[发明专利]包括晶体管芯片模块和驱动器芯片模块的半导体封装以及其制造方法

说明书

技术领域

本文中所述示例总体涉及半导体封装，并且更具体地，涉及诸如在功率转换器电路中采用的那些之类的半导体封装，并且涉及用于制造半导体封装的方法。

背景技术

在很多电子系统中，需要采用像DC/DC转换器、AC/DC转换器、DC/AC转换器或者频率转换器那样的转换器，以便生成电流、电压和/或频率，以由像例如电机驱动电路那样的电子电路使用。如之前所提到的转换器电路通常包括一个或者多个半桥电路，每个半桥电路由两个诸如例如功率MOSFET器件之类的半导体功率开关提供；以及诸如并联连接到晶体管器件的二极管之类的进一步的部件；以及诸如电感和电容之类的无源部件。功率MOSFET器件的开关可以由一个或者多个半导体驱动器芯片控制。转换器电路的组件以及半导体驱动器芯片的组件以及还有被并入这些组件的单独部件在原则上可以被设置为安装在印刷电路板(PCB)上的单独部件。然而，存在如下总体趋势：节省PCB上的空间，以及因此提供在单独部件之间具有短互连以减少开关损耗以及寄生电感的集成半导体器件。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种半导体封装，其包括：第一半导体模块，其包括多个半导体晶体管芯片以及设置在半导体晶体管芯片上方的第一密封层；以及第二半导体模块，其设置在第一半导体模块上方，第二半导体模块包括多个半导体驱动器通道以及设置在半导体驱动器通道上方的第二密封层，半导体驱动器通道被配置为驱动半导体晶体管芯片。

根据第一方面的示例，第一半导体模块包括载体。

根据第一方面的示例，载体包括直接铜键合基板、直接铝键合基板以及有源金属钎焊基板的一个或者多个，其中基板包括陶瓷层或者电介质层。

根据第一方面的示例，载体包括第一上表面、与第一上表面相对的第二下表面以及连接第一表面和第二表面的侧面，其中第一密封层覆盖载体的第一上表面以及侧面。

根据第一方面的示例，第一半导体模块进一步包括多个半导体二极管芯片。

根据第一方面的示例，半导体晶体管芯片中的每一个与半导体晶体管芯片中的一个并联连接。

根据第一方面的示例，第一半导体模块进一步包括设置在第一密封层上方的金属化层，金属化层包括多个金属区域，金属区域形成在选择的一个半导体晶体管芯片与选择的一个半导体二极管芯片之间的电连接。

根据第一方面的示例，第一密封层包括连接金属区域与选择的一个半导体晶体管芯片以及选择的一个半导体二极管芯片的过孔连接。

根据第一方面的示例，过孔连接包括大于50微米的横向直径。

根据第一方面的示例，半导体晶体管芯片以及半导体二极管芯片被连接以形成AC/AC转换器电路、AC/DC转换器电路、DC/AC转换器电路、频率转换器或者DC/DC转换器电路。

根据第一方面的示例，第二半导体模块包括印刷电路板并且半导体驱动器通道被连接到印刷电路板。

根据第一方面的示例，印刷电路板被设置在距第一半导体模块一定距离处，并且第二密封层被设置在印刷电路板和第一半导体模块之间的中间空间中。

根据第一方面的示例，印刷电路板被完全嵌入在第二密封层中。

根据第一方面的示例，第一密封层和第二密封层由不同材料制成。

根据本发明的第二方面，提供了一种半导体封装，其包括：半导体功率模块，其包括多个半导体功率晶体管芯片；以及半导体驱动器模块，其包括多个半导体驱动器通道，半导体驱动器模块被设置在半导体功率模块上方并且附接到半导体功率模块。

根据第二方面的示例，半导体功率晶体管芯片均包括竖直晶体管、MOS晶体管以及绝缘栅双极晶体管(IGBT)中的一个或者多个。

根据第二方面的示例，半导体功率模块包括至少一个半桥电路，其中在每个半桥电路中两个半导体功率晶体管芯片被串联连接。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于制造半导体封装的方法，方法包括：提供第一半导体模块，第一半导体模块包括多个半导体晶体管芯片以及设置在半导体晶体管芯片上方的第一密封层；在第一半导体模块上方布置多个半导体驱动器通道并且连接半导体驱动器通道与半导体晶体管芯片；以及将第二密封层应用于半导体驱动器通道。

根据第三方面的示例，方法进一步包括：提供印刷电路板；将半导体驱动器通道连接到印刷电路板；以及将印刷电路板布置在到第一半导体模块一定距离处。