DE102017122557A1

DE102017122557A1 - Leitungselektronische Anordnung mit einem Folienverbund und mit einem Verbindungspartner

Info

Publication number: DE102017122557A1
Application number: DE102017122557.9A
Authority: DE
Inventors: Stefan Huxhold
Original assignee: Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Current assignee: Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2019-03-28
Anticipated expiration: 2037-09-29
Also published as: DE102017122557B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine leitungselektronische Anordnung mit einem Folienverbund, der eine elektrisch nicht leitende zweite Folie und eine auf der zweiten Folie angeordnete elektrisch leitende erste Folie aufweist und mit einem Verbindungspartner, wobei die erste Folie eine erste Oberfläche aufweist, die einen elektrisch leitenden ersten Oberflächenbereich aufweist und der Verbindungspartner eine zweite Oberfläche aufweist, die einen elektrisch leitenden zweiten Oberflächenbereich aufweist, wobei der erste Oberflächenbereich dem zweiten Oberflächenbereich gegenüberliegend angeordnet ist, wobei der erste Oberflächenbereich mit dem zweiten Oberflächenbereich mittels einer elektrisch leitenden ersten Verbindungschicht, die zum ersten Oberflächenbereich und zum zweiten Oberflächenbereich einen jeweiligen mechanischen Kontakt ausweist, stoffschlüssig elektrisch leitend verbunden ist, wobei der erste Oberflächenbereich eine erste gemittelte Rautiefe von größer als 1µm aufweist und/oder eine erste Oberflächenkontur aufweist, die mittels in den ersten Oberflächenbereich eingebrachter erster Vertiefungen, die jeweilig eine definierte geometrische Form ausweisen, gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine leitungselektronische Anordnung mit einem Folienverbund und mit einem Verbindungspartner.
Aus der DE 10 2012 202 765 B3 ist ein Leistungshalbleitermodul, das Leistungshalbleiterbauelemente, einen Folienverbund und ein Substrat aufweist, bekannt. Der Folienverbund ist dabei über eine jeweilige Sinter- oder Lötschicht mit den Leistungshalbleiterbauelementen und Leiterbahnen des Substrats elektrisch leitend verbunden. An die jeweilige elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Folienverbund und den Leistungshalbleiterbauelementen bzw. den Leiterbahnen des Substrats wird dabei die technische Anforderung gestellt, dass diese mechanisch sehr belastbar ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine leitungselektronische Anordnung mit einem Folienverbund, der mit einem Verbindungspartner mittels einer stoffschlüssigen Verbindung elektrisch leitend verbunden ist, zu schaffen, wobei die stoffschlüssige Verbindung mechanisch sehr belastbar ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine leitungselektronische Anordnung mit einem Folienverbund, der eine elektrisch nicht leitende zweite Folie und eine auf der zweiten Folie angeordnete elektrisch leitende erste Folie aufweist und mit einem Verbindungspartner, wobei die erste Folie eine erste Oberfläche aufweist, die einen elektrisch leitenden ersten Oberflächenbereich aufweist und der Verbindungspartner eine zweite Oberfläche aufweist, die einen elektrisch leitenden zweiten Oberflächenbereich aufweist, wobei der erste Oberflächenbereich dem zweiten Oberflächenbereich gegenüberliegend angeordnet ist, wobei der erste Oberflächenbereich mit dem zweiten Oberflächenbereich mittels einer elektrisch leitenden ersten Verbindungschicht, die zum ersten Oberflächenbereich und zum zweiten Oberflächenbereich einen jeweiligen mechanischen Kontakt ausweist, stoffschlüssig elektrisch leitend verbunden ist, wobei der erste Oberflächenbereich eine erste gemittelte Rautiefe von größer als 1µm aufweist und/oder eine erste Oberflächenkontur aufweist, die mittels in den ersten Oberflächenbereich eingebrachter erster Vertiefungen, die jeweilig eine definierte geometrische Form ausweisen, gebildet ist.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn der erste Oberflächenbereich eine erste gemittelte Rautiefe von größer als 2µm, insbesondere von größer als 4µm, insbesondere von größer als 6µm, insbesondere von größer als 8µm, aufweist. Hierdurch wird eine mechanisch besonders hoch belastbare Verbindung des Folienverbunds mit dem Verbindungspartner erzielt.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die leitungselektronische Anordnung eine erste Oberflächenkontur aufweist, die mittels in den ersten Oberflächenbereich eingebrachter erster Vertiefungen, die jeweilig eine definierte geometrische Form ausweisen, gebildet ist, wobei die geometrische Form der jeweiligen ersten Vertiefung derartig ausgebildet ist, dass die Querschnittsfläche der jeweiligen ersten Vertiefung rechteckförmig, dreieckförmig, trapenzförmig oder ovalsegmentförmig ausgebildet ist. Hierdurch wird eine mechanisch besonders hoch belastbare Verbindung des Folienverbunds mit dem Verbindungspartner erzielt.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die erste Verbindungschicht als Sinterschicht, als Lotschicht oder als Klebeschicht ausgebildet ist, da solche Schichten auf einfache Art und Weise realisiert werden können.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die gesamte erste Oberfläche die erste gemittelte Rautiefe des ersten Oberflächenbereichs und/oder die erste Oberflächenkontur des ersten Oberflächenbereichs aufweist, da dann die erste Oberfläche einheitlich ausgebildet ist.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn ein um den ersten Oberflächenbereich herum angeordneter elektrisch leitender dritter Oberflächenbereich der ersten Oberfläche, eine geringerer gemittelte Rautiefe aufweist als die erste gemittelte Rautiefe und/oder keine Oberflächenkontur aufweist, die der ersten Oberflächenkontur entspricht. Hierdurch muss nur der an der Verbindung zwischen dem Folienverbund mit dem Verbindungspartner beteiligter Oberflächenbereich der ersten Oberfläche die erforderliche hohe Rauheit und/oder die erforderliche Oberflächenkontur aufweisen.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn der erste Oberflächenbereich einen ersten Mittenbereich und einen um den ersten Mittenbereich herum verlaufenden ersten Randbereich aufweist, wobei die gemittelte Rautiefe des ersten Randbereichs größer oder kleiner ist als die gemittelte Rautiefe des ersten Mittenbereichs. Hierdurch kann die mechanische Belastbarkeit der Verbindung im ersten Randbereich gegenüber dem ersten Mittenbereich gezielt erhöht oder erniedrigt werden.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn der zweite Oberflächenbereich eine zweite gemittelte Rautiefe von größer als 1µm aufweist und/oder eine, mittels in den zweiten Oberflächenbereich eingebrachter zweiter Vertiefungen, die jeweilig eine definierte geometrische Form ausweisen, gebildete zweite Oberflächenkontur aufweist. Hierdurch wird die mechanische Belastbarkeit der Verbindung des Folienverbunds mit dem Verbindungspartner erhöht.
In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn der zweite Oberflächenbereich eine zweite gemittelte Rautiefe von größer als 2µm, insbesondere von größer als 4µm, insbesondere von größer als 6µm, insbesondere von größer als 8µm, aufweist. Hierdurch wird die mechanische Belastbarkeit der Verbindung des Folienverbunds mit dem Verbindungspartner weiter erhöht.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die leitungselektronische Anordnung eine mittels in den zweiten Oberflächenbereich eingebrachter zweiter Vertiefungen, die jeweilig eine definierte geometrische Form ausweisen, gebildete zweite Oberflächenkontur aufweist, wobei die geometrische Form der jeweiligen zweiten Vertiefung derartig ausgebildet ist, dass die Querschnittsfläche der jeweiligen zweiten Vertiefung rechteckförmig, dreieckförmig, trapenzförmig oder ovalsegmentförmig ausgebildet ist. Hierdurch wird eine mechanisch besonders hoch belastbare Verbindung des Folienverbunds mit dem Verbindungspartner erzielt.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die gesamte zweite Oberfläche die zweite gemittelte Rautiefe des zweiten Oberflächenbereichs und/oder die zweite Oberflächenkontur des zweiten Oberflächenbereichs aufweist, da dann die zweite Oberfläche einheitlich ausgebildet ist.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn ein um den zweiten Oberflächenbereich herum angeordneter elektrisch leitender dritter Oberflächenbereich der zweiten Oberfläche, eine geringerer gemittelte Rautiefe aufweist als die zweite gemittelte Rautiefe und/oder keine Oberflächenkontur aufweist, die der zweiten Oberflächenkontur entspricht. Hierdurch muss nur der an der Verbindung zwischen dem Folienverbund mit dem Verbindungspartner beteiligter Oberflächenbereich der ersten Oberfläche die erforderliche hohe Rauheit und/oder die erforderliche Oberflächenkontur aufweisen.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn der zweite Oberflächenbereich einen zweiten Mittenbereich und einen um den zweiten Mittenbereich herum verlaufenden zweiten Randbereich aufweist, wobei die gemittelte Rautiefe des zweiten Randbereichs größer oder kleiner ist als die gemittelte Rautiefe des zweiten Mittenbereichs. Hierdurch kann die mechanische Belastbarkeit der Verbindung im zweiten Randbereich gegenüber dem zweiten Mittenbereich gezielt erhöht oder erniedrigt werden.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die zweite gemittelte Rautiefe der ersten gemittelten Rautiefe entspricht und/oder dass die zweite Oberflächenkontur der ersten Oberflächenkontur entspricht. Hierdurch wird die mechanische Belastbarkeit der Verbindung zwischen Verbindungsschicht und erstem Oberflächenbereich und die mechanische Belastbarkeit der Verbindung zwischen Verbindungsschicht und zweitem Oberflächenbereich angeglichen.
Der Verbindungspartner ist vorzugsweise als Leistungshalbleiterbauelement oder als Leiterbahn eines Substrats ausgebildet. Eine Ausbildung des Verbindungspartners als Leistungshalbleiterbauelement oder als Leiterbahn eines Substrats stellt eine technikübliche Ausbildung des Verbindungspartners dar.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die unten stehenden Figuren erläutert. Dabei zeigen:

1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen leitungselektronischen Anordnung,
2 eine Schnittansicht von in einen Oberflächenbereich eingebrachter Vertiefungen, die jeweilig eine definierte geometrische Form ausweisen,
3 eine Draufsicht auf eine erste Oberfläche einer elektrisch leitenden ersten Folie eines Folienverbunds der leitungselektronischen Anordnung,
4 eine Draufsicht auf eine zweite Oberfläche eines als Leistungshalbleiterbauelement ausgebildeten Verbindungspartners der leitungselektronischen Anordnung und
5 eine Draufsicht auf eine zweite Oberfläche einer als Leiterbahn eines Substrats ausgebildeten Verbindungspartners der leitungselektronischen Anordnung.

In 1 ist eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen leitungselektronischen Anordnung 1 dargestellt. Die leitungselektronische Anordnung 1 weist einen Folienverbund 2, der eine elektrisch nicht leitende zweite Folie 2b und eine auf der zweiten Folie 2b angeordnete elektrisch leitende erste Folie 2a aufweist. Der Folienverbund 2 weist vorzugsweise eine auf der zweiten Folie 2b angeordnete elektrisch leitende dritte Folie 2c auf, wobei die zweite Folie 2b zwischen der ersten und dritten Folie 2a und 2c angeordnet ist. Die erste Folie 2a ist vorzugsweise stoffschlüssig mit der zweiten Folie 2b verbunden. Die dritte Folie 2c ist vorzugsweise stoffschlüssig mit der zweiten Folie 2b verbunden. Die erste Folie 2a ist vorzugsweise als Metallfolie ausgebildet. Die erste Folie 2a kann unstrukturiert, oder strukturiert ausgebildet sein und infolge ihrer Struktur mehrere voneinander elektrisch isoliert angeordnete Leiterbahnen ausbilden. Die zweite Folie 2b ist vorzugsweise als Kunststofffolie ausgebildet. Die Kunststofffolie kann z.B. aus einem Polyimid oder aus einem Gemisch aus mehreren Polyimiden bestehen. Die Dicke der Kunststofffolie beträgt vorzugsweise 0,01mm bis 0,2mm, insbesondere 0,025mm oder 0,05mm. Die dritte Folie 2c ist vorzugsweise als Metallfolie ausgebildet. Die dritte Folie 2c kann unstrukturiert, oder strukturiert ausgebildet sein und infolge ihrer Struktur mehrere voneinander elektrisch isoliert angeordnete Leiterbahnen ausbilden. Der Folienverbund 2 kann selbstverständlich noch eine oder mehrere weitere strukturierte oder unstrukturierte elektrisch leitende Folien (z.B. Metallfolien) aufweisen, zwischen denen jeweilig eine elektrisch nicht leitende Folie (z.B. Kunststofffolie) angeordnet ist. Die jeweilige Metallfolie kann eine einzelne oder mehrere übereinander liegende Metallschichten aufweisen. Die jeweilig oberste Metallschicht kann z.B. aus Silber bestehen, wobei dabei der Silberanteil in der jeweiligen obersten Metallschicht vorzugsweise größer als 97%, insbesondere größer als 99,99%, beträgt. Eine Metallschicht kann z.B. aus Kupfer bestehen, wobei dabei der Kupferanteilanteil in der Metallschicht vorzugsweise größer als 95%, insbesondere größer als 99,99%, beträgt. Die Dicke der ersten Folie 2a beträgt vorzugsweise 0,01mm bis 0,3mm, insbesondere 0,035mm oder 0,07mm. Die Dicke der dritten Folie 2c beträgt vorzugsweise 0,01mm bis 0,3mm, insbesondere 0,035mm oder 0,07mm. Die Dicke der dritten Folie 2c kann dabei zur Dicke der ersten Folie 2a jedes beliebige Verhältnis annehmen.
Die erste Folie 2a weist eine erste Oberfläche 3 auf, die einen jeweiligen elektrisch leitenden ersten Oberflächenbereich 3a bzw. 3b aufweist. In 3 ist eine Draufsicht auf die erste Oberfläche 3 der ersten Folie 2a dargestellt.
Die leitungselektronische Anordnung 1 weist weiterhin einen jeweiligen Verbindungspartner 1a bzw. 1b auf. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels ist einer der Verbindungspartner als Leistungshalbleiterbauelement 1a und der andere Verbindungspartner als Leiterbahn 1b eines Substrats 9 ausgebildet. Das Leistungshalbleiterbauelement 1a kann z.B. in Form eines Leistungshalbleiterschalters oder einer Diode vorliegen. Der Leistungshalbleiterschalter liegt dabei vorzugsweise in Form eines Transistors, wie z.B. IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) vor. Bei dem Ausführungsbeispiel ist das Leistungshalbleiterbauelement 1a als Diode ausgebildet.
Das Substrat 9 weist eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht 7 auf, auf der eine jeweilige elektrisch leitende Leiterbahnen 1b bzw. 1c angeordnet ist. Die jeweilige Leiterbahnen 1b bzw. 1c ist mit der Isolationsschicht 7 verbunden. Weiterhin weist das Substrat 9 vorzugsweise eine mit der Isolationsschicht 7 verbundene strukturierte oder unstrukturierte Metallschicht 8 auf, wobei die Isolationsschicht 7 zwischen der jeweiligen Leiterbahn 1b bzw. 1c und der Metallschicht 8 angeordnet ist. Die Isolationsschicht 7 kann in Form eines Keramikkörpers oder einer Kunststoffschicht vorliegen. Das Substrat 9 kann z.B. als Direct Copper Bonded Substrat (DCB-Substrat), als Aktive Metal Brazing Substrat (AMB-Substrat) oder als Insulated Metal Substrat (IMS) ausgebildet sein.
Der jeweilige Verbindungspartner 1a bzw. 1b weist eine jeweilige zweite Oberfläche 5 bzw. 6 auf, die einen jeweiligen elektrisch leitenden zweiten Oberflächenbereich 5a bzw. 6b aufweist. Es sei angemerkt, dass der jeweilige zweite Oberflächenbereich 5a, bzw. 6a auch durch die gesamte jeweilige zweite Oberfläche 5 bzw. 6 gebildet sein kann. In 4 ist eine Draufsicht auf die zweite Oberfläche 5 des Leistungshalbleiterbauelements 1a dargestellt, d.h. der Verbindungpartner ist bei 4 als Leistungshalbleiterbauelement 1a ausgebildet. In 5 ist eine Draufsicht auf die zweite Oberfläche 6 der Leiterbahn 1b des Substrats 9 dargestellt, d.h. der Verbindungpartner ist bei 5 als die Leiterbahn 1b des Substrats 9 ausgebildet. Wie beispielhaft in 1 dargestellt, ist das Leistungshalbleiterbauelement 1a mittels einer elektrisch leitenden zweiten Verbindungschicht 12 mit der Leiterbahn 1a stoffschlüssig elektrisch leitend verbunden. Die zweite Verbindungschicht 12 kann z.B. als Sinterschicht insbesondere als Silberschicht, als Lotschicht oder als Klebeschicht ausgebildet sein. Im Falle einer Ausbildung der zweiten Verbindungschicht 12 als Klebeschicht besteht diese vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Klebstoff.
Wie beispielhaft in 1 dargestellt, ist der jeweilige erste Oberflächenbereich 3a bzw. 3b dem zweiten Oberflächenbereich 5a bzw. 6a gegenüberliegend angeordnet. Der jeweilige erste Oberflächenbereich 3a bzw. 3b der ersten Oberfläche 3 ist mit einem jeweiligen elektrisch leitenden zweiten Oberflächenbereich 5a bzw. 6a der jeweiligen zweiten Oberfläche 5 bzw. 6, mittels einer jeweiligen elektrisch leitenden ersten Verbindungschicht 4a bzw. 4b, die zum jeweiligen ersten Oberflächenbereich 3a bzw. 3b und zum jeweiligen zweiten Oberflächenbereich 5a bzw. 6a einen jeweiligen mechanischen Kontakt ausweist, stoffschlüssig elektrisch leitend verbunden. Die jeweilige erste Verbindungschicht 4a bzw. 4b ist zwischen dem jeweiligen ersten Oberflächenbereich 3a bzw. 3b und dem zweiten Oberflächenbereich 5a bzw. 6a angeordnet. Die jeweilige erste Verbindungschicht 4a bzw. 4b kann z.B. als Sinterschicht insbesondere als Silberschicht, als Lotschicht oder als Klebeschicht ausgebildet sein. Im Falle einer Ausbildung der ersten Verbindungschicht 4a bzw. 4b als Klebeschicht besteht diese vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Klebstoff.
Bei der Erfindung weist der jeweilige erste Oberflächenbereich 3a bzw. 3b eine erste gemittelte Rautiefe Rz von größer als 1µm auf und/oder eine erste Oberflächenkontur auf, die mittels in den jeweiligen ersten Oberflächenbereich 3a bzw. 3b eingebrachter erster Vertiefungen 10 (siehe 2), die jeweilig eine definierte geometrische Form ausweisen, gebildet ist. Bei der Erfindung weist somit der jeweilige erste Oberflächenbereich 3a bzw. 3b eine hohe Rauheit auf, so dass die erste Verbindungschicht 4a bzw. 4b mechanisch sehr belastbar mit jeweiligen ersten Oberflächenbereich 3a bzw. 3b verbunden ist. Alternativ oder zusätzlich kann bei der Erfindung der jeweilige erste Oberflächenbereich 3a bzw. 3b eine erste Oberflächenkontur aufweist, die mittels in den jeweiligen ersten Oberflächenbereich 3a bzw. 3b eingebrachter erster Vertiefungen 10, die jeweilig eine definierte geometrische Form ausweisen, gebildet ist. Es sei angemerkt, dass es auch sein kann, dass die erforderliche gemittelte Rautiefe Rz bzw. Rauheit, welche der jeweilige erste Oberflächenbereich 3a bzw. 3b aufweist, sich erst durch ein Einbringen der ersten Vertiefungen 10 in den jeweiligen ersten Oberflächenbereich 3a bzw. 3b ausbildet. Die erforderliche Rauheit und/oder die Oberflächenkontur kann z.B. durch Laserbestrahlung, Prägen oder Ätzen erzeugt werden.
Die erforderliche Rauheit und/oder die Oberflächenkontur kann aber z.B. auch durch entsprechendes Aufbringen (z.B. mittels Sputtern, E-Beam Beschichtung, PVD oder Galvanisierung) einer elektrisch leitenden Oberflächenschicht (z.B. aus Silber) der erste Folie 2a auf eine elektrisch leitende Grundschicht (z.B. aus Kupfer), der erste Folie 2a gebildet werden, wobei in diesem Fall die ersten Vertiefungen 10 in den jeweiligen ersten Oberflächenbereich 3a bzw. 3b durch gezieltes strukturiertes Aufwachsen einer elektrisch leitenden Schicht eingebracht werden. Die ersten Vertiefungen 10 werden dabei beim Aufwachsen der Schicht freigespart.
Es sei angemerkt, dass im Sinne der Erfindung unter der gemittelten Rautiefe Rz die Definition der gemittelten Rautiefe Rz gemäß DIN EN ISO 4287 verstanden wird.
Wie beispielhaft in 2 dargestellt, kann die geometrische Form der jeweiligen ersten Vertiefung 10 derartig ausgebildet sein, dass die Querschnittsfläche der jeweiligen ersten Vertiefung 10 rechteckförmig 10a, dreieckförmig 10b, trapenzförmig 10c oder ovalsegmentförmig 10d ausgebildet ist. Die jeweilige erste Vertiefung 10 kann dabei z.B. in Form eines entsprechend geometrisch ausgebildeten Grabens oder in Form eines endsprechend geometrisch ausgebildeten Sacklochs vorliegen. Die Sacklöcher können z.B. matrixförmig angeordnet sein.
Der jeweilige erste Oberflächenbereich 3a bzw. 3b weist vorzugsweise eine erste gemittelte Rautiefe Rz von größer als 2µm, insbesondere von größer als 4µm, insbesondere von größer als 6µm, insbesondere von größer als 8µm, auf.
Die gesamte erste Oberfläche 3 kann die erste gemittelte Rautiefe Rz des ersten jeweiligen Oberflächenbereichs 3a bzw. 3b und/oder die erste Oberflächenkontur des jeweiligen ersten Oberflächenbereichs 3a bzw. 3b aufweisen.
Alternativ kann, wie beispielhaft in 3 dargestellt, ein um den jeweiligen ersten Oberflächenbereich 3a bzw. 3b herum angeordneter elektrisch leitender dritter Oberflächenbereich 3a''' bzw. 3b''' der ersten Oberfläche 3, eine geringerer gemittelte Rautiefe Rz aufweist als die erste gemittelte Rautiefe Rz und/oder keine Oberflächenkontur aufweisen, die der ersten Oberflächenkontur entspricht. Die hohe Rauheit und/oder die erste Oberflächenkontur ist in diesem Fall auf die zur Verbindung mit dem jeweiligen Verbindungspartner 1a bzw. 1b dienenden ersten Oberflächenbereich 3a bzw. 3b beschränkt.
Der jeweilige erste Oberflächenbereich 3a bzw. 3b kann einen ersten Mittenbereich 3a' bzw. 3b' und einen um den jeweiligen ersten Mittenbereich 3a' bzw. 3b' herum verlaufenden jeweiligen ersten Randbereich 3a'' bzw. 3b'' aufweisen, wobei die gemittelte Rautiefe Rz des ersten Randbereichs 3a'' bzw. 3b'' größer oder kleiner ist als die gemittelte Rautiefe Rz des ersten Mittenbereichs 3a' bzw. 3b'. Die gemittelte Rautiefe Rz des ersten Randbereichs 3a'' bzw. 3b" kann dabei größer als 1µm, insbesondere größer als 2 µm, insbesondere größer als 4µm, insbesondere größer als 6µm, insbesondere größer als 8µm sein. Die gemittelte Rautiefe Rz des ersten Mittenbereichs 3a' bzw. 3b' kann dabei größer als 1µm, insbesondere größer als 2 µm, insbesondere größer als 4µm, insbesondere größer als 6µm, insbesondere größer als 8µm sein.
Der jeweilige elektrisch leitende zweite Oberflächenbereich 5a bzw. 6a weist vorzugsweise eine zweite gemittelte Rautiefe Rz von größer als 1µm auf und/oder eine, mittels in den jeweiligen zweiten Oberflächenbereich 5a bzw. 6a eingebrachter zweiter Vertiefungen 11, die jeweilig eine definierte geometrische Form ausweisen, gebildete zweite Oberflächenkontur auf. Der jeweilige zweite Oberflächenbereich 5a bzw. 6a weist somit vorzugsweise ebenfalls eine hohe Rauheit auf, so dass die erste Verbindungschicht 4a bzw. 4b mechanisch sehr belastbar mit jeweiligen zweiten Oberflächenbereich 5a bzw. 6a verbunden ist. Alternativ oder zusätzlich kann der jeweilige zweite Oberflächenbereich 5a bzw. 6a eine zweite Oberflächenkontur aufweisen, die mittels in den jeweiligen zweiten Oberflächenbereich 5a bzw 6a eingebrachter zweiter Vertiefungen 11, die jeweilig eine definierte geometrische Form ausweisen, gebildet ist. Es sei angemerkt, dass es auch sein kann, dass die erforderliche gemittelte Rautiefe Rz bzw. Rauheit, welche der jeweilige zweite Oberflächenbereich 5a bzw. 6a aufweist, sich erst durch ein Einbringen der zweiten Vertiefungen 11 in den jeweiligen zweiten Oberflächenbereich 5a bzw. 6a ausbildet. Die zweiten Vertiefungen 11 können auch durch gezieltes strukturiertes Aufwachsen einer Oberflächenschicht in den jeweiligen zweiten Oberflächenbereich 5a bzw. 6a eingebracht werden. Die erforderliche Rauheit und/oder die Oberflächenkontur kann in analoger Weise wie oben, bezüglich dem jeweiligen ersten Oberflächenbereich 3a bzw. 3b beschrieben, realisiert werden.
Der jeweilige zweite Oberflächenbereich 5a bzw. 6a weist vorzugsweise eine zweite gemittelte Rautiefe Rz von größer als 2µm, insbesondere von größer als 4µm, insbesondere von größer als 6µm, insbesondere von größer als 8µm, auf.
Wie beispielhaft in 2 dargestellt, kann die geometrische Form der jeweiligen zweiten Vertiefung 11 derartig ausgebildet sein, dass die Querschnittsfläche der jeweiligen zweiten Vertiefung 11 rechteckförmig 11a, dreieckförmig 11b, trapenzförmig 11c oder ovalsegmentförmig 11d ausgebildet ist. Die jeweilige zweite Vertiefung 11 kann dabei z.B. in Form eines entsprechend geometrisch ausgebildeten Grabens oder in Form eines endsprechend geometrisch ausgebildeten Sacklochs vorliegen. Die Sacklöcher können z.B. matrixförmig angeordnet sein.
Die gesamte zweite Oberfläche 5 bzw. 6 kann die zweite gemittelte Rautiefe Rz des zweiten Oberflächenbereichs 5a bzw. 6b und/oder die zweite Oberflächenkontur des zweiten Oberflächenbereichs 5a bzw. 6b aufweisen.
Wie beispielhaft in 5 dargestellt, kann ein um den zweiten Oberflächenbereich 6a herum angeordneter elektrisch leitender dritter Oberflächenbereich 6a'" der zweiten Oberfläche 6, eine geringerer gemittelte Rautiefe Rz aufweisen als die zweite gemittelte Rautiefe Rz und/oder keine Oberflächenkontur aufweisen, die der zweiten Oberflächenkontur entspricht.
Wie beispielhaft in 4 und 5 dargestellt, kann der jeweilige zweite Oberflächenbereich 5a bzw. 6a einen jeweiligen zweiten Mittenbereich 5a' bzw. 6a' und einen um den jeweiligen zweiten Mittenbereich 5a' bzw. 6a' herum verlaufenden jeweiligen zweiten Randbereich 5a'' bzw. 6a'' aufweisen, wobei die gemittelte Rautiefe Rz des jeweiligen zweiten Randbereichs 5a" bzw. 6a" größer oder kleiner ist als die gemittelte Rautiefe Rz des jeweiligen zweiten Mittenbereichs 5a' bzw. 6a'. Die gemittelte Rautiefe Rz des zweiten Randbereichs 5a'' bzw. 6a'' kann dabei größer als 1µm, insbesondere größer als 2 µm, insbesondere größer als 4µm, insbesondere größer als 6µm, insbesondere größer als 8µm sein. Die gemittelte Rautiefe Rz des zweiten Mittenbereichs 5a' bzw. 6a' kann dabei größer als 1µm, insbesondere größer als 2 µm, insbesondere größer als 4µm, insbesondere größer als 6µm, insbesondere größer als 8µm sein. Wie beispielhaft in 4 dargestellt, kann die zweite Oberfläche 5 des Leistungshalbleiterbauelements 1a einen um den zweiten Oberflächenbereich 5a herum verlaufenden elektrisch nicht leitenden Isolationsoberflächenbereich 5a''' aufweisen.
Die zweite gemittelte Rautiefe Rz kann der ersten gemittelten Rautiefe Rz entsprechen und/oder die zweite Oberflächenkontur kann der ersten Oberflächenkontur entsprechen.
Es sei angemerkt, dass die erfindungsgemäße leitungselektronische Anordnung selbstverständliche mehrere Verbindungspartner, wie z.B. Leistungshalbleiterbauelemente oder Leiterbahnen eines Substrats, aufweisen kann. Die Verbindungspartner sind mittels des Folienverbunds 2 im Allgemeinen zu einer elektrischen Schaltung, insbesondere zu einer einzelnen oder mehreren Halbbrückenschaltungen; elektrisch verschalten.
Es sei weiterhin angemerkt, dass eine Sinterschicht im Allgemeinen unter Druck- und Temperaturbeaufschlagung durch Versinterung einer ein Metall enthaltenen Sinterpaste ausgebildet wird. Wenn das Metall aus Silber besteht, dann besteht die Sinterschicht aus Silber, wobei der Silberanteil in der Sinterschicht vorzugsweise größer als 97%, insbesondere größer als 99,99% beträgt.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass selbstverständlich Merkmale von verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, sofern sich die Merkmale nicht gegenseitig ausschließen, beliebig miteinander kombiniert werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012202765 B3 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 4287 [0029]

Claims

Leitungselektronische Anordnung mit einem Folienverbund (2), der eine elektrisch nicht leitende zweite Folie (2b) und eine auf der zweiten Folie (2b) angeordnete elektrisch leitende erste Folie (2a) aufweist und mit einem Verbindungspartner (1a,1b), wobei die erste Folie (2a) eine erste Oberfläche (3) aufweist, die einen elektrisch leitenden ersten Oberflächenbereich (3a,3b) aufweist und der Verbindungspartner (1a,1b) eine zweite Oberfläche (5,6) aufweist, die einen elektrisch leitenden zweiten Oberflächenbereich (5a,6a) aufweist, wobei der erste Oberflächenbereich (3a,3b) dem zweiten Oberflächenbereich (5a,6a) gegenüberliegend angeordnet ist, wobei der erste Oberflächenbereich (3a,3b) mit dem zweiten Oberflächenbereich (5a,6a) mittels einer elektrisch leitenden ersten Verbindungschicht (4a,4b), die zum ersten Oberflächenbereich (3a,3b) und zum zweiten Oberflächenbereich (5a,6a) einen jeweiligen mechanischen Kontakt ausweist, stoffschlüssig elektrisch leitend verbunden ist, wobei der erste Oberflächenbereich (3a,3b) eine erste gemittelte Rautiefe (Rz) von größer als 1µm aufweist und/oder eine erste Oberflächenkontur aufweist, die mittels in den ersten Oberflächenbereich (3a,3b) eingebrachter erster Vertiefungen (10), die jeweilig eine definierte geometrische Form ausweisen, gebildet ist.
Leitungselektronische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Oberflächenbereich (3a,3b) eine erste gemittelte Rautiefe (Rz) von größer als 2µm, insbesondere von größer als 4µm, insbesondere von größer als 6µm, insbesondere von größer als 8µm, aufweist.
Leitungselektronische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die leitungselektronische Anordnung (1) eine erste Oberflächenkontur aufweist, die mittels in den ersten Oberflächenbereich (3a,3b) eingebrachter erster Vertiefungen (10), die jeweilig eine definierte geometrische Form ausweisen, gebildet ist, wobei die geometrische Form der jeweiligen ersten Vertiefung (10) derartig ausgebildet ist, dass die Querschnittsfläche der jeweiligen ersten Vertiefung (10) rechteckförmig (10a), dreieckförmig (10b), trapenzförmig (10c) oder ovalsegmentförmig (10d) ausgebildet ist.
Leitungselektronische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verbindungschicht (4a,4b) als Sinterschicht, als Lotschicht oder als Klebeschicht ausgebildet ist.
Leitungselektronische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte erste Oberfläche (3) die erste gemittelte Rautiefe (Rz) des ersten Oberflächenbereichs (3a,3b) und/oder die erste Oberflächenkontur des ersten Oberflächenbereichs (3a,3b) aufweist.
Leitungselektronische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein um den ersten Oberflächenbereich (3a,3b) herum angeordneter elektrisch leitender dritter Oberflächenbereich (3a"',3b"') der ersten Oberfläche (3), eine geringerer gemittelte Rautiefe (Rz) aufweist als die erste gemittelte Rautiefe (Rz) und/oder keine Oberflächenkontur aufweist, die der ersten Oberflächenkontur entspricht.
Leitungselektronische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Oberflächenbereich (3a,3b) einen ersten Mittenbereich (3a',3b') und einen um den ersten Mittenbereich (3a',3b') herum verlaufenden ersten Randbereich (3a'',3b'') aufweist, wobei die gemittelte Rautiefe (Rz) des ersten Randbereichs (3a'',3b'') größer oder kleiner ist als die gemittelte Rautiefe (Rz) des ersten Mittenbereichs (3a',3b').
Leitungselektronische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Oberflächenbereich (5a,6a) eine zweite gemittelte Rautiefe (Rz) von größer als 1µm aufweist und/oder eine, mittels in den zweiten Oberflächenbereich (5a,6a) eingebrachter zweiter Vertiefungen (11), die jeweilig eine definierte geometrische Form ausweisen, gebildete zweite Oberflächenkontur aufweist.
Leitungselektronische Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Oberflächenbereich (5a,6a) eine zweite gemittelte Rautiefe (Rz) von größer als 2µm, insbesondere von größer als 4µm, insbesondere von größer als 6µm, insbesondere von größer als 8µm, aufweist.
Leitungselektronische Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die leitungselektronische Anordnung (1) eine mittels in den zweiten Oberflächenbereich (5a,6a) eingebrachter zweiter Vertiefungen (11), die jeweilig eine definierte geometrische Form ausweisen, gebildete zweite Oberflächenkontur aufweist, wobei die geometrische Form der jeweiligen zweiten Vertiefung (11) derartig ausgebildet ist, dass die Querschnittsfläche der jeweiligen zweiten Vertiefung (11) rechteckförmig (11a), dreieckförmig (11b), trapenzförmig (11c) oder ovalsegmentförmig (11d) ausgebildet ist.
Leitungselektronische Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte zweite Oberfläche (5,6) die zweite gemittelte Rautiefe (Rz) des zweiten Oberflächenbereichs (5a,6b) und/oder die zweite Oberflächenkontur des zweiten Oberflächenbereichs (5a,6b) aufweist.
Leitungselektronische Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein um den zweiten Oberflächenbereich (6a) herum angeordneter elektrisch leitender dritter Oberflächenbereich (6a'") der zweiten Oberfläche (6), eine geringerer gemittelte Rautiefe (Rz) aufweist als die zweite gemittelte Rautiefe (Rz) und/oder keine Oberflächenkontur aufweist, die der zweiten Oberflächenkontur entspricht.
Leitungselektronische Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10 oder nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Oberflächenbereich (5a,6a) einen zweiten Mittenbereich (5a'6a') und einen um den zweiten Mittenbereich (5a',6a') herum verlaufenden zweiten Randbereich (5a'',6a'') aufweist, wobei die gemittelte Rautiefe (Rz) des zweiten Randbereichs (5a",6a") größer oder kleiner ist als die gemittelte Rautiefe (Rz) des zweiten Mittenbereichs (5a',6a').
Leitungselektronische Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite gemittelte Rautiefe (Rz) der ersten gemittelten Rautiefe (Rz) entspricht und/oder dass die zweite Oberflächenkontur der ersten Oberflächenkontur entspricht.
Leitungselektronische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungspartner (1a,1b) als Leistungshalbleiterbauelement (1a) oder als Leiterbahn (1b) eines Substrats (9) ausgebildet ist.