DE102007003587B4 - Leistungshalbleitermodul mit Druckkörper - Google Patents

Leistungshalbleitermodul mit Druckkörper Download PDF

Info

Publication number
DE102007003587B4
DE102007003587B4 DE200710003587 DE102007003587A DE102007003587B4 DE 102007003587 B4 DE102007003587 B4 DE 102007003587B4 DE 200710003587 DE200710003587 DE 200710003587 DE 102007003587 A DE102007003587 A DE 102007003587A DE 102007003587 B4 DE102007003587 B4 DE 102007003587B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure
power semiconductor
load connection
semiconductor module
connection element
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.)
Active
Application number
DE200710003587
Other languages
English (en)
Other versions
DE102007003587A1 (de
Inventor
Ludwig Hager
Herwig Moser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semikron GmbH and Co KG
Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Original Assignee
Semikron GmbH and Co KG
Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semikron GmbH and Co KG, Semikron Elektronik GmbH and Co KG filed Critical Semikron GmbH and Co KG
Priority to DE200710003587 priority Critical patent/DE102007003587B4/de
Priority to EP20080000992 priority patent/EP1950807B1/de
Priority to DE200850000015 priority patent/DE502008000015D1/de
Priority to AT08000992T priority patent/ATE430988T1/de
Priority to DK08000992T priority patent/DK1950807T3/da
Priority to ES08000992T priority patent/ES2324845T3/es
Publication of DE102007003587A1 publication Critical patent/DE102007003587A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102007003587B4 publication Critical patent/DE102007003587B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/072—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/4847—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond
    • H01L2224/48472—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond the other connecting portion not on the bonding area also being a wedge bond, i.e. wedge-to-wedge
    • 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
    • H01L24/01—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
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • 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
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • 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]
    • 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]
    • 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
    • H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
    • 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
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/161—Cap
    • H01L2924/1615—Shape
    • H01L2924/16195—Flat cap [not enclosing an internal cavity]
    • 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
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/161—Cap
    • H01L2924/163—Connection portion, e.g. seal
    • H01L2924/16315—Shape

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Abstract

Leistungshalbleitermodul (1) in Druckkontaktausführung mit mindestens einem Substrat (5), hierauf angeordneten Leistungshalbleiterbauelementen (60), einem Gehäuse (3) und nach außen führenden Lastanschlusselementen (40, 42, 44) und mit einer Druckeinrichtung (70), wobei das Substrat (5) auf seiner ersten dem Inneren des Leistungshalbleitermoduls zugewandten Hauptfläche Leiterbahnen (54) mit Lastpotential aufweist,
wobei ein erstes (40) und mindestens ein weiteres (42, 44) Lastanschlusselement jeweils als Metallformkörper mit einem bandartigen Abschnitt (402, 422, 442) und mit von diesem ausgehenden Kontaktfüßen (400, 420, 440) ausgebildet ist, der jeweilige bandartige Abschnitt (402, 422, 442) parallel zur Substratoberfläche und von dieser beabstandet angeordnet ist und die Kontaktfüße (400, 420, 440) von dem bandartigen Abschnitt (402, 422, 442) zum Substrat (5) reichen und dieses schaltungsgerecht kontaktieren, und
mit mindestens einem Druckkörper (80) angeordnet zwischen der Druckeinrichtung (70) und dem weiteren Lastanschlusselement (42, 44), wobei ein Teil dieses Druckkörpers (80) durch das erste Lastanschlusselement (40) hindurch reicht und Druck...

Description

  • Die Erfindung beschreibt ein Leistungshalbleitermodul in Druckkontaktausführung zur Anordnung auf einem Kühlbauteil. Einen Ausgangspunkt der Erfindung bilden Leistungshalbleitermodule wie sie beispielhaft aus der DE 197 19 703 A1 und der nicht vorveröffentlichten DE 10 2006 006 423 A1 bekannt sind.
  • Derartige Leistungshalbleitermodule bestehen nach dem Stand der Technik aus einem Gehäuse mit mindestens einem darin angeordneten elektrisch isolierenden Substrat vorzugsweise zur direkten Montage auf einem Kühlbauteil. Das Substrat seinerseits besteht aus einem Isolierstoffkörper mit einer Mehrzahl darauf befindlicher gegeneinander isolierter metallischer Verbindungsbahnen und hierauf befindlichen und mit diesen Verbindungsbahnen schaltungsgerecht verbundenen Leistungshalbleiterbauelementen. Weiterhin weisen die bekannten Leistungshalbleitermodule Anschlusselemente für externe Last- und Hilfsanschlüsse sowie im Inneren angeordnete Verbindungselemente auf. Diese Verbindungselemente für schaltungsgerechte Verbindungen im Inneren des Leistungshalbleitermoduls sind meist als Drahtbondverbindungen ausgebildet.
  • Ebenfalls bekannt sind Druck kontaktierte Leistungshalbleitermodule, wie sie in der DE 10 2006 006 423 A1 offenbart sind. Das Leistungshalbleitermodul gemäß dieser Druckschrift weist eine Druckkontaktausführung, zur Anordnung auf einem Kühlbauteil auf. Weiterhin ist hierin mindestens ein Substrat mit Leistungshalbleiterbauelementen angeordnet. Das Leistungshalbleitermodul weist zudem ein Gehäuse und nach außen führenden Last- und Steueranschlusselementen auf. Das Substrat, beispielhaft ein DCB-Substrat, weist einen Isolierstoffkörper (52) auf, auf dessen erster dem Inneren des Leistungshalbleitermoduls zugewandten Hauptfläche Leiterbahnen mit Lastpotential angeordnet sind.
  • Weiterhin ist aus der EP 1 818 982 A2 Mist ein Leistungshalbleitermodul in Druckkontaktausführung mit einem Kühlkörper bekannt, wobei hier die Lastanschlüsse als Metallformkörper mit einem bandartigen Abschnitt und diesem jeweils zugeordneten Kontaktfüßen ausgestaltet ist und die Kontaktfüße zu den Leiterbahnen des Substrats führen und diese kontakieren. Somit bilden der Kühlkörper, das Gehäuse und die Druckplatte eine Einheit, welche von einer zweiten Einheit mit einem Substrat und Lastanschlusselementen entkoppelt ist.
  • Diese Lastanschlusselemente sind jeweils als Metallformkörper mit mindestens einer externen Kontakteinrichtung, einem bandartigen Abschnitt und mit von diesem ausgehenden Kontaktfüßen ausgebildet. Der jeweilige bandartige Abschnitt ist parallel zur Substratoberfläche und von dieser beabstandet angeordnet. Die Kontaktfüße reichen von dem bandartigen Abschnitt zum Substrat und kontaktieren dieses schaltungsgerecht. Zur elektrischen Isolation und Druckweiterleitung zwischen den einzelnen Lastanschlusselementen weisen diese im Bereich der jeweiligen bandartigen Abschnitte jeweils eine elastische Zwischenlage auf.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Leistungshalbleitermodul in Druckkontaktausführung vorzustellen, wobei die Einleitung des Drucks auf die jeweiligen Lastanschlusselemente zu deren Kontaktierung mit den Leiterbahnen des Substrats homogen ausgebildet ist.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, durch die Maßnahmen der Merkmale des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Der erfinderische Gedanke geht aus von einer Anordnung eines Leistungshalbleitermoduls in Druckkontaktausführung auf einem Kühlbauteil mit mindestens einem Substrat, hierauf angeordneten Leistungshalbleiterbauelementen, beispielhaft bipolaren Transistoren, einem Gehäuse und nach außen führenden Last- und Steueranschlusselementen. Das Substrat selbst weist einen Isolierstoffkörper auf und auf dessen erster, dem inneren des Leistungshalbleitermoduls zugewandten Hauptfläche Leiterbahnen mit Lastpotential. Weiterhin weist das Substrat vorzugsweise auch mindestens eine Leiterbahn mit Steuerpotential zu Ansteuerung der Leistungshalbleiterbauelemente auf.
  • Die Lastanschlusselemente des Leistungshalbleitermoduls sind jeweils ausgebildet als Metallformkörper mit einer Kontakteinrichtung, einem bandartigen Abschnitt und mit einer Mehrzahl von diesem ausgehenden Kontaktfüßen. Die jeweiligen bandartigen Abschnitte sind parallel zur Substratoberfläche und von dieser beabstandet angeordnet. Die Kontaktfüße, die von dem bandartigen Abschnitt ausgehen reichen zum Substrat und bilden dort schaltungsgerecht die Kontakte der Lastanschlüsse aus. Vorzugsweise kontaktieren sie hierzu auf dem Substrat die Leiterbahnen mit Lastpotential, alternativ auch direkt die Leistungshalbleiterbauelemente.
  • Erfindungsgemäß ist weiterhin mindestens ein Druckkörper zwischen der Druckeinrichtung (70) und einem weiteren Lastanschlusselement angeordnet, wobei ein Teil dieses Druckkörpers (80) durch das erste Lastanschlusselement (40) hindurch reicht und Druck auf eine Druckaufnahmestelle (424, 444) des zugeordneten weiteren Lastanschlusselement (42, 44) ausbildet. Hierbei ist das weitere Lastanschlusselement von dem ersten Lastanschlusselement beabstandet angeordnet.
  • Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass die einzelnen Lastanschlusselemente nicht starr sondern flexibel zueinander angeordnet sind und dadurch die Kontaktsicherheit jeder einzelnen Kontakteinrichtung für sich sichergestellt ist und nicht von den jeweils anderen Kontakteinrichtungen abhängig ist. Somit erweisen sich thermische Einflüsse, wie auch Fertigungstoleranzen in der Länge der jeweiligen Kontaktfüße der einzelnen Lastanschlusselemente zueinander als nicht wesentlich für die elektrische Kontaktsicherheit.
  • Die erfinderische Lösung wird an Hand der Ausführungsbeispiele der 1 bis 5 weiter erläutert.
  • 1 zeigt einen Schnitt durch ein Leistungshalbleitermodul nach dem Stand der Technik.
  • 2 zeigt einen Schnitt durch eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls.
  • 3 zeigt einen Ausschnitt gemäß 2 einer zweiten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls.
  • 4 zeigt einen Ausschnitt gemäß 2 einer dritten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls.
  • 5 zeigt in dreidimensionaler Darstellung ein erfindungsgemäßes Leistungshalbleitermodul.
  • 1 zeigt einen Schnitt durch ein Leistungshalbleitermodul (1) nach dem Stand der Technik. Dieses weist ein Gehäuse (3) mit einem rahmenartigen Gehäuseteil auf, der mit dem Kühlbauteil (2) der Anordnung verbunden ist. Der rahmenartige Gehäuseteil umschließt hierbei das mindestens eine Substrat (5). Dieses wiederum weist einen Isolierstoffkörper (52), vorzugsweise eine Isolierkeramik, wie Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrit auf.
  • Auf der, dem Inneren des Leistungshalbleitermoduls (1) zugewandten, ersten Hauptfläche weist das Substrat (5) eine in sich strukturierte Metallkaschierung auf. Die einzelnen Abschnitte dieser vorzugsweise als Kupferkaschierung ausgestalteten Metallkaschierung bilden hierbei die Leiterbahnen (54) des Leistungshalbleitermoduls (1) aus. Die zweite Hauptfläche des Substrats (5) weist gemäß dem Stand der Technik eine nicht strukturierte Kupferkaschierung (58) auf.
  • Auf den Leiterbahnen (54) des Substrats (5) sind steuerbare und/oder ungesteuerte Leistungshalbleiterbauelemente (60) wie beispielhaft IGBTs (insulated gate bipolar Transistor) mit jeweils antiparallel geschalteten Freilaufdioden, oder MOS-FETs angeordnet. Diese sind schaltungsgerecht mit weiteren Leiterbahnen (54), beispielhaft mittels Drahtbondverbindungen (62), verbunden.
  • Die Lastanschlusselemente (40, 42, 44) mit den verschiedenen notwendigen Potentialen dienen der externen Verbindung der leistungselektronischen Schaltung im Inneren des Leistungshalbleitermoduls (1). Hierzu sind die Lastanschlusselemente (40, 42, 44) als Metallformkörper ausgebildet, die je einen bandartigen Abschnitt (402, 422, 442) parallel zur Substratoberfläche aufweisen. Die bandartigen Abschnitte (402, 422, 442) bilden hierbei einen Stapel, wobei die bandartigen Abschnitte der einzelnen Lastanschlusselemente (40, 42, 44) jeweils mittels einer elastischen Zwischenlage (46) hier einem Silikonkissen voneinander beabstandet und gegeneinander elektrisch isoliert sind.
  • Es ist besonders bevorzugt, wenn diese Silikonkissen (46) mit den bandartigen Abschnitten verklebt sind, da somit der Stapel (4) als eine Montageeinheit ausgebildet ist. Notwendige Hilfsanschlusselemente sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in dieser Schnittzeichnung nicht dargestellt.
  • Vorzugsweise weist das Leistungshalbleitermodul (1) eine als Isolierstoffformkörper (30) ausgebildete Zwischenlage zwischen dem Stapel der bandartigen Abschnitte (402, 422, 442) der Lastanschlusselemente (40, 42, 44) und dem Substrat (5) auf. Der Isolierstoffformkörper (30) weist Ausnehmungen (32) zur Durchführung der Kontaktfüße (400, 420, 440) des Stapels auf.
  • Die Druckeinrichtung (70) zur thermischen Verbindung des Leistungshalbleitermoduls (1) mit dem Kühlbauteil (2) und gleichzeitig zur elektrischen Kontaktierung der Lastanschlusselemente (40, 42, 44) mit den Leiterbahnen (54) des Substrats (5) wird gebildet durch ein Druckelement (72) zum Druckaufbau auf den Stapel. Hierzu weist das Druckelement Druckfinger (74) nach dem Stand der Technik auf. Es kann auch bevorzugt sein, wenn zwischen dem Druckelement (72) mit flächiger Unterseite und dem Stapel (4) eine weitere elastische Schicht gleicher Ausgestaltung der Zwischenlage (46) angeordnet ist.
  • Das Druckelement (72) kann weiterhin gemäß dem Stand der Technik als Kunststoffformkörper mit geeigneter innen liegender Metallseele und/oder weiteren Versteifungsstrukturen ausgeführt sein. Es ist ebenso bevorzugt, wenn das Druckelement (72) gleichzeitig als Deckel des Leistungshalbleitermoduls (1) dient.
  • 2 zeigt einen Schnitt durch eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls (1) mit grundlegender Konstruktion gemäß 1. Dargestellt ist wiederum das Substrat (5) mit Leistungshalbleiterbauelementen (60) und dem Gehäuse (3). Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde allerdings ohne Beschränkung auf diese Ausführungsform auf die Zwischenlage (30) und eines der drei Lastanschlusselemente (44) verzichtet. Die nach außen führenden Lastanschlusselemente (40, 42) sind wiederum als Metallformkörper mit einem bandartigen Abschnitt (402, 422) und mit von diesem ausgehenden Kontaktfüßen (400, 420) ausgebildet. Hierbei ist der jeweilige bandartige Abschnitt (402, 422) parallel zur Substratoberfläche und von dieser beabstandet angeordnet. Die Kontaktfüße (400, 420) reichen von dem bandartigen Abschnitt (402, 422) zum Substrat (5) und kontaktieren dieses schaltungsgerecht.
  • Gemäß dem Stand der Technik ist hierzu eine Druckeinrichtung angeordnet, die aus einem Druck aufbauenden Druckstück (72) und ein zwischen diesem Druckstück (72) und dem ersten Lastanschlusselement (40) angeordneten dauerelastischen Kissenelement (76) als Druckspeicher. Somit wird auf das erste Lastanschlusselement Druck eingeleitet und eine sichere elektrische Kontaktierung mit dem Substrat hergestellt. Ebenso wird eine thermische Kontaktierung zwischen dem Substrat und dem Kühlbauteil erreicht.
  • Zur ebenso sicheren elektrischen Kontaktierung des zweiten Lastanschlusselements (42) weist die erfindungsgemäße Weiterbildung des Leistungshalbleitermoduls nach 1 mindestens einen Druckkörper (80) angeordnet zwischen der Druckeinrichtung (70) und einem zweiten Lastanschlusselement (42) auf. Hierbei reicht ein Teil dieses Druckkörpers (80) durch eine Ausnehmung (406) des ersten Lastanschlusselements (40) im Bereich des bandartigen Abschnitts (402) hindurch und leitet somit den durch die Druckeinrichtung erzeugten Druck direkt auf eine Druckaufnahmestelle des zugeordneten zweiten Lastanschlusselements.
  • Es ist besonders vorteilhaft, wenn das Druckstück (72) der Druckeinrichtung (70) auf der dem Inneren des Leistungshalbleitermoduls (1) zugewandten Seite Ausformungen (720) aufweist, die der Kontur des bandartigen Abschnitts (402) und des Druckkörpers (80) im Wesentlichen folgt. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass das Kissenelement (76) über seine gesamte Fläche einer homogenen Kompression unterliegt.
  • 3 zeigt einen Ausschnitt (gestrichelte Linie) gemäß 2 einer zweiten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls (1). Dargestellt ist hier ausschließlich der Druckkörper und seine Anordnung zum ersten und einem weiteren, zweiten, Lastanschlusselement.
  • Der Druckkörper (80) selbst ist hierbei als T-förmiges, vorzugsweise aus Kunststoff ausgebildetes, Formteil ausgestaltet. Dieses weist einen Druck aufnehmenden Druckteller (82) und einen den Druck auf das weitere Lastanschlusselement (42) ausübenden Druckzapfen (84) auf. Der Druck wird hierbei vorzugsweise wie in 2 dargestellt mittels eines Kissenelements (76) gleichzeitig auf den Druckteller (82) wie auch auf das erste Lastanschlusselement (40) eingeleitet. Durch geeignete Länge des Druckzapfens (84) wird der Druck auf den Druckteller (82) über den Druckzapfen (84) auf das zweite Lastanschlusselement (42), nicht aber auf das erste Lastanschlusselement (40) eingeleitet. Da weiterhin beide Lastanschlusselemente (40) voneinander beabstandet sind ist die Druckeinleitung auf beide unabhängig voneinander.
  • Wie hier dargestellt kann es vorteilhaft sein, wenn der Druckteller (82) des Druckkörpers (80) plan-konvex ausgebildet ist, wobei die konvexe Fläche (820) der Druckeinrichtung (70) und die plane Fläche (822) dem ersten Lastanschlusselement (40) zugewandt ist.
  • Weiterhin kann es vorteilhaft sein die Druckaufnahmestelle (424) der weiteren Kontakteinrichtung (42) im Bereich des bandartigen Abschnitts (422) als prägetechnisch hergestellte Vertiefung auszubilden.
  • 4 zeigt einen Ausschnitt (gestrichelte Linie) gemäß 2 einer dritten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls (1). Hierbei sind drei Lastanschlusselemente (40, 42, 44) dargestellt, wobei hier der Druck auf das dritte Lastanschlusselement (40) ausgeübt wird.
  • Hierzu ist der Druckkörper (80) wiederum als T-förmiges Kunststoffformteil ausgebildet, wobei allerdings der Druckteller (82) des Druckkörpers (80) zwei plane und zueinander parallele Flächen (824, 822) aufweist. Dabei ist die erste Fläche (824) der Druckeinrichtung (70) und die zweite Fläche (822) dem ersten Lastanschlusselement (40) zugewandt.
  • Es kann ebenso vorteilhaft sein die Druckaufnahmestelle (444) der weiteren Kontakteinrichtung (44) im Bereich des bandartigen Abschnitts (442) als stanzbiegetechnisch hergestellte Aufnahmenase auszubilden.
  • Zur elektrischen Isolierung der Lastanschlusselemente zueinander sind Isolationszwischenlagen in Ausgestaltung von Isolationsfolien nach dem Stand der Technik geeignet angeordnet. Es kann auch bevorzugt sein zur Isolation die Lastanschlusselemente (40, 42, 44) geeignet mit einem Isolierstoff, wie Kunststoff oder Keramik, zu umhüllen.
  • 5 zeigt in dreidimensionaler Darstellung einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls. Dargestellt ist das Substrat (5) mit hierauf schaltungsgerecht angeordneten und mittels Drahtbondverbindungen (62) verbundenen Leistungshalbleiterbauelementen (60).
  • Die Lastanschlusselemente (40, 42, 44) weisen wie bereits oben beschrieben parallel zum Substrat angeordnete bandartige Abschnitte (402, 422, 442) auf, die hier mittels Isolationsfolien (48) elektrisch voneinander isoliert angeordnet sind. Die dem jeweiligen Lastanschlusselement (40, 42, 44) zugeordneten Kontaktfüße (400, 420, 440) sind in Stanz-Biegetechnik hergestellt und dienen der elektrischen Verbindung zum Substrat.
  • Die hierfür notwendige nicht dargestellte Druckeinrichtung drückt einerseits auf den bandartigen Abschnitt (402) des Lastanschlusselements (40) sowie mittels der Druckkörper (80) auf die näher am Substrat angeordneten Lastanschlusselemente, hier nur dargestellt auf das dritte Lastanschlusselement (44). Hierzu weist die Isolationsfolie (48) vorzugsweise keine Ausnehmung auf, da somit die gesamte elektrische Isolierung nicht beeinträchtigt wird.
  • Es kann besonders bevorzugt sein, wenn eine Mehrzahl von Druckkörpern (80) im Bereich der Druckteller (80) mittels Stegen (86) verbunden ist und diese somit eine Montageeinheit (8) bilden.

Claims (10)

  1. Leistungshalbleitermodul (1) in Druckkontaktausführung mit mindestens einem Substrat (5), hierauf angeordneten Leistungshalbleiterbauelementen (60), einem Gehäuse (3) und nach außen führenden Lastanschlusselementen (40, 42, 44) und mit einer Druckeinrichtung (70), wobei das Substrat (5) auf seiner ersten dem Inneren des Leistungshalbleitermoduls zugewandten Hauptfläche Leiterbahnen (54) mit Lastpotential aufweist, wobei ein erstes (40) und mindestens ein weiteres (42, 44) Lastanschlusselement jeweils als Metallformkörper mit einem bandartigen Abschnitt (402, 422, 442) und mit von diesem ausgehenden Kontaktfüßen (400, 420, 440) ausgebildet ist, der jeweilige bandartige Abschnitt (402, 422, 442) parallel zur Substratoberfläche und von dieser beabstandet angeordnet ist und die Kontaktfüße (400, 420, 440) von dem bandartigen Abschnitt (402, 422, 442) zum Substrat (5) reichen und dieses schaltungsgerecht kontaktieren, und mit mindestens einem Druckkörper (80) angeordnet zwischen der Druckeinrichtung (70) und dem weiteren Lastanschlusselement (42, 44), wobei ein Teil dieses Druckkörpers (80) durch das erste Lastanschlusselement (40) hindurch reicht und Druck auf eine Druckaufnahmestelle (424, 444) des zugeordneten weiteren Lastanschlusselements (42, 44) ausbildet.
  2. Leistungshalbleitermodul (1) nach Anspruch 1, wobei der Druckkörper (80) durch eine Ausnehmung (406) des ersten Lastanschlusselements (40) im Bereich des bandartigen Abschnitts (402) hindurch reicht.
  3. Leistungshalbleitermodul (1) nach Anspruch 1, wobei der Druckkörper (80) als T-förmiges Kunststoffformteil ausgebildet ist mit einem Druck aufnehmenden Druckteller (82) und einen Druck auf das weitere Lastanschlusselement (42, 44) ausübenden Druckzapfen (84).
  4. Leistungshalbleitermodul (1) nach Anspruch 3, wobei der Druckteller (82) des Druckkörpers (80) zwei plane zueinander parallele Flächen (822, 824) aufweist, wobei die erste (824) der Druckeinrichtung (70) und die zweite (822) dem ersten Lastanschlusselement (40) zugewandt ist.
  5. Leistungshalbleitermodul (1) nach Anspruch 3, wobei der Druckteller (82) des Druckkörpers (80) plan-konvex ausgebildet ist, wobei die konvexe Fläche (820) der Druckeinrichtung (70) und die plane Fläche (822) dem ersten Lastanschlusselement (40) zugewandt ist.
  6. Leistungshalbleitermodul (1) nach Anspruch 1, wobei eine Mehrzahl von Druckkörpern (80) im Bereich der Druckteller (82) verbunden sind und somit eine Montageeinheit (8) bilden.
  7. Leistungshalbleitermodul (1) nach Anspruch 1, wobei die Druckaufnahmestelle (424, 444) der weiteren Kontakteinrichtung (42, 44) im Bereich des bandartigen Abschnitts (422, 442) als prägetechnisch hergestellte Vertiefung ausgebildet ist.
  8. Leistungshalbleitermodul (1) nach Anspruch 1, wobei die Druckaufnahmestelle (424, 444) der weiteren Kontakteinrichtung (42, 44) im Bereich des bandartigen Abschnitts (422, 442) als stanz-biegetechnisch hergestellte Aufnahmenase ausgebildet ist.
  9. Leistungshalbleitermodul (1) nach Anspruch 1, wobei die Druckeinrichtung (70) ausgebildet ist als ein aufbauendes Druckstück (72) und ein zwischen diesem Druckstück (72) und dem ersten Lastanschlusselement (40) und dem Druckkörper (80) angeordnetes dauerelastisches Kissenelement (76) als Druckspeicher.
  10. Leistungshalbleitermodul (1) nach Anspruch 1 wobei die Lastanschlusselemente (40, 42, 44) teilweise mit einem Isolierstoff, wie Kunststoff oder Keramik, umhüllt sind.
DE200710003587 2007-01-24 2007-01-24 Leistungshalbleitermodul mit Druckkörper Active DE102007003587B4 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200710003587 DE102007003587B4 (de) 2007-01-24 2007-01-24 Leistungshalbleitermodul mit Druckkörper
EP20080000992 EP1950807B1 (de) 2007-01-24 2008-01-19 Leistungshalbleitermodul mit Druckkörper
DE200850000015 DE502008000015D1 (de) 2007-01-24 2008-01-19 Leistungshalbleitermodul mit Druckkörper
AT08000992T ATE430988T1 (de) 2007-01-24 2008-01-19 Leistungshalbleitermodul mit druckkörper
DK08000992T DK1950807T3 (da) 2007-01-24 2008-01-19 Effekthalvledermodul med tryklegeme
ES08000992T ES2324845T3 (es) 2007-01-24 2008-01-19 Modulo de semiconductor de potencia con cuerpo de presion.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200710003587 DE102007003587B4 (de) 2007-01-24 2007-01-24 Leistungshalbleitermodul mit Druckkörper

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102007003587A1 DE102007003587A1 (de) 2008-08-07
DE102007003587B4 true DE102007003587B4 (de) 2009-06-10

Family

ID=39310570

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200710003587 Active DE102007003587B4 (de) 2007-01-24 2007-01-24 Leistungshalbleitermodul mit Druckkörper
DE200850000015 Active DE502008000015D1 (de) 2007-01-24 2008-01-19 Leistungshalbleitermodul mit Druckkörper

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200850000015 Active DE502008000015D1 (de) 2007-01-24 2008-01-19 Leistungshalbleitermodul mit Druckkörper

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP1950807B1 (de)
AT (1) ATE430988T1 (de)
DE (2) DE102007003587B4 (de)
DK (1) DK1950807T3 (de)
ES (1) ES2324845T3 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013104950B3 (de) * 2013-05-14 2014-04-30 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul und Anordnung hiermit

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009057146B4 (de) 2009-12-05 2013-09-26 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Druckkontaktiertes Leistungshalbleitermodul mit Hybriddruckspeicher
DE102009057145B4 (de) * 2009-12-05 2013-12-19 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Druckkontaktiertes Leistungshalbleitermodul mit teilweise bandartigen Lastanschlusselementen

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19719703A1 (de) * 1997-05-09 1998-11-12 Eupec Gmbh & Co Kg Leistungshalbleitermodul mit Keramiksubstrat
EP1818982A2 (de) * 2006-02-13 2007-08-15 SEMIKRON Elektronik GmbH & Co. KG Anordnung mit mindestens einem Leistungshalbleitermodul und einem Kühlbauteil und zugehöriges Herstellungsverfahren
DE102006006423A1 (de) * 2006-02-13 2007-08-23 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul und zugehöriges Herstellungsverfahren

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2728313A1 (de) 1977-06-23 1979-01-04 Siemens Ag Halbleiterbauelement
DE19530264A1 (de) * 1995-08-17 1997-02-20 Abb Management Ag Leistungshalbleitermodul
EP1263045A1 (de) * 2001-06-01 2002-12-04 ABB Schweiz AG Leistungshalbleitermodul

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19719703A1 (de) * 1997-05-09 1998-11-12 Eupec Gmbh & Co Kg Leistungshalbleitermodul mit Keramiksubstrat
EP1818982A2 (de) * 2006-02-13 2007-08-15 SEMIKRON Elektronik GmbH & Co. KG Anordnung mit mindestens einem Leistungshalbleitermodul und einem Kühlbauteil und zugehöriges Herstellungsverfahren
DE102006006423A1 (de) * 2006-02-13 2007-08-23 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul und zugehöriges Herstellungsverfahren

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013104950B3 (de) * 2013-05-14 2014-04-30 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul und Anordnung hiermit

Also Published As

Publication number Publication date
ATE430988T1 (de) 2009-05-15
EP1950807B1 (de) 2009-05-06
DE102007003587A1 (de) 2008-08-07
EP1950807A1 (de) 2008-07-30
ES2324845T3 (es) 2009-08-17
DE502008000015D1 (de) 2009-06-18
DK1950807T3 (da) 2009-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1830404B1 (de) Leistungshalbleitermodul
DE102006006424B4 (de) Anordnung mit mindestens einem Leistungshalbleitermodul und einem Kühlbauteil und zugehöriges Herstellungsverfahren
DE102006006425B4 (de) Leistungshalbleitermodul in Druckkontaktausführung
DE102006027481C5 (de) Leistungshalbleitermodul mit gegeneinander elektrisch isolierten Anschlusselementen
DE102017115883B4 (de) Leistungselektronisches Submodul mit Gleich- und Wechselspannungsanschlusselementen und Anordnung hiermit
DE102017109706B3 (de) Leistungselektronische Anordnung mit Gleichspannungsverbindungselement
DE102008017454B4 (de) Leistungshalbleitermodul mit hermetisch dichter Schaltungsanordnung und Herstellungsverfahren hierzu
DE102006027482B3 (de) Gehauste Halbleiterschaltungsanordnung mit Kontakteinrichtung
DE102015111204A1 (de) Leistungselektronisches Modul mit Lastanschlusselementen
DE102015224422A1 (de) Elektronische Schaltungseinheit
EP3273473B1 (de) Leistungselektronische schalteinrichtung, anordnung hiermit und verfahren zur herstellung der schalteinrichtung
EP3273474A1 (de) Leistungselektronische schalteinrichtung, anordnung hiermit und verfahren zur herstellung der schalteinrichtung
DE102013109592B3 (de) Leistungshalbleitereinrichtung
DE102005050534B4 (de) Leistungshalbleitermodul
DE102007003587B4 (de) Leistungshalbleitermodul mit Druckkörper
DE102009057146B4 (de) Druckkontaktiertes Leistungshalbleitermodul mit Hybriddruckspeicher
EP2003693B1 (de) Druckkontaktiertes dreiphasiges Stromrichtermodul
DE202016101292U1 (de) Leistungshalbleitereinrichtung
DE102016100617B4 (de) Leistungshalbleitermodul mit einem Gehäuse und einem Kondensator
DE102017117665B4 (de) Leistungshalbleitermodul mit einem eine bauliche Einheit bildenden elektrischen Verbindungselement und mit einem elektrischen ersten Bauelement
DE102013110818A1 (de) Leistungshalbleitereinrichtung
DE102008014113B4 (de) Leistungshalbleitermodul in Druckkontaktausführung
DE102018111594A1 (de) Leistungshalbleitermodul und Leistungshalbleitereinrichtung mit einem Leistungshalbleitermodul
DE102018129336A1 (de) Leistungshalbleitermodul mit einem Substrat und mit einem Lastanschlusselement
DE102009057145A1 (de) Druckkontaktiertes Leistungshalbleitermodul mit teilweise bandartigen Lastanschlusselementen

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition