半导体功率模块和用于制造半导体功率模块的方法技术

一种半导体功率模块，所述半导体功率模块包括导电的载体板、功率半导体芯片和接触销，该功率半导体芯片布置在所述载体板上并且与所述载体板电连接，该接触销与所述载体板电连接并且构成所述半导体功率模块的外接触部，其中，该接触销布置在钎焊部上方，所述钎焊部构造用于将所述接触销直接地或间接地机械固定在所述载体板上，并且该钎焊部构造用于将所述接触销与所述载体板电连接，其中，所述接触销通过另一连接件与所述载体板电连接，其中，所述另一连接件具有相对于所述载体板机械柔性的部分。

Semiconductor power module and method for manufacturing semiconductor power module

【技术实现步骤摘要】
半导体功率模块和用于制造半导体功率模块的方法
本专利技术涉及一种半导体功率模块和一种用于制造半导体功率模块的方法。
技术介绍
半导体功率模块可以具有接触销，该接触销构造成半导体功率模块的外接触部，并且该接触销例如可以借助压配合与其他电子构件(例如电路板)电连接。可以借助钎焊部(Lotstelle)来将这种接触销固定在半导体功率模块中。在此应确定，与压配合的情况相比，钎焊连接通常具有(显著)更高的错误率。为了满足对半导体功率模块的可靠性的日益增长的需求，因此需要提供从接触销至半导体功率模块的改善的连接(即具有低电气故障率的连接)。本专利技术所基于的任务通过独立权利要求的特征解决。在从属权利要求中说明本专利技术的有利构型和扩展方案。
技术实现思路
具体示例涉及一种半导体功率模块，该半导体功率模块包括导电的载体板功率半导体芯片和接触销，该功率半导体芯片布置在载体板上并且与该载体板电连接，该接触销与载体板电连接并且构成半导体功率模块的外接触部，其中，接触销布置在如下钎焊部上方：该钎焊部构造用于将接触销直接或间接地机械固定在载体板上并且将接触销与载体板电连接，其中，接触销通过另一连接件与载体板电连接，其中，所述另一连接件具有相对于载体板机械柔性的部分。具体示例涉及一种用于制造半导体功率模块的方法，所述方法包括：提供导电的载体板；将功率半导体芯片布置在该载体板上并且将功率半导体芯片与载体板电连接；在载体板上构造第一钎焊部；将接触销如此布置在第一钎焊部上方，使得接触销直接地或间接地机械固定在载体板上，并且使得接触销借助第一钎焊部与载体板电连接；构造另一连接件，借助该另一连接件，接触销与载体板电连接，其中，该另一连接件具有相对于载板机械柔性的部分。附图说明所附的附图示出示例并且用于结合说明书来阐释本专利技术的基本特征。附图的元素不一定必须按比例缩放。相同的附图标记可以表示相应的、相似的或相同的部分。图1A和图1B示出半导体功率模块的示例的示意性侧视图，图1A示出接触销间接地机械安置在载体板上，图1B示出当接触销由于机械负荷而从载体板上脱离时，如何通过另一连接件保持载体板与接触销的电接触；图2示出半导体功率模块的示意性侧视图，其中，接触销直接地机械固定在载体板上；图3A和图3B示出套筒，该套筒具有固定在其上的另一连接件，其中，图3A示出示意性侧视图，图3B示出俯视图；图4A和图4B示出套筒，该套筒具有与其一体的另一连接件，其中，图4A示出示意性侧视图，图4B示出俯视图；图5A至图5D示出接触销的不同示例，该接触销直接地机械固定在半导体功率模块的载体板上；图6示出用于制造半导体功率模块的方法的流程图。具体实施方式下面所描述的半导体功率模块例如可以设计用于处理例如10A、100A或1000A的高电流，并且设计用于处理例如100V、400V、800V或1200V的高电压。所述半导体功率模块例如能够作为变流器运行。下面所描述的半导体功率模块可以具有各种类型的半导体芯片——例如功率半导体芯片、功率双极型晶体管或功率二极管，所述功率半导体芯片例如是功率MOSFETs(金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBTs(绝缘栅双极晶体管)、JFETs(结型场效应管)。半导体功率模块还可以具有逻辑芯片——例如用于控制功率半导体芯片的控制电路或微处理器。半导体芯片例如可以由诸如Si、SiC、SiGe、GaAs或GaN的半导体材料制成。下面所描述的半导体功率模块具有接触销并且在一些情况下还具有套筒。接触销和套筒例如可以由诸如Al、Au、Ag、Cu或Fe的金属或诸如CuSn的金属合金构成。接触销可以具有任意合适的几何形状和尺寸，并且接触销例如可以具有几毫米(例如5mm、10mm或15mm)或几厘米(例如1cm、2cm、5cm或10cm)的长度，并且具有一毫米或几毫米(例如2mm、3mm、4mm或5mm或更大)的直径。下面所描述的半导体功率模块可以具有钎焊连接和/或烧结连接。钎焊材料例如可以包括Sn、Ag或Cu或由这些构成。烧结材料同样可以包括这些金属中的一种或多种或由这些金属构成。可以将烧结材料以金属粉末的形式施加到半导体功率模块的载体板的表面上。图1A示出半导体功率模块100，该半导体功率模块具有导电的载体板101(即带有导电区域的结构化载体板)、功率半导体芯片102和接触销103，功率半导体芯片布置在载体板101上并且与载体板电连接，该接触销与载体板电连接并且构成半导体功率模块100的外接触部。接触销103布置在第一钎焊部104上方，该第一钎焊部构造用于将接触销103间接地机械固定在载体板101上并且将接触销与载体板101电连接。接触销103还通过另一连接件105与载体板101电连接，其中，该另一连接件105具有相对于载体板101机械柔性的部分106。所述机械柔性的部分构造用于使另外的连接件105与作用在另一连接件105上的机械负荷去耦合。机械柔性的部分106可以关于一个轴线、两个轴线甚至三个轴线是柔性的。机械柔性的部分106可以具有相对低的弹性模量和弹性系数(尤其相对低的抗弯强度)。机械柔性的部分106的弹性模量例如可以相应于结合线或结合带(英语：ribbon)的典型弹性模量。该另一连接件可以在第一端105_1上借助第一接触部107与载体衬底101连接。第一接触部107可以是第二钎焊部或熔焊接触部(例如超声焊接)或烧结接触部。另一连接件可以在第二端105_2上借助第二接触部(未示出)与接触销101连接。第二接触部可以是钎焊部或熔焊接触部(例如超声焊接)或烧结接触部。根据一种示例，另一连接件105可以具有导电线或导电带或者由导电线或导电带构成(例如结合线)。在这种情况下，柔性部分106可以在另一连接件的(几乎)整个长度上延伸。载体衬底101上的第一钎焊部104与第一接触部107之间的距离可以处于几毫米到几厘米的尺寸范围内，所述距离例如可以是约2mm、5mm、10mm、15mm、2cm或更大。载体板101可以是适用于半导体功率模块100的任何衬底，并且该载体板例如可以是DCB(直接键合铜)，DAB(直接键合铝)或AMB(活性金属钎焊)型的衬底。功率半导体芯片102可以借助第三钎焊部108与载体板101电连接并且机械连接。接触销103例如可以借助构造在载体板101上的印制导线与功率半导体芯片102电连接。接触销103例如可以是至栅极(或者至功率半导体芯片102的诸如发射极的功率电极)的外接触部。接触销103还可以是半导体功率模块100中的传感器(例如温度传感器)的外接触部。半导体功率模块100可以具有多个接触销103。根据一种示例，第一钎焊部104和/或第三钎焊部108也可以涉及另一类型的接触部(例如烧结接触部或熔焊接触部)。半导体功率模块100可以包括壳体(未示出)，通过该壳体对功率半导体芯片102以及(必要时)载体板101的整个上侧进行封装。该壳体例如可以是预制的塑料壳体，该壳体被插入、旋紧或粘接到承载体板101上。接触销本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体功率模块，所述半导体功率模块包括：/n导电的载体板，/n功率半导体芯片，所述功率半导体芯片布置在所述载体板上并且与所述载体板电连接，/n接触销，所述接触销与所述载体板电连接并且构成所述半导体功率模块的外接触部，/n其中，接触销布置在钎焊部上方，所述钎焊部构造用于将所述接触销直接地或间接地机械固定在所述载体板上，并且所述钎焊部构造用于将所述接触销与所述载体板电连接，/n其中，所述接触销通过另一连接件与所述载体板电连接，其中，所述另一连接件具有相对于所述载体板机械柔性的部分。/n

【技术特征摘要】
20181109 DE 102018128097.11.一种半导体功率模块，所述半导体功率模块包括：
导电的载体板，
功率半导体芯片，所述功率半导体芯片布置在所述载体板上并且与所述载体板电连接，
接触销，所述接触销与所述载体板电连接并且构成所述半导体功率模块的外接触部，
其中，接触销布置在钎焊部上方，所述钎焊部构造用于将所述接触销直接地或间接地机械固定在所述载体板上，并且所述钎焊部构造用于将所述接触销与所述载体板电连接，
其中，所述接触销通过另一连接件与所述载体板电连接，其中，所述另一连接件具有相对于所述载体板机械柔性的部分。


2.根据权利要求1所述的半导体功率模块，其中，所述接触销间接地机械固定在所述载体板上，所述半导体功率模块还包括：
套筒，所述套筒借助所述钎焊部与所述载体板连接，
其中，所述接触销插入到所述套筒中并且与所述套筒形成压配合。


3.根据权利要求1所述的半导体功率模块，其中，所述接触销直接地机械固定在所述载体板上，使得所述接触销具有如下引脚：所述引脚直接安置在所述钎焊部上。


4.根据以上权利要求中任一项所述的半导体功率模块，其中，所述另一连接件具有导电线或导电带。


5.根据以上权利要求中任一项所述的半导体功率模块，其中，所述另一连接件在第一端上具有另一钎焊部或熔焊接触部或烧结接触部，所述另一钎焊部或熔焊接触部或烧结接触部布置在所述载体板上。


6.根据权利要求2所述半导体功率模块，其中，所述另一连接件的第二端安置在所述套筒上。


7.根据权利要求2所述的半导体功率模块，其中，所述另一连接件构成所述套筒的引脚，所述引脚侧向地从所述套筒伸出并且通过另一钎焊部或熔焊接触部或烧结接触部与所述载体板连接。


8.根据权利要求3所述的半导体功率模块，其中，所述另一连接件具有所述引脚的侧向延长部，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·M·赖特尔，M·N·闵采尔，M·施塔尔迈斯特，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE