半导体模块专利检索-体模诊断设备和程序专利检索查询-专利查询网

积极推动地理标志专门立法

2022-03-10 地理标志，立法，知识产权
保护知识产权是对创新最大的激励

2022-03-10 保护知识产权，创新，激励
谢商华：加快制定知识产权基本法

2022-03-10 知识产权基本法
擦亮“双奥之城”品牌

2022-03-10 双奥，知识产权
让冰雪运动“热”力全开

2022-03-10 冰雪运动，知识产权
携手共奋进　走好强国路

2022-03-10 强国，知识产权
坚持创新引领　方能稳中求进

2022-03-10 创新，稳中求进，知识产权
答好“两张卷” 奋进新征程

2022-03-10 知识产权
专家解读政府工作报告中的创新和知识产权相关部署

2022-03-10 政府工作报告，创新，知识产权
今年政府工作报告指出：加强知识产权保护和运用

2022-03-10 政府工作报告，知识产权保护

半导体模块

阅读：1024发布：2020-06-13

IPRDB可以提供半导体模块专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种半导体模块，特别是功率半导体模块，在所述半导体模块中，与衬底(1)连接的半导体元件(2)被以电绝缘浇铸料(4)包铸。为了改善半导体元件(2)的散热，浇铸料(4)具有由陶瓷前驱体聚合物形成的基质。，下面是半导体模块专利的具体信息内容。

权利要求

1.半导体模块，特别是功率半导体模块，其中，与衬底(1)连接的半导体元件(2)被以电绝缘浇铸料(4)包铸，其特征在于，

所述浇铸料(4)具有由陶瓷前驱体聚合物形成的基质。

2.根据权利要求1所述的半导体模块，其中，利用填料以高达80体积％的填充度对所述陶瓷前驱体聚合物进行填充。

3.根据前述权利要求之一所述的半导体模块，其中，所述填料是由陶瓷材料形成的、具有处于0.5μm至500μm范围内的平均颗粒尺寸的粉末。

4.根据前述权利要求之一所述的半导体模块，其中，在室温下，所述陶瓷材料的热导率λ大于10W/mK，优选大于20W/mK。

5.根据前述权利要求之一所述的半导体模块，其中，所述陶瓷材料选自如下的组：BN、SiC、Si3N4、AlN、滑石、堇青石。

6.根据前述权利要求之一所述的半导体模块，其中，所述陶瓷前驱体聚合物选自如下的组：聚硅氧烷、聚硅氮烷、聚碳硅烷。

7.根据前述权利要求之一所述的半导体模块，其中，将在所述半导体元件(2)与至少区段式地包围所述半导体元件(2)的壳体(3)之间的间隙至少部分地以浇铸料(4)来填充。

8.根据前述权利要求之一所述的半导体模块，其中，所述陶瓷前驱体聚合物以凝胶状或热固性形式存在。

9.根据权利要求1至6之一所述的半导体模块，其中，包围所述半导体元件(2)的壳体(3)以与所述浇铸料(4)一体式构造的方式，由呈热固性形式存在的所述陶瓷前驱体聚合物形成。

说明书全文

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的半导体模块。

背景技术

例如由DE 10 2004 021 927 A1公知一种如下的半导体模块。在此，用电绝缘的浇铸料将与衬底连接的半导体元件包铸(umgieβen)。由此，半导体元件和半导体元件的连接部被保护免于与灰尘或者湿气相接触。
已知的、例如基于硅制备而成的浇铸料具有0.2至0.3W/mK的相对低的热导率λ。在半导体元件运行时产生的热量散发效果相对不良。这限制了半导体模块的功率。

发明内容

本发明的任务在于，消除现有技术的缺点。尤其应当提供具有改善的散热能力的半导体模块。根据本发明的另一目标应提高半导体模块的功率。
本发明的任务通过权利要求1的特征来解决。本发明的适当构造方案由权利要求2至9的特征得出。
根据本发明的措施而设置为：浇铸料具有由陶瓷前驱体聚合物形成的基质(Matrix)。这种浇铸料是电绝缘的。该浇铸料具有出色的热导率λ。所提出的浇铸料的另一个优点是该浇铸料的很高的温度耐受能力，该浇铸料承受得住高达300℃的工作温度。
在本发明的范围内，“衬底”这一概念被理解为例如呈板的形式存在的电绝缘材料，该绝缘材料设有导体电路。例如利用焊料、胶粘剂等可以将至少一个半导体元件装配在衬底上。
在本发明的范围内，“浇铸”这一概念被理解为对事先与衬底结合的半导体元件随后以浇铸料来包铸。于是，浇铸料覆盖住半导体元件，也就是说，包围住半导体元件的侧壁以及上侧。相反地，半导体元件的朝向衬底的底侧与浇铸料不发生接触或者仅部分地发生接触。
“陶瓷前驱体聚合物”这一概念被理解为如下聚合物，该聚合物例如随着温度的升高首先过渡为凝胶态并随后过渡为热固性状态。在热固性状态下，陶瓷前驱体聚合物一般具有高达300℃的温度耐受能力。在继续升温的情况下，可以由陶瓷前驱体聚合物生成陶瓷材料。属于陶瓷前驱体聚合物的例如有聚硅烷、聚碳硅烷和聚有机硅氮烷。
根据本发明提供的有利构造方案设置为，利用填料以高达80体积％的填充度来填充陶瓷前驱体聚合物。由此，可以提高陶瓷前驱体聚合物的导热率和粘度。
填料适当地可以是由陶瓷材料形成的、具有处于0.5至500μm范围内的平均颗粒尺寸的粉末。所述陶瓷材料很大程度上是惰性的。该陶瓷材料的添加不会导致与陶瓷前驱体聚合物发生不希望的化学反应。所提出的平均颗粒尺寸使得用常规的装置来进行浇铸料的浇铸成为可能。
在室温下，陶瓷材料的热导率λ适当地大于10W/mK，优选大于20W/mK。根据填充度而使得被以陶瓷材料填充的陶瓷前驱体聚合物的热导率值提高到2W/mK的数值之上。因此，所提出浇铸料特别适用于制备在运行中散发相对大的热量的功率半导体模块。
陶瓷材料适当地选自如下的组：BN、SiC、Si3N4、AlN、滑石、堇青石。所述陶瓷材料以高热导率见长。
此外，已被证实适当的是，所述陶瓷前驱体聚合物选自如下的组：聚硅氧烷、聚硅氮烷、聚碳硅烷。
通常在半导体模块中设置有至少部分地包围半导体元件的壳体。这种壳体一般由聚合物制成。壳体通常与衬底相结合，在此之前，半导体元件已装配在衬底上。
根据本发明的有利构造方案，半导体元件与包围半导体元件的壳体之间的间隙至少部分地以浇铸料来填充。由此，所述浇铸料形成了半导体元件与壳体间的散热桥。
浇铸料通常以低粘度的状态来浇铸。由此，可以充分地利用毛细力并且尤其确保了浇铸料与半导体元件间良好的热学接触。随后，陶瓷前驱体聚合物例如可以通过温度升高、辐射处理等交联直至预定的程度。然后，陶瓷前驱体聚合物特别是还能以凝胶态或热固性的形式存在。
根据特别有利的另选构造方案，根据本发明的浇铸料的应用使得略去通常用来制造半导体模块的壳体成为可能。包围半导体元件的壳体能够在与浇铸料一体构造的情况下由以热固性形式存在的陶瓷前驱体聚合物来形成。也就是说，与衬底结合的半导体元件可以例如被以一模具(Form)包围，接着，将浇铸料浇铸到该模具中并且然后转变成热固性的形式。即在这种情况下，浇铸料形成壳体。所述模具同样可以是“消失模(verlorene Form)”，例如是指安置在衬底上的且包围半导体元件的框架。在这种情况下，框架适当地具有由陶瓷前驱体聚合物形成的基质。在此，陶瓷前驱体基质以热固性的形式存在。适当地，所述框架具有与浇铸料相同的材料组成。所提出的消失模也可以在填入浇铸料之前，例如又借助陶瓷前驱体聚合物与衬底粘合在一起。由此，实现了框架与衬底之间特别良好的密封。

附图说明

下面，结合附图来详细地说明本发明的实施例。其中：
图1示出第一半导体模块的示意截面图，以及
图2示出第二半导体模块的示意截面图。

具体实施方式

图1示出第一半导体模块的示意截面图。在衬底1上，例如在直接敷铜(DCB)-衬底上，借助焊接装配有多个半导体元件2，例如功率半导体，诸如二极管、晶闸管、绝缘栅双极型晶体管(IGBTs)、场效应二极管(MOSFETs)或传感器元件。所述半导体元件2被壳体3区段式地包围。如在图1中所示地，壳体3可以在边缘围绕衬底1。而壳体3还可以安置到衬底1上。用标号4来标示浇铸料，浇铸料4至少区段式地覆盖了半导体元件2和衬底1，并且在边缘连到环绕(umlaufend)的壳体壁上。这样得到的半导体模块H在散热板5的中间连接下，装配到冷却体6上。
在这里，浇铸料4由陶瓷前驱体聚合物形成，例如由聚硅氧烷形成，利用填料对该陶瓷前驱体聚合物进行填充直至大约40体积％至50体积％。填料例如可以是处于1至5μm范围内的平均颗粒尺寸的SiC粉末。将填料嵌入到以凝胶态或热固性形式存在的所述陶瓷前驱体聚合物中。这样形成的浇铸料具有大于10W/mK的出色的热导率。
为了制造图1中所示的半导体模块，例如可以首先将常规的壳体3倒扣(stülpen)到衬底1之上，使得衬底1在边缘连到环绕的壳体壁上。接着，可以通过壳体3中的(未示出的)穿孔来填入浇铸料4。在此，陶瓷前驱体聚合物以低粘度的可流动形式存在。在接下来的步骤中，浇铸料4随后将通过温度升高而发生交联，并且交联成凝胶态或交联成热固性状态。由此，壳体3与衬底1牢固地粘合。浇铸料4形成了从半导体元件2到壳体3之间的出色的导热桥以及从壳体3那里通向环境。如果壳体3也由以热固性形式存在的所述陶瓷前驱体聚合物形成，那么将实现了浇铸料4到壳体3上的特别良好的附着。在这种情况下，壳体3同样具有出色的热导率λ。
图2示出第二半导体模块H的示意截面图。在这里，略去了图1中所示的壳体3。浇铸料4在这里取代了壳体。所述浇铸料4根据壳体的类型而成型并且对半导体元件2进行覆盖，至少区段式地对衬底1的朝向半导体元件2的上侧进行覆盖以及有利地对衬底1的环绕的边缘进行覆盖。
呈单件浇铸料4形式形成的壳体的制造例如可以在应用“消失模”的情况下进行。为此首先可以将用虚线标记的壳体模具7放置到衬底上或者同样可以倒扣到衬底1之上。在此，壳体模具7适当地由与浇铸料相同的材料制成，其中，在这里，陶瓷前驱体聚合物以热固性的形式存在。接着，通过设置在壳体模具7中的穿孔(在这里未示出)将浇铸料加入，并且随后例如通过升高温度同样转变成热固性状态，从而浇铸料4和壳体模具7构成一体式的壳体。
参考标号列表
1衬底
2半导体元件
3壳体
4浇铸料
5散热板
6冷却体
7壳体模具
H半导体模块

标题	发布/更新时间	阅读量
导体模块-专利编号CN109390538A	2020-05-11	201
支模体系-专利编号CN104652808B	2020-05-12	1014
模块体-专利编号CN1305682C	2020-05-13	67
导体模块-专利编号CN109390537A	2020-05-11	196
爬模架体-专利编号CN105401717B	2020-05-12	149
模具壳体-专利编号CN101502998B	2020-05-12	914
墙体模块-专利编号CN101748843A	2020-05-13	313
体模-专利编号CN106037632A	2020-05-11	865
模体组件-专利编号CN109770929A	2020-05-11	776
立体模型-专利编号CN100506157C	2020-05-13	590

半导体模块

技术领域

背景技术

发明内容

附图说明

具体实施方式

IPRDB

热门服务

关于我们

友情链接

联系方式