DE102019206811A1 - Leistungshalbleiterbauelement mit darin angeordneten Leistungstransistoren - Google Patents

Leistungshalbleiterbauelement mit darin angeordneten Leistungstransistoren Download PDF

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Frank LIPSKI
Chegnui Bekeny
Eric Nguegang Ngnetiwe
Sergej Fischer
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungshalbleiterbauelement (100), aufweisend zumindest zwei Leistungstransistoren (1, 2), umfassend einen ersten Leistungstransistor (1) und einen zweiten Leistungstransistor (2), wobei die Leistungstransistoren (1, 2) innerhalb eines Chipgehäuses (3) angeordnet sind, wobei die die Leistungstransistoren (1, 2) zu einer ersten Halbbrücke verschaltet sind, wobei ein erster schaltbarer Kontakt (11) des ersten Leistungstransistors (1) über einen in dem Chipgehäuse (3) angeordneten ersten Metallclip (4) mit einem zweiten schaltbaren Kontakt (22) des zweiten Leistungstransistors (2) verbunden ist, und wobei der erste Metallclip (4) einen oder mehrere plattenförmige Abschnitte aufweist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die fortschreitende Miniaturisierung und Kostenreduktion auf Ebene elektronischer Steuergeräte erfordert kleinere und günstigere Leistungshalbleiterbauelemente. Dabei sind Leistungshalbleiterbauelemente insbesondere Power-MOSFETs. Darunter fallen Power-MOSFETs in Gehäusetypen, die mehr als einen Leistungshalbleiter in ein Gehäuse integrieren um zusätzliche Fläche auf dem Steuergerät einzusparen. Leistungshalbleiterbauelemente werden typischerweise auf Leiterplatten aufgelötet.
  • In einem Anwendungsfall für Leistungshalbleiterbauelemente erfolgt ein Betrieb zweier Leistungshalbleiterbauelemente in einer Halbbrückenkonfiguration. Eine externe Verbindung der Lowside (Pulldown) und der Highside-Leistungshalbleiter bringt zwei wesentliche Nachteile mit sich. So benötigt eine externe Verbindung zwischen den Leistungshalbleitern weitere Fläche des elektronischen Steuergerätes. Zum anderen verschlechtern sich durch zusätzliche parasitäre elektrische Anteile die elektrischen Eigenschaften der Halbbrücke.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Leistungshalbleiterbauelement umfasst zumindest zwei Leistungstransistoren, umfassend einen ersten Leistungstransistor und einen zweiten Leistungstransistor, wobei die Leistungstransistoren innerhalb eines Chipgehäuses angeordnet sind, wobei die Leistungstransistoren zu einer ersten Halbbrücke verschaltet sind. Dabei ist ein erster schaltbarer Kontakt des ersten Leistungstransistors über einen in dem Chipgehäuse angeordneten ersten Metallclip mit einem zweiten schaltbaren Kontakt des zweiten Leistungstransistors verbunden, wobei der erste Metallclip einen oder mehrere plattenförmige Abschnitte aufweist.
  • Ein schaltbarer Kontakt eines Leistungstransistors ist dabei ein solcher Kontakt, über den ein Stromfluss durch den Leistungstransistor erfolgt, wenn dieser in einen leitenden Zustand geschaltet ist. Entsprechend findet über den schaltbaren Kontakt eines Leistungstransistors kein Stromfluss statt, wenn der Leistungstransistor in einen nichtleitenden Zustand geschaltet ist. Ein Leistungstransistor weist somit einen ersten schaltbaren Kontakt, einen zweiten schaltbaren Kontakt und einen Steuerkontakt auf. Der Leistungstransistor ist bevorzugt ein MOSFET-Transistor. Dabei ist der erste schaltbare Kontakt entweder ein Source-Kontakt oder ein Drain-Kontakt des Leistungstransistors. Entsprechend ist der zweite schaltbare Kontakt ebenfalls entweder ein Source-Kontakt oder ein Drain-Kontakt des Leistungstransistors. Der Steuerkontakt ist in diesem Fall ein Gate-Kontakt des Leistungstransistors.
  • Das Chipgehäuse ist insbesondere eine Ummantelung der Leistungstransistoren, welche auch als sogenannte Mold bezeichnet wird. Die Anschlusskontakte des Leistungshalbleiterbauelements sind Kontakte, die zur Kontaktierung der in dem Chipgehäuse angeordneten Leistungstransistoren aus dem Chipgehäuse herausgeführt sind.
  • Die Leistungstransistoren sind zu einer ersten Halbbrücke verschaltet. Sind die Leistungstransistoren als MOSFET-Transistoren ausgeführt, so bedeutet dies, dass zumindest ein Drain-Kontakt und ein Source-Kontakt unterschiedlicher Leistungstransistoren miteinander verbunden sind. Dies erfolgt über den ersten Metallclip. In dem Chipgehäuse sind somit zwei Leistungstransistoren angeordnet und es ist ferner innerhalb des Chipgehäuses der erste Metallclip angeordnet, welcher den ersten schaltbaren Kontakt des ersten Leistungstransistors mit dem zweiten schaltbaren Kontakt des zweiten Leistungstransistors verbindet. Der erste Metallclip ist bevorzugt vollständig innerhalb des Chipgehäuses angeordnet, also bevorzugt zusammen mit den beiden Leistungstransistoren vollständig ummantelt.
  • Der erste Metallclip weist einen oder mehrere plattenförmige Abschnitte auf. Der Metallclip ist somit kein herkömmlicher Bonding-Draht. Plattenförmig ist dabei so zu verstehen, dass ein Leitungsquerschnitt des Metallclips sich in einer Breite weiter erstreckt als in einer Höhe des Leiterquerschnitts. Dabei ist der erste Metallclip bevorzugt ein vollständig plattenförmiges Element, weist also über den gesamten Bereich des ersten Metallclips, der für eine Stromführung vorgesehen ist, die plattenförmige Formgebung auf. Weist der Metallclip mehrere plattenförmige Abschnitte auf, so behält dieser trotzdem über seinen gesamten Längenverlauf den Leiterquerschnitt eines plattenförmigen Metallclips. Die einzelnen plattenförmigen Abschnitte bilden dabei unterschiedliche Abschnitte des Metallclips. So kann der Metallclip bspw. eine Stufe aufweisen oder aus Abschnitten zusammengesetzt sein, die eine unterschiedliche Dicke aufweisen. Dennoch sind dabei die einzelnen Abschnitte jeweils plattenförmig ausgeführt. Der Metallclip ist bevorzugt ein aus einem Kupferblech herausgetrenntes Leiterstück, in welches insbesondere auch mindestens eine Stufe, bevorzugt zwei Stufen, eingebracht ist.
  • Das erfindungsgemäße Leistungshalbleiterbauelement weist den Vorteil auf, dass eine für externe Verbindungen benötigte weitere Fläche für elektronische Steuergeräte verringert wird, in denen das Leistungshalbleiterbauelement verwendet wird. Ferner werden parasitäre elektrische Anteile, welche die elektrischen Eigenschaften der Halbbrücke verschlechtern, verringert. So wird durch das erfindungsgemäße Leistungshalbleiterelement ein Flächenbedarf reduziert, wobei zugleich parasitäre resistive und induktive Streuanteile verringert werden. Gerade die induktiven Streuanteile nehmen mehr und mehr in der Applikation an Bedeutung zu, da die Minimierung des induktiven Streuanteils eine Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) zur Folge hat.
  • Insbesondere ist das Leistungshalbleiterbauelement für den automotiven Einsatz ausgelegt.
  • Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Bevorzugt ist ein zweiter schaltbarer Kontakt des ersten Leistungstransistors mit einem ersten Anschlusskontakt des Leistungshalbleiterbauelements gekoppelt, der zweite schaltbare Kontakt des zweiten Leistungstransistors mit einem zweiten Anschlusskontakt des Leistungshalbleiterbauelements gekoppelt und ein erster schaltbarer Kontakt des zweiten Leistungstransistors mit einem dritten Anschlusskontakt des Leistungshalbleiterbauelements gekoppelt.
  • Der erste Anschlusskontakt, der zweite Anschlusskontakt und der dritte Anschlusskontakt sind dabei unterschiedliche Anschlusskontakte. Ein Anschlusskontakt ist ein aus dem Chipgehäuse herausgeführter Leiter, welche eine Kontaktierung der in dem Chipgehäuse befindlichen Schaltung ermöglicht. Das Leistungshalbleiterbauelement umfasst dabei bevorzugt ausschließlich eine Schaltung, welche die Funktion einer Halbbrücke bereitstellt. Das bedeutet, dass das Leistungshalbleiterbauelement bevorzugt genau zwei Leistungstransistoren und keine weiteren Leistungstransistoren umfasst. Da gerade Halbbrücken häufig verwendete Bauelemente für elektronische Steuergeräte sind, können auf diese Weise in breitem Umfang Schaltungen durch das Leistungshalbleiterbauelement implementiert werden, welche besonders kompakt ausgeführt werden können. Gleichzeitig kann auch durch eine Kombination mehrerer baugleicher Leistungshalbleiterbauelemente eine flächensparende Verschaltung zu bspw. einer Vollbrücke erfolgen.
  • Bevorzugt sind der erste Anschlusskontakt und der zweite Anschlusskontakt Anschlusspads, die sich flächig über eine Unterseite des Chipgehäuses des Leistungshalbleiterbauelements erstrecken. Solche flächig über die Unterseite des Chipgehäuses verlaufende Anschlusspads werden auch als E-Pads bezeichnet. Diese sind insbesondere für ein SMD-Lötverfahren geeignet. Die Unterseite des Chipgehäuses ist dabei eine Seite des Chipgehäuses, welches dafür vorgesehen ist, bei einer Montage des Leistungshalbleiterbauelements auf einer Platine auf der Platine aufzuliegen. Über solche Anschlusspads kann ein hoher Strom fließen, wobei zugleich Wärme, welche die in dem Leistungshalbleiterbauelement entsteht, über das Anschlusspad abgeführt werden kann.
  • Der erste Anschlusskontakt und der zweite Anschlusskontakt sind bevorzugt Komponenten eines Leadframes. So ist der erste Anschlusskontakt und der zweite Anschlusskontakt bevorzugt über ein zwischenliegendes Element mit dem jeweiligen schaltbaren Kontakt des jeweiligen Leistungstransistors verbunden. Dies ermöglicht eine besonders einfache Herstellung des Leistungshalbleiterbauelements und eine korrekte Anordnung des ersten Anschlusskontakts und des zweiten Anschlusskontakts gegenüber dem Chipgehäuse.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn der erste schaltbare Kontakt des ersten Leistungstransistors mit einem vierten Anschlusskontakt des Leistungshalbleiterbauelements gekoppelt ist. Damit ist der erste Schaltkontakt des ersten Leistungstransistors nicht nur über den ersten Metallclip mit dem zweiten schaltbaren Kontakt des zweiten Leistungstransistors verbunden, sondern ist ferner noch mit einem zugehörigen vierten Anschlusskontakt des Leistungshalbleiterbauelements gekoppelt. Bevorzugt ist dabei ein Leiterquerschnitt einer Verbindung zwischen dem ersten schaltbaren Kontakt des ersten Leistungstransistors mit dem vierten Anschlusskontakt des Leistungshalbleiterbauelements geringer gewählt als ein Leiterquerschnitt des ersten Metallclips zwischen dem ersten Schaltkontakt des ersten Leistungstransistors und dem zweiten schaltbaren Kontakt des zweiten Leistungstransistors. Es wird somit durch den vierten Anschlusskontakt eine zusätzliche Schnittstelle an dem Leistungshalbleiterbauelement bereitgestellt, durch welchen bspw. ein Messsignal mit einem geringen Stromfluss oder keinem Stromfluss abgegriffen werden kann. Der zweite Anschlusskontakt ist dabei bevorzugt für einen höheren Stromfluss ausgelegt als der vierte Anschlusskontakt des Leistungshalbleiterbauelements.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn der erste schaltbare Kontakt des ersten Leistungstransistors über einen zweiten Metallclip oder über den ersten Metallclip mit dem vierten Anschlusskontakt des Leistungshalbleiterbauelements gekoppelt ist. Somit kann sichergestellt werden, dass auch ein hoher Stromfluss über den vierten Anschlusskontakt geführt werden kann.
  • Bevorzugt sind die Leistungstransistoren mit Ausnahme der über den Metallclip bestehenden elektrisch leitfähigen Verbindung galvanisch voneinander entkoppelt. Auf diese Weise können parasitäre Effekte, die zu einer ungewollten Einflussnahme auf ein Schaltverhalten des Leistungshalbleiterbauelements nehmen könnten unterbunden werden.
  • Bevorzugt liegt der erste Metallclip flächig auf dem ersten schaltbaren Kontakt des ersten Leistungstransistors auf und ist mit diesen bevorzugt verlötet, und/oder der erste Metallclip liegt flächig auf dem zweiten schaltbaren Kontakt des zweiten Leistungstransistors oder einem mit dem zweiten schaltbaren Kontakt des zweiten Leistungstransistors zugehörigen Kontaktelement auf und ist bevorzugt mit diesem verlötet. Das Kontaktelement ist dabei insbesondere eine metallische Trägerplatte auf welcher der zweite Leistungstransistor aufliegt und welche in Kontakt mit dem ersten schaltbaren Kontakt des zweiten Leistungstransistors steht, da die metallische Trägerplatte insbesondere flächig auf dem ersten schaltbaren Kontakt des zweiten Leistungstransistors aufliegt. Es wird somit eine großflächige Verbindungsfläche zwischen dem Metallclip und dem jeweiligen Leistungstransistor geschaffen, wodurch ein auftretender Strom ohne große Wärmeentwicklung zwischen den einzelnen Komponenten des Leistungshalbleiterbauelements fließen kann
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn der erste Metallclip zumindest anteilig, insbesondere vollständig, aus Kupfer oder Silber besteht. Diese Materialien weisen besonders vorteilhafte thermische und elektrische Eigenschaften auf.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn das Leistungshalbleiterbauelement zumindest vier Leistungstransistoren umfasst, die innerhalb des Chipgehäuses angeordnet sind, wobei die Leistungstransistoren zu einer Vollbrücke verschaltet sind, wobei ein dritter Leistungstransistor der Leistungstransistoren über einen dritten Metallclip mit einem schaltbaren Kontakt des ersten oder des zweiten Leistungstransistors verbunden ist. Der dritte Metallclip weist dabei bevorzugt die zuvor beschriebenen Eigenschaften des ersten Metallclips auf, weist also bevorzugt zumindest einen oder mehrere plattenförmige Abschnitte auf.
  • Eine Platine, auf welcher zumindest ein erfindungsgemäßes Leistungshalbleiterbauelement angeordnet ist, weist alle Vorteile Leistungshalbleiterbauelements auf.
  • Ferner ist ein Set vorteilhaft, welches zwei erfindungsgemäße Leistungshalbleiterbauelemente aufweist, welche spiegelsymmetrisch zueinander aufgebaut sind.
  • Figurenliste
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
    • 1 eine Ansicht eines Leistungshalbleiterbauelements gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, welches auf einer Platine angeordnet ist,
    • 2 eine Ansicht eines Leistungshalbleiterbauelements gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, welches auf einer Platine angeordnet ist,
    • 3 eine schematische Anordnung zweier Leistungstransistoren in einem Chipgehäuse gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
    • 4 ein Leistungshalbleiterbauelement mit dem darin angeordneten ersten Metallclip gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
    • 5 eine Darstellung eines Leistungshalbleiterbauelements mit dem darin angeordneten ersten Metallclip gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
    • 6 ein Leistungshalbleiterbauelement mit dem darin angeordneten ersten Metallclip gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, und
    • 7 ein Schaltbild des in den 4 bis 6 dargestellten Leistu ngshal bl eiterbauelements.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt eine Außendarstellung eines Leistungshalbleiterbauelements 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Leistungshalbleiterbauelement 100 ist dabei auf einer Platine 50 angeordnet. Das Leistungshalbleiterbauelement 100 ist in einer Außenansicht dargestellt. Es ist daher ein Chipgehäuse 3 dargestellt, welches aus einer Vergussmasse, auch Mold genannt, gefertigt ist. Aus dem Chipgehäuse 3 ragen mehrere Anschlusskontakte 31 bis 36 hervor, die eine Kontaktierung der in dem Chipgehäuse 3 angeordneten Komponenten des Leistungshalbleiterbauelements 100 ermöglichen.
  • So weist das Leistungshalbleiterbauelement 100 zwei Anschlusspads auf, die auf einer Unterseite des Chipgehäuses 3 angeordnet sind und sich über die Unterseite des Chipgehäuses 3 erstrecken. Die Unterseite des Chipgehäuses 3 ist dabei die Fläche des Chipgehäuses 3, die auf der Platine 50 aufliegt. Die beiden Anschlusspads sind ein erster Anschlusskontakt 31 und ein zweiter Anschlusskontakt 32. Da das Leistungshalbleiterbauelement 100 in einer seitlichen Ansicht dargestellt ist, ist nur eines der beiden Anschlusspads erkennbar, da die beiden Anschlusspads hintereinanderliegen.
  • Die beiden Anschlusspads, also der erste und der zweite Anschlusskontakt 31, 32, sind über ein SMD-Lötverfahren mit einer auf der Platine 50 gelegenen Leiterbahn verbunden. Ein dritter bis achter Anschlusskontakt 33 bis 38 sind in 1 als sogenannte Gullwings ausgeführt. Es handelt sich dabei bei der in 1 dargestellten Ausführungsform bei dem Leistungshalbleiterbauelement 100 um ein sogenanntes Gullwing-Package. Jeder der Anschlusskontakte des dritten bis achten Anschlusskontakts 33 bis 38 ist ebenfalls mit einer auf der Platine 50 gelegenen Leiterbahn verlötet.
  • Bei der in 1 gezeigten Anordnung ist die Platine 50 bevorzugt über eine thermisch leitfähige Schicht 51, auch TIM oder Thermal-Interface-Material genannte Schicht, mit einem Kühlkörper 52 verbunden und liegt auf diesem Kühlkörper 52 auf. Auf diese Weise kann thermische Energie als Wärmefluss 60 über die Anschlusspads und über die Platine 50 in den Kühlkörper 52 abgegeben werden. Dies ist besonders effizient, da die Anschlusspads großflächig auf der Platine 50 aufliegen.
  • In 2 ist ein alternativer Aufbau des Leistungshalbleiterbauelements 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Aufbau entspricht dabei im Wesentlichen dem in 1 dargestellten Aufbau. Jedoch sind der dritte bis achte Anschlusskontakt 33 bis 38 nicht als Gullwings ausgeführt, sondern sind als sogenannte Lead-Kontakte ausgeführt. Solche Lead-Kontakte liegen ähnlich den Anschlusspads flächig auf der Platine 50 auf und sind besonders für ein SMD-Löten zur Kopplung an die zugehörige Leiterbahn auf der Platine 50 geeignet.
  • 3 zeigt eine Anordnung eines ersten Leistungstransistors 1 und eines zweiten Leistungstransistors 2 in dem Chipgehäuse 3. Die in 3 gezeigte vorteilhafte und beispielhafte Anordnung des ersten Leistungstransistors 1 und des zweiten Leistungstransistors 2 wird auch in den im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen angewendet.
  • Der in 3 dargestellte erste Leistungstransistor 1 und zweite Leistungstransistor 2 sind baugleiche Leistungstransistoren. Der erste Leistungstransistor 1 ist neben dem zweiten Leistungstransistor 2 in einer gemeinsamen Ebene angeordnet.
  • Der erste Leistungstransistor 1 ist ein MOSFET-Transistor. Der erste Leistungstransistor 1 weist einen ersten schaltbaren Kontakt 11, einen zweiten schaltbaren Kontakt 12 und einen Steuerkontakt 10 auf. Dabei ist der erste schaltbare Kontakt 11 des ersten Leistungstransistors ein Source-Kontakt des ersten Leistungstransistors 1. Der zweite schaltbare Kontakt 12 des ersten Leistungstransistor 1 ist ein Drain-Kontakt des ersten Leistungstransistors 1. Der Steuerkontakt 10 des ersten Leistungstransistors 1 ist ein Gate-Kontakt des ersten Leistungstransistors 1.
  • Der zweite schaltbare Kontakt 12 des ersten Leistungstransistors 1 ist in 3 auf einer Unterseite des ersten Leistungstransistors 1 angeordnet und daher in 3 nicht unmittelbar erkennbar. Der zweite schaltbare Kontakt 12 des ersten Leistungstransistors 1 liegt dabei auf einem dem ersten Leistungstransistor 1 zugehörigen metallischen Kontaktelement 54 auf, welches auch den ersten Anschlusskontakt 31 bildet.
  • Auf der dem zweiten schaltbaren Kontakt 12 des ersten Leistungstransistors 1 gegenüberliegenden Seite des ersten Leistungstransistors 1 ist der erste schaltbare Kontakt 11 des ersten Leistungstransistors 1 und der Schaltkontakt 10 des ersten Leistungstransistors 1 angeordnet.
  • Das dem ersten Leistungstransistors 1 zugehörige metallische Kontaktelement 44, auf welchem der erste Leistungstransistor 1 aufliegt, kann dabei ein Teil eines Leadframes sein. Das metallische Kontaktelement 54 kann allerdings auch aus dem Chipgehäuse 3 herausgeführt sein und eines der Anschlusspads des Leistungshalbleiterelements 100 bilden.
  • Der zweite Leistungstransistor 2 ist ein MOSFET-Transistor. Der zweite Leistungstransistor 2 weist einen ersten schaltbaren Kontakt 21, einen zweiten schaltbaren Kontakt 22 und einen Steuerkontakt 20 auf. Dabei ist der erste schaltbare Kontakt 21 des zweiten Leistungstransistors 2 ein Source-Kontakt des zweiten Leistungstransistors 2. Der zweite schaltbare Kontakt 22 des zweiten Leistungstransistors 2 ist ein Drain-Kontakt des zweiten Leistungstransistors 2. Der Steuerkontakt 20 des zweiten Leistungstransistors 2 ist ein Gate-Kontakt des zweiten Leistungstransistors 2.
  • Der zweite schaltbare Kontakt 22 des zweiten Leistungstransistors 2 ist in 3 auf einer Unterseite des zweiten Leistungstransistors 2 angeordnet und daher in 3 nicht unmittelbar erkennbar. Der erste schaltbare Kontakt 21 des zweiten Leistungstransistors 2 liegt dabei auf einem dem zweiten Leistungstransistor 2 zugehörigen metallischen Kontaktelement 53 auf, welches auch den zweiten Anschlusskontakt 32 bildet.
  • Auf der dem zweiten schaltbaren Kontakt 22 des zweiten Leistungstransistors 2 gegenüberliegenden Seite des zweiten Leistungstransistors 2 ist der erste schaltbare Kontakt 21 des zweiten Leistungstransistors 2 und der Schaltkontakt 20 des zweiten Leistungstransistors 2 angeordnet.
  • Das dem zweiten Leistungstransistor 2 zugehörige Kontaktelement 53 auf welchem der zweite Leistungstransistor 2 aufliegt kann dabei ein Teil des Leadframes sein. Das Kontaktelement 53 kann allerdings auch aus dem Chipgehäuse 3 herausgeführt sein und eines der Anschlusspads des Leistungshalbleiterelements 100 bilden.
  • 4 zeigt ein Leistungshalbleiterbauelement 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Eine äußere Ansicht des in 4 gezeigten Leistungshalbleiterbauelements 100 entspricht dabei bevorzugt einer der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen. Der erste Leistungstransistor 1 und der zweite Leistungstransistor 2 sind entsprechend der in 3 dargestellten Anordnung in dem Chipgehäuse 3 angeordnet.
  • Die Leistungstransistoren 1, 2 sind zu einer ersten Halbbrücke verschaltet. Dabei ist der erste schaltbare Kontakt 22 des ersten Leistungstransistors 1 über einen in dem Chipgehäuse 3 angeordneten ersten Metallclip 4 mit dem zweiten schaltbaren Kontakt 21 des zweiten Leistungstransistors verbunden. Der erste Metallclip 4 ist dabei aus Kupfer. In alternativen Ausführungsformen kann der erste Metallclip 4 jedoch auch aus anderen leitfähigen Materialien, insbesondere Silber, gefertigt sein. Der erste Metallclip 4 weist einen oder mehrere plattenförmige Abschnitte auf. So ist der in 4 dargestellte erste Metallclip 4 derart gefertigt, dass dieser einen einzigen plattenförmigen Abschnitt aufweist und einteilig geformt ist. Das bedeutet, dass der erste Metallclip 4 bspw. einen aus einem Metallblech ausgeschnittenes Teilelement gleichbleibender Dicke ist.
  • In alternativen Ausführungsformen ist der erste Metallclip 4 derart gefertigt, dass dieser mehrere plattenförmige Abschnitte aufweist. So kann der erste Metallclip 4 bspw. so geformt sein, dass dieser an den in 4 dargestellten gestrichelten Linien jeweils eine Stufe aufweist. Durch solche Stufen (mindestens eine) können Höhenunterschiede zwischen dem ersten schaltbaren Kontakt 11 des ersten Leistungstransistors 1 und dem Kontaktelement 53 ausgeglichen werden, über welches der erste schaltbaren Kontakt 11 des ersten Leistungstransistors 1 mit dem zweiten schaltbaren 22 Kontakt des zweiten Leistungstransistors 2 verbunden ist.
  • Bei der in 4 gezeigten ersten Ausführungsform ist der erste Metallclip 4 mit dem ersten schaltbaren Kontakt 11 des ersten Leistungstransistors 1 verlötet. Der erste Metallclip 4 liegt jedoch nicht direkt auf dem zweiten schaltbaren Kontakt 22 des zweiten Leistungstransistors 2 auf, sondern ist über das dem zweiten Leistungstransistor 2 zugehörige Kontaktelement 53 mit dem zweiten schaltbaren Kontakt 22 des zweiten Leistungstransistors 2 verbunden. Das den zweiten Anschlusskontakt 32 formende Kontaktelement 53 weist einen neben dem zweiten Leistungstransistors 2 gelegenen ebenen Bereich auf, auf dem der erste Metallclip 4 aufliegt und mit diesem Kontaktelement 53 verlötet ist. Einen Höhenunterschied zwischen dem ersten Leistungstransistor 1 und dem zweiten Leistungstransistor 2 und deren Kontakten ist in der gegebenen Ausführungsform sehr gering, weshalb der erste Metallclip 4 lediglich aus einem einzigen plattenförmigen Abschnitt besteht. Der erste Metallclip 4 ist somit in seiner Gesamtheit ein plattenförmiges Element.
  • Der zweite schaltbare Kontakt 12 des ersten Leistungstransistors 1 ist mit dem ersten Anschlusskontakt 31 des Leitungshalbleiterbauelements 100 gekoppelt. Der zweite schaltbare Kontakt 22 des zweiten Leistungstransistors 2 ist mit dem zweiten Anschlusskontakt 32 des Leistungshalbleiterbauelements gekoppelt.
  • Zudem ist der erste schaltbare Kontakt 21 des zweiten Leistungstransistors 2 mit dem dritten Anschlusskontakt 33 des Leistungshalbleiterbauelements 100 gekoppelt. Dies erfolgt bspw. über einen zusätzlichen Metallclip 9, der bspw. in ähnlicher Weise wie der erste Metallclip 4 einen oder mehrere plattenförmige Abschnitte aufweist.
  • Ferner ist der Steuerkontakt 10 des ersten Leistungstransistors 1 mit dem fünften Anschlusskontakt 35 des Leistungshalbleiterbauelements 100 gekoppelt und der Steuerkontakt 20 des zweiten Leistungstransistors 2 ist mit dem sechsten Anschlusskontakt 36 des Leistungshalbleiterbauelements 100 gekoppelt.
  • Bei der in 4 gezeigten ersten Ausführungsform sind somit der erste Anschlusskontakt 31, der zweite Anschlusskontakt 32, der dritte Anschlusskontakt 33, der fünfte Anschlusskontakt 35 und der sechste Anschlusskontakt 36 aus dem Chipgehäuse 3 herausgeführt. Es sind bevorzugt ausschließlich diese Anschlusskontakte aus dem Gehäuse herausgeführt. Optional ist der erste oder der zweite schaltbare Kontakt 21 des zweiten Leistungstransistors 2 über zwei Anschlusskontakte 33, 38, bspw. den dritten Anschlusskontakt 33 und den achten Anschlusskontakt 38 aus dem Chipgehäuse 3 herausgeführt.
  • 5 zeigt ein Leistungshalbleiterbauelement 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die zweite Ausführungsform der Erfindung entspricht im Wesentlichen der ersten Ausführungsform der Erfindung. Dabei ist jedoch der erste Schaltkontakt 11 des ersten Leistungstransistors 1 über einen zweiten Metallclip 5 mit dem vierten Anschlusskontakt 34 des Leistungshalbleiterbauelements 100 gekoppelt. Auf diese Weise wird ein zusätzlicher Spannungsabgriff bereitgestellt, durch welchen bspw. ein Messsignal für eine rückgekoppelte Steuerung abgegriffen werden kann, beispielsweise um eine rückgekoppelte Steuerung des ersten Leistungstransistors 1 und des zweiten Leistungstransistors 2 über deren Steuerkontakte 10, 20 zu ermöglichen. So werden beispielsweise über eine außerhalb des Leistungshalbleiterbauelements 100 liegende Steuerung, welche bevorzugt auf der Platine 50 angeordnet ist, basierend auf einem solchen Messsignal entsprechende Steuersignale bereitgestellt. Es wird somit ein geschlossener Regelkreis ermöglicht.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass in 5 der erste Metallclip 4 und der zweite Metallclip 5 als separate Elemente dargestellt sind, dass es jedoch in alternativen Ausführungsformen ebenso möglich ist, dass der erste Metallclip 4 und der zweite Metallclip 5 als ein einteiliges Element ausgeführt sind. Dies ist in 5 durch gestrichelte Linien angedeutet.
  • 6 zeigt ein Leistungshalbleiterbauelement 100 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Die dritte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der ersten oder der zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei dabei jedoch der erste Schaltkontakt 21 des zweiten Leistungstransistors 2 über den ersten Metallclip 4 mit dem Kontaktelement 54, welches dem ersten Leistungstransistor 1 zugehörig ist, verbunden ist.
  • Die in 6 dargestellte Leistungshalbleiterbauelement 100 weist einen spiegelverkehrten Aufbau gegenüber der in 5 gezeigten Ausführungsform des Leistungshalbleiterelements 100 auf. Ein spiegelverkehrter Aufbau bedeutet dabei insbesondere, dass eine Position des ersten Leistungstransistors 1 mit einer Position des zweiten Leistungstransistors 2 vertauscht ist und der erste Metallclip 4 in seiner Form derart gespiegelt wurde, dass dieser dazu geeignet ist, den ersten Schaltkontakt 21 des zweiten Leistungstransistors 2 mit dem zweiten Schaltkontakt 22 des ersten Leistungstransistors 1 zu verbinden. Besonders bevorzugt ist es, wenn ein Set von Leistungshalbleiterbauelementen 100 bereitgestellt wird, welches aus einem ersten Leistungshalbleiterbauelement 100 gemäß einer beliebigen Ausführungsform der Erfindung und einem zugehörigen gleichartigen zweiten Leistungshalbleiterbauelement 100 mit spiegelverkehrtem Aufbau gegenüber dem ersten Leistungshalbleiterbauelement 100 vorliegt. Ein solches Set ist bspw. durch ein Leistungshalbleiterbauelement 100 gemäß der zweiten Ausführungsform und ein Leistungshalbleiterbauelement 100 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung gegeben.
  • 7 zeigt ein Schaltbild, welches eine beispielhafte Verschaltung des ersten Leistungstransistors 1 und des zweiten Leistungstransistors 2 zu einer Halbbücke zeigt. Dabei zeigt 7 insbesondere ein Schaltbild des in 5 dargestellten Leistungshalbleiterbauelements 100.
  • So ist ein Drain-Kontakt und somit ein zweiter schaltbarer Kontakt 12 des ersten Leistungstransistors 1 mit dem ersten Ausgangsanschluss 31 gekoppelt. Ein Source-Kontakt und somit der erste Schaltkontakt 11 des ersten Leistungstransistors 1 ist mit dem vierten Ausgangsanschluss 34 gekoppelt. Zudem ist der erste schaltbare Kontakt 11 über den Metallclip 4 mit dem zweiten schaltbaren Kontakt 22 des zweiten Leistungstransistors 2 gekoppelt. Der zweite schaltbare Kontakt 22 des zweiten Leistungstransistors 2 ist ein Drain-Kontakt und ist mit dem zweiten Ausgangsanschluss 32 gekoppelt. Der erste schaltbare Kontakt 21 des zweiten Leistungstransistors 2 ist mit dem dritten Ausgangsanschluss 33 gekoppelt.
  • Der Steuerkontakt 10 des ersten Leistungstransistors 1 ist ein Gate-Kontakt und ist mit dem fünften Ausgangsanschluss 35 gekoppelt. Der Steuerkontakt 20 des zweiten Leistungstransistors 2 ist ein Source-Kontakt und ist mit dem sechsten Ausgangsanschluss 36 gekoppelt. Da der erste schaltbare Kontakt 11 des ersten Leistungstransistors 1 ein Source-Kontakt ist und der zweite schaltbare Kontakt 22 des zweiten Leistungstransistors 2 ein Drain-Kontakt ist, sind der erste Leistungstransistor 1 und der zweite Leistungstransistor 2 in Reihe geschaltet und zwischen den beiden Leistungstransistoren kann ein geregelter Spannungsabgriff von der geschalteten Halbbrücke erfolgen. Dies erfolgt bevorzugt über den zweiten Ausgangsanschluss 32.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass eine Verschaltung des ersten schaltbaren Kontakts 11 oder des zweiten schaltbaren Kontakts 12 des ersten Leistungstransistors 1 mit dem siebten Ausgangsanschluss 37 und/oder eine Kopplung des ersten schaltbaren Kontakts 21 oder des zweiten schaltbaren Kontakts 22 des zweiten Leistungstransistors 2 mit dem achten Ausgangsanschluss 38 optional ist. Ferner ist die Verbindung des ersten schaltbaren Kontakts 11 des ersten Leistungstransistors 1 mit dem vierten Ausgangsanschluss 34 optional und bspw. in der ersten Ausführungsform der Erfindung nicht vorhanden.
  • Der erste Anschlusskontakt 31 und der zweite Anschlusskontakt 32 sind Komponenten eines Leadframes. Das Leadframe umfasst die beiden Kontaktelemente 53, 54, auf denen der erste Leistungstransistor 1 und der zweite Leistungstransistor 2 angeordnet sind oder ist zwischen den Kontaktelementen 53, 54 und den jeweils zugehörigen Anschlusspads angeordnet.
  • Der erste Leistungstransistor 1 und der zweite Leistungstransistor 2 sind galvanisch voneinander getrennt, wobei die galvanische Trennung bspw. durch die Vergussmasse des Chipgehäuses 3 gewährleistet wird. Dennoch besteht eine elektrische leitende Verbindung über den ersten Metallclip 4.
  • Der erste Metallclip 4 liegt flächig auf dem ersten schaltbaren Kontakt 11 des ersten Leistungstransistors 1 auf und ist mit diesem verlötet. Ferner liegt der erste Metallclip 4 bevorzugt flächig auf dem den zweiten Leistungstransistor 2 tragenden Kontaktelement 53 auf und ist bevorzugt mit diesem verlötet.
  • Neben der obigen schriftlichen Offenbarung wird explizit auf die Offenbarung der 1 bis 7 verwiesen.

Claims (10)

  1. Leistungshalbleiterbauelement (100), aufweisend: - zumindest zwei Leistungstransistoren (1, 2), umfassend einen ersten Leistungstransistor (1) und einen zweiten Leistungstransistor (2), - wobei die Leistungstransistoren (1, 2) innerhalb eines Chipgehäuses (3) angeordnet sind, - wobei die die Leistungstransistoren (1, 2) zu einer ersten Halbbrücke verschaltet sind, - wobei ein erster schaltbarer Kontakt (11) des ersten Leistungstransistors (1) über einen in dem Chipgehäuse (3) angeordneten ersten Metallclip (4) mit einem zweiten schaltbaren Kontakt (22) des zweiten Leistungstransistors (2) verbunden ist, und - wobei der erste Metallclip (4) einen oder mehrere plattenförmige Abschnitte aufweist.
  2. Leistungshalbleiterbauelement (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - ein zweiter schaltbarer Kontakt (12) des ersten Leistungstransistors (1) mit einem ersten Anschlusskontakt (31) des Leistungshalbleiterbauelements (100) gekoppelt ist, - der zweite schaltbare Kontakt (22) des zweiten Leistungstransistors (2) mit einem zweiten Anschlusskontakt (32) des Leistungshalbleiterbauelements (100) gekoppelt ist, und - ein erster schaltbarer Kontakt (21) des zweiten Leistungstransistors (2) mit einem dritten Anschlusskontakt (33) des Leistungshalbleiterbauelements (100) gekoppelt ist.
  3. Leistungshalbleiterbauelement (100) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschlusskontakt (31) und der zweite Anschlusskontakt (32) Anschlusspads sind, die sich flächig zumindest über einen Anteil einer Unterseite des Chipgehäuses (3) des Leistungshalbleiterbauelements (100) erstrecken.
  4. Leistungshalbleiterbauelement (100) gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschlusskontakt (31) und der zweite Anschlusskontakt (32) Komponenten eines Leadframes sind.
  5. Leistungshalbleiterbauelement (100) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste schaltbare Kontakt (11) des ersten Leistungstransistors (1) mit einem vierten Anschlusskontakt (34) des Leistungshalbleiterbauelements (100) gekoppelt ist.
  6. Leistungshalbleiterbauelement (100) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste schaltbare Kontakt (11) des ersten Leistungstransistors (1) über einen zweiten Metallclip (5) oder über den ersten Metallclip (4) mit dem vierten Anschlusskontakt (34) des Leistungshalbleiterbauelements (100) gekoppelt ist.
  7. Leistungshalbleiterbauelement (100), gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungstransistoren (1, 2) mit Ausnahme der über den ersten Metallclip (4) bestehenden elektrisch leitfähigen Verbindung, galvanisch voneinander entkoppelt sind.
  8. Leistungshalbleiterbauelement (100) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass • der erste Metallclip (4) flächig auf dem ersten schaltbaren Kontakt (11) des ersten Leistungstransistors (1) aufliegt und bevorzugt mit diesem verlötet ist, und/oder • der erste Metallclip (4) flächig auf dem zweiten schaltbaren Kontakt (22) des zweiten Leistungstransistors (2) oder einem mit dem zweiten schaltbaren Kontakt (22) des zweiten Leistungstransistors (2) zugehörigen Kontaktelement (53) aufliegt und bevorzugt mit diesem verlötet ist.
  9. Leistungshalbleiterbauelement (100) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Metallclip (4) zumindest anteilig, insbesondere vollständig, aus Kupfer oder Silber besteht.
  10. Platine (50), auf welcher zumindest ein Leistungshalbleiterbauelement (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche angeordnet ist.
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