DE19529237C1 - High power semiconductor circuit device - Google Patents

High power semiconductor circuit device

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DE19529237C1 DE19529237A DE19529237A DE19529237C1 DE 19529237 C1 DE19529237 C1 DE 19529237C1 DE 19529237 A DE19529237 A DE 19529237A DE 19529237 A DE19529237 A DE 19529237A DE 19529237 C1 DE19529237 C1 DE 19529237C1
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Abstract

The device has an insulating substrate (3) supporting a heat sink for the power semiconductor components (4), attached to contact surfaces (2) provided by the substrate. A compression device is used to press the substrate into contact with the heat sink via intermediate pressure pads (1). The semiconductor components are electrically and thermally connected to the substrate contact surfaces via solder or pressure connections on their underside, with bonding wires (6) forming the circuit connections between the upper sides of the semiconductor components. The bonding connections (5) are pressed against the semiconductor components via the pressure pads.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung der Leistungselektronik nach den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1. Solche Schaltungsanordnungen sind mehrfach aus der Literatur bekannt. The invention relates to a circuit arrangement of the power electronics according to the features of the preamble of claim 1. Such circuit arrangements are known from the literature several times. Bei der weiteren Erhöhung der Zuverlässigkeit, der Lebensdauer und Leistungsdichte von Schaltungsanordnungen sind veränderte neue Methoden des Zusammenfügens der einzelnen Aufbauteile zu einer Einheit erforderliche Voraussetzung. Upon further increasing the reliability, durability and power density of circuitry changes, new methods of assembling the individual body sections to be a necessary condition unit are.

Sehr vorteilhaft haben sich in jüngerer Zeit Aufbauten mit Druckkontakten erwiesen, da sich gezeigt hatte, daß insbesondere großflächige Lötverbindungen nur sehr schwierig qualitätsgerecht beherrscht werden können und die Zuverlässigkeit und Lebensdauer nur eingeschränkt gegeben sind. Very beneficial structures have proven with pressure contacts, as had been shown that in particular large-area solder joints can be very difficult to master the required quality and the reliability and operating life with limited recently.

GB 2 167 228 A beschreibt eine Schaltungsanordnung mit einem Zweiteiligen Gehäuse, in welchem ein Wafer sowie weitere Schaltungselemente vorgesehen sind. GB 2,167,228 A describes a circuit arrangement having a two-part housing in which a wafer, and further circuit elements are provided. Der Wafer wird mittels eines ringförmigen Dichtungsorgans gegen das Gehäuseunterteil gedrückt. The wafer is pressed by means of an annular sealing means against the housing lower part. Zu diesem Zweck ist der Dichtungsring zwischen dem Wafer und dem Gehäuseoberteil eingeklemmt. To this end, the sealing ring between the wafer and the upper housing part is clamped. Die Klemmwirkung des ringförmigen Dichtungselementes ist dort also durch die starren Verbindungselemente bestimmt und begrenzt. The clamping action of the annular sealing element, there is thus defined by the rigid connecting elements and limited. Parallel wird vorgestellt, daß eine elektrische Kontaktierung des Wafers direkt mittels des gleichen Druckkontaktes zwischen seinen Kontaktstellen und äußeren Verbindungsstellen über Kontaktelemente erfolgt. Parallel is presented in that an electrical contacting of the wafer is effected directly by means of the same pressure contact between its pads and external connection points via contact elements.

EP 0 340 959 A2 offenbart eine Schaltungsanordnung mit einer Trägerplatte, auf der mindestens ein zu kühlendes chipförmiges Bauelement und Kontaktflächen angeordnet sind. EP 0340959 A2 discloses a circuit arrangement with a carrier plate on which is to be cooled chip-shaped component, and contact surfaces are arranged at least one. Das mindestens eine chipförmige Bauelement ist zwischen der Trägerplatte und dem oberseitigen Kühlbauteil mittels Polsterelement festgelegt. The at least one chip-shaped component is fixed between the support plate and the upper-side cooling member by means of cushioning member. Eine gute Genauigkeit der Justage ist hier nicht erreichbar. A good accuracy of the adjustment is unavailable here.

DE-PS 14 89 097 beschreibt ein formstabiles Gehäuse, in welches zwischen Kontaktscheiben eine Siliziumscheibe angeordnet ist. DE-PS 14 89 097 describes a dimensionally stable housing, in which a silicon wafer is arranged between contact plates. Die Siliziumscheibe wird mittels eines formstabilen Stempels zwischen den Kontaktscheiben eingeklemmt. The silicon wafer is clamped by means of a dimensionally stable punch between the contact wheels. Ein Formkörper aus elastisch nachgiebigem Material füllt den Innenraum des topfförmigen Gehäuses aus. A molding of an elastically resilient material fills the interior of the cup-shaped housing.

Eigene frühere Anmeldungen erweitern die Druckkontaktierung auf Schaltungsanordnungen der Leistungsklasse. Own earlier applications extend the pressure contact to circuit arrangements of the class. DE 36 28 556 C1 beschreibt eine Druckkontaktierung, bei der eine Kontaktplatte mit Leiterbahnen (Leiterplatte) direkt auf die Kontaktstellen der gebondeten Chips drückt und elektrisch kontaktiert. DE 36 28 556 C1 describes a pressure contact, wherein a contact plate with conductive traces (printed circuit board) presses directly on the contact points of the bonded chip and electrically contacted.

DE 36 43 288 A1 beschreibt ein Halbleiterbauelement in Modulbauweise, bei dem das Modulplättchen an mindestens einem freien Abschnitt der Kontaktmetallschicht durch Stromanschlußelemente gegen den Trägerkörper gedrückt wird und gleichzeitig ein elektrischer Kontakt hergestellt wird. DE 36 43 288 A1 describes a semiconductor device in modular construction, wherein the module plate is pressed against at least one free portion of the contact metal layer by electric connection elements against the carrier body and at the same time an electrical contact is made. Die einzelnen Chips sind elektrisch durch Bonden auf beispielhaft einer DCB-Keramik verbunden. The individual chips are electrically connected by bonding to an example of a DCB ceramics.

In DE 41 11 247 A1 wird eine Andrückvorrichtung mit einem wärme- und formstabilen Montageelement beschrieben, das über ein Kissenelement als dynamische und dauerstabile Druckeinrichtung dient und zerstörungsfrei demontierbar die zu kühlenden Trägerplatte gegen ein Kühlbauteil drückt. In DE 41 11 247 A1 a pressure device is described with a thermally and dimensionally stable mounting member serving as a cushion member dynamic and permanently stable pressure means and non-destructively removable pushes support plate to be cooled against a cooling component. Hier werden Federelemente eingesetzt, die teilweise direkt auf die Chips drücken, jedoch ist eine elektrische Wirkung dort nicht beschrieben. Here, the spring elements are used, the press part, directly to the chips, but an electrical effect is not described therein.

Einige vorgenannte Veröffentlichungen gehen davon aus, daß die Einzelzellen der Schaltungsanordnungen, die eigentlichen Halbbrücken mit den Halbleiterbauelementen, wie IGBT oder MOSFET, und FLD konventionell auf DCB-Keramiken durch Löten und/oder Bonden eine Vorfertigung erfahren haben (Modulplättchenvorfertigung). Some of the above publications assume that the individual cells of the circuit arrangements, the actual half-bridges with semiconductor devices such as IGBT or MOSFET, and FLD have experienced conventionally on DCB ceramics by soldering and / or bonding a prefabrication (module plate prefabrication). Der Druckkontakt als Verbindungstechnik des Zusammenfügens zu Anordnungen hat sich in der Praxis als Qualitätsprinzip durchgesetzt und ist der Löttechnik in der Leistungsanwendung in vielen Fällen überlegen. The pressure contact as a connection technique of joining with arrangements has established itself as a quality principle in practice and is the soldering superior in performance applications in many cases.

Beim isolierten Aufbau von Schaltungsanordnungen mittels kupferbeschichteten Keramiken werden die aktiven Bauelemente gelötet, diese stoffschlüssige Verbindung gewährleistet einen guten Wärmeabtransport und eine gut justierte Lage der Einzelelemente in der Anordnung Nachteilig wirken sich insbesondere im Wechsellastbetrieb die ohmschen Verbindungen aus, denn die Übergangswiderstände können sich durch "Altern" der Lotverbindung verändern. When insulated structure of circuitry by means of copper-coated ceramics, the active devices are soldered, this bonded connection ensures a good heat dissipation and a well-adjusted position of the individual elements in the array have a disadvantageous effect in particular in the varying load mode, the ohmic connections, because the transition resistances may be represented by "aging change "of the solder connection. Hier wird verschiedentlich die stoffschlüssige Verbindung (Löten) durch eine stoffbündige Druckkontaktierung (Kleben oder Leitpastenfixierung) ersetzt, wie das neben anderen Veröffentlichungen in DE 41 32 947 A1 offengelegt ist. Here, the material connection (soldering) by a material-flush pressure contact (gluing or Leitpastenfixierung) is replaced several times, as is disclosed, among other publications, in DE 41 32 947 A1. Ebenda wird weiterhin offengelegt, daß einzelne Bauelemente ein- oder beidseitig mittels flexibler Leiterplatten kontaktiert werden. Ibid is further disclosed that individual components can be contacted on one or both sides by means of flexible printed circuit boards.

Die mehrfach aus der Literatur erwähnten Bondverbindungen auf der strukturiertem Bauelementeseite sind im Vergleich mit Lötverbindungen mit einer mindestens gleich großen Unzuverlässigkeit bezüglich des sicheren und qualitätsgerechten dauerlastbeständigen ohmschen Kontaktes behaftet. The frequently mentioned in the literature bonds on the structured side components are subject concerning the safe and quality-oriented permanent load stable ohmic contact compared with solder connections with at least as much unreliability. Versuche, auch die Strukturseite der Bauelemente mittels Druckkontakten elektrisch zu verbinden, sind aus der Literatur gleichfalls bekannt. Trying to link the structure of the side elements electrically by means of pressure contacts are also known from the literature. Bei Bauelementen kleiner und mittlerer Leistung sind sehr praktikable Lösungen beschrieben. In devices small and medium power very viable solutions are described.

US 4,180,828 beschreibt eine direkte Kontaktierung der Chipkontaktflächen mit den Kupferleitbahnen von flexiblen Leiterplatten. US 4,180,828 describes a direct contact between the chip contact surfaces with the copper interconnects of flexible circuit boards. Ohne Bonden als Zwischenverbindung wird hier die flexible Polyimidfolie als Verbinder vom Chip zu der beispielhaft genannten DCB-Keramik beschrieben. Without bonding as an intermediate the flexible polyimide film is described as a connector from the chip to the exemplified DCB ceramic here. US 4,251,852 nennt eine Verbindungstechnik von Bauelementen mittels metallisierten Polyimidfolien beim Aufbau und der Verdrahtung von mehreren integrierten Halbleiterbauelementen in sog. Hybridtechnik. US 4,251,852 mentions a connecting technique of components by means of metallized polyimide films in the construction and wiring of a plurality of integrated semiconductor components in so-called. Hybrid technology.

DE 38 29 538 A1 stellt ein Verfahren zur Herstellung kleinflächiger beidseitiger Kontakte für Halbleiterbauelemente vor, die alternativ druckkontaktiert hergestellt wurden. DE 38 29 538 A1 presents a method for the production of small-area-sided contacts for semiconductor devices, which were alternatively prepared pressure-contacted. Dazu werden höckerförmige Aufbauten auf der zu kontaktierenden Oberfläche ausgebildet, die aus einem duktilen Material bestehen. By hump-shaped structures on the surface to be contacted are formed, which consist of a ductile material.

Der aufgeführte Stand der Technik ist nicht dazu geeignet, die strukturierten Kontaktflächen der Laststromanschlüsse von Transistoren, wie IGBT oder MOSFET, über Druckkontakte galvanisch mit den sekundären Verbindungselementen der Schaltungsanordnung zu verschalten. The mentioned prior art is not adapted to interconnect the structured contact surfaces of the load current connections of transistors, such as IGBT or MOSFET, via pressure contacts electrically connected to the secondary connection elements of the circuit.

In EP 03 81 849 A1 wird eine strukturierte direkte Kontaktierung von Halbleiterbauelementen der Leistungsklasse vorgestellt, hier ist die Möglichkeit von Druckkontakten mit der Formulierung: "bevorzugt über eine Lötverbindung . . . ist aber auch durch eine reine Druckbelastung möglich" eingeschlossen. In EP 03 81 849 A1 a structured direct contacting of semiconductor devices of the performance class is presented here the possibility of pressure contacts with the formulation is: "... Preferably via a solder joint but is also possible by a pure compressive loading" included. In dieser Veröffentlichung wird erstmals die Herstellung einer kompletten Halbbrücke einer Schaltungsanordnung mit strukturierten Kontaktflächen der Leistungshalbleiterbauelemente ohne Bondverbindungen vorgestellt. In this publication, the production of a complete half-bridge of a circuit arrangement is presented in structured contact surfaces of power semiconductor devices without bonds for the first time.

Die Herstellung von Verbindungen der Halbleiterbauelemente und deren Freilaufdioden in Kommutierungskreisen bei Schaltungsanordnungen der Uniform- und Ansteuertechnik ist bisher üblicherweise der Bondtechnik überlassen, da die relativ feine Strukturierung der Chipkontakt flächen bisher keine alternative Kontaktierung zuließen. The preparation of compounds of the semiconductor devices and the free-wheeling diodes in commutation circuits in circuit arrangements of the uniform and driving technique has so far usually left the bonding technique, since the relatively fine structuring of the chip contact areas so far did not allow alternative contact. Es werden beispielhaft bis zu 330 µm dicke Aluminiumdrähte mittels Ultraschall als Verbindungen zwischen den Chipkontaktstellen und den sekundären Verbindungselementen auf der DCB stoffschlüssig in mehrfach paralleler Weise mittels Ultraschall gebondet. There are bonded by way of example up to 330 microns thick aluminum wires by means of ultrasound as connections between the chip pads and the secondary connecting elements on the DCB cohesively in multiple parallel fashion by means of ultrasound. Der Draht erhält beim Bonden durch den Ultraschall und den Druck des Bondmeißels bedingt eine Gefügeveränderung, die für die Stabilität im Langzeitbetrieb von Nachteil ist. The wire obtained during bonding by the ultrasound and the pressure of the bonding bit causes a structural change which is for stability in long-term operation of disadvantage. Die wünschenswerte optimale Qualität kann mit dieser Technik noch nicht erreicht werden. The desirable optimum quality can not be achieved with this technique. Frühzeitig zeigen die Aluminiumdrähte an den Stellen der Bondung Risse im Gefüge, was bis zur Öffnung der Verbindung Chipkontaktfläche/Aluminiumdrahtverbindung führt. Early show the aluminum wires at the points of bonding cracks in the structure, leading up to the opening of the connection chip contact surface / aluminum wire connecting leads.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der genannten Art vorzustellen, die einen Druckkontaktaufbau hat und bei der die elektrischen Kontakte auf den Kontaktstellen der Halbleiterbauelemente kombiniert durch Bonden und Druckkontakt ausgeführt sind, wodurch die Zuverlässigkeit im Leistungsbetrieb und die Lebensdauer erhöht werden. The present invention has for its object to present a circuit arrangement of the type mentioned, which has a pressure contact structure and in which the electrical contacts on the contact points of the semiconductor components combined by bonding, and pressure contact is performed, whereby the reliability in power operation and the lifetime can be increased.

Die Aufgabe wird bei einer solchen Schaltungsanordnung durch die Maßnahmen des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 gelöst. The object is achieved with such circuitry by the measures of the characterizing part of claim 1.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen genannt. Further advantageous embodiments are recited in the dependent claims.

Bei der Realisierung von Schaltungsanordnungen mit insbesondere hoher Leistungsdichte ist bei der Wahl der Methoden des Zusammenbaus besonders die Isolationsfestigkeit zu gewährleisten. In the realization of circuits with especially high power density in the choice of methods of assembling particularly the insulation resistance must be guaranteed.

Alle vergleichbaren konventionellen Aufbauten von Schaftungsanordnungen benutzen zur Isolation der Einzelkontakte auf den Chips eine Abdeckung, beispielhaft bestehend aus Silicongummi, da bei hohen Arbeitsspannungen der einzelnen Chips die erforderlichen Isolationsstrecken mit Luftzwischenräumen, also ohne zusätzlich eingebauten Isolationsmassen nicht zu erreichen sind. All comparable conventional constructions of sheep Tung arrangements used for isolation of the individual contacts on the chips, a cover, an example consisting of silicone rubber, since at high operating voltages of the individual chips, the necessary insulation distances by air spaces, so do not be achieved without additional installed insulation masses.

Die vorliegende Erfindung beschreibt einen Weg, wie beide Probleme, nämlich die Erzielung der erforderlichen Isolation und die Langzeitlebensdauer der Chipkontakte erreicht werden kann. The present invention describes a way to both problems, namely achieving the required insulation and long-term life of the chip contacts can be achieved.

Dazu werden die nachfolgenden Erläuterungen auf der Grundlage der Fig. 1 gegeben. For this, the following explanations on the basis of FIG. 1 are added.

In Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines kontaktierten Halbleiterbauelementes ( 4 ) im Querschnitt skizziert. In Fig. 1 a section of a contacted semiconductor device (4) is outlined in cross section. Auf der in der Skizze unteren Kontaktfläche ist durch Löten, alternativ mittels leitfähigem Kleber oder siebgedruckter Paste, ein ohmscher Kontakt zu der auf einem Isolierträger befindlichen Leiterstruktur ( 2 ) hergestellt. On the bottom in the diagram contact surface is by soldering, alternatively prepared by means of conductive adhesive or screen printed paste, an ohmic contact to the located on an insulating conductor structure (2). Die in der Skizze obere Kontaktfläche des Halbleiterbauelementes wurde in einem ersten technologischen Bearbeitungsschritt gebondet, das nach dem Stand der Technik mittels Aluminiumdrähten ( 6 ) durch Ultraschallkontaktierung realisiert wird. The upper sketch in the contact area of the semiconductor device was bonded in a first technological processing step, which is prior art by means of aluminum wires (6) realized by ultrasonic bonding. Aluminiumdrähte werden ihrerseits schaltungsgerecht mit anderen Leiterbahnen ( 2 ) der Isolierkeramik ( 3 ) oder mit Kontaktflächen anderer Bauelemente (beispielhaft Freilaufdioden) durch Bonden nach dem Stand der Technik kontaktiert. Aluminum wires can be contacted in turn with other circuit-friendly conductor tracks (2) of the insulating ceramic (3) or with contact surfaces of other components (exemplified freewheeling diodes) by bonding according to the prior art.

Diese Verbindungen des Drahtes mit den Kontaktflächen der Schalterbauelemente ( 4 ) und/oder mit den Kontaktflächen der Freilaufdioden haben im Einsatzfall in den Schaltungsanordnungen die höchsten Qualitätsanforderungen zu erfüllen. These compounds of the wire with the contact surfaces of the switching devices (4) and / or with the contact surfaces of the free-wheeling diodes have to perform in the case of application in the circuits with the highest quality requirements. Die Streßsituationen bei Arbeitsbelastung dieser Verbindungen zeigen gegenüber allen anderen Bauteilen die frühesten Alterungserscheinungen. The stress situations at work load of these compounds show to all other components, the earliest signs of aging.

Setzt man diese Stellen des Schaltungsaufbaues unter einen mechanischen Druck, dann ist die Beanspruchung der Bondverbindungsstellen gemindert und dadurch bedingt ist die Frühalterung aufgehoben, zumindest ist eine wesentlich höhere Lebenserwartung dieser Verbindungsstellen bei Dauerlast der Schaltungsanordnung gewährleistet. If these points of the circuit structure under a mechanical pressure, the stress on the bonding joints is reduced and thereby the early aging is due lifted, at least in a much higher life expectancy of these junctions ensures continuous load of the circuit arrangement.

Der mechanische Druck kann sehr einfach bei Aufbauten in Druckkontaktierung durch den Einsatz eines Druckkissens ( 1 ) erfolgen. The mechanical pressure can be made very simple in constructions in pressure contact by the use of a pressure pad (1). Das Druckkissen ist geometrisch so vorgeformt, daß es sich auch unter Druck lediglich innerhalb der Oberfläche der Halbleiterbauelemente ( 4 ) ausdehnen kann, also nicht über die Chipkanten ragt, da hierdurch Abscherungen der gebondeten Drähte oder Abplatzungen der Chipkanten möglich wären. The pressure pad is geometrically pre-formed so that it can expand under pressure, only within the surface of the semiconductor components (4), that does not extend beyond the chip edge, as this shearing of the bonded wires or chipping of chip edge would be possible.

Wird der Druck auf das Druckkissen ( 1 ) über ein nach dem Stand der Technik aufgebautes Brückenelement aufgebaut, wie beispielhaft in DE 41 22 428 A1 beschrieben, dann drückt das Druckkissen ( 1 ) die gebondeten Aluminiumdrähte ( 6 ) zusätzlich zum Bonden auf die Oberfläche der Halbleiterbauelemente ( 4 ). If the pressure on the pressure pad (1) via a built according to the prior art bridge element constructed as described for example in DE 41 22 428 A1, then the printing pad (1) presses the bonded aluminum wires (6) in addition to the bonding to the surface of semiconductor components (4). Das Druckkissen ( 1 ) ist so geometrisch geformt, daß nach dem Beaufschlagen mit Druck der für die Isolationsfestigkeit erforderliche "Bondverguß" eingefüllt werden kann, so daß alle Isolationswerte zwischen den schaltungsgerecht angeordneten Verbindungen erreicht werden. The pressure pad (1) is geometrically shaped so that can be filled after the pressurization of the required for insulation resistance "Bondverguß", so that all insulation values between the circuit-friendly arranged connections are achieved.

Eine alternative Aufbauweise ergibt sich dadurch, daß nach dem Bonden ein Bondverguß über alle gebondeten Drähte vorgesehen wird und danach der weitere Aufbau der Schaltungsanordnung mit dem Druckkissen ( 1 ) erfolgt. An alternative construction manner results from the fact that a Bondverguß of all the bonded wires is provided after the bonding, and thereafter the further construction of the circuit arrangement with the pressure cushion (1). Diese technologische Kettung des Aufbauens macht sich insbesondere dort notwendig, wo durch sehr defizile Struktur des Druckkissens ( 1 ) das Verlaufen eines nachträglich eingefüllten Weichvergusses nicht genügend Gewähr für eine vollständige Verteilung an allen erforderlichen Isolationsstellen bietet. This technological chaining of building becomes particularly necessary where by very defizile structure of the pressure pad (1) the leveling of a subsequently filled soft encapsulation does not offer sufficient guarantee of full distribution to all required isolation points.

Das Druckkissen ( 1 ) besitzt eine stabilisierende Wirkung auf alle Bondverbindungen, insbesondere auf die Bondverbindungen der Leistungsanschlüsse. The pressure pad (1) has a stabilizing effect on all bonds, and in particular the bonding connections of the power terminals. Bei Vollastbetrieb werden nämlich diese Verbindungen den höchsten mechanischen Kräften ausgesetzt, denn durch die ständigen Erwärmungen und Abkühlungen ergeben sich ständig wiederkehrende Scherkräfte für jeden einzelnen gebondeten Draht. At full load, these compounds are generally exposed to the highest mechanical forces, because by the constant temperature rises and cool downs arising recurring shear forces for each bonded wire. Der nach dem Stand der Technik übliche Weichverguß, beispielhaft siliziumorganische Verbindungen, verfügt nicht über die erforderliche Wärmeaufnahme- und -transportfähigkeit, um die Temperaturdifferenzen in genügendem Maße zu verkleinern. The usual according to the prior art soft encapsulation, exemplary silicon-organic compounds, does not have the required heat collecting and -transportfähigkeit to reduce the temperature differences to a sufficient extent.

Die Erhitzung der Aluminiumdrähte bedingt eine schlechtere elektrische Leitfähigkeit, wodurch wiederum die Erwärmung fortschreitet. The heating of the aluminum wires a poorer electrical conductivity, which in turn progresses warming. In dem Teil der durch das Bonden vorbelasteten Stellen ergibt sich die höchste Temperaturbelastung und damit gegenüber den Ausdehnungszug- und -drückkräften labilste Stelle des Aluminiumdrahtes, was bis zum Öffnen der Verbindung führt. In the part of the pre-loaded by the bonding locations, the highest temperature load and thus with respect to the results Ausdehnungszug- and -drückkräften most labile point of the aluminum wire, which leads to the opening of the connection. Wird an diesen Stellen der mechanische Druck mittels eines dafür geeigneten Druckkissens aufgebaut, dann ist eine Zwangslage für den Bonddraht gebildet worden. Is the mechanical pressure by means of a suitable therefor pressure pad constructed at these locations, then a dilemma for the bonding wire is formed. Bei der Wahl des Materials des Druckkissens ist insbesondere von dessen Härte auszugehen. When choosing the material of the pressure pad is expected in particular its hardness. Drückt das Gummikissen ( 1 ) mit solch einer Kraft und besitzt es die entsprechender Härte, dann umschließt es völlig die gesamte Drahtoberfläche. Presses the rubber cushion (1) with such a force and it has the appropriate hardness, it surrounds completely the entire wire surface. So bildet das Druckkissen eine Form für den Aluminiumdraht, der dadurch nicht in der durch thermische Ausdehnung bedingten veränderten Lage verharren kann, sondern in die Ausgangsform zurückgeführt wird. Thus, the pressure cushion forms a shape of the aluminum wire, which thus can not remain in the thermal expansion caused by changes in position, but is returned to the original shape. Selbst abgescherte Drähte behalten durch das Druckkissen ( 1 ) bedingt den elektrischen Kontakt in der Schaltungsanordnung. Even sheared wires retained by the printing pad (1) due to the electrical contact in the circuit arrangement.

Claims (6)

1. Schaltungsanordnung für Halbleiterbauelemente hoher Packungsdichte mit einem Kühlbauteil, mit mindestens einem elektrisch isolierenden Substrat ( 3 ), das auf dem Kühlbauteil angeordnet ist und an dem Kontaktflächen ( 2 ) vorgesehen sind, auf denen zu kühlende Bauelemente ( 4 ) fixiert sind, und mit einer Andrückvorrichtung zum Andrücken des/jedes Substrates gegen das Kühlbauteil, sowie von starren Verbindungselementen gegen Kontaktflächen zum Herstellen von elektrischen Verbindungen, wobei die Andrückvorrichtung aus mindestens einem formstabilen Montageelement, einem formstabilen Brückenelement und einem dazwischen angeordneten nachgiebigen Kissenelement besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente ( 4 ) auf ihrer unteren Seite durch Löten oder mittels Druckkontakt elektrisch und thermisch mit den Kontaktflächen ( 2 ) des Substrates ( 3 ) verbunden sind, auf ihrer oberen Seite mittels Draht-Bonden ( 5 ) alle schaltungsgerechten Verbindungen hergestellt sind un 1. A circuit arrangement for semiconductor devices of high package density with a cooling component with at least one electrically insulating substrate (3) which is arranged on the cooling member and are provided on the contact surfaces (2) on which are fixed to cooling devices (4), and with a pressing device for pressing of the / each substrate to the cooling member, as well as of rigid connecting elements against contact pads for making electrical connections, wherein the pressing device comprises at least one dimensionally stable assembly element, a dimensionally stable bridge member and an interposed flexible cushion member, characterized in that the components (4) of the substrate (3) are connected on their lower side by soldering or by pressure contact electrically and thermally connected to the contact surfaces (2) are made on its upper side by means of wire bonding (5) all circuit-conforming compounds un d mindestens eine Bondverbindung ( 5 ) mittels Druckkissen ( 1 ) gegen die Chipkontaktfläche gedrückt wird. d a bonding connection (5) is pressed by means of pressure pads (1) against the chip contact surface at least.
2. Halbleiterschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckkissen ( 1 ) auf der den Chipkontaktflächen der Bauelemente ( 4 ) zugewandten Seite strukturiert ist, wodurch die gewählte mechanische Belastung auf die Bondverbindungen ( 5 ) eingestellt wird und Aussparungen in dem Druckkissen eingearbeitet sind, die ein Vergießen aller Hohlräume mit einem isolierenden Verguß ermöglichen. 2. The semiconductor circuit according to claim 1, characterized in that the pressure pad (1) whereby the selected mechanical stress is set to the bond connections (5) and recesses are incorporated into the pressure pad is patterned on the chip contact areas of the components (4) facing side, which permit shedding of all cavities with an insulating potting.
3. Halbleiterschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckkissen ( 1 ) durch einen vorher aufgebrachten sogenannten Bondverguß hindurch die Bonddrähte ( 6 ) gegen die Kontaktflächen des Halbleiterbauelementes ( 4 ) drückt. 3. The semiconductor circuit according to claim 1, characterized in that the pressure pad (1) presses by a previously applied so-called Bondverguß through the bonding wires (6) against the contact surfaces of the semiconductor component (4).
4. Halbleiterschaltungsanordnung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Bauelement ( 4 ) zugewandte Seite der Struktur der Druckkissen ( 1 ) so gewählt wurde, daß bei Druckbeaufschlagung nur die gebondeten Kontaktflächen der zu drückenden Bondverbindungen ( 5 ) unter Druck gesetzt werden. 4. The semiconductor circuit arrangement according to claims 2 or 3, characterized in that the said component (4) facing side of the structure of the pressure pad (1) was selected so that only the bonded contact surfaces placed upon pressurization of the push-to-bond connections (5) under pressure become.
5. Halbleiterschaltungsanordnung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte des Druckkissens ( 1 ) so eingestellt ist, daß dieses im gedrückten Zustand den Bondraht ( 6 ) auf den Chipkontaktflächen ( 2 ) umschließt. 5. The semiconductor circuit arrangement according to claims 2 or 3, characterized in that the hardness of the pressure pad (1) is set so that this encloses the bonding wire (6) to the chip contact areas (2) in the compressed state.
6. Halbleiterschaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelementeoberfläche durch eine Maske aus isolierendem Kunststoff abgedeckt ist, wobei für die Chipkontaktflächen ( 2 ) Fenster freigelassen sind, so daß der gebondete Draht durch das Druckkissen ( 1 ) angedrückt werden kann und eine gute Isolation zu anderen Schaltungsanschlüssen gegeben ist. 6. The semiconductor circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the structural elements surface is covered by a mask made of an insulating plastic material, (2) windows are left free for the chip contact areas so that the bonded wire may be pressed by the pressure pad (1) and a good isolation is given to other circuit connections.
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