具体实施方式

在以下具体实施方式中，参考所描述的(一个或多个)附图的取向使用诸如“顶部”、“底部”、“左”、“右”、“上”、“下”等的方向性术语。因为本公开的部件可以以多个不同的取向定位，所以方向性术语仅用于说明的目的。

另外，虽然示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，但是除非另外具体指出或者除非技术上限制，否则这样的特征或方面可以与对于任何给定或特定应用可能是期望的和有利的其他实施方式的一个或多个其他特征或方面组合。可以使用术语“耦合”和“连接”及其派生词。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；在“接合”、“附接”或“连接”的元件之间可以提供中间元件或层。然而，也有可能“接合”、“附接”或“连接”的元件彼此直接接触。此外，术语“示例性”仅作为示例，而不是最佳或最优的。

功率半导体封装的示例可以使用各种类型的半导体芯片或并入在半导体芯片中的电路，其中包括AC/DC或DC/DC转换器电路、功率MOSFET晶体管、功率肖特基二极管、JFET(结型栅极场效应晶体管)、功率双极型晶体管、逻辑集成电路、模拟集成电路、功率集成电路、具有集成无源器件的芯片等。此外，绝缘材料的示例可以例如用于在各种类型的外壳中提供绝缘层以及用于电路和电部件的绝缘，和/或用于在各种类型的半导体芯片或并入在半导体芯片中的电路(包括上述半导体芯片和电路)中提供绝缘层。

以下描述的功率半导体封装可以包括一个或多个半导体芯片。作为示例，可以包括一个或多个功率半导体芯片。此外，一个或多个逻辑集成电路可以包括在功率半导体封装中。逻辑集成电路可以被配置为控制其他半导体芯片的集成电路，例如功率半导体芯片的集成电路。逻辑集成电路可以在逻辑芯片中实施。

图1示出了包括衬底110、功率半导体芯片120和包封剂130的功率半导体封装100。功率半导体芯片120布置在衬底110上，并且包封剂130包封功率半导体芯片120。此外，包封剂130包括稳压添加剂140，稳压添加剂140被配置为最小化或消除包封剂130内的局部放电。

功率半导体封装100可以被配置为可以高电压(例如，6.5kV或更高的电压)和/或高电流操作。功率半导体封装100可以例如包括转换器电路、半桥电路、逆变器电路或者任何其他合适的电路。功率半导体封装100可以例如被配置为用于汽车应用中。

功率半导体封装100可以被配置为附接到基板，例如使得衬底110布置在基板上。功率半导体封装100可以被配置为附接到热沉。此外，功率半导体封装100可以被配置为连接到电路板。例如，电路板可以布置在功率半导体封装100的与下主侧相对的上主侧处，其中，下主侧包括衬底110。

在图1中所示的示例中，功率半导体封装100仅包括一个衬底110。然而，功率半导体封装100也可能包括两个或更多个衬底110。此外，功率半导体封装100可以包括多于一个的功率半导体芯片120，例如，在单个衬底110或若干衬底110上的若干功率半导体芯片120，其中，衬底110中的每一个承载至少一个功率半导体芯片120。

衬底110可以是管芯载体，并且其可以例如包括直接铜接合(DCB)、直接铝接合(DAB)、活性金属钎焊(AMB)、或者引线框架。

衬底110可以包括上主面和相对的下主面，其中，功率半导体芯片120布置在上主面上。上主面可以部分地或者完全地被包封剂130覆盖。下主面可以部分地或者完全地没有包封剂130。

功率半导体芯片120可以电耦合到衬底110。例如，布置在功率半导体芯片120的下主面上的第一功率电极可以经由焊料接头耦合到衬底110，其中，下主面面向衬底110。布置在与下主面相对的上主面上的第二功率电极和/或控制电极可以例如经由一条或多条接合线耦合到衬底110。

包封剂130可以包括聚合物，并且其可以是电绝缘的。根据示例，包封剂130是布置在功率半导体芯片120和/或衬底110上的模制体或凝胶。包封剂130可以被配置为完全地包封功率半导体芯片120。包封剂130可以充当保护功率半导体芯片120免受环境影响的保护覆盖件。

根据示例，包封剂130的聚合物是聚乙烯、硅树脂、聚酰亚胺、环氧树脂、丙烯酸酯和聚氨酯中的一种或多种。

根据示例，除了稳压添加剂140之外，包封剂130可以包括一种或多种另外的添加剂。例如，密封剂130可以包括被配置为提高包封剂130的散热能力的填充材料。

稳压添加剂140可以均匀地分布在包封剂130内。然而，稳压添加剂140也可能在包封剂130内不均匀地分布。例如，包封剂130可以包括不同的部分，例如，若干层，其中，一个部分包括稳压添加剂140，并且另一部分不包括稳压添加剂140。

根据包封剂130的示例，稳压添加剂140可以被简单地混合到聚合物。根据另一示例，稳压添加剂140可以共价结合到聚合物的聚合物基质中。后一种情况可以例如提供如下优点，即防止或者至少减少稳压添加剂140的扩散或者再分布(特别是在包封剂130在功率半导体封装100的制造期间仍然是流体时)。

包封剂130可以包括任何合适的量的稳压添加剂140。例如，包封剂130的含量的大约0.1wt％至10wt％，或者大约0.5wt％至5wt％，或者大约0.75wt％至2wt％可以由稳压添加剂140组成。

除了包封剂130之外，功率半导体封装100可以包括包括稳压添加剂140的另外部件。例如，功率半导体封装100可以包括包括稳压添加剂140的(硬)塑料框架和/或胶。功率半导体封装100的不同部件可以包括不同量的稳压添加剂140和/或不同类型的稳压添加剂(以下进一步描述不同稳压添加剂的示例)。

下面，给出“局部放电”的简要描述。局部放电可以是电绝缘体(例如，聚合物)在高压应力下的局部性电介质击穿。话句话说，局部放电没有完全地连接两个间隔开的导体(例如，DCB的两条导电迹线)。

图2示意性地示出了在布置在两个导体210之间的空间中的绝缘体200(绝缘体200可以例如对应于包封剂130)内发生的局部放电。由于例如背景辐射，初始电离事件220发生在绝缘体200内。两个导体210之间的电势差造成电场，该电场以正电压V₊使自由电子朝向导体210加速。在自由电子被充分加速的情况下，即在其能量足够高的情况下，自由电子可以造成进一步的电离事件230(雪崩效应)。

这种局部放电通常发生在绝缘体200内的空隙(气体填充的空隙)中，因为空隙内的介电常数小于周围电介质材料中的介电常数。因此，空隙中的电场强度高于周围电介质材料中的电场强度。

为了防止局部放电，因此可能期望使绝缘体200中的空隙的量和尺寸最小化。然而，超过某一点，这可能不再实用或者经济。因此，将稳压添加剂140添加到绝缘体200并且由此防止或者至少减小局部放电可以是有益的。

下面，列举可以用作稳压添加剂140的物质的示例。也考虑了替代物质。

根据示例，稳压添加剂140包括以下列举的物质中的一种或多种：

·噻吨酮

·苯偶酰

·二苯甲酮

·苯乙酮

·硝化芳香族结构

·卤代芳香族

·富勒烯

·SiO₂颗粒

·多环芳香族

·苯二胺

·甲基化吩噻嗪

·丙二腈

图3A至图3C示出了可以用在稳压添加剂140中的物质的三种不同示例。

图3A示出了苯乙酮(化学式：C₆H₅C(O)CH₃)，图3B示出了二苯甲酮(化学式：(C₆H₅)₂CO)，并且图3C示出了苯偶酰(化学式：(C₆H₅CO)₂)。苯乙酮可以具有202℃的沸点，二苯甲酮可以具有305℃的沸点，并且苯偶酰可以具有346℃的沸点。

苯乙酮是芳香族羰基化合物的示例。与例如二苯甲酮或苯偶酰相比，它可以更容易地从例如包封剂130的聚合物基质中迁移出来。因此，使用包括具有较大的烷氧基链的芳香族羰基或苯偶酰型化合物的稳压添加剂140可以是有利的。

根据示例，包括在稳压添加剂140中的化合物包括诸如选定的官能团的改性物，其增加化合物与例如包封剂130的聚合物基质的相容性。特别地，稳压添加剂140可以被配置为共价结合到例如包封剂130的聚合物基质中。例如，稳压添加剂140可以包括如二苯甲酮的物质，其被布置在硅树脂低聚物链的末端处。

参考图4，描述了稳压添加剂140的可能的局部放电防止效果。

例如绝缘体200内的自由电子400(例如，由上文进一步描述的背景辐射引起)可以具有相对高的能量E₁，其可能足以对绝缘体200造成损坏。然而，绝缘体200包括稳压添加剂140，其不失一般性地可以包括二苯甲酮。在与稳压添加剂140的分子碰撞时，自由电子400可以造成该分子的电离。由此，创建稳定的自由基阳离子410，并且释放具有相对较低能量E₂的两个电子420。由于稳压添加剂140以比绝缘体200相对更低的能级电离，所以防止了电子420具有足以对绝缘体200造成损坏的能级。

图5示出了功率半导体封装的区段的细节视图，其可以与功率半导体封装100相似或相同。根据示例，图5可以示出了图1中的A区段。

图5的详细视图示出了包括上导电层510、绝缘层520和下导电层530的衬底110的示例。上导电层510包括通过沟槽540分隔开的两个导电轨511。沟槽可以填充有包括稳压添加剂140的包封剂130。

在导体的尖锐边缘处，如在导电轨511的边缘512处，电场强度可能特别高，从而促进在如包封剂130的邻接绝缘体中的局部放电。此外，如导电轨511的单独导体可以在功率半导体封装中被布置成靠近在一起，并且局部放电可能容易是这种导体之间的电短路的原因。因此，用稳压添加剂140保护靠近边缘512的绝缘体可能特别重要。

图6示出了功率半导体封装600，除了下面描述的差异之外，其可以与功率半导体封装100类似或等同。

功率半导体封装600包括布置在衬底110上并且被包封剂130包封的多个功率半导体芯片120。功率半导体封装600还可以包括形成腔体的(硬)塑料框架610，其中，包封剂130、功率半导体芯片120和衬底110布置在腔体中。功率半导体封装600可以包括一个或多个功率端子620和/或一个或多个控制端子630，其可以暴露在功率半导体封装600的上主侧处。功率端子620可以耦合到功率半导体芯片120，并且控制端子630可以被配置为向功率半导体芯片120传输控制信号。

根据示例，功率半导体封装600还可以包括例如布置在印刷电路板上的控制电路640。控制电路640可以例如布置在由塑料框架610形成的腔体中。控制电路640可以例如被配置为控制功率半导体芯片120，并且其可以耦合到控制端子630。

根据示例，功率半导体封装600还可以包括基板650，其中，衬底110布置在基板650上。基板650可以例如布置在功率半导体封装600的下主侧处。

如参考功率半导体封装100所述，功率半导体封装600的包封剂130可以包括稳压添加剂140。另外或替代地，其他部件可以包括稳压添加剂140(其中，功率半导体封装600的不同部件的稳压添加剂140可以包括相同物质或不同物质，例如，在一个部件中的二苯甲酮，并且在另一部件中的苯偶酰)。

根据示例，功率半导体封装600可以包括硅树脂灌封凝胶和/或模制化合物和/或高硬度灌封材料和/或钝化有机涂层和/或热塑性壳体材料和/或框架胶合材料，其中，这些部件中的一个或多个可以包括稳压添加剂140。

模制化合物可以例如基于环氧化物、或丙烯酸酯、或硅树脂、或聚氨酯。高硬度灌封材料可以例如基于环氧化物、或丙烯酸酯、或硅树脂、或聚氨酯，并且其可以包括填充材料。钝化有机涂层可以例如布置在芯片边缘上和/或衬底沟槽中，并且其可以基于聚酰亚胺、或聚酰胺-酰亚胺、或丙烯酸酯。热塑性壳体材料可以例如基于PBT、或PPA、或PA、或PPS、或PPSO。框架胶合材料可以例如被配置为将塑料框架610胶合到功率半导体封装600的其他部件上，并且其可以例如基于硅树脂、或环氧化物、或丙烯酸酯、或甲基丙烯酸酯、或聚氨酯。

图7示出了用于制造功率半导体封装的方法700的流程图。方法700可以例如用于制造功率半导体封装100和600。

方法700包括：在701处提供衬底的动作；在702处在衬底上布置功率半导体芯片的动作；以及在703处用包封剂包封功率半导体芯片的动作，其中，包封剂包括稳压添加剂，稳压添加剂被配置为最小化或消除包封剂内的局部放电。

根据方法700的示例，包封剂包括聚合物，其中，稳压添加剂共价结合到聚合物的聚合物基质中。根据方法700的另一示例，在用包封剂包封功率半导体芯片之前，将稳压添加剂添加到包封剂。此外，稳压添加剂可以以粉末形式被添加到包封剂，或者稳压添加剂可以被添加到溶解在溶剂中的包封剂。

本公开的另一方面涉及稳压添加剂在功率半导体封装中的使用，其中，稳压添加剂被配置为最小化或消除功率半导体封装的包封剂内的或者任何其他合适的电绝缘部件内的局部放电。

示例

下面，使用具体示例进一步解释功率半导体封装和用于制造功率半导体封装的方法。

示例1是一种功率半导体封装，包括：衬底，布置在衬底上的功率半导体芯片，以及包封功率半导体芯片的包封剂，其中，包封剂包括稳压添加剂，稳压添加剂被配置为最小化或消除包封剂内的局部放电。

示例2是根据示例1的功率半导体封装，其中，包封剂包括聚合物。

示例3是根据示例2的功率半导体封装，其中，聚合物是硅树脂、聚酰亚胺、环氧树脂、丙烯酸酯和聚氨酯中的一种或多种。

示例4是根据前述示例之一的功率半导体封装，其中，稳压添加剂包括噻吨酮、苯偶酰、二苯甲酮、苯乙酮、硝化芳香族结构、卤代芳香族、富勒烯、SiO₂颗粒、多环芳香族、苯二胺、甲基化吩噻嗪和丙二腈中的一种或多种。

示例5是根据示例2至4之一的功率半导体封装，其中，稳压添加剂共价结合到聚合物的聚合物基质中。

示例6是根据前述示例之一的功率半导体封装，还包括：形成腔体的塑料框架，其中，包封剂布置在腔体中，并且其中，塑料框架包括稳压添加剂，稳压添加剂被配置为最小化或消除塑料框架内的局部放电。

示例7是根据示例6的功率半导体封装，其中，塑料框架包括与密封剂不同的稳压添加剂。

示例8是根据前述示例之一的功率半导体封装，其中，包封剂中的稳压添加剂的含量在0.1wt％至10wt％的范围内。

示例9是根据前述示例之一的功率半导体封装，包封包括钝化有机涂层，钝化有机涂层布置在功率半导体芯片的边缘处和/或布置在衬底的边缘处和/或沟槽处，其中，钝化有机涂层包括稳压添加剂。

示例10是根据示例9的功率半导体封装，其中，钝化有机涂层具有与包封的其余部分不同的材料成分。

示例11是一种用于制造功率半导体封装的方法，该方法包括：提供衬底，在衬底上布置功率半导体芯片，以及用包封剂包封功率半导体芯片，其中，包封剂包括稳压添加剂，稳压添加剂被配置为最小化或消除包封剂内的局部放电。

示例12是根据示例11的方法，其中，包封剂包括聚合物，并且其中，稳压添加剂共价结合到聚合物的聚合物基质中。

示例13是根据示例11或示例12的方法，其中，稳压添加剂包括噻吨酮、苯偶酰、二苯甲酮、苯乙酮、硝化芳香族结构、卤代芳香族、富勒烯、SiO₂颗粒、多环芳香族、苯二胺、甲基化吩噻嗪和丙二腈中的一种或多种。

示例14是根据示例11至13之一的方法，还包括：在包封功率半导体芯片之前，将稳压添加剂添加到包封剂，其中，稳压添加剂以粉末形式被添加到包封剂，或者其中，稳压添加剂被添加到溶解在溶剂中的包封剂。

示例15是稳压添加剂在功率半导体封装中的使用，稳压添加剂被配置为最小化或消除功率半导体封装的包封剂内的局部放电。

示例16是一种装置，其包括用于执行根据示例11至14之一的方法的模块。

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变更和/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“模块”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。