DE102012200325A1

DE102012200325A1 - Halbleiteranordnung mit plattierter Basisplatte

Info

Publication number: DE102012200325A1
Application number: DE102012200325A
Authority: DE
Inventors: Olaf Hohlfeld; Andreas Lenniger; Andre Uhlemann
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2011-09-12
Filing date: 2012-01-11
Publication date: 2013-03-14
Also published as: DE202012100090U1; KR20130028866A; US8519532B2; US20130062750A1; SE537969C2; JP5572678B2; KR101520997B1; JP2013062506A; CN202454546U; SE1251008A1

Abstract

Eine Halbleiteranordnung umfasst einen Halbleiterchip (128), der an ein Substrat (122) gekoppelt ist, und eine Basisplatte (104), die an das Substrat (122) gekoppelt ist. Die Basisplatte (104) enthält eine auf eine zweite Metallschicht (106) plattierte erste Metallschicht (108). Die zweite Metallschicht (106) wird verformt, um eine Pin-Fin- oder Fin-Kühlstruktur (112) bereitzustellen.

Description

Allgemeiner Stand der Technik
Leistungselektronikmodule sind Halbleiterpackages, die in Leistungselektronikschaltungen verwendet werden. Leistungselektronikmodule werden in der Regel in Anwendungen im Fahrzeug- und Industriebereich wie etwa bei Wechselrichtern und Gleichrichtern verwendet. Die in den Leistungselektronikmodulen enthaltenen Halbleiterkomponenten sind üblicherweise IGBT-(Insulated Gate Bipolar Transistor)Halbleiterchips oder MOSFET-(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor) Halbleiterchips. Die IGBT- und MOSEFT-Halbleiterchips weisen variierende Nennspannungen und Nennströme auf. Die in den Leistungselektronikmodulen enthaltenen Halbleiterkomponenten können auch Dioden, Thyristoren, JFETs (Junction Gate Field-Effect Transistors) und Bipolartransistoren enthalten. Sowohl passive Komponenten als auch eine Steuerelektronik können in den Leistungselektronikmodulen enthalten sein. Die Halbleiterkomponenten sind aus Si, SiC, GaN, GaAs oder anderen geeigneten Halbleitersubstraten hergestellt. Einige Leistungselektronikmodule enthalten zusätzliche Halbleiterdioden (z.B. Freilaufdioden) in dem Halbleiterpackage für den Überspannungsschutz.
Allgemein werden zwei verschiedene Leistungselektronikmoduldesigns verwendet. Ein Design ist für Anwendungen mit höherer Leistung und das andere Design ist für Anwendungen mit niedrigerer Leistung. Für Anwendungen mit höherer Leistung enthält ein Leistungselektronikmodul in der Regel mehrere, auf einem einzelnen Trägersubstrat montierte Halbleiterchips. Das Trägersubstrat enthält in der Regel eine isolierende Keramik wie z. B. Al₂O₃, AlN, Si₃N₄, oder ein anderes geeignetes Material, um das Leistungselektronikmodul zu isolieren. Mindestens die Oberseite des Keramiksubstrats ist mit entweder reinem oder plattiertem Cu, Al oder einem anderen geeigneten Material metallisiert, um elektrische und mechanische Kontakte für die Halbleiterchips bereitzustellen. Die Metallschicht wird in der Regel unter Verwendung eines DCB-(Direct Copper Bonding)Prozesses, eines DAB-(Direct Aluminium Bonding Process)Prozesses oder eines AMB-(Active Metal Brazing)Prozesses an das Keramiksubstrat gebondet.
In der Regel wird Weichlöten mit Sn-Pb, Sn-Ag, Sn-Ag-Cu oder einer anderen geeigneten Lötlegierung zum Verbinden eines Halbleiterchips mit einem metallisierten Keramiksubstrat verwendet. In der Regel werden mehrere Substrate auf einer planaren Metallbasisplatte kombiniert. In diesem Fall wird die Rückseite des Keramiksubstrats mit entweder reinem oder plattiertem Cu, Al oder einem anderen geeigneten Material zum Verbinden der Substrate mit der planaren Metallbasisplatte metallisiert. Zum Verbinden der Substrate mit der planaren Metallbasisplatte wird in der Regel Weichlöten mit Sn-Pb, Sn-Ag, Sn-Ag-Cu oder einer anderen geeigneten Lötlegierung verwendet. Die planare Metallbasisplatte kann wiederum an einem Kühlelement angebracht sein, durch das ein Kühlmittel fließen kann, um ein Überhitzen des Leistungselektronikmoduls während des Betriebs zu verhindern.
Mit dem zunehmenden Wunsch, eine Leistungselektronik in rauen Umgebungen zu verwenden (z.B. Kraftfahrzeuganwendungen), und der anhaltenden Integration von Halbleiterchips nimmt die extern und intern abgeleitete Wärme immer mehr zu. Deshalb besteht ein wachsender Bedarf an Hochtemperaturleistungselektronikmodulen, die mit internen und externen Temperaturen bis zu und über 200ºC arbeiten können. Außerdem nimmt die Stromdichte von Leistungselektroniken weiter zu, was zu einer Zunahme der Dichte von Leistungsverlusten führt. Deshalb wird die Flüssigkeitskühlung der Leistungselektroniken über Kühlelemente, um ein Überhitzen zu verhindern, immer wichtiger.
Aus diesen und anderen Gründen besteht ein Bedarf an der vorliegenden Erfindung.
Kurzfassung der Erfindung
Es wird eine Halbleiteranordnung bereitgestellt. Die Halbleiteranordnung enthält einen Halbleiterchip, der an ein Trägersubstrat gekoppelt ist, und eine Basisplatte, die an das Trägersubstrat gekoppelt ist. Die Basisplatte enthält eine erste Metallschicht, die auf eine zweite Metallschicht plattiert ist. Die zweite Metallschicht ist verformt, um eine Pin-Fin- oder Fin-Kühlstruktur bereitzustellen. Unter "Plattieren" ist im Sinne der vorliegenden Erfindung ein mechanisches Verbinden von zwei oder mehr Metallschichten. Zum Plattieren können die miteinander zu verbindenden Metallschichten beispielsweise verwalzt werden. Dies kann z.B. dadurch erfolgen, dass die miteinander zu verbindenden Metallschichten zwischen zwei Walzen hindurchgeführt werden, die den Schichtstapel walzend komprimieren, so dass die Metallschichten fest miteinander verbunden werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beiliegenden Zeichnungen sind aufgenommen, um ein eingehenderes Verständnis von Ausführungsformen zu vermitteln, und sind in diese Patentschrift aufgenommen und stellen einen Teil dieser dar. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung von Prinzipien von Ausführungsformen. Andere Ausführungsformen und viele der beabsichtigten Vorteile von Ausführungsformen lassen sich ohne Weiteres besser verstehen, wenn sie durch Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung besser verstanden werden. Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile.
1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Halbleiteranordnung.
2 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Bimetallbandes (d.h. eines bimetallplattierten Streifens).
3 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Trimetallbandes (d.h. eines trimetallplattierten Streifens).
4 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Basisplatte mit einer Kühlstruktur.
5 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform einer Basisplatte mit einer Kühlstruktur.
6 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Substratbaugruppe.
7 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform von Substratbaugruppen, die an eine Basisplatte gekoppelt sind.
8 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform von Substratbaugruppen, die an eine Basisplatte gekoppelt sind.
9 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Substratbaugruppen, der Basisplatte, der Anschlüsse und eines Rahmens.
10 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Substratbaugruppen, der Basisplatte, der Anschlüsse, des Rahmens und des Vergussmaterials.
11 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Substratbaugruppen, der Basisplatte, der Anschlüsse, des Rahmens, des Vergussmaterials und eines Deckels.
12 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Halbleiteranordnung mit einer Kühlkammer.
13 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform einer Halbleiteranordnung mit einer Kühlkammer.
14 zeigt eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform einer Halbleiteranordnung.
15 zeigt eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform einer Halbleiteranordnung.
16 ist ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleiteranordnung veranschaulicht.
Ausführliche Beschreibung
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen als Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung praktiziert werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „Oberseite“, „Unterseite“, „Vorderseite“, „Rückseite“, „vorderer“, „hinterer“ usw. unter Bezugnahme auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Weil Komponenten von Ausführungsformen in einer Reihe verschiedener Orientierungen positioniert sein können, wird die Richtungsterminologie zu Zwecken der Darstellung verwendet und ist in keinerlei Weise beschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen, und der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert.
Es versteht sich, dass die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist.
Der Ausdruck „elektrisch gekoppelt“, wie er hier verwendet wird, soll nicht bedeuten, dass die Elemente direkt zusammengekoppelt sein müssen; und dazwischenliegende Elemente können zwischen den „elektrisch gekoppelten“ Elementen vorgesehen sein.
1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Halbleiteranordnung 100. Bei einer Ausführungsform ist die Halbleiteranordnung 100 ein Hochtemperaturhochleistungselektronikmodul (d.h. ein Modul, bei dem zumindest einer der darin enthaltenen Halbleiterchips bei Temperaturen von 200ºC und mehr betrieben werden kann). Das Leistungselektronikmodul 100 enthält eine Kühlkammer 102, eine Basisplatte 104, Fügestellen 118, Substratbaugruppen 132a und 132b, einen Rahmen 134, Anschlüsse 136, eine Vergussmasse 138 und einen Deckel 140. Jede Substratbaugruppe 132a und 132b enthält als Trägersubstrate dienende, metallisierte Keramiksubstrate 122 mit Metalloberflächen oder -schichten 120 und 124, Fügestellen 126, Halbleiterchips 128 und Bonddrähte 130.
Die Basisplatte 104 enthält eine erste Metallschicht 108 und eine zweite Metallschicht 106. Die erste Metallschicht 108 und die zweite Metallschicht 106 bestehen aus verschiedenen Materialien. Bei einer Ausführungsform ist die erste Metallschicht 108 eine Kupferschicht oder eine Kupferlegierungsschicht, und die zweite Metallschicht 106 ist eine Aluminiumschicht oder eine Aluminiumlegierungsschicht. Bei anderen Ausführungsformen bestehen die erste Metallschicht 108 und die zweite Metallschicht 106 aus anderen geeigneten Materialien. Bei einer Ausführungsform enthält die Basisplatte 104 auch eine dritte Metallschicht 110 gegenüber der zweiten Metallschicht 106. Die dritte Metallschicht 110 und die erste Metallschicht 108 bestehen aus verschiedenen Materialien. Bei einer Ausführungsform ist die dritte Metallschicht 110 eine Aluminiumschicht oder eine Aluminiumlegierungsschicht. Bei anderen Ausführungsformen ist die dritte Metallschicht 110 eine Silberschicht, eine Silberlegierungsschicht, eine Palladiumschicht, eine Palladiumlegierungsschicht oder irgendeine andere geeignete Materialschicht. Die erste Metallschicht 108 ist auf die zweite Metallschicht 106 plattiert. Die dritte Metallschicht 110 ist auf die erste Metallschicht 108 plattiert. Die zweite Metallschicht 106 ist strukturiert, um Pin-Fins oder Fins 112 und Räume 114 zwischen Pin-Fins oder Fins 112 bereitzustellen.
Die Basisplatte 104 ist aus einem Bimetall- oder Trimetallband (z.B. einem plattierten Streifen) ausgebildet. Die Basisplatte 104 liefert eine preiswerte Basisplatte 104 mit guter Lötbarkeit auf einer Seite aufgrund der ersten Metallschicht 106. Außerdem enthält die Basisplatte 104 Kühlfins oder -pins 112 auf der anderen Seite, die aufgrund der zweiten Metallschicht 106 mit einem Kühlfluid verträglich sind.
Die Kühlkammer 102 enthält einen Einlass 142 und einen Auslass 144 zum Durchlassen eines Kühlfluids durch Räume 114 zwischen Pin-Fins oder Fins 112 der Basisplatte 104. Die Kühlkammer 102 ist über Schrauben 116 an die Basisplatte 104 gekoppelt. Bei anderen Ausführungsformen werden keine Schrauben 116 verwendet und die Kühlkammer 102 ist an die Basisplatte 104 geklebt oder lasergeschweißt. Jede Substratbaugruppe 132a und 132b ist über Fügestellen 118 an die Basisplatte 104 gekoppelt. Die Fügestellen 118 sind weichgelötete Fügestellen, gesinterte Fügestellen, diffusionsgelötete Fügestellen oder andere geeignete Fügestellen.
Die Keramiksubstrate 122 enthalten eine Keramik, beispielsweise Al₂O₃, AlN, Si₃N₄ oder, ein anderes geeignetes Material. Bei einer Ausführungsform weisen die Keramiksubstrate 122 jeweils eine Dicke in einem Bereich von 0,2 mm bis 2,0 mm auf. Die Metallschichten 120 und 124 enthalten Cu, Al oder ein anderes geeignetes Material. Bei einer Ausführungsform sind die Metallschichten 120 und/oder 124 mit einem oder mehreren der Materialien Ni, Ag, Au, Pd plattiert. Die Metallschichten 120 und 124 können jeweils eine Dicke in einem Bereich von 0,1 mm bis 0,6 mm aufweisen. Die Metallschichten 120 und 124 können unter Verwendung eines DCB-Prozesses (Direct Copper Bonding) an das Keramiksubstrat 122 gebondet sein, um ein DCB-Substrat bereitzustellen, über einen DAB-Prozess (Direct Aluminium Bonding Process), um ein DAB-Substrat bereitzustellen, oder über einen AMB-Prozess (Active Metal Brazing), um ein AMB-Substrat bereitzustellen. Die Fügestellen 126 koppeln die Metallschichten 124 an die Halbleiterchips 128. Die Fügestellen 126 sind weichgelötete Fügestellen, gesinterte Fügestellen, diffusionsgelötete Fügestellen oder andere geeignete Fügestellen.
Die Halbleiterchips 128 sind elektrisch durch Bonddrähte 130 an die Metallschichten 124 gekoppelt. Bei einer Ausführungsform sind die Halbleiterchips 128 Leistungshalbleiterchips und können IGBTs, MOSFETs, JFETs, Bipolartransistoren, Thyristoren, Dioden und/oder andere geeignete Leistungskomponenten enthalten. Bonddrähte 130 enthalten Al, Cu, Al-Mg, Au oder ein anderes geeignetes Material. Die Bonddrähte 130 können beispielsweise durch Ultraschalldrahtbonden an die Halbleiterchips 128 und die Metallschichten 124 gebondet werden. Die Metallschichten 124 und/oder die Halbleiterchips 128 werden elektrisch an Anschlüsse 136 gekoppelt. Die Anschlüsse 136 erstrecken sich durch den Rahmen 134, um externe elektrische Verbindungen zum Leistungselektronikmodul 100 sowohl für Leistungs- als auch Steuerverbindungen bereitzustellen.
Der Rahmen 134 umschließt die Fügestellen 118, die Substratbaugruppen 132a und 132b, die Bonddrähte 130 und Abschnitte der Anschlüsse 136. Der Rahmen 134 enthält einen Kunststoff, beispielsweise aus einem Duroplast oder einem Thermoplast oder einem anderen geeigneten Material. Der Rahmen 134 kann durch Verschrauben, Verkleben, Klemmen, Schweißen oder eine andere geeignete Technik mit der Basisplatte 104 verbunden sein. Ein Vergussmaterial 138 füllt Bereiche innerhalb des Rahmens 134 um Fügestellen 118, Substratbaugruppen 132a und 132b, Bonddrähte 130 und Abschnitte der Anschlüsse 136 herum. Das Vergussmaterial 138 kann ein Silikongel, eine Beschichtung aus Silikon, eine Beschichtung aus Polyimid, eine Beschichtung aus Epoxid oder ein anderes geeignetes Material zum Bereitstellen einer elektrischen Isolation enthalten. Das Vergussmaterial 138 verhindert Schäden an dem Leistungselektronikmodul 100 durch dielektrischen Durchschlag. Ein Deckel 140 ist an dem Rahmen 134 angebracht, um die Substratbaugruppen 132a und 132b und die Vergussmasse 138 zu bedecken. Der Deckel 140 kann beispielsweise durch eine zweite Vergussmassenschicht wie etwa Epoxid oder ein anderes geeignetes Verkappungsmaterial gebildet sein. Bei dem Deckel 140 kann es sich auch um eine Abdeckbaugruppe handeln, die durch Einschnappen, Schweißen, Kleben oder eine andere geeignete Technik am Rahmen 134 angebracht ist.
Die folgenden 2–13 zeigen ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung wie etwa einer zuvor unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen und dargestellten Halbleiteranordnung 100.
2 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Bimetallbandes (d.h. eines Bimetallplattierungsstreifens) 200a. Das Bimetallband 200a enthält eine erste Metallschicht 108 und eine zweite Metallschicht 107. Die erste Metallschicht 108 und die zweite Metallschicht 107 sind aus verschiedenen Materialien. Bei einer Ausführungsform besteht die erste Metallschicht 108 aus einem lötbaren Material und weist einen Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE – Coefficient of Thermal Expansion) von weniger als 18 ppm/K auf. Die zweite Metallschicht 107 ist so gewählt, dass sie sich leicht maschinell bearbeiten lässt (z.B. dass daraus eine Form, eine Kante und ein Wulst hergestellt werden können). Bei einer Ausführungsform ist die zweite Metallschicht 107 chemisch mit Aluminium in Flüssigkeitskühlkreisläufen verträglich. Bei der ersten Metallschicht 108 kann es sich z. B. um eine Kupferschicht oder eine Kupferlegierungsschicht handeln und bei der zweiten Metallschicht 107 um eine Aluminiumschicht oder um eine Aluminiumlegierungsschicht. Bei anderen Ausführungsformen sind die erste Metallschicht 108 und die zweite Metallschicht 107 andere geeignete Metalle.
Bei einer Ausführungsform beträgt die Gesamtdicke des Bimetallbandes 200a zwischen 5 mm und 6 mm. Bei einer Ausführungsform ist die Dicke der ersten Metallschicht 108 gleich der Dicke der zweiten Metallschicht 107. Bei einer Ausführungsform beträgt die Dicke der ersten Metallschicht 108 zwischen 2,5 mm und 3,5 mm und die Dicke der zweiten Metallschicht 107 zwischen 2,5 mm und 3 mm. Bei einer weiteren Ausführungsform beträgt die Dicke der ersten Metallschicht 108 zwischen 2,5 mm und 10 mm und die Dicke der zweiten Metallschicht 107 zwischen 2,5 mm und 10 mm. Bei weiteren Ausführungsformen weisen die Dicke der ersten Metallschicht 108 und die Dicke der zweiten Metallschicht 107 andere Werte auf, die sich für das Ausbilden einer Basisplatte eignen.
Die erste Metallschicht 108 ist auf die zweite Metallschicht 107 plattiert. Bei einer Ausführungsform wird die erste Metallschicht 108 auf die zweite Metallschicht 107 plattiert, indem die getrennten Schichten in den Walzen eines Plattiergerüsts zusammengebracht werden. Gleichförmiger Druck von den Walzen komprimiert die individuellen Schichten, um zwischen den Kontaktoberflächen eine Bindung auszubilden. Die verbundenen Schichten werden dann einem Rekristallisationsglühen unterzogen und auf die fertige Größe gewalzt. Nach dem Walzen auf die fertige Größe werden die verbundenen Schichten einer weiteren Wärmebehandlung unterzogen, um die Schichten untrennbar miteinander zu verbinden. Bei anderen Ausführungsformen wird die erste Metallschicht 108 unter Verwendung einer anderen geeigneten Technik auf die zweite Metallschicht 107 plattiert.
3 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Trimetallbandes (d.h. eines Trimetallplattierungsstreifens) 200b. Das Trimetallband 200b enthält eine erste Metallschicht 108 und eine zweite Metallschicht 107, wie zuvor unter Bezugnahme auf 2 beschrieben und gezeigt, und eine dritte Metallschicht 109. Die dritte Metallschicht 109 und die erste Metallschicht 108 sind verschiedene Materialien. Bei einer Ausführungsform sind die dritte Metallschicht 109 und die zweite Metallschicht 107 das gleiche Material. Bei einer Ausführungsform ist die dritte Metallschicht 109 Aluminium oder eine Aluminiumlegierung. Bei anderen Ausführungsformen ist die dritte Metallschicht 109 Silber, eine Silberlegierung, Palladium, eine Palladiumlegierung oder ein anderes geeignetes Metall. Die dritte Metallschicht 109 weist eine Dicke auf, die kleiner ist als die Dicke der ersten Metallschicht 108 und die Dicke der zweiten Metallschicht 107. Bei einer Ausführungsform weist die dritte Metallschicht 109 eine Dicke zwischen 1 μm und 0,1 mm auf. Die dritte Metallschicht 109 wird unter Verwendung einer geeigneten Technik wie etwa des zuvor unter Bezugnahme auf 2 beschriebenen Plattierungsprozesses gegenüber der zweiten Metallschicht 107 auf die erste Metallschicht 108 plattiert.
Während die folgenden 4–13 die Herstellung einer Halbleiteranordnung unter Verwendung des zuvor unter Bezugnahme auf 3 beschriebenen und dargestellten Trimetallbandes 200b darstellen, lässt sich das erläuterte Verfahren auch auf das zuvor unter Bezugnahme auf 2 beschriebene und dargestellte Bimetallband 200a anwenden.
4 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Basisplatte 210 mit einer Kühlstruktur. Die zweite Metallschicht 107 der zuvor unter Bezugnahme auf 3 beschriebenen und dargestellten Basisplatte 200b ist so strukturiert, dass sie eine Kühlstruktur mit Pin-Fins oder Fins 112 mit Räumen 114 zwischen den Pins-Fins oder Fins 112 bildet. Die zweite Metallschicht 107 wird über Schneiden, Stanzen oder Mikroverformungstechnologie (MDT – Micro Deformation Technology) verformt, um die zweite Metallschicht 106 bereitzustellen. MDT verformt die zweite Metallschicht 107 mechanisch und plastisch, um Pin-Fins oder Fins 112 auszubilden. Hierzu kann ein Schneidmesser verwendet werden, bei dem die zweite Metallschicht 107 eingeschnitten aber nicht durchschnitten wird, so dass ein dünner Metallabschnitt entsteht, der nicht von der zweiten Metallschicht 106 bzw. 107 abgetrennt wird, und der durch den Schneidvorgang umgebogen wird. Durch die Herstellung mehrerer auf diese Weise umgebogener Metallabschnitte kann mit dem MDT Verfahren aus der zweiten Metallschicht 107 eine zweite Metallschicht 106 mit einer Pin-Fin- oder einer Fin-Struktur 112 erzeugt werden, die aus demselben Material besteht wie die restliche zweite Metallschicht 106, und die einen Bestandteil der zweiten Metallschicht 106 darstellt. Hierbei kann der MDT-Prozess so erfolgen, dass faktisch kein Metall der ursprünglichen zweiten Metallschicht 107 entfernt wird. Anders als in 7 gezeigt muss die Pin-Fin- oder Fin-Struktur 112 nicht notwendiger Weise durch gerade Elemente gebildet sein, vielmehr können derartige Elemente auch gekrümmt sein.
Das Verformen der zweiten Metallschicht 107 kann derart erfolgen, dass kein Abschnitt der Oberfläche der ersten Metallschicht 108, die der zweiten Metallschicht 106 zugewandt ist, freigelegt wird. Indem die Oberfläche der ersten Metallschicht 108 nicht exponiert wird, ist die erste Metallschicht 108 durch die sie bedeckende, strukturierte zweite Metallschicht 106 gegenüber Korrosion geschützt, beispielsweise wenn die zweite, korrosionsunempfindliche Metallschicht 106 den Kontakt eines Kühlmittels mit der ersten Metallschicht 108 verhindert. Um diesen Korrosionsschutz sicherzustellen, muss die strukturierte zweite Metallschicht 106 zumindest zwischen (d.h. oberhalb) der Pin-Fin- oder Fin-Kühlstruktur 112 und dem Substrat 122 als geschlossene, ununterbrochene und unstrukturierte Schicht vorliegen. Diese kann beispielsweise eine maximalen Dicke von 0,5 mm oder von 0,2 mm aufweisen.
Bei einer Ausführungsform werden die Pin-Fins oder Fins 112 durch MDT oder Prägen ausgebildet, um die Pin-Fins oder Fins 112 mit einer Länge wie bei 113 angegeben zwischen 5,5 mm und 6,0 mm bereitzustellen. Bei einer weiteren Ausführungsform werden die Pin-Fins oder Fins 112 durch MDT ausgebildet, um Pin-Fins oder Fins 112 mit einer Länge wie bei 113 angegeben zwischen 2 mm und 10 mm und Räume 114 mit einer Breite wie bei 115 angegeben zwischen 1 mm und 10 mm bereitzustellen. Bei einer weiteren Ausführungsform werden Pin-Fins oder Fins 112 durch Prägen ausgebildet, um Pin-Fins oder Fins 112 mit einer Länge wie bei 113 angegeben zwischen 2 mm und 20 mm und Räume 114 mit einer Breite wie bei 115 angegeben zwischen 1 mm und 20 mm bereitzustellen. Bei anderen Ausführungsformen werden die Pin-Fins oder Fins 112 so ausgebildet, dass sie andere geeignete Längen aufweisen. Bei einer Ausführungsform werden Löcher 212 in die Basisplatte 210 geschnitten oder in diese gestanzt, um die Basisplatte 210 an anderen Bauelementstrukturen montieren zu können, wie etwa an die zuvor unter Bezugnahme auf 1 beschriebene und dargestellte Kühlkammer 102.
5 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform einer Basisplatte 220 mit einer Kühlstruktur. Die Basisplatte 220 ist ähnlich der zuvor unter Bezugnahme auf 4 beschriebenen und dargestellten Basisplatte 210, außer dass diese Basisplatte 220 keine Löcher 212 aufweist und die dritte Metallschicht 109 strukturiert worden ist, um die dritte Metallschicht 110 bereitzustellen. Abschnitte der dritten Metallschicht 109 werden unter Verwendung einer geeigneten Technik geätzt, gekratzt, abgeschält oder entfernt, um Abschnitte 222 der ersten Metallschicht 108 freizulegen und um die dritte Metallschicht 110 in strukturierter Form bereitzustellen. Die dritte Metallschicht 109 kann strukturiert werden, um die dritte Metallschicht 110 vor oder nach dem Ausformen von Pin-Fins oder Fins 112 bereitzustellen. Bei einer Ausführungsform enthält die erste Metallschicht 108 Kupfer. Das Strukturieren der dritten Metallschicht 110 bereitet die Basisplatte 220 für das Auflöten der ersten Metallschicht 108 vor. Bei einer Ausführungsform enthält die dritte Metallschicht 110 Aluminium und bildet eine Lötmaske und einen Lötstopp.
6 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Substratbaugruppe 132a. Die Substratbaugruppe 132a enthält metallisierte Keramiksubstrate 122 mit Metalloberflächen oder -schichten 120 und 124, Fügestellen 126a und 126b, Halbleiterchips 128a und 128b und Bonddrähte 130. Ein erster Halbleiterchip 128a ist über eine erste Fügestelle 126a an der Metallschicht 124 angebracht. Ein zweiter Halbleiterchip 128b ist über eine zweite Fügestelle 126b an der Metallschicht 124 angebracht. Die Fügestellen 126a und 126b sind weichgelötete Fügestellen, gesinterte Fügestellen, diffusionsgelötete Fügestellen oder andere geeignete Fügestellen.
Die Halbleiterchips 128a und 128b sind durch Bonddrähte 130 elektrisch an die Metallschicht 124 gekoppelt. Bei einer Ausführungsform sind die Halbleiterchips 128a und 128b Leistungshalbleiterchips und können IGBTs, MOSFETs, JFETs, Bipolartransistoren, Thyristoren, Dioden und/oder andere geeignete Leistungskomponenten enthalten. Bonddrähte 130 können Al, Cu, Al-Mg, Au oder ein anderes geeignetes Material enthalten. Beispielsweise können die Bonddrähte 130 durch Ultraschalldrahtbonden an die Halbleiterchips 128a und 128b und die Metallschichten 124 gebondet werden. Bei anderen Ausführungsformen werden gesinterte oder gelötete Clips oder Kupferstreifen verwendet, um die Halbleiterchips 128a und 128b elektrisch an die Metallschicht 124 zu koppeln. Es können auch andere Substratbaugruppen wie etwa die zuvor unter Bezugnahme auf 1 beschriebene und dargestellte Substratbaugruppe 132b hergestellt werden.
7 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der an eine Basisplatte 104 gekoppelten Substratbaugruppen 132a und 132b. Die Substratbaugruppen 132a und 132b werden über Fügestellen 118 an die erste Metallschicht 108 gekoppelt. Bei anderen Ausführungsformen werden die Substratbaugruppen 132a und 132b auf der Basisplatte 104 hergestellt. Bei einer Ausführungsform sind die Substratbaugruppen 132a und 132b an die erste Metallschicht 108 weichgelötet, um Lötfügestellen 118 bereitzustellen. Die Lötfügestellen 118 enthalten Sn-Pb, Sn-Ag, Sn-Ag-Cu, Sn-Sb oder eine andere geeignete Lötlegierung. Bei einer Ausführungsform enthält die erste Metallschicht 108 Kupfer oder eine Kupferlegierung und die dritte Metallschicht 110 Aluminium oder eine Aluminiumlegierung und stellt eine Lötmaske und einen Lötstopp für den Lötprozess bereit.
Bei einer weiteren Ausführungsform werden die Substratbaugruppen 132a und 132b an die erste Metallschicht 108 diffusionsgelötet, um diffusionsgelötete Fügestellen 118 bereitzustellen. Während des Diffusionslötprozesses verfestigt sich das Weichlot vollständig, um nach dem Diffusionslötprozess eine rein intermetallische Fügestelle (z.B. Cu₃Sn, Cu₆Sn₅, Ag₃Sn) bereitzustellen. Bei einer weiteren Ausführungsform werden die Substratbaugruppen 132a und 132b an die erste Metallschicht 108 gesintert, um gesinterte Fügestellen 118 bereitzustellen. Jede gesinterte Fügestelle 118 ist eine gesinterte Metallschicht mit gesinterten Nanopartikeln, wie etwa Ag-Nanopartikeln, Au-Nanopartikeln, Cu-Nanopartikeln oder anderen geeigneten Nanopartikeln. Die Substratbaugruppe 132a ist über Bonddrähte 130 elektrisch an die Substratbaugruppe 132b gekoppelt.
8 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Substratbaugruppen 132a und 132b, die an eine Basisplatte mit einer dritten Metallschicht 109 gekoppelt sind. Bei dieser Ausführungsform wurde die dritte Metallschicht 109 nicht strukturiert, so dass die erste Metallschicht 108 nicht freigelegt wird. Die Substratbaugruppen 132a und 132b werden an die dritte Metallschicht 109 weichgelötet, diffusionsgelötet oder gesintert, um Fügestellen 242 bereitzustellen. Bei einer Ausführungsform enthält die dritte Metallschicht 109 Silber, eine Silberlegierung, Palladium oder eine Palladiumlegierung. Die dritte Metallschicht 109 kann eine Grenzfläche zum Sintern oder Diffusionslöten bereitstellen.
Während die folgenden 9–13 Fügestellen 118 enthalten, die die Substratbaugruppen 132a und 132b mit der ersten Metallschicht 108 verbinden, lassen sich diese Ausführungsformen auch einsetzen, wenn Fügestellen 242 verwendet werden, die die Substratbaugruppen 132a und 132b mit der dritten Metallschicht 109 verbinden.
9 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Substratbaugruppen 132a und 132b, der Basisplatte 104, der Anschlüsse 136 und eines Rahmens 134. Der Rahmen 134 ist über Verschrauben, Kleben, Klemmen, Schweißen oder ein anderes geeignetes Verfahren an der Basisplatte 104 angebracht. Bei einer Ausführungsform kontaktiert der Rahmen 134 die obere Oberfläche der dritten Metallschicht 110 und die Seitenwände der ersten Metallschicht 108, der zweiten Metallschicht 106 und der dritten Metallschicht 110. Bei anderen Ausführungsformen (z.B. 1) kontaktiert der Rahmen 134 nur die obere Oberfläche der dritten Metallschicht 110 oder der ersten Metallschicht 108 (d.h., falls die dritte Metallschicht 110 nicht vorhanden ist).
Anschlüsse 136 werden in den Rahmen 134 eingesetzt oder durch ihn hindurch ausgebildet, so dass sich ein Teil der Anschlüsse 136 für elektrische Leistungs- und Steuerverbindungen außerhalb des Rahmens 134 erstreckt. Ein Teil der Anschlüsse 136 erstreckt sich für interne elektrische Verbindungen zu den Substratbaugruppen 132a und 132b in dem Rahmen 134. Die Anschlüsse 136 sind über Bonddrähte 130 elektrisch mit den Substratbaugruppen 132a und 132b gekoppelt. Bei anderen Ausführungsformen sind die Anschlüsse 136 über Schweißen oder eine andere geeignete Technik direkt elektrisch an die Substratbaugruppen 132a und 132b gekoppelt.
10 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Substratbaugruppen 132a und 132b, der Basisplatte 104, der Anschlüsse 136, des Rahmens 134 und des Vergussmaterials 138. Bei einer Ausführungsform wird ein Silikongel über den Substratbaugruppen 132a und 132b innerhalb des Rahmens 134 aufgebracht, um einen Verguss 138 bereitzustellen. Bei anderen Ausführungsformen sind die Substratbaugruppen 132a und 132b mit Silikon, Polyimid, Epoxid oder einem anderen geeigneten Material beschichtet, um eine elektrische Isolation bereitzustellen.
11 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Substratbaugruppen 132a und 132b, der Basisplatte 104, der Anschlüsse 136, des Rahmens 134, des Vergussmaterials 138 und eines Deckels 140. Bei einer Ausführungsform wird ein zweites Vergussmaterial wie etwa Epoxid über der Vergussstelle 138 aufgebracht, um den Deckel 140 bereitzustellen. Bei einer weiteren Ausführungsform wird eine Abdeckbaugruppe über Einschnappen, Schweißen, Kleben oder ein anderes geeignetes Verfahren an den Rahmen 134 angebracht, um den Deckel 140 bereitzustellen.
12 zeigt eine Querschnittsansicht einer Halbleiteranordnung 100 mit einer Kühlkammer 102. Die Kühlkammer 102 ist über Schrauben 116 an der Basisplatte 104 angebracht. Bei anderen Ausführungsformen ist die Kühlkammer 102 über Verkleben, Schweißen oder ein anderes geeignetes Verfahren an der Basisplatte 104 angebracht. Bei einer Ausführungsform besteht die Kühlkammer 102 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Bei anderen Ausführungsformen besteht die Kühlkammer 102 aus einem anderen, mit dem Kühlfluid verträglichen Material. Die Kühlkammer 102 enthält einen Einlass und einen Auslass. Bei einer Ausführungsform führt die Kühlkammer 102 ein Kühlfluid auf optimale Weise zu heißen Bereichen, um kleinere Differenzen bei Übergangstemperaturen von parallel geschalteten oder verschiedenen Halbleiterchips zu kompensieren.
13 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform einer Halbleiteranordnung 300 mit einer Kühlkammer 302. Bei dieser Ausführungsform wird die Kühlkammer 302 hergestellt, indem eine dünne Metallschicht an die zweite Metallschicht 106 der Basisplatte 104 lasergeschweißt oder geklebt wird. Die dünne Metallschicht wird an mehreren Punkten an die zweite Metallschicht 106 geklebt oder lasergeschweißt, wie beispielsweise bei 304 angezeigt. Durch die Wahl des Ortes der Verbindungspunkte 304 können der Druck und/oder der Fluss des Kühlfluids durch die Kühlkammer eingestellt werden. Bei einer Ausführungsform ist die dünne Metallschicht Aluminium oder eine Aluminiumlegierung. Bei anderen Ausführungsformen ist die dünne Metallschicht ein anderes geeignetes Material, das mit dem Kühlfluid verträglich ist. Die Halbleiteranordnung 300 enthält auch Löcher 212, die sich durch die Basisplatte 104 und die Kühlkammer 302 erstrecken. Die Löcher 212 können dazu verwendet werden, die Halbleiteranordnung 300 an einer anderen Struktur anzubringen.
14 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Halbleiteranordnung 320. Bei einer Ausführungsform ist die Halbleiteranordnung 320 ein Hochleistungselektronikmodul. Das Leistungselektronikmodul 320 enthält eine Basisplatte 322, einen Rahmen 324, Leistungshalbleiterchips 326, Leistungsanschlüsse 328, 330 und 332 und Steueranschlüsse 334. Bei einer Ausführungsform sind die Leistungsanschlüsse 328 Minuspole, die Leistungsanschlüsse 330 Pluspole und die Leistungsanschlüsse 332 sind Phasenausgangsanschlüsse.
Die Anschlüsse 328, 330, 332 und 334 sind über Bonddrähte 336 elektrisch an die Leistungshalbleiterchips 326 gekoppelt. Die Anschlüsse 328, 330, 332 und 334 sind pressgepasste Pins mit jeweils den gleichen Abmessungen, so dass ein einziger Anschlusstyp für alle Anschlüsse des Leistungselektronikmoduls 320 verwendet wird. Außerdem erstrecken sich die Anschlüsse 328, 330, 332 und 334 durch den Rahmen 324 um die Peripherie des Leistungselektronikmoduls 320. Die Basisplatte 322 kann beispielsweise wie oder ähnlich wie die zuvor unter Bezugnahme auf 1 beschriebene und dargestellte Basisplatte 104 ausgebildet sein.
15 zeigt eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform einer Halbleiteranordnung 360. Die Halbleiteranordnung 360 ähnelt der zuvor unter Bezugnahme auf 14 beschriebenen und dargestellten Halbleiteranordnung 320, außer dass die Halbleiteranordnung 360 einen Deckel 362 enthält und die Basisplatte 322 durch die Basisplatte 364 ersetzt wurde. Bei dem Deckel 362 handelt es sich um einen Einschnappdeckel. Die Basisplatte 364 enthält Pin-Fins 366. Bei einer Ausführungsform ähnelt die Basisplatte 364 der zuvor unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Basisplatte 104.
16 ist ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform eines Verfahrens 400 zur Herstellung einer Halbleiteranordnung wie etwa der zuvor unter Bezugnahme auf die 1 und 12 beschriebenen und dargestellten Halbleiteranordnung 100 oder der zuvor unter Bezugnahme auf 13 beschriebenen und dargestellten Halbleiteranordnung 300 zeigt. Bei 402 wird ein Bimetall- oder Trimetallband (d.h. ein plattierter Streifen) ausgebildet (z.B. wie zuvor unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben und dargestellt). Bei 404 wird die Bodenschicht des plattierten Streifens verformt, um eine Basisplatte mit einer Pin-Fin- oder Fin-Kühlstruktur auszubilden (z.B. wie zuvor unter Bezugnahme auf 4 beschrieben und dargestellt). Bei 406 werden Substrate und Halbleiterchips (z.B. Substratbaugruppen oder separate Komponenten) an der Basisplatte angebracht (z.B. wie zuvor unter Bezugnahme auf 7 beschrieben und dargestellt). Bei 408 wird der Rahmen montiert, eine Vergussmasse wird zugesetzt und das Package wird geschlossen (z.B. wie zuvor unter Bezugnahme auf die 9–11 beschrieben und dargestellt). Bei 410 wird eine Kühlkammer an der Basisplatte angebracht (z.B. wie zuvor unter Bezugnahme auf 12 und 13 beschrieben und dargestellt).
Die Ausführungsformen der Erfindung stellen eine Halbleiteranordnung mit einer plattierten Bimetall- oder Trimetallbasisplatte mit einer Kühlstruktur dar. Die plattierte Basisplatte stellt eine preiswerte Lösung zum Bereitstellen einer Basisplatte mit einer ersten Metallschicht dar, die sich für das Verbinden mit Substratbaugruppen eignet, und einer zweiten Metallschicht, die sich für das Ausbilden einer Kühlstruktur eignet, die mit Kühlfluiden verträglich ist. Außerdem ist die Bindung zwischen den Plattierungsschichten signifikant stärker als andere Technologien wie etwa Kaltgasspritzen oder bimetallische Extrusion.
Wenngleich hierin spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden sind, versteht der Durchschnittsfachmann, dass eine Vielzahl alternativer und/oder äquivalenter Implementierungen für die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen substituiert werden können, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Insbesondere können Merkmale, die bei verschiedenen Ausführungsbeispielen erläutert wurden, auf beliebige Weise miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist oder sofern sich die Kombination dieser Merkmale nicht ausschließt. Die vorliegende Anmeldung soll alle Adaptationen oder Variationen der hierin erörterten spezifischen Ausführungsformen abdecken. Deshalb soll die vorliegende Erfindung nur durch die Ansprüche und die Äquivalente davon beschränkt werden.

Claims

Halbleiteranordnung, die Folgendes umfasst: einen Halbleiterchip (128, 326), der an ein Substrat (122) gekoppelt ist; und eine Basisplatte (104, 210, 220, 322, 364), die an das Substrat (122) gekoppelt ist, wobei die Basisplatte eine erste Metallschicht (108) umfasst, die auf eine zweite Metallschicht (106, 107) plattiert ist, wobei die zweite Metallschicht verformt ist, um eine Pin-Fin- oder Fin-Kühlstruktur (112, 366) bereitzustellen.
Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, bei der die erste Metallschicht (108) Kupfer umfasst und die zweite Metallschicht (106, 107) Aluminium umfasst.
Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die erste Metallschicht (108) eine Dicke zwischen 2,5 und 10 mm aufweist und die zweite Metallschicht (106, 107) eine Dicke zwischen 2,5 und 10 mm aufweist.
Halbleiteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die weiterhin Folgendes umfasst: eine dritte Metallschicht (109, 110), die auf die der zweiten Metallschicht (106, 107) abgewandten Seite der ersten Metallschicht (108) plattiert ist.
Halbleiteranordnung nach Anspruch 4, bei der die dritte Metallschicht (109, 110) eine Dicke zwischen 1 μm und 0,1 mm aufweist.
Halbleiteranordnung nach Anspruch 4 oder 5, bei der die dritte Metallschicht (109, 110) Silber oder Palladium umfasst.
Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der das Substrat (122) auf die dritte Metallschicht (109, 110) diffusionsgelötet oder gesintert ist.
Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei der die dritte Metallschicht (109, 110) Aluminium umfasst.
Halbleiteranordnung nach Anspruch 8, bei der die dritte Metallschicht (109, 110) strukturiert ist und eine Lötstoppschicht bildet, und bei der das Substrat (122) auf die erste Metallschicht (108) gelötet ist.
Halbleiteranordnung, die Folgendes umfasst: ein erstes metallisiertes Keramiksubstrat (122); einen ersten Halbleiterchip (128, 136), der an eine erste Seite des ersten metallisierten Keramiksubstrats (122) gekoppelt ist; und eine Basisplatte (104, 210, 220, 322, 364), die an eine zweite Seite des ersten metallisierten Keramiksubstrats (122) gekoppelt ist; wobei die erste Seite und die zweite Seite einander entgegengesetzte Seiten des Keramiksubstrats (122) bilden, wobei die Basisplatte eine erste Schicht (108) aus Kupfer umfasst, die auf eine zweite Schicht (106, 107) aus Aluminium plattiert ist, und wobei die zweite Schicht (106, 107) verformt ist, um eine Pin-Fin- oder Fin-Kühlstruktur (112, 366) bereitzustellen.
Halbleiteranordnung nach Anspruch 10, die weiterhin Folgendes umfasst: einen zweiten Halbleiterchip (128, 326), der an die erste Seite des ersten metallisierten Keramiksubstrats (122) gekoppelt ist.
Halbleiteranordnung nach Anspruch 10 oder 11, die weiterhin Folgendes umfasst: ein zweites metallisiertes Keramiksubstrat (122); und einen zweiten Halbleiterchip (128, 326), der an eine erste Seite des zweiten metallisierten Keramiksubstrats (122) gekoppelt ist; wobei die Basisplatte (104, 210, 220, 322, 364) an eine zweite Seite des zweiten metallisierten Keramiksubstrats (122) gekoppelt ist, und wobei die erste Seite und die zweite Seite einander entgegengesetzte Seiten des Keramiksubstrats (122) bilden.
Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, die weiterhin Folgendes umfasst: eine Kühlkammer (102, 302) mit einem Einlass und einem Auslass, wobei die Kühlkammer (102, 302) die Kühlstruktur (112, 366) umgibt; einen Rahmen (134, 324), der an der Basisplatte (104, 210, 220, 322, 364) angebracht ist; eine Vergussmasse (138), die sich um den Halbleiterchip (128, 326) und das Substrat (122) herum erstreckt; und einen Deckel (140, 362) über der Vergussmasse (138).
Halbleiteranordnung nach Anspruch 13, bei dem die zweite Schicht (106, 107) zumindest abschnittweise als geschlossene, ununterbrochene Schicht ausgebildet ist und dadurch verhindert, dass ein Kühlmittel, wenn es in die Kühlkammer (102, 302) eingebracht wird, die erste Schicht (108) kontaktiert.
Halbleiteranordnung nach Anspruch 14, bei dem die geschlossene, ununterbrochene Schicht eine maximale Dicke von 0,5 mm oder von 0,2 mm aufweist.
Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, die weiterhin Folgendes umfasst: einen Leistungsanschluss (328, 330, 332), der elektrisch an den ersten Halbleiterchip (128, 326) gekoppelt ist; und einen Steueranschluss (334), der elektrisch an den ersten Halbleiterchip (128, 326) gekoppelt ist; wobei der Leistungsanschluss (328, 330, 332) und der Steueranschluss (334) die gleichen Abmessungen aufweisen.
Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung (100, 300, 320), wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines plattierten Streifens (200a, 200b), der eine auf eine zweite Metallschicht (106, 107) plattierte erste Metallschicht (108) umfasst; Strukturieren der zweiten Metallschicht (106, 107) nach dem Bereitstellen des plattierten Streifens, um eine Pin-Fin- oder Fin-Kühlstruktur (112, 366) auszubilden; Koppeln eines Halbleiterchips (128, 326) an ein Substrat (122); und Koppeln des Substrats (122) an die erste Metallschicht (108).
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die erste Metallschicht (108) Kupfer und die zweite Metallschicht (106, 107) Aluminium aufweist.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, bei dem, vor dem Strukturieren der zweiten Metallschicht (103, 107), die erste Metallschicht (108) eine Dicke zwischen 2,5 mm und 10 mm und die zweite Metallschicht (106, 107) eine Dicke zwischen 2,5 mm und 10 mm aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, bei dem das Strukturieren der zweiten Metallschicht (106, 107) das Stanzen der zweiten Metallschicht (106, 107) oder das Schneiden der zweiten Metallschicht (106, 107) umfasst, sowie das mechanische Verformen der zweiten Metallschicht (106, 107).
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, bei dem die zweite Metallschicht (106, 107) nach dem Strukturieren zumindest zwischen der Pin-Fin- oder Fin-Kühlstruktur (112, 336) und dem Substrat (122) als geschlossene, ununterbrochene Schicht vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 21, bei dem die geschlossene, ununterbrochene Schicht eine maximale Dicke von 0,5 mm oder von 0,2 mm aufweist.
Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, bei dem das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines plattierten Streifens (200a, 200b), der eine erste Metallschicht (108) aus Kupfer umfasst, die auf eine zweite Metallschicht (106, 107) aus Aluminium plattiert ist; Strukturieren der zweiten Metallschicht (106, 107) des bereitgestellten plattierten Streifens, so dass eine Pin-Fin- oder Fin-Kühlstruktur 112, 366) ausgebildet wird; Koppeln eines Halbleiterchips (128, 326) an eine erste Seite eines metallisierten Keramiksubstrats (122); Koppeln einer zweiten Seite des metallisierten Keramiksubstrats (122) an die erste Metallschicht (108), wobei die zweite Seite der ersten Seite entgegengesetzt ist.
Verfahren nach Anspruch 23, bei dem die erste Metallschicht (108) aus einer Kupferlegierung und/oder die zweite Metallschicht (106, 107) aus einer Aluminiumlegierung besteht.
Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, bei dem eine dritte Metallschicht auf (109, 110) die der zweiten Metallschicht (106, 107) abgewandte Seite der ersten Metallschicht (108) plattiert wird.
Verfahren nach Anspruch 25, das weiterhin Folgendes umfasst: Strukturieren der dritten Metallschicht (109, 110), um Abschnitte der ersten Metallschicht (108) freizulegen, wobei das Koppeln der zweiten Seite des metallisierten Keramiksubstrats (122) an die erste Metallschicht (108) das Löten der zweiten Seite des metallisierten Keramiksubstrats (122) an die erste Metallschicht (108) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 25, bei dem das Koppeln der zweiten Seite des metallisierten Keramiksubstrats (122) an die erste Metallschicht (108) das Diffusionslöten oder Sintern der zweiten Seite des metallisierten Keramiksubstrats (122) an die dritte Metallschicht (109, 110) umfasst.