[发明专利]电子功率模块

说明书

本公开涉及具有增强的热耗散的电子功率模块及其制造方法。一种包括容纳堆叠体(88)的壳体(22)的电子功率模块(20)，其包括：DBC类型或类似的第一衬底(26)；集成了具有一个或多个电传导端子的电子部件的裸片(27)，被机械和热耦合至第一衬底的；和在第一衬底之上和在裸片之上延伸并且呈现出面对裸片的导电路径(32)的DBC类型或类似的第二衬底(29)。裸片通过烧结的热传导膏的第一耦合区域(30)被机械和热耦合至第一衬底；并且电子部件的一个或多个传导端子通过烧结的热传导膏的第二耦合区域(34)被机械、电和热耦合至第二衬底(29)的第一导电路径(32)。

本申请是于2016年2月29日提交的、申请号为201610113344.2、发明名称为“具有增强的热耗散的电子功率模块及其制造方法”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及设置有具有增强的热耗散的封装结构的电子功率模块并涉及用于制造电子功率模块的方法。

背景技术

如已知的，在半导体器件的制造中，封装是将包括电子和机电功能元件的经过处理的衬底转换成可以安装在印刷电路板(PCB)上的部件的最终步骤。封装体提供了对于衬底的保护并且提供了通过其能够将信号供应至功能元件并且获取来自那里的信号的必要的电连接。

为满足不断增加的集成度和尺寸上的减小的需要，目前所使用的封装方法包括晶片级封装(WLP)和3D封装。进一步的解决方案设想出表面安装器件(SMD)，其使得能够实现封装体的尺寸和组装成本的进一步减小。

除所包含的尺寸之外，封装体、特别是用于功率器件的封装体必须同样保证几千瓦的峰值功率的供应和同时几百瓦的耗散。用于功率器件的封装体因此必须满足关于所使用的材料和关于组成它们的元件的相互布置两者的精确要求。在现有技术中已知提供了图1中的横截面图中所图示出的类型的电子器件1，其中设置有侧壁2(典型地是塑料材料的)和基板4(典型地是铜的)的壳体10在其内部容纳包括底部衬底6、被布置在底部衬底6上的一个或多个裸片8和在裸片8之上延伸的顶部衬底9的三维组件。顶部衬底9通过焊料球12被机械和电耦合至底部衬底6。同样，裸片8也被布置在底部衬底6的适当的外壳中并且通过焊料球13被机械和电耦合至顶部衬底9的导电路径。裸片8通过无铅焊料膏或焊料的预制品(典型地是由SnAgCu合金组成的焊料膏或焊料的预制品)被耦合至底部衬底6。

根据一个实施例，裸片8分别集成了被以反并联配置可操作地耦合到一起的IGBT和二极管。顶部衬底9和底部衬底6是直接接合铜(DBC)类型的(或类似的)。DBC技术已被发展以提供陶瓷衬底与相对厚的铜薄层的直接接合，而不用添加进一步的接合材料。DBC衬底典型地被用于功率电路/模块。更详细地，DBC衬底由陶瓷材料(典型地是氧化铝(Al₂O₃)或氮化铝(AlN))的绝缘层构成，通过高温工艺使两个金属层、特别是呈薄层形式的纯铜(Cu-OFE：99.99％)的两个金属层附着至该绝缘层。最终结果是在铜薄层与中间陶瓷层之间的亲密接合。目前，该类型的衬底被广泛用于将部件安装在电子功率电路中，只要中间陶瓷层保证良好的电绝缘但同时使得能够实现热的良好的向外传递。用于被安装在所述衬底上的部件的连接的导电路径通过对铜层进行蚀刻直到达到绝缘的陶瓷层而获得，由此形成了彼此绝缘的导电区域(路径)。

然而，用于衬底之间的相互耦合和用于裸片与衬底之间的耦合的焊料球的使用是所得到的堆叠体的过度厚度以及由于球与衬底之间的熔化区域的存在而产生的寄生效应的引入的原因。

此外，已知类型的实施例势必造成在制造时间方面长的工艺步骤，引起了生产效率的降低。

发明内容

本发明的目的因此是提供将克服已知解决方案的缺点的配备有具有增强的热耗散的封装结构的电子功率模块和用于制造电子功率模块的方法。

根据本发明，电子功率模块及其制造方法如随附权利要求中所限定地提供。

附图说明