半导体器件模块及信号分配组件

技术领域

本说明书涉及半导体器件模块(半导体器件组件、半导体器件模块组件等)。更具体地，本说明书涉及具有改进的热性能和机械应力减小的半导体器件模块。

背景技术

半导体器件组件(诸如包括功率半导体器件(诸如功率晶体管(例如，绝缘栅双极晶体管(IGBT)、功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)等)的组件)可使用多个半导体管芯、一个或多个衬底(例如，直接键合的金属衬底)和电互连装置(诸如键合线、传导间隔件和传导夹)以及用作密封剂以保护相关联的器件组件的其他部件的模塑料(例如，环氧模塑料)来实现。此类功率晶体管器件可用于许多应用中，包括汽车和/或工业应用。

例如，此类功率晶体管器件可用于实现在电动车辆(EV)和/或混合电动车辆(HEV)中使用的电逆变器。然而，包括此类功率晶体管(例如，与快速恢复二极管(FRD)组合)的半导体器件组件的当前具体实施具有某些缺点。例如，当前具体实施可仅允许在组件的单个侧面上冷却该组件(例如，通过附接散热器具)。这可导致和/或加剧这种组件内的部件之间的应力，诸如所包括的半导体管芯上的拉伸应力和应变能，其可损坏(例如，破裂)那些半导体管芯。随着此类器件的功率要求和相关联的操作温度的增加，此类损坏的事件也将增加。

发明内容

在一些方面中，本文所述的技术涉及一种半导体器件模块，该半导体器件模块包括：衬底、第一半导体管芯、第二半导体管芯和信号分配组件。该衬底包括：第一陶瓷层和第一金属层，该第一金属层被设置在该衬底的第一表面上。该第一半导体管芯的第一侧面被耦合到该第一金属层。该第二半导体管芯的第一侧面被耦合到该第一金属层。该信号分配组件包括第二金属层，该第二金属层具有：第一侧面，该第一侧面是平面的；和第二侧面，该第二侧面与该第一侧面相对，该第二侧面是非平面的并且包括：基部部分、第一柱体和第二柱体。该第一柱体从该基部部分延伸，该第一柱体与该第一半导体管芯的第二侧面耦合，该第二侧面与该第一半导体管芯的该第一侧面相对。该第二柱体从该基部部分延伸，该第二柱体与该第二半导体管芯的第二侧面耦合，该第二侧面与该第二半导体管芯的该第一侧面相对，该信号分配组件将该第一半导体管芯与该第二半导体管芯电耦合。

在一些方面中，本文所述的技术涉及半导体器件模块，还包括第二陶瓷层，该第二陶瓷层与该第二金属层的该第一侧面耦合。

在一些方面中，本文所述的技术涉及半导体器件模块，其中该第二陶瓷层导热陶瓷层，该导热陶瓷层经由导热环氧粘合剂与该第二金属层的该第一侧面耦合。

在一些方面中，本文所述的技术涉及一种半导体器件模块，其中：该信号分配组件是预模制的并且包括设置在该第二金属层的该第二侧面上的模塑料；该第一柱体的与该第一半导体管芯耦合的表面穿过该模塑料暴露；并且该第二柱体的与该第二半导体管芯耦合的表面穿过该模塑料暴露。

在一些方面中，本文所述的技术涉及一种半导体器件模块，还包括：绝缘体层，该绝缘体层的第一表面与该第二金属层的该第一侧面耦合；和第三金属层，该第三金属层与该绝缘体层的第二表面耦合，该第二表面与该绝缘体层的该第一表面相对。

在一些方面中，本文所述的技术涉及一种半导体器件模块，其中该绝缘体层是电绝缘的和导热的。

在一些方面中，本文所述的技术涉及一种半导体器件模块，其中：该第二金属层具有小于1毫米(mm)的总体厚度；并且该第一柱体和该第二柱体具有小于0.5mm的相同高度。

在一些方面中，本文所述的技术涉及一种半导体器件模块，其中该相同高度小于0.2mm。

在一些方面中，本文所述的技术涉及一种半导体器件模块，其中：该基部部分是第一基部部分；该第一基部部分、该第一柱体和该第二柱体被包括在该第二金属层的第一部分中；并且该第二金属层还包括第二部分，该第二部分具有：第二基部部分；和第三柱体，该第三柱体从该述第二基部部分延伸，该第三柱体与该第一半导体管芯的该第二侧面耦合。

在一些方面中，本文所述的技术涉及一种半导体器件模块，其中：该第一半导体管芯是绝缘栅双极晶体管(IGBT)或金属氧化物硅场效应晶体管(MOSFET)中的一者；该第二半导体管芯是快速恢复二极管(FRD)；并且该第一柱体与该IGBT的发射极端子或该MOSFET的源极端子中的一者耦合；该第二柱体与该FRD的阴极耦合；并且该第三柱体与该IGBT的栅极端子或与该MOSFET的栅极端子耦合。

在一些方面中，本文所述的技术涉及一种半导体器件模块，其中该第二金属层的该第一部分还包括第四柱体，该第四柱体从该第一基部部分延伸，该第四柱体与该半导体器件模块的引线框的信号端子耦合，该信号端子是发射极信号端子或源极信号端子。

在一些方面中，本文所述的技术涉及一种半导体器件模块，其中该第二金属层的该第一部分包括第四柱体，该第四柱体从该第一基部部分延伸，该第四柱体与该半导体器件模块的引线框的热感测信号引脚耦合。

在一些方面中，本文所述的技术涉及一种半导体器件模块，其中该第二金属层的该第二部分包括第四柱体，该第四柱体从该第二基部部分延伸，该第四柱体与该半导体器件模块的引线框的栅极信号引脚耦合。

在一些方面中，本文所述的技术涉及一种半导体器件模块，其中：该信号分配组件是预模制的并且包括设置在该第二金属层的该第二侧面上的模塑料；该第一柱体的与该第一半导体管芯耦合的表面穿过该模塑料暴露；该第二柱体的与该第二半导体管芯耦合的表面穿过该模塑料暴露；并且该第三柱体的与该IGBT的该栅极端子或与该MOSFET的该栅极端子耦合的表面穿过该模塑料暴露。

在一些方面中，本文所述的技术涉及一种半导体器件模块，其中：该第二金属层的该第一基部部分与该半导体器件模块的引线框的信号端子耦合，该信号端子是发射极信号端子或源极信号端子；该第二金属层的该第一基部部分进一步与该引线框的热感测信号引脚耦合；并且该第二金属层的该第二基部部分与该述引线框的栅极信号引脚耦合。

在一些方面中，本文所述的技术涉及一种信号分配组件，该信号分配组件被配置为在半导体器件模块中传导信号，该信号分配组件包括：金属层、模塑料和导热陶瓷层。该金属层具有：第一侧面，该第一侧面是平面的；和第二侧面，该第二侧面与该第一侧面相对，该第二侧面是非平面的并且包括：基部部分、第一柱体和第二柱体。该第一柱体从该基部部分延伸，该第二柱体从该基部部分延伸。该模塑料被设置在该金属层的该第二侧面上，该第一柱体的上表面和该第二柱体的上表面穿过该模塑料暴露。该导热陶瓷层与该金属层的该第一侧面耦合，该导热陶瓷层经由导热环氧粘合剂与该金属层的该第一侧面耦合。

在一些方面中，本文所述的技术涉及一种信号分配组件，其中：该基部部分是第一基部部分；该第一基部部分、该第一柱体和该第二柱体被包括在该金属层的第一部分中；并且该金属层还包括第二部分，该第二部分具有：第二基部部分；和第三柱体，该第三柱体从该第二基部部分延伸，该第三柱体的上表面穿过该模塑料暴露。

在一些方面中，本文所述的技术涉及一种信号分配组件，其中：该金属层的该第一部分还包括：第四柱体，该第四柱体从该第一基部部分延伸，该第四柱体的上表面穿过该模塑料暴露；和第五柱体，该第五柱体从该第一基部部分延伸，该第四柱体的上表面穿过该模塑料暴露；并且该金属层的该第二部分还包括第六柱体，该第六柱体从该第二基部部分延伸，该第六柱体的上表面穿过该模塑料暴露。

在一些方面中，本文所述的技术涉及一种信号分配组件，该信号分配组件被配置为在半导体器件模块中传导信号，该信号分配组件包括：第一金属层、导热绝缘体层和第二金属层。该第一金属层具有：第一侧面，该第一侧面是平面的；和第二侧面，该第二侧面与该第一侧面相对，该第二侧面是非平面的并且包括：基部部分、第一柱体和第二柱体。该第一柱体从该基部部分延伸，该第二柱体从该基部部分延伸。该导热绝缘体层的第一表面与该第一金属层的该第一侧面耦合。该第二金属层与该导热绝缘体层的第二表面耦合，该第二表面与该导热绝缘体层的该第一表面相对。

在一些方面中，本文所述的技术涉及一种信号分配组件，其中：该基部部分是第一基部部分；该第一基部部分、该第一柱体和该第二柱体被包括在该第一金属层的第一部分中；并且该第一金属层还包括第二部分，该第二部分具有：第二基部部分；和第三柱体，该第三柱体从该第二基部部分延伸。

附图说明

图1A是示意性地示出信号分配组件的侧视图的示意图。

图1B是示出图1A的组件的信号分配部分的平面图(例如，底侧平面图)的示意图。

图1C是示出图1B的信号分配部分的侧视图的示意图。

图1D是示出图1B的信号分配部分在预模制之后的示意图。

图1E是示出信号分配组件的另一信号分配部分的平面图(例如，底侧平面图)的示意图。

图1F是示出图1B的信号分配部分在预模制之后的示意图。

图2A是示出另一信号分配组件的侧视图的示意图。

图2B是示出图2A的信号分配组件的平面图(例如，底侧平面图)的示意图。

图2C是示出另一信号分配组件的平面图(例如，底侧平面图)的示意图。

图3是示出用于产生包括图1D的预模制的信号分配组件的半导体器件模块的方法的一部分的示意图。

图4是示出用于产生包括图1F的预模制的信号分配组件的半导体器件模块的方法的一部分的示意图。

图5A是包括信号分配组件(诸如图1A的组件)的半导体器件模块的侧视图。

图5B是图5A的半导体器件模块的一部分的放大视图。

图6A是包括信号分配组件(诸如图2A的组件)的半导体器件模块的侧视图。

图6B是图6A的半导体器件模块的一部分的放大视图。

图7是示出用于产生包括信号分配组件(诸如图1A或图2A的组件)的半导体器件模块的方法的流程图。

在未必按比例绘制的附图中，相似参考符号可指示不同视图中的相似和/或类似部件(元件、结构等)。附图大体上以举例而非限制的方式示出了本公开中所讨论的各种具体实施。在一个附图中示出的参考符号对于相关视图中的相同和/或相似元件可不重复。在多个图中重复的参考符号可不相对于这些图中的每个图具体地讨论，而是提供用于相关视图之间的上下文。另外，并非附图中的所有相似元件都在示出该元件的多个实例时用参考符号具体引用。

具体实施方式

本公开涉及包括信号分配组件(例如，电气互连器具或结构)的半导体器件组件的具体实施，这些信号分配组件可改进热性能并且减小此类组件(例如，功率晶体管组件)中的机械应力。例如，在一些具体实施中，功率晶体管组件可包括预模制的电互连结构或信号分配组件，其中(导电柱体的用于接触半导体管芯和/或引线框的部分的)接触表面穿过用于预模制该结构的模塑料暴露。然后可(例如，使用导热粘合剂，诸如环氧树脂)将预模制的结构与导热陶瓷层耦合。此类具体实施可被称为衬底结合陶瓷(SBC)组件。

在一些具体实施中，可使用具有金属-绝缘体-金属(MIM)堆叠结构的信号分配组件，其可被称为MIM组件。与SBC组件相比，MIM组件可不包括模塑料，例如，可不是预模制的。如本文所述的半导体器件组件中所示的此类信号分配结构(例如，SBC结构和/或MIM结构)可通过允许双侧冷却来改进热性能(减小热阻)，与具有单侧冷却的当前器件组件相比，这增加(例如，可近似加倍地增加)散热面积。本文所述的具体实施还可实现较短的热(和电)传导路径(例如，通过部分地消除对传导间隔件的使用)，其还改进热性能(例如，减小热阻)以及改进了机械性能(例如，减小了半导体管芯应力上的机械应力)，以及由于所公开的SBC结构和MIM结构的机械柔性而改进了焊点可靠性。与用于例如电动车辆(EV)和/或混合电动车辆(HEV)电逆变器应用中的功率晶体管组件的当前具体实施相比，本文所述的方法可将热阻(例如，结到壳和/或结到槽热阻)减小19％到36％。此外，与当前方法相比，本文所述的方法可将管芯拉伸应力减小10％到13％，这可减少管芯破裂的发生，并且还可将管芯顶部焊点可靠性改进19％到40％，例如，作为减小管芯顶部应变密度的结果。

图1A是示意性地示出信号分配组件100的侧视图的示意图。图1A的示例可被称为SBC结构，诸如上文所述。如图1A所示，信号分配组件100包括预模制的信号分配组件110、陶瓷层120和粘合剂130。预模制的信号分配组件110可包括金属层112和用于预模制的金属层112的模塑料114。图1A所示的金属层112是为了说明(和上下文)的目的。在一些具体实施中，金属层112在图1A中所示的视图中可能不可见，因为被模塑料114遮蔽。

在该示例中，模塑料114可向金属层112(其可小于1毫米厚)提供机械稳定性，同时仍然允许足够的机械柔性以减少在包括信号分配组件100的相关联的半导体器件组件内的应力的出现。作为一些示例，陶瓷层120可以是导热且电绝缘的层，诸如氧化铝(Al

图1B是示出图1A的组件100的信号分配部分(例如，金属层112)的平面图(例如，底侧平面图)的示意图。如图1B所示，在该示例中，金属层112包括基部部分140、柱体142、柱体144、柱体146和柱体148，其中柱体142-148中的每个柱体远离基部部分140延伸(例如，延伸出页面)，诸如至少在图1C中进一步说明。

如从图1A与图1B的比较可看出，图1A所示的金属层112的部分(例如，经由模塑料114暴露的部分)与柱体148相对应。在一些具体实施中，金属层112可由金属薄片形成，其中可在金属薄片上执行蚀刻或其他工艺以形成基部部分140和柱体142-148。在一些具体实施中，金属层112可使用一种或多种沉积工艺和/或溅射工艺形成。在一些具体实施中，金属层112可由铜、铝-铜、铜-钼和/或一种或多种其他导电材料形成。在该示例中，金属层112是单片的。换句话说，基部部分140和柱体142-148被包括在一体结构中，这可消除对导电间隔件的使用，并且因此减少与此类间隔件相关联的可靠性问题。

图1C是示出图1B的金属层112的侧视图的示意图。在该示例中，沿着图1B所示的方向V1查看金属层112。在图1C所示的视图中，柱体144、柱体146和柱体148被示出为远离基部部分140延伸。还如图1C所示，金属层112具有第一侧面S1和第二侧面S2。在该示例中，侧面S1是平面的，这有利于(例如，使用粘合剂130)将预模制的信号分配组件110与陶瓷层120耦合以产生信号分配组件100。此外，在该示例中，侧面S2是非平面的，柱体142-148远离基部部分140延伸。

图1D是示出图1B的金属层112在用模塑料114预模制并附接陶瓷层120以形成图1A的预模制的信号分配组件100之后的平面图的示意图。在示例性具体实施中，金属层112可被放置(和/或形成)在模制夹具中，并且然后可执行传送模制工艺(或其他模制封装工艺)以将模塑料114施加到金属层112的侧面S2。如图1D所示，在该模制工艺之后，例如使用膜辅助模制技术通过模塑料114暴露柱体142-148的相应上表面。在一些具体实施中，可通过控制施加到金属层112的侧面S2的模塑料114的体积来暴露这些上表面，使得柱体的上表面不被封装在模塑料114中。在其他具体实施中，可执行磨削工艺以在模制工艺之后经由模塑料114暴露柱体142-148的上表面。

在示例性具体实施中，信号分配组件100可被包括在功率晶体管器件组件中，该功率晶体管器件组件包括功率晶体管诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)以及快速恢复二极管(FRD)。根据特定的具体实施，功率晶体管和/或FRD可在硅、碳化硅、氮化镓、砷化镓或任何适当的半导体材料中实现。在一些具体实施中，柱体142和柱体144的暴露表面可与功率晶体管(例如，与IGBT的集电极端子或MOSFET的源极端子)耦合。此外，柱体146的暴露表面可与FRD的阴极端子耦合，使得金属层112将功率晶体管(发射极或源极)与FRD(阴极)电耦合。更进一步，柱体148可与包括在对应的功率晶体管组件中的引线框的信号片(信号端子、信号引线等)耦合。这种示例在图3中示出。

在一些具体实施中，基部部分140上的柱体的布置以及基部部分140的形状和尺寸可变化。作为示例，在一些具体实施中，单个柱体(例如，较大的柱体)可代替柱体142和144。

图1E是示出SBC结构的另一信号分配部分(例如，金属层112a)的平面图(例如，底侧平面图)的示意图。如图1E所示，类似于图1A至图1D的金属层112，金属层112a包括(例如，单片地)基部部分150、柱体152、柱体154、柱体156、柱体158和柱体159，其中柱体152-159中的每个柱体远离基部部分150延伸(例如，延伸出页面)，类似于金属层112的柱体142-148。金属层112a还包括基部部分160、柱体162和柱体164，其与基部部分150和柱体152-159物理分离且电隔离，并且也可以是单片的。即，如图1E所示，基部部分150和柱体152-159被包括在金属层112a的第一部分中，而基部部分160和柱体162-164被包括在金属层112a的第二部分中。

图1F是示出图1E的金属层112a在用模塑料114a预模制并附接陶瓷层(诸如陶瓷层120)以形成类似于图1A的信号分配组件100的信号分配组件100(例如，SBC结构)之后的示意图。在示例性具体实施中，可将金属层112a放置(和/或形成)在模制夹具中，并且然后可执行传送模制工艺(或其他模制封装工艺)以将模塑料114a施加到包括柱体152-159和柱体162-164的金属层112的侧面(例如，例如使用膜辅助模制来覆盖基部部分150和基部部分160的可见部分)。如图1F所示，在该模制工艺之后，通过模塑料114a暴露柱体152-159和柱体162-164的相应上表面。在一些具体实施中，可通过控制所施加的模塑料114a的体积来暴露这些上表面，使得上表面不被封装在模塑料114a中。在其他具体实施中，可执行磨削工艺以在模制工艺之后经由模塑料114a暴露柱体152-159和柱体162-164的上表面。

在示例性具体实施中，信号分配组件100a可被包括在功率晶体管器件组件中，该功率晶体管器件组件包括功率晶体管诸如IGBT或MOSFET以及FRD。根据特定的具体实施，功率晶体管和/或二极管可在硅、碳化硅、氮化镓、砷化镓或任何适当的半导体材料中实现。在示例性具体实施中，柱体152和柱体154的暴露表面可与功率晶体管(例如，与IGBT的集电极端子或MOSFET的源极端子)耦合。此外，柱体156可与FRD的阴极端子耦合，并且金属层112a可将功率晶体管(发射极或源极)与FRD(阴极)电耦合。更进一步，柱体158可与包括在对应的功率晶体管组件中的引线框的信号片(信号端子、信号引线等)耦合，并且柱体159可与该引线框的热感测信号引脚耦合。另外，柱体162可与对应的功率晶体管半导体管芯的栅极端子耦合，并且柱体164可与引线框的栅极信号引脚耦合。这种示例在图4中示出。

在一些具体实施中，基部部分150和基部部分160上的相应柱体的布置以及基部部分150和基部部分160的相应形状和尺寸可变化。作为示例，在一些具体实施中，基部部分160可以是直金属迹线，可包括附加的角部或弯曲部以将栅极信号从相关联的引线框的对应信号引脚布线到包括相关联的功率晶体管的半导体管芯上的栅极垫，如对于特定的具体实施来说是适当的。

图2A是示意性地示出信号分配组件200的侧视图的示意图。图2A的示例可被称为MIM结构，诸如上文所述。如图2A所示，信号分配组件200包括金属层210、金属层220和绝缘体层230。在一些具体实施中，金属层210和金属层220可使用活泼金属钎焊(AMB)、烧结、镀覆等耦合到绝缘体层230的相应侧面。与预模制的信号分配组件110和金属层112相比，金属层210不包括预模制。在该示例中，由绝缘体层230提供用于210(和金属层220)的结构支撑，同时仍允许足够的机械柔性以减少在包括信号分配组件200的相关联的半导体器件组件内的应力的出现。作为一些示例，绝缘体层230可以是导热且电绝缘的层，诸如正硅酸四乙酯(TEOS)，可以是导热且电绝缘层，诸如氧化铝(Al

在该示例中，进一步参照图2B，图2A是示出沿着图2B所示的方向V2查看的信号分配组件200的侧视图的示意图。在图2A所示的视图中，柱体244和柱体246被示出为远离基部部分240延伸。还如图2A所示，金属层210具有第一侧面S3和第二侧面S3。在该示例中，侧面S3是平面的，这可有利于将金属层210与绝缘体层230耦合。此外，在该示例中，金属层210的侧面S4是非平面的，其中(如图2B所示)柱体242和柱体248远离基部部分240延伸(例如，延伸出图2B中的纸)。

图2B是示出图2A的信号分配组件200的平面图(例如，底侧平面图)的示意图。如图2B所示，在该示例中，金属层210的侧面S4包括基部部分240和柱体242-246，其中柱体242-246中的每个柱体远离基部部分240延伸(例如，延伸出页面)。

在一些具体实施中，金属层210可由金属薄片形成，其中可在金属薄片上执行蚀刻或其他工艺以形成基部部分240和柱体242-246。在一些具体实施中，金属层210可使用一种或多种沉积工艺和/或溅射工艺形成。在一些具体实施中，金属层210可由铜、铝-铜、铜-钼和/或一种或多种其他导电材料形成。在该示例中，金属层210是单片的。换句话说，基部部分240和柱体242-246被包括在一体结构中，这可消除对导电间隔件的使用，并且因此减少与此类间隔件相关联的可靠性问题。

在示例性具体实施中，信号分配组件200可被包括在功率晶体管器件组件中，该功率晶体管器件组件包括功率晶体管诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)以及快速恢复二极管(FRD)。根据特定的具体实施，功率晶体管和/或FRD可在硅、碳化硅、氮化镓、砷化镓或任何适当的半导体材料中实现。在一些具体实施中，柱体242和柱体244的相应上表面(例如，图2B所示的表面)可与功率晶体管(例如，与IGBT的集电极端子或MOSFET的源极端子)耦合。此外，柱体246的上表面(例如，图2B所示的表面)可与FRD的阴极端子耦合，使得金属层210将功率晶体管(发射极或源极)与FRD(阴极)电耦合。更进一步，基部部分240可例如在边缘248附近与包括在对应的功率晶体管组件中的引线框的信号片(信号端子、信号引线等)耦合。这种示例类似于图3的具体实施。

在一些具体实施中，基部部分240上的柱体的布置以及基部部分240的形状和尺寸可变化。作为示例，在一些具体实施中，单个柱体(例如，较大的柱体)可替换柱体242和244，并且/或者基底层240的大小和形状可改变。

图2C是示出另一信号分配组件200a的平面图(例如，底侧平面图)的示意图。如图2C所示，金属层210a(其类似于图2A和图2B的金属层210并且可代替该金属层而实现)包括基部部分250、柱体252、柱体254和柱体256，其中柱体252-256中的每个柱体远离基部部分250延伸(例如，延伸出页面)。金属层210a还包括基部部分260和柱体262，其与基部部分250和柱体252-256物理分离且电隔离。即，如图2C所示，基部部分250和柱体252-256被包括在金属层210的第一部分中，而基部部分260和柱体262被包括在金属层210a的第二部分中。

在示例性具体实施中，信号分配组件200a可被包括在功率晶体管器件组件中，该功率晶体管器件组件包括功率晶体管诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)以及快速恢复二极管(FRD)。根据特定的具体实施，功率晶体管和/或FRD可在硅、碳化硅、氮化镓、砷化镓或任何适当的半导体材料中实现。在一些具体实施中，柱体252和柱体254的相应上表面(例如，图2C所示的表面)可与功率晶体管(例如，与IGBT的集电极端子或MOSFET的源极端子)耦合。此外，柱体256的上表面(例如，图2C所示的表面)可与FRD的阴极端子耦合，使得金属层210a将功率晶体管(发射极或源极)与FRD(阴极)电耦合。更进一步，基部部分250可例如在边缘258附近与包括在对应的功率晶体管组件中的引线框的信号片(信号端子、信号引线等)耦合，并且还可例如在边缘259附近与该引线框的热感测信号引脚耦合。另外，柱体262可与对应的功率晶体管半导体管芯的栅极端子耦合，并且基部部分260(例如，在边缘264附近)可与引线框的栅极信号引脚耦合。这种示例类似于图4所示出的具体实施。

在一些具体实施中，基部部分250和基部部分260上的相应柱体的布置以及基部部分250和基部部分260的相应形状和尺寸可变化。作为示例，在一些具体实施中，基部部分260可不是直金属迹线，而是可包括角部或弯曲部以将栅极信号从相关联的引线框的对应信号引脚布线到包括相关联的功率晶体管的半导体管芯上的栅极垫。

图3是示出用于产生包括图1D的信号分配组件100的半导体器件模块300的方法的一部分的流程图。类似的流程可用于使用图2A和图2B的信号分配组件200代替信号分配组件100来产生半导体器件模块。为了简洁起见，该流程(例如，针对信号分配组件200的流程)未在此示出。

在该示例中，首先参考图3的左侧部分，半导体器件模块300可包括衬底310，其可以是DBM衬底。衬底310可包括顶部金属层312，其可以是铜层或其他金属层。如图3所示，半导体管芯320和半导体管芯330可例如经由焊接回流工艺、烧结工艺或其他适当的工艺与衬底310的顶部金属层312耦合。(引线框的)叶片信号端子374也可使用用于将半导体管芯320和半导体管芯330附接到顶部金属层312的相同工艺操作(焊接、烧结等)与顶部金属层312耦合。

在该示例中，半导体管芯320可包括功率晶体管，诸如IGBT或MOSFET，并且半导体管芯330可包括FRD。在该示例中，衬底310的顶部金属层312以及叶片信号端子374与(针对包括在半导体管芯320中的IGBT的)集电极端子或(针对包括在半导体管芯320中的MOSFET的)漏极端子以及针对包括在半导体管芯330中的FRD的阳极电耦合。即，顶部金属层312将功率晶体管(集电极或漏极)和FRD(阳极)两者与叶片信号端子374电耦合。

如图3进一步所示，可执行焊料印刷或分配操作以形成焊料部分342、焊料部分344和焊料部分346，其分别与信号分配组件100的柱体142-146相对应。即，信号分配组件100可翻转并放置在焊料部分342-346上，使得柱体142-146与它们各自的焊料部分对准。此外，信号分配组件100的柱体148可与设置在(引线框的)叶片端子348上的对应焊料部分(图3中未示出)对准。然后可执行焊接回流工艺以(经由信号分配组件100的相应柱体)将信号分配组件100耦合到半导体管芯320、半导体管芯330和叶片端子348。

还如图3所示，半导体器件模块300的引线框还可包括信号引脚370(例如，栅极信号引脚)和信号引脚372(例如，热感测信号引脚)，其可分别经由引线键合370a和引线键合372a与半导体管芯320耦合。

图4是示出用于产生包括图1F的信号分配组件100a的半导体器件模块400的方法的一部分的流程图。类似的流程可用于使用图2C的信号分配组件200a代替信号分配组件100a来产生半导体器件模块。为了简洁起见，该流程(例如，针对信号分配组件200a的流程)未在此示出。

在该示例中，首先参考图4的左侧部分，半导体器件模块400可包括衬底410，其可以是DBM衬底。衬底410可包括顶部金属层412，其可以是铜层或其他金属层。如图4所示，半导体管芯420和半导体管芯430可例如经由焊接回流工艺、烧结工艺或其他适当的工艺与衬底410的顶部金属层412耦合。(引线框的)叶片信号端子474也可使用用于将半导体管芯420和半导体管芯430附接到顶部金属层412的相同工艺操作(焊接、烧结等)与顶部金属层412耦合。

在该示例中，半导体管芯420可包括功率晶体管，诸如IGBT或MOSFET，并且半导体管芯430可包括FRD。在该示例中，衬底410的顶部金属层412以及叶片信号端子474与(针对包括在半导体管芯420中的IGBT的)集电极端子或(针对包括在半导体管芯420中的MOSFET的)漏极端子以及针对包括在半导体管芯430中的FRD的阳极电耦合。即，顶部金属层412将功率晶体管(集电极或漏极)和FRD(阳极)两者与叶片信号端子474电耦合。

如图4进一步所示，可执行焊料印刷或分配操作以形成焊料部分452、焊料部分454、焊料部分456和焊料部分462，其分别与信号分配组件100a的柱体152、154、156和162相对应。即，信号分配组件100a可翻转并放置在焊料部分452、454、456和462上，使得柱体152、154、156和162与它们各自的焊料部分对准。此外，信号分配组件100a的柱体158可与设置在叶片端子448上的对应焊料部分(图4中未示出)对准。更进一步，信号分配组件100a的柱体159和164可与设置在引线框的信号引脚472(例如，热感测信号引脚)和信号引脚472(例如，栅极信号引脚)上的相应焊料部分(图4中未示出)对准。然后可执行焊接回流工艺以(经由信号分配组件100a的相应柱体)将信号分配组件100a耦合到半导体管芯420、半导体管芯430、叶片端子448、信号引脚472和信号引脚470。在该具体实施中，与图3的具体实施相比，引线键合370a和引线键合372a由在信号分配组件100a中实现的信号布线替代。

图5A是包括信号分配组件(SBC结构)(诸如图1A和图1D的信号分配组件100)的半导体器件模块500的侧视图(例如，剖视图)。即，为了说明的目的，半导体器件模块500被描述为包括信号分配组件100，尽管可包括其他信号分配组件具体实施。在该示例中，半导体器件模块500包括衬底510(例如，DBM衬底)、信号分配组件100、半导体管芯520(例如，包括功率晶体管)和半导体管芯530(例如，包括FRD)。图5A中的虚线500a定义插图500a，在图5B中示出了其放大视图。即，插图500a包括与半导体管芯530相对应的用于半导体器件模块500的元件的布置(其中与半导体管芯520相关联的堆叠将是相同或类似的)。

参考图5B，示出了图5A所示的插图500a的放大视图，衬底510包括金属层512(例如，顶部金属层)、陶瓷层514和金属层516(例如，底部金属层)，其可用于半导体器件模块500的底侧冷却。还如图5B所示，并且如上所述，信号分配组件100包括金属层112、模塑料114、陶瓷层120(其可用于半导体器件模块500的顶侧冷却)和粘合剂130。在插图500a的示例中，示出了金属层112的基部部分140和柱体146。如图5B所示，使用层532将半导体管芯530与衬底510的金属层512耦合，该层可以是焊料层或烧结层。进一步如图5B所示，使用层534将柱体146与半导体管芯530耦合，该层可以是焊料层或烧结层。

在特定非限制性示例中，图5B所示的半导体器件模块500的元件可具有沿着线T1的厚度，如下文所指定。当然，在其他具体实施中，可使用其他厚度，并且以举例的方式以及出于说明的目的提供以下讨论。为了清楚起见，图5B所示的元件中的每个元件的示例性厚度(沿着线T1)通常从半导体器件模块500的顶部到半导体器件模块500的底部列出。

在该示例中，对于信号分配组件100，陶瓷层120可具有约0.32mm的厚度，粘合剂130可具有约0.05mm的厚度，并且金属层112可具有约0.70mm(例如，小于1mm)的总体厚度。对于金属层112，基部部分140可具有约0.35mm的厚度并且柱体146可具有约0.35mm的厚度(距基部部分140的高度)，例如，两者均小于0.5mm。应当注意，金属层112的其他柱体可具有相同高度。此外，在该示例中，信号分配组件100的模塑料114可具有约0.35mm的厚度(或者大约与柱体146的高度相同的厚度，或者比该柱体的高度稍小的厚度)，使得柱体146通过114暴露。

更进一步，在该示例中，层534可具有约0.05mm的厚度，半导体管芯530可具有约0.087mm的厚度，并且层532可具有约0.05mm的厚度。对于该示例中的衬底510，金属层512可具有约0.8mm的厚度，陶瓷层514可具有约0.32mm的厚度，并且金属层516可具有约0.2mm的厚度。

图6A是包括信号分配组件(MIM结构)(诸如图2A和图2B的信号分配组件200)的半导体器件模块600的侧视图(例如，剖视图)。即，为了说明的目的，半导体器件模块600被描述为包括信号分配组件200，尽管可包括其他信号分配组件具体实施。在该示例中，半导体器件模块600包括衬底610(例如，DBM衬底)、信号分配组件200、半导体管芯620(例如，包括功率晶体管)和半导体管芯630(例如，包括FRD)。图6A中的虚线600a定义插图600a，在图6B中示出了其放大视图。即，插图600a包括与半导体管芯620相对应的用于半导体器件模块600的元件的布置(其中与半导体管芯620相关联的堆叠将是相同或类似的)。

参考图6B，示出了图6A所示的插图600a的放大视图，衬底610包括金属层612(例如，顶部金属层)、陶瓷层614和金属层616(例如，底部金属层)，其可用于半导体器件模块600的底侧冷却。还如图6B所示，并且如上所述，信号分配组件200包括金属层210、绝缘体层230和金属层220(其可用于半导体器件模块600的顶侧冷却)。在插图600a的示例中，示出了金属层210的基部部分240和柱体242。如图6B所示，使用层622将半导体管芯620与衬底610的金属层612耦合，该层可以是焊料层或烧结层。进一步如图6B所示，使用层624将柱体242与半导体管芯620耦合，该层可以是焊料层或烧结层。

在特定非限制性示例中，图6B所示的半导体器件模块600的元件可具有沿着线T2的厚度，如下文所指定。当然，在其他具体实施中，可使用其他厚度，并且以举例的方式以及出于说明的目的提供以下讨论。为了清楚起见，图6B所示的元件中的每个元件的示例性厚度(沿着线T2)通常从半导体器件模块600的顶部到半导体器件模块600的底部列出。

在该示例中，对于信号分配组件200，金属层220可具有约0.62mm的厚度，并且绝缘体层230可具有约0.05mm的厚度。此外，金属层210可具有约0.80mm(例如，小于1mm)的总体厚度。对于金属层210，基部部分240可具有约0.62mm的厚度并且柱体242可具有约0.18mm的厚度(距基部部分140的高度)。应当注意，金属层210的其他柱体可具有相同高度。

更进一步，在该示例中，层624可具有约0.05mm的厚度，半导体管芯620可具有约0.087mm的厚度，并且层622可具有约0.05mm的厚度。对于该示例中的衬底610，金属层612可具有约0.8mm的厚度，陶瓷层614可具有约0.32mm的厚度，并且金属层616可具有约0.4mm的厚度。

图7是示出用于产生包括信号分配组件(诸如图1A或图2A的组件)的半导体器件模块的方法700的流程图。在方法700中，框710包括制作或提供信号分配组件，诸如SBC结构或MIM结构，如本文关于图1A至图2C所述的那些。在框720处，方法700包括将功率晶体管(例如，IGBT的集电极端子或MOSFET的漏极端子)、FRD(例如，阳极端子)和一个或多个引线框部分耦合到衬底，诸如在如图3和图4的示例中的DBM衬底的金属层上。在框730处，如果信号分配组件不包括栅极和/或热感测信号布线和/或相关联的导电柱，则方法700包括形成相应的引线键合以提供从引线框的相应信号端子(信号引脚等)到(例如，在功率晶体管半导体管芯的表面上的)栅极端子和/或热感测端子的电连接。在框740处，方法700包括将框710的信号分配组件耦合到半导体管芯以及耦合到引线框的一个或多个相应部分。在一些具体实施中，框720处的操作可用第一焊料来完成并且框740处的操作可用第二焊料来完成，其中第二焊料具有比第一焊料的熔点更低的熔点，例如以防止在框720处使用的焊料的不想要的回流。在一些具体实施中，框720和740处的操作可包括烧结操作，诸如银烧结。在框750处，方法700包括将所产生的半导体器件组件封装在模塑料中，其中信号分配结构的表面穿过模塑料的第一表面暴露并且框720的衬底的表面穿过模塑料的第二表面暴露。

应当理解，在前面的描述中，当元件诸如层、区域或衬底被提及在另一个元件上，连接到另一个元件，电连接到另一个元件，耦接到另一个元件，或电耦接到另一个元件时，该元件可直接在另一个元件上，连接或耦接到另一个元件，或者可以存在一个或多个中间元件。相反，当元件被提及直接在另一个元件或层上、直接连接到另一个元件或层、或直接耦接到另一个元件或层时，不存在中间元件或层。虽然在整个具体实施方式中可能不会使用术语直接在…上、直接连接到…、或直接耦接到…，但是被示为直接在元件上、直接连接或直接耦接的元件能以此类方式提及。本申请的权利要求书可被修订以叙述在说明书中描述或者在附图中示出的示例性关系。

如在本说明书中所使用的，除非根据上下文明确地指出特定情况，否则单数形式可包括复数形式。除了附图中所示的取向之外，空间相对术语(例如，在…上方、在…上面、在…之上、在…下方、在…下面、在…以下、在…之下、在…顶部、在…底部等)旨在涵盖器件在使用或操作中的不同取向。在一些具体实施中，在…上面和在…下面的相对术语可分别包括竖直地在…上面和竖直地在…下面。在一些具体实施中，术语邻近能包括横向邻近或水平邻近。

虽然所描述的具体实施的某些特征已经如本文所述进行了说明，但是本领域技术人员现在将想到许多修改形式、替代形式、变化形式和等同形式。例如，关于一个实施方式示出的特征在适当的情况下也可以包括在其他实施方式中。因此，应当理解，所附权利要求书旨在涵盖落入具体实施的范围内的所有此类修改形式和变化形式。应当理解，这些修改形式和变化形式仅仅以举例而非限制的方式呈现，并且可以进行形式和细节上的各种变化。除了相互排斥的组合以外，本文所述的设备和/或方法的任何部分可以任意组合进行组合。本文所述的具体实施可包括所描述的不同具体实施的功能、部件和/或特征的各种组合和/或子组合。