專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
半導(dǎo)體器件
背景技術(shù)：
功率電子模塊是在功率電子電路中使用的半導(dǎo)體封裝。功率電子模塊典型地用在諸如逆變器和整流器的車輛和工業(yè)應(yīng)用中。包括在諸如斬波模塊的功率電子模塊內(nèi)的典型半導(dǎo)體組件包括絕緣柵雙極晶體管(IGBT)半導(dǎo)體芯片和二極管半導(dǎo)體芯片。這些芯片典型地通過印刷電路板電學(xué)耦合在一起。然而印刷電路板在功率電子模塊的制造中增加了材料成本和工藝成本。用于這些和其他原因，對本發(fā)明存在需要。

發(fā)明內(nèi)容
一個實施例提供一種半導(dǎo)體器件。該半導(dǎo)體器件包括底板以及耦合到底板的第一和第二絕緣柵雙極晶體管(IGBT)基板。該半導(dǎo)體器件包括耦合到底板的第一和第二二極管基板以及耦合到底板的第一、第二和第三控制基板。結(jié)合引線將第一和第二 IGBT基板耦合到第一控制基板。結(jié)合引線經(jīng)由第一和第二二極管基板將第一和第二 IGBT基板耦合到第二控制基板，且結(jié)合引線經(jīng)由第二二極管基板將第一和第二 IGBT基板耦合到第三控制基板。


附圖被包括在本說明書中以提供對本發(fā)明的進一步理解，并結(jié)合到本說明書中且構(gòu)成本說明書的一部分。附圖示出了本發(fā)明的實施例，且與說明書一起用于解釋實施例的原理。其他實施例和實施例的很多潛在優(yōu)勢將容易被意識到，因為通過參考下面的詳細描述它們將被更好地理解。附圖中的元件沒有必要彼此成比例。相似的參考數(shù)字指示相應(yīng)的類似部件。圖1說明功率模塊的一個實施例的剖面圖。圖2說明功率模塊的一個實施例的頂視圖。圖3A說明功率模塊的另一實施例的剖面圖。圖;3B說明功率模塊的一個實施例的頂視圖。
具體實施例方式在下面的詳細描述中，對附圖做出參考，附圖形成本說明書的一部分且通過可以實踐本發(fā)明的說明性特定實施例示出。就這方面而言，參考描述的(多個)附圖的取向使用諸如“頂”、“底”、“前”、“后”、“前列”、“拖尾”等方向術(shù)語。因為實施例的組件可以以很多不同取向布置，方向術(shù)語用于說明而絕非限制目的。應(yīng)當理解，可以使用其他實施例，且可以在不偏離本發(fā)明的范圍的條件下做出結(jié)構(gòu)或邏輯變化。因此下面的詳細描述并不具有限制意義，且本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。應(yīng)當理解，除非特別聲明，此處描述的各個示例性實施例的特征可以彼此組合。圖1說明功率模塊100的一個實施例的剖面圖。功率模塊100包括金屬底板102、第一控制基板104、第二控制基板106、第三控制基板108、第一控制端子128、第二控制端子 130、第三控制端子132、灌封材料134以及外殼136。功率模塊100還包括并聯(lián)電學(xué)耦合的兩個絕緣柵雙極晶體管(IGBT)基板以及并聯(lián)電學(xué)耦合的兩個二極管基板(未示出)。功率模塊100是不包括用于提供電學(xué)連接的常規(guī)印刷電路板的斬波模塊。底板102由銅或其他合適材料制成。外殼136耦合到底板102。外殼136由技術(shù)塑料或其他合適材料制成。外殼136包封(enclose)第一控制基板104、第二控制基板106、 第三控制基板108、兩個IGBT基板和兩個二極管基板。灌封材料134填充外殼136內(nèi)第一控制基板104、第二控制基板106、第三控制基板108、兩個IGBT基板、兩個二極管基板、第一控制端子128、第二控制端子130和第三控制端子132周圍的區(qū)域。在一個實施例中，第一控制基板104、第二控制基板106和第三控制基板108基本相同。第一控制基板104包括第一金屬層110、陶瓷層112和第二金屬層114。第一金屬層 110經(jīng)由焊接、燒結(jié)或其他合適工藝安裝在底板102上。第二金屬層114提供用于功率模塊 100的輔助集電極控制信號墊。第二金屬層114電學(xué)耦合到第一控制端子128。第一控制端子1 穿過外殼136延伸以提供到輔助集電極控制信號墊的外部電學(xué)連接。輔助集電極控制信號墊電學(xué)耦合到兩個IGBT基板。第二控制基板106包括第一金屬層116、陶瓷層118和第二金屬層120。第一金屬層116經(jīng)由焊接、燒結(jié)或其他合適工藝安裝在底板102上。第二金屬層120提供用于功率模塊100的輔助發(fā)射極控制信號墊。第二金屬層120電學(xué)耦合到第二控制端子130。第二控制端子130穿過外殼136延伸以提供到輔助發(fā)射極控制信號墊的外部電學(xué)連接。輔助發(fā)射極控制信號墊經(jīng)由兩個二極管基板電學(xué)耦合到兩個IGBT基板。第三控制基板108包括第一金屬層122、陶瓷層IM和第二金屬層126。第一金屬層122經(jīng)由焊接、燒結(jié)或其他合適工藝安裝在底板102上。第二金屬層1 提供用于功率模塊100的柵極控制信號墊。第二金屬層126電學(xué)耦合到第三控制端子132。第三控制端子132穿過外殼136延伸以提供到柵極控制信號墊的外部電學(xué)連接。柵極控制信號墊經(jīng)由兩個二極管基板之一電學(xué)耦合到兩個IGBT基板。圖2說明先前參考圖1描述和說明的功率模塊100的基板的一個實施例的頂視圖。功率模塊100包括第一控制基板104、第二控制基板106、第三控制基板108、第一 IGBT 基板150a、第二 IGBT基板150b、第一二極管基板15 和第二二極管基板15沘。第一 IGBT 基板150a和第二 IGBT基板150b提供斬波模塊的IGBT支路。第一二極管基板15 和第二二極管基板152b提供斬波模塊的二極管支路。第一 IGBT基板150a與第二 IGBT基板150b基本相同，且第一二極管基板15 與第二二極管基板152b基本相同。第一 IGBT基板150a和第二 IGBT基板150b中的每一個包括輔助集電極控制信號墊15如。輔助集電極控制信號墊15 全都電學(xué)耦合在一起且經(jīng)由結(jié)合引線156a電學(xué)耦合到第一控制基板104。第一二極管基板15 和第二二極管基板 152b不包括任何輔助集電極控制信號墊IMa，使得輔助集電極控制信號不通過第一二極管基板15 或第二二極管基板152b路由。第一 IGBT基板150a、第二 IGBT基板150b、第一二極管基板15 和第二二極管基板152b中的每一個包括輔助發(fā)射極控制信號墊154b。輔助發(fā)射極控制信號墊154b電學(xué)耦合在一起(除了下文說明的未被使用的輔助發(fā)射極控制信號墊1Mb)且經(jīng)由結(jié)合引線156b電學(xué)耦合到第二控制基板106。第一二極管基板15 和第二二極管基板152b均包括使用的和未被使用的輔助發(fā)射極控制信號墊154b。如圖2所示，第一二極管基板15 和第二二極管基板152b的左側(cè)的輔助發(fā)射極控制信號墊154b被使用，而第一二極管基板15 和第二二極管基板152b的右側(cè)的輔助發(fā)射極控制信號墊154b未被使用。在第一二極管基板15 和第二二極管基板 152b中的每一個的左側(cè)和右側(cè)均提供輔助發(fā)射極控制信號墊1Mb，使得兩個二極管基板基本相同但是當安裝到底板上時具有不同的取向。因此，第一 IGBT基板150a和第二 IGBT基板150b經(jīng)由第一二極管基板15 和第二二極管基板152b電學(xué)耦合到第二控制基板106。在第一二極管基板15 和第二二極管基板152b上提供的輔助發(fā)射極控制信號墊154b沒有其他目的，只是將第一 IGBT基板150a 和第二 IGBT基板150b電學(xué)耦合到第二控制基板106。第一 IGBT基板150a、第二 IGBT基板150b、第一二極管基板15 和第二二極管基板152b中的每一個包括柵極控制信號墊lMc。柵極控制信號墊15 電學(xué)耦合在一起(除了下文說明的未被使用的柵極控制信號墊IMc)且經(jīng)由結(jié)合引線156c電學(xué)耦合到第三控制基板108。第一二極管基板15 包括未被使用的柵極控制信號墊lMc，且第二二極管基板152b包括使用的柵極控制信號墊15 。在第一二極管基板15 和第二二極管墊152b 上提供柵極控制信號墊15 ，使得兩個二極管基板可以基本相同。因此，第一 IGBT基板150a和第二 IGBT基板150b經(jīng)由第二二極管基板152b電學(xué)耦合到第三控制基板108。在第一二極管基板15 和第二二極管基板152b上提供的柵極控制信號墊15 沒有其他目的，只是將第一 IGBT基板150a和第二 IGBT基板150b電學(xué)耦合到第三控制基板108。圖3A說明功率模塊200的另一實施例的剖面圖且圖說明功率模塊200的一個實施例的頂視圖。功率模塊200是斬波模塊。功率模塊200包括金屬底板202、第一 IGBT基板20 、第二 IGBT基板204b、第一二極管基板23 、第二二極管基板234b、第一控制基板 208、第二控制基板230和第三控制基板232。第一 IGBT基板20 和第二 IGBT基板204b 提供斬波模塊的IGBT支路。第一二極管基板23 和第二二極管基板234b提供斬波模塊的二極管支路。在一個實施例中，底板202是130X 140mm。第一 IGBT基板20 包括金屬化的陶瓷基板212。包括IGBT的半導(dǎo)體芯片214被附著到金屬化的陶瓷基板212。金屬化的陶瓷基板212經(jīng)由焊料層或燒結(jié)層210附著到底板202。第二 IGBT基板204b包括金屬化的陶瓷基板218。包括IGBT的半導(dǎo)體芯片220附著到金屬化的陶瓷基板218。金屬化的陶瓷基板218經(jīng)由焊料層或燒結(jié)層216附著到底板202。第一 IGBT基板20 和第二 IGBT基板 204b以對準鏡像對稱布置附著到底板202。第一二極管基板23 包括金屬化的陶瓷基板(未示出)。包括二極管的半導(dǎo)體芯片242附著到金屬化的陶瓷基板。金屬化的陶瓷基板經(jīng)由焊料層或燒結(jié)層附著到底板202。 第二二極管基板234b包括金屬化的陶瓷基板(未示出)。包括二極管的半導(dǎo)體芯片M4附著到金屬化的陶瓷基板。金屬化的陶瓷基板經(jīng)由焊料層或燒結(jié)層附著到底板202。第一二極管基板23 和第二二極管基板234b以對準鏡像對稱布置附著到底板202。另外，第一二極管基板23 附著到底板202，使得第一二極管基板23 與第一 IGBT基板20 對準。同樣，第二二極管基板234b附著到底板202，使得第二二極管基板234b與第二 IGBT基板204b 對準。第一控制基板208包括金屬化的陶瓷基板224。接觸墊2 在金屬化的陶瓷基板 2M上形成。金屬化的陶瓷基板2M經(jīng)由焊料層或燒結(jié)層222附著到底板202。第二控制基板230包括金屬化的陶瓷基板。接觸墊246在金屬化的陶瓷基板上形成。金屬化的陶瓷基板經(jīng)由焊料層或燒結(jié)層附著到底板202。第三控制基板232包括金屬化的陶瓷基板。接觸墊248在金屬化的陶瓷基板上形成。金屬化的陶瓷基板經(jīng)由焊料層或燒結(jié)層附著到底板 202。第一控制基板208、第二控制基板230和第三控制基板232在底板202上對準。第一控制基板208和第二控制基板230直接鄰接第二 IGBT基板MOb。第三控制基板232直接鄰接第二二極管基板234b。在一個實施例中，第一控制基板208提供輔助集電極控制墊，第二控制基板230提供輔助發(fā)射極控制墊，且第三控制基板232提供用于斬波模塊的柵極控制墊。輔助集電極控制信號線236電學(xué)耦合到第一控制基板208、第一 IGBT基板20 和第二 IGBT基板204b。 輔助發(fā)射極控制信號線238經(jīng)由第一二極管基板23 和第二二極管基板234b電學(xué)耦合到第二控制基板230、第一 IGBT基板20 和第二 IGBT基板204b。柵極控制信號線240經(jīng)由第二二極管基板234b電學(xué)耦合到第三控制基板232、第一 IGBT基板20 和第二 IGBT基板 204b。實施例提供斬波模塊，其中用于IGBT支路的控制信號經(jīng)由在二極管基板上提供的附加控制墊路由。二極管基板上提供的附加控制墊在二極管的操作中不被使用。以這種方式，可以避免用于路由控制信號的附加印刷電路板，這減小了斬波模塊的成本。另外，用于IGBT支路中的控制信號的區(qū)域也可以減小，這最大化了 IGBT支路中用于半導(dǎo)體芯片的區(qū)域。盡管此處已經(jīng)說明和描述了特定實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當意識到，在不偏離本發(fā)明的范圍的條件下，各種備選和/或等價實施方式可以替代示出和描述的特定實施例。本申請旨在覆蓋此處討論的特定實施例的任意修改或變型。因此，旨在表明，本發(fā)明僅由權(quán)利要求及其等價限制。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括 底板；耦合到底板的第一和第二絕緣柵雙極晶體管(IGBT)基板；耦合到底板的第一和第二二極管基板；耦合到底板的第一、第二和第三控制基板；將第一和第二 IGBT基板耦合到第一控制基板的結(jié)合引線；經(jīng)由第一和第二二極管基板將第一和第二 IGBT基板耦合到第二控制基板的結(jié)合引線；以及經(jīng)由第二二極管基板將第一和第二 IGBT基板耦合到第三控制基板的結(jié)合引線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中第一IGBT基板和第二 IGBT基板相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中第一二極管基板和第二二極管基板相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中第一控制基板、第二控制基板和第三控制基板相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中第一控制基板提供輔助集電極控制墊， 其中第二控制基板提供輔助發(fā)射極控制墊，并且其中第三控制基板提供柵極控制墊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中第一二極管基板和第二二極管基板包括配置成用于將第一 IGBT基板和第二 IGBT基板電學(xué)耦合到第二控制基板和第三控制基板的使用和未被使用的控制墊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，還包括 耦合到底板的外殼；以及穿過外殼延伸且耦合到第一控制基板、第二控制基板和第三控制基板的控制端子。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中第一和第二IGBT基板、第一和第二二極管基板以及第一、第二和第三控制基板中的每一個包括金屬化的陶瓷基板。
9.一種斬波模塊，包括 第一控制基板； 第二控制基板； 第三控制基板；耦合到第一控制基板的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)支路；以及二極管支路，包括配置成經(jīng)由該二極管支路將IGBT支路耦合到第二控制基板和第三控制基板的接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的斬波模塊，其中二極管支路包括配置成經(jīng)由二極管支路將 IGBT支路的第一 IGBT基板耦合到IGBT支路的第二 IGBT基板的接觸。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的斬波模塊，其中IGBT支路和二極管支路對準，并且其中第一控制基板、第二控制基板和第三控制基板對準。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的斬波模塊，其中第一控制基板和第二控制基板直接鄰接 IGBT支路，并且其中第三控制基板直接鄰接二極管支路。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的斬波模塊，還包括耦合到第一控制基板、第二控制基板、第三控制基板、IGBT支路和二極管支路的底板。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的斬波模塊，還包括 耦合到底板的外殼；以及穿過外殼延伸且耦合到第一控制基板、第二控制基板和第三控制基板的控制端子。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的斬波模塊，其中IGBT支路的第一IGBT基板和第二 IGBT基板處于鏡像對稱布置，并且其中二極管支路的第一二極管基板和第二二極管基板處于鏡像對稱布置。
16.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括 提供底板；將第一和第二絕緣柵雙極晶體管(IGBT)基板附著到底板； 將第一和第二二極管基板附著到底板； 將第一、第二和第三控制基板附著到底板；將第一 IGBT基板直接引線結(jié)合到第二 IGBT基板以提供第一控制信號線； 經(jīng)由第一二極管基板和第二二極管基板將第一 IGBT基板引線結(jié)合到第二 IGBT基板以提供第二控制信號線；將第一 IGBT基板直接引線結(jié)合到第二 IGBT基板且將第二 IGBT基板直接引線結(jié)合到第二二極管基板以提供第三控制信號線；將來自第二 IGBT基板的第一控制信號線直接引線結(jié)合到第一控制基板； 將來自第二 IGBT基板的第二控制信號線直接引線結(jié)合到第二控制基板；以及將來自第二二極管基板的第三控制信號線直接引線結(jié)合到第三控制基板。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括 將外殼附著到底板；以及將穿過外殼延伸的控制端子耦合到第一控制基板、第二控制基板和第三控制基板。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中將第一IGBT基板直接引線結(jié)合到第二 IGBT基板以提供第一控制信號線包括提供輔助集電極控制信號線，且其中經(jīng)由第一二極管基板和第二二極管基板將第一 IGBT基板引線結(jié)合到第二 IGBT 基板以提供第二控制信號線包括提供輔助發(fā)射極控制信號線，并且其中將第一 IGBT基板直接引線結(jié)合到第二 IGBT基板且將第二 IGBT基板直接引線結(jié)合到第二二極管基板以提供第三控制信號線包括提供柵極控制信號線。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中將第一和第二IGBT基板附著到底板包括以鏡像對稱布置將第一和第二 IGBT基板附著到底板，并且其中將第一和第二二極管基板附著到底板包括以鏡像對稱布置將第一和第二二極管基板附著到底板，且使得第一和第二二極管基板與第一和第二 IGBT基板對準。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中將第一、第二和第三控制基板附著到底板包括將第一、第二和第三控制基板附著到底板，使得第一、第二和第三控制基板對準，第一和第二控制基板直接鄰接第二 IGBT基板，且第三控制基板直接鄰接第二二極管基板。
21.一種半導(dǎo)體器件，包括 底板；耦合到底板的第一和第二絕緣柵雙極晶體管(IGBT)基板；耦合到底板的第一和第二二極管基板； 耦合到底板的第一、第二和第三控制基板，其中第一二極管基板和第二二極管基板包括配置成將第一 IGBT基板和第二 IGBT基板電學(xué)耦合到第二控制基板和第三控制基板的使用和未被使用的控制墊。
全文摘要
半導(dǎo)體器件，包括底板以及耦合到底板的第一和第二絕緣柵雙極晶體管(IGBT)基板。該半導(dǎo)體器件包括耦合到底板的第一和第二二極管基板以及耦合到底板的第一、第二和第三控制基板。結(jié)合引線將第一和第二IGBT基板耦合到第一控制基板。結(jié)合引線經(jīng)由第一和第二二極管基板將第一和第二IGBT基板耦合到第二控制基板，且結(jié)合引線經(jīng)由第二二極管基板將第一和第二IGBT基板耦合到第三控制基板。
文檔編號H01L25/07GK102403294SQ20111026535
公開日2012年4月4日 申請日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月8日
發(fā)明者本茨勒 I., 施潘克 R., 布雷克爾 W. 申請人:英飛凌科技股份有限公司