DE102015120154B4 - Leistungshalbleitereinrichtung mit einem Substrat und einem Leistungshalbleiterbauelement - Google Patents

Leistungshalbleitereinrichtung mit einem Substrat und einem Leistungshalbleiterbauelement Download PDF

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Abstract

Leistungshalbleitereinrichtung mit einem Substrat (2) und einem Leistungshalbleiterbauelement (3), wobei das Substrat (2) einen elektrisch nicht leitenden Isolierstoffkörper (4) und eine auf einer ersten Seite (A) des Isolierstoffkörpers (4) angeordnete und mit dem Isolierstoffkörper (4) verbundene elektrisch leitende Leiterbahn (5) aufweist, wobei auf der Leiterbahn (5) eine mit der Leiterbahn (5) verbundene Silberschicht (7) angeordnet ist, wobei das Leistungshalbleiterbauelement (3) eine der Leiterbahn (5) zugewandte Unterseite (3a) und eine der Leiterbahn (5) abgewandte Oberseite (3b) und einen um das Leistungshalbleiterbauelement (3) umlaufenden, die Unterseite (3a) und die Oberseite (3b) des Leistungshalbleiterbauelements (3) verbindenden Leistungshalbleiterbauelementrand (8) aufweist, wobei die Unterseite (3a) des Leistungshalbleiterbauelements (3) mittels der Silberschicht (7) mit der Leiterbahn (5) stoffschlüssig verbunden ist, wobei die Silberschicht (7) unter Druck und Temperaturbeaufschlag durch Versinterung einer Silber enthaltenden Sinterpaste ausgebildet wurde, wobei auf dem Leistungshalbleiterbauelementrand (8) eine, elektrisch nicht leitende, aus einem vernetzten Epoxidharz und/oder einem Polyimid bestehende, das Leistungshalbleiterbauelement (3) geschlossen umlaufende, Wasserdiffusionsbehinderungsschicht (9), die eine Wasserdampfdurchlässigkeit von kleiner als 6 g/(m2d) aufweist, angeordnet ist, wobei auf der Wasserdiffusionsbehinderungsschicht (9) eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht (10) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Leistungshalbleitereinrichtung mit einem Substrat und einem Leistungshalbleiterbauelement.
  • Bei aus dem Stand der Technik bekannten Leistungshalbleitereinrichtungen sind im Allgemeinen auf einem Substrat Leistungshalbleiterbauelemente angeordnet und mit dem Substrat verbunden. Die auf dem Substrat angeordneten Leistungshalbleiterbauelemente werden dabei, häufig, wie z.B. aus der DE 10 2009 000 587 A1 bekannt, mittels einer auf Silber basierenden Sinterverbindung mit einer Leiterbahn des Substrats verbunden. Die Leistungshalbleiterbauelemente werden dabei mittels einer Silberschicht, die durch Versinterung einer Silber enthaltenden Sinterpaste entsteht, mit der Leiterbahn des Substrats stoffschlüssig und elektrisch leitend verbunden.
  • Aus der DE 10 2007 006 706 A1 ist es bekannt, auf dem Leistungshalbleiterbauelementrand des Leistungshalbleiterbauelementes eine als Silikonschicht ausgebildete, elektrisch nicht leitende Isolationsschicht anzuordnen. Die Silikonschicht dient als Schutz des Leistungshalbleiterbauelementrands gegen von außen auf den Leistungshalbleiterbauelementrand einwirkende mechanische Belastungen und der Sicherstellung einer ausreichenden elektrischen Kriechstrecke von der Oberseite des Leistungshalbleiterbauelements zur Leiterbahn des Substrats mit der die Unterseite des Leistungshalbleiterbauelements, mittels der Silberschicht, stoffschlüssig verbunden ist.
  • Dabei kann das Problem auftreten, dass von außen Wasser durch die Isolationsschicht hindurch diffundiert und zum Leistungshalbleiterbauelementrand und zum unmittelbar um den Leistungshalbleiterbauelementrand angeordneten Bereich der Silberschicht, die von der Isolationsschicht bedeckt ist, gelangt. Bei Kontakt des Wassers mit der Silberschicht entstehen positiv geladene Silberionen. Wenn auf einer elektrisch leitenden Anschlussfläche der Oberseite des Leistungshalbleiterbauelements im Bezug zu einer elektrisch leitenden Anschlussfläche der Unterseite des Leistungshalbleiterbauelements eine negative Spannung anliegt, können im Laufe der Zeit Silberdendrite, ausgehend von der Silberschicht, entlang dem Leistungshalbleiterbauelementrand zur elektrisch leitenden Anschlussfläche der Oberseite des Leistungshalbleiterbauelements wachsen und können hierdurch einen elektrischen Kurzschluss zwischen der Anschlussfläche der Oberseite und der Anschlussfläche der Unterseite des Leistungshalbleiterbauelements erzeugen, was zur einer Fehlfunktion der Leistungshalbleitereinrichtung führt bzw. zu einer Zerstörung der Leistungshalbleitereinrichtung führen kann. Das Wachsen der Silberdendrite wird auch Silbermigration bezeichnet.
  • Aus der US 2007 / 0036944 A1 ist eine Halbleitereinrichtung mit einem auf einem Substrat gelöteten Leistungshalbleiterbauelement bekannt, wobei auf dem Rand des Leistungshalbleiterbauelements und auf der Oberseite des Leistungshalbleiterbauelements eine Isolationsschicht aus Polyimid angeordnet ist.
  • Aus der DE 10 2007 035 608 A1 ist ein Halbleitermodul mit einer Weichvergussschicht, mit wenigstens einem Halbleiterchip, der auf einem Schaltungssubstrat aufgelötet ist und mit Verbindungselementen, die Elektroden des Halbleiterchips mit Kontaktanschlussflächen des Schaltungssubstrats verbinden, bekannt, wobei das Halbleitermodul zwischen der Weichvergussschicht und den Ober- und Randseiten des Halbleiterchips eine diffusionshemmende Schutzschicht aufweist, die Siliziumnitrit aufweist.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung eine Leistungshalbleitereinrichtung zu schaffen, die über eine lange Betriebszeit der Leistungshalbleitereinrichtung zuverlässig funktioniert.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Leistungshalbleitereinrichtung mit einem Substrat und einem Leistungshalbleiterbauelement, wobei das Substrat einen elektrisch nicht leitenden Isolierstoffkörper und eine auf einer ersten Seite des Isolierstoffkörpers angeordnete und mit dem Isolierstoffkörper verbundene elektrisch leitende Leiterbahn aufweist, wobei auf der Leiterbahn eine mit der Leiterbahn verbundene Silberschicht angeordnet ist, wobei das Leistungshalbleiterbauelement eine der Leiterbahn zugewandte Unterseite und eine der Leiterbahn abgewandte Oberseite und einen um das Leistungshalbleiterbauelement umlaufenden, die Unterseite und die Oberseite des Leistungshalbleiterbauelements verbindenden Leistungshalbleiterbauelementrand aufweist, wobei die Unterseite des Leistungshalbleiterbauelements mittels der Silberschicht mit der Leiterbahn stoffschlüssig verbunden ist, wobei die Silberschicht unter Druck und Temperaturbeaufschlag durch Versinterung einer Silber enthaltenden Sinterpaste ausgebildet wurde, wobei auf dem Leistungshalbleiterbauelementrand eine, elektrisch nicht leitende, aus einem vernetzten Epoxidharz und/oder einem Polyimid bestehende, das Leistungshalbleiterbauelement geschlossen umlaufende, Wasserdiffusionsbehinderungsschicht, die eine Wasserdampfdurchlässigkeit von kleiner als 6 g/(m2d) aufweist, angeordnet ist, wobei auf der Wasserdiffusionsbehinderungsschicht eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht angeordnet ist.
  • Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Isolationsschicht als Silikonschicht ausgebildet ist, da eine Silikonschicht gute elektrische Isolationseigenschaften aufweist.
  • In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Silikonschicht aus einem vernetzten Silikonkautschuk oder aus einem vernetzten Silikonharz besteht, da dies übliche Ausbildungen einer Silikonschicht darstellen.
  • Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht auf einem, entlang des Leistungshalbleiterbauelementrands verlaufenden und eine elektrisch leitende erste Anschlussfläche der Oberseite des Leistungshalbleiterbauelements geschlossen umlaufenden, Oberseitenrandbereich der Oberseite des Leistungshalbleiterbauelements angeordnet ist, wobei die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht auf dem Oberseitenrandbereich entlang des gesamten Leistungshalbleiterbauelementrands geschlossen verläuft. Hierdurch kann auch zu dem Oberseitenrandbereich des Leistungshalbleiterbauelements diffundierendes Wasser stark reduziert werden.
  • In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht auf einem Randbereich der ersten Anschlussfläche der Oberseite des Leistungshalbleiterbauelements angeordnet ist, wobei der Randbereich der ersten Anschlussfläche einen Mittenbereich der ersten Anschlussfläche geschlossen umläuft, wobei die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht den Mittenbereich der ersten Anschlussfläche der Oberseite des Leistungshalbleiterbauelements geschlossen umläuft. Hierdurch kann auch zu der ersten Anschlussfläche der Oberseite des Leistungshalbleiterbauelements diffundierendes Wasser stark reduziert werden.
  • Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht, geschlossen umlaufend um den Leistungshalbleiterbauelementrand, einen Kontakt mit der Silberschicht und/oder mit der Leiterbahn aufweist. Hierdurch wird ein Kontakt von Wasser mit dem unmittelbar um den Leistungshalbleiterbauelementrand angeordneten Bereich der Silberschicht stark behindert, so dass nur noch sehr wenig Wasser mit dem um den Leistungshalbleiterbauelementrand angeordneten Bereich der Silberschicht in Kontakt treten kann und sich somit nur sehr wenig positiv geladene, für eine Silbermigration zur Verfügung stehende Silberionen, bilden können. Die Silbermigration wird hierdurch besonderes stark verlangsamt.
  • Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht am Leistungshalbleiterbauelementrand, an der Stelle der Mitte des Abstands der Oberseite von der Unterseite des Leistungshalbleiterbauelements, in Normalrichtung des Leistungshalbleiterbauelementrands eine Dicke von 100µm bis 1000µm aufweist. Bei dieser Dicke der Wasserdiffusionsbehinderungsschicht behindert die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht bei weitem ausreichend die Diffusion von Wasser und erhöht nicht in einem starken Maße den unmittelbar lateral um das Leistungshalbleiterbauelement notwendigen Platzbedarf auf dem Substrat.
  • Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Isolationsschicht die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht vollständig bedeckt. Hierdurch wird die gesamte Wasserdiffusionsbehinderungsschicht gegen mechanische Einwirkungen von außen, die die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht beschädigen könnten, von der Isolationsschicht geschützt.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei zeigen:
    • 1 eine schematisierte Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Leistungshalbleitereinrichtung,
    • 2 eine schematisierte Ansicht von oben auf eine erfindungsgemäße Leistungshalbleitereinrichtung, wobei die Isolationsschicht nicht dargestellt ist,
    • 3 eine schematisierte Ansicht von oben auf eine erfindungsgemäße Leistungshalbleitereinrichtung, wobei die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht nicht dargestellt ist und
    • 4 eine schematisierte Schnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Leistungshalbleitereinrichtung.
  • In 1 ist eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Leistungshalbleitereinrichtung 1 dargestellt. In 2 und 3 ist jeweilig eine Ansicht von oben auf die Leistungshalbleitereinrichtung 1, dargestellt, wobei in 2, die Isolationsschicht 10 nicht dargestellt ist und in 3 die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht 9 nicht dargestellt ist.
  • Die Leistungshalbleitereinrichtung 1 weist ein Substrat 2 auf, das einen elektrisch nicht leitenden Isolierstoffkörper 4 und eine auf einer ersten Seite A des Isolierstoffkörpers 5 angeordnete und mit dem Isolierstoffkörper 4 verbundene elektrisch leitende Leiterbahn 5 aufweist. Vorzugsweise ist auf der der ersten Seite A des Isolierstoffkörpers 5 gegenüberliegend angeordneten zweiten Seite B des Isolierstoffkörpers 4, eine vorzugsweise unstrukturierte Metallschicht 6 angeordnet. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels ist das Substrat 2 als Direct Copper Bonded Substrat (DCB-Substrat) und der Isolierstoffkörper 5 als eine Keramikplatte ausgebildet. Der Isolierstoffkörper 4 kann aber z.B. auch in Form einer Kunststoffschicht vorliegen und das Substrat 2 z.B. als Insulated Metal Substrate (IMS) ausgebildet sein.
  • Auf der Leiterbahn 5 ist eine mit der Leiterbahn 5 verbundene Silberschicht 7 angeordnet. Es sei angemerkt, dass im Sinne der vorliegenden Erfindung unter einer Silberschicht eine Schicht verstanden wird, die zumindest überwiegend aus Silber besteht. Die Silberschicht 7 kann somit aus reinem Silber bestehen oder Beimengungen von anderen chemischen Elementen zu Ihrem Hauptbestandteil Silber, insbesondere Beimengungen von anderen Metallen, enthalten.
  • Die Leistungshalbleitereinrichtung 1 weist ein Leistungshalbleiterbauelement 3 auf, das eine der Leiterbahn 5 zugewandte Unterseite 3a und eine der Leiterbahn 5 abgewandte Oberseite 3b und einen um das Leistungshalbleiterbauelement 3 umlaufenden, die Unterseite 3a und die Oberseite 3b des Leistungshalbleiterbauelements 3 verbindenden Leistungshalbleiterbauelementrand 8 aufweist. Die Oberseite 3b des Leistungshalbleiterbauelements 3 ist der Unterseite 3a des Leistungshalbleiterbauelements 3 gegenüberliegend angeordnet. Das Leistungshalbleiterbauelement 3 liegt vorzugsweise in Form eines Leistungshalbleiterschalters oder einer Diode vor. Der Leistungshalbleiterschalter liegt im Allgemeinen in Form eines Transistors, wie z.B. eines IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder eines MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), oder in Form eines Thyristors vor.
  • Die Unterseite 3a des Leistungshalbleiterbauelements 3 weist eine elektrisch leitende zweite Anschlussfläche 3a" zum elektrischen Anschluss des Leistungshalbleiterbauelements 3 und die Oberseite 3b des Leistungshalbleiterbauelements 3 weist eine elektrische leitende erste Anschlussfläche 3b" zum elektrischen Anschluss des Leistungshalbleiterbauelements 3 aus. Insbesondere die Oberseite 3b des Leistungshalbleiterbauelements 3 kann mehrere elektrische leitende erste Anschlussflächen 3b" aufweisen. Die Oberseite 3b des Leistungshalbleiterbauelements 3 weist vorzugsweise einen entlang des Leistungshalbleiterbauelementrands 8 verlaufenden Oberseitenrandbereich 3b' auf, der die erste Anschlussfläche 3b" oder die ersten Anschlussflächen 3b" geschlossen umläuft. Der Oberseitenrandbereich 3b' kann eine Struktur (z.B. Gräben, Wannen etc. aufweisen), die z.B. von einer elektrisch nicht leitenden Randpassivierungsschicht des Oberseitenrandbereichs 3b` bedeckt sein können. Die Randpassivierungsschicht des Oberseitenrandbereichs 3b' kann dabei auch vorhanden sein, wenn der Oberseitenrandbereich 3b' keine Struktur aufweist.
  • Die Unterseite 3a des Leistungshalbleiterbauelements 3 ist, mittels der Silberschicht 7, mit der Leiterbahn 5 stoffschlüssig verbunden. Die Silberschicht 7 wurde dabei im Rahmen des Ausführungsbeispiels unter Druck und Temperaturbeaufschlag durch Versinterung einer Silber enthaltenden Sinterpaste ausgebildet. Die Sinterpaste wurde hierzu auf der Leiterbahn 5 in Form einer Schicht angeordnet und auf der Sinterpaste das Leistungshalbleiterbauelement 3 angeordnet. Anschließend wurde die Silberschicht 7 unter Druck und Temperaturbeaufschlag durch Versinterung der Sinterpaste ausgebildet. Dabei wurde Druck auf das Leistungshalbleiterbauelement 3 in Richtung auf die Leiterbahn 5 ausgeübt, so dass im Rahmen des Ausführungsbeispiels ein geringer Teil der unterhalb des Leistungshalbleiterbauelement 3 anordneten Sinterpaste lateral weggedrückt wurde und infolge die Silberschicht 7 eine um den Leistungshalbleiterbauelementrand 8 umlaufende Silbererhebung 11 ausbildet. Es sei angemerkt, dass bei der Erfindung die Silberschicht 7 nicht notwendigerweise eine solche Silbererhebung 11 aufweisen muss.
  • Erfindungsgemäß ist auf dem Leistungshalbleiterbauelementrand 8 eine, elektrisch nicht leitende, aus einem vernetzten Epoxidharz und/oder einem Polyimid bestehende, das Leistungshalbleiterbauelement 8 geschlossen umlaufende, Wasserdiffusionsbehinderungsschicht 9, die eine Wasserdampfdurchlässigkeit von kleiner als 6 g/(m2d), insbesondere von kleiner als 5 g/(m2d) und insbesondere von kleiner als 3 g/(m2d), aufweist, angeordnet und auf der Wasserdiffusionsbehinderungsschicht 9 eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht 10 angeordnet. Dabei bedeutet der Buchstabe d (day) bei der oben stehenden Einheit der Wasserdampfdurchlässigkeit ein Zeitraum von einem Tag (24 Stunden). Wenn die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht 9 aus einem vernetzten Epoxidharz und einem Polyimid besteht, besteht die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht 9 aus einer Mischung aus einem vernetzten Epoxidharz und einem Polyimid. Die Isolationssicht 9 ist vorzugsweise als Silikonschicht ausgebildet und besteht dabei vorzugsweise aus einem vernetzten Silikonkautschuk oder aus einem vernetzten Silikonharz.
  • Dass von außen durch die Isolationsschicht 10 hindurch diffundierende Wasser, wird bei der Erfindung durch die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht 9 an der weiteren Diffusion zum Leistungshalbleiterbauelementrand 8 stark behindert, so dass nur noch sehr wenig Wasser mit dem Leistungshalbleiterbauelementrand 8 in Kontakt treten kann und somit eine Silbermigration entlang des Leistungshalbleiterbauelementrands 8 vermieden oder zumindest stark verlangsamt wird. Wenn auf der Oberseite 3b des Leistungshalbleiterbauelements 3 im Bezug zur Unterseite 3a des Leistungshalbleiterbauelements 3 eine negative Spannung anliegt, wachen somit keine oder nur sehr langsam Silberdendrite, ausgehend von der Silberschicht 7, entlang dem Leistungshalbleiterbauelementrand 8 zur ersten Anschlussfläche 3b" der Oberseite 3b des Leistungshalbleiterbauelements 3. Die erfindungsgemäße Leistungshalbleitereinrichtung 1 funktioniert somit über eine lange Betriebszeit der Leistungshalbleitereinrichtung 1 zuverlässig. Weiterhin ermöglicht die Erfindung bei der Auswahl des Materials aus dem die Isolationssicht 10 besteht mehr Freiheitsgrade, da zur Bildung der Isolationssicht 10 auch Materialien verwendet werden können, die eine relativ hohe Wasserdampfdurchlässigkeit aufweisen. Die Isolationssicht 10 dient neben der elektrischen Isolation weiterhin dazu die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht 9 gegen mechanische Einwirkungen von außen zu schützen. Vorzugsweise bedeckt die Isolationsschicht 10 die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht 9 vollständig. Hierdurch wird die gesamte Wasserdiffusionsbehinderungsschicht 9 gegen mechanische Einwirkungen von außen, die die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht 9 beschädigen könnten, von der Isolationsschicht 10 geschützt.
  • Als unvernetzte Epoxidharze zur Herstellung der Wasserdiffusionsbehinderungsschicht 9, die mit Hilfe eines Härters zu einem vernetzten Epoxidharz vernetzt werden können, eigenen sich z.B. die unter dem Handelsnamen Protavic PNE 30273, Delo Monopox GE785 oder Polytec TC 430-T erhältlichen unvernetzten Epoxidharze.
  • Zur Herstellung einer aus einem Polyimid bestehenden Wasserdiffusionsbehinderungsschicht 9 eignen sich z.B. die unter dem Handelsnamen Polytec EP P-690, Polytec EP P-695, HD MicroSystems PI-2525, HD MicroSystems PI-2545, HD MicroSystems PI-2610 oder HD MicroSystems PI-2574 erhältlichen Produkte.
  • Die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht 9 weist vorzugsweise, geschlossen umlaufend um den Leistungshalbleiterbauelementrand 8, einen mechanischen Kontakt mit der Silberschicht 7 und/oder mit der Leiterbahn 5 auf. Hierdurch wird ein Kontakt von Wasser mit dem zum unmittelbar um den Leistungshalbleiterbauelementrand 8 angeordneten Bereich der Silberschicht 7 stark behindert, so dass nur noch sehr wenig Wasser mit dem um den Leistungshalbleiterbauelementrand 8 angeordneten Bereich der Silberschicht 7 in Kontakt treten kann und sich somit nur sehr wenig positiv geladene Silberionen, die für eine Silbermigration zur Verfügung stehen, bilden können. Die Silbermigration wird hierdurch besonderes stark verlangsamt.
  • Die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht 9 ist im Rahmen des Ausführungsbeispiels auch auf dem, entlang des Leistungshalbleiterbauelementrands 8 verlaufenden und die erste Anschlussfläche 3b" der Oberseite 3b des Leistungshalbleiterbauelements 3 geschlossen umlaufenden, Oberseitenrandbereich 3b' des Leistungshalbleiterbauelements 3 angeordnet, wobei die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht 9 auf dem Oberseitenrandbereich 3b' des Leistungshalbleiterbauelements 3 entlang des gesamten Leistungshalbleiterbauelementrands 8 geschlossen verläuft. Die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht 9 ist dabei vorzugsweise nicht auf einem Randbereich 3b''' der ersten Anschlussfläche 3b'' der Oberseite 3b des Leistungshalbleiterbauelements 3 angeordnet. Der Randbereich 3b''' der ersten Anschlussfläche 3b" umläuft geschlossen einen Mittenbereich 3m der Anschlussfläche 3b" Die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht 9 kann dabei z.B. auf einer entlang des gesamten Leistungshalbleiterbauelementrands 8 verlaufenden Randpassivierungsschicht (nicht dargestellt) der Oberseite 3b des Leistungshalbleiterbauelements 3 angeordnet sein. Hierdurch kann auch zu dem Oberseitenrandbereich 3b' des Leistungshalbleiterbauelements 3 diffundierendes Wasser stark reduziert werden.
  • Die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht 9 kann, wie beispielhaft in 4 dargestellt, aber zusätzlich auch auf dem Randbereich 3b''' der ersten Anschlussfläche 3b'' der Oberseite 3b des Leistungshalbleiterbauelements 3 angeordnet sein, wobei die die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht 9 den Mittenbereich 3m der ersten Anschlussfläche 3b" der Oberseite 3b des Leistungshalbleiterbauelements 3 geschlossen umläuft. Auf dem Mittenbereich 3m der ersten Anschlussfläche 3b" der Oberseite 3b des Leistungshalbleiterbauelements 3 ist dabei vorzugsweise keine Wasserdiffusionsbehinderungsschicht 9 angeordnet.
  • Die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht 9 weist am Leistungshalbleiterbauelementrand 8, an der Stelle der Mitte M des Abstands der Oberseite 3b von der Unterseite 3a des Leistungshalbleiterbauelements 3, in Normalrichtung N des Leistungshalbleiterbauelementrands 8 vorzugsweise eine Dicke d von 100µm bis 1000µm, insbesondere von 250µm bis 400µm auf. Bei dieser Dicke der Wasserdiffusionsbehinderungsschicht 9 behindert die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht 9 bei weitem ausreichend die Diffusion von Wasser und erhöht nicht in einem starken Maße den unmittelbar lateral um das Leistungshalbleiterbauelement 3 notwendigen Platzbedarf auf dem Substrat 2.
  • Die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht 9 und die Isolationsschicht 10 können z.B. mittels einer Dosieranlage (z.B. Aufbringen über Spindel- oder Jetventil) oder über ein Tampondruckverfahren aufgebracht werden. Gegebenfalls kann es sinnvoll sein, die Oberflächenbereiche, die von der Wasserdiffusionsbehinderungsschicht 9 bedeckt werden und mit denen die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht 9 einen Kontakt aufweisen, vor dem Aufbringen der Wasserdiffusionsbehinderungsschicht 9 zu reinigen und die Oberfläche z.B. mit einem die Benetzung verbessernden Verfahren (z.B. Behandlung mit Niederuckplasma mit einem die Oberfläche nicht oxidierenden Prozessgas (z.B. Formiergas)) zu behandeln.
  • Es sei angemerkt, dass selbstverständlich, sofern dies nicht per se ausgeschlossen ist, die im Ausführungsbeispiel nur im einmal vorhandenen Elemente der erfindungsgemäßen Leistungshalbleitereinrichtung bei der Erfindung auch mehrfach vorhanden sein können. So können z.B. selbstverständlich auf der ersten Seite A des Isolierstoffkörpers 5 mehrere mit dem Isolierstoffkörper 4 verbundene Leiterbahnen 5 angeordnet sein und die erfindungsgemäße Leistungshalbleitereinrichtung kann z.B. selbstverständlich mehrere Leistungshalbleiterbauelemente 3 aufweisen deren jeweilige Unterseite 3a mittels einer jeweiligen Silberschicht 7 mit der Leiterbahn 5 oder den Leiterbahnen 5 stoffschlüssig verbunden ist.
  • Weiterhin sei angemerkt, dass selbstverständlich Merkmale von verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, sofern sich die Merkmale nicht gegenseitig ausschließen, beliebig miteinander kombiniert werden können.

Claims (8)

  1. Leistungshalbleitereinrichtung mit einem Substrat (2) und einem Leistungshalbleiterbauelement (3), wobei das Substrat (2) einen elektrisch nicht leitenden Isolierstoffkörper (4) und eine auf einer ersten Seite (A) des Isolierstoffkörpers (4) angeordnete und mit dem Isolierstoffkörper (4) verbundene elektrisch leitende Leiterbahn (5) aufweist, wobei auf der Leiterbahn (5) eine mit der Leiterbahn (5) verbundene Silberschicht (7) angeordnet ist, wobei das Leistungshalbleiterbauelement (3) eine der Leiterbahn (5) zugewandte Unterseite (3a) und eine der Leiterbahn (5) abgewandte Oberseite (3b) und einen um das Leistungshalbleiterbauelement (3) umlaufenden, die Unterseite (3a) und die Oberseite (3b) des Leistungshalbleiterbauelements (3) verbindenden Leistungshalbleiterbauelementrand (8) aufweist, wobei die Unterseite (3a) des Leistungshalbleiterbauelements (3) mittels der Silberschicht (7) mit der Leiterbahn (5) stoffschlüssig verbunden ist, wobei die Silberschicht (7) unter Druck und Temperaturbeaufschlag durch Versinterung einer Silber enthaltenden Sinterpaste ausgebildet wurde, wobei auf dem Leistungshalbleiterbauelementrand (8) eine, elektrisch nicht leitende, aus einem vernetzten Epoxidharz und/oder einem Polyimid bestehende, das Leistungshalbleiterbauelement (3) geschlossen umlaufende, Wasserdiffusionsbehinderungsschicht (9), die eine Wasserdampfdurchlässigkeit von kleiner als 6 g/(m2d) aufweist, angeordnet ist, wobei auf der Wasserdiffusionsbehinderungsschicht (9) eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht (10) angeordnet ist.
  2. Leistungshalbleitereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (10) als Silikonschicht ausgebildet ist.
  3. Leistungshalbleitereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Silikonschicht aus einem vernetzten Silikonkautschuk oder aus einem vernetzten Silikonharz besteht.
  4. Leistungshalbleitereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht (9) auf einem, entlang des Leistungshalbleiterbauelementrands (8) verlaufenden und eine elektrisch leitende erste Anschlussfläche 3b" der Oberseite 3b des Leistungshalbleiterbauelements 3 geschlossen umlaufenden, Oberseitenrandbereich 3b' der Oberseite 3b des Leistungshalbleiterbauelements 3 angeordnet ist, wobei die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht (9) auf dem Oberseitenrandbereich (3b') entlang des gesamten Leistungshalbleiterbauelementrands (8) geschlossen verläuft.
  5. Leistungshalbleitereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht (9) auf einem Randbereich (3b''') der ersten Anschlussfläche (3b") der Oberseite (3b) des Leistungshalbleiterbauelements (3) angeordnet ist, wobei der Randbereich (3b''') der ersten Anschlussfläche (3b") einen Mittenbereich (3m) der ersten Anschlussfläche (3b") geschlossen umläuft, wobei die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht (9) den Mittenbereich (3m) der ersten Anschlussfläche (3b") der Oberseite (3b) des Leistungshalbleiterbauelements (3) geschlossen umläuft.
  6. Leistungshalbleitereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht (9), geschlossen umlaufend um den Leistungshalbleiterbauelementrand (8), einen Kontakt mit der Silberschicht (7) und/oder mit der Leiterbahn (5) aufweist.
  7. Leistungshalbleitereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht (9) am Leistungshalbleiterbauelementrand (8), an der Stelle der Mitte (M) des Abstands der Oberseite (3b) von der Unterseite (3a) des Leistungshalbleiterbauelements (3), in Normalrichtung (N) des Leistungshalbleiterbauelementrands (8) eine Dicke (d) von 100µm bis 1000µm aufweist.
  8. Leistungshalbleitereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (10) die Wasserdiffusionsbehinderungsschicht (9) vollständig bedeckt.
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