功率半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种功率半导体装置。
【背景技术】
[0002]在由现有技术公知的功率半导体装置中，通常在基底上布置有功率半导体结构元件，例如功率半导体开关和二极管，并且这些功率半导体结构元件借助基底的导体层、焊线和/或复合薄膜(Folienverbund)彼此导电地连接。
[0003]功率半导体结构元件在此经常互连成一个或多个所谓的半桥电路，其例如用于对电压和电流进行整流和逆变。功率半导体装置在此通常具有作为能量存储器的电并联和/或电串联的电容器，它们通常缓冲在功率半导体装置上出现的直流电压。这种电容器在本领域中通常也被称为中间电路电容器。
[0004]电容器经由其电联接元件与功率半导体装置的一个或多个部件机械连接和电连接。因为功率半导体装置经常要承受机械撞击负荷和/或振动负荷，所以会导致电容器的电联接元件的机械故障，这导致功率半导体装置受损以及失灵。
[0005]由DE 10 2009 046 403 Al公知了一种功率半导体装置，其中，功率半导体装置的电容器借助一体式构造的电容器紧固器件来紧固。
【发明内容】
[0006]本发明的任务是提供一种功率半导体装置，其中，功率半导体装置的电容器被安全且可靠地紧固。
[0007]该任务通过带有功率半导体结构元件、基体和沿第一方向依次布置的电容器的功率半导体装置来解决，这些电容器与功率半导体结构元件导电地连接，其中，功率半导体装置具有电容器紧固器件，其具有一体式构造的第一紧固体和一体式构造的第二紧固体，其中，第一紧固体具有沿第一方向依次布置的第一框架元件，并且第二紧固体具有沿第一方向依次布置的第二框架元件，其中，第一和第二框架元件相对置地布置并且在侧面框住电容器，并且具有与电容器的机械接触，其中，第一紧固体借助第一和第二扣合连接(Schnappverbindung)与第二紧固体连接，其中，第一和第二紧固体直接或间接地与基体连接。
[0008]在下文中，对本发明的有利的构造方案进行描述。
[0009]被证实为有利的是，第一紧固体具有第一扣合元件和第一扣合配对元件，并且第二紧固体具有第二扣合元件和第二扣合配对元件，其中，通过优选将第一扣合元件与第二扣合配对元件形状锁合地(formschlUssig)连接，使第一紧固体借助第一扣合连接与第二紧固体连接，并且通过将第二扣合元件与第一扣合配对元件形状锁合地连接，使第一紧固体借助第二扣合连接与第二紧固体连接。由此，实现了第一紧固体与第二紧固体的非常可靠的连接。
[0010]被证实为有利的是，关于第一方向，第一扣合元件布置在依次布置的第一框架元件的最前面，而第一扣合配对元件布置在其最后面，并且关于第一方向，第二扣合配对元件布置在依次布置的第二框架元件的最前面，而第二扣合元件布置在其最后面，这是因为于是实现了第一紧固体与第二紧固体的非常可靠的连接。
[0011]此外，还被证实为有利的是，第一和第二扣合元件分别构造为扣合钩，其中，通过使各自的扣合钩钩住各自附属的扣合配对元件，使各自的扣合元件与各自附属的扣合配对元件形状锁合地连接。由此，实现了第一和第二扣合连接的特别可靠的构造。
[0012]此外，还被证实为有利的是，第一和第二紧固体具有相同的几何形状，其中，第二紧固体相对第一紧固体关于电容器的轴向方向转动了 180°地布置。因此，电容器紧固器件可以仅以一种类型的紧固体来构造，从而特别简单地构造出电容器紧固器件。
[0013]在此，被证实为有利的是，第一和第二框架元件的数量是偶数，其中，沿第一方向，前一半的第一框架元件与布置在相应的电容器的背离基体的表面之上的遮盖元件连接，并且沿第一方向，后一半的第二框架元件与布置在相应的电容器的背离基体的表面之上的遮盖元件连接，或者其中，沿第一方向，后一半的第一框架元件与布置在相应的电容器的背离基体的表面之上的遮盖元件连接，并且沿第一方向，前一半的第二框架元件与布置在相应的电容器的背离基体的表面之上的遮盖元件连接，其中，各自的遮盖元件与各自的框架元件一体式构造。遮盖元件阻止相应的电容器在电容器的轴向方向上沿从基体离开的方向运动，从而实现了电容器的特别可靠的紧固。
[0014]此外，还被证实为有利的是，功率半导体结构元件布置在导电的导体迹线上。由此，实现了功率半导体装置的紧凑的结构。
[0015]在此，被证实为有利的是，在导电的导体迹线与基体之间布置有不导电的绝缘层，这是因为基体于是零电势地布置。
【附图说明】
[0016]在附图中示出本发明的实施例并且随后对其进行详细阐述。在附图中:
[0017]图1示出根据本发明的功率半导体装置在未组装好的状态下的透视图；
[0018]图2示出根据本发明的功率半导体装置在已组装好的状态下的透视图；并且
[0019]图3示出根据本发明的功率半导体装置的俯视图。
【具体实施方式】
[0020]图1至图3示出根据本发明的功率半导体装置I的不同的视图。
[0021]根据本发明的功率半导体装置I具有功率半导体结构元件2、基体3和沿第一方向X依次布置的电容器6，它们与功率半导体结构元件2导电地连接。各个功率半导体结构元件2优选以功率半导体开关或二极管的形式存在。功率半导体开关在此通常以晶体管，例如 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘棚.双极型晶体管)或 MOSFET (MetalOxide Semiconductor Field Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)的形式或以闸流管的形式存在。在本实施例的范围内，功率半导体结构元件2构造为M0SFET。要注意的是，在图1和图2中，为了清晰起见，仅其中两个功率半导体结构元件2配有附图
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[0022]功率半导体结构元件2优选布置在导电的导体迹线23上，并且例如借助钎焊连接或烧结连接与导体迹线23连接。在导体迹线23与基体3之间布置有不导电的绝缘层56，其在本实施例的范围内以薄膜的形式构造。导体迹线23和绝缘层56 —起构造出基底。导体迹线23在此可以分别例如通过引线框架形成。基底例如也可以以直接铜键合基底(DCB-Substrat)的形式存在。要注意的是，在图中为了清晰起见，功率半导体装置I的仅两个导体迹线配有附图标记。
[0023]功率半导体结构元件2优选与基体3导热地连接，其中，在本实施例中，功率半导体结构元件2经由导体迹线23并且经由绝缘层56与基体3导热地连接。例如，基体3可以构造为例如能与冷却体导热地连接的基板，或者像在实施例中那样构造为冷却体。冷却体3在此可以具有冷却片，或者像在图2和图3中示出的那样具有冷却销34。
[0024]但是，在此要注意的是，基体3也可以以功率半导体装置I的其他能以优选方式机械加载的构件的形式存在。
[0025]在本实施例的范围内，功率半导体结构元件2电互连成半桥电路，它们例如可以用于对电压和电流进行整流和逆变。功率半导体装置I具有作为能量存储器的电并联和/或电串联的电容器6，它们缓冲在功率半导体装置I上出现的直流电压。电容器6在本实施例中相应地充当中间电路电容器，但它们也可以用于其他目的。
[0026]功率半导体装置I在本实施例的范围内具有导电的第一直流电压负载联接元件DCl和导电的第二直流电压负载联接元件DC2，其中，第一直流电压负载联接元件与功率半导体装置I的其中一个导体迹线连接，而第二直流电压负载联接元件与功率半导体装置I的其中另一个导体迹线连接(例如借助相应的钎焊连接或烧结连接)。在功率半导体装置I上出现的直流电压施加在第一与第二直流电压负载联接元件DCl与DC2之间。在本实施例的范围内，功率半导体装置I具有交流电压负载联接元件，其例如借助钎焊连接或烧结连接与功率半导体装置I的处于交流电压电势的导体迹线连接，其中，为了清晰起见，在图中没有示出交流电压负载联接元件。此外，功率半导体装置I具有为了清晰起见而在图中没有示出的控制联接元件，它们用于操控功率半导体结构元件2。
[0027]电容器6具有电联接元件31。电联接元件31在本实施例的范围内例如借助钎焊连接或烧结连接与导电的汇流排24连接，并且导电的汇流排24例如借助钎焊连接或烧结连接与功率半导体装置I的导体迹线连接。电容器6相应地与功率半导体结构元件2导电连接。
[0028]根据本发明，为了机械紧固电容器2，功率半导体装置I具有电容器保持器件7，其具有一体式构造的第一紧固体4和一体式构造的第二紧固体5。第一和第二紧固体4和5优选由塑料制成。第一紧固体4具有沿第一方向X依次布置的第一框架元件8，并且第二紧固体5具有沿第一方向X依次布置的第二框架元件9，其中，第一和第二框架元件8和9相对置地布置，并且在侧面框住电容器6，其中，第一和第二框架元件8和9不必完全地包围电容器6的周面50。第一和第二框架元件8和9在此也可以按如下方式构造，即，框架元件8和9完全包围电容器6的周面50。第一和第二框架元件8和9具有与电容器6的机械接触部。第一和第二框架元件8和9优选相对电容器6挤压。
[0029]第一和第二框架元件8和9的相应的几何形状优选与电容器6的周面50的相应面向框架元件布置的区段的几何形状相对应地构造。在本实施例中，电容器6的周面50具有柱体形的几何形状，从而使得第一和第二框架元件8和9具有与电容器6的周面50的柱体形的几何形状相匹配的圆弧形的几何形状。
[0030]第一紧固体4优选具有第一扣合元件10和