功率模块的制作方法

本发明涉及一种具有载体元件的功率模块，该载体元件在下侧布置在金属层上并且在上侧具有接触元件，其中半导体构件定位在接触元件上。

背景技术：

当前，尤其关注一种在电力电子领域中使用的功率模块。电力电子领域通常涉及利用开关半导体构件进行的电能转换。这些半导体构件，也可以称为电力电子元件，例如可以设计成功率二极管、功率musfet或igbt。在此，也称为芯片的一个或多个半导体构件可以布置在基板上，从而形成所谓的功率模块。基板也可用于半导体构件的电连接，半导体构件借助构建和连接技术机械固定在该基板上。这样的基板例如可以包括由陶瓷制成的载体元件，为了将带有导体线路的半导体构件与例如由铜形成的电接触元件电接触并且机械固定，对该载体元件进行涂覆。

这些与功率模块互连的半导体构件例如可以实现变流器功能，并且可以用于电动交通领域，例如用于电动车辆的驱动技术。特别是在电动交通领域中，对功率模块的运行时间和使用寿命有很高的要求。重要的是，具有迄今使用的构建和连接技术的功率模块无法实现所需的运行时间和使用寿命。

特别是在半导体构件在上侧电接触的情况下，必须产生可靠的电连接，进而产生至端子或接触元件的电流。在半导体构件或芯片的上侧与基板的接触元件之间的电连接的特性通常限制了功率模块的耐久性。例如，从现有技术中已知，对于这些电连接使用相应的铝粗线，其键合到半导体构件和接触元件上。较新的技术例如提出铜粗线键合或所谓的“带式键合”。其他解决方案包括烧结的金属化塑料薄膜。此外，所谓的siplit技术(西门子平面互连技术)是众所周知的。

所有这些解决方案的缺点在于，所使用材料的热膨胀系数与基板和半导体构件的热膨胀系数差别很大。因此，在运行期间，在边界层之间产生强烈的机械应力，这又会导致功率模块的故障。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种功率模块，其所具有的半导体构件的电接触得到改进。

该目的通过具有权利要求1的特征的功率模块实现。可以单独使用或彼此组合使用的有利设计方案和改进方案是从属权利要求的内容。

根据本发明，该目的通过具有载体元件的功率模块实现，该载体元件在下侧布置在金属层上并且在上侧具有接触元件，其中半导体构件定位在接触元件上。本发明的特征在于，半导体构件在上侧通过引线框架基体借助于压紧力电接触。

为了减轻在芯片上侧与引线框架之间的连接位置的负载，引线框架应仅压在芯片上侧而并非固定连接，即例如烧结。在目前的实践中，引线框架由多个彼此分离的铜导体线路组成。根据本发明提出，在装配前，引线框架导体线路在基体材料中、例如环氧树脂中包封而成。基体材料具有以下特性：要将引线框架的铜导体线路保持在位置上，以便限定精确的接触位置并确保导体线路之间的电绝缘。为了进行接触，非绝缘引线框架部分地从基体材料中向上和向下突出。在下侧上进行接触时，以所限定的力压在芯片上侧上。这意味着对基体材料施加所限定的力，该力应确保在引线框架与芯片之间的持久接触。也可以首先将引线框架放置在塑料壳体中，并且然后利用基体包封。塑料壳体和引线框架的这种组合随后被压到并弹性粘接到dcb上并且利用电绝缘的软灌注部填充。

包封的引线框架允许简单的处理，这是因为彼此分离的引线框架导体线路位于基体材料中。此外，引线框架被基体材料保护，并且能承受较小直至中等的外力。装配因此更加稳固。此外，引线框架不必直接压在每个芯片上。在基体材料上进行的限定按压将力均匀地分散到接触位置上。与连接元件的焊接或烧结相比的优点在于：使用标准芯片表面。由此，可以使用廉价的半导体。另外，引线框架并不与芯片固定地连接，因此不存在热应力。

根据本发明的构思的延续方案可以提出，引线框架基体由多个彼此分离的导体线路形成。

根据本发明的构思的一个特定设计方案在于，导体线路是铜导体线路。

根据本发明的构思的一个有利设计方案可以在于，在装配前，导体线路通过包封在基体材料中来制成。

根据本发明的构思的延续方案可以在于，基体材料是环氧树脂。

根据本发明的构思的一个特定设计方案可以提出非绝缘的导体线路形成为从引线框架基体中向外突出。

根据本发明的构思的一个有利设计方案可以在于，导体线路可放置在壳体中，以便使它们由基体包封，从而使由壳体和引线框架基体构成的组合能安装到dcb上。

根据本发明的构思的延续可以在于，由壳体和引线框架基体构成的组合能弹性地粘接，并且利用电绝缘的软灌注部来填充该组合。

根据本发明的功率模块具有载体元件，该载体元件在下侧布置在金属层上，并且该载体元件在上侧装配有接触元件，其中半导体构件定位在接触元件上。半导体构件可以优选地形成为具有集成接触位置的薄片。半导体构件的接触位置在上侧通过引线框架基体借助于压紧力接触，而无需执行烧结工艺或类似的接触工艺。引线框架基体由多个彼此分离的导体线路形成，优选地是铜导体线路，其由基体材料、特别是环氧树脂包封。非绝缘的导体线路从该引线框架基体中向外突出。

附图说明

下面将参考实施例并参考附图说明本发明的其他设计方案和优点。

在此示意性地示出：

图1以透视图示出了具有接触位置的半导体构件；

图2以透视图示出了在根据本发明的引线框架与半导体构件的接触位置之间的电接触；

图3以截面图示出了在引线框架与半导体构件的接触位置之间的电接触；

图4以透视图示出了根据本发明的引线框架基体，其具有半导体构件。

具体实施方式

在图1中示出了具有接触位置2的薄片形式的半导体构件1。

图2示出了在根据本发明的引线框架3与半导体构件1的接触位置2之间的点接触。引线框架3由多个导体线路4形成，优选地是铜导体线路。导体线路4不是在一个平面中平坦地形成，而是具有突起部5，该突起部通过倾斜部6优选地将两个不同平面中的导体线路4彼此连接。倾斜部6也可以直接引导到接触位置2上。

图3示出了根据图2的图示。从图3中可以看出，倾斜部6或者将不同平面上的导体线路4的两个突起部5彼此连接，也或者将倾斜部6供应到半导体构件1的接触位置2上。

在图4中示出了根据本发明的引线框架基体7连同半导体构件1。导体线路4也可以放置在壳体中，并且由例如以环氧树脂构成的基体包封，使得壳体和引线框架基体7的组合能够安装到半导体构件1的dcb上。引线框架基体7在上侧具有接触位置8。在下侧在朝向半导体构件1的方向上，弹性触点以非绝缘的导体线路4的形式从基体材料中向外突出，以便接触半导体构件1的接触位置2。因此，半导体构件1的接触位置2仅通过压紧力在上侧通过引线框架基体7接触。

根据本发明的功率模块具有在上侧通过引线框架基体接触的半导体构件，该功率模块的特征在于，包封的引线框架基体实现了简单的操作，因为彼此分离的引线框架导体线路位于基体材料中。此外，引线框架由基体材料保护，可以承受较小直至中等的外力。因此装配更加稳固。此外，引线框架不必直接压在每个芯片上。在基体材料上限定的按压将力均匀地分散在接触位置上。与先前紧固件的焊接或烧结相比的优点在于：使用标准芯片表面。结果，可以使用廉价的半导体。另外，引线框架并不固定地与芯片连接，因此不存在热应力。

参考标号列表

1半导体构件

2接触位置

3引线框架

4导体线路

5突起部

6倾斜部

7引线框架基体

8接触位置。