DE102018128097B4 - Halbleiterleistungsmodul und verfahren zum herstellen eines halbleiterleistungsmoduls - Google Patents

Halbleiterleistungsmodul und verfahren zum herstellen eines halbleiterleistungsmoduls Download PDF

Info

Publication number
DE102018128097B4
DE102018128097B4 DE102018128097.1A DE102018128097A DE102018128097B4 DE 102018128097 B4 DE102018128097 B4 DE 102018128097B4 DE 102018128097 A DE102018128097 A DE 102018128097A DE 102018128097 B4 DE102018128097 B4 DE 102018128097B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
carrier plate
contact pin
power module
contact
sleeve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102018128097.1A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102018128097A1 (de
Inventor
Tomas Manuel Reiter
Mark Nils Münzer
Marco Stallmeister
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE102018128097.1A priority Critical patent/DE102018128097B4/de
Priority to CN201910891293.XA priority patent/CN111180408A/zh
Priority to US16/673,401 priority patent/US11316292B2/en
Publication of DE102018128097A1 publication Critical patent/DE102018128097A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102018128097B4 publication Critical patent/DE102018128097B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49811—Additional leads joined to the metallisation on the insulating substrate, e.g. pins, bumps, wires, flat leads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/04—Pins or blades for co-operation with sockets
    • H01R13/05—Resilient pins or blades
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4846—Leads on or in insulating or insulated substrates, e.g. metallisation
    • H01L21/4853—Connection or disconnection of other leads to or from a metallisation, e.g. pins, wires, bumps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/561—Batch processing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L23/043—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body
    • H01L23/051—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body another lead being formed by a cover plate parallel to the base plate, e.g. sandwich type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/538—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames the interconnection structure between a plurality of semiconductor chips being formed on, or in, insulating substrates
    • H01L23/5385—Assembly of a plurality of insulating substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/538—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames the interconnection structure between a plurality of semiconductor chips being formed on, or in, insulating substrates
    • H01L23/5386—Geometry or layout of the interconnection structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L24/80 - H01L24/90
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/22—Contacts for co-operating by abutting
    • H01R13/24—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted
    • H01R13/2464—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted characterized by the contact point
    • H01R13/2471—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted characterized by the contact point pin shaped
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/32227—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the layer connector connecting to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/83801—Soldering or alloying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/8384—Sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

Halbleiterleistungsmodul (100, 200), umfassend:eine elektrisch leitfähige Trägerplatte (101),einen auf der Trägerplatte (101) angeordneten und mit dieser elektrisch verbundenen Leistungshalbleiterchip (102), undeinen steifen Kontaktstift (103, 203), welcher elektrisch mit der Trägerplatte (101) verbunden ist und einen Außenkontakt des Halbleiterleistungsmoduls (100, 200) bildet,wobei der Kontaktstift (103, 203) über einer Lotstelle (104) angeordnet ist, die dazu ausgebildet ist, den Kontaktstift (103, 203) mechanisch direkt oder indirekt auf der Trägerplatte (101) zu fixieren und elektrisch über die Trägerplatte (101) mit dem Leistungshalbleiterchip (102) oder einem Sensor in dem Halbleiterleistungsmodul (100, 200) zu verbinden, undwobei der Kontaktstift (103 ,203) über eine parallel geschaltete weitere Verbindung (105) elektrisch über die Trägerplatte (101) mit dem Leistungshalbleiterchip (102) oder dem Sensor verbunden ist, wobei die weitere Verbindung (105) einen gegenüber der Trägerplatte mechanisch flexiblen Anteil (106) aufweist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Halbleiterleistungsmodul und ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterleistungsmoduls.
  • HINTERGRUND
  • Ein Halbleiterleistungsmodul kann Kontaktstifte aufweisen, welche als Außenkontakte des Halbleiterleistungsmoduls ausgebildet sind und z.B. mittels einer Presspassung mit weiteren elektronischen Bauteilen wie einer Platine verbunden werden können. Derartige Kontaktstifte können mittels Lotstellen in dem Halbleiterleistungsmodul befestigt werden. Hierbei ist festzustellen, dass Lotverbindungen im Allgemeinen eine (deutlich) höhere Fehlerrate aufweisen, als das bei Presspassungen der Fall ist. Die DE 11 2008 000 229 T5 offenbart ein Halbleiterleistungsmodul mit einer leitfähigen Trägerplatte, einem auf der Trägerplatte angeordneten und damit verbundenen Leistungshalbleiterchip und einer auf die Trägerplatte gelöteten Feder, welche gegenüber der Trägerplatte mechanisch flexibel ist. Weitere Halbleiterleistungsmodule sind in der DE 31 37 570 A1 , der US 2014 / 0 167 237 A1 , der JP 2003 - 46 058 A , der DE 10 2015 212 832 A1 , der DE 10 2008 029 829 A1 und der DE 10 2013 211 405 A1 offenbart. Um steigenden Anforderungen an die Zuverlässigkeit von Halbleiterleistungsmodulen gerecht zu werden, ist es somit erforderlich, eine verbesserte Anbindung, d.h. eine Anbindung mit einer geringeren elektrischen Ausfallrate, von Kontaktstiften an Halbleiterleistungsmodule bereitzustellen.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Einzelne Beispiele betreffen ein Halbleiterleistungsmodul umfassend eine elektrisch leitfähige Trägerplatte, einen auf der Trägerplatte angeordneten und mit dieser elektrisch verbundenen Leistungshalbleiterchip und einen Kontaktstift, welcher elektrisch mit der Trägerplatte verbunden ist und einen Außenkontakt des Halbleiterleistungsmoduls bildet, wobei der Kontaktstift über einer Lotstelle angeordnet ist, die dazu ausgebildet ist, den Kontaktstift mechanisch direkt oder indirekt auf der Trägerplatte zu fixieren und elektrisch mit der Trägerplatte zu verbinden und wobei der Kontaktstift über eine weitere Verbindung elektrisch mit der Trägerplatte verbunden ist, wobei die weitere Verbindung einen gegenüber der Trägerplatte mechanisch flexiblen Anteil aufweist.
  • Einzelne Beispiele betreffen ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterleistungsmoduls, das Verfahren umfassend: Bereitstellen einer elektrisch leitfähigen Trägerplatte, Anordnen eines Leistungshalbleiterchips auf der Trägerplatte und elektrisches Verbinden des Leistungshalbleiterchips mit der Trägerplatte, Ausbilden einer ersten Lotstelle auf der Trägerplatte, Anordnen eines Kontaktstifts über der ersten Lotstelle derart, dass der Kontaktstift mechanisch direkt oder indirekt auf der Trägerplatte fixiert ist und elektrisch mittels der ersten Lotstelle mit der Trägerplatte verbunden ist und Ausbilden einer weiteren Verbindung, mittels welcher der Kontaktstift elektrisch mit der Trägerplatte verbunden ist, wobei die weitere Verbindung einen gegenüber der Trägerplatte mechanisch flexiblen Anteil aufweist.
  • Figurenliste
  • Die beigefügten Zeichnungen stellen Beispiele dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Grundzüge der Offenbarung zu erläutern. Die Elemente der Zeichnungen sind zu einander nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen können einander entsprechende, ähnliche oder identische Teile bezeichnen.
    • Die 1A und 1B zeigen eine schematische Seitenansicht eines Beispiels für ein Halbleiterleistungsmodul. 1A zeigt, dass ein Kontaktstift mechanisch indirekt auf einer Trägerplatte angebracht ist und 1B zeigt, wie durch die weitere Verbindung der elektrische Kontakt zum Kontaktstift gewahrt bleibt, wenn dieser durch eine mechanische Belastung von der Trägerplatte gelöst wurde.
    • 2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Halbleiterleistungsmoduls, bei welchem ein Kontaktstift mechanisch direkt auf einer Trägerplatte befestigt ist.
    • 3A und 3B zeigen eine Hülse mit einer daran befestigten weiteren Verbindung, wobei 3A eine schematische Seitenansicht zeigt und 3B eine Draufsicht zeigt.
    • 4A und 4B zeigen eine Hülse mit einer integralen weiteren Verbindung, wobei die 4A eine schematische Seitenansicht und die 4B eine Draufsicht zeigt.
    • 5A bis 5D zeigen verschiedene Beispiele eines Kontaktstifts, welcher mechanisch direkt auf einer Trägerplatte eines Halbleiterleistungsmoduls befestigt ist.
    • 6 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterleistungsmoduls.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Die im Folgenden beschriebenen Halbleiterleistungsmodule können z.B. dazu ausgelegt sein, hohe Ströme wie etwa Ströme von 10A, 100A, oder 1000A und hohe Spannungen wie etwa Spannungen von 100V, 400V, 800V, oder 1200V zu verarbeiten. Die Halbleiterleistungsmodule können z.B. als Umrichter betrieben werden.
  • Die im Folgenden beschriebenen Halbleiterleistungsmodule können verschiedene Arten von Halbleiterchips aufweisen, z.B. Leistungshalbleiterchips wie etwa Leistungs-MOSFETs (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren), IGBTs (Bipolartransistoren mit isoliertem Gate), JFETs (Sperrschicht-Feldeffekttransistoren), Leistungsbipolartransistoren oder Leistungsdioden. Ferner können die Halbleiterleistungsmodule Logikchips wie Steuerschaltungen oder Mikroprozessoren zum Steuern der Leistungshalbleiterchips aufweisen. Die Halbleiterchips können aus Halbleitermaterial wie etwa Si, SiC, SiGe, GaAs, oder GaN hergestellt werden.
  • Die im Folgenden beschriebenen Halbleiterleistungsmodule weisen Kontaktstifte und zum Teil auch Hülsen auf. Die Kontaktstifte und die Hülsen können z.B. aus einem Metall wie Al, Au, Ag, Cu, oder Fe oder einer Metalllegierung wie CuSn bestehen. Die Kontaktstifte können eine beliebige geeignete Geometrie und Größe aufweisen und können z.B. eine Länge von einigen Millimetern, z.B. 5mm, 10mm, oder 15mm oder einigen Zentimetern, z.B. 1cm, 2cm, 5cm oder 10cm und einen Durchmesser von einem oder mehr Millimeter, z.B. 2mm, 3mm, 4mm, 5mm oder mehr aufweisen. Die im Folgenden beschriebenen Halbleiterleistungsmodule können Lotverbindungen und/oder Sinterverbindungen aufweisen. Das Lotmaterial kann z.B. Sn, Ag, oder Cu umfassen oder daraus bestehen. Das Sintermaterial kann ebenfalls eines oder mehrere dieser Metalle umfassen oder daraus bestehen. Das Sintermaterial kann in der Form eines metallischen Pulvers auf eine Oberfläche einer Trägerplatte des Halbleiterleistungsmoduls aufgetragen werden.
  • 1A zeigt ein Halbleiterleistungsmodul 100 mit einer elektrisch leitfähigen Trägerplatte 101 (d.h. einer strukturierten Trägerplatte, die elektrisch leitfähige Bereiche aufweist), einem auf der Trägerplatte 101 angeordneten und mit dieser elektrisch verbundenen Leistungshalbleiterchip 102 und einem Kontaktstift 103, welcher elektrisch mit der Trägerplatte verbunden ist und einen Außenkontakt des Halbleiterleistungsmoduls 100 bildet. Der Kontaktstift 103 ist über einer ersten Lotstelle 104 angeordnet, die dazu ausgebildet ist, den Kontaktstift 103 mechanisch indirekt auf der Trägerplatte 101 zu fixieren und elektrisch mit der Trägerplatte 101 zu verbinden. Der Kontaktstift 103 ist ferner über eine weitere Verbindung 105 elektrisch mit der Trägerplatte 101 verbunden, wobei die weitere Verbindung 105 einen gegenüber der Trägerplatte 101 mechanisch flexiblen Anteil 106 aufweist. Der mechanisch flexible Anteil kann dazu ausgebildet sein, die weitere Verbindung 105 von einer auf die weitere Verbindung 105 einwirkenden mechanischen Belastung zu entkoppeln. Der mechanisch flexible Anteil 106 kann um eine Achse, um zwei Achsen, oder auch um drei Achsen flexibel sein. Der mechanisch flexible Anteil 106 kann einen vergleichsweise niedrigen Elastizitätsmodul, auch Elastizitätskoeffizient, aufweisen, insbesondere eine vergleichsweise niedrige Biegesteifigkeit. Der Elastizitätsmodul des mechanisch flexiblen Anteils 106 kann z.B. dem typischen Elastizitätsmodul eines Bonddrahtes oder Bändchen (engl. „ribbon“) entsprechen.
  • Die weitere Verbindung kann an einem ersten Ende 105 1 mittels einer ersten Kontaktstelle 107 mit dem Trägersubstrat 101 verbunden sein. Die erste Kontaktstelle 107 kann eine zweite Lotstelle oder ein Schweißkontakt (z.B. eine Ultraschallverschweißung) oder ein Sinterkontakt sein. Die weitere Verbindung kann an einem zweiten Ende 105 2 mittels einer zweiten Kontaktstelle (nicht gezeigt) mit dem Kontaktstift 101 verbunden sein. Die zweite Kontaktstelle kann eine Lotstelle oder ein Schweißkontakt (z.B. eine Ultraschallverschweißung) oder ein Sinterkontakt sein. Gemäß einem Beispiel kann die weitere Verbindung 105 einen leitfähigen Draht oder ein leitfähiges Band aufweisen oder daraus bestehen, z.B. einen Bonddraht. In diesem Fall kann sich der flexible Anteil 106 über (fast) die gesamte Länge der weiteren Verbindung erstrecken. Ein Abstand zwischen der ersten Lotstelle 104 und der ersten Kontaktstelle 107 auf dem Trägersubstrat 101 kann in einem Größenbereich von einigen Millimeter bis einigen Zentimeter liegen und kann z.B. etwa 2mm, 5mm, 10mm, 15mm, 2cm oder mehr betragen.
  • Die Trägerplatte 101 kann ein beliebiges Substrat sein, das zum Einsatz in dem Halbleiterleistungsmodul 100 geeignet ist und kann z.B. ein Substrat vom Typ DCB (direct copper bond), DAB (direct aluminum bond) oder AMB (active metal brazing) sein. Der Leistungshalbleiterchip 102 kann mittels einer dritten Lotstelle 108 elektrisch und mechanisch mit der Trägerplatte 101 verbunden sein. Der Kontaktstift 103 kann mit dem Leistungshalbleiterchip 102 elektrisch verbunden sein, z.B. mittels einer auf der Trägerplatte 101 ausgebildeten Leiterbahn. Der Kontaktstift 103 kann z.B. einen Außenkontakt zu einer Gate-Elektrode oder einer Leistungselektrode wie einer Emitter-Elektrode des Leistungshalbleiterchips 102 darstellen. Der Kontaktstift 103 kann auch einen Außenkontakt für einen Sensor in dem Halbleiterleistungsmodul 100, z.B. einen Temperatursensor darstellen. Das Halbleiterleistungsmodul 100 kann eine Vielzahl von Kontaktstiften 103 aufweisen.
  • Gemäß einem Beispiel kann es sich bei der ersten Lotstelle 104 und/oder der dritten Lotstelle 108 auch um eine andere Art von Kontaktstelle handeln, z.B. um eine Sinterverbindung oder einen Schweißkontakt.
  • Das Halbleiterleistungsmodul 100 kann ein Gehäuse aufweisen (nicht gezeigt), durch das der Leistungshalbleiterchip 102 und evtl. die gesamte Oberseite der Trägerplatte 101 eingehaust wird. Das Gehäuse kann z.B. ein vorgefertigtes Plastikgehäuse sein, das auf die Trägerplatte 101 aufgesteckt, aufgeschraubt oder angeklebt wird. Das obere Ende des Kontaktstifts 103 kann aus dem Gehäuse herausragen. Zu diesem Zweck kann das Gehäuse eine Öse aufweisen, durch welche der Kontaktstift 103 verläuft. Das obere Ende des Kontaktstifts 103 kann ferner dazu ausgebildet sein, eine Presspassung (engl. „press fit“) auszubilden, z.B. mit einer externen (Steuer-)Platine (ein derartiger Kontaktstift wird englisch zum Teil auch als „compliant pin“ bezeichnet). Eine derartige Presspassung stellt eine sog. Kaltverschweißung dar.
  • In dem Halbleiterleistungsmodul 100 ist der Kontaktstift 103 indirekt auf der Trägerplatte 101 fixiert. D.h., dass der Kontaktstift 103 über eine Zwischenverbindung an der ersten Lotstelle 104 angebracht ist. Gemäß einem Beispiel kann es sich bei dieser Zwischenverbindung um eine Hülse 109 handeln, in welche der Kontaktstift 103 eingeschoben ist. Zwischen dem Kontaktstift 103 und der Hülse 109 kann eine Presspassung ausgebildet sein. Die Hülse 109 kann z.B. aus einem Metall oder einer Metalllegierung bestehen. Der Boden der Hülse 109 ist direkt an der ersten Lotstelle 104 angebracht und mechanisch und elektrisch durch diese mit dem Trägersubstrat 101 verbunden. Gemäß einem Beispiel weist die Hülse 109 keinen Boden auf, sondern hat an beiden Enden eine Öffnung. In diesem Fall kann der untere Rand der Hülse 109 an der ersten Lotstelle 104 angebracht sein. Dieser Rand kann z.B. einen verbreiterten Bund aufweisen. Gemäß einem Beispiel kann der Kontaktstift 103 in die Hülse 109 eingeschoben werden, nachdem diese an der ersten Lotstelle 104 angebracht wurde. Gemäß einem anderen Beispiel kann die Hülse 109 mit bereits eingeschobenem Kontaktstift 103 an der ersten Lotstelle 104 angebracht werden.
  • Das zweite Ende 105 2 der weiteren Verbindung 105 kann an der Hülse 109 befestigt sein, z.B. an einer am oberen oder unteren Ende der Hülse 109 befindlichen Fläche die parallel zur Trägerplatte 101 ausgerichtet ist. Es ist jedoch auch möglich, dass das zweite Ende 105 2 an einer vertikalen Fläche der Hülse 109 befestigt ist. Gemäß einem weiteren Beispiel ist es auch möglich, dass das zweite Ende 105 2 nicht an der Hülse 109, sondern an dem Kontaktstift 103 befestigt ist, oberhalb der Hülse 109.
  • Lotstellen wie die erste Lotstelle 104 können bei auf das Halbleiterleistungsmodul 100 einwirkenden mechanischen Belastungen, z.B. durch Schwingungen, Stöße oder thermische Verspannungen, eine Schwachstelle darstellen. Insbesondere können solche Lotstellen eine höhere Fehlerrate aufweisen, als z.B. durch Presspassungen erzielt werden kann. Ein Riss in der ersten Lotstelle 104 kann bewirken, dass sich der elektrische Kontakt zwischen dem Kontaktstift 103 und der Trägerplatte 101 über die erste Lotstelle 104 verschlechtert oder sogar ganz verloren geht. Allerdings ist auch in diesem Fall der elektrische Kontakt zwischen dem Kontaktstift 103 und der Trägerplatte 101 über die weitere Verbindung 105 sichergestellt.
  • 1B zeigt den Fall, dass der Kontaktstift 103 durch eine mechanische Belastung komplett von der ersten Lotstelle 104 abgebrochen ist. Der Kontaktstift 103 kann am oberen Ende weiterhin vom (nicht gezeigten) Gehäuse oder von einer (nicht gezeigten) Steuerplatine in einem gegebenen Lagebereich fixiert sein, die elektrische Verbindung mit der Trägerplatte über die Lotstelle 104 ist jedoch unterbrochen. Allerdings weist die weitere Verbindung 105 den mechanisch flexiblen Anteil 106 auf, welcher die weitere Verbindung 105 von der Trägerplatte 101 mechanisch entkoppelt. Daher wurde die weitere Verbindung 105 durch die mechanische Belastung nicht durchtrennt und vermag somit den elektrischen Kontakt zwischen Trägerplatte 101 und Kontaktstift 103 weiterhin sicherzustellen. Insbesondere kann die weitere Verbindung 105 dazu ausgebildet sein, eine elektrische Verbindung über die erste Lotstelle 104 vollständig zu ersetzen, sodass im Betrieb des Halbleitermoduls 100 kein Unterschied erkennbar ist zu einer intakten ersten Lotstelle 104. Darüber hinaus kann die weitere Verbindung auch dazu dienen, die Lage des nunmehr nicht mehr fixierten Endes des Kontaktstiftes 103 über der Trägerplatte 101 so einzuschränken, dass kein ungewollter Kontakt zu anderen Leitern auf der Trägerplatte 101 hergestellt werden kann.
  • 2 zeigt ein Halbleiterleistungsmodul 200, das zum Halbleiterleistungsmodul 100 der 1 identisch sein kann, abgesehen von den unten aufgezeigten Unterschieden.
  • Das Halbleiterleistungsmodul 200 unterscheidet sich vom Halbleiterleistungsmodul 100 im Wesentlichen darin, dass der Kontaktstift 203 mechanisch direkt und nicht indirekt auf der Trägerplatte 101 fixiert ist. Das bedeutet, dass ein unteres Ende des Kontaktstifts 203 direkt auf der ersten Lotstelle 104 angebracht ist und keine Zwischenverbindung wie die Hülse 109 zwischen dem Kontaktstift 203 und der ersten Lotstelle 104 angeordnet ist.
  • Zu diesem Zweck kann der Kontaktstift 203 einen Fuß 210 aufweisen, welcher integraler Bestandteil des Kontaktstifts 203 ist. Der Fuß 210 kann einen größeren Durchmesser als der restliche Kontaktstift 203 aufweisen, z.B. einen Durchmesser, der ausreicht, um den Kontaktstift 203 stabil über die erste Lotstelle 104 auf der Trägerplatte zu fixieren. Der Fuß 210 kann eine abgeflachte Oberseite aufweisen. Das zweite Ende 105 2 der weiteren Verbindung 105 kann z.B. an der abgeflachten Oberseite des Fußes 210 befestigt sein. Der Kontaktstift 203 kann analog zum Kontaktstift 103 dazu ausgebildet sein, mit einer externen Platine eine Verbindung durch Presspassung einzugehen.
  • Die 3A und 3B zeigen eine Detailansicht einer Hülse 309 und weiteren Verbindung 105 des Halbleitermoduls 100 gemäß einem Beispiel. Die 3A zeigt eine Seitenansicht und die 3B zeigt eine Draufsicht.
  • Die Hülse 309 kann der Hülse 109 ähnlich sein oder sogar identisch dazu sein. Die Hülse 309 weist einen Mittelteil 310 mit relativ geringem Durchmesser, sowie auf der unteren und oberen Seite jeweils verbreiterte Ränder 311, 312 auf. Der untere verbreiterte Rand 311 kann dazu dienen, die Hülse 309 stabil an der ersten Lotstelle 104 zu befestigen und so einen sicheren Stand der Hülse 309 bzw. eines in die Hülse 309 eingesteckten Kontaktstifts 103 auf der Trägerplatte 101 zu ermöglichen. Der obere verbreiterte Rand 312 kann das Einstecken des Kontaktstifts 103 in die Hülse 309 erleichtern.
  • Die weitere Verbindung 105 kann z.B. an dem unteren verbreiterten Rand 311 angebracht sein, wie in 3A gezeigt, sie kann aber auch z.B. am oberen verbreiterten Rand 312 angebracht sein. Die verbreiterten Ränder 311, 312 können die Arbeit eines Verbindungswerkzeugs, das zur Anbringung der weiteren Verbindung 105 an der Hülse 309 eingesetzt wird (z.B. ein Bondwerkzeug), vereinfachen.
  • Die 4A und 4B zeigen eine Detailansicht einer Hülse 409 und weiteren Verbindung 105 des Halbleitermoduls 100 gemäß einem weiteren Beispiel. Die 4A zeigt eine Seitenansicht und die 4B zeigt eine Draufsicht.
  • Die Hülse 409 kann der Hülse 109 bzw. der Hülse 309 ähnlich sein und kann sich von diesen hauptsächlich dadurch unterscheiden, dass die weitere Verbindung 105 ein integraler Bestandteil der Hülse 409 ist. Mit anderen Worten bildet die weitere Verbindung 105 einen Fuß der Hülse 409, der seitlich von der Hülse 409 herausragt und über die erste Kontaktstelle 107 (welche eine Lotstelle oder ein Schweißkontakt oder ein Sinterkontakt sein kann) mit der Trägerplatte verbunden ist. Ein Mittelstück der weiteren Verbindung 105 ist jedoch nicht mechanisch mit der Trägerplatte verbunden. Die weitere Verbindung 105 kann z.B. ein Streifen aus leitfähigem Material sein, der an den unteren verbreiterten Rand 311 angrenzt.
  • Die weitere Verbindung 105 kann sich, wie in der 4A gezeigt, bogenförmig über die Trägerplatte 101 spannen. Der Bogen kann z.B. einige Millimeter über die Trägerplatte 101 herausragen, oder auch in einer Ebene parallel zur Trägerplatte zur Seite gebogen sein z.B. etwa 2mm, 5mm, 10mm, 15mm oder mehr. Es ist jedoch auch möglich, dass die weitere Verbindung 105 keinen derartigen Bogen aufweist und stattdessen im Wesentlichen flach (parallel zu der Trägerplatte 101) verläuft. Jedoch kann die weitere Verbindung 105 auch in diesem Fall lediglich in ihrem ersten Ende 105 1 an der Trägerplatte 101 angebracht sein und zwischen dem ersten Ende 105 1 und dem zweiten Ende 105 2 einen Anteil aufweisen, der nicht an einer Kontaktstelle (d.h. einer Lotstelle oder einem Schweißkontakt oder einem Sinterkontakt) angebracht ist und somit den gegenüber der Trägerplatte 101 mechanisch flexiblen Anteil der weiteren Verbindung 105 darstellt. Im Vergleich zum Verlauf der weiteren Verbindung 105 parallel zur Trägerplatte 101 kann der bogenförmige Verlauf jedoch den Vorteil eines zusätzlichen Leerwegs bieten, welcher bewirkt, dass die weitere Verbindung 105 bei einer mechanischen Belastung erst nach Überschreitung dieses Leerwegs reißt. Der Leerweg kann z.B. eine Länge von etwa 2mm, 5mm, 10mm, 15mm, 20mm oder mehr aufweisen.
  • Die 5A bis 5D zeigen jeweils eine Detailansicht von Kontaktstiften 503 bzw. 503' und der weiteren Verbindung 105 gemäß Beispielen des Halbleiterleistungsmoduls 200. Die Kontaktstifte 503 und 503' können zu dem Kontaktstift 203 ähnlich oder sogar identisch sein, abgesehen von den im Folgenden dargelegten Unterschieden.
  • Gemäß dem Beispiel der 5A weist der Kontaktstift 503 zwei oder mehr Füße 510 auf, die direkt auf der ersten Lotstelle 104 angebracht sind. Ebenso möglich wäre auch eine Ausgestaltung der Hülse aus den 1A mit zwei oder mehr Füßen gemäß 5A. Die Füße 510 können integraler Bestandteil des Kontaktstifts 503 sein. Der Kontaktstift 503 kann z.B. zwei gegenüberliegende Füße 510 aufweisen, wie in 5A gezeigt. Die weitere Verbindung 105 kann z.B. an einer flachen Oberseite eines der Füße 510 befestigt sein.
  • Gemäß dem Beispiel der 5B weist der Kontaktstift 503' zwei oder mehr der Füße 510 auf. Allerdings ist im Unterschied zum Beispiel der 5A die weitere Verbindung 105 nicht an dem Kontaktstift 503' angebracht, sondern stellt vielmehr einen integralen Teil von diesem dar, analog zum Beispiel der in 4A gezeigten Hülse 409. Zum Beispiel kann zumindest einer der Füße 510 so dimensioniert sein, dass er mit einem ersten Ende an der ersten Lotstelle 104 befestigt werden kann und mit einem zweiten Ende an der ersten Kontaktstelle 107 befestigt werden kann.
  • Wie im Beispiel der 5C gezeigt, muss die weitere Verbindung 105 des Kontaktstifts 503' nicht notwendigerweise einen Bogen über die Trägerplatte 101 spannen, sondern kann auch (im Wesentlichen) parallel zu der Trägerplatte 101 verlaufen.
  • 5D zeigt eine Schnittansicht einer weiteren möglichen Ausführungsform des Kontaktstifts 503' entlang der Linie A-A in 5C. Bei der in 5D gezeigten Ausführungsform weist der Kontaktstift 503' mehr als eine weitere Verbindung 105 auf, insbesondere vier weitere Verbindungen 105, die vom Kontaktstift 503' radial wegführen. Eine derartige Ausgestaltung kann den Vorteil aufweisen, dass der Kontaktstift 503' besonders stabil auf der Trägerplatte 101 befestigt werden kann. Ein weiterer Vorteil kann sein, dass bei einer besonders starken mechanischen Belastung, die nicht nur die erste Lotstelle 104, sondern auch eine oder mehrere der weiteren Verbindungen 105 durchtrennt, immer noch zumindest eine weitere Verbindung 105 intakt bleiben könnte. Auch in der Ausführungsform der 5D ist es möglich, dass die weiteren Verbindungen einen Bogen über die Trägerplatte 101 spannen, wie z.B. in 5B gezeigt. Eine oder mehrere der ersten Lotstelle 104 und der ersten Kontaktstellen 107 können z.B. auch eine Schweißverbindung oder eine Sinterverbindung sein.
  • Es ist auch möglich, dass eine wie in 5D gezeigte Ausgestaltung mit z.B. vier radial angeordneten weiteren Verbindungen 105 z.B. bei dem Kontaktstift 503 der 5A eingesetzt wird, bei welchem die weiteren Verbindungen 105 kein integraler Bestandteil des Kontaktstifts 503 sind. Ferner ist es möglich, dass eine wie in 5D gezeigte Ausgestaltung bei einer Hülse wie der Hülse 309 oder der Hülse 409 eingesetzt wird.
  • 6 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 600 zum Herstellen eines Halbleiterleistungsmoduls wie den Halbleiterleistungsmodulen 100 und 200.
  • Das Verfahren 600 umfasst bei 601 ein Bereitstellen einer elektrisch leitfähigen Trägerplatte, bei 602 ein Anordnen eines Leistungshalbleiterchips auf der Trägerplatte und elektrisches Verbinden des Leistungshalbleiterchips mit der Trägerplatte, bei 603 ein Ausbilden einer ersten Lotstelle auf der Trägerplatte, bei 604 ein Anordnen eines Kontaktstifts über der ersten Lotstelle derart, dass der Kontaktstift mechanisch direkt oder indirekt auf der Trägerplatte fixiert ist und elektrisch mittels der ersten Lotstelle mit der Trägerplatte verbunden ist und bei 605 ein Ausbilden einer weiteren Verbindung, mittels welcher der Kontaktstift elektrisch mit der Trägerplatte verbunden ist, wobei die weitere Verbindung einen gegenüber der Trägerplatte mechanisch flexiblen Anteil aufweist.
  • Gemäß einem Beispiel des Verfahrens 600 kann das Anordnen des Kontaktstifts über der ersten Lotstelle ein Anordnen einer Hülse über der ersten Lotstelle, ein mechanisches und elektrisches Verbinden der Hülse und der Trägerplatte mittels der ersten Lotstelle und ein Einschieben des Kontaktstifts in die Hülse umfassen, derart, dass eine Presspassung zwischen dem Kontaktstift und der Hülse ausgebildet wird. Gemäß einem Beispiel des Verfahrens 600 kann die weitere Verbindung eine weitere Lotstelle aufweisen. Die erste Lotstelle und die weitere Lotstelle können zugleich ausgebildet werden, z.B. in einem Reflow-Ofen. Es ist allerdings auch möglich, dass die weitere Lotstelle ausgebildet wird, nachdem die erste Lotstelle ausgebildet wurde.
  • BEISPIELE
  • Im Folgenden werden das Halbleiterleistungsmodul und das Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterleistungsmoduls anhand von Beispielen näher erläutert.
  • Beispiel 1 ist ein Halbleiterleistungsmodul umfassend eine elektrisch leitfähige Trägerplatte, einen auf der Trägerplatte angeordneten und mit dieser elektrisch verbundenen Leistungshalbleiterchip und einen Kontaktstift, welcher elektrisch mit der Trägerplatte verbunden ist und einen Außenkontakt des Halbleiterleistungsmoduls bildet, wobei der Kontaktstift über einer Lotstelle angeordnet ist, die dazu ausgebildet ist, den Kontaktstift mechanisch direkt oder indirekt auf der Trägerplatte zu fixieren und elektrisch mit der Trägerplatte zu verbinden und wobei der Kontaktstift über eine weitere Verbindung elektrisch mit der Trägerplatte verbunden ist, wobei die weitere Verbindung einen gegenüber der Trägerplatte mechanisch flexiblen Anteil aufweist.
  • Beispiel 2 ist ein Halbleiterleistungsmodul nach Beispiel 1, wobei der Kontaktstift mechanisch indirekt auf der Trägerplatte fixiert ist, das Halbleiterleistungsmodul ferner umfassend: eine Hülse, welche durch die Lotstelle mit der Trägerplatte verbunden ist, wobei der Kontaktstift in die Hülse eingeschoben ist und eine Presspassung mit der Hülse bildet.
  • Beispiel 3 ist ein Halbleiterleistungsmodul nach Beispiel 1, wobei der Kontaktstift derart mechanisch direkt auf der Trägerplatte fixiert ist, dass der Kontaktstift einen Fuß aufweist, der direkt auf der Lotstelle angebracht ist.
  • Beispiel 4 ist ein Halbleiterleistungsmodul nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei die weitere Verbindung einen leitfähigen Draht oder ein leitfähiges Band aufweist.
  • Beispiel 5 ist ein Halbleiterleistungsmodul nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei die weitere Verbindung an einem ersten Ende eine weitere Lotstelle oder einen Schweißkontakt oder einen Sinterkontakt aufweist, die bzw. der auf der Trägerplatte angeordnet ist.
  • Beispiel 6 ist ein Halbleiterleistungsmodul nach Beispiel 2, wobei ein zweites Ende der weiteren Verbindung an der Hülse angebracht ist.
  • Beispiel 7 ist ein Halbleiterleistungsmodul nach Beispiel 2, wobei die weitere Verbindung einen Fuß der Hülse bildet, der seitlich von der Hülse herausragt und über eine weitere Lotstelle oder einen Schweißkontakt oder einen Sinterkontakt mit der Trägerplatte verbunden ist.
  • Beispiel 8 ist ein Halbleiterleistungsmodul nach Beispiel 3, wobei die weitere Verbindung eine seitliche Verlängerung des Fußes aufweist, die über eine weitere Lotstelle oder einen Schweißkontakt oder einen Sinterkontakt mit der Trägerplatte verbunden ist.
  • Beispiel 9 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterleistungsmoduls, das Verfahren umfassend: Bereitstellen einer elektrisch leitfähigen Trägerplatte, Anordnen eines Leistungshalbleiterchips auf der Trägerplatte und elektrisches Verbinden des Leistungshalbleiterchips mit der Trägerplatte, Ausbilden einer ersten Lotstelle auf der Trägerplatte, Anordnen eines Kontaktstifts über der ersten Lotstelle derart, dass der Kontaktstift mechanisch direkt oder indirekt auf der Trägerplatte fixiert ist und elektrisch mittels der ersten Lotstelle mit der Trägerplatte verbunden ist und Ausbilden einer weiteren Verbindung, mittels welcher der Kontaktstift elektrisch mit der Trägerplatte verbunden ist, wobei die weitere Verbindung einen gegenüber der Trägerplatte mechanisch flexiblen Anteil aufweist.
  • Beispiel 10 ist ein Verfahren nach Beispiel 9, wobei der Kontaktstift mechanisch indirekt auf der Trägerplatte fixiert wird, das Verfahren ferner umfassend: Anordnen einer Hülse über der Trägerplatte, mechanisches und elektrisches Verbinden der Hülse und der Trägerplatte mittels der ersten Lotstelle und Einschieben des Kontaktstifts in die Hülse derart, dass eine Presspassung zwischen der Hülse und dem Kontaktstift ausgebildet wird.
  • Beispiel 11 ist ein Verfahren nach Beispiel 9, wobei der Kontaktstift derart mechanisch direkt auf der Trägerplatte fixiert wird, dass der Kontaktstift einen Fuß aufweist, wobei der Fuß direkt auf der ersten Lotstelle angebracht wird.
  • Beispiel 12 ist ein Verfahren nach einem der Beispiele 9 bis 11, wobei die weitere Verbindung eine weitere Lotstelle aufweist.
  • Beispiel 13 ist ein Verfahren nach Beispiel 12, wobei die erste Lotstelle und die weitere Lotstelle zugleich in einem Reflow-Ofen ausgebildet werden.
  • Beispiel 14 ist ein Verfahren nach Beispiel 12, wobei die weitere Lotstelle ausgebildet wird, nachdem die erste Lotstelle ausgebildet wurde.
  • Beispiel 15 ist ein Verfahren nach einem der Beispiele 9 bis 11, wobei die weitere Verbindung einen Schweißkontakt oder einen Sinterkontakt aufweist.
  • Beispiel 16 ist ein Verfahren nach einem der Beispiele 9 bis 15, wobei die weitere Verbindung einen leitfähigen Draht oder ein leitfähiges Band umfasst.
  • Beispiel 17 ist ein Verfahren nach einem der Beispiele 9 bis 16, wobei der mechanisch flexible Anteil ausgebildet ist, die weitere Verbindung von einer auf die weitere Verbindung einwirkenden mechanischen Belastung zu entkoppeln.
  • Beispiel 18 betrifft eine Vorrichtung mit Mitteln um ein Verfahren nach einem der Beispiele 9 bis 17 auszuführen.

Claims (17)

  1. Halbleiterleistungsmodul (100, 200), umfassend: eine elektrisch leitfähige Trägerplatte (101), einen auf der Trägerplatte (101) angeordneten und mit dieser elektrisch verbundenen Leistungshalbleiterchip (102), und einen steifen Kontaktstift (103, 203), welcher elektrisch mit der Trägerplatte (101) verbunden ist und einen Außenkontakt des Halbleiterleistungsmoduls (100, 200) bildet, wobei der Kontaktstift (103, 203) über einer Lotstelle (104) angeordnet ist, die dazu ausgebildet ist, den Kontaktstift (103, 203) mechanisch direkt oder indirekt auf der Trägerplatte (101) zu fixieren und elektrisch über die Trägerplatte (101) mit dem Leistungshalbleiterchip (102) oder einem Sensor in dem Halbleiterleistungsmodul (100, 200) zu verbinden, und wobei der Kontaktstift (103 ,203) über eine parallel geschaltete weitere Verbindung (105) elektrisch über die Trägerplatte (101) mit dem Leistungshalbleiterchip (102) oder dem Sensor verbunden ist, wobei die weitere Verbindung (105) einen gegenüber der Trägerplatte mechanisch flexiblen Anteil (106) aufweist.
  2. Halbleiterleistungsmodul (100, 200) nach Anspruch 1, wobei der Kontaktstift (103, 203) mechanisch indirekt auf der Trägerplatte (101) fixiert ist, das Halbleiterleistungsmodul (100, 200) ferner umfassend: eine Hülse (109), welche durch die Lotstelle (104) mit der Trägerplatte (101) verbunden ist, wobei der Kontaktstift (103) in die Hülse (109) eingeschoben ist und eine Presspassung mit der Hülse (109) bildet.
  3. Halbleiterleistungsmodul (100, 200) nach Anspruch 1, wobei der Kontaktstift (203) derart mechanisch direkt auf der Trägerplatte (101) fixiert ist, dass der Kontaktstift (203) einen Fuß (210) aufweist, der direkt auf der Lotstelle (104) angebracht ist.
  4. Halbleiterleistungsmodul (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die weitere Verbindung (105) einen leitfähigen Draht oder ein leitfähiges Band aufweist.
  5. Halbleiterleistungsmodul (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die weitere Verbindung (105) an einem ersten Ende (105 1) eine weitere Lotstelle (107) oder einen Schweißkontakt oder einen Sinterkontakt aufweist, die oder der auf der Trägerplatte (101) angeordnet ist.
  6. Halbleiterleistungsmodul (100, 200) nach Anspruch 2, wobei ein zweites Ende (105 2) der weiteren Verbindung (105) an der Hülse (109) angebracht ist.
  7. Halbleiterleistungsmodul (100, 200) nach Anspruch 2, wobei die weitere Verbindung (105) einen Fuß der Hülse (409) bildet, der seitlich von der Hülse (409) herausragt und über eine weitere Lotstelle (107) oder einen Schweißkontakt oder einen Sinterkontakt mit der Trägerplatte (101) verbunden ist.
  8. Halbleiterleistungsmodul (100, 200) nach Anspruch 3, wobei die weitere Verbindung (105) eine seitliche Verlängerung des Fußes (210) aufweist, die über eine weitere Lotstelle (107) oder einen Schweißkontakt oder einen Sinterkontakt mit der Trägerplatte (101) verbunden ist.
  9. Verfahren (600) zum Herstellen eines Halbleiterleistungsmoduls (100, 200), das Verfahren (600) umfassend: Bereitstellen einer elektrisch leitfähigen Trägerplatte (101), Anordnen eines Leistungshalbleiterchips (102) auf der Trägerplatte (101) und elektrisches Verbinden des Leistungshalbleiterchips (102) mit der Trägerplatte (101), Ausbilden einer ersten Lotstelle (104) auf der Trägerplatte (101), Anordnen eines steifen Kontaktstifts (103, 203) über der ersten Lotstelle (104) derart, dass der Kontaktstift (103, 203) mechanisch direkt oder indirekt auf der Trägerplatte (101) fixiert ist und elektrisch mittels der ersten Lotstelle (104) über die Trägerplatte (101) mit dem Leistungshalbleiterchip (102) oder einem Sensor in dem Halbleiterleistungsmodul (100, 200) verbunden ist, und Ausbilden einer parallel geschalteten weiteren Verbindung (105), mittels welcher der Kontaktstift (103, 203) elektrisch über die Trägerplatte (101) mit dem Leistungshalbleiterchip (102) oder dem Sensor verbunden ist, wobei die weitere Verbindung (105) einen gegenüber der Trägerplatte (101) mechanisch flexiblen Anteil (106) aufweist.
  10. Verfahren (600) nach Anspruch 9, wobei der Kontaktstift (103) mechanisch indirekt auf der Trägerplatte (101) fixiert wird, das Verfahren (600) ferner umfassend: Anordnen einer Hülse (109) über der Trägerplatte (101), mechanisches und elektrisches Verbinden der Hülse (109) und der Trägerplatte (101) mittels der ersten Lotstelle (104), und Einschieben des Kontaktstifts (103) in die Hülse (109) derart, dass eine Presspassung zwischen der Hülse (109) und dem Kontaktstift (103) ausgebildet wird.
  11. Verfahren (600) nach Anspruch 9, wobei der Kontaktstift (203) derart mechanisch direkt auf der Trägerplatte (101) fixiert wird, dass der Kontaktstift (203) einen Fuß (210) aufweist, wobei der Fuß (210) direkt auf der ersten Lotstelle (104) angebracht wird.
  12. Verfahren (600) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die weitere Verbindung (105) eine weitere Lotstelle (107) aufweist.
  13. Verfahren (600) nach Anspruch 12, wobei die erste Lotstelle (104) und die weitere Lotstelle (107) zugleich in einem Reflow-Ofen ausgebildet werden.
  14. Verfahren (600) nach Anspruch 12, wobei die weitere Lotstelle (107) ausgebildet wird, nachdem die erste Lotstelle (104) ausgebildet wurde.
  15. Verfahren (600) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die weitere Verbindung (105) einen Schweißkontakt (107) oder einen Sinterkontakt (107) aufweist.
  16. Verfahren (600) nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei die weitere Verbindung (105) einen leitfähigen Draht oder ein leitfähiges Band umfasst.
  17. Verfahren (600) nach einem der Ansprüche 9 bis 16, wobei der mechanisch flexible Anteil (106) ausgebildet ist, die weitere Verbindung (105) von einer auf die weitere Verbindung (105) einwirkenden mechanischen Belastung zu entkoppeln.
DE102018128097.1A 2018-11-09 2018-11-09 Halbleiterleistungsmodul und verfahren zum herstellen eines halbleiterleistungsmoduls Active DE102018128097B4 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018128097.1A DE102018128097B4 (de) 2018-11-09 2018-11-09 Halbleiterleistungsmodul und verfahren zum herstellen eines halbleiterleistungsmoduls
CN201910891293.XA CN111180408A (zh) 2018-11-09 2019-09-20 半导体功率模块和用于制造半导体功率模块的方法
US16/673,401 US11316292B2 (en) 2018-11-09 2019-11-04 Semiconductor power module and method for producing a semiconductor power module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018128097.1A DE102018128097B4 (de) 2018-11-09 2018-11-09 Halbleiterleistungsmodul und verfahren zum herstellen eines halbleiterleistungsmoduls

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102018128097A1 DE102018128097A1 (de) 2020-05-14
DE102018128097B4 true DE102018128097B4 (de) 2022-08-11

Family

ID=70468906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018128097.1A Active DE102018128097B4 (de) 2018-11-09 2018-11-09 Halbleiterleistungsmodul und verfahren zum herstellen eines halbleiterleistungsmoduls

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11316292B2 (de)
CN (1) CN111180408A (de)
DE (1) DE102018128097B4 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021210938A1 (de) * 2021-09-30 2023-03-30 Zf Friedrichshafen Ag Inverter mit optimiertem elektromagnetischem Verhalten

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3137570A1 (de) 1980-09-25 1983-03-31 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Verfahren zum direkten verbinden von kupferteilen mit oxidkeramiksubstraten
JP2003046058A (ja) 2001-07-30 2003-02-14 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
DE112008000229T5 (de) 2007-01-22 2009-12-24 Mitsubishi Electric Corp. Leistungshalbleitervorrichtung
DE102008029829A1 (de) 2008-06-25 2010-03-18 Danfoss Silicon Power Gmbh Vertikal nach oben kontaktierender Halbleiter und Verfahren zu dessen Herstellung
US20140167237A1 (en) 2012-12-14 2014-06-19 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Power module package
DE102013211405A1 (de) 2013-06-18 2014-12-18 Infineon Technologies Ag Verfahren zur herstellung eines halbleitermoduls
DE102015212832A1 (de) 2014-10-02 2016-04-21 Mitsubishi Electric Corporation Halbleitervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070013014A1 (en) * 2005-05-03 2007-01-18 Shuwen Guo High temperature resistant solid state pressure sensor
DE102008005547B4 (de) * 2008-01-23 2013-08-29 Infineon Technologies Ag Leistungshalbleitermodul und Schaltungsanordnung mit einem Leistungshalbleitermodul
DE102017108114A1 (de) * 2017-04-13 2018-10-18 Infineon Technologies Ag Chipmodul mit räumlich eingeschränktem thermisch leitfähigen Montagekörper

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3137570A1 (de) 1980-09-25 1983-03-31 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Verfahren zum direkten verbinden von kupferteilen mit oxidkeramiksubstraten
JP2003046058A (ja) 2001-07-30 2003-02-14 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
DE112008000229T5 (de) 2007-01-22 2009-12-24 Mitsubishi Electric Corp. Leistungshalbleitervorrichtung
DE102008029829A1 (de) 2008-06-25 2010-03-18 Danfoss Silicon Power Gmbh Vertikal nach oben kontaktierender Halbleiter und Verfahren zu dessen Herstellung
US20140167237A1 (en) 2012-12-14 2014-06-19 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Power module package
DE102013211405A1 (de) 2013-06-18 2014-12-18 Infineon Technologies Ag Verfahren zur herstellung eines halbleitermoduls
DE102015212832A1 (de) 2014-10-02 2016-04-21 Mitsubishi Electric Corporation Halbleitervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018128097A1 (de) 2020-05-14
US11316292B2 (en) 2022-04-26
CN111180408A (zh) 2020-05-19
US20200153138A1 (en) 2020-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005040058B4 (de) Leistungshalbleitermodul und Verfahren zur Herstellung desselben
DE102005034485B4 (de) Verbindungselement für ein Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterleistungsbauelements
DE102009006152B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Elektronikbauelements
DE102014115847B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls
DE102005057401B4 (de) Halbleiterbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102006037118B3 (de) Halbleiterschaltmodul für Bordnetze mit mehreren Halbleiterchips, Verwendung eines solchen Halbleiterschaltmoduls und Verfahren zur Herstellung desselben
DE112006002488B4 (de) Halbleiter-Baueinheit
DE102008035911B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines integrierten Schaltungsmoduls
DE102013208818A1 (de) Zuverlässige Bereichsverbindungsstellen für Leistungshalbleiter
DE102020105267A1 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben
DE102007032775B4 (de) Leistungsverstärker
DE112018002137T5 (de) Halbleiterbauteil
DE69213269T2 (de) Metall-Basisplatte wie Wärmesenke für eine Plastikumhüllte Halbleiteranordnung mit erhöhten Teilen zum Löten von Erdschluss-Verbindungsdrähten
DE112020003763T5 (de) Halbleiterbauteil
DE102015103555B4 (de) Elektronisches Bauteil
DE102017207727B4 (de) Halbleiteranordnung
DE102018128097B4 (de) Halbleiterleistungsmodul und verfahren zum herstellen eines halbleiterleistungsmoduls
DE102017120747A1 (de) SMD-Gehäuse mit Oberseitenkühlung
DE102015220639B4 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben
DE102018130147A1 (de) Halbleitervorrichtung und verfahren zum herstellen einer halbleitervorrichtung
DE19902462B4 (de) Halbleiterbauelement mit Chip-on-Chip-Aufbau
DE102005061015A1 (de) Halbleiterbauteil mit einem vertikalen Halbleiterbauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE112020002845T5 (de) Halbleitervorrichtung
DE10357789B4 (de) Leistungs-Halbleitervorrichtung
DE102017211336B4 (de) Leistungsmodul mit oberflächenmontierten elektrischen Kontaktierungselementen

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R082 Change of representative