DE19912443A1 - A method of mounting and electrical contact with a power semiconductor device and subsequently manufactured products electronics unit - Google Patents

A method of mounting and electrical contact with a power semiconductor device and subsequently manufactured products electronics unit

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DE19912443A1 DE1999112443 DE19912443A DE19912443A1 DE 19912443 A1 DE19912443 A1 DE 19912443A1 DE 1999112443 DE1999112443 DE 1999112443 DE 19912443 A DE19912443 A DE 19912443A DE 19912443 A1 DE19912443 A1 DE 19912443A1
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Abstract

The invention relates to a method for mounting and electrically contacting a power semiconductor component having a metallic heat sink (15a, 17a) serving as support for the semiconductor chip and serving simultaneously as a heat dissipation element and a terminal contact (23) for the semiconductor chip and having at least one more electrical terminal contact (23) for contacting the semiconductor chip, wherein the heat sink (15a, 17a) is mechanically and electrically connected to a terminal contact area (5a, 7a) of a printed conductor (5, 7) by laser welding. The invention also relates to an electrical unit having at least one power semiconductor component correspondingly connected to the printed conductors.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage und elektrischen Kontaktie rung eines Leistungshalbleiterbauelements, insbesondere zur Verwendung in der Kraftfahrzeugtechnik, sowie eine elektrische Baueinheit mit wenigstens einem Leistungshalbleiterbauelement, welches nach dem Verfahren montiert und elek trisch kontaktiert ist. The invention relates to a method for mounting and electrical PLEASE CONTACT tion of a power semiconductor component, in particular for use in motor vehicle technology, as well as an electrical assembly having at least one power semiconductor component, which is mounted by the method and is contacted by elec tric.

In der Kraftfahrzeugtechnik finden in letzter Zeit immer mehr Leistungshalblei terbauelemente Verwendung, beispielsweise als schnelle elektronische Schalter für das Ansteuern von bürstenlosen Gleichstrommotoren. In automotive technology, more and more Leistungshalblei find terbauelemente use lately, such as a fast electronic switch for driving brushless DC motors. Derartige Motoren finden als Pumpenmotoren in Servolenkungen oder dergleichen Verwendung. Such motors are used as pump motors in power steering systems, or the like use.

Nach dem bekannten Stand der Technik ist es erforderlich, zum einen die elektri schen Anschlusskontakte mit entsprechenden Anschlussbereichen von Leiterzü gen elektrisch zu verbinden und zum anderen den Kühlkörper des Leistungs halbleiters für das Abführen der Verlustwärme mit einem weiteren Kühlkörper zu verbinden. According to the known prior art, it is necessary to connect the one hand the electrical's terminal contacts with corresponding terminal regions of Leiterzü gen electric and the other to connect the heat sink of the power semiconductor for dissipating the heat loss with a further heatsink. Hierfür dient in der Regel ein metallischer Körper, der neben der erforderlichen wärmeleitenden Verbindung auch elektrisch leitend mit dem Kühlkörper verbunden wird, da der mit dem Leistungshalbleiterbauelement inte griert ausgebildete Kühlkörper in der Regel mit einem Anschlusspotential bzw. einem elektrischen Anschlusskontakt des Halbleiterbauelements, meist der Mas se, verbunden ist. For this purpose, is generally used a metallic body that is electrically conductively connected in addition to the necessary heat-conductive connection with the cooling body, as the one with the power semiconductor component inte grated formed heat sink is usually connected to a terminal potential and an electrical connection contact of the semiconductor device, usually the Mas se, is connected.

Die Kühlkörper bekannter Leistungshalbleiterbauelemente weisen zur Montage in der Regel eine Bohrung auf, so dass das Halbleiterbauelement mechanisch, beispielsweise mittels Schrauben, mit dem weiteren Kühlkörper wärmeleitend und elektrisch verbunden werden kann. The heat sink of known power semiconductor components have to be mounted in a bore of the control, so that the semiconductor device mechanically, for example by means of screws, can be connected in a thermally conductive and electrically connected to the other cooling body. Darüber hinaus besteht auch die Mög lichkeit anstelle der oder zusätzlich zur Verschraubung eine elektrisch und/oder wärmeleitende Klebeverbindung zwischen dem Kühlkörper des Leistungshalb leiterbauelements und dem weiteren Kühlkörper vorzusehen. In addition, there is also the Mög friendliness instead of or in addition to the screw to provide an electrically and / or thermally conductive adhesive bond between the heat sink of the power semiconductor component and the further heat sink.

Nachteilig hierbei ist zum einen der sich bei der industriellen Massenfertigung ergebende hohe Aufwand und bei Klebeverbindungen zusätzlich die Zeitdauer, die vor der Weiterverarbeitung der elektrischen Baueinheit bis zum Aushärten der Klebeverbindung abgewartet werden muss. The disadvantage here is for one of the resultant in the industrial mass production of high cost and adhesive compounds in addition the amount of time that must be waited before further processing of the electrical assembly to cure the adhesive bond.

Bei reinen mechanischen Verbindungen durch Schrauben, Klemmen oder der gleichen besteht die Gefahr, dass durch die in einem Kfz auftretenden Stöße und Vibrationen kurzzeitig der elektrische Übergangswiderstand zwischen dem Kühlkörper des Leistungshalbleiterbauelements und dem weiteren Kühlkörper erhöht wird und es auf diese Weise durch den hohen Strom zu einer zusätzlichen thermischen Belastung bzw. einem Oxidieren der Kontaktflächen kommt. In case of pure mechanical connections by means of screws, clamps or the like, there is the danger that the electrical contact resistance between the heat sink of the power semiconductor component and the further heat sink is increased by the occurring in a motor vehicle shock and vibration for a short time and to in this way by the high current an additional thermal load or an oxidizing the contact surfaces coming. Dies würde letztendlich zu einer Zerstörung des Halbleiters führen. This would ultimately lead to the destruction of the semiconductor.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, ein Verfahren zur Montage und elektrischen Kontaktierung eines Lei stungshalbleiterbauelements zu schaffen, mit dem das Halbleiterbauelement kontaktsicher und mit geringem Aufwand mechanisch und elektrisch kontaktsi cher montierbar ist. Starting from this prior art, the invention is based on the object to provide a method for mounting and electrically contacting a stungshalbleiterbauelements Lei, with the semiconductor device for reliable contact and with little effort is mechanically and electrically kontaktsi cher mountable. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Baueinheit mit wenigstens einem Leistungshalbleiterbauelement zu schaffen, die mit geringem Aufwand herstellbar ist und bei der der Kühlkörper des Leistungshalbleiterbauelements auch bei den in einem Kfz auftretenden Vi brationen eine ausreichende elektrische Kontaktsicherheit aufweist. Furthermore, the invention is based on the object to provide an electrical assembly having at least one power semiconductor component which can be manufactured with little effort, and in which the heat sink of the power semiconductor device brationen even when occurring in a motor vehicle Vi has a sufficient electric contact reliability.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 4. The invention solves this object with the features of claims 1 and 4 respectively.

Die Erfindung geht von der überraschenden Erkenntnis aus, dass auch handels übliche Leistungshalbleiterbauelemente, wie Power-FET's oder dergleichen, die einen integrierten Kühlkörper aufweisen, durch Laserschweißen schnell und sicher mit einem Anschlusskontaktbereich eines Leiterzugs mechanisch und elektrisch verbindbar sind, ohne dass die Gefahr besteht, dass durch die beim Laserschweißen auftretende thermische Belastung eine Zerstörung des eigentli chen Halbleiterchips erfolgt. The invention is based on the surprising realization that commercially conventional power semiconductor devices such as power FET's or the like having a built-in heat sink, are by laser welding quickly and securely with a terminal contact portion of a conductor line connected mechanically and electrically, without the risk of that due to the occurring during laser welding, thermal stress occurs destruction of the eigentli chen semiconductor chips.

Bisher wurde allenfalls versucht, den Kühlkörper mit entsprechend niedrigen Temperaturen zu verlöten. So far, most attempts to solder the heatsink with correspondingly low temperatures. Da jedoch ein Lot verwendet werden musste, das mit derart niedrigen Temperaturen verarbeitbar ist, besteht die Gefahr, dass bei der in Leistungshalbleitern häufig auftretenden hohen Verlustleistung der Kühlkörper über den Erweichungspunkt des Lots erhitzt wird. However, since a lot had to be used which can be treated with such low temperatures, there is a danger that is heated in the frequently occurring in power semiconductors, high power dissipation of the heat sink above the softening point of the solder. Demzufolge kann es bei gleichzeitig auftretenden Vibrationen zu einem zumindest zeitweisen Lösen der mechanischen und elektrischen Verbindung kommen. Accordingly, it may come to an at least temporary loosening of the mechanical and electrical connection at the same time vibrations occur.

Das erfindungsgemäße Verfahren setzt sich über das bisher auch bei den Her stellern von Leistungshalbleiterbauelementen bestehende Vorurteil hinweg, dass ein Verschweißen, auch ein Laserverschweißen der Kühlkörper handelsüblicher Leistungshalbleiterbauelemente infolge der zu hohen Temperaturbelastung des Halbleiters nicht möglich ist. , The inventive process continues through the previously actuators even at the Her consisting of power semiconductor components prejudice of time that a welding, a laser welding, the heat sink commercial power semiconductor devices as a result of too high a temperature load on the semiconductor is not possible.

Überraschenderweise hat sich jedoch gezeigt, dass auch handelsübliche Lei stungshalbleiterbauelemente, die für die üblichen Montagearten des Verschrau bens, Klemmens, Verklebens oder Verlötens ausgebildet sind, mit ihrem Kühl körper durch Laserverschweißen mit einem Anschlusskontaktbereich eines Lei terzugs mechanisch und elektrisch sicher verbindbar sind. It has surprisingly been found, however, that commercial Lei stungshalbleiterbauelemente which are ben formed for the usual types of installations of Verschrau clamping, adhesive bonding or soldering, with their cooling bodies are terzugs mechanically and electrically safe connected by laser welding to a connection contact region of a Lei.

Nach der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der wenigstens eine weitere elektrische Anschlusskontakt des Halbleiterbauele ments durch Widerstandsschweißen mit einem weiteren Anschlusskontaktele ment verbunden. According to the preferred embodiment of the method according to the invention the at least one further electrical connection contact of the Halbleiterbauele is ment ment connected by resistance welding with a further Anschlusskontaktele. Das Widerstandsschweißen der Anschlusskontakte ist möglich, da diese eine relativ geringe Masse aufweisen und demzufolge in kurzer Zeit auf die für das Verschweißen erforderliche Temperatur erhitzt werden können. The resistance welding of the terminals is possible, as these have a relatively low mass and consequently can be heated to the required temperature for the welding in a short time. Die hierfür erforderliche Energie ist weitaus geringer, als die Energie, die für das Verschweißen des Kühlkörpers bei Verwendung des Widerstandsschweißens erforderlich wäre. The energy required for this is much lower than the energy that would be required for the welding of the heat sink using resistance welding. Die Gefahr einer Temperaturschädigung des Halbleiterchips besteht daher nicht. The risk of damage temperature of the semiconductor chip, therefore, does not exist.

Durch die Kombination der beiden Schweißverfahren ergibt sich der Vorteil einer äußerst rationellen und damit kostengünstigen Montage eines Leistungs halbleiterbauelements, wobei gleichzeitig eine extrem hohe Kontaktsicherheit, auch bei den in einem Kfz auftretenden Vibrationen, erreicht wird. By combining the two welding processes results in the advantage of an extremely rational and cost-effective assembly of a power semiconductor device, at the same time an extremely high contact reliability is achieved even with the occurring in a motor vehicle vibrations.

Bei einer nach diesem Verfahren hergestellten elektrischen Baueinheit mit we nigstens einem Leistungshalbleiterbauelement können die Leiterzüge als Stanz gitter ausgebildet sein. In one produced by this method with electrical assembly we nigstens a power semiconductor device, the conductive traces may be formed as a stamped grid. Derartige Stanzgitter sind auf einfache Weise herstellbar, wobei die Leiterzüge eine ausreichende Masse und Dicke aufweisen, um das Laserverschweißen der Anschlussbereiche mit dem Kühlkörper des Halbleiter bauelements zu ermöglichen. Such leadframes are produced in a simple manner, wherein the conductor tracks have a sufficient mass and thickness to enable laser welding of the connection regions to the heat sink of the semiconductor component. Zudem wird durch die relativ hohe Masse eines Stanzgitters erreicht, dass dieses gleichzeitig zur Abfuhr der Wärme vom Kühl körper des Leistungshalbleiterbauelements dient. In addition is achieved by the relatively high mass of a stamped grid, that this also serves to dissipate the heat from the heat sink of the power semiconductor device. Gegebenenfalls kann damit auf den Einsatz eines weiteren Kühlkörpers verzichtet bzw. ein entsprechender Kühlkörper hinsichtlich seiner Wärmeabgabeleistung wesentlich kleiner dimen sioniert werden. If necessary, can thus be-dimensioned in terms of its thermal power output substantially smaller dimen dispense with the use of an additional heat sink or a corresponding heat sink.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Kühlkörper des Leistungshalbleiterbauelements einen Durchbruch auf, der ursprünglich für die mechanische Befestigung vorgesehen ist. In the preferred embodiment of the invention, the heat sink of the power semiconductor device comprises a breakthrough which is originally provided for the mechanical attachment. Das Verbinden des Kühlkörpers mit dem Anschlussbereich eines Leiterzugs erfolgt dann vorzugsweise in der Weise, dass der Anschlussbereich des Leiterzugs mit einer für die Wärmeabfuhr ausrei chenden Fläche auf dem Kühlkörper aufliegt, wobei die Schweißung auf der dem Halbleiterchip abgewandten Seite des Durchbruchs erfolgt. Bonding the heat sink to the terminal portion of a circuit path is then preferably effected in such a way that the connection area of ​​the conductor line rests with a suffi sponding for the heat dissipation area on the heat sink, wherein the welding occurs on the side remote from the semiconductor chip side of the opening.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Schweißpunkt oder die Schweißnaht relativ weit vom Montageort des Chips auf dem Kühlkörper, der gleichzeitig als Träger für den Chip dient, liegt und die am Ort des Chips auftretenden Tempe raturen während des Schweißprozesses relativ gering sind. This results in the advantage that the welding point or the weld seam on the heat sink, which also serves as a carrier for the chip, is relatively far away from the mounting of the chip and the Tempe occurring at the location of the chip temperatures during the welding process are relatively low. Zudem wird ein we sentlicher Teil der lokal eingebrachten Wärmemenge für den Laserschweißvor gang vom Anschlussbereich der Leiterzüge sofort abgeleitet. In addition, a part of the locally sentlicher we introduced amount of heat for the Laserschweißvor gear is derived from the connection area of ​​the conductors immediately.

Da das Verschweißen auf der dem Halbleiterchip abgewandten Seite des Durch bruchs bzw. auf den beiderseits des Durchbruchs verbleibenden relativ schmalen Stegen des Kühlkörpers erfolgt, ergibt sich ein relativ hoher Wärmewiderstand zwischen dem Schweißpunkt bzw. der Schweißnaht und dem Montageort des Chips, so dass auch hierdurch die Gefahr unzulässig hoher Temperaturen am Ort des Chips reduziert wird. Since the welding on the side remote from the semiconductor chip side of the at breakthrough or on the remaining on both sides of the aperture relatively narrow ribs of the heat sink, there is a relatively high thermal resistance between the welding point or the weld seam and the mounting of the chip, so that hereby the risk of excessive temperatures at the location of the chip is reduced.

Obwohl der Schweißpunkt bzw. die Schweißnaht am äußeren Ende des Kühlkör pers des Halbleiterbauelements liegt, ergibt sich durch das Aufliegen des An schlussbereichs des betreffenden Leiterzugs auf den Kühlkörper auch in den nicht verschweißten Bereichen ein ausreichend geringer Wärmeübergangswider stand zur Ableitung der Wärmeverlustleistung auf den Anschlussbereich. Although the welding point or the weld seam at the outer end of the Kühlkör pers of the semiconductor device is located, is obtained by the resting of the on-circuit area of ​​the respective conductor line to the cooling body in the non-welded areas a sufficiently small thermal contact resistance stood for dissipating the heat loss of power to the connection area. Der elektrische Kontakt ist ohnehin durch das Verschweißen am äußeren Ende des Kühlkörpers sichergestellt, wobei selbstverständlich an diesem Ort auch der geringste Wärmeübergangswiderstand besteht. The electrical contact is in any case ensured by the welding at the outer end of the heat sink, it being understood that there is also the least resistance to heat transfer at this location.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü chen. Further embodiments of the invention will become apparent from the Unteransprü chen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. The invention is explained below with reference to an illustrated in the drawings embodiment. In der Zeichnung zeigen: In the drawing:

Fig. 1 einen Teilausschnitt einer elektrischen Baueinheit nach der Erfindung in perspektivischer Draufsicht und Fig. 1 is a partial section of an electrical assembly according to the invention in perspective top view, and

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Ausschnitts in Fig. 1 von unten. Fig. 2 is a perspective view of the detail in Fig. 1 from below.

Fig. 1 zeigt einen perspektivisch dargestellten Ausschnitt aus einer elektrischen Baueinheit 1 , die im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Stanzgitter 3 mit mehreren Leiterzügen 5 , 7 , 9 , 11 besteht, die in Teilbereichen mit Kunststoff 13 umspritzt sind. Fig. 1 shows a detail, shown in perspective of an electric unit 1 which is in the illustrated embodiment consists of a lead frame 3 with a plurality of conductor lines 5, 7, 9, 11, which are encapsulated in partial regions with plastics. 13 Die Leiterzüge werden auf diese Weise zu einer einstückigen Baueinheit verbunden. The tracks are connected in this manner to form an integral unit.

Neben weiteren nicht näher dargestellten elektronischen, elektrischen oder elek tromechanischen Bauelementen oder Baueinheiten umfasst die elektrische Bau einheit 1 mehrere Leistungshalbleiterbauelemente, von denen im in Fig. 1 darge stellten Ausschnitt zwei Leistungs-Feldeffekttransistoren 15 , 17 dargestellt sind. In addition to other non-illustrated electronic, electrical or elec chanical components or units, the electrical construction unit 1 comprises several power semiconductor components, of which the in Fig. 1 Darge presented Neck two power field effect transistors 15, 17 are shown.

Jeder der Leistungs-Feldeffekttransistoren 15 , 17 weist einen Kühlkörper 15 a, 17 a auf, der gleichzeitig als Träger für den eigentlichen Halbleiterchip dient. Each of the power field effect transistors 15, 17 has a heat sink 15 a, 17 a, which also serves as a carrier for the actual semiconductor chip. Dieser ist in üblicher Weise mit Kunststoff umspritzt. This is encapsulated in the usual manner with plastic. Der Kühlkörper 15 a, 17 a ist gleichzeitig mit einem elektrischen Anschlusskontakt des Halbleiterchips verbunden. The heat sink 15 a, 17 a is also connected to an electrical connection contact of the semiconductor chip.

Zur Montage der Leistungs-Feldeffekttransistoren 15 , 17 wird der Kühlkörper 15 a, 17 a in mechanischen Kontakt mit einem Anschlussbereich 5 a bzw. 7 a der Leiterzüge 5 bzw. 7 gebracht. To mount the power field effect transistors 15, the heat sink 15 a, 17 a in mechanical contact with a terminal portion 5 a and 7 is brought a of the conductor lines 5 and 7, 17th Die Anschlussbereiche 5 a, 7 a sind vorzugsweise so ausgebildet, dass sie einen wesentlichen Teil des nicht vom Kunststoff, mit welchem der Halbleiterchip eingespritzt ist, abgedeckten Bereich des Kühlkör pers 15 a, 17 a überdecken. The terminal portions 5 a, 7 a are preferably formed so that they cover a substantial portion of the non from plastic, with which the semiconductor chip is injected, the covered area of the Kühlkör pers 15 a, 17 a. Durch die Ausbildung der Anschlussbereiche 5 a, 7 a mit einer entsprechenden Dicke kann gewährleistet werden, dass zum einen eine ausreichende mechanische Festigkeit und zum anderen eine gute Wärmeablei tung erreicht wird. The formation of the terminal portions 5 a, 7 a with a corresponding thickness can be ensured that on the one hand a sufficient mechanical strength and, secondly, a good Wärmeablei processing is achieved. Dabei wird es in vielen Fällen ausreichen, nur die Anschluss bereiche 5 a, 7 a der Leiterzüge 5 , 7 als Kühlkörper zu verwenden und auf zusätz liche Kühlkörper zu verzichten. It will be sufficient in many cases, only the connecting areas 5a to use 7a of the conductors 5, 7 as a heat sink and to refrain from zusätz Liche heatsink. Jedenfalls wird hierdurch erreicht, dass ein er forderlichenfalls zusätzlicher Kühlkörper wesentlich kleiner dimensioniert wer den kann. Anyway, is hereby achieved that it conducive if additional heat sink significantly smaller dimensioned who can to.

Nach dem mechanischen in Kontaktbringen des Kühlkörpers mit dem betreffen den Anschlussbereich der Leiterzüge werden die beiden Teile durch einen Laser schweißprozess miteinander verbunden. After the mechanical contacting of the heat sink with the relating to the connection area of ​​the conductors, the two parts are joined by a laser welding process with each other.

Wie in Fig. 1 dargestellt, erfolgt das Verschweißen vorzugsweise im rückwärti gen Bereich der Kühlkörper 15 a, 17 a bzw. der Anschlussbereiche 5 a, 7 a. As shown in Fig. 1, the welding is preferably carried out in rückwärti gene region of the cooling body 15 a, 17a or the connection regions 5 a, 7 a. Hier durch ergibt sich die größtmögliche Distanz des Schweißorts von der Position des Chips unter dem Kunststoff, so dass unzulässig hohe Temperaturen am Ort des Chips sicher vermieden werden können. Here by results in the greatest possible distance of the welding location of the position of the chip under the plastic, high temperatures at the point of chips can be reliably avoided so that inadmissible.

Zudem können im Kühlkörper in üblicher Weise Durchbrüche 19 vorgesehen sein. In addition, in the heat sink apertures 19 may be provided in the usual manner. Liegen die Schweißstellen hinter den Durchbrüchen 19 bzw. allenfalls im Bereich der seitlich der Durchbrüche 19 verbleibenden Stege 21 , so bilden die Stege 21 einen gegenüber einem voll ausgebildeten Kühlkörper höheren Wärme übergangswiderstand in Richtung auf den Ort des Chips. If the welds behind the apertures 19 and at most in the area of the side of the openings 19 remaining webs 21, 21 form the ridges so a with respect to a fully formed heat sink higher heat transfer resistance in the direction of the place of the chip. Hierdurch wird die Wärmeleitung in Richtung auf den Chip erschwert bzw. ein wesentlicher Teil der durch den Schweißprozess erzeugten Wärme über den Anschlussbereich des entsprechenden Leiterzugs abgeleitet. In this way, the heat conduction in the direction is made difficult on the chip or derived a substantial portion of the heat generated by the welding process on the connection region of the respective conductor line.

Obwohl die Anschlussbereiche 5 a, 7 a nur jeweils am rückwärtigen Ende mit dem Kühlkörper 15 a, 17 a verschweißt sind, ergibt sich auch für die übrige Unterseite der Anschlussbereiche 5 a, 7 a ein ausreichender wärmeleitender Kontakt mit den Oberflächen der Anschlussbereiche 5 a, 7 a. Although the connection portions 5 a, 7 a in each case only at the rear end with the heat sink 15 a, 17 a are welded, 7 also results for the rest of the underside of the terminal portions 5 a, a, a sufficient heat-conducting contact with the surfaces of the terminal portions 5 a, 7 a. Selbst falls in diesen Bereichen der elektrische Kontakt nicht oder nicht konstant (insbesondere bei Vibrationen) aufrechterhalten werden kann, so ergibt sich jedenfalls durch die Schweißverbin dung am rückwärtigen Ende des Anschlussbereichs ein idealer elektrischer (und selbstverständlich auch idealer wärmeleitender) Kontakt. Even if can not or not constant be maintained (especially when vibrations) in these regions of the electrical contact, the result is in any case by the Schweißverbin dung at the rear end of the connecting region an ideal electrical (and, of course ideally heat-conductive) contact.

Durch den auch bei extremen Vibrationen und Stoßbelastungen gewährleisteten elektrischen Kontakt zwischen dem Kühlkörper 15 a, 17 a der Leistungs- Feldeffekttransistoren 15 , 17 und den Anschlussbereichen 5 a, 7 a der Leiterzüge 5 , 7 kann auf das zusätzliche Kontaktieren desjenigen der jeweils vorhandenen weiteren Anschlusskontakte 23 des Halbleiterbauelements verzichtet werden, der mit dem selben Anschluss des Chips verbunden ist wie der Kühlkörper. By the legal even under extreme vibration and shock loads in electrical contact between the heat sink 15 a, 17 a of the power field effect transistors 15, 17 and the connection regions 5 a, 7 a of the conductor lines 5, 7 may of that to the additional contact of the respectively existing further connection contacts 23 of the semiconductor device can be dispensed with, which is connected to the same terminal of the chip as the heat sink. Bei den üblichen Montageverfahren für Leistungshalbleiterbauelemente ist es dagegen erforderlich, auch diesen Anschlusskontakt mit dem betreffenden Leiterzug zu verbinden, da ein vibrationsfester und stoßfester elektrischer Kontakt des Kühl körpers mit dem betreffenden Anschlussbereich nicht sichergestellt werden konnte. In the conventional assembly method for power semiconductor devices, however, it is necessary to also connect this connector contact with the respective conductor line, since a vibration-resistant and shock-proof electrical contact of the cooling body with a particular port area could not be assured.

Das Kontaktieren der weiteren Anschlusskontakte 23 (im dargestellten Ausfüh rungsbeispiel zwei der drei vorhandenen Anschlusskontakte der Leistungs- Feldeffekttransistoren) erfolgt vorzugsweise durch das Widerstandsverschweißen mit den entsprechenden Anschlussbereichen der Leiterzüge 9 , 11 . The contacting of the further terminal contacts 23 (in the illustrated example exporting approximately two of the three existing terminals of the power field effect transistors) is preferably effected by the resistance welding to the corresponding connecting areas of the conductor tracks 9,. 11

Das Widerstandsverschweißen der weiteren Anschlusskontakte 23 bietet gegen über deren Laserverschweißen den Vorteil eines geringeren Aufwands. The resistance welding of the further connection contacts 23 offers advantages over the laser welding the advantage of lower costs. Da schon an sich aufwendigere Laserschweißen hätte nur dann einen Vorteil, wenn auf das beim Widerstandsschweißen erforderliche Andrücken der Anschlusskontakte 23 an die Leiterzüge verzichtet werden könnte. Since even more complex laser welding could only be an advantage in itself, if it could be dispensed to the conductors on the required in resistance welding pressing the terminal contacts 23rd Ein derartiges Andrücken wäre für den ohnehin aufwendigeren Laserschweißprozess jedoch zusätzlich erforderlich, da die dünnen, biegsamen Anschlusskontakte 23 häufig nicht über die erforderli che Länge mit dem Leiterzug 9 bzw. 11 in Kontakt stehen und daher ein Laser schweißprozess fehlschlagen bzw. nicht mit der erforderlichen Zuverlässigkeit ausgeführt werden könnte. However, such a pressing would be required in addition to the already complicated laser welding process, because the thin, flexible connection contacts 23 often not above necesser che length of the conductor line 9 and 11 in contact, and therefore, a laser welding process to fail or not with the required reliability could be executed. Demgegenüber ist das Laserverschweißen des Kühl körpers mit den Anschlussbereichen der Leiterzüge ohne größere Probleme möglich, da die Kühlkörper so dick und starr, sowie ausreichend eben ausgebil det sind, um ein flächiges Anliegen an den betreffenden Anschlussbereich zu ermöglichen. In contrast, the laser welding of the heat sink with the terminal portions of the conductor tracks is possible without major problems, since the cooling body are so thick and rigid, as well as sufficiently even ausgebil det to allow surface contact at the respective connection area.

Zusätzlich wird durch das für das Widerstandsschweißen der betreffenden An schlusskontakte 23 erforderliche Andrücken ein zusätzliches Andrücken auch des Kühlkörpers an den Anschlussbereich erreicht. In addition is achieved by the resistance welding at the respective circuit contacts 23 required pressing an additional pressing and of the heat sink to the connection area. Es bietet sich daher an, das Wi derstandsschweißen und Laserschweißen unter Ausnützen des ohnehin erforder lichen Andrückens beim Widerstandsschweißen gleichzeitig auszuführen bzw. das Laserschweißen während des Andrückens für das Widerstandsschweißen vorzunehmen. It is therefore appropriate, derstandsschweißen the Wi and laser welding relying upon the already erforder handy pressing-in resistance welding run simultaneously and perform laser welding during the pressing for resistance welding.

Nur zur Klarheit sei an dieser Stelle bemerkt, dass von den drei Anschlüssen 23 der Leistungs-Feldeffekttransistoren 15 , 17 in den Fig. 1 und 2 nur ein An schlusskontakt 23 verschweißt dargestellt ist. For clarity it is noted at this point that welded of the three terminals 23 of the power field effect transistors 15, 17 in FIGS. 1 and 2, only an on-circuit terminal 23 is shown. Der jeweils kürzer abgeschnittene Anschlusskontakt 23 muss, wie bereits erwähnt, nicht kontaktiert werden, da dieser mit dem selben Anschluss des Chips in Verbindung steht, wie der jeweili ge Kühlkörper. The respective shorter cut-off terminal contact 23 has, as already mentioned, are not contacted, since this is related to the same terminal of the chip in conjunction, such as the jeweili ge heatsink. Der jeweils umgebogen dargestellte Anschlusskontakt 23 wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit Leiterzügen einer nicht näher dargestellten weiteren Platine verbunden, die unterhalb des Stanzgitters 3 mon tiert wird. The terminal contact 23 in each case is bent shown in the illustrated embodiment, connected with conductor tracks of a further board, not shown, which is below the punched grid 3 mon advantage.

Claims (8)

  1. 1. Verfahren zur Montage und elektrischen Kontaktierung eines Leistungs halbleiterbauelements, 1. A method for assembling and making electrical contact with a power semiconductor device,
    • a) das einen metallischen Kühlkörper ( 15 a, 17 a) aufweist, welcher als Träger für den Halbleiterchip und gleichzeitig zur Wärmeableitung und als ein Anschlusskontakt für den Halbleiterchip dient, und a) a metallic heat sink (15 a, 17 a) which as the support for the semiconductor chip and also serves to dissipate heat, and as a terminal contact for the semiconductor chip, and
    • b) welcher wenigstens einen weiteren elektrischen Anschlusskontakt ( 23 ) zur Kontaktierung des Halbleiterchips aufweist, b) which has at least one further electrical terminal (23) for contacting the semiconductor chip,
    • c) wobei der Kühlkörper ( 15 a, 17 a) durch Laserschweißen mit einem Anschlusskontaktbereich ( 5 a, 7 a) eines Leiterzugs ( 5 , 7 ) mechanisch und elektrisch verbunden wird. c) wherein the heat sink (15 a, 17 a) by laser welding to a connection contact region (5 a, 7 a) of a conductor line (5, 7) is mechanically and electrically connected.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungs halbleiterbauelement ( 15 , 17 ) ein handelsübliches Bauelement ist mit einem Kühlkörper ( 15 a, 17 a), welcher für die üblichen Montagearten des Ver schraubens, Klemmens, Verklebens oder Verlötens ausgebildet ist. 2. The method according to claim 1, characterized in that the power semiconductor component (15, 17), a commercially available device is with a cooling body (15 a, 17 a), which screwing of the usual types of installations of the Ver formed clamping, adhesive bonding or soldering ,
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine weitere elektrische Anschlusskontakt ( 23 ) durch Wider standsschweißen mit einem weiteren Anschlusskontaktelement ( 9 , 11 ) ver bunden wird. 3. The method of claim 1 or 2, characterized in that the at least one further electrical terminal (23) was welded by resisting is a further connection contact member ver (9, 11) connected.
  4. 4. Elektrische Baueinheit 4. Electrical unit
    • a) mit Leiterzügen ( 5 , 7 , 9 , 11 ) und wenigstens einem mit den Leiterzü gen verbundenen Leistungshalbleiterbauelement ( 15 , 17 ), a) with conductor tracks (5, 7, 9, 11) and at least one (15 Leiterzü with the gene associated power semiconductor device, 17),
    • b) das einen metallischen Kühlkörper ( 15 a, 17 a) aufweist, welcher als Träger für den Halbleiterchip und gleichzeitig zur Wärmeableitung und als ein Anschlusskontakt für den Halbleiterchip dient, und b) a metallic heat sink (15 a, 17 a) which as the support for the semiconductor chip and also serves to dissipate heat, and as a terminal contact for the semiconductor chip, and
    • c) welcher wenigstens einen weiteren elektrischen Anschlusskontakt ( 23 ) zur Kontaktierung des Halbleiterchips aufweist, dadurch gekennzeichnet, c) having at least one further electrical terminal (23) for contacting the semiconductor chip, characterized in that
    • d) dass der Kühlkörper ( 15 a, 17 a) durch Laserschweißen mit einem An schlusskontaktbereich ( 5 a, 7 a) der Leiterzüge ( 5 , 7 ) mechanisch und elektrisch verbunden ist. 15 d) that the heat sink (a, 17 a) by laser welding with an on-circuit contact region (5 a, 7 a) of the conductors (5, 7) is mechanically and electrically connected.
  5. 5. Baueinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterzüge ( 5 , 7 , 9 , 11 ) als Stanzgitter ( 3 ) ausgebildet sind. 5. An assembly according to claim 4, characterized in that the conductor lines (5, 7, 9, 11) are designed as punched grids (3).
  6. 6. Baueinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stanzgitter ( 3 ) zur mechanischen Stabilisierung und Verbindung in Teilbereichen mit Kunststoff ( 13 ) umspritzt ist. 6. An assembly according to claim 5, characterized in that the punched grid (3) for mechanical stabilization and connection in partial regions with plastic (13) overmoulded.
  7. 7. Baueinheit nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Anschlusskontaktbereich ( 5 a, 7 a) der Leiterzüge ( 5 , 7 ) so stark ausgebildet ist, dass dieser gleichzeitig in einem solchen Maß zur Wärmeabfuhr beiträgt, dass auf einen zusätzlichen Kühlkörper für das Lei stungshalbleiterelement ( 15 , 17 ) vollkommen verzichtet werden kann oder ein zusätzlicher Kühlkörper hinsichtlich seiner Wärmeableitungsleistung wesentlich kleiner dimensioniert werden kann. 7. Assembly according to one of claims 4 to 6, characterized in that at least the terminal contact portion (5 a, 7 a) of the conductors (5, 7) is strongly formed, that this contributes simultaneously to such an extent to remove heat that on an additional heat sink for the Lei stungshalbleiterelement (15, 17) can be completely omitted, or an additional heat sink can be in terms of its heat dissipation performance dimensioned much smaller.
  8. 8. Baueinheit nach einem der Afrsprüche 4 bis 7 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper ( 15 a, 17 a) einen ursprünglich für die mechanische Be festigung vorgesehenen Durchbruch ( 19 ) aufweist und dass der Kühlkörper in zumindest einem Teilbereich mit dem Anschlussbereich ( 5 a, 7 a) der Leiterzüge ( 5 , 7 ) verschweißt ist, der auf der dem Halbleiterchip abge wandten Seite des Durchbruchs ( 19 ) liegt. 8. Assembly according to one of the Afrsprüche 4 to 7, characterized in that the cooling body (15 a, 17 a) has an originally for the mechanical loading fortification intended opening (19) and that the heat sink (in at least a partial region with the connection region 5 a, 7 a) of the conductors (5, 7) is welded on said semiconductor chip abge facing side of the opening (19).
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