专利名称：封装的圆柱形功率半导体器件和压力接触装置的制作方法
技术领域：
本实用新型介绍了一种封装的呈圆柱形的功率半导体器件，该功率半导体器件用于表面贴装器件(SMD)钎焊连接以及用于压力接触连接，其中，该功率半导体器件具有功率半导体芯片、两个负载连接元件和合成材料壳体，该合成材料壳体包围住功率半导体芯片以及负载连接元件的部分。
背景技术：
原则上普遍公知的是可SMD钎焊的电子器件，如电阻、二极管和电容器。这些器件通常构造为呈圆柱形的，在圆柱体末端上具有两个接触区域，并且两个接触区域水平地布置在大多数情况下为电路板的基底上，并且以钎焊技术与该电路板的传导路径电连接。当二极管的最大电流负载能力较小时，水平的布置方式例如对于二极管而言是特别有利的。对于更高的电流负载能力，至电路板的接触面则不具有足够的横截面，以便充分导出例如所产生的热损失。
发明内容由此，本实用新型的任务基于，提出一种可SMD钎焊的功率半导体器件和带有该功率半导体器件的优选装置，该功率半导体器件实现了更好的热导出，并且此外，其它连接技术也是可行的。该任务按本实用新型的一个方面提供的封装的圆柱形功率半导体器件和本实用新型的另一个方面提供的压力接触装置来解决。根据本实用新型的一个方面，提供一种封装的呈圆柱形的功率半导体器件，所述功率半导体器件用于SMD的钎焊连接以及用于压力接触连接，所述功率半导体器件具有功率半导体芯片、在所述功率半导体芯片的主要面上的各一个负载连接元件和合成材料壳体，其中，各自的所述负载连接元件具有用于与所述功率半导体芯片的所配属的所述主要面接触的第一接触区段、用于钎焊连接或压力接触连接的第二接触区段和在接触区段之间的连接区段，其中，所述合成材料壳体包围所述功率半导体芯片、所述第一接触区段和所述连接区段，并且其中，所述功率半导体器件的直径比所述功率半导体器件的高度更大。根据本实用新型的一个方面提供的功率半导体器件，其中，所述第二接触区段中的至少一个构造为向所述连接区段的方向连续地或不连续地变细。根据本实用新型的一个方面提供的功率半导体器件，其中，各自的所述负载连接元件一件式地构造，并且所述第一接触区段的最大直径小于所述第二接触区段的最大直径。根据本实用新型的一个方面提供的功率半导体器件，其中，各自的所述负载连接元件的所述连接区段具有结构化的表面，用于与所述合成材料壳体更好地形状锁合地连接。根据本实用新型的另一个方面，提供一种压力接触装置，所述压力接触装置带有压力接触机构和至少一个所述的封装的呈圆柱形的功率半导体器件，其中，所述压力接触机构具有第一夹紧指，所述第一夹紧指具有用于与功率半导体器件的所配属的第二接触机构进行电的和机械的连接的第三接触机构，其中，所述第一夹紧指具有弹性区段，用于由所述第三接触机构到所配属的所述负载连接元件的、在到所述功率半导体器件的所述功率半导体芯片上的方向上的轴向压力引导，并且其中，压力机构具有用于所述功率半导体器件的另一个第二接触机构的止推座。根据本实用新型的另一个方面提供的压力接触装置，其中，所述止推座构造为与所述第一夹紧指相同的第二夹紧指。根据本实用新型的另一个方面提供的压力接触装置，其中，所述止推座具有第四接触机构，并且其中，所述第四接触机构和/或所述第一夹紧指的第三接触机构借助保持机构来部分地或完全地包围所述负载连接元件的所配属的所述第二接触机构，并同时进行电接触和机械固定。本实用新型的出发点是用于SMD钎焊连接的半导体器件。按本实用新型的功率半导体器件同样具有呈圆柱形的基本形状，然而不仅SMD钎焊连接是可行的，压力接触连接应该也是可行的，其中，压力应在圆柱形基本形状的旋转轴线方向上在轴向上得到引导。功率半导体器件优选地具有中心布置的带有两个主要面的功率半导体芯片，这两个主要面构造功率半导体芯片的负载连接面。优选的是，该功率半导体芯片是带有作为正极连接面及负极连接面的负载连接面的功率二极管。负载连接元件优选地与两个负载连接面钎焊连接，为此，各自的负载连接元件具有第一接触区段。第二接触区段用于功率半导体器件的外接口，该第二接触区段同样作为钎焊连接部或作为带有轴向压力引导的压力接触连接部。各自的第一和第二接触区段借助连接区段优选单件式地相互连接。在这种情况下优选是，一个或两个接触区段向所属连接区段的方向变细，由此，位于接触区段末端的各接触面具有最大的直径。功率半导体芯片，如各自的负载连接元件的第一接触区段和连接区段也由合成材料壳体包围，合成材料壳体与功率半导体器件的上述元件形状锁合地连接。在这种情况下优选的是，为了改善连接质量，各自的连接区段具有结构化的表面，例如槽纹。为了在压力接触连接范畴内，在将压力在轴向上引导到负载连接元件时承受力，各自的连接区段相应地设定尺寸，这也用于功率半导体芯片的散热。在这种情况下特别重要的是，限定连接区段的长度，因此功率半导体器件具有与其直径相比更小的高度。通过这种设定尺寸的设计方案，并且为实现足够的散热而优选的是，在用于SMD 钎焊连接时，功率半导体器件以第二接触区段中的一个平面地布置在传导路径上。在带有至少一个这种封装的呈圆柱形的功率半导体器件的、带有压力接触机构的按本实用新型的装置中，压力接触机构具有带有第三接触机构的第一夹紧指。该第三接触机构用于与功率半导体器件的至少一个所配属的第二接触机构进行电和机械的连接。此外，该第一夹紧指具有弹性区段，用于由第三接触机构到所配属的第二接触机构上的、到该功率半导体器件的功率半导体芯片方向上的轴向压力引导。为此，压力机构还具有用于功率半导体器件的另一个第二接触机构的止推座。可优选的是，该止推座构造为第二夹紧指， 其中，该第二夹紧指与第一夹紧指相同地构造。[0020]此外有利的是，止推座具有第四接触机构，其中，该第四接触机构和/或第一夹紧指的第三接触机构部分地或完全地包围功率半导体器件的所配属的第二接触机构，并同时进行电接触和机械固定。
借助按图I至图3所示的实施例对按本实用新型的解决方案作进一步阐释。图I示出按本实用新型的功率半导体器件的剖面；图2以三维视图示出布置在电路板上的、按本实用新型的功率半导体器件；以及图3示出按本实用新型的带有以压力接触的功率半导体器件的装置。
具体实施方式
图I示出按本实用新型的旋转对称的呈圆柱形的功率半导体器件I的剖面。中心布置的是呈片状的、带有至少一个示意性示出的PN结36的功率半导体芯片30。优选的是， 功率半导体芯片30是带有各一个平面的正极连接面32及负极连接面34作为其主要面的
功率二极管。两个负载连接元件20、40连接到这些主要面32、34上，并且分别与这些主要面以导电连接的方式连接。这些负载连接元件20、40由各一个用于与功率二极管30的所配属的负载连接面32、34电接触的第一接触机构22、42、用于功率半导体器件10的外部电接触的第二接触机构26、46，和各一个连接这些接触元件22、26、42、46的连接机构22、24组成。 此外优选的是，负载连接元件20、40的两个接触机构中的至少各一个，可能的话最好两个接触机构都朝着彼此的方向，或者说向各自的连接元件24、44的方向上连续地或不连续地变细。此处示出了不同的优选变化方案，其中，可能的实施方式原则上不限制于此。同样， 在功率半导体器件10中，通常不设置有多个不同的实施方式。此外，功率半导体器件10具有合成材料壳体50，在此，该合成材料壳体以注塑法布置。该壳体50包围功率二极管30、各自的第一接触机构22、42、负载连接元件20、40的各自的连接机构24、44。可优选的是，如此处所示，第二接触机构26、46的部分也由合成材料壳体50包围。但是，第二接触机构的具有最大直径260的部分总是不由合成材料壳体50 包围。此外，可优选地在连接机构24、44的区域内，在所述连接机构的表面上设置可改善与壳体材料50的形状锁合的连接的结构440。此外，各第一接触机构22、42的最大直径220始终小于所配属的第二接触机构26、 46的最大直径260。连接机构24、44具有最小的直径，该直径由必需的载流能力和在轴向上、即由第二接触机构26、46朝着功率半导体芯片30方向的必需的压力稳定性得出，正如在图3中示意性示出的那样。由此，也可由功率半导体器件10的直径120得出特定的比例， 该直径比功率半导体器件10的高110更大。图2以三维视图示出布置在电路板60上的、按本实用新型的呈圆柱形的功率半导体器件10。所示出的是装置的优选形状，该装置具有齐平地平置在电路板60的传导路径62 上的负载连接元件40。未示出的是，在SMD技术中借助钎焊层的常规的材料锁合的连接。图3示出一种按本实用新型的装置，该装置具有以压力接触的功率半导体器件
10。为此，压力接触机构由夹紧指70和止推座80组成，其中，功率半导体器件10布置在该夹紧指和止推座之间。在这种情况下，夹紧指70执行两个任务。一方面用于将夹紧指的第三接触机构72 与按本实用新型的功率半导体器件10的第一负载连接元件20的第二接触机构26电接触， 并且另一方面用于轴向压力引导，用来将功率半导体器件10向着止推座80固定。为此，夹紧指70具有弹性区段76，为更好的表示夹紧指，活动的部分进而第三接触机构72与功率半导体器件10相间隔地示出。弹簧作用在此通过箭头来简示。在所示方案中，止推座80构造为刚性的，并具有第四接触机构82，用于与第二负载连接元件40电连接。为了功率半导体器件10的机械固定，止推座80具有多件式的保持机构82，在此，该保持机构部分地包围功率半导体器件10，并且按区段地仅部分包围这些区段所配属的负载连接元件40。原则上，止推座80也可弹性地构造，例如类似于第一夹紧指70。然而在这种情况下优选的是，两个夹紧指中的至少一个具有保持机构。
权利要求1.封装的呈圆柱形的功率半导体器件(10)，所述功率半导体器件用于SMD的钎焊连接以及用于压力接触连接，所述功率半导体器件具有功率半导体芯片(30)、在所述功率半导体芯片的主要面(32、34)上的各一个负载连接元件(20、40)和合成材料壳体(50)，其中，各自的所述负载连接元件(20、40)具有用于与所述功率半导体芯片(30)的所配属的所述主要面(32、34)接触的第一接触区段(22、42)、用于钎焊连接或压力接触连接的第二接触区段(26、46)和在接触区段(22、26、42、46)之间的连接区段(24、44)，其中，所述合成材料壳体(50)包围所述功率半导体芯片(30)、所述第一接触区段(22、42)和所述连接区段(24、44)，并且其中，所述功率半导体器件(10)的直径(120)比所述功率半导体器件的高度(110)更大。
2.按权利要求I所述的功率半导体器件，其中，所述第二接触区段(26、46)中的至少一个构造为向所述连接区段(24、44)的方向连续地或不连续地变细。
3.按权利要求I所述的功率半导体器件，其中，各自的所述负载连接元件(20、40)—件式地构造，并且所述第一接触区段(22)的最大直径(220)小于所述第二接触区段(26)的最大直径(260)。
4.按权利要求I所述的功率半导体器件，其中，各自的所述负载连接元件(20、40)的所述连接区段(24、44)具有结构化的表面(440)，用于与所述合成材料壳体(50)更好地形状锁合地连接。
5.压力接触装置，所述压力接触装置带有压力接触机构(70、80)和至少一个按上述权利要求之一所述的封装的呈圆柱形的功率半导体器件(10)，其中，所述压力接触机构具有第一夹紧指(70)，所述第一夹紧指具有用于与功率半导体器件(10)的所配属的第二接触机构(26)进行电的和机械的连接的第三接触机构(72)，其中，所述第一夹紧指(70)具有弹性区段(76)，用于由所述第三接触机构(72)到所配属的所述负载连接元件(20)的、在到所述功率半导体器件(10)的所述功率半导体芯片(30)上的方向上的轴向压力引导，并且其中，压力机构具有用于所述功率半导体器件(10)的另一个第二接触机构(56)的止推座 (80)。
6.按权利要求5所述的压力接触装置，其中，所述止推座(80)构造为与所述第一夹紧指相同的第二夹紧指。
7.按权利要求5或6所述的压力接触装置，其中，所述止推座(80)具有第四接触机构 (82)，并且其中，所述第四接触机构(82)和/或所述第一夹紧指(70)的第三接触机构(72) 借助保持机构(84)来部分地或完全地包围所述负载连接元件(20、40)的所配属的所述第二接触机构(26、46)，并同时进行电接触和机械固定。
专利摘要本申请涉及一种封装的圆柱形功率半导体器件和带有它的压力接触装置，功率半导体器件用于SMD的钎焊连接以及用于压力接触连接，功率半导体器件带有功率半导体芯片、在功率半导体芯片的主要面上的各一个负载连接元件和合成材料壳体。在这种情况下，各自的负载连接元件具有用于与功率半导体芯片的所配属的主要面接触的第一接触区段、用于钎焊连接或压力接触连接的第二接触区段和在接触区段之间的连接区段，其中，合成材料壳体包围功率半导体芯片、第一接触区段和连接区段，并且其中，功率半导体器件的直径比功率半导体器件的高度更大。该功率半导体器件实现了更好的热导出，并且此外，其它连接技术也是可行的。
文档编号H01L21/67GK202307871SQ201120228760
公开日2012年7月4日 申请日期2011年6月27日 优先权日2011年6月27日
发明者斯特凡·斯塔罗韦茨基 申请人:赛米控电子股份有限公司