[发明专利]氮化物基半导体模块及其制造方法

说明书

包括可移除地压配在形成于印刷电路板(50A)中的腔(510A)中的半导体装置(30A)的半导体模块(10A)及其制造方法。所述半导体装置(30A)和所述印刷电路板(50A)的腔(510A)可彼此配合并分别充当电插头和电插座。可以免去在所述印刷电路板(50A)上焊接所述半导体装置(30A)。因此，封装过程可以更加灵活，且焊料接头的可靠性问题可被去除。

技术领域

本发明总体上涉及一种电子装置封装。更确切地说，本发明涉及一种包含装配在印刷电路板(PCB)中的氮化物半导体装置的氮化物基半导体模块及制造PCB和半导体装置的方法。

背景技术

氮化镓(GaN)装置等氮化物半导体装置在大功率开关和高频应用等半导体技术和装置的发展中十分普遍。通常，氮化物半导体装置封装在有引线或无引线封装中，并借助通孔安装或表面安装式组装在印刷电路板(PCB)中。这两种工艺都需要使用焊料，以提供组件与PCB之间的电连接。由于焊接接头与PCB的热膨胀系数不匹配，焊接接头可能会劣化，并且在功率循环中存在可靠性问题。对于大功率开关和高频应用来说，通过PCB的散热路径不足以耗散掉装置产生的热量。此外，引线封装的引线具有寄生阻抗和电抗，限制了高频性能。因此，需要改进氮化物半导体装置的封装设计，使得它们可以更灵活地进行大批量生产，并且更加可靠。

发明内容

本公开的目标是提供一种可以解决上述可靠性及寄生阻抗和电抗问题的电子封装及其制造方法。

根据本申请的一个方面，提供包括可移除地压配在形成于印刷电路板中的腔中的氮化物基装置的氮化物基半导体模块及其制造方法。氮化物基半导体装置和印刷电路板的腔可彼此配合并分别充当电插头和电插座。可以免去在印刷电路板上焊接氮化物基装置。因此，封装过程可以更加灵活，且焊料接头的可靠性问题可被去除。此外，散热器可在半导体装置接收在印刷电路板的腔中之后安装在半导体装置的顶部和/或底部上。散热效率可大大增强。

根据本申请的另一方面，半导体装置包括：氮化物基芯片，其具有形成有多个导电衬垫的有源表面和与有源表面相对的无源表面；壳体，其围封氮化物基芯片且具有顶表面、底表面和多个侧表面；以及多个导电路径，其配置成将氮化物基芯片电连接到外部系统，每一导电路径具有在多个侧表面上露出且在多个侧表面上面沿着多个侧表面从壳体的顶表面延伸到底表面的多个外部导电触点。壳体具有大体上与氮化物基芯片的形状共形的形状，从而实现芯片级封装。多个外部导电触点可与印刷电路板的腔中的多个内部导电引线电耦合，使得氮化物基半导体装置可以充当电插头，从而与由印刷电路板的腔充当的电插座配合。

根据本申请的又一方面，印刷电路板包括：上表面；与上表面相对的下表面；布置于上表面和下表面之间的一个或多个衬底层；腔，其具有大体上垂直于上表面和下表面的一个或多个内侧壁；以及多个内部导电引线，其固定在印刷电路板的上表面上并从其延伸，且弯曲到腔中。印刷电路板的腔具有与氮化物基半导体装置的壳体的形状共形的形状，使得氮化物基半导体装置可以可移除地压配到印刷电路板的腔中。印刷电路板的腔中的多个内部导电引线配置成可弹性地接触氮化物基半导体装置的多个外部导电触点并且可与其电耦合，使得腔可以充当电插座，从而与由氮化物基半导体装置充当的电插头配合。

附图说明

下文参考附图更详细地描述本公开的优选实施例，在附图中：

图1A是根据本公开的实施例的半导体模块的简化俯视图，图1B是沿着图1A中的切割线A-A'截得的半导体模块的横截面视图；

图2是根据本申请的实施例的安装有散热器的电子组合件的横截面视图；

图3A是根据本发明的另一实施例的半导体模块的简化俯视图，图3B是沿着图3A中的切割线A-A'截得的横截面视图；

图4是根据本申请的另一实施例的安装有散热器的电子组合件的横截面视图；

图5A示出图1A中的半导体装置的俯视图的更多细节，图5B示出图1B中的半导体装置的横截面视图的更多细节；