JP2009538534A - 高効率両面冷却ディスクリートパワーパッケージ、特に革新的なパワーモジュール用の基本素子 - Google Patents

高効率両面冷却ディスクリートパワーパッケージ、特に革新的なパワーモジュール用の基本素子 Download PDF

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Abstract

2枚のDBCウエハは、サンドイッチ方式で半導体ダイを受ける、パターニングされた第1の導電性表面を有する。リードフレームは、末端がパッケージ内部に延び、ダイ端子に接続する。各ウエハの外側の導電性表面は半導体の二面冷却に利用可能である。
【選択図】 図13

Description

関連出願
[0001]本出願は、2006年5月23日に提出された米国仮特許出願60/747952と、2007年5月22日に提出された米国特許出願11/751930の利益を主張するものであり、これらの特許出願の開示内容全体を、参照により本明細書に援用する。
[0002]本出願はまた、PACKAGE FOR HIGHPOWER DENSITY DEVICES(IR−3174)という発明の名称の2006年12月19日に提出された米国特許出願11/641270と、BOND-WIRELESS POWER PACKAGE WITH INTEGRATED CURRENT SENSORESPECIALLY SHORT CIRCUIT PROTECTION(IR−3175 Prov)という発明の名称の2006年1月6日に提出された米国特許仮出願60/756984と、STRESS-REDUCED BOND-WIRELESS PACKAGE FOR HIGH POWER DENSITY DEVICES(IR−3177 Prov)という発明の名称の2006年1月24日に提出された米国仮特許出願60/761722に関連するものであり、これらの特許出願の開示内容全体を、参照により本明細書に援用する。
[0003]本発明は半導体デバイスパッケージ及びその製造プロセスに関し、より詳細には、両面から冷却され得るパッケージに関する。
[0004]半導体デバイスのハウジングとして両面銅接合(DBC)ウエハを用いることが、上記の関連出願、特に米国特許出願11/641270(IR−3174)に開示されている。これらのデバイスにおいて、ウエハの上部銅層の導電性表面は、たとえば、IGBT又はパワーMOSFET(若しくは他のMOSゲートデバイス)、或いはダイオードなどの1つ又は複数の半導体デバイスの下部電極を受ける平坦な窪んだ表面を有するようにパターニングされる。次いで、ダイの上部電極は適当な基板上に装着され得る。パッケージはまた、特にDBCウエハの反対面すなわち下面から冷却され得る。
[0005]本発明によれば、第2のDBCウエハは、(米国特許出願11/641270のように)第1のDBCウエハの導電層の窪みの中に装着された1つ又は複数の半導体ダイの上部電極を受けるようにパターニングされた上部導電層を備えており、この2枚のウエハは中央に含まれた半導体ダイにサンドイッチ方式で接続している。次いで、双方のウエハの外側の導電層はサンドイッチ構造体内の半導体ダイの2つの表面を冷却するために露出される。電極端子を備えたリードフレームを2枚のウエハの間に捕捉することもでき、リードフレームはサンドイッチ構造体の周縁部を越えて延び、外部の回路に接続する。
[0006]導電性U字型クリップは冷却を高めるためにパッケージの反対面に固定され、冷却液に浸漬され得る。
[0007]本発明は複数の利点を提供する。
[0008]すなわち、本発明は以下の利点を提供する。
a)機械的特性の向上
i)応力が低減された両面冷却半導体ダイ
ii)半導体ダイに適合した熱膨張係数を有する材料の選択
iii)適合した熱膨張係数による信頼性の向上
iv)直接冷却液と接触しており、過酷な環境で使用可能な気密封止された頑丈なパッケージ
b)電気的特性及び熱的特性の向上
i)半導体デバイスのすべてのパッドに広いはんだ付け接触面積を用いることによる共通パッケージ全体の低インダクタンス
ii)二面冷却すると共にはんだダイ取付け及び広い接触面績を用いた、低電気抵抗及び低熱抵抗による電流/電力能力の向上
iii)半導体ダイの両面における電気絶縁性
iv)利用可能なパッケージ空間の最適な使用及びそれによる最適な電力密度
c)製造特性及び操作特性の向上
i)事前に組み立てられた部品パッケージは、容易な操作及び容易なパワーモジュールへの集積に適している。
d)下記による低い製造コスト及び低い試験コスト
i)特定用途向けにカスタマイズせず、大量生産が可能であり、カスタマイズは末端消費者によってなされ、末端消費者は、カスタマイズした回路又はパワーモジュールにデバイスを組み合わせることができる。
iii)DBCカードをディスクリートパッケージされた素子に分離する前に、電気的/パラメトリック最終試験をDBCカードレベルで行える。
iv)ディスクリート標準パッケージと同様に、完成したパッケージを試験し、認定することができ、これによって標準認定プロセス後に製品がリリースされる。
e)特有の消費者の利点
i)部品パッケージは最新のパワー基板の熱膨張係数に適合し、そのため多様な用途に魅力的である。
ii)用途が柔軟な組立て部品は、末端消費者において、基本的な「組立てキット」としてパッケージを用いて、特定用途向け回路に容易に組み合わせ可能である。
iii)より高価なDBC基板と主なパッケージの外形及び実装面積を用途とは独立させたままでの、カスタマイズされる外部リード及び外部端子の様々な可能性による用途の柔軟性
iv)DBCのセラミックの種類(たとえば、Alセラミック、AlNセラミック、SiNセラミック、及び他のセラミック)を、用途の要件に合わせることによるコスト効率の良い材料の選択
f)選択的機能の容易な実施
i)パッケージは、ヒートシンク又はパワーモジュール基板への高効率で革新的な省スペースの垂直集積を可能にする基本素子である。
ii)パッケージのHV絶縁により、両面冷却及び均一な直接液体冷却が実施可能であり、最大限の電力及びパッケージ密度が提供される。
iii)パッケージのDBC素子の露出したCu層を、接地されたEMI遮蔽として用いることによって、追加のEMI遮蔽機能が実施され得る。
iv)HV絶縁パッケージ、たとえば露出したCuパッド上に取り付けられたゲート−ドライバ又はセンサなどの「スマート部品」の容易な集積
[0009]本発明のパッケージの主な用途は、大電流又は高電圧を切り替え、低インダクタンス及びEMI遮蔽を必要とする大電力回路及び大電力モジュールである。IGBT及びダイオードの組み合わせ、又はパワーMOSFETを用いた高電圧用途、並びに(自動車用途又は臨界安全機能などの)過酷な環境条件すなわち厳しい温度サイクル条件での用途には高い信頼性が要求され、その要求は本発明によって満たされる。本発明は、空間が非常に限定されている条件及び高電力が要求されるさらなる用途に役立つ。
米国特許出願11/641270(IR−3174)に開示されている単一のDBCウエハを用いたパッケージの平面図である。 図1の切断線2−2に沿った図1の断面図である。 図1及び図2の分解斜視図と、パッケージの半導体ダイの別の向きを示す図である。 パッケージの代替構成の平面図である。 パッケージの代替構成の平面図である。 図1、図2、及び図3のパッケージのさらなる代替の平面図であり、ダイが裏返しにされている図である。 図5の実施形態の分解斜視図である。 図1から図6のデバイスのさらなる実施形態の平面図であり、抵抗シャントバイアがDBC基板に形成されている図である。 図7の切断線8−8に沿った図7の断面図であり、DBCウエハの上部銅層の窪みにMOSFETダイをさらに示す図である。 図2と同様であるが、はんだリフロー中にダイを位置決めするためのはんだ止めの凹部をさらに含む、パッケージの断面図である。 図9の平面図である。 DBCウエハに複数の抵抗シャントバイアを備えた、図9のパッケージの分解斜視図である。 図1から図10のパッケージがウエハスケールで処理され、個別に又は選択されたグループで個別化され得る、DBC「カード」を示す図である。 2枚のDBCウエハの平面図であり、2枚のウエハが共に重ね合わされる場合、一方は半導体ダイを保持し、他方はダイの接続パターンを保持している図である。 2枚のウエハを重ね合わせ、接続した後の、図13のウエハの平面図である。 図14の切断線15−15に沿った図14の断面図である。 図13、図14、及び図15のパッケージの斜視図である。 図16のパッケージに接続したU字型ヒートシンクの斜視図である。 図16のパッケージ用の代替のクリップ配置の斜視図である。 液体冷却チャンバに装着された、図16のパッケージの斜視図である。
[0029]図1、図2、及び図3は、米国特許同時係属出願11/641270(IR−3174)の半導体デバイス30の第1の実施形態を示す。半導体デバイス30は半導体ダイ31及びハウジング32を備える。
[0030]半導体ダイ31は、片面にはんだバンプ33を受けるソース電極と、はんだバンプ34を受けるゲート電極とを有し、その反対面にはんだプリフォーム35を受けるドレイン電極を有する、シリコンベースの垂直導電パワーMOSFETとすることができる。はんだバンプの代わりにはんだ付け可能な金属パッドを用いることができ、はんだプリフォームの代わりにはんだペーストを用いることができる。ダイ31はシリコンダイとして示されているが、窒化ガリウム、炭化ケイ素などを含む任意の種類の半導体材料とすることができる。さらにダイ31はパワーMOSFETとして記載されているが、バイポーラトランジスタダイ、IGBTダイ、ブレークオーバーデバイスダイ、ダイオードダイなどを含む任意の種類の半導体デバイスとすることができる。IGBTとダイオードの共通パッケージは横方向に互いに間隔を空けて配置することができ、相互接続した上部電子及び下部電子を有することができる。用語MOSゲートデバイスは、少なくとも片面上のパワー電極と、オン状態とオフ状態の間でデバイスを切り替えるゲートとを有する任意の種類の半導体スイッチングデバイスを示す。用語ソース電極又はソース接点は、MOSFETのソース又はIGBTのエミッタを示す。同様に、用語ドレイン電極又はドレイン接点、及び(IGBTの場合)コレクタ電極又はコレクタ接点は置き換えて用いることができる。
[0031]ハウジング32は、下面で絶縁層41に接合されている下部導電層40と、上面で絶縁層に接合されている上部導電層43とから成るウエハとすることができる。この種の構造体は「DBC」と呼ばれる。上部導電層43は、エッチングされる、又は中に形成されて、縁部52によって少なくとも部分的に囲まれた平坦な下面51を備えた窪み50を有するようにパターニングされる。窪み51及び縁部52の表面は、たとえばはんだ濡れを最適化し、酸化に対して金属製容器を不動態化するため、並びに、はんだと銅及び表面51にはんだ付けされるシリコン又は他の材料のダイとの間の金属間化合物を変化させることによって信頼性を高めるためにニッケルめっきされ得る。
[0032]層40及び43に用いられる導電性材料は、他の金属を用いることもできるが、好ましくは銅などの任意の高導電性金属とすることができる。中間層41は、層40及び43を互いに絶縁するための任意の良質な電気絶縁体とすることができ、セラミック、好ましくはAlとすることができる。さらなる例として、AlN及びSiNを用いることもできる。層40及び43は、一般的には300μmである任意の所望の厚さとすることができるが、他の任意の所望の厚さ、一般的には300から600μmの間の厚さを有することもできる。このようなDBC材料は市販されており、銅層40及び43が電気的に絶縁されなければならないが、一方の層で生じた熱が絶縁壁41を通って他方の導電層に流れることができるように熱伝達されなければならないような半導体デバイスモジュールに一般的に用いられる。
[0033]窪み51は、一般的に約100μm未満の厚さとすることができるはんだ層35と、一般的に約100μm未満まで薄くすることができるダイ31とを受けるのに十分な深さを有する。図1の例では、ダイは70μmの厚さ、はんだ35は約100μmの厚さであり、表面51と絶縁層41の上面との間に130μmの厚さの銅膜が残されている。
[0034]ダイ31は窪み50の表面50に適切にはんだ付けされ、ダイ31の上面は縁部52の上面と少なくともほぼ同一平面上にある。はんだバンプ33及び34は、この平面から突出し、それによりパッケージが裏返しにされて、ワイヤボンドを必要とせずに接触バンプが回路基板上のトレースにはんだ付けされ得る。或いは、後のはんだ取付け用に、はんだバンプの代わりにはんだ付け可能なパッドを用いることができる。動作中にダイ31で生じた熱はセラミック41を通って銅層40に伝導し、銅層40はパッケージから熱を放散できる。具体的には、銅層40はヒートシンクに熱的に接続可能で、このヒートシンクはドレイン35及び導電層40から電気的に絶縁される。
[0035]比較的大きい間隙がダイ31の外縁部と縁部52の内側表面との間に示されているが、この空間は、製造の容易さ及び利便性に見合った最小の大きさにまで低減され得る。さらに、残余間隙は絶縁ビードで充填され得る。
[0036]図3は、3A及び3Bの位置に、ダイ31の向きの他の2つの例を概略的に示す。
[0037]銅層43の縁部52は、図1、図2、及び図3において馬蹄型又はU字型であることが示されている。他の形状を用いることもできる。たとえば図1、図2、及び図3と同様の部品が同一の符号を有している図4では、層43の窪み51は縁部50によって完全に囲まれている。図4aは、縁部43の両端部が取り除かれ、又は開かれてゲート接点34及びソース接点33への接触が単純化されている別の実施形態を示す。さらに、図4aの実施形態では、成形中又はゲル充填中に空気混入が生じにくくなる。
[0038]図5及び図6は別の実施形態を示し、以下すべての図面において見られるように、同一の番号は同様の部品を示す。図5及び図6は、ソースバンプ及びゲートバンプ(又はIGBTなどの同等のバンプ)が窪んだ平坦な表面51に面するように裏返しにされた、図1から図4のダイ31を示す。図5及び図6では、図1から図4の上部銅層43が、縁部のセグメント52a及び52bと、平坦な窪み基部51a及び51bとをそれぞれ有するセグメント43aと43bに分離されている。短い舌片65が窪み体51bから延びている。次いで、裏返されたダイ31は、表面51aにはんだ付けされるソースバンプ33と、表面51bにはんだ付けされ、上部導電層43aと43bの間の間隙66によってソースバンプ33から絶縁されるゲートバンプ34とで、はんだ付けされ得る。
[0039]図7及び図8は、少なくとも1つの抵抗性電流シャントがパッケージ70(図8)内に形成されている、さらなる実施形態を示す。図7の絶縁層41は、銅層40及び43が絶縁層41に接合される前に穴を開けられた又は別の形で形成された貫通孔71を有する。貫通孔71は、層40及び43が絶縁体41に接合された後に形成することもできる。次いで、適当な導電性材料72(図8)で孔71を充填して層40及び43を接続し、シャント抵抗を形成する。
[0040]要求されるシャント抵抗は用途に依存し、如何なる抵抗値も生じ得るが、所望の約0.1mオームより大きくすることができる。シャント抵抗値は、シャント内の許容可能な電力損失と、シャント抵抗72両端の電圧降下73との間の妥協となる。シャント72は、パッケージ70の熱経路に一体化され、ダイ31のヒートシンク又は他の熱管理冷却によって自動的に冷却されることに留意されたい。
[0041]シャント72の抵抗は貫通孔71の形状及び長さとシャント材料72の固有抵抗に依存する。孔71は円形の断面を有して示されているが、他の形状を有してもよい。孔71の長さは絶縁層の厚さであり、Alなどのセラミックの場合、300μmから600μmである。
[0042]シャント72に用いられる材料は任意の所望の導電体、たとえば、銅又ははんだとすることができ、或いは比較的低い熱抵抗係数を有するマンガニンなどの材料とすることができる。絶縁層21の表面にわたって均等に又は対称に分散される複数の平行シャントを用いてもよく、これは図7において、関連するダイ電極の下になる破線の円72a、72b、72cによって示されている。これは、より低いインダクタンス、より大きいシャント電流、及びより均一なシャント電流の分散という利点を提供する。
[0043]次に図9、図10、及び図11を参照すると、ダイ取付け時に、図8のデバイス又はパッケージ70の表面51にダイ31を固定して配置し、ダイ縁部がフレーム52に接触するのを防止するはんだ止め構造体が示されている。したがって、複数の窪み又は凹部80がダイ31の所望の位置の周りに形成され、ダイ取付けリフロー処理時にダイを自己整合する。凹部80は、セラミック41に達する丸底形状を有することが好ましい。
[0044]フレーム52の内側に絶縁ラッカー又は他のはんだ止めを用いることも可能である。フラックスを用いたはんだペーストも用いることができるが、はんだペーストではなく、図示されるようにプリフォーム35を用いて「平滑なはんだ」処理を利用することができる。はんだプリフォーム35を用いる場合、はんだ処理をフォーミングガス雰囲気中で実行し、はんだ処理中にDBC金属製容器内部でダイが激しく移動することを避けることができる。凹部80ははんだ止めの役割を果たし、温度サイクル中の銅及びセラミック間の結合力に対して金属製容器内部の応力解放ももたらす。
[0045]パッケージコストを最小限にするために、図8の個々のパッケージ70(又は図1の30)をDBCカード上に同時に形成し、その後カードから個別化することができる。したがって、DBCカード90を図12に示した。このようなカードは5インチ×7インチ又は4インチ×6インチなどの寸法で生産され、上部及び下部銅層を備えた連続した中間セラミック層41を有する。これらの層が同時にマスキングされ、エッチングされて、これまでの図面に示されるように上部層に窪み52と、シャント72及び凹部80(図9及び図10)などの他の特徴とを有する個々のパッケージ70(又は30)が画定される。パッケージと、パッケージ間の通路95のパターニング後、様々なダイ31をパッケージ位置に載せることができる。シャントは、ダイ31が組み立てられ、適所にはんだ付けされる前に試験することができ、各パッケージはパッケージの個別化前に試験することができることに留意されたい。さらに、パッケージに載せられるダイは、MOSFET、IGBT、ダイオードなどの組み合わせなど多様なダイであってもよい。
[0046]歩留まりを低減するためにシリコン又は他のダイを各パッケージに装着する前に、シャント72値を試験することが非常に望ましい。ウエハレベルで試験が実施された後、DBC金属製容器は、通路95で切断、ダイシング、又は物理的に割ることによって個別化され得る。
[0047]パッケージは2つ以上のパッケージの塊で個別化され得ることに留意されたい。2パッケージの塊が、図12の右半分に示されている。
[0048]バイアはカード12上の選択されたパッケージ位置において、及び一塊のパッケージの中から選択されたパッケージにおいて省くことができることにも留意されたい。
[0049]カード90上のパッケージ形成は、消費者へのパッケージの出荷に関して利点を有する。カードはそのまま消費者に出荷され、ユーザ側でユーザによって個別化され得る。カードは、出荷用に適当なホイルで保護することができ、エンドユーザによってパッケージが容易に折り取られるように、すなわち個別化されるように、予めスクライブ線を形成することができる。
[0050]さらなる導電性ヒートシンク又は導電板131をはんだ又は導電性接着剤によってデバイス30の導電性部分に取り付けて、デバイス30に追加の両面冷却を提供することができる。導電板131は絶縁層31によってデバイス30から電気的に絶縁される。
[0051]本発明によれば、第2のDBC又は他のウエハ/基板が、図1から図12の第1のDBCウエハの上部表面における露出した電極と接触するように設けられる。
[0052]したがって、図13は、図1から図12、特に図4aのウエハと同様の第1のDBCウエハ200を示し、MOSFET(又はIGBT)ダイは(図4aのものとは異なる形状の)ソース接点33及びゲート接点34を有する。ダイ31は銅層43における窪み51の表面50にはんだ付けされ、図示されているように、縁部52a及び52bと間隔を空けて配置される。図13及び図15は、DBCウエハ200の第2の導電(銅)層40及び絶縁基板41も示す。
[0053]本発明の一態様によれば、第2のDBCウエハアセンブリ230が設けられて(図13、図14、図15、及び図16)、ウエハ200のソース接点33、ゲート34接点、及びドレイン接点35への接点接続がもたらされ、第2の冷却可能表面がアセンブリにもたらされる。
[0054]したがって、第2のDBCウエハ230はウエハ200の本体のような本体から成り、下部銅層232(図15)と、ソーストレース240、ゲートトレース241、及びドレイン(縁部)トレース242を有するようにパターニングされた上部銅層とを備えた中間セラミック体231を有する。ドレイン縁部242は、要望に応じて、図13及び図14における左手側に延在することができ、別個のドレイン接点リードがその位置で接続され得る。すべてのトレースはセラミック層231の表面までエッチングされ、互いに絶縁される。トレースは、図14及び図15に示されているように、ウエハ200が図13の位置からウエハ230の上方及び上部で回転し、ソース金属33、ゲート金属34、及び縁部52a、52bそれぞれと接触しているトレース240、241、及び242でダイ31を挟持できるように配置される。
[0055]導電性リード250、251、252の導電性リードフレームは、それぞれトレース241、240、242にはんだ付けされ、サンドイッチ構造体の周縁部を越えて延在してデバイスの端子として働くことができる。
[0056]トレース241、240、及び242を、はんだ又は導電性エポキシなどによって電極34、33、及び52a、52bに接続することができ、同時に、リードフレーム250、251、252をトレース241、240、及び242に接着して固定することができる。追加のダイ及び追加の対応するリードフレーム端子を、サンドイッチ構造体内の共通パックされたダイ用に、要望に応じて追加することができる。
[0057]ダイ31、ウエハ200、及びウエハ230の組み立てられたサンドイッチ構造体は、次いで図15及び図16に示されるように、銅導電体40及び232の外側表面を露出させて、任意の適当な既知のプラスチック製絶縁鋳型の塊260(図15及び図16)でオーバーモールドすることができる。
[0058]次に完成した構造体は、外気又は液体冷却材によってダイ31の両面と、絶縁された銅導電体40及び232(図14、図15、及び図16)とから冷却され得る。
[0059]したがって、図13から図16の新規なアセンブリにおいて、下部DBCウエハ230は、DBCウエハ200の内側のダイ31への接点パッドを提供する。ダイ31は任意のMOSゲートデバイス又はダイオードなどとすることができ、複数のダイをDBCウエハ200に装着し、下部DBCウエハ230内の適当な導電性トレースによって接触させることもできる。したがって、2つ以上のダイの如何なる共通パック、たとえば高い側及び低い側のスイッチも、単一のサンドイッチ構造体内に収めることができる。
[0060]前述した凹型構造体、ソルダーレジスト、調節素子などの適当な手段を設け、はんだ付け時に上部及び下部のDBCウエハを位置合わせすることができる。さらに、絶縁層、はんだ止めレジスト、ポリイミド箔などの手段を設けて、アークの発生又は電圧破壊を防ぎ、端子間の沿面距離すなわち間隔を増大することができる。選択的エッチングを用いて、DBC「金属製容器」、半導体ダイ、及び下部DBCの間の臨界距離を増大することもできる。アンダーフィルエポキシを用いることもできる。
[0061]図15及び図16のサンドイッチ構造体は極めて平坦であり、1mmから1.5mmの典型的なDBCウエハの厚さを有し、サンドイッチ構造体の厚さは2mmから3mmになることに留意されたい。DBCウエハサンドイッチ構造体は、たとえばサンドイッチ構造体内のダイの数に応じて10mmから15mmの長さ及び幅を有することができる。複数のダイが用いられる場合、図16に示されているように、追加のリードフレーム端子、たとえば端子270、271、及び280がアセンブリに加えられ、端子250、251、252とは反対側のサンドイッチ構造体縁部から延びることができる。様々なリードフレーム端子が、形状、厚さ、材料、めっきなどにおいて、特定用途向けにカスタマイズされ得る。
[0062]ここで、図15及び図16のアセンブリを、二面冷却が容易に実施されるように装着することが可能になる。したがって、2つの別個の金属製ヒートシンク板を、図15及び図16の銅層40及び232に接着又ははんだ付けなどによって固定することができる。
[0063]図17は、図15及び図16の銅層40及び232の表面にわたって機械的にばねが付けられ、それらの表面と圧接し得るU字型の金属製クリップ300を示す。DBCサンドイッチ構造体の両面から確実に良好な冷却を行うために、はんだ、熱導電性接着剤、又は熱グリースも用いることができる。
[0064]2組のリード250、251、252と、270、271、272がハウジングの両側から、且つハウジング内の絶縁されたダイから延びる場合、クリップ300は、図18に示された位置に回転され得る。
[0065]端子250、251、及び252は銅板40及び232から絶縁されているため、冷却可能な表面を冷却液にさらすことは図17のアセンブリで特に可能である。したがって、図19に示されているように、アセンブリ300は、端子250、251、252に隣接した端部表面において、冷却槽311の上部を密封する取付け板310に固定され得る。冷却液は要望に応じてチャンバ311内において、又はチャンバ311を出入りして循環され得る。
[0066]本発明を特定の実施形態に関連して説明したが、他の多くの改変形態及び変更形態と他の使用が当業者にとって明らかになるであろう。したがって、本発明を本明細書における特定の開示に限定しないようにされたい。

Claims (20)

  1. 互いに対向する第1の表面及び第2の表面のそれぞれに設けられた第1の電源電極及び第2の電源電極を有する第1の半導体ダイと、
    互いに絶縁されている第1の表面及び第2の表面のそれぞれに設けられた第1の導電層及び第2の導電層をそれぞれが有する第1の絶縁板及び第2の各絶縁板であり、前記半導体ダイの前記第1の電源電極及び前記第2の電源電極が前記第1の絶縁板及び前記第2の絶縁板それぞれの前記第1の導電層に電気的且つ機械的に固定されて、前記第1の絶縁板及び前記第2の絶縁板が、これらの絶縁板間に前記半導体ダイを挟んだサンドイッチ構造体を成している、第1の絶縁板及び第2の絶縁板と、
    前記第2の絶縁板の前記第1の表面上にある少なくとも第1のリード導電体及び第2のリード導電体であり、前記サンドイッチ構造体内で前記第1の電源電極及び前記第2の電源電極のそれぞれに電気的に接続されており、前記サンドイッチ構造体の周縁部を越えて延びている、第1のド導電体及び第2のリード導電体と
    を備え、前記第2の導電層が前記表面の外側にあり、前記半導体ダイを冷却するために双方とも露出している、薄い平坦な半導体パッケージ。
  2. 前記第1の絶縁板及び前記第2の絶縁板が熱伝導性セラミックである、請求項1に記載の半導体パッケージ。
  3. 前記半導体ダイがその第1の表面上に導電性制御電極を有し、前記第2の絶縁板の前記第1の表面上の第3のリード導電体が前記制御電極に接続しており、前記第1のリード導電体及び前記第2のリード導電体と同程度延びている、請求項1に記載の半導体パッケージ。
  4. 前記半導体ダイはMOSゲートデバイスである、請求項3に記載の半導体パッケージ。
  5. 前記第1の絶縁板の前記第1の導電層が、前記半導体ダイを受ける平坦な中央部と、一段高い周縁領域とを有し、前記第2の電源電極が、前記第1の導電層の前記一段高い周縁領域上の導電性表面に接続している、請求項1に記載の半導体パッケージ。
  6. 前記シリコンダイが第1の表面上に導電性制御電極を有し、前記第2の絶縁板の前記第1の表面上の前記第3のリード導電体が、前記制御電極に接続しており、前記第1のリード導電体及び前記第2のリード導電体と同程度延びており、前記第2の絶縁板上の前記第1の導電層の前記パターンが前記制御電極の形状に合致したさらなるパターンを有する、請求項6に記載の半導体パッケージ。
  7. 前記パッケージが約4mm未満の厚さを有する、請求項1に記載の半導体パッケージ。
  8. 前記パッケージが約4mm未満の厚さを有する、請求項5に記載の半導体パッケージ。
  9. 前記パッケージが約4mm未満の厚さを有する、請求項7に記載の半導体パッケージ。
  10. 前記第1及び第2の絶縁板、並びに前記第1及び第2の絶縁板の導電層がDBC基板内に形成されている、請求項1に記載の半導体デバイス。
  11. 前記第1及び第2の絶縁板、並びに前記第1及び第2の絶縁板の導電層がDBC基板内に形成されている、請求項7に記載の半導体デバイス。
  12. 当該半導体パッケージパッケージの周囲に巻かれて押し付けられ、前記第1の絶縁板及び前記第2の絶縁板上の前記第2の電極と良好な熱伝達をし、前記電源電極及び前記リード導電体から間隔を空けて配置され、絶縁されている、U字型の金属製装着クリップをさらに含む、請求項1に記載の半導体パッケージ。
  13. 前記パッケージの周囲に巻かれて押し付けられ、前記第1及び第2の絶縁板上の前記第2の電極と良好な熱伝達をし、前記電源電極及び前記リード導電体から間隔を空けて配置され、絶縁されている、U字型の金属製装着クリップをさらに含む、請求項8に記載の半導体パッケージ。
  14. 前記パッケージの周囲に巻かれて押し付けられ、前記第1及び第2の絶縁板上の前記第2の電極と良好な熱伝達をし、前記電源電極及び前記リード導電体から間隔を空けて配置され、絶縁されている、U字型の金属製装着クリップをさらに含む、請求項10に記載の半導体パッケージ。
  15. 両面冷却されることが可能な半導体パッケージであって、
    第1のパターニングされた第1のDBCウエハ及び第2のDBCウエハと、
    第1の電源電極及び第2の電源電極を有する少なくとも1つの半導体ダイと
    を備え、
    前記第1のDBCウエハ及び前記第2のDBCウエハの各々が、薄くて電気的に導電性であり、且つ電気的に絶縁性である板の両面に第1の導電層及び第2の導電層を有し、前記第1の導電層が、中央の平坦な領域から延びる周縁縁部を有し、前記半導体ダイの前記第2の電源電極が、前記第1のDBC層の前記第1の導電層の前記中央の平坦な領域に接続しており、前記第2のDBCウエハの前記第1の導電層が、前記第1の電源電極のパターンと、前記第1のDBCウエハの前記第1の導電層の前記周縁縁部とに合致したパターンを有し、前記第1のDBCウエハが前記第2のDBCウエハに、双方のDBCウエハの間に前記半導体ウエハをサンドイッチする形で固定され、前記第1のDBCウエハの前記第1の導電層の前記第1の電源電極及び前記縁部が前記第2のDBCウエハの前記第1の導電層の前記パターン上の各領域と電気的に接触しており、リード導電体が、前記第2のDBCウエハの前記第1の導電層の前記パターンに接続し、前記サンドイッチ構造体の周縁部を越えて延びている、半導体パッケージ。
  16. 前記シリコンダイがその第1の表面上に導電性制御電極を有し、前記第2の絶縁板の前記第1の表面上の第3のリード導電体が前記制御電極に接続しており、前記第1のリード導電体及び前記第2のリード導電体と同程度延びている、請求項16に記載のパッケージ。
  17. 前記ダイがMOSゲートデバイスである、請求項17に記載のパッケージ。
  18. 前記パッケージが約4mm未満の厚さを有する、請求項16に記載のパッケージ。
  19. 前記第1の半導体ダイと横方向に間隔を空けて配置され、両面それぞれに第1の電源電極及び第2の電源電極を有する第2の半導体ダイを含み、
    前記第1の絶縁板及び前記第2の絶縁板上の前記第1の導電層が、前記第2の半導体ダイの前記第1の電源電極及び前記第2の電源電極に接触するための導電パターン部を有する、請求項1に記載のデバイス。
  20. 前記第1の半導体及び前記第2の半導体ダイが、それぞれ、MOSゲートデバイス及び並列接続のダイオードである、請求項20に記載のデバイス。
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