本發(fā)明專利技術(shù)描述了一種具有至少兩個襯底（1）的功率半導(dǎo)體模塊，所述襯底相互隔有距離地被布置，分別具有至少一個器件（21，22，23，24）或分別具有至少一個接觸面（20），并且借助至少一個層（32）相互電和機械連接。所述至少一個層（32）在此這樣被施加在待連接的襯底(1)上，使得所述至少一個層至少部分地覆蓋所述襯底，所述至少一個器件（21，22，23，24）和/或至少一個接觸面（20）僅僅分別與襯底（1）之一具有直接連接，并且所述至少一個器件（21，22，23，24）和/或至少一個接觸面（20）布置在相應(yīng)的襯底（1）和所述至少一個層（32）之間。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及具有至少兩個襯底以及用于電和機械連接所述襯底的多層系統(tǒng)的功率半導(dǎo)體模塊。
技術(shù)介紹
在常用的功率半導(dǎo)體模塊中，大多在平坦的冷卻體或底板上的層面中布置多個載體襯底。這些冷卻體或底板理想地是完全平的，或者最大具有帶有幾米半徑的極小的彎曲。這些襯底大多數(shù)借助金屬連接被安置在冷卻體或底板上并且借助鍵合線或焊接的銅(Cu)夾片(Clip)相互連接。處于襯底上的功率半導(dǎo)體例如IGBT、二極管、FET、晶閘管……例如借助由鋁制成的鍵合線、所謂的鋁(Al)粗線鍵合或Cu夾片被接觸。 這些襯底不僅能相互電連接，而且能視應(yīng)用而定地也被連接到其它組件例如驅(qū)動器上。為此，可能需要大量的單連接。這例如是焊接連接或利用短鍵合線的連接，它們相對于機械負(fù)荷和接觸是非常敏感的。將不同的襯底相互連接的另外的可能性是使用柔性電路板。但是在此情況下需要或者焊接過程或者夾持技術(shù)，在所述焊接過程中必要時可以將襯底和PCB上的已經(jīng)制造的連接再次熔化。這種夾持技術(shù)不僅需要很多位置，而且在使用陶瓷襯底的情況下還帶來斷裂危險的缺點。在US 2009/0231822A1中記載了借助多層布置、所謂的多層層連接襯底上的功率半導(dǎo)體和驅(qū)動電路。這種多層層的應(yīng)用使得上面描述的焊接和夾持技術(shù)成為多余的。類似的行動被記載在US 5 637 922和W003/030247中。在已知的方法中，不同的層僅僅被用于接觸在唯一襯底上的功率構(gòu)件和控制電路。DE 196 17 055 Cl公開了一種特定的實施方式，其中傳導(dǎo)覆層(Lage)由絕緣的預(yù)制體(Preform)組成。在DE 10 2004 019 431 Al中記載了一種裝置，其由電路板和電路載體板組成，其中電路載體板被布置在電路板的內(nèi)覆層的凹槽中，并且由電路板的外覆層牢固地固定并保持在凹槽中。借助多層層在功率半導(dǎo)體之間以及在電路載體板和電路板之間建立接觸。在所有這些情況下，僅襯底和電路板的平坦的布置是可能的。然而在許多應(yīng)用中，僅僅小的和/或不平坦的安裝空間可用。平坦布置僅僅在很少情況下可以面積優(yōu)化地利用這樣的安裝空間。DE 100 26 743 Cl記載了用于容納電路裝置的襯底的裝置，其能夠在空間中實現(xiàn)三維布置，以便提供用于導(dǎo)熱的附加接觸面。在載體襯底上施加接觸襯底層。在該載體襯底中然后可以引入空隙、折斷或中斷，以便將載體襯底的由此形成的此外通過接觸襯底連接的部分段能夠相對彎曲。然后，器件被如此施加在接觸襯底上，使得它們能夠在兩側(cè)上分別由載體襯底接觸，以便保證最佳的散熱。為此目的，僅僅特定的角度、尤其是90°是有利的。目前，用于容納電子器件的電路裝置的襯底主要由陶瓷的載體襯底構(gòu)成。但是陶瓷具有低的斷裂韌性。在為了制造空隙、折斷或中斷而加工該襯底時以及在接著彎曲時，該襯底由此可能容易地被無意地?fù)p壞。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的任務(wù)是，提供具有至少兩個襯底的功率半導(dǎo)體模塊，其中能夠在空間中實現(xiàn)襯底以任意角度的靈活的三維布置。該任務(wù)通過按照權(quán)利要求I的功率半導(dǎo)體模塊解決。本專利技術(shù)的示例性的實施方式和改進方案是從屬權(quán)利要求的主題。本專利技術(shù)的實施例涉及具有至少兩個襯底的功率半導(dǎo)體模塊，所述襯底相互隔有距離地被布置，分別具有至少一個器件或分別具有至少一個接觸面，并且借助至少一個層相互電和機械地連接，其中所述至少一個層這樣被施加在待連接的襯底上，使得其至少部分地覆蓋所述襯底，其中所述至少一個器件和/或至少一個接觸面僅僅分別與襯底之一具有直接連接，并且其中所述至少一個器件和/或至少一個接觸面布置在相應(yīng)的襯底和所述至少一個層之間。·附圖說明本專利技術(shù)下面借助圖被進一步闡述，在圖中示出實施例。這些圖用于闡述基本原理，從而僅僅為理解基本原理所需要的特征被示出。圖I示出了兩個襯底以及用于連接襯底的層的三維視圖。圖2示出了具有兩個襯底的裝置的截面圖，所述襯底基本被布置在一個層面中，并且通過層相互連接。圖3示出了具有兩個平行地相疊布置的襯底的裝置的截面圖，所述襯底通過層相互連接。圖4示出了具有三個襯底的裝置的截面圖，所述襯底并排地布置在一個層面中并且借助多層層相互連接。圖5示出了具有三個襯底的裝置的截面圖，所述襯底借助多層層相互連接并且不布置在一個層面中。具體實施例方式在圖中，只要沒有另外說明，相同的附圖標(biāo)記以相同或類似的含義表示相同或相應(yīng)的特征。圖I以透視圖示出了兩個相互隔有距離地布置的襯底I1, 12。襯底I可以是在有機或無機基底上的任意的電路載體。這樣的襯底例如是PCB (印刷電路板(Printed CircuitBoard))襯底、DCB (直接銅鍵合(Direct Copper Bonding))襯底、IM (絕緣金屬(InsulatedMetal))襯底、HTCC (高溫共燒陶瓷(High Temperature Cofired Ceramics))襯底、LTCC(低溫共燒陶瓷(Low Temperature Cofired Ceramics))襯底和AMB(活性金屬釬焊(ActiveMetal Brazing))襯底。在陶瓷襯底的情況下,例如在其正面和背面施加金屬層。在圖I中所示的襯底I1是這樣的陶瓷襯底并且在兩個相對的側(cè)上分別具有金屬層11，12，它們后面被稱為第一和第二金屬層。在第二金屬層12上在所示的例子中施加半導(dǎo)體器件21。該半導(dǎo)體器件21例如是功率半導(dǎo)體器件，例如IGBT、二極管、FET或晶閘管。盡管在圖I中僅僅示出了一個半導(dǎo)體器件21，然而應(yīng)指出，在金屬層12上也可以布置多個器件。半導(dǎo)體器件可以或者直接被接觸或者通過印制導(dǎo)線與接觸面連接。在圖I中所示的例子中，第二襯底I2具有接觸面20。但是該襯底I2可以代替地或附加地也具有至少一個器件(未示出)。為了接觸或者相互連接部件(例如按照圖I的部件21)和/或接觸面(例如按照圖I的接觸面20)，存在具有傳導(dǎo)和非傳導(dǎo)層的層裝置，其被施加到襯底上。這些層例如可以分別由聚酰亞胺基或環(huán)氧化物基的膜(非傳導(dǎo)層)組成或由金屬、例如銅、碳(Karbon)、鈀、鋁或銀(傳導(dǎo)層)，其例如在真空下被層壓到表面上。這樣的膜是足夠穩(wěn)定的，以便分別被層壓到兩個相互隔有距離地布置的襯底上并且將所述襯底越過在襯底之間的間隙連接。在圖I中與襯底I1,12隔有距離地示出了單個這樣的膜32，以便使得在襯底上的處于其下的組件可見。在層壓狀態(tài)中，該膜32將在一個襯底I上的功率器件21與在另一襯底I上的接觸面20電連接。同時，膜將兩個襯底I1,12彼此機械連接。通過這種方式和方法也能夠?qū)⒍嘤趦蓚€的襯底I1,12相互連接。 具有多個器件的電路可以是如此復(fù)雜的，使得單個傳導(dǎo)層是不夠的，而必須相疊地施加多個層。在此情況下，不僅使用絕緣的而且使用傳導(dǎo)的層，以便相互連接所希望的組件。首先，例如施加絕緣層。在施加絕緣層之后，可以通過打開在膜中的相應(yīng)的窗口來使得在表面上的每個待接觸的接觸面露出。這樣被露出的接觸面可以接著例如與由金屬制成的層平面地接觸。通過這種方式和方法，可以相繼地施加多個傳導(dǎo)的和非傳導(dǎo)的層，并且可以實現(xiàn)復(fù)雜的連接結(jié)構(gòu)。圖2示出了具有兩個襯底I1, I2的裝置的截面圖。襯底之一 I1在相互相對的側(cè)上用第一和第二金屬層11、12涂層。在該例子中，兩個半導(dǎo)體器件2^、212處于第二金屬層12上。在該例子中，功率半導(dǎo)體器件本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
功率半導(dǎo)體模塊，具有至少兩個襯底（1），所述襯底－相互隔有距離地被布置，－分別具有至少一個器件（21，22，23，24）或分別具有至少一個接觸面（20），并且－借助至少一個層（32）相互電和機械連接，其中－所述至少一個層（32）這樣被施加在待連接的襯底(1)上，使得所述至少一個層至少部分地覆蓋所述襯底，？所述至少一個器件（21，22，23，24）和/或至少一個接觸面（20）僅僅分別與襯底（1）之一具有直接連接，并且？所述至少一個器件（21，22，23，24）和/或至少一個接觸面（20）布置在相應(yīng)的襯底（1）和所述至少一個層（32）之間。
【技術(shù)特征摘要】
2011.07.29 DE 102011080153.71.功率半導(dǎo)體模塊，具有至少兩個襯底(I)，所述襯底 一相互隔有距尚地被布置， 一分別具有至少一個器件(21，22，23，24)或分別具有至少一個接觸面(20)，并且 一借助至少一個層(32)相互電和機械連接， 其中 一所述至少一個層(32)這樣被施加在待連接的襯底(I)上，使得所述至少一個層至少部分地覆蓋所述襯底， -所述至少一個器件(21，22，23，24)和/或至少一個接觸面(20)僅僅分別與襯底(I)之一具有直接連接，并且 -所述至少一個器件(21，22，23，24)和/或至少一個接觸面(20)布置在相應(yīng)的襯底(I)和所述至少一個層(32 )之間。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率半導(dǎo)體模塊，其中所述至少一個器件(21，22，23，24)借助金屬層(12)被固定在襯底(I)上。3.根據(jù)權(quán)利要求I或2之一所述...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：O霍爾費爾德，O基爾施，
申請(專利權(quán))人：英飛凌科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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