CS217012B1 - An electrically insulated semiconductor device and a method for producing it - Google Patents
An electrically insulated semiconductor device and a method for producing it Download PDFInfo
- Publication number
- CS217012B1 CS217012B1 CS591380A CS591380A CS217012B1 CS 217012 B1 CS217012 B1 CS 217012B1 CS 591380 A CS591380 A CS 591380A CS 591380 A CS591380 A CS 591380A CS 217012 B1 CS217012 B1 CS 217012B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- auxiliary base
- substrate
- silicon wafer
- contact
- thermally conductive
- Prior art date
Links
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Předmětem vynálezu je elktricky izolovaná polovodičová součástka např. polovodičový modul a způsob její výroby. Polovodičová součástka je vytvořena tak, Se její styková plocha s chladičem je tvořena plochou elektroizolačního tepelně vodivého substrátu na kterém je umístěna podložka a vývodem, tvořícím jednu elektrodu, zetímco druhá elektroda je tvořena vývodem no křemíkové destičce umístěné na podložce, přičemž křemíková destička, podložka, vývody a elektroizolační tepelně vodivý substrát kromě stykové plochy a kontaktních ploch vývodů jsou umístěny v pouzdře z plastu, jehož spodní hrana leží se stykovou plachtu v jedné rovině. Způsob výroby polovodičové součástky dle vynálezu spočívá v tam, že se elektroizolační tepelně vodivý substrát na němž je podložka s vývodem a křemíková destička s vývodem spojí s pomocnou základnou, přičemž plocha pomocné základny, které není ve styku s elektreizolačním substrátem případně oelé plocha pomocné základny se opatří separační vrstvou, sestava se zapouzdří a pomocná základna se odstraní.The subject of the invention is an electrically insulated semiconductor component, e.g. a semiconductor module, and a method of manufacturing it. The semiconductor component is designed in such a way that its contact surface with the heat sink is formed by a surface of an electrically insulating thermally conductive substrate on which a pad and a lead are placed, forming one electrode, while the other electrode is formed by a lead on a silicon wafer placed on the pad, wherein the silicon wafer, pad, leads and electrically insulating thermally conductive substrate, in addition to the contact surface and contact surfaces of the leads, are placed in a plastic housing, the lower edge of which lies flush with the contact sheet. The method of manufacturing a semiconductor component according to the invention consists in that an electrically insulating thermally conductive substrate on which there is a pad with a lead and a silicon wafer with a lead is connected to an auxiliary base, whereby the surface of the auxiliary base that is not in contact with the electrically insulating substrate or the entire surface of the auxiliary base is provided with a separation layer, the assembly is encapsulated and the auxiliary base is removed.
Description
Vynález se týká elektrioky Izolované polovodičové součástky například můetkového polovodičového obvodu neboli polovodičového modulu a způsobu její výroby.The present invention relates to an electrically insulated semiconductor component, for example a bridged semiconductor circuit or semiconductor module, and a process for its manufacture.
Můatkové polovodičové obvody jsou tvořeny obvykle dvěma až šesti vzájemné propojenými prvky /diody, tyriatory nebo jejich kombinace/, které gsou elektricky izolovány od základpy. Základna slouží k odvedu ztrátového tepla do chladiče a k připojená součástky na chladič. Llektrioká izolaoe základny je zpravidla tvořena tepelně vodivou keramikou, jako je berylnatá, korundová, periklaaová nebe ateatitová keramika, keramika na bázi nitridu boritého spod., sklokeramikou, sklem apod. Všeobecně keramika, zvláště berylnatá, má nejlepší tepelnou vodivost a taková součástka má nejnižší tepelný odpor. Sestava modulu jě zapouzdřena do plastu například do pryskyřice epoxidové, silikonové, epoxiailIkonové, alkydové, fenoplastevé, polyuretanové apod. Uůstkové obvody jsou opatřeny vývody, které umožňují propojení můstkových obvodů do vícefátových můstků nebo regulátorů střídavého proudu. Díky elektricky izolované základně lze tyto sestavy několika modulů osazovat na jeden chladič s nuoenou airkulaoí vzduchu, případně na chladič kapalinový.The bridging semiconductor circuits are usually formed by two to six interconnected elements (diodes, thyriators or combinations thereof) which are electrically isolated from the base. The base is used to dissipate the heat loss to the radiator and to the connected components to the radiator. The base insulation is generally composed of thermally conductive ceramics such as beryllium, corundum, periclaea or ateatite ceramics, boron nitride based ceramics, glass ceramics, glass, etc. In general, ceramics, especially beryllium, have the best thermal conductivity and such a component resistance. The module assembly is encapsulated in plastic, for example, epoxy, silicone, epoxy, epoxy, alkyd, phenoplastic, polyurethane resins, and the like. The retention circuits are provided with terminals that allow bridging circuits to be connected to multiphase bridges or alternating current regulators. Thanks to the electrically insulated base, these assemblies of several modules can be mounted on one cooler with a new air circulation or a liquid cooler.
2. konstrukčního hlediska lze moduly rozdělit na dva typy: pájené moduly a moduly a přítlakem U pájených modulů Jsou kontakty vytvořeny měkkou pájkou obvykle na bázi olovo-cín. Elektroizolační keramický substrát se musí u těchto modulů nejdříve pokovit např. vakuovým napařováním nebo nanesením a vypálením suspenze molybden-mangan apod. a tato vrstva se musí jeětě galvanicky zeeílit např. vrstvou niklu nebo cínu. Teprve potom lze keramické substráty pájet. Kovová základna i měděná podložka sestavy modulu muaí být masivní, aby vlivem rozdílné tepelné roztažnoeti kovu a keramiky, případně křemíku nedošlo k poškození těchto křehkých dílů konstrukce součástky.2. From a constructional point of view, the modules can be divided into two types: brazed modules and modules and with a thrust. The electroinsulating ceramic substrate of these modules must first be metallized, for example by vacuum vapor deposition or by the application and firing of a molybdenum-manganese suspension and the like, and this layer must be further galvanized with, for example, a nickel or tin layer. Only then can the ceramic substrates be soldered. Both the metal base and the copper washer of the module assembly may be massive to prevent damage to these fragile parts of the component structure due to different thermal expansion of the metal and ceramic or silicon.
U druhého typu modulů je elektrický i tepelný tlakový kontakt. Modul je opatřen vhodnou přítlačnou konstrukcí, která musí vyvinout potřebnou přítlačnou sílu. Té se dosahuje např. použitím listových nebo talířových pružin. Měděná podložka může být zde oproti pájenému typu konstrukce slabší, což sníží tepelná odpor součástky a keramický substrát může být nepokovený. Pro zlepšení tepelného odporu jsou tepelné kontakty mazány tepelně vodivou, zpravidla silikonovou pastou nebo jsou opatřeny vrstvičkou silikonového oleje.In the second type of modules there is electrical and thermal pressure contact. The module is provided with a suitable pressing structure which must exert the necessary pressing force. This is achieved, for example, by the use of leaf or disc springs. Here, the copper pad may be weaker than the brazed type of construction, which will reduce the thermal resistance of the component and the ceramic substrate may be unplated. To improve thermal resistance, the thermal contacts are lubricated with a thermally conductive, usually silicone paste, or provided with a layer of silicone oil.
Tepelný odpor polovodičové součástky je jedna z nejdůležitějších veličin a je žádoucí, oby byl co nejnižší. U součástek provedených dle stávajícího stavu techniky - výše popsaného je tepelný odpor relativně velký.The thermal resistance of the semiconductor device is one of the most important variables and is desirable, both being as low as possible. In the prior art components described above, the thermal resistance is relatively high.
Tuto nevýhodu odstraňuje elektrioky izolovaná polovodičová součástko podle vynálezu, jejíž podstata spočívá v tom, že její styková plocha a chladičem je tvořena plochou elektroizelačního substrátu, na kterém je umístěna podložka a vývadem, zatímco druhým vývodem je opatřena křemíková destička umístěná na podložce. Křemíková destička, vývody, podložka a elektroizelační tepelně vodivý substrát, kromě své stykové plochy e chladičem a kontaktních ploch vývodů, jsou umístěny v pouzdru z plastu, jahaž spodní plocha tvoří jednu rovinu s plochou elektroizoločního substrátu.This disadvantage is overcome by the electrically insulated semiconductor component according to the invention, characterized in that its contact surface and the heat sink are formed by the surface of the electro-insulating substrate on which the substrate and the outlet are located, while the second outlet is provided with a silicon wafer. The silicon wafer, the leads, the washer and the electrically insulating thermally conductive substrate, in addition to their radiator contact surface and the contact surfaces of the terminals, are housed in a plastic housing, the bottom surface of which is flush with the surface of the electroinsulating substrate.
Podstata způsobu výroby elektricky Izolované polovodičové součástky podle vynálezu spočívá v tom, že se elektroizelační tepelně vodivý substrát na němž je podložko s vývodem a křemíková destičko s vývodem, spojí s pomocnou základnou, přičemž plocha pomocné základny, která není ve styku s elektráizalačním substrátem případně celá plocha pomocné základny se opatří separační vrstvou, sestava sa zapauzřl, načež ae pomocná základna odstraní.The principle of the electrically insulated semiconductor component according to the invention is characterized in that the electro-insulating thermally conductive substrate on which the outlet substrate and the silicon wafer plate are connected is connected to the auxiliary base, the auxiliary base surface not in contact with the electro-insulating substrate the auxiliary base surface is provided with a release layer, the assembly is encapsulated, and then the auxiliary base is removed.
Spoj pomocné základny s elektroizolačním substrátem je proveden např. lepidlem e pevnosti v odlupování O až 200 N/cm.The bonding of the auxiliary base to the electroinsulating substrate is effected, for example, by an adhesive with a peel strength of 0 to 200 N / cm.
Alternativně se pomocné základna spojí s elektroizolačním substrátem lepidlem o teplotní odolnosti nejvýše rovné vytvrzevaoí teplotě pouzdjra.Alternatively, the auxiliary base is bonded to the electroinsulating substrate by an adhesive having a temperature resistance at most equal to the curing temperature of the housing.
Další alternativou .spojení pomocné základny o elektroizolačního substrátu je použití přítlačné konstrukce.Another alternative of connecting the auxiliary base to the electrical insulating substrate is to use a thrust structure.
Výhodou konstrukce elektricky izolované polovodičové součástky podle vynálezu je psí o 20 % nižší tepelný odpor a rovněž asi o 20 % nižší hmotnost součástky oproti srovnatelným stávajícím konstrukcím těchto polovodičových součástek. Další výhodou je, Že jako elektroizolační substrát lze použít i levnější materiály, než je berylnaté nebo korundová keramika, např. steatit a přitom lze docílit přibližně stejný tepelný odpor jako v klasickém provedení s kovovou základnou.The advantage of the construction of the electrically insulated semiconductor component according to the invention is a canine 20% lower thermal resistance as well as about 20% lower component weight compared to comparable existing designs of these semiconductor components. Another advantage is that cheaper materials than beryllium or corundum ceramics, such as steatite, can be used as the electrical insulating substrate, and at least the same thermal resistance can be achieved as in a conventional metal base design.
Elektricky izolovaná polovodičová součástka podle vynálezu je zobrazena na výkresu. Její styková plocha 7 s chladičem je tvořena elektroizolaěním tepelně vodivým substrátem 4, na kterém je umístěna podložka 2 8 vývodem 6, tvořícím jednu elektrodu, zatímco druhá elektroda je tvořena vývodem 1 na křemíkové destičce 2_, celá sestava je kromě stykové plochy 7 a kontaktních ploch vývodů umístěna v pouzdře 5. z plastu, jehož spodní plocha 8 leží se stykovou plochou 7 v jedné rovině.An electrically insulated semiconductor device according to the invention is shown in the drawing. The contact surface 7 of the condenser is formed elektroizolaěním thermally conductive substrate 4 on which a washer 2 8 pins 6 forming one electrode while the second electrode is provided by outlet 1 on a silicon wafer 2, the whole assembly is, except the contact surface 7 and the contact surfaces The outlets 8 are arranged in a plastic housing 5, whose bottom surface 8 lies flush with the contact surface 7.
Příklad 1Example 1
Polovodičový modul přítlačné konstrukce se základnou, kterou tvoří, keramické destičky zapuštěné v plastu např. v epoxidové lisovací hmotě, vytvořený tak, že sestava křemík-měděná podložka-keremika s vývody na křemíkové destičce a měděné podložce se pomocí přítlačná konstrukce spojí s pomocnou kupř. ocelovou základnou. Část pomocné základny, která není ve styku s keramickým substrátem, nebo celá základna, se opatří separační vrstvou např. směsí včelího a karnaubského vosku. Potom se sestava zapouzdří epoxidovou lisovací hmotou. Po vytvrzení zapouzdřovecí hmoty a uvolnění přítlačné konstrukce se pomocná základna od součástky oddělí.The semiconductor module of the thrust structure with the base of which it is formed, ceramic inserts embedded in plastic, eg in an epoxy molding compound, formed by connecting the silicon-copper-ceramic-ceramic assembly with the leads on the silicon wafer and the copper backing to the thrust structure. steel base. A portion of the auxiliary base that is not in contact with the ceramic substrate, or the entire base, is provided with a separating layer, e.g., a mixture of beeswax and carnauba wax. The assembly is then encapsulated with an epoxy molding compound. After the encapsulant has cured and the pressure structure has been released, the auxiliary base is detached from the component.
Příklad 2Example 2
Pájený polovodičový modul se základnou, kterou tvoří keramické destičky zapuštěné v plastu např. v silikonové pryskyřici, vytvořený tak, že spájená sestava křemík-měděná podložka-keramika s připájenými vývody na křemíkové destičce a měděné podložce nebo spájená sestava křemíková destička - keramika s připájenými vývody na křemíkové destičce se přilepí k pomocné základně za studená vulkanizovatelným silikonovým tmelem s pevností v odjbupování 80 H/cm a na zbývající přilehlé části pomocné základny se nanese vrstvička silikonového oleje a sestava se zapouzdří do plastu např. do silikonové pryskyřice a po vytvrzení pryskyřice se pomocná kovová základna od pouzdra součástky odtrhne. Dosedací kontaktní plocha součástky, kterou tvoří keramika zapuštěná v plastu se přelapuje k dosažení dokonalého kontaktu.A brazed semiconductor module with a base consisting of ceramic plates embedded in a plastic, such as a silicone resin, formed by a brazed silicon-copper pad-ceramic assembly with brazed terminals on a silicon wafer and a copper pad, or a brazed silicon plate-brazed ceramic assembly On a silicon wafer, it is glued to the auxiliary base with a cold vulcanizable silicone sealant with a peel strength of 80 H / cm and a silicone oil layer is applied to the remaining adjacent parts of the auxiliary base and the assembly is encapsulated in plastic such as silicone resin. the metal base tears away from the component housing. The contact surface of the component, which is a ceramic embedded in plastic, is pasted to achieve perfect contact.
Příklad 3Example 3
Polovodičový modul, jehož stykové plechy tvoří j dna nebo více keramických destiček např. z korundové keramiky zapuštěných v plastu vytvořený tak, že sestava křemík-měděná podložka-keremika s vývody na křemíkové destičce a měděné podložce se uloží na pomocnou kupř. ocelovou základnu, která se přilepí k sestavě kyaneakrylátovým lepidlem a teplotní odolností přibližně 100 °C, přičemž plocha pomocné základny nespojené se Substrátem se pokryje se3 parační vrstvou teflonu a tato sestava se zapouzdří do plastu např. do epoxidová pryskyřice tak, že pouzdro ae vytvrzuje nejprve při nižří teplotě např. 80 °C tak dlouhá až pryskyřice zatuhne, načež se teplota vytvrzování zvýří např. na l$0 °C, kdy dojde k dotvrzení pouzdra z epoxidové pryskyřice. Při dotvrzení pouzdra dojde současně k degradaci lepidla a k oddělení pomocné základny ad zapouzdřené součástky, potom se keramická kontaktní plocha očistí a přelapuje.A semiconductor module whose interface plates are formed by the bottom or more of ceramic plates, eg of corundum ceramic embedded in a plastic, formed by placing the silicon-copper-ceramic-ceramic assembly with pins on the silicon plate and the copper support on an auxiliary, for example. a steel base which is glued to the assembly with a cyaneacrylate adhesive and a temperature resistance of approximately 100 ° C, wherein the sub-base area not bonded to the substrate is covered with 3 Teflon vapor layer and encapsulated in plastic eg epoxy resin so that at a lower temperature of e.g. 80 ° C until the resin solidifies, after which the curing temperature is increased to e.g. When the case is confirmed, the adhesive degrades simultaneously and the auxiliary base is separated from the encapsulated part, then the ceramic contact surface is cleaned and pasted.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS591380A CS217012B1 (en) | 1980-08-29 | 1980-08-29 | An electrically insulated semiconductor device and a method for producing it |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS591380A CS217012B1 (en) | 1980-08-29 | 1980-08-29 | An electrically insulated semiconductor device and a method for producing it |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS217012B1 true CS217012B1 (en) | 1982-12-31 |
Family
ID=5405005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS591380A CS217012B1 (en) | 1980-08-29 | 1980-08-29 | An electrically insulated semiconductor device and a method for producing it |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS217012B1 (en) |
-
1980
- 1980-08-29 CS CS591380A patent/CS217012B1/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US12080674B2 (en) | Double-sided cooling type power module and manufacturing method therefor | |
| US5172213A (en) | Molded circuit package having heat dissipating post | |
| RU2185042C2 (en) | Thermoelectric module with improved heat- transfer apparatus and its manufacturing process | |
| US5751552A (en) | Semiconductor device balancing thermal expansion coefficient mismatch | |
| US5544412A (en) | Method for coupling a power lead to a bond pad in an electronic module | |
| US6251709B1 (en) | Method of manufacturing a cooling structure of a multichip module | |
| EP0137385B1 (en) | Integrated circuit package (1111111) | |
| KR100269528B1 (en) | High performance, low cost multi-chip module package | |
| KR0139389B1 (en) | Semiconductor device capable of preventing occurrence of a shearing | |
| JPH06224316A (en) | Method of forming a power circuit package | |
| JPS6220700B2 (en) | ||
| US3585272A (en) | Semiconductor package of alumina and aluminum | |
| US7561436B2 (en) | Circuit assembly with surface-mount IC package and heat sink | |
| RU2314596C2 (en) | Semiconductor module and method for semiconductor module manufacture | |
| US3805123A (en) | Arrangement for adhesively joining heat-dissipating circuit components to heat sinks and method of making them | |
| US5169805A (en) | Method of resiliently mounting an integrated circuit chip to enable conformal heat dissipation | |
| EP0812015A1 (en) | A heat dissipator for integrated circuits | |
| US20160141275A1 (en) | Semiconductor power module using discrete semiconductor components | |
| EP1610381B1 (en) | Electronic package employing segmented connector and solder joint | |
| US4126882A (en) | Package for multielement electro-optical devices | |
| JP2004515078A (en) | Semiconductor module manufacturing method and module manufactured according to the method | |
| US20090161319A1 (en) | Electronic Circuit Arrangement and Method for Producing an Electronic Circuit Arrangement | |
| US5898128A (en) | Electronic component | |
| EP0015053A1 (en) | A method of manufacturing a semi-conductor power device assembly and an assembly thereby produced | |
| CS217012B1 (en) | An electrically insulated semiconductor device and a method for producing it |