DE102012206407A1 - Druckkontaktanordnung und verfahren zur herstellung einer druckkontaktanordnung - Google Patents

Druckkontaktanordnung und verfahren zur herstellung einer druckkontaktanordnung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Druckkontaktanordnung mit einer Druckkontakteinrichtung (1, 2, 3), sowie einer Anzahl von N ≥ 1 vertikalen ersten Halbleiterchips (4). Die Druckkontakteinrichtung (1, 2, 3) weist ein oberes Kontaktstück (1) und ein unteres Kontaktstück (2) auf. Ein jeder der ersten Halbleiterchips (4) besitzt eine Oberseite (47), eine der Oberseite (47) entgegengesetzte Unterseite (48), sowie eine umlaufend geschlossene Schmalseite (45), die sich an die Oberseite (47) und die Unterseite (48) anschließt und diese miteinander verbindet. Außerdem weist ein jeder der ersten Halbleiterchips (4) eine an der Oberseite (47) angeordnete, obere elektrische Kontaktfläche (41) sowie eine an der Unterseite (48) angeordnete untere elektrische Kontaktfläche (42) auf. Ein jeder der ersten Halbleiterchips (4) ist von einer umlaufend geschlossenen Kleberaupe (6) umgeben und durch diese an der Druckkontakteinrichtung (1, 2, 3) befestigt. Zwischen der Kleberaupe (6) und der Schmalseite (45) besteht dabei jeweils eine umlaufend geschlossene Kontaktfläche, die den betreffenden ersten Halbleiterchip (4) seitlich umgibt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Druckkontaktanordnungen. Derartige Anordnungen werden häufig zur elektrischen Kontaktierung von großflächigen Halbleiterchips verwendet. Hierbei werden ein oder mehrere Halbleiterchips zwischen zwei Kontaktstücke eingespannt und dadurch elektrisch leitend druckkontaktiert. Während des Betriebs können an den Kontaktstücken sehr hohe Potentialdifferenzen, beispielsweise einige 1.000 Volt oder sogar mehr als 10.000 Volt, anliegen. Um aufgrund dieser hohen Potentialdifferenzen potentiell auftretende Spannungsüberschläge zu vermeiden, werden die manche Druckkontaktmodule mit einem inerten Gas gefüllt, was jedoch ein hermetisch gasdichtes Modulgehäuse voraussetzt. Das bedeutet jedoch sowohl für die Herstellung als auch für die Wartung eines solchen Moduls einen nicht unerheblichen Aufwand.
  • Anstelle eines inerten Gases kann ein Druckkontaktmodul auch erst nach der Herstellung der elektrischen Druckkontakte mit einer elektrisch isolierenden Vergussmasse vergossen werden. Die hierzu üblicherweise verwendeten kommerziellen Vergussmassen enthalten jedoch meist Silikonöl, was mit dem Nachteil verbunden ist, dass das Öl im Lauf der Zeit zwischen die Kontaktflächen der Druckkontaktverbindung kriecht und dadurch den elektrischen Übergangswiderstand erhöht. Ein weiterer Nachteil resultiert daraus, dass die Halbleiterchips relativ zu den Kontaktstücken sehr präzise positioniert werden müssen. Deshalb werden die Halbleiterchips häufig ein Aussparungen von Positioniereinrichtungen, die bezüglich der Halbleiterchips nur geringen Toleranzen aufweisen dürfen. Das bedeutet, dass zwischen der Positioniereinrichtung und den Halbleiterchips Spalte mit sehr geringer Breite vorliegen, die sich beim Vergießen mit Vergussmasse nicht zuverlässig füllen lassen. Damit aber besteht ein hohes Risiko, dass bei dem vergossenen Modul Spannungsüberschläge auftreten, wodurch das bereits fertig gestellte Modul als Ganzes unbrauchbar wird.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Druckkontaktanordnung sowie ein Verfahren zur Herstellung und zum Betrieb einer Druckkontaktanordnung bereitzustellen, mit der bzw. mit dem sich eines oder mehrere der genannten Probleme vermeiden lassen. Diese Aufgabe wird durch eine Druckkontaktanordnung gemäß Patentanspruch 1, durch ein Verfahren zur Herstellung einer Druckkontaktanordnung gemäß Patentanspruch 14 sowie durch ein Verfahren zum Betrieb einer Druckkontaktanordnung gemäß Patentanspruch 15 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst eine Druckkontaktanordnung eine Druckkontakteinrichtung sowie eine Anzahl von N ≥ 1 vertikalen ersten Halbleiterchips. So kann beispielsweise N = 1 oder N ≥ 2 sein. Die Druckkontakteinrichtung weist ein oberes Kontaktstück und ein unteres Kontaktstück auf. Ein jeder der ersten Halbleiterchips besitzt eine Oberseite, eine der Oberseite entgegengesetzte Unterseite, sowie eine umlaufend geschlossene Schmalseite, die sich an die Oberseite und die Unterseite anschließt und diese miteinander verbindet. Außerdem weist ein jeder der ersten Halbleiterchips eine an der Oberseite angeordnete, obere elektrische Kontaktfläche sowie eine an der Unterseite angeordnete untere elektrische Kontaktfläche auf. Ein jeder der ersten Halbleiterchips ist von einer umlaufend geschlossenen Kleberaupe umgeben und durch diese an der Druckkontakteinrichtung befestigt. Zwischen der Kleberaupe und der Schmalseite besteht dabei jeweils eine ringförmig geschlossene Verbindungsfläche, die den betreffenden ersten Halbleiterchip seitlich umgibt und an der die Kleberaupe stoffschlüssig mit der Schmalseite verbunden ist.
  • Eine derartige Druckkontaktanordnung kann auf einfache Weise dadurch hergestellt werden, dass der oder die ersten Halbleiterchips zunächst mittels der jeweiligen umlaufend geschlossenen Kleberaupe an der Druckkontakteinrichtung befestigt werden und erst danach das obere Kontaktstück und das untere Kontaktstück derart gegeneinander gepresst werden, dass zwischen der oberen elektrischen Kontaktfläche eines jeden der ersten Halbleiterchips und dem oberen Kontaktstück eine elektrisch leitende Druckkontaktverbindung hergestellt wird und dass zwischen der unteren elektrischen Kontaktfläche eines jeden der ersten Halbleiterchips und dem unteren Kontaktstück eine elektrisch leitende Druckkontaktverbindung hergestellt wird.
  • Durch die Verwendung der umlaufend geschlossenen Kleberaupe(n) werden bei einer Druckkontaktanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung Spannungsüberschläge zuverlässig vermieden. Das bedeutet, dass eine Druckkontaktanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht oder nicht vollständig vergossen werden muss, dass also der zwischen dem oberen und dem unteren Kontaktstück befindliche Bereich weder mit einem inerten Gas geflutet noch mit einer Vergussmasse vergossen sein muss, und zwar auch dann nicht, wenn zwischen dem oberen und dem unteren Kontaktstück eine hohe Potentialdifferenz von beispielsweise mehr als 1.000 Volt oder mehr als 10.000 Volt anliegt. Vielmehr kann sich in dem Bereich zwischen dem oberen und unteren Kontaktstück ein Luftvolumen befinden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Draufsicht auf die Oberseite eines Halbleiterchips;
  • 2 eine perspektivische Draufsicht auf die Oberseite eines weiteren Halbleiterchips;
  • 3 eine perspektivische Ansicht der Unterseite eines Halbleiterchips, wie sie die Halbleiterchips gemäß den 1 und 2 aufweisen können;
  • 4A eine Schnittansicht durch die Komponenten einer Druckkontaktanordnung, bei der mehrere Halbleiterchips mittels umlaufend geschlossener Kleberaupen in Aussparungen eines Halterahmens geklebt sind;
  • 4B eine Draufsicht auf den in 4A gezeigten und mit Halbleiterchips bestückten Halterahmen;
  • 4C eine Schnittansicht gemäß 4A bei, bei der das obere und untere Kontaktstück zur Ausbildung einer Druckkontaktanordnung gegeneinander gepresst sind;
  • 5A einen Querschnitt durch die Komponenten einer Druckkontaktanordnung, bei der mehrere Halbleiterchips mittels umlaufend geschlossener Kleberaupen an einem der Kontaktstücke montiert sind;
  • 5B eine Draufsicht auf das in 5A gezeigte, mit Halbleiterchips bestückte Kontaktstück;
  • 5C eine Schnittansicht gemäß 5A bei, bei der das obere und untere Kontaktstück zur Ausbildung einer Druckkontaktanordnung gegeneinander gepresst sind;
  • 6A einen Querschnitt durch die Komponenten einer Druckkontaktanordnung, bei der mehrere erste Halbleiterchips jeweils mit einer ringförmigen Kleberaupe an einem unteren Kontaktstück sowie mehrere zweite Halbleiterchips jeweils mittels einer umlaufenden Kleberaupe an einem oberen Kontaktstück befestigt sind;
  • 6B eine Schnittansicht gemäß 6A bei, bei der das obere und untere Kontaktstück zur Ausbildung einer Druckkontaktanordnung gegeneinander gepresst sind;
  • 7 ein Schaltbild zu der in 6 gezeigten Druckkontaktanordnung.
  • 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines ersten Halbleiterchips 4 bzw. eines zweiten Halbleiterchips 5, wie sie bei den nachfolgend erläuterten Druckkontaktanordnungen verwendet werden können. In den 1 bis 3 beziehen sich die Bezugszeichen ohne Klammer auf die ersten Halbleiterchips 4, die Bezugszeichen mit Klammer auf die zweiten Halbleiterchips 5. Im Folgenden wird der Aufbau der ersten und zweiten Halbleiterchips 4, 5 beispielhaft anhand der ersten Halbleiterchips 4 erläutert. Die zweiten Halbleiterchips 5 können jedoch denselben Aufbau besitzen wie die ersten Halbleiterchips 4.
  • Der in 1 gezeigte Halbleiterchip 4 weist eine Oberseite 47 und eine der Oberseite entgegengesetzte Unterseite 48 auf. Die Oberseite 47 und die Unterseite 48 sind durch die flächenmäßig größten Seiten des Halbleiterchips 4 gegeben. An der Oberseite 47 befindet sich eine obere elektrische Kontaktfläche 41. Der Halbleiterchip 4 weist außerdem eine umlaufend geschlossene Schmalseite 45 auf, welche die Oberseite 47 und die Unterseite 48 miteinander verbindet.
  • Gemäß einer alternativen, in 2 gezeigten Ausgestaltung eines ersten Halbleiterchips 4 kann die Oberseite 47 zusätzlich zu der oberen elektrischen Kontaktfläche 41 noch eine optionale Steuerkontaktfläche 43 aufweisen. Bei der Steuerkontaktfläche 43 kann es sich beispielsweise um einen Gateanschluss oder um einen Basisanschluss handeln, der zur Steuerung des ersten Halbeiterchips 4 dient.
  • Die Unterseiten 48 der in den 1 und 2 erläuterten ersten Halbleiterchips 4 können, wie in 3 gezeigt ist, eine untere elektrische Kontaktfläche 42 aufweisen. Im Fall eines ersten Halbleiterchips 4, der gemäß den 1 und 3 aufgebaut ist, kann es sich bei diesem um eine Diode handeln, bei der die elektrischen Kontaktflächen 41 und 42 die Anoden- bzw. Kathodenanschlüsse oder die Kathoden- bzw. Anodenanschlüsse darstellen.
  • Falls der erste Halbleiterchip 4 gemäß den 2 und 3 ausgestaltet ist und demgemäß einen Steueranschluss 43 aufweist, kann es sich bei dem ersten Halbleiterchip 4 um ein beliebiges steuerbares vertikales Halbleiterbauelement handeln, z.B. um einen Transistor, insbesondere einen Feldeffekttransistor, einen IGBT, einen MOSFET, einen Sperrschicht-Feldeffekttransistor, oder um einen Thyristor.
  • 4A zeigt einen Querschnitt durch die Komponenten einer Druckkontaktanordnung unmittelbar vor der Herstellung des Druckkontaktes. Diese Komponenten umfassen eine Druckkontakteinrichtung mit einem oberen Kontaktstück 1 und einem unteren Kontaktstück 2. Die Kontaktstücke 1 und 2 sind elektrisch gut leitend, sie können beispielsweise aus Kupfer, einer Kupferlegierung, Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Molybdän oder einer Molybdänlegierung bestehen, oder derartige Metalle oder Legierungen aufweisen. Zwischen dem oberen Kontaktstück 1 und dem unteren Kontaktstück 2 sind beispielhaft vier erste Halbleiterchips 4 angeordnet, welche jeweils eine obere elektrische Kontaktfläche 41 und eine untere elektrische Kontaktfläche 42 aufweisen. Die ersten Halbleiterchips 4 können insbesondere einen Aufbau besitzen, wie er vorangehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 erläutert wurde.
  • Das obere Kontaktstück 1 weist für einen jeden der Halbleiterchips 4 einen optionalen, als Vorsprung ausgebildeten Kontaktstempel 11 auf, der dazu dient, die obere elektrische Kontaktfläche 41 des betreffenden ersten Halbleiterchips 4 elektrisch zu kontaktieren. 4 zeigt die Druckkontaktanordnung, bevor das obere Kontaktstück 1 und das untere Kontaktstück 2 zur Herstellung von Druckkontaktverbindungen zwischen dem oberen Kontaktstück 1 und den oberen elektrischen Kontaktflächen 41 sowie zwischen dem unteren Kontaktstück 2 und den unteren elektrischen Kontaktflächen 42 gegeneinander gepresst werden.
  • Um eine exakte Positionierung der ersten Halbleiterchips 4 zu ermöglichen, ist ein optionaler, elektrisch isolierender Halterahmen 7, z.B. aus Kunststoff oder Keramik, vorgesehen, der für jeden der ersten Halbleiterchips 4 eine Aussparung 71 aufweist, in die der betreffende erste Halbleiterchip 4 mittels einer umlaufend geschlossenen Kleberaupe 6 eingeklebt ist, so dass diese Aussparung 71 durch den ersten Halbleiterchip 4 und die Kleberaupe 6 vollständig verschlossen ist. Da der Halterahmen 7 und die Kleberaupen 6 aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen, sind die oberen elektrischen Kontaktflächen 41 und die unteren elektrischen Kontaktflächen 42 elektrisch zuverlässig voneinander entkoppelt, so dass Kriechströme und Spannungsüberschläge vermieden werden. Um Spannungsüberschläge zwischen dem ersten Kontaktstück 1 und dem zweiten Kontaktstück 2 zu vermeiden, sind zwischen diesen randseitig ein oder mehrere Isolatoren 8 vorgesehen. 4B zeigt eine Draufsicht auf den mit den ersten Halbleiterchips 4 bestückten Halterahmen 7. In dieser Draufsicht ist der ringförmige Verlauf der Kleberaupen 6 gut zu erkennen.
  • Da die Kleberaupen 6 außerdem aus einem elastischen Material bestehen und einen Spalt zwischen dem jeweiligen ersten Halbleiterchip 4 und dem Halterahmen 7 überbrücken, können die in die jeweilige Aussparung 71 eingeklebten ersten Halbleiterchip 4 nach oben oder unten ausgelenkt werden und sich dadurch exakt ausrichten, wenn das obere Kontaktstück 1 zur Herstellung der Druckkontaktverbindungen in Richtung des unteren Kontaktstücks 2 gepresst und der jeweilige erste Halbleiterchip 4 dadurch druckkontaktiert wird.
  • 4C zeigt die in 4A dargestellten Komponenten, nachdem das obere Kontaktstück 1 und das untere Kontaktstück 2 unter Einwirkung einer Kraft F zur Ausbildung einer Druckkontaktanordnung gegeneinander gepresst wurden.
  • Zur Herstellung der in 4C gezeigten Anordnung können zunächst die Aussparungen 71 des Halterahmens 7 mit jeweils einem ersten Halbleiterchip 4 bestückt werden, indem jeder dieser ersten Halbleiterchips 4 mittels einer separaten, umlaufend geschlossenen Kleberaupe 6 in die betreffende Aussparung 71 eingeklebt und die Aussparung 71 dadurch vollständig verschlossen wird. Der Halterahmen 7, die in diesen eingeklebten ersten Halbleiterchips 4 sowie die Kleberaupen 6 bilden damit einen Verbund, der problemlos vorgefertigt und zwischen dem oberen Kontaktstück 1 und dem unteren Kontaktstück 2 positioniert werden kann. Nach dem Positionieren müssen lediglich das obere Kontaktstück 1 und das untere Kontaktstück 2 gegeneinander gepresst werden, so dass sich zwischen dem oberen Kontaktstück 1 und den oberen elektrischen Kontaktflächen 41 sowie zwischen dem unteren Kontaktstück 2 und den unteren elektrischen Kontaktflächen 42 elektrische Druckkontaktverbindungen ausbilden. Die zum Gegeneinanderpressen erforderliche Kraft kann z. B. bei der späteren Montage durch einen kaskadierten Spannverbund aufgebracht werden.
  • Gemäß einer weiteren, in 5A gezeigten Ausgestaltung sind beispielhaft vier erste Halbleiterchips 4 jeweils mittels einer umlaufend geschlossenen Kleberaupe 6 nebeneinander an das untere Kontaktstück 2 geklebt. Zwischen keiner der unteren elektrischen Kontaktflächen 42 und dem unteren Kontaktstück 2 besteht dabei eine stoffschlüssige, elektrisch leitende Verbindung.
  • Da ein jeder der Halbleiterchips 4 mittels einer umlaufend ausgebildeten Kleberaupe 6 an das untere Kontaktstück 2 geklebt ist, werden die oberen elektrischen Kontaktflächen 41 elektrisch gegenüber dem unteren Kontaktstück und damit gegenüber den unteren elektrischen Kontaktflächen 42 hinreichend entkoppelt, so dass Spannungsüberschläge und Kriechströme zwischen den oberen elektrischen Kontaktflächen 41 und den unteren elektrischen Kontaktflächen 42 zuverlässig vermieden werden können. 5B zeigt eine Draufsicht auf das mit den ersten Halbleiterchips 4 vorbestückte untere Kontaktstück 2.
  • Wie weiterhin in 5C gezeigt ist, können das gemäß 5B vorbestückte untere Kontaktstück 2 und das obere Kontaktstück 1 mittels einer Anpresskraft F gegeneinander gepresst werden, so dass zwischen dem oberen Kontaktstück und einer jeden der oberen elektrischen Kontaktflächen 41 sowie zwischen dem unteren Kontaktstück 2 und einer jeden der unteren elektrischen Kontaktflächen 42 ein elektrisch leitender Druckkontakt ausgebildet wird.
  • Gemäß einem weiteren, in 6A gezeigten Beispiel können nach dem erfindungsgemäßen Prinzip auch zwei oder mehr Halbleiterchips elektrisch in Reihe geschaltet werden. Bei der Anordnung gemäß 6 ist eine Anzahl erster Halbleiterchips 4 mit Hilfe von jeweils einer ringförmigen Kleberaupe 6 an dem unteren Kontaktstück 2 befestigt, wie dies vorangehend unter Bezugnahme auf die 5A und 5B erläutert wurde.
  • Auf entsprechende Weise ist eine Anzahl zweiter Halbleiterchips 5 nebeneinander mit Hilfe jeweils einer umlaufend geschlossenen Kleberaupe 6 an dem oberen Kontaktstück 1 befestigt, so dass die oberen elektrischen Kontaktflächen 51 der zweiten Halbleiterchips 5 dem oberen Kontaktstück 1 zugewandt sind. Demgemäß sind die unteren elektrischen Kontaktflächen 52 der zweiten Halbleiterchips 5 dem unteren Kontaktstück 2 sowie der oberen elektrischen Kontaktfläche 41 jeweils eines anderen der ersten Halbleiterchips 4 zugewandt.
  • Zwischen den oberen elektrischen Kontaktflächen der ersten Halbleiterchips 4 und den unteren elektrischen Kontaktflächen 52 der zweiten Halbleiterchips 5 ist außerdem ein elektrisch leitendes Zwischenstück 3 angeordnet, das so ausgebildet ist, dass es mit den oberen elektrischen Kontaktflächen 41 der ersten Halbleiterchips 4 und mit den unteren elektrischen Kontaktflächen 52 der zweiten Halbleiterchips 5 elektrisch leitende Druckkontaktverbindungen ausbilden kann, wenn das obere Kontaktstück 1 und das untere Kontaktstück 2 unter Einwirkung einer Anpresskraft F gegeneinander gepresst werden, was im Ergebnis in 6B gezeigt ist.
  • Im aneinander gepressten Zustand sind die unteren elektrischen Kontaktflächen 42 der ersten Halbleiterchips 4 durch das untere Kontaktstück 2 und die oberen elektrischen Kontaktflächen 51 der zweiten Halbleiterchips 5 durch das obere Kontaktstück 1 elektrisch leitend miteinander verbunden. Außerdem sind die oberen elektrischen Kontaktflächen 41 der ersten Halbleiterchips 4 und die unteren Kontaktflächen 52 der zweiten Halbleiterchips 5 durch das elektrisch leitende Zwischenstück 3 elektrisch leitend miteinander verbunden. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise eine Halbbrückenschaltung realisieren, wie sie in 7 dargestellt ist. Hierbei weist ein jeder der ersten Halbleiterchips 4 eine Laststrecke auf, die zwischen der oberen elektrischen Kontaktfläche 41 und der unteren elektrischen Kontaktfläche 42 ausgebildet ist und die mit Hilfe eines Steueranschlusses 43 in den leitenden oder in den sperrenden Zustand versetzt werden kann. Entsprechend weist ein jeder der zweiten Halbleiterchips 5 zwischen der oberen elektrischen Kontaktfläche 51 und der unteren elektrischen Kontaktfläche 52 eine Laststrecke auf, die mit Hilfe eines Steueranschlusses 53 in den leitenden oder in den sperrenden Zustand versetzt werden kann. Um die Stromtragfähigkeit zu erhöhen, können bei Bedarf die Laststrecken von zwei oder mehr ersten Halbleiterchips elektrisch parallel geschaltet werden. Entsprechend können auch die Laststrecken von zwei oder mehr zweiten Halbleiterchips 5 elektrisch parallel geschaltet werden.
  • Zur Realisierung der Parallelschaltung von zwei oder mehr ersten Halbleiterchips 4 werden deren obere elektrischen Kontaktflächen 41 elektrisch leitend miteinander verbunden, was bei dem Beispiel gemäß den 6A und 6B mit Hilfe des elektrisch leitenden Zwischenstücks erfolgt. Außerdem werden die zweiten elektrischen Kontaktflächen 42 elektrisch leitend miteinander verbunden, was bei dem Beispiel gemäß den 6A und 6B mit Hilfe des unteren Kontaktstücks 2 erfolgt.
  • Zur Parallelschaltung von zwei oder mehr zweiten Halbleiterchips 5 werden deren erste elektrische Kontaktflächen 51 elektrisch leitend miteinander verbunden, was bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 6A und 6B mit Hilfe des oberen Kontaktstücks 1 erfolgt. Außerdem werden die unteren elektrischen Kontaktflächen 52 elektrisch leitend miteinander verbunden, was bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 6A und 6B mit Hilfe des elektrisch leitenden Kontaktstücks 3 geschieht.
  • Grundsätzlich ist es jedoch nicht erforderlich, zwei oder mehr erste Halbleiterchips 4 bzw. zwei oder mehr zweite Halbleiterchips 5 jeweils elektrisch parallel zu schalten. So können beispielsweise auch nur genau ein erster Halbleiterchip und ein zweiter Halbleiterchip 5 vorgesehen sein.
  • In jedem Fall sind bei einer derartigen Halbbrückenanordnung, wie sie beispielsweise in einem Umrichter eingesetzt werden kann, die Laststrecken sämtlicher erster Halbleiterchips 4 mit den Laststrecken sämtlicher zweiter Halbleiterchips 5 in Reihe geschaltet. Hierzu kann der Halbbrückenschaltung eine Zwischenkreisspannung zugeführt werden, indem das obere Kontaktstück 1 an ein erstes Versorgungspotential (DC+) und das untere Kontaktstück 2 an ein vom ersten Versorgungspotential verschiedenes zweites Versorgungspotential (DC–) angeschlossen wird. Wenn sich die Laststrecken sämtlicher erster Halbleiterchips 4 im Sperrzustand befinden und die Laststrecken von einem, mehreren oder allen zweiten Halbleiterchips 5 leiten, liegt am Zwischenstück 3 im Wesentlichen das Potential DC+ an. Wenn sich umgekehrt die Laststrecken sämtlicher zweiten Halbleiterchips 5 im Sperrzustand befinden und die Laststrecken von einem, mehreren oder allen ersten Halbleiterchips 4 leiten, so liegt an dem Zwischenstück 3 im Wesentlichen das Versorgungspotential DC– an. Auf diese Weise kann durch geeignetes Umschalten der ersten und zweiten Halbleiterchips 4, 5 zwischen dem sperrenden bzw. leitenden Zustand das Zwischenstück 3 abwechselnd mit unterschiedlichen Potentialen DC+ und DC– beaufschlagt werden, so dass an dem Zwischenstück 3 ein Wechselpotential PH ~ abgegriffen werden kann.
  • Mit einer Druckkontaktanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Abstand a (siehe z.B. die 4A, 4C, 5A, 5C, 6A und 6B) zwischen zwei benachbarten der ersten Halbleiterchips 4 kleiner als z.B. 15 mm oder sogar kleiner als 10 mm gewählt werden, und zwar selbst dann, wenn die Druckkontaktanordnung bei einer Potentialdifferenz zwischen dem ersten Kontaktstück 1 und dem zweiten Kontaktstück 2 von mehr als 1000 V oder von mehr als 10000 V betrieben wird.
  • Durch die Elastizität der verwendeten Kleberaupen 6 können sich die ersten Halbleiterchips 4 und die zweiten Halbleiterchips 5 auch im bereits verklebten Zustand noch ausrichten, wenn das erste Kontaktstück 1 und das zweite Kontaktstück 2 zur Ausbildung von elektrischen Druckkontaktverbindungen gegeneinander gepresst werden. Daher kann eine jede der vorangehend erläuterten Kleberaupen 6 nach ISO 37 eine Bruchdehnung von wenigstens 5%, von wenigstens 50%, oder von wenigstens 350% aufweisen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • ISO 37 [0043]

Claims (15)

  1. Druckkontaktanordnung mit einer Druckkontakteinrichtung (1, 2, 3) und einer Anzahl von N ≥ 1 vertikalen ersten Halbleiterchips (4), wobei die Druckkontakteinrichtung (1, 2, 3) – ein oberes Kontaktstück (1) aufweist; sowie – ein unteres Kontaktstück (2); ein jeder der ersten Halbleiterchips (4) – eine Oberseite (47) aufweist, eine der Oberseite (47) entgegengesetzte Unterseite (48), sowie eine umlaufend geschlossene Schmalseite (45), die sich an die Oberseite (47) und die Unterseite (48) anschließt und diese verbindet, – eine an der Oberseite (47) angeordnete, obere elektrische Kontaktfläche (41) und eine an der Unterseite (48) angeordnete, untere elektrische Kontaktfläche (42) aufweist; – von einer umlaufend geschlossenen Kleberaupe (6) umgeben und durch diese an der Druckkontakteinrichtung (1, 2, 3) befestigt ist, wobei zwischen der Kleberaupe (6) und der Schmalseite (45) eine umlaufend geschlossene Verbindungsfläche besteht, die den ersten Halbleiterchip (4) seitlich umgibt.
  2. Druckkontaktanordnung nach Anspruch 1, bei der das obere Kontaktstück (1) für einen jeden der ersten Halbleiterchips (4) zur Druckkontaktierung von dessen oberer elektrischer Kontaktfläche (41) einen Kontaktstempel (11) aufweist.
  3. Druckkontaktanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der ein jeder der ersten Halbleiterchips (4) mittels der ihn umlaufend umgebenden Kleberaupe (6) an dem unteren Kontaktstück (2) befestigt ist.
  4. Druckkontaktanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Druckkontakteinrichtung (1, 2, 3) einen Halterahmen (7) umfasst, der für einen jeden der ersten Halbleiterchips (4) eine Aussparung (71) aufweist, in der der betreffende erste Halbleiterchip (4) angeordnet ist, wobei ein jeder der ersten Halbleiterchips (4) mittels der ihn umlaufend umgebenden Kleberaupe (6) an dem Halterahmen (7) befestigt ist.
  5. Druckkontaktanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der zwischen keiner der oberen elektrischen Kontaktflächen (41) und dem oberen Kontaktstück (1) eine stoffschlüssige, elektrisch leitende Verbindung besteht.
  6. Druckkontaktanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der zwischen keiner der unteren elektrischen Kontaktflächen (42) und dem unteren Kontaktstück (2) eine stoffschlüssige, elektrisch leitende Verbindung besteht.
  7. Druckkontaktanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der Abstand (a) zwischen zwei benachbarten der ersten Halbleiterchips (4) kleiner ist als 15 mm oder kleiner als 10 mm.
  8. Druckkontaktanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der zwischen dem oberen Kontaktstück (1) und keiner der oberen elektrischen Kontaktflächen (41) der ersten Halbleiterchips (4) eine stoffschlüssige, elektrisch leitende Verbindung besteht; und/oder zwischen dem unteren Kontaktstück (2) und keiner der unteren elektrischen Kontaktflächen (52) der zweiten Halbleiterchips (5) eine stoffschlüssige, elektrisch leitende Verbindung besteht.
  9. Druckkontaktanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer Anzahl von N vertikalen zweiten Halbleiterchips (5), von denen ein jeder eine Oberseite (57) aufweist, sowie eine dieser Oberseite (57) entgegengesetzte Unterseite (58); eine an der Oberseite (57) angeordnete, obere elektrische Kontaktfläche (51) und eine an der Unterseite (58) angeordnete, untere elektrische Kontaktfläche (52) aufweist; und zwischen dem oberen Kontaktstück (1) und einem anderen der ersten Halbleiterchips (4) derart angeordnet ist, dass die obere elektrische Kontaktfläche (51) dieses zweiten Halbleiterchips (5) dem oberen Kontaktstück (1) und die untere elektrische Kontaktfläche (52) dieses zweiten Halbleiterchips (5) der oberen elektrischen Kontaktfläche (41) des anderen der ersten Halbleiterchips (4) zugewandt ist.
  10. Druckkontaktanordnung nach Anspruch 9, bei der die Druckkontakteinrichtung (1, 2, 3) ein elektrisch leitendes Zwischenstück (3) aufweist, das zwischen den oberen elektrischen Kontaktflächen (41) der ersten Halbleiterchips (4) und den unteren elektrischen Kontaktflächen (52) der zweiten Halbleiterchips (5) angeordnet ist; und mit den oberen elektrischen Kontaktflächen (41) der ersten Halbleiterchips (4) und den unteren elektrischen Kontaktflächen (52) der zweiten Halbleiterchips (5) elektrisch leitend verbunden ist.
  11. Druckkontaktanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der zwischen dem Zwischenstück (3) und keiner der oberen elektrischen Kontaktflächen (41) der ersten Halbleiterchips (4) eine stoffschlüssige, elektrisch leitende Verbindung besteht; und/oder zwischen dem Zwischenstück (7) und keiner der unteren elektrischen Kontaktflächen (52) der zweiten Halbleiterchips (5) eine stoffschlüssige, elektrisch leitende Verbindung besteht.
  12. Druckkontaktanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der ein jeder der ersten Halbleiterchips (4) zwischen dem oberen Kontaktstück (1) und dem unteren Kontaktstück (2) angeordnet ist, und bei der das obere Kontaktstück (1) und das untere Kontaktstück (2) gegeneinander gepresst sind, so dass zwischen der oberen elektrischen Kontaktfläche (41) eines jeden der ersten Halbleiterchips (4) und dem oberen Kontaktstück (1) eine elektrisch leitende Druckkontaktverbindung besteht; und zwischen der unteren elektrischen Kontaktfläche (42) eines jeden der ersten Halbleiterchips (4) und dem unteren Kontaktstück (2) eine elektrisch leitende Druckkontaktverbindung besteht.
  13. Druckkontaktanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der eine jede ringförmig geschlossene Kleberaupe (6), mit denen einer der ersten Halbleiterchips (4) an der Druckkontakteinrichtung (1, 2, 3) befestigt ist, nach ISO 37 eine Bruchdehnung von wenigstens 5%, von wenigstens 50%, oder von wenigstens 350% aufweist.
  14. Verfahren zur Herstellung einer gemäß einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildeten Druckkontaktanordnung, bei dem die ersten Halbleiterchips (4) zunächst mittels der jeweiligen umlaufend geschlossenen Kleberaupe (6) an der Druckkontakteinrichtung (1, 2, 3) befestigt werden und danach das obere Kontaktstück (1) und das untere Kontaktstück (2) derart gegeneinander gepresst werden, dass zwischen der oberen elektrischen Kontaktfläche (41) eines jeden der ersten Halbleiterchips (4) und dem oberen Kontaktstück (1) eine elektrisch leitende Druckkontaktverbindung hergestellt wird; und zwischen der unteren elektrischen Kontaktfläche (42) eines jeden der ersten Halbleiterchips (4) und dem unteren Kontaktstück (2) eine elektrisch leitende Druckkontaktverbindung hergestellt wird.
  15. Verfahren zum Betrieb einer Druckkontaktanordnung mit folgenden Schritten: Bereitstellen einer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildeten Druckkontaktanordnung, bei der sich in einem Bereich zwischen dem ersten Kontaktstück (1) und dem zweiten Kontaktstück (2); Anlegen einer Potentialdifferenz von mehr als 1000 V oder von mehr als 10000 V zwischen dem ersten Kontaktstück (1) und dem zweiten Kontaktstück (2).
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