[发明专利]防爆的半导体模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体模块。在半导体模块的多种应用中，模块的爆炸可能会损坏或至少污染其中安装有模块的环境。本发明的目的因此在于，提供一种半导体模块，其具有良好的防爆保护并且可应用在不同的技术领域中。

发明内容

该目的通过一种根据权利要求1所述的半导体模块和一种根据权利要求31所述的由多重半导体模块实现。本发明的设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。

根据本发明的半导体模块包括导电的下接触件，以及在垂直方向上与下接触件间隔开的、导电的上接触件。此外，模块具有数量为N≥1的半导体芯片。半导体芯片中的每个半导体芯片具有第一负载接口和第二负载接口。此外，半导体芯片中的每个半导体芯片利用其第二负载接口与下接触件导电连接。此外，半导体模块包括防爆剂，其布置在第一负载接口和上接触件之间，并且粘合线中的每个粘合线超过其长度的至少80%或至少90%埋入其中。

防爆剂对于在过载情况下蒸发的粘合线作为降热体（Waermesenke）起作用。由此使蒸发延迟，并且通过蒸发压力产生的压力波的强度相对于构造相同但没有防爆剂的模块明显降低。在此，可以这样选择防爆剂，即它的导热能力随着温度上升而提高，这如同例如在SiO2（二氧化硅）的情况下那样。与此无关地，防爆剂例如可以具有能缓慢地降落的粒料或者设计为松散的粒料。

可替换的或补充的用于提高防爆能力的措施可以通过一种结构实现，该结构承受在模块的内部产生的压力。这一方面可以通过壳体侧壁实现，该壳体侧壁在其面向下接触件的侧面上具有下突出部，该下突出部啮合到下接触件的第一凹槽中，和/或在其面向上接触件的侧面上具有上突出部，该上突出部啮合到上接触件的第二凹槽中。

另一个可替换的或补充的措施是，半导体模块具有一个或多个填充气体的空腔，其中可以通过膨胀分解压力。由于爆炸在几微秒内进行，因此压力波几乎等温地传播，如果它不被防爆剂影响的话。在等温区域中，压力和体积的乘积是恒定的。由于设置了空腔，该空腔在爆炸时可以截获一部分压力波，因此，在爆炸时产生的总压力可以被限制。

在本发明的所有设计方案中可以将壳体侧壁选择设计为一体的或多部分的封闭环。

附图说明

下面根据实施例参照附图详细说明本发明。只要不另外说明，则在附图中相同的参考标号就表示相同的或功能相同的元件。图中示出：

图1A示出在将下接触件和上接触件安放在环形的壳体侧壁上之前穿过半导体模块的垂直截面，其中为了说明构造未示出填料和防爆剂；

图1B示出根据图1A的视图的放大的部段；

图2示出根据图1A的半导体模块在移除了上接触件和盖板时的俯视图，其中在这里为了说明构造也未示出填料和防爆剂；

图3A示出根据图1A的布置，然而示出了填料和防爆剂；

图3B示出根据图3A的视图的放大的部段；

图3C示出根据图3A的视图的放大的部段，其对应于根据图3B的放大的部段并且和其区别在于，在半导体芯片上方布置有聚酰亚胺层；

图3D示出根据图3C的部段的可替换的设计方案，其中在第一负载接口上安装了导电的、金属的覆盖层；

图3E示出根据图3D的布置的部段的放大视图；

图3F示出根据图3E的部段的可替换的设计方案，其中导电的、金属的覆盖层具有三个次层；

图3G示出根据图3E的部分的可替换的设计方案，其中第一负载接口具有较大的厚度；

图4示出半导体模块的俯视图，该半导体模块和根据图2的半导体模块的区别仅在于，它取代一体的接触片具有由多个次片组成的接触片；

图5示出在下接触件和上接触件安放在环形的壳体侧壁上之后穿过根据图3A的具有填入的填料和填入的防爆剂的半导体模块的垂直截面；

图6示出半导体模块的可替换的设计方案，其和根据图5的半导体模块的区别在于，取消了单独的底板并且其功能通过下接触件承担；

图7示出半导体模块的可替换的设计方案，其和根据图6的半导体模块的区别在于，位于防爆剂上方的盖板在朝向下接触件的方向上预张紧；

图8示出半导体模块的可替换的设计方案，其和根据图5的半导体模块的区别在于，接触片的一部分设计为弹簧；

图9示出一个多重半导体模块，具有两个连续布置的半导体模块，它们分别具有根据前述附图说明的构造，其中第一半导体模块的下接触件和第二半导体模块的上接触件相同；