FR3080220A1 - Module d'alimentation à semi-conducteur de protection contre les événements de court-circuit - Google Patents

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semiconductor device
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Jihwan Kim
Heeyoung Song
Gwigyeon Yang
Olaf Zschieschang
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Semiconductor Components Industries LLC
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    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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Abstract

Module d’alimentation à semi-conducteur de protection contre les évènements de court-circuit Selon un aspect, un module d'alimentation à semi-conducteur (100, 200, 300) inclut un substrat (102, 202, 302), un dispositif semi-conducteur (104, 204, 304) couplé au substrat (102, 202, 302), un fil de liaison (106, 206, 306) couplé au dispositif semi-conducteur (104, 204, 304), et une première couche de matériau de moulage (110, 210, 310) disposée sur le substrat (102, 202, 302). La première couche de matériau de moulage (110, 210, 310) encapsule une première partie (116, 216, 316) du fil de liaison (106, 206, 306). Le fil de liaison (106, 206, 306) a une deuxième partie (114, 214, 314) disposée à l'extérieur de la première couche de matériau de moulage (110, 210, 310). Le module d'alimentation à semi-conducteur (100, 200, 300) inclut une deuxième couche de matériau de moulage (112, 212, 312) disposée sur la première couche de matériau de moulage (110, 210, 310). La deuxième couche de matériau de moulage (112, 212, 312) encapsule la deuxième partie (114, 214, 314) du fil de liaison (106, 206, 306). La deuxième couche de matériau de moulage (112, 212, 312) a une dureté inférieure à une dureté de la première couche de matériau de moulage (110, 210, 310). Figure pour l’abrégé : Fig. 1.

Description

Description
Titre de l’invention : MODULE D'ALIMENTATION À SEMICONDUCTEUR DE PROTECTION CONTRE LES ÉVÉNEMENTS DE COURT-CIRCUIT Domaine technique [0001] La présente description concerne l'amélioration de la protection d'un module d'alimentation à semi-conducteur en cas d'événement de surintensité ou de courtcircuit.
Technique antérieure [0002] Un module moulé par transfert est un emballage de module d'alimentation dans lequel un matériau époxy forme l'emballage autour du circuit d'alimentation dans un procédé de moulage. Un autre type d'emballage est un module de boîtier, qui utilise un cadre enrobé d'un matériau d'enrobage pour protéger le dispositif semi-conducteur. Cependant, dans certaines conditions, les emballages qui utilisent un matériau d'enrobage dur (dans un module moulé par transfert ou un module de boîtier) comme couche de protection peuvent se rompre lors d'un événement de court-circuit des dispositifs d'alimentation à semi-conducteur. Par exemple, un événement de court-circuit peut provoquer un débit de courant élevé dans une courte période entraînant la surchauffe du dispositif semi-conducteur et des matériaux d'assemblage adjacents, et potentiellement le craquement du substrat.
Exposé de l’invention [0003] Selon un aspect, un module d'alimentation à semi-conducteur inclut un substrat, un dispositif semi-conducteur couplé au substrat, un fil de liaison couplé au dispositif semi-conducteur, et une première couche de matériau de moulage disposée sur le substrat. La première couche de matériau de moulage encapsule une première partie du fil de liaison. Le fil de liaison a une deuxième partie disposée à l'extérieur de la première couche de matériau de moulage. Le module d'alimentation à semi-conducteur inclut une deuxième couche de matériau de moulage disposée sur la première couche de matériau de moulage. La deuxième couche de matériau de moulage encapsule la deuxième partie du fil de liaison. La deuxième couche de matériau de moulage a une dureté inférieure à une dureté de la première couche de matériau de moulage.
[0004] Selon différents aspects, le module d'alimentation à semi-conducteur peut inclure une ou plusieurs des caractéristiques suivantes (ou toute combinaison de celles-ci). La deuxième partie du fil de liaison peut être configurée pour sauter en réponse à un état de court-circuit. Le substrat peut inclure un substrat en céramique avec une partie conductrice couplée à une surface du substrat en céramique. La première couche de matériau de moulage peut être une couche d'époxy. La première partie du fil de liaison peut être une extrémité du fil de liaison, et l'extrémité du fil de liaison peut être couplée au dispositif semi-conducteur au niveau d'un emplacement de connexion. La première couche de matériau de moulage peut encapsuler l'emplacement de connexion. La première partie du fil de liaison peut être une première extrémité du fil de liaison, et la première extrémité peut être couplée au dispositif semi-conducteur au niveau d'un premier emplacement de connexion. Une deuxième extrémité du fil de liaison peut être couplée au substrat au niveau d'un deuxième emplacement de connexion. La première couche de matériau de moulage peut encapsuler le premier emplacement de connexion et le deuxième emplacement de connexion. Le dispositif semi-conducteur peut être un premier dispositif semi-conducteur, où le module d'alimentation à semi-conducteur inclut en outre un deuxième dispositif semi-conducteur couplé au substrat. La première partie du fil de liaison peut être une première extrémité du fil de liaison, où la première extrémité est couplée au premier dispositif semi-conducteur au niveau d'un premier emplacement de connexion. Le fil de liaison a une deuxième extrémité couplée au deuxième dispositif semi-conducteur au niveau d'un deuxième emplacement de connexion. La première couche de matériau de moulage peut encapsuler le premier emplacement de connexion et le deuxième emplacement de connexion. La deuxième partie du fil de liaison peut être une partie disposée entre une première extrémité du fil de liaison et une deuxième extrémité du fil de liaison. Le module d'alimentation à semi-conducteur peut inclure un connecteur couplé au substrat. Le connecteur a une première partie encapsulée dans la première couche de matériau de moulage, et une deuxième partie encapsulée dans la deuxième couche de matériau de moulage. La deuxième couche de matériau de moulage peut être une couche de gel de silicone. La première couche de matériau de moulage peut avoir une épaisseur verticale supérieure à une épaisseur verticale de la deuxième couche de matériau de moulage.
[0005] Selon différents aspects, le module d'alimentation à semi-conducteur peut inclure une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous (ou toute combinaison de celles-ci). Le substrat peut inclure un substrat de cuivre collé direct (DBC). Le module d'alimentation à semi-conducteur peut inclure un premier support de borne couplé au substrat, où le premier support de borne a une première partie encapsulée dans la première couche de matériau de moulage et une deuxième partie encapsulée dans la deuxième couche de matériau de moulage. Le module d'alimentation à semiconducteur peut inclure une première broche de connecteur couplée au premier support de borne, et un deuxième support de borne couplé au substrat. Le deuxième support de borne a une première partie encapsulée dans la première couche de matériau de moulage et une deuxième partie encapsulée dans la deuxième couche de matériau de moulage. Le module d'alimentation à semi-conducteur peut inclure une deuxième broche de connecteur couplée au deuxième support de borne. Une partie de la première broche de connecteur peut être encapsulée dans la deuxième couche de matériau de moulage, et aucune partie de la première broche de connecteur ne peut être encapsulée dans la première couche de matériau de moulage. La première couche de matériau de moulage peut être une couche d'époxy, et la deuxième couche de matériau de moulage peut être une couche de gel de silicone. Le cadre de boîtier peut être un cadre en plastique. Le substrat peut inclure un substrat en céramique avec une première partie conductrice couplée à une première surface du substrat en céramique. Le dispositif semi-conducteur peut être couplé à la première partie conductrice. Le substrat peut inclure une deuxième partie conductrice couplée à une deuxième surface du substrat en céramique. La deuxième surface peut être opposée à la première surface. En réponse à un courant électrique circulant à travers le fil de liaison dépassant une quantité de seuil, le fil de liaison peut être configuré pour sauter au niveau de la partie du fil de liaison encapsulée dans la deuxième couche de matériau de moulage entraînant une interruption de la connexion du dispositif semi-conducteur au substrat.
[0006] Selon un aspect, un procédé de fabrication d'un module d'alimentation à semiconducteur inclut la mise en place d'époxy dans un cadre de boîtier d'un module d'alimentation à semi-conducteur ayant un substrat, un dispositif semi-conducteur couplé au substrat, et un fil de liaison couplé au dispositif semi-conducteur, le durcissement de l'époxy, où l'époxy forme une couche ayant une épaisseur de telle sorte que la couche d'époxy encapsule le dispositif semi-conducteur et une première partie du fil de liaison. Le fil de liaison a une deuxième partie qui est exposée au-dessus de la couche d'époxy. Le procédé inclut la mise en place de gel de silicone sur le dessus de la couche d'époxy et le durcissement du gel de silicone, où la deuxième partie du fil de liaison est encapsulée par le gel de silicone.
Brève description des dessins [0007] [fig.l] La figure 1 illustre une vue en coupe d'un module d'alimentation à semiconducteur ayant une configuration de moulage en deux couches selon un aspect.
[0008] [fig.2] La figure 2 illustre une vue en coupe d'un module d'alimentation à semiconducteur ayant une configuration de moulage en deux couches selon un autre aspect.
[0009] [fig.3A] La figure 3A illustre une vue en coupe d'un module d'alimentation à semiconducteur ayant une configuration de moulage en deux couches selon un autre aspect.
[0010] [fig.3B] La figure 3B illustre une vue en coupe du module d'alimentation à semiconducteur selon la figure 3A en réponse à un événement de court-circuit selon un aspect.
[0011] [fig.4] La figure 4 illustre un procédé représentant des exemples d'opérations pour la fabrication d'un module d'alimentation à semi-conducteur ayant une configuration de moulage en deux couches selon un aspect.
Description des modes de réalisation [0012] La présente description concerne un module d'alimentation à semi-conducteur qui inclut une configuration de moulage en deux couches (par exemple, enrobage) qui peut réduire (ou éliminer) les dommages provoqués par un événement de court-circuit. Le module d'alimentation à semi-conducteur peut inclure un substrat, un dispositif semiconducteur couplé au substrat, et un fil de liaison couplé au dispositif semi-conducteur. Le module d'alimentation à semi-conducteur inclut une première couche de matériau de moulage disposée sur le substrat à l'intérieur d'un cadre de boîtier. Dans certains exemples, la première couche de matériau de moulage peut encapsuler et protéger le dispositif semi-conducteur et les connexions du fil de liaison. La première couche de matériau de moulage a une épaisseur (par exemple, une épaisseur verticale) de telle sorte qu'au moins une partie du fil de liaison ne soit pas encapsulée par la première couche de matériau de moulage. Dans certains exemples, la première couche de matériau de moulage inclut un matériau de moulage relativement dur. Dans certains exemples, la première couche de matériau de moulage est une couche d'époxy.
[0013] Le module d'alimentation à semi-conducteur inclut une deuxième couche de matériau de moulage disposée sur la première couche de matériau de moulage à l'intérieur du cadre de boîtier. La deuxième couche de matériau de moulage encapsule la partie du fil de liaison. La deuxième couche de matériau de moulage a une dureté inférieure à une dureté de la première couche de matériau de moulage. Dans certains exemples, la deuxième couche de matériau de moulage est une couche de gel de silicone. En réponse à un événement de court-circuit, la partie du fil de liaison (encapsulée dans la deuxième couche de matériau de moulage) saute (par exemple, se déconnecte, se rompt, fond), ce qui entraîne l'interruption du circuit et évite d'autres dommages au substrat et aux composants semi-conducteurs.
[0014] La configuration de moulage en deux couches peut améliorer la fiabilité et la durée de vie de tels modules d'alimentation tout en conservant l'endurance du substrat dans un état de court-circuit. Par exemple, la configuration de moulage en deux couches combine un matériau d'encapsulation relativement dur (par exemple, la première couche de matériau de moulage) qui a une fiabilité élevée à l'intérieur d'un module avec un matériau d'encapsulation relativement mou (par exemple, la deuxième couche de matériau de moulage) qui fournit des caractéristiques de sécurité à l'intérieur du module dans un état de court-circuit. Lorsque le courant traversant le fil de liaison dépasse un niveau de seuil, la partie du fil de liaison qui est encapsulée dans la deuxième couche de matériau de moulage saute, réduisant de ce fait (par exemple, minimisant) le risque d'une défaillance d'isolation provoquée par le craquement du substrat.
[0015] La figure 1 illustre une vue en coupe d'un module d'alimentation à semiconducteur 100 ayant une configuration de moulage en deux couches selon un aspect. Le module d'alimentation à semi-conducteur 100 inclut un substrat 102, un dispositif semi-conducteur 104 couplé au substrat 102, et un fil de liaison 106 couplé au dispositif semi-conducteur 104.
[0016] Le module d'alimentation à semi-conducteur 100 inclut une configuration de moulage en deux couches qui peut réduire (ou éliminer) les dommages provoqués par un état de court-circuit. La configuration de moulage en deux couches inclut une première couche de matériau de moulage 110 et une deuxième couche de matériau de moulage 112.
[0017] Le substrat 102 est une ou plusieurs couches de matériau sur lesquelles un ou plusieurs dispositifs électriques sont montés. Dans certains exemples, le substrat 102 est un substrat isolant. Dans certains exemples, le substrat 102 inclut un substrat d'isolation en céramique. Dans certains exemples, le substrat 102 inclut un substrat d'isolation et une partie conductrice couplée à une première surface du substrat d'isolation. Dans certains exemples, le substrat 102 inclut une première partie conductrice couplée à la première surface du substrat d'isolation, et une deuxième partie conductrice couplée à la première surface du substrat d'isolation. Dans certains exemples, le substrat 102 inclut une ou plusieurs parties conductrices couplées à la première surface du substrat d'isolation et une ou plusieurs parties conductrices couplées à une deuxième surface du substrat d'isolation. Dans certains exemples, le substrat 102 inclut un substrat de cuivre collé direct (DBC) ayant une ou plusieurs parties de feuille de cuivre sur une ou les deux surfaces d'un substrat d'isolation en céramique.
[0018] Le dispositif semi-conducteur 104 peut inclure un ou plusieurs composants électriques qui utilisent un ou plusieurs matériaux à semi-conducteur. Dans certains exemples, le dispositif semi-conducteur 104 est une puce à semi-conducteur. Dans certains exemples, le dispositif semi-conducteur 104 inclut un ou plusieurs circuits intégrés (CI). Dans certains exemples, le dispositif semi-conducteur 104 inclut une diode. Dans certains exemples, le dispositif semi-conducteur 104 inclut un transistor (par exemple un transistor à jonction bipolaire, un transistor à effet de champ, un transistor à effet de champ à grille métal-oxyde (MOSLET)). Le dispositif semiconducteur 104 est couplé à une surface supérieure 105 du substrat 102. Dans certains exemples, le dispositif semi-conducteur 104 est couplé à une partie conductrice (par exemple, du cuivre) qui est couplée à un substrat d'isolation (par exemple, un substrat en céramique). Dans certains exemples, le dispositif semi-conducteur 104 est couplé au substrat 102 à l'aide d'un matériau de fixation. Dans certains exemples, le matériau de fixation inclut un matériau de soudure. Dans certains exemples, le matériau de fixation inclut un frittage d'argent. Dans certains exemples, le matériau de fixation inclut un adhésif (par exemple, de la colle).
[0019] Le fil de liaison 106 inclut une première extrémité 101 qui est couplée au dispositif semi-conducteur 104 au niveau d'un premier emplacement de connexion 120, et une deuxième extrémité 103 qui est couplée à une partie du substrat 102 au niveau d'un deuxième emplacement de connexion 122. Dans certains exemples, la première extrémité 101 est reliée (par exemple, à l'aide d'un procédé de collage par ultrasons) au dispositif semi-conducteur 104 au niveau du premier emplacement de connexion 120, et la deuxième extrémité 103 est reliée au substrat 102 au niveau du deuxième emplacement de connexion 122. Dans certains exemples, la deuxième extrémité 103 est couplée à une partie conductrice qui est couplée à un substrat d'isolation (par exemple, un substrat en céramique). Le fil de liaison 106 peut inclure un fil métallique (par exemple, de l'aluminium, du cuivre, de l'argent, de l'or).
[0020] Le module d'alimentation à semi-conducteur 100 inclut un cadre de boîtier 108 qui est couplé au substrat 102. Le cadre de boîtier 108 est une enveloppe qui protège le dispositif semi-conducteur 104 et d'autres composants du module d'alimentation à semi-conducteur 100. Dans certains exemples, le cadre de boîtier 108 est couplé à une zone de périmètre externe 107 du substrat 102. Dans certains exemples, le cadre de boîtier 108 inclut un cadre en plastique.
[0021] La première couche de matériau de moulage 110 est disposée sur le substrat 102 à l'intérieur du cadre de boîtier 108. Dans certains exemples, la première couche de matériau de moulage 110 encapsule le dispositif semi-conducteur 104 et les connexions du fil de liaison au niveau du premier emplacement de connexion 120 et du deuxième emplacement de connexion 122. Par exemple, la première couche de matériau de moulage 110 peut encapsuler une surface supérieure 109 du dispositif semi-conducteur 104, la première extrémité 101 du fil de liaison 106, et la deuxième extrémité 103 du fil de liaison 106. La surface supérieure 109 est une surface opposée à la surface du dispositif qui est couplée au substrat 102. Dans certains exemples, la première couche de matériau de moulage 110 peut encapsuler une partie 116 du fil de liaison 106 qui est à proximité (par exemple, proche ou directement adjacente) du premier emplacement de connexion 120. Dans certains exemples, la première couche de matériau de moulage 110 peut encapsuler une partie 118 qui est à proximité (par exemple, proche ou directement adjacente) du deuxième emplacement de connexion 122.
[0022] Dans certains exemples, la première couche de matériau de moulage 110 inclut un matériau de moulage dur. Dans certains exemples, la première couche de matériau de moulage 110 est disposée sur le substrat 102 et s'étend à travers le substrat 102. Dans certains exemples, la première couche de matériau de moulage 110 est disposée sur une ou plusieurs sections du substrat 102, mais la première couche de matériau de moulage 110 n'est pas disposée sur une ou plusieurs autres sections du substrat 102. Dans certains exemples, la première couche de matériau de moulage 110 a une dureté (par exemple, valeur de duromètre) supérieure à un premier niveau de seuil. Dans certains exemples, la première couche de matériau de moulage 110 est une couche d'époxy. La couche d'époxy peut inclure tout type d'époxy formé à partir de résines d'époxy. En utilisant un matériau de moulage relativement dur pour la première couche de matériau de moulage 110, la durabilité (et la fiabilité) du module d'alimentation à semi-conducteur 100 peut être améliorée puisque le dispositif semi-conducteur 104 et les connexions du fil de liaison sont encapsulés dans une encapsulation dure.
[0023] Une partie 114 du fil de liaison 106 est disposée à l'extérieur de la première couche de matériau de moulage 110. En d'autres termes, la première couche de matériau de moulage 110 exclut (par exemple, n'encapsule pas) la partie 114 du fil de liaison 106. Par exemple, la première couche de matériau de moulage 110 a une épaisseur 124 (par exemple, une épaisseur verticale alignée orthogonalement à un plan aligné le long du dispositif semi-conducteur 104) de telle sorte que la première couche de matériau de moulage 110 encapsule la surface supérieure 109 du dispositif semi-conducteur 104, le premier emplacement de connexion 120, et le deuxième emplacement de connexion 122 (ainsi que la partie 116 du fil de liaison 106 et la partie 118 du fil de liaison 106), mais pas la partie 114 du fil de liaison 106. La partie 114 du fil de liaison 106 peut être une section du fil de liaison 106 qui est disposée entre la première extrémité 101 et la deuxième extrémité 103. Dans certains exemples, la partie 114 du fil de liaison 106 est une section intermédiaire du fil de liaison 106. Dans certains exemples, la partie 114 du fil de liaison 106 a une longueur inférieure à 25 % de la longueur totale du fil de liaison 106. La longueur totale du fil de liaison 106 est mesurée de la première extrémité 101 à la deuxième extrémité 103. Le fil de liaison 106 peut avoir une hauteur totale mesurée de la surface supérieure 109 du dispositif semi-conducteur 104 au point le plus élevé du fil de liaison 106. Dans certains exemples, la hauteur de la partie 114 du fil de liaison 106 (par exemple, la partie qui est disposée dans la deuxième couche de matériau de moulage 112) est comprise entre 10 % et 70 % de la hauteur totale. Dans certains exemples, la hauteur de la partie 114 du fil de liaison 106 est inférieure ou égale à 25 %. Dans certains exemples, la hauteur de la partie 114 du fil de liaison 106 est inférieure ou égale à 10 %. Dans certains exemples, la partie 114 du fil de liaison 106 est une partie de boucle du fil de liaison 106.
[0024] L'épaisseur 124 peut être mesurée de la surface supérieure 105 du substrat 102 à une surface supérieure 111 de la première couche de matériau de moulage 110. Dans certains exemples, initialement, le premier matériau de moulage est sous forme liquide, qui est versée sur le substrat 102 de telle sorte que le premier matériau de moulage soit rempli à un niveau au-dessus de la surface supérieure 109 du dispositif semiconducteur 104 et au-dessus du premier emplacement de connexion 120 et du deuxième emplacement de connexion 122, mais au-dessous de la partie 114 du fil de liaison 106. Puis, le premier matériau de moulage est durci pour produire une encapsulation relativement dure. Dans certains exemples, puisque le premier matériau de moulage est initialement sous forme liquide puis durci, la surface supérieure 111 de la première couche de matériau de moulage 110 est essentiellement plane (par exemple, l'épaisseur 124 est relativement uniforme sur le substrat 102). Cependant, dans certains exemples, la surface supérieure 111 de la première couche de matériau de moulage 110 a une partie qui est non plane avec une autre partie. Par exemple, l'épaisseur 124 de la première couche de matériau de moulage 110 au niveau d'un premier emplacement peut être supérieure à l'épaisseur 124 de la première couche de matériau de moulage 110 au niveau d'un deuxième emplacement.
[0025] La deuxième couche de matériau de moulage 112 est disposée sur la première couche de matériau de moulage 110 à l'intérieur du cadre de boîtier 108. Dans certains exemples, la deuxième couche de matériau de moulage 112 s'étend à travers la première couche de matériau de moulage 110. Dans certains exemples, la deuxième couche de matériau de moulage 112 s'étend à travers une ou plusieurs sections de la première couche de matériau de moulage 110, mais ne peut pas s'étendre à travers une ou plusieurs autres sections de la première couche de matériau de moulage 110. La deuxième couche de matériau de moulage 112 a une épaisseur 126 de telle sorte que la deuxième couche de matériau de moulage 112 encapsule la partie 114 du fil de liaison 106. La dureté (par exemple, la valeur de duromètre) de la deuxième couche de matériau de moulage 112 est inférieure à la dureté de la première couche de matériau de moulage 110. Dans certains exemples, la dureté de la deuxième couche de matériau de moulage 112 est inférieure à un deuxième niveau de seuil. Dans certains exemples, le deuxième niveau de seuil est inférieur au premier niveau de seuil. Dans certains exemples, la première couche de matériau de moulage 110 a une conductivité thermique plus élevée que la deuxième couche de matériau de moulage 112. Dans certains exemples, la deuxième couche de matériau de moulage 112 inclut un matériau mou. Dans certains exemples, la deuxième couche de matériau de moulage 112 inclut un matériau en gel. Dans certains exemples, la deuxième couche de matériau de moulage 112 est une couche de gel de silicone.
[0026] L'épaisseur 126 est mesurée de la surface supérieure 111 de la première couche de matériau de moulage 110 à une surface supérieure 113 de la deuxième couche de matériau de moulage 112. Dans certains exemples, l'épaisseur 124 de la première couche de matériau de moulage 110 est supérieure à l'épaisseur 126 de la deuxième couche de matériau de moulage 112. Dans certains exemples, l'épaisseur 126 de la deuxième couche de matériau de moulage 112 est supérieure à l'épaisseur 124 de la première couche de matériau de moulage 110. Dans certains exemples, initialement, le deuxième matériau de moulage est sous forme liquide, qui est versée sur la surface supérieure 111 de la première couche de matériau de moulage 110 de telle sorte que le deuxième matériau de moulage soit rempli à un niveau au-dessus de la partie 114 du fil de liaison 106, mais au-dessous d'une partie supérieure 115 du cadre de boîtier 108. Puis, le deuxième matériau de moulage est durci pour produire une encapsulation relativement molle. Dans certains exemples, puisque le deuxième matériau de moulage est initialement sous forme liquide puis durci, la surface supérieure 113 de la deuxième couche de matériau de moulage 112 est essentiellement plane (par exemple, l'épaisseur 126 est relativement uniforme sur le substrat 102). Cependant, dans certains exemples, la surface supérieure 113 de la deuxième couche de matériau de moulage 112 a une partie qui est non plane avec une autre partie. Par exemple, l'épaisseur 126 de la deuxième couche de matériau de moulage 112 au niveau d'un premier emplacement peut être supérieure à l'épaisseur 126 de la deuxième couche de matériau de moulage 112 au niveau d'un deuxième emplacement.
[0027] En réponse à (par exemple, dans) un état de court-circuit, la partie 114 du fil de liaison 106 (encapsulée dans la deuxième couche de matériau de moulage 112) est configurée pour sauter (par exemple, se déconnecter, se rompre, fondre), ce qui entraîne l'interruption du circuit et évite d'autres dommages au substrat 102 et au dispositif semi-conducteur 104 (ainsi qu'à d'autres composants semi-conducteurs). Par exemple, lorsque le module d'alimentation à semi-conducteur 100 fonctionne, le module d'alimentation à semi-conducteur 100 peut subir un état de court-circuit, ce qui provoque un débit de courant élevé (par exemple, le déchargement du condensateur de liaison CC) dans une courte période. Cela peut entraîner une surchauffe du dispositif semi-conducteur 104 et des matériaux d'assemblage attenants, et potentiellement le craquement du substrat 102. Cependant, avant que des dommages (ou d'autres dommages) soient provoqués par l'état de court-circuit dans le module d'alimentation à semi-conducteur 100, la partie 114 du fil de liaison 106 (encapsulée dans la deuxième couche de matériau de moulage 112) saute, ce qui peut interrompre le circuit (par exemple, la connexion du dispositif semi-conducteur au substrat 102). Par exemple, en réponse à un courant électrique circulant à travers le fil de liaison 106 dépassant une quantité de seuil, le fil de liaison 106 est configuré pour se rompre au niveau de la partie 114 du fil de liaison 106 encapsulée dans la deuxième couche de matériau de moulage 112, ce qui provoque une interruption de la connexion du dispositif semiconducteur au substrat 102. Dans certains exemples, la partie centrale du fil de liaison 106 (par exemple, la partie 114) devient la partie chaude (par exemple, la partie la plus chaude) du fil de liaison 106 lorsqu'il est refroidi des deux côtés dans les matériaux auxquels il est fixé. De même, la première couche de matériau de moulage 110 peut avoir une conductivité thermique plus élevée que la deuxième couche de matériau de moulage 112. Ainsi, lorsque le fil de liaison 106 explose, il peut s'étendre plus facilement dans la deuxième couche de matériau de moulage 112, car les parties molles de la deuxième couche de matériau de moulage 112 quittent la trajectoire.
[0028] Ainsi, la configuration de moulage en deux couches peut améliorer la fiabilité et la durée de vie de tels modules d'alimentation tout en conservant l'endurance du substrat 102 dans un état de court-circuit. Par exemple, la configuration de moulage en deux couches combine la fiabilité plus élevée des modules utilisant une encapsulation plus dure (par exemple, la première couche de matériau de moulage 110) avec le comportement plus sûr des modules dans des états de court-circuit utilisant une encapsulation plus molle (par exemple, la deuxième couche de matériau de moulage 112).
[0029] La figure 2 illustre une vue en coupe d'un module d'alimentation à semiconducteur 200 ayant une configuration de moulage en deux couches selon un autre aspect. Le module d'alimentation à semi-conducteur 200 inclut un substrat 202, un premier dispositif semi-conducteur 204 couplé au substrat 202, un deuxième dispositif semi-conducteur 250, et un fil de liaison 206 couplé au premier dispositif semiconducteur 204 et au deuxième dispositif semi-conducteur 250. Le module d'alimentation à semi-conducteur 200 est similaire au module d'alimentation à semiconducteur 100 de la figure 1, excepté que le fil de liaison 206 connecte deux dispositifs semi-conducteurs (par opposition au module d'alimentation à semiconducteur 100 dans lequel le fil de liaison 106 connecte le dispositif semiconducteur 104 au substrat 102). Le module d'alimentation à semi-conducteur 200 peut inclure une ou plusieurs des caractéristiques décrites en référence au module d'alimentation à semi-conducteur 100 selon la figure 1.
[0030] Le premier dispositif semi-conducteur 204 est couplé à une surface supérieure 205 du substrat 202. Dans certains exemples, le premier dispositif semi-conducteur 204 est couplé à une première partie conductrice (par exemple, du cuivre) qui est couplée à un substrat d'isolation (par exemple, un substrat en céramique). Dans certains exemples, le premier dispositif semi-conducteur 204 est couplé au substrat 202 à l'aide d'un matériau de soudure. Le deuxième dispositif semi-conducteur 250 est couplé à la surface supérieure 205 du substrat 202. Dans certains exemples, le deuxième dispositif semi-conducteur 250 est couplé à une deuxième partie conductrice (par exemple du cuivre) qui est couplée au substrat d'isolation. Dans certains exemples, le deuxième dispositif semi-conducteur 250 est couplé au substrat 202 à l'aide d'un matériau de soudure. Le deuxième dispositif semi-conducteur 250 est disposé sur la surface supérieure 205 du substrat 202 au niveau d'un emplacement espacé du premier dispositif semi-conducteur 204.
[0031] Dans certains exemples, le premier dispositif semi-conducteur 204 et le deuxième dispositif semi-conducteur 250 sont des dispositifs du même type (par exemple, tous les deux sont des MOSFET). Dans certains exemples, le premier dispositif semiconducteur 204 et le deuxième dispositif semi-conducteur 250 sont des dispositifs de type différent. Chacun du premier dispositif semi-conducteur 204 et du deuxième dispositif semi-conducteur 250 peut inclure l'une quelconque des caractéristiques décrites en référence au dispositif semi-conducteur 104 selon la figure 1. Le substrat 202 peut inclure l'une quelconque des caractéristiques décrites en référence au substrat 102 selon la figure 1.
[0032] Le fil de liaison 206 inclut une première extrémité 201 qui est couplée au dispositif semi-conducteur 204 au niveau d'un premier emplacement de connexion 220, et une deuxième extrémité 203 qui est couplée au deuxième dispositif semi-conducteur 250 au niveau d'un deuxième emplacement de connexion 222. Dans certains exemples, la première extrémité 201 est liée au premier dispositif semi-conducteur 204 au niveau du premier emplacement de connexion 220, et la deuxième extrémité 203 est liée au deuxième dispositif semi-conducteur 250 au niveau du deuxième emplacement de connexion 222. Le fil de liaison 206 peut inclure un fil métallique (par exemple, de l'aluminium, du cuivre, de l'argent, de l'or).
[0033] Le module d'alimentation à semi-conducteur 200 inclut un cadre de boîtier 208 qui est couplé au substrat 202. Le cadre de boîtier 208 est une enveloppe qui protège le premier dispositif semi-conducteur 204, le deuxième dispositif semi-conducteur 250, et d'autres composants du module d'alimentation à semi-conducteur 200. Dans certains exemples, le cadre de boîtier 208 est couplé à une zone de périmètre externe 207 du substrat 202. Dans certains exemples, le cadre de boîtier 208 inclut un cadre en plastique.
[0034] Le module d'alimentation à semi-conducteur 200 inclut une configuration de moulage en deux couches qui peut réduire (ou éliminer) les dommages provoqués par un état de court-circuit. La configuration de moulage en deux couches inclut une première couche de matériau de moulage 210 et une deuxième couche de matériau de moulage 212.
[0035] La première couche de matériau de moulage 210 est disposée sur le substrat 202 à l'intérieur du cadre de boîtier 208. Dans certains exemples, la première couche de matériau de moulage 210 encapsule le premier dispositif semi-conducteur 204, le deuxième dispositif semi-conducteur 250, et les connexions du fil de liaison au niveau du premier emplacement de connexion 220 et du deuxième emplacement de connexion 222. Par exemple, la première couche de matériau de moulage 210 peut encapsuler une surface supérieure 209 du premier dispositif semi-conducteur 204, une surface supérieure 217 du deuxième dispositif semi-conducteur 250, la première extrémité 201 du fil de liaison 206, et la deuxième extrémité 203 du fil de liaison 206. La surface supérieure 209 est une surface opposée à celle qui est couplée au substrat 202. La surface supérieure 217 est une surface opposée à celle qui est couplée au substrat 202. Dans certains exemples, la première couche de matériau de moulage 210 peut encapsuler une partie 216 du fil de liaison 206 qui est à proximité (par exemple, proche ou directement adjacente) du premier emplacement de connexion 220. Dans certains exemples, la première couche de matériau de moulage 210 peut encapsuler une partie 218 qui est à proximité (par exemple, proche ou directement adjacente) du deuxième emplacement de connexion 222.
[0036] La première couche de matériau de moulage 210 peut inclure l'une quelconque des caractéristiques décrites en référence à la première couche de matériau de moulage 110 de la figure 1. La première couche de matériau de moulage 210 n'encapsule pas une partie 214 du fil de liaison 206. Par exemple, la première couche de matériau de moulage 210 a une épaisseur 224 de telle sorte que la première couche de matériau de moulage 210 encapsule la surface supérieure 209 du premier dispositif semiconducteur 204, la surface supérieure 217 du deuxième dispositif semi-conducteur 250, le premier emplacement de connexion 220, et le deuxième emplacement de connexion 222 (ainsi que la partie 216 du fil de liaison 206 et la partie 218 du fil de liaison 206), mais pas la partie 214 du fil de liaison 206. L'épaisseur 224 peut être mesurée de la surface supérieure 205 du substrat 202 à une surface supérieure 211 de la première couche de matériau de moulage 210. La partie 214 du fil de liaison 206 peut être une section du fil de liaison 206 qui est disposée entre la première extrémité 201 et la deuxième extrémité 203. Dans certains exemples, la partie 214 du fil de liaison 206 est une section intermédiaire du fil de liaison 206. Dans certains exemples, la partie 214 du fil de liaison 206 a une longueur inférieure à 25 % de la longueur totale du fil de liaison 206. Le fil de liaison 206 peut avoir une hauteur totale mesurée de la surface supérieure 209 du premier dispositif semi-conducteur 204 (ou la surface supérieure 217 du deuxième dispositif semi-conducteur 250) au point le plus élevé du fil de liaison 206. Dans certains exemples, la hauteur de la partie 214 du fil de liaison 206 (par exemple, la partie qui est disposée dans la deuxième couche de matériau de moulage 212) est comprise entre 10 % et 70 % de la hauteur totale. Dans certains exemples, la hauteur de la partie 214 du fil de liaison 206 est inférieure ou égale à 25 %. Dans certains exemples, la hauteur de la partie 214 du fil de liaison 206 est inférieure ou égale à 10 %. Dans certains exemples, la partie 214 du fil de liaison 206 est une partie de boucle du fil de liaison 206.
[0037] La première couche de matériau de moulage 212 peut inclure l'une quelconque des caractéristiques décrites en référence à la première couche de matériau de moulage 112 selon la figure L La deuxième couche de matériau de moulage 212 est disposée sur la première couche de matériau de moulage 210 à l'intérieur du cadre de boîtier 208. La deuxième couche de matériau de moulage 212 a une épaisseur 226 de telle sorte que la deuxième couche de matériau de moulage 212 encapsule la partie 214 du fil de liaison 206. L'épaisseur 226 est mesurée de la surface supérieure 211 de la première couche de matériau de moulage 210 à une surface supérieure 213 de la deuxième couche de matériau de moulage 212. Dans certains exemples, l'épaisseur 224 de la première couche de matériau de moulage 210 est supérieure à l'épaisseur 226 de la deuxième couche de matériau de moulage 212. Dans certains exemples, la surface supérieure 213 de la deuxième couche de matériau de moulage 212 est au-dessous d'une partie supérieure 215 du cadre de boîtier 208.
[0038] En réponse à un événement de court-circuit, la partie 214 du fil de liaison 206 (encapsulée dans la deuxième couche de matériau de moulage 212) est configurée pour sauter (par exemple, se déconnecter, se rompre, fondre), ce qui entraîne l'interruption du circuit et évite d'autres dommages au substrat 202, au premier dispositif semiconducteur 204, et au deuxième dispositif semi-conducteur 250 (ainsi qu'à d'autres composants semi-conducteurs). Par exemple, lorsque le module d'alimentation à semiconducteur 200 fonctionne, le module d'alimentation à semi-conducteur 200 peut subir un état de court-circuit, ce qui provoque un débit de courant élevé (par exemple, le déchargement du condensateur de liaison CC) dans une courte période. Cela peut entraîner une surchauffe du premier dispositif semi-conducteur 204, du deuxième dispositif semi-conducteur 250, et des matériaux d'assemblage attenants, et potentiellement le craquement du substrat 202. Cependant, avant que des dommages (ou d'autres dommages) soient provoqués par l'état de court-circuit dans le module d'alimentation à semi-conducteur 200, la partie 214 du fil de liaison 206 (encapsulée dans la deuxième couche de matériau de moulage 212) saute, ce qui peut interrompre le circuit (par exemple, la connexion entre le premier dispositif semi-conducteur 204 et le deuxième dispositif semi-conducteur 250). Par exemple, en réponse à un courant électrique circulant à travers le fil de liaison 206 dépassant une quantité de seuil, le fil de liaison 206 est configuré pour se rompre au niveau de la partie 214 du fil de liaison 206 encapsulée dans la deuxième couche de matériau de moulage 212, ce qui provoque une interruption de la connexion entre le premier dispositif semiconducteur 204 et le deuxième dispositif semi-conducteur 250.
[0039] Ainsi, la configuration de moulage en deux couches peut améliorer la fiabilité et la durée de vie de tels modules d'alimentation tout en conservant l'endurance du substrat 202 dans un état de court-circuit. Par exemple, la configuration de moulage en deux couches combine un matériau d'encapsulation relativement dur (par exemple, la première couche de matériau de moulage 210) qui a une fiabilité élevée à l'intérieur d'un module avec un matériau d'encapsulation relativement mou (par exemple, la deuxième couche de matériau de moulage 212) qui fournit des caractéristiques de sécurité à l'intérieur du module dans un état de court-circuit.
[0040] La figure 3A illustre une vue en coupe d'un module d'alimentation à semiconducteur 300 ayant une configuration de moulage en deux couches selon un autre aspect. La figure 3B illustre une vue en coupe du module d'alimentation à semiconducteur 300 en réponse à un événement de court-circuit selon un aspect. Le module d'alimentation à semi-conducteur 300 inclut un substrat 302, un dispositif semiconducteur 304 couplé au substrat 302, et un fil de liaison 306 couplé au dispositif semi-conducteur 304.
[0041] Le substrat 302 est une ou plusieurs couches de matériau dans lesquelles un ou plusieurs dispositifs électriques sont montés. Dans certains exemples, le substrat 302 inclut un substrat en cuivre collé direct (DBC). Dans certains exemples, le substrat 302 inclut un substrat d'isolation 330 ayant une première surface 305 et une deuxième surface 335. La première surface 305 est disposée à l'opposé de la deuxième surface 335. Par exemple, la première surface 305 est séparée de la deuxième surface 335 par une épaisseur du substrat d'isolation 330. Dans certains exemples, le substrat d'isolation 330 est un substrat en céramique. Le substrat 302 inclut une partie conductrice 332 disposée sur la première surface 305 du substrat d'isolation 330, une partie conductrice 334 disposée sur la première surface 305 du substrat d'isolation 330, et une partie conductrice 336 disposée sur la première surface 305 du substrat d'isolation 330. Dans certains exemples, chacune de la partie conductrice 332, de la partie conductrice 334 et de la partie conductrice 336 inclut un matériau conducteur tel que l'aluminium, le cuivre, l'argent ou l'or. Dans certains exemples, chacune de la partie conductrice 332, de la partie conductrice 334, et de la partie conductrice 336 est une partie de film de cuivre. Le substrat 302 inclut une partie conductrice 338 disposée sur la deuxième surface 335 du substrat d'isolation 330. Dans certains exemples, la partie conductrice 338 inclut un matériau conducteur tel que l'aluminium, le cuivre, l'argent ou l'or. Dans certains exemples, la partie conductrice 338 est une partie de feuille de cuivre.
[0042] Le dispositif semi-conducteur 304 peut inclure un ou plusieurs composants électriques qui utilisent un ou plusieurs matériaux à semi-conducteur. Dans certains exemples, le dispositif semi-conducteur 304 est une puce à semi-conducteur. Dans certains exemples, le dispositif semi-conducteur 304 inclut un ou plusieurs circuits intégrés (CI). Dans certains exemples, le dispositif semi-conducteur 304 inclut une diode. Dans certains exemples, le dispositif semi-conducteur 304 inclut un transistor (par exemple un transistor à jonction bipolaire, un transistor à effet de champ, un transistor à effet de champ à grille métal-oxyde (MOSFET)).
[0043] Le dispositif semi-conducteur 304 est couplé au substrat 302. Dans certains exemples, le dispositif semi-conducteur 304 est couplé à la partie conductrice 334 du substrat 302. Dans certains exemples, le dispositif semi-conducteur 304 est couplé à la partie conductrice 334 du substrat 302 à l'aide d'un matériau de soudure 342.
[0044] Le fil de liaison 306 inclut une première extrémité 301 qui est couplée au dispositif semi-conducteur 304, et une deuxième extrémité 303 qui est couplée au substrat 302. Dans certains exemples, le dispositif semi-conducteur 303 est couplé à la partie conductrice 336 du substrat 302. Dans certains exemples, la première extrémité 301 est liée au dispositif semi-conducteur 304, et la deuxième extrémité 303 est liée à la partie conductrice 336 du substrat 302. Le fil de liaison 306 peut inclure un fil métallique (par exemple, de l'aluminium, du cuivre, de l'argent, de l'or).
[0045] Le module d'alimentation à semi-conducteur 300 inclut un cadre de boîtier 308 qui est couplé au substrat 302. Un plan 319 s'étend à travers une partie supérieure 315 du cadre de boîtier 308. Le cadre de boîtier 308 est une enveloppe qui protège le dispositif semi-conducteur 304 et d'autres composants du module d'alimentation à semiconducteur 300. Dans certains exemples, le cadre de boîtier 308 est couplé à une zone de périmètre externe 307 du substrat d'isolation 330. Dans certains exemples, le cadre de boîtier 308 inclut un cadre en plastique.
[0046] Le module d'alimentation à semi-conducteur 300 inclut un premier connecteur 350. Le premier connecteur 350 est couplé au substrat 302. Le premier connecteur 350 est configuré pour se connecter à un dispositif ou un système externe au module d'alimentation à semi-conducteur 300. Dans certains exemples, le premier connecteur 350 inclut un support de borne 356 et une broche de connecteur 352. Dans certains exemples, la broche de connecteur 352 est un composant séparé du support de borne 356 et la broche de connecteur 352 est couplée au support de borne 356. Dans certains exemples, une extrémité de la broche de connecteur 352 est couplée au support de borne 356 (par exemple, par encliquetage, par soudure ou autre adhésif), et l'autre extrémité de la broche de connecteur 352 s'étend à l'extérieur du cadre de boîtier 308 (par exemple, traverse le plan 319). Dans certains exemples, la broche de connecteur 352 est un organe linéaire. Dans certains exemples, la broche de connecteur 352 est formée d'un seul tenant avec le support de borne 356. Par exemple, la broche de connecteur 352 et le support de borne 356 peuvent être des sections séparées d'un seul corps unitaire. Le support de borne 356 est couplé au substrat 302. Dans certains exemples, le support de borne 356 est couplé à la partie conductrice 332 du substrat 302. Dans certains exemples, le support de borne 356 est couplé à la partie conductrice 332 du substrat 302 à l'aide d'un matériau de soudure 340.
[0047] Le module d'alimentation à semi-conducteur 300 inclut un deuxième connecteur 360. Le deuxième connecteur 360 est couplé au substrat 302. Le deuxième connecteur 360 est configuré pour se connecter à un dispositif ou un système externe au module d'alimentation à semi-conducteur 300. Dans certains exemples, le deuxième connecteur 360 inclut un support de borne 366 et une broche de connecteur 362. Dans certains exemples, la broche de connecteur 362 est un composant séparé du support de borne 366, et la broche de connecteur 362 est couplée au support de borne 366. Dans certains exemples, une extrémité de la broche de connecteur 362 est couplée au support de borne 366 (par exemple, par encliquetage, par soudure ou autre adhésif), et l'autre extrémité de la broche de connecteur 362 s'étend à l'extérieur du cadre de boîtier 308 (par exemple, traverse le plan 319). Dans certains exemples, la broche de connecteur 362 est un organe linéaire. Dans certains exemples, la broche de connecteur 362 est formée d'un seul tenant avec le support de borne 366. Par exemple, la broche de connecteur 362 et le support de borne 366 peuvent être des sections séparées d'un seul corps unitaire. Le support de borne 366 est couplé au substrat 302. Dans certains exemples, le support de borne 366 est couplé à la partie conductrice 336 du substrat 302 (par exemple, la même partie conductrice à laquelle la deuxième extrémité 303 du fil de liaison 306 est couplée). Dans certains exemples, le support de borne 366 est couplé à la partie conductrice 336 du substrat 302 à l'aide d'un matériau de soudure 344.
[0048] Le module d'alimentation à semi-conducteur 300 inclut un système de moulage en deux couches qui peut réduire (ou éliminer) les dommages provoqués par un état de court-circuit. La configuration de moulage en deux couches inclut une première couche de matériau de moulage 310 et une deuxième couche de matériau de moulage 312.
[0049] La première couche de matériau de moulage 310 est disposée sur le substrat 302 à l'intérieur du cadre de boîtier 308. La première couche de matériau de moulage 310 peut avoir une épaisseur 324. L'épaisseur 324 peut être mesurée de la première surface 305 du substrat d'isolation 330 à une surface supérieure 311 de la première couche de matériau de moulage 310. Dans certains exemples, la première couche de matériau de moulage 310 encapsule le dispositif semi-conducteur 304 et les connexions du fil de liaison au dispositif semi-conducteur 304 et au substrat 302. Par exemple, la première couche de matériau de moulage 310 peut encapsuler la partie conductrice 334, le matériau de soudure 342, une surface supérieure 309 du dispositif semi-conducteur 304, la première extrémité 301 du fil de liaison 306, la partie conductrice 336, et la deuxième extrémité 303 du fil de liaison 306. Dans certains exemples, la première couche de matériau de moulage 310 peut encapsuler une partie 316 du fil de liaison 306 qui est à proximité de la première extrémité 301, et une partie 318 du fil de liaison 306 qui est à proximité de la deuxième extrémité 303. Dans certains exemples, la première couche de matériau de moulage 310 peut encapsuler la partie conductrice 332, le matériau de soudure 340, et une partie 357 du support de borne 356 du premier connecteur 350. Dans certains exemples, la première couche de matériau de moulage 310 peut encapsuler la partie conductrice 336, le matériau de soudure 344, et une partie 367 du support de borne 366 du deuxième connecteur 360. [0050] Dans certains exemples, la première couche de matériau de moulage 310 inclut un matériau de moulage dur. Dans certains exemples, la première couche de matériau de moulage 310 a une dureté (par exemple, valeur de duromètre) supérieure à un premier niveau de seuil. Dans certains exemples, la première couche de matériau de moulage 310 est une couche d'époxy. La couche d'époxy peut inclure tout type d'époxy formé à partir de résines d'époxy. En utilisant un matériau de moulage relativement dur pour la première couche de matériau de moulage 310, la durabilité (et la fiabilité) du module d'alimentation à semi-conducteur 300 peut être améliorée puisque le dispositif semi-conducteur 304, les connexions du fil de liaison, et des parties des autres composants et leurs connexions au substrat 302 sont encapsulés dans une encapsulation dure.
[0051] La première couche de matériau de moulage 310 n'encapsule pas une partie 314 du fil de liaison 306. La partie 314 du fil de liaison 306 peut être une section du fil de liaison 306 qui est disposée entre la première extrémité 301 et la deuxième extrémité 303. Dans certains exemples, la partie 314 du fil de liaison 306 est une section intermédiaire du fil de liaison 306. Dans certains exemples, la partie 314 du fil de liaison 306 a une longueur inférieure à 25 % de la longueur totale du fil de liaison 306. La longueur totale du fil de liaison 306 est mesurée de la première extrémité 301 à la deuxième extrémité 303. Dans certains exemples, la partie 314 du fil de liaison 306 est une partie de boucle du fil de liaison 306. Le fil de liaison 306 peut avoir une hauteur totale mesurée de la surface supérieure 309 du dispositif semiconducteur 304 au point le plus élevé du fil de liaison 306. Dans certains exemples, la hauteur de la partie 314 du fil de liaison 306 (par exemple, la partie qui est disposée dans la deuxième couche de matériau de moulage 312) est comprise entre 10 % et 70 % de la hauteur totale. Dans certains exemples, la hauteur de la partie 314 du fil de liaison 306 est inférieure ou égale à 25 %. Dans certains exemples, la hauteur de la partie 314 du fil de liaison 306 est inférieure ou égale à 10 %.
[0052] Dans certains exemples, la première couche de matériau de moulage 310 n'encapsule pas une partie 353 du support de borne 356 du premier connecteur 350, et la broche de connecteur 352. Dans certains exemples, aucune partie de la broche de connecteur 352 n'est encapsulée dans la première couche de matériau de moulage 310. Dans certains exemples, la première couche de matériau de moulage 310 n'encapsule pas une partie 363 du support de borne 366 du deuxième connecteur 360, et la broche de connecteur 362. Dans certains exemples, aucune partie de la broche de connecteur 362 n'est encapsulée dans la première couche de matériau de moulage 310.
[0053] La deuxième couche de matériau de moulage 312 est disposée sur la première couche de matériau de moulage 310 à l'intérieur du cadre de boîtier 308. Le deuxième matériau de moulage 312 a une épaisseur 326. L'épaisseur 326 est mesurée de la surface supérieure 311 de la première couche de matériau de moulage 310 à une surface supérieure 313 de la deuxième couche de matériau de moulage 312. Dans certains exemples, l'épaisseur 324 de la première couche de matériau de moulage 310 est supérieure à l'épaisseur 326 de la deuxième couche de matériau de moulage 312.
[0054] La deuxième couche de matériau de moulage 312 encapsule la partie 314 du fil de liaison 306. Dans certains exemples, la deuxième couche de matériau de moulage 312 encapsule la partie 353 du support de borne 356 du premier connecteur 350 et une partie 354 de la broche de connecteur 352. Dans certains exemples, une partie 355 de la broche de connecteur 352 n'est pas encapsulée par la deuxième couche de matériau de moulage 312. Dans certains exemples, la deuxième couche de matériau de moulage 312 encapsule la partie 363 du support de borne 366 du deuxième connecteur 360, et une partie 364 de la broche de connecteur 362. Dans certains exemples, une partie 365 de la broche de connecteur 362 n'est pas encapsulée par la deuxième couche de matériau de moulage 312.
[0055] La dureté (par exemple, la valeur de duromètre) de la deuxième couche de matériau de moulage 312 est inférieure à la dureté de la première couche de matériau de moulage 310. Dans certains exemples, la dureté du deuxième matériau de moulage 312 de la couche est inférieure à un deuxième niveau de seuil. Dans certains exemples, le deuxième niveau de seuil est inférieur au premier niveau de seuil. Dans certains exemples, la première couche de matériau de moulage 310 a une conductivité thermique plus élevée que la deuxième couche de matériau de moulage 312. Dans certains exemples, la deuxième couche de matériau de moulage 312 inclut un matériau mou. Dans certains exemples, la deuxième couche de matériau de moulage 312 inclut un matériau en de gel. Dans certains exemples, la deuxième couche de matériau de moulage 312 est une couche de gel de silicone.
[0056] En référence à la figure 3B, en réponse à un état de court-circuit, la partie 314 du fil de liaison 306 (encapsulée dans la deuxième couche de matériau de moulage 312) est configurée pour sauter (par exemple, se déconnecter, se rompre, fondre), ce qui entraîne l'interruption du circuit et évite d'autres dommages au substrat 302 et au dispositif semi-conducteur 304 (ainsi qu'à d'autres composants semi-conducteurs). Par exemple, en réponse à l'événement de court-circuit, une partie 370 du fil de liaison 306 est déconnectée d'une partie 372 du fil de liaison 306.
[0057] En outre, lorsque le module d'alimentation à semi-conducteur 300 fonctionne, le module d'alimentation à semi-conducteur 300 peut subir un état de court-circuit, ce qui provoque un débit de courant élevé (par exemple, le déchargement du condensateur de liaison CC) dans une courte période. Cela peut entraîner une surchauffe du dispositif semi-conducteur 304 et des matériaux d'assemblage attenants, et potentiellement le craquement du substrat d'isolation 330. Cependant, avant que des dommages (ou d'autres dommages) soient provoqués par l'événement de court-circuit dans le module d'alimentation à semi-conducteur 300, la partie 314 du fil de liaison 306 (encapsulée dans la deuxième couche de matériau de moulage 312) saute, ce qui peut interrompre le circuit (par exemple, la connexion du dispositif semi-conducteur au substrat 302). Par exemple, en réponse à un courant électrique circulant à travers le fil de liaison 306 dépassant une quantité de seuil, le fil de liaison 306 est configuré pour se rompre au niveau de la partie 314 du fil de liaison 306 encapsulée dans la deuxième couche de matériau de moulage 312, ce qui provoque une interruption de la connexion du dispositif semi-conducteur au substrat 302.
[0058] La figure 4 illustre un procédé 400 représentant des exemples d'opérations pour la fabrication d'un module d'alimentation à semi-conducteur ayant une configuration de moulage en deux couches selon un aspect. Le module d'alimentation peut être l'un quelconque des modules d'alimentation à semi-conducteur (par exemple, 100, 200, 300) décrits en référence aux figures précédentes.
[0059] Le procédé 400 inclut l'impression de pâte de soudure (opération 402), la mise en place d'une puce (opération 404), la soudure (opération 406), le nettoyage de flux (opération 408), le câblage par fil (opération 410), la fixation de borne (opération 412), la distribution de colle (opération 414), la fixation de boîtier (opération 416) et le durcissement de colle (opération 418).
[0060] Le procédé 400 inclut un enrobage époxy (opération 420). Par exemple, l'opération 420 peut inclure la mise en place d'époxy dans un cadre de boîtier d'un module d'alimentation à semi-conducteur ayant un substrat, un dispositif semiconducteur couplé au substrat, et un fil de liaison couplé au dispositif semi-conducteur.
[0061] Le procédé 400 inclut un durcissement de l'époxy (opération 422). Par exemple, une opération 422 peut inclure le durcissement de l'époxy, où l'époxy forme une couche ayant une épaisseur de telle sorte que la couche d'époxy encapsule le dispositif semiconducteur et une première partie du fil de liaison. Le fil de liaison a une deuxième partie qui n'est pas encapsulée par la couche d'époxy (par exemple, la deuxième partie est exposée au-dessus de la couche d'époxy). Le procédé 400 inclut un enrobage en gel de silicone (opération 424). Par exemple, l'opération 424 peut inclure la mise en place d'un gel de silicone sur le dessus de la couche d'époxy. Le procédé 400 inclut le durcissement du gel (opération 426). Par exemple, l'opération 426 peut inclure le durcissement du gel de silicone, où la deuxième partie du fil de liaison est encapsulée par le gel de silicone. Le procédé 400 inclut un test final (opération 428), un marquage (opération 430) et un emballage (opération 432).
[0062] Selon un aspect, un module d'alimentation à semi-conducteur inclut un substrat, un dispositif semi-conducteur couplé au substrat, un fil de liaison couplé au dispositif semi-conducteur, et une première couche de matériau de moulage disposée sur le substrat. La première couche de matériau de moulage encapsule une première partie du fil de liaison. Le fil de liaison a une deuxième partie disposée à l'extérieur de la première couche de matériau de moulage. Le module d'alimentation à semi-conducteur inclut une deuxième couche de matériau de moulage disposée sur la première couche de matériau de moulage. La deuxième couche de matériau de moulage encapsule la deuxième partie du fil de liaison. La deuxième couche de matériau de moulage a une dureté inférieure à une dureté de la première couche de matériau de moulage. La deuxième partie du fil de liaison peut être configurée pour sauter en réponse à un état de court-circuit.
[0063] Selon différents aspects, le module d'alimentation à semi-conducteur peut inclure une ou plusieurs des caractéristiques suivantes (ou toute combinaison de celles-ci). La première partie du fil de liaison est une extrémité du fil de liaison, où l'extrémité du fil de liaison est couplée au dispositif semi-conducteur au niveau d'un emplacement de connexion, et la première couche de matériau de moulage encapsule l'emplacement de connexion. La première couche de matériau de moulage a une épaisseur verticale supérieure à une épaisseur verticale de la deuxième couche de matériau de moulage. La deuxième partie du fil de liaison est une partie disposée entre une première extrémité du fil de liaison et une deuxième extrémité du fil de liaison. Le module d'alimentation à semi-conducteur peut en outre inclure un connecteur couplé au substrat, où le connecteur a une première partie encapsulée dans la première couche de matériau de moulage, et une deuxième partie encapsulée dans la deuxième couche de matériau de moulage. Une partie de la première broche de connecteur peut être encapsulée dans la deuxième couche de matériau de moulage, et aucune partie de la première broche de connecteur n'est encapsulée dans la première couche de matériau de moulage.
[0064] Selon un aspect, un module d'alimentation à semi-conducteur inclut un substrat, un dispositif semi-conducteur couplé au substrat à l'aide d'un matériau de soudure, et un fil de liaison ayant une première extrémité et une deuxième extrémité. La première extrémité est connectée au dispositif semi-conducteur au niveau d'un premier emplacement de connexion, et la deuxième extrémité est connectée à une partie du substrat au niveau d'un deuxième emplacement de connexion. Le module d'alimentation à semi-conducteur inclut un cadre de boîtier couplé au substrat, et une première couche de matériau de moulage disposée sur le substrat à l'intérieur du cadre de boîtier. La première couche de matériau de moulage peut avoir une épaisseur de telle sorte que la première couche de matériau de moulage encapsule le dispositif semiconducteur, le matériau de soudure, le premier emplacement de connexion et le deuxième emplacement de connexion. La première couche de matériau de moulage n'encapsule pas une partie du fil de liaison entre la première extrémité et la deuxième extrémité. Le module d'alimentation à semi-conducteur inclut une deuxième couche de matériau de moulage disposée sur la première couche de matériau de moulage à l'intérieur du cadre de boîtier. La deuxième couche de matériau de moulage encapsule la partie du fil de liaison entre la première extrémité et la deuxième extrémité. La deuxième couche de matériau de moulage a une dureté inférieure à une dureté de la première couche de matériau de moulage.
[0065] Selon différents aspects, le module d'alimentation à semi-conducteur peut inclure une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous (ou toute combinaison de celles-ci). Une partie de la première broche de connecteur peut être encapsulée dans la deuxième couche de matériau de moulage, et aucune partie de la première broche de connecteur ne peut être encapsulée dans la première couche de matériau de moulage. Le substrat peut inclure un substrat en céramique avec une première partie conductrice couplée à une première surface du substrat en céramique. Le dispositif semiconducteur peut être couplé à la première partie conductrice. Le substrat peut inclure une deuxième partie conductrice couplée à une deuxième surface du substrat en céramique. La deuxième surface peut être opposée à la première surface.
[0066] Selon un aspect, un procédé de fabrication d'un module d'alimentation à semiconducteur inclut la mise en place d'époxy dans un cadre de boîtier d'un module d'alimentation à semi-conducteur ayant un substrat, un dispositif semi-conducteur couplé au substrat, et un fil de liaison couplé au dispositif semi-conducteur, le durcissement de l'époxy, où l'époxy forme une couche ayant une épaisseur de telle sorte que la couche d'époxy encapsule le dispositif semi-conducteur et une première partie du fil de liaison. Le fil de liaison a une deuxième partie qui est exposée au-dessus de la couche d'époxy. Le procédé inclut la mise en place de gel de silicone sur le dessus de la couche d'époxy et le durcissement du gel de silicone, où la deuxième partie du fil de liaison est encapsulée par le gel de silicone.
[0067] Les termes relatifs à l'espace (par exemple, sur, au-dessus, supérieur, sous, audessous, en dessous, inférieur, etc.) sont prévus pour englober différentes orientations du dispositif pendant l'utilisation ou le fonctionnement en plus de l'orientation représentée dans les figures. Dans certains modes de mise en œuvre, les termes relatifs au-dessus et au-dessous peuvent, respectivement, inclure verticalement au-dessus et verticalement au-dessous. Dans certaines mises en œuvre, le terme adjacent peut inclure latéralement adjacent ou horizontalement adjacent.
[0068] Certaines mises en œuvre peuvent être mises en œuvre à l'aide de diverses techniques de traitement et/ou d'emballage de semi-conducteurs. Certaines mises en œuvre peuvent être mises en œuvre à l'aide de divers types de techniques de traitement de semi-conducteurs associées à des substrats de semi-conducteur incluant, mais à titre non limitatif, par exemple, du silicium (Si), de l'arséniure de gallium (GaAs), du nitrure de gallium (GaN), du carbure de silicium (SiC) et/ou etc.

Claims (1)

  1. Revendications [Revendication 1] Module d'alimentation à semi-conducteur (100, 200, 300) incluant : un substrat (102, 202, 302) ; un dispositif semi-conducteur (104, 204, 304) couplé au substrat (102, 202, 302) ; un fil de liaison (106, 206, 306) couplé au dispositif semi-conducteur (104, 204, 304) ; une première couche de matériau de moulage (110, 210, 310) disposée sur le substrat (104, 204, 304), la première couche de matériau de moulage (110, 210, 310) encapsulant une première partie (116, 216, 316) du fil de liaison (106, 206, 306), le fil de liaison (106, 206, 306) ayant une deuxième partie (114, 214, 314) disposée à l'extérieur de la première couche de matériau de moulage (110, 210, 310) ; et une deuxième couche de matériau de moulage (112, 212, 312) disposée sur la première couche de matériau de moulage (110, 210, 310), la deuxième couche de matériau de moulage (112, 212, 312) encapsulant la deuxième partie (114,214, 314) du fil de liaison (106, 206, 306), la deuxième couche de matériau de moulage (112, 212, 312) ayant une dureté inférieure à une dureté de la première couche de matériau de moulage (110, 210, 310), la deuxième partie (114, 214, 314) du fil de liaison (106, 206, 306) étant configurée pour sauter en réponse à un état de court-circuit. [Revendication 2] Module d'alimentation à semi-conducteur (100, 200, 300) selon la revendication 1, dans lequel le substrat (102, 202, 302) inclut un substrat en céramique, la première couche de matériau de moulage (110, 210, 310) est une couche d'époxy, et la deuxième couche de matériau de moulage (112, 212, 312) est une couche de gel de silicone. [Revendication 3] Module d'alimentation à semi-conducteur (100, 200) selon la revendication 1, dans lequel la première partie (116, 216) du fil de liaison (106, 206) est une première extrémité (101, 201) du fil de liaison (106, 206), la première extrémité (101, 201) étant couplée au dispositif semiconducteur (104, 204) au niveau d'un premier emplacement de connexion (120, 220), dans lequel une deuxième extrémité (103, 203) du fil de liaison (106, 206) est couplée au substrat (102, 202) au niveau d'un deuxième emplacement de connexion (122, 222), la première couche de matériau de moulage (110, 210) encapsulant le premier emplacement de connexion (120, 220) et le deuxième emplacement de
    [Revendication 4] [Revendication 5] connexion (122, 222).
    Module d'alimentation à semi-conducteur (200) selon la revendication 1, dans lequel le dispositif semi-conducteur est un premier dispositif semiconducteur (204), dans lequel le module d'alimentation à semiconducteur comprend en outre :
    un deuxième dispositif semi-conducteur (250) couplé au substrat (202), la première partie (216) du fil de liaison (206) étant une première extrémité (201) du fil de liaison (206), la première extrémité (201) étant couplée au premier dispositif semi-conducteur (204) au niveau d'un premier emplacement de connexion (220), le fil de liaison (206) ayant une deuxième extrémité (203) couplée au deuxième dispositif semiconducteur (250) au niveau d'un deuxième emplacement de connexion (222), la première couche de matériau de moulage (210) encapsulant le premier emplacement de connexion (220) et le deuxième emplacement de connexion (222).
    Module d'alimentation à semi-conducteur (100, 300) incluant : un substrat (102, 302) ;
    un dispositif semi-conducteur (104, 304) couplé au substrat (102, 302) à l'aide d'un matériau de soudure (342) ;
    un fil de liaison (106, 306) ayant une première extrémité (101, 301) et une deuxième extrémité (103, 303), la première extrémité (101, 301) étant connectée au dispositif semi-conducteur (104, 304) au niveau d'un premier emplacement de connexion (120), la deuxième extrémité (103, 303) étant connectée à une partie du substrat (102, 302) au niveau d'un deuxième emplacement de connexion (122) ;
    un cadre de boîtier (108, 308) couplé au substrat (102, 302) ;
    une première couche de matériau de moulage (110, 310) disposée sur le substrat (102, 302) à l'intérieur du cadre de boîtier (108, 308), la première couche de matériau de moulage (110, 310) ayant une épaisseur de telle sorte que la première couche de matériau de moulage (110, 310) encapsule le dispositif semi-conducteur (104, 304), le matériau de soudure (342), le premier emplacement de connexion (120) et le deuxième emplacement de connexion (122), la première couche de matériau de moulage (110, 310) n'encapsulant pas une partie (114, 314) du fil de liaison (106, 306) entre la première extrémité (101, 301) et la deuxième extrémité (103, 303) ; et une deuxième couche de matériau de moulage (112, 312) disposée sur la première couche de matériau de moulage (110, 310) à l'intérieur du [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] cadre de boîtier (108, 308), la deuxième couche de matériau de moulage (112, 312) encapsulant la partie (114, 314) du fil de liaison (106, 306) entre la première extrémité (101, 301) et la deuxième extrémité (103, 303), la deuxième couche de matériau de moulage (112, 312) ayant une dureté inférieure à une dureté de la première couche de matériau de moulage (110, 310).
    Module d'alimentation à semi-conducteur (100, 300) selon la revendication 5, dans lequel le substrat (102, 302) inclut un substrat de cuivre collé direct (DBC).
    Module d'alimentation à semi-conducteur (300) selon la revendication 5, comprenant en outre :
    un premier support de borne (356) couplé au substrat (302), le premier support de borne (356) ayant une première partie (357) encapsulée dans la première couche de matériau de moulage (310) et une deuxième partie (353) encapsulée dans la deuxième couche de matériau de moulage (312) ;
    une première broche de connecteur (352) couplée au premier support de borne(356);
    un deuxième support de borne (366) couplé au substrat (302), le deuxième support de borne (366) ayant une première partie (367) encapsulée dans la première couche de matériau de moulage (310) et une deuxième partie (363) encapsulée dans la couche de matériau de moulage (312) ; et une deuxième broche de connecteur (362) couplée au deuxième support de borne (366).
    Module d'alimentation à semi-conducteur (100, 300) selon la revendication 5, dans lequel la première couche de matériau de moulage (110, 310) est une couche d'époxy, la deuxième couche de matériau de moulage (112, 312) est une couche de gel de silicone, et le cadre de boîtier (108, 308) est un cadre en plastique.
    Module d'alimentation à semi-conducteur (100, 300) selon la revendication 5, dans lequel, en réponse à un courant électrique circulant à travers le fil de liaison (106,306) dépassant une quantité de seuil, le fil de liaison (106, 306) est configuré pour sauter au niveau de la partie (114, 314) du fil de liaison (106,306) encapsulée dans la deuxième couche de matériau de moulage (112, 312) entraînant une interruption de couche de la connexion du dispositif semi-conducteur (104, 304) au substrat (102, 302).
    [Revendication 10] Procédé de fabrication d'un module d'alimentation à semi-conducteur (100, 200, 300), le procédé comprenant :
    la mise en place d'époxy dans un cadre de boîtier (108, 208, 308) d'un module d'alimentation à semi-conducteur (100, 200, 300) ayant un substrat (102, 202, 302), un dispositif semi-conducteur (104, 204, 304) couplé au substrat (102, 202, 302), et un fil de liaison (106, 206, 306) couplé au dispositif semi-conducteur (104, 204, 304) ;
    le durcissement de l'époxy, l'époxy formant une couche ayant une épaisseur de telle sorte que la couche d'époxy encapsule le dispositif semi-conducteur (104, 204, 304) et une première partie (116, 216, 316) du fil de liaison (106, 206, 306), le fil de liaison (106, 206, 306) ayant une deuxième partie (114, 214, 314) qui est exposée au-dessus de la couche d'époxy ;
    la mise en place d'un gel de silicone sur le dessus de la couche d'époxy ; et le durcissement du gel de silicone, la deuxième partie (114, 214, 314) du fil de liaison (106, 206, 306) étant encapsulée par le gel de silicone.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7280789B2 (ja) * 2019-09-24 2023-05-24 株式会社東芝 パワーモジュール
JP7200899B2 (ja) * 2019-09-30 2023-01-10 三菱電機株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2022125612A (ja) * 2021-02-17 2022-08-29 株式会社東芝 パワーモジュール

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07335790A (ja) * 1994-06-06 1995-12-22 Toray Dow Corning Silicone Co Ltd 半導体素子保護用組成物および半導体装置
CA2255441C (fr) * 1997-12-08 2003-08-05 Hiroki Sekiya Boitier pour dispositif d'alimentation a semiconducteurs et methode d'assemblage connexe
DE10058593A1 (de) * 2000-11-25 2002-06-06 Bosch Gmbh Robert Verpacktes elektronisches Bauelement und Verfahren zur Verpackung eines elektronischen Bauelements
US6710434B1 (en) * 2002-09-30 2004-03-23 Ultratera Corporation Window-type semiconductor package and fabrication method thereof
WO2007083352A1 (fr) * 2006-01-17 2007-07-26 Spansion Llc Dispositif semi-conducteur et son procédé de fabrication
US8441109B2 (en) * 2007-01-25 2013-05-14 Alpha And Omega Semiconductor Ltd. Structure and method for self protection of power device with expanded voltage ranges
JP2008235502A (ja) * 2007-03-20 2008-10-02 Mitsubishi Electric Corp 樹脂封止型半導体装置
JP2008270455A (ja) 2007-04-19 2008-11-06 Hitachi Ltd パワー半導体モジュール
US7791177B2 (en) * 2007-12-10 2010-09-07 Infineon Technologies Ag Electronic device
DE102009046858B3 (de) 2009-11-19 2011-05-05 Infineon Technologies Ag Leistungshalbleitermodul und Verfahren zum Betrieb eines Leistungshalbleitermoduls
TW201205745A (en) * 2010-07-23 2012-02-01 Global Unichip Corp Semiconductor packaging structure and the forming method
JP5732884B2 (ja) * 2011-02-09 2015-06-10 富士通株式会社 半導体装置及びその製造方法、電源装置
EP2503595A1 (fr) * 2011-02-18 2012-09-26 ABB Research Ltd. Module semi-conducteur de puissance et son procédé de fabrication
JP6600172B2 (ja) * 2015-06-08 2019-10-30 ローム株式会社 パワーモジュール半導体装置およびその製造方法、およびインバータ装置
EP3276660B1 (fr) * 2016-07-27 2020-10-28 Infineon Technologies AG Module semi-conducteur de puissance doublement encapsulé et son procédé de production

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