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带有改进的键合连接结构的功率半导体模

阅读:0发布:2021-04-03

专利汇可以提供带有改进的键合连接结构的功率半导体模专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种功率半导 体模 块 (10),其具有:至少一个衬底(4);至少一个功率 半导体 (2),其布置在衬底(4)上且在其背对衬底的侧面上具有联接面(21);布置在所述衬底(4)上在功率半导体(2)旁的、必要时分割的负载电位面(23);用于将联接面(21)与负载电位面(23)并联导电连接的多个键合连接件(25、26),其中,每个键合连接件(25、26)具有在负载电位面(23)上的至少一个第一键合脚(31)和在联接面(21)上的多个第二键合脚(32),并且其中,每个键合连接件(25、26)在联接面(21)上具有至少一个端部;其中,多个键合连接件(25、26)布置在至少两个群组中,群组由键合脚数量相同的多个键合连接件组成,并且一个群组中的每个键合连接件的第二键合脚(32)仅布置在联接面(22)的由联接面(21)部分面限定的区段或区域(22a或22b)中,并且群组相应的差别在于,其第一键合脚(31)布置成在负载电位面(23)上,并且朝功率半导体(2)具有不同的、但优选在每个群组内一致的间距(a1或a2)。,下面是带有改进的键合连接结构的功率半导体模专利的具体信息内容。

1.一种功率半导体模(10),其具有:
至少一个衬底(4);
至少一个功率半导体(2),其布置在所述衬底(4)上并且在其背对所述衬底的侧面上具有联接面(21);
布置在所述衬底(4)上在所述功率半导体(2)旁的负载电位面(23);
多个键合连接件(25、26),用于将所述联接面(21)与所述负载电位面(23)并联导电连接,其中,每个键合连接件(25、26)具有在所述负载电位面(23)上的至少一个第一键合脚(31)和在所述联接面(21)上的多个第二键合脚(32),并且其中,每个键合连接件(25、26)在所述联接面(21)上具有至少一个端部,
其中,所述多个键合连接件(25、26)布置在至少两个群组(25或26)中,所述群组由键合脚相同数量的多个键合连接件组成,并且一个群组中的每个键合连接件的第二键合脚(32)仅布置在所述联接面(21)的由所述联接面部分表面限定的区段或区域(22a或22b)中,并且所述群组之间的差别在于,其第一键合脚(31)布置成在所述负载电位面(23)上,并且朝所述功率半导体(2)具有不同的、但在每个群组内一致的间距(a1或a2),
其中,至少一个群组的键合连接件(26)具有第三键合脚(33),第三键合脚布置在所述第一键合脚(31)与所述第二键合脚(32)之间的所述键合连接件(26)的走线中并且布置金属层(30)上,金属镀层(30)以与所述负载电位面(23)电绝缘的方式布置在所述衬底(4)上,
其中所述群组(25或26)的键合连接件在长度上没有不同。
2.根据前一权利要求所述的功率半导体模块(10),其中,每个群组(25或26)的每个键合连接件的第二键合脚(32)仅布置在所述联接面(21)的正好一个共同的部分表面中。
3.根据权利要求2所述的功率半导体模块(10),其中,所述共同的部分表面是封闭的。
4.根据权利要求1所述的功率半导体模块(10),其中所述金属镀层(30)是平行布置的,并且在所述负载电位面(23)和所述功率半导体的边缘之间延伸。
5.根据权利要求1所述的功率半导体模块(10),其中所述负载电位面(23)被分割。
6.根据权利要求1所述的功率半导体模块(10),其中,所述群组(26)的第三键合脚(33)布置在共同的金属镀层(30)上。
7.根据权利要求1所述的功率半导体模块(10),其中,所述键合连接件(25、26)是键合线。
8.根据权利要求1所述的功率半导体模块(10),其中,所述群组(25或26)的第二键合脚(32)以规则图案的方式布置。
9.根据权利要求1所述的功率半导体模块(10),其中,至少两个所述群组(25或26)的区别在于每个键合连接件的第二键合脚(32)的数量。
10.根据权利要求1所述的功率半导体模块(10),其中,所述功率半导体具有在8.0mm至
50.0mm的范围内的棱边长度。
11.根据权利要求1所述的功率半导体模块(10),其中,每个群组设有15至50个键合连接件(25、26)。
12.根据权利要求1所述的功率半导体模块(10),其中,所述功率半导体(2)和所属的所述负载电位面(23)布置在陶瓷衬底(4)上。
13.根据权利要求1所述的功率半导体模块(10),其中,所述功率半导体(2)是二极管、晶体管或晶闸管。
14.根据权利要求1所述的功率半导体模块(10),其具有正好两个功率半导体(1、2)或者一定数量的功率半导体,该数量对应于2的倍数,其中,第一功率半导体(1)的键合连接件(15、16)布置成两个群组(15或16),该群组由多个键合脚数量相同的键合连接件组成,并且一个群组的每个键合连接件的第二键合脚(32)仅布置在所述联接面(11)的由所述联接面(11)部分表面限定的区段或区域(22a或22b)中,并且所述第一功率半导体(1)的群组(15或
16)的不同之处在于,所述第一键合脚(31)布置在与所述第一功率半导体(1)的负载电位面的两个区段(13a、13b)不同的区段上,两个区段分别布置成邻近所述第一功率半导体(1)的两个相对的棱边,并且与第二功率半导体(2)的键合连接件(25、26)相连接的、正好一个的负载电位面(23)布置在第一功率半导体(1)与第二功率半导体(2)之间,并且邻近所述第二功率半导体(2)的棱边和所述第一功率半导体(1)的其中一条剩余棱边。

说明书全文

带有改进的键合连接结构的功率半导体模

[0001] 本发明涉及一种功率半导体模块。功率半导体模块是半导体总成,该总成用在功率电子电路中。功率半导体模块通常用在机动车和工业应用中,如在换流器中和整流器中。半导体组件(该组件包含在功率半导体模块中)通常是IGBT(绝缘闸双极晶体管)半导体芯片或者MOSFET(金属化物半导体-场效应晶体管)半导体芯片。IGBT半导体芯片和MOSFET半导体芯片具有变化的额定电压和额定功率。一些功率半导体模块为过压保护也具有附加的在半导体封装中的半导体二极管(即自由二极管)。
[0002] 为了更高的功率应用,功率半导体模块通常具有在单个衬底上的一个或者多个功率半导体结构组件,下面也缩写为功率半导体。衬底通常具有至少一个绝缘的陶瓷衬底,例如Al2O3、AlN、Si3N4或者其它合适的材料,以电绝缘功率半导体模块。衬底通常涂在金属底板上,该底板用作将模块机械固定和热连接到散热器处的、稳定衬底的支架。陶瓷衬底至少一个表面或者利用纯、纯或者镀铜、镀铝或者其它合适的材料来涂镀金属,以一方面接通布置并且通常焊接在上的功率半导体并且另一方面提供电位面、尤其负载电位面。该电位面一方面用于经由所谓的键合连接将电流输入或者输出功率半导体,另一方面用于与联接件机械固定和电连接,该联接件用于电流输入到模块或者电流从模块尤其从壳体输出,使得例如后者在壳体外与外导体例如借助于螺栓相连。针对电位面设置的金属层通常借助于直接的铜键合工艺(DCB)、直接的铝键合工艺(DAB)或者活性金属硬焊工艺(AMB)连接到陶瓷衬底处。
[0003] 为了电连接电位面与至少一个背向衬底的所涉及的功率半导体的联接面,通常设置键合线形式的键合连接件(也称为引线键合连接件)或者键合带形式的键合连接件(也称为带键合连接件),该键合连接件在电位面与半导体的联接面之间产生导电接触。在功率电子领域中使用纯(99.99%的铝或者更高比例)铝和铜材料用于键合连接件。一方面用于产生在键合连接件与联接面之间的连接和另一方面在键合连接件与电位面之间的连接的不同的工艺方案是热压缩键合(缩写:TC键合)、热固球-楔键合(TS-键合)和超声楔-楔键合(US-键合)。其中,一方面在键合连接件和联接面之间和另一方面在键合连接件与联接电位面之间分别产生的接触区域称作键合脚。
[0004] 这种功率半导体模块以及对于其结构必须的功率半导体元件的需求和由此的生产能在过去几年里持续不断地增长。例如,半导体元件的单位面积的电流强度上升。此外,由于经济必要性的缘故,半导体元件始终接近其功率极限来运行。
[0005] 对于功率半导体模块或功率半导体元件的性能的决定性的外部因素是散热以及电流的输入和输出。在半导体元件的电流的输入和输出中的现有技术是在不同设计方案中的键合连接、例如作为引线键合连接或者作为带键合连接。在带有高电流负载的功率半导体情况中使用带有直径在100μm到500μm之间的粗线或者粗线-带。其横截面不足以设置规律的多个平行的键合连接件。本发明的内容是这种键合连接件的性能。
[0006] 例如,由文献DE19549011A1已知针对功率半导体结构元件的引线键合连接。在该文献那里介绍的功率半导体模块中,功率半导体结构元件借助于焊接连接布置在衬底上。该功率半导体结构元件的第二主面的焊接连接构成电流输入和输出的一部分。其它电流联接借助于在提供联接面的功率半导体结构元件的第一主面的金属镀层与负载电位面之间的引线键合连接来产生。对于已知的引线键合连接典型的是,键合线彼此邻接紧贴地布置,并且成直线地或者稍微偏移地布置特别在功率半导体元件上的单个键合线的键合脚。
[0007] 根据现有技术,功率半导体结构元件不仅借助于单个并排布置的键合线用于接通输送电流、而且经常利用两个或者多个沿键合线方向至少部分重叠的键合线。为了改进在功率半导体结构元件上的电流分布,单个键合线经常也借助于多个键合脚接通其联接面。
[0008] 模拟仿真显示,在根据现有技术在负载联接电位面与功率半导体元件之间布置键合线时,电流经由联接面不均匀地输送到功率半导体元件中并且因此没有均匀地加载在整个面上以进行传导。
[0009] 文献DE10204157A1公开用于导电的连接导体轨道和功率半导体元件的引线键合连接,其中,改变全部键合线或者在单个键合线群组内的间距并且因此相对于现有技术沿垂直于键合线走线方向均匀地设计输送电流。
[0010] 文献DE102005039940B4公开引线键合连接,在该连接中多个键合连接的第二键合脚棋盘格状交替地分布在共同的联接面上并且键合连接形成由多个键合连接组成的两个群组,其中,两群组的不同点在于键合连接长度不同并且其第二键合脚限定在联接面上没有共同的区段或者共同的区域。
[0011] 该引线键合连接的设计方案不利的是,在此,必须提供功率半导体元件的足够大的联接面,以能够有意义地使用这种复杂的拓扑。
[0012] 特别在带有二极管和晶闸管的功率半导体模块中特别需注意该功率半导体元件的浪涌电流负载。该浪涌电流在十分之一秒的数量级的短时间之中超出功率半导体元件的连续负载数倍。在此证明,针对连续运行设计的键合连接的设计方案并非绝对有利。
[0013] 本发明的目的在于,提供一种用于功率半导体模块的键合连接件,其中,键合连接件的最大导电性能以其整体、特别在浪涌电流负载中改进,尤其经由单个键合连接件来平衡电流分布和由此的热分布。该目的根据本发明通过带有权利要求1的特征的功率半导体模块来实现。从属权利要求公开本发明其它的特别有利的设计方案。值得注意的是,在专利中单独提及的特征可以以任意的、技术上有意义的方式彼此组合并且阐明本发明其它的设计方案。描述尤其与附加的附图共同描述本发明的特征并且详细说明本发明。
[0014] 根据本发明的功率半导体模块具有衬底,优选电绝缘的衬底。例如是陶瓷衬底,例如Al2O3、AlN、Si3N4。所述衬底优选布置在金属底板上,其中,构造所述底板用于布置和必要时固定在热沉处。
[0015] 此外根据本发明,设置至少一个功率半导体。在这里考虑的功率半导体是例如不受控的例如功率二极管的结构元件也或者是受控的例如功率晶闸管或者功率晶体管的结构元件、例如双极晶体管。该受控的结构元件具有至少一个其它联接面,该其它联接面通常而言通过设置在其第一主面上的金属镀层来提供,且与负载电流导电分隔开并且根据现有技术同样借助于键合连接件与衬底的控制电位面相连。在控制联接之间的键合连接件不是本发明的主题。
[0016] 根据本发明,功率半导体在其背向衬底的侧面上具有联接面。该联接面可以构造成连续的金属镀层或者也被分割,例如可以在IGBT情况中的发射极-联接面中。
[0017] 此外,根据本发明设置布置在所述衬底上在所述功率半导体旁的、必要时分割的负载电位面。
[0018] 此外,根据本发明设置多个用于将所述联接面与所述负载电位面并联导电连接的键合连接件,根据本发明,多个键合连接件的每一个具有至少一个第一类型的键合脚(简称第一键合脚),其中,第一键合脚的特征在于,将其布置在至少一个负载电位面上。此外,根据本发明多个键合连接件的每一个均具有多个第二键合脚,其中,该键合脚布置在所述功率半导体的联接面上。根据本发明,每个键合连接件在所述联接面上具有至少一个端部,一个端部优选设置在所述负载电位面上并且一个端部设置在所述联接面上,还优选键合连接件在其端部处分别借助于键合脚终止。
[0019] 根据本发明,多个键合连接件布置在至少两个群组中,该群组由键合脚数量相同的多个键合连接件组成。根据本发明,一个群组中的每个键合连接件的所述第二键合脚仅布置在所述联接面的由所述联接面部分表面限定的区段或区域中。换句话说,空间上彼此分割的布置不同群组的区段或区域或者参考第二键合脚表示:根据本发明,不设置群组的第二键合脚的空间重叠结构。优选一个群组中的每个键合连接件的第二键合脚仅布置在所述联接面的精确一个的共同的部分表面中。优选封闭部分面。优选每个群组设置15到50个键合连接件、还优选16到30个键合连接件。
[0020] 根据本发明,所述群组相应的差别在于,其第一键合脚布置成在所述负载电位面上,并且朝所述功率半导体具有不同的、但优选在每个群组内一致的间距。除了根据本发明的属于群组的键合连接件之外可以设置其它键合连接件。例如设置该键合连接件,使得可以电连接控制电位面与受控的功率半导体的所属控制联接面。
[0021] 本发明的基本思想在于,电流密度与现有技术相比较更均匀地传导到所述功率半导体导通负载电流的联接面上。经发现,通过根据本发明的实施方式(在该实施方式中每个群组的电流输入或输出限制在所述功率半导体的联接面的区域上),实现特别均匀的负载电流分布和由此经由键合连接件的欧姆热损失的分布。
[0022] 根据本发明的改进的、从负载电位面到功率半导体结构元件的接触面或金属镀层的键合连接件具有多个单独的键合线也或者键合带,该键合线和键合带具有多个在功率半导体的金属镀层上的第二键合脚。该第二键合脚可以任意布置。优选规则布置第二键合脚在所涉及的区段或者区域中。例如棋盘格状地布置与相应组关联的第二脚,其中,第二键合脚在这里仅布置在相同的“颜色”的格子上、即排与排错开地布置。优选布置在平行相同的排中,其中,保持在最近邻的沿两个方向的第二脚之间的间距。
[0023] 优选在键合脚之间弧形地构造键合连接件,使得在键合连接件受温度相关的膨胀时可以尽可能少地遭受机械拉力和/或压力。
[0024] 根据优选的实施方式,群组的键合连接件在长度上没有明显不同。还优选群组的键合连接件具有全部相同的长度。
[0025] 根据优选的实施方式,属于所述群组的键合连接件的材料具有铝或者铜。例如键合连接件由高纯度铝或者高纯度铜制成,优选带有99.99%或者更好的纯度。备选地键合连接件可以例如由铝合金或者铜合金制成,其中,设置例如镁、或者类似的、例如改进键合连接件的导热或者导电特性或机械特性的添加物作为合金添加物。优选键合连接件为键合线。例如键合线具有圆形截面。优选截面直径处在从100μm到800μm的范围、优选从125μm到500μm、例如300μm的范围中。
[0026] 根据优选的实施方式设置群组的键合连接件分别具有第三键合脚,该第三键合脚布置在所述第一键合脚与所述第二键合脚之间的所述键合连接件的走线中并且布置在金属镀层上,金属镀层与所述负载电位面电绝缘地布置在所述衬底上。绝缘布置在本发明的意义中涉及所述金属镀层自身和由此与由所述键合连接件产生的电连接没有冲突。换句话说,在该设计方案中,金属镀层仅经由至少一个键合连接件与所述负载电位面电连接。由于由附加的键合脚产生的附加的拱形引导,产生所涉及键合连接件的延长。这提供可能性,不同群组关于其键合连接件的长度彼此均衡。其中,附加的键合脚提供键合连接件附加的机械稳定性,在此不会由于布置在绝缘的金属镀层上的原因而对本发明的基本思想的意义中的电流分布产生不利影响。优选所述群组的所述第三键合脚布置在所述衬底的共同的金属镀层上,通过与所述衬底的连接获得另外的有利的冷却。例如其沿着与功率半导体棱边平行且间隔延伸的假想线来布置。
[0027] 术语“区段”在本发明的意义中意味着区域,该区域彼此电绝缘地布置。例如涉及金属镀层,其电绝缘由布置在所示衬底上来获得,而不排除一种其它的电连接。例如所述导电连接在设计方案中经由负载联接部件来建立,由此引起所述负载电流输出到所述区段或从所述区段输入的共同的功能。例如平行间隔于相对而置的功率半导体的棱边布置所述区段。例如负载联接部件(该部件用于与外部导电端部的电连接和机械连接和必要时从所述功率半导体模块的壳体引出电连接)构造成镜像对称构造的弓形。
[0028] 例如,根据本发明的功率半导体模块因此具有至少一个联接件,其构造成弓形并且其弓形端部与负载电位面的两个区段接触、优选焊接接触。例如,弓形是金属成型件,优选为由铜或铜合金制成的金属成型件。
[0029] 根据一种优选的实施方式,所述群组的键合连接件这样布置,使得关于其布置产生了对称。在此,不应排除,除了属于根据本发明的群组的键合连接件,也可设有键合连接件,这些键合连接件并不对称,例如这种用于将功率半导体的控制接口与所属的控制电位面相连接的键合连接件。
[0030] 根据一种优选的设计方案,两个群组的不同之处在于每个键合连接件的第二键合脚的数量。例如,一个群组具有每个键合连接件两个第二键合脚,而另一个群组具有每个键合连接件三个第二键合脚。
[0031] 根据一种优选的设计方案,在所属的负载电位面或所属的负载电位面区段与所属的接触面区域或接触面区段之间具有更大的、需要由所述的键合连接件桥接的所述群组,具有每键合连接件更少的第二键合脚数量。
[0032] 根据一种优选的设计方案,所述功率半导体具有在8.0mm至50.0mm的范围内、优选在9.0mm至25.0mm的范围内、更优选地在从10.0mm至20.0mm的范围内的最小棱边长度。
[0033] 优选地,所述功率半导体还包括壳体、例如由塑料、优选由纤维强化的塑料、例如纤维强化的热塑性塑料制成的壳体。优选地,壳体构造成翻边壳体。
[0034] 根据一种优选的设计方案,根据本发明的功率半导体具有正好两个功率半导体或者一定数量的功率半导体,该数量对应于2的倍数。例如设有与所述功率半导体的数量相应的衬底数量。所述第一功率半导体的键合连接件布置成两个群组,该群组由多个数量相同的键合脚的键合连接件组成,并且一个群组的每个键合连接件的第二键合脚仅布置在所述联接面的由所述联接面部分表面限定的区段或区域中。所述第一半导体的群组的不同之处在于,其第一键合脚布置在与所述第一功率半导体的负载电位面的两个区段不同的另外区段上,两个区段分别布置成邻近所述第一功率半导体的两个相对的棱边。与所述第二功率半导体的键合连接件相连接的、正好一个负载电位面布置在第一功率半导体与第二功率半导体之间,并且邻近所述第二功率半导体的棱边和所述第一功率半导体的剩余棱边。在一种实施方式中,所述第二功率半导体的负载电位面由所述衬底的金属镀层来形成,该金属镀层同时与所述第一功率半导体接触和/或构成属于所述第二功率半导体的另外的负载电位面。由此,在实现电流均匀分布的情况下,同时获得功率半导体以及所属的负载电位面的节约空间的布置。尤其实现了所述负载电位面或其区段的对称布置。这具有如下的优点,为了与外部导体(例如布置在属于根据本发明的功率半导体模块的壳体之外)连接的、通常使用的联接件同样可对称设计,例如呈弓形。这不仅有利于特别均匀的电流分布而且也有利于简化制造根据本发明的模块。
[0035] 功率半导体从包括二级晶体管、晶闸管、二极管的组中选出。优选地,正好两个功率半导体为一对不同的功率半导体。
[0036] 此外本发明还涉及一种由热沉和功率半导体模块以上文说明的实施方式并且具有相应之前提及的技术优点的组件。
[0037] 根据下文的附图详细阐述本发明。在此,附图仅应示例性地来理解并且仅表示优选实施例。其中:
[0038] 图1示出根据本发明的功率半导体模块10的第一实施例的俯视图;
[0039] 图2示出图1的功率半导体模块的详细视图;
[0040] 图3示出图1的功率半导体模块的另一详细视图;
[0041] 图4示出了根据本发明的功率半导体模块10的第二实施例的俯视图;
[0042] 图5示出了根据图4的俯视图,其中取出一些组件以清楚显示在图4中示出的结构;以及
[0043] 图6示出了根据图4的俯视图,其中取出另一些组件以清楚显示在图4中示出的结构。
[0044] 图1至图3示出了根据本发明的功率半导体模块10的第一实施方式,而图4至图6示出了根据本发明的功率半导体模块10的第二实施方式。第一和第二实施方式的模块的不同之处基本上在于所使用的功率半导体1、2和尤其第二功率半导体2的键合连接机构。根据图1至图3的第一实施方式具有两个晶闸管作为第一功率半导体1和第二功率半导体2,与此相应,图4至图6的实施方式具有两个二极管作为第一功率半导体1或第二功率半导体2。
[0045] 第一实施方式的功率半导体模块10具有金属的底板5,其用于布置和固定在未示出的热沉上。在底板5的与热沉背对的侧面上涂覆有两个电绝缘的由陶瓷制成的衬底3、4。在衬底3、4与底板5背对的表面上分别涂覆有多个金属镀层,其中一个用于固定和电接触布置在其上的功率半导体1、2的主面。衬底3、4的其他金属镀层用于提供用于功率半导体1、2的负载电位面13a、13b、23。在此,由两个区段13a、13b形成的负载电位面分配给第一功率半导体1。将区段13a、13b分配给负载电位面通过功率半导体(此处为功率半导体1的阴极)的相同功能布线来形成,但与此相应也通过未示出的连接件的串联的电流输入或输出来产生,连接件构造为弓形或镜像对称并且与功率半导体1重叠布置并且以其自由的弓形端部置于负载电位面13a、13b上与其焊接在一起。设有由铝键合线或备选地铜键合线组成的多个键合连接件15、16,其彼此基本上平行布置。这些键合连接件15、16中的每一个具有第一键合脚31,其特征在于,第一键合脚具有与负载电位面或所属的区段的接触。这些键合连接件15、16中的每一个具有至少两个、此处为三个第二键合脚32,第二键合脚的特征在于,其布置在联接面11或所属的区域或如此处是联接面11的区段12a、12b上。接下来说明的键合脚31、32、33通过US楔-楔键合与相应通过键合连接件接触的金属镀层连接。
[0046] 区段12a和12b由于功率半导体1的功能布线也合并到联接面11中,此处为阴极联接面。为了清晰可见,在图中不再标记每个第一键合脚31和第二键合脚32,在键合脚31、32之间,键合连接件形成了弧形,其在图3中关于第一功率半导体1的键合连接件而更清晰地示出。群组15和16的键合连接件的特征在于,其具有相同数量的第二键合脚32并且具有处于接触面11上的端部。因此,未示出的键合连接件,其从负载电位面区段13a起、在形成多个在联接面11上的第二键合脚32的情况下,而并不在此处终止,而是延伸至另一负载电位面区段13b,以终止于此处,该键合连接件不可看做根据本发明的并且属于群组的键合连接件。键合连接件15和16差别和分组通过如下方式来设置:一方面一个群组的键合连接件仅布置在由联接面的部分面限定的区段中、即联接面11的12a或12b中,并且另一方面,其第一键合脚31布置在负载电位面的另一区段13a或13b上。已发现,根据本发明并联并且分叉的电流输入或输出(并且在最佳情况下,如此处,分叉部延伸直至联接面的区段)对电流分布具有有利的影响,尤其与已知的、在联接面的多个区段上延伸的键合连接件相比。功率半导体1的键合连接件的第二键合脚32的设置具有沿着轴44的镜像对称。
[0047] 根据本发明的设计方案尤其涉及第二功率半导体2,其布置在另一衬底4上。在图2中可见键合连接件25、26的具体构造。功率半导体2同样涉及晶闸管。在此,多个键合连接件25、26布置在至少两个群组中,这些群组由具有键合脚31和32数量相同的多个键合连接件组成,并且一个群组中的每个键合连接件的第二键合脚32仅布置在由联接面21的封闭的、联接面的共同的部分面限定的区段22a或22b中。与此相应,群组的不同之处在于,第一键合脚31布置成在所属的(此处为处在衬底3上的)负载电位面23上,并且朝功率半导体2具有不同的、但在每个群组内一致的间距a1或a2。在此,对应于群组26的间距a2(其所属的区段22a在空间上布置为更靠近所涉及的负载电位面23),选择为大于群组25的间距a1(其所属的区段22b在空间上布置为更远离所涉及的负载电位面),由此,近似得出键合连接件25、26的长度上的一致性。
[0048] 在图4至图6中示出的第二实施方式的功率半导体模块10具有金属的底板5,其用于布置和固定在未示出的热沉上。在底板5的与热沉背对的侧面上涂覆有两个电绝缘的由陶瓷制成的衬底3、4。在衬底3、4与底板5背对的表面上分别涂覆有多个金属镀层,其中一个用于固定和电接触布置在其上的功率板半导体1、2的主面,功率半导体为上文提及的功率二极管。衬底3、4的其他金属镀层用于提供用于功率半导体1、2的负载电位面13a、13b、23。在此,由两个区段13a、13b形成的负载电位面分配给第一功率半导体1。将区段13a、13b分配给负载电位面通过功率半导体(此处为功率半导体1的阴极)的相同功能布线来形成,但与此相应也通过未示出的连接件的并联的电流输入或输出来产生,连接件构造为弓形或镜像对称并且与功率半导体1重叠布置并且以其自由的弓形端部置于负载电位面13a、13b上与其焊接在一起。设有由铝键合线或备选地铜键合线组成的多个键合连接件15、16,其彼此基本上平行布置。这些键合连接件15、16中的每一个具有第一键合脚31,其特征在于,第一键合脚具有与负载电位面或所属的区段13a或13b的接触。这些键合连接件15、16中的每一个具有至少两个、此处为三个第二键合脚32,第二键合脚的特征在于,其布置在联接面11或所属的区域或如此处是联接面11的区段12a、12b上。区域12a和12b在此通过虚线彼此区别,不存在分割,而是与第一实施方式的功率半导体1相反,联接面11通过连续的金属镀层来限定。为了清晰可见,在图中不再标记每个第一键合脚31和第二键合脚32,在键合脚31、32之间,键合连接件形成了弧形。群组15和16的键合连接件的特征在于,其具有相同数量的第二键合脚32并且具有处于接触面11上的端部。键合连接件15和16差别和分组通过如下方式来设置:一方面,一个群组的键合连接件仅布置在由联接面的部分面限定的区段中、即联接面
11的12a或12b中,并且另一方面,其第一键合脚31布置在负载电位面的另一区段13a或13b上。已发现,根据本发明并联并且分叉的电流输入或输出(并且在最佳情况下,如此处,分叉部延伸直至联接面的区段)对电流分布具有有利的影响,尤其与已知的、在联接面的多个区段上延伸的键合连接件相比。
[0049] 根据本发明的设计方案尤其涉及第二功率半导体2,其布置在另一衬底4上。在图5中可见键合连接件25、26的具体构造,该具体构造在这里通过键合连接件25或26(其通过示例的方式示出)来示出。功率半导体2同样涉及晶闸管。在此,多个键合连接件25、26布置在至少两个群组中,群组由键合脚31和32数量相同的多个键合连接件组成,并且一个群组中的每个键合连接件的第二键合脚32仅布置在由联接面21的封闭的、联接面的共同的部分面限定的区段22a或22b中。但如在图5中可见的那样,通过忽略部分键合连接件25、26应清楚可见,群组的差别在于键合脚的数量。当群组25共具有3个键合脚并且其中两个是第二键合脚32时,群组26具有5个键合脚并且其中3个是第二键合脚。除此之外,在位于联接面21上的第二键合脚32与位于负载电位面23上的第一键合脚31之间分别设有第三键合脚33,其布置在金属镀层30上,该金属镀层30以与负载电位面23和联接面21电绝缘的方式布置在衬底4上。仅群组26在其键合连接件中具有第三键合脚33,第三键合脚全部布置在金属镀层30的封闭的面上。
[0050] 与此相应,此外两个群组的键合连接件的不同之处在于,第一键合脚31布置成在所属的(此处为处在衬底3上的)负载电位面23上,并且朝功率半导体2具有不同的、但在每个群组内一致的间距a1或a2。在此,群组26的间距a2(其所属的区段22a在空间上布置为更靠近所涉及的负载电位面23),选择为大于群组25的间距a1(其所属的区段22b在空间上布置为更远离所涉及的负载电位面),由此,结合第二键合脚32数量不同并且额外第三键合脚33的特征,近似得出在键合连接脚25、26长度上的一致性。
[0051] 根据图5和图6应示出,属于第二功率半导体2的负载电位面23布置为,平行于功率半导体1与2的棱边在功率半导体1与2之间延伸,而设置用于第三键合脚33的金属镀层30平行且与其间隔开地在负载电位面23与第二功率半导体2的棱边之间延伸。负载电位面23在此通过金属镀层来限定,金属镀层在第一功率半导体1下方、在第一功率半导体面对衬底3的主面处接触第一功率半导体地延伸直至另一侧,以在此限定用于未示出的联接件的联接面14和焊接面。
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