用于功率半导体装置的模块布置的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及包括具有功率半导体装置的至少一个模块的模块布置。具体来说，本发明涉及具有为半导体装置提供非常安全和可靠保护的能力的用于功率半导体装置的模块布置。
【背景技术】
[0002]多种功率半导体模块是已知的，并且用于许多不同电子装置中。这些功率电子模块的要求是要提供可接受的可靠性以及安全性。
[0003]关于安全性和可靠性，功率电子模块以及由其所组成的功率半导体装置已知对环境影响是敏感的。特别地是，湿气和水分在考虑不利地影响和潜在地损坏功率半导体装置或相应地功率半导体模块时具有相关性。为了防止水分和其他污染物渗入模块中并且到达功率半导体装置，例如，已知的是将硅凝胶应用到衬底和功率半导体装置。
[0004]例如，从DE 102010041714 Al已知的是一种功率半导体模块及其生产方法。这种功率半导体模块包括互连装置和基板。基板包括密封并且布置用于接收冷却流体的体积(volume)。此外，提供一种外壳，该外壳密闭地连接到基板。
[0005]此外，从EP 1686621 Al已知的是一种表面可安装的密封封装。这种封装包括密封在其外壳部分中的半导体装置。
[0006]但是，半导体装置的保护并且因此布置在模块或相应地模块布置中的功率半导体装置以及用其装备的电气装置的可靠性仍然具有改进的潜力。
[0007]US 6650559 BI在图3和图7中公开具有两个功率半导体模块的用于功率半导体装置的模块布置，由此模块包括用于接收功率半导体装置的内体积，该体积由模块壳体(enclosure)来包围。
[0008]此外，US 2009/0021916 Al也在图3和图4中示出用于功率半导体装置的这种模块布置，由此模块包括用于接收至少一个功率半导体装置的内体积，该体积由模块壳体来包围。
[0009]EP 2437295 Al在图1和图2中公开一种用于功率半导体装置的众所周知的模块布置。
[0010]此外，EP 1544915 Al公开一种电路模块散热器安装布置，由此图25是以截面来示出电路模块的封装构造的示意配置的视图。这个电路模块具有一种夹具(fixture)，包含盒装配部分(case fitting port1n)或螺旋装配部分，其用于固定树脂或金属盒，以在其中收容通过使用电路模块所构成的电气设备。
[0011]US 2012/0098119 Al在图4和图5中再次示出用于功率半导体装置的模块布置，由此模块包括用于接收至少一个功率半导体装置的内体积，该体积由模块壳体来包围。
【发明内容】
[0012]因此，本发明的一个目的是提供一种改进模块布置，其允许对半导体装置的特别安全保护并且因此允许显著改进的可靠性。
[0013]这个目的通过如权利要求1所述的用于功率半导体装置的模块布置来实现。在从属权利要求中限定本发明的优选实施例。
[0014]本发明涉及一种用于功率半导体装置的模块布置，其包括一个或多个功率半导体模块，其中一个或多个半导体功率模块包括具有第一表面以及布置成与第一表面相对的第二表面的衬底，其中该衬底至少部分电绝缘，其中传导结构布置在衬底的第一表面处，其中至少一个功率半导体装置布置在所述传导结构上并且与其电连接，其中一个或多个模块包括用于接收至少一个功率半导体装置的内体积，该体积通过模块壳体从其周围环境密封，其中该模块布置包括至少部分限定用于接收一个或多个模块的体积的布置壳体，并且其中该壳体覆盖所述体积。
[0015]按照本发明，可提供一种模块布置，其在保持其部分放电性能(这对高电压应用或相应地高功率应用是特别有利的)的同时，允许半导体装置或相应地芯片的改进保护而免受环境影响(例如湿气和水分)。这类功率应用示范和非限制性地一般可以是处理大于75 A的电流和/或大于1000 V的电压的那些应用。
[0016]详细来说，用于功率半导体装置的模块布置包括一个或多个功率半导体模块。因此，按照本发明，可提供功率模块布置仅包括一个功率半导体模块，或者它可包括一个以上功率半导体模块。在非限制性示例中，两个或以上、例如2至6个功率半导体模块可在功率半导体模块布置中提供。此外，可为一个或者所限定数量的现有功率半导体模块提供描述的以下特征，其中不具有描述的性质或者以不同方式所布置的其他半导体模块可存在，并且由功率半导体布置所组成，而没有离开本发明的范围。
[0017]关于一个或多个功率半导体模块，这些可包括具有第一表面以及布置成与第一表面相对的第二表面的衬底。衬底至少部分电绝缘，这具体表示这个衬底的区或相应地区域可以电绝缘，而其他区或相应地区域可以不电绝缘，而是导电的。备选地，衬底例如可在由电绝缘材料来形成的情况下完全电绝缘。
[0018]—般来说，本领域的技术人员知道为此所提供的功率半导体模块和衬底的要求，由于这个要求，本领域的技术人员知道哪一种材料适合作为导电材料和相应地电绝缘材料。作为示例并且以非限制性方式，绝缘材料可包括其中包含电阻率为101° 0hm.m的氮化铝(AlN)的材料，而导电材料以示范的和非限制性方式可包括诸如电阻率为0.1695X10 7ohm.m的铜的材料。
[0019]此外，导电衬底、例如具体是导电通路(例如具体是金属化)布置在衬底的第一表面。这可示范地表示传导结构在衬底的表面上形成。例如在衬底完全电绝缘并且传导结构因此可通过将它例如作为所构成的金属化(metal I izat 1n )沉积在衬底的电绝缘材料的表面来形成的情况下，这个布置可以是有利的。备选地，衬底同样可部分电绝缘并且部分导电来形成。因此，导电区或相应地位置同样可形成衬底的第一表面或者其至少一部分并且具体是导电结构。
[0020]传导结构可基本上提供在衬底的第一表面处，以便接收一个或多个功率半导体装置，如在下面将描述。
[0021]详细来说，如同从已知的功率半导体模块基本上已知的，至少一个功率半导体装置布置在上述传导结构上并且与其电连接。半导体装置一般可如本领域对功率半导体模块或相应地功率半导体布置已知的那样来提供。例如，一个或多个功率半导体装置可以是绝缘栅双极晶体管(IGBT)、反向导电绝缘栅双极晶体管(反向导通IGBT)、双模绝缘栅晶体管(BIGT)和/或二极管、例如肖特基二极管。此外并且为了使功率半导体模块以及因此功率半导体布置适当地工作，一个以上的不同或相同半导体装置可存在。作为非限制性示例，IGBT和二极管可存在于一个模块中。功率半导体装置还可借助于具有适当电导率的粘合剂来连接到衬底。例如，半导体装置可借助于焊料来固定到衬底或相应地其传导结构。具体来说，诸如IGBT的集电极的半导体装置的第一主接触件例如可固定到衬底，而诸如IGBT的发射极的半导体装置的第二主接触件可例如借助于接合线来连接到衬底的其他位置并且具体是连接到导电结构的其他部分或者其他导电通路。