DE102014221636A1 - Halbleitermodul und Verfahren zum Herstellen desselben - Google Patents

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    • H01L2224/29299—Base material
    • H01L2224/293—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29363—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
    • H01L2224/29369—Platinum [Pt] as principal constituent
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    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector 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
    • H01L2224/32245—Disposition the layer connector 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 metallic
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    • H01L2224/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/37001—Core members of the connector
    • H01L2224/37099—Material
    • H01L2224/371—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/37138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/37147—Copper [Cu] as principal constituent
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    • H01L2224/45117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/45124—Aluminium (Al) as principal constituent
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    • 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
    • H01L2224/48245—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 metallic
    • H01L2224/48247—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 metallic connecting the wire to a bond pad of the item
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    • 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
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    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/831—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector the layer connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus
    • H01L2224/83101—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector the layer connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus as prepeg comprising a layer connector, e.g. provided in an insulating plate member
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    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8319—Arrangement of the layer connectors prior to mounting
    • H01L2224/83191—Arrangement of the layer connectors prior to mounting wherein the layer connectors are disposed only on the semiconductor or solid-state body
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    • H01L2224/8319—Arrangement of the layer connectors prior to mounting
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    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/832—Applying energy for connecting
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    • H01L2224/83203—Thermocompression bonding, e.g. diffusion bonding, pressure joining, thermocompression welding or solid-state welding
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    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8338—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/83385—Shape, e.g. interlocking features
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Abstract

Ein Halbleitermodul der vorliegenden Erfindung enthält ein Halbleiterelement (1) mit einer ersten Hauptoberfläche und einer der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche, wobei das Halbleiterelement (1) eine Vorderseitenelektrode auf der ersten Hauptoberfläche und eine Rückseitenelektrode auf der zweiten Hauptoberfläche enthält; eine Metallplatte (4), die durch ein Sinterverbindungsmaterial (2), das Metall-Nanopartikel enthält, elektrisch mit der Rückseitenelektrode des Halbleiterelements (1) verbunden ist; und einen plattenförmigen Leiter (5), der durch das Sinterverbindungsmaterial (2), das die Metall-Nanopartikel enthält, elektrisch mit der Vorderseitenelektrode des Halbleiterelements (1) verbunden ist. Die Metallplatte (4) und der Leiter (5) enthalten Nuten (6), die eine Verbindung zwischen einem mit dem Halbleiterelement (1) verbundenen Kontaktierungsbereich und der Umgebung des Kontaktierungsbereichs herstellen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleitermodul und insbesondere eine Kontaktierungsstruktur beim Drahtanschluss innerhalb des Halbleitermoduls.
  • In jüngster Zeit erhöhen wachsende Umweltregulierungen den Bedarf an hocheffizienten und energiesparenden Halbleitermodulen, die umweltfreundlich sind. Die Halbleitermodule, die zum Beispiel für industrielle Geräte, Antriebssteuervorrichtungen von Haushaltsgeräten mit Motoren, Elektrofahrzeuge, Fahrzeug-Steuervorrichtungen für Hybridfahrzeuge, Schienenverkehr-Steuervorrichtungen und Photovoltaik-Energieerzeugungs-Steuervorrichtungen benutzt werden, müssen mit hoher elektrischer Leistung kompatibel sein. Die Halbleitermodule werden insbesondere in den Fahrzeug-Steuervorrichtungen und den Schienenverkehr-Steuervorrichtungen unter dem Gesichtspunkt der Energieeinsparung und Unterdrückung von Umwandlungsverlusten elektrischer Energie unter Hochlastbedingungen (Hochtemperaturbedingungen) verwendet (erhöhte Tj), weshalb die Halbleitermodule selbst unter Hochtemperaturbedingungen mit hoher Effizienz und geringen Verlusten betrieben werden müssen. Insbesondere lag bei Tj = 125°C die vorherige normale Betriebstemperatur bei 150°C oder weniger, aber die Halbleitermodule werden in Zukunft unter Hochtemperaturbedingungen von 200°C oder mehr bei Tj = 175°C betrieben werden müssen.
  • Um unter den oben genannten Hochtemperaturbedingungen Schaltverluste zu unterdrücken, um im Hochtemperaturzustand geringe Verluste und hohe Effizienz zu erzielen, müssen das Material und die Struktur der Halbleitermodule überdacht werden. Insbesondere wird der mit der externen Elektrode verbundene Drahtanschlussabschnitt leicht schlechter, so dass eine hohe Qualität, eine hohe Zuverlässigkeit und eine lange Lebensdauer des Drahtanschlussabschnitts schwer zu erreichen sind.
  • Im Fall des herkömmlichen Lotmaterials für ein Halbleitermodul in einer Sandwich-Bauweise, das ein Halbleiterelement zwischen Metallplatten aufweist, werden eine Rückseitenelektrode und eine Vorderseitenelektrode des Halbleiterelements jeweils einem Löten durch Erwärmen unterzogen. Aus diesem Grund bewirkt das Erwärmen beim Löten der Vorderseitenelektrode, falls die Vorderseitenelektrode des Halbleiterelements gelötet wird, nachdem die Rückseitenelektrode des Halbleiterelements gelötet ist, ein erneutes Schmelzen des Lotes der Rückseite des Halbleiterelements. Dies verstärkt eine Ni-Erosion der mit Metallen beschichteten Rückseite, was in einer Abtrennung des Halbleiterelements resultieren kann.
  • Es gibt ein Halbleitermodul, das einen Drahtanschluss unter Verwendung eines Sinterverbindungsmaterials, das Metall-Nanopartikel enthält, anstelle des Lotmaterials verwendet (siehe z. B. JP 2007-214340 A ).
  • Im Fall des Verwendens des Sinterverbindungsmaterials erfordern jedoch die Rückseitenelektrode und die Vorderseitenelektrode des Halbleiterelements beide einen Kontaktierungsschritt. Das Sinterverbindungsmaterial wird unter einer längeren Wärmeeinwirkung und unter höheren Temperaturbedingungen als das Lotmaterial verbunden, so dass eine thermische Belastung an jeder Komponente des Halbleitermoduls erzeugt wird, was in Verwindung und Verwerfung resultieren kann. Das Sinterverbindungsmaterial hat eine Struktur, bei welcher die mit dem Oberflächenstabilisator beschichteten Metallpartikel stabil in dem Lösemittel dispergiert sind und der Oberflächenstabilisator (Lösemittel) durch Erwärmen verdampft wird. Deshalb haftet das beim Kontaktieren der Rückseitenelektrode verdampfte Lösemittel an der Vorderseitenelektrode des Halbleiterelements an, und somit wird die Vorderseitenelektrode verunreinigt, was ein Gewährleisten der Verbindungsqualität in den mit der Vorderseitenelektrode verbundenen Kontaktierungsabschnitten verhindert.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Halbleitermodul mit einem langlebigen Drahtanschlussabschnitt mit hoher Verbindungsfestigkeit sowie ein Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls vorzusehen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche.
  • Das Halbleitermodul in der vorliegenden Erfindung enthält ein Halbleiterelement, eine Metallplatte und einen Leiter. Das Halbleiterelement hat eine erste Hauptoberfläche und eine der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegende zweite Hauptoberfläche, wobei das Halbleiterelement eine Vorderseitenelektrode auf der ersten Hauptoberfläche und eine Rückseitenelektrode auf der zweiten Hauptoberfläche enthält. Die Metallplatte ist mit der Rückseitenelektrode des Halbleiterelements durch ein Sinterverbindungsmaterial, das Metall-Nanopartikel enthält, elektrisch verbunden. Der plattenförmige Leiter ist mit der Vorderseitenelektrode des Halbleiterelements durch das Sinterverbindungsmaterial, das die Metall-Nanopartikel enthält, elektrisch verbunden. Die Metallplatte und der Leiter enthalten einen Durchlasspfad, der eine Verbindung zwischen einem mit dem Halbleiterelement verbundenen Kontaktierungsbereich und der Umgebung des Kontaktierungsbereichs herstellt.
  • Bei dem Halbleitermodul der vorliegenden Erfindung enthalten die Metallplatte und der Leiter den Durchlasspfad, der eine Verbindung zwischen dem mit dem Halbleiterelement verbundenen Kontaktierungsbereich und der Umgebung des Kontaktierungsbereichs herstellt. Daher können die verdampften Komponenten des Sinterverbindungsmaterials durch den Durchlasspfad an die Umgebung des Kontaktierungsbereichs abgegeben werden und das Erzeugen von Lufteinschlüssen an der Kontaktierungsstelle kann unterdrückt werden. Deshalb enthält das Halbleitermodul den langlebigen Drahtanschlussabschnitt mit der hohen Verbindungsfestigkeit.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Obige sowie weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:
  • 1 eine Querschnittsansicht eines Aufbaus eines Halbleitermoduls gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel;
  • 2–4 Draufsichten eines Aufbaus einer Metallplatte des Halbleitermoduls gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel;
  • 5 eine Draufsicht der Metallplatte des Halbleitermoduls gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel;
  • 6 eine Querschnittsansicht eines Aufbaus eines Halbleitermoduls gemäß einer Modifikation des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels;
  • 7 eine Querschnittsansicht eines Aufbaus eines Halbleitermoduls gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel;
  • 8 eine Draufsicht eines Leiters des Halbleitermoduls gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel; und
  • 9 eine Draufsicht eines Leiters eines Halbleitermoduls gemäß einer Modifikation des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels.
  • A) Erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
  • A-1) Aufbau
  • 1 ist eine Querschnittsansicht eines Aufbaus eines Halbleitermoduls 100 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In 1 enthält das Halbleitermodul 100 zwei Halbleiterelemente 1, eine isolierende Metallschicht 3, eine Metallplatte 4, einen Leiter 5, einen Signalanschluss 7, einen Draht 8 und ein Vergussharz 9.
  • Das Halbleiterelement 1 enthält Vorderseitenelektroden an vorderen Oberflächen (erste Hauptoberflächen) und Rückseitenelektroden an rückseitigen Oberflächen (zweite Hauptoberflächen). Wenn die Halbleiterelemente 1 ein IGBT sind, sind die Vorderseitenelektrode eine Gate-Elektrode und eine Emitter-Elektrode und sind die Rückseitenelektroden Kollektor-Elektroden. Als Halbleiterelemente 1 nutzt das Halbleitermodul 100 zwei Arten von Halbleiterelementen in einem Paar, welche ein Halbleiterelement wie beispielsweise das IGBT mit einer Schaltfunktion und ein weiteres Halbleiterelement mit einer Diodenfunktion sind. Ein MOSFET und ein weiterer Transistor außer dem IGBT können verwendet werden, aber in der folgenden Beschreibung sind die Halbleiterelemente 1 der IGBT und die Diode.
  • Die Rückseitenelektroden der Halbleiterelemente 1 sind mit der Metallplatte 4 mittels eines Sinterverbindungsmaterials 2 verbunden. Das Sinterverbindungsmaterial 2 enthält Metall-Nanopartikel und einen die Metall-Nanopartikel beschichtenden Oberflächenstabilisator (Lösemittel). Die Metall-Nanopartikel sind zum Beispiel Ag, Cu, Au, Pd und Pt mit einem Durchmesser von einigen Nanometer bis 100 nm, und in der nachfolgenden Beschreibung wird Ag für die Metall-Partikel verwendet.
  • Die Metallplatte 4 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ist eine Platte mit einer Dicke von etwa 3 mm bis 5 mm oder weniger. Die Metallplatte 4 hat eine hohe thermische Leitfähigkeit von etwa 400 W/(m × k), zur Funktion als Wärmeabstrahlungsplatte, und die Metallplatte 4 hat einen niedrigen elektrischen Widerstand von etwa 2 μΩ × cm. Die Halbleiterelemente 1 wie beispielsweise der MOSFET und der IGBT haben einen hohen Wärmewert zum Steuern des Schaltens eines großen Stroms, weshalb die Metallplatte 4 als hochwärmeleitfähige Wärmeabstrahlungsplatte funktionieren muss. Die Metallplatte 4 ist mit dem externen Anschluss verbunden, und so sind die Kollektor-Elektroden an den rückseitigen Oberflächen der Halbleiterelemente 1 mit dem externen Anschluss durch die Metallplatte 4 elektrisch verbunden.
  • Die isolierende Metallschicht 3 ist mit einer Oberfläche der Metallplatte 4 verbunden, die einer mit den Halbleiterelementen 1 verbundenen Kontaktierungsfläche abgewandt ist. Die isolierende Metallschicht 3 hat eine Schichtstruktur aus einer Isolierschicht und einer Metallschutzschicht. Ein Epoxidharz, in das ein Füllmittel wie beispielsweise Bornitrid und Aluminiumoxid gemischt ist, wird für die Isolierschicht verwendet, und die Metallschutzschicht aus einem hochwärmeleitfähigen Kupfer oder Aluminium ist mit der Isolierschicht verbunden. Die Metallschutzschicht der isolierenden Metallschicht 3 ist mit der Metallplatte 4 verbunden.
  • Die von den Halbleiterelementen 1 erzeugte Wärme wird durch die Metallplatte 4 und die isolierende Metallschicht 3 abgestrahlt. Die isolierende Metallschicht 3 ist mit einer Kühlrippe oder einer Wärmesenke, die wenigstens eine Wärmeabstrahlungsplatte oder mehrere Rippen enthält, verbunden und somit hat die isolierende Metallschicht 3 hohe Wärmeabstrahlungseigenschaften oder hohe Kühleigenschaften. Dies kann einen Temperaturanstieg der Halbleiterelemente unterdrücken.
  • Die Gate-Elektrode auf der Oberfläche des Halbleiterelements 1 ist mittels des Drahtes 8 mit dem Signalanschluss 7 verbunden.
  • Der Signalanschluss 7 sendet ein Eingangssignal (Ein/Ausschalt-Steuerung) von außen an das Halbleiterelement 1 und steuert das Halbleiterelement 1 von außen. Die Emitter-Elektrode an der Oberfläche des Halbleiterelements 1 ist mit dem Leiter 5 zur Ausgabe nach außen verbunden. Der Leiter 5 aus einem Kupfer oder einer Kupferlegierung ist eine flache Platte mit einer Dicke von etwa 0,5 mm bis 2,0 mm oder weniger.
  • Die obigen Strukturkomponenten des Halbleitermoduls 100 sind mit dem Harz 9 vergossen. Die Rückseite der isolierenden Metallschicht 3 liegt in der Darstellung aus dem Harz 9 frei. Das Halbleitermodul 100 kann jedoch auch die isolierende Metallschicht 3 nicht enthalten, und in diesem Fall ist die Rückseite der Metallplatte 4 aus dem Harz 9 freiliegend konfiguriert.
  • Außerdem kann anstelle der Metallplatte 4 und der isolierenden Metallschicht 3 auch ein isolierendes Substrat (z. B. ein Substrat aus einer Keramik wie beispielsweise Aluminiumnitrid) verwendet werden.
  • Als nächstes werden die Kontaktierungsabschnitte der Vorderseitenelektroden und der Rückseitenelektroden der Halbleiterelemente 1 beschrieben. Herkömmlicherweise ist eine Drahtverbindung von einer Oberfläche eines Halbleiterelements zu einer externen Elektrode durch einen Drahtbond unter Verwendung eines Metalldrahtes wie beispielsweise Aluminium festphasenkontaktiert. In einem Leistungshalbleitermodul sind zum Steuern des Schaltens eines großen Stroms mehrere Metalldrähte parallel angeordnet und es werden dicke Metalldrähte mit einem Drahtdurchmesser von etwa 500 μm eingesetzt. Jedoch erreichen eine elektrische Kapazität und eine Lebensdauer eines Kontaktierungsabschnitts ihre Grenzen. Wenn die Leistungshalbleitervorrichtung in der Größe reduziert wird, wird auch die Größe des Halbleiterelements reduziert, und so kann eine Vergrößerung der Anzahl der parallelen Metalldrähte nicht erwartet werden. Da die Metalldrähte außerdem einen größeren Drahtdurchmesser haben, müssen die angewendete Druckkraft und die angewendete Schwingungskraft beim Bonden der Metalldrähte mit den Vorderseitenelektroden der Halbleiterelemente erhöht werden. Falls jedoch das Maß dieser Kräfte übermäßig wird, wird der Halbleiterchip zerstört. Ferner muss die Leistungshalbleitervorrichtung auch rauen Umgebungen wie beispielsweise einem Heizzyklus und einem Leistungszyklus, die beim Verdrahten auftreten, standhalten können. Der Ausgang der Leistungshalbleitervorrichtung gemäß Spezifikation ist dabei, auf mehrere hundert Volt und mehrere tausend Volt anzusteigen, was es auch erfordert, dass der Drahtverbindungsabschnitt mit dem großen Strom kompatibel ist, um den elektrischen Widerstand zu reduzieren und die hohe Zuverlässigkeit und die lange Lebensdauer selbst unter den oben genannten rauen Umgebungen zu erreichen.
  • In dem Halbleitermodul 100 wird der Leiter 5 mit dem Kupfer oder der Kupferlegierung hoher elektrischer Leitfähigkeit mit den Vorderseitenelektroden der Halbleiterelemente 1 durch das Sinterverbindungsmaterial 2 durch Erwärmen und Unterdrucksetzen verbunden, um dadurch den Drahtanschluss zu leisten. Das Sinterverbindungsmaterial 2 enthält die Metall-Nanopartikel und den die Metall-Nanopartikel beschichtenden Oberflächenstabilisator, wobei die Metall-Nanopartikel zum Beispiel Ag, Cu, Au, Pd und Pt mit einem Durchmesser von etwa einigen Nanometer bis 100 nm sind. In der nachfolgenden Beschreibung wird Ag für die Metallpartikel verwendet.
  • Der MOSFET, der IGBT oder die Diode aus Si oder SiC wird für die Halbleiterelemente mit einer Seite von 7 mm bis 15 mm verwendet. Die Vorderseitenelektroden und die Rückseitenelektroden der Halbleiterelemente 1 sind mit Metallen wie beispielsweise Ti-Ni-Au beschichtet. Die metallisierten Vorderseitenelektroden und die metallisierten Rückseitenelektroden werden mit dem Leiter 5 bzw. der Metallplatte 4 durch das Sinterverbindungsmaterial 2 verbunden.
  • Dieses Bonden ist ein Niedertemperatur-Sinterbonden, das einen Rückgang im Schmelzpunkt, verursacht durch die Metallpartikel in Nanogröße, ausnutzt. Das Sinterverbindungsmaterial 2 nach dem Bonden hat einen Schmelzpunkt etwa so hoch wie der eines Volumenmaterials, um dadurch einen hohen Wärmewiderstand und eine hohe Zuverlässigkeit zu erhalten.
  • In dem Sinterverbindungsmaterial 2 sind die Metallpartikel Ag mit dem Schutzfilm (Oberflächenstabilisator) beschichtet, so dass die Metallpartikel Ag stabilisiert sind, ohne miteinander verbunden zu sein. Wenn die Metallpartikel Ag erwärmt werden, wird der Oberflächenstabilisator (z. B. organische Materie) verdampft, wodurch die Metallpartikel Ag miteinander verbunden werden. Ein Ausnutzen des Sinterphänomens, bei dem die in Nanogröße vorliegenden Partikel durch die Oberflächenenergie bei einer Temperatur unter den Schmelzpunkt des Volumens zusammenbacken und bonden, beseitigt die Notwendigkeit, das Halbleitermodul auf die hohe Temperatur wie früher zu erwärmen, und so können eine thermische Belastung, Verwindung oder Verwerfung, verursacht durch das Erwärmen, verhindert werden.
  • A-2) Durchlasspfad
  • 2 ist eine Draufsicht der Metallplatte 4 und zeigt die Oberfläche der Metallplatte 4, die den Halbleiterelementen 1 zugewandt ist. In den Kontaktierungsbereichen A ist die Metallplatte 4 mit den Halbleiterelementen 1 durch das Sinterverbindungsmaterial 2 verbunden, wie in 2 dargestellt. Nuten 6 durch die Kontaktierungsbereiche A sind an der Oberfläche der Metallplatte 4 ausgebildet, die den Halbleiterelementen 1 zugewandt ist. Obwohl nicht dargestellt, sind die Nuten 6 durch die mit den Halbleiterelementen 1 verbundenen Bereiche auch auf der Oberfläche des Leiters 5 ausgebildet, welche den Halbleiterelementen 1 zugewandt ist. Die Nuten 6 haben eine Tiefe von 0,5 mm oder mehr, aber weniger als 2 mm, in einem Bereich, der die Tiefe des Leiters 5 nicht überschreitet.
  • Der Grund für das Ausbilden der Nuten an den Oberflächen der Metallplatte 4 und des Leiters 5, die den Halbleiterelementen zugewandt sind, wird nun wie folgt beschrieben. In dem Sinterverbindungsmaterial 2 ist der Schutzfilm um die Metallpartikel Ag gebildet, um zu verhindern, dass sich die Metallpartikel Ag bei Raumtemperatur miteinander verbinden. Wenn die Kontaktierungsabschnitte erwärmt und unter Druck gesetzt werden, werden die Schutzfilmkomponenten (insbesondere organisches Lösemittel) bei einer Temperatur von etwa 100 bis 150°C zersetzt und verdampft. Bei der herkömmlichen Struktur mit den Oberflächen des Sinterverbindungsmaterials 2 in Sandwich-Bauweise zwischen der Metallplatte 4 und dem Leiter 5 werden jedoch, selbst wenn die Schutzfilmkomponenten des Sinterverbindungsmaterials 2 verdampft werden, die Schutzfilmkomponenten kaum aus den Kontaktierungsabschnitten heraus ausgegeben, was die Erzeugung einer Vielzahl von Lufteinschlüssen (Luftblasen) an der Kontaktierungsstelle verursacht. Als Ergebnis ist die Verbindungsfestigkeit gering und ist das Ergebnis des Zuverlässigkeitstests wie beispielsweise eines Wärmezyklustests schlecht, weshalb eine ausreichende Verbindungsqualität nicht gewährleistet werden kann.
  • In dem Halbleitermodul 100 sind die geradlinigen Nuten 6 an den Kontaktierungsflächen der Metallplatte 4 und des Leiters 5 vorgesehen, um dadurch den Pfad für die zersetzten und verdampften Schutzfilmkomponenten zu sichern, um sie aus den Kontaktierungsabschnitten heraus auszugeben, indem sie durch die Nuten 6 geleitet werden. Dies kann die hochqualitative Kontaktierung mit wenigen Lufteinschlüssen (Luftblasen) erzielen, und so wird das Halbleitermodul 100 höchst zuverlässig mit einem hohen Wärmewiderstand.
  • Die Nuten 6 dienen letztlich als Ausgabepfad für die verdampften Komponenten des Sinterverbindungsmaterials 2, und die Nuten 6 verbessern letztlich auch die Adhäsionseigenschaften der Metallplatte 4 und des Leiters 5 an das Harz 9 mittels eines Verankerungseffekts, wenn die Kontaktierungsabschnitte der Halbleiterelemente 1 mit dem Harz 9 vergossen werden. Die Nuten 6 sichern die Kontaktierungsfläche mit dem Harz 9, was eine Miniaturisierung der Chipgröße des Halbleitermoduls erlaubt und auch zu niedrigen Kosten führt.
  • 2 zeigt die geradlinigen Nuten 6, die in einer Längsrichtung (senkrechte Richtung in 2) und in einer lateralen Richtung (Links-Rechts-Richtung in 2) über der gesamten Oberfläche der Metallplatte 4, die den Halbleiterelementen 1 zugewandt ist, ausgebildet sind. Die Nuten 6 sind vorgesehen, um als Pfad zum Ausgeben der verdampften Komponenten des Sinterverbindungsmaterials 2 aus den Kontaktierungsabschnitten heraus zu funktionieren. Daher ist es ausreichend, dass die Nuten 6 als Durchlasspfad funktionieren, der eine Verbindung von den Kontaktierungsbereichen A zur Umgebung der Kontaktierungsbereiche A herstellt. Deshalb können, solange die Nuten 6 so ausgebildet sind, dass sie sich durch die Kontaktierungsbereiche A hindurch erstrecken, die Nuten 6 auch nur in der Längsrichtung der Metallplatte 4 ausgebildet sein, wie in 3 dargestellt, oder können auch nur in der lateralen Richtung der Metallplatte 4 ausgebildet sein (nicht dargestellt). Dies kann die Zeit zum Ausbilden der Nuten 6 und die Kosten drücken.
  • Die Nuten 6 sind nicht notwendigerweise über der gesamten Oberfläche der Metallplatte 4, die den Halbleiterelementen 1 zugewandt ist, ausgebildet. Wie in 4 dargestellt, können auch nur Nuten 6 (nachfolgend auch als eine ”erste Nut” bezeichnet) durch den Kontaktierungsbereich A gebildet werden. Mit anderen Worten sind die Nuten 6 nicht in dem Bereich (Bereich B in 4) ausgebildet, in dem keine geradlinigen Nuten, die sich durch die Kontaktierungsbereiche A hindurch erstrecken, verlaufen. Dies kann die Zeit zum Bearbeiten der Nuten 6 verkürzen und die Herstellungskosten der Metallplatte 4 drücken.
  • Von den Nuten 6, die an der Oberfläche der Metallplatte 4 ausgebildet sind, die den Halbleiterelementen 1 zugewandt ist, erzielt die Nut (nachfolgend als eine ”zweite Nut” bezeichnet), welche nicht durch die Kontaktierungsbereiche A verläuft, den Verankerungseffekt mit dem Harz 9, aber funktioniert nicht als Pfad zum Ausgeben der verdampften Komponenten des Sinterverbindungsmaterials 2. Wie in 5 dargestellt, kann die erste Nut durch die Kontaktierungsbereiche A eine Breite des 1,5- bis 3-Fachen einer Breite (etwa 0,2 bis 0,5 mm) der zweiten Nut, welche nicht durch die Kontaktierungsbereiche A verläuft, haben. Selbst wenn ein Sinterverbindungsmaterial 2 mit einer großen Menge des Lösemittels und der verdampften Komponenten zum Bonden verwendet wird, kann auf diese Weise bewirkt werden, dass das Lösemittel verdampft, was das Auftreten der Lufteinschlüsse (Luftblasen) unterdrückt. Als Ergebnis können die hochqualitative Kontaktierung und das höchst zuverlässige Halbleitermodul erzielt werden. Außerdem beträgt die maximale Breite der ersten Nut das Dreifache der Breite der zweiten Nut, weil eine größere Breite den Verankerungseffekt nicht mehr zeigen würde, was die Adhäsionseigenschaften des Harzes 9 reduzieren würden.
  • Die an der Oberfläche der Metallplatte 4, die den Halbleiterelementen 1 zugewandt ist, gebildeten Nuten 6 sind wie oben beschrieben. Die gleichen Wirkungen können erzielt werden, wenn die Nuten 6 in ähnlicher Weise an der Oberfläche des Leiters 5, die den Halbleiterelementen 1 zugewandt ist, gebildet werden.
  • A-3) Herstellungsschritte
  • Es wird nun ein Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls 100 beschrieben. Zuerst wird das pastenartige Sinterverbindungsmaterial 2 auf die Kontaktierungsbereiche A auf der Metallplatte 4 aufgedruckt oder aufgebracht. Anschließend montiert ein Montiergerät die Halbleiterelemente 1 auf der Metallplatte 4. Dann wird das Sinterverbindungsmaterial 2 auf die Oberflächen (erste Oberflächen) der Halbleiterelemente 1 aufgebracht und der Leiter 5 wird darauf montiert.
  • Als nächstes werden die Metallplatte 4 und der Leiter 5 gemeinsam erwärmt und unter Druck gesetzt, um die Metallplatte 4 und den Leiter 5 mit den Halbleiterelementen 1 zu verbinden. Die Temperatur beträgt zu dieser Zeit 200°C bis 350°C, und die angewendete Druckkraft beträgt 8 MPa bis 4 MPa. Die Erwärmungs- und die Druckzeit betragen 10 bis 120 Minuten. Die Dicke der Kontaktierungsabschnitte (Sinterverbindungsmaterial) 2 nach dem Bonden beträgt etwa 20 bis 200 μm.
  • Nachdem die Metallplatte 4 und der Leiter 5 mit den Halbleiterelementen 1 verbunden sind, wird eine der Vorderseitenelektroden des Halbleiterelements 1, welche nicht mit dem Leiter 5 verbunden ist, durch ein Keilbonden mit dem Signalanschluss 7 drahtverbunden.
  • Als nächstes wird die isolierende Metallschicht 3 mit der Oberfläche der Metallplatte 4, die der den Halbleiterelementen 1 zugewandten Oberfläche abgewandt ist, verbunden und dann umformt das Harz 9 die gesamten Teile. Hierbei bleiben die Rückseite der isolierenden Metallschicht 3 und die Teile der Metallplatte 4 und des Leiters 5 von dem Harz 9 frei.
  • Die Vorderseitenelektroden der Halbleiterelemente 1 und die Rückseitenelektroden sind mit dem plattenförmigen Leiter 5 bzw. der Metallplatte 4 verbunden, was eine gemeinsame Durchführung der Drahtverbindung der Vorderseitenelektroden und der Rückseitenelektroden in einem Schritt wie oben beschrieben erlaubt. Das Sinterverbindungsmaterial 2 hat eine Struktur, in welcher die mit dem Oberflächenstabilisator beschichteten Metallpartikel in dem Lösemittel stabil dispergiert sind, und der Oberflächenstabilisator (Lösemittel) wird durch Erwärmen verdampft. Wenn die Vorderseitenelektroden gebondet werden, nachdem die Rückseitenelektroden gebondet sind, haftet deshalb das beim Verbinden der Rückseitenelektroden verdampfte Lösemittel an den Vorderseitenelektroden der Halbleiterelemente 1 an und die Vorderseitenelektroden werden verunreinigt, was ein Gewährleisten der Verbindungsqualität in den mit den Vorderseitenelektroden verbundenen Kontaktierungsabschnitten verhindert. Falls jedoch die Vorderseitenelektroden und die Rückseitenelektroden gemeinsam gebondet werden, kann die hochqualitative Kontaktierung erreicht werden, und so kann das höchst zuverlässige Halbleitermodul 100 erzielt werden.
  • Außerdem ist oben beschrieben, dass das pastenartige Sinterverbindungsmaterial 2 verwendet wird, aber es kann auch ein pelletförmiges (festes) Sinterverbindungsmaterial 2 verwendet werden.
  • A-4) Modifikation
  • In dem in 1 dargestellten Halbleitermodul 100 ist die Oberfläche (obere Oberfläche) des Leiters 5, die der den Halbleiterelementen 1 zugewandten Oberfläche abgewandt ist, nicht frei von dem Harz 9. Wie in einem Halbleitermodul 101 in 6 dargestellt, kann jedoch die obere Oberfläche des Leiters 5 auch von dem Harz 9 frei sein. Der Leiter 5 mit einer großen Wärmekapazität und mit der Funktion der Wärmeabstrahlung (Kühlung) ähnlich der Metallplatte 4 ist von dem Harz 9 frei, und dann werden ein mit Rippen versehener Kühler oder ein wassergekühlter Kühler (nicht dargestellt) durch ein Thermoschmiermaterial oder ein Hartlötmaterial an dem Leiter 5 installiert, was eine Wärmeabstrahlung und eine Kühlung für sowohl die Vorderseiten als auch die Rückseiten der Halbleiterelemente 1 ermöglicht. Auf diese Weise können die durch die Temperatur verursachten Schaltverluste der Halbleiterelemente 1 unterdrückt werden, und so können eine Energieeinsparung und eine hohe Effizienz erreicht werden.
  • A-5) Wirkungen
  • Die Halbleitermodule 100, 101 des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels enthalten die Halbleiterelemente 1, welche die ersten Hauptoberflächen und die den ersten Hauptoberflächen gegenüberliegenden zweiten Hauptoberflächen aufweisen und die Vorderseitenelektroden auf den ersten Hauptoberflächen und die Rückseitenelektroden auf den zweiten Hauptoberflächen enthalten, die durch das Sinterverbindungsmaterial 2, das die Metall-Nanopartikel enthält, elektrisch mit den Rückseitenelektroden der Halbleiterelemente 1 verbundene Metallplatte 4 und den durch das Sinterverbindungsmaterial 2, das die Metall-Nanopartikel enthält, elektrisch mit den Vorderseitenelektroden der Halbleiterelemente 1 verbundenen plattenförmigen Leiter 5. Die Metallplatte 4 und der Leiter 5 enthalten den Durchlasspfad, der eine Verbindung zwischen den mit den Halbleiterelementen 1 verbundenen Kontaktierungsbereichen A und der Umgebung der Kontaktierungsbereiche A herstellt. Folglich gibt der Durchlasspfad beim Verbinden der Metallplatte 4 und des Leiters 5 mit den Halbleiterelementen 1 die verdampften Komponenten des gesinterten Kontaktierungsmaterials 2 an die Umgebung der Kontaktierungsbereiche A aus, wodurch die hochqualitative Kontaktierung mit wenigen Lufteinschlüssen (Luftblasen) erzielt wird, so dass das Halbleitermodul höchst zuverlässig mit einem hohen Wärmewiderstand wird.
  • Falls die Nuten 6 an den Oberflächen der Metallplatte 4 und des Leiters 5, die den Halbleiterelementen 1 zugewandt sind, ausgebildet sind und der Durchlasspfad die erste Nut der Nuten 6 enthält, welche durch die Kontaktierungsbereiche zu den Halbleiterelementen 1 hindurch verläuft, werden die verdampften Komponenten des Sinterverbindungsmaterials 2 beim Verbinden der Metallplatte 4 und des Leiters 5 mit den Halbleiterelementen 1 durch die Nuten 6 an die Umgebung der Kontaktierungsbereiche A ausgegeben. Dies erzielt die hochqualitative Kontaktierung mit wenigen Lufteinschlüssen (Luftblasen), so dass das Halbleitermodul höchst zuverlässig mit einem hohen Wärmewiderstand wird.
  • Die Nuten 6 enthalten die erste Nut, die durch die mit den Halbleiterelementen 1 verbundenen Kontaktierungsbereiche A hindurch verläuft, und die zweite Nut, die nicht durch die Kontaktierungsbereiche A hindurch verläuft, und die erste Nut hat eine größere Breite als die zweite Nut. So kann selbst in einem Fall, in dem ein Sinterverbindungsmaterial 2 mit einer großen Menge des Lösemittels und der verdampften Komponenten benutzt wird, die hochqualitative Kontaktierung mit wenigen Lufteinschlüssen (Luftblasen) erzielt werden, so dass das Halbleitermodul höchst zuverlässig mit einem hohen Wärmewiderstand wird.
  • Die Nuten 6 (erste Nut) durch die mit den Halbleiterelementen 1 verbundenen Kontaktierungsbereich A können geradlinige Nuten sein, die von einem Ende zum anderen Ende der den Halbleiterelementen 1 zugewandten Oberflächen der Metallplatte 4 und des Leiters 5 ausgebildet sind. Dies erzielt die hochqualitative Kontaktierung mit wenigen Lufteinschlüssen (Luftblasen), so dass das Halbleitermodul höchst zuverlässig mit einem hohen Wärmewiderstand wird.
  • Das Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls 100 des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels enthält die Schritte: (a) Anordnen des ersten Sinterverbindungsmaterials 2, das die Metall-Nanopartikel enthält, in dem Bereich der Metallplatte 4, der mit den Halbleiterelementen 1 verbunden werden soll, (b) Anordnen der Halbleiterelemente 1 derart, dass die Metallplatte 4 durch das erste Sinterverbindungsmaterial 2 mit den rückseitigen Oberflächen (zweiten Hauptoberflächen) der Halbleiterelemente 1 in Kontakt ist, (c) Anordnen des zweiten Sinterverbindungsmaterials 2, das die Metall-Nanopartikel enthält, auf den vorderen Oberflächen (ersten Hauptoberflächen) der Halbleiterelemente 1, (d) Anordnen des Leiters 5 durch das zweite Sinterverbindungsmaterial 2 auf den vorderen Oberflächen (ersten Hauptoberflächen) der Halbleiterelemente 1, und (e) gemeinsames Erwärmen und Unterdrucksetzen der Metallplatte 4 und des Leiters 5, um die Metallplatte 4 und den Leiter 5 mit den Halbleiterelementen 1 zu verbinden. Die Metallplatte 4 und der Leiter 5 werden gemeinsam mit den Halbleiterelementen 1 verbunden, so dass die hochqualitative Kontaktierung erzielt werden kann, wodurch man den höchst zuverlässigen Halbleitermodul 100 erhalten kann.
  • B) Zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel
  • B-1) Aufbau
  • 7 ist eine Querschnittsansicht eines Aufbaus eines Halbleitermoduls 102 gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel. In den Halbleitermodulen 100, 101 des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels sind als Durchlasspfad zum Ausgeben der verdampften Komponenten des Sinterverbindungsmaterials 2 aus den Kontaktierungsabschnitten heraus die Nuten 6 an den den Halbleiterelementen 1 zugewandten Oberflächen der Metallplatte 4 und des Leiters 5 ausgebildet. In dem Halbleitermodul 102 des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels sind als Durchlasspfad anstelle der Nuten 6 Durchgangslöcher 10 ausgebildet, die von der Rückseite zur Vorderseite des Leiters 5 verlaufen.
  • 8 ist eine Draufsicht des Leiters 5 in dem Halbleitermodul 102. Die Durchgangslöcher 10 sind durch die Kontaktierungsbereiche A hindurch ausgebildet, die mit dem Leiter 5 und den Halbleiterelementen 1 verbunden sind, um die verdampften Komponenten des Sinterverbindungsmaterials 2 aus den Kontaktierungsabschnitten heraus auszugeben. Ein Volumen der Durchgangslöcher 10 kann größer als ein Volumen der an den Kontaktierungsbereichen ausgebildeten Nuten 6 gemacht sein, so dass es im Vergleich zum ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel deutlich einfacher ist, die verdampften Komponenten des Sinterverbindungsmaterials 2 auszugeben. Dies kann die Lufteinschlüsse (Luftblasen) in den Kontaktierungsabschnitten zwischen den Vorderseitenelektroden der Halbleiterelemente 1 und dem Leiter 5 unterdrücken und auch das hochqualitative Kontaktierungen erzielen. Mit den im Leiter 5 vorgesehenen Durchgangslöchern 10 ist die Kontaktierungsform ein Vorsprung, was die Verbindungsfestigkeit erhöht.
  • In 7 und 8 ist das eine Durchgangsloch 10 in dem einen Kontaktierungsbereich A ausgebildet, aber wie in 9 dargestellt, können auch mehrere Durchgangslöcher 10 ausgebildet sein. Auf diese Weise können die verdampften Komponenten des Sinterverbindungsmaterials 2 von den gesamten Kontaktierungsbereichen A ausgegeben werden und die hochqualitativen Kontaktierungsabschnitte ohne Lufteinschlüsse können erzielt werden.
  • Die Größen der Durchgangslöcher 10 können in dem gleichen Kontaktierungsbereich A auch zueinander variieren. Zum Beispiel kann das Durchgangsloch 10 in der Mitte des Kontaktierungsbereichs A mit einer größeren Verdampfungsmenge des Sinterverbindungsmaterials 2 einen größeren Durchmesser als die Durchmesser der Durchgangslöcher 10 um die Mitte in dem Kontaktierungsbereich A haben (9).
  • Außerdem müssen die Durchgangslöcher 10 keine Kreisform haben.
  • Die Nuten 6 sind an der Metallplatte 4 ähnlich dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Der Aufbau außer den Durchgangslöchern 10 ist ähnlich zu dem des Halbleitermoduls 101 des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels, so dass auf eine weitergehende Beschreibung verzichtet wird.
  • B-2) Herstellungsschritte
  • Ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleitermoduls 102 ist gleich jenem des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels. Mit anderen Worten werden die Metallplatte 4 und der Leiter 5 gemeinsam mit den Rückseitenelektroden der Halbleiterelemente 1 bzw. den Vorderseitenelektroden der Halbleiterelemente 1 verbunden. Es ist zu beachten, dass nach dem Beginn des Erwärmens der Druck nicht ausgeübt wird, bevor die Sintertemperatur von 80 bis 130°C erreicht ist, und diese Temperatur kann für eine feste Zeitdauer (z. B. 50 Minuten) beibehalten werden. Anschließend wird Wärme angewendet, um die Temperatur zu erhöhen, während der Druck ausgeübt wird, so dass das Bonden abgeschlossen wird. In diesem Fall kann durch Innehalten unter der Sintertemperatur das Lösemittel zufriedenstellender verdampft werden.
  • B-3) Wirkungen
  • Das Halbleitermodul 102 des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels enthält als Durchlasspfad zum Ausgeben der verdampften Komponenten des Sinterverbindungsmaterials 2 aus den Kontaktierungsabschnitten heraus die Durchgangslöcher 10, die sich von den mit den Halbleiterelementen 1 verbundenen Kontaktierungsbereichen A der Metallplatte 4 und des Leiters 5 zu der Oberfläche, die der den Halbleiterelementen 1 zugewandten Oberfläche abgewandt ist, erstrecken. Dies kann die Lufteinschlüsse (Luftblasen) in den Kontaktierungsabschnitten zwischen den Vorderseitenelektroden der Halbleiterelemente 1 und dem Leiter 5 unterdrücken und auch das hochqualitative Kontaktieren erzielen. Mit den im Leiter 5 vorgesehenen Durchgangslöchern ist die Kontaktierungsform der Vorsprung, was die Verbindungsfestigkeit erhöht.
  • Die mehreren Durchgangslöcher 10 sind in dem einen Kontaktierungsbereich A vorgesehen, so dass die verdampften Komponenten des Sinterverbindungsmaterials 2 aus den gesamten Kontaktierungsbereichen A heraus ausgegeben werden können, und es können die hochqualitativen Kontaktierungsabschnitte ohne die Lufteinschlüsse erzielt werden.
  • Außerdem können gemäß der vorliegenden Erfindung die obigen bevorzugten Ausführungsbeispiele beliebig miteinander kombiniert werden oder jedes bevorzugte Ausführungsbeispiel kann innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung in geeigneter Weise variiert oder reduziert werden.
  • 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 Patentliteratur
    • JP 2007-214340 A [0005]

Claims (7)

  1. Halbleitermodul (100, 101, 102), aufweisend: ein Halbleiterelement (1) mit einer ersten Hauptoberfläche und einer der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche, wobei das Halbleiterelement (1) eine Vorderseitenelektrode auf der ersten Hauptoberfläche und eine Rückseitenelektrode auf der zweiten Hauptoberfläche enthält; eine Metallplatte (4), die mit der Rückseitenelektrode des Halbleiterelements (1) durch ein Sinterverbindungsmaterial (2), das Metall-Nanopartikel enthält, elektrisch verbunden ist; und einen plattenförmigen Leiter (5), der durch das Sinterverbindungsmaterial (2), das die Metall-Nanopartikel enthält, mit der Vorderseitenelektrode des Halbleiterelements (1) elektrisch verbunden ist, wobei die Metallplatte (4) und der Leiter (5) einen Durchlasspfad enthalten, der eine Verbindung zwischen einem mit dem Halbleiterelement (1) verbundenen Kontaktierungsbereich (A) mit der Umgebung des Kontaktierungsbereichs (A) herstellt.
  2. Halbleitermodul (100, 101, 102) nach Anspruch 1, bei welchem die Metallplatte (4) und der Leiter (5) Nuten (6) aufweisen, die auf Oberflächen der Metallplatte (4) und des Leiters (5) ausgebildet sind, die den Halbleiterelementen (1) zugewandt sind, und der Durchlasspfad eine erste Nut der Nuten (6) enthält, wobei die erste Nut durch den mit dem Halbleiterelement (1) verbundenen Kontaktierungsbereich (A) hindurch verläuft.
  3. Halbleitermodul (100, 101, 102) nach Anspruch 2, bei welchem die Nuten (6) eine zweite Nut enthalten, die nicht durch den mit dem Halbleiterelement (1) verbundenen Kontaktierungsbereich (A) hindurch verläuft, und die erste Nut eine größere Breite als eine Breite der zweiten Nut hat.
  4. Halbleitermodul (100, 101, 102) nach Anspruch 2 oder 3, bei welchem die erste Nut eine geradlinige Nut ist, die so durch den Kontaktierungsbereich (A) ausgebildet ist, dass sie sich von einem Ende der dem Halbleiterelement (1) zugewandten Oberflächen der Metallplatte (4) und des Leiters (5) zum anderen Ende davon erstreckt.
  5. Halbleitermodul (102) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem der Durchlasspfad wenigstens ein Durchgangsloch (10) enthält, das sich von dem Kontaktierungsbereich (A) der Metallplatte (4) und des Leiters (5), der mit dem Halbleiterelement (1) verbunden ist, zu einer der dem Halbleiterelement (1) zugewandten Oberfläche abgewandten Oberfläche erstreckt.
  6. Halbleitermodul (102) nach Anspruch 5, bei welchem das wenigstens eine Durchgangsloch (10) mehrere Durchgangslöcher (10) aufweist.
  7. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitermoduls, insbesondere eines Halbleitermoduls nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit den Schritten: (a) Anordnen eines ersten Sinterverbindungsmaterials (2), das Metall-Nanopartikel enthält, in einem Bereich der Metallplatte (4), der mit dem Halbleiterelement (1) verbunden werden soll; (b) Anordnen des Halbleiterelements (1) derart, dass die Metallplatte (4) durch das erste Sinterverbindungsmaterial (2) mit der zweiten Hauptoberfläche des Halbleiterelements (1) in Kontakt ist; (c) Anordnen eines zweiten Sinterverbindungsmaterials (2), das Metall-Nanopartikel enthält, auf der ersten Hauptoberfläche des Halbleiterelements (1); (d) Anordnen des Leiters (5) auf der ersten Hauptoberfläche des Halbleiterelements (1) durch das zweite Sinterverbindungsmaterial (2); und (e) gemeinsames Erwärmen und Unterdrucksetzen der Metallplatte (4) und des Leiters (5), um die Metallplatte (4) und den Leiter (5) mit dem Halbleiterelement (1) zu verbinden.
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