WO2005112117A2 - Leistungs-halbleiterbauteil - Google Patents

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    • HELECTRICITY
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    • H01L2924/19Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1901Structure
    • H01L2924/1904Component type
    • H01L2924/19041Component type being a capacitor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1901Structure
    • H01L2924/1904Component type
    • H01L2924/19043Component type being a resistor

Definitions

  • the invention relates to a power semiconductor component according to the preamble of patent claim 1.
  • the document DE 101 34 986 AI teaches to use adapter modules.
  • the documents DE 199 23 523 AI and DE 101 23 869 AI show ways to increase the integration density of the electronic components themselves.
  • DE 199 33 265 AI describes how to arrange electronic components one above the other using composite bodies.
  • the object underlying the invention is high
  • the invention provides a power semiconductor component according to claim 1.
  • Advantageous refinements or developments of the inventive concept can be found in the subclaims.
  • the power semiconductor component has a first and a second active semiconductor component.
  • Each semiconductor device has electrical connections provided, which are led out from the semiconductor components in the form of connection legs.
  • the first semiconductor component is at least partially electrically connected to the second semiconductor component by a plug connection.
  • the plug connection is realized by intermeshing the connection pins of the second semiconductor component in the electrical connections of the first semiconductor component.
  • Active semiconductor component means in particular controlling components such as transistors, but also integrated circuits or chips.
  • the active semiconductor components preferably represent power semiconductor components.
  • connection pins of the second semiconductor component preferably engage in the connection pins of the first semiconductor component.
  • the (at least one) connection pins of the second semiconductor component each have a groove
  • the (at least one) connection pins of the first semiconductor component each have a bore.
  • the dimensions of the groove and bore are matched to one another such that when the leads of the second semiconductor component are inserted into the respective bores of the leads of the first semiconductor component, the leads lock together. In this way, reliable and highly integrated contacting can be achieved.
  • the second semiconductor component is arranged, for example, above the first semiconductor component, but can also be arranged next to the first semiconductor component.
  • the invention is not restricted to a power semiconductor component with only two active semiconductor components. Rather, the number of active semiconductor components be arbitrary. For example, if the second semiconductor component is above the first
  • semiconductor component is arranged, further semiconductor components are arranged above the second semiconductor component, the connection legs of which each in the connection legs of the one below
  • Intervene semiconductor device In this way, any complex layer structures can be realized from active semiconductor components.
  • the power semiconductor component according to the invention can have passive components, the electrical connections or connecting pins of which are electrically connected to electrical connections or connecting pins of the active semiconductor components via plug connections.
  • the principle of the plug connection according to the invention can also be applied to power semiconductor components which, in addition to active semiconductor components, also have passive components, for example capacitors or resistors. In this way, power semiconductor components can be constructed which have any number of active and passive components which are electrically connected to one another by means of plug connections.
  • the plug connections it is possible for the plug connections to be located within one of the active semiconductor components or within one of the passive components and / or outside of the active semiconductor components or the passive components.
  • the electrical connections and / or the connection pins of the active semiconductor elements or of the passive components can be configured such that electrical contacts are formed by the plug connections, the resilient ones
  • Connection pins are caused such that when the connection pin is inserted into a further connection pin or an electrical connection, the connection pin exerts a sideways force on the electrical connection / connection pin and thus forms a press / clamp contact.
  • the power semiconductor component according to the invention therefore makes it possible to reduce the number of conductor tracks on circuit boards and substrates. Furthermore, line-related
  • An essential aspect of the invention is to "misuse" existing components of electronic components for plug connections or as rewiring levels. This means that additional modules or conductor tracks can be saved.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a power semiconductor component according to the invention in cross-sectional representation
  • FIG. 2 shows a preferred embodiment of the plug connection shown in FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of an application example for the power semiconductor component according to the invention
  • FIG. 4 shows a possible bond diagram of the power semiconductor component shown in FIG. 3, FIG.
  • 5 shows a second embodiment of a power semiconductor component according to the invention in cross-sectional representation
  • 6 shows a third embodiment of a power semiconductor component according to the invention in cross-sectional representation
  • the first embodiment 1 shown in FIG. 1 has a first active semiconductor component 2 and a second active semiconductor component 3, which is arranged above the first active semiconductor component 2.
  • the first active semiconductor component 2 has a housing 4 in which a semiconductor component 5 is provided on a carrier element 6.
  • the semiconductor component 5 is contacted by contact elements 7, which in turn are connected to electrical connections 8.
  • the electrical connections 8 are led out of the housing 5 in the form of connection legs 9.
  • the second active semiconductor component 4 has a housing 10, in which a carrier element 11 and a semiconductor component 12 provided thereon are arranged.
  • the semiconductor component 12 is contacted by means of contact elements 13, which in turn are connected to electrical connections 14.
  • the electrical connections 14 are led out of the housing 10 as connection legs 15, inserted into the housing 4 of the first active semiconductor component 2 via corresponding bores and engage in the electrical connections 8, so that an electrical connection is created between the ends of the connection legs 15 and the electrical connections 8.
  • Component components of the first active semiconductor component 2 (the electrical connections 8) are therefore used to contact the second active semiconductor component 3. On the one hand, this enables the integration density to be increased, and on the other hand, line-related losses or interference are reduced.
  • each electrical connection 8 has a bore 16 through which the ends of the connection legs 15 can be passed. Furthermore, a groove 17 is provided at the ends of the connection legs 15, which can snap into the profile of the bores 16 and thus forms a stable plug connection between the active semiconductor components 2, 3.
  • the second active semiconductor component 3 is a control chip (IC) and the first active semiconductor component 2 is a power semiconductor component, for example a power transistor.
  • a first to third active semiconductor component 2, 3 and 17 are interconnected to form a power semiconductor component 22 (a bridge circuit).
  • the invention can be applied to the power semiconductor device 22 in two ways:
  • connection pin 18, which is led out of the second active semiconductor component 3 can be electrically connected on the basis of a plug connection to a connection leg 19, which is led out of the first active semiconductor component 2;
  • a Terminal pins 20, which are led out of the third active semiconductor component 17, are electrically connected to a terminal legs 21, which are led out of the first active semiconductor component 2, on the basis of a plug connection.
  • the plug connection according to the invention enables the active semiconductor components 2, 3 and 17 to be connected together in a simple, reliable and highly integrated manner.
  • the power semiconductor component shown in FIG. 3 is used, for example, to connect electric motors or
  • Switched-mode power supplies the individual components in turn being able to be controlled or regulated via one or more ICs.
  • additional semiconductor components can be plugged onto the power semiconductor component 22 by means of a plug connection. This is shown by way of example with reference to FIG. 4.
  • FIG. 4 shows a possible bond diagram of the power semiconductor component 22 shown in FIG. 3.
  • some of the contact areas 24 are not required for contacting the power semiconductor component 22, for example the contact areas identified by reference numerals 25.
  • the contact surfaces 25 can therefore be used to make contact with an overlying one (not shown here)
  • Semiconductor component for example a control chip or another semiconductor power component
  • semiconductor component for example a control chip or another semiconductor power component
  • connection pins of the active semiconductor component arranged above them can be inserted in order to form an electrical connection with the contact surfaces 25.
  • existing conductor tracks of the power semiconductor component 22, which, however, are not required for contacting the same, can be used and in this way and Saving space, increasing the integration density and achieving an electrical performance gain.
  • FIG. 5 shows a second embodiment 30 of a power semiconductor component according to the invention.
  • a first, a second and a third active semiconductor component 2, 3, 17 are stacked one above the other, with a connection leg 31 of the third active semiconductor component 17 in the form of a plug connection in a connection leg 32 of the second active
  • connection legs 32 of the second active one engages. Furthermore, the connection legs 32 of the second active one
  • connection pins of the upper active semiconductor components each have to connect to the connection pins of the one below
  • connection legs 33 are soldered to a circuit board 34.
  • the loop-shaped shape of the connecting pins 31, 32 can cause a sideways force when the connecting pin 31 engages in the connecting pin 32 to be exerted by the connecting pin 31 on the connecting pin 32.
  • a stable electrical clamping contact between the connecting legs 31, 32 and 33 can be achieved in a simple manner.
  • the quality of the electrical contacts between the connection legs can be optimized by a special leg geometry of the connection legs 31 to 33.
  • the third embodiment 40 shown in FIG. 6 shows a first, a second and a third active
  • Semiconductor component 17 engages in a lead 33 of the first active semiconductor component 2, and another lead 31 of the third active semiconductor component 17 engages in a lead 32 of the second active semiconductor component 3.
  • the third active semiconductor element 17 is, for example, a control chip, and the first and second active semiconductor components
  • 2, 3 can be power elements, for example transistors.
  • the invention is not limited to this.
  • FIG. 7 shows an active semiconductor component 50 according to the prior art, in whose housing (molding compound and lead frame) 51 bores 52 are made. These holes are required for the assembly of the semiconductor component 50, so they are present anyway and can, according to the invention, be used to insert connection pins of a semiconductor component arranged above them (not shown here) into the housing 51 of the semiconductor component 50. In this way, electrical connections (not shown here) which run through the bores 52 can be brought into contact with the connection pins of the semiconductor component arranged above them. In this special case, therefore, no additional holes have to be produced in order to implement a plug connection, as shown for example in FIG. 1.
  • the bores 52 could also be arranged in other areas of the molding compound and the lead frame or the connecting legs.
  • a first, second and third active semiconductor component 2, 3, 17 are provided on a circuit board 53.
  • the third active semiconductor component 17 is on the first active Semiconductor component 2 is provided, and the second active semiconductor component 3 is arranged next to the first active semiconductor component 2.
  • the first and the second active semiconductor component 2, 3 are power semiconductor elements
  • the third active semiconductor component 17 is a control chip.
  • the semiconductor component 17 is connected by means of electrical connections 54 to the second and third active semiconductor components 2, 3 and to contact areas 55 of the circuit board 53.
  • the first active semiconductor component 2 is connected to the contact surfaces 55 by means of electrical connections 56 and the second active semiconductor component 3 is connected by means of electrical connections 57.
  • the design rules of the active semiconductor components 2, 3 and 17 have to be coordinated intensively with one another, which has the disadvantage that the available space on the circuit board 53 can only be used insufficiently.
  • the active semiconductor components 2, 3 cannot be controlled by different control chips, since due to the small dimensions, in particular of the second active semiconductor component 3, there is often no space for optional semiconductor components such as control chips on the active semiconductor components 2, 3.
  • Semiconductor components 2, 3 are largely independent, so that even semiconductor components that are larger than the underlying semiconductor components can be stacked on top of them. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Ein Leistungs-Halbleiterbauteil (1, 30, 40) weist ein erstes und ein zweites aktives Halbleiterbauelement (2, 3) auf, deren elektrische Anschlüsse (8, 14) in Form von Anschlussbeinchen (9, 15) aus den Halbleiterbauelementen herausgeführt werden. Das erste Halbleiterbauelement (2) ist mit dem zweiten Halbleiterbauelement (3) wenigstens teilweise durch eine Steckverbindung elektrisch verbunden. Die Steckverbindung ist durch Ineinandergreifen der Anschlussbeinchen (15) des zweiten Halbleiterbauelements (3) in die elektrischen Anschlüsse (8) des ersten Halbleiterbauelements realisiert.

Description

Beschreibung
Leistungs-Halbleiterbauteil
Die Erfindung betrifft ein Leistungs-Halbleiterbauteil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Um Kosten bei der Herstellung von Leistungs-Halbleiterbau- teilen einzusparen, versucht man, möglichst hohe Integrationsdichten zu erzielen. Nachteilig hierbei ist, dass hohe Integrationsdichten die Kontaktierung der einzelnen Bauelemente des Leistungs-Halbleiterbauteils erschweren.
Zur Erhöhung der Integrationsdichte gibt es mehrere Ansätze: So lehrt die Druckschrift DE 101 34 986 AI, Adapter-Bausteine zu verwenden. Die Dokumente DE 199 23 523 AI sowie DE 101 23 869 AI zeigen Möglichkeiten auf, die Integrationsdichte der elektronischen Bauteile selbst zu erhöhen. Weiterhin ist es aus DE 198 33 713 Cl bekannt, elektronische Bauelemente unter Nutzung spezieller Verbindungstechnologien übereinander anzuordnen. In DE 199 33 265 AI ist beschrieben, elektronische Bauelemente unter Einsatz von Verbundkörpern übereinander anzuordnen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist, hohe
Integrationsdichten in Leistungs-Halbleiterbauteilen bei gleichzeitig zuverlässiger Kontaktierung der Bauelemente des Leistungs-Halbleiterbauteils zu ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein Leistungs- Halbleiterbauteil gemäß Patentanspruch 1 bereit. Vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen des Erfindungsgedankens finden sich in den Unteransprüchen.
Das Leistungs-Halbleiterbauteil weist ein erstes und ein zweites aktives Halbleiterbauelement auf. Jedes Halbleiterbauelement ist mit elektrischen Anschlüssen versehen, die in Form von Anschlussbeinchen aus den Halbleiterbauelementen herausgeführt werden. Das erste Halbleiterbauelement ist mit dem zweiten Halbleiterbauelement wenigstens teilweise durch eine Steckverbindung elektrisch verbunden. Die Steckverbindung wird durch Ineinandergreifen der Anschlussbeinchen des zweiten Halbleiterbauelements in die elektrischen Anschlüsse des ersten Halbleiterbauelements realisiert .
Unter "aktivem Halbleiterbauelement" werden insbesondere steuernde Bauelemente wie Transistoren, aber auch integrierte Schaltungen oder Chips verstanden. Vorzugsweise stellen die aktiven Halbleiterbauelemente Leistungs-Halbleiterbauelemente dar.
Vorzugsweise greifen die Anschlussbeinchen des zweiten Halbleiterbauelements in die Anschlussbeinchen des ersten Halbleiterbauelements ein. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen dazu die (wenigstens ein) Anschlussbeinchen des zweiten Halbleiterbauelements jeweils eine Nut, und die (wenigstens ein) Anschlussbeinchen des ersten Halbleiterbauelements jeweils eine Bohrung auf. Die Ausmaße von Nut und Bohrung sind so aufeinander abgestimmt, dass bei Einführen der Anschlussbeinchen des zweiten Halbleiterbauelements in die jeweiligen Bohrungen der Anschlussbeinchen des ersten Halbleiterbauelements die Anschlussbeinchen miteinander verrasten. Auf diese Art und Weise kann eine gleichermaßen zuverlässige wie hochintegrierte Kontaktierung realisiert werden.
Das zweite Halbleiterbauelement ist beispielsweise oberhalb des ersten Halbleiterbauelements angeordnet, kann jedoch auch neben dem ersten Halbleiterbauelement angeordnet sein.
Die Erfindung ist nicht auf ein Leistungs-Halbleiterbauteil mit lediglich zwei aktiven Halbleiterbauelementen beschränkt. Vielmehr kann die Anzahl an aktiven Halbleiterbauelementen beliebig sein. Beispielsweise können, falls das zweite Halbleiterbauelement oberhalb des ersten
Halbleiterbauelements angeordnet ist, oberhalb des zweiten Halbleiterbauelements weitere Halbleiterbauelemente angeordnet sein, deren Anschlussbeinchen jeweils in die Anschlussbeinchen des darunter liegenden
Halbleiterbauelements eingreifen. Auf diese Art und Weise lassen sich beliebig komplexe Schichtstrukturen aus aktiven Halbleiterbauelementen realisieren.
Das erfindungsgemäße Leistungs-Halbleiterbauteil kann passive Bauelemente aufweisen, deren elektrische Anschlüsse bzw. Anschlussbeinchen mit elektrischen Anschlüssen bzw. Anschlussbeinchen der aktiven Halbleiterbauelemente über Steckverbindungen elektrisch verbunden sind. Mit anderen Worten: Das erfindungsgemäße Prinzip der Steckverbindung lässt sich auch auf Leistungs-Halbleiterbauteile anwenden, die neben aktiven Halbleiterbauelementen auch passive Bauelemente, beispielsweise Kondensatoren oder Widerstände, aufweisen. Auf diese Art und Weise lassen sich Leistungs- Halbleiterbauteile konstruieren, die eine beliebige Anzahl von aktiven und passiven Bauelementen, die mittels Steckverbindungen elektrisch miteinander verbunden sind, aufweisen.
Prinzipiell ist es, wie bereits angedeutet wurde, möglich, dass sich die Steckverbindungen innerhalb eines der aktiven Halbleiterbauelemente bzw. innerhalb eines der passiven Bauelemente und/oder außerhalb der aktiven Halbleiterbauelemente bzw. der passiven Bauelemente befinden.
Die elektrischen Anschlüsse und/oder die Anschlussbeinchen der aktiven Halbleiterelemente bzw. der passiven Bauelemente können so ausgestaltet sein, dass durch die Steckverbindungen elektrische Kontakte ausgebildet werden, die federnde
Kontakte, Presskontakte, Klemmkontakte oder dergleichen sind. So kann beispielsweise durch eine schleifenförmige Form von Anschlussbeinchen bewirkt werden, dass bei Einstecken des Anschlussbeinchens in ein weiteres Anschlussbeinchen bzw. einen elektrischen Anschluss das Anschlussbeinchen eine seitwärts gerichtete Kraft auf den elektrischen Anschluss/das Anschlussbeinchen ausübt und somit einen Press-/Klemmkontakt ausbildet .
Das erfindungsgemäße Leistungs-Halbleiterbauteil ermöglicht demnach, die Anzahl der Leiterbahnen auf Platinen und Substraten zu reduzieren. Ferner werden leitungsbedingte
Verluste und Störungen reduziert. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist, bereits vorhandene Komponenten von elektronischen Bauteilen für Steckverbindungen bzw. als Umverdrahtungsebenen "zweckzuentfremden" . Dadurch können zusätzliche Bausteine bzw. Leiterbahnen eingespart werden.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren in beispielsweiser Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leistungs-Halbleiterbauteils in QuerschnittsdarStellung,
Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform der in Fig. 1 gezeigten Steckverbindung,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Anwendungsbeispiels für das erfindungsgemäße Leistungs-Halbleiterbauteil,
Fig. 4 ein mögliches Bonddiagramm des in Fig. 3 gezeigten Leistungs-Halbleiterbauteils,
Fig. 5 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leistungs-Halbleiterbauteils in Querschnittsdarsteilung, Fig. 6 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leistungs-Halbleiterbauteils in Querschnittsdarsteilung,
Fig. 7 ein erstes Leistungs-Halbleiterbauteil gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 8 ein zweites Leistungs-Halbleiterbauteil gemäß dem Stand der Technik.
In den Figuren sind identische bzw. einander entsprechende Bauteile bzw. Bauteilgruppen mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet .
Die in Fig. 1 gezeigte erste Ausführungsform 1 weist ein erstes aktives Halbleiterbauelement 2 sowie ein zweites aktives Halbleiterbauelement 3, das oberhalb des ersten aktiven Halbleiterbauelements 2 angeordnet ist, auf.
Das erste aktive Halbleiterbauelement 2 weist ein Gehäuse 4 auf, in dem ein Halbleiterbauelement 5 auf einem Trägerelement 6 vorgesehen ist. Das Halbleiterbauelement 5 wird durch Kontaktelemente 7 kontaktiert, die wiederum mit elektrischen Anschlüssen 8 verbunden sind. Die elektrischen Anschlüsse 8 werden in Form von Anschlussbeinchen 9 aus dem Gehäuse 5 herausgeführt.
Analog hierzu weist das zweite aktive Halbleiterbauelement 4 ein Gehäuse 10 auf, in dem ein Trägerelement 11 sowie ein darauf vorgesehenes Halbleiterbauelement 12 angeordnet ist. Das Halbleiterbauelement 12 wird mittels Kontaktelementen 13 kontaktiert, die wiederum mit elektrischen Anschlüssen 14 in Verbindung stehen. Die elektrischen Anschlüsse 14 werden als Anschlussbeinchen 15 aus dem Gehäuse 10 herausgeführt, über entsprechende Bohrungen in das Gehäuse 4 des ersten aktiven Halbleiterbauelements 2 eingeführt und greifen in die elektrischen Anschlüsse 8 ein, so dass eine elektrische Verbindung zwischen den Enden der Anschlussbeinchen 15 und den elektrischen Anschlüssen 8 entsteht. Es werden also Bauteil-Komponenten des ersten aktiven Halbleiterbauelements 2 (die elektrischen Anschlüsse 8) benutzt, um das zweite aktive Halbleiterbauelement 3 zu kontaktieren. Dadurch kann zum einen die Integrationsdichte erhöht werden, andererseits werden leitungsbedingte Verluste bzw. Störungen reduziert.
Der Verbindungsabschnitt, in dem die Enden der
Anschlussbeinchen 15 in die elektrischen Anschlüsse 14 eingreifen, ist als Steckverbindung realisiert, wobei in Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform dieser Steckverbindung zu sehen ist. In dieser Ausführungsform weist jeder elektrische Anschlüsse 8 eine Bohrung 16 auf, durch die die Enden der Anschlussbeinchen 15 hindurchgeführt werden können. Ferner ist an den Enden der Anschlussbeinchen 15 eine Nut 17 vorgesehen, die in das Profil der Bohrungen 16 einschnappen kann und somit eine stabile Steckverbindung zwischen den aktiven Halbleiterbauelementen 2, 3 ausbildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das zweite aktive Halbleiterbauelement 3 ein Steuerchip (IC) und das erste aktive Halbleiterbauelement 2 ein Leistungs-Halbleiterbau- element, beispielsweise ein Leistungstransistor.
In Fig. 3 sind ein erstes bis drittes aktives Halbleiterbauelement 2, 3 und 17 miteinander zu einem Leistungs-Halbleiterbauteil 22 (einer Brückenschaltung) verschaltet. Die Erfindung kann in zweierlei Hinsicht auf das Leistungs-Halbleiterbauteil 22 angewandt werden:
Zum einen kann ein Anschlussbeinchen 18, das aus dem zweiten aktiven Halbleiterbauelement 3 herausgeführt wird, auf Basis einer Steckverbindung mit einem Anschlussbeinchen 19, das aus dem ersten aktiven Halbleiterbauelement 2 herausgeführt wird, elektrisch verbunden werden; Analog hierzu kann ein Anschlussbeinchen 20, das aus dem dritten aktiven Halbleiterbauelement 17 herausgeführt wird, mit einem Anschlussbeinchen 21, das aus dem ersten aktiven Halbleiterbauelement 2 herausgeführt wird, auf Basis einer Steckverbindung elektrisch verbunden werden. Die erfindungsgemäße Steckverbindung ermöglicht es, die aktiven Halbleiterbauelemente 2, 3 und 17 gleichermaßen einfach, zuverlässig und hochintegriert zusammenzuschalten. Das in Fig. 3 gezeigte Leistungs-Halbleiterbauteil dient beispielsweise zur Beschaltung von Elektromotoren oder
Schaltnetzteilen, wobei die einzelnen Komponenten wiederum über einzelne oder mehrere ICs gesteuert bzw. geregelt werden können.
Zum anderen können auf das Leistungs-Halbleiterbauteil 22 mittels einer Steckverbindung zusätzliche Halbleiterbauelemente aufgesteckt werden. Dies sei beispielhaft anhand von Fig. 4 gezeigt.
In Fig. 4 ist ein mögliches Bonddiagramm des in Fig. 3 gezeigten Leistungs-Halbleiterbauteils 22 abgebildet. In dieser Ausführungsform werden einige der Kontaktflächen 24 nicht zur Kontaktierung des Leistungs-Halbleiterbauteils 22 benötigt, beispielsweise die mit Bezugsziffern 25 gekennzeichneten Kontaktflächen. Erfindungsgemäß können daher die Kontaktflächen 25 zur Kontaktierung eines darüber angeordneten (hier nicht gezeigten) aktiven
Halbleiterbauelements (beispielsweise eines Steuerchips oder einer weiteren Halbleiter-Leistungskomponente) genutzt werden. Beispielsweise können in den Kontaktflächen 25
Bohrungen vorgesehen werden, durch die Anschlussbeinchen des darüber angeordneten aktiven Halbleiterbauelements eingeführt werden können, um mit den Kontaktflächen 25 eine elektrische Verbindung auszubilden. Auf diese Art und Weise können ohnehin vorhandene Leiterbahnen des Leistungs- Halbleiterbauteils 22, die jedoch zur Kontaktierung desselben nicht benötigt werden, genutzt werden und auf diese Art und Weise Platz gespart, die Integrationsdichte erhöht und ein elektrischer Performance-Gewinn erzielt werden.
In Fig. 5 ist eine zweite Ausführungsform 30 eines erfindungsgemäßen Leistungs-Halbleiterbauteils gezeigt. In dieser Ausführungsform sind ein erstes, ein zweites und ein drittes aktives Halbleiterbauelement 2, 3, 17 übereinander gestapelt, wobei ein Anschlussbeinchen 31 des dritten aktiven Halbleiterbauelements 17 in Form einer Steckverbindung in ein Anschlussbeinchen 32 des zweiten aktiven
Halbleiterbauelements 3 eingreift. Weiterhin greifen die Anschlussbeinchen 32 des zweiten aktiven
Halbleiterbauelements 3 in Form einer Steckverbindung in die Anschlussbeinchen 33 des ersten aktiven Halbleiterbauelements 2 ein. Somit müssen, da die Anschlussbeinchen der oberen aktiven Halbleiterbauelemente jeweils in die Anschlussbeinchen des darunter liegenden
Halbleiterbauelements eingreifen, nur die Anschlussbeinchen 33 mit einer Platine 34 verlötet werden.
Durch die schleifenförmige Form der Anschlussbeinchen 31, 32 kann bewirkt werden, dass eine seitwärts gerichtete Kraft beim Ineinandergreifen des Anschlussbeinchens 31 in das Anschlussbeinchen 32 von dem Anschlussbeinchen 31 auf das Anschlussbeinchen 32 ausgeübt wird. Das Gleiche gilt analog für das Ineinandergreifen der Anschlussbeinchen 32 in die Anschlussbeinchen 33. So kann auf einfache Art und Weise ein stabiler elektrischer Klemmkontakt zwischen den Anschlussbeinchen 31, 32 und 33 erzielt werden. Allgemein gesprochen kann durch eine spezielle Beinchengeometrie der Anschlussbeinchen 31 bis 33 die Qualität der elektrischen Kontakte zwischen den Anschlussbeinchen optimiert werden.
Die in Fig. 6 gezeigte dritte Ausführungsform 40 zeigt ein erstes, ein zweites und ein drittes aktives
Halbleiterbauelement 2, 3 und 17, wobei das erste und das zweite aktive Halbleiterbauelement 2, 3 nebeneinander angeordnet sind, und das dritte aktive Halbleiterbauelement 17 die beiden Halbleiterbauelemente 2, 3 verbindet, indem ein Anschlussbeinchen 31 des dritten aktiven
Halbleiterbauelements 17 in ein Anschlussbeinchen 33 des ersten aktiven Halbleiterbauelements 2 eingreift, und ein anderes Anschlussbeinchen 31 des dritten aktiven Halbleiterbauelements 17 in ein Anschlussbeinchen 32 des zweiten aktiven Halbleiterbauelements 3 eingreift. Das dritte aktive Halbleiterelement 17 ist beispielsweise ein Steuerchip, das erste und zweite aktive Halbleiterbauelement
2, 3 können Leistungselemente, beispielsweise Transistoren, sein. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
In Fig. 7 ist ein aktives Halbleiterbauelement 50 gemäß dem Stand der Technik gezeigt, in dessen Gehäuse (Pressmasse und Lead Frame) 51 Bohrungen 52 eingebracht sind. Diese Bohrungen werden bei der Montage des Halbleiterbauelements 50 benötigt, sind also ohnehin vorhanden und können erfindungsgemäß dazu benutzt werden, um Anschlussbeinchen eines darüber angeordneten (hier nicht gezeigten) Halbleiterbauelements in das Gehäuse 51 des Halbleiterbauelements 50 einzuführen. Auf diese Weise können elektrische Anschlüsse (hier nicht gezeigt) , die durch die Bohrungen 52 hindurch verlaufen, mit den Anschlussbeinchen des darüber angeordneten Halbleiterbauelements in Kontakt gebracht werden. Es müssen also in diesem speziellen Fall keine zusätzlichen Bohrungen erzeugt werden, um eine Steckverbindung, wie beispielsweise in Fig. 1 gezeigt, zu realisieren. Die Bohrungen 52 könnten bei erfindungsgemäßer Verwendung des Gehäuses 51 auch in anderen Bereichen der Pressmasse und des Lead Frames bzw. der Anschlussbeinchen angeordnet werden.
In Fig. 8 ist ein Leistungs-Halbleiterbauteil gemäß dem Stand der Technik gezeigt. In dieser Ausführungsform sind ein erstes, zweites und drittes aktives Halbleiterbauelement 2, 3, 17 auf einer Platine 53 vorgesehen. Hierbei ist das dritte aktive Halbleiterbauelement 17 auf dem ersten aktiven Halbleiterbauelement 2 vorgesehen, und das zweite aktive Halbleiterbauelement 3 ist neben dem ersten aktiven Halbleiterbauelement 2 angeordnet. Das erste und das zweite aktive Halbleiterbauelement 2, 3 sind in dieser Ausführungsform Leistungs-Halbleiterelemente, das dritte aktive Halbleiterbauelement 17 ist ein Steuerchip. Das Halbleiterbauelement 17 ist mittels elektrischer Verbindungen 54 mit dem zweiten und dritten aktiven Halbleiterbauelement 2, 3 sowie mit Kontaktflächen 55 der Platine 53 verbunden. Weiterhin ist das erste aktive Halbleiterbauelement 2 mittels elektrischer Verbindungen 56 und das zweite aktive Halbleiterbauelement 3 mittels elektrischer Verbindungen 57 mit den Kontaktflächen 55 verbunden.
Es ist deutlich zu erkennen, dass die Designregeln der aktiven Halbleiterbauelemente 2, 3 und 17 intensiv aufeinander abgestimmt werden müssen, was den Nachteil hat, dass der verfügbare Platz auf der Platine 53 nur unzureichend genutzt werden kann. Zudem können in dieser Ausführungsform die aktiven Halbleiterbauelemente 2, 3 nicht durch unterschiedliche Steuerchips angesteuert werden, da aufgrund der geringen Abmessungen insbesondere des zweiten aktiven Halbleiterbauelements 3 optionale Halbleiter-Komponenten wie beispielsweise Steuerchips auf den aktiven Halbleiterbauelementen 2, 3 oftmals keinen Platz finden.
Diese Nachteile können durch das erfindungsgemäße Leistungs- Halbleiterbauteil vermieden werden. Durch die erfindungsgemäße Nutzung bereits vorhandener Bauteilkomponenten ist die geometrische Gestaltung des Steuerchips 17 von der geometrischen Gestaltung der
Halbleiterbauelemente 2, 3 weitgehend unabhängig, so dass selbst Halbleiterkomponenten, die größer sind als darunter liegende Halbleiterkomponenten, auf diese gestapelt werden können. Bezugszeichenliste
1 erste Ausführungsform
2 erstes aktives Halbleiterbauelement 3 zweites aktives Halbleiterbauelement
4 Gehäuse
5 Halbleiterelement
6 Trägerelement
7 Kontaktelement 8 elektrischer Anschluss
9 Anschlussbeinchen
10 Gehäuse
11 Trägerelement
12 Halbleiterbauelement 13 Kontaktelement
14 elektrische Anschlüsse
15 Anschlussbeinchen
16 Bohrung
17 drittes aktives Halbleiterbauelement 17a Nut
18 - 21 Anschlussbeinchen
22 Leistungs-Halbleiterbauelement
23 Halbleiterelemente 24, 25 Kontaktelemente 30 zweite Ausführungsform
31 - 33 Anschlussbeinchen
34 Platine
40 dritte Ausführungsform
50 aktives Halbleiterbauelement 51 Gehäuse
52 Bohrung
53 Platine
54 elektrische Verbindung Kontaktfläche elektrische Verbindung

Claims

Patentansprüche
1. Leistungs-Halbleiterbauteil (1, 30, 40), mit einem ersten (2) und einem zweiten (3) aktiven Halbleiterbauelement, deren elektrische Anschlüsse (8, 14) in Form von Anschlussbeinchen (9, 15) aus den
Halbleiterbauelementen herausgeführt werden, wobei das erste Halbleiterbauelement (2) mit dem zweiten Halbleiterbauelement (3) wenigstens teilweise durch Steckverbindungen elektrisch verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Steckverbindungen durch Ineinandergreifen der Anschlussbeinchen (15) des zweiten Halbleiterbauelements (3) in die elektrischen Anschlüsse (8) des ersten Halbleiterbauelements gegeben sind.
2. Leistungs-Halbleiterbauteil (30, 40) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Anschlussbeinchen (32) des zweiten Halbleiterbauelements (3) in die Anschlussbeinchen (33) des ersten Halbleiterbauelements (2) eingreifen.
3. Leistungs-Halbleiterbauteil (1, 30, 40) nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass wenigstens ein Anschlussbeinchen (15) des zweiten Halbleiterbauelements eine Nut (17a), und wenigstens ein Anschlussbeinchen (8) des ersten Halbleiterbauelements eine Bohrung (16) aufweist, wobei die Ausmaße der Nut und der Bohrung so aufeinander abgestimmt sind, dass bei Einführen des Anschlussbeinchens des zweiten Halbleiterbauelements in die Bohrung des Anschlussbeinchens des ersten Halbleiterbauelements die Anschlussbeinchen miteinander verrasten.
4. Leistungs-Halbleiterbauteil (1, 30) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das zweite Halbleiterbauelement oberhalb des ersten Halbleiterbauelements angeordnet ist.
5. Leistungs-Halbleiterbauteil (30) nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass oberhalb des zweiten Halbleiterbauelements (32) weitere Halbleiterbauelemente (17) angeordnet sind, deren
Anschlussbeinchen (31, 32) jeweils in die Anschlussbeinchen (32, 33) des darunterliegenden Halbleiterbauelements eingreifen.
6. Leistungs-Halbleiterbauteil (40) nach einem der
Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das zweite Halbleiterbauelement (3) neben dem ersten
Halbleiterbauelement (2) angeordnet ist.
7. Leistungs-Halbleiterbauteil (1, 30, 40) nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Leistungs-Halbleiterbauteil passive Bauelemente aufweist, deren elektrische Anschlüsse beziehungsweise Anschlussbeinchen mit elektrischen Anschlüssen beziehungsweise Anschlussbeinchen der aktiven Halbleiterbauelemente (2, 3) über Steckverbindungen elektrisch verbunden sind.
8. Leistungs-Halbleiterbauteil (1, 30, 40) nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass sich die Steckverbindungen innerhalb eines der aktiven Halbleiterbauelemente (2, 3) beziehungsweise innerhalb eines der passiven Bauelemente und/oder außerhalb der aktiven Halbleiterbauelemente beziehungsweise der passiven Bauelemente befinden.
9. Leistungs-Halbleiterbauteil (1, 30, 40) nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die elektrischen Anschlüsse und/oder die Anschlussbeinchen der aktiven Halbleiterbauelemente (2, 3) beziehungsweise der passiven Bauelemente so ausgestaltet sind, dass durch die Steckverbindungen elektrischen Kontakte ausgebildet werden, die federnde Kontakte, Presskontakte, Klemmkontakte oder dergleichen sind.
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