DE10048859B4 - Pressure contact arrangement and their use - Google Patents
Pressure contact arrangement and their use Download PDFInfo
- Publication number
- DE10048859B4 DE10048859B4 DE10048859A DE10048859A DE10048859B4 DE 10048859 B4 DE10048859 B4 DE 10048859B4 DE 10048859 A DE10048859 A DE 10048859A DE 10048859 A DE10048859 A DE 10048859A DE 10048859 B4 DE10048859 B4 DE 10048859B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- contact
- pressure
- pressure contact
- electronic component
- carrier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/71—Means for bonding not being attached to, or not being formed on, the surface to be connected
- H01L24/72—Detachable connecting means consisting of mechanical auxiliary parts connecting the device, e.g. pressure contacts using springs or clips
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/02—Containers; Seals
- H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
- H01L23/043—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body
- H01L23/051—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body another lead being formed by a cover plate parallel to the base plate, e.g. sandwich type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/3201—Structure
- H01L2224/32012—Structure relative to the bonding area, e.g. bond pad
- H01L2224/32014—Structure relative to the bonding area, e.g. bond pad the layer connector being smaller than the bonding area, e.g. bond pad
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01005—Boron [B]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01042—Molybdenum [Mo]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01058—Cerium [Ce]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01078—Platinum [Pt]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1301—Thyristor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
- H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Die Bonding (AREA)
Abstract
Druckkontaktanordnung
zur Druckkontaktierung eines erste und zweite sich gegenüberliegende
Kontaktflächen
(21, 22) aufweisenden elektronischen Bauelements (20),
– welche
eine erste und eine zweite Druckkontakteinrichtung (11, 12) aufweist,
die ausgebildet sind, mit Kontaktbereichen (21a, 22a) der ersten
bzw. zweiten Kontaktfläche (21,
22) des elektronischen Bauelements (20) mechanisch und elektrisch
verbunden zu werden, um einen Teil des elektronischen Bauelements
(20) unter Anwendung eines mechanischen Drucks zwischen den Druckkontakteinrichtungen
(11, 12) zwischen sich aufzunehmen, mechanisch zu haltern und einen
elektrischen Kontakt der jeweiligen Druckkontakteinrichtungen (11,
12) mit der jeweiligen Kontaktfläche
(21, 22) des elektronischen Bauelements (20) auszubilden,
– wobei
zur Flächenanpassung
der ersten und zweiten Kontaktbereiche (21a, 22a) und zur Ausbildung
einer symmetrischen und homogenen Druckverteilung im elektronischen
Bauelement (20) zwischen den zwischen den Druckkontakteinrichtungen
(11, 12) aufgenommenen Kontaktbereichen (21a, 22a) der Kontaktflächen (21,
22) des elektronischen Bauelements (20) ein Zwischenstück (40)
vorhanden ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das...Pressure contact arrangement for pressure-contacting a first and second opposing contact surfaces (21, 22) having electronic component (20),
- Which comprises a first and a second pressure contact device (11, 12), which are designed to be mechanically and electrically connected to contact regions (21a, 22a) of the first and second contact surfaces (21, 22) of the electronic component (20), in order to receive a part of the electronic component (20) between them mechanically using mechanical pressure between the pressure contact devices (11, 12), and to hold an electrical contact of the respective pressure contact devices (11, 12) with the respective contact surface (21, 22) of the electronic component (20) form,
- wherein for surface adjustment of the first and second contact regions (21a, 22a) and for forming a symmetrical and homogeneous pressure distribution in the electronic component (20) between the contact between the pressure contact means (11, 12) recorded contact areas (21a, 22a) of the contact surfaces (21, 22) of the electronic component (20) an intermediate piece (40) is present,
characterized,
that this...
Description
Die Erfindung betrifft eine Druckkontaktanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie deren Verwendung gemäß der Ansprüche 6 und 7.The The invention relates to a pressure contact arrangement according to the preamble of claim 1 and its use according to claims 6 and 7.
Bei vielen technischen Anwendungen werden elektronische Bauelemente innerhalb von Schaltungsanordnungen über sogenannte Druckkontaktierungen in der Schaltungsanordnung gehaltert, fixiert und elektrisch kontaktiert. Dies trifft insbesondere für den Bereich der Leistungshalbleitermodule zu, bei welchem den thermischen Wechsellasten Rechnung getragen werden muß, um einen zuverlässigen Betrieb mit möglichst hoher Lebensdauer der elektronischen Bauelemente zu gewährleisten.at Many technical applications become electronic components within circuit arrangements via so-called pressure contacts held in the circuit, fixed and electrically contacted. This is especially true for the Range of power semiconductor modules, in which the thermal Weighing loads must be taken into account to ensure reliable operation with as possible To ensure a long service life of the electronic components.
Zur mechanischen Halterung und elektrischen Kontaktierung im Rahmen der Druckkontakttechnik werden im Stand der Technik sogenannte Druckkontaktanordnungen vorgesehen. Diese sind ausgelegt, im Betrieb mindestens ein elektronisches Bauelement zu haltern und zu kontaktieren, wobei dieses Bauelement erste und zweite sich im wesentlichen gegenüberliegende Kontaktflächen aufweist. Dazu besitzen bekannte Druckkontaktanordnungen mindestens eine erste und zweite Druckkontakteinrichtung. Diese sind ausgebildet, im Betrieb der Druckkontaktanordnung zumindest mit Kontaktbereichen der ersten bzw. zweiten Kontaktfläche des elektronischen Bauelements mechanisch und elektrisch verbunden zu werden, um mindestens einen Teil des elektronischen Bauelements unter Anwendung eines mechanischen Drucks zwischen den Kontakteinrichtungen zwischen sich aufzunehmen, mechanisch zu haltern und einen elektrischen Kontakt der jeweiligen Druckkontakteinrichtung mit der jeweiligen Kontaktfläche des elektronischen Bauelements auszubilden. Die Druckkontaktanordnung ist im Bereich einer Schaltungsanordnung ausgebildet und insbesondere zumindest mit einer der Druckkontakteinrichtungen an einem Träger der Schaltungsanordnung, z.B. einer Platine oder einem Gehäuseabschnitt, verbunden.to mechanical support and electrical contact in the frame The pressure contact technology in the prior art so-called pressure contact arrangements intended. These are designed to operate at least one electronic component to hold and contact, this component first and second has substantially opposite contact surfaces. To have known pressure contact arrangements at least a first and second pressure contact device. These are trained, in operation the pressure contact arrangement at least with contact areas of the first or second contact surface the electronic component mechanically and electrically connected to become at least part of the electronic component using mechanical pressure between the contactors between them, to hold mechanically and an electric Contact the respective pressure contact device with the respective contact area form the electronic component. The pressure contact arrangement is formed in the region of a circuit arrangement and in particular at least one of the pressure contact devices on a carrier of the circuit arrangement, e.g. a board or a housing section connected.
Es wurde festgestellt, daß das Aufprägen des mechanischen Drucks zum Haltern und Kontaktieren des elektronischen Bauelements im Bereich der Druckkontaktanordnung bzw. auf dem entsprechenden Träger der Schaltungsanordnung die mechanischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften der einzelnen Bereiche des elektronischen Bauelements und somit dessen Funktion beeinflussen kann. Insbesondere können entsprechende Druckverteilungen im Bereich des elektronischen Bauelements und insbesondere deren Ungleichmäßigkeit zu einer reduzierten Abschaltfähigkeit des elektronischen Bauelements zu einer erhöhten Ausfallrate bei entsprechenden Schaltungsanordnungen führen.It it was found that the Imprinting the mechanical pressure for holding and contacting the electronic Component in the region of the pressure contact arrangement or on the corresponding carrier the circuit arrangement the mechanical, thermal and electrical Properties of the individual areas of the electronic component and thus can influence its function. In particular, corresponding pressure distributions in the field of the electronic component and in particular their unevenness to a reduced shutdown capability the electronic device to an increased failure rate at appropriate Circuit arrangements lead.
Die
Die
Auch
aus der
Bei
der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckkontaktanordnung zu schaffen, mit welcher ein besonders zuverlässiger Betrieb von Schaltungsanordnungen in Druckkontakttechnik bei besonders hoher Abschaltfähigkeit und geringer Ausfallrate druckkontaktierter elektronischer Bauelemente gewährleistet ist.Of the Invention is based on the object, a pressure contact arrangement to create, with which a particularly reliable operation of circuit arrangements in pressure contact technology with a particularly high switch-off capability and low failure rate of pressure-contacted electronic components guaranteed is.
Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Druckkontaktanordnung erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst. Ferner wird die Aufgabe durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Druckkontaktanordnung gemäß der Ansprüche 6 und 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Druckkontaktanordnung sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.The Task is in a generic pressure contact arrangement according to the invention by the Characteristics of the characterizing part of claim 1 solved. Further The object is achieved by the use of the pressure contact arrangement according to the invention according to claims 6 and 7 solved. Advantageous developments of the pressure contact arrangement according to the invention are Subject of the dependent Dependent claims.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß bei der Druckkontaktanordnung die vorgesehenen Druckkontakteinrichtungen zur Ausbildung einer im wesentlichen symmetrischen und homogenen Druckverteilung im elektronischen Bauelement ausgelegt sind, insbesondere zumindest zwischen den zwischen den Druckkontakteinrichtungen aufgenommenen Kontaktbereichen der Kontaktflächen des elektronischen Bauelements. Es ist somit eine grundlegende Idee der vorliegenden Erfindung, bei an sich bekannten Druckkontaktanordnungen diese derart auszugestalten, daß zur Flächenanpassung der ersten und zweiten Kontaktbereiche ein Zwischenstück vorhanden ist, wobei das Zwischenstück einteilig oder einstückig mit der jeweiligen Kontaktfläche des elektronischen Bauelements ausgebildet ist. Dieses Zwischenstück realisiert durch seine mechanischen Eigenschaften die Flächenanpassung zwischen Druckeinrichtung und entsprechender Kontaktfläche und entsprechendem Kontaktbereich, wobei die mechanischen Eigenschaften durch entsprechende Steifigkeit, Starrheit und Inkompressibilität des Materials des Zwischenstücks gekennzeichnet sind. Ist damit eine derartige Druckverteilung, nämlich im wesentlichen symmetrischer und homogener Art und Weise im Bereich des elektronischen Bauelements gegeben, so sind entsprechend auch die mechanischen, thermischen und/oder elektrischen Eigenschaften in den mit dieser Druckverteilung beaufschlagten Bereichen des elektronischen Bauelements in analoger Weise ausgebildet. Somit liegt dann im Bereich dieses elektronischen Bauelements keine ungleichmäßige, asymmetrische oder inhomogene mechanische, thermische und/oder elektrische Belastung der jeweiligen druckbeaufschlagten Bereiche des elektronischen Bauelements vor. Demzufolge wird eine einseitige Belastung jeweils vermieden, wodurch sich eine geringere Ausfallwahrscheinlichkeit und Fehlerrate der elektronischen Bauelemente im Betrieb im Gegensatz zum Stand der Technik ergibt.The inventive solution exists in that at the pressure contact arrangement, the intended pressure contact devices to form a substantially symmetrical and homogeneous pressure distribution are designed in the electronic component, in particular at least between the recorded between the pressure contact devices Contact areas of the contact surfaces of the electronic component. It is thus a basic idea the present invention, in known pressure contact arrangements to design them in such a way that the surface adjustment the first and second contact areas an intermediate piece available is, with the intermediate piece one-piece or one-piece with the respective contact surface is formed of the electronic component. This adapter realized due to its mechanical properties, the surface adaptation between printing device and corresponding contact surface and corresponding contact area, with the mechanical properties through appropriate rigidity, rigidity and incompressibility of the material of the intermediate piece Marked are. Is thus such a pressure distribution, namely in substantially symmetrical and homogeneous manner in the area given the electronic component, so are accordingly the mechanical, thermal and / or electrical properties in the applied with this pressure distribution areas of the electronic Device formed in an analogous manner. Thus lies then in the range This electronic component no uneven, asymmetric or inhomogeneous mechanical, thermal and / or electrical stress the respective pressurized areas of the electronic component in front. As a result, a one-sided load is avoided, respectively a lower probability of failure and error rate of electronic components in operation in contrast to the state of Technique results.
Diese Erkenntnis beruht maßgeblich auf der Analyse herkömmlicher Druckkontaktanordnungen, bei welchen aufgrund der dort ausgebildeten Asymmetrie, Ungleichmäßigkeit und/oder Inhomogenität der Druckverteilung entsprechende geometrische und/oder mechanische und damit den Betrieb des Bauteils negativ beeinflussende Bauteiländerungen gegeben sind.These Knowledge is decisively based on the analysis of conventional Pressure contact arrangements, in which due to the formed there Asymmetry, unevenness and / or inhomogeneity of Pressure distribution corresponding geometric and / or mechanical and thus given to the operation of the component negatively influencing component changes are.
Deshalb ist in der Druckkontaktanordnung vorgesehen, daß die Kontaktbereiche der Kontaktflächen des elektronischen Bauelements flächenmäßig in etwa übereinstimmend ausgebildet sind. Stimmen die jeweiligen Kontaktbereiche, an denen die den Druck erzeugenden Kräfte ansetzen, flächenmäßig in etwa überein, so steht dem jeweiligen einen Kontaktbereich jeweils ein flächenmäßig in etwa übereinstimmender anderer Kontaktbereich mechanisch gegenüber, so daß sich die gegenüberstehenden Kontaktbereiche aufgrund der Kräfte und Gegenkräfte etwa gegeneinander abstützen können. Dies vermeidet mechanische Spannungen und geometrische Verzerrungen im Bereich des elektronischen Bauelements, nämlich dort, wo beim Stand der Technik der jeweils eine Kontaktbereich oder die jeweils eine Kontaktfläche des elektronischen Bauelements keine Möglichkeit zum entsprechenden Abstützen an der gegenüberliegenden Kontaktfläche besitzt.Therefore is provided in the pressure contact arrangement that the contact areas of the contact surfaces of electronic device in terms of area approximately coincident are formed. Vote the respective contact areas where the forces generating pressure start with, roughly equal in terms of area, each of the respective contact areas has an area that corresponds more or less in terms of area other contact area mechanically, so that the opposite Contact areas due to forces and counter-forces for instance support each other can. This avoids mechanical stresses and geometric distortions in the field of electronic component, namely, where the state of Technique of each one contact area or each one contact surface of the electronic component no way to appropriate support at the opposite contact area has.
Weiterhin ist vorgesehen, daß zumindest die Kontaktbereiche der Kontaktflächen des elektronischen Bauelements in etwa planar ausgebildet sind. Die Planarität also Ebenheit der Kontaktbereiche, also der Angriffsflächen der den mechanischen Druck erzeugenden Kräfte, gewährleistet eine besonders gleichmäßige und übersichtliche Verteilung der Kräfte und so mit der Entstehung des Drucks im Innern des Bauelements. Dies kann insbesondere auch durch die Ausgestaltung der entsprechenden Druckkontakteinrichtungen der Druckkontaktanordnung erreicht werden.Farther is provided that at least the contact areas of the contact surfaces of the electronic component are formed approximately planar. The planarity so flatness of the contact areas, ie the attack surfaces the mechanical pressure generating forces, ensures a particularly uniform and clear Distribution of forces and so with the emergence of pressure inside the device. This In particular, by the design of the corresponding pressure contact devices the pressure contact arrangement can be achieved.
Vorangehend und nachfolgend kann unter dem allgemeinen Begriff „Träger" auch immer eine Platine, ein Schaltungssubstrat, ein Gehäuseabschnitt oder ein Spann- oder Halteelement einer Scheibenzellenanordnung verstanden werden.foregoing and subsequently, under the general term "carrier", always a circuit board, a circuit substrate, a housing portion or a clamping or retaining element of a disc cell assembly be understood.
Die Träger können bei einer besonderen Ausführungsform oder Anwendung der erfindungsgemäßen Druckkontaktanordnung auch Bestandteil einer sogenannten Scheibenzellenanordnung sein, bei welcher durch die Druckkontaktierung über zwei als Spannelemente gegeneinander wirkende Träger die Anordnung mit mindestens einem elektronischen Bauelement geschaffen wird. Diese Anordnung wird dann in einer weitergehenden Anwendung in eine übergeordnete Schaltungseinheit eingebracht und entsprechend kontaktiert. Die Scheibenzellenanordnung weist dabei im Betrieb z.B. parallel geschaltet eine Mehrzahl gleicher Bauelemente, z.B. IGBTs, auf.In a particular embodiment or application of the pressure contact arrangement according to the invention, the carriers can also be part of a so-called disc cell arrangement in which the arrangement with at least one electronic component is created by the pressure contact via two carriers acting as clamping elements. This arrangement will then introduced in a broader application in a higher-level circuit unit and contacted accordingly. In this case, the disk cell arrangement has a plurality of identical components, eg IGBTs, in operation, for example in parallel.
Weiterhin ist die Druckkontaktanordnung dazu ausgebildet, im Betrieb einen mechanischen und/oder elektrischen Kontakt des elektronischen Bauelements auf mindestens einem vorgesehenen Träger, zum Beispiel einer Schaltungsanordnung, auszubilden. Damit wird also nicht nur erreicht, daß ein mechanischer und/oder elektrischer Abgriff am elektronischen Bauelement realisiert wird, sondern es wird gleichzeitig auch eine Halterung und Verschaltung an mindestens einem vorgesehenen Träger ausgebildet.Farther the pressure contact arrangement is designed to operate during operation mechanical and / or electrical contact of the electronic component on at least one intended carrier, for example a circuit arrangement form. So that is not only achieved that a mechanical and / or electrical tap is realized on the electronic component, but it is also a holder and interconnection formed on at least one intended carrier.
Des weiteren ist es vorgesehen, daß im Betrieb das elektronische Bauelement über die zweite Druckkontakteinrichtung mit von mindestens einem Träger im wesentlichen abgewandter erster Druckkontaktfläche und dem Träger im wesentlichen zuge wandter zweiter Druckkontaktfläche auf dem Träger insbesondere mechanisch durch Druck gehaltert und/oder elektrisch kontaktiert wird. Durch diese Maßnahme wird eine Orientierung des elektronischen Bauelements, nämlich mit dem Träger im wesentlichen abgewandter erster Kontaktfläche und dem Träger im wesentlichen zugewandter zweiter Kontaktfläche, realisiert.Of Further, it is envisaged that in Operation of the electronic component via the second pressure contact device with at least one carrier substantially remote first pressure contact surface and the carrier essentially supplied second pressure contact surface in particular the carrier held mechanically by pressure and / or electrically contacted becomes. By this measure is an orientation of the electronic component, namely with the carrier essentially remote first contact surface and the carrier substantially facing second contact surface, realized.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Druckkontaktanordnung ausgebildet, im Betrieb mindestens ein elektronisches Bauelement zwischen zwei Trägern, insbesondere mechanisch durch Druck, zu haltern, einzuspannen und/oder elektrisch zu kontaktieren. Dabei ist im Betrieb insbesondere die erste Druckkontakteinrichtung dem einen Träger, die zweite Druckkontakteinrichtung dem anderen Träger zugewandt angeordnet und/oder es ist ferner die zweite Kontaktfläche dem einen Träger und die erste Kontaktfläche des Bauelementes jeweils dem anderen Träger zugewandt. Dadurch wird erreicht, dass im Betrieb durch die erfindungsgemäße Druckkontaktanordnung das Bauelement oder die Mehrzahl von Bauelementen in einer sandwichartigen Struktur zwischen den Trägern angeordnet und eingespannt wird bzw. werden.at a further preferred embodiment the pressure contact arrangement is formed, at least during operation an electronic component between two carriers, in particular mechanically by pressure, to hold, to clamp and / or to contact electrically. In particular, during operation, the first pressure contact device is the a carrier, the second pressure contact device facing the other carrier arranged and / or it is also the second contact surface the one carrier and the first contact surface of the component respectively facing the other carrier. This will achieved that during operation by the pressure contact arrangement according to the invention the component or the plurality of components in a sandwich-like Structure between the straps is arranged and clamped or will be.
Besonders einfache Verhältnisse ergeben sich, wenn die Kontaktbereiche und/oder die Kontaktflächen identisch sind in Form, Größe und Orientierung und sich bündig direkt gegenüber stehen.Especially normal conditions arise when the contact areas and / or the contact surfaces identical are in shape, size and orientation and flush directly opposite stand.
Um die Leistungsaufnahme zu steigern, ist es bei vielen Anwendungen, insbesondere im Bereich der Leistungshalbleiterelektronik, vorgesehen, eine Mehrzahl, insbesondere im wesentlichen gleichartiger, gleichwirkender elektronischer Bauelemente parallel zu schalten. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckkontaktanordnung ist eine entsprechende Maßnahme vorgesehen, nämlich die Druckkontaktanordnung zur Druckkontaktierung einer Mehrzahl, insbesondere im wesentlichen gleichartiger, gleichwirkender und/oder parallel zu verschaltender, elektrischer Bauelemente auszubilden.Around increasing power consumption, it is in many applications, in particular in the field of power semiconductor electronics, provided, a Plurality, in particular substantially similar, gleichwirkender electronic components in parallel. According to one another preferred embodiment the pressure contact arrangement according to the invention is a corresponding measure provided, namely the pressure contact arrangement for pressure contact of a plurality, in particular essentially similar, equivalent and / or parallel form to be connected, electrical components.
Dabei wird einerseits insbesondere eine entsprechende Mehrzahl von ersten und zweiten Druckkontakteinrichtungen und/oder eine entsprechende Mehrzahl von Zwischenstücken ausgebildet.there on the one hand, in particular, a corresponding plurality of first and second pressure contact devices and / or a corresponding plurality of intermediate pieces educated.
Andererseits sind dabei bei der Druckkontaktanordnung insbesondere jeweils eine gemeinsame erste und/oder eine gemeinsame zweite Druckkontakteinrichtung ausgebildet. Diese sind vorzugsweise aus Molybdän gefertigt und liegen jeweils einstückig oder einteilig vor.on the other hand are in particular one each in the pressure contact arrangement common first and / or a common second pressure contact device educated. These are preferably made of molybdenum and are each in one piece or in one piece.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, die erfindungsgemäße Druckkontaktanordnung zur Halterung und/oder elektrischen Kontaktierung eines oder mehrerer elektronischer Bauelemente zu verwenden, insbesondere bei feldgesteuerten Halbleiterbauelementen, zum Beispiel Dioden, FETs oder IGBTs, und zwar vorzugsweise mit jeweils mindestens einer ersten und zweiten Kontaktfläche, auf einer Oberseite bzw. Unterseite des elektronischen Bauelements, auf einem Träger einer Schaltungsanordnung oder vorzugsweise eines Leistungshalbleitermoduls. Durch diese erfindungsgemäße Verwendung werden insbesondere Nachteile aus dem Stand der Technik vermieden, es hat sich nämlich gezeigt, daß insbesondere feldgesteuerte Halbleiterbauelemente sehr empfindlich auf entsprechende Ungleichmäßigkeiten und Asymmetrien in der Druckverteilung im Inneren des elektronischen Bauelements reagieren. Beim Stand der Technik wurden dadurch verkürzte maximale Betriebszeiten, eine erhöhte Ausfallquote und negative Einflüsse auf die Leistungsparameter festgestellt, welche nunmehr erfindungsgemäß vermieden werden.One Another aspect of the present invention is the pressure contact arrangement according to the invention for holding and / or electrical contacting of one or more electronic components to use, especially in field-controlled Semiconductor devices, for example, diodes, FETs or IGBTs, and Although preferably each having at least a first and second Contact area, on an upper side or underside of the electronic component, on a carrier a circuit arrangement or preferably a power semiconductor module. By this use according to the invention In particular, disadvantages of the prior art are avoided, it has become shown in particular field-controlled semiconductor devices very sensitive to corresponding irregularities and asymmetries in the pressure distribution inside the electronic React component. In the prior art thereby shortened maximum Operating hours, an increased Failure rate and negative influences determined the performance parameters, which now avoided according to the invention become.
Besonders vorteilhaft ist auch die Verwendung der erfindunggemäßen Druckkontaktanordnung in einem Scheibenzellenauf bau mit mindestens einem ersten und einem zweiten Träger, zwischen denen im Betrieb das Bauelement gebildet und/oder eingespannt wird.Especially Also advantageous is the use of the pressure contact arrangement according to the invention in a Scheibenzellenauf construction with at least a first and a second carrier, between which formed and / or clamped in the operation of the device becomes.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugter Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckkontaktanordnung näher erläutert.following The invention is based on a preferred embodiment of the pressure contact arrangement according to the invention explained in more detail.
Die
Im
Betrieb der erfindungsgemäßen Druckkontaktanordnung
Zwischen
den Kontaktflächen
Die
Druckkontakteinrichtungen
Die
in
Dabei
ist das Zwischenstück
Die
Ausführungsform
zeigt einen zweiten, oberen Träger
Andererseits
kann einer der Träger
Die
Die oben beschriebene Vorgehensweise bei der erfindungsgemäßen Druckkontaktanordnung bzw. der erfindungsgemäßen Verwendung der Druckkontaktanordnung kann im Rahmen des Aufbaus von Schaltungsanordnungen mit Druckkontaktbauelementen, insbesondere in der Leistungselektronik, sowohl in der Modulmontage als auch in der Montage im Rahmen einer Scheibenzelle verwendet werden.The procedure described above in the pressure contact arrangement according to the invention or the use according to the invention the pressure contact arrangement can in the context of the construction of circuit arrangements with pressure contact components, in particular in power electronics, both in the module assembly as well as in the assembly as part of a Disc cell can be used.
In
beiden Fällen
wird dabei ein Leistungshalbleiterbauelement zwischen zwei Kontaktplatten eingespannt.
Die Kontaktplatten werden im Betrieb unter einem hohen Druck von
typischerweise 3 bar/cm2 aneinander gepreßt, so daß sich die
Kontaktwiderstände
zwischen den Kontaktplatten oder Kontakteinrichtungen und der jeweiligen
Oberseite oder Unterseite des elektroni schen Bauelements ausreichend
verringern lassen. Der durch das Leistungshalbleiterbauelement geführte Laststrom
fließt
im wesentlichen in axialer Richtung, das heißt in dem in der
Anwendbar ist die beschriebene erfindungsgemäße Druckkontaktanordnung bei insbesondere großflächigen Bauteilen, zum Beispiel Thyristoren, Dioden oder IGBTs. Insbesondere bei den IGBTs läßt sich nunmehr ein Betriebsstrom von über 1.000 Ampere, insbesondere in Parallelschaltung mit weiteren Bauteilen, realisieren. Und gerade bei den IGBTs, welche ja feldgesteuerte Schalter darstellen, lassen sich erfindungsgemäß die beim Stand der Technik auftretenden druckabhängigen Phänomene und Probleme, vermeiden, wodurch ein besonders sicherer, verschleißfreier und zuverlässiger Betrieb ermöglicht wird.Applicable is the described pressure contact assembly according to the invention especially large-area components, for example, thyristors, diodes or IGBTs. Especially with the IGBTs can be now an operating current of about 1,000 amperes, in particular in parallel with other components, realize. And especially with the IGBTs, which are field-controlled Represent switch, can be inventively occurring in the prior art pressure-dependent phenomena and avoid problems, making a particularly safer, wear-free and more reliable Operation is possible.
In
der Anwendung wird die Unterseite, in der Regel die Kollektorseite,
zum Beispiel eines IGBTs, auf eine zusammenhängende, flächige, unstrukturierte Kontaktscheibe
gelegt, wobei auch mehrere IGBTs oder andere Halbleiterchips nebeneinander angeordnet
werden können.
Die Oberseite, in der Regel die Emitterseite, jedes einzelnen Chips
wird dabei in herkömmlicher
Weise mit einem Druckstempel kontaktiert, wobei durch Vorsehen eines
Zwischenstücks
auf der Kontaktfläche
dessen Auflagefläche
gerade der zu kontaktierenden Fläche
entspricht. Herkömmlicherweise
ist die kontaktierbare Fläche
kleiner als die Gesamtfläche
des Chips, weil sich im Randbereich, gerade der Oberseite, stets eine
Passivierungsschicht befindet, sowie das auch in
Bei
der aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung gemäß
Aus
theoretischen Überlegungen,
Simulationen und auch Messungen ergibt sich, daß sich bei der Anordnung gemäß
Letztendlich ist ein IGBT ein feldgesteuerter Leistungsschalter, der es ermöglicht, hohe elektrische Ströme bei besonders geringer Steuerleistung zu schalten. Wesentliches Merkmal bei der Beurteilung der Leistungsfähigkeit eines IGBTs ist der maximal abschaltbare Strom, welcher noch geschaltet werden kann, ohne daß das Bauteil durch die im Moment des Abschaltens entstehende Belastung zerstört wird. Durch eine genaue Analyse des Ausfallmechanismus elektronischer Bauelemente, welche unter Verwendung einer herkömmlichen Druckkontaktanordnung druckkontaktiert wurden, wurden die erfindungsgemäßen Maßnahmen motiviert.At long last an IGBT is a field-controlled circuit breaker that allows high electrical currents to switch at particularly low control power. essential A feature in assessing the performance of an IGBT is the maximum switchable current, which can still be switched, without that Component due to the load occurring at the moment of switching off destroyed becomes. Through an accurate analysis of the failure mechanism electronic Devices using a conventional pressure contact arrangement were pressure-contacted, were the inventive measures motivated.
- 1010
- DruckkontaktanordnungPressure contact arrangement
- 1111
- erste Druckkontakteinrichtungfirst Pressure-contact means
- 11b11b
- Oberseitetop
- 1212
- zweite Druckkontakteinrichtungsecond Pressure-contact means
- 12b12b
- Unterseitebottom
- 2020
- elektronisches Bauelementelectronic module
- 2121
- erste Kontaktflächefirst contact area
- 21a21a
- erster Kontaktbereichfirst contact area
- 2222
- zweite Kontaktflächesecond contact area
- 22a22a
- zweiter Kontaktbereichsecond contact area
- 2323
- zentraler Bereich, zentrale Bauteileinheitcentrally Area, central component unit
- 2424
- Randbereich, PassivierungsschichtBorder area, passivation
- 2525
- Fluchtliniealignment
- 3030
- Trägercarrier
- 3131
- Trägercarrier
- 4040
- Zwischenstückconnecting piece
- 100100
- herkömmliche Druckkontaktanordnungconventional Pressure contact arrangement
- 110110
- erste Druckkontakteinrichtungfirst Pressure-contact means
- 120120
- zweite Druckkontakteinrichtungsecond Pressure-contact means
- 200200
- elektronisches Bauelementelectronic module
- 210210
- erste Kontaktflächefirst contact area
- 210a210a
- erster Kontaktbereichfirst contact area
- 220220
- zweite Kontaktflächesecond contact area
- 220a220a
- zweiter Kontaktbereichsecond contact area
- 230230
- zentraler Bereichcentrally Area
- 240240
- Randbereich, PassivierungsschichtBorder area, passivation
- 250250
- Bereich asymmetrischen DrucksArea asymmetric pressure
- 300300
- Trägercarrier
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10048859A DE10048859B4 (en) | 2000-10-02 | 2000-10-02 | Pressure contact arrangement and their use |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10048859A DE10048859B4 (en) | 2000-10-02 | 2000-10-02 | Pressure contact arrangement and their use |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10048859A1 DE10048859A1 (en) | 2002-04-18 |
DE10048859B4 true DE10048859B4 (en) | 2005-12-15 |
Family
ID=7658487
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10048859A Expired - Lifetime DE10048859B4 (en) | 2000-10-02 | 2000-10-02 | Pressure contact arrangement and their use |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10048859B4 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004034821A1 (en) * | 2004-07-19 | 2006-03-16 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor and method for its production |
DE102004059389B4 (en) * | 2004-12-09 | 2012-02-23 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor device with compensation metallization |
DE102006014145C5 (en) * | 2006-03-28 | 2015-12-17 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Pressure contacted arrangement with a power device, a metal moldings and a connecting device |
DE102011076662A1 (en) * | 2011-05-30 | 2012-12-06 | Robert Bosch Gmbh | Semiconductor component and corresponding manufacturing method |
EP2966681A1 (en) * | 2014-07-09 | 2016-01-13 | GE Energy Power Conversion Technology Ltd | Power semiconductor devices |
US10845375B2 (en) * | 2016-02-19 | 2020-11-24 | Agjunction Llc | Thermal stabilization of inertial measurement units |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3143335A1 (en) * | 1981-10-31 | 1983-05-11 | SEMIKRON Gesellschaft für Gleichrichterbau u. Elektronik mbH, 8500 Nürnberg | Semiconductor device |
US5610439A (en) * | 1994-09-15 | 1997-03-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Press-contact type semiconductor devices |
DE19732738A1 (en) * | 1997-07-30 | 1999-02-04 | Asea Brown Boveri | Power semiconductor components with pressure-equalizing contact plate |
EP0932201A2 (en) * | 1998-01-22 | 1999-07-28 | Hitachi, Ltd. | Press contact type semiconductor device and converter using same |
-
2000
- 2000-10-02 DE DE10048859A patent/DE10048859B4/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3143335A1 (en) * | 1981-10-31 | 1983-05-11 | SEMIKRON Gesellschaft für Gleichrichterbau u. Elektronik mbH, 8500 Nürnberg | Semiconductor device |
US5610439A (en) * | 1994-09-15 | 1997-03-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Press-contact type semiconductor devices |
DE19732738A1 (en) * | 1997-07-30 | 1999-02-04 | Asea Brown Boveri | Power semiconductor components with pressure-equalizing contact plate |
EP0932201A2 (en) * | 1998-01-22 | 1999-07-28 | Hitachi, Ltd. | Press contact type semiconductor device and converter using same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE10048859A1 (en) | 2002-04-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102009033321B4 (en) | Power semiconductor device | |
DE10251247A1 (en) | A semiconductor device with a semiconductor chip formed using a wide band gap semiconductor as a base material | |
EP0597254A1 (en) | Device with power semiconductor components | |
EP1982355A2 (en) | Power electronics assembly | |
EP1318547A1 (en) | Power semiconductor module | |
DE212021000239U1 (en) | semiconductor module | |
DE10048859B4 (en) | Pressure contact arrangement and their use | |
DE60315224T2 (en) | Semiconductor component with pressure contact | |
DE112021002942T5 (en) | semiconductor module | |
DE10065495C2 (en) | The power semiconductor module | |
EP1825511B1 (en) | Semiconductor switching module | |
DE102020122125A1 (en) | Semiconductor module | |
DE19529237C1 (en) | High power semiconductor circuit device | |
WO2018134332A1 (en) | Semiconductor module having a base plate with a concave curvature | |
DE102019115573B4 (en) | Power electronic switching device and method of manufacture | |
DE212021000236U1 (en) | semiconductor module | |
DE212021000237U1 (en) | semiconductor module | |
DE102018103316B4 (en) | Power semiconductor device | |
EP3944312A1 (en) | Power electronics assembly | |
DE102012206407B4 (en) | PRESSURE CONTACT ASSEMBLY AND METHOD FOR PRODUCING AND OPERATING A PRESSURE CONTACT ASSEMBLY | |
EP0665560B1 (en) | Hybrid integrated circuit device | |
DE102011086687A1 (en) | Method for contacting a semiconductor and contact arrangement for a semiconductor | |
DE102017117667A1 (en) | Power semiconductor module with a pressure device acting on a switching device | |
DE102023113658B3 (en) | Method for establishing a connection between an electronic module and a contact element and a connection between the electronic module and a cooling channel | |
DE102019115498B4 (en) | Power electronic submodule with direct and alternating potential connection areas and arrangement herewith |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: INFINEON TECHNOLOGIES AG, 81669 MUENCHEN, DE |
|
R071 | Expiry of right |