專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有多個(gè)半導(dǎo)體封裝的半導(dǎo)體器件，每個(gè)半導(dǎo)體封裝具有介于電極之間并被具有連接端子的密封構(gòu)件密封的半導(dǎo)體元件。
背景技術(shù)：
已提出的半導(dǎo)體封裝包括夾在一對(duì)金屬體之間并用模壓樹(shù)脂密封的半導(dǎo)體元件。該金屬體用作半導(dǎo)體元件的電極以及熱傳遞構(gòu)件。(參見(jiàn)例如日本專利公開(kāi)號(hào)3596388，美國(guó)專利公開(kāi)號(hào)2004/0089941，美國(guó)專利公開(kāi)號(hào)2004/0089940，以及美國(guó)專利號(hào)6998707、6992383、6967404和6960825)。
在這樣的半導(dǎo)體封裝中，金屬體的外表面(即與面對(duì)半導(dǎo)體元件的表面相對(duì)的表面)從模壓樹(shù)脂露出來(lái)，從而從那里進(jìn)行熱傳遞。此外，從金屬體之一上的模壓樹(shù)脂露出來(lái)的連接端子被配置用于與外部組件電連接。
利用多個(gè)這種半導(dǎo)體封裝構(gòu)建逆變器器件或另一種器件。利用匯流條(bus bar)，將半導(dǎo)體封裝通過(guò)各自的連接端子電連接。
然而，由于使用匯流條，電感將增大，這是所不希望的。電感將引起相對(duì)大的沖擊電壓，并且因此沖擊電壓將增大在半導(dǎo)體封裝中的半導(dǎo)體元件的負(fù)載。

發(fā)明內(nèi)容
所公開(kāi)的半導(dǎo)體器件包括第一和第二半導(dǎo)體封裝。每個(gè)半導(dǎo)體封裝包括半導(dǎo)體元件，多個(gè)電極構(gòu)件以及密封構(gòu)件。半導(dǎo)體元件介于各個(gè)電極構(gòu)件之間，并且電極構(gòu)件與各個(gè)半導(dǎo)體元件電通信并且為各個(gè)半導(dǎo)體元件進(jìn)行熱傳遞。密封構(gòu)件將各個(gè)半導(dǎo)體元件密封在各自的電極構(gòu)件之間，并且每個(gè)電極構(gòu)件的外表面從各自的密封構(gòu)件露出來(lái)。每個(gè)半導(dǎo)體封裝包括電耦合到電極構(gòu)件之一、并且朝外延伸從而從各個(gè)密封構(gòu)件露出來(lái)的連接端子。連接端子彼此鄰接，從而建立第一和第二半導(dǎo)體封裝之間的電連接。
還公開(kāi)一種半導(dǎo)體器件包括第一和第二半導(dǎo)體封裝。每個(gè)半導(dǎo)體封裝包括半導(dǎo)體元件，多個(gè)電極構(gòu)件以及密封構(gòu)件。半導(dǎo)體元件介于各自的電極構(gòu)件之間，并且電極構(gòu)件與各個(gè)半導(dǎo)體元件電通信并且為各個(gè)半導(dǎo)體元件進(jìn)行熱傳遞。密封構(gòu)件將各個(gè)半導(dǎo)體元件密封在各自的電極構(gòu)件之間，并且每個(gè)電極構(gòu)件的外表面從各自的密封構(gòu)件露出來(lái)。每個(gè)半導(dǎo)體封裝包括電耦合到電極構(gòu)件之一，并且朝外延伸從而從各自的密封構(gòu)件露出來(lái)的連接端子。導(dǎo)電接合材料置于連接端子之間，從而建立在第一和第二半導(dǎo)體封裝之間的電連接。


圖1A是根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一個(gè)實(shí)施例的平面圖；圖1B是沿圖1A的1B-1B線的半導(dǎo)體器件的剖視圖；圖2是圖1A的半導(dǎo)體器件的第一半導(dǎo)體封裝的平面圖；圖3A和3B是半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體封裝的電連接的不同實(shí)施例的剖視圖；圖4是半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體封裝的電連接的另一實(shí)施例的剖視圖；圖5A是半導(dǎo)體器件另一實(shí)施例的平面圖；圖5B是圖5A的半導(dǎo)體器件的部分透視圖；圖6是半導(dǎo)體器件的另一實(shí)施例的剖視圖；圖7A和7B是半導(dǎo)體器件的另一實(shí)施例的側(cè)視圖；圖8A是用于半導(dǎo)體器件的絕緣構(gòu)件的一個(gè)實(shí)施例的透視圖；圖8B是具有圖8A的絕緣構(gòu)件的組裝的半導(dǎo)體器件的剖視圖；圖9是半導(dǎo)體器件的另一實(shí)施例的平面圖；圖10A和10B是半導(dǎo)體器件的另一實(shí)施例的平面圖；圖11是半導(dǎo)體器件的另一實(shí)施例的剖視圖；
圖12是半導(dǎo)體器件的另一實(shí)施例的端視圖。
具體實(shí)施例方式
此后，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。隨便提一下，在以下所示附圖中，相互等同或相當(dāng)?shù)牟考唤o定相同的附圖標(biāo)記，以簡(jiǎn)化說(shuō)明。
首先參照?qǐng)D1A和1B，示出半導(dǎo)體器件100的一個(gè)實(shí)施例。在實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件100攜載在交通工具上(例如汽車等)，并且半導(dǎo)體器件100被用作用于運(yùn)行車用電動(dòng)機(jī)的逆變器裝置。
半導(dǎo)體器件100包括第一半導(dǎo)體封裝10和第二半導(dǎo)體封裝20。在圖2中為了清楚的原因僅示出第一半導(dǎo)體封裝10?？梢岳斫?，第二半導(dǎo)體封裝20具有和第一半導(dǎo)體封裝10大體相同的結(jié)構(gòu)。然而，第二半導(dǎo)體封裝20相對(duì)于第一半導(dǎo)體封裝10被反轉(zhuǎn)180度。
如圖1A、1B和圖2所示，第一和第二半導(dǎo)體封裝10、20各包括兩個(gè)各自的半導(dǎo)體元件1、2。半導(dǎo)體元件1、2被布置在公共平面內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體元件1是IGBT(絕緣柵型雙極晶體管)，第二半導(dǎo)體元件2是FWD(慣性(flywheel)二極管)。
而且，第一和第二半導(dǎo)體封裝10、20各包括第一和第二電極構(gòu)件3、4。第一和第二電極構(gòu)件3、4由具有較高導(dǎo)熱率和導(dǎo)電率的金屬(例如銅合金、鋁合金等)制成。此外，在所示實(shí)施例中，第一和第二電極構(gòu)件3、4被成形為平板。在各個(gè)半導(dǎo)體封裝10、20中，第一和第二半導(dǎo)體元件1、2被置于各自的電極構(gòu)件對(duì)3、4之間。如同將更詳細(xì)解釋的一樣，電極構(gòu)件3、4與各個(gè)半導(dǎo)體元件1、2電通信。此外，如同將更詳細(xì)解釋的一樣，電極構(gòu)件3、4為各個(gè)半導(dǎo)體元件1、2進(jìn)行熱傳遞。
如圖1B所示，第一半導(dǎo)體封裝10的第一電極構(gòu)件3位于第二電極構(gòu)件4之下，并與之隔開(kāi)。相反，對(duì)于第二半導(dǎo)體封裝20，第一電極構(gòu)件3位于第二電極構(gòu)件4之上。
此外如圖1B所示，在半導(dǎo)體封裝10和20兩者中，各個(gè)第二電極構(gòu)件4的內(nèi)表面通過(guò)導(dǎo)電接合材料5和各個(gè)半導(dǎo)體元件1、2的一個(gè)表面電連接和熱連接。此外，在每個(gè)半導(dǎo)體封裝10、20中，散熱塊6被置于各個(gè)第一電極構(gòu)件3和各個(gè)半導(dǎo)體元件1、2的另一表面之間。導(dǎo)電接合材料5將散熱塊6分別電連接和熱連接到第一和第二半導(dǎo)體元件1、2。此外，導(dǎo)電接合材料5將散熱塊6分別電連接和熱連接到第一電極構(gòu)件3的內(nèi)表面。導(dǎo)電接合材料5可以是任何合適的類型，例如焊劑，導(dǎo)電粘合劑等。另外，在實(shí)施例中，散熱塊6由與電極構(gòu)件3、4相同的材料制成。
而且，各半導(dǎo)體封裝10、20包括密封構(gòu)件7。第一密封構(gòu)件7至少部分覆蓋第一半導(dǎo)體封裝10的第一和第二電極構(gòu)件3、4之間的外圍。這樣，第一密封構(gòu)件7將第一和第二半導(dǎo)體元件1、2封裝和密封在第一半導(dǎo)體封裝10的第一和第二電極構(gòu)件3、4內(nèi)。同樣，第二密封構(gòu)件7至少部分覆蓋第二半導(dǎo)體封裝20的第一和第二電極構(gòu)件3、4之間的外圍。這樣，第二密封構(gòu)件7將第一和第二半導(dǎo)體元件1、2封裝和密封在第二半導(dǎo)體封裝20的第一和第二電極構(gòu)件3、4內(nèi)。密封構(gòu)件可以由任何適合的材料制成，例如環(huán)氧基樹(shù)脂制成的模壓樹(shù)脂等。此外，在實(shí)施例中，密封構(gòu)件通過(guò)模壓成形制成相應(yīng)形狀。
如圖1B所示，電極構(gòu)件(3、4)中的每個(gè)包括未被各自的密封構(gòu)件7覆蓋的外表面3a、4a。這樣，外表面3a、4a從各自的密封構(gòu)件7露出來(lái)。這樣，每個(gè)第一半導(dǎo)體元件1的一個(gè)表面可通過(guò)一個(gè)電極構(gòu)件4和外表面4a導(dǎo)熱，每個(gè)第一半導(dǎo)體元件1的相對(duì)的表面可以通過(guò)各個(gè)散熱塊6、另一電極構(gòu)件3和外表面3a導(dǎo)熱。此外，每個(gè)第二半導(dǎo)體元件2的一個(gè)表面可通過(guò)一個(gè)電極構(gòu)件4和外表面4a導(dǎo)熱，并且每個(gè)第二半導(dǎo)體元件2的相對(duì)的表面可以通過(guò)各個(gè)散熱塊6、另一電極構(gòu)件3和外表面3a導(dǎo)熱。
在一個(gè)實(shí)施例中，電極構(gòu)件3、4分別通過(guò)導(dǎo)電接合材料5和散熱塊6電連接到兩個(gè)半導(dǎo)體元件1、2(即垂直型功率元件)的電極(未示出)。
這里，如圖2所示，第一半導(dǎo)體封裝10的電極構(gòu)件3、4的每個(gè)都分別設(shè)置有外端子31、32。同樣，第二半導(dǎo)體封裝20的電極構(gòu)件3、4的每個(gè)都分別設(shè)置有外端子33、34。外端子31、32、33、34從各自的密封構(gòu)件7突出而被露出來(lái)。外端子31-34可以以任何適合的方式連接到各自的電極構(gòu)件3、4，例如整體模制，加壓處理，焊接等。
在一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)置在第一半導(dǎo)體封裝10的電極構(gòu)件3上的外端子31是連接到上述車用電動(dòng)機(jī)的輸出端子。而且，設(shè)置在第一半導(dǎo)體封裝10的電極構(gòu)件4上的外端子32和設(shè)置在第二半導(dǎo)體封裝20的電極構(gòu)件4上的外端子33是該半導(dǎo)體器件100中的各個(gè)供電端子。在這個(gè)實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體封裝10的端子32側(cè)是在高電壓側(cè)，第二半導(dǎo)體封裝20的端子33側(cè)是在GND側(cè)。這里，端子31(即輸出端子)是在逆變器裝置中的所謂的U、V和W端子中的任何一個(gè)。端子32(即高壓電源端子)是所謂的P端子，端子33(即GND電源端子)是所謂的N端子。
而且，雖然由于采用利用同樣的兩個(gè)半導(dǎo)體封裝10、20的結(jié)構(gòu)，存在第二半導(dǎo)體封裝20的外端子34，但是在半導(dǎo)體器件100的某些實(shí)施例中外端子34是不必需的。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，外端子34包含在半導(dǎo)體器件100中。在另一個(gè)實(shí)施例中，不包括外端子34。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)切割將外端子從半導(dǎo)體器件100除去。
此外，第一半導(dǎo)體封裝10包括第一連接端子35a，第二半導(dǎo)體封裝20包括第二連接端子35b。第一和第二連接端子35a、35b由導(dǎo)電材料(例如與電極構(gòu)件3、4相同的材料)制成。此外，第一連接端子35a電耦合到第一半導(dǎo)體封裝10的電極構(gòu)件3，第二連接端子35b電耦合到第二半導(dǎo)體封裝20的電極構(gòu)件3。連接端子35a、35b可以任何合適的方式耦合到各自的電極構(gòu)件3(例如整體耦合、壓入配合、焊接等)。第一連接端子35a朝外延伸，從而從第一半導(dǎo)體封裝10的密封構(gòu)件7露出來(lái)，第二連接端子35b朝外延伸，從而從第二半導(dǎo)體封裝20的密封構(gòu)件7露出來(lái)。如同將更詳細(xì)討論的一樣，第一和第二連接端子35a、35b彼此電連接，使得第一和第二半導(dǎo)體封裝10、20彼此電連接。
如圖1B所示，各半導(dǎo)體封裝10、20的電極構(gòu)件3、4在第一方向(即在圖1B中的垂直方向)相對(duì)于彼此隔開(kāi)設(shè)置。第一和第二半導(dǎo)體封裝10、20在第二方向(即在圖1B中水平方向)相對(duì)于彼此排列。因此，第一和第二方向大致相互垂直。同時(shí)，連接端子35a、35b沿第二方向(即在圖1B中是水平方向)朝外延伸。這樣，連接端子35a、35b朝彼此延伸。
此外，在所示實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體封裝10相對(duì)于第二半導(dǎo)體封裝20被反轉(zhuǎn)180度。這樣，第一半導(dǎo)體封裝10的電極構(gòu)件3、4的垂直位置相對(duì)于第二半導(dǎo)體封裝20的電極構(gòu)件3、4的垂直位置是反向的。
如圖1B所示，連接端子35a、35b包括彎曲部分，使得連接端子35a、35b的一端連接到各自的電極構(gòu)件3，另一端垂直地與電極構(gòu)件3隔開(kāi)。這樣，連接端子35a、35b朝彼此彎曲以建立其間的電連接。
在圖1A和1B所示示例中，連接端子35a、35b彼此鄰接，從而建立其間的電連接。在一個(gè)實(shí)施例中，連接端子35a、35b還在兩個(gè)或多個(gè)焊點(diǎn)K(圖1A)上點(diǎn)焊。因此，連接端子35a、35b通過(guò)鄰接、疊置和點(diǎn)焊而電連接。
連接端子35a、35b在連接部分被連接。連接部分用電絕緣構(gòu)件40覆蓋。在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣構(gòu)件40通過(guò)模壓成形、涂覆、或類似方法，利用環(huán)氧樹(shù)脂等形成。
而且，如圖1A和2所示，在兩個(gè)半導(dǎo)體封裝10、20的每一個(gè)中，由引線框等組成的控制端子8被設(shè)置在鄰近各自的第一半導(dǎo)體元件1的模壓樹(shù)脂7的內(nèi)側(cè)。控制端子8允許傳輸信號(hào)以控制各自的第一半導(dǎo)體元件1。每個(gè)控制端子8的一端從密封構(gòu)件7突出，并被連接到電路基板(未示出)。每個(gè)第一半導(dǎo)體元件1通過(guò)在散熱塊6的側(cè)表面上的接合導(dǎo)線9電連接到各自的控制端子8。散熱塊6確保在第一半導(dǎo)體元件1的導(dǎo)線接合面和電極構(gòu)件3之間的適當(dāng)?shù)母叨?，以保持?dǎo)線9的高度。
因此，控制端子8被連接到上述電路基板，第一半導(dǎo)體元件1由電路基板的控制電路控制，直流電壓通過(guò)供電端子32、33從轉(zhuǎn)換器(未示出)輸入，轉(zhuǎn)換成交流電流，并從輸出端子31輸出到車用電動(dòng)機(jī)(未示出)。因此，半導(dǎo)體器件100用作上述逆變器裝置。
在一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件100通過(guò)分離地制造半導(dǎo)體封裝10、20而制成。然后，連接端子35a、35b被電連接(例如通過(guò)鄰接和焊接)。接下來(lái)，形成絕緣構(gòu)件40以覆蓋連接端子35a、35b。
因?yàn)榈谝话雽?dǎo)體封裝10的連接端子35a和第二半導(dǎo)體封裝20的連接端子35b之間的電連接通過(guò)將兩個(gè)端子35a、35b鄰接而建立，半導(dǎo)體封裝10、20以更可靠的方式電連接。具體地說(shuō)，與現(xiàn)有技術(shù)的經(jīng)由匯流條連接的封裝相比，較少可能通過(guò)電感產(chǎn)生沖擊電壓，其會(huì)增大在半導(dǎo)體封裝10、20中的半導(dǎo)體元件1、2的負(fù)載。
作為替換，為減小寄生電感，有一種結(jié)構(gòu)，其中更多的半導(dǎo)體元件排列并連接在單個(gè)半導(dǎo)體封裝的內(nèi)部。然而，這種結(jié)構(gòu)將引起涉及半導(dǎo)體元件的產(chǎn)率、由于模子擴(kuò)大引起的封裝變形、模子的產(chǎn)率等問(wèn)題。相反，對(duì)于半導(dǎo)體器件100的本實(shí)施例，封裝連接結(jié)構(gòu)減小了寄生電感，并且模子的尺寸保持相對(duì)小的狀態(tài)。
應(yīng)該注意到，除焊接以外，還可以用任何適合的方式實(shí)現(xiàn)端子35a、35b的鄰接電連接。例如，參照?qǐng)D3A，緊固件50(例如螺釘，螺栓等)延伸通過(guò)端子35a、35b，并且被用于使端子35a、35b保持在鄰接接觸狀態(tài)。可以使用任意數(shù)量的緊固件50。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，緊固件50被包括在圖1A所示的位置K。這樣，通過(guò)鄰接兩個(gè)連接端子35a、35b并用緊固件50保持它們，可以建立電連接。此外，因?yàn)榭梢匀コo固件(多個(gè)緊固件)50，當(dāng)半導(dǎo)體封裝10、20之一出現(xiàn)故障等的時(shí)候，可以容易地替換或修理半導(dǎo)體封裝10、20。
參照?qǐng)D3B，示出了電連接端子35a、35b的另一方法。在這個(gè)實(shí)施例中，端子35a、35b各自包括一個(gè)嚙合構(gòu)件37a、37b。在所示實(shí)施例中，嚙合構(gòu)件37a、37b是從端子35a、35b延伸出的材料形成的脊。嚙合構(gòu)件37a、37b彼此嚙合，以抑制端子35a、35b彼此遠(yuǎn)離地軸向移動(dòng)。因此，嚙合構(gòu)件37a、37b確保端子35a、35b保持鄰接接觸狀態(tài)?？梢岳斫獾氖菄Ш蠘?gòu)件37a、37b可以是任何適合的形狀，而不會(huì)脫離本公開(kāi)文本的范圍。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4，示出了半導(dǎo)體器件100的另一個(gè)實(shí)施例，其中連接端子35a、35b之間的電連接利用導(dǎo)電接合材料51建立。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電接合材料51是焊劑。在另一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電接合材料51是導(dǎo)電粘合劑。在又一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電接合材料51是硬釬料材料。然而，可以理解的是，導(dǎo)電接合材料51可以是任何適合的材料，而不會(huì)脫離本公開(kāi)文本的范圍。
因此，第一和第二半導(dǎo)體封裝10、20可以利用導(dǎo)電接合材料51替代匯流條進(jìn)行電連接。因此，第一和第二半導(dǎo)體封裝10、20以更可靠的方式電連接。具體地說(shuō)，與現(xiàn)有技術(shù)的經(jīng)由匯流條連接的封裝相比，較少可能通過(guò)電感產(chǎn)生沖擊電壓，其會(huì)增大在半導(dǎo)體封裝10、20中的半導(dǎo)體元件1、2的負(fù)載。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5A和5B，示出半導(dǎo)體器件101的另一實(shí)施例。圖5A是半導(dǎo)體器件101的外形平面圖，圖5B是示出圖5A的連接端子35a、35b的透視圖。在圖5中省略了絕緣構(gòu)件40。在這個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件101的上述輸出端子31被構(gòu)建為從第二半導(dǎo)體封裝20的連接端子35b延伸的一部分。
圖6中示出半導(dǎo)體器件102的另一實(shí)施例。具體地說(shuō)，圖6是半導(dǎo)體器件102的橫斷面視圖。在這個(gè)實(shí)施例中，第一和第二半導(dǎo)體封裝10，20的每個(gè)連接端子35a、35b比圖1A和1B中示出的那些更厚。更具體地說(shuō)，第一連接端子35a耦合到第一半導(dǎo)體封裝10的電極構(gòu)件3，使得第一連接端子35a的外表面36a與電極構(gòu)件3的外表面3a共面。同樣地，第二連接端子35b耦合到第二半導(dǎo)體封裝20的電極構(gòu)件3，使得第二連接端子35b的外表面36b與電極構(gòu)件3的外表面3a共面。這樣，端子35a、35b的兩個(gè)外表面36a、36b從密封構(gòu)件7露出來(lái)，并從絕緣構(gòu)件40露出來(lái)。因此，外表面36a、36b可以為半導(dǎo)體元件1、2提供額外的熱傳遞，使得半導(dǎo)體器件102的熱輻射能力增強(qiáng)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D7A和7B，示出半導(dǎo)體器件103的另一實(shí)施例。具體地說(shuō)，圖7A是示出兩個(gè)半導(dǎo)體封裝10、20被組裝之前的狀態(tài)的視圖，圖7B是示出兩個(gè)半導(dǎo)體封裝10、20被組裝之后的狀態(tài)的視圖。清楚起見(jiàn)，圖7A和7B僅示出密封構(gòu)件7，絕緣構(gòu)件41和連接端子35a、 35b。
在所示示例中，絕緣構(gòu)件41包括第一突出部分41a和第二突出部分41b。第一突出部分41a耦合到第一半導(dǎo)體封裝10的密封構(gòu)件7，第二突出部分41b耦合到第二半導(dǎo)體封裝20的密封構(gòu)件7。在一個(gè)實(shí)施例中，突出部分41a、41b整體耦合到各自的密封構(gòu)件7，例如，通過(guò)用模壓樹(shù)脂制模。當(dāng)半導(dǎo)體封裝10、20被組裝在一起時(shí)，突出部分41a、41b協(xié)同用于覆蓋第一和第二端子35a、35b，并使它們電絕緣。
可以理解的是，連接端子35a、35b可以以任何合適的方式電連接，例如，經(jīng)由圖4的導(dǎo)電接合材料51，焊接，緊固件及其類似方式。而且，可以有任意數(shù)量的突出部分41a、41b。例如，兩個(gè)或多個(gè)突出部分可以形成在兩個(gè)半導(dǎo)體封裝10、20的每個(gè)上，用于協(xié)同覆蓋連接端子35a、35b。
現(xiàn)在參照?qǐng)D8A，示出絕緣構(gòu)件42的另一實(shí)施例。圖8B是示出絕緣構(gòu)件42處于組裝狀態(tài)的橫斷面視圖。絕緣構(gòu)件42由橡膠或樹(shù)脂制成，并且大致為U形。絕緣構(gòu)件42至少部分圍繞連接端子35a、35b。換句話說(shuō)，在連接端子35a、35b被連接的區(qū)域，絕緣構(gòu)件42將兩個(gè)連接端子35a、35b夾在中間。這使得用絕緣構(gòu)件42覆蓋連接端子35a、35b。此外，絕緣構(gòu)件42是可移除地連接到第一和第二連接端子35a、35b上的。更具體地說(shuō)，絕緣構(gòu)件42可以彈性變形，以從連接端子35a、35b移除。
現(xiàn)在參照?qǐng)D9，示出半導(dǎo)體器件104的另一實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，絕緣構(gòu)件43幾乎覆蓋全部的半導(dǎo)體器件104。只有電極構(gòu)件3、4的外表面3a、4a和端子8、31-34從絕緣構(gòu)件43露出來(lái)。在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣構(gòu)件43由環(huán)氧樹(shù)脂制成。
另外，圖10A和10B示出半導(dǎo)體器件的另一實(shí)施例。如圖10A和10B所示，連接端子35a、35b沿橫向方向遠(yuǎn)離各自的半導(dǎo)體封裝10、20突出(即遠(yuǎn)離相對(duì)半導(dǎo)體封裝10、20突出)。連接端子35a、35b的終端沿縱向轉(zhuǎn)折(即朝向相對(duì)半導(dǎo)體封裝10、20)，從而建立與相對(duì)的連接端子35a、35b的電連接。在一個(gè)實(shí)施例中，連接端子35a、35b形成傾斜彎曲而不是90度彎曲，從而縮短端子35a、35b的長(zhǎng)度，如圖10A和10B所示。因此，較少可能產(chǎn)生寄生電感。
此外，在圖11所示的一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件100設(shè)置在冷卻裝置200內(nèi)，以改善熱傳遞。更具體地說(shuō)，半導(dǎo)體器件100被圍在冷卻裝置200內(nèi)，并且電極構(gòu)件3、4的外表面3a、4a鄰接到冷卻裝置200。在一個(gè)實(shí)施例中，冷卻裝置200是公知的，并包括由鋁，銅等制成的金屬板。冷卻裝置200包括一條液路，用于循環(huán)例如水的冷凍劑液體。冷卻裝置200通過(guò)緊固件或以其他適合的方法連接到半導(dǎo)體器件100。
在這個(gè)實(shí)施例中，將孔設(shè)置在冷卻裝置200中，與連接端子35a、35b鄰近(即在連接端子35a、35b為電連接的區(qū)域的上方和下方)。絕緣構(gòu)件40(由樹(shù)脂等組成)被壓入配合在孔中，并被固化。這樣，絕緣構(gòu)件40提供半導(dǎo)體器件100和冷卻裝置200之間的相對(duì)位置的可見(jiàn)指示，以更容易地組裝。
現(xiàn)在參照?qǐng)D12，示出了半導(dǎo)體器件110的另一個(gè)實(shí)施例。如圖12所示，第一半導(dǎo)體封裝10的電極構(gòu)件3、4和第二半導(dǎo)體封裝20的電極構(gòu)件3、4被沿第一方向(即圖12中的垂直方向)隔開(kāi)設(shè)置。同樣，第一和第二半導(dǎo)體封裝10、20在相同的方向(圖12中的垂直方向)堆疊。
第一半導(dǎo)體封裝10的電極構(gòu)件3的外表面3a是第一連接端子35a，第二半導(dǎo)體封裝20的電極構(gòu)件3的外表面3b是第二連接端子35b。通過(guò)堆疊第一和第二半導(dǎo)體封裝10、20，第一和第二連接端子35a、35b可以被配對(duì)，并經(jīng)由導(dǎo)電連接構(gòu)件51電連接。
這樣，半導(dǎo)體器件110的連接端子35a、35b可以容易地形成。同時(shí)，半導(dǎo)體封裝10、20可以緊密地定位在一起，從而減小電感。
可以理解的是，電極構(gòu)件4的外表面4a可用作第一和第二連接端子35a、35b。而且，半導(dǎo)體封裝10、20之一的外表面3a和另一個(gè)半導(dǎo)體封裝10、20的外表面4a可用作第一和第二連接端子35a、35b。
此外，連接端子35a、35b可經(jīng)過(guò)鄰接電連接。半導(dǎo)體封裝10、20可被緊固，夾緊，或焊接在一起以保持連接端子35a、35b鄰接。
而且，在圖12所示的半導(dǎo)體器件110中，絕緣構(gòu)件(例如樹(shù)脂)可以填充半導(dǎo)體封裝10、20之間的間隙。同時(shí)，絕緣構(gòu)件可被用于密封幾乎整個(gè)半導(dǎo)體器件110。
可以理解的是，在上述幾種半導(dǎo)體器件中，輸出端子31的突出位置和供電端子32、33不限于上述附圖所示的示例。
而且，雖然在以上圖1A和1B所示的示例中，第二半導(dǎo)體封裝20相對(duì)第一半導(dǎo)體封裝10被反轉(zhuǎn)180度，以180度反轉(zhuǎn)第二半導(dǎo)體封裝并不是必須的。通過(guò)從兩個(gè)半導(dǎo)體封裝10、20之間的第一金屬體3的端部抽取連接端子35a、35b從而建立電連接。
同時(shí)，在一個(gè)實(shí)施例中，散熱塊6沒(méi)有包含在半導(dǎo)體器件中。
此外，包含在半導(dǎo)體封裝10、20中的一對(duì)電極構(gòu)件3、4之間的半導(dǎo)體元件1、2可以是除上述IGBT和FWD半導(dǎo)體元件1、2的半導(dǎo)體元件。而且，半導(dǎo)體元件1、2的數(shù)量可以是一個(gè)或可以是三個(gè)或更多。另外，半導(dǎo)體器件可以包括三個(gè)或更多彼此電連接的半導(dǎo)體封裝10、20。
因此，雖然只選擇所選實(shí)施例示出本發(fā)明，但是對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯而易見(jiàn)的是在其中可以進(jìn)行多種改變和修正而不會(huì)脫離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍。此外，上述對(duì)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的描述，僅僅用于示例，而不用于對(duì)由所附權(quán)利要求及其等效內(nèi)容限定的發(fā)明進(jìn)行限制。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括第一半導(dǎo)體封裝，其具有第一半導(dǎo)體元件，多個(gè)第一電極構(gòu)件以及第一密封構(gòu)件，其中，所述第一半導(dǎo)體元件設(shè)置在所述多個(gè)第一電極構(gòu)件之間，其中所述第一電極構(gòu)件與所述第一半導(dǎo)體元件電通信，并且為所述第一半導(dǎo)體元件提供熱傳遞，其中所述第一密封構(gòu)件將所述第一半導(dǎo)體元件密封在所述第一電極構(gòu)件之間，并且其中每個(gè)所述第一電極構(gòu)件的外表面從所述第一密封構(gòu)件露出來(lái)；第二半導(dǎo)體封裝，其具有第二半導(dǎo)體元件，多個(gè)第二電極構(gòu)件以及第二密封構(gòu)件，其中，所述第二半導(dǎo)體元件設(shè)置在所述多個(gè)第二電極構(gòu)件之間，其中所述第二電極構(gòu)件與所述第二半導(dǎo)體元件電通信，并且為所述第二半導(dǎo)體元件提供熱傳遞，其中所述第二密封構(gòu)件將所述第二半導(dǎo)體元件密封在所述第二電極構(gòu)件之間，并且其中每個(gè)所述第二電極構(gòu)件的外表面從所述第二密封構(gòu)件露出來(lái)；第一連接端子，電耦合到所述多個(gè)第一電極構(gòu)件之一上，并朝外延伸從而從所述第一密封構(gòu)件露出來(lái)；以及第二連接端子，電耦合到所述多個(gè)第二電極構(gòu)件之一上，并朝外延伸從而從所述第二密封構(gòu)件露出來(lái)；其中所述第一和所述第二連接端子彼此鄰接，從而建立所述第一和所述第二半導(dǎo)體封裝之間的電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一電極構(gòu)件在第一方向以隔開(kāi)的關(guān)系布置；所述第二電極構(gòu)件在第一方向以隔開(kāi)的關(guān)系布置；所述第一和第二半導(dǎo)體封裝在第二方向以彼此相關(guān)的方式排列；所述第一方向大致垂直于所述第二方向；并且所述連接端子沿所述第二方向朝外延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一連接端子耦合到所述多個(gè)第一電極構(gòu)件之一，使得所述多個(gè)第一電極構(gòu)件之一的外表面與所述第一連接端子的外表面共面，并且使得所述第一連接端子的外表面從所述第一密封構(gòu)件露出來(lái)；并且所述第二連接端子耦合到所述多個(gè)第二電極構(gòu)件之一，使得所述多個(gè)第二電極構(gòu)件之一的外表面與所述第二連接端子的外表面共面，并且使得所述第二連接端子的外表面從所述第二密封構(gòu)件露出來(lái)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一和所述第二連接端子被電絕緣構(gòu)件覆蓋。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其中所述電絕緣構(gòu)件包括耦合到所述第一密封構(gòu)件的第一突出部分，以及耦合到所述第二密封構(gòu)件的第二突出部分，使得所述第一和所述第二突出部分協(xié)同以覆蓋所述第一和第二連接端子。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一和所述第二連接端子至少部分地被所述絕緣構(gòu)件圍繞，并且所述絕緣構(gòu)件可移除地耦合到所述第一和所述第二連接端子上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一電極構(gòu)件在所述第一方向以隔開(kāi)的關(guān)系布置，并且所述第二電極構(gòu)件在所述第一方向以隔開(kāi)的關(guān)系布置；所述第一電極構(gòu)件的外表面之一是所述第一連接端子，所述第二電極構(gòu)件的外表面之一是所述第二連接端子，使得所述第一和第二半導(dǎo)體封裝可以在所述第一方向被堆疊，以建立所述第一和第二端子之間的電連接。
8.一種半導(dǎo)體器件，包括第一半導(dǎo)體封裝，其具有第一半導(dǎo)體元件，多個(gè)第一電極構(gòu)件以及第一密封構(gòu)件，其中，所述第一半導(dǎo)體元件設(shè)置在所述多個(gè)第一電極構(gòu)件之間，其中所述第一電極構(gòu)件與所述第一半導(dǎo)體元件電通信，并且為所述第一半導(dǎo)體元件提供熱傳遞，其中所述第一密封構(gòu)件將所述第一半導(dǎo)體元件密封在所述第一電極構(gòu)件之間，并且其中每個(gè)所述第一電極構(gòu)件的外表面從所述第一密封構(gòu)件露出來(lái)；第二半導(dǎo)體封裝，其具有第二半導(dǎo)體元件，多個(gè)第二電極構(gòu)件以及第二密封構(gòu)件，其中，所述第二半導(dǎo)體元件設(shè)置在所述多個(gè)第二電極構(gòu)件之間，其中所述第二電極構(gòu)件與所述第二半導(dǎo)體元件電通信，并且為所述第二半導(dǎo)體元件提供熱傳遞，其中所述第二密封構(gòu)件將所述第二半導(dǎo)體元件密封在所述第二電極構(gòu)件之間，并且其中每個(gè)所述第二電極構(gòu)件的外表面從所述第二密封構(gòu)件露出來(lái)；第一連接端子，電耦合到所述多個(gè)第一電極構(gòu)件之一上，并朝外延伸從而從所述第一密封構(gòu)件露出來(lái)；第二連接端子，電耦合到所述多個(gè)第二電極構(gòu)件之一上，并朝外延伸從而從所述第二密封構(gòu)件露出來(lái)；以及導(dǎo)電接合材料，置于所述第一和所述第二連接端子之間，從而建立在所述第一和第二半導(dǎo)體封裝之間的電連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一電極構(gòu)件在第一方向以隔開(kāi)的關(guān)系布置；所述第二電極構(gòu)件在第一方向以隔開(kāi)的關(guān)系布置；所述第一和第二半導(dǎo)體封裝在第二方向以彼此相關(guān)的方式排列；所述第一方向大致垂直于所述第二方向；并且所述連接端子沿所述第二方向朝外延伸。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一連接端子耦合到所述多個(gè)第一電極構(gòu)件之一，使得所述多個(gè)第一電極構(gòu)件之一的外表面與所述第一連接端子的外表面共面，并且使得所述第一連接端子的外表面從所述第一密封構(gòu)件露出來(lái)；并且所述第二連接端子耦合到所述多個(gè)第二電極構(gòu)件之一，使得所述多個(gè)第二電極構(gòu)件之一的外表面與所述第二連接端子的外表面共面，并且使得所述第二連接端子的外表面從所述第二絕緣構(gòu)件露出來(lái)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一和所述第二連接端子被電絕緣構(gòu)件覆蓋。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其中所述電絕緣構(gòu)件包括耦合到所述第一密封構(gòu)件的第一突出部分，以及耦合到所述第二密封構(gòu)件的第二突出部分，使得所述第一和第二突出部分協(xié)同以覆蓋所述第一和第二連接端子。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一和所述第二連接端子至少部分地被所述絕緣構(gòu)件圍繞，并且所述絕緣構(gòu)件可移除地耦合到所述第一和第二連接端子上。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一電極構(gòu)件在所述第一方向以隔開(kāi)的關(guān)系布置，并且所述第二電極構(gòu)件在所述第一方向以隔開(kāi)的關(guān)系布置；所述第一電極構(gòu)件的外表面之一是所述第一連接端子，所述第二電極構(gòu)件的外表面之一是所述第二連接端子，使得所述第一和所述第二半導(dǎo)體封裝可以在第一方向被堆疊，以建立所述第一和所述第二端子之間的電連接。
全文摘要
公開(kāi)了一種半導(dǎo)體器件，其包括第一和第二半導(dǎo)體封裝。每個(gè)半導(dǎo)體封裝包括半導(dǎo)體元件，多個(gè)電極構(gòu)件以及密封構(gòu)件。半導(dǎo)體元件設(shè)置在所述各自的電極構(gòu)件之間，并且所述電極構(gòu)件與所述各自的半導(dǎo)體元件電通信并且為所述各自的半導(dǎo)體元件提供熱傳遞。所述密封構(gòu)件將所述各自的半導(dǎo)體元件密封在所述各自的電極構(gòu)件之間，并且每個(gè)電極構(gòu)件的外表面從所述各自的密封構(gòu)件露出來(lái)。每個(gè)半導(dǎo)體封裝包括電耦合到所述電極構(gòu)件之一，并且朝外延伸從而從所述各自的密封構(gòu)件露出來(lái)的連接端子。所述連接端子通過(guò)鄰接或經(jīng)由導(dǎo)電接合材料而電連接。
文檔編號(hào)H01L23/488GK1901187SQ20061010597
公開(kāi)日2007年1月24日 申請(qǐng)日期2006年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月22日
發(fā)明者持田晶良, 真光邦明, 大濱健一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝