具体实施方式

尽管可能仅关于多个实现方式中的一种公开了示例的确定特征或确定方面，但是除此之外可以将这种特征或这种方面与其他实现方式中的一个或多个其他特征或方面进行组合，这对于任何所给出的或确定应用都是期望的并且可能是有利的，除非另外特别说明或存在技术限制。就在具体实施方式或权利要求中使用的术语“包含”、“具有”、“带有”或其他变型而言，这些术语还应以与术语“包括”相似的方式具有包容性含义。

在下文中描述半导体设备，所述半导体设备可以包括一个或多个半导体芯片。半导体芯片可以是不同类型的并且可以通过不同技术制造。半导体芯片例如可以设计为功率半导体芯片——例如功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(具有绝缘栅的双极晶体管)、JFET(结型场效应晶体管)、功率双极晶体管或功率二极管。

图1A示出半导体设备100的俯视图，该半导体设备包括载体110和第一密封环120，图1B示出沿着图1A的线A-A'的截面图。

半导体设备100例如可以是功率半导体模块，该功率半导体模块构造用于以高电压和/或高电流运行。半导体设备100可以包括一个或多个半导体芯片，所述一个或多个半导体芯片可以实现任何电路(例如整流电路、逆变器电路、半桥电路等)。

载体110可以构造用于在第一侧111上承载一个或多个半导体芯片(在图1B中以虚线绘制)。载体110通常由导热材料构成。载体110通常可以包括金属(诸如Al、Cu或Fe)或金属合金或由其组成。载体110可以具有层结构，该层结构由一个或多个导电层和一个或多个电绝缘层(例如陶瓷层)构成。载体110例如可以具有衬底和/或底板。衬底例如可以是DCB(直接铜键合)、DAB(直接铝键合)、AMB(活性金属钎焊)类型的衬底或是引线框架的一部分。衬底可以附加地安装到底板上——例如通过钎焊、烧结、粘合等，其中，底板可以在周长方向上延伸超过衬底。

第一密封环120布置在与第一侧111相对置的第二侧112上。第一侧111可以构造用于将一个或多个半导体芯片彼此电连接或与半导体设备100的连接端(例如外连接端)电连接。第一侧111可以构造成至少部分地覆盖有覆盖物(例如(硬的)塑料框架或封装体)。

如图1A所示，第一密封环120例如可以具有基本上矩形的周长，该周长具有长侧121和短侧122。但是，密封环120也可以具有任何其他合适的轮廓(例如正方形、圆形、不规则形状等)。

如在图1B的横截面中所示，载体110的第二侧112可以是平整的，使得第一密封环120不是布置在凹部中，而是布置在载体110的基本上平整的表面上。

载体110的第二侧112可以构造为使得在其上布置有冷却器结构。这种冷却器结构可以用于导出由布置在第一侧111上的半导体芯片产生的热量。例如，可以将冷却流体通道布置在第二侧112上。冷却流体例如可以是水、乙二醇等。

图1C示出布置在第二侧112上的冷却流体通道130的示例。冷却流体通道130例如可以包括金属、金属合金和/或塑料或由金属、金属合金和/或塑料构成。可以通过例如螺钉、夹具或粘合剂的固定装置将冷却流体通道130固定在第二侧112上。

当密封环120布置在第二侧112上时，密封环可以构造用于对冷却结构(冷却流体通道130)进行密封。密封环120尤其可以构造成在5bar或更大的冷却流体压力下是密封的。

根据一个示例，载体110例如可以具有隆起部，使得载体110在中间朝向冷却流体通道130隆起。这种隆起部可以有助于在载体110的远离固定装置(例如螺钉)的区域中改善载体110与冷却流体通道130之间的接触压力。这可以改善第一密封环120的密封性。

图2示出第一密封环120的沿着图1A中的线B-B'的示意性高度剖面200。第一密封环120沿着其周长具有垂直于第二侧112的不同高度z。

根据一个示例，如图2所示，第一密封环120的高度可以沿着其周长阶梯状地改变。但是，高度也可以逐渐地改变。在阶梯状的高度剖面中，侧边或角部不一定如在图2的示意图中所示那样必须是尖锐的，而是也可以是倒圆角的或连续的。

在图2的示例中示出，第一密封环120在长侧121的中间部分中的高度大于在长侧121的外侧区域中的高度。然而也可能的是，第一密封环120的例如在长侧121的外侧区域中的高度大于中间区域中的高度。显然，即使第一密封环120不是图1示例中那样的矩形周长(具有长侧121和短侧122)，第一密封环也可以沿着其周长具有不同的高度。

例如，可以借助螺钉将冷却器结构(例如冷却流体通道130)固定在载体110的第二侧112上，并且第一密封环120可以在靠近螺钉的区域中具小的高度、在远离螺钉的区域中具有大的高度。

通常，第一密封环120可以在其周长的如下区域中具有更大的高度：在该区域中，载体110与冷却流体通道130之间的接触压力低于其他区域。如上所述，例如在距离固定装置(例如螺钉)相对较远地布置的区域中就会是这种情况。通过第一密封环120在这些区域中的更大高度，可以补偿较低的接触压力并因此确保第一密封环120有效地密封冷却流体通道130。

根据一个示例，第一密封环120可以在第一区域(该第一区域例如可以靠近固定装置、例如螺钉地布置，或者该第一区域具有相对较高的接触压力)中具有约0.6mm的第一高度z₁。第一密封环120例如可以在第二区域(该第二区域与第一区域相比距离固定装置更远，或者该第二区域具有更低的接触压力)中具有约0.8mm的第二高度z₂。第一密封环120例如可以在第三区域(该第三区域与第二区域相比距离固定装置进一步更远，或者该第三区域具有进一步更低的接触压力)中具有约1.0mm的第三高度。

根据另一示例，第一高度z₁可以是第三高度z₃的约60％，第二高度z₂可以是第三高度的约80％。

根据一个示例，具有高度z₁的第一区域和具有高度z₂的第二区域可以分别是第一密封环120的长侧121的长度的约20％或更少。具有高度z₃的第三区域可以是长侧121的长度的约30％或更多。

图3示出用于产生密封环的分配工艺300。例如可以使用分配工艺300来制造第一密封环120。

根据分配工艺300，借助分配喷嘴310将糊状物320分配到载体110的第二侧112上。糊状物320包括用于形成第一密封环120的聚合物。聚合物例如可以包括硅树脂、丙烯酸树脂或类似物。糊状物还可以包括焊剂。

根据一个示例，分配喷嘴310和载体110可以在x方向和y方向上相对于彼此运动，以便产生第一密封环120。根据一个示例，分配喷嘴310和载体110还可以在z方向上相对于彼此运动，以便产生第一密封环120。

例如可以通过以下方式来产生第一密封环120的不同高度：改变分配喷嘴310与第二侧112之间的距离(例如在具有较大高度的区域中增大距离)。附加地或替代地，产生具有较大高度的区域可以包括：在这些区域中增大糊状物320的输出速率。

例如可以在将载体110分离之前(例如在载体110仍然是引线框架带的一部分期间)执行分配工艺300。可以在将一个或多个半导体芯片布置在载体110的第一侧111上之前或之后执行分配工艺300。

在对糊状物320进行分配之后，可以使用固化工艺来固化聚合物或者可以蒸发焊剂。固化例如可以借助加热或UV辐射实现。

参照图3已经描述了，通过分配工艺将第一密封环120施加到载体110上。然而根据另一示例，第一密封环120也可以是沿着其周长具有不同高度的O形环，通过装配过程(英语“pick-and-place process”)将该O形环施加在载体110上。在这种装配过程中，必须确保将O形环正确地定向在载体110上，使得具有不同高度的区域分别布置在载体110上的正确位置处。

图4示出另一半导体设备400，除了以下所描述的区别之外，所述另一半导体设备可以与半导体设备100相似或相同。

半导体设备400包括载体110、第一密封环120和第二密封环410。第二密封环410例如可以布置成完全围绕第一密封环120。如参照图2所述，第一密封环120可以沿着其周长具有不同的高度。同样，第二密封环410可以沿着其周长具有不同的高度。这两个密封环120、410例如可以在相同的区域(例如具有相同接触压力的区域)中分别具有相同的高度或不同的高度。

通常，第一密封环120和第二密封环410的高度可以相对于彼此如此设计，使得将冷却流体通道130有效地密封。

然而根据一个示例，半导体设备400的两个密封环120、410也可以沿着其相应的周长具有不同的高度。更确切地说，使用两个密封环可以足以有效地密封冷却流体通道130。

如以上关于第一密封环120所描述的，第二密封环410同样可以是所分配的密封环或O形环。

图5示出另一半导体设备500，所述另一半导体设备可以与半导体设备100和400相似或相同。

半导体设备500包括载体110、第一密封环120以及冷却肋510，所述冷却肋在载体110的第二侧112上布置在第一密封环120的周长内。

冷却肋510可以设计用于改善在载体110与冷却流体通道130中的冷却流体之间的热接触。冷却肋例如可以包括销(英语“pin-fins”)或者也可以包括安装在第二侧112上的例如弧形金属带或任何其他合适的结构。

图6示出密封环600的一个部段的俯视图。密封环600可以与第一密封环120相似或相同。

密封环600沿着其周长(由图6中的虚线表明)具有回曲的走向。例如可以通过如下方式产生这种回曲的走向：使分配喷嘴310在xy平面中回曲地运动。回曲形状例如可以有助于改善密封环600的密封性。密封环600可以具有第一密封环120的不同高度。

图7示出另一密封环700的横截面，该另一密封环可以与密封环100相似或相同。

密封环700可以由多个(例如三个)部分环710组成，所述多个部分环可以彼此并排地或彼此上下地布置。例如可以通过如下方式产生密封环70：使分配喷嘴310沿着密封环700的周长运动多次并且分别对部分环710进行分配。

图8示出用于制造半导体设备的方法800的流程图。方法800例如可以用于制造半导体设备100、400和500。

方法800包括在801中提供载体，该载体构造用于在第一侧上承载至少一个半导体芯片，该方法还包括在802中将聚合物分配到与第一侧相对置的第二侧上以产生密封环，其中，如此分配聚合物，使得所产生的密封环沿着其周长具有垂直于第二侧的不同高度。

参照半导体设备100、400、500已经示出，通过使用具有沿密封环的周长变化的高度剖面的密封环，可以改善冷却通道的密封性(例如由于在密封环具有更大的垂直厚度的那些点处的接触压力的增大)。然而，也可以通过如下方式实现改善的密封性效果：在其上布置有密封环120的载体110沿着密封环120的周长具有变化的高度剖面。在这种情况下，也可以在没有所述厚度变化的情况下使用密封环120。

图9A和9B示出载体900的示例，该载体沿着密封环的周长具有这种变化的高度剖面。图9A示出载体900的立体视图，图9B示出沿图9A中的线A-A的截面图。

载体900可以具有凹部910，该凹部构造用于容纳密封环。如在图9B中所示，凹部910沿长侧911具有变化的深度t。与在长侧911的中间处相比，该深度t例如可以在凹部910的(倒圆角的)角部912处更大。通过凹部910的可变的深度t，密封环可以具有垂直于载体的第二侧的不同高度(换句话说，密封环可以由于凹部910的变化深度t而沿其周长在载体900上方不一样高地突出)。

根据一个示例，在角部912处的最大深度tmax可以约为3mm，在较长侧911的中间处的最小深度tmin可以约为2.7mm或2.8mm或2.9mm。tmax与tmin的比例关系可以取决于较长侧911的长度和/或取决于密封环的待在冷却流体通道130上达到的接触压力(参见图1C)。

根据一个示例，凹部910的底部913可以形成圆弧段920(在图9B中以点划线示出)。圆弧段920可以是具有半径R的圆的一部分，其中，R例如可以为约230cm、约290cm、约385cm或约580cm。如上所述，半径R的大小可以取决于较长侧911的长度和/或待达到的接触压力。在其他实施例中，凹部的底部可以形成椭圆段或具有变化的深度的另一合适形状。

凹部910可以具有较短侧914，该较短侧不需要具有变化的深度。然而还可能的是：较短侧914也具有例如关于较长侧911所阐述的那样的变化的深度。

根据一个示例，载体900不具有凹部910。替代地，载体900构造用于在平整的表面上容纳密封环，其中，所述平整的表面具有(例如参照凹部910的较长侧911所阐述的那样的变化的高度剖面。

此外，在诸如半导体设备100、400和500的半导体设备中，不仅可以使用具有变化的高度剖面的密封环120，而且可以使用沿着凹部910具有变化的深度t的载体900。不仅可以将载体900与所分配的密封环一起使用，而且可以将该载体与已经通过装配过程设置的O形环一起使用。

示例

以下根据明确的示例进一步阐述半导体设备和用于制造半导体设备的方法。

示例1是一种用于制造半导体设备的方法，该方法包括：提供载体，该载体构造用于在第一侧上承载至少一个半导体芯片；将聚合物分配到与第一侧相对置的第二侧上以产生密封环，其中，如此分配聚合物，使得所产生的密封环沿着其周长具有垂直于第二侧的不同高度。

示例2是根据示例1所述的方法，其中，借助分配喷嘴执行分配，其中，通过以下方式来产生不同的高度：改变分配喷嘴与第二侧的距离和/或改变聚合物的输出速率。

示例3是根据示例1或2所述的方法，其中，如此分配聚合物，使得密封环具有基本上矩形的周长，其中，与沿着短侧相比，密封环沿着基本上矩形的周长的长侧至少部分地具有更大的高度。

示例4是根据以上示例中任一项所述的方法，其中，密封环的产生还包括借助加热或UV辐射来固化聚合物。

示例5是根据以上示例中任一项所述的方法，其中，回曲形地分配聚合物。

示例6是根据以上示例中任一项所述的方法，其中，在第二侧的平整的无凹部的部分上产生密封环。

示例7是根据示例1至6中任一项所述的方法，其中，载体具有用于容纳密封环的凹部，其中，该凹部沿着密封环的周长具有变化的深度。

示例8是一种半导体设备，该半导体设备包括：载体，该载体构造用于在第一侧上承载至少一个半导体芯片；第一密封环，该第一密封环由聚合物构成并且位于与第一侧相对置的第二侧上，其中，该第一密封环沿着其周长具有垂直于第二侧的不同高度。

示例9是根据示例8所述的半导体设备，其中，所述载体包括引线框架的一部分或者包括具有所施加的布线结构的陶瓷载体。

示例10是根据示例8或9所述的半导体设备，该半导体设备还包括：冷却肋，该冷却肋在第二侧上布置在第一密封环的周长内。

示例11是根据示例8至10中任一项所述的半导体设备，其中，第一密封环具有基本上矩形的周长，其中，与沿着短侧相比，第一密封环沿着基本上矩形的周长的长侧至少部分地具有更大的高度。

示例12是根据示例8至11中任一项所述的半导体设备，其中，载体至少在第二侧上具有隆起部。

示例13是根据示例8至12中任一项所述的半导体设备，该半导体设备还包括：第二密封环，该第二密封环围绕第一密封环地布置。

示例14是根据示例8至13中任一项所述的半导体设备，其中，载体具有用于容纳密封环的凹部，其中，凹部沿着密封环的周长具有变化的深度。

示例15是根据示例14所述的半导体设备，其中，凹部具有较长侧、较短侧和角部，其中，与在角部中相比，该凹部的深度在较长侧的中间更小。

示例16是根据示例14或15所述的半导体设备，其中，凹部的底部形成圆弧段。

示例17是具有用于执行根据示例1至7中任一项所述的方法的装置的设备。

尽管在此已经示出和描述了特定的实施方式，但是对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的保护范围的情况下，多种替代的和/或等效的实施方式可以替代所示的和所描述的特定实施方式。本申请旨在涵盖在此讨论的特定实施方式的所有改型或变型。因此期望的是，本发明旨在仅通过权利要求及其等同内容进行限制。