功率模塊封裝的制作方法
【專利摘要】在此公開(kāi)了一種功率模塊封裝，該功率模塊封裝包括：具有多面體的形狀并且由金屬材料制成的主體件；安裝在所述主體件上的半導(dǎo)體器件；以及由金屬材料制成并且形成在所述主體件的邊緣區(qū)域的塊狀件。
【專利說(shuō)明】功率模塊封裝
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2012年9月26日提交的、名稱為“Power Module Package (功率模塊封裝)”的韓國(guó)專利申請(qǐng)N0.10-2012-0106989的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容在此作為參考
結(jié)合于本申請(qǐng)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種功率模塊封裝。
【背景技術(shù)】
[0004]隨著全球能源消耗的增長(zhǎng)，如逆變器的功率轉(zhuǎn)換裝置在諸如家用電器、工業(yè)產(chǎn)品等領(lǐng)域的使用不斷增長(zhǎng)，以有效利用能源并保護(hù)環(huán)境。
[0005]隨著逆變器的使用的增長(zhǎng)，智能功率模塊(IPM)已經(jīng)很顯著，在專利文獻(xiàn)I中公開(kāi)的智能功率模塊是在逆變器中執(zhí)行直流整流和交流轉(zhuǎn)換的核心部件，并且可用于諸如冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)的家用電器、諸如工業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)等工業(yè)設(shè)備以及諸如混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)、電動(dòng)汽車(EV)等下一代設(shè)備中。
[0006]同時(shí)，在普通的智能功率模塊中，由于封裝設(shè)計(jì)完成后的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的形式難以改變，使得電容不易改變。另外，為了消除功率轉(zhuǎn)換過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，需要安裝由金屬材料制成的用于熱量輻射或熱量輻射裝置的獨(dú)立基片。
[0007]【現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)】
[0008]【專利文獻(xiàn)】
`[0009](專利文獻(xiàn)I) US7, 208，819B

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明致力于提供一種能夠容易地改變電容且具有改善的熱量輻射性能的功率模塊封裝。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，提供一種功率模塊封裝，該功率模塊封裝包括:主體件，該主體件具有多面體的形狀并且由金屬材料制成；半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件安裝在所述主體件上；以及塊狀件，該塊狀件由金屬材料制成并且形成在所述主體件的邊緣區(qū)域。
[0012]所述主體件可以具有冷卻件安裝孔，該冷卻件安裝孔穿過(guò)所述主體件的表面中的沒(méi)有安裝所述半導(dǎo)體器件的一個(gè)表面和另一個(gè)表面。
[0013]所述功率模塊封裝還可以包括冷卻件，該冷卻件由金屬材料制成并且形成為能被插入所述冷卻件安裝孔內(nèi)。
[0014]當(dāng)所述半導(dǎo)體器件的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，所述主體件可以安裝有多個(gè)半導(dǎo)體器件。
[0015]所述功率模塊封裝還可以包括形成在所述主體件和所述塊狀件之間的邊界表面上的絕緣層。[0016]所述功率模塊封裝還可以包括連接所述半導(dǎo)體器件與所述塊狀件的導(dǎo)線。
[0017]所述塊狀件可以包括分別形成在所述塊狀件的沿長(zhǎng)度方向的兩個(gè)側(cè)面上的連接部。
[0018]所述連接部可以包括突出連接部和對(duì)應(yīng)于所述突出連接部的內(nèi)凹連接部。
[0019]當(dāng)所述主體件的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，所述多個(gè)主體件可以通過(guò)所述塊狀件的所述連接部彼此連接。
[0020]所述功率模塊封裝還可以包括成型件，該成型件形成為圍繞所述半導(dǎo)體器件、所述塊狀件和所述主體件的外表面。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，提供一種功率模塊封裝，該功率模塊封裝包括:主體件，該主體件具有多面體的形狀并且由金屬材料制成，所述主體件具有冷卻件安裝孔，該冷卻件安裝孔穿過(guò)所述主體件的一個(gè)表面和另一個(gè)表面；半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件安裝在所述主體件上；以及冷卻件，該冷卻件由金屬材料制成并且形成為能被插入所述冷卻件安裝孔內(nèi)。
[0022]所述功率模塊封裝還可以包括由金屬材料制成并且形成在所述主體件的邊緣區(qū)域的塊狀件。
[0023]所述塊狀件可以包括分別形成在所述塊狀件的沿長(zhǎng)度方向的兩個(gè)側(cè)面上的連接部。
[0024]所述連接部可以包括突出連接部和對(duì)應(yīng)于所述突出連接部的內(nèi)凹連接部。
[0025]當(dāng)所述主體件的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，所述多個(gè)主體件通過(guò)所述塊狀件的連接部彼此連接。
[0026]所述功率模塊封裝還可以包括形成在所述主體件和所述塊狀件之間的邊界表面上的絕緣層。
[0027]所述功率模塊封裝還可以包括連接所述半導(dǎo)體器件與所述塊狀件的導(dǎo)線。
[0028]當(dāng)所述半導(dǎo)體器件的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，所述主體件安裝有多個(gè)半導(dǎo)體器件。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]通過(guò)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，將更清楚地理解本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0030]圖1為顯示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的功率模塊封裝的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的視圖；
[0031]圖2為顯示在圖1所示的功率模塊封裝內(nèi)形成有成型件的結(jié)構(gòu)的視圖；
[0032]圖3為顯示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的塊狀件的詳細(xì)視圖；以及
[0033]圖4為顯示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的彼此連接的多個(gè)主體件的示例的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]通過(guò)以下結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，將更清楚地理解本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。在整個(gè)附圖中，相同的參考數(shù)字用于標(biāo)記相同或相似的部件，因此會(huì)省略多余的描述。另外，在以下的描述中，“第一”、“第二”、“一側(cè)”、“另一偵彳”等術(shù)語(yǔ)用于區(qū)分不同的部件，但是這些部件的結(jié)構(gòu)不應(yīng)理解為受到這些術(shù)語(yǔ)的限制。此外，在本發(fā)明的說(shuō)明書中，當(dāng)可以確定對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的詳細(xì)描述會(huì)使本發(fā)明的主旨模糊時(shí)，將省略該詳細(xì)描述。[0035]以下，將結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
[0036]功率模塊封裝
[0037]圖1為顯示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的功率模塊封裝的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的視圖；圖2為顯示在圖1所示的功率模塊封裝內(nèi)形成有成型件的結(jié)構(gòu)的視圖；圖3為顯示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的止擋件的詳細(xì)視圖；以及圖4為顯示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的彼此連接的多個(gè)主體件的示例的視圖。
[0038]如圖1所示，功率模塊封裝100包括:具有多面體的形狀并且由金屬材料制成的主體件110 ;安裝在所述主體件110上的半導(dǎo)體器件120 ;以及形成在所述主體件110的邊緣區(qū)域并且由金屬材料制成的塊狀件130。
[0039]半導(dǎo)體器件120可以是諸如絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、二極管等具有大量熱量產(chǎn)生的功率器件，但是本發(fā)明并不局限于此。
[0040]所述主體件110可以設(shè)置有冷卻件安裝孔111，該冷卻件安裝孔111穿過(guò)主體件HO的表面中的沒(méi)有安裝半導(dǎo)體器件120的一個(gè)表面和另一個(gè)表面。
[0041]也就意味著，所述主體件110可以具有多面體的形狀，且可以設(shè)置有冷卻件安裝孔111，該冷卻件安裝孔111穿過(guò)一個(gè)表面和另一個(gè)表面并且所述一個(gè)表面和另一表面之間的表面沒(méi)有安裝所述半導(dǎo)體器件。
[0042]另外，如圖4所示，功率模塊封裝100還可以包括由金屬材料制成并且形成為能夠被插入冷卻件安裝孔111內(nèi)的冷卻件150。
[0043]此處，所述冷卻件150適用于由能夠提高熱量輻射性能的金屬材料制成。
[0044]以上所述的主體件110可以形成為多個(gè)。
[0045]如圖4所示，由于所述冷卻件150具有冷卻件150可以插入到形成在多個(gè)所述主體件110中的每一個(gè)內(nèi)的冷卻件安裝孔111中的形狀，因此可以用于使多個(gè)所述主體件150彼此連接。
[0046]另外，所述冷卻件150由具有出色的熱量輻射性能的金屬材料制成，以消除所述半導(dǎo)體器件120產(chǎn)生的熱量，從而提高所述功率模塊封裝100的熱量輻射性能。
[0047]由于功率模塊封裝普遍配置有用于熱量輻射的單獨(dú)結(jié)構(gòu)的散熱片等，半導(dǎo)體器件安裝在基片的下部，因此需要保護(hù)用于熱量輻射的區(qū)域。但是，由于根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的所述功率模塊封裝100包括形成為能夠被插入所述主體件110內(nèi)的冷卻件150，因此鑒于微型化及集成化的程度，會(huì)省略保護(hù)熱量輻射區(qū)域，以實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的功率模塊。
[0048]另外，所述冷卻件150由金屬材料制成，以在所述功率模塊封裝100中實(shí)現(xiàn)電連接功能。
[0049]如圖4所示，所述桿狀的冷卻件150將所述多個(gè)主體件110彼此連接，因此能夠?qū)惭b在相鄰的所述主體件Iio上的所述半導(dǎo)體器件120以彼此平行的方式彼此電連接。
[0050]那意味著，所述冷卻件150和所述塊狀件130可以用于連接多個(gè)所述主體件110并實(shí)現(xiàn)電連接功能。
[0051]此處，分別施加在所述冷卻件150和所述塊狀件130上的電壓可以根據(jù)操作者的需要選擇性地施加正電壓或負(fù)電壓。
[0052]由于上面所描述的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的功率模塊封裝100有望可以容易地改變電容。
[0053]例如，為了根據(jù)操作者的需要增加所述功率模塊封裝100的電容，所述主體件110還連接于另一個(gè)所述主體件110，相反地，為了減小電容，從此移除連接的所述主體件110。
[0054]如圖2所示，所述功率模塊封裝100可以包括所述半導(dǎo)體器件120和所述塊狀件130，并且還包括環(huán)繞所述半導(dǎo)體器件120、所述塊狀件130以及所述主體件110的外表面形成的成型件160。
[0055]同時(shí)，在圖4中，為了解釋方便省略了所述成型件160 ;但是，如圖2所示，顯而易見(jiàn)的是，多個(gè)所述主體件110在圍繞所述主體件110的外表面的所述成型件160形成在所述功率模塊封裝100中的狀態(tài)下彼此連接。
[0056]如圖2所示，所述半導(dǎo)體器件120可以形成為多個(gè)。
[0057]此處，所述主體件100可以設(shè)置有安裝在其上的多個(gè)半導(dǎo)體器件120。
[0058]例如,所述主體件110包括形成于邊緣區(qū)域的所述塊狀件130,塊狀件130具有正六面體的形狀并且設(shè)置有安裝在除了所述冷卻件安裝孔111形成的表面以外的所述正六面體的其他表面的各個(gè)表面上的半導(dǎo)體器件120。
[0059]由于上面所述的結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體器件120可以安裝在功率模塊封裝100上的區(qū)域可以被保護(hù)，以提高安裝在其上的半導(dǎo)體器件120的效率。
[0060]另外，所述功率模塊封裝100還可以包括形成在所述主體件110和所述塊狀件130之間的邊界表面上的絕緣層113。
[0061]特別地，所述絕緣層113形成在由金屬材料制成的所述主體件110和所述塊狀件130互相接觸的表面上，從而避免兩者之間可能產(chǎn)生的短路現(xiàn)象。
[0062]另外，所述功率模塊封裝100還可以包括連接所述半導(dǎo)體器件120和所述塊狀件130的導(dǎo)線140。
[0063]如圖1所示，所述塊狀件130可以形成在所述主體件110的邊緣區(qū)域，特別地，所述塊狀件130可以形成在與安裝有所述半導(dǎo)體器件120的主體件110的兩個(gè)側(cè)面相對(duì)應(yīng)的邊緣區(qū)域。
[0064]即所述塊狀件130形成在所述主體件110的兩個(gè)側(cè)面上，以在半導(dǎo)體器件120安裝在主體件Iio的表面上的情況下與半導(dǎo)體器件120電連接。
[0065]所述塊狀件130可以通過(guò)所述導(dǎo)線140與所述半導(dǎo)體器件120電連接。
[0066]另外，如圖3所示，所述塊狀件130還可以包括沿長(zhǎng)度方向形成在其兩個(gè)側(cè)面的每個(gè)側(cè)面上的連接部(131a、131b)。
[0067]此處，連接部131a、131b可以包括突出連接部131a和對(duì)應(yīng)于突出連接部131a的內(nèi)凹連接部131b ;但本發(fā)明并不局限于此。因此，根據(jù)操作者的需要，能夠彼此連接且具有各種形狀的連接部都能應(yīng)用于本發(fā)明。
[0068]上面所述的突出連接部131a和內(nèi)凹連接部131b具有能使彼此對(duì)應(yīng)的尺寸和形狀以相互連接。
[0069]此處，詞語(yǔ)“對(duì)應(yīng)”的意思是指所述突出連接部131a和所述內(nèi)凹連接部131b將連接于具有相同尺寸和相同形狀的對(duì)應(yīng)的連接部，對(duì)應(yīng)于所述突出連接部131a或所述內(nèi)凹連接部131b的變化。
[0070]但是，相同并不意味著尺寸的厚度在數(shù)學(xué)意義上準(zhǔn)確的相同，而是指尺寸的厚度在考慮到設(shè)計(jì)、制造、測(cè)量等方面誤差的情況下大體上相同。
[0071]如圖4所示，所述主體件110可以形成為多個(gè)。[0072]此處，所述多個(gè)主體件110可以彼此物理連接并且可以通過(guò)所述塊狀件130的連接部131a和131b彼此電連接。
[0073]同時(shí)，在所述塊狀件130中，所述連接件131a和131b的結(jié)構(gòu)可以省略，且所述多個(gè)塊狀件130可以通過(guò)粘合劑彼此連接。此處，粘合劑可以由導(dǎo)電材料制成，以用于所述塊狀件130之間的電連接。
[0074]普通的功率模塊封裝在制造后難以根據(jù)操作者的需要改變電容；但是，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的所述功率模塊封裝100可以設(shè)置有安裝在所述主體件110上的多個(gè)半導(dǎo)體器件120以及可以彼此物理連接且彼此電連接的多個(gè)主體件110，使得電容根據(jù)操作者的需要通過(guò)增加或減少所述半導(dǎo)體器件120的數(shù)量或所述主體件110的數(shù)目而可以輕易地改變。
[0075]在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的所述功率模塊封裝中，多個(gè)半導(dǎo)體器件可以安裝在所述主體件上，從而使半導(dǎo)體器件安裝在其上而最大化效率。
[0076]另外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，多個(gè)半導(dǎo)體器件可以安裝在主體件上或者多個(gè)主體件可以彼此連接，從而能夠容易地改變功率模塊封裝的電容。
[0077]另外，在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的功率模塊封裝中，由于主體件與冷卻件可以彼此整體地結(jié)合，因此可以省略獨(dú)立的熱量輻射模塊，從而功率模塊封裝可以微型化。
[0078]盡管出于說(shuō)明的目的公開(kāi)了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是可以理解的是本發(fā)明不限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，在不脫離本發(fā)明的范圍和思想的情況下，可以做出各種修改、添加和變形。
[0079]因此，任何和所有的修改、變形或等同裝置應(yīng)給理解為在本發(fā)明的范圍內(nèi)，本發(fā)明的具體范圍通過(guò)附帶的權(quán)利要求公開(kāi)。
【權(quán)利要求】
1.一種功率模塊封裝，該功率模塊封裝包括: 主體件，該主體件具有多面體的形狀并且由金屬材料制成； 半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件安裝在所述主體件上；以及 塊狀件，該塊狀件由金屬材料制成并且形成在所述主體件的邊緣區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率模塊封裝，其中，所述主體件具有冷卻件安裝孔，該冷卻件安裝孔穿過(guò)所述主體件的表面中的沒(méi)有安裝所述半導(dǎo)體器件的一個(gè)表面和另一表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率模塊封裝，該功率模塊封裝還包括冷卻件，該冷卻件由金屬材料制成并且形成為能夠被插入所述冷卻件安裝孔內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率模塊封裝，其中，當(dāng)所述半導(dǎo)體器件的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，所述主體件安裝有該多個(gè)半導(dǎo)體器件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率模塊封裝，該功率模塊封裝還包括形成在所述主體件和所述塊狀件之間的邊界表面上的絕緣層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率模塊封裝，該功率模塊封裝還包括連接所述半導(dǎo)體器件與所述塊狀件的導(dǎo)線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率模塊封裝，其中，所述塊狀件包括分別形成在所述塊狀件的沿長(zhǎng)度方向的兩個(gè)側(cè)面上的連接部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率模塊封裝，其中，所述連接部包括突出連接部和對(duì)應(yīng)于所述突出連接部的內(nèi)凹連接部。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率模`塊封裝，其中，當(dāng)所述主體件的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，所述多個(gè)主體件通過(guò)所述塊狀件的所述連接部彼此連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率模塊封裝，該功率模塊封裝還包括成型件，該成型件形成為圍繞所述半導(dǎo)體器件、所述塊狀件和所述主體件的外表面。
11.一種功率模塊封裝，該功率模塊封裝包括: 主體件，該主體件具有多面體的形狀并且由金屬材料制成，所述主體件具有冷卻件安裝孔，該冷卻件安裝孔穿過(guò)所述主體件的一個(gè)表面和另一個(gè)表面； 半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件安裝在所述主體件上；以及 冷卻件，該冷卻件由金屬材料制成并且形成為能夠被插入所述冷卻件安裝孔內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的功率模塊封裝，該功率模塊封裝還包括由金屬材料制成并且形成在所述主體件的邊緣區(qū)域的塊狀件。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的功率模塊封裝，其中，所述塊狀件包括分別形成在所述塊狀件的沿長(zhǎng)度方向的兩個(gè)側(cè)面上的連接部。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率模塊封裝，其中，所述連接部包括突出連接部和對(duì)應(yīng)于所述突出連接部的內(nèi)凹連接部。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率模塊封裝，其中，當(dāng)所述主體件的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，所述多個(gè)主體件通過(guò)所述塊狀件的連接部彼此連接。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的功率模塊封裝，該功率模塊封裝還包括形成在所述主體件和所述塊狀件之間的邊界表面上的絕緣層。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的功率模塊封裝，該功率模塊封裝還包括連接所述半導(dǎo)體器件與所述塊狀件的導(dǎo)線。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的功率模塊封裝，其中，當(dāng)所述半導(dǎo)體器件的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，所述主體 件安裝有該多個(gè)半導(dǎo)體器件。
【文檔編號(hào)】H01L23/40GK103681545SQ201310337379
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月26日
【發(fā)明者】姜貞恩, 金鎮(zhèn)洙, 金洸洙 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社