征在于，该方法包括在所述沟槽中沉积混合材料的步骤，所述混合材料包括一种含有悬浮半导体材料颗粒的绝缘粘合剂，其中所述绝缘粘合剂选自包括漆、胶和树脂的组中，

并且其中所述悬浮半导体材料颗粒的半导体材料选自包括氧化锌、碳化硅和石墨的组中，或这些材料的混合物。

2.根据权利要求1的方法，其中混合材料包括质量百分比至少为18％的悬浮半导体材料颗粒。

3.根据权利要求2的方法，其中混合材料包括质量百分比为40％-60％的悬浮半导体材料颗粒。

4.根据权利要求1-3之一的方法，其中该方法包括一个在所述导体通道和混合材料上沉积绝缘材料层的步骤。

5.根据权利要求4的方法，其中所述绝缘材料是硅胶。

6.根据权利要求1的方法，其中所述绝缘粘合剂为凝胶。

7.一种半导体电子元件，该半导体电子元件包括一些以凸起形状置于一个绝缘陶瓷薄片表面上的导体通道，所述导体通道包括一些侧边，以便这些侧边与所述绝缘陶瓷薄片的表面分别形成将所述导体通道分开的沟槽的边和底，其特征在于用权利要求1-6之一的方法将所述半导体电子元件进行封装。

8.一种功率电子设备，其特征在于包括至少一个如权利要求7的半导体电子元件。

说明书

半导体电子元件的封装方法

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体电子元件的封装方法，特别是包括一些以凸起形状置于一个绝缘陶瓷薄片表面上的导体通道的这样一种半导体电子元件的封装方法，所述导体通道包括一些侧边，以便使这些侧边与所述薄片的表面分别形成将所述导体通道分开的沟槽的边和底。

背景技术

[0002] 集成功率电子技术的应用可以提高装载系统的质量，增加系统的安全性。但是，功率半导体电压不可避免的上升要自查它们周围的安全性。如果在半导体的故障机构上的积累起来的知识可以开发出能使这些机构安全运行的尺寸标准，则对它们周围的安全性也是不一样的，也就是说对于子系统和构成盒子绝缘体的材料是不一样的。事实上，盒子承受电应力，对于这些电应力来讲，并没有非要调节该盒子的尺寸，在该盒子中绝缘材料通常构成细微的绝缘点。

[0003] 一种基本方案在于使所有这些材料都留尺寸余量，以保证电压稳定性。但由此出现的是增加了恒定尺寸的功率密度，从而使绝缘体留有尺寸余量受到限制。不过必须使这些集成装置在所希望的电压下运行。

发明内容

[0004] 本发明旨在克服这些缺陷。

[0005] 为此，本发明首先提出一种半导体电子元件的封装方法，该半导体电子元件包括一些以凸起形状置于一个绝缘陶瓷薄片表面上的导体通道，所述导体通道包括一些侧边，以便这些侧边与所述薄片的表面分别形成将所述导体通道分开的沟槽的边和底，所述方法包括在所述沟槽中沉积混合材料的步骤，所述混合材料包括一种含有悬浮半导体材料颗粒的绝缘粘合剂。

[0006] 在一种特定实施模式中，所述绝缘粘合剂选自包括凝胶、漆、胶和树脂的组中。

[0007] 同样是在一种特定实施模式中，所述颗粒的半导体材料选自包括氧化锌、碳化硅和石墨的组中，或这些材料的混合物。

[0008] 更具体地说，混合材料可以包括质量至少为18％，特别是40％-60％的半导体材料颗粒。

[0009] 同样是在一种特定实施模式中，本发明的方法可以包括一个在所述导体通道和混合材料上沉积绝缘材料层的步骤。

[0010] 上述材料尤其可以为硅胶。

[0011] 本发明还涉及一种半导体电子元件，该半导体电子元件包括一些以凸起形状置于一个绝缘陶瓷薄片表面上的导体通道，所述导体通道包括一些侧边，以便这些侧边与所述薄片的表面分别形成将所述导体通道分开的沟槽的边和底，用上述方式将所述元件进行封装。

[0012] 本发明还涉及一种包括至少一个这样的半导体电子元件的功率电子设备。

附图说明

[0013] 现在结合附图对本发明的作为非限定例子的特定实施模式进行描述，其中：

[0014] 图1是本发明半导体电子元件的透视图；

[0015] 图2是该元件的局部剖视图。

具体实施方式

[0016] 图1和2中的元件1包括一个绝缘陶瓷薄片2，用公知方法将半导体智能卡3，例如此处是二极管和三极管IGBT设置在该薄片上。同样也是用公知的方法，利用导线4将智能卡3与沉积在薄片2上的铜导体通道连接，此处铜导体通道是汇集通道5，功率转移(report)发射通道6和智能卡IGBT控制通道7。

[0017] 这些通道包括限定出沟槽9的侧边8，沟槽的底由陶瓷薄片2的表面构成。

[0018] 在现有技术中，随后就将到目前所描述过的这种元件封装到绝缘硅胶中。这样就对铜/硅胶和铜/陶瓷交界面产生很大的电应力。

[0019] 根据本发明，沿着将导体通道分开的沟槽沉积一个含有绝缘粘合剂的混合材料的层，所述绝缘粘合剂包括悬浮半导体材料颗粒。其余封装用现有技术的硅胶进行。例如，对于厚度约为300μm的通道来讲，混合材料层的厚度可以为200μm-500μm之间。

[0020] 混合材料的绝缘粘合剂可以为凝胶，例如通常用作封装绝缘材料的硅胶、粘结胶、漆或树脂，例如酚树脂或醇酸树脂。

[0021] 悬浮半导体材料颗粒例如可以是氧化锌、碳化硅或石墨，也可以是这些材料的混合物。应指出的是，半导体材料应当至少构成混合材料总质量的18％，例如在40％-60％之间。

[0022] 混合材料可以延伸电势线，这就象征在各铜导体通道之间的电场的增强。为了保证各通道之间的电压强度，绝缘粘合剂应当有高的介电性能。因此，半导体颗粒可以根据它们的固有特性使电场渐变。这样，为介电绝缘选择的基体中插入的颗粒比例的变化可以或多或少地使电应力渐变。

[0023] 选择混合材料中的半导体材料颗粒的比例和特性可以使材料的渐变效应改变。因此减少导体通道附近区的应力可以增加出现局部放电的阈值，而局部放电会造成绝缘材料的断裂。这样就降低了作为基质绝缘体的陶瓷的老化。