[发明专利]用于生产功率半导体设置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于生产功率半导体设置的方法。

背景技术

在许多功率半导体设置中，所述设置的内部和外部电连接是使用导电接触引脚实现的。然而，将这样的接触引脚电连接到所述设置的电路载体非常麻烦，并且常常需要人工工作。在生产功率半导体模块包装中，包装成本是商业成功的关键因素。从所述模块内部到模块外部的PCB（印刷电路板）的互连在该成本方面起到重要作用。因此，例如在US 6,483,128 B2中描述的“引脚铆接（pin-rivet）”工艺当前对于这样的包装是非常重要的，其允许按照自动化方式将引脚放置在基板上的任何位置。在传统的生产工艺中，至少一个半导体芯片和至少一个铆钉被拾取和放置到焊膏上，所述焊膏被施加到基板的金属化上。随后，在常见的焊接步骤中将所述至少一个半导体芯片和至少一个铆钉焊接到所述金属化，其中焊料首先被熔融并且随后被冷却到其熔点以下。随后将引脚插入到焊接的铆钉中。然而，诸如烧结或扩散焊接之类的新的连接技术对于将半导体芯片结合到基板的金属化是有价值的，但是对于将铆钉结合到基板的金属化则不具有吸引力，这是因为铆钉可能由于烧结所需的高压而被压坏并且因为扩散焊接通常是无糊膏工艺。为了继续已知的铆钉将需要在芯片组装之后选择性地配发焊膏以及第二焊料-熔炉（solder-furnace）步骤，这被认为变得过于昂贵。因此需要一种用于生产功率半导体设置的改进方法。

发明内容

根据用于生产功率半导体设置的方法的一个实施例，提供具有平面顶侧的电介质绝缘载体以及在所述平面顶侧上设置的顶侧金属化层。还提供至少一个半导体芯片以及每个包括第一末端和相对的第二末端的多个即N≥1个导电接触引脚。

所述半导体芯片和顶部金属化层通过设置在半导体芯片与顶部金属化层之间的连接层而结合，其中所述连接层通过扩散焊接或通过烧结而产生。对于每一个接触引脚，在所述接触引脚的第一末端与顶部金属化层之间形成导电连接，其中接触引脚的导电连接材料与金属化层的材料直接物理接触。

根据用于生产功率半导体设置的方法的另一个实施例，随后把多个接触引脚连接到电路载体的顶部金属化。该方法包括：

（a）提供半导体芯片；

（b）通过设置在半导体芯片与顶部金属化层之间的连接层将半导体芯片与顶部金属化层结合，其中所述连接层是通过扩散焊接或通过烧结产生的；

（c）提供具有顶侧的电介质绝缘载体和在所述顶侧上设置的顶部金属化层；

（d）提供接触引脚储备库（reservoir），所述接触引脚储备库能够提供多个接触引脚，每一个接触引脚具有第一末端和相对的第二末端；以及

（e）对于接触引脚储备库的多个接触引脚当中的每一个，在顶部金属化层与对应的接触引脚的第一末端之间形成导电连接，其中所述接触引脚的导电连接材料与顶部金属化层的材料直接物理接触。

在根据本发明的方法中，除非另行声明或者除非特定方法步骤要求在该特定方法步骤之前实施另一个方法步骤，否则这些单个方法步骤的顺序是任意的。

在阅读了下面的详细描述后并且在观看了附图后，本领域技术人员将认识到附加的特征和优点。

附图说明

参照下面的附图和描述可以更好地理解本发明。附图中的组件不一定是按比例的，相反重点在于示出本发明的原理。此外在附图中，相同的附图标记指代相应的部件。

图1（A）示出了射束熔接（beam weld）到电路载体的金属化的接触引脚。

图1（B）示出了具有笔直第一末端的接触引脚的侧视图。

图1（C）示出了具有被形成为凸缘的第一末端的接触引脚的侧视图。

图2（A）示出了具有中空轴杆以及射束熔接到电路载体的金属化的第一末端的接触引脚，其中所述射束延伸穿过所述中空轴杆。

图2（B）示出了具有中空轴杆和笔直第一末端的接触引脚。

图2（C）示出了具有中空轴杆及其第一末端处的内部凸缘的接触引脚。

图2（D）示出了具有在第一末端处闭合的中空轴杆的接触引脚。

图2（E）示出了具有中空轴杆的接触引脚，所述中空轴杆具有与第一末端远离间隔的集成引脚孔洞。

图3（A）示出了接触引脚如何被旋转熔接到电路载体的金属化。

图3（B）示出了具有笔直第一末端的接触引脚。

图3（C）示出了具有被形成为凸缘的第一末端的接触引脚。

图3（D）示出了具有中空轴杆和笔直第一末端的接触引脚。