CN108231604A - 一种电力用半导体装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电力用半导体装置的制造方法，本发明利用两块上下布置的陶瓷基板进行布置半导体元件，可以节约布线材料，且有利于节约横向空间；该封装体更为紧凑，在此同时利用陶瓷基板内的散热通道进行高效散热，防止封装体的温度过高带来的弊端；第二陶瓷基板插入所述壳体可以防止其挤压下层的半导体元件，壳体可以起到支撑作用。

Description

一种电力用半导体装置的制造方法
技术领域
本发明涉及半导体封装领域，具体涉及一种处理大电流的电力用半导体装置的制造方法。
背景技术
现有的电力转换芯片的封装多为在同一水平面上进行的，该种封装有利于薄型化的需要，但是对于减小横向尺寸、方便布线以及提高散热效率是非常不利的，例如专利文件CN105720046A，其将四个半导体元件进行横向布置在同一陶瓷基板上，该种布置需要大量的导电图案的边缘连接构件，且布线较为复杂，不利于散热和节约横向空间。
发明内容
基于解决上述问题，本发明提供了一种电力用半导体装置的制造方法，包括以下步骤：
(1)提供第一陶瓷基板，其具有相对的第一表面和第二表面，在所述第一表面上设置有第一导电图案，且在所述第一陶瓷基板内部一体成型有蛇形散热通道，在所述第一陶瓷基板一端部设置有第一注液口，用于向所述第一陶瓷基板的蛇形散热通道内注入散热流体；
(2)提供第一半导体元件和第二半导体元件以及散热器，所述第一半导体元件和第二半导体元件分别具有上表面电极和下表面电极，通过双面共压焊同时在第一表面上焊接所述第一半导体元件和第二半导体元件以及在第二表面上焊接所述散热器，且所述第一半导体元件和第二半导体元件的下表面电极分别通过第一焊料层和第三焊料层连接于所述第一导电图案；
(3)提供第二陶瓷基板，其具有相对的第三表面和第四表面，在所述第三表面上设置有第二导电图案，在所述第四表面上设置有第三导电图案，所述第二陶瓷基板内部还设有电连接所述第二导电图案和第三导电图案的导电通孔，且在所述第二陶瓷基板内部一体成型有蛇形散热通道，在所述第二陶瓷基板一端部设置有第二注液口，用于向所述第二陶瓷基板的蛇形散热通道内注入散热流体；将所述第二陶瓷基板焊接于所述第一和第二半导体元件上，且所述第一半导体元件和第二半导体元件的上表面电极分别通过第二焊料层和第四焊料层连接于所述第二导电图案；
(4)提供第三半导体元件和第四半导体元件，所述第三半导体元件和第四半导体元件分别具有上表面电极和下表面电极，将所述第三和第四半导体元件焊接于所述第二陶瓷基板上，且所述第三半导体元件和第四半导体元件的下表面电极分别通过第五焊料层和第七焊料层连接于所述第三导电图案；
(5)提供第一电极板、第二电极板和第三电极板，将所述第三半导体元件和第四半导体元件的上表面电极分别通过第六焊料层和第八焊料层焊接于所述第三电极板，将所述第一电极板焊接于所述第一导电图案，将所述第二电极板焊接于所述第三导电图案。
根据本发明的实施例，还包括模塑形成壳体，所述壳体位于所述第一陶瓷基板上，且环绕所述第一至第四半导体元件，所述第一和第二陶瓷基板的设有注液口的端部从所述壳体露出。
根据本发明的实施例，所述第一电极板、第二电极板和第三电极板的部分穿过所述壳体，并从壳体的顶部引出端子部。
根据本发明的实施例，所述壳体内注入塑封树脂并进行固化。
根据本发明的实施例，所述蛇形散热通道的孔径小于所述第一和第二陶瓷基板的厚度。
根据本发明的实施例，在第一注液口和第二注液口处还设置有插塞，用于密封蛇形散热通道内的散热流体。
本发明的优点如下：
(1)本发明利用两块上下布置的陶瓷基板进行布置半导体元件，可以节约布线材料，且有利于节约横向空间；
(2)该封装体更为紧凑，在此同时利用陶瓷基板内的散热通道进行高效散热，防止封装体的温度过高带来的弊端；
(3)第二陶瓷基板插入所述壳体可以防止其挤压下层的半导体元件，壳体可以起到支撑作用。
附图说明
图1-7为本发明的电力用半导体装置的制造方法的流程图。
具体实施方式
参见图1-7，本发明的电力用半导体装置的制造方法，其包括以下步骤：
(1)参见图1，提供第一陶瓷基,1，其具有相对的第一表面和第二表面，在所述第一表面上设置有第一导电图案2，且在所述第一陶瓷基板1内部一体成型有蛇形散热通道24，在所述第一陶瓷基板1一端部设置有第一注液口26，用于向所述第一陶瓷基板1的蛇形散热通道24内注入散热流体；
(2)参见图2，提供第一半导体元件11和第二半导体元件12以及散热器10，所述第一半导体元件11和第二半导体元件12分别具有上表面电极和下表面电极，通过双面共压焊同时在第一表面上焊接所述第一半导体元件11和第二半导体元件12以及在第二表面上焊接所述散热器10，且所述第一半导体元件11和第二半导体元件12的下表面电极分别通过第一焊料层16和第三焊料层18连接于所述第一导电图案2；
(3)参见图3，提供第二陶瓷基板4，其具有相对的第三表面和第四表面，在所述第三表面上设置有第二导电图案6，在所述第四表面上设置有第三导电图案5，所述第二陶瓷基板4内部还设有电连接所述第二导电图案6和第三导电图案5的导电通孔23，且在所述第二陶瓷基板4内部一体成型有蛇形散热通道24，在所述第二陶瓷基板4一端部设置有第二注液口27，用于向所述第二陶瓷基板4的蛇形散热通道24内注入散热流体；将所述第二陶瓷基板4焊接于所述第一和第二半导体元件11和12上，且所述第一半导体元件11和第二半导体元件12的上表面电极分别通过第二焊料层15和第四焊料层17连接于所述第二导电图案6；
(4)参见图4，提供第三半导体元件13和第四半导体元件14，所述第三半导体元件13和第四半导体元件14分别具有上表面电极和下表面电极，将所述第三和第四半导体元件13和14焊接于所述第二陶瓷基板4上，且所述第三半导体元件13和第四半导体元件14的下表面电极分别通过第五焊料层19和第七焊料层21连接于所述第三导电图案5；
(5)参见图5，提供第一电极板9、第二电极板7和第三电极板8，将所述第三半导体元件13和第四半导体元件14的上表面电极分别通过第六焊料层20和第八焊料层22焊接于所述第三电极板8，将所述第一电极板9焊接于所述第一导电图案2，将所述第二电极板7焊接于所述第三导电图案5。
(6)参见图6，模塑形成壳体3，所述壳体3位于所述第一陶瓷基板1上，且环绕所述第一至第四半导体元件11-14，所述第一和第二陶瓷基板1和4的设有注液口的端部从所述壳体3露出。其中，所述第一电极板9、第二电极板7和第三电极板8的部分穿过所述壳体3，并从壳体3的顶部引出端子部。
(7)参见图7，在所述壳体内注入塑封树脂25并进行固化。其中，所述蛇形散热通道24的孔径小于所述第一和第二陶瓷基板1和4的厚度。在第一注液口26和第二注液口27处还设置有插塞(未示出)，用于密封蛇形散热通道24内的散热流体。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种电力用半导体装置的制造方法，包括以下步骤：
(1)提供第一陶瓷基板，其具有相对的第一表面和第二表面，在所述第一表面上设置有第一导电图案，且在所述第一陶瓷基板内部一体成型有蛇形散热通道，在所述第一陶瓷基板一端部设置有第一注液口，用于向所述第一陶瓷基板的蛇形散热通道内注入散热流体；
(2)提供第一半导体元件和第二半导体元件以及散热器，所述第一半导体元件和第二半导体元件分别具有上表面电极和下表面电极，通过双面共压焊同时在第一表面上焊接所述第一半导体元件和第二半导体元件以及在第二表面上焊接所述散热器，且所述第一半导体元件和第二半导体元件的下表面电极分别通过第一焊料层和第三焊料层连接于所述第一导电图案；
(3)提供第二陶瓷基板，其具有相对的第三表面和第四表面，在所述第三表面上设置有第二导电图案，在所述第四表面上设置有第三导电图案，所述第二陶瓷基板内部还设有电连接所述第二导电图案和第三导电图案的导电通孔，且在所述第二陶瓷基板内部一体成型有蛇形散热通道，在所述第二陶瓷基板一端部设置有第二注液口，用于向所述第二陶瓷基板的蛇形散热通道内注入散热流体；将所述第二陶瓷基板焊接于所述第一和第二半导体元件上，且所述第一半导体元件和第二半导体元件的上表面电极分别通过第二焊料层和第四焊料层连接于所述第二导电图案；
(4)提供第三半导体元件和第四半导体元件，所述第三半导体元件和第四半导体元件分别具有上表面电极和下表面电极，将所述第三和第四半导体元件焊接于所述第二陶瓷基板上，且所述第三半导体元件和第四半导体元件的下表面电极分别通过第五焊料层和第七焊料层连接于所述第三导电图案；
(5)提供第一电极板、第二电极板和第三电极板，将所述第三半导体元件和第四半导体元件的上表面电极分别通过第六焊料层和第八焊料层焊接于所述第三电极板，将所述第一电极板焊接于所述第一导电图案，将所述第二电极板焊接于所述第三导电图案。
2.根据权利要求1所述的电力用半导体装置的制造方法，其特征在于：还包括模塑形成壳体，所述壳体位于所述第一陶瓷基板上，且环绕所述第一至第四半导体元件，所述第一和第二陶瓷基板的设有注液口的端部从所述壳体露出。
3.根据权利要求2所述的电力用半导体装置的制造方法，其特征在于：所述第一电极板、第二电极板和第三电极板的部分穿过所述壳体，并从壳体的顶部引出端子部。
4.根据权利要求1所述的电力用半导体装置的制造方法，其特征在于：所述壳体内注入塑封树脂并进行固化。
5.根据权利要求1所述的电力用半导体装置的制造方法，其特征在于：所述蛇形散热通道的孔径小于所述第一和第二陶瓷基板的厚度。
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