[发明专利]具有插入物的半导体模块以及用于生产具有插入物的半导体模块的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体模块，并且特别涉及具有插入物（insert）的半导体模块。

背景技术

电力电子模块是用在电力电子电路中的半导体模块。电力电子模块通常被采用在交通工具、轨道和工业应用中，例如用在逆变器或整流器中。它们同样可以应用于能量生成和传输的形式。包含在电力电子模块中的半导体组件可以涉及例如半导体芯片，其中包括绝缘栅（IGBT）、金属氧化物场效应晶体管（MOSFET）、结型场效应晶体管（JFET）、闸流管或者二极管。

许多半导体模块包括馈通（feed through）模块壳体顶面的多个电端子，以便实现与外部印刷电路板等等进行电连接。在模块的底面，衬底可以粘附到模块壳体。但是人们发现，如果模块操作在包含腐蚀性化合物（比如水蒸汽、盐雾、硫化氢（H₂S）、硫酸（H₂SO₄））的腐蚀性环境中，则存在所述（多种）腐蚀性化合物进入模块内部的风险，这是因为所述馈通位置和/或粘附物无法充分抑制（多种）腐蚀性化合物的侵入。在模块内部，（多种）腐蚀性化合物可能会导致枝状晶体特别在操作于不同电势下的铜导线之间生长。最后，这样的枝状晶体可能会导致铜导线之间的电短路。因此需要一种改进的解决方案。

发明内容

根据半导体模块的一个实施例，所述半导体模块包括模块壳体、功率半导体芯片、衬底、多个电端子以及第一密封环。模块壳体具有形成该模块壳体的相对面并且在垂直方向上彼此间隔开的顶面和底面。衬底承载功率半导体芯片并且与模块壳体机械联结(join)。多个电端子从模块壳体的内部延伸到模块壳体的外部，并且在馈通位置处穿透（penetrate）模块壳体的顶面。第一密封环被布置在模块壳体的顶面，从而使得在垂直于垂直方向的任何横向（lateral）方向上，所述多个电端子被布置在第一密封环的横向内边界内。

根据半导体模块系统的一个实施例，所述系统包括功率半导体模块和相抵保持器（counter holder）。功率半导体模块包括模块壳体、功率半导体芯片、衬底、多个电端子以及第一密封环。模块壳体具有形成该模块壳体的相对面并且在垂直方向上彼此间隔开的顶面和底面。衬底承载功率半导体芯片并且与模块壳体机械联结。多个电端子从模块壳体的内部延伸到模块壳体的外部，并且在馈通位置处穿透模块壳体的顶面。第一密封环被布置在模块壳体的顶面上，从而使得在垂直于垂直方向的任何横向方向上，所述多个电端子被布置在第一密封环的横向内边界内。相抵保持器包括其上布置第三密封环的底面，其被布置在模块壳体的顶面上并且其底面面向模块壳体的顶面，从而使得在垂直于垂直方向的任何横向方向上，所述多个电端子被布置在第三密封环的横向内边界内。

根据半导体模块装置（arrangement）的一个实施例，所述布置包括功率半导体模块和印刷电路板。功率半导体模块包括模块壳体、功率半导体芯片、衬底、多个电端子以及第一密封环。模块壳体具有形成该模块壳体的相对面并且在垂直方向上彼此间隔开的顶面和底面。衬底承载功率半导体芯片并且与模块壳体机械联结。多个电端子从模块壳体的内部延伸到模块壳体的外部，并且在馈通位置处穿透模块壳体的顶面。第一密封环被布置在模块壳体的顶面上，从而使得在垂直于垂直方向的任何横向方向上，所述多个电端子被布置在第一密封环的横向内边界内。印刷电路板具有多个相抵端子（counter terminal），其被布置在模块壳体的顶面上，从而使得每一个端子与其中一个相抵端子形成电接触。印刷电路板、第一密封环和模块壳体一起封闭地（hermetically）密封模块壳体顶面上的馈通位置。

根据半导体模块装置的另一个实施例，所述布置包括功率半导体模块、相抵保持器和印刷电路板。功率半导体模块包括模块壳体、功率半导体芯片、衬底、多个电端子以及第一密封环。模块壳体具有形成该模块壳体的相对面并且在垂直方向上彼此间隔开的顶面和底面。衬底承载功率半导体芯片并且与模块壳体机械联结。多个电端子从模块壳体的内部延伸到模块壳体的外部，并且在馈通位置处穿透模块壳体的顶面。第一密封环被布置在模块壳体的顶面上，从而使得在垂直于垂直方向的任何横向方向上，所述多个电端子被布置在第一密封环的横向内边界内。相抵保持器包括其上布置第三密封环的底面。印刷电路板具有多个相抵端子。相抵保持器和印刷电路板被布置在模块壳体的顶面上，从而使得印刷电路板被布置在相抵保持器与功率半导体模块之间，每一个端子与其中一个相抵端子形成电接触，并且相抵保持器、印刷电路板和第一密封环一起封闭地密封模块壳体顶面上的馈通位置。