CN104112720B - 功率半导体组件和模块 - Google Patents

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Abstract

提供了功率半导体组件和模块。提供了用于组装功率半导体的方法和装置。一种设备包括印刷电路板、散热器和半导体芯片封装。所述半导体芯片封装位于所述印刷电路板和所述散热器之间。所述半导体芯片封装的发热表面被定向使得所述发热表面面向所述散热器。

Description

功率半导体组件和模块
技术领域
本发明一般地涉及半导体设备。特别地，本发明的实施例涉及用于使用隔离物（spacer）来组装功率半导体设备的方法和装置。
背景技术
在半导体芯片封装的组件中，值得期望的是以满足消费者单独需求的方式生产半导体芯片封装。工业消费者期望将半导体封装高效地附着到如印刷电路板（PCB）的板。
在半导体芯片封装中，半导体芯片被嵌入或容纳在芯片封装内并且半导体芯片的接触垫片被连接到芯片封装的外部接触元件。值得期望的是生产半导体芯片封装，以使得其外部接触元件允许有关于将半导体芯片封装附着到板的更高灵活度。也值得期望的是增大半导体芯片封装的模块化适用性，以及特别地，将另外的设备连接到半导体芯片封装的可能性。
半导体芯片封装可以在各种应用中被使用。这些应用可以包括由基于芯片的功率半导体元件所实现的功率应用，所述基于芯片的功率半导体元件诸如功率晶体管、功率二极管和其它元件。这样的应用可以在不同的设备中被采用，所述不同的设备诸如用于个人计算机部件的电源、电子照明设备、基于电池的设备和许多其它类型的设备。在使用这些功率元件的情况下，可以值得期望的是将半导体芯片封装连接到诸如散热器的导热设备。如果所述散热器不以所期望的方式耗散热，则被连接到所述半导体芯片封装的部件或所述半导体芯片其本身可能被损坏。
此外，一些当前所使用的组装半导体芯片封装的方法、诸如减少热耗散的功率模块是昂贵的并且可能增大制造过程的复杂度。因此，有对于在组装功率半导体封装中成本有效解决方案的一般需求，使得所制造的封装的温度和温度梯度这两者都被最小化。
发明内容
根据本发明的实施例，一种设备包括印刷电路板、散热器和半导体芯片封装。所述半导体芯片封装位于所述印刷电路板和所述散热器之间。所述半导体芯片封装的发热表面被定向使得所述发热表面面向所述散热器。
根据本发明的另一个实施例，一种设备包括印刷电路板、外壳、半导体芯片封装和缓冲垫片。所述半导体芯片封装位于所述印刷电路板和所述外壳之间。所述缓冲垫片位于所述印刷电路板和所述半导体芯片封装之间。所述缓冲垫片被配置以将所述半导体芯片封装压力安装（pressure mount）在所述外壳和所述印刷电路板之间。
根据本发明的又一个实施例，一种功率半导体组件包括半导体芯片封装、多个引脚和缓冲垫片。所述半导体芯片封装具有功率半导体芯片并且包括外部接触引线。所述缓冲垫片位于所述半导体芯片封装的顶表面之上。所述缓冲垫片由柔性、耐热材料形成。
根据本发明的再另一个实施例，呈现了一种用于组装功率半导体的方法。提供了一种组件，其包括具有多个引脚的半导体芯片封装和缓冲垫片。所述半导体芯片封装被定向使得所述半导体芯片封装的产热表面背向所述缓冲垫片。所述多个引脚中的引脚被弯曲。所述缓冲垫片被放置在印刷电路板的表面之上。所述引脚被焊接到所述印刷电路板。
附图说明
为了更完整地理解本发明和其优点，现在参考连同附图所进行的以下描述，其中：
图1A是具有被连接到散热器的半导体芯片封装的设备的实施例的图示；
图1B是具有被连接到散热器的半导体芯片封装的设备的实施例的端视图的图示；
图1C是具有被连接到散热器的半导体芯片封装的设备的实施例的底视图的图示；
图2A是具有利用隔离物被连接到外壳的半导体芯片封装的设备的实施例的图示；
图2B是具有利用隔离物被连接到外壳的半导体芯片封装的设备的实施例的端视图的图示；
图2C是具有利用隔离物被连接到外壳的半导体芯片封装的设备的实施例的底视图的图示；
图3是具有隔离物的功率半导体组件的实施例的图示；
图4A-4E是用于组装功率半导体与隔离物的方法的图示；
图5是利用隔离物被连接到散热器的半导体芯片封装的实施例的端视图的图示；
图6是具有弯曲引脚的功率半导体组件的实施例的图示；
图7是具有用于弯曲引脚的另一配置的功率半导体组件的实施例的图示；
图8是具有用于弯曲引脚的又一配置的功率半导体组件的实施例的图示；
图9是具有用于弯曲引脚的再另一个配置的功率半导体组件的实施例的图示；
图10是具有用于弯曲引脚的又一配置的功率半导体组件的实施例的图示；
图11是被连接到外壳的两个功率半导体组件的实施例的图示；
图12是利用共用隔离物被连接到外壳的两个功率半导体组件的实施例的图示；
图13A是具有利用隔离物被连接到散热器的半导体芯片封装的设备的实施例的图示；
图13B是利用隔离物被连接到散热器的半导体芯片封装的端视图的实施例的图示；
图14是功率半导体芯片封装的实施例的图示；
图15是另一个功率半导体芯片封装的实施例的图示；和
图16是又一个功率半导体芯片封装的实施例的图示。
具体实施方式
以下详细讨论各种实施例的制成和使用。然而，应当意识到的是，本发明提供可以在各种各样的特定上下文中被体现的许多可应用的发明概念。所讨论的特定实施例仅仅是说明制成和使用本发明的特定方式并且不限制本发明的范围。
在各种实施例中，本发明教导组装半导体芯片封装，使得所述半导体芯片封装的发热侧被定向在散热器的方向上。各种实施例使用将半导体芯片封装压力安装到散热器的新间隔结构，从而消除对于将半导体芯片封装连接到散热器的螺钉或其它紧固件的需求。另外，各种实施例提供将半导体芯片封装与其它表面安装部分同时焊接到印刷电路板的能力。结果，各种实施例提供这样的设备，其增长印刷电路板的寿命以及减小制造这样的设备的成本和时间。
首先转到图1，设备10包括印刷电路板12、散热器14和半导体芯片封装16。在该示例中，印刷电路板12利用紧固件18被固定到散热器14。紧固件18可以是螺钉或其它合适类型的紧固件。在该所描绘的示例中，散热器14可以是辐射器、外壳或用于耗散由半导体芯片封装16所生成的热的一些其它合适部件。
如所示出的，半导体芯片封装16位于印刷电路板12和散热器14之间。在这种情况下，半导体芯片封装16包括半导体芯片或管芯，以及用于该芯片的适当封装。这些芯片通常被封装在陶瓷或塑料体内，用以保护不受物理损坏和腐蚀。所述封装也支持连接到所述设备所需要的电接触。取决于正被封装的芯片的类型和预期用途，许多不同类型的封装是可用的。多于一个的芯片可以被包括在半导体芯片封装中。
半导体芯片封装16可以是提供用于在设备10中使用的所期望特性的任何半导体芯片封装。例如，半导体芯片封装16可以是功率半导体封装，诸如场效应晶体管（FET）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）、二极管或一些其它合适类型的功率半导体。
在这些示例中，不使半导体芯片封装16被直接焊接在印刷电路板12上。相反地，期望在半导体芯片封装16和印刷电路板12之间有间隔。然而，在一些示例中，该间隔可以不存在并且可以比在该图中所示出的更接近于印刷电路板12地制造半导体芯片封装16。
半导体芯片封装16可以在引脚17上包括引线。引脚17在这些说明性示例中是弯曲的，使得引脚17的一部分被连接到半导体芯片封装16并且引脚17的另一部分被连接到印刷电路板12。被连接到印刷电路板12的该部分引脚17在该示例中是被焊接到印刷电路板12的。更特别地，引脚17使用表面安装技术被焊接到印刷电路板12。以这种方式，引脚17可以与其它表面安装部分同时被焊接到印刷电路板12。
半导体芯片封装16具有顶表面20和底表面22。在这些示例中，顶表面20是非金属表面并且底表面22可以是金属或非金属表面。结果，底表面22是发热表面并且顶表面20不是发热表面。
如所描绘的，半导体芯片封装16可以使用紧固件、粘合剂、焊接部分或将半导体芯片封装16固定到散热器14的一些其它合适类型的材料（未示出）中至少之一而被安装到散热器14。半导体芯片封装16被固定到散热器14，使得顶表面20面向印刷电路板12的方向。因而，当半导体芯片封装16被定向使得底表面22面向散热器14的方向时，许多由半导体芯片封装16所生成的热在散热器14而不是印刷电路板12的方向上流动。
另外，间隔24可以存在于印刷电路板12和半导体芯片封装16之间。间隔24可以进一步限制由半导体芯片封装16所生成的、到达印刷电路板12的热量。以这种方式，损坏印刷电路板12的可能性可以被减小。结果，在使用如在该图中所示出的设备10的情况下，印刷电路板12的寿命可以被延长。
图1B提供具有被连接到散热器14的半导体芯片封装16的设备10的端视图的图示。在该视图中，可以更清楚地看见引脚17。尽管示出三个引脚，但取决于特定实现，可以使用任意多个引脚。
图1C图示设备10的底视图。在该图示中，更清楚地示出底表面22。也示出紧固件18，其在沿散热器14的四个点处将印刷电路板12连接到散热器14。
在半导体芯片封装16中的开口26在该视图中也是可见的。开口26是在半导体芯片封装16中从底表面22向内延伸通过半导体芯片封装16的开口。开口26通常被用于将功率半导体紧固到散热器/外壳。在其它情况下，开口26可以被用于将半导体芯片封装16固定到设备10中的其它部件。
接下来转到图2A，示出设备10，其具有隔离物28。在随后的图中所示出的同样的参考数字图示如之前所描述的部件。
在该示例中，隔离物28可以是缓冲垫片30并且可以由基本上柔性的材料构成，使得缓冲垫片30占据在印刷电路板12和半导体芯片封装16之间的间隔24。在其它说明性示例中，隔离物28可以是除缓冲垫片30以外的另一结构。
特别地，缓冲垫片30将半导体芯片封装16压力安装到外壳15，使得不需要紧固件、粘合剂或其它部件来将半导体芯片封装16固定到外壳15。外壳15是在图1A-1C中所示出的散热器14的一个示例。
在其它示例中，半导体芯片封装16也可以使用缓冲垫片30而被压力安装到外壳15，但是也可以使用另一部件而被固定到外壳15。例如，缓冲垫片30可以由焊接部分被连接到外壳15、印刷电路板12和半导体芯片封装16中至少之一。缓冲垫片30也可以使用紧固件或粘合剂而被连接到这些部件。换句话说，虽然在使用说明性实施例的情况下附加紧固设备不是必要的，但是如果期望则也可以实现附加紧固设备。
在该示例中，缓冲垫片30可以由多种不同类型的材料组成。例如，缓冲垫片30可以由硅酮构成。其它示例材料可以包括纸板、布、金属弹簧或其它材料。
被选择用于缓冲垫片30的材料可以被选择使得实现所期望的特性。作为示例，可以选择用于缓冲垫片30的材料以经受在焊接期间的某一温度。例如，可以选择用于缓冲垫片30的材料以经受超过300摄氏度的温度。当然，取决于特定实现，可以选择材料使得缓冲垫片30经受更高和更低温度。另外，缓冲垫片30应当由非导热材料构成，使得缓冲垫片30不加热印刷电路板12。
在一些情况下，可以值得期望的是，在制造设备10的每个阶段期间使用特定材料。例如，在焊接过程期间，可以选择一种经受高温度的材料用于缓冲垫片30，并且然后缓冲垫片30可以由具有不同材料属性的另一缓冲垫片取代。
此外，可以选择用于缓冲垫片30的材料以便提供所期望的压力量，使得半导体芯片封装16不沿外壳15的内表面滑动。该所选择的压力可以基于半导体芯片封装16的尺寸、外壳15的表面的属性、其中安装设备10的环境或出于一些其它原因而变化。
如所描绘的，缓冲垫片30在压缩之后具有厚度32。在压缩之前，厚度32大于在该图中所示出的。可以基于多个不同特性来选择厚度32。例如，可以基于将半导体芯片封装16固定到外壳15所需要的压力量来选择厚度32。
另外，可以基于在印刷电路板12和半导体芯片封装16之间的间隔24的尺寸来选择厚度32。因而，可以选择厚度32以在印刷电路板12和半导体芯片封装16之间提供所期望的距离。因此，用于生成较多热的较大芯片的缓冲垫片30的厚度32可以大于用于生成较少热的较小芯片的厚度32。使用具有厚度32的缓冲垫片30允许制造设备10以通过以所期望的方式耗散热来延长印刷电路板12的寿命。
填充半导体芯片封装16和印刷电路板12之间的间隔24的缓冲垫片30的属性进一步减少到达印刷电路板12的热量。由于缓冲垫片30是非导热的，其实质上将印刷电路板12与由半导体芯片封装16所生成的热相绝缘。以这种方式，损坏印刷电路板12的可能性可以被减小。结果，在使用具有缓冲垫片30的设备10的实施例的情况下，印刷电路板12的寿命可以被延长。此外，因为半导体芯片封装16不需要使用紧固件或其它部件而被固定到外壳15，所以制造设备10的成本可以被降低。代替地，只需要缓冲垫片30以将半导体芯片封装16压力安装到外壳15。
图2B提供具有隔离物28的设备10的端视图并且图2C图示具有隔离物28的设备10的底视图。如所描绘的，通过开口26看见缓冲垫片30的一部分。在一些说明性示例中，缓冲垫片30的一部分与开口26相关联，使得缓冲垫片30被固定到半导体芯片封装16。换句话说，缓冲垫片30的一部分被推入开口26中。说明性实施例的该配置可以增大缓冲垫片30和半导体芯片封装16的稳定性，使得附加粘合剂或其它部件是不必要的。
在其它示例中，在缓冲垫片30的一部分没有被插入到开口26中的情况下，在该视图中，缓冲垫片30通过开口26可以是可见的。被压入到开口26中的缓冲垫片30的量可以取决于缓冲垫片30的属性、被施加到半导体芯片封装16上的压力量或其它因素。由于半导体芯片封装16不需要被直接用螺钉固定到印刷电路板12，因此在许多实施例中不需要开口26。
图3图示具有隔离物28的功率半导体组件34。可以使用各种半导体芯片封装来实现功率半导体组件34，其示例在图14-16中被描述。在其它实施例中，除功率半导体芯片以外的芯片可以被使用。
在该视图中，引脚17的一部分已经被弯曲，使得引脚17的顶部在该示例中与隔离物28的上表面37齐平。当功率半导体组件34被连接到另一部件时，引脚17的该部分可以被焊接到部件。例如，引脚17可以被焊接到印刷电路板。引脚17在这些示例中是外部接触引线。
在其它示例中，引脚17可以不是弯曲的，使得引脚17的一部分与隔离物28的上表面37齐平。例如，如果期望增大的压力，则隔离物28可以具有比引脚17的高度更大的厚度。在这种情况下，在功率半导体组件34中的隔离物28可以比在该示例中示出的更大。
如所描绘的，该厚度32是压缩之前的厚度。因而，在该图中所示出的厚度32比在图2A-2B中所示出的厚度32更大。
隔离箔36也可以存在于功率半导体组件34中。隔离箔36在这些示例中是导热箔。在一些示例中，半导体芯片封装可以是完全被隔离的，例如有时被称作“完全包装（pack）”。这些类型的半导体芯片封装可以不使用任何附加隔离箔，例如，因为外表面提供隔离。具有金属板的其它半导体芯片封装可能需要隔离。因此，在一些示例中，隔离箔36可以被省略。用于隔离箔36的材料的示例包括是导热的并且优选的是电绝缘的任何材料。
此外，除了功率半导体组件34以外的多个功率半导体组件可以共用相同的隔离箔。在这种情况下，隔离箔可以将外壳的内表面排成行。一个或多个功率半导体组件于是被放置在隔离箔上并且利用粘合剂或其它合适部件被固定到隔离箔。在再其它的示例中，功率半导体组件可以被附着到隔离箔并且然后被安装在外壳中。
图4A-4E示意性地图示用于组装功率半导体与隔离物的方法。在图4A-4E中所图示的过程不意味着限制可以用来执行该方法的方式或步骤的顺序。
图4A示出在组装过程期间的半导体芯片封装16。半导体芯片封装38也存在于该图示中。半导体芯片封装16已经被放置在隔离箔36上并且半导体芯片封装38已经被放置在隔离箔40上。在其它示例中，半导体芯片封装16和半导体芯片封装38可以共用相同的隔离箔。在再其它的说明性示例中，在制造功率半导体组件期间，隔离箔可以不存在。利用半导体芯片封装16和半导体芯片封装38也可以制造附加的半导体芯片封装。例如，使用此处所描述的方法可以基本上同时制造十个封装、50个封装、1000个封装或某一其它数目的封装。
在该图示中，示出半导体芯片封装16，其具有非弯曲引脚17，并且半导体芯片封装38具有非弯曲引脚42。取决于半导体芯片封装16和半导体芯片封装38的功能性，引脚17和引脚42可以是任何数目的引脚。因而，半导体芯片封装16和半导体芯片封装38在一些说明性示例中可以具有相同或不同数目的引脚。
在图4B中，缓冲垫片30已经被放置在半导体芯片封装16上并且缓冲垫片44已经被放置在半导体芯片封装38上。具有引脚17的半导体芯片封装16被连接到缓冲垫片30，使得半导体芯片封装16的金属表面面对缓冲垫片30。以相同方式，具有引脚42的半导体芯片封装38被连接到缓冲垫片44，使得半导体芯片封装38的金属表面面对缓冲垫片44。
缓冲垫片30和缓冲垫片44可以以多种不同方式被放置在半导体芯片封装16和半导体芯片封装38上。例如，可以选择胶凝材料用于缓冲垫片30和缓冲垫片44，使得胶凝材料被分配（dispense）到半导体芯片封装16和半导体芯片封装38的表面上。在这种情况下，缓冲垫片30和缓冲垫片44可以在半导体芯片封装16和半导体芯片封装38上或周围固化。缓冲垫片于是可以如所期望的被成形。在其它示例中，缓冲垫片30和缓冲垫片44可以已经是被固化的（例如固体块）并且可以使用粘合剂被分别固定在半导体芯片封装16和半导体芯片封装38上。尽管在这些说明性示例中以矩形形状示出缓冲垫片30和缓冲垫片44，但是缓冲垫片30和缓冲垫片44可以是任何数目的形状和尺寸。
接下来参考图4C，引脚17和引脚42已经被弯曲。在该示例中，引脚17是弯曲的，使得引脚17的顶部与缓冲垫片30的上表面37齐平。类似地，引脚42是弯曲的，使得引脚42的顶部与缓冲垫片44的上表面46齐平。
在其它示例中，引脚17和引脚42可以是弯曲的，使得引脚17和引脚42的一部分分别在上表面37和上表面46以上或以下，使得电连接是可能的。在任一情况下，引脚17和引脚42可以被容易地焊接到印刷电路板，诸如在图2A中的印刷电路板12。
在图4D中，半导体芯片封装16和半导体芯片封装38通过线49与彼此分离。因而，半导体芯片封装16、隔离箔36、引脚17和缓冲垫片30形成功率半导体组件34。同样地，半导体芯片封装38、隔离箔40、引脚42和缓冲垫片44形成功率半导体组件48。
在说明性实施例的可替换实现中，半导体芯片封装16和半导体芯片封装38可以不是分离的。相反地，包括在图4D中所示出的所有部件的单一功率半导体组件可以被放置到外壳中并且被固定到印刷电路板。此外，多于两个的芯片可以被包括在相同功率半导体组件中。
在图4A-4D中所图示的过程提供可以在各种设置中被使用的功率半导体组件。在该组装中任何数目的部件可以被修改以提供用于在诸如在图2A中的设备10的设备中实现的所期望特性。
参考图4E，功率半导体组件34已经被放置在印刷电路板12和散热器14之间。在该示例中，隔离箔36未被示出。隔离箔36可以不是必要的。在该图示中，缓冲垫片30被放置在印刷电路板12上。引脚17于是使用表面安装技术与其它部件同时被焊接到印刷电路板12。因而，可以从制造过程中删去步骤，并且可以实现成本节省。
接下来，具有印刷电路板12的功率半导体组件34利用紧固件18被固定到散热器14。如以上所描述的，缓冲垫片30将半导体芯片封装16压力安装到散热器14，使得附加紧固件是不必要的。设备10于是可以在各种功率应用中被使用。
图5图示具有用于缓冲垫片30的不同配置的设备10的端视图。在该视图中，缓冲垫片30在该示例中在至少两侧上覆盖半导体芯片封装16的一部分。在其它示例中，缓冲垫片30可以密封半导体芯片封装16。在该视图中所图示的实施例可以增大设备的稳定性。此外，缓冲垫片30的属性可以进一步限制对印刷电路板12的潜在损坏，从而确保由半导体芯片封装16所生成的热在散热器14的方向上流动。
图6-10示意性地图示用于在说明性实施例中使用的弯曲引脚的不同配置。特别地，图6-8示出用于使用表面安装技术被焊接到印刷电路板12的弯曲引脚17的不同配置。在这些图中，根据在图4C-4E中所描述的过程已经使引脚17弯曲。与在图4C-4E中的弯曲引脚17形成对比，在图6-8中的引脚17被弯曲以背向缓冲垫片30。结果，引脚17的与在之前图示中所示出的不同的表面被焊接到印刷电路板12。
图9和图10示出被配置用于使用通孔焊接技术焊接到印刷电路板12的弯曲引脚17。在该过程中，引脚17是弯曲的，使得引脚的一部分通过印刷电路板12中的孔伸出。引脚17然后被焊接到印刷电路板12。
如从图6-10可以看到的，取决于特定实现，各种不同配置可以被用于引脚17。此外，取决于所涉及的功能性，不同类型的焊接技术提供不同的制造优点和/或成本节省。图6-10示出，如使用图4A-4E中的方法所制造的功率半导体组件可以以许多方式被固定到印刷电路板12。然而，引脚17的配置不意图限制可以用来实现功率半导体组件的方式。
图11图示被连接到散热器14的功率半导体组件34和功率半导体组件48。功率半导体组件34和功率半导体组件48在这些说明性示例中与彼此电连接。
图12提供使用单一缓冲垫片被连接到散热器14的功率半导体组件34和功率半导体组件48的图示。在该示例中，在与图4A-4E中的引脚17相对的侧上示出引脚17。
如所描绘的，缓冲垫片30和缓冲垫片44已经被移除并且被缓冲垫片50取代。缓冲垫片50使用基本上相同的压力量将半导体芯片封装16和半导体芯片封装38这两者同时压力安装到散热器14。
在说明性实施例的可替换实现中，附加半导体芯片封装可以使用缓冲垫片50而被压力安装到散热器14。另外，可以利用被连接到散热器14的内表面的单一隔离片材来取代隔离箔36和隔离箔40。
在图11和图12中的功率半导体组件34和功率半导体组件48的图示不意欲限制可以用来在说明性实施例中实现多个半导体组件的方式。取决于用于根据说明性实施例的设备的特定实现，可以使用附加半导体芯片封装、隔离箔、缓冲垫片和引脚。
图13A图示具有用于散热器14的可替换配置的设备10。如在该视图中所示出，半导体芯片封装16不需要被完全封闭。代替地，在没有外壳的情况下，实现来自该配置的散热器14的所期望的热耗散量。图13B图示具有用于散热器14的可替换配置的设备10的端视图。
虽然图13A和13B的实施例也可以是半导体功率芯片，但是该示例被提供以说明以下事实：即任何类型的产热设备可以利用此处所公开的概念。例如，半导体芯片封装16可以是生成热的高速处理器。当然，许多其它示例也是可能的。
图14以标准形式图示半导体芯片封装16。半导体芯片封装16的顶表面20和底表面22被更清楚地示出。开口26在该图示中也是可见的。用于半导体芯片封装16的该配置可以与在图3中所示出的功率半导体组件34中的隔离箔36一起使用。
图15图示用于半导体芯片封装16的另一配置。半导体芯片封装16的顶表面20和底表面22以及开口26被示出。这些部件中每一个的尺寸和形状都与如在图14中所示出的半导体芯片封装16的尺寸和形状稍微不同。在该图中的半导体芯片封装16也可以与隔离箔36一起使用。
图16示出用于半导体芯片封装16的又一配置。在该示例中，半导体芯片封装16是没有金属板的“完全包装”。因而，如在该图中所示出的，半导体芯片封装16不需要在其和散热器14之间的隔离箔36。
如从图14-16可以看到的，取决于所期望的性能和/或制造的成本考虑，说明性实施例可以与各种不同类型的半导体芯片封装一起使用。当然，在图14-16中的半导体芯片封装的图示不限制可以用来实现半导体芯片封装16的方式。可以使用附加于或取代在图14-16中所示出的配置的其它配置。
因而，本发明提供用于组装功率半导体的方法和装置。半导体芯片封装被组装使得所述半导体芯片封装的发热侧被定向在散热器的方向上。各种实施例使用将半导体芯片封装压力安装到散热器的新间隔结构，从而消除对于将半导体芯片封装连接到散热器的螺钉或其它紧固件的需求。另外，各种实施例提供将半导体芯片封装与其它表面安装部分同时焊接到印刷电路板的能力。
在使用说明性实施例的情况下，印刷电路板可以在半导体芯片封装侧上填入（populate with）部件，使得在所述印刷电路板和所述散热器之间维持适当距离。此外，在一些实现中，在印刷电路板的相同侧上的所有半导体芯片封装可以使用相同的缓冲垫片和相同的隔离箔。以这种方式，各种实施例提供增长印刷电路板寿命的设备。该过程也减小制造这样的设备的成本和时间。
虽然已经参考说明性实施例描述了本发明，但是不意图以限制性意义解释该描述。各种实施例的特征可以被一起使用。在参考所述描述时，说明性实施例的各种修改和组合以及本发明的其它实施例对于本领域技术人员将是明显的。因此所意图的是，所附权利要求涵盖任何这样的修改或实施例。

Claims (25)

1.一种功率半导体设备，其包括：
印刷电路板；
散热器；
位于所述印刷电路板和所述散热器之间的第一半导体芯片封装，其中所述第一半导体芯片封装的发热表面被定向使得所述发热表面面向所述散热器；和
在所述第一半导体芯片封装的上表面和所述印刷电路板之间的隔离物，所述上表面与所述发热表面相对，其中所述第一半导体芯片封装包括多个引脚，所述多个引脚包括与所述隔离物的上表面齐平且弯向所述隔离物的上表面的部分；以及
其中所述隔离物在至少两侧上覆盖所述第一半导体芯片封装的一部分。
2.根据权利要求1所述的功率半导体设备，其中每个引脚被电连接到所述印刷电路板。
3.根据权利要求2所述的功率半导体设备，其中所述引脚是弯曲的并且被焊接到所述印刷电路板。
4.根据权利要求1所述的功率半导体设备，其中所述发热表面包括金属表面。
5.根据权利要求1所述的功率半导体设备，其中所述隔离物包括缓冲垫片。
6.一种功率半导体设备，其包括：
印刷电路板；
外壳；
位于所述印刷电路板和所述外壳之间的第一半导体芯片封装；和
位于所述印刷电路板和所述第一半导体芯片封装之间的缓冲垫片，其中所述缓冲垫片将所述第一半导体芯片封装压力安装在所述外壳和所述印刷电路板之间，
其中所述第一半导体芯片封装包括多个引脚，所述多个引脚包括与所述缓冲垫片的上表面齐平且弯向所述缓冲垫片的上表面的部分；以及
其中所述缓冲垫片在至少两侧上覆盖所述第一半导体芯片封装的一部分。
7.根据权利要求6所述的功率半导体设备，其中所述第一半导体芯片封装包括发热表面，所述发热表面被定向使得所述发热表面与所述外壳接触。
8.根据权利要求7所述的功率半导体设备，其中所述发热表面包括金属表面。
9.根据权利要求6所述的功率半导体设备，其中所述第一半导体芯片封装包括被焊接到所述印刷电路板的多个引脚。
10.根据权利要求6所述的功率半导体设备，其中所述缓冲垫片包括硅酮。
11.根据权利要求6所述的功率半导体设备，其中所述印刷电路板利用紧固件被连接到所述外壳。
12.根据权利要求6所述的功率半导体设备，还包括在所述第一半导体芯片封装和所述外壳之间的隔离箔。
13.根据权利要求6所述的功率半导体设备，还包括在所述外壳内、与所述第一半导体芯片封装横向相邻的第二半导体芯片封装。
14.根据权利要求13所述的功率半导体设备，其中所述第二半导体芯片封装被压力安装在所述印刷电路板和所述外壳之间并且被电耦合到所述印刷电路板。
15.根据权利要求13所述的功率半导体设备，还包括位于所述第一半导体芯片封装和所述外壳之间以及所述第二半导体芯片封装和所述外壳之间的隔离箔。
16.一种功率半导体组件，其包括：
第一半导体芯片封装，其包括功率半导体芯片和外部接触引线；和
覆在所述第一半导体芯片封装的顶表面上的缓冲垫片，所述缓冲垫片由柔性、耐热材料形成，其中所述外部接触引线包括与所述缓冲垫片的上表面齐平且弯向所述缓冲垫片的上表面的部分；以及
其中所述缓冲垫片在至少两侧上覆盖所述第一半导体芯片封装的一部分。
17.根据权利要求16所述的功率半导体组件，还包括被布置在所述第一半导体芯片封装的底表面处的隔离箔，所述底表面与所述顶表面相对。
18.根据权利要求16所述的功率半导体组件，其中所述外部接触引线从所述第一半导体芯片封装的顶表面弯离朝向所述缓冲垫片的上表面。
19.根据权利要求16所述的功率半导体组件，其中所述第一半导体芯片封装的底表面包括导热区域，所述底表面与所述顶表面相对。
20.一种用于制造功率半导体设备的方法，其包括：
提供一种组件，所述组件包括具有多个引脚的第一半导体芯片封装和覆在所述第一半导体芯片封装上的缓冲垫片，其中所述第一半导体芯片封装被定向使得所述第一半导体芯片封装的产热表面背向所述缓冲垫片；
将所述引脚从所述第一半导体芯片封装的产热表面弯离朝向所述缓冲垫片的上表面，其中在弯曲之后，所述引脚包括与所述缓冲垫片的上表面齐平且弯向所述缓冲垫片的上表面的部分；
将所述组件放置在印刷电路板上，使得所述缓冲垫片的上表面面向所述印刷电路板；和
将所述引脚附着到所述印刷电路板；以及
其中所述缓冲垫片在至少两侧上覆盖所述第一半导体芯片封装的一部分。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括将散热器附着到所述第一半导体芯片封装的产热部。
22.根据权利要求20所述的方法，还包括将所述印刷电路板附着到外壳，以便所述第一半导体芯片封装和所述缓冲垫片被压力装备在所述外壳和所述印刷电路板之间。
23.根据权利要求20所述的方法，其中在将所述缓冲垫片放置在所述印刷电路板的表面上之后，所述引脚被弯曲。
24.根据权利要求20所述的方法，其中所述第一半导体芯片封装的产热表面包括金属表面。
25.根据权利要求20所述的方法，其中所述附着包括表面安装焊接。
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