CN109983574B - 功率半导体模块的制造 - Google Patents

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Abstract

一种半制成的功率半导体模块（10）包括：用于接合至少一个功率半导体芯片（22）的衬底（12）；被接合到衬底并且提供功率端子（24）的第一引线框架（14）；以及被接合到衬底并且提供辅助端子（26）的第二引线框架（16）；其中第一引线框架（14）和/或第二引线框架（16）包括适于使第一引线框架（14）和第二引线框架（16）相对于彼此和/或相对于用于在衬底（12）、第一引线框架（14）和第二引线框架（16）周围模塑封装（38）的模具（40）对准的互锁元件（34）。

Description

功率半导体模块的制造
技术领域
本发明涉及功率半导体模块的制造领域。具体地，本发明涉及半制成的（semi-manufactured）功率半导体模块、功率半导体模块和用于制造功率半导体模块的方法。
背景技术
含有固态半导体开关（诸如IGBT或功率-MOSFET）的功率半导体模块被用在各种功率电子学应用中以转换或整流电流。重要且快速增长的应用是用于电或混合电交通工具的转换器系统。用于此类应用的典型的六组模块可具有高达1200V的电压额定值和数百安培的电流额定值。
除了高电流功率端子（功率半导体模块通过其而被连接到AC侧（例如，马达）和DC侧（例如，电池））之外，此类功率半导体模块还通常具有若干辅助端子，所述若干辅助端子例如用于到栅极驱动器电路板的连接，所述栅极驱动器电路板控制功率半导体模块中的半导体开关和/或所述栅极驱动器电路板检测故障情形。典型的六组功率半导体模块可具有每半桥高达十个此类辅助端子，也就是说，30个辅助端子。
通常用于辅助端子的技术是螺纹连接、焊料引脚连接（solder pin connection）和压配合连接（press-fit connection）。由于压配合连接技术的有吸引力的特性（诸如高可靠性、高温能力和装配的简易），所以压配合连接技术是经常使用的解决方案，特别是在汽车行业中。例如，压配合连接可被用于电路板到功率半导体模块的附着。
特别用于汽车功率半导体模块的另一解决方案是环氧树脂模具封装，其与封装并灌封手段（encapsulation and potting approach）相比，在例如高温能力、耐湿性、成本和大量可制造性方面能够具有益处。不幸的是，用于此类封装的通常使用的环氧树脂模塑工艺（即，传递模塑）通常与从功率半导体模块垂直伸出的引脚不兼容。因此，传递模塑的功率半导体模块仅在功率半导体模块的侧面上可具有用于功率和辅助连接的引线框架端子。功率和辅助端子通常通过单个引线框架部分所形成。
EP 2 548 423 B1示出了具有多个垂直堆叠导电层的引线框架结构。
EP 3 079 170 A1涉及一种引线框架、一种用于制造引线框架的模具和方法，所述引线框架由可由铜和由青铜材料制成的两个金属板组成。所述金属板彼此互锁（interlock）。模具被用于压到互锁元件上。
US 2014/159054 A1公开了一种具有功率端子和辅助端子的半导体模块，所述功率端子和辅助端子具有不同厚度。
发明内容
当功率半导体模块的所有端子都由一个引线框架提供时，通常仅可使用被焊接在栅极驱动器电路板中的辅助端子，因为压配合端子要求较硬的材料，这在另一方面由于较低的导电性和较高的材料成本而对于功率端子是不期望的。
本发明的目的是将压配合辅助端子与传递模塑的封装进行组合。本发明的另外目的是针对功率半导体模块提供经济且简单的制造工艺。
通过独立权利要求的主题来实现这些目的。根据从属权利要求和以下描述，另外的示例性实施例是显而易见的。
本发明的第一方面涉及半制成的功率半导体模块。半制成的功率半导体模块可以是构件，其在另外的处理步骤之后能够被转换成完整起作用的（fully functioning）功率半导体模块。
根据本发明的实施例，半制成的功率半导体模块包括用于接合至少一个功率半导体芯片的衬底；被接合到衬底并且提供功率端子的第一引线框架以及被接合到衬底并且提供辅助端子的第二引线框架。衬底可以是电绝缘的衬底，所述衬底被设置有一个或两个构建的金属化层，一个或多个芯片可被接合到其上。还可将第一和第二引线框架接合到金属化层。此外，第一引线框架和第二引线框架具有不同厚度。
第一引线框架和/或第二引线框架包括适于使第一引线框架和/或第二引线框架相对于彼此和/或相对于用于在衬底和第一及第二引线框架周围模塑封装的模具对准和/或固定的互锁元件。
为了向可传递模塑的半制成的功率半导体模块提供用于功率和辅助连接的端子，引线框架结构被分成用于功率端子和辅助端子的独立部分，即第一引线框架和第二引线框架，其可由不同材料制成和/或可具有不同厚度。针对接合和/或在模塑之前，互锁元件可使第一和第二引线框架相对于彼此稳定。此外，利用互锁元件，使第一和第二引线框架与传递模塑工艺是兼容的，具体是相对于将用模塑材料来填充的体积的密封而是兼容的。
可将半制成的功率半导体模块模塑到封装中，并且在那之后，可选地移除一个或多个互锁元件以用于形成最终的功率半导体模块。
对于半制成的功率半导体模块，可建立非常节省成本的制造工艺，因为传递模具封装是用于批量生产的节省成本的工艺。此外，第一和第二引线框架可由金属片冲压而成，这也是用于大批量生产的廉价工艺。
应当提到的是，第一和第二引线框架可以是平面构件或第一和第二引线框架中的至少一个可以被3D定形。例如，引线框架中的至少一个可具有肘管结构以减小在焊接过程期间的应力。肘管结构可将焊接点与端子互连。
根据本发明的实施例，第一引线框架具有第一互锁元件并且第二引线框架具有形状适配于第一互锁元件的第二互锁元件。利用这两种互锁元件，第一和第二引线框架可彼此固定。通过在独立引线框架之间设置互锁结构，这些引线框架可由不同材料制成和/或可具有不同厚度。完整的引线框架结构（即，被互锁的第一和第二引线框架）仍可以高精度来装配和接合到衬底，使得传递模塑工艺的要求可被满足。
根据本发明的实施例，互锁元件之一具有加宽尖端（tip）并且互锁元件中的另一个具有相等定形的开口。例如，用于互锁不同引线框架的互锁元件可被定形为拼图件（jigsaw puzzle）。必须注意的是，引线框架的互锁元件与引线框架可以是一体的和/或可以与引线框架一起由同一金属片冲压而成。
根据本发明的实施例，第一引线框架包括围绕第二引线框架的支撑元件，并且互锁元件由支撑元件所提供。例如，支撑元件可以是矩形框架，将第一引线框架的所有部分（诸如，功率端子、拦阻件（dam）（见下文）等）连接到该支撑元件。第二引线框架可借助于一个或多个互锁元件而被链接到此支撑元件中。
根据本发明的实施例，第一引线框架的互锁元件和/或第二引线框架的互锁元件适于被布置在模具的对应互锁部分中。一个或多个互锁元件可被用于将第一和/或第二引线框架定位在模具的半部分中。例如，互锁元件可具有加宽尖端并且模具的互锁部分可具有相等定形的开口。
根据本发明的实施例，将互锁元件设置在功率端子和/或辅助端子的侧面上。可将所述一个或多个互锁元件设置在引线框架的位置处，其保持在通过模塑所形成的封装之外。以此种方式，可在模塑之后将互锁元件移除。
根据本发明的实施例，将第一引线框架和第二引线框架的互锁元件布置在一条线上。可定位此线使得互锁元件被模具的边界所覆盖。模具可具有两半部分，所述两半部分在闭合时形成在其中容纳引线框架的内部部分和衬底的体积。此体积被模具的边界所围绕。在模塑期间，在压力下，用模塑材料来填充此体积。互锁零件（features）提供针对模塑材料的密封，这阻止液态模塑材料离开所述体积。
根据本发明的实施例，第一引线框架和/或第二引线框架包括将端子互连的拦阻元件。当封装被模塑时，将拦阻元件设置在某一位置，使得该拦阻元件被模具的边界所覆盖。拦阻元件可将若干端子彼此互连和/或可被定位使得它在模塑之后可从端子被移除。一个或多个拦阻元件阻止模塑材料在模塑期间离开模具的体积。
根据本发明的实施例，将第一引线框架和第二引线框架的互锁元件与拦阻元件设置在一条线上和/或该互锁元件是拦阻元件的部分。拦阻元件连同互锁元件可以提供针对模具体积的密封。通过用模具的两半部分压在一个或多个拦阻元件和互锁元件上，可实现模具体积的气密式密封（hermetic sealing）。例如，互锁零件在其之间可仅具有仅0.05mm到0.1mm的宽度的间隙，这对于传递模塑工艺是可容忍的。
根据本发明的实施例，第一引线框架和第二引线框架由不同材料制成。第一和/或第二引线框架还可被设置有镀层。可关于材料属性、厚度和/或镀层分别地优化具有功率端子的第一引线框架和具有辅助端子的第二引线框架。具体地，第一引线框架可由Cu制成并且可比第二引线框架更厚，使得具有高导电性的厚Cu端子被设置为功率端子，例如，可以将其电阻焊接到外部汇流条。第二引线框架可由较硬的合金（诸如，CuNiSi）制成并且可被做得薄如第二引线框架，使得更薄且更硬的端子被设置为辅助端子，可将其插入到栅极驱动器电路板中（例如，使用镀Sn的压配合引脚）。
例如，辅助端子和第二引线框架的厚度可具有在0.6mm到0.8mm的范围中的厚度。取决于目标电流额定值，可能要求第一引线框架和功率端子在1.0mm到1.5mm的范围中。
必须注意的是，可相对于与功率半导体模块的衬底的延伸正交的方向来测量引线框架或端子的厚度。
根据本发明的实施例，第一引线框架由一个金属片制成和/或第二引线框架由一个金属片制成。在移除互锁零件、拦阻或支撑元件之前，引线框架中的每个都可以是一体式的。例如，引线框架可通过冲压而被制成。
根据本发明的实施例，辅助端子中的至少一些具有压配合尖端。压配合端子可包括具有可变形尖端的引脚。可利用力将尖端例如在电路板中插入到通孔中，以形成气密且持久的电连接。尖端可以是镀Sn的。
这可以能够实现环氧树脂模具封装和压配合互连的组合，环氧树脂模具封装和压配合互连两者都是用于具有需求温度、负载循环和/或振动要求的应用的优选技术，诸如例如用于（混合）电交通工具的逆变器。
本发明的另外方面涉及功率半导体模块，其可根据半制成的功率半导体模块来制造。例如，功率半导体模块可被用在汽车应用中，诸如电交通工具、混合交通工具、摩托车、公共汽车、卡车、非公路上的施工交通工具和充电站。术语“功率件（power）”可指适于处理多于10A和/或多于100V的电压的模块和/或芯片。
根据本发明的实施例，功率半导体模块包括衬底，至少一个功率半导体芯片被接合到该衬底上；模塑的封装，衬底被嵌入到其中；被接合到衬底并且提供从封装凸起的功率端子的第一引线框架部分以及被接合到衬底并且提供从封装凸起的辅助端子的第二引线框架部分。第一和第二引线框架部分由移除互锁元件、拦阻元件、支撑元件等之后的第一和第二引线框架制成。第一引线框架部分和第二引线框架部分由不同材料制成和/或具有与衬底的延伸方向正交的不同厚度。
本发明的另外方面涉及一种用于制造功率半导体模块的方法。必须理解的是，如上文中和下文中所描述的方法的特征可以是如上文中和下文中所描述的（半制成的）功率半导体模块的特征，并且反之亦然。
根据本发明的实施例，所述方法包括：设置用于接合至少一个功率半导体芯片的衬底；将第一引线框架和第二引线框架接合到衬底，其中第一引线框架和/或第二引线框架包括适于使第一引线框架和/或第二引线框架相对于彼此和/或相对于模具对准和/或固定的互锁元件；将衬底、第一引线框架和第二引线框架安置在模具中，使得互锁元件被定位在模具的边界上；以及将衬底、第一引线框架和第二引线框架模塑到模塑材料中，其中通过互锁元件阻挡液态模塑材料离开，即，流过模具的边界。
在模塑之前，例如，可通过焊接、烧结等将一个或多个芯片接合到衬底。此外，例如，可通过焊接、烧结、超声焊接等将两个引线框架接合到衬底。在接合期间，可通过设置在不同引线框架上的两个被互锁的互锁元件使两个引线框架相对于彼此固定。
备选地或附加地，在引线框架的接合期间，可以使用与模具的底部半部分类似的固定物来布置引线框架，所述固定物还像模具的底部半部分一样包括一个或多个互锁元件。
当超声焊接工艺被用于引线框架的接合时，只有通过固定物的引线框架的互锁可具有附加优势，所述附加优势是固定物提供在不同端子部分之间的机械去耦。这可减少因振动损耗所引起的超声功率的阻尼，这在不同引线框架彼此直接接触时可能是问题。
在接合之后，将装配的半制成的功率半导体模块布置在模具中。当模具的两半部分被压在引线框架上时，可在模具的边界处建立气密式密封，所述气密式密封由互锁元件和/或拦阻元件提供。在被气密地密封的体积中，模塑材料（诸如环氧树脂化合物）可被压。
根据本发明的实施例，模具具有第一模具半部分和第二模具半部分，其中第一模具半部分具有边界，所述边界提供用于容纳互锁元件的互锁部分。此外，边界可具有不同高度，以用于补偿第一引线框架和第二引线框架的不同厚度。边界可具有倾斜部分，所述倾斜部分具有与不同引线框架的厚度对应的高度。在它们的端部，倾斜部分可具有与引线框架的互锁元件对应的开口（即，互锁部分）。可将半制成的功率半导体模块安置在模具半部分中，使得互锁元件被安置在这些开口中。互锁单元、互锁部分、边界的倾斜部分、可选的拦阻元件和/或支撑元件可形成围绕模具的边界的气密式密封。
根据本发明的实施例，所述方法还包括：在模塑之后将互锁元件从第一引线框架和/或第二引线框架移除。在模塑之后，还可移除拦阻元件和/或支撑元件。
可如何制造在上面和在下面所描述的半导体模块，存在另外的可能性。
半制成的功率半导体模块的另外实施例包括用于接合至少一个功率半导体芯片的衬底；被接合到衬底并且提供功率端子的第一引线框架；被接合到衬底并且提供辅助端子的第二引线框架；其中第一引线框架具有指向第二引线框架的第二分叉元件的第一分叉元件，使得生成在第一分叉元件和第二分叉元件之间的开口。
分叉元件可在它们之间容纳弹性密封元件，其在模塑期间在不同引线框架之间提供模具的边界上的密封。
此实施例的第一引线框架和第二引线框架还可由不同材料制成和/或可具有不同厚度。此外，它们可具有如在上面和在下面所描述的零件（诸如，拦阻元件、支撑元件等）。分叉元件还可象锁定元件那样（诸如，在端子的边界上、在一条线上等）来布置。
一种用于制造功率半导体模块的方法的另外实施例包括：设置用于接合至少一个功率半导体芯片的衬底；将第一引线框架和第二引线框架接合到衬底，其中第一引线框架具有指向第二引线框架的第二分叉元件的第一分叉元件，使得生成在第一分叉元件和第二分叉元件之间的开口；将衬底、第一引线框架和第二引线框架安置在模具中，使得第一分叉元件和第二分叉元件被定位在模具的边界上并且使得模具的密封元件被定位在开口内；以及将衬底、第一引线框架和第二引线框架模塑到模塑材料中，其中通过被压缩的密封元件来阻挡液态模塑材料离开模具。
密封元件可由压缩材料制成，其可在模塑工艺期间被插入在至少两个引线框架部分之间。压缩密封元件可由能经受住重复高温和弹性负载的任一弹性材料（如例如PTFE或硅橡胶）制成。密封元件可以是块，其可被插入在模具之一中的相邻拦阻元件之间。然后可通过密封元件来固定两个不同的引线框架，当模具闭合时，所述密封元件受到压缩并且以此方式来密封模具的体积。
此模具的边界还可具有不同高度，以用于补偿第一引线框架和第二引线框架的不同厚度。
本发明的这些和其它方面将根据下文所描述的实施例而是显而易见的并参考下文所描述的实施例而被阐明。
附图说明
在下面的文本中，将参考在附图中图示的示例性实施例而更详细地解释本发明的主题。
图1示出根据本发明的实施例的半制成的功率半导体模块的俯视图。
图2示出根据本发明的实施例的功率半导体模块的透视图。
图3示出根据本发明的另外实施例的半制成的功率半导体模块的俯视图。
图4以透视图示出图1和图3的细节。
图5示出根据本发明的另外实施例的半制成的功率半导体模块的细节的俯视图。
图6示出根据本发明的实施例的、在模具中的半制成的功率半导体模块的透视图。
图7示出图6的细节。
图8示意性地示出根据本发明的另外实施例的半制成的功率半导体模块的细节的俯视图。
图9示意性地示出通过打开的模具的截面，所述打开的模具具有图8的半制成的功率半导体模块。
图10示意性地示出通过闭合的模具的截面，所述闭合的模具具有图8的半制成的功率半导体模块。
附图中使用的参考符号及其含义以总结的形式被列出在参考符号列表中。原则上，在图中相同部分被设置有相同参考符号。
具体实施方式
图1示出半制成的功率半导体模块10，其包括衬底12，若干引线框架14、16被接合到衬底12上。
大体上是矩形的衬底12包括绝缘基极层18（例如由陶瓷制成）。在基极层18上，设置构建的金属化层20，其例如可以是Cu层。可将一个或多个半导体芯片22接合到金属化层20。
模块10包括具有功率端子24的两个引线框架14a、14b和具有辅助端子26的两个辅助引线框架16a、16b。引线框架14a、14b、16a、16b都被接合到金属化层20。
所有引线框架14a、14b、16a、16b都包括支撑元件28和拦阻元件30，所述支撑元件28和拦阻元件30将端子24、26彼此互连。支撑元件28可包括孔和/或可在引线框架14a、14b、16a、16b被接合到衬底12时被用于相对于衬底12来定位相应的引线框架14a、14b、16a、16b。
拦阻元件30还将一个引线框架14a、14b、16a、16b的相应端子24、26彼此互连。然而，将拦阻元件30定位在端子24、26的中间部分，使得在端子24、26之间提供拦阻件，其阻挡模塑材料流出模具（见下文）。与此相反，将引线框架端子24、26的支撑元件28定位在相应端子24、26的尖端外。
引线框架14a、14b可由Cu制成。引线框架16a、16b可由CuNiSi（即，比Cu更硬的材料）制成。此外，引线框架14a、14b可比引线框架16a、16b更厚。以此种方式，辅助端子26可由适于形成压配合尖端32的材料制成，如图1中所示。另一方面，功率端子24可适于在低损耗的情况下传导大电流。
在图1中，将一个引线框架14b定位在模块10的第一侧上，将其它三个引线框架14a、16a、16b定位在模块10的相对的第二侧上。将带有功率端子24的引线框架14a放入在带有辅助端子26的两个引线框架16a、16b之间。
在图1中，虚线指示模具的模具体积的密封。模具的两半部分将以其在虚线上的边界来定位以闭合模具体积。引线框架的拦阻元件30形成被定位在模具的边界处的拦阻件以阻止模具材料（诸如，环氧树脂模具化合物）从模具体积泄漏。
第二侧上的引线框架14a、16a、16b的拦阻元件30沿一条线被对准并一起在模块10的第二侧上形成拦阻件。在两个引线框架14a、16a、16b的拦阻元件30相遇之处，引线框架被设置有互锁元件34。将互锁元件34设置在端子24、26的中间部分处的侧上。两个引线框架14a、16a、16b的互锁元件34像拼图片一样彼此啮合（engage），以改善在引线框架14a、16a、16b之间的连接并减少模具材料的泄漏。具体地，在拼图零件周围的增加的槽长度将有助于减少这种风险。
一般地，互锁元件34可具有加宽尖端，而对应的互锁元件34具有相等成形的开口。在图1中，具有加宽尖端的互锁元件34由引线框架14a提供并且具有开口的互锁元件34由引线框架16a、16b提供。然而，这也可以是正好相反的方式（the other way round）。
图2示出基于半制成的功率半导体模块10而制成的功率半导体模块10’。
功率半导体模块10’包括模塑的封装38，其围绕具有一个或多个芯片22的衬底12。从封装38，端子24、26从两个相对侧凸起。功率端子26可以是Cu功率端子，其比辅助端子26更厚（正交于封装38的延伸方向）。辅助端子26可以是CuNiSi端子和/或可以包括压配合尖端32。压配合尖端32可包括镀层36（例如，由Sn制成）。此外，辅助端子26和/或压配合尖端32可以向上或向下弯曲（更一般正交于封装38的延伸方向）以用于到栅极驱动器电路板的压配合连接。
功率半导体模块10’可以采用下面的方式制成：
在第一步骤中，设置衬底12，一个或多个功率半导体芯片22和引线框架14a、14b、16a、16b被接合到衬底12上。在接合之前，引线框架14a、16a、16b可以经由互锁元件34而被彼此互锁。
在第二步骤中，将衬底12和所接合的引线框架14、16安置在模具中，使得拦阻元件30和互锁元件34被定位在第一模具半部分的边界上。将第二模具半部分定位在第一模具半部分上，使得生成大体上气密地密封的模具体积，在其中布置衬底12和引线框架14、16的内部部分。在压力下，模塑材料被插入到模具体积中，并且衬底12和引线框架被模塑到封装38中。在模塑期间，通过拦阻件和互锁元件34来阻挡液态模塑材料在侧面上离开模具。
在第三步骤中，将模块10从模具移除。在那之后，将封装38外的互锁元件34、拦阻元件30和支撑元件28从端子24、26移除。例如，可通过冲压将元件34、28、30移除。也可将辅助端子26弯曲，使得它们的尖端凸起到模块10上面。
相对于图1，可通过互锁元件24来改善衬底12的一侧上的三个引线框架14a、16a、16b的装配和对准。然而，对衬底12的另一侧上的引线框架14B的所要求的相关对准公差可能仍然是难以实现的。
图3示出半制成的功率半导体模块10的另外实施例，在其中还通过与辅助端子26有关的互锁元件34使在辅助端子26的相对侧上的功率端子24固定。
将图1的引线框架14a、14b统一在一个引线框架14中，该引线框架14包括支撑元件28’，该支撑元件28’围住所有端子24、26。在与辅助端子26相对的侧上的拦阻元件30还与支撑元件28’互连。在辅助端子26的侧面上，连接到其的支撑元件28’和功率端子24为引线框架14a、14b提供互锁元件34。在图3中，在两侧上将引线框架16a、16b与引线框架14互锁在一起，即引线框架16a、16b、14中的每个都可具有两个互锁元件34。
引线框架16a、16b还包括互锁元件34并且被插入到引线框架14中。这可具有在不同端子24、26和在整个模块10周围运行的拦阻元件30之间的改善的对准精度的优势。再次，虚线指示模具体积的密封。
图4采用透视图来示出图1的细节。可类似地设计图3的实施例。图4示出具有加宽尖端的互锁元件34是在功率端子24的侧面上、在较厚引线框架14上的凸起。由较薄的引线框架16a来提供具有开口的对应互锁零件。
图5示出互锁元件34的另外实施例，其可包括两个加宽尖端和对应互锁元件34，对应互锁元件34包含两个用于接收加宽尖端的开口。这可进一步改善由互锁元件34所提供的密封和在两个引线框架14、16之间的连接。
图6示出半制成的功率半导体模块10，类似于图1中所示出的功率半导体模块10，但具有被不同布置的互锁元件34。此外，图6示出模具40的第一半部分42，模块10被插入到其中。
图6的实施例可以与图3的支撑元件28’进行组合和/或可以如相对于图2所描述的那样来制造。
在图6中，将用于所有功率和引线框架端子24、26的4个独立引线框架部分14a、14b、16a、16b直接插入到模具40的底部半部分42中。为此，引线框架14a、14b、16a、16b全部包括互锁元件34，所述互锁元件34被插入到模具40的互锁部分44中。再次，虚线指示模具体积的密封。
可将引线框架14a、14b、16a、16b上的互锁元件34全部直接设置在较外的端子24、26的中间部分的侧面上，类似于图1到5，可通过拦阻元件30将端子互连，所述拦阻元件30像如互锁元件34一样被定位在模具半部分42的边界46上。
在引线框架14、16被直接插入到模具40中的情况下，引线框架14、16的接合工艺的定位公差不需要针对两个引线框架14、16来求和。
模具半部分42的边界46上的互锁部分可通过升高的（elevated）结构来提供，所述升高的结构在模具半部分42的边界上提供拦阻元件30’。在拦阻元件30’的端部，与互锁元件34对应的开口提供互锁部分44。
如在图7中更好地看到，拦阻元件30’在其端部处以及还有对应互锁部分44具有与互锁的引线框架14、16的厚度相同的高度。拦阻元件30’中的阶梯补偿引线框架14、16的不同厚度。这可以是有利的，因为模具40的底部和顶部半部分42可采用更高精度来制造和对准并且两个模具半部分42中的阶梯之间的对准因此可能比模具40与引线框架14、16中的阶梯之间的对准更容易实现。备选地，拦阻元件30’可以是倾斜的而不是具有垂直阶梯，以补偿不同的厚度，这可提供模具体积的进一步改善的密封。
图8示意性地示出半制成的功率半导体模块10的另外实施例，可与图1到7中所示的半制成的功率半导体模块相似地来设计半制成的功率半导体模块10，但互锁元件34由分叉元件48所取代。
设置在不同引线框架14、16上的两个分叉元件48被彼此相对地布置。如在互锁元件34的情况下那样，分叉元件可被看作拦阻元件30的延续。
每个分叉元件48具有两个臂，使得两个分叉元件48包围开口，可将密封元件50（诸如，橡胶块）插入到所述开口中。
概括的说，图8的模块可包括：用于接合至少一个功率半导体芯片22的衬底12；被接合到衬底12并且提供功率端子24的第一引线框架14；以及被接合到衬底12并且提供辅助端子26的第二引线框架16。第一引线框架14具有指向第二引线框架16的第二分叉元件48的第一分叉元件48，使得生成在第一分叉元件48和第二分叉元件48之间的开口。
图9和10分别示出打开和闭合的模具40中的图8的模块10。
图9示出在模具半部分42之一中的开口中设置密封元件50。模具半部分42之一还可具有拦阻元件30’以用于补偿引线框架14、16的不同厚度。
如图10中所示，当模具被闭合时，压缩密封元件50可被压缩并且可完全填满分叉元件48和模具半部分42之间的空间以在引线框架14、16之间提供密封。
一种用于制造图8到9的功率半导体模块10的方法可包括：提供用于接合至少一个功率半导体芯片22的衬底12；将第一引线框架14和第二引线框架16接合到衬底12，其中第一引线框架14具有指向第二引线框架16的第二分叉元件48的第一分叉元件48，使得生成在第一分叉元件48和第二分叉元件48之间的开口；将衬底12、第一引线框架14和第二引线框架16安置在模具40中，使得第一分叉元件48和第二分叉元件48被定位在模具40的边界46上并且使得模具40的密封元件50被定位在开口内；以及将衬底12、第一引线框架14和第二引线框架16模塑到模塑材料中，其中通过被压缩的密封元件50来阻挡液态模塑材料离开模具40。
虽然已经在附图和前述的描述中详细地图示和描述了本发明，但此类图示和描述要被认为是说明性的或示例性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。由本领域技术人员和实践所要求权利的发明的人员根据对附图、公开和所附权利要求的研究能够理解和实现对所公开的实施例的其它变形。在权利要求中，词“包括”不排除其它元素或步骤，并且不定冠词“一（a或an）”不排除复数。单个处理器或控制器或其它单元可实现权利要求中记载的若干项目的功能。仅仅在相互不同的从属权利要求中记载某些措施的事实不指示这些措施的组合不能被用于获益。权利要求中的任一参考标记不应被直译为限制范围。
参考符号列表
10                半制成的功率半导体模块
10’               功率半导体模块
12                衬底
14、14a、14b        第一引线框架
16、16a、16b        第二引线框架
18                基极层
20                金属化层
22                半导体芯片
24                功率端子
26                辅助端子
28，28’            支撑元件
30,30’            拦阻元件
32                压配合尖端
34                互锁元件
36                镀层
38                封装
40                模具
42                模具半部分
44                互锁部分
46                边界
48                分叉元件
50                密封元件

Claims (14)

1.一种半制成的功率半导体模块(10)，包括：
用于接合至少一个功率半导体芯片(22)的衬底(12)；
被接合到所述衬底并且提供功率端子(24)的第一引线框架(14)；
被接合到所述衬底并且提供辅助端子(26)的第二引线框架(16)；
其中所述第一引线框架(14)和/或所述第二引线框架(16)包括适于使所述第一引线框架(14)和所述第二引线框架(16)相对于彼此和/或相对于用于在所述衬底(12)、所述第一引线框架(14)和所述第二引线框架(16)周围模塑封装(38)的模具(40)对准的互锁元件(34)，并且所述互锁元件(34)设置在所述功率端子(24)和所述辅助端子(26)之间；
其中所述第一引线框架(14)和所述第二引线框架(16)具有不同的厚度。
2.如权利要求1所述的半制成的功率半导体模块(10)，
其中所述第一引线框架(14)具有第一互锁元件(34)并且所述第二引线框架(16)具有形状适配于所述第一互锁元件(34)的第二互锁元件(34)。
3.如权利要求2所述的半制成的功率半导体模块(10)，
其中所述互锁元件(34)之一具有加宽尖端并且所述互锁元件(34)中的另一个具有相等定形的开口。
4.如权利要求2或3所述的半制成的功率半导体模块(10)，
其中所述第一引线框架(14)包括围绕所述第二引线框架(16)的支撑元件(28’)并且互锁元件(34)由所述支撑元件(28’)提供。
5.如权利要求1或2所述的半制成的功率半导体模块(10)，
其中所述第一引线框架(14)的互锁元件(34)适于被布置在所述模具(40)的对应互锁部分中；和/或
其中所述第二引线框架的互锁元件(34)适于被布置在所述模具(40)的对应互锁部分(44)中。
6.根据权利要求1至3之一所述的半制成的功率半导体模块(10)，
其中将所述互锁元件(34)设置在功率端子(26)和/或辅助端子(24)的侧面上。
7.根据权利要求1至3之一所述的半制成的功率半导体模块(10)，
其中将所述第一引线框架(14)和所述第二引线框架(16)的互锁元件(34)布置在一条线上以被所述模具(40)的边界覆盖。
8.根据权利要求1至3之一所述的半制成的功率半导体模块(10)，
其中所述第一引线框架(14)包括将所述功率端子(24)互连的拦阻元件(30)，所述拦阻元件(30)要被所述模具(40)的边界覆盖；和/或
其中所述第二引线框架(16)包括将所述辅助端子(26)互连的拦阻元件(30)，所述拦阻元件(30)要被所述模具(40)的边界覆盖。
9.如权利要求8所述的半制成的功率半导体模块(10)，
其中所述第一引线框架(14)和所述第二引线框架(16)的互锁元件(34)与所述拦阻元件(30)被设置在一条线上和/或是所述拦阻元件(30)的部分。
10.根据权利要求1至3之一所述的半制成的功率半导体模块(10)，
其中所述第一引线框架(14)和所述第二引线框架(16)由不同的材料制成。
11.根据权利要求1至3之一所述的半制成的功率半导体模块(10)，
其中所述第一引线框架(14)由一个金属片制成；和/或
其中所述第二引线框架(16)由一个金属片制成。
12.根据权利要求1至3之一所述的半制成的功率半导体模块(10)，
其中所述辅助端子(26)中的至少一些具有压配合尖端(32)。
13.一种用于制造功率半导体模块(10’)的方法，所述方法包括：
提供用于接合至少一个功率半导体芯片(22)的衬底(12)；
将第一引线框架(14)和第二引线框架(16)接合到所述衬底(12)，其中所述第一引线框架(14)和/或所述第二引线框架(16)包括适于使所述第一引线框架(14)和所述第二引线框架(16)相对于彼此和/或相对于模具(40)对准的互锁元件(34)；
将所述衬底(12)、所述第一引线框架(14)和所述第二引线框架(16)安置在模具(40)中，使得所述互锁元件(34)被定位在所述模具(40)的边界上；
将所述衬底(12)、所述第一引线框架(14)和所述第二引线框架(16)模塑到模塑材料中，其中通过所述互锁元件(34)来阻挡液态模塑材料离开所述模具(40)；
其中所述第一模具半部分(42)带有具有不同高度的边界(46)以用于补偿所述第一引线框架(14)和所述第二引线框架(16)的不同厚度。
14.如权利要求13所述的方法，
其中所述模具(40)具有第一模具半部分(42)和第二模具半部分(42)；
其中所述边界(46)提供用于容纳所述互锁元件(34)的互锁部分(44)。
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