DE102022211788A1 - Leistungsmodul - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Leistungsmodul (20) bereitgestellt. Das Leistungsmodul (20) umfasst: mindestens einen Halbleiterchip (24) und einen Träger (22), auf dem der Halbleiterchip (24) angeordnet ist und der mindestens einen Kontaktbereich (40) umfasst, der durch mindestens einen Leiter (44) mit dem ersten Halbleiterchip (24) elektrisch gekoppelt ist, wobei sich der Leiter (44) von dem Halbleiterchip (24) zu dem Kontaktbereich (40) erstreckt, der Leiter (44) einen oder mehrere erste Abschnitte (52), die Aluminium umfassen oder daraus hergestellt sind, und einen oder mehrere zweite Abschnitte (54), die Kupfer umfassen oder daraus hergestellt sind, umfasst, und wobei die ersten Abschnitte (52) und die zweiten Abschnitte (54) entlang der Erstreckung des Leiters (44) abwechselnd angeordnet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Leistungsmodul.
  • Ein herkömmliches Leistungsmodul kann einen Träger und einen oder mehrere auf dem Träger montierte Halbleiterchips umfassen. Mindestens einer der Halbleiterchips kann ein Hochleistungshalbleiterchip und/oder ein Halbleiterschalter sein. Der Hochleistungshalbleiterchip kann zur Verarbeitung von hohen Spannungen, zum Beispiel von mehr als 100 V, und/oder hohen Strömen, zum Beispiel von mehr als 10 A, konfiguriert sein. Die Halbleiterchips können jeweils ein Halbleiter-Die umfassen. Das Halbleiter-Die kann SiC, GaN oder GaO umfassen.
  • Der Träger kann ein DBC-Substrat (DBC - direct bonded copper, direkt gebondetes Kupfer) oder ein IMS (IMS - insulated metal substrate, isoliertes Metallsubstrat) umfassen. Der Träger kann einen oder mehrere Anschlüsse zum elektrischen Koppeln der Halbleiterchips mit einer oder mehreren äußeren Vorrichtungen und/oder einen oder mehrere Signalpins zum elektrischen Koppeln der Halbleiterchips mit einer Treiberplatine des Leistungsmoduls umfassen.
  • Wahlweise umfasst das Leistungsmodul die Treiberplatine zum Ansteuern der Halbleiterchips. Die Treiberplatine kann zum Steuern der Halbleiterchips konfiguriert sein. Die Treiberplatine kann eine Leiterplatte (PCB - printed circuit board) umfassen. Darüber hinaus können ein oder mehrere elektronische Bauteile auf dem Träger und/oder der Treiberplatine angeordnet sein. Die elektronischen Bauteile können jeweils ein aktives elektronisches Bauteil und/oder ein passives elektronisches Bauteil umfassen. Das passive elektronische Bauteil kann einen Widerstand, einen Kondensator und/oder einen Leiter umfassen. Das aktive elektronische Bauteil kann einen Chip und/oder einen Transistor umfassen. Das aktive elektronische Bauteil und/oder die Halbleiterschalter kann/können kann als Hochgeschwindigkeitsschaltvorrichtungen konfiguriert sein. Die aktiven elektronischen Bauteile und/oder die Halbleiterchips können als Hochleistungshalbleitervorrichtungen konfiguriert sein.
  • Die Halbleiterchips können über einen oder mehrere Drahtbonds mit dem Träger, miteinander und/oder mit dem Chipkontaktbereich gekoppelt sein. Die Drahtbonds können aus Kupfer, Aluminium oder Gold hergestellt sein. Aluminium weist einen höheren Widerstand als Kupfer auf, was zu mehr Energieverluste als Kupfer führt. Der CTE( Coefficient of Thermal Expansion, Wärmeausdehnungskoeffizient) von Aluminium beträgt 23×10-6 1/K. Ein typischer CTE eines Halbleiterchips kann 2 bis 3×10-6 1/K betragen. Diese große Differenz kann zu einer kurzen Lebensdauer und/oder einer schlechten Zuverlässigkeit des Halbleiterchips beitragen. Verglichen mit Aluminium weist Kupfer einen geringeren Widerstand und einen geringeren CTE, d. h. 16×10-6 1/K, auf. Dieser CTE liegt näher an dem des Halbleiter-Die-Chips, was zu einer längeren Lebensdauer und einer guten Zuverlässigkeit des Leistungsmoduls führt. Kupfer ist jedoch härter als Aluminium, und eine durch den entsprechenden Drahtbond zu kontaktierende Fläche des Halbleiterchips kann leichter zerstört werden als bei der Verwendung von Aluminium. Daher ist es in der Technik bekannt, eine Kupferschicht, z. B. von etwa 10 µm bis 200 µm, auf der entsprechenden Fläche des Halbleiterchips als einen Puffer zu galvanisieren oder zu sintern, was zu erhöhten Kosten führt.
  • Ferner verbessert sich von Jahr zu Jahr kontinuierlich die Stromdichte von Hochleistungshalbleiterchips, wie sie in den Leistungsmodulen verwendet werden. Jedoch bleiben ohne gleichzeitige Verbesserungen beim thermischen Stapel und bei der zugehörigen Bonding- und Anschlusstechnologie signifikante Einschränkungen bei der Nutzung dieser Verbesserungen. Dies gilt insbesondere bei Betrachtung des Potenzials von SiC- oder GaN-Halbleiterchips, bei denen höhere Betriebs- und Schalttemperaturen durch die zur Verfügung stehende Packaging-Technologie begrenzt sind.
  • Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Leistungsmoduls, das mindestens einen Halbleiterchip umfasst, wobei das Leistungsmodul eine hohe Leistung der Halbleiterchips ermöglicht, zu einer langen Lebensdauer und hohen Zuverlässigkeit des Halbleiterchips beiträgt und/oder zu geringen Kosten hergestellt werden kann.
  • Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen angeführt.
  • Ein Aspekt betrifft ein Leistungsmodul. Das Leistungsmodul umfasst mindestens einen Halbleiterchip und einen Träger, auf dem der Halbleiterchip angeordnet ist und der mindestens einen Kontaktbereich umfasst, der durch mindestens einen Leiter mit dem ersten Halbleiterchip elektrisch gekoppelt ist, wobei sich der Leiter von dem Halbleiterchip zu dem Kontaktbereich erstreckt, wobei der Leiter einen oder mehrere erste Abschnitte, die Aluminium umfassen oder daraus hergestellt sind, und einen oder mehrere zweite Abschnitte, die das Kupfer umfassen oder daraus hergestellt sind, umfasst, und wobei die ersten Abschnitte und die zweiten Abschnitte entlang der Erstreckung des Leiters abwechselnd angeordnet sind.
  • Dank des Vermischens des Aluminiums und des Kupfers in dem Leiter können mehrere Vorteile erzielt werden. Der Gesamt-CTE des das Aluminium und das Kupfer umfassenden Leiters liegt zwischen dem CTE vom Kupfer und dem CTE von Aluminium. Daher kann der Gesamt-CTE des Leiters besser zu dem CTE des Halbleiterchips als dem CTE nur des Aluminiums passen, was zu einer erhöhten Zuverlässigkeit des Halbleiterchips führt. Darüber hinaus ist ein elektrischer Widerstand geringer als der elektrische Widerstand des reinen Aluminiumdrahts, was zu geringeren Energieverlusten des Leistungsmoduls führt. Darüber hinaus kann ein Gewicht des Leiters geringer als das Gewicht eines entsprechenden Kupferdrahts sein, was zu einem geringen Gewicht des Leistungsmoduls führt. Ferner ist eine Induktivität des die Aluminiumabschnitte, d. h. die ersten Abschnitte, und die Kupferabschnitte, d. h. die zweiten Abschnitte, umfassenden Leiters relativ gering, was zu einer Erhöhung der Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Halbleiterchips, insbesondere zu den gleichen oder geringeren Kosten und mit dem Potenzial für eine sehr hohe Leistungsdichte, beiträgt. In der Summe kann dies zu einer sehr hohen Zuverlässigkeit und langen Lebensdauer des Leistungsmoduls zu den gleichen oder geringeren Kosten als ein herkömmliches Leistungsmodul und mit dem Potenzial für eine sehr hohe Leistungsdichte führen.
  • Die ersten Abschnitte können frei von jeglichem Kupfer sein, und/oder die zweiten Abschnitte können frei von jeglichem Aluminium sein. Die ersten Abschnitte können durch Reibrührschweißen (FSW, Friction Stir Welding) mit den entsprechenden benachbarten zweiten Abschnitten gekoppelt sein, wie in der Technik bekannt ist. Eine Schnittstelle zwischen dem/den ersten Abschnitt(en) und dem/den zweiten Abschnitten) kann senkrecht zu der Erstreckung, z. B. Erstreckungsrichtung, z. B. Haupterstreckungsrichtung, des Leiters und/oder einer Außenfläche des Leiters verlaufen. Alternativ kann die Schnittstelle einen spitzen Winkel oder einen stumpfen Winkel mit der Erstreckungsrichtung und/oder mit einer Außenfläche des Leiters einschließen.
  • Das Leistungsmodul kann einen oder mehrere Halbleiterchips umfassen. Der weitere Halbleiterchip kann über einen weiteren Leiter, der wie der obige Leiter konfiguriert sein kann, mit dem obigen Halbleiterchip und/oder dem Träger gekoppelt sein. Der/die Halbleiterchip(s) kann/können SiC, GaN oder GaO umfassen. Mindestens einer der Halbleiterchips kann ein Hochleistungshalbleiterchip und/oder ein Halbleiterschalter sein. Der Hochleistungshalbleiterchip kann zur Verarbeitung von hohen Spannungen, zum Beispiel von mehr als 100 V, und/oder hohen Strömen, zum Beispiel von mehr als 10 A, konfiguriert sein.
  • Das Leistungsmodul kann eine Treiberplatine umfassen. Die Treiberplatine kann über einen oder mehrere weitere Leiter, die wie die obigen Leiter konfiguriert sein können, mit einem oder mehreren der Halbleiterchips gekoppelt sein. Mindestens ein elektronisches Bauteil kann auf der Treiberplatine angeordnet sein. Das elektronische Bauteil kann zum Ansteuern, d. h. Steuern, des/der Halbleiterchips konfiguriert sein. Das elektronische Bauteil kann ein aktives elektronisches Bauteil, z. B. Chip oder Transistor, oder ein passives elektronisches Bauteil, z. B. ein Widerstand, ein Kondensator oder eine Drosselspule, sein. Die Treiberplatine kann eine Leiterplatte sein. Alternativ kann die Treiberplatine ein oder mehrere Direct-Bonded-Copper-Substrate oder Insulated-Metal-Substrate umfassen.
  • Gemäß einer Ausführungsform berühren die ersten Abschnitte physisch die entsprechenden benachbarten zweiten Abschnitte. Insbesondere kann zwischen dem/den ersten Abschnitt(en) und dem/den zweiten Abschnitt(en) kein weiteres Material angeordnet sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der Leiter so mit dem Halbleiterchip gekoppelt, dass die entsprechenden ersten Abschnitte den Halbleiterchip physisch berühren. Somit kann zwischen dem/den ersten Abschnitt(en) und dem Halbleiterchip kein weiteres Material angeordnet sein. Der/die erste(n) Abschnitt(e) kann/können durch Ultraschall-Bonden mit dem Halbleiterchip gekoppelt sein. Der/die erste(n) Abschnitt(e), der/die das Aluminium umfasst/umfassen, ist/sind nicht so hart wie der/die zweite(n) Abschnitt(e), der/die das Kupfer umfasst/umfassen. Daher kann/können der/die erste(n) Abschnitt(e) für direktes Drahtbonden auf dem Halbleiterchip verwendet werden, und es müssen keine Vorabmaßnahmen von der Seite des Halbleiterchips getroffen werden, um den Leiter mit dem Halbleiterchip koppeln zu können. Daher können die Kosten für das Leistungsmodul relativ niedrig gehalten werden, und die Designfreiheit kann relativ hoch sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der Leiter so mit dem Kontaktbereich gekoppelt, dass mindestens einer der zweiten Abschnitte den Kontaktbereich physisch berührt. Somit kann zwischen dem/den zweiten Abschnitt(en) und dem Kontaktbereich kein weiteres Material angeordnet sein. Dies kann besonders vorteilhaft sein, wenn der Kontaktbereich auch Kupfer umfasst. In diesem Fall kann der CTE des Leiters, insbesondere des/der zweiten Abschnitts/Abschnitte, sehr gut zu dem CTE des Kontaktbereichs passen, was zu einer erhöhten Zuverlässigkeit des Halbleiterchips führt. Der/die zweite(n) Abschnitt(e) kann/können durch Ultraschall-Bonden mit dem Halbleiterchip gekoppelt sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Leistungsmodul mindestens einen der weiteren Halbleiterchips, die auf dem Träger angeordnet sind, wobei sich der Leiter weiter zu dem weiteren Halbleiterchip erstreckt und den weiteren Halbleiterchips physisch berührt. Somit kann ein Leiter zum elektrischen Koppeln von zwei der Halbleiterchips verwendet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der Leiter so mit dem weiteren Halbleiterchip gekoppelt, dass ein anderer der ersten Abschnitte den weiteren Halbleiterchip physisch berührt. Somit müssen keine Vorabmaßnahmen auf der Oberfläche des Halbleiterchips zum Koppeln des Leiters mit dem Halbleiterchip getroffen werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der Leiter ein Draht, der einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Zum Beispiel können der/die erste(n) und zweite(n) Abschnitt(e) jeweils ein Draht sein, der einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Die Durchmesser der ersten und zweiten Abschnitte können gleich sein, so dass z. B. Außenflächen der ersten und zweiten Abschnitte an den entsprechenden Schnittstellen bündig miteinander sein können.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der Leiter ein Band, das einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Zum Beispiel können die ersten und zweiten Abschnitte jeweils ein Band sein, das einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Die Außenabmessungen der ersten und zweiten Abschnitte können gleich sein, so dass z. B. Außenflächen der ersten und zweiten Abschnitte an den entsprechenden Schnittstellen bündig miteinander sein können.
  • Diese und weitere Aspekte der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen ersichtlich und erläutert. Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
    • 1 zeigt eine geschnittene Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Leistungsmoduls.
    • 2 zeigt eine perspektivische Seitenansicht und einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines Leiters des Leistungsmoduls von 1.
    • 3 zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Leiters des Leistungsmoduls von 1.
  • Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen und ihre Bedeutungen sind in zusammenfassender Form in der nachfolgenden Bezugszeichenliste aufgeführt. Grundsätzlich sind in den Figuren identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt eine geschnittene Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Leistungsmoduls 20. Das Leistungsmodul 20 umfasst einen Träger 22 und mindestens einen Halbleiterchip 24, z. B. zwei oder mehr Halbleiterchips 24, die jeweils auf dem Träger 22 angeordnet sind. Die Halbleiterchips 24 können als Halbleiterchip 24 bzw. weiteren Halbleiterchip 24 bezeichnet werden. Das Leistungsmodul 20 kann in einem Wechselrichter und/oder einem Gleichrichter verwendet werden.
  • Mindestens einer der Halbleiterchips 24 kann ein Hochleistungshalbleiterchip sein. Der Hochleistungshalbleiterchip kann zur Verarbeitung von hohen Spannungen, zum Beispiel von mehr als 100 V, und/oder hohen Strömen, zum Beispiel von mehr als 10 A, konfiguriert sein. Die Halbleiterchips 24 können SiC, GaN oder GaO umfassen.
  • Der Träger 22 kann eine elektrisch leitende erste Schicht 30, eine elektrisch isolierende zweite Schicht 32 unter der ersten Schicht 30 (in 1) und eine elektrisch leitende dritte Schicht 34 unter der zweiten Schicht 32 umfassen. Die erste, zweite und/oder dritte Schicht 30, 32, 34 können parallel zueinander sein. Die erste Schicht 30 kann einen ersten Kontaktbereich 40 und einen zweiten Kontaktbereich 42 umfassen, die räumlich und elektrisch voneinander getrennt und/oder elektrisch voneinander isoliert sind. Alternativ kann die erste Schicht 30 einen oder mehr als zwei Kontaktbereiche 40, 42 umfassen. Die Halbleiterchips 24 können auf dem zweiten Kontaktbereich 42 angeordnet und/oder elektrisch und mechanisch damit gekoppelt sein. Zum Beispiel können die Halbleiterchips 24 jeweils einen elektrischen Kontakt umfassen, der an einer Unterseite des entsprechenden Halbleiterchips 24 angeordnet ist, und dieser Kontakt kann mit dem zweiten Kontaktbereich 42 elektrisch gekoppelt sein. Alternativ können die Halbleiterchips 24 auf verschiedenen Kontaktbereichen angeordnet sein. Die erste und/oder dritte Schicht 30, 34 kann/können Kupfer und/oder Aluminium umfassen oder daraus hergestellt sein. Die zweite Schicht 32 kann ein dielektrisches Material, z. B. ein elektrisch isolierendes und/oder dielektrisches Harz, umfassen. Der Träger 22 kann ein DBC-Substrat (DBC - direct bonded copper, direkt gebondetes Kupfer) oder ein IMS (IMS - insulated metal substrate, isoliertes Metallsubstrat) sein.
  • Das Leistungsmodul 20 kann ferner einen Wärmespreizer 38 umfassen. Der Träger 22 kann auf dem Wärmespreizer 38 angeordnet sein. Der Wärmespreizer 38 kann dazu konfiguriert sein, während eines Betriebs des Leistungsmoduls 20 erzeugte Wärme von den Halbleiterchips 24 abzuleiten. Wahlweise kann ein Schnittstellenmaterial 36, z. B. ein thermisches Schnittstellenmaterial (TIM, Thermal Interface Material) zwischen dem Träger 22 und dem Wärmespreizer 38 angeordnet sein. Das Schnittstellenmaterial 36 kann zu einer sehr guten Wärmeableitung von dem Träger 22 zu dem Wärmespreizer 38 beitragen.
  • Mindestens einer der Halbleiterchips 24 kann durch einen oder mehrere elektrisch leitende Leiter 44 mit dem Träger 22, z. B. mit dem ersten Kontaktbereich 40, elektrisch gekoppelt sein. Der/die Leiter 44 kann/können sich von dem Träger 22 in einer Längsrichtung des Leiters 44, d. h. einer Erstreckungsrichtung 56 (siehe 2 und 3) des Leiters 44, z. B. einer Haupterstreckungsrichtung des Leiters 44, zu dem entsprechenden Halbleiterchip 44 erstrecken. Darüber hinaus können die Halbleiterchips 24 durch den gleichen oder alternativ durch einen oder mehrere weitere Leiter 44 miteinander elektrisch gekoppelt sein. Ferner kann ein Anschluss 46 des Leistungsmoduls 20 durch einen oder mehrere weitere Leiter 44 mit der ersten Schicht 30, insbesondere mit dem ersten Kontaktbereich 40, elektrisch gekoppelt sein. Alternativ oder zusätzlich kann ein Signalpin 48 des Leistungsmoduls 20 durch einen oder mehrere weitere Leiter 44 mit einem oder mehreren der Halbleiterchips 24 elektrisch gekoppelt sein.
  • Ein oder mehrere Leiter 44 umfassen einen oder mehrere erste Abschnitte 52, die Aluminium umfassen oder daraus hergestellt sein können, und einen oder mehrere zweite Abschnitte 54, die Kupfer umfassen oder daraus hergestellt sein können, wobei der/die erste(n) Abschnitt(e) 52 und der/die zweite(n) Abschnitt(e) 54 entlang der Erstreckung, insbesondere entlang der Erstreckungsrichtung 56, des Leiters 44 abwechselnd angeordnet sind. Die ersten Abschnitte 52 können die entsprechenden benachbarten zweiten Abschnitte 54 physisch berühren. Insbesondere kann zwischen den ersten Abschnitten 52 und den zweiten Abschnitten 54 kein weiteres Material angeordnet sein.
  • Einer der Leiter 44 kann so mit den Halbleiterchips 24 gekoppelt sein, dass die entsprechenden ersten Abschnitte 52 den Halbleiterchip 24 physisch berühren. Somit kann zwischen den ersten Abschnitten 52 und dem entsprechenden Halbleiterchip 24 kein weiteres Material angeordnet sein. Die ersten Abschnitte 52 können durch Ultraschall-Bonden mit dem Halbleiterchip 24 gekoppelt sein. Der/die erste(n) Abschnitte) 52, der/die das Aluminium umfasst/umfassen, ist/sind nicht so hart wie der/die zweite(n) Abschnitt(e) 54, der/die das Kupfer umfasst/umfassen. Daher kann/können der/die erste(n) Abschnitt(e) zum direkten Drahtbonden auf dem Halbleiterchip 24 verwendet werden.
  • Einer der Leiter 44 kann so mit dem Kontaktbereich 40 gekoppelt sein, dass mindestens einer der zweiten Abschnitte 54 den Kontaktbereich 40 physisch berührt. Somit kann zwischen dem/den zweiten Abschnitt(en) 54 und dem Kontaktbereich 40 kein weiteres Material angeordnet sein. Dies kann besonders vorteilhaft sein, wenn der Kontaktbereich 40 auch Kupfer umfasst. Der/die zweite(n) Abschnitt(e) 54 kann/können durch Ultraschall-Bonden mit dem Kontaktbereich 40 gekoppelt sein.
  • Der mit dem Halbleiterchip 24 gekoppelte Leiter 44 kann sich ferner zu dem weiteren Halbleiterchip 24 erstrecken und kann den weiteren Halbleiterchip 24 physisch berühren. Insbesondere kann der Leiter 44 so mit dem weiteren Halbleiterchip 24 gekoppelt sein, dass ein anderer der ersten Abschnitte 52 den weiteren Halbleiterchip 24 physisch berühren kann.
  • Wahlweise kann das Leistungsmodul 20 eine Treiberplatine (nicht gezeigt) umfassen, die z. B. über den Signalstift 48 mit dem Träger 22 und/oder den Halbleiterchips 24 elektrisch und mechanisch gekoppelt ist. Die Treiberplatine kann eine Leiterplatte (PCB - printed circuit board) umfassen. Die Treiberplatine kann eine oder mehrere elektrische Leitungen, z. B. Vias, umfassen, die in der PCB eingebettet oder auf dieser aufgedruckt sind. Zusätzlich kann die Treiberplatine einen oder mehrere weitere Anschlüsse umfassen, z. B. zum Koppeln des Leistungsmoduls 20 mit einer Steuerung zum Steuern des Leistungsmoduls 20. Ferner kann das Leistungsmodul 20, insbesondere der Anschluss 46, zum elektrischen Koppeln mit einer externen Vorrichtung, z. B. einer durch das Leistungsmodul 20 mit Energie versorgten Last, z. B. einem Elektromotor oder Aktor, und/oder mit einer Energiequelle, z. B. dem Netz oder einem Generator, konfiguriert sein.
  • Das Leistungsmodul 20 kann einen Formkörper 50 umfassen. Der Formkörper 50 kann die Funktion eines Gehäuses des Leistungsmoduls 20 haben. Der Formkörper 50 kann aus einem Formmaterial hergestellt sein. Insbesondere können der Träger 22, die Halbleiterchips 24, die Leiter 44, der Wärmespreizer 38, der Anschluss 46, der Signalpin 48 und/oder gegebenenfalls die Treiberplatine 40 teilweise oder vollständig in dem Formkörper 50 eingebettet sein. Zum Beispiel können alle oben genannten Komponenten des Leistungsmoduls 20 vollständig in dem Formkörper 50 eingebettet sein. Alternativ können die Komponenten teilweise in dem Formkörper 50 eingebettet sein, z. B. derart, dass in 1 eine obere Fläche des Anschlusses 46 und/oder eine untere Fläche des Wärmespreizers 38 frei von dem Formmaterial des Formkörpers 50 sein können.
  • Nachfolgend werden mehrere Ausführungsformen eines oder mehrerer der Leiter 44 beschrieben.
  • 2 zeigt eine perspektivische Seitenansicht und einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines oder mehrerer der Leiter des Leistungsmoduls 20 von 1, z. B. eines der obigen Leiter 44. Der Leiter 44 kann einen ersten Abschnitt 52, der das Aluminium umfasst oder daraus hergestellt ist, und einen zweiten Abschnitt 54, der das Kupfer umfasst oder daraus hergestellt ist, umfassen. Zum Beispiel ist der Leiter 44 aus dem ersten und zweiten Abschnitt 52, 54 hergestellt. Mit anderen Worten kann der erste Abschnitt 52 frei von jeglichem Kupfer sein, und der zweite Abschnitt 54 kann frei von jeglichem Aluminium sein. Der erste Abschnitt 52 und der zweite Abschnitt 54 können fest aneinander fixiert sein. Darüber hinaus kann der Leiter 44 weitere erste Abschnitte 52 und/oder weitere zweite Abschnitte 54 umfassen, die entlang der Erstreckungsrichtung 56 abwechselnd angeordnet sind.
  • Der Leiter 44 kann ein Draht sein, der einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Zum Beispiel kann der erste Abschnitt 52 ein Draht sein, der einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, und kann der zweite Abschnitt 54 ein Draht sein, der einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Die Durchmesser des ersten und zweiten Abschnitts 52, 54 können gleich sein, so dass z. B. Außenflächen des ersten und zweiten Abschnitts 52, 54 an den entsprechenden Schnittstellen 58 bündig miteinander sein können. Der erste Abschnitt 52 und der zweite Abschnitt 54 können sich an der Schnittstelle 58 des ersten und zweiten Abschnitts 52, 54 physisch berühren. Mit anderen Worten können der erste Abschnitt 52 und der zweite Abschnitt 54 in direktem physischen Kontakt miteinander stehen. Dies kann in diesem Zusammenhang bedeuten, dass zwischen dem ersten Abschnitt 52 und dem zweiten Abschnitt 54 kein weiteres Material angeordnet sein kann. Der erste Abschnitt 52 und der zweite Abschnitt 54 können sich über ihren gesamten Querschnitt physisch berühren.
  • Die Schnittstelle 58 zwischen dem/den ersten Abschnitt(en) 52 und dem/den zweiten Abschnitt(en) 54 kann senkrecht zu der Erstreckung, z. B. Erstreckungsrichtung 56, z. B. Haupterstreckungsrichtung, des Leiters 44 und/oder zu einer Außenfläche des Leiters 44 verlaufen, so dass ein Winkel 60 zwischen der Erstreckungsrichtung 56 und dem Durchmesser des entsprechenden Drahts 90° sein kann, wie in 2 gezeigt ist. Alternativ kann der Winkel 60 der Schnittstelle 58 spitz oder stumpf sein, wie zum Beispiel in 3 gezeigt ist.
  • 3 zeigt einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines Leiters des Leistungsmoduls von 1, z. B. eines der in 1 gezeigten Leiter 44. Der Leiter 44 kann ein Band sein, das einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Zum Beispiel können der erste und der zweite Abschnitt 52, 54 jeweils ein Band sein, das einen rechteckigen Querschnitt aufweist.- Die Außenabmessungen des ersten und zweiten Abschnitts 52, 54 können gleich sein, so dass z. B. Außenflächen des ersten und zweiten Abschnitts 52, 54 an den entsprechenden Schnittstellen 58 bündig miteinander sein können.
  • Der Winkel 60 zwischen der Schnittstelle 58 und der Erstreckung, z. B. der Erstreckungsrichtung 56, z. B. der Haupterstreckungsrichtung, des Leiters 44 und/oder der Außenfläche des Leiters 44 kann spitz oder stumpf sein, wie in 3 gezeigt ist. Alternativ kann der Winkel 60 der Schnittstelle 58 90° betragen, wie zum Beispiel in 2 gezeigt ist.
  • Die Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt. Zum Beispiel kann es mehr oder weniger Halbleiterchips 24 und/oder weitere Anschlüsse 46 und/oder Signalpins 48 und/oder entsprechende Leiter 44 geben. Ferner können die in 2 und 3 gezeigten Ausführungsformen vermischt werden, z. B. kann der Leiter 44 wie in 2 gezeigt geformt sein und kann eine abgewinkelte Schnittstelle 58, wie in 3 gezeigt, umfassen, oder der Leiter 44 kann wie in 3 gezeigt geformt sein und kann eine abgewinkelte Schnittstelle 58, wie in 2 gezeigt, umfassen. Obgleich die Erfindung in den Zeichnungen und in der vorhergehenden Beschreibung ausführlich dargestellt und beschrieben worden ist, sind solch eine Darstellung und Beschreibung als veranschaulichend oder beispielhaft und nicht als einschränkend zu betrachten; die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Der Fachmann kann bei Ausübung der beanspruchten Erfindung anhand einer genauen Betrachtung der Zeichnungen, der Offenbarung und der angehängten Ansprüche weitere Variationen der offenbarten Ausführungsformen erkennen und ausführen. In den Ansprüchen schließt das Wort „umfassen/umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte aus, und der unbestimmte Artikel „ein/eine/einer“ schließt keinen Plural aus. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in verschiedenen voneinander abhängigen Ansprüchen aufgeführt sind, bedeutet nicht, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht zum Vorteil genutzt werden kann. Jegliche Bezugszeichen in den Ansprüchen sollten nicht als den Schutzumfang einschränkend ausgelegt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 20
    Leistungsmodul
    22
    Träger
    24
    Halbleiterchip
    30
    erste Schicht
    32
    zweite Schicht
    34
    dritte Schicht
    36
    Schnittstellenmaterial
    38
    Wärmespreizer
    40
    erster Kontaktbereich
    42
    zweiter Kontaktbereich
    44
    Leiter
    46
    Anschluss
    48
    Signalpin
    50
    Formkörper
    52
    erster Abschnitt
    54
    zweiter Abschnitt
    56
    Erstreckungsrichtung
    58
    Schnittstelle
    60
    Winkel

Claims (8)

  1. Leistungsmodul (20), umfassend mindestens einen Halbleiterchip (24) und einen Träger (22), auf dem der Halbleiterchip (24) angeordnet ist und der mindestens einen Kontaktbereich (40) umfasst, der durch mindestens einen Leiter (44) mit dem ersten Halbleiterchip (24) elektrisch gekoppelt ist, wobei sich der Leiter (44) von dem Halbleiterchip (24) zu dem Kontaktbereich (40) erstreckt, der Leiter (44) einen oder mehrere erste Abschnitte (52), die Aluminium umfassen oder daraus hergestellt sind, und einen oder mehrere zweite Abschnitte (54), die Kupfer umfassen oder daraus hergestellt sind, umfasst, und wobei die ersten Abschnitte (52) und die zweiten Abschnitte (54) entlang der Erstreckung des Leiters (44) abwechselnd angeordnet sind.
  2. Leistungsmodul (20) nach Anspruch 1, wobei die ersten Abschnitte (52) die entsprechenden benachbarten zweiten Abschnitte (54) physisch berühren.
  3. Leistungsmodul (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leiter (44) so mit dem Halbleiterchip (24) gekoppelt ist, dass der mindestens eine der ersten Abschnitte (52) den Halbleiterchip (24) physisch berührt.
  4. Leistungsmodul (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leiter (44) so mit dem Kontaktbereich (40) gekoppelt ist, dass mindestens einer der zweiten Abschnitte (54) den Kontaktbereich (40) physisch berührt.
  5. Leistungsmodul (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend mindestens einen weiteren Halbleiterchip (24), der auf dem Träger (22) angeordnet ist, wobei sich der Leiter (44) ferner zu dem weiteren Halbleiterchip (24) erstreckt und den weiteren Halbleiterchip (24) physisch berührt.
  6. Leistungsmodul (20) nach Anspruch 5, wobei der Leiter (44) so mit dem weiteren Halbleiterchip (24) gekoppelt ist, dass ein anderer der ersten Abschnitte (52) den weiteren Halbleiterchip (24) physisch berührt.
  7. Leistungsmodul (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leiter (44) ein Draht ist, der einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
  8. Leistungsmodul (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Leiter (44) ein Band ist, das einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005006333A1 (de) 2005-02-10 2006-08-31 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauteil mit mehreren Bondanschlüssen und Verfahren zur Herstellung desselben
US20190189537A1 (en) 2016-07-26 2019-06-20 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor Device
DE102019130778A1 (de) 2018-11-29 2020-06-04 Infineon Technologies Ag Ein Package, welches ein Chip Kontaktelement aus zwei verschiedenen elektrisch leitfähigen Materialien aufweist

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