[發明專利]半導體電子元件的封裝方法

有效

• 申請號: 200910253040.6
• 申請日: 2009-09-11
• 公開（公告）號: CN102263040A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: P·拉塞爾;塞瑞·萊貝;C·杜切尼
• 申請（專利權）人: 阿爾斯通運輸股份有限公司
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;H01L21/48;H01L23/498;H01L25/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 郭思宇

技術領域

本發明涉及半導體電子元件的封裝方法，特別是包括一些以凸起形狀置于一個絕緣陶瓷薄片表面上的導體通道的這樣一種半導體電子元件的封裝方法，所述導體通道包括一些側邊，以便使這些側邊與所述薄片的表面分別形成將所述導體通道分開的溝槽的邊和底。

背景技術

集成功率電子技術的應用可以提高裝載系統的質量，增加系統的安全性。但是，功率半導體電壓不可避免的上升要自查它們周圍的安全性。如果在半導體的故障機構上的積累起來的知識可以開發出能使這些機構安全運行的尺寸標準，則對它們周圍的安全性也是不一樣的，也就是說對于子系統和構成盒子絕緣體的材料是不一樣的。事實上，盒子承受電應力，對于這些電應力來講，并沒有非要調節該盒子的尺寸，在該盒子中絕緣材料通常構成細微的絕緣點。

一種基本方案在于使所有這些材料都留尺寸余量，以保證電壓穩定性。但由此出現的是增加了恒定尺寸的功率密度，從而使絕緣體留有尺寸余量受到限制。不過必須使這些集成裝置在所希望的電壓下運行。

發明內容

本發明旨在克服這些缺陷。

為此，本發明首先提出一種半導體電子元件的封裝方法，該半導體電子元件包括一些以凸起形狀置于一個絕緣陶瓷薄片表面上的導體通道，所述導體通道包括一些側邊，以便這些側邊與所述薄片的表面分別形成將所述導體通道分開的溝槽的邊和底，所述方法包括在所述溝槽中沉積混合材料的步驟，所述混合材料包括一種含有懸浮半導體材料顆粒的絕緣粘合劑。

在一種特定實施模式中，所述絕緣粘合劑選自包括凝膠、漆、膠和樹脂的組中。

同樣是在一種特定實施模式中，所述顆粒的半導體材料選自包括氧化鋅、碳化硅和石墨的組中，或這些材料的混合物。

更具體地說，混合材料可以包括質量至少為18％，特別是40％-60％的半導體材料顆粒。

同樣是在一種特定實施模式中，本發明的方法可以包括一個在所述導體通道和混合材料上沉積絕緣材料層的步驟。

上述材料尤其可以為硅膠。

本發明還涉及一種半導體電子元件，該半導體電子元件包括一些以凸起形狀置于一個絕緣陶瓷薄片表面上的導體通道，所述導體通道包括一些側邊，以便這些側邊與所述薄片的表面分別形成將所述導體通道分開的溝槽的邊和底，用上述方式將所述元件進行封裝。

本發明還涉及一種包括至少一個這樣的半導體電子元件的功率電子設備。

附圖說明

現在結合附圖對本發明的作為非限定例子的特定實施模式進行描述，其中：

圖1是本發明半導體電子元件的透視圖；

圖2是該元件的局部剖視圖。

具體實施方式

圖1和2中的元件1包括一個絕緣陶瓷薄片2，用公知方法將半導體智能卡3，例如此處是二極管和三極管IGBT設置在該薄片上。同樣也是用公知的方法，利用導線4將智能卡3與沉積在薄片2上的銅導體通道連接，此處銅導體通道是匯集通道5，功率轉移(report)發射通道6和智能卡IGBT控制通道7。

這些通道包括限定出溝槽9的側邊8，溝槽的底由陶瓷薄片2的表面構成。

在現有技術中，隨后就將到目前所描述過的這種元件封裝到絕緣硅膠中。這樣就對銅/硅膠和銅/陶瓷交界面產生很大的電應力。

根據本發明，沿著將導體通道分開的溝槽沉積一個含有絕緣粘合劑的混合材料的層，所述絕緣粘合劑包括懸浮半導體材料顆粒。其余封裝用現有技術的硅膠進行。例如，對于厚度約為300μm的通道來講，混合材料層的厚度可以為200μm-500μm之間。

混合材料的絕緣粘合劑可以為凝膠，例如通常用作封裝絕緣材料的硅膠、粘結膠、漆或樹脂，例如酚樹脂或醇酸樹脂。

懸浮半導體材料顆粒例如可以是氧化鋅、碳化硅或石墨，也可以是這些材料的混合物。應指出的是，半導體材料應當至少構成混合材料總質量的18％，例如在40％-60％之間。

混合材料可以延伸電勢線，這就象征在各銅導體通道之間的電場的增強。為了保證各通道之間的電壓強度，絕緣粘合劑應當有高的介電性能。因此，半導體顆粒可以根據它們的固有特性使電場漸變。這樣，為介電絕緣選擇的基體中插入的顆粒比例的變化可以或多或少地使電應力漸變。

選擇混合材料中的半導體材料顆粒的比例和特性可以使材料的漸變效應改變。因此減少導體通道附近區的應力可以增加出現局部放電的閾值，而局部放電會造成絕緣材料的斷裂。這樣就降低了作為基質絕緣體的陶瓷的老化。