[发明专利]具有构造为膜复合物的连接装置的功率组件

说明书

技术领域

本发明说明一种功率组件，其例如用于功率半导体模块中或用作为功率电子系统的子部件。这种功率组件具有带有导体轨迹的衬底以及布置在其上的功率半导体器件。这些功率半导体器件彼此或者与导体轨迹借助内部连接装置依据电路地导电连接。

背景技术

本领域常见的是衬底的例如作为具有陶瓷绝缘材料体以及布置其上的导体轨迹的衬底的不同设计方案。同样本领域常见功率半导体器件的不同实施方式和组合，尤其是被设计成功率晶体管往往适用于与功率二极管或功率闸流管连接。此外，连接装置本领域常见是作为打线接合或交替布置导电和绝缘膜层的膜复合物，其中，通常至少其中一个这种膜层自身被结构化并且在导电膜层情况下构成膜的膜导体轨迹。

例如DE 103 55 925 A1为此成为基本的现有技术，其中，特别地，在此设置的材料锁合(stoffschlüssig)的连接应仅仅示范性理解为熔焊连接。在该发明范畴内与之功能相同的还有其他的材料锁合的连接，例如钎焊、尤其是扩散钎焊或烧结，尤其是加压烧结。

在这种功率组件中，构件(大多数情况下是功率半导体器件)往往至少局部由绝缘材料包围，如其在DE 10 2007 006 706 A1中公开的那样。然而这种绝缘材料的缺点是其热膨胀系数明显(例如以一个或两个数量级)超过衬底或功率半导体器件的这种热膨胀系数。因而，当功率组件在工作中温度升高时，绝缘材料明显更强地膨胀并通过给定条件离开衬底表面指向地朝向连接装置的方向膨胀。由此，这种连接装置尤其在功率半导体器件的边沿区域承受强应力。这种应力可能使得功率半导体器件和连接装置之间的相邻的材料锁合的连接承受强负荷并且降低了连接的疲劳强度。

发明内容

基于对上述现有技术的认知，本发明任务在于提供一种功率组件，其采用构造为膜复合物的内部连接装置，其中，降低了膜复合物与衬底或功率半导体器件的接触面的材料锁合的连接上的负荷。

根据本发明该任务通过下面描述的功率组件来解决。优选实施方式将在下文中说明。

本发明说明一种功率组件，其带有：具有导体轨迹的衬底、其上布置的功率半导体器件和连接装置。该连接装置被设计成膜复合物，其具有电绝缘膜和导电膜，其区段式地分别与功率半导体器件的接触面或与衬底的导体轨迹的接触面材料锁合地连接。显然，膜复合物也可以相应具有若干这种膜，其中，绝缘膜和导电膜相交替。

膜复合物具有若干彼此以相同间距延伸的基本狭缝，其中，两个相邻的基本狭缝不具有连续笔直的曲线，而是各个基本狭缝在其延伸中具有至少一个间距点，该间距点与连接基本狭缝角点的直线具有最小间距，该最小间距大于与该方向上相邻的基本狭缝的最大间距。角点被定义为狭缝的起点和终点。间距点确定为与该直线具有最大间距的点。

备选地或同时，膜复合物具有第一宽狭缝，其从衬底的功率半导体器件或导体轨迹的接触面出发突出超过该接触面的边沿。

备选地或同时，膜复合物具有第二宽狭缝，其使导电膜的与衬底的功率半导体器件或导体轨迹的接触面形成接触的区段断开成两个不直接彼此导电连接的子区段(膜导体轨迹)。

“基本狭缝”在此和以下应当理解为至少一个膜层的狭缝状的、其长度受限的断开部，其中，当构成基本狭缝时不会产生边沿间隔。这种基本狭缝例如构造为还借助激光切割工艺产生的切口。“宽狭缝”在此和以下应当理解为至少一个膜层的狭缝状的、其长度受限的断开部，其中，宽狭缝的构造方式自身造成了边沿顺着狭缝延伸的间距。这种宽狭缝例如由材料蚀除构成并且例如可以借助蚀刻方法或通过激光蚀除构成。

“贯穿的狭缝”在此和以下应当理解为完全贯穿连接装置的所有膜层的基本或宽狭缝。“膜层的狭缝”在此和以下应当理解为完全贯穿仅一个膜层的基本或宽狭缝。

狭缝的各种不同类型共同被描述为狭缝的造型。

“填料”在此和以下应当理解为例如胶状的绝缘材料，其布置在功率半导体器件的至少一侧上。填料优选借助灌封方法或镂空版印刷方法布置。

原则上有利的是，在基本狭缝中，间距点与连接角点的直线的间距相当于对应的相邻狭缝的间距的至少1.5倍，尤其是至少2倍。

同样通常还有利的是，基本狭缝、第一宽狭缝或第二宽狭缝作为一个造型的狭缝过渡到另一造型的狭缝中。

另外在此优点还有，当从一个造型的狭缝过渡进入另一造型的狭缝时，这两个狭缝在过渡点彼此围成夹角。在此，过渡点可以处于一个狭缝末端并且处于另一造型的狭缝的延伸中，即，不处于另一造型的狭缝的末端。

备选的是，当从一个狭缝进入另一造型的狭缝时，这两个狭缝在过渡点彼此对准。