專利名稱：功率半導(dǎo)體模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明描述了一種有殼體的功率半導(dǎo)體模塊，該功率半導(dǎo)體模塊 具有構(gòu)造為交替層序列的、用于與功率半導(dǎo)體構(gòu)件的負(fù)荷和控制接頭 進(jìn)行電連接的第一接觸元件以及具有用于對(duì)外進(jìn)行觸點(diǎn)接通
(Kontaktierung)的第二接觸元件。
背景技術(shù)：
功率半導(dǎo)體模塊形成本發(fā)明的出發(fā)點(diǎn)，正如其例如在DE 103 55 925 Al和由DE 10 2006 078 013 Al中所公知的。所述第一個(gè)出版文獻(xiàn) 公開(kāi)了用于功率半導(dǎo)體構(gòu)件的接觸元件，該接觸元件由帶絕緣中間層 的第一導(dǎo)電箔片和第二導(dǎo)電箔片的箔片組件所組成。功率半導(dǎo)體構(gòu)件 與第一導(dǎo)電層借助超聲波焊接持久而可靠地電連接。功率半導(dǎo)體構(gòu)件 的模塊內(nèi)部的適配于電路的連接(所述功率半導(dǎo)體構(gòu)件不僅包括負(fù)荷 接頭而且包括控制接頭)在此被公開(kāi)。然而，所述的出版文獻(xiàn)未公開(kāi) 用于對(duì)外連接的負(fù)荷和控制連接的細(xì)節(jié)。
DE 10 2006 078 013 Al公開(kāi)了一種功率半導(dǎo)體模塊，其帶有殼體、 襯底和由DE 103 55 925 Al中作為箔片組件所公知的接觸元件，其中， 箔片組件在各個(gè)限定的區(qū)段中穿過(guò)殼體中的引導(dǎo)區(qū)段到達(dá)殼體的外 側(cè)，以便在那里保證與外部的印刷電路板的負(fù)荷和控制接頭。
在此不利的是，與外部印刷電路板的觸點(diǎn)接通借助釬焊連接來(lái)構(gòu) 造，該觸點(diǎn)接通在觸點(diǎn)接通的拆焊和重新釬焊時(shí)，由于第一接觸元件 的高柔性而必須被重新安設(shè)并且必須相應(yīng)于外部印刷電路板的電路布 局地與接觸面一起被重新調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，介紹一種功率半導(dǎo)體模塊，該功率半導(dǎo)體模 塊具有殼體和構(gòu)造為交替層序列的接觸元件以及用于對(duì)外進(jìn)行觸點(diǎn)接 通的第二接觸元件，其中，功率半導(dǎo)體模塊可以簡(jiǎn)單地制造并且允許 功率半導(dǎo)體模塊的第一接觸元件與第二接觸元件可靠的觸點(diǎn)接通。
該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明地通過(guò)權(quán)利要求1的特征的措施得以解決。優(yōu) 選的實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中進(jìn)行介紹。
本發(fā)明的設(shè)想從如下的功率半導(dǎo)體模塊出發(fā)，所述功率半導(dǎo)體模 塊具有殼體、帶有第一導(dǎo)體軌的至少一個(gè)襯底以及在這些導(dǎo)體軌上適 配于電路地布置的功率半導(dǎo)體構(gòu)件。
此外，功率半導(dǎo)體模塊具有至少--個(gè)第一接觸元件，其中，該第 一接觸元件由至少一個(gè)導(dǎo)電層和至少一個(gè)絕緣層的交替的層序列所組 成。至少一個(gè)導(dǎo)電層在自身內(nèi)結(jié)構(gòu)化并且因此形成第二導(dǎo)體軌，該導(dǎo) 體軌適配于電路地與功率半導(dǎo)體構(gòu)件的負(fù)荷和控制連接面接觸。第一 接觸元件的第一接觸區(qū)段借助在殼體中布置的并相應(yīng)地配屬于第一接 觸元件的支承部在功率半導(dǎo)體模塊的內(nèi)部進(jìn)行調(diào)節(jié)和支承。在此，優(yōu) 選可以為，支承部一體地由殼體材料所構(gòu)成。此外，為了對(duì)第一接觸 元件進(jìn)行調(diào)節(jié)和支承，有利的是，支承部與殼體的側(cè)面圍成一個(gè)角。
此外，功率半導(dǎo)體模塊具有至少一個(gè)第二接觸元件，該第二接觸 元件優(yōu)選與殼體牢固地連接并且分別穿過(guò)已在殼體內(nèi)布置的穿引部到 達(dá)殼體的外側(cè)并且用于在那里例如與外部印刷電路板進(jìn)行對(duì)外的觸點(diǎn) 接通。在此，第二接觸元件在功率半導(dǎo)體模塊內(nèi)部形成第二接觸區(qū)段， 該第二接觸區(qū)段通過(guò)與第一接觸元件的第一接觸區(qū)段根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo) 電連接而使得在功率半導(dǎo)體構(gòu)件與對(duì)外觸點(diǎn)接通部之間的適配于電路 的、導(dǎo)電連接意義上的觸點(diǎn)接通成為可能。為此，第二接觸元件構(gòu)成 有第三接觸區(qū)段，第三接觸區(qū)段穿過(guò)殼體內(nèi)部的、分別配屬給該第三接觸區(qū)段的穿引部到達(dá)殼體的外側(cè)。
在此，根據(jù)本發(fā)明地在配屬于第一接觸元件的支承部上的第一接 觸元件與在第二接觸元件的引導(dǎo)區(qū)段上的第二接觸元件之間構(gòu)成空 腔，將導(dǎo)電的填充物，優(yōu)選為焊劑裝入該空腔中。該形成的空腔在此 由于支承部的布置而優(yōu)選呈楔形地構(gòu)造，而同樣也可以接近漏斗形地 構(gòu)造。對(duì)于空腔的構(gòu)造方案，根據(jù)本發(fā)明有利的是，構(gòu)造為交替的層 序列并且因此柔性的第一接觸元件可靠地支承并且同時(shí)構(gòu)成與第二接 觸元件的可靠的、導(dǎo)電的連接。


借助圖1至3的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的解決方案進(jìn)一步進(jìn)行闡述。
圖1以截面圖示出帶有已布置的外部印刷電路板的、基于現(xiàn)有技
術(shù)的功率半導(dǎo)體模塊以及以截面圖示出某一區(qū)域的放大視圖。
圖2以截面圖概要地示出帶有已布置的外部印刷電路板的、根據(jù)
本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊的構(gòu)造方案。
圖3以三維側(cè)-俯視圖示出根據(jù)本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊的概要圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)的構(gòu)造方案，所述系統(tǒng)具有功率半
導(dǎo)體模塊l、連接裝置2和外部印刷電路板7。出于結(jié)構(gòu)的清楚性的目 的，還示出冷卻體18。
功率半導(dǎo)體模塊由殼體3組成，殼體3包圍電絕緣的襯底10。襯 底IO又具有基體，基體優(yōu)選是諸如氧化鋁或者亞硝酸鋁的絕緣陶瓷。 在朝向功率半導(dǎo)體模塊內(nèi)部的第一主體面上，襯底io具有在自身內(nèi)進(jìn) 行結(jié)構(gòu)化的導(dǎo)體軌12。在襯底的導(dǎo)體軌12上布置有功率半導(dǎo)體構(gòu)件 14并且適配于電路地借助第一接觸元件6連接，第一接觸元件6由交 替的層序列來(lái)形成。該種在圖1中以放大的剖面圖詳細(xì)示出的層序列
6由分別在自身內(nèi)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的、并因此構(gòu)成導(dǎo)體軌的第一導(dǎo)電層60和 第二導(dǎo)電層64以及布置于第一導(dǎo)電層60與第二導(dǎo)電層64之間的絕緣 層62形成。在此，第一導(dǎo)電層60借助點(diǎn)焊連接部602、 606與功率半 導(dǎo)體構(gòu)件14適配于電路地進(jìn)行觸點(diǎn)接通。此外，將接觸元件引導(dǎo)穿過(guò) 殼體3中的穿引部34到達(dá)殼體3的外側(cè)36，在那里接觸元件構(gòu)成有相 應(yīng)地構(gòu)造的接觸區(qū)段660、 662，所述接觸區(qū)段660、 662用于與外部印 刷電路板7進(jìn)行負(fù)荷和控制觸點(diǎn)接通72，其中，該觸點(diǎn)接通72借助釬 焊連接來(lái)構(gòu)造。
圖2以截面圖示出根據(jù)本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊的第一構(gòu)造方案 的概要圖，其中，與圖1結(jié)構(gòu)相同的元件不再額外介紹。
以截面圖示出的是功率半導(dǎo)體模塊1的左側(cè)，功率半導(dǎo)體模塊1 帶有第一接觸元件6，接觸元件6布置在框架式的殼體3的內(nèi)部并且與 功率半導(dǎo)體構(gòu)件14適配于電路地進(jìn)行觸點(diǎn)接通60a。此外，為第一接 觸元件配有一體地由殼體構(gòu)成的支承部32，支承部32對(duì)第一接觸元件 的第一接觸區(qū)段62進(jìn)行支承并且與框架式殼體的側(cè)面38a圍成大約 15°的角。
此外，示出第二接觸元件4，該第二接觸元件4布置在功率半導(dǎo) 體模塊的內(nèi)部并且在那里形成第二接觸區(qū)段40。此外，第二接觸元件 穿過(guò)在殼體3內(nèi)的穿引部34到達(dá)殼體3的外側(cè)36，第二接觸元件在外 側(cè)36上形成第三接觸區(qū)段42，第三接觸區(qū)段42用于與外部印刷電路 板7進(jìn)行觸點(diǎn)接通，其中，在此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的、與外部印刷電路 板的適配于電路的連接優(yōu)選借助插入式釬焊裝配來(lái)實(shí)現(xiàn)，然而，不受 限制地同樣可以借助表面釬焊裝配來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在此，第二接觸元件通過(guò)以殼體材料來(lái)部分地夾物模壓 (Umspritzen)而與殼體牢固地連接。通過(guò)第一接觸元件6和第二接觸 元件4的布置，第一接觸元件6的第一接觸區(qū)段62和第二接觸元件4的第二接觸區(qū)段40在殼體3的內(nèi)部形成近似楔形的空腔5。在此，空 腔的開(kāi)口指向襯底10的方向并且用于接納焊劑50a，焊劑50a作為導(dǎo) 電的填充物50形成第一接觸元件與第二接觸元件之間的觸點(diǎn)接通?？?腔的、在與襯底相反的方向上布置的、封閉的端面具有小體積的存儲(chǔ) 處52，存儲(chǔ)處52在第一接觸區(qū)段62的端面上包圍第一接觸區(qū)段62并 且于是優(yōu)化了該觸點(diǎn)接通部的可靠性。焊劑50a將整個(gè)空腔填充至該空 腔體積的75%。
此外，示出的是螺栓連接件8，用于以冷卻體2進(jìn)行裝配。在此， 功率半導(dǎo)體模塊的殼體3具有一體構(gòu)成的、用于接納螺栓連接件8的、 空置的第一材料區(qū)段30。該空置的材料區(qū)段和冷卻體具有分別相互對(duì) 齊的間隙300、 302，該間隙300、 302用于接納螺栓連接件。
圖3以三維左俯視圖示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的另一構(gòu)造方案的非 按比例的概要圖，圖中不具冷卻體及襯底，其中，結(jié)構(gòu)相同的元件也 不再額外地介紹。示出了殼體3的左側(cè)壁38a和前側(cè)壁38b以及殼體 的中間壁38c。此外，分別示出各自帶有功率半導(dǎo)體構(gòu)件14a、 14b和 第一接觸區(qū)段62a、 62b的第一接觸元件6a、 6b以及此外分別示出第二 接觸元件4a、 4b，由此，分別構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的空腔5a、 5b。在此， 導(dǎo)電的填充物50是銀導(dǎo)電粘合劑50b，銀導(dǎo)電粘合劑50b填充至空腔 (不能示出)體積的50%。各第一接觸元件6a、 6b的各第一接觸區(qū)段 62a、 62b與殼體的左側(cè)壁38a成5。的角。第二接觸元件4a、 4b的各第 二接觸區(qū)段借助粘接連接在其與殼體的所述側(cè)壁38a的各接觸面上以 及在從殼體中出來(lái)到達(dá)殼體外側(cè)(未示出)的穿引部上與殼體3持久 地連接。從在殼體中配屬于其的穿引部中出來(lái)，第二接觸元件4a、 4b 在殼體的外側(cè)上分別構(gòu)成有第三接觸區(qū)段(僅示出42a)。
權(quán)利要求
1.功率半導(dǎo)體模塊(1)，具有襯底(10)、殼體(3)和在所述殼體(3)內(nèi)部的至少一個(gè)第一接觸元件(6)以及至少一個(gè)第二接觸元件(4)，所述第一接觸元件(6)帶有至少一個(gè)配屬于所述接觸元件的支承部(32)，其中，所述第一接觸元件(6)由具有至少一個(gè)第一層(60、64)和至少一個(gè)絕緣層(62)的交替的層序列來(lái)布置而成，并且其中，所述第一接觸元件(6)具有至少一個(gè)第一接觸區(qū)段(68)，用于與所述第二接觸元件(4)進(jìn)行觸點(diǎn)接通，并且其中，所述第二接觸元件(4)具有至少一個(gè)布置于所述功率半導(dǎo)體模塊的內(nèi)部的第二接觸區(qū)段(40)，用于與所述第一接觸區(qū)段(68)進(jìn)行觸點(diǎn)接通，以及具有至少一個(gè)穿過(guò)所述殼體的外側(cè)(36)進(jìn)行伸展的第三接觸區(qū)段(42)，用于對(duì)外進(jìn)行觸點(diǎn)接通，其中，所述殼體具有配屬于所述第二接觸元件(4)的所述第三接觸區(qū)段(42)的、伸展到所述殼體的所述外側(cè)(36)的穿引部(34)，并且其中，在所述第一接觸元件(6)的所述第一接觸區(qū)段(68)與所述第二接觸元件(4)的所述第二接觸區(qū)段(40)之間構(gòu)成有空腔(5)，導(dǎo)電的填充物(50)位于所述空腔(5)中。
2. 按權(quán)利要求l所述的功率半導(dǎo)體模塊，其中，所述第二接觸元 件(4)與所述殼體(3)持久而牢固地連接。
3. 按權(quán)利要求2所述的功率半導(dǎo)體模塊，其中，所述殼體(3) 與所述第二接觸元件(4)的所述持久的連接通過(guò)對(duì)所述第二接觸元件 以殼體材料進(jìn)行部分地夾物模壓或者借助在所述殼體(3)與所述第二 接觸元件(4)之間的粘接連接來(lái)構(gòu)造。
4. 按權(quán)利要求l所述的功率半導(dǎo)體模塊，其中，將所述導(dǎo)電的填 充物(50)構(gòu)成為焊劑(50a)或者構(gòu)成為導(dǎo)電粘合劑(50b)。
5. 按權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊，其中，所述空腔(5) 呈漏斗形或呈楔形地構(gòu)造。
6. 按權(quán)利要求5所述的功率半導(dǎo)體模塊，其中，漏斗形的或者楔 形的所述空腔(5)的開(kāi)口在所述襯底(10)的方向上構(gòu)造。
7. 按權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊，其中，所述空腔(5) 具有存儲(chǔ)處(52)，用于接納所述能導(dǎo)電的填充物(50)。
8. 按權(quán)利要求l所述的功率半導(dǎo)體模塊，其中，所述導(dǎo)電的填充 物(50)具有如下的填充體積，所述填充體積為袋形的所述空腔(5) 的體積的至少50%。
9. 按權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊，其中，所述支承部(32) 一體地由所述殼體材料所構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種功率半導(dǎo)體模塊，其具有襯底、殼體和在所述殼體內(nèi)部的、至少一個(gè)第一接觸元件以及至少一個(gè)第二接觸元件，第一接觸元件帶有至少一個(gè)配屬于該接觸元件的支承部。第一接觸元件由具有至少一個(gè)第一層和至少一個(gè)絕緣層的交替層序列所布置而成，并且第一接觸元件具有至少一個(gè)第一接觸區(qū)段，用于與第二接觸元件進(jìn)行觸點(diǎn)接通。第二接觸元件具有至少一個(gè)布置于功率半導(dǎo)體模塊內(nèi)部的、用于與第一接觸區(qū)段進(jìn)行觸點(diǎn)接通的第二接觸區(qū)段以及至少一個(gè)穿過(guò)殼體的外側(cè)進(jìn)行伸展的、用于對(duì)外進(jìn)行觸點(diǎn)接通的第三接觸區(qū)段。其中，殼體具有配屬于第二接觸元件的第三接觸區(qū)段的伸展到殼體的外側(cè)的穿引部。在第一接觸元件的第一接觸區(qū)段與第二接觸元件的第二接觸區(qū)段之間構(gòu)成有空腔，導(dǎo)電的填充物位于該空腔中。
文檔編號(hào)H01L23/48GK101651123SQ20091016092
公開(kāi)日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月24日
發(fā)明者馬庫(kù)斯·克內(nèi)貝爾 申請(qǐng)人:賽米控電子股份有限公司