具有用于连接半导体芯片的第一和第二连接元件的半导体模块及制造方法技术

本发明专利技术涉及一种半导体模块(1)，其具有：衬底(2)；半导体芯片(6)，其设置在衬底(2)上；和用于将半导体芯片(6)与印制导线(7)和/或半导体模块(1)的另外的器件电连接的第一连接元件(12)，其中，第一连接元件(12)至少在部分区域以表面贴靠半导体芯片(6)和衬底(2)以及印制导线(7)和/或另外的器件，其中，半导体模块(1)具有用于将半导体芯片(6)与印制导线(7)和/或另外的器件电连接的第二连接元件(13)，其中，第二连接元件(13)设计为线或条带。

Semiconductor modules and manufacturing methods with first and second connecting elements for connecting semiconductor chips

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于连接半导体芯片的第一和第二连接元件的半导体模块及制造方法
本专利技术涉及一种半导体模块，其具有：衬底；半导体芯片，半导体芯片布置在衬底上；和用于将半导体芯片与印制导线和/或半导体模块的另外的器件电连接的第一连接元件，其中，第一连接元件至少在部分区域以表面贴靠半导体芯片和衬底以及印制导线和/或另外的器件。此外，本专利技术涉及一种用于制造半导体模块的方法。
技术介绍
当前，所关注的是如下半导体模块，其例如能够是电子装置或电力电子装置的一部分。这种半导体模块包括布置在衬底上的至少一个半导体芯片。半导体芯片与半导体模块的另外的部件电连接。例如，半导体芯片能够与一个或多个布置在衬底上的印制导线连接。此外，半导体芯片能够与另外的半导体模块的另外的组件或半导体芯片电连接。现有技术中披露了用于电接触半导体芯片的多种方法。用于接触半导体芯片的一种通常使用的形式是键合线。但是在此，键合线在半导体芯片处的接触部位被已知为薄弱部位。这是由于，接触面比较小。此外，键合线带来如下缺点：在半导体模块之内可能出现电磁干扰，进而无法充分地确保电磁兼容性(EMV)。此外，通过键合线汇总的加载会提高温度。这能够引起膨胀进而产生热应力。这能够导致损坏。此外，从现有技术中已知一种半导体芯片与条带(也能够称作为英语ribbon)接触。因为单个条带具有比键合线更大的横截面，所以为了实现相同的导体横截面，与键合线相比需要更少数量的条带。然而，需要更大的面才能将条带接触到半导体芯片表面上。因此不再能实现更好的载流能力。此外，没有排除射入电磁干扰，并且已经证明：半导体模块在特定的运行状态下易于振荡。此外，从现有技术中已知使用柔性板以接触半导体芯片。在此，半导体芯片通过预制的连接元件大面积地被接触，连接元件例如能够设计为柔性板。因此显著增大了接触面。但是，连接元件的有效横截面比键合线更小。在此，只能通过提高柔性板或连接元件的层厚度才能改进有效横截面。但是，如果连接元件构造成薄且柔性的，则连接元件的弹性和膨胀良好，并且连接元件能够连同半导体芯片一起发生弹性形变，从而不引起连接元件的剩余形变。但是，连接元件的载流能力会由于层厚度小而不足。也能够是如下情况：即连接元件之内的温度上升被提高，从而无法充分利用半导体芯片的有效功率。但是如果提高连接元件的层厚度，则这可能导致连接元件不再具有用于在温度变换时与半导体芯片一起膨胀的足够柔性。因此无法保证足够的鲁棒性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提出一种如何能够可靠地构成前文提出类型的半导体模块之内的电连接的解决方案。根据本专利技术，所述目的通过具有相应的独立权利要求的特征的半导体模块、以及方法来实现。本专利技术的有利的改进方案是从属权利要求的主题。根据本专利技术的半导体模块包括衬底。此外，半导体模块包括半导体芯片，半导体芯片布置在衬底上。此外，半导体模块包括用于将半导体芯片与印制导线和/或半导体模块的另外的器件电连接的第一连接元件，其中，第一连接元件至少在部分区域以表面贴靠半导体芯片和衬底以及印制导线和/或另外的器件。最后，半导体模块包括用于将半导体芯片与印制导线和/或另外的器件电连接的第二连接元件，其中，第二连接元件设计为线或条带。半导体模块例如能够用于电力电子装置。半导体模块包括能够由电绝缘材料形成的衬底。优选地，衬底由陶瓷制成。在衬底上布置有半导体芯片。也可称作为裸片(die)的半导体芯片尤其是未封装的半导体器件。半导体芯片例如能够设计为二极管、晶体管等。此外，半导体模块能够具有印制导线，印制导线布置在衬底上或印制导线施加到衬底上。此外，半导体模块能够具有另外的器件或电子器件。另外的器件能够为另外的半导体芯片。此外，半导体模块包括第一电连接元件。该第一电连接元件用于将半导体芯片与印制导线和/或与另外的器件电连接。在此，第一连接元件设计为，使得其以表面贴靠半导体芯片的一个区域并也贴靠衬底的一个区域。此外，第一连接元件能够以表面贴靠另一组件或印制导线的一个区域。连接元件尤其能够设计为叠层结构或设计为柔性板。根据本专利技术的一个主要方面提出：半导体模块除了第一连接元件之外还具有第二连接元件。该第二连接元件也用于将半导体芯片与印制导线和/或另外的器件连接。在此，第二连接元件设计为线和/或条带。还可以提出，第二连接元件包括多个线和/或多个条带。例如，第二连接元件能够设计为键合线。替选于此，第二连接元件能够设计为条带(ribbon)。通过第二连接元件，显著改进了第一连接元件的载流能力。在此，第二连接元件尤其用于提供低电感的换向路径，由此使半导体芯片中的开关损失最小化。此外，第一连接元件带来在开关过程期间电磁干扰小的优点。通过第二连接元件，提高了半导体芯片和印制导线和/或另外的器件之间的电连接的载流能力。因此整体上能够提供用于半导体芯片的更可靠的电连接。优选地，第二连接元件布置在第一连接元件背离半导体芯片的一侧上。因此，线或条带作为平行的电流路径安装在第一连接元件之上。这使得键合线或条带的温度上升更小。此外，线或条带与第一连接元件电连接。因此，能够改进线或条带的接触。当仅使用线或条带而没有第一连接元件时，这些线或条带通常直接与半导体芯片连接。由于在此形成的接触面比较小，可能出现损坏。因此能够提供具有鲁棒性的电连接。在一个实施方式中，第一连接元件包括电绝缘的薄膜和施加在薄膜上的金属层。例如，能够借助于所谓的方法(SiPLIT-西门子平面互联技术)来提供第一连接元件。在此，可以首先将电绝缘的薄膜施加到半导体芯片、衬底以及印制导线和/或另外的器件上，使得这些薄膜贴靠这些部件。随后，薄膜能够被相应地结构化。随后能够将金属层施加到薄膜上。也能够提出：第一连接元件借助于所谓的技术提供。在此，金属层能够以烧结方法施加到薄膜上。借此，能够使用已知的方法来制造第一连接元件。根据另一实施方式，第一连接元件可以设计为柔性的。原则上，第一连接元件能够通过如下方式提供：将柔性的能导电的板施加到半导体模块的待连接的部件上。因此例如能够在电连接时显著地增大接触面。此外，能够可靠地补偿与温度波动相关的膨胀。还有利的是：第二连接元件至少在部分区域具有预设的曲率。换言之，线或条带能够在部分区域设计为弓形的。通过第二连接元件的该设计方案能够实现：第二连接元件具有一定弹性。因此，能够补偿由于温差引起的半导体模块的单个部件的膨胀。根据另一实施方式，半导体模块具有至少一个绝缘元件，该绝缘元件布置在半导体芯片和第一连接元件之间。该绝缘元件优选由电绝缘材料制成。特别地，该绝缘元件能够布置在半导体芯片的边缘区域处。在半导体芯片的边缘区域处存在半导体芯片的结构负责止挡功能的相应的结构。通过绝缘元件能够防止，结构被电连接。因此能够借助于绝缘元件提供可靠的边缘绝缘。还有利的是，半导体模块具有底板，底板在衬底背离半导体芯片的一侧上与衬底连接。例如，底板能够由金属构成。底板也能够由包括碳化硅和/或铝的材料形成。借助于底板能够可靠地排出在半导体模块或半导体芯片运行时产生的热量。此外能够提出，半导体模块具有控制回路。在控制回路中于是能够仅使用第一连接元件用于电连接。在控制回路中通常存在更低的电流负载。因此，排除或最小化电磁干扰或影像。半导体模块能够被用于电力电子装置或另外的电子部件中。也能够本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体模块(1)，具有：衬底(2)；半导体芯片(6)，所述半导体芯片设置在所述衬底(2)上；和第一连接元件(12)，用于将所述半导体芯片(6)与所述半导体模块(1)的另外的器件电连接；其中，所述第一连接元件(12)至少在部分区域以表面贴靠所述半导体芯片(6)和所述衬底(2)以及所述另外的器件，其特征在于，所述半导体模块(1)具有第二连接元件(13)，所述第二连接元件用于将所述半导体芯片(6)与所述另外的器件电连接，其中，所述第二连接元件(13)设计为线或条带，并且其中，所述第一连接元件(12)包括电绝缘薄膜和施加在所述薄膜上的金属层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.28 EP 16207050.21.一种半导体模块(1)，具有：衬底(2)；半导体芯片(6)，所述半导体芯片设置在所述衬底(2)上；和第一连接元件(12)，用于将所述半导体芯片(6)与所述半导体模块(1)的另外的器件电连接；其中，所述第一连接元件(12)至少在部分区域以表面贴靠所述半导体芯片(6)和所述衬底(2)以及所述另外的器件，其特征在于，所述半导体模块(1)具有第二连接元件(13)，所述第二连接元件用于将所述半导体芯片(6)与所述另外的器件电连接，其中，所述第二连接元件(13)设计为线或条带，并且其中，所述第一连接元件(12)包括电绝缘薄膜和施加在所述薄膜上的金属层。2.根据权利要求1所述的半导体模块(1)，其特征在于，所述第二连接元件(13)布置在所述第一连接元件(12)背离所述半导体芯片(6)的一侧(14)上。3.根据前述权利要求中任一项所述的半导体模块(1)，其特征在于，所述第一连接元件(12)设计为柔性的。4.根据前述权利要求中任一项所述的半导体模块(1)，其特征在于，所述第二连接元件(13)至少在部分区域具有预设的曲率。5.根据前述权利要求中任一项所述的半导体模块(1)，其特征在于，所述半导体模块(6)具有至少一个绝缘元件(11)，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：格奥尔格·扎伊泽，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE