專利名稱：封裝的圓柱形功率半導(dǎo)體器件和壓力接觸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型介紹了一種封裝的呈圓柱形的功率半導(dǎo)體器件，該功率半導(dǎo)體器件用于表面貼裝器件(SMD)釬焊連接以及用于壓力接觸連接，其中，該功率半導(dǎo)體器件具有功率半導(dǎo)體芯片、兩個(gè)負(fù)載連接元件和合成材料殼體，該合成材料殼體包圍住功率半導(dǎo)體芯片以及負(fù)載連接元件的部分。
背景技術(shù)：
原則上普遍公知的是可SMD釬焊的電子器件，如電阻、二極管和電容器。這些器件通常構(gòu)造為呈圓柱形的，在圓柱體末端上具有兩個(gè)接觸區(qū)域，并且兩個(gè)接觸區(qū)域水平地布置在大多數(shù)情況下為電路板的基底上，并且以釬焊技術(shù)與該電路板的傳導(dǎo)路徑電連接。當(dāng)二極管的最大電流負(fù)載能力較小時(shí)，水平的布置方式例如對(duì)于二極管而言是特別有利的。對(duì)于更高的電流負(fù)載能力，至電路板的接觸面則不具有足夠的橫截面，以便充分導(dǎo)出例如所產(chǎn)生的熱損失。
發(fā)明內(nèi)容由此，本實(shí)用新型的任務(wù)基于，提出一種可SMD釬焊的功率半導(dǎo)體器件和帶有該功率半導(dǎo)體器件的優(yōu)選裝置，該功率半導(dǎo)體器件實(shí)現(xiàn)了更好的熱導(dǎo)出，并且此外，其它連接技術(shù)也是可行的。該任務(wù)按本實(shí)用新型的一個(gè)方面提供的封裝的圓柱形功率半導(dǎo)體器件和本實(shí)用新型的另一個(gè)方面提供的壓力接觸裝置來(lái)解決。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種封裝的呈圓柱形的功率半導(dǎo)體器件，所述功率半導(dǎo)體器件用于SMD的釬焊連接以及用于壓力接觸連接，所述功率半導(dǎo)體器件具有功率半導(dǎo)體芯片、在所述功率半導(dǎo)體芯片的主要面上的各一個(gè)負(fù)載連接元件和合成材料殼體，其中，各自的所述負(fù)載連接元件具有用于與所述功率半導(dǎo)體芯片的所配屬的所述主要面接觸的第一接觸區(qū)段、用于釬焊連接或壓力接觸連接的第二接觸區(qū)段和在接觸區(qū)段之間的連接區(qū)段，其中，所述合成材料殼體包圍所述功率半導(dǎo)體芯片、所述第一接觸區(qū)段和所述連接區(qū)段，并且其中，所述功率半導(dǎo)體器件的直徑比所述功率半導(dǎo)體器件的高度更大。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面提供的功率半導(dǎo)體器件，其中，所述第二接觸區(qū)段中的至少一個(gè)構(gòu)造為向所述連接區(qū)段的方向連續(xù)地或不連續(xù)地變細(xì)。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面提供的功率半導(dǎo)體器件，其中，各自的所述負(fù)載連接元件一件式地構(gòu)造，并且所述第一接觸區(qū)段的最大直徑小于所述第二接觸區(qū)段的最大直徑。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面提供的功率半導(dǎo)體器件，其中，各自的所述負(fù)載連接元件的所述連接區(qū)段具有結(jié)構(gòu)化的表面，用于與所述合成材料殼體更好地形狀鎖合地連接。根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，提供一種壓力接觸裝置，所述壓力接觸裝置帶有壓力接觸機(jī)構(gòu)和至少一個(gè)所述的封裝的呈圓柱形的功率半導(dǎo)體器件，其中，所述壓力接觸機(jī)構(gòu)具有第一夾緊指，所述第一夾緊指具有用于與功率半導(dǎo)體器件的所配屬的第二接觸機(jī)構(gòu)進(jìn)行電的和機(jī)械的連接的第三接觸機(jī)構(gòu)，其中，所述第一夾緊指具有彈性區(qū)段，用于由所述第三接觸機(jī)構(gòu)到所配屬的所述負(fù)載連接元件的、在到所述功率半導(dǎo)體器件的所述功率半導(dǎo)體芯片上的方向上的軸向壓力引導(dǎo)，并且其中，壓力機(jī)構(gòu)具有用于所述功率半導(dǎo)體器件的另一個(gè)第二接觸機(jī)構(gòu)的止推座。根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方面提供的壓力接觸裝置，其中，所述止推座構(gòu)造為與所述第一夾緊指相同的第二夾緊指。根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方面提供的壓力接觸裝置，其中，所述止推座具有第四接觸機(jī)構(gòu)，并且其中，所述第四接觸機(jī)構(gòu)和/或所述第一夾緊指的第三接觸機(jī)構(gòu)借助保持機(jī)構(gòu)來(lái)部分地或完全地包圍所述負(fù)載連接元件的所配屬的所述第二接觸機(jī)構(gòu)，并同時(shí)進(jìn)行電接觸和機(jī)械固定。本實(shí)用新型的出發(fā)點(diǎn)是用于SMD釬焊連接的半導(dǎo)體器件。按本實(shí)用新型的功率半導(dǎo)體器件同樣具有呈圓柱形的基本形狀，然而不僅SMD釬焊連接是可行的，壓力接觸連接應(yīng)該也是可行的，其中，壓力應(yīng)在圓柱形基本形狀的旋轉(zhuǎn)軸線方向上在軸向上得到引導(dǎo)。功率半導(dǎo)體器件優(yōu)選地具有中心布置的帶有兩個(gè)主要面的功率半導(dǎo)體芯片，這兩個(gè)主要面構(gòu)造功率半導(dǎo)體芯片的負(fù)載連接面。優(yōu)選的是，該功率半導(dǎo)體芯片是帶有作為正極連接面及負(fù)極連接面的負(fù)載連接面的功率二極管。負(fù)載連接元件優(yōu)選地與兩個(gè)負(fù)載連接面釬焊連接，為此，各自的負(fù)載連接元件具有第一接觸區(qū)段。第二接觸區(qū)段用于功率半導(dǎo)體器件的外接口，該第二接觸區(qū)段同樣作為釬焊連接部或作為帶有軸向壓力引導(dǎo)的壓力接觸連接部。各自的第一和第二接觸區(qū)段借助連接區(qū)段優(yōu)選單件式地相互連接。在這種情況下優(yōu)選是，一個(gè)或兩個(gè)接觸區(qū)段向所屬連接區(qū)段的方向變細(xì)，由此，位于接觸區(qū)段末端的各接觸面具有最大的直徑。功率半導(dǎo)體芯片，如各自的負(fù)載連接元件的第一接觸區(qū)段和連接區(qū)段也由合成材料殼體包圍，合成材料殼體與功率半導(dǎo)體器件的上述元件形狀鎖合地連接。在這種情況下優(yōu)選的是，為了改善連接質(zhì)量，各自的連接區(qū)段具有結(jié)構(gòu)化的表面，例如槽紋。為了在壓力接觸連接范疇內(nèi)，在將壓力在軸向上引導(dǎo)到負(fù)載連接元件時(shí)承受力，各自的連接區(qū)段相應(yīng)地設(shè)定尺寸，這也用于功率半導(dǎo)體芯片的散熱。在這種情況下特別重要的是，限定連接區(qū)段的長(zhǎng)度，因此功率半導(dǎo)體器件具有與其直徑相比更小的高度。通過(guò)這種設(shè)定尺寸的設(shè)計(jì)方案，并且為實(shí)現(xiàn)足夠的散熱而優(yōu)選的是，在用于SMD 釬焊連接時(shí)，功率半導(dǎo)體器件以第二接觸區(qū)段中的一個(gè)平面地布置在傳導(dǎo)路徑上。在帶有至少一個(gè)這種封裝的呈圓柱形的功率半導(dǎo)體器件的、帶有壓力接觸機(jī)構(gòu)的按本實(shí)用新型的裝置中，壓力接觸機(jī)構(gòu)具有帶有第三接觸機(jī)構(gòu)的第一夾緊指。該第三接觸機(jī)構(gòu)用于與功率半導(dǎo)體器件的至少一個(gè)所配屬的第二接觸機(jī)構(gòu)進(jìn)行電和機(jī)械的連接。此外，該第一夾緊指具有彈性區(qū)段，用于由第三接觸機(jī)構(gòu)到所配屬的第二接觸機(jī)構(gòu)上的、到該功率半導(dǎo)體器件的功率半導(dǎo)體芯片方向上的軸向壓力引導(dǎo)。為此，壓力機(jī)構(gòu)還具有用于功率半導(dǎo)體器件的另一個(gè)第二接觸機(jī)構(gòu)的止推座?？蓛?yōu)選的是，該止推座構(gòu)造為第二夾緊指， 其中，該第二夾緊指與第一夾緊指相同地構(gòu)造。[0020]此外有利的是，止推座具有第四接觸機(jī)構(gòu)，其中，該第四接觸機(jī)構(gòu)和/或第一夾緊指的第三接觸機(jī)構(gòu)部分地或完全地包圍功率半導(dǎo)體器件的所配屬的第二接觸機(jī)構(gòu)，并同時(shí)進(jìn)行電接觸和機(jī)械固定。

借助按圖I至圖3所示的實(shí)施例對(duì)按本實(shí)用新型的解決方案作進(jìn)一步闡釋。圖I示出按本實(shí)用新型的功率半導(dǎo)體器件的剖面；圖2以三維視圖示出布置在電路板上的、按本實(shí)用新型的功率半導(dǎo)體器件；以及圖3示出按本實(shí)用新型的帶有以壓力接觸的功率半導(dǎo)體器件的裝置。
具體實(shí)施方式
圖I示出按本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的呈圓柱形的功率半導(dǎo)體器件I的剖面。中心布置的是呈片狀的、帶有至少一個(gè)示意性示出的PN結(jié)36的功率半導(dǎo)體芯片30。優(yōu)選的是， 功率半導(dǎo)體芯片30是帶有各一個(gè)平面的正極連接面32及負(fù)極連接面34作為其主要面的
功率二極管。兩個(gè)負(fù)載連接元件20、40連接到這些主要面32、34上，并且分別與這些主要面以導(dǎo)電連接的方式連接。這些負(fù)載連接元件20、40由各一個(gè)用于與功率二極管30的所配屬的負(fù)載連接面32、34電接觸的第一接觸機(jī)構(gòu)22、42、用于功率半導(dǎo)體器件10的外部電接觸的第二接觸機(jī)構(gòu)26、46，和各一個(gè)連接這些接觸元件22、26、42、46的連接機(jī)構(gòu)22、24組成。 此外優(yōu)選的是，負(fù)載連接元件20、40的兩個(gè)接觸機(jī)構(gòu)中的至少各一個(gè)，可能的話最好兩個(gè)接觸機(jī)構(gòu)都朝著彼此的方向，或者說(shuō)向各自的連接元件24、44的方向上連續(xù)地或不連續(xù)地變細(xì)。此處示出了不同的優(yōu)選變化方案，其中，可能的實(shí)施方式原則上不限制于此。同樣， 在功率半導(dǎo)體器件10中，通常不設(shè)置有多個(gè)不同的實(shí)施方式。此外，功率半導(dǎo)體器件10具有合成材料殼體50，在此，該合成材料殼體以注塑法布置。該殼體50包圍功率二極管30、各自的第一接觸機(jī)構(gòu)22、42、負(fù)載連接元件20、40的各自的連接機(jī)構(gòu)24、44。可優(yōu)選的是，如此處所示，第二接觸機(jī)構(gòu)26、46的部分也由合成材料殼體50包圍。但是，第二接觸機(jī)構(gòu)的具有最大直徑260的部分總是不由合成材料殼體50 包圍。此外，可優(yōu)選地在連接機(jī)構(gòu)24、44的區(qū)域內(nèi)，在所述連接機(jī)構(gòu)的表面上設(shè)置可改善與殼體材料50的形狀鎖合的連接的結(jié)構(gòu)440。此外，各第一接觸機(jī)構(gòu)22、42的最大直徑220始終小于所配屬的第二接觸機(jī)構(gòu)26、 46的最大直徑260。連接機(jī)構(gòu)24、44具有最小的直徑，該直徑由必需的載流能力和在軸向上、即由第二接觸機(jī)構(gòu)26、46朝著功率半導(dǎo)體芯片30方向的必需的壓力穩(wěn)定性得出，正如在圖3中示意性示出的那樣。由此，也可由功率半導(dǎo)體器件10的直徑120得出特定的比例， 該直徑比功率半導(dǎo)體器件10的高110更大。圖2以三維視圖示出布置在電路板60上的、按本實(shí)用新型的呈圓柱形的功率半導(dǎo)體器件10。所示出的是裝置的優(yōu)選形狀，該裝置具有齊平地平置在電路板60的傳導(dǎo)路徑62 上的負(fù)載連接元件40。未示出的是，在SMD技術(shù)中借助釬焊層的常規(guī)的材料鎖合的連接。圖3示出一種按本實(shí)用新型的裝置，該裝置具有以壓力接觸的功率半導(dǎo)體器件
10。為此，壓力接觸機(jī)構(gòu)由夾緊指70和止推座80組成，其中，功率半導(dǎo)體器件10布置在該夾緊指和止推座之間。在這種情況下，夾緊指70執(zhí)行兩個(gè)任務(wù)。一方面用于將夾緊指的第三接觸機(jī)構(gòu)72 與按本實(shí)用新型的功率半導(dǎo)體器件10的第一負(fù)載連接元件20的第二接觸機(jī)構(gòu)26電接觸， 并且另一方面用于軸向壓力引導(dǎo)，用來(lái)將功率半導(dǎo)體器件10向著止推座80固定。為此，夾緊指70具有彈性區(qū)段76，為更好的表示夾緊指，活動(dòng)的部分進(jìn)而第三接觸機(jī)構(gòu)72與功率半導(dǎo)體器件10相間隔地示出。彈簧作用在此通過(guò)箭頭來(lái)簡(jiǎn)示。在所示方案中，止推座80構(gòu)造為剛性的，并具有第四接觸機(jī)構(gòu)82，用于與第二負(fù)載連接元件40電連接。為了功率半導(dǎo)體器件10的機(jī)械固定，止推座80具有多件式的保持機(jī)構(gòu)82，在此，該保持機(jī)構(gòu)部分地包圍功率半導(dǎo)體器件10，并且按區(qū)段地僅部分包圍這些區(qū)段所配屬的負(fù)載連接元件40。原則上，止推座80也可彈性地構(gòu)造，例如類(lèi)似于第一夾緊指70。然而在這種情況下優(yōu)選的是，兩個(gè)夾緊指中的至少一個(gè)具有保持機(jī)構(gòu)。
權(quán)利要求1.封裝的呈圓柱形的功率半導(dǎo)體器件(10)，所述功率半導(dǎo)體器件用于SMD的釬焊連接以及用于壓力接觸連接，所述功率半導(dǎo)體器件具有功率半導(dǎo)體芯片(30)、在所述功率半導(dǎo)體芯片的主要面(32、34)上的各一個(gè)負(fù)載連接元件(20、40)和合成材料殼體(50)，其中，各自的所述負(fù)載連接元件(20、40)具有用于與所述功率半導(dǎo)體芯片(30)的所配屬的所述主要面(32、34)接觸的第一接觸區(qū)段(22、42)、用于釬焊連接或壓力接觸連接的第二接觸區(qū)段(26、46)和在接觸區(qū)段(22、26、42、46)之間的連接區(qū)段(24、44)，其中，所述合成材料殼體(50)包圍所述功率半導(dǎo)體芯片(30)、所述第一接觸區(qū)段(22、42)和所述連接區(qū)段(24、44)，并且其中，所述功率半導(dǎo)體器件(10)的直徑(120)比所述功率半導(dǎo)體器件的高度(110)更大。
2.按權(quán)利要求I所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，所述第二接觸區(qū)段(26、46)中的至少一個(gè)構(gòu)造為向所述連接區(qū)段(24、44)的方向連續(xù)地或不連續(xù)地變細(xì)。
3.按權(quán)利要求I所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，各自的所述負(fù)載連接元件(20、40)—件式地構(gòu)造，并且所述第一接觸區(qū)段(22)的最大直徑(220)小于所述第二接觸區(qū)段(26)的最大直徑(260)。
4.按權(quán)利要求I所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，各自的所述負(fù)載連接元件(20、40)的所述連接區(qū)段(24、44)具有結(jié)構(gòu)化的表面(440)，用于與所述合成材料殼體(50)更好地形狀鎖合地連接。
5.壓力接觸裝置，所述壓力接觸裝置帶有壓力接觸機(jī)構(gòu)(70、80)和至少一個(gè)按上述權(quán)利要求之一所述的封裝的呈圓柱形的功率半導(dǎo)體器件(10)，其中，所述壓力接觸機(jī)構(gòu)具有第一夾緊指(70)，所述第一夾緊指具有用于與功率半導(dǎo)體器件(10)的所配屬的第二接觸機(jī)構(gòu)(26)進(jìn)行電的和機(jī)械的連接的第三接觸機(jī)構(gòu)(72)，其中，所述第一夾緊指(70)具有彈性區(qū)段(76)，用于由所述第三接觸機(jī)構(gòu)(72)到所配屬的所述負(fù)載連接元件(20)的、在到所述功率半導(dǎo)體器件(10)的所述功率半導(dǎo)體芯片(30)上的方向上的軸向壓力引導(dǎo)，并且其中，壓力機(jī)構(gòu)具有用于所述功率半導(dǎo)體器件(10)的另一個(gè)第二接觸機(jī)構(gòu)(56)的止推座 (80)。
6.按權(quán)利要求5所述的壓力接觸裝置，其中，所述止推座(80)構(gòu)造為與所述第一夾緊指相同的第二夾緊指。
7.按權(quán)利要求5或6所述的壓力接觸裝置，其中，所述止推座(80)具有第四接觸機(jī)構(gòu) (82)，并且其中，所述第四接觸機(jī)構(gòu)(82)和/或所述第一夾緊指(70)的第三接觸機(jī)構(gòu)(72) 借助保持機(jī)構(gòu)(84)來(lái)部分地或完全地包圍所述負(fù)載連接元件(20、40)的所配屬的所述第二接觸機(jī)構(gòu)(26、46)，并同時(shí)進(jìn)行電接觸和機(jī)械固定。
專利摘要本申請(qǐng)涉及一種封裝的圓柱形功率半導(dǎo)體器件和帶有它的壓力接觸裝置，功率半導(dǎo)體器件用于SMD的釬焊連接以及用于壓力接觸連接，功率半導(dǎo)體器件帶有功率半導(dǎo)體芯片、在功率半導(dǎo)體芯片的主要面上的各一個(gè)負(fù)載連接元件和合成材料殼體。在這種情況下，各自的負(fù)載連接元件具有用于與功率半導(dǎo)體芯片的所配屬的主要面接觸的第一接觸區(qū)段、用于釬焊連接或壓力接觸連接的第二接觸區(qū)段和在接觸區(qū)段之間的連接區(qū)段，其中，合成材料殼體包圍功率半導(dǎo)體芯片、第一接觸區(qū)段和連接區(qū)段，并且其中，功率半導(dǎo)體器件的直徑比功率半導(dǎo)體器件的高度更大。該功率半導(dǎo)體器件實(shí)現(xiàn)了更好的熱導(dǎo)出，并且此外，其它連接技術(shù)也是可行的。
文檔編號(hào)H01L21/67GK202307871SQ201120228760
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月27日
發(fā)明者斯特凡·斯塔羅韋茨基 申請(qǐng)人:賽米控電子股份有限公司