具体实施方式

现在参考附图描述各个方面和实施例，其中，类似的附图标记一般地用于在全文中指代类似的元件。在下文的描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节，以便提供对实施例的一个或多个方面的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员而言，显然可以用较少程度的具体细节来实践实施例的一个或多个方面。在其他情况下，以示意性形式示出了已知的结构和元件，以便于描述实施例的一个或多个方面。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行结构或逻辑改变。还应当注意，附图不是按比例绘制的，或者不一定是按比例绘制的。

在下文的具体实施方式中，参考形成本文的一部分的附图，并且在附图中以说明的方式示出了其中可以实践本公开的具体方面。在这方面，可以参考所描述的附图的取向来使用诸如“顶部”、“底部”、“正面”、“背面”等的方向术语。由于所描述的器件的部件可以以多个不同的取向来定位，因此方向术语可以用于说明的目的而绝不是限制。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其他方面并且可以进行结构或逻辑改变。因此，以下具体实施方式不应被理解为限制性的，并且本公开的范围由所附权利要求限定。

另外，尽管实施例的特定特征或方面可以仅关于若干实施方式中的一个来公开，但是这样的特征或方面可以与其他实施方式的一个或多个其他特征或方面组合，如对于任何给定或特定应用可能是期望的和有利的。此外，就在具体实施方式或权利要求中使用术语“包括”、“具有”、“带有”或其其它变型而言，这些术语旨在以类似于术语“包括”的方式为包括性的。可以使用术语“耦合”和“连接”以及派生词。应当理解，这些术语可以用于指示两个元件彼此协作或交互，而不管它们是直接物理接触还是电接触，或者它们彼此不直接接触。此外，术语“示例性”仅意味着作为示例，而不是最佳或最优的。因此，以下具体实施方式不应被理解为限制性的，并且本公开的范围由所附权利要求限定。

半导体模块和用于制造半导体模块的方法的实施例可以使用各种类型的晶体管器件。实施例可以使用体现在半导体管芯或半导体芯片中的晶体管器件，其中，可以以如从半导体晶片制造并且从半导体晶片切块的半导体材料块的形式，或者以其中已经实行另外的工艺步骤(例如，将密封层施加到半导体管芯或半导体芯片)的另一形式，来提供半导体管芯或半导体芯片。实施例还可以使用水平或垂直晶体管器件，其中，可以以其中晶体管器件的所有接触元件提供在半导体管芯的主面之一上的形式(水平晶体管结构)，或者以其中至少一个电接触元件布置在半导体管芯的第一主面上并且至少一个其他电接触元件布置在与半导体管芯的主面相对的第二主面上的形式(垂直晶体管结构)(例如MOS晶体管结构或IGBT(绝缘栅极双极型晶体管)结构)，来提供这些结构。

在任何情况下，半导体管芯或半导体芯片可以包括在它们的外表面中一个或多个上的接触元件或接触焊盘，其中，接触元件用于电接触半导体管芯。接触元件可以具有任何期望的形式或形状。例如，它们可以具有连接盘的形式，即，在半导体管芯的外表面上的平坦接触层。接触元件或接触焊盘可以由任何导电材料制成，例如，由金属(如，铝、金或铜)、或金属合金、或导电有机材料、或导电半导体材料制成。接触元件还可以形成为上述材料中的一种或多种的层堆叠体。

半导体器件封装的实施例可以包括具有嵌入其中的半导体管芯或晶体管器件的密封件或密封材料。密封材料可以是任何电绝缘材料，例如，任何种类的模制材料、任何种类的树脂材料、或任何种类的环氧树脂材料。密封材料还可以是聚合物材料、聚酰亚胺材料、热塑性材料、硅树脂材料、陶瓷材料和玻璃材料。密封材料还可以包括上述材料中的任何材料，并且还包括嵌入其中的填充材料，例如，导热添加物。例如，这些填充添加物可以由AlO或Al₂O₃、AlN、BN或SiN制成。此外，例如，填充添加物可以具有纤维形状，并且可以由碳纤维或纳米管制成。

图1示出了根据示例的半导体器件封装的截面侧视图表示。

图1的半导体器件封装100包括直接铜接合衬底(DCB)10，直接铜接合衬底10通常包括陶瓷层12，陶瓷层12由第一上金属化层11和第二下金属化层13覆盖。第一金属化层11可以包括一个或多个第一金属化区域11A(管芯载体)，一个或多个半导体管芯20可以设置在一个或多个第一金属化区域11A上。本示例示出了一个金属化区域11A，两个半导体管芯20设置在一个金属化区域11A上。半导体管芯20可以是例如半导体晶体管管芯(如IGBT管芯)，或者一个半导体管芯20可以是半导体晶体管管芯并且另一个可以是半导体二极管管芯。一般地，半导体晶体管管芯中的每一个可以以如下方式构造，即第一下主面包括第一接触焊盘(特别是漏极接触焊盘)，并且第二上主面包括第二接触焊盘(特别是源极接触焊盘)以及第三接触焊盘(特别是栅极接触焊盘)。半导体二极管管芯还可以包括垂直结构，垂直结构具有在其第一下主面上的第一接触焊盘和在其第二上主面上的第二接触焊盘。例如，半导体晶体管管芯和半导体二极管管芯可以通过使用银膏、焊料或烧结膏施加到第一金属化区域11A上。两个半导体管芯20可以彼此连接，为了简单起见，本文没有示出。半导体管芯20可以均包括在远离衬底10的主面上的至少一个电接触焊盘。

此外，密封件30设置在半导体管芯20上方，使得密封件30覆盖半导体管芯20以及DCB 10的上主面和侧面。

第一金属化层11还可以包括可以用作中间电连接器的一个或多个第二金属化区域11B。金属化区域11B可以通过接合导线60连接到半导体管芯20的接触焊盘。此外，金属套管40(电连接器)可以设置在金属化区域11B上，金属套管40的尺寸被设计为接收钻孔螺钉50。

如可以在图1的放大截面中看到的，钻孔螺钉50可以包括钻孔端部区段51、与钻孔端部区段51相邻的螺钉区段52、以及与螺钉区段52相邻的杆状区段53。钻孔螺钉50钻入并且旋拧穿过密封件30，直到钻孔端部区段51到达金属套管40。然后，钻孔端部区段51可以进一步钻入到金属套管40中。螺钉区段52的长度和密封件30的厚度的尺寸可以使得螺钉区段52完全旋拧到密封件30中。替代地，也可能螺钉区段不完全旋拧到密封件中并且螺钉区段的部分位于密封件30的上表面之上。

如还可以在图1的放大截面中看到的，金属套管40包括内腔41，内腔41包括开放上端部，钻孔螺钉50钻入到开放上端部中。钻孔区段51的横向直径略大于金属套管40的内腔的横向直径。

应当补充的是，图1示出了两个半导体管芯20，两个半导体管芯20可以以与上述方式相同的方式连接到相应的电连接器40和钻孔螺钉50。然而，情况也可以是，半导体管芯20中的一个以不同的方式连接到外部连接器，其中，例如，外部连接器由金属套管提供，压接引脚插入到金属套管中。

根据图1，钻孔螺钉50穿过密封件30的上主面旋拧到密封件30中。然而，应当补充的是，钻孔螺钉还可以穿过密封件的任何其他外壁(例如，穿过密封件的侧壁中的一个或多个)旋拧到密封件中。

图2包括图2A和图2B，并且示出了完整半导体器件封装的示例的透视顶视图。

图2B示出了半导体器件封装200的示例，其包括DCB 210以及设置在DCB 210的第一上金属层上的多个半导体管芯220。半导体管芯220可以是半导体晶体管管芯(例如，IGBT)和半导体二极管管芯。可以看出，半导体管芯220中的几个通过接合导线与DCB 210的相应的金属化区域211B连接。这些金属化区域211B分别与设置在金属化区域211B的上主面上的相应的套管240电连接。此外，钻孔螺钉250旋拧穿过密封件230并且分别钻入套管240的上部部分中。

图3示出了根据另一示例的半导体器件封装的截面侧视图表示。图3的半导体器件封装300与图1的半导体器件封装100类似，因此在下文中仅解释不同之处。对于图1的半导体器件封装100，所描绘的半导体管芯20中的一个或两个连接到电连接器40。在图3的半导体器件封装300中，半导体管芯20不连接到电连接器40。相反，另一电器件70(例如，温度传感器70)设置在第二金属化区域11B上，并且由此电连接到电连接器40。半导体管芯20可以连接到另一类型的外部连接器，为了简单起见，本文未示出。

如图3中所示的半导体器件封装300的示例用于清楚地说明，存在于半导体器件封装300中的一个或多个半导体管芯20不必如结合图1所示和解释的那样电连接到钻孔螺钉。然而，应当补充的是，这并不意味着半导体管芯20必须与其他类型的外部连接器连接。它们中的至少一些也可以连接到电连接器40和钻孔螺钉50，如图1的半导体器件封装100的示例中所示。

图4包括图4A到图4H，并且示出了钻孔螺钉的不同示例的透视图。

在这些示例中可以看出，钻孔螺钉还包括驱动器区段，驱动器区段位于杆状区段53的端部处，或集成在杆状区段53的端部中。

图4A示出了在结合图1示出并且描述的半导体器件封装的示例中使用的钻孔螺钉的示例。这种钻孔螺钉50包括钻孔区段51、螺钉区段52和杆状区段53。此外，这种钻孔螺钉50在其整个长度之上具有正方形轮廓，使得杆状区段53的上端部区段可以用作驱动器区段，在驱动器区段处可以啮合正方形扳手，以将钻孔螺钉50旋拧到密封件中。

图4B和图4C示出了与图4A的示例类似的钻孔螺钉的其他示例。图4B和图4C中所示的钻孔螺钉150和250与图4A的钻孔螺钉50的不同之处仅在于，以螺钉区段152、252和钻孔区段151、251的长度为代价延伸了杆状区段153、253的长度。在图4B的钻孔螺钉150中，螺钉区段152和钻孔端部区段151两者的长度缩短到它们在图4A的钻孔螺钉中的长度的大约一半。在图4C的钻孔螺钉250中，钻孔区段251具有与钻孔螺钉50的钻孔区段51大约相同的长度，但是直径减小，而螺钉区段252缩短，使得它仅具有大约一圈螺纹。杆状区段153、253包括如图4A的钻孔螺钉50中的正方形轮廓。

图4D示出了钻孔螺钉350的另一示例，其包括钻孔区段351、螺钉区段352、杆状区段353和驱动器区段354。这意味着在钻孔螺钉350的该示例中，杆状区段353和驱动器区段354彼此明显区分。驱动器区段354也包括正方形轮廓。

图4E示出了钻孔螺钉450的另一示例，其包括钻孔区段451、螺钉区段452、杆状区段453和驱动器区段454。与来自图4D的钻孔螺钉350类似，在钻孔螺钉450的该示例中，杆状区段453和驱动器区段454彼此明显区分。驱动器区段454也包括正方形轮廓。

图4F到图4H示出了钻孔螺钉的其他示例，其包括与先前示出的钻孔螺钉的驱动器区段不同的驱动器区段。

图4F示出了在常规的埋头螺钉之后形成的钻孔螺钉550的示例。因此，钻孔螺钉550包括与钻孔螺钉50的钻孔区段51和螺钉区段52类似的钻孔区段551和螺钉区段552、与钻孔螺钉350的杆状区段353类似的杆状区段553、以及形成为类似于常规的埋头螺钉的锥形头的驱动器区段554。在锥形头的上表面上，可以有任何提供的六边形套筒或者十字形凹槽或者常规的扳手或扳钳可以与其啮合的任何其他类型的套筒或凹槽。

图4G示出了钻孔螺钉650的示例，其包括与钻孔螺钉50的钻孔区段51和螺钉区段52类似的钻孔区段651和螺钉区段652、与钻孔螺钉350的杆状区段353类似的杆状区段653、以及形成为类似于八边形螺钉头的驱动器区段654，其可以由适当的传统扳手或扳钳驱动。当然，驱动器区段654也可以形成为六边形。

图4H示出了钻孔螺钉750的示例，其包括与钻孔螺钉50的钻孔区段51和螺钉区段52类似的钻孔区段751和螺钉区段752、同样与钻孔螺钉350的杆状区段353类似的杆状区段753、以及集成到杆状区段753的上部部分中的腔体中的驱动器区段754。驱动器区段754的腔体形成为类似于内部八边形或八边形套筒，其可以由适当的常规扳手或扳钳驱动。当然，同样在这种情况下，驱动器区段754也可以形成为六边形。

此外，应当补充的是，本公开当然不局限于图4A到图4H中所示的钻孔螺钉的类型。相反，可以采用任何其他类型的钻孔螺钉。

图5包括图5A和图5B，并且以透视顶视图(A)和穿过两个相邻电连接器的截面侧视图(B)示出了半导体器件封装的另一示例。

图5的半导体器件封装400包括与图1的半导体器件封装100的结构类似的结构，因此在下文中仅解释与后者的不同之处。图5的半导体器件封装400也包括DCB 310，DCB 310包括第一上金属化层311，第一上金属化层311包括第一金属化区域311A和第二金属化区域311B。多个半导体管芯320设置在第一金属化区域311A上，并且半导体管芯320中的几个通过接合导线360与DCB 310的第一金属化层311的相应的第二金属化区域311B连接。这些第二金属化区域311B分别与设置在第二金属化区域311B的上主面上的相应的金属块340电连接。此外，钻孔螺钉350旋拧穿过密封件330并且分别钻入到金属块340的上部部分中。金属块可以是例如铜块。

图6包括图6A和图6B，并且以透视顶视图(A)和穿过电连接器的截面侧视图(B)示出了半导体器件封装的另一示例。

图6的半导体器件封装500包括与图1的半导体器件封装100的结构类似的结构，因此在下文中仅解释与后者的不同之处。图6的半导体器件封装500也包括DCB 410，DCB 410包括第一上金属化层411，第一上金属化层411包括第一金属化区域411A和第二金属化区域411B。多个半导体管芯420设置在第一金属化区域411A上，并且半导体管芯420中的几个通过接合导线460与DCB 410的第一金属化层411的相应的第二金属化区域411B连接。这些第二金属化区域411B不用作中间电连接器，而是直接由钻孔螺钉450电连接。更具体地，钻孔螺钉450旋拧穿过密封件430并且分别钻入到第二金属化区域411B上部部分中。在DCB 410的情况下，为了正常工作，第一上金属化层411可能必须形成为比通常稍微更厚或明显更厚。

图7示出了根据第二方面的用于制造半导体器件封装的方法的流程图。

图7的方法600包括：提供管芯载体(610)；将至少一个半导体管芯设置到管芯载体上，半导体管芯包括至少一个接触焊盘(620)；将接触焊盘与电连接器电连接(630)；在半导体管芯、管芯载体和电连接器上方施加密封层(640)；以及将金属钻孔螺钉旋拧穿过密封件，使得钻孔螺钉的端部与电连接器接触(650)。

根据方法500的示例，提供管芯载体包括提供由引线框架、直接铜接合衬底、直接铝接合衬底和活性金属钎焊衬底组成的组中的一种，其中，管芯载体是组中的一种的部分。

根据方法500的示例，密封件包括远离管芯载体的第一上主面，并且执行旋拧钻孔螺钉，使得钻孔螺钉延伸穿过密封件的第一上主面。

根据方法500的示例，旋拧钻孔螺钉包括将螺钉钻入到电连接器中。

方法500的其他示例可以通过添加如上文结合根据第一方面的半导体器件封装所述的特征中的一个或多个来解释。

示例1是一种半导体器件封装，包括：管芯载体；至少一个半导体管芯，至少一个半导体管芯设置在管芯载体上；密封件，密封件设置在半导体管芯上方；电连接器，电连接器与半导体管芯电连接或者与另一电器件电连接；以及金属钻孔螺钉，金属钻孔螺钉旋拧穿过密封件并且与电连接器连接。

示例2是根据示例1的半导体器件封装，其中，钻孔螺钉钻入到电连接器中。

示例3是根据示例1或2的半导体器件封装，其中，钻孔螺钉包括钻孔端部区段、与钻孔端部区段相邻的螺钉区段以及与螺钉区段相邻的杆状区段。

示例4是根据示例3的半导体器件封装，其中，钻孔螺钉还包括驱动器区段，驱动器区段位于杆状区段的端部处或者集成在杆状区段的端部中。

示例5是根据前述示例中的任何一项的半导体器件封装，还包括衬底，其中，衬底包括管芯载体，并且是由引线框架、直接铜接合衬底、直接铝接合衬底和活性金属钎焊衬底组成的组中的一种。

示例6是根据示例5的半导体器件封装，其中，衬底是由直接铜接合衬底、直接铝接合衬底或活性金属钎焊衬底组成的组中的一种，其中，衬底包括陶瓷层或电介质层，陶瓷层特别是AlO、AlN、Al₂O₃中的一种或多种，电介质层特别是Si₃N₄。

示例7是根据前述示例中的任何一项的半导体器件封装，其中，密封件包括远离管芯载体的第一上主面，其中，钻孔螺钉延伸穿过密封件的第一上主面。

示例8是根据前述示例中的任何一项的半导体器件封装，其中，电连接器是由以下各项组成的组中的一种：

-包括内腔的套管，

-金属块，以及

-直接铜接合衬底、直接铝接合衬底或活性金属钎焊衬底中的一种的金属层。

示例9是根据前述示例中的任何一项的半导体器件封装，其中，钻孔螺钉由Cu、Cu合金、Al合金或钢中的一种制成。

示例10是根据前述示例中的任何一项的半导体器件封装，包括：多个半导体晶体管管芯，多个半导体晶体管管芯设置在管芯载体上，半导体晶体管管芯中的至少一个包括至少一个接触焊盘，至少一个接触焊盘在远离管芯载体的主面上；

多个半导体二极管管芯，多个半导体二极管管芯设置在管芯载体上，其中，半导体二极管管芯中的至少一个与半导体晶体管管芯中的一个并联连接；

多个电连接器，其中，电连接器中的至少一个与半导体晶体管管芯的接触焊盘中的一个连接；以及

多个金属钻孔螺钉，其中，金属钻孔螺钉中的至少一个旋拧穿过密封件并且与电连接器连接。

示例11是根据示例10的电子器件，其中，半导体晶体管管芯和半导体二极管管芯互连，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DC/DC转换器电路。

示例12是一种用于制造半导体器件封装的方法，包括：提供管芯载体；将至少一个半导体管芯设置到管芯载体上；将半导体管芯或另一电器件与电连接器电连接；在半导体管芯、管芯载体和电连接器上方施加密封层；以及将金属钻孔螺钉旋拧穿过密封件，使得钻孔螺钉的端部与电连接器接触。

示例13是根据示例12的方法，其中，提供管芯载体包括提供由引线框架、直接铜接合衬底、直接铝接合衬底和活性金属钎焊衬底组成的组中的一种，其中，管芯载体是组中的一种的部分。

示例14是根据示例11到13中的任何一个示例的方法，其中密封件包括远离管芯载体的第一上主面，并且，执行旋拧钻孔螺钉，使得钻孔螺钉延伸穿过密封件的第一上主面。

示例15是根据示例11到14中的任何一个示例的方法，其中，旋拧钻孔螺钉包括将螺钉钻入到电连接器中。

虽然已经关于一个或多个实施方式示出和描述了本公开，但是在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，可以对所示示例进行改变和/或修改。特别地，关于由上述部件或结构(组件、器件、电路、系统等)执行的各种功能，除非另外指出，否则用于描述这些部件的术语(包括对“装置”的引用)旨在对应于执行所述部件的指定功能的任何部件或结构(例如，功能上等同)，即使结构上不等同于执行本公开的本文所示的示例性实施方式中的功能的所公开的结构。