将联接元件与功率半导体模块基底连接的设备及其方法技术

本发明专利技术涉及一种将联接元件与功率半导体模块基底连接的设备及其方法。本发明专利技术说明了一种用于以焊接技术将功率半导体模块的联接元件与导体迹线连接的设备，该设备包括用于布置基底的支座，其中，支座具有第一和第二子支座，其中，第一子支座是具有在50kN/mm2至300kN/mm2之间的弹性模量的金属成形体，第二子支座是具有在10N/mm2至500N/mm2之间的弹性模量的弹性成形体，并且其中，底部元件安设在第二子支座上；该设备还包括被构造成用于将底部元件固定在支座上的保持装置、超声焊极、用于将联接元件相对基底定位的定位装置。本发明专利技术还说明了一种在使用该设备的情况下制造功率半导体模块的制造方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术说明了一种用于以焊接技术将联接元件与基底(尤其是基底的导体迹线)、尤其是与功率半导体模块基底连接的设备以及一种借助这种类型的设备制造功率半导体模块的方法。利用焊接技术的连接、简称焊接连接的概念在此并且在下文中应当理解为所有的焊接连接类型、尤其是超声波焊接连接和类似的连接类型，但是明显不是引线键合连接、例如本领域常见的薄引线键合连接或厚引线键合连接。
技术介绍
由现有技术、例如DE 101 03 084 Al公知了一种具有至少一个功率半导体结构元件的功率半导体模块，其中，功率半导体结构元件直接布置在基底上，该基底具有绝缘材料体以及布置在朝向功率半导体结构元件的上侧上的与绝缘材料体固定连接的金属层，其中，功率半导体模块的至少一个联接元件借助焊接与金属层连接。用于以焊接技术将联接元件与基底导体迹线连接的设备的本领域常见的设计具有用于布置底部元件的金属支座、保持装置以及超声焊极，该底部元件可以构造为带布置在其上的基底的底板或可以仅构造为基底，该保持装置构造用于将底部元件固定在支座上。此外，可以设置用于将联接元件相对基底定位的定位装置。原则上问题在于，当借助本领域常见的设备通过将能量借助超声焊极引导到联接元件上而实施焊接连接时，在以本领域常见的方式构造有导体迹线的金属层与绝缘材料体之间的连接被损坏或被预先损坏。在此，在使用功率半导体模块时，绝缘材料体与导体迹线之间的连接可能至少局部松脱。由此，至少会限制功率半导体模块的耐久性。
技术实现思路
基于上面提到的事实，本专利技术的任务在于，提供一种改进的用于以焊接技术连接联接元件与基底的设备，以及提供一种用于在使用这种类型的设备的情况下制造功率半导体模块的方法。根据本专利技术，该任务通过具有权利要求1的特征的设备以及通过具有权利要求10的特征的功率半导体模块来解决。优选的实施方式在相应的从属权利要求中进行描述。根据本专利技术的用于以焊接技术将联接元件、尤其是功率半导体模块的联接元件与基底的导体迹线、尤其是功率半导体模块的导体迹线连接的设备，其具有:.支座，其用于布置底部元件，该底部元件构造为基底或构造为具有布置在其上的基底的底板，其中，支座具有第一和第二子支座，其中，第一子支座是具有在50kN/mm2至300kN/mm2之间的弹性模量的金属成形体，并且第二子支座是具有在10N/mm2至500N/mm2之间的弹性模量的弹性成形体，并且其中，底部元件安设在第二子支座上，尤其是仅安设在第二子支座上；.保持装置，其构造用于将底部元件固定在支座上；?超声焊极；.定位装置，其用于将联接元件相对基底定位，从而使联接元件的接触脚安设在基底导体迹线的接触部上并且借助超声焊极与之连接。特别优选的是，第二子支座的弹性模量在25N/mm2至100N/mm2之间。此外，优选的是，第一和第二子支座以机械方式、优选借助螺纹连接件相互连接。在此，第二子支座可以具有0.2cm、优选Icm的最小厚度。特别有利的是，保持装置构造为机械夹持装置，并且替选或附加地构造为气动式抽吸装置。同样可以优选的是，接触部至少具有2mm2、优选5mm2的面积。特别优选的是，第二子支座具有肖氏A 60至肖氏D 80、优选肖氏A80至肖氏A 95的硬度。有利的是，第二子支座由塑料、优选聚氨酯、优选聚氨酯弹性体、优选基于聚醚的聚氨酯弹性体构成。在根据本专利技术的用于制造功率半导体模块的方法中，该功率半导体模块具有底部元件，底部元件构造为基底或构造为具有布置在其上的基底的底板，该功率半导体模块还具有联接元件，为了电连接，该联接元件尤其是由铜或铜合金构成，其中，联接元件具有接触脚，该接触脚与基底导体迹线的配属的接触部以焊接技术连接，该导体迹线尤其是由铜或铜合金构成。显然，联接元件的概念在此也可以理解为多个联接元件，并且也可以理解为多个不同功能的联接元件、例如内部的或向外引导的负载联接元件或辅助联接元件。可以优选的是，底部元件在纵向方向上具有至少一个第一预先弯曲部。同时或作为替选可以优选的是，底部元件在横向方向上具有至少一个第二预先弯曲部。可以理解的是，本专利技术的不同设计方案，也就是说设备、制造方法以及由此制造出的功率半导体模块的设计方案可以单独或以任意组合的方式实施，以便实现改进。尤其得，上面提到的以及在这里或在下文中将阐述的特征不仅可以按给出的组合方式，而且也可以按其他组合方式来使用，或者也可以单独地使用，而不会脱离本专利技术的范围。【附图说明】从下面对根据本专利技术的设备、根据本专利技术制造的功率半导体模块或其相应部件的在图1至图4中示意性示出的实施例的描述得到了对本专利技术的进一步阐述、有利的细节和特征。其中:图1示出根据本专利技术的设备的第一设计方案，其具有已布置好的功率半导体模块基底;图2示出根据本专利技术的设备的第二设计方案，其具有底板，该底板具有位于其上的功率半导体模块基底；图3示出底板的剖视图以及俯视图，该底板具有位于其上的根据本专利技术制造的第一功率半导体模块基底；图4示出底板的剖视图以及俯视图，该底板具有位于其上的根据本专利技术制造的第二功率半导体模块基底。【具体实施方式】图1示出根据本专利技术的设备I的第一设计方案，其具有已布置好的功率半导体模块基底60。示出了由第一和第二子支座20、22构成的支座2。第一子支座20优选在其基本设计方案中相应于用于焊接连接、尤其是超声波焊接连接的本领域常见的支座。该第一子支座20在此由金属成形体、尤其是钢体构成。借助本领域常见的螺纹连接件连接将第二子支座22与第一子支座20力锁合地连接。该第二子支座22在其背离第一子支座20的表面上构造出用于要借助焊接连接来连接的物体(在此为功率半导体模块的底部元件6)的贴靠面。此外，还示出了保持装置3，其用于固定待焊接的物体或其一部分。示出了两个在此协同作用的保持装置3，即夹持装置30以及气动的抽吸装置32，它们一起用于将物体力锁合地保持在第二子支座22的表面上。在物体(底部元件6)本身不具有足够的机械稳定性，以便仅借助两个保持装置3中的一个进行固定的情况下，这两个设计方案是特别有利的。另一方面，在每个任意的物体的情况下，两个保持装置30、32在功能上起补充作用。布置在第二子支座22表面上的物体在此是功率半导体模块的本领域常见的基底60。该基底60在此在不对普遍性进行限制的情况下由绝缘材料体64构成，例如由工业陶瓷构成，其具有布置在两个主面上的金属层、优选铜覆层62、66。铜覆层62、66尤其是在基底60的背离支座2的侧上构造出功率半导体模块的导体迹线62。本领域常见的功率半导体结构元件70布置在导体迹线62上并且与其导电连接。没有进一步示出的连接部将这些功率半导体结构元件70与基底60的其他导体迹线62连接。在此，焊接连接应构造在功率半导体模块的联接元件80与导体迹线62之间。在不对普遍性进行限制的情况下，联接元件是用于功率半导体模块的外部连接的负载联接元件。负载联接元件80具有接触脚8，其应与基底60的导体迹线62的配属的接触部620连接。负载联接元件80以及接触脚82均构造为金属成形体，其优选由具有金属表面涂层的铜构成，所述金属表面涂层是本领域常见的并且不强制覆盖整个表面，优选由银或镍构成。为了使负载联接元件80并且尤其是接触脚82相对导体迹线62的接触部62本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于以焊接技术将联接元件(80)与基底(60)的导体迹线(62)连接的设备(1)，其中，所述设备具有：·支座(2)，所述支座用于布置底部元件(6)，所述底部元件构造为基底(60)或构造为具有布置在其上的基底(60)的底板(68)，其中，所述支座(2)具有第一子支座(20)和第二子支座(22)，其中所述第一子支座(20)是具有在50kN/mm2至300kN/mm2之间的弹性模量的金属成形体，而所述第二子支座(22)是具有在10N/mm2至500N/mm2之间的弹性模量的弹性成形体，并且其中，所述底部元件(6)安设在所述第二子支座(22)上；·保持装置(3)，所述保持装置被构造成用于将所述底部元件(6)固定在所述支座(2)上；·超声焊极(5)；·定位装置(4)，所述定位装置用于将所述联接元件(80)相对所述基底(60)定位，从而使所述联接元件(80)的接触脚(82)安设在所述基底(60)的导体迹线(62)的接触部(620)上，并且借助所述超声焊极(5)与所述接触部连接。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：比约恩·陶舍尔，斯特凡·福理斯，
申请(专利权)人：赛米控电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE