DE102017201584A1 - Contact arrangement and method for producing a contact arrangement - Google Patents

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Manfred Reinold
Thomas Kaden
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung (5), umfassend mindestens ein Halbleiterbauelement (10), mindestens einen unteren Schaltungsträger (20) und mindestens ein Kontaktelement (30), wobei mindestens ein unterseitiger Anschluss des Halbleiterbauelements (10) mit mindestens einer unteren Kontaktfläche des unteren Schaltungsträgers (20) verbunden ist, und mindestens ein oberseitiger Anschluss des Halbleiterbauelements (10) mit einer Unterseite des mindestens einen Kontaktelements (30) mittels Bonden verbunden ist. Eine Oberseite (34) mindestens eines Kontaktelements (30) ist dabei mit mindestens einer oberen Kontaktfläche (44) eines oberen Schaltungsträgers (40) verbunden. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktanordnung (5), wobei mindestens ein unterseitiger Anschluss eines Halbleiterbauelements (10) mit mindestens einer unteren Kontaktfläche eines unteren Schaltungsträgers (20) verbunden wird, und mindestens ein oberseitiger Anschluss des Halbleiterbauelements (10) mit einer Unterseite mindestens eines Kontaktelements (30) mittels Bonden verbunden wird. Eine Oberseite (34) des mindestens einen Kontaktelements (30) wird mit einer oberen Kontaktfläche (44) eines oberen Schaltungsträgers (40) verbunden.The invention relates to a contact arrangement (5) comprising at least one semiconductor component (10), at least one lower circuit carrier (20) and at least one contact element (30), wherein at least one lower-side connection of the semiconductor component (10) with at least one lower contact surface of the lower circuit carrier (20) is connected, and at least one upper-side terminal of the semiconductor device (10) is connected to an underside of the at least one contact element (30) by means of bonding. An upper side (34) of at least one contact element (30) is connected to at least one upper contact surface (44) of an upper circuit carrier (40). The invention also relates to a method for producing a contact arrangement (5), wherein at least one lower-side terminal of a semiconductor component (10) is connected to at least one lower contact area of a lower circuit carrier (20), and at least one upper-side terminal of the semiconductor component (10) is connected to one Bottom of at least one contact element (30) is connected by means of bonding. An upper side (34) of the at least one contact element (30) is connected to an upper contact surface (44) of an upper circuit carrier (40).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung, umfassend mindestens ein Halbleiterbauelement, mindestens einen unteren Schaltungsträger und mindestens ein Kontaktelement, wobei mindestens ein unterseitiger Anschluss des Halbleiterbauelements mit mindestens einer unteren Kontaktfläche des unteren Schaltungsträgers verbunden ist, und mindestens ein oberseitiger Anschluss des Halbleiterbauelements mit einer Unterseite des mindestens einen Kontaktelements mittels Bonden verbunden ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktanordnung.The invention relates to a contact arrangement comprising at least one semiconductor component, at least one lower circuit carrier and at least one contact element, wherein at least one lower-side terminal of the semiconductor device is connected to at least one lower contact surface of the lower circuit carrier, and at least one upper-side connection of the semiconductor device to a lower side of the at least a contact element is connected by means of bonding. The invention also relates to a method for producing a contact arrangement.

Stand der TechnikState of the art

Es ist bekannt, Halbleiterbauelemente, insbesondere Leistungshalbleiter und Logikmodule wie beispielsweise MOSFET oder IGBT, mit ihrer Unterseite mittels Löten oder Sintern auf Schaltungsträgern zu kontaktieren. Als Schaltungsträger kommen unter anderem DBC (Direct Bonded Copper), PCB (Printed Circuit Board), AMB (active metal braze) sowie Stanzgitter in Frage. Die Oberseite der Halbleiterbauelemente kann mittels Bonden mit einem Draht- oder Bändchenbond verbunden werden.It is known to contact semiconductor devices, in particular power semiconductors and logic modules such as MOSFET or IGBT, with their underside by means of soldering or sintering on circuit carriers. DBCs (Direct Bonded Copper), PCBs (Printed Circuit Board), AMBs (Active Metal Braze) and stamped grids are also suitable as circuit carriers. The upper side of the semiconductor components can be connected by means of bonding with a wire or ribbon bond.

Eine gattungsgemäße Kontaktanordnung sowie ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Kontaktanordnung sind aus der DE 10 2015 205 704 A1 bekannt. Dabei wird ein unterseitiger Anschluss eines Halbleiterbauelements mit einer Kontaktfläche eines Schaltungsträgers mittels einer Lotschicht verbunden, und ein oberseitiger Anschluss des Halbleiterbauelements wird mit einer Unterseite eines Kontaktelements verbunden. Eine Oberseite des Kontaktelements wird, insbesondere mittels Bonden, mit einem Draht- oder Bändchenbond verbunden.A generic contact arrangement and a generic method for producing a contact arrangement are known from DE 10 2015 205 704 A1 known. In this case, a bottom-side connection of a semiconductor component to a contact surface of a circuit carrier is connected by means of a solder layer, and an upper-side terminal of the semiconductor component is connected to an underside of a contact element. An upper side of the contact element is connected, in particular by means of bonding, to a wire or ribbon bond.

Das Dokument DE 10 2014 106 127 A1 offenbart ein Leistungsmodul, welches einen Halbleiterchip umfasst. Der Halbleiterchip ist dabei zwischen zwei Substraten angeordnet. Jedes der Substrate umfasst eine Kupferschicht, welche dem Halbleiterchip zugewandt ist. Der Halbleiterchip ist auf einer Seite unmittelbar mit der Kupferschicht des einen Substrates verbunden. Auf der anderen Seite ist zwischen der Kupferschicht des Substrats und dem Halbleiterchip eine thermische Zwischenverbindung vorgesehen, welche als Kupferblock ausgeführt ist. Der besagte Kupferblock ist elektrisch leitfähig und dient zusätzlich als Abstandhalter zwischen den zwei Leiterplatten.The document DE 10 2014 106 127 A1 discloses a power module that includes a semiconductor chip. The semiconductor chip is arranged between two substrates. Each of the substrates includes a copper layer facing the semiconductor chip. The semiconductor chip is connected on one side directly to the copper layer of the one substrate. On the other hand, a thermal interconnection is provided between the copper layer of the substrate and the semiconductor chip, which is designed as a copper block. Said copper block is electrically conductive and additionally serves as a spacer between the two printed circuit boards.

Das Dokument DE 10 2013 208 818 A1 offenbart einen Halbleiterchip, welcher zwischen zwei Substraten angeordnet ist. Die Substrate weisen jeweils an ihren Oberflächen Bereiche aus Kupfer auf, welche zur Befestigung des Halbleiterchips vorgesehen sind. Der Halbleiterchip ist auf einer Seite unmittelbar an der Kupferschicht des einen Substrats befestigt. Auf der gegenüberliegenden Seite ist der Halbleiterchip mit der Kupferschicht des Substrats über eine zusätzliche Kupferchipmetallisierungsschicht verbunden. Die Kupferschicht ist dabei mit dem Halbleiterchip beispielsweise über eine diffusionsweichgelötete oder gesinterte Grenzfläche verbunden.The document DE 10 2013 208 818 A1 discloses a semiconductor chip arranged between two substrates. The substrates each have on their surfaces areas of copper, which are provided for attachment of the semiconductor chip. The semiconductor chip is fixed on one side directly to the copper layer of the one substrate. On the opposite side, the semiconductor chip is connected to the copper layer of the substrate via an additional copper chip metallization layer. The copper layer is connected to the semiconductor chip, for example via a diffusion-soft soldered or sintered interface.

Das Dokument DE 10 2013 103 085 A1 offenbart ein Leistungshalbleiterbauteil, welches mehrere Chipträger und darauf angeordnete Leistungshalbleiterchips umfasst. Die Chipträger sind dabei als Substrat ausgestaltet, auf welchem eine Metallschicht aufgebracht ist. Die Leistungshalbleiterchips sind mit den Chipträgern elektrisch verbunden. Auf der dem Chipträger gegenüberliegenden Seite des jeweiligen Leistungshalbleiterchips ist eine elektrische Verbindung vorgesehen. Besagte elektrische Verbindung verbindet den jeweiligen Leistungshalbleiterchip mit einem benachbarten Chipträger.The document DE 10 2013 103 085 A1 discloses a power semiconductor device that includes a plurality of chip carriers and power semiconductor chips disposed thereon. The chip carriers are designed as a substrate on which a metal layer is applied. The power semiconductor chips are electrically connected to the chip carriers. An electrical connection is provided on the side of the respective power semiconductor chip opposite the chip carrier. Said electrical connection connects the respective power semiconductor chip with an adjacent chip carrier.

Das Dokument DE 10 2015 100 001 A1 offenbart eine Chipanordnung mit einer Vielzahl von Chips, welche auf einem leitfähigen Carrier angeordnet und elektrisch mit diesem verbunden sind. Die Chips sind dabei mit einer Seite an dem Carrier befestigt, und auf der gegenüberliegenden Seite sind die elektrischen Verbindungen an dem Chip angebracht. Die elektrischen Verbindungen dienen zur Kontaktierung der Chips mit anderen Chips.The document DE 10 2015 100 001 A1 discloses a chip assembly having a plurality of chips disposed on and electrically connected to a conductive carrier. The chips are attached to one side of the carrier, and on the opposite side, the electrical connections are attached to the chip. The electrical connections are used to make contact with the chips with other chips.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird eine Kontaktanordnung vorgeschlagen, welche mindestens ein Halbleiterbauelement, mindestens einen unteren Schaltungsträger und mindestens ein Kontaktelement umfasst, wobei mindestens ein unterseitiger Anschluss des Halbleiterbauelements mit mindestens einer unteren Kontaktfläche des unteren Schaltungsträgers verbunden ist, und wobei mindestens ein oberseitiger Anschluss des Halbleiterbauelements mit einer Unterseite des mindestens einen Kontaktelements mittels Bonden verbunden ist.A contact arrangement is proposed which comprises at least one semiconductor component, at least one lower circuit carrier and at least one contact element, wherein at least one lower-side terminal of the semiconductor component is connected to at least one lower contact area of the lower circuit carrier, and wherein at least one upper-side terminal of the semiconductor component has a lower side the at least one contact element is connected by means of bonding.

Das Halbleiterbauelement ist beispielsweise ein Leistungsmodul, insbesondere ein MOSFET oder ein IGBT. Der untere Schaltungsträger ist beispielsweise ein DBC (Direct Bonded Copper) mit einer Kupferschicht, an welcher die untere Kontaktfläche des unteren Schaltungsträgers ausgebildet ist.The semiconductor component is, for example, a power module, in particular a MOSFET or an IGBT. The lower circuit carrier is for example a DBC (Direct Bonded Copper) with a copper layer, on which the lower contact surface of the lower circuit carrier is formed.

Erfindungsgemäß ist eine Oberseite mindestens eines Kontaktelements mit mindestens einer oberen Kontaktfläche eines oberen Schaltungsträgers verbunden. Auch der obere Schaltungsträger ist beispielsweise ein DBC (Direct Bonded Copper) mit einer Kupferschicht, an welcher die obere Kontaktfläche des oberen Schaltungsträgers ausgebildet ist.According to the invention, an upper side of at least one contact element is connected to at least one upper contact surface of an upper circuit carrier. The upper circuit carrier, for example, a DBC (Direct Bonded Copper) with a copper layer on which the upper contact surface of the upper circuit substrate is formed.

Vorzugsweise ist der unterseitige Anschluss des Halbleiterbauelements mit der unteren Kontaktfläche des unteren Schaltungsträgers mittels Löten oder Sintern durch eine Verbindungsschicht verbunden. Ebenso ist vorzugsweise die Oberseite des mindestens einen Kontaktelements mit der oberen Kontaktfläche des oberen Schaltungsträgers mittels Löten oder Sintern durch eine Verbindungsschicht verbunden.Preferably, the lower-side terminal of the semiconductor device is connected to the lower contact surface of the lower circuit substrate by soldering or sintering through a connection layer. Likewise, the upper side of the at least one contact element is preferably connected to the upper contact surface of the upper circuit carrier by means of soldering or sintering through a connection layer.

Es ist denkbar, dass die Kontaktanordnung genau ein Kontaktelement umfasst, das mit dem oberseitigen Anschluss des Halbleiterbauelements und mit der oberen Kontaktfläche des oberen Schaltungsträgers verbunden ist. Ferner ist es denkbar, dass die Kontaktanordnung mehrere Kontaktelemente umfasst, die nebeneinander angeordnet sind, und die jeweils mit dem oberseitigen Anschluss des Halbleiterbauelements und mit der oberen Kontaktfläche des oberen Schaltungsträgers verbunden sind.It is conceivable that the contact arrangement comprises exactly one contact element which is connected to the upper-side terminal of the semiconductor component and to the upper contact surface of the upper circuit carrier. Further, it is conceivable that the contact arrangement comprises a plurality of contact elements, which are arranged side by side, and which are respectively connected to the upper-side terminal of the semiconductor device and to the upper contact surface of the upper circuit carrier.

Es ist aber auch denkbar, dass die Kontaktanordnung mehrere Kontaktelemente umfasst, welche übereinander angeordnet und miteinander verbunden sind. Die Kontaktelemente bilden dann einen Stapel, wobei das untere Kontaktelement des Stapels mit dem oberseitigen Anschluss des Halbleiterbauelements verbunden ist, und das obere Kontaktelement mit der oberen Kontaktfläche des oberen Schaltungsträgers verbunden ist. Bevorzugt sind die Kontaktelemente des Stapels mittels Bonden miteinander verbunden.But it is also conceivable that the contact arrangement comprises a plurality of contact elements, which are arranged one above the other and connected to each other. The contact elements then form a stack, wherein the lower contact element of the stack is connected to the upper-side terminal of the semiconductor device, and the upper contact element is connected to the upper contact surface of the upper circuit carrier. The contact elements of the stack are preferably connected to one another by means of bonding.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das mindestens eine Kontaktelement als Bonddraht ausgeführt. Der Bonddraht ist dabei länglich ausgebildet und weist einen zumindest annähernd runden oder ovalen Querschnitt auf.According to an advantageous embodiment of the invention, the at least one contact element is designed as a bonding wire. The bonding wire is elongated and has an at least approximately round or oval cross-section.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das mindestens eine Kontaktelement als flacher Bändchenbond ausgeführt. Der Bändchenbond ist in Form eines Streifens ausgeführt, wobei die Breite des Streifens deutlich größer ist als die Dicke.According to another advantageous embodiment of the invention, the at least one contact element is designed as a flat ribbon bond. The ribbon bond is in the form of a strip, the width of the strip being significantly larger than the thickness.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das mindestens eine Kontaktelement genau eine Schicht auf, welche Kupfer enthält oder aus Kupfer besteht oder Silber enthält oder aus Silber besteht oder Gold enthält oder aus Gold besteht. Ein solches Kontaktelement eignet sich beispielsweise zum Verbinden mit einem Halbleiterbauelement, welches einen oberseitigen Anschluss aus Kupfer, Silber oder Gold aufweist.According to an advantageous development of the invention, the at least one contact element has exactly one layer which contains copper or consists of copper or contains silver or consists of silver or contains gold or consists of gold. Such a contact element is suitable, for example, for connection to a semiconductor component which has a top-side connection of copper, silver or gold.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das mindestens eine Kontaktelement eine erste Schicht, welche Kupfer enthält oder aus Kupfer besteht, und eine zweite Schicht auf. Die erste Schicht und die zweite Schicht sind dabei vorzugsweise flächig aufeinander gelegt und mechanisch, beispielsweise durch Walzen, miteinander verbunden. Die erste Schicht aus Kupfer umfasst dann die Oberseite des Kontaktelements, welche zur Verbindung des Kontaktelements mit der oberen Kontaktfläche des oberen Schaltungsträgers dient.According to a further advantageous development of the invention, the at least one contact element has a first layer, which contains copper or consists of copper, and a second layer. The first layer and the second layer are preferably laid flat on each other and mechanically, for example by rollers, connected to each other. The first layer of copper then comprises the upper side of the contact element, which serves to connect the contact element to the upper contact surface of the upper circuit carrier.

Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die zweite Schicht des mindestens einen Kontaktelements Aluminium oder eine Aluminiumlegierung enthält oder aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht. Ein solches Kontaktelement eignet sich beispielsweise zum Verbinden mit einem Halbleiterbauelement, welches einen oberseitigen Anschluss aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung wie beispielsweise AICu oder AlSiCu aufweist. Die zweite Schicht aus Aluminium umfasst dann die Unterseite des Kontaktelements, welche zur Verbindung des Kontaktelements mit dem oberseitigen Anschluss des Halbleiterbauelements dient.It is preferably provided that the second layer of the at least one contact element contains aluminum or an aluminum alloy or consists of aluminum or an aluminum alloy. Such a contact element is suitable, for example, for connection to a semiconductor component which has a top-side connection made of aluminum or an aluminum alloy such as AICu or AlSiCu. The second layer of aluminum then comprises the underside of the contact element, which serves to connect the contact element to the upper-side terminal of the semiconductor device.

Es wird auch ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktanordnung vorgeschlagen. Dabei wird mindestens ein unterseitiger Anschluss eines Halbleiterbauelements mit mindestens einer unteren Kontaktfläche eines unteren Schaltungsträgers verbunden, und mindestens ein oberseitiger Anschluss des Halbleiterbauelements wird mit einer Unterseite mindestens eines Kontaktelements mittels Bonden verbunden.A method for producing a contact arrangement is also proposed. In this case, at least one lower-side connection of a semiconductor component is connected to at least one lower contact surface of a lower circuit carrier, and at least one upper-side connection of the semiconductor component is connected to a lower side of at least one contact element by means of bonding.

Das Halbleiterbauelement ist beispielsweise ein Leistungshalbleiter, insbesondere ein MOSFET oder ein IGBT. Der untere Schaltungsträger ist beispielsweise ein DBC (Direct Bonded Copper) mit einer Kupferschicht, an welcher die untere Kontaktfläche des unteren Schaltungsträgers ausgebildet ist.The semiconductor component is, for example, a power semiconductor, in particular a MOSFET or an IGBT. The lower circuit carrier is for example a DBC (Direct Bonded Copper) with a copper layer, on which the lower contact surface of the lower circuit carrier is formed.

Erfindungsgemäß wird eine Oberseite des mindestens einen Kontaktelements mit einer oberen Kontaktfläche eines oberen Schaltungsträgers verbunden. Auch der obere Schaltungsträger ist beispielsweise ein DBC (Direct Bonded Copper) mit einer Kupferschicht, an welcher die obere Kontaktfläche des oberen Schaltungsträgers ausgebildet ist.According to the invention, an upper side of the at least one contact element is connected to an upper contact surface of an upper circuit carrier. The upper circuit carrier is also, for example, a DBC (Direct Bonded Copper) with a copper layer on which the upper contact surface of the upper circuit carrier is formed.

Der unterseitige Anschluss des Halbleiterbauelements wird vorzugsweise mit der unteren Kontaktfläche des unteren Schaltungsträgers mittels Löten oder Sintern verbunden. Ebenso wird die Oberseite des mindestens einen Kontaktelements mit der oberen Kontaktfläche des oberen Schaltungsträgers vorzugsweise mittels Löten oder Sintern verbunden.The lower-side terminal of the semiconductor device is preferably connected to the lower contact surface of the lower circuit substrate by means of soldering or sintering. Likewise, the upper side of the at least one contact element is preferably connected to the upper contact surface of the upper circuit carrier by means of soldering or sintering.

Vorteile der Erfindung Advantages of the invention

Die vorliegende Erfindung gestattet die Herstellung einer Kontaktanordnung für doppelseitige Modulkonzepte, also die Verbindung eines zentral angeordneten Halbleiterbauelements mit einem unteren Schaltungsträger und einem oberen Schaltungsträger. Beide Schaltungsträger können dabei mittels Löten oder Sintern in die Kontaktanordnung eingebunden werden. Die erfindungsgemäße Kontaktanordnung kann verschiedenartige Halbleiterbauelemente umfassen. Insbesondere können kostengünstige Halbleiterbauelemente verwendet werden, welche einen oberseitigen Anschluss mit einer Oberfläche aus Aluminium aufweisen. Durch Verbinden eines geeigneten Kontaktelements mit dem oberseitigen Anschluss des Halbleiterbauelements liegt immer eine lötbare oder sinterbare Oberfläche außen und kann mit der oberen Kontaktfläche des oberen Schaltungsträgers mittels Löten oder Sintern verbunden werden.The present invention allows the production of a contact arrangement for double-sided module concepts, ie the connection of a centrally arranged semiconductor component with a lower circuit carrier and an upper circuit carrier. Both circuit carriers can be integrated into the contact arrangement by means of soldering or sintering. The contact arrangement according to the invention may comprise various types of semiconductor components. In particular, low-cost semiconductor devices can be used, which have a top-side connection with a surface made of aluminum. By connecting a suitable contact element to the top terminal of the semiconductor device, a solderable or sinterable surface is always left outside and can be connected to the top contact surface of the top circuit substrate by means of soldering or sintering.

Des Weiteren können Stufenätzung bei DBCs, AMBs sowie Prägeprozesse bei Stanzgitter entfallen, da erforderliche Stufen, beziehungsweise Erhöhungen, von dem einen Kontaktelement, oder bei Bedarf von mehreren Kontaktelementen, ausgeglichen werden. Damit lassen sich kostengünstige und hinsichtlich der Fertigbarkeit einfache, niederinduktive doppelseitige Verschaltung in Modulen realisieren. Auch für aufwändige Sensordesigns ist eine erfindungsgemäße Kontaktanordnung einsetzbar. Es können somit Stufenstrukturen auf dem Halbleiterbauelement sowie auf dem Schaltungsträger geschaffen werden um bei doppelseitigen Moduldesigns erforderliche Mindestabstände einzuhalten und Vergießmöglichkeiten sicher zu stellen.Furthermore, step etching in DBCs, AMBs as well as punching grid stamping processes can be dispensed with, since required steps or elevations, respectively, are compensated for by the one contact element or, if necessary, by a plurality of contact elements. This can be cost-effective and easy to implement in terms of manufacturability, low-inductance double-sided interconnection in modules. Even for complex sensor designs, a contact arrangement according to the invention can be used. Step structures can thus be created on the semiconductor component as well as on the circuit carrier in order to comply with minimum distances required for double-sided module designs and to ensure potting options.

Die Erfindung gestattet ein einfaches und schnelles Aufbringen des Kontaktelements auf das Halbleiterbauelement mittels Bonden. Von dem Halbleiterbauelement zu dem oberen Schaltungsträger ist dabei eine flächige Stromabführung mit einem verhältnismäßig geringen Übergangswiderstand gewährleistet.The invention allows a simple and rapid application of the contact element to the semiconductor device by means of bonding. From the semiconductor device to the upper circuit carrier while a flat power dissipation is ensured with a relatively low contact resistance.

Figurenlistelist of figures

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Seitenansicht einer Kontaktanordnung vor Aufbringen eines oberen Schaltungsträgers,
  • 2 eine schematische Seitenansicht einer Kontaktanordnung nach Aufbringen des oberen Schaltungsträgers,
  • 3 eine schematische Draufsicht auf die Kontaktanordnung aus 2 und,
  • 4 eine schematische Seitenansicht einer Kontaktanordnung gemäß einer anderen Ausführungsform.
Show it:
  • 1 a schematic side view of a contact arrangement before applying an upper circuit substrate,
  • 2 a schematic side view of a contact arrangement after application of the upper circuit substrate,
  • 3 a schematic plan view of the contact arrangement 2 and,
  • 4 a schematic side view of a contact arrangement according to another embodiment.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted by the same reference numerals, wherein a repeated description of these elements is dispensed with in individual cases. The figures illustrate the subject matter of the invention only schematically.

1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer unvollständigen Kontaktanordnung 5 während der Herstellung und vor dem Aufbringen eines oberen Schaltungsträgers 40. Die Kontaktanordnung 5 umfasst einen unteren Schaltungsträger 20, welcher auf einem Kühlelement 60 angeordnet ist. Das Kühlelement 60 dient zur Abfuhr von Wärme, die im Betrieb der Kontaktanordnung 5 erzeugt wird. 1 shows a schematic side view of an incomplete contact arrangement 5 during manufacture and before the application of an upper circuit carrier 40 , The contact arrangement 5 includes a lower circuit carrier 20 which is on a cooling element 60 is arranged. The cooling element 60 serves to dissipate heat during operation of the contact arrangement 5 is produced.

Der untere Schaltungsträger 20 ist vorliegend als DBC (Direct Bonded Copper) ausgebildet und umfasst eine zentral angeordnete untere Keramikschicht 26. Die untere Keramikschicht 26 ist von einer ersten unteren Kupferschicht 25 und einer zweiten unteren Kupferschicht 27 umgeben. Die zweite untere Kupferschicht 27 ist dabei dem Kühlelement 60 zugewandt und mit dem Kühlelement 60 mechanisch verbunden.The lower circuit carrier 20 is presently designed as DBC (Direct Bonded Copper) and comprises a centrally arranged lower ceramic layer 26 , The lower ceramic layer 26 is from a first lower copper layer 25 and a second lower copper layer 27 surround. The second lower copper layer 27 is the cooling element 60 facing and with the cooling element 60 mechanically connected.

Die erste untere Kupferschicht 25, die dem Kühlelement 60 abgewandt ist, ist derart strukturiert, dass eine Leiterbahnstruktur ausgebildet ist. Von der unteren Keramikschicht 26 weg weisende Oberflächen der ersten unteren Kupferschicht 25 bilden mehrere untere Kontaktflächen 22 des unteren Schaltungsträgers 20. Die unteren Kontaktflächen 22 dienen insbesondere zur Verbindung des unteren Schaltungsträgers 20 mit einem Halbleiterbauelement 10 oder mit mehreren Halbleiterbauelementen 10.The first lower copper layer 25 that the cooling element 60 is remote, is structured such that a conductor track structure is formed. From the lower ceramic layer 26 away-facing surfaces of the first lower copper layer 25 form a plurality of lower contact surfaces 22 of the lower circuit carrier 20 , The lower contact surfaces 22 in particular serve to connect the lower circuit carrier 20 with a semiconductor device 10 or with multiple semiconductor devices 10 ,

Die Kontaktanordnung 5 umfasst vorliegend ein Halbleiterbauelement 10. Das Halbleiterbauelement 10 weist einen unterseitigen Anschluss 12 auf, welcher eine Metallisierung aus Kupfer oder Silber oder Gold aufweist. Der unterseitige Anschluss 12 des Halbleiterbauelements 10 ist mit der unteren Kontaktfläche 22 des unteren Schaltungsträgers 20 mittels Löten oder Sintern durch eine Verbindungsschicht 50 verbunden.The contact arrangement 5 In this case, a semiconductor component is included 10 , The semiconductor device 10 has a bottom port 12 on, which has a metallization of copper or silver or gold. The bottom connection 12 of the semiconductor device 10 is with the bottom contact surface 22 of the lower circuit carrier 20 by soldering or sintering through a bonding layer 50 connected.

Das Halbleiterbauelement 10 weist vorliegend zwei oberseitige Anschlüsse 14 auf, welche jeweils eine Metallisierung aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung aufweisen. Die beiden oberseitigen Anschlüsse 14 des Halbleiterbauelements 10 sind jeweils mit einer Unterseite 32 eines Kontaktelements 30 mittels Bonden verbunden.The semiconductor device 10 has in this case two top-side connections 14 each having a metallization of aluminum or an aluminum alloy. The two top connectors 14 of the semiconductor device 10 are each with a bottom 32 a contact element 30 connected by bonding.

Die Kontaktelemente 30 sind vorliegend als flache Bändchenbonds ausgeführt. Die Kontaktelemente 30 weisen jeweils eine erste Schicht auf, welche Kupfer enthält oder aus Kupfer besteht. Die Kontaktelemente 30 weisen auch jeweils eine zweite Schicht auf, welche Aluminium oder eine Aluminiumlegierung enthält oder aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht. Die Unterseiten 32 der Kontaktelement 30, die mittels Bonden mit den oberseitigen Anschlüssen 14 des Halbleiterbauelements 10 verbunden sind, sind jeweils an der zweiten Schicht der Kontaktelemente 30 ausgebildet.The contact elements 30 are in the present case designed as flat ribbon bonds. The contact elements 30 each have a first layer which contains copper or consists of copper. The contact elements 30 also each have a second layer containing aluminum or an aluminum alloy or made of aluminum or an aluminum alloy. The subpages 32 the contact element 30 , which by means of bonding with the top-side connections 14 of the semiconductor device 10 are connected to each other on the second layer of the contact elements 30 educated.

Die Kontaktelemente 30 weisen auch jeweils eine Oberseite 34 auf, welche jeweils an der ersten Schicht der Kontaktelemente 30 ausgebildet sind. Die Oberseiten 34 der Kontaktelemente 30 sind dabei dem Halbleiterbauelement 10 abgewandt.The contact elements 30 also each have a top 34 on, which in each case at the first layer of the contact elements 30 are formed. The tops 34 the contact elements 30 are the semiconductor device 10 away.

Die oberseitigen Anschlüsse 14 des Halbleiterbauelements 10 können auch jeweils eine Metallisierung aus Kupfer oder Silber oder Gold aufweisen. In diesem Fall können die mit dem Halbleiterbauelement 10 verbundenen Kontaktelemente 30 genau eine Schicht aufweisen, welche Kupfer enthält oder aus Kupfer besteht oder Silber enthält oder aus Silber besteht oder Gold enthält oder aus Gold besteht. Die Oberseiten 34 und die Unterseiten 32 der Kontaktelemente 30 sind dann jeweils an der genau einen Schicht des Kontaktelements 30 ausgebildet. Die Kontaktelement 30 können auch als Bonddrähte ausgebildet sein.The top-side connections 14 of the semiconductor device 10 may also each have a metallization of copper or silver or gold. In this case, those with the semiconductor device 10 connected contact elements 30 have exactly one layer which contains copper or consists of copper or contains silver or consists of silver or contains gold or consists of gold. The tops 34 and the bottoms 32 the contact elements 30 are then each at the exact one layer of the contact element 30 educated. The contact element 30 can also be designed as bonding wires.

Die Kontaktanordnung 5 umfasst vorliegend auch zwei Stapel von Kontaktelementen 30, welche mit der ersten unteren Kupferschicht 25 des unteren Schaltungsträgers 20 verbunden sind. Dabei ist jeweils ein unteres Kontaktelement 30 des Stapels mit einer der unteren Kontaktflächen 22 des unteren Schaltungsträgers 20 verbunden. Die Kontaktelemente 30 der beiden Stapel sind dabei übereinander angeordnet und mittels Bonden miteinander verbunden.The contact arrangement 5 in the present case also comprises two stacks of contact elements 30 , which with the first lower copper layer 25 of the lower circuit carrier 20 are connected. In each case, a lower contact element 30 of the stack with one of the lower contact surfaces 22 of the lower circuit carrier 20 connected. The contact elements 30 the two stacks are arranged one above the other and connected to each other by means of bonding.

2 zeigt eine schematische Seitenansicht der vollständigen Kontaktanordnung 5 nach dem Aufbringen des oberen Schaltungsträgers 40. Der obere Schaltungsträger 40 ist vorliegend als DBC (Direct Bonded Copper) ausgebildet und umfasst eine zentral angeordnete obere Keramikschicht 6. Die obere Keramikschicht 46 ist von einer ersten oberen Kupferschicht 45 und einer zweiten oberen Kupferschicht 47 umgeben. 2 shows a schematic side view of the complete contact arrangement 5 after applying the upper circuit carrier 40 , The upper circuit carrier 40 is presently designed as DBC (Direct Bonded Copper) and comprises a centrally arranged upper ceramic layer 6 , The upper ceramic layer 46 is from a first upper copper layer 45 and a second upper copper layer 47 surround.

Die erste obere Kupferschicht 45 des oberen Schaltungsträger 40 ist dem Halbleiterbauelement 10 zugewandt und ist derart strukturiert, dass eine Leiterbahnstruktur ausgebildet ist. Von der oberen Keramikschicht 46 weg weisende Oberflächen der ersten oberen Kupferschicht 45 bilden mehrere obere Kontaktflächen 44 des oberen Schaltungsträgers 40. Die oberen Kontaktflächen 44 dienen insbesondere zur Verbindung des oberen Schaltungsträgers 40 mit einem Halbleiterbauelement 10 oder mit mehreren Halbleiterbauelementen 10.The first upper copper layer 45 of the upper circuit carrier 40 is the semiconductor device 10 facing and is structured such that a conductor track structure is formed. From the upper ceramic layer 46 away-facing surfaces of the first upper copper layer 45 form several upper contact surfaces 44 of the upper circuit carrier 40 , The upper contact surfaces 44 are used in particular for connecting the upper circuit carrier 40 with a semiconductor device 10 or with multiple semiconductor devices 10 ,

Die Oberseiten 34 der beiden Kontaktelemente 30, welche mit dem Halbleiterbauelement 10 verbunden sind, sind dem oberen Schaltungsträger 40 zugewandt. Die Oberseiten 34 der beiden Kontaktelements 30 sind mit jeweils einer der oberen Kontaktflächen 44 des oberen Schaltungsträgers 40 mittels Löten oder Sintern durch je eine Verbindungsschicht 50 verbunden.The tops 34 the two contact elements 30 , which with the semiconductor device 10 are connected to the upper circuit carrier 40 facing. The tops 34 the two contact element 30 are each with one of the upper contact surfaces 44 of the upper circuit carrier 40 by means of soldering or sintering by a respective connection layer 50 connected.

Die zwei Stapel von Kontaktelementen 30, welche mit der ersten unteren Kupferschicht 25 des unteren Schaltungsträgers 20 verbunden sind, sind ebenfalls mit dem oberen Schaltungsträger 40 verbunden. Dabei ist jeweils ein oberes Kontaktelement 30 des Stapels mit jeweils einer der oberen Kontaktflächen 44 des oberen Schaltungsträgers 40 mittels Löten oder Sintern durch je eine Verbindungsschicht 50 verbunden.The two stacks of contact elements 30 , which with the first lower copper layer 25 of the lower circuit carrier 20 are also connected to the upper circuit carrier 40 connected. In each case, an upper contact element 30 of the stack, each with one of the upper contact surfaces 44 of the upper circuit carrier 40 by means of soldering or sintering by a respective connection layer 50 connected.

Die Höhe der beiden Stapel von Kontaktelementen 30 mit der zugehörigen Verbindungsschicht 50 entspricht dabei der Höhe des Halbleiterbauelements 10 mit den verbundenen Kontaktelementen 30 und den zugehörigen Verbindungsschichten 50. Als Höhe wird dabei der Abstand zwischen der unteren Kontaktfläche 22 des unteren Schaltungsträgers 20 und der oberen Kontaktfläche 44 des oberen Schaltungsträgers 40 bezeichnet.The height of the two stacks of contact elements 30 with the associated connection layer 50 corresponds to the height of the semiconductor device 10 with the connected contact elements 30 and the associated connection layers 50 , The height is the distance between the lower contact surface 22 of the lower circuit carrier 20 and the upper contact surface 44 of the upper circuit carrier 40 designated.

3 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Kontaktanordnung 5 aus 2. Dabei ist der obere Schaltungsträger 40 nur teilweise dargestellt. Die obere Keramikschicht 46 und die zweite obere Kupferschicht 47 sind nicht dargestellt und die erste obere Kupferschicht 45 ist geschnitten und somit nur zum Teil sichtbar. 3 shows a schematic plan view of the contact arrangement 5 out 2 , In this case, the upper circuit carrier 40 only partially shown. The upper ceramic layer 46 and the second upper copper layer 47 are not shown and the first upper copper layer 45 is cut and therefore only partially visible.

4 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Kontaktanordnung 5 gemäß einer anderen Ausführungsform. Die hier gezeigte Kontaktanordnung 5 gemäß der anderen Ausführungsform entspricht weitgehend der in 1 bis 3 gezeigten Kontaktanordnung 5. 4 shows a schematic side view of a contact arrangement 5 according to another embodiment. The contact arrangement shown here 5 according to the other embodiment is largely the in 1 to 3 shown contact arrangement 5 ,

Abweichend von der der in 1 bis 3 gezeigten Kontaktanordnung 5 ist der obere Schaltungsträger 40 der hier gezeigten Kontaktanordnung 5 gemäß der anderen Ausführungsform als Stanzgitter ausgebildet. Der obere Schaltungsträger 40 ist dabei derart strukturiert, dass eine Leiterbahnstruktur ausgebildet ist.Deviating from the one in 1 to 3 shown contact arrangement 5 is the upper circuit carrier 40 the contact arrangement shown here 5 formed according to the other embodiment as a stamped grid. The upper circuit carrier 40 is structured such that a conductor track structure is formed.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen. The invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects highlighted therein. Rather, within the scope given by the claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of expert action.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (10)

Kontaktanordnung (5), umfassend mindestens ein Halbleiterbauelement (10), mindestens einen unteren Schaltungsträger (20) und mindestens ein Kontaktelement (30), wobei mindestens ein unterseitiger Anschluss (12) des Halbleiterbauelements (10) mit mindestens einer unteren Kontaktfläche (22) des unteren Schaltungsträgers (20) verbunden ist, und mindestens ein oberseitiger Anschluss (14) des Halbleiterbauelements (10) mit einer Unterseite (32) des mindestens einen Kontaktelements (30) mittels Bonden verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberseite (34) mindestens eines Kontaktelements (30) mit mindestens einer oberen Kontaktfläche (44) eines oberen Schaltungsträgers (40) verbunden ist.Contact arrangement (5) comprising at least one semiconductor component (10), at least one lower circuit carrier (20) and at least one contact element (30), wherein at least one lower side terminal (12) of the semiconductor component (10) having at least one lower contact surface (22) of the is connected to the lower circuit carrier (20), and at least one upper-side terminal (14) of the semiconductor device (10) is connected to a lower side (32) of the at least one contact element (30) by means of bonding, characterized in that an upper side (34) at least one Contact element (30) with at least one upper contact surface (44) of an upper circuit carrier (40) is connected. Kontaktanordnung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der unterseitige Anschluss (12) des Halbleiterbauelements (10) mit der unteren Kontaktfläche (22) des unteren Schaltungsträgers (20) mittels Löten oder Sintern durch eine Verbindungsschicht (50) verbunden ist, und/oder dass die Oberseite (34) des mindestens einen Kontaktelements (30) mit der oberen Kontaktfläche (44) des oberen Schaltungsträgers (40) mittels Löten oder Sintern durch eine Verbindungsschicht (50) verbunden ist.Contact arrangement (5) after Claim 1 characterized in that the lower side terminal (12) of the semiconductor device (10) is connected to the lower contact surface (22) of the lower circuit substrate (20) by soldering or sintering through a connection layer (50), and / or the upper side (34 ) of the at least one contact element (30) is connected to the upper contact surface (44) of the upper circuit carrier (40) by soldering or sintering through a connection layer (50). Kontaktanordnung (5) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktanordnung (5) mehrere Kontaktelemente (30) umfasst, welche übereinander angeordnet und miteinander verbunden sind.Contact arrangement (5) according to one of the preceding claims, characterized in that the contact arrangement (5) comprises a plurality of contact elements (30) which are arranged one above the other and connected to each other. Kontaktanordnung (5) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kontaktelement (30) als Bonddraht ausgeführt ist.Contact arrangement (5) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one contact element (30) is designed as a bonding wire. Kontaktanordnung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kontaktelement (30) als flacher Bändchenbond ausgeführt ist.Contact arrangement (5) according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the at least one contact element (30) is designed as a flat ribbon bond. Kontaktanordnung (5) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kontaktelement (30) genau eine Schicht aufweist, welche Kupfer enthält oder aus Kupfer besteht oder Silber enthält oder aus Silber besteht oder Gold enthält oder aus Gold besteht.Contact arrangement (5) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one contact element (30) has exactly one layer which contains copper or consists of copper or contains silver or consists of silver or contains gold or consists of gold. Kontaktanordnung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kontaktelement (30) eine erste Schicht, welche Kupfer enthält oder aus Kupfer besteht, und eine zweite Schicht aufweist.Contact arrangement (5) according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that the at least one contact element (30) comprises a first layer which contains copper or consists of copper, and a second layer. Kontaktanordnung (5) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht Aluminium oder eine Aluminiumlegierung enthält oder aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.Contact arrangement (5) after Claim 7 , characterized in that the second layer contains aluminum or an aluminum alloy or consists of aluminum or an aluminum alloy. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktanordnung (5), wobei mindestens ein unterseitiger Anschluss (12) eines Halbleiterbauelements (10) mit mindestens einer unteren Kontaktfläche (22) eines unteren Schaltungsträgers (20) verbunden wird, und mindestens ein oberseitiger Anschluss (14) des Halbleiterbauelements (10) mit einer Unterseite (32) mindestens eines Kontaktelements (30) mittels Bonden verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberseite (34) des mindestens einen Kontaktelements (30) mit einer oberen Kontaktfläche (44) eines oberen Schaltungsträgers (40) verbunden wird.A method for producing a contact arrangement (5), wherein at least one lower-side terminal (12) of a semiconductor component (10) is connected to at least one lower contact area (22) of a lower circuit carrier (20), and at least one upper-side terminal (14) of the semiconductor component (10). 10) is connected to a lower side (32) of at least one contact element (30) by means of bonding, characterized in that an upper side (34) of the at least one contact element (30) is connected to an upper contact surface (44) of an upper circuit carrier (40) , Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der unterseitige Anschluss (12) des Halbleiterbauelements (10) mit der unteren Kontaktfläche (22) des unteren Schaltungsträgers (20) mittels Löten oder Sintern verbunden wird, und/oder die Oberseite (34) des mindestens einen Kontaktelements (30) mit der oberen Kontaktfläche (44) des oberen Schaltungsträgers (40) mittels Löten oder Sintern verbunden wird.Method according to Claim 9 , characterized in that the lower-side terminal (12) of the semiconductor device (10) is connected to the lower contact surface (22) of the lower circuit carrier (20) by means of soldering or sintering, and / or the upper side (34) of the at least one contact element (30 ) is connected to the upper contact surface (44) of the upper circuit carrier (40) by means of soldering or sintering.
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