DE102018201326B4 - Contact arrangement, electronic power module and method for producing an electronic power module - Google Patents

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Abstract

Kontaktanordnung eines ungehäusten Siliziumhalbleiterbauteils (18) eines elektronischen Leistungsmoduls in einer Getriebesteuerung, miteiner auf einem Schaltungsträger (12) angeordneten ersten Leiterbahn (14), wobeidas Siliziumhalbleiterbauteil (18) eine dem Schaltungsträger zugewandte Unterseite (20) aufweist, die mit der ersten Leiterbahn (14) elektrisch leitend verbunden ist,auf dem Siliziumhalbleiterbauteil (18) ein beschichteter Kupfer Clip (24) elektrisch leitend angeordnet ist, der mit einer auf dem Schaltungsträger (12) angeordneten und von der ersten Leiterbahn (14) verschiedenen zweiten Leiterbahn (16) elektrisch leitend verbunden ist, unddie Beschichtung des Kupfer Clips (24) eine öldampfresistente Beschichtung ist, die NiAu aufweist, undder beschichtete Kupfer Clip (24) über einen elektrischen Leitkleber mit der zweiten Leiterbahn (16) und mit einer dem Schaltungsträger (12) abgewandten Oberseite (26) des Siliziumhalbleiterbauteils (18) elektrisch leitend verbunden ist.Contact arrangement of an unhoused silicon semiconductor component (18) of an electronic power module in a transmission control, with a first conductor track (14) arranged on a circuit carrier (12), wherein the silicon semiconductor component (18) has an underside (20) facing the circuit carrier, which is connected to the first conductor track (14 ) is electrically conductively connected, on the silicon semiconductor component (18) a coated copper clip (24) is electrically conductively arranged, which is electrically conductively arranged with a second conductor track (16) arranged on the circuit carrier (12) and different from the first conductor track (14). is connected, and the coating of the copper clip (24) is an oil vapor-resistant coating which has NiAu, and the coated copper clip (24) is connected to the second conductor track (16) and to a top side (26 ) of the silicon semiconductor component (18) is electrically conductively connected.

Description

Kontaktanordnung, elektronisches Leistungsmodul und Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Leistungsmoduls e Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung eines ungehäusten Siliziumhalbleiterbauteils mit einer auf einem Schaltungsträger angeordneten Leiterbahn.Contact arrangement, electronic power module and method for producing an electronic power module e The invention relates to a contact arrangement of an unpackaged silicon semiconductor component with a conductor track arranged on a circuit carrier.

Kontaktanordnungen eines Siliziumhalbleiterbauteils mit einem Schaltungsträger sind allgemein bekannt. Bei den bekannten Kontaktanordnungen wird zwischen einer gehäusten Ausbildung und einer ungehäusten Ausbildung unterschieden. Bei einer gehäusten Ausbildung wird die Kontaktanordnung umgossen bzw. vergossen, was auch als „Molding“ bezeichnet wird. Bei der gehäusten Ausführungsvariante ist weiterhin bekannt, dass auf der Oberseite des Siliziumhalbleiterbauteils ein Kupfer Clip aufgelötet und mit dem Schaltungsträger bzw. einer darauf angeordneten Leiterbahn verbunden wird. Durch das Vergießen der Kontaktanordnung kann der Kupfer Clip vor äußeren Einflüssen geschützt werden, da dieser anderenfalls korrodieren kann. Nachteilig ist, dass bei der gehäusten Ausbildung aufgrund des Vergusses auf dem Siliziumhalbleiterbauteil keine weiteren Kontakte nachträglich angeordnet werden können.Contact arrangements of a silicon semiconductor component with a circuit carrier are generally known. In the known contact arrangements, a distinction is made between a housed design and an unhoused design. In the case of a housed design, the contact arrangement is encapsulated or encapsulated, which is also referred to as “molding”. In the case of the housed embodiment variant, it is also known that a copper clip is soldered onto the upper side of the silicon semiconductor component and is connected to the circuit carrier or a conductor track arranged thereon. By encapsulating the contact arrangement, the copper clip can be protected from external influences, since it can otherwise corrode. The disadvantage is that in the case of the encapsulated design, no further contacts can be arranged subsequently due to the encapsulation on the silicon semiconductor component.

Bei der ungehäusten Ausbildung der Kontaktanordnung wird das Siliziumhalbleiterbauteil nicht umgossen. Auf der Oberseite des auf dem Schaltungsträger angeordneten Siliziumhalbleiterbauteils wird ein Kontakt mittels einer Drahtbondverbindung ausgebildet. Hierzu wird ein Draht aus Aluminium auf das Siliziumhalbleiterbauteil gebondet, beispielsweise mittels eines Ultraschall-Reibschweißprozesses. Nachteilig ist, dass ein Aluminiumdraht eine reduzierte Stromtragfähigkeit aufweist. Um die erforderliche Stromtragfähigkeit der Anbindung an das Siliziumhalbleiterbauteil zu erzielen, wird auf der Oberseite des Siliziumhalbleiterbauteils eine Mehrzahl von Aluminium Dickdrähten angeordnet. Diese mehreren, meist nebeneinander angeordneten, Aluminium Dickdrähte erfordern einen entsprechenden Platzbedarf, weshalb, im Vergleich zur gehäusten Ausbildung der Kontaktanordnung, bei der ungehäusten Ausbildung das Siliziumhalbleiterbauteil flächenmäßig größer ausgebildet ist. Daher weist das Siliziumhalbleiterbauteil prozessbedingt in der Regel eine rechteckige, langgezogene Form auf, um die Aluminium Dickdrähte nebeneinander anordnen zu können.In the case of the unhoused formation of the contact arrangement, the silicon semiconductor component is not encapsulated. A contact is formed by means of a wire bond connection on the upper side of the silicon semiconductor component arranged on the circuit carrier. For this purpose, an aluminum wire is bonded to the silicon semiconductor component, for example by means of an ultrasonic friction welding process. The disadvantage is that an aluminum wire has a reduced current-carrying capacity. In order to achieve the required current-carrying capacity of the connection to the silicon semiconductor component, a plurality of thick aluminum wires are arranged on the upper side of the silicon semiconductor component. These several thick aluminum wires, usually arranged next to one another, require a corresponding amount of space, which is why, in comparison to the housed design of the contact arrangement, the silicon semiconductor component is designed to be larger in terms of surface area in the unhoused design. Therefore, the silicon semiconductor component usually has a rectangular, elongated shape due to the process, in order to be able to arrange the thick aluminum wires next to each other.

Somit sind unterschiedliche Formen der Siliziumhalbleiterbauteile erforderlich. Eine erste Form, für die gehäuste Variante, die in der Regel kleiner ist, und eine etwas größere zweite Form, für das ungehäuste Siliziumhalbleiterbauteil. Nachteilig hierbei ist, dass die Verfügbarkeit von ungehäusten Siliziumhalbleiterbauteilen stark eingeschränkt ist, da die Variante der ungehäusten Siliziumhalbleiterbauteile ein Sonderbauteil ist. Zudem kommt hinzu, dass die Sonderbauteile deutlich teurer sind.Thus, different shapes of the silicon semiconductor devices are required. A first shape, for the packaged variant, which is usually smaller, and a slightly larger second shape, for the bare silicon semiconductor device. The disadvantage here is that the availability of unhoused silicon semiconductor components is severely restricted, since the variant of the unhoused silicon semiconductor components is a special component. In addition, the special components are significantly more expensive.

Die DE 10 2015 015 699 A1 beschreibt ein elektronisches Leistungsmodul, mit wenigstens einem Halbleiterbauelement, das auf einem Träger angeordnet ist, sowie einem Kühlkörper, der in thermischem Kontakt mit dem Halbleiterbauteil steht, wobei der Träger aus einem Halbleitermaterial besteht und zugleich als Kühlkörper dient.the DE 10 2015 015 699 A1 describes an electronic power module with at least one semiconductor component that is arranged on a carrier and a heat sink that is in thermal contact with the semiconductor component, the carrier being made of a semiconductor material and also serving as a heat sink.

Die US 2003 / 0 067 071 A1 beschreibt einen Halbleiterbaustein mit einer verbesserten Kühlung, wobei ein Baustein auf einer Leiterplatte angeordnet wird, und auf einer der Leiterplatte abgewandten Seite des Bausteins eine Kühlstruktur angeordnet ist, die eine Nickelgoldbeschichtung aufweisen kann.US 2003/0 067 071 A1 describes a semiconductor module with improved cooling, a module being arranged on a printed circuit board and a cooling structure which can have a nickel-gold coating being arranged on a side of the module facing away from the printed circuit board.

Aus der DE 10 2011 077 757 A1 ist ein Verfahren zur Aushärtung eines elektrisch leitfähigen Klebstoffs zwischen zwei Fügepartnern bekannt.From the DE 10 2011 077 757 A1 a method for curing an electrically conductive adhesive between two joining partners is known.

Die US 2012 / 0 168 919 A1 offenbart ein Halbleiterbauteil und ein Verfahren zur Herstellung eben dieses.US 2012/0 168 919 A1 discloses a semiconductor component and a method for producing the same.

Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Kontaktanordnung eines ungehäusten Siliziumhalbleiterbauteils anzugeben, die eine sichere elektrische Kontaktierung ermöglicht, eine erhöhte Resistenz gegenüber äußeren Medien aufweist, und mittels derer die Herstellungskosten eines elektrischen Leistungsmoduls reduziert werden können.It is the object of the invention to specify a contact arrangement for an unhoused silicon semiconductor component which enables reliable electrical contacting, has increased resistance to external media and by means of which the production costs of an electrical power module can be reduced.

Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.The object is solved by the subject matter of the independent claims. Preferred embodiments of the invention are specified in the dependent claims of the following description and the drawings, which individually or in combination can represent an aspect of the invention.

Erfindungsgemäß ist eine Kontaktanordnung eines ungehäusten Siliziumhalbleiterbauteils eines elektronischen Leistungsmoduls in einer Getriebesteuerung vorgesehen, mit einer auf einem Schaltungsträger angeordneten ersten Leiterbahn , wobei das Siliziumhalbleiterbauteil eine dem Schaltungsträger zugewandte Unterseite aufweist, die mit der ersten Leiterbahn elektrisch leitend verbunden ist, und auf dem Siliziumhalbleiterbauteil ein beschichteter Kupfer Clip elektrisch leitend angeordnet ist, der mit einer auf dem Schaltungsträger angeordneten und von der ersten Leiterbahn verschiedenen zweiten Leiterbahn elektrisch leitend verbunden ist, und die Beschichtung des Kupfer Clips eine öldampfresistente Beschichtung ist, die NiAu aufweist, und der beschichtete Kupfer Clip über einen elektrischen Leitkleber mit der zweiten Leiterbahn und mit einer dem Schaltungsträger abgewandten Oberseite des Siliziumhalbleiterbauteils elektrisch leitend verbunden ist.According to the invention, a contact arrangement of an unhoused silicon semiconductor component of an electronic power module in a transmission control is provided, with a first conductor track arranged on a circuit carrier, the silicon semiconductor component having an underside facing the circuit carrier, which is electrically conductively connected to the first conductor track, and a coated one on the silicon semiconductor component Copper clip is arranged to be electrically conductive, which is arranged on the circuit carrier and is electrically conductively connected to a second conductor track which is different from the first conductor track, and the coating of the copper clip is an oil vapor-resistant coating which has NiAu, and the coated copper clip has an electrical Conductive adhesive is electrically conductively connected to the second conductor track and to a top side of the silicon semiconductor component facing away from the circuit carrier.

Mit anderen Worten ist es ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass ein Schaltungsträger bereitgestellt wird, der eine erste Leiterbahn und eine von der ersten Leiterbahn verschiedene zweite Leiterbahn aufweist. Die erste Leiterbahn und auch die zweite Leiterbahn sind vorzugsweise auf den Schaltungsträger aufgedruckt.In other words, one aspect of the present invention is that a circuit carrier is provided which has a first interconnect and a second interconnect that is different from the first interconnect. The first conductor track and also the second conductor track are preferably printed onto the circuit carrier.

Ein ungehäustes Siliziumhalbleiterbauteil ist auf dem Schaltungsträger angeordnet. Das Siliziumhalbleiterbauteil wird in der Regel auch als Siliziumchip oder Siliziumwafer bezeichnet. Das Siliziumhalbleiterbauteil weist eine dem Schaltungsträger zugewandte Unterseite auf. Mit dieser Unterseite ist das Siliziumhalbleiterbauteil zumindest abschnittsweise auf der ersten Leiterbahn angeordnet und mit dieser elektrisch leitend verbunden. Auf dem Siliziumhalbleiterbauteil ist ein beschichteter Kupfer Clip elektrisch leitend angeordnet, der zudem mit der zweiten Leiterbahn elektrisch leitend kontaktiert ist. Das Siliziumhalbleiterbauteil ist ungehäust und somit nicht mit einer Vergussmasse umhüllt und/oder vergossen.An unpackaged silicon semiconductor component is arranged on the circuit carrier. The silicon semiconductor component is usually also referred to as a silicon chip or silicon wafer. The silicon semiconductor component has an underside facing the circuit carrier. With this underside, the silicon semiconductor component is arranged at least in sections on the first conductor track and is electrically conductively connected to it. A coated copper clip is arranged in an electrically conductive manner on the silicon semiconductor component and is also electrically conductively contacted with the second conductor track. The silicon semiconductor component is not housed and is therefore not encased and/or encapsulated with an encapsulating compound.

Demnach ist vorgesehen, dass der Kupfer Clip eine Beschichtung aufweist. Die Beschichtung schützt den Kupfer Clip beispielsweise vor Korrosion, so dass eine dauerhafte und verlässliche Kontaktierung bereitgestellt werden kann. Im Vergleich zu der aus dem Stand der Technik bekannten ungehäusten Kontaktanordnungsvariante, bei dem auf der Oberseite des Siliziumhalbleiterbauteils Aluminium Dickdrähte angeordnet sind, kann mit dem Kupfer Clip eine vergleichsweise erhöhte Stromtragfähigkeit bereitgestellt werden, so dass die Abmessungen des Siliziumhalbleiterbauteils reduziert werden können. Auf diese Weise können die Kosten des elektronischen Leistungsmoduls reduziert werden. Idealerweise kann auf diese Weise die Bauteilgröße bzw. Form der Siliziumhalbleiterbauteile verwendet werden, die in der Regel für die gehäuste Variante angedacht ist bzw. Verwendung findet. Somit kann die Verfügbarkeit der Siliziumhalbleiterbauteile erhöht werden. Des Weiteren kann die Gefahr von Brüchen und/oder Vorschädigungen des Siliziumhalbleiterbautels durch den Ultraschall-Reibschweißprozess des Drahtbondens vermieden und/oder reduziert werden.Accordingly, it is provided that the copper clip has a coating. The coating protects the copper clip from corrosion, for example, so that permanent and reliable contact can be provided. Compared to the unhoused contact arrangement variant known from the prior art, in which thick aluminum wires are arranged on the upper side of the silicon semiconductor component, a comparatively increased current-carrying capacity can be provided with the copper clip, so that the dimensions of the silicon semiconductor component can be reduced. In this way, the cost of the electronic power module can be reduced. Ideally, the component size or shape of the silicon semiconductor components can be used in this way, which is generally considered or is used for the housed variant. The availability of the silicon semiconductor components can thus be increased. Furthermore, the risk of fractures and/or prior damage to the silicon semiconductor component can be avoided and/or reduced by the ultrasonic friction welding process of wire bonding.

Eine öldampfresistente Beschichtung kann für die Verwendung eines elektronischen Leistungsmoduls mit der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung von Vorteil sein, wenn das elektronische Leistungsmodul von Ölnebel umgeben ist, wie dies beispielsweise bei einem elektronischen Leistungsmodul zur Getriebesteuerung erforderlich sein kann. Demnach kann über die öldampfresistente Beschichtung des Kupfer Clips die Robustheit und/oder Langlebigkeit der Kontaktanordnung des ungehäusten Siliziumhalbleiterbauteils erhöht werden. Die öldampfresistente Beschichtung kann vorzugsweise auf den Kupfer Clip aufgedampft werden.An oil vapor-resistant coating can be advantageous for the use of an electronic power module with the contact arrangement according to the invention when the electronic power module is surrounded by oil mist, as may be necessary, for example, with an electronic power module for transmission control. Accordingly, the robustness and/or longevity of the contact arrangement of the unhoused silicon semiconductor component can be increased via the oil vapor-resistant coating of the copper clip. The oil vapor resistant coating can preferably be vapour-deposited on the copper clip.

Erfindungsgemäß weist die Beschichtung NiAu auf. Demnach ist vorgesehen, dass der Kupfer Clip mit einer Nickelgold-Beschichtung zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, ummantelt ist. Eine Nickelgold-Beschichtung weist eine hohe Resistenz gegen Öldampf auf. Zudem ist diese elektrisch leitend. Auf diese Weise kann die Resistenz der ungehäusten Kontaktanordnung gegen äußere Einflüsse erhöht werden.According to the invention, the coating has NiAu. Accordingly, it is provided that the copper clip is encased with a nickel-gold coating at least in sections, preferably completely. A nickel-gold coating has a high resistance to oil vapor. In addition, this is electrically conductive. In this way, the resistance of the unhoused contact arrangement to external influences can be increased.

Grundsätzlich ist es denkbar, dass das Siliziumhalbleiterbauteil auf die erste Leiterbahn über eine Lot- und/oder Sinterverbindung elektrisch leitend angeordnet bzw. verbunden ist. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass das Siliziumhalbleiterbauteil über eine Bauteilunterseitenkontaktierung, die als elektrischer Leitkleber ausgebildet ist, elektrisch leitend mit der ersten Leiterbahn verbunden ist. Die Ausbildung der Bauteilunterseitenkontaktierung mittels eines elektrischen Leitklebers stellt eine saubere Kontaktierungsmöglichkeit dar, so dass auf diese Weise eine Verschmutzung der Oberfläche des Schaltungsträgers während des Kontaktierungsvorgangs reduziert werden kann. Somit kann eine saubere Oberfläche für ein nachträgliches Drahtbonden von Logikhalbleitern auf den Schaltungsträger bereitgestellt werden.In principle, it is conceivable for the silicon semiconductor component to be arranged or connected in an electrically conductive manner to the first conductor track via a soldered and/or sintered connection. A preferred development of the invention is that the silicon semiconductor component is electrically conductively connected to the first conductor track via a component underside contact, which is designed as an electrically conductive adhesive. The formation of the underside contacting of the component by means of an electrical conductive adhesive represents a clean contacting possibility, so that contamination of the surface of the circuit carrier during the contacting process can be reduced in this way. A clean surface can thus be provided for subsequent wire bonding of logic semiconductors to the circuit carrier.

Erfindungsgemäß ist der beschichtete Kupfer Clip über einen elektrischen Leitkleber mit der zweiten Leiterbahn und mit der Oberseite des Siliziumhalbleiterbauteils elektrisch leitend verbunden ist.According to the invention, the coated copper clip is electrically conductively connected to the second conductor track and to the top side of the silicon semiconductor component via an electrically conductive adhesive.

In diesem Zusammenhang liegt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, dass der elektrische Leitkleber thermisch aushärtbar ist. Demnach ist vorgesehen, dass der elektrische Leitkleber zunächst auf die erste Leiterbahn aufgetragen wird. Im Anschluss daran wird das Siliziumhalbleiterbauteil über den elektrischen Leitkleber mit der ersten Leiterbahn kontaktiert. Weiterhin ist vorgesehen, dass auf der zweiten Leiterbahn und auf der Oberseite des Schaltungsträgers der elektrische Leitkleber aufgebracht wird, um den beschichteten Kupfer Clip mit der zweiten Leiterbahn und der Oberseite des Siliziumhalbleiterbauteils zu verbinden. Im Anschluss daran wird der elektrische Leitkleber erwärmt und härtet somit thermisch aus. Die Erwärmung kann vorzugsweise über einen Laser und/oder über ein Ofenprofil, das Wärme ausstrahlt, erfolgen.In this context, an advantageous development of the invention is that the electrically conductive adhesive can be thermally cured. Accordingly, it is provided that the electrically conductive adhesive is first applied to the first conductor track. The silicon semiconductor component is then contacted with the first conductor track via the electrically conductive adhesive. Furthermore, it is provided that the electrically conductive adhesive is applied to the second conductor track and to the top side of the circuit carrier in order to connect the coated copper clip to the second conductor track and the top side of the silicon semiconductor component. The electrically conductive adhesive is then heated and thus hardens thermally. The heating can preferably take place via a laser and/or via an oven profile that emits heat.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass der beschichtete Kupfer Clip vorgeformt ist. Es ist denkbar, dass der Kupfer Clip vor der Formgebung beschichtet wird. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Beschichtung des Kupfer Clips im Nachgang an die Formgebung des Kupfer Clips aufgebracht wird. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass die Beschichtung bei der Formgebung des Kupfer Clips beschädigt wird und der Kupfer Clip unbeschichtete Stellen aufweist. Somit kann die Robustheit des Kupfer Clips und/oder der Kontaktanordnung erhöht werden.An advantageous development of the invention is that the coated copper clip is preformed. It is conceivable that the copper clip is coated before it is shaped. Provision is particularly preferably made for the coating of the copper clip to be applied after the copper clip has been shaped. In this way it can be avoided that the coating is damaged during the shaping of the copper clip and the copper clip has uncoated areas. The robustness of the copper clip and/or the contact arrangement can thus be increased.

Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Leistungsmoduls zur Verwendung in einer Getriebesteuerung, umfassend die Schritte:

  • - Bereitstellen eines Schaltungsträgers mit einer auf dem Schaltungsträger angeordneten ersten Leiterbahn und einer von der ersten Leiterbahn verschiedenen zweiten Leiterbahn;
  • - Anordnung und elektrische Kontaktierung eines ungehäusten Siliziumhalbleiterbauteils mit einer dem Schaltungsträger zugewandten Unterseite auf der ersten Leiterbahn;
  • - Anordnen eines beschichteten Kupfer Clips zur elektrisch leitenden Kontaktierung des ungehäusten Siliziumhalbleiterbauteils mit der zweiten Leiterbahn des Schaltungsträgers, wobei der beschichtete Kupfer Clip (24) mit einer öldampfresistenten Beschichtung beschichtet wird, und die Beschichtung NiAu aufweist;
  • - Elektrisch leitende Verbindung des beschichteten Kupfer Clips über einen elektrischen Leitkleber mit der zweiten Leiterbahn und mit einer dem Schaltungsträger abgewandten Oberseite des Siliziumhalbleiterbauteils.
In addition, the invention relates to a method for producing an electronic power module for use in a transmission control, comprising the steps:
  • - providing a circuit carrier with a circuit carrier arranged on the first conductor track and a different from the first conductor track second conductor track;
  • - Arrangement and electrical contacting of an unpackaged silicon semiconductor component with a circuit carrier facing underside on the first conductor track;
  • - arranging a coated copper clip for electrically conductive contacting of the unpackaged silicon semiconductor component with the second conductor track of the circuit carrier, wherein the coated copper clip (24) is coated with an oil vapor-resistant coating, and the coating has NiAu;
  • - Electrically conductive connection of the coated copper clip via an electrically conductive adhesive with the second conductor track and with a circuit carrier facing away from the top side of the silicon semiconductor component.

Mit anderen Worten ist es ein Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass ein Schaltungsträger mit einer ersten Leiterbahn und einer zweiten Leiterbahn bereitgestellt wird. Die erste Leiterbahn ist verschieden von der zweiten Leiterbahn. In other words, one aspect of the method according to the invention is that a circuit carrier with a first conductor track and a second conductor track is provided. The first trace is different from the second trace.

Sowohl die erste Leiterbahn als auch die zweite Leiterbahn werden vorzugsweise auf den Schaltungsträger aufgedruckt.Both the first conductor track and the second conductor track are preferably printed onto the circuit carrier.

Auf die erste Leiterbahn wird ein ungehäustes Siliziumhalbleiterbauteil elektrisch leitend angeordnet. Zudem ist ein beschichteter Kupfer Clip vorgesehen, der auf dem Siliziumhalbleiterbauteil angeordnet und mit der zweiten Leiterbahn des Schaltungsträgers elektrisch leitend verbunden wird. Die Beschichtung des Kupfer Clips reduziert die Gefahr, dass dieser beispielsweise durch Korrosion beschädigt wird.An unpackaged silicon semiconductor component is arranged in an electrically conductive manner on the first conductor track. In addition, a coated copper clip is provided, which is arranged on the silicon semiconductor component and electrically conductively connected to the second conductor track of the circuit carrier. The coating of the copper clip reduces the risk of it being damaged by corrosion, for example.

Der Kupfer Clip weist im Vergleich zu bekannten ungehäusten Kontaktanordnungen mit Aluminium Dickdrähten eine erhöhte Stromtragfähigkeit aus, so dass die Größe des Siliziumhalbleiterbauteils reduziert werden kann. Auf diese Weise können Herstellungskosten der Siliziumhalbleiterbauteils aufgrund reduzierter Abmessungen reduziert werden. Überdies können Siliziumhalbleiterbauteile mit einer Standardabmessung verwendet werden, die in der Regel nur für gehäuste Leitungshalbleiter vorgesehen sind. Somit bedarf es keiner Sonderbauteile der Siliziumhalbleiterbauteile, wodurch die Verfügbarkeit der Siliziumhalbleiterbauteile erhöht werden kann.The copper clip has an increased current-carrying capacity compared to known unhoused contact arrangements with thick aluminum wires, so that the size of the silicon semiconductor component can be reduced. In this way, manufacturing costs of the silicon semiconductor component can be reduced due to reduced dimensions. In addition, silicon semiconductor components with a standard dimension can be used, which are generally only provided for packaged power semiconductors. Consequently, no special components are required for the silicon semiconductor components, as a result of which the availability of the silicon semiconductor components can be increased.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass das Siliziumhalbleiterbauteil über einen elektrischen Leitkleber auf der ersten Leiterbahn angeordnet wird. Der elektrische Leitkleber stellt eine sichere und saubere Möglichkeit zur elektrischen Kontaktierung dar. Insbesondere können auf diese Weise Verschmutzungen der Oberfläche des Schaltungsträgers reduziert werden, um eine saubere Oberfläche für ein nachgeordnetes Drahtbonden von Logikhalbleitern auf dem Schaltungsträger zu ermöglichen.An advantageous development of the invention is that the silicon semiconductor component is arranged on the first conductor track via an electrically conductive adhesive. The electrically conductive adhesive represents a safe and clean option for making electrical contact. In particular, dirt on the surface of the circuit carrier can be reduced in this way, in order to enable a clean surface for subsequent wire bonding of logic semiconductors on the circuit carrier.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass der beschichtete Kupfer Clip über den elektrischen Leitkleber auf die erste Leiterbahn und das Siliziumhalbleiterbauteil aufgeklebt werden.An advantageous development of the invention lies in the fact that the coated copper clip is glued onto the first conductor track and the silicon semiconductor component via the electrically conductive adhesive.

Des Weiteren liegt eine bevorzugte Weiterbildung darin, dass der elektrische Leitkleber thermisch ausgehärtet wird. Hierzu kann ein Laser und/oder ein Ofenprofil, das Wärme abstrahlt, verwendet werden.Furthermore, a preferred development is that the electrically conductive adhesive is thermally cured. A laser and/or a furnace profile that emits heat can be used for this.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den nachfolgenden Ausführungsbeispielen. Die Ausführungsbeispiele sind nicht als einschränkend, sondern vielmehr als beispielhaft zu verstehen. Sie sollen dem Fachmann in die Lage versetzen, die Erfindung auszuführen. Der Anmelder behält sich vor, einzelne oder mehrere in den Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmale zum Gegenstand von Patentansprüchen zu machen oder solche Merkmale in bestehende Patentansprüche aufzunehmen. Die Ausführungsbeispiele werden anhand von Figuren näher erläutert.Further features and advantages of the present invention result from the dependent claims and the following exemplary embodiments. The exemplary embodiments are not to be considered as limiting, but rather as exemplary. They are intended to enable those skilled in the art to carry out the invention. The applicant reserves the right to make one or more features disclosed in the exemplary embodiments the subject of patent claims or to include such features in existing patent claims. The exemplary embodiments are explained in more detail with reference to figures.

In diesen zeigen:

  • 1 einen Ausschnitt eines elektronischen Leistungsmoduls in einer Aufsicht, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 2 einen Schnitt durch den Ausschnitt des elektronischen Leistungsmoduls, gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 3 ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Leistungsmoduls, gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In these show:
  • 1 a section of an electronic power module in a top view, according to a preferred embodiment of the invention,
  • 2 a section through the section of the electronic power module, according to the preferred embodiment of the invention,
  • 3 a method for manufacturing an electronic power module, according to the preferred embodiment of the invention.

In 1 ist ein Ausschnitt eines elektronischen Leistungsmoduls 10 in einer Aufsicht gezeigt. Die 2 zeigt einen Schnitt durch das elektronische Leistungsmodul 10 entlang der Schnittkante A-A. Nachfolgend wird auf die 1 und 2 gleichzeitig Bezug genommen. Das elektronische Leistungsmodul 10 weist zumindest einen Schaltungsträger 12 mit einer auf den Schaltungsträger 12 aufgedruckten ersten Leiterbahn 14 und einer von der ersten Leiterbahn 14 verschiedenen zweiten Leiterbahn 16 auf, die ebenfalls auf den Schaltungsträger 12 aufgedruckt ist.In 1 a section of an electronic power module 10 is shown in a top view. the 2 shows a section through the electronic power module 10 along the cutting edge AA. The following will refer to the 1 and 2 referenced at the same time. The electronic power module 10 has at least one circuit carrier 12 with a first conductor track 14 printed on the circuit carrier 12 and a second conductor track 16 which is different from the first conductor track 14 and is also printed on the circuit carrier 12 .

Ein ungehäustes Siliziumhalbleiterbauteil 18 ist mit einer dem Schaltungsträger 12 zugewandten Unterseite 20 über eine Bauteilunterseitenkontaktierung 22 mit der ersten Leiterbahn 14 elektrisch leitend verbunden. Die Bauteilunterseitenkontaktierung 22 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als elektrischer Leitkleber ausgebildet. Über den elektrischen Leitkleber kann das Siliziumhalbleiterbauteil 18 stoffschlüssig und elektrisch leitend mit der auf dem Schaltungsträger 12 aufgedruckten ersten Leiterbahn 14 kontaktiert werden.An unpackaged silicon semiconductor component 18 is electrically conductively connected to a bottom side 20 facing the circuit carrier 12 via a component bottom side contact 22 to the first conductor track 14 . In the present exemplary embodiment, component underside contacting 22 is designed as an electrically conductive adhesive. The silicon semiconductor component 18 can be contacted materially and electrically conductively with the first conductor track 14 printed on the circuit carrier 12 via the electrically conductive adhesive.

Ein beschichteter Kupfer Clip 24 ist derart angeordnet, dass dieser auf der einen Seite mit einer auf dem Schaltungsträger 12 abgewandten Oberseite 26 des Siliziumhalbleiterbauteils 18 und andererseits mit der zweiten Leiterbahn 16 elektrisch leitend verbunden ist. Somit ist vorgesehen, dass die zweite Leiterbahn 16 und das Siliziumhalbleiterbauteil 18 über den beschichteten Kupfer Clip 24 miteinander elektrisch leitend verbunden werden. Die Beschichtung des Kupfer Clips 24 ist eine öldampfresistente Beschichtung. Die Beschichtung kann als Nickelgold-Beschichtung ausgebildet sein und weist daher NiAu auf. Somit kann der Kupfer Clip 24 vor äußeren Einflüssen, insbesondere vor Öldampf geschützt werden, wodurch eine robuste Kontaktanordnung eines ungehäusten Siliziumhalbleiterbauteils 18 mit der auf dem Schaltungsträger 12 aufgedruckten ersten Leiterbahn 14 bereitgestellt werden kann.A coated copper clip 24 is arranged in such a way that it is electrically conductively connected on one side to a top side 26 of the silicon semiconductor component 18 facing away from the circuit carrier 12 and on the other side to the second conductor track 16 . Provision is therefore made for the second conductor track 16 and the silicon semiconductor component 18 to be electrically conductively connected to one another via the coated copper clip 24 . The coating of the copper clip 24 is an oil vapor resistant coating. The coating can be in the form of a nickel-gold coating and therefore has NiAu. The copper clip 24 can thus be protected from external influences, in particular from oil vapor, as a result of which a robust contact arrangement of an unpackaged silicon semiconductor component 18 with the first conductor track 14 printed on the circuit carrier 12 can be provided.

Im Vergleich zu den bekannten Verfahren zur Kontaktierung ungehäuster Siliziumhalbleiterbauteile, weist der beschichtete Kupfer Clip 24 eine erhöhte Stromtragfähigkeit auf, so dass die Abmessungen des Siliziumhalbleiterbauteils 18 reduziert werden können. Auf diese Weise können Herstellungskosten und/oder Materialkosten des Siliziumhalbleiterbauteils 18 reduziert werden. Zudem können Standard Siliziumhalbleiterbauteile 18 verwendet werden, die leichter verfügbar sind.Compared to the known methods for contacting unhoused silicon semiconductor components, the coated copper clip 24 has an increased current-carrying capacity, so that the dimensions of the silicon semiconductor component 18 can be reduced. Manufacturing costs and/or material costs of the silicon semiconductor component 18 can be reduced in this way. In addition, standard silicon semiconductor components 18, which are more readily available, can be used.

Die Bauteilunterseitenkontaktierung 22 ist ein elektrischer Leitkleber. Ebenso ist die Kontaktierung des beschichteten Kupfer Clips 24 zur Oberseite 26 und zur zweiten Leiterbahn 16 als elektrischer Leitkleber ausgebildet. Auf diese Weise kann eine saubere Kontaktierungsmöglichkeit bereitgestellt werden, um weitere Dick- und/oder Dünndrahtbondprozesse, vorzugsweise auf der Oberseite 26 des Siliziumhalbleiterbauteils 18, zu ermöglichen.The component underside contact 22 is an electrically conductive adhesive. Likewise, the contacting of the coated copper clip 24 to the upper side 26 and to the second conductor track 16 is designed as an electrically conductive adhesive. In this way, a clean contacting option can be provided in order to enable further thick and/or thin wire bonding processes, preferably on the upper side 26 of the silicon semiconductor component 18.

Wie der 1 weiter zu entnehmen ist, ist auf der Oberseite 26 des Siliziumhalbleiterbauteils 18 neben dem Kupfer Clip 24 eine Aluminium Dickdraht 28 angeordnet, der mit einer von der ersten Leiterbahn 14 und der zweiten Leiterbahn 16 verschiedenen weiteren Leiterbahn 30 elektrisch leitend verbunden ist.Again 1 As can further be seen, an aluminum thick wire 28 is arranged on the upper side 26 of the silicon semiconductor component 18 next to the copper clip 24 and is electrically conductively connected to a further conductor track 30 which is different from the first conductor track 14 and the second conductor track 16 .

In 3 ist ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Leistungsmoduls 10 gezeigt. In einem ersten Schritt 100 wird ein Schaltungsträgers 12 mit einer auf dem Schaltungsträger 12 aufgedruckten ersten Leiterbahn 14 und einer von der ersten Leiterbahn 14 verschiedenen zweiten Leiterbahn 16 bereitgestellt. Grundsätzlich kann der Schaltungsträger 12 weitere Leiterbahnen 30 aufweisen.In 3 A method for manufacturing an electronic power module 10 is shown. In a first step 100, a circuit carrier 12 with a first conductor track 14 printed on the circuit carrier 12 and a second conductor track 16 that is different from the first conductor track 14 is provided. In principle, the circuit carrier 12 can have further conductor tracks 30 .

In einem zweiten Schritt 110 wird ein ungehäustes Siliziumhalbleiterbauteil 18 mit einer dem Schaltungsträger 12 zugewandten Unterseite 20 auf der ersten Leiterbahn 14 angeordnet und mit dieser elektrisch kontaktiert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das ungehäuste Siliziumhalbleiterbauteil 18 über eine Bauteilunterseitenkontaktierung 22 mit der ersten Leiterbahn 14 elektrisch leitend verbunden. Über den elektrischen Leitkleber kann das ungehäuste Siliziumhalbleiterbauteil 18 stoffschlüssig und elektrisch leitend mit der auf dem Schaltungsträger 12 aufgedruckten ersten Leiterbahn 14 elektrisch leitend kontaktiert werden. Im Vergleich zu einer Lötverbindung, bei der durch das Aufschmelzen des Lots die Oberseite 26 des Siliziumhalbleiterbauteils 18 verschmutzt wird, so dass eine nachgeordnete Anordnung von Aluminium Dickdrähten auf dem Siliziumhalbleiterbauteil 18 gar nicht oder erst nach einer Reinigung der Oberseite 26 möglich ist, stellt eine Klebeverbindung eine saubere Verbindung dar, die eine Reinigung der Oberfläche 26 nach dem Aufbringen des Leitklebers entbehrlich macht bzw. machen kann. Somit kann der Herstellungsprozess des elektrischen Leistungsmoduls 10 beschleunigt werden. Zudem können die Herstellungskosten reduziert werden.In a second step 110, an unpackaged silicon semiconductor component 18 is arranged with an underside 20 facing the circuit carrier 12 on the first conductor track 14 and makes electrical contact therewith. In the present exemplary embodiment, the unhoused silicon semiconductor component 18 is electrically conductively connected to the first conductor track 14 via a component underside contact 22 . The unhoused silicon semiconductor component 18 can be electrically conductively contacted with the first conductor track 14 printed on the circuit carrier 12 via the electrically conductive adhesive. In comparison to a soldered connection, in which the melting of the solder contaminates the upper side 26 of the silicon semiconductor component 18, so that a downstream arrangement of thick aluminum wires on the silicon semiconductor component 18 is not possible at all or only possible after the upper side 26 has been cleaned, an adhesive connection represents a clean connection, which makes or can make cleaning of the surface 26 after the application of the conductive adhesive unnecessary. Thus, the manufacturing process of the electric power module 10 can be accelerated. In addition, the manufacturing cost can be reduced.

In einem dritten Schritt 120 wird ein beschichteter Kupfer Clip 24 zur elektrisch leitenden Kontaktierung des Siliziumhalbleiterbauteils 18 mit der zweiten Leiterbahn 16 des Schaltungsträgers 12 angeordnet. Somit ist vorgesehen, dass die zweite Leiterbahn 16 und das Siliziumhalbleiterbauteil 18 über einen beschichteten Kupfer Clip 24 miteinander elektrisch leitend verbunden werden. Der beschichtete Kupfer Clip 24 weist eine erhöhte Stromtragfähigkeit auf, so dass auf dem Siliziumhalbleiterbauteil 18 ein reduzierter Platzbedarf für Kontaktstellen erforderlich sind. Somit können die Bauteilabmessungen des Siliziumhalbleiterbauteils 18 reduziert werden. Auf diese Weise können auch die Kosten des Siliziumhalbleiterbauteils 18 reduziert werden. Aufgrund der Beschichtung des Kupfer Clips kann der Kupfer Clip 24 vor äußeren Einflüssen geschützt werden.In a third step 120, a coated copper clip 24 for electrically conductive contacting of the silicon semiconductor component 18 with the two th conductor track 16 of the circuit carrier 12 is arranged. Provision is thus made for the second conductor track 16 and the silicon semiconductor component 18 to be electrically conductively connected to one another via a coated copper clip 24 . The coated copper clip 24 has an increased current-carrying capacity, so that less space is required for contact points on the silicon semiconductor component 18 . Thus, the device dimensions of the silicon semiconductor device 18 can be reduced. In this way, the cost of the silicon semiconductor device 18 can also be reduced. Due to the coating of the copper clip, the copper clip 24 can be protected from external influences.

Die Beschichtung des Kupfer Clips 24 ist eine öldampfresistente Beschichtung. Die Beschichtung kann als Nickelgold-Beschichtung ausgebildet sein und weist daher NiAu auf. Somit kann der Kupfer Clip vor äußeren Einflüssen, insbesondere vor Öldampf geschützt werden, wodurch eine robuste Kontaktanordnung eines ungehäusten Siliziumhalbleiterbauteils 18 mit der auf dem Schaltungsträger 12 aufgedruckten ersten Leiterbahn 14 bereitgestellt werden kann.The coating of the copper clip 24 is an oil vapor resistant coating. The coating can be in the form of a nickel-gold coating and therefore has NiAu. The copper clip can thus be protected from external influences, in particular from oil vapor, as a result of which a robust contact arrangement of an unpackaged silicon semiconductor component 18 with the first conductor track 14 printed on the circuit carrier 12 can be provided.

Claims (5)

Kontaktanordnung eines ungehäusten Siliziumhalbleiterbauteils (18) eines elektronischen Leistungsmoduls in einer Getriebesteuerung, mit einer auf einem Schaltungsträger (12) angeordneten ersten Leiterbahn (14), wobei das Siliziumhalbleiterbauteil (18) eine dem Schaltungsträger zugewandte Unterseite (20) aufweist, die mit der ersten Leiterbahn (14) elektrisch leitend verbunden ist, auf dem Siliziumhalbleiterbauteil (18) ein beschichteter Kupfer Clip (24) elektrisch leitend angeordnet ist, der mit einer auf dem Schaltungsträger (12) angeordneten und von der ersten Leiterbahn (14) verschiedenen zweiten Leiterbahn (16) elektrisch leitend verbunden ist, und die Beschichtung des Kupfer Clips (24) eine öldampfresistente Beschichtung ist, die NiAu aufweist, und der beschichtete Kupfer Clip (24) über einen elektrischen Leitkleber mit der zweiten Leiterbahn (16) und mit einer dem Schaltungsträger (12) abgewandten Oberseite (26) des Siliziumhalbleiterbauteils (18) elektrisch leitend verbunden ist.Contact arrangement of an unpackaged silicon semiconductor component (18) of an electronic power module in a transmission control, with a first conductor track (14) arranged on a circuit carrier (12), wherein the silicon semiconductor component (18) has an underside (20) which faces the circuit carrier and is electrically conductively connected to the first conductor track (14), an electrically conductive coated copper clip (24) is arranged on the silicon semiconductor component (18), which is electrically conductively connected to a second conductor track (16) arranged on the circuit carrier (12) and different from the first conductor track (14), and the plating of the copper clip (24) is an oil vapor resistant plating comprising NiAu, and the coated copper clip (24) is electrically conductively connected via an electrically conductive adhesive to the second conductor track (16) and to a top side (26) of the silicon semiconductor component (18) facing away from the circuit carrier (12). Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite (20) über eine Bauteilunterseitenkontaktierung (22) mit der ersten Leiterbahn (14) verbunden ist, und die Bauteilunterseitenkontaktierung (22) ein elektrischer Leitkleber ist.contact arrangement claim 1 , characterized in that the underside (20) is connected to the first conductor track (14) via a component underside contact (22), and the component underside contact (22) is an electrical conductive adhesive. Kontaktanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leitkleber thermisch aushärtbar ist.Contact arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the electrically conductive adhesive can be thermally cured. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der beschichtete Kupfer Clip (24) vorgeformt ist.Contact arrangement according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the coated copper clip (24) is preformed. Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Leistungsmoduls (10) zur Verwendung in einer Getriebesteuerung, umfassend die Schritte: - Bereitstellen eines Schaltungsträgers (12) mit einer auf dem Schaltungsträger (12) angeordneten ersten Leiterbahn (14) und einer von der ersten Leiterbahn (14) verschiedenen zweiten Leiterbahn (16); - Anordnung und elektrische Kontaktierung eines ungehäusten Siliziumhalbleiterbauteils (18) mit einer dem Schaltungsträger (12) zugewandten Unterseite auf der ersten Leiterbahn (14); - Anordnen eines beschichteten Kupfer Clips (24) zur elektrisch leitenden Kontaktierung des ungehäusten Siliziumhalbleiterbauteils (18) mit der zweiten Leiterbahn (16) des Schaltungsträgers (12), wobei der beschichtete Kupfer Clip (24) mit einer öldampfresistenten Beschichtung beschichtet wird, und die Beschichtung NiAu aufweist; - Elektrisch leitende Verbindung des beschichteten Kupfer Clips (24) über einen elektrischen Leitkleber mit der zweiten Leiterbahn (16) und mit einer dem Schaltungsträger (12) abgewandten Oberseite (26) des Siliziumhalbleiterbauteils (18) .Method for producing an electronic power module (10) for use in a transmission control, comprising the steps: - Providing a circuit carrier (12) with a on the circuit carrier (12) arranged first conductor track (14) and one of the first conductor track (14) different second conductor track (16); - Arrangement and electrical contacting of an unpackaged silicon semiconductor component (18) with a circuit carrier (12) facing underside on the first conductor track (14); - Arranging a coated copper clip (24) for electrically conductive contacting of the unpackaged silicon semiconductor component (18) with the second conductor track (16) of the circuit carrier (12), the coated copper clip (24) being coated with an oil vapor-resistant coating, and the coating has NiAu; - Electrically conductive connection of the coated copper clip (24) via an electrically conductive adhesive with the second conductor track (16) and with a circuit carrier (12) facing away from the top (26) of the silicon semiconductor component (18).
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