功率半导体封装及其制造方法与流程

本公开涉及功率半导体封装，特别是涉及包括经由超声焊接工艺形成的至少一个焊料接头(solder joint)的功率半导体封装，并且本公开还涉及用于制造此类功率半导体封装的方法。

背景技术：

1、功率半导体封装可以包括衬底、布置在衬底上并且电耦合到衬底的至少一个功率半导体管芯、以及包封体，该包封体包封功率半导体管芯，并且由此保护功率半导体管芯免受环境影响。功率半导体管芯可以布置在衬底的一侧上，并且衬底的相对的另一侧可以从包封体暴露。通过这种方式，散热器(heatsink)可以耦合到衬底的暴露侧，以便耗散在操作期间由功率半导体管芯产生的热量。为了将散热器与功率半导体管芯电隔离，衬底可以包括布置在两个导电层之间的绝缘层，如直接键合铜(direct bonded copper，dbc) 衬底或活性金属钎焊(active metal braze，amb) 衬底。然而，这些类型的衬底可能相对昂贵。此外，这些类型的衬底的制造工艺可能对这些类型的衬底的导电层和/或绝缘层可以具有的最小厚度和/或最大厚度设置了限制。这进而可以例如限制包括这些类型的衬底的功率半导体封装的散热能力。改进的功率半导体封装和用于制造功率半导体封装的改进方法可以帮助解决这些问题和其他问题。

技术实现思路

1、各个方面涉及一种功率半导体封装，包括：具有第一侧和相对的第二侧的引线框架；布置在引线框架的第二侧上的功率半导体管芯；布置在引线框架的第一侧上的包括活性焊料材料的焊料层；布置在焊料层上并且通过焊料层机械地固定到引线框架的电绝缘片；以及包封功率半导体管芯的包封体，其中，电绝缘片至少部分地从包封体的第一侧暴露。

2、各个方面涉及一种用于制造功率半导体封装的方法，该方法包括：提供具有第一侧和相对的第二侧的引线框架；将功率半导体管芯布置在引线框架的第二侧上；提供电绝缘片；执行超声焊接工艺以将包括活性焊料材料的焊料层焊接到电绝缘片；对焊料层执行另一焊接工艺以将电绝缘片机械地固定到引线框架的第一侧；以及利用包封体包封功率半导体管芯，使得电绝缘片至少部分地从包封体的第一侧暴露。

3、各个方面涉及一种功率电子组件(power electronic assembly)，包括：上述功率半导体封装；以及布置在第二焊料层上方的散热器。

4、在阅读以下详细描述并查看附图后，本领域技术人员将认识到附加特征和优点。

1.一种功率半导体封装(100)，包括：

2.根据权利要求1所述的功率半导体封装(100)，其中，所述活性焊料材料与所述电绝缘片(140)形成超声焊接接头。

3.根据权利要求1或2所述的功率半导体封装(100)，其中，所述活性焊料材料与所述引线框架(110)形成软焊接接头。

4.根据权利要求1或3所述的功率半导体封装(100)，其中，所述活性焊料材料包括：in、ti、hf、zr中的一种或多种；和/或一种或多种稀土元素，特别是ce、la或lu。

5.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体封装(100)，其中，所述电绝缘片(140)包括陶瓷或金刚石或玻璃，或由陶瓷或金刚石或玻璃组成。

6.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体封装(100)，其中，所述电绝缘片(140)具有垂直于所述引线框架(110)的所述第一侧(112a)测量的不大于150μm的厚度。

7.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体封装(100)，其中，所述引线框架(110)具有在所述第一侧(112a)和所述第二侧(112b)之间测量的至少200μm的厚度。

8.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体封装(100)，其中，所述引线框架(110)还包括从所述包封体(150)的至少一个侧部(150c)暴露的一个或多个外部接触部(114)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体封装(100)，还包括：

10.根据权利要求9所述的功率半导体封装(100)，还包括：

11.一种用于制造功率半导体封装的方法(600)，所述方法(600)包括：

12.根据权利要求11所述的方法(600)，其中，所述另一焊接工艺是软焊接工艺。

13.根据权利要求11或12所述的方法(600)，其中，所述超声焊接工艺在不超过220℃，或不超过180℃，或不超过150℃的工艺温度下执行。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法(600)，其中，在包封所述功率半导体管芯之前，将所述电绝缘片焊接到所述引线框架的所述第一侧。

15.根据权利要求11至13中任一项所述的方法(600)，其中，在包封所述功率半导体管芯之后，将所述电绝缘片焊接到所述引线框架的所述第一侧。

16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法(600)，还包括：

17.一种功率电子组件(200、300)，包括：

18.根据权利要求17所述的功率电子组件(200、300)，其中，所述散热器(210)包括陶瓷或由陶瓷组成，或者