JP2001501376A - サンドイッチ構造のマイクロエレクトロニクス構成部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、サンドイッチ構造のマイクロエレクトロニクス構成部材（１）に関し、この構成部材は、第１の導体路平面（３）を備えた第１の支持体（２）と、第２の導体路平面（６）を備えた第２の支持体（６）とを有する。第１の支持体と第２の支持体との間には多数の半導体チップ（４）が配置されている。第２の導体路平面（６）と隣接する半導体チップ（４）の表面との接続は固定的接続によって、例えばハンダ接合、導電性接着剤、または導電性ボールを用いて行われる。本発明のマイクロエレクトロニクス構成部材はとりわけ電力構成部材として適し、例えばインバータで使用することができる。本発明はさらに、マクロエレクトロニクス構成部材の製造方法およびその前段に関する。

Description

【発明の詳細な説明】 サンドイッチ構造のマイクロ エレクトロニクス構成部材 本発明は、サンドイッチ構造のマイクロエレクトロニクス構成部材、その製造 方法、および本発明のマイクロエレクトロニクス構成部材を有するインバータに 関する。 この種のインバータは、直流を交流に変換するのに使用することができ、例え ばモータの制御の際に必要である。これまでインバータに使用されていた電力モ ジュールは通常、支持体を有し、この支持体に多数の電力チップ並びに制御、評 価および保護等のための構成部材が並置されている。支持体は例えば充填プラス チックのシートとすることができ、このシートはアルミニウムから成る底部板に 配置されている。プラスチックシートには通常は銅の導体路システムが配置され ている。個々の構成部材相互間の接続および導体路への接続はいわゆるワイヤボ ンディングにより行われる。いわゆるエコノパックでは、導体路ではなく接続ピ ンに直接ボンディングされる。しかしエコノパックでも標準モジュールでも、ボ ンディングのために接続ピンが必要であり、その製造は面倒で高価である。なぜ なら接続ピンを別個の製造ステップで特殊工具によっ て作製しなければならないからである。 すべてのシステム要素を同一平面に順次配置することによって、公知の電力モ ジュールは比較的大型であり、ボンディングワイヤによってブリッジすべき接続 路は比較的長い。低インダクタンスの構造はこのような構成では困難であり、高 い技術コストによって実現される。ダイナミックなネガティブフィードバックを 阻止するために、制御端子に対して付加的な制御ソースが必要である。ワイヤボ ンデイングはとりわけ負荷交番要求に関しては弱点である。このことは電力モジ ユールの信頼性にかかわってくる。 本発明の課題は、とりわけ電力モジュールとして使用することができ、簡単か つ省スペースに取り付けることのできるマイクロエレクトロニクス構成部材を提 供することである。マイクロエレクトロニクス構成部材はとりわけ安価で、簡単 に製造できるようにする。また個々の要素の構成に関して高いフレキシビリテイ を有していなければならない。さらに電力部材および制御部材の低インダクタン ス構造を保証しなければならない。 この課題の解決は、請求項１のマイクロエレクトロニクス構成部材により達成 され、この構成部材は請求項２７記載の方法によって製造され、請求項２９記載 のインバータに使用することができる。本発明はさらに請求項２５のマイクロエ レクトロニクス構成部材に 係るものであり、この構成部材は本発明の構成部材の前段として使用することが できる。発展形態および有利な手段は従属請求項に記載されている。 本発明は、サンドイッチ構造のマイクロエレクトロニクス構成部材に関し、こ の構造は第ｌの導体路平面を備えた第１の支持体と、第２の導体路平面を備えた 第２の支持体とを有する。２つの支持体の間には複数の半導体チップが配置され ており、この半導体チップは両方の導体路と接続している。半導体チップの、本 発明のマルチチップモジュールにおける接続は、第１の支持体とは反対側の半導 体チップ表面から第２の導体路平面へ固定の接続により行われる。サンドイッチ 構造によって、個々の支持体を使用する場合よりも格段に小型で省スペースの構 造が可能である。個別要素の構成におけるフレキシビリティの格段に大きくなる 。 半導体チップと導体路平面との間の固定の接続とは、ボンディングワイヤを用 いずに行われる接続であると理解されたい。適切な接続は例えば、ハンダ接続ま たは導電性接着剤により行われる。ここではマイクロエレクトロニクス構成部材 で通常使用されるすべてのハンダまたは導電性接着剤を使用することができる。 例えば鉛ハンダまたは銀錫ハンダによるハンダ接続を実施することができる。 有利には接続は導電性ボールを使用して行う。この 接続技術は基本的に公知であり、一般的には“ボールグリッド技術”と称される 。導電性ボールは有利には鉛、鉛ハンダ、錫、錫−アンチモンハンダ、銅または 銀またはそれらの合金のような金属材料からなる。有利には導電性ボールは半導 体チップ、および接続する導体路平面にハンダ付けされる。この場合、ボールの 製造材料は有利にはボールを固定するためのハンダよりも高い融点を有する。こ れはボールをハンダ付けする際にボールが溶けるのを阻止するためである。しか し、ボールを導電性接着剤、とりわけフレキシブルな接着剤を用いて固定するこ ともできる。 本発明の方法によれば、本発明のマイクロエレクトロニクス構成部材を次のよ うにして製造することができる。すなわち、導電性ボールをまず第２の導体路平 面の接続箇所に取り付ける。このために例えばハンダ塊が接続箇所に取り付けら れる。とりわけ有利にはシルクスクリーン印刷またはほかのプリント法を用いて 行う。導電性ボールは次に有利には有底孔によってハンダ塊の上に載置される。 余ったボールは除去される。とりわけ有利にはボールは相互に僅かな間隔を有す る。 続いて別のハンダ層を、導電性ボールを有する接続面に被着することができる 。しかし有利には、ハンダ層を半導体チップの接続箇所に被着し、この接続箇所 が第２の導体路平面と接続するようにする。有利には 被着は新たにプリント法、とりわけシルクスクリーン法で行う。ハンダを、すで に第１の支持体に固定したチップに被着するか、またはまだ固定されていないチ ップに被着することができる。同じように、ハンダをチップの個別化の前にウェ ハに被着することもできる。後者の方法ステップでは、第１と第２の支持体が、 これに取り付けられたチップ、ハンド被着部、および導電性ボールと継ぎ合わさ れ、これによりチップと第２の導電路平面が接続される。 択一的に、導電性ボールを半導体チップの表面上でハンダ被着部に取り付ける こともできる。 本発明のサンドイッチ構造の作製後、第１と第２の支持体の間の中間室、およ び場合により別の支持体平面との間の中間室には有利には誘電材料が充填される 。適切なのは例えばシリコン樹脂、ないしシリコンゲルである。 本発明のマイクロエレクトロニクス構成部材で使用できる半導体チップは基本 的に任意の方法で、第１の支持体に固定することができ、第１の導体路平面と接 続することができる。有利には半導体チップは第１の支持体にハンダ付けされ、 特に有利には第２の支持体および第２の導体路平面と同じようにして第１の支持 体および第１の導体路平面と接続する。この場合、両側にハンダ付け可能な表面 を有する半導体チップが必要である。この種のチップは基本的に公知である。例 えばその表面にニッケル金層を設け、この層によりハンダの被着が可能になる。 支持体として、マイクロエレクトロニクス構成部材に対して通常使用される種 々の支持体材料が適する。また例えばプラスチックシートまたはプラスチック層 も他の材料との関連で適することがある。特に適するのは、例えば酸化アルミニ ウムセラミックまたは窒化アルミニウムセラミックからなるセラミック材料であ る。相応する導体路平面と関連して、このようなセラミック支持体は厚層セラミ ックとして公知であり、銅または銀等からなる導体路システムを支持体に焼結す ることができる。支持体および導体路の別の適切な接続システムは、ＤＣＢ（Di rect Copper Bonding）またはＡＭＢ（Active Metal Brazing）技術で実施され る。この種のセラミック支持体は、プラスチック支持体よりも非常に良好は熱伝 導率を有し、このことはとりわけ電力モジュールに対して有利である。 熱放出を改善するために付加的に、第１および／または第２の支持体の、導体 路平面に対向する側に金属層を被着することができる。この金属層は例えば銅か らなる。この種の金属層は熱放射器として使用され、ヒートシンク（例えば金属 板）と結合して、熱放出をさらに改善することができる。 良好な廃熱はとりわけ、本発明のマイクロエレクトロニクス構成部材に有利な 実施例によって電力チップ が実装されている場合に必要である。これらのチップが常時の負荷変化に曝され るなら、チップは交互に加熱および冷却される。このことにより場合により、本 発明のサンドイッチ系が変形し、半導体チップと導体路平面との間の接合が機械 的に過度に負荷されることがある。この負荷は、導電性接着剤を使用している場 合には、純粋なハンダ接合、および導電性ボールを使用した下でのハンダ接合の 場合よりも問題とならない。後者の場合に半導体チップと導体路平面との接続の 破壊を阻止するために、サンドイッチ構造をフレキシブルに構成し、熱変形に適 合できるようにする。 別の実施例によれば従って、第２の支持体が複数の相互に可動の個別領域に分 割され、これら個別領域が温度変化に起因する系内の運動に追従できるようにす る。 本発明の有利な実施例では、第２の支持体が全体でフレキシブルな材料から作 製される。とりわけプラスチックシート、有利にはポリイミドシートからなる支 持体が適する。 第２の支持体としてフレキシブルなシートが使用されるなら、たとえ可能であ るにしてもこのシートの上に別の構成部材を配置しないと有利である。別の構成 部材を本発明のサンドイッチモジュールの周囲に配置すると有利である。それに もかかわらずこのことは、本発明のサンドイッチモジュールにおいて付加的な接 続を必要としない。なぜなら、フレキシブルな支持体シートに配置されたた導体 路に接続を直接行うことができるからである。このためにはシートの縁部を単に やや上に反らせばよいだけである。 本発明のマイクロエレクトロニクス構成部材のサンドイッチ構造によって、個 々に使用される要素の配置の店で多様の構成が可能になる。 半導体チップの他に、マイクロエレクトロニクス構成部材は例えば制御および ／または評価電子回路および／または保護構成部材を有し、これらは通常はマイ クロエレクトロニクス構成部材で使用される。例としてパルス発生器、パルス伝 送器、パルス幅変調器、コントローラ、フォトカプラ等を上げることができる。 別の可能な構成部材は例えばチョッパおよび出力インバータである。 これら構成部材はすべて第１の支持体に配置するか、または部分的に第１の支 持体と第２の支持体に配置するか、または場合により別の支持体に配置すること ができる。これは本発明のマイクロエレクトロニクス構成部材が２つ以上の相互 に重なる支持体層を有する場合である。構成部材を複数の平面に配置することの 利点は、本発明のマイクロエレクトロニクス構成部材をとりわけ小型に構成でき ることである。とりわけ制御電子回路、保護電子回路、または評価電子回路を直 接、それぞれ所属の半導体構成素子の上に配置するこ とができる。このことにより非常に簡素で有利な構成が達成される。接続はこの ような場合有利には、第２の支持体に設けられたヴィアホールを介して行われる 。 しかしすでに述べたように本発明の構成部材は上下に配置された２つの支持体 に制限されるものではない。それ以上の平面をマイクロエレクトロニクス構成部 材に設けることもできる。 セラミック支持体、とりわけ厚層セラミックを使用する場合には、論理部、す なわちコントローラＩＣ，ＰＷＭ−ＩＣ（パルス幅変調ＩＣ）等を１つの平面に 電力チップと共に配置することができる。ここでは有利には集積シールドが例え ば金属層の形態で、本発明のマクロエレクトロニクス構成部材の第１および第２ の支持体に設けられる。このシールドは論理部を電磁障害（ＥＭＶ）から保護す る。 本発明のとくに有利なマイクロエレクトロニクス構成部材は２つのスイッチン グトランジスタ、有利にはＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）と、 ２つのダイオードを有し、例えば直流を交流に変換するのに使用される。本発明 のマイクロエレクトロニクス構成部材を含むインバータも同じように本発明の対 象である。 インバータ動作では負荷形式に応じて、スイッチングトランジスタまたはダイ オードが加熱され、これに より熱機械的緊張がマイクロエレクトロニクス構成部材に発生する。このような 緊張により、第１の導体路平面と第２の導体路平面との間の接続が破壊すること がある。この問題は、このような電力チップを使用するマイクロエレクトロニク ス構成部材ではすでに述べたように一般的に発生する。この問題を回避するため に本発明のマイクロエレクトロニクス構成部材は有利には、半導体チップと第２ の導体路平面との接続、および場合により第１の導体路平面との接続が導電性ば ね要素を介して行われるように構成される。一般的には熱機械的緊張を受け止め るのに、半導体チップを第２の導体路平面と導電性ばね要素によって接続するだ けですでに十分である。ばね要素は半導体チップ表面と導体路平面に有利には導 電性接着剤により接着されるか、または電力消費が特に大きい場合にはハンダ付 けされる。 有利な実施例では、ばね要素は密に巻回された螺旋ばねであり、リング状に閉 鎖された端部を有するように構成される。このような構成では個々のばねが相互 に引っかかるようなことはなく、本発明のマイクロエレクトロニクス構成部材に 対して必要なばね要素をただ１つの作業ステップで適切なハンダ形状に係止し、 次に半導体チップまたは導体路平面にハンダ付けすることができる。 ばね要素の長さは有利には、本発明の構成部材にお ける種々のチップ間の厚さの差、並びに熱機械的緊張による第１の支持体と第２ の支持体との間の間隔変化を補償することができるように選択する。特に有利に はばね要素は、第１の支持体と第２の支持体との間を付加的に挿入された接点ブ ロックなしでも接続できるような長さにする。 本発明のマイクロエレクトロニクス構成部材の変形実施例では、ばね要素の一 方の端部を半導体チップにハンダ付けし、他方の端部を第２の支持体に配置され た導体路平面にハンダ付けする。このためには導体路平面の接点箇所にすでに述 べたように例えばプリント、ハンダパッドにより被着することができる。 別の実施例では、半導体チップとは反対側のばね要素端部を、第２の支持体の 切欠部または貫通孔に接着または有利にはハンダ付けする。この実施例ではばね 要素は通常、ハンダパッドが第２の支持体の表面で終端する第１の実施例よりも 長い。ばね要素は有利には、十分な接続が得られ、第２の支持体の切欠部または 貫通孔に十分に確実に固定でき、熱機械的緊張の影響があってもこれを保証する ことのできる長さとする。 半導体チップと第２の導体路平面とを接続するばね要素に加えて、別のばね要 素を第１と第２の導体路平面の間、または第１と第２の支持体との間に配置する ことができる。この付加的ばね要素もまた例えば導線性接着剤を用いて接着する か、またはハンダ付けする ことができる。ばね要素が第２の支持体の切欠部または貫通孔に係合すれば、こ のばね要素に対する有利な固定形式はフローソルダリングである。 基本的に前記の接続形式および固定形式は個々にまたはすべて、１つのマイク ロエレクトロニクス構成部材で相互に組み合わせることができる。 第１の支持体と第２の支持体との間で安定した簡単な固定を保証するために、 ２つの支持体は有利には相互に接合される。このために有利には２つの支持体の 一方に１つ以上のホルダを設け、このホルダが他方の支持体の所属の切欠部また は貫通孔にハンダ付け可能に係合する。このような保持を保証するために、ホル ダの端部にはスナップ突起またはその他の釣り針状の機構を設けることができ、 この手段が切欠部または貫通孔から外れるのを阻止する。前記の手段は、マイク ロエレクトロニクス構成部材に別の平面があるならこれにも相応に適用すること ができる。 第１の支持体と第２の支持体との前記形式の固定はとりわけ、本発明のマイク ロエレクトロニクス構成部材の前段となるようなマイクロエレクトロニクス構成 素子において有利であり、これもまた本発明の対象である。本発明のマイクロエ レクトロニクス構成素子は第１の導体路平面と多数の半導体チップを備えた第１ の支持体を有し、半導体チップは第１の導体路平面と接続されている。半導体チ ップを別の導体路平面と接 続するために前記のように、半導体チップに導電性ばね要素または導電性ボール を取り付ける。有利な改善実施例では、マイクロエレクトロニクス構成素子は、 第２の支持体とクランプ接合するためにホルダを有する。第２の支持体は前記の 切欠部または貫通孔を掘るだの収容のために有する。 マイクロエレクトロニクス構成素子はさらに、半導体チップにより形成された 熱を放出するための熱放射器および／またはヒートシンクとして構成された金属 層を有することができる。さらに半導体チップ、およびこれの周囲にある第１の 支持体の表面を誘電性物質、例えばすでに述べたシリコン樹脂、シリコンゲルに より覆うことができる。被着される誘電性物質の厚さは有利には、マイクロエレ クトロニクス構成部材の完成時に、第１の支持体と第２の支持体との間の中間室 ができるだけ完全に満たされるように選択する。 本発明のマイクロエレクトロニクス構成素子は有利には、最終取り外しの際に は適切な第２の支持体を統合的にクランプ接合するだけでよく、最終取り外しの 際に第２の支持体への接続が例えば通常のハンダ付け法によって行われる。 本発明を以下、図面に基づいて詳細に説明する。 図１は、本発明のマイクロエレクトロニクス構成部材の横断面図、 図２と図３は、本発明の構成部材の部分領域の横断 面図、 図４と図５は、本発明の別の構成部材の横断面の展開図である。 図６は、本発明のマイクロエレクトロニクス構成部材の展開図である。 図１は、第１の支持体２と第２の支持体５を有する本発明のマイクロエレクト ロニクス構成部材１を示す。支持体には第１の導体路平面３ないし第２の導体路 平面６が配置されている。支持体と所属の導体路平面との接合（２と３，ないし ５と６）は例えば厚膜セラミックまたはＤＣＢ（Direct Copper Bonding）技術 によって行われる。第１の支持体の、第１の導体路平面３に対向する側には金属 層９が被着されており、金属層は例えば銅からなり、熱放射器として用いる。金 属層９は例えば導電性接着剤によりヒートシンクに接着することができ、構成部 材で形成された熱の放出を改善する。 第１と第２の導体路平面の間には複数の半導体チップ４が配置されている。図 示の例では２つのダイオードと２つのスイッチングトランジスタ１２が配置され ており、これらは第１の導体路平面３にハンダ付けされるか、またはその他の手 段でこれに固定することができる。スイッチングトランジスタ１２は有利にはＩ ＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）である。半導体チップと第２の導 体路平面６との接続は、い わゆるボールグリッド技術を用いて実行される。ここで使用される導電性ボール ８はハンダ塊１５に埋め込まれている。ハンダ塊は接点箇所の位置に相応して半 導体チップ４の表面に取り付けられている。ボール８は有利には金属材料、例え ば鉛または銅、および通常のマイクロエレクトロニクス構成部材と関連して使用 されるハンダ塊からなる。ボール８をハンダ塊１５に埋め込む際にボール８が溶 解するのを阻止するため、ボール８はハンダ塊よりも融点の高い材料から作製さ れる。 スイッチングトランジスタ１２を介して、第２１の支持体５の、第２の導体路 ６に対向する側には２つのＳＭＤ（Surface Mount Device）構成素子１１が配置 されており、これらは制御電子回路および評価電子回路を有する。これらはヴィ アホール１０を介して第２の導体路平面６と接続されている。この構成は、本発 明のマイクロエレクトロニクス構成部材の利点のいくつかを明らかにする。すな わち、サンドイッチ構造により可能となった小型構造と、一体を為す構成部材が 直接近傍に相互に配置されていることと、接続をボンディングワイヤなしで実行 できる可能性である。 図示の構成は例えば直流から三相交流を形成するのに用いる。ここで電流供給 は負荷端子１３を介して行われる。負荷端子１３の領域における第１の導体路平 面と第２の導体路平面との間の貫通接続は、この場合 ボールグリッド接続部を導電性ブリッジ１４に被着することによって行われる。 ブリッジオーバーするために例えば銅からなる金属ブロックを用いることができ る。 図２と図３は第２導体路平面６と半導体チップ４とを接続するための２つの異 なる手段を示す。図２は、すでに図１に示したボールグリッド技術を説明するた めのものである。本発明のマイクロエレクトロニクス構成部材の一部が示されて いる。すなわち、第２の導体路平面６を有する第２の支持体５の一部が示されて いる。第２の支持体は新たに厚層セラミックまたはＤＣＢタイプとすることがで きる。接続すべき半導体チップ４の接続面の位置に相応して、第２の導体路平面 ６にハンダ被着部１５と導電性ボール８が配置される。ハンダ被着部の間にはハ ンダストッパ１６が取り付けられており、このハンダストッパは本発明の構成部 材を接合する際にハンダが横に流れ出るのを阻止する。第２の支持体５の、第２ の導体路平面６に対向する側には、ＳＭＤ構成部材を接続するための別の導体路 平面１７が存在する。第２の導体路平面６と接続するために支持体５はヴィアホ ール１０を有する。 図３は、接続の択一的手段を示す。導電性ボール８の代わりに、ここではハン ダブロック７が半導体チップの接続に使用される。ハンダブロックは、通常のマ イクロエレクトロニクス構成部材でハンダ付けに使用 される材料からなる。有利には比較的融点の高いハンダが使用される。図２に示 されたボールグリッド技術に対して、ハンダブロックでは機械的な運動を受け止 めることのできる剛性の接続が得られる。 図４と図５には、別の接続手段が示されている。ここでは接続はばね要素１８ によって行われる。このばね要素１８は例えば非常に密に巻回された螺旋ばねと して構成することができ、その両端は有利にはリング状に閉じられている。これ により個々の螺旋ばねが相互に係止することができる。このことにより、第１の 導体路平面に配置すべき螺旋ばねすべてを、ただ１つの作業ステップで型板を用 いて位置決めすることができる。型板は例えば後での固定位置に相応して適切な 大きさの貫通開口部を有する。この貫通開口部にはばね要素が例えば係止され、 第１の支持体の上に取り付けることができる。図示の例では、ばね要素１８は半 導体チップ４の表面にも、第１の支持体の図示しない第１の導体路平面にもハン ダ付けされる。ばね要素１８をハンダ付けした後、第１の支持体２の表面は、誘 電材料、ここではシリコン樹脂からなる層２４により覆われる。 図４と図５に示した例では、本発明のマイクロエレクトロニクス構成部材は２ つの構成部分から成る。すなわち、前もって製造されたマイクロエレクトロニク ス構成素子２３と、ホルダ２２である。マイクロエレ クトロニクス構成素子２３はすでに説明した要素の他にヒートシンク１９を有し 、このヒートシンクは第１の支持体２の、半導体チップ４に対向する側に設けら れている。ホルダ２２はマイクロエレクトロニクス構成素子２３の側で第２の支 持体５の方向に突出している。ホルダ２２は、第２の支持体５にある貫通開口部 ２１に係合する。ここではスナップ突起がホルダの端部で第２の支持体５を越え て突出し、一度固定されたマイクロエレクトロニクス構成素子２３が第２の支持 体から落下するのを阻止する。マイクロエレクトロニクス構成素子２３を第２の 支持体５とクランプ接合した後は、ばね要素１８と第２の導体路平面（これも図 示されていない）との間の電気接続を行えばよいだけである。図４と図５に示さ れた例では、接続はハンダプロセスによって行われる。 図４と図５の実施例ではこの目的のために、第２の支持体５の導体路平面に接 続箇所に相応してハンダパッド１５が取り付けられる。有利にはこのハンダパッ ドはシルクスクリーン法によって形成される。接続は構成素子を従来のハンダ付 け法によって実装した後に行われる。 接続は図５の構成では、スルーホール技術（ＴＨＴ）に従って行われる。この ために第２の支持体５には貫通開口部２０が設けられ、その大きさと位置はマイ クロエレクトロニクス構成素子２３の上のばね要素１ ８に指向されている。マイクロエレクトロニクス構成素子２３と第２の支持体５ との実装の際に、ばね要素１８は貫通開口部２０に当たる。接続は有利にはフロ ーソルダリング法によって公知のように行われる。 図６は、本発明のマイクロエレクトロニクス構成部材の展開図であり、同時に 本発明の方法を明りようにする。図示の上側部分には、第２の支持体５が示され ており、複数の端子１３を有している。第２の支持体５には、接続すべき半導体 チップ４の接続面の位置で、図示の第１の支持体２の下に導電性ボール８が固定 されている。これに用いるハンダ塊は図示されていない。半導体チップ４の接続 面に取り付けられるハンダ塊も図示されていない。 接続のために第１と第２の支持体は相互に継ぎ合わされる。ここで半導体チッ プ４への全体接続は１つの作業ステップで行われる。 本発明のマイクロエレクトロニクス構成部材は簡単に大量生産ラインで作製す ることができる。従来技術で通常行われるワイヤボンディングによる接続と比較 して（ここではすべてのボンディングワイヤ接続を個別に実行しなければならな い）、非常に時間が節約される。さらなる利点は、ワイヤボンデイングを回避す ることにより、非常に低インダクタンスな構造が可能であり、信頼性が高まる。 ボンディングに対する接続ピンを作製するという面倒な作業が省略される。さら にサンドイッチ構造によって非常に小型の構造が達成され、別の電子構成部材の 構成の点でも非常にフレキシブルである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年９月１８日（１９９８．９．１８） 【補正内容】 請求の範囲 １． サンドイッチ構造のマイクロエレクトにクス構成部材であって、 該構成部材は、第１の導体路平面（３）と多数の半導体チップ（４）を備えた 第１の支持体（２）を有し、 前記半導体チップは第１の導体路平面（３）と接続しており、 半導体チップ（４）の、第１の支持体（２）に対向する側には、第２の導体路 平面（６）を備えた第２の支持体（５）が配置されており、 該第２の導体路平面は、半導体チップ（４）の第１の支持体（２）とは反対側 の表面と固定的に接続されている形式の構成部材において、 熱機械的緊張の点で不感である、半導体チップ（４）の接続部に、第２の導体 路平面（６）、および場合により第１の導体路平面（３）が設けられており、 当該接続は導電性のフレキシブルな接着剤によって行われる、 ことを特徴とするマイクロエレクトロニクス構成部材。 ２． サンドイッチ構造のマイクロエレクトにクス構成部材であって、 該構成部材は、第１の導体路平面（３）と多数の半 導体チップ（４）を備えた第１の支持体（２）を有し、 前記半導体チップは第１の導体路平面（３）と接続しており、 半導体チップ（４）の、第１の支持体（２）に対向する側には、第２の導体路 平面（６）を備えた第２の支持体（５）が配置されており、 該第２の導体路平面は、半導体チップ（４）の第１の支持体（２）とは反対側 の表面と固定的に接続されている形式の構成部材において、 熱機械的緊張の点で不感である、半導体チップ（４）の接続部に第２の導体路 平面（６）、および場合により第１の導体路平面（３）が設けられており、 当該接続は導電性ばね要素（１８）、とりわけ金属から成る螺旋ばねまたは板 ばねによって行われる、 ことを特徴とするマイクロエレクトロニクス構成部材。 ３． ばね要素の、半導体チップ（４）とは反対側の端部は、第２の支持体（ ５）の相応する切欠部または貫通開口部（２０）に係合する、請求項２記載のマ イクロエレクトロニクス構成部材。 ４． ボール（８）またはばね要素（１８）は、半導体チップ（４）、第２の 導体路平面（６）および場合により第１の導体路平面（３）にハンダ付けされる か、または導電性接着剤によって接着される、請求項 １から３までのいずれか１項記載のマイクロエレクトロニクス構成部材。 ５． 第１の支持体（２）および／または第２の支持体（５）はセラミック材 料からなる、請求項１から４までのいずれか１項記載のマイクロエレクトロニク ス構成部材。 ６． セラミック材料は酸化アルミニウムセラミックまたは窒化アルミニウム セラミックからなる、請求項５記載のマイクロエレクトロニクス構成部材。 ７． 支持体（２，５）と導体路（３，６）との接合は厚層セラミックとして 導体路に焼結されるか、またはＤＣＢ（Direct Copper Bonding）技術またはＡ ＭＢ（Active Metal Brazing）技術で行われる、請求項５または６記載のマイク ロエレクトロニクス構成部材。 ８． 導体路は銅または銀から成る、請求項７記載のマイクロエレクトロニク ス構成部材。 ９． 第１の支持体（２）および／または第２の支持体（５）の導体路に対向 する側には金属層（９）が設けられている、請求項１から８までのいずれか１項 記載のマイクロエレクトロニクス構成部材。 １０． 第１の支持体（２）および／または第２の支持体（５）の、第２の導 体路に対向する側、場合により金属層（９）にはヒートシンク（１９）が配置さ れている、請求項１から９までのいずれか１項記載の マイクロエレクトロニクス構成部材。 １１． 第２の支持体（５）はヴィアホール（１０）を有する、請求項１から １０までのいずれか１項記載のマイクロエレクトロニクス構成部材。 １２． 半導体チップ（４）は電力チップである、請求項１から１１までのい ずれか１項記載のマイクロエレクトロニクス構成部材。 １３． さらに制御電子回路および／または評価電子回路および／または保護 構成部材（１１）を有する請求項１から１２までのいずれか１項記載のマイクロ エレクトロニクス構成部材。 １４． 制御電子回路または評価電子回路または保護構成部材（１１）の少な くとも１つは第２の支持体（５）に配置されている、請求項１３記載のマイクロ エレクトロニクス構成部材。 １５． 構成部材（１１）はヴィアホール（１０）を介して第２の支持体（５ ）で第２の導体路平面（６）と接続されている、請求項１４記載のマイクロエレ クトロニクス構成部材。 １６． 第１および第２の支持体（２，５）は相互にクランプ接合されている 、請求項１から１５までのいずれか１項記載のマイクロエレクトロニクス構成部 材。 １７． 支持体（２，５）の一方には２つ以上のホルダ（２２）が設けられて おり、 該ホルダは、他方の支持体（５，２）の所属の切欠部または貫通開口部にハン ダ付け可能に係合する、請求項１６記載のマイクロエレクトロニクス構成部材。 １８． 第２の支持体（５）は複数の個別領域に分割されている、請求項１か ら１７までのいずれか１項記載のマイクロエレクトロニクス構成部材。 １９． 第２の支持体（５）はフレキシブルな支持体である、請求項１から１ ８までのいずれか１項記載のマイクロエレクトロニクス構成部材。 ２０． 第２の支持体（５）はプラスチックシート、とりわけポリイミドシー トからなる、請求項１９記載のマイクロエレクトロニクス構成部材。 ２１． ２つのスイッチングトランジスタ（１２）、とりわけＩＧＢＴ（絶縁 ゲートバイポーラトランジスタ）と、２つのダイオードを有する、請求項１から ２０までのいずれか１項記載のマイクロエレクトロニクス構成部材。 ２２． 第１の導体路（３）および多数の半導体チップ（４）を備えた第１の 支持体（５）を有し、前記半導体チップは第１の導体路平面と接続されている形 式のマイクロエレクトロニクス構成素子（２３）において、 半導体チップ（４）を第２の導体路平面（４）と接続するために導電性ばね要 素（１８）または導電性ボール（８）に、請求項２から４までのいずれか１項記 載の導電性でフレキシブルな接着剤層が設けられている、ことを特徴とするマイ クロエレクトロニクス構成素子。 ２３． さらに請求項１２記載の金属層（９）および／または請求項１３記載 のヒートシンク（１９）および／または請求項２０記載のホルダ（２２）を有す る、請求項２２記載のマイクロエレクトロニクス構成素子。 ２４． 請求項４から２４までのいずれか１項記載のマイクロエレクトロニク ス構成部材（１）の製造方法において、 導電性ボール（８）を、第２の支持体（５）の第２の導体路平面（６）の接続 箇所に導電性でフレキシブルな接着剤を用いて固定し、 導電性でフレキシブルな接着剤を、第１の支持体（２）の第１の導体路平面（ ３）と接続される半導体チップ（４）の接続面に被着し、 第１および第２の支持体（２，５）を接合することを特徴とする製造方法。 ２５． 請求項１から２１までのいずれか１項記載のマイクロエレクトロニク ス構成部材または請求項２２または２３記載のマイクロエレクトロニクス構成素 子を有することを特徴とするインバータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レオ ローレンツ ドイツ連邦共和国 Ｄ―85579 ノイビー ベルク マックス―レオ―シュトラーセ 14 (72)発明者 ゲールハルト ミュンツィング イギリス国 エスケイ９ ２アールビー ウィルムスロー ベルフライ クローズ ７ (72)発明者 ヘルベルト シュヴァルツバウアー ドイツ連邦共和国 Ｄ―81373 ミュンヘ ン ケセナー シュトラーセ 13アー (72)発明者 ペーター シュテルン ドイツ連邦共和国 Ｄ―81476 ミュンヘ ン フォルステン リーダー―アレー 136アー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． サンドイッチ構造のマイクロエレクトロニクス構成部材（１）であって 、 該構成部材は、第１の導体路平面（３）を備えた第１の支持体（２）と多数の 半導体チップとを有し、 該半導体チップは第１の導体路平面（３）と接続されている形式の構成部材に おいて、 半導体チップ（４）の、第１の支持体（２）に対向する側に、第２の導体路平 面（６）を有する第２の支持体（５）が配置されており、 前記第２の導体路平面は、半導体チップ（４）の第１の支持体（２）とは反対 側の表面と固定的に接続されている、 ことを特徴とするマイクロエレクトロニクス構成部材。 ２． 半導体チップ（４）と第２の導体路平面（６）、および場合により第１ の導体路平面（３）との接続はハンダ接続（７）または導電性接着剤を用いて行 われる、請求項１記載のマイクロエレクトロニクス構成部材。 ３． 半導体チップ（４）と第２の導体路平面（６）、および場合により第１ の導体路平面（３）との接続は、導電性ばね要素（１８）、とりわけ金属製の螺 旋ばねまたは板ばねを用いて行われる、請求項１記載 のマイクロエレクトロニクス構成部材。 ４． ばね要素の、半導体チップ（４）とは反対側の端部は、第２の支持体（ ５）の相応の切欠部または貫通開口部（２０）に係合する、請求項３記載のマイ クロエレクトロニクス構成部材。 ５． 半導体チップ（４）と第２の導体路平面（６）、および場合により第１ の導体路平面（３）との接続は、導電性ボール（８）を用いて行われる、請求項 １記載のマイクロエレクトロニクス構成部材。 ６． 導電性ボール（８）は、鉛、鉛ハンダ、錫、錫−アンチモン合金、銅、 銀、またはそれらの合金から成る、請求項５記載のマイクロエレクトロニクス構 成部材。 ７． ボール（８）またはばね要素（１８）は半導体チップ（４）、第２の導 体路平面（６）、および場合により第１の導体路平面（３）にハンダ付けされる か、または導電性接着剤により接着される、請求項３から６までのいずれか１項 記載のマイクロエレクトロニクス構成部材。 ８． 第１の支持体（２）および／または第２の支持体（５）はセラミック材 料からなる、請求項１から７までのいずれか１項記載のマイクロエレクトロニク ス構成部材。 ９． セラミック材料は、酸化アルミニウムセラミックまたは窒化アルミニウ ムセラミックからなる、請 求項８記載のマイクロエレクトロニクス構成部材。 １０． 支持体（２，５）と導体路（３，６）との接合は、焼結された導体路 を有する厚層セラミックにより、またはＤＣＢ（Direct Copper Bonding）技術 で、またはＡＭＢ（Active Metal Brazing）技術で実行される、請求項８また は９記載のマイクロエレクトロニクス構成部材。 １１． 導体路は銅または銀から成る、請求項１０記載のマイクロエレクトロ ニクス構成部材。 １２． 第１の支持体（２）および／または第２の支持体（５）の、導体路に 対向する側には金属層（９）が設けられている、請求項１から１１までにずれか １項記載のマイクロエレクトロニクス構成部材。 １３． 第１の支持体（２）および／または第２の支持体（５）の、第２の導 体路に対向する側、場合により金属層（９）にはヒートシンク（１９）が配置さ れている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のマイクロエレクトロニク ス構成部材。 １４． 第２の支持体（５）はヴィアホール（１０）を有する、請求項１から １３までのいずれか１項記載のマイクロエレクトロニクス構成部材。 １５． 半導体チップ（４）は電力チップである、請求項１から１４までのい ずれか１項記載のマイクロエレクトロニクス構成部材。 １６． 別の制御電子回路および／または評価電子 回路および／または保護構成部材（１１）が設けられている、請求項１から１５ までのいずれか１項記載のマイクロエレクトロニクス構成部材。 １７． 制御電子回路または評価電子回路または保護構成部材（１１）の少な くとも１つは第２の支持体（５）に配置されている、請求項１６記載のマイクロ エレクトロニクス構成部材。 １８． 構成部材（１１）はヴィアホール（１０）を介して第２の支持体（５ ）で、第２の導体路平面（６）と接続されている、請求項１７記載のマイクロエ レクトロニクス構成部材。 １９． 第１および第２の支持体（２，５）は相互にクランプ接合されている 、請求項１から１８までのいずれか１項記載のマイクロエレクトロニクス構成部 材。 ２０． 支持体（２，５）の一方には、２つまたはそれ以上のホルダ（２２） が設けられており、 該ホルダは、ハンダ付け可能に所属の切欠部または貫通開口部（２１）に他方 の支持体（５，２）で係合する、請求項１９記載のマイクロエレクトロニクス構 成部材。 ２１． 第２の支持体（５）は複数の個別領域に分割されている、請求項１か ら２０ｍＡでのいずれか１項記載のマイクロエレクトロニクス構成部材。 ２２． 第２の支持体（５）はフレキシブルな支持 体である、請求項１から２１までのいずれか１項記載のマイクロエレクトロニク ス構成部材。 ２３． 第２の支持体（５）はプラスチックシート、とりわけポリイミドシー トからなる、請求項２２記載のマイクロエレクトロニクス構成部材。 ２４． ２つのスイッチングトランジスタ（１２）、とりわけＩＧＢＴ（絶縁 ゲートバイポーラトランジスタ）と、２つのダイオードを有する、マイクロエレ クトロニクス構成部材。 ２５． 第１の導体路平面（３）を備えた第１の支持体と多数の半導体チップ （４）を有するマイクロエレクトロニクス構成部材であって、前記半導体チップ は第１の導体路平面（３）と接続されているマイクロエレクトロニクス構成部材 において、 半導体チップ（４）を第２の導体路平面（６）と接続するために、請求項３か ら７までのいずれか１項記載の導電性ばね要素（１８）または導電性ボールが取 り付けられているマイクロエレクトロニクス構成部材。 ２６． 請求項１２記載の金属層（９）および／または請求項１３記載のヒー トシンク（１９）および／または請求項２０記載のホルダ（２２）を有する、請 求項２５記載のマイクロエレクトロニクス構成部材。 ２７． 請求項５から２６までのいずれか１項記載のマクロエレクトロニクス 構成部材（１）の製造方法 において、 導電性ボール（８）を第２の支持体（５）の第２の導線路平面（６）の接続箇 所に取り付け、 ハンダを、第１の支持体（２）の第１の導体路平面（３）と接続された半導体 チップ（４）の接続面に取り付け、 第１と第２の支持体（２，５）を接合する、 ことを特徴とする製造方法。 ２８． 半導体チップ（４）の接続面にハンダをプリントする、請求項２７記 載の方法。 ２９． 請求項１から２４までのいずれか１項記載のマイクロエレクトロニク ス構成部材、または請求項２５または２６記載のマイクロエレクトロニクス構成 素子を有するインバータ。