[发明专利]用于带有失效开放机构的电子封装的系统和方法

说明书

技术领域

本发明的实施例一般地涉及电子构件封装，并且更加具体地涉及一种用于带有失效开放（fail-open）机构的电子封装的系统和方法。 

背景技术

功率半导体器件诸如功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）器件在从工业应用诸如重型机械到消费者应用诸如暖通空调（HVAC）系统、配电系统和汽车系统的各种各样的应用中已经变得普遍。功率半导体器件是有用的，因为它们能够利用具有小的形状因子的全固态器件替代机械开关和继电器。然而，在某些情况中，功率半导体器件可能由于器件失效而造成安全风险。例如，功率MOSFET器件可能在由于导致低欧姆状态的介质击穿或者金属化短路引起的短路条件中失效。在这个低欧姆状态中，在延长的持续时间中失去了对MOSFET的栅极的控制，从而导致器件的局部电阻性加热，这可以在器件内形成热斑。随着时间，这个加热可以导致MOSFET器件的封装、在其上安装器件的印刷电路板（PCB）和/或在其中安设器件的系统的、非期望的热引燃。 

在其中安全性是主要的顾虑的系统中，诸如在汽车中，功率半导体器件的热引燃是特别地危险的。如果在功率半导体中的局部加热引起热引燃，则封装引燃，这继而引燃在其上安装该封装的PCB。燃烧PCB然后可以使汽车着火。 

检测热过载条件的开始是挑战性的，因为热过载的开始并不是必要地伴随着可容易地检测的高电流条件。如果在特定器件内的局部加热由在器件半导体材料的小区域中的电流拥挤引起，则可以不带明显电流地在器件内实现高温。如果器件在使得器件不可控的短路条件中失效，则控制或者停止热过载条件还可能是困难的。某些系统通过将可回流热保护器件（RTP）与功率半导体器件的栅极串联耦合而已经解决了这个问题，这被设计成当RTP器件的温度超过临界温度时创建开路。 

发明内容

根据一个实施例，一种半导体封装包括：被配置为被安装在电路板上的第一表面；和可热膨胀材料的区域，该可热膨胀材料的区域被配置为当可热膨胀材料的温度超过第一温度时远离电路板地推动半导体封装的第一表面。 

在以下的附图和说明中阐述了本发明的一个或者多个实施例的细节。根据说明和附图并且根据权利要求，本发明的其它特征、目的和优点将是明显的。 

附图说明

在以下的附图和说明中阐述了本发明的一个或者多个实施例的细节。根据说明和附图并且根据权利要求，本发明的其它特征、目的和优点将是明显的。在图中，贯穿各个视图，相同的附图标记一般地标注为了简洁起见而一般地将不被重复描述的相同的构件。为了更加完整地理解本发明，现在参考与附图相结合进行的以下说明，其中： 

图1a-1b示意实例汽车电池开关系统；

图2a-b示意实施例封装的截面；

图3a-d示意实施例TO 263-7封装；

图4a-b示意实施例多层条；

图5a-5e示意进一步的实施例封装；

图6a-c示意根据可替代实施例的封装；

图7a-c示意根据进一步的实施例的封装；

图8a-d示意根据另一个进一步的实施例的封装；

图9a-d示意根据进一步的实施例的封装；并且

图10示意根据可替代实施例的各种双金属条。

具体实施方式

以下详细地讨论了目前优选的实施例的实现和使用。然而，应该理解，本发明提供能够在各种各样的具体背景中体现的很多可应用的创造性概念。所讨论的具体实施例仅仅示意了用于实现和使用本发明的具体方式，而非限制本发明的范围。 

将关于在具体背景（即用于在功率半导体器件内带有失效开放机构的电子封装的系统和方法）中的示例性实施例描述本发明。实施例系统和方法还可以被应用于倾向于热过载的其它类型的电子构件。 

图1a使用汽车电池开关系统100作为实例示意了在功率半导体器件中的过热的问题。汽车电池开关系统100经由熔丝102和功率晶体管106从电池104向负载电阻110供应电力。控制集成电路108控制功率晶体管106的栅极。在正常操作条件下，一旦驾驶员激活点火开关，控制集成电路108便可以激活功率晶体管106。当功率晶体管106被打开时，电流从电池106通过负载电阻110流动。一种典型的汽车系统可以具有控制流向汽车的各种系统的电力的大约十二个功率晶体管开关。例如，系统诸如刮水器电动机、内部照明、汽车音频系统和其它系统可以每一个均具有向该具体系统供应电力的专用开关。