DE102015121680B4 - Leistungshalbleitermodul, das eine flexible leiterplattenverbindung mit einer niedrigen gate-treiberinduktivität aufweist und verfahren zum herstellen - Google Patents

Leistungshalbleitermodul, das eine flexible leiterplattenverbindung mit einer niedrigen gate-treiberinduktivität aufweist und verfahren zum herstellen Download PDF

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    • 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
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    • H01L2224/40221—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
    • H01L2224/40225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
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    • H01L2224/838—Bonding techniques
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    • H01L2224/85—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 wire connector
    • H01L2224/858—Bonding techniques
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    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92—Specific sequence of method steps
    • H01L2224/922—Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
    • H01L2224/9222—Sequential connecting processes
    • H01L2224/92242—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector
    • H01L2224/92246—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector the second connecting process involving a strap connector
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    • H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92—Specific sequence of method steps
    • H01L2224/922—Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
    • H01L2224/9222—Sequential connecting processes
    • H01L2224/92242—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector
    • H01L2224/92247—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector the second connecting process involving a wire connector
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    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
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Abstract

Leistungshalbleitermodul, umfassend:eine Metallisierungsschicht (116);einen Leistungshalbleiterchip (114), der an der Metallisierungsschicht (116) befestigt ist und eine erste Klemme (122) und eine zweite Klemme (120) aufweist, die auf einer Seite (117) des Chips (114) angeordnet sind, die von der Metallisierungsschicht (116) abgewandt ist;ein erstes Verbindungselement (126), das an der ersten Klemme (122) befestigt ist;ein zweites Verbindungselement (124), das an der zweiten Klemme (120) befestigt ist; undeine flexible Leiterplatte (104), die eine erste Metallschicht (106), eine zweite Metallschicht (108) und einen Isolator (110) zwischen der ersten und der zweiten Metallschicht (106, 108) umfasst, sodass die erste und die zweite Metallschicht (106, 108) elektrisch voneinander isoliert sind,wobei die erste Metallschicht (106) an dem ersten Verbindungselement (126) befestigt ist und die zweite Metallschicht (108) an dem zweiten Verbindungselement (124) befestigt ist, sodass die flexible Leiterplatte (104) durch das erste und das zweite Verbindungselement (124, 126) in einem Abstand von dem Leistungshalbleiterchip (114) angebracht ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf Leistungshalbleitermodule insbesondere auf Leistungshalbleitermodule, die eine niedrige Gate-Treiberinduktivität aufweisen.
  • HINTERGRUND
  • In Leistungselektronikschaltkreisen wie zum Beispiel Wechselrichtern, Wandlern usw. werden Leistungshalbleiterschalter wie zum Beispiel Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors, MOSFETs), Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (Insulated Gate Bipolar Transistors, IGBTs) und Sperrschicht-Feldeffekttransistoren (Junction Field Effect Transistors, JFETs) durch eine Steuerelektrode wie zum Beispiel eine Gate-Elektrode für MOSFETS, eine Gate-Elektrode für IGBTs, eine Basisstromelektrode für Bipolartransistoren usw. gesteuert. Befehle zum Steuern eines Einschaltens, eines Ausschalten, von Sperr- und Durchlasszuständen der Leistungshalbleiterschalter werden in einer Steuereinheit erzeugt und durch Gate-Treiber für jeden Leistungsschalter an die Steuerklemme übertragen. Die Gate-Treiber verschieben die Befehlssignale von der Eingangsspannung der Steuereinheit (z.B. mithilfe eines Transformators, Optokopplers, Pegelwandlers usw.) und formen die Treibersignale für vorgesehene Schaltübergänge (Flanke, Anstiegs- und Abfallzeit, Verzögerungszeit usw.).
  • Leistungshalbleitereinheiten, wie sie oben erwähnt werden, können auch verwendet werden, um Fehlerbedingungen z.B. durch ein Erfassen eines Kurzschlusses von Lasten zu verwalten. Ein Lastkurzschluss kann zwischen zwei Phasen, allen drei Phasen oder zwischen einer oder mehreren Phasen und der Erdung auftreten. Unter diesen Kurzschlussbedingungen werden die Ausgangseigenschaften der Leistungshalbleiter verwendet. Zum Beispiel kann der Drain-Strom (Kollektor-Strom), d.h., der Strom zwischen den Leistungsklemmen der Leistungshalbleitereinheit bei ungefähr dem 4- bis 10-fachen des Nennstroms in Sättigung gehen, wohingegen der Sättigungspegel durch die Größe der Gate-Spannung und der Übertragungseigenschaften der Einheit bestimmt wird. Die Leistungshalbleiter können diese Bedingungen eines hohen Stroms bei einer hohen Spannung nur für wenige µs überstehen. Der Treiber oder die Steuereinheit erkennt diese Bedingungen schnell und schaltet die Leistungshalbleitereinheit ab. Verschiedene Arten von Kurzschlussbedingungen können entstehen. In jedem Fall verursachen die charakteristischen di/dt- und dV/dt-Antworten des Leistungsschaltkreises Gate-Überspannungsbedingungen, die aufgrund der an dem Gate-Eingang der Einheit erkannten Streuinduktivität entstehen. Diese Streuinduktivität, auf die hier allgemein als Gate-Schaltkreisinduktivität Bezug genommen wird, umfasst die Induktivität, die der Verdrahtung auf der Leiterplatte des Gate-Treibers (Leiterplattenlayout), der Verdrahtung von dem Gate-Treiber zu den Steuerklemmen des Leistungsmoduls und den Klemmen, Drähten und Leiterbahnpfaden innerhalb des Leistungsmoduls zu den Leistungstransistor-Gates zugehörig ist. Die Größe der Gate-Überspannung hängt teilweise von der Gate-Schaltkreisinduktivität ab. In anderen Worten wird die Geschwindigkeit, mit der eine Ladung am Gate in die Spannungsquelle des Treibers fließen kann, nicht nur durch den Widerstand des Gate-Schaltkreises sondern auch durch die Induktivität begrenzt. Die Gate-Schaltkreisinduktivität begrenzt die Geschwindigkeit, mit der sich der Gate-Strom ändern kann. Daher können bei typischen Gate-Schaltkreisen die Gate-Überspannungen 20 V überschreiten, was normalerweise die maximale Bemessungsgröße ist.
  • Auch in Modulen für Chips mit höherer Leistung, die parallel zueinander geschaltet sind, erfordert das gemeinsame Gate einen leistungsfähigeren Gate-Treiber. In dem Gate-Treiber wird dies üblicherweise durch die Verwendung von Transistoren erreicht, die höhere Strombemessungsgrößen und niedrigere Gate-Widerstände aufweisen. Die Verdrahtung auf der Leiterplatte des Gate-Treibers (Leiterplattenlayout), die Verdrahtung von dem Gate-Treiber zu den Steuerklemmen des Leistungsmoduls und die Klemmen, Drähte und Leiterbahnpfade innerhalb des Leistungsmoduls zu den Gates der parallel geschalteten Einheiten bleibt ähnlich wie in dem Fall eines einzelnen Transistors. Dies liefert eine Gate-Schaltkreisinduktivität, die ungefähr gleich ist wie in dem Fall eines einzelnen Transistors. Der Strom aus dem gemeinsamen Gate vergrößert sich mit der Anzahl der parallel geschalteten Einheiten. Die di/dt des Gate-Stroms vergrößert sich dementsprechend auch, was eine größere Überspannung an dem Gate verursacht. Die Gate-Schaltkreisinduktivität ist eine Funktion der Geometrie in dem Treiberschaltkreis und der Verbindungen mit dem Leistungstransistormodul. Eine niedrigere Gate-Schaltkreisinduktivität verbessert die Kurzschlussantwort, die dabei hilft, die Gate-Spannung schnell auf den von dem Treiber eingestellten Wert zu begrenzen und den Kurzschlussstrom an einer Last entsprechend zu begrenzen, was nachfolgend zu einem kontrollierten Ausschalten des Kurzschlusses führt (das Hauptproblem einer hohen Induktivität in dem Gate-Schaltkreis ist das Ansteigen der Gate-Spannung während einer Kurzschlussbedingung). Eine niedrigere Gate-Schaltkreisinduktivität verbessert auch die Einschalt- und Ausschaltantwort der Leistungstransistoreinheiten, was zu einer schnelleren Reaktionszeit der Einheiten führt. Die Gate-Schaltkreisinduktivität wird üblicherweise zugunsten einer ohmschen Impedanz übersehen. Die Gate-Schaltkreisinduktivität wurde durch die Baugruppe der Gate-Treiberleiterplatten direkt an den Leistungsmodulklemmen ohne eine dazwischen geschaltete Verdrahtung angegangen. Die Induktivität auf der Gate-Treiberleiterplatte und innerhalb der Leistungsmodule oder -pakete wird typischerweise nicht angegangen. Die Publikation DE 10 2012 218 670 A1 offenbart ein Modul mit einem Leistungstransistorchip, einer Streifenleitung sowie Draht-bonds, welche mit ihren jeweiligen Enden die leitenden Schichten der Streifenleitung mit dem Leistungstransistorchip verbinden. Die Publikation DE 103 45 768 A1 offenbart ein Anschlussmittel zur Kontaktierung eines Halbleiter, das als ein mit einer Innenmantelfläche und einer Außenmantelfläche ausgebildeten Hohlkörper ausgebildet ist.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Gemäß einer Ausführungsform eines Leistungshalbleitermoduls umfasst das Modul eine Metallisierungsschicht und einen Leistungshalbleiterchip, der mit der Metallisierungsschicht verbunden ist. Der Leistungshalbleiterchip weist eine erste Klemme und eine zweite Klemme auf, die auf einer Seite des Chips angeordnet sind, die von der Metallisierungsschicht abgewandt ist. Das Leistungshalbleitermodul umfasst außerdem ein erstes Verbindungselement, das an der ersten Klemme befestigt ist, ein zweites Verbindungselement, das an der zweiten Klemme befestigt ist, und eine flexible Leiterplatte, die eine erste Metallschicht, eine zweite Metallschicht und einen Isolator zwischen der ersten und der zweiten Metallschicht umfasst, sodass die erste und die zweite Metallschicht elektrisch voneinander isoliert sind. Die erste Metallschicht ist an dem ersten Verbindungselement befestigt und die zweite Metallschicht ist an dem zweiten Verbindungselement befestigt, sodass die flexible Leiterplatte durch das erste und das zweite Verbindungselement in einem Abstand von dem Leistungshalbleiterchip angebracht ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform eines Leistungshalbleitermoduls umfasst das Modul eine strukturierte Metallisierungsschicht, die eine Vielzahl von voneinander getrennten Abschnitten und eine Vielzahl von Leistungshalbleiterchips aufweist, die an mindestens einem Ersten der Abschnitte der Metallisierungsschicht befestigt sind und wobei jeder Chip eine erste Klemme und eine zweite Klemme aufweist, die auf einer Seite des Chips angeordnet sind, die von der strukturierten Metallisierungsschicht abgewandt ist. Das Leistungshalbleitermodul umfasst außerdem erste Verbindungselemente, die an der ersten Klemme der Leistungshalbleiterchips befestigt sind, zweite Verbindungselemente, die an der zweiten Klemme der Leistungshalbleiterchips befestigt sind, und eine flexible Leiterplatte, die eine erste Metallschicht, eine zweite Metallschicht und einen Isolator zwischen der ersten und der zweiten Metallschicht umfasst, sodass die erste und die zweite Metallschicht elektrisch voneinander isoliert sind. Die erste Metallschicht ist an den ersten Verbindungselementen befestigt und die zweite Metallschicht ist an den zweiten Verbindungselementen befestigt, sodass die flexible Leiterplatte durch die ersten und die zweiten Verbindungselemente in einem Abstand von den Leistungshalbleiterchips angebracht ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Leistungshalbleitermoduls umfasst das Verfahren: Befestigen eines Leistungshalbleiterchips an einer Metallisierungsschicht, wobei der Leistungshalbleiterchip eine erste Klemme und eine zweite Klemme aufweist, die auf einer Seite des Chips angeordnet sind, die von der Metallisierungsschicht abgewandt ist; Befestigen eines ersten Verbindungselements an der ersten Klemme und eines zweiten Verbindungselements an der zweiten Klemme; Bereitstellen einer flexiblen Leiterplatte, die eine erste Metallschicht, eine zweite Metallschicht und einen Isolator zwischen der ersten und der zweiten Metallschicht umfasst, sodass die erste und die zweite Metallschicht elektrisch voneinander isoliert sind; und Befestigen der ersten Metallschicht an dem ersten Verbindungselement und der zweiten Metallschicht an dem zweiten Verbindungselement, sodass die flexible Leiterplatte durch das erste und das zweite Verbindungselement in einem Abstand von dem Leistungshalbleiterchip angebracht ist.
  • Nach dem Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und dem Betrachten der begleitenden Zeichnungen wird der Fachmann weitere Merkmale und Vorteile erkennen.
  • Figurenliste
  • Die Elemente in den Zeichnungen sind in Bezug zueinander nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile. Die Merkmale der verschiedenen dargestellten Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden, ausgenommen wenn sie sich gegenseitig ausschließen. Einige Ausführungsformen werden in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung ausführlich erläutert.
    • 1 stellt eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Leistungshalbleitermoduls dar, das eine flexible Leiterplattenverbindung mit einer niedrigen Gate-Treiberinduktivität aufweist.
    • Die 2 bis 6 stellen Schnittdarstellungen einer flexiblen Leiterplattenverbindung mit einer niedrigen Gate-Treiberinduktivität für Leistungshalbleitermodule gemäß verschiedenen Ausführungsformen dar.
    • Die 7 und 8 stellen eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Leistungshalbleitermoduls dar, das eine flexible Leiterplatte umfasst, die externe Treiberverbindungen zu Halbleiterchips bereitstellt, die in dem Leistungshalbleitermodul untergebracht sind.
    • 9 stellt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Leistungshalbleitermoduls dar, das eine flexible Leiterplatte umfasst, die externe Treiberverbindungen zu Halbleiterchips bereitstellt, die in dem Leistungshalbleitermodul untergebracht sind.
    • Die 10 und 11 stellen eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Leistungshalbleitermoduls dar, das eine flexible Leiterplatte umfasst, die externe Treiberverbindungen zu Halbleiterchips bereitstellt, die in dem Leistungshalbleitermodul untergebracht sind.
    • 12 stellt eine Schnittdarstellung einer flexiblen Leiterplattenverbindung mit einer niedrigen Gate-Treiberinduktivität für Leistungshalbleitermodule gemäß einer weiteren Ausführungsform dar.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen umfasst ein Leistungshalbleitermodul einen oder mehrere Leistungshalbleiterchips (Chips) die auf einer Leistungsleiterplatte wie zum Beispiel einem Substrat mit direkter Kupferbeschichtung (Direct Copper Bonded substrate, DCB-Substrat), einem Substrat für aktives Metallhartlöten (Active Metal Brazed substrate, AMB-Substrat) oder einem Substrat mit direkter Aluminiumbeschichtung (Direct Aluminum Bonded substrate, DAB-Substrat), einer gedruckten Leiterplatte (Printed Circuit Board, PCB) oder einem Anschlusskamm montiert sind. Oberseitenverbindungselemente zu den Leistungshalbleiterchips (z.B. Emitter, Anode, Kathode, Source, Gate) haben die Form von gebondeten Aluminium- oder Kupferdrähten, Aluminium- oder Kupferbändern oder Metallklammern. Verbindungsverfahren wie ein Sintern, ein Diffusionslöten, ein Hartlöten, ein Ultraschall-Bonden, ein Laserschweißen oder ein Elektronenstrahlschweißen (Electron Beam Welding, EBW) können verwendet werden, um die Verbindungselemente an den Oberseitenklemmen des (der) Chip(s) zu befestigen (mit ihnen zu verbinden).
  • Eine flexible Leiterplatte, die einen Isolator und auf beiden Seiten eine Metallisierung umfasst, bildet einen Wellenleiter mit parallelen Platten (der manchmal auch als Streifenleiter betrachtet wird) für einen externen Gate-Treiberschaltkreis, der das Schalten des (der) in dem Leistungshalbleitermodul enthaltenen Chips steuert. Die flexible Leiterplatte ist mit den Verbindungselementen verbunden, die mit den Oberseitenklemmen des (der) Leistungshalbleiterchips verbunden sind. Eine Metallisierungsschicht der flexiblen Leiterplatte ist mit den Steuerklemmen verbunden und mindestens eine zweite Metallisierungsschicht der flexiblen Leiterplatte ist mit den Emitter-/Source-Bezugsklemmen für das Treibersignal des Leistungshalbleiters verbunden. Die flexible Leiterplatte kann aus dem Modul hinausragen und in einem Kontakt mit einem externen Gate-Treiberschaltkreis stehen, um eine Wellenleiterkonfiguration mit parallelen Platten von dem Gate-Treiberschaltkreis zu dem (den) Leistungshalbleiterchip(s) innerhalb des Moduls herzustellen. Der Treiberschaltkreis/die Treiberelektronik kann auch in die flexible Leiterplatte integriert sein, sodass die flexible Leiterplatte als ein Bus für die Oberseitenverbindungselemente, ein Träger des Treiberschaltkreises und eine Schnittstelle zu der Steuereinheit oder zu einem anderen externen Kommunikationsmittel dient.
  • Im Allgemeinen stellt die flexible Leiterplatte die Verdrahtung des Steuerschaltkreises z.B. der Gates und Emitter/Sources in Leistungshalbleitermodulen bereit. Die flexible Leiterplatte ist mit den Modulverbindungselementen verbunden, die an die Oberseitenklemmen des (der) Leistungshalbleiterchips gebondet sind, bevor sie mit der flexiblen Leiterplatte verbunden werden. Von daher ist die flexible Leiterplatte auf einer höheren Ebene über dem (den) Leistungshalbleiterchip(s) angebracht und kann in dem Modul auf der gleiche Höhe platziert werden wie die Verbindungselemente (z.B., Drähte, Bänder oder Klammern), die an den Oberseitenklemmen des (der) Leistungshalbleiterchips befestigt sind. Auf diese Weise ist die flexible Leiterplatte durch die an den Oberseitenchipklemmen befestigten Verbindungselemente in einem Abstand von jedem Leistungshalbleiterchip angebracht.
  • 1 zeigt eine Ausführungsform eines Leistungshalbleitermoduls. Das Leistungshalbleitermodul umfasst eine Hülle 100 wie zum Beispiel ein Kunststoff- oder Metallgehäuse mit Leistungsklemmen 102, die aus dem Gehäuse 100 hinausragen. Die Leistungsklemmen 102 stellen externe Leistungsverbindungen für jeden (in 1 nicht gezeigten) Leistungshalbleiterchip bereit, der in dem Gehäuse 100 untergebracht ist. Jeder Leistungshalbleiterchip ist an einer (in 1 auch nicht gezeigten) Leistungsleiterplatte wie zum Beispiel einem DCB-, einem AMB- oder einem DAB-Substrat, einer PCB oder einem Anschlusskamm befestigt. Das Leistungshalbleitermodul umfasst auch eine flexible Leiterplatte 104, die aus dem Gehäuse 100 hinausragt.
  • Die flexible Leiterplatte 104 umfasst eine erste (obere) Metallschicht 106, eine zweite (untere) Metallschicht 108 und einen Isolator 110 zwischen der ersten und der zweiten Metallschicht 106, 108, sodass die erste und die zweite Metallschicht 106, 108 elektrisch voneinander isoliert sind. Der Isolator 110 kann z.B. ein Polyimid sein und ein Klebstoff kann auf die Metallschichten 106, 108 angewandt werden. Die Metallschichten 106, 108 können z.B. Kupfer oder Aluminium umfassen. Die Dicke des Isolators 110 kann für ein einfaches Biegen von 25 µm bis 100 µm reichen. Die Dicke des Metallschichten 106, 108 kann für ein einfaches Biegen von 17 µm bis 100 µm reichen. Die erste und die zweite Metallschicht 106, 108 können die gleiche Dicke oder unterschiedliche Dicken aufweisen. Die flexible Leiterplatte 104 kann eine mehrschichtige flexible Leiterplatte d.h. ein Gate-Schaltkreis sein zum Empfangen von Sensorsignalen, von Zusatzemittersignalen oder anderen Signalen usw. zusätzlich zu Steuersignalen. Die flexible Leiterplatte 104 kann Aussparungen aufweisen und/oder geformt sein, um als Spannungsentlastungsmechanismus in dem Leistungshalbleitermodul zu dienen.
  • Die flexible Leiterplatte 104 bildet einen parallelen Plattenwellenleiter von einem externen Treiberschaltkreis zu den Leistungshalbleiterchips in dem Modul. Einer oder mehrere der Halbleiterchips und/oder andere passive Komponenten 112, die den externen Treiberschaltkreis bilden, können an einem Abschnitt der flexiblen Leiterplatte 104 befestigt sein, der, wie in 1 gezeigt wird, aus dem Gehäuse 100 hinausragt. In diesem Fall dient die flexible Leiterplatte 104 als ein Bus, ein Träger des Treiberschaltkreises und eine Schnittstelle zu der Steuereinheit oder zu einem beliebigen externen Kommunikationsmittel. Alternativ oder zusätzlich können ein oder mehrere Treiberschaltkreischips und/oder passive Komponenten 112 in einem anderen Gehäuse angeordnet sein oder an einer anderen Leiterplatte befestigt sein, die von der flexiblen Leiterplatte 104 und dem Leistungshalbleitermodul 100 getrennt ist. In jedem Fall stellt die flexible Leiterplatte 104 einen elektrischen Verbindungspfad zwischen dem externen Treiberschaltkreis und dem Leistungshalbleitermodul bereit und stellt eine niedrige Gate-Induktivität für das eine oder die mehreren Leistungshalbleiterchips dar, die in dem Leistungshalbleitermodul enthalten sind. In 1 ist ein Teil des Gehäuses 100 weggelassen worden, um die flexible Leiterplatte 104 zu zeigen, die sich in das Gehäuse 100 hinein erstreckt.
  • Die Oberseitenklemmen jedes Leistungshalbleiterchips innerhalb des Gehäuses sind an den (in 1 nicht gezeigten) Verbindungselementen wie zum Beispiel Bonddrähten, Bondbändern oder Metallklammern innerhalb des Gehäuses 100 befestigt. Die obere Metallschicht 106 der flexiblen Leiterplatte 104 ist an einem ersten (an ersten) Verbindungselement(en) befestigt und die untere Metallschicht 108 der flexiblen Leiterplatte 104 ist an einem zweiten (an zweiten) Verbindungselement(en) befestigt. Auf diese Weise ist die flexible Leiterplatte 104 durch die an den Oberseitenchipklemmen befestigten Verbindungselemente des (der) Chip(s) in einem Abstand von jedem Leistungshalbleiterchip in dem Gehäuse 100 angebracht. Auf diese Weise kann das Leistungshalbleitermodul mithilfe eines beliebigen Standardchipverbindungsprozesses montiert werden, wobei die Verbindungselemente wie zum Beispiel die Bonddrähte, Bondbänder oder Metallklammern an den Oberseitenklemmen jedes Leistungshalbleiterchips innerhalb des Gehäuses 100 befestigt werden, bevor die flexible Leiterplatte 104 an den Verbindungselementen befestigt wird. Die Metallschichten 106, 108 der flexiblen Leiterplatte 104 können mithilfe einer beliebigen Standardverbindungstechnologie wie zum Beispiel Ultraschall-Bonden, Sintern, Diffusionslöten, Hartlöten, Laserschweißen, EBW usw. an den entsprechenden Verbindungselementen befestigt werden.
  • 2 stellt eine Teilquerschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls dar, wobei das Gehäuse 100 entfernt wurde. Zur Vereinfachung der Darstellung wird in 2 ein einziger Leistungshalbleiterchip 114 gezeigt. Das Leistungshalbleitermodul kann abhängig von dem Modultyp einen oder mehrere Leistungshalbleiterchips 114 umfassen. Außerdem wird in 2 der Einfachheit halber nur die oberste Metallisierungsschicht 116 der Leistungsleiterplatte gezeigt, an welcher der Chip 114 befestigt ist.
  • Bei einer Ausführungsform ist die oberste Metallisierungsschicht 116 der Leistungsleiterplatte in eine Vielzahl von Abschnitten 116a, 116b, 116c strukturiert, die voneinander getrennt sind. Die Unterseite 115 des Leistungshalbleiterchips 114 ist mithilfe eines Chipbefestigungsmaterials 118 wie zum Beispiel eines Lötmittels, eines Diffusionslötmittels, eines Sintermittels, eines Klebstoffs usw. an einem ersten Abschnitt 116a der Metallisierungsschicht 116 befestigt. Im Fall einer vertikalen Einheit, in dem die Stromflussrichtung zwischen der Unter- und der Oberseite 115, 117 des Chips 114 ist, kann die Unterseite 115 des Chips 114 eine Leistungsklemme wie zum Beispiel der Drain eines Leistungs-MOSFET, der Kollektor eines IGBT oder die Anode/Kathode einer Leistungsdiode sein. Die Leistungsklemme ist z.B. mithilfe eines Diffusionslötens an dem ersten Abschnitt 116a der obersten Metallisierungsschicht 116 der Leistungsleiterplatte befestigt. Im Fall einer seitlich angeordneten Einheit, in dem die Stromflussrichtung horizontal ist, ist die Unterseite 115 des Chips 114 nicht aktiv. Die entsprechende Drain- oder Kollektor-Klemme einer solchen Einheit würde die Verbindungselemente auch auf der Oberseite aufweisen. Die flexible Leiterplatte 104 würde dann noch die Source- und Gate-Klemme oder äquivalente Steuerklemmen auf dem Leistungshalbleiterchip 114 verbinden.
  • Im Fall von beiden Einheitstypen weist der Leistungshalbleiterchip 114 auch eine oder mehrere Oberseitenklemmen 120, 122 auf, die von der obersten Metallisierungsschicht 116 der Leistungsleiterplatte abgewandt sind. Im Fall eines Leistungs-MOSFET kann der Chip 114 zum Beispiel eine Steuer- oder Gate-Klemme 120 und eine Source-Klemme 122 auf der Seite 117 des Chips 115 aufweisen, die von der Metallisierungsschicht 116 abgewandt ist. Im Fall eines IGBT kann der Chip 114 eine Steuer- oder Gate-Klemme 120 und eine Emitter-Klemme 122 auf der Seite 117 des Chips 114 aufweisen, die von der Metallisierungsschicht 116 abgewandt ist. Im Fall einer Leistungsdiode kann der Chip 114 eine Kathoden- oder Anodenklemme 122 auf der Seite 117 des Chips 114 aufweisen, die von der Metallisierungsschicht 116 abgewandt ist. 2 zeigt einen Leistungstransistor wie zum Beispiel einen Leistungs-MOSFET oder -IGBT mit Steuer-/Gate- und Source-/Emitter-Klemmen 120, 122 auf der Oberseite, könnte aber eine Leistungsdiode sein, indem die Gate-Klemme 120 entfernt wird.
  • Ein erstes Verbindungselement 124 wie zum Beispiel ein Bonddraht, ein Bondband oder eine Metallklammer ist an der Steuer- oder Gate-Klemme 120 des Leistungshalbleiterchips 114 befestigt. Ein zweites Verbindungselement 126 wie zum Beispiel ein Bonddraht, ein Bondband oder eine Metallklammer ist an der anderen Oberseitenklemme (Source-/Emitter-Klemme) 122 des Leistungshalbleiterchips 114 befestigt. Gemäß der Ausführungsform in 2 ist ein Ende 128, 130 von jedem Verbindungselement 124, 126 an der entsprechenden Oberseitenklemme 120, 122 des Leistungshalbleiterchips 114 befestigt und das andere Ende 132, 134 von jedem Verbindungselement 124, 126 ist an einem getrennten Abschnitt 116b, 116c der obersten Metallisierungsschicht 116 der Leistungsleiterplatte befestigt. Der Abschnitt 116b der obersten Metallisierungsschicht 116 der Leistungsleiterplatte, die an dem Gate-Verbindungselement 124 befestigt ist, ist insofern ein Scheinabschnitt, als dieser Abschnitt nicht mit der Außenseite des Leistungshalbleitermodul elektrisch verbunden ist, da die flexible Leiterplatte 104 das Gate-Signal dem Leistungshalbleiterchip 114 bereitstellt. Im Allgemeinen kann eine beliebige Standardverbindungstechnologie wie zum Beispiel Ultraschall-Bonden, Sintern, Diffusionslöten, Hartlöten, Laserschweißen, EBW usw. verwendet werden, um ein Ende 128, 130 der Verbindungselemente 124, 126 an den entsprechenden Oberseitenklemmen 120, 122 des Leistungshalbleiterchips 114 und das andere Ende 132, 134 der Verbindungselemente 124, 126 an den entsprechenden Abschnitten 116b, 116c der obersten Metallisierungsschicht 116 der Leistungsleiterplatte zu befestigen.
  • Bei einer Ausführungsform sind die Verbindungselemente 124, 126 Kupferdrähte, die eine Dicke von mindestens 150 µm aufweisen, Kupferbänder, die eine Dicke von mindestens 100 µm aufweisen, oder Kupferklammern, die eine Dicke von mindestens 300 µm aufweisen. Die Drähte, Bänder oder Klammern 124, 126 können mit einem anderen Metall plattiert sein oder mit z.B. dünnen Polymeren beschichtet sein. Alternativ können als Verbindungselemente 124, 126 Aluminiumdrähte oder Aluminiumbänder verwendet werden. Die flexible Leiterplatte 104 wird an den Verbindungselementen 124, 126 befestigt, nachdem die Verbindungselemente 124, 126 mit den Oberseitenklemmen 120, 122 des Leistungshalbleiterchips 114 verbunden wurden. Bei einer Ausführungsform kann die flexible Leiterplatte 104 eine flexible PCB oder eine flexible Schaltplatte sein.
  • Die untere Metallschicht 108 der flexiblen Leiterplatte 104 ist an dem Ersten 124 der Verbindungselemente (z.B. dem Gate-Verbindungselement) z.B. durch ein Lötmittel oder eine Laserschweißnaht 136 befestigt und die obere Metallschicht 106 der flexiblen Leiterplatte 104 ist an einem Zweiten 126 der Verbindungselemente (z.B. dem Source- oder Emitter-Verbindungselement) z.B. durch eine Durchkontaktierung, ein Lötmittel oder eine Laserschweißnaht 138 befestigt, die oder das sich durch den Isolator 110 der flexiblen Leiterplatte 104 erstreckt. Im Fall eines Leistungs-MOSFET- oder eines -IGBT-Chips, ist die erste Oberseitenklemme 120 des Chips 114 zum Beispiel eine Steuer- oder Gate-Klemme und die zweite Oberseitenklemme 122 des Chips 114 ist eine Leistungs-Emitter- oder -Source-Klemme. Die zweite Oberseitenklemme 122 ist insofern eine Leistungsklemme, als die Klemme der Hauptstromflusspfad des Leistungschips 114 ist. Die untere Metallschicht 108 der flexiblen Leiterplatte 104 ist an einem Abschnitt des ersten (Gate-) Verbindungselements 124 zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 128, 132 des ersten Verbindungselements 124 befestigt und die obere Metallschicht 106 der flexiblen Leiterplatte 104 ist auf ähnliche Weise an einem Abschnitt des ersten (Source-/Emitter-) Verbindungselements 126 zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 130, 134 des zweiten Verbindungselements 126 befestigt.
  • Die obere Metallschicht 106 der flexiblen Leiterplatte 104 ist konfiguriert, ein Erdungssignal von einem externen Gate-Treiberschaltkreis zu dem Verbindungselement 126 zu übertragen, das an der Source-/Emitter-Klemme 122 des Leistungshalbleiterchips 114 befestigt ist. Die untere Metallschicht 108 der flexiblen Leiterplatte 104 ist konfiguriert, ein Gate-Treibersignal von dem externen Gate-Treiberschaltkreis zu dem Verbindungselement 124 zu übertragen, das an der Steuer- oder Gate-Klemme 120 des Leistungshalbleiterchips 114 befestigt ist. Mit einer solchen Konfiguration ist die flexible Leiterplatte 104 durch die Verbindungselemente 124, 126, die an den Oberseitenklemmen 120, 122 des Leistungshalbleiterchips 114 befestigt sind, in einem Abstand von dem Leistungshalbleiterchip 114 angebracht. Die untere Metallschicht 108 wurde in dem Bereich der Verbindung zwischen der oberen Metallschicht 106 und dem entsprechenden Verbindungselement 126 entfernt, sodass sie diese elektrische Verbindung nicht beeinträchtigt. Die Metallschicht 106 kann auch um die Verbindung 136 vorwärts bewegt werden, um der Verbindung 136 zu erlauben, auch eine Durchkontaktierung aufzuweisen oder z.B. von der Oberseite lasergeschweißt zu werden. Die Metallschichten 106, 108 der flexiblen Leiterplatte 104 können mithilfe einer beliebigen Standardverbindungstechnologie wie zum Beispiel Ultraschall-Bonden, Sintern, Diffusionslöten, Hartlöten, Laserschweißen, EBW usw. an den entsprechenden Verbindungselementen 124, 126 befestigt werden.
  • 3 stellt eine Querschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls gemäß einer weiteren Ausführungsform dar, wobei das Gehäuse 100 entfernt wurde. Die in 3 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich wie die in 2 gezeigte Ausführungsform, wobei jedoch die zweite Klemme 122 des Leistungshalbleiterchips 114 eine Zusatz-Emitter-/-Source-Klemme anstatt der Hauptleistungs-Emitter-/-Source-Klemme 140 ist. Die Zusatz-Emitter-/-Source-Klemme 122 wird nicht mit Energie versorgt und ist mit dem Haupt-Emitter/der Haupt-Source des Leistungstransistors verbunden. Von daher fließt nur ein Treiberstrom aber nicht der Hauptenergiestrom über das entsprechende Verbindungselement 126 des Leistungshalbleitermoduls zu der Zusatz-Emitter-/-Source-Klemme 122. Eine separate Oberseitenklemme 140 kann für die (mit Energie versorgte) Haupt-Emitter-/-Source-Verbindung des Leistungstransistorchips 114 bereitgestellt werden. Die Haupt-Emitter-/-Source-Klemme 140 kann mit der Zusatz-Emitter-/-Source-Klemme 122 kurzgeschlossen werden. Eine große Metallisierungsschicht auf der Oberseite des Leistungstransistorchips 114 bildet den Emitter/die Source des Leistungshalbleiters 114. Durch ein Anbringen einer Klemme 126 ohne ein Kurzschließen der Abschnitte 116c und 116e der obersten Metallisierungsschicht 116 wird die Klemme 126 zu einem Zusatz-Emitter. Die Klemme 126 nimmt die Spannung direkt an der Halbleiteroberseite auf und alle Spannungsabfälle durch eine parasitäre Induktivität oder einen parasitären Widerstand entlang dem zusätzlichen Verbindungselement 142 werden überbrückt.
  • Das zusätzliche Verbindungselement 142 weist ein erstes Ende 144, das an der Haupt-Source-/-Emitter-Klemme 140 des Halbleiterchips 114 befestigt ist, und ein zweites Ende 146 auf, das an Einem der Abschnitte 116e der obersten Metallisierungsschicht 116 der Leistungsleiterplatte befestigt ist. Der Abschnitt 116e der Metallisierungsschicht 116 befindet sich in dem Hauptstromflusspfad der Leistungseinheit. Gemäß dieser Ausführungsform ist keine Metallschicht 106, 108 der flexiblen Leiterplatte 104 an dem mit Energie versorgten Emitter-/Source-Verbindungselement 142 des Moduls befestigt. Der Abschnitt 116c der obersten Metallisierungsschicht 116 der Leiterplatte, die an dem zweiten Ende 134 des Zusatz-Emitter-/-Source-Verbindungselements 126 befestigt ist, ist insofern ein Scheinabschnitt, als er außerhalb des Leistungshalbleitermoduls nicht in einem elektrischen Kontakt steht und nicht Teil des Hauptstromflusspfads der Leistungseinheit ist.
  • 4 stellt eine Querschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls gemäß einer weiteren Ausführungsform dar, wobei das Gehäuse 100 entfernt wurde. Die in 4 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich wie die in 3 gezeigte Ausführungsform, wobei jedoch das Gate-Verbindungselement 124 ein erstes Ende 128, das an einem ersten Abschnitt der Steuer- oder Gate-Klemme 120 des Halbleiterchips 114 befestigt ist, und ein zweites Ende 132 aufweist, das an einem zweiten Abschnitt der Steuer- oder Gate-Klemme 120 befestigt ist. Die untere Metallschicht 108 der flexiblen Leiterplatte 104 ist an einem Abschnitt des Gate-Verbindungselements 124 zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 128, 132 des Gate-Verbindungselements 124 befestigt. Das Zusatz-Emitter-/-Source-Verbindungselement 126 weist in ähnlicher Weise ein erstes Ende 130, das an einem ersten Abschnitt der Zusatz-Emitter-/-Source-Klemme 122 des Halbleiterchips 114 befestigt ist, und ein zweites Ende 134 auf, das an einem zweiten Abschnitt der Zusatz-Emitter-/-Source-Klemme 122 befestigt ist. Die obere Metallschicht 106 der flexiblen Leiterplatte 104 ist an einem Abschnitt des Zusatz-Emitter-/-Source-Verbindungselements 126 zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 130, 134 des Zusatz-Emitter-/-Source-Verbindungselements 126 befestigt. Die Konfiguration eliminiert die Notwendigkeit entsprechender in der obersten Metallisierungsschicht 116 der Leistungsleiterplatte strukturierter Gate- und Emitter-/-Source-Scheinabschnitte. Das in 2 gezeigte Gate-Verbindungselement 124 kann eine ähnliche Konfiguration aufweisen, d.h., dass beide Enden 128, 132 an der Steuer- oder Gate-Klemme 120 des Leistungshalbleiterchips 114 befestigt sind. Die Hauptleistungs-Emitter-/-Source-Klemme 140 und die Zusatz-Emitter-/- Source-Klemme 122 können kurzgeschlossen werden.
  • 5 stellt eine Querschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls gemäß einer weiteren Ausführungsform dar, wobei das Gehäuse 100 entfernt wurde. Die in 5 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich wie die in 4 gezeigte Ausführungsform, wobei jedoch das Gate-Verbindungselement 124 ein erstes Ende 132 aufweist, das an einem ersten Abschnitt der Steuer- oder Gate-Klemme 120 des Leistungshalbleiterchips 114 befestigt ist, und wobei das andere Ende 128 an dem ersten Ende 132 angeordnet und an diesem befestigt ist. Auf diese Weise muss die Größe der Chip-Steuer- oder -Gate-Klemme 120 nicht vergrößert werden, um beide Enden 128, 132 des Gate-Verbindungselements 124 unterzubringen.
  • Die untere Metallschicht 108 der flexiblen Leiterplatte 104 ist an einem Abschnitt des Gate-Verbindungselements 124 zwischen dem zweiten Ende 132 und dem darauf gestapelten ersten Ende 128 des Gate-Verbindungselements 124 befestigt. Zusätzlich oder alternativ kann das Zusatz-Emitter-/-Source-Verbindungselement 126 die gleiche gestapelte Konfiguration der beiden Enden wie das Gate-Verbindungselement 124 aufweisen. Die obere Metallschicht 106 der flexiblen Leiterplatte 104 ist an einem Abschnitt des Zusatz-Emitter-/-Source-Verbindungselements 126 zwischen den gestapelten Enden 130, 134 des Zusatz-Emitter-/- Source-Verbindungselements 126 befestigt.
  • 6 stellt eine Querschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls gemäß einer weiteren Ausführungsform dar, wobei das Gehäuse 100 entfernt wurde. Die in 6 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich wie die in den 4 und 5 gezeigte Ausführungsform, wobei jedoch das Gate-Verbindungselement 124 ein erstes Ende 128, das an der Steuer- oder Gate-Klemme 120 des Leistungshalbleiterchips 114 befestigt ist, und ein zweites (nicht gebogenes) Ende aufweist, das mithilfe eines sogenannten Stift-Bonds 136 an der unteren Metallschicht 108 der flexiblen Leiterplatte 104 befestigt ist. Im Fall von Bonddrahtverbindungselementen kann das zweite (nicht gebogene) Ende 132 durch ein Schneiden oder Ziehen des entsprechenden Bonddrahts 124 gebildet werden. Zusätzlich oder alternativ kann das Zusatz-Emitter-/-Source-Verbindungselement 126 die gleiche Verbindungskonfiguration eines nicht gebogenen Endes mit der oberen Metallschicht 106 der flexiblen Leiterplatte durch eine leitfähige Durchkontaktierung, ein Lötmittel oder eine Laserschweißnaht 138 aufweisen, die oder das sich durch den Isolator 110 der flexiblen Leiterplatte 104 erstreckt.
  • Die 7 und 8 stellen eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Leistungshalbleitermoduls dar, das eine flexible Leiterplatte umfasst, die externe Treiberverbindungen zu Halbleiterchips bereitstellt, die in dem Leistungshalbleitermodul untergebracht sind.
  • In 7 ist eine Vielzahl von Leistungshalbleiterchips 200 an einer Leistungsleiterplatte 202 wie zum Beispiel einem DCB-, einem AMB- oder einem DAB-Substrat, einer PCB oder einem Anschlusskamm befestigt. Die Leistungsleiterplatte 202 kann eine oder mehrere Metallisierungsschichten 204 umfassen, die an oder in einem isolierenden Substrat 206 angeordnet sind. Die Leistungshalbleiterchips 200 sind an der obersten Metallisierungsschicht 204 der Leistungsleiterplatte 202 befestigt. Die oberste Metallisierungsschicht 204 ist in eine Vielzahl von Abschnitten 204a, 204b, 204c strukturiert, die voneinander getrennt sind. Die (außerhalb der Ansicht befindliche) Unterseite jedes Leistungshalbleiterchips 200 ist an einem Ersten 204a der Abschnitte der strukturierten Metallisierungsschicht 204 befestigt. Im Fall einer vertikalen Einheit, in dem die Stromflussrichtung zwischen der Ober- und der Unterseite des Chips 200 ist, kann die Unterseite des Chips 200 eine Leistungsklemme wie zum Beispiel der Drain eines Leistungs-MOSFET, der Kollektor eines IGBT oder die Anode einer Leistungsdiode sein. Die Leistungsklemme ist z.B. durch ein Diffusionslöten, Sintern, Schweißen, Kleben usw. an dem ersten Abschnitt 204a der strukturierten Metallisierungsschicht 204 der Leistungsleiterplatte 202 befestigt. Im Fall einer seitlich angeordneten Einheit, in dem die Stromflussrichtung horizontal ist, ist die Unterseite des Chips 200 nicht aktiv.
  • In beiden Fällen sind zumindest einige der Leistungshalbleiterchips 200 Leistungstransistorchips, die jeweils eine erste Klemme 208 und eine zweite Klemme 210 aufweisen, die an der Seite des Chips 200 angeordnet sind, die von der strukturierten Metallisierungsschicht 204 der Leistungsleiterplatte 202 abgewandt ist. Im Fall eines Leistungs-MOSFET kann jeder Leistungs-MOSFET-Chip 200 zum Beispiel eine Gate-Klemme 208 und eine Source-Klemme 210 auf der Seite des Chips 200 aufweisen, die von der strukturierten Metallisierungsschicht 204 abgewandt ist. Im Fall eines IGBT kann jeder IGBT-Chip 200 eine Gate-Klemme 208 und eine Emitter-Klemme 210 auf der Seite des Chips 200 aufweisen, die von der strukturierten Metallisierungsschicht 204 abgewandt ist. Im Fall einer Leistungsdiode kann jeder Diodenchip 200 eine Kathodenklemme 210 auf der Seite des Chips aufweisen, die von der strukturierten Metallisierungsschicht 204 abgewandt ist, und die Gate-Klemme 208 wird weggelassen.
  • Bei den Leistungstransistorchips 200 sind erste Verbindungselemente 212 wie zum Beispiel Bonddrähte, Bondbänder oder Metallklammern an der ersten (z.B. Gate-) Klemme 208 des Leistungstransistorchips 200 befestigt und zweite Verbindungselemente 214 wie zum Beispiel Bonddrähte, Bondbänder oder Metallklammern sind an der zweiten (z.B. Source-/Emitter-) Klemme 210 des Leistungshalbleiterchips 200 befestigt. Im Fall von Leistungsdioden 200 sind nur die zweiten Verbindungselemente 214 erforderlich, um einen Kontakt zu der Anoden- oder Kathodenklemme 210 der Diodenchips 200 herzustellen.
  • Die zweiten Verbindungselemente 214 sind typischerweise Verbindungselemente, die parallel zueinander angeordnet sind, um eine Leistungsklemme zu bilden, und sie sind mit einem ersten Ende 216 an der zweiten Klemme 210 der Leistungshalbleiterchips 200 befestigt. Das zweite Ende 218 jedes Leistungshalbleiterchips 214 ist an einem Zweiten 204b der Abschnitte der strukturierten Metallisierungsschicht 204 befestigt. Die ersten Verbindungselemente 212 sind mit einem ersten Ende 220 an der ersten Klemme 208 der Leistungshalbleiterchips 200 und mit einem zweiten Ende 222 an einem Dritten 204c der Abschnitte der strukturierten Metallisierungsschicht 204 befestigt. Die zweiten Verbindungselemente 214 erstrecken sich parallel zueinander von dem zweiten Abschnitt 204b der strukturierten Metallisierungsschicht 204 zu der zweiten Klemme 210 der entsprechenden Halbleiterchips 200.
  • In 8 wird eine flexible Leiterplatte 224 bereitgestellt. Die flexible Leiterplatte 224 kann aus dem (nicht gezeigten) Modulgehäuse hinausragen und in einem Kontakt mit einem außerhalb des Modulgehäuses befindlichen (auch nicht gezeigten) Treiberschaltkreis stehen, um eine Wellenleiterkonfiguration mit parallelen Platten von dem Treiberschaltkreis zu den Leistungshalbleiterchips 200 innerhalb des Modulgehäuses herzustellen. Der Treiberschaltkreis/die Treiberelektronik kann in die flexible Leiterplatte 224 integriert sein, wie hier weiter oben beschrieben wurde, sodass die flexible Leiterplatte 224 als ein Bus zu den Oberseitenverbindungselementen 212, 214, ein Träger des Treiberschaltkreises und eine Schnittstelle zu der Steuereinheit oder zu einem anderen externen Kommunikationsmittel dient. Alternativ oder zusätzlich können ein oder mehrere der Treiberschaltkreischips in einem anderen Gehäuse angeordnet sein oder an einer anderen Leiterplatte befestigt sein, die von dem Leistungshalbleitermodul getrennt ist.
  • In jedem Fall umfasst die flexible Leiterplatte 224 eine erste (untere) Metallschicht 226, eine zweite (obere) Metallschicht 228 und einen Isolator 230 zwischen der ersten und der zweiten Metallschicht 226, 228, sodass die erste und die zweite Metallschicht 226, 228 elektrisch voneinander isoliert sind. Die untere Metallschicht 226 ist an den ersten (z.B. Gate-) Verbindungselementen 212 befestigt und die obere Metallschicht 228 ist an den zweiten (z.B. Emitter-/Source-) Verbindungselementen 214 befestigt, sodass die flexible Leiterplatte 224 durch die Verbindungselemente 212, 214 in einem Abstand von den Leistungshalbleiterchips 200 angebracht ist. Im Fall eines Laserschweißens als Verbindungstechnologie weist die obere Metallschicht 228 Öffnungen 232 auf, die den darunter liegenden Isolator 230 freilegen. Ein Laserstrahl wird nach unten auf die flexible Leiterplatte 224 und in die Öffnungen 232 gerichtet, die in der oberen Metallschicht 228 gebildet sind. Der Laserstrahl stellt eine konzentrierte Wärmequelle bereit, die den Isolator 230 schmelzen kann und die untere Metallschicht 226 in örtlich begrenzten Bereichen schmilzt, was schmale Schweißnähte 234 mit den ersten Verbindungselementen 212 erlaubt. Alternativ kann ein Elektronenstrahlschweißen (Electron Beam Welding, EBW) verwendet werden, wobei ein Strahl mit Hochgeschwindigkeitselektronen auf die zu verbindenden Materialien angewandt wird. Mit dem EBW werden die Arbeitsteile geschmolzen und sie fließen zusammen, da die kinetische Energie der Elektronen beim Aufprall in Wärme umgewandelt wird. Die obere Metallschicht 228 kann auf ähnliche Weise mit den zweiten Verbindungselementen 214 z.B. durch Laser- oder Elektronenstrahlschweißen verbunden werden. Die untere Metallschicht 226 wird in dem allgemeinen Bereich der Schweißbereiche zwischen der oberen Metallschicht 228 und den zweiten Verbindungselementen 214 entfernt, um Kurzschlüsse zwischen der unteren und der oberen Metallschicht 226, 228 der flexiblen Leiterplatte 224 zu vermeiden. Im Fall des Laserschweißens schmilzt ein gebündelter Laserstrahl die obere Metallschicht 228 und den darunter liegenden Isolator 230 in örtlich begrenzten Bereichen, um schmale Schweißnähte 236 mit den zweiten Verbindungselementen 214 bereitzustellen. Andere Verbindungsverfahren wie zum Beispiel Sintern, Diffusionslöten oder Hartlöten können verwendet werden, um örtlich begrenzte Verbindungen zwischen den Metallschichten 226, 228 der flexiblen Leiterplatte 224 und den entsprechenden Verbindungselementen 212, 214 des Leistungshalbleitermoduls zu bilden. In 8 ist die Stromflussrichtung in der flexiblen Leiterplatte 224 senkrecht zur parallelen Anordnung der zweiten Verbindungselemente 214, wie durch den in 8 gezeigten ausgefüllten Pfeil angezeigt wird. Ein Gehäuse kann hinzugefügt werden, um die Verbindungselemente 212, 214 und die Leistungshalbleiterchips 200 zu umschließen, wie es z.B. in 1 gezeigt wird.
  • 9 stellt eine weitere Ausführungsform eines Leistungshalbleitermoduls dar, nachdem die flexible Leiterplatte 224 an den darunter liegenden Verbindungselementen 212, 214 des Moduls befestigt wurde. Die in 9 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich wie die in 8 gezeigte Ausführungsform, wobei die Stromflussrichtung in der flexiblen Leiterplatte 224 parallel zur parallelen Anordnung der zweiten Verbindungselemente 214 ist, wie durch den in 9 gezeigten ausgefüllten Pfeil angezeigt wird.
  • Die 10 und 11 stellen eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Leistungshalbleitermoduls dar, das eine flexible Leiterplatte umfasst, die externe Treiberverbindungen zu Halbleiterchips bereitstellt, die in dem Leistungshalbleitermodul untergebracht sind.
  • In 10 ist eine Vielzahl von Leistungshalbleiterchips 300 an einer Leistungsleiterplatte 302 wie zum Beispiel einem DCB-, einem AMB- oder einem DAB-Substrat, einer PCB oder einem Anschlusskamm befestigt. Die Leistungsleiterplatte 302 kann eine oder mehrere Metallisierungsschichten 304 umfassen, die an oder in einem isolierenden Substrat 306 angeordnet sind. Die Leistungshalbleiterchips 300 sind an der obersten Metallisierungsschicht 304 der Leistungsleiterplatte 302 befestigt. Die oberste Metallisierungsschicht 304 ist in eine Vielzahl von Abschnitten 304a, 304b, 304c strukturiert, die voneinander getrennt sind. Die (außerhalb der Ansicht befindliche) Unterseite jedes Leistungshalbleiterchips 300 ist an einem Ersten 304a der Abschnitte der strukturierten Metallisierungsschicht 304 befestigt. Im Fall einer vertikalen Einheit, in dem die Stromflussrichtung zwischen der Ober- und der Unterseite des Chips 300 ist, kann die Unterseite des Chips 300 eine Leistungsklemme wie zum Beispiel der Drain eines Leistungs-MOSFET, der Kollektor eines IGBT oder die Anode oder Kathode einer Leistungsdiode sein. Die Leistungsklemme ist z.B. mithilfe eines Diffusionslötens an dem ersten Abschnitt 304a der strukturierten Metallisierungsschicht 304 der Leistungsleiterplatte 302 befestigt. Im Fall einer seitlich angeordneten Einheit, in dem die Stromflussrichtung horizontal ist, ist die Unterseite des Chips 300 nicht aktiv und leitet nur Wärme ab. In diesem Fall kann die Unterseite des Chips 300 an den ersten Abschnitt 304a der strukturierten Metallisierungsschicht 304 gelötet oder geklebt sein.
  • In beiden Fällen sind zumindest einige der Leistungshalbleiterchips 300 Leistungstransistorchips, die jeweils eine erste Klemme 308 und eine zweite Klemme 310 aufweisen, die an der Seite des Chips 300 angeordnet sind, die von der strukturierten Metallisierungsschicht 304 der Leistungsleiterplatte 302 abgewandt ist. Im Fall eines Leistungs-MOSFET kann jeder Leistungs-MOSFET-Chip 300 zum Beispiel eine Gate-Klemme 308 und eine Source-Klemme 310 auf der Seite des Chips 300 aufweisen, die von der Leistungsleiterplatte 320 abgewandt ist. Im Fall eines IGBT kann jeder IGBT-Chip 300 eine Gate-Klemme 308 und eine Emitter-Klemme 310 auf der Seite des Chips 300 aufweisen, die von der Leistungsleiterplatte 302 abgewandt ist. Im Fall einer Leistungsdiode 300 kann jeder Diodenchip 300 eine Kathodenklemme 310 auf der Seite des Chips 300 aufweisen, die von der Leistungsleiterplatte 302 abgewandt ist, und die Gate-Klemme 308 wird weggelassen.
  • Bei den Leistungstransistorchips 300 sind erste Verbindungselemente 312 wie zum Beispiel Bonddrähte, Bondbänder oder Metallklammern an der ersten (z.B. Gate-) Klemme 308 des Leistungstransistorchips 300 befestigt und zweite Verbindungselemente 314 wie zum Beispiel Bonddrähte, Bondbänder oder Metallklammern sind an der zweiten (z.B. Source-/Emitter-) Klemme 310 des Leistungshalbleiterchips 300 befestigt. Im Fall von Leistungsdioden 300 sind nur zweite Verbindungselemente 314 erforderlich, um einen Kontakt zu der Anoden- oder Kathodenklemme der Dioden herzustellen.
  • Die zweiten Verbindungselemente 314 sind mit einem ersten Ende 316 an der zweiten Klemme 310 der Leistungshalbleiterchips 300 befestigt. Das gegenüberliegende Ende 318 jedes Leistungshalbleiterchips 314 ist an einem Zweiten 304b der Abschnitte der strukturierten Metallisierungsschicht 304 der Leistungsleiterplatte 302 befestigt. Der erste und der zweite Abschnitt 304a, 304b der strukturierten Metallisierungsschicht 304 weisen verzahnte fingerartige Strukturen auf. Die ersten Verbindungselemente 312 sind mit einem ersten Ende 320 an der ersten Klemme 308 der Leistungshalbleiterchips 300 und mit einem zweiten Ende 322 an einem Dritten 304c der Abschnitte der strukturierten Metallisierungsschicht 304 der Leistungsleiterplatte 302 befestigt. Die zweiten Verbindungselemente 314 erstrecken sich parallel zueinander von dem zweiten Abschnitt 304b der strukturierten Metallisierungsschicht 304 zu der zweiten Klemme 310 der entsprechenden Halbleiterchips 300.
  • In 11 wird eine flexible Leiterplatte 324 bereitgestellt. Die flexible Leiterplatte 324 kann aus dem (nicht gezeigten) Modulgehäuse hinausragen und in einem Kontakt mit einem außerhalb des Modulgehäuses befindlichen Treiberschaltkreis stehen, um eine Wellenleiterkonfiguration mit parallelen Platten von dem Treiberschaltkreis zu den Leistungshalbleiterchips 300 innerhalb des Moduls herzustellen. Der Treiberschaltkreis/die Treiberelektronik kann in die flexible Leiterplatte 324 integriert sein, wie hier weiter oben beschrieben wurde, sodass die flexible Leiterplatte 324 als ein Bus für die Modulverbindungselemente 312, 314, ein Träger des Treiberschaltkreises und eine Schnittstelle zu der Steuereinheit oder zu einem anderen externen Kommunikationsmittel dient. Alternativ oder zusätzlich können ein oder mehrere der Treiberschaltkreischips in einem anderen Gehäuse angeordnet sein oder an einer anderen Leiterplatte befestigt sein, die von dem Leistungshalbleitermodul getrennt ist.
  • In jedem Fall umfasst die flexible Leiterplatte 324 eine erste (untere) Metallschicht 326, eine zweite (obere) Metallschicht 328 und einen Isolator 330 zwischen der ersten und der zweiten Metallschicht 326, 328, sodass die erste und die zweite Metallschicht 326, 328 elektrisch voneinander isoliert sind. Die untere Metallschicht 326 ist an den ersten (z.B. Gate-) Verbindungselementen 312 befestigt und die obere Metallschicht 328 ist an den zweiten (z.B. Emitter-/Source-) Verbindungselementen 314 befestigt, sodass die flexible Leiterplatte 324 durch die Verbindungselemente 312, 314 in einem Abstand von den Leistungshalbleiterchips 300 angebracht ist. Im Fall eines Laserschweißens als Verbindungstechnologie weist die obere Metallschicht 328 Öffnungen 332 auf, die den darunter liegenden Isolator 330 freilegen. Ein Laserstrahl wird nach unten auf die flexible Leiterplatte 324 und in die Öffnungen 332 gerichtet, die in der oberen Metallschicht 328 gebildet sind. Der Laserstrahl stellt eine konzentrierte Wärmequelle bereit, die den Isolator 330 und die untere Metallschicht 326 in örtlich begrenzten Bereichen schmilzt, was schmale Schweißnähte 334 mit den ersten Verbindungselementen 312 erlaubt. Die obere Metallschicht 328 ist auf ähnliche Weise z.B. durch ein Laser- oder Elektronenstrahlschweißen in örtlich begrenzten Bereichen über Schweißnähte 336 mit den zweiten Verbindungselementen 314 verbunden. Die untere Metallschicht 326 wird in dem allgemeinen Bereich der Schweißbereiche zwischen der oberen Metallschicht 328 und den zweiten Verbindungselementen 314 entfernt, um Kurzschlüsse zwischen der unteren und der oberen Metallschicht 326, 328 der flexiblen Leiterplatte 324 zu vermeiden. Im Fall des Laserschweißens schmilzt ein gebündelter Laserstrahl die obere Metallschicht 328 und den darunter liegenden Isolator 330 in örtlich begrenzten Bereichen, um schmale Schweißnähte 336 mit den zweiten Verbindungselementen 314 bereitzustellen. Andere Verbindungsverfahren wie zum Beispiel Sintern, Diffusionslöten, Hartlöten oder ein EBW können verwendet werden, um örtlich begrenzte Verbindungen zwischen den Metallschichten 326, 328 der flexiblen Leiterplatte 324 und den Verbindungselementen 312, 314 des Leistungshalbleitermoduls örtlich zu bilden. In 11 ist die Stromflussrichtung in der flexiblen Leiterplatte 324 parallel zur parallelen Anordnung der zweiten Verbindungselemente 314, wie durch den in 11 gezeigten ausgefüllten Pfeil angezeigt wird. Alternativ kann die flexible Leiterplatte 324 so angeordnet sein, dass die Stromflussrichtung in der flexiblen Leiterplatte 324 senkrecht zur parallelen Anordnung der zweiten Verbindungselemente 314 ist, wie in 8 gezeigten wird. In beiden Fällen kann dann ein Gehäuse als Teil des Leistungshalbleitermoduls hinzugefügt werden, wie z.B. in 1 gezeigt wird.
  • Die Leistungshalbleitermodule umfassen außerdem eine erste Vielzahl von Leistungsklemmen 338, die sich vertikal von dem ersten Abschnitt 304a der strukturierten Metallisierungsschicht 304 der Leistungsleiterplatte 302 erstreckt, und eine zweite Vielzahl von Leistungsklemmen 340, die sich vertikal von dem zweiten Abschnitt 304b der strukturierten Metallisierungsschicht 304 und parallel zur ersten Vielzahl von Leistungsklemmen 338 erstreckt. Die Leistungsklemmen 338, 340 stellen die mit Energie versorgten Hauptverbindungen zu den Halbleiterchips 300 innerhalb des Moduls bereit. Bei einer Ausführungsform erstreckt sich die flexible Leiterplatte 324 senkrecht zu den Leistungsklemmen 338, 340 und endet, bevor sie die Leistungsklemmen 338, 340 erreicht. Mit einer solchen Konfiguration werden ein symmetrischer Leistungsschaltkreis mit niedriger Induktivität und ein symmetrischer Gate-Schaltkreis mit niedriger Induktivität verwirklicht. Im Fall von IGBT-Chips 300 erstreckt sich zum Beispiel das Kollektormetall 304a auf der Leistungsleiterplatte 302 in einer kammförmigen Anordnung in das Emittermetall 304b der Leistungsleiterplattenmetallisierung 304. Mehrere Klemmen oder Klemmenfüße (Sockel) 338, 340 sind hier parallel zueinander platziert. Die Reihe der Emitter- und Kollektorklemmen oder -klemmenfüße befinden sich nebeneinander und in enger Nachbarschaft zueinander, um eine niedrige parasitäre Induktivität innerhalb des Emitter-Kollektor-Leistungsschaltkreises zu erreichen. Ein Gehäuse kann als Teil des Leistungshalbleitermoduls hinzugefügt werden, wie z.B. in 1 gezeigt wird.
  • 12 stellt eine Querschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls gemäß einer weiteren Ausführungsform dar, wobei das Gehäuse 100 entfernt wurde. Die in 12 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich wie die in 2 gezeigte Ausführungsform, wobei jedoch eine Freilaufdiode 400 antiparallel zu dem Leistungshalbleiterchip 114 geschaltet ist, der in dieser Ausführungsform ein IGBT ist. Die Anodenklemme 402 der Freilaufdiode 400 befindet sich auf der Oberseite der Diode 400. Die Anodenklemme 402 ist über das zweite Verbindungselement 126 an die Oberseitenemitterklemme 122 des IGBT 114 gebondet. Ein zusätzliches Verbindungselement 404 wie zum Beispiel eine Bonddraht, ein Bondband oder eine Metallklammer ist mit einem Ende durch z.B. ein Stitchbonden an dem zweiten Verbindungselement 126 und mit dem gegenüberliegenden Ende an dem Abschnitt 116c der obersten Metallisierungsschicht 116 der Leistungsleiterplatte befestigt. Das zusätzliche Verbindungselement 404 ist zwischen seinen gegenüberliegenden Enden durch eine leitfähige Durchkontaktierung, ein Lötmittel oder eine Laserschweißnaht 138, die oder das sich durch den Isolator 110 der flexiblen Leiterplatte 104 erstreckt, mit der oberen Metallschicht 106 der flexiblen Leiterplatte 104 verbunden. Die Kathodenklemme auf der Unterseite der Freilaufdiode 400 ist mit dem gleichen Abschnitt 116a der obersten Metallisierungsschicht 116 der Leistungsleiterplatte verbunden wie die Kollektorklemme (Unterseitenklemme) des IGBT 114, um die antiparallele Verbindung zu vervollständigen.
  • Bei jeder der hier weiter oben beschriebenen Ausführungsformen können die obere und die untere Metallschicht 106, 108 der flexiblen Leiterplatte in Bezug auf die Gate- und Emitter-/Source-Verbindungen ausgetauscht werden. Wie in den 9 bis 11 gezeigt wird, weist die obere Metallschicht 106 in einigen Fällen Öffnungen (232, 332) auf und Durchkontaktierungen können bereitgestellt werden, um das Verbinden mit der unteren Metallschicht 108 zu unterstützen. Durchkontaktierungen können auch bereitgestellt werden, um das Verbinden mit der oberen Metallschicht 106 zu unterstützen. Typischerweise umfasst das Leistungsmodul zwei oder mehrere Zweige von Leistungshalbleitern oder Leistungshalbleiteranordnungen (parallele Leistungshalbleiter), die voneinander isoliert sind. Der Abstand zwischen der flexiblen Leiterplatte 104 und der obersten Metallisierungsschicht 116 der Leistungsleiterplatte, an welcher der (die) Chip(s) 114 befestigt sind, beträgt typischerweise 2 mm bis 8 mm, mindestens 1 mm und maximal 50 mm. Der hier in Bezug auf den Treiber verwendete Begriff „Erdung“ ist nicht die aktuelle Erdung (Masse) des gesamten Leistungsschaltkreises.
  • Die räumlich bezogenen Begriffe wie zum Beispiel „unter“, „unterhalb“, „untere“, „über“, „oberhalb“ und ähnliche werden für eine einfache Beschreibung verwendet, um die Platzierung eines Elements in Bezug auf ein zweites Element zu erläutern. Diese Begriffe sind so zu verstehen, dass sie verschiedene Ausrichtungen der Einheit umfassen zusätzlich zu den Ausrichtungen, die in den Figuren dargestellt sind. Außerdem werden die Begriffe „erste“, „zweite“ und ähnliche auch verwendet, um mehrere Elemente, Bereiche, Abschnitte usw. zu beschreiben und sind auch nicht als einschränkend zu verstehen. Gleiche Begriffe beziehen sich in der ganzen Beschreibung auf die jeweils gleichen Elemente.
  • So wie die Begriffe „aufweisen“, „enthalten“, „beinhalten“, „umfassen“ und ähnliche hier verwendet werden, sind dies offene Begriffe, welche das Vorhandensein der angegebenen Elemente oder Merkmale anzeigen, aber sie schließen zusätzliche Elemente oder Merkmale nicht aus. Die Artikel „ein“, „eine“, „der“, „die“ und „das“ sind so zu verstehen, dass sie sowohl die Einzahl- als auch die Mehrzahlformen gleichermaßen umfassen, ausgenommen wenn der Zusammenhang eindeutig das Gegenteil anzeigt.
  • Es ist selbstverständlich, dass die Merkmale der verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, außer wenn dies ausdrücklich vermerkt wird.
  • Obwohl hier spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurden, versteht der Fachmann, dass eine Vielfalt an alternativen und/oder äquivalenten Umsetzungen die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen ersetzen können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Diese Anmeldung ist so zu verstehen, dass sie alle Anpassungen und Variationen der hier erörterten spezifischen Ausführungsformen abdeckt.

Claims (21)

  1. Leistungshalbleitermodul, umfassend: eine Metallisierungsschicht (116); einen Leistungshalbleiterchip (114), der an der Metallisierungsschicht (116) befestigt ist und eine erste Klemme (122) und eine zweite Klemme (120) aufweist, die auf einer Seite (117) des Chips (114) angeordnet sind, die von der Metallisierungsschicht (116) abgewandt ist; ein erstes Verbindungselement (126), das an der ersten Klemme (122) befestigt ist; ein zweites Verbindungselement (124), das an der zweiten Klemme (120) befestigt ist; und eine flexible Leiterplatte (104), die eine erste Metallschicht (106), eine zweite Metallschicht (108) und einen Isolator (110) zwischen der ersten und der zweiten Metallschicht (106, 108) umfasst, sodass die erste und die zweite Metallschicht (106, 108) elektrisch voneinander isoliert sind, wobei die erste Metallschicht (106) an dem ersten Verbindungselement (126) befestigt ist und die zweite Metallschicht (108) an dem zweiten Verbindungselement (124) befestigt ist, sodass die flexible Leiterplatte (104) durch das erste und das zweite Verbindungselement (124, 126) in einem Abstand von dem Leistungshalbleiterchip (114) angebracht ist.
  2. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Verbindungselement (124, 126) Bonddrähte, Bondbänder oder Metallklammern sind.
  3. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, wobei die erste Metallschicht (106) an das erste Verbindungselement (124) geschweißt ist und die zweite Metallschicht (108) an das zweite Verbindungselement (126) geschweißt ist.
  4. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, wobei: die erste Metallschicht (106) der flexiblen Leiterplatte (110) konfiguriert ist, ein Erdungssignal von einem externen Treiber zu übertragen; die zweite Metallschicht (108) der flexiblen Leiterplatte (110) konfiguriert ist, ein Treibersignal von dem externen Treiber zu übertragen; die erste Klemme (122) des Leistungshalbleiterchips (114) eine Emitter- oder Source-Klemme ist; und die zweite Klemme (120) des Leistungshalbleiterchips (114) eine Steuer- oder Gate-Klemme ist.
  5. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 4, wobei ein oder mehrere Halbleiterchips und/oder passive Komponenten (112) des externen Treibers an einem Abschnitt der flexiblen Leiterplatte (104) befestigt sind, der aus einem Gehäuse des Leistungshalbleitermoduls hinausragt.
  6. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, wobei: die Metallisierungsschicht (116) eine Vielzahl von Abschnitten (116a, 116b, 116c, 116d, 116e) aufweist, die voneinander getrennt sind; und der Leistungshalbleiterchip (114) an einem Ersten der Abschnitte (116a) der Metallisierungsschicht (116) auf einer Seite des Chips (114) befestigt ist, die der Metallisierungsschicht (116) zugewandt ist.
  7. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 6, wobei: das erste Verbindungselement (126) ein erstes Ende (130), das an der ersten Klemme (122) des Halbleiterchips (114) befestigt ist, und ein zweites Ende (134) aufweist, das an einem Zweiten der Abschnitte (116c) der Metallisierungsschicht (116) befestigt ist; das zweite Verbindungselement (124) ein erstes Ende (128), das an der zweiten Klemme (120) des Halbleiterchips (114) befestigt ist, und ein zweites Ende (132) aufweist, das an einem Dritten der Abschnitte (116b) der Metallisierungsschicht (116) befestigt ist; die erste Metallschicht (106) der flexiblen Leiterplatte (104) an einem Abschnitt des ersten Verbindungselements (126) zwischen dem ersten und dem zweiten Ende (130, 134) des ersten Verbindungselements (126) befestigt ist; und die zweite Metallschicht (108) der flexiblen Leiterplatte (104) an einem Abschnitt des zweiten Verbindungselements (124) zwischen dem ersten und dem zweiten Ende (128, 132) des zweiten Verbindungselements (124) befestigt ist.
  8. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 7, wobei: die zweite Klemme (120) des Leistungshalbleiterchips (114) eine Zusatz-Emitter- oder-Source-Klemme ist; das Leistungshalbleitermodul außerdem ein drittes Verbindungselement (142) umfasst, das ein erstes Ende (144), das an einer Haupt-Source- oder -Emitter-Klemme (140) des Halbleiterchips (114) auf der gleichen Seite des Chips (114) wie die Zusatz-Emitter- oder -Source-Klemme befestigt ist, und ein zweites Ende (146) aufweist, das an einem Vierten der Abschnitte (116e) der Metallisierungsschicht (116) befestigt ist; und die erste und die zweite Metallschicht (106, 108) der flexiblen Leiterplatte (104) nicht mit dem dritten Verbindungselement (142) verbunden sind.
  9. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, wobei: das erste Verbindungselement (126) ein erstes Ende (130), das an einem ersten Abschnitt der ersten Klemme (122) des Halbleiterchips (114) befestigt ist, und ein zweites Ende (134) aufweist, das an einem zweiten Abschnitt der ersten Klemme (122) befestigt ist; und die erste Metallschicht (106) der flexiblen Leiterplatte (104) an einem Abschnitt des ersten Verbindungselements (126) zwischen dem ersten und dem zweiten Ende (130, 134) des ersten Verbindungselements (126) befestigt ist.
  10. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 9, wobei: das zweite Verbindungselement (124) ein erstes Ende (128), das an einem ersten Abschnitt der zweiten Klemme (120) des Halbleiterchips (114) befestigt ist, und ein zweites Ende (132) aufweist, das an einem zweiten Abschnitt der zweiten Klemme (120) befestigt ist; und die zweite Metallschicht (108) der flexiblen Leiterplatte (104) an einem Abschnitt des zweiten Verbindungselements (124) zwischen dem ersten und dem zweiten Ende (128, 132) des zweiten Verbindungselements (124) befestigt ist.
  11. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 9, wobei: die zweite Klemme (120) des Leistungshalbleiterchips (114) eine Zusatz-Emitter- oder-Source-Klemme ist; das Leistungshalbleitermodul außerdem ein drittes Verbindungselement (142) umfasst, das ein erstes Ende (144), das an einer Haupt-Source- oder -Emitter-Klemme (140) des Halbleiterchips (114) auf der gleichen Seite des Chips (114) wie die Zusatz-Emitter- oder -Source-Klemme befestigt ist, und ein zweites Ende (146) aufweist, das an der Metallisierungsschicht (116) befestigt ist; und die erste und die zweite Metallschicht (106, 108) der flexiblen Leiterplatte (104) nicht mit dem dritten Verbindungselement (142) verbunden sind.
  12. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, wobei: das erste Verbindungselement (126) ein erstes Ende (130), das an der ersten Klemme (122) des Halbleiterchips (114) befestigt ist, und ein zweites Ende (134) aufweist, das auf dem ersten Ende (130) angeordnet und befestigt ist; und die erste Metallschicht (106) der flexiblen Leiterplatte (104) an einem Abschnitt des ersten Verbindungselements (126) zwischen dem ersten und dem zweiten Ende (130, 134) des ersten Verbindungselements (126) befestigt ist.
  13. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 12, wobei: das zweite Verbindungselement (124) ein erstes Ende (128) , das an der zweiten Klemme (120) des Halbleiterchips (114) befestigt ist, und ein zweites Ende (132) aufweist, das auf dem ersten Ende (128) angeordnet und befestigt ist; und die zweite Metallschicht (108) der flexiblen Leiterplatte (104) an einem Abschnitt des zweiten Verbindungselements (124) zwischen dem ersten und dem zweiten Ende (128, 132) des zweiten Verbindungselements (124) befestigt ist.
  14. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 12, wobei: die zweite Klemme (120) des Leistungshalbleiterchips (114) eine Zusatz-Emitter- oder-Source-Klemme ist; das Leistungshalbleitermodul außerdem ein drittes Verbindungselement (142) umfasst, das ein erstes Ende (144), das an einer Haupt-Source- oder -Emitter-Klemme (140) des Halbleiterchips (114) auf der gleichen Seite des Chips (114) wie die Zusatz-Emitter- oder -Source-Klemme (122) befestigt ist, und ein zweites Ende (146) aufweist, das an der Metallisierungsschicht (116) befestigt ist; und die erste und die zweite Metallschicht (106, 108) der flexiblen Leiterplatte (104) nicht mit dem dritten Verbindungselement (142) verbunden sind.
  15. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, wobei das erste Verbindungselement (126) ein erstes Ende (130), das an der ersten Klemme (122) des Halbleiterchips (114) befestigt ist, und ein zweites Ende (134) aufweist, das an der ersten Metallschicht (106) der flexiblen Leiterplatte (104) befestigt ist.
  16. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 15, wobei das zweite Verbindungselement (124) ein erstes Ende (128), das an der zweiten Klemme (120) des Halbleiterchips (114) befestigt ist, und ein zweites Ende (132) aufweist, das an der zweiten Metallschicht (108) der flexiblen Leiterplatte (104) befestigt ist.
  17. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 15, wobei: die zweite Klemme (120) des Leistungshalbleiterchips eine Zusatz-Emitter- oder - Source-Klemme ist; das Leistungshalbleitermodul außerdem ein drittes Verbindungselement (142) umfasst, das ein erstes Ende (144), das an einer Haupt-Source- oder -Emitter-Klemme (140) des Halbleiterchips (114) auf der gleichen Seite des Chips (114) wie die Zusatz-Emitter- oder -Source-Klemme befestigt ist, und ein zweites Ende (146) aufweist, das an der Metallisierungsschicht (116) befestigt ist; und die erste und die zweite Metallschicht (106, 108) der flexiblen Leiterplatte (104) nicht mit dem dritten Verbindungselement (142) verbunden sind.
  18. Leistungshalbleitermodul, umfassend: eine strukturierte Metallisierungsschicht (204; 304), die eine Vielzahl von Abschnitten (204a, 204b, 204c; 304a, 304b, 304c) aufweist, die voneinander getrennt sind; eine Vielzahl von Leistungshalbleiterchips (200; 300), die an mindestens einem Ersten der Abschnitte (204a; 304a) der strukturierten Metallisierungsschicht (204; 304) befestigt ist, und wobei jeder Chip (200; 300) eine erste Klemme (208; 308) und eine zweite Klemme (210; 310) aufweist, die auf einer Seite des Chips (200; 300) angeordnet sind, die von der strukturierten Metallisierungsschicht (204; 304) abgewandt ist; erste Verbindungselemente (212; 312), die an der ersten Klemme (208; 308) der Leistungshalbleiterchips (200; 300) befestigt sind; zweite Verbindungselemente (214; 314), die an der zweiten Klemme (210; 310) der Leistungshalbleiterchips (200; 300) befestigt sind; und eine flexible Leiterplatte (224; 324), die eine erste Metallschicht (226; 326), eine zweite Metallschicht (228; 328) und einen Isolator (230; 330) zwischen der ersten und der zweiten Metallschicht (226, 228; 326, 328) umfasst, sodass die erste und die zweite Metallschicht (226, 228; 326, 328) elektrisch voneinander isoliert sind, wobei die erste Metallschicht (226; 326) an den ersten Verbindungselementen (212; 312) befestigt ist und die zweite Metallschicht (228; 328) an den zweiten Verbindungselementen (214; 314) befestigt ist, sodass die flexible Leiterplatte (224; 324) durch die ersten und die zweiten Verbindungselemente (212, 214; 312, 314) in einem Abstand von den Leistungshalbleiterchips (200; 300) angebracht ist.
  19. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 18, wobei: die zweiten Verbindungselemente (214) sich parallel zueinander von einem Zweiten der Abschnitte (204b) der strukturierten Metallisierungsschicht (204) zu der zweiten Klemme (210) der entsprechenden Halbleiterchips (200) erstrecken; und eine Stromflussrichtung in der flexiblen Leiterplatte (224) parallel zu den zweiten Verbindungselementen (214) verläuft.
  20. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 18, wobei: die zweiten Verbindungselemente (314) mit einem ersten Ende (316) an der zweiten Klemme (310) der Leistungshalbleiterchips (300) und mit einem zweiten Ende (318) an einem Zweiten der Abschnitte (304b) der strukturierten Metallisierungsschicht (304) befestigt sind; das Leistungshalbleitermodul eine erste Vielzahl von Leistungsklemmen (338), die sich vertikal von dem ersten Abschnitt (304b) der strukturierten Metallisierungsschicht (304) erstreckt, und eine zweite Vielzahl von Leistungsklemmen (340) umfasst, die sich vertikal von dem zweiten Abschnitt (304b) der strukturierten Metallisierungsschicht (304) und parallel zur ersten Vielzahl von Leistungsklemmen (338) erstreckt; und die flexible Leiterplatte (324) sich senkrecht zu der ersten und der zweiten Vielzahl von Leistungsklemmen (338, 340) erstreckt und vor einer ersten Klemme der Vielzahl von Leistungsklemmen (338, 340) endet.
  21. Verfahren zum Herstellen eines Leistungshalbleitermoduls, wobei das Verfahren umfasst: Befestigen eines Leistungshalbleiterchips (114) an einer Metallisierungsschicht (116), wobei der Leistungshalbleiterchip (114) eine erste Klemme (122) und eine zweite Klemme (120) aufweist, die auf einer Seite (117) des Chips (114) angeordnet sind, die von der Metallisierungsschicht (116) abgewandt ist; Befestigen eines ersten Verbindungselements (126) an der ersten Klemme (122) und eines zweiten Verbindungselements (124) an der zweiten Klemme (120); Bereitstellen einer flexiblen Leiterplatte (104), die eine erste Metallschicht (106), eine zweite Metallschicht (108) und einen Isolator (110) zwischen der ersten und der zweiten Metallschicht (106, 108) umfasst, sodass die erste und die zweite Metallschicht (106, 108) elektrisch voneinander isoliert sind; und Befestigen der ersten Metallschicht (106) an dem ersten Verbindungselement (126) und der zweiten Metallschicht (108) an dem zweiten Verbindungselement (124), sodass die flexible Leiterplatte (104) durch das erste und das zweite Verbindungselement (124, 126) in einem Abstand von dem Leistungshalbleiterchip (114) angebracht ist.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9953122B2 (en) * 2016-07-14 2018-04-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Integrated circuit design method and associated non-transitory computer-readable medium
EP3321959A1 (de) * 2016-11-10 2018-05-16 ABB Schweiz AG Leistungshalbleitermodul
US10312167B2 (en) 2017-02-15 2019-06-04 Infineon Technologies Ag Semiconductor package, assembly and module arrangements for measuring gate-to-emitter/source voltage
EP3462479B1 (de) * 2017-10-02 2020-12-09 General Electric Technology GmbH Halbleiteranordnung mit fehlerschutz
CN108241240B (zh) * 2018-02-08 2021-05-14 上海天马微电子有限公司 一种显示面板以及显示装置
US10325836B1 (en) * 2018-07-13 2019-06-18 Allegro Microsystems, Llc Integrated circuit with connectivity error detection
DE102019115573B4 (de) * 2019-06-07 2021-12-09 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungselektronische Schalteinrichtung und Verfahren zur Herstellung
CN110556349A (zh) * 2019-09-29 2019-12-10 全球能源互联网研究院有限公司 功率型半导体器件封装结构
CN110676176B (zh) * 2019-09-29 2021-04-13 全球能源互联网研究院有限公司 功率型半导体器件封装结构的制备工艺
DE102020200106A1 (de) 2020-01-08 2021-07-08 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Kontaktanordnung
EP3909073B1 (de) * 2020-01-30 2024-03-06 Hitachi Energy Ltd Leistungshalbleitermodul mit zugänglichen metallklammern
FR3115947A1 (fr) * 2020-11-03 2022-05-06 Valeo Equipements Electriques Moteur Module electronique pour machine electrique
DE102021210513A1 (de) 2021-09-22 2023-03-23 Zf Friedrichshafen Ag Schaltungsvorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Schaltungsvorrichtung für ein Fahrzeug
DE102022212323A1 (de) 2022-11-18 2024-05-23 Vitesco Technologies Germany Gmbh Leistungselektronikmodul, Verfahren zum Herstellen eines Leistungselektronikmoduls
DE102022213001A1 (de) 2022-12-02 2024-06-13 Zf Friedrichshafen Ag Leistungsmodul für einen Wandler mit flexiblen Folienleitern zur Steuersignalführung

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10345768A1 (de) 2003-10-01 2005-05-04 Siemens Ag Anschlussmittel und Verfahren zum Kontaktieren des Anschlussmittels
DE102012218670A1 (de) 2011-10-13 2013-04-18 Infineon Technologies Ag Elektronikmodul und leistungssystem

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7791208B2 (en) * 2007-09-27 2010-09-07 Infineon Technologies Ag Power semiconductor arrangement
CN102254886A (zh) * 2011-08-04 2011-11-23 株洲南车时代电气股份有限公司 一种免引线键合igbt模块
US8466541B2 (en) * 2011-10-31 2013-06-18 Infineon Technologies Ag Low inductance power module
US8823175B2 (en) * 2012-05-15 2014-09-02 Infineon Technologies Ag Reliable area joints for power semiconductors
DE102012213555B4 (de) * 2012-08-01 2021-04-22 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10345768A1 (de) 2003-10-01 2005-05-04 Siemens Ag Anschlussmittel und Verfahren zum Kontaktieren des Anschlussmittels
DE102012218670A1 (de) 2011-10-13 2013-04-18 Infineon Technologies Ag Elektronikmodul und leistungssystem

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