[发明专利]包括与成形金属体电连接的半导体本体的半导体模块及其获得方法

说明书

一种半导体模块，包括半导体，并且包括与半导体(10)电接触的成形金属体(30)，用于形成用于电导体(40)的接触表面，其中成形金属体(30)被弯曲或折叠。还描述了一种用于在半导体(10)上建立电导体(40)的电接触的方法，所述方法包括以下步骤：通过第一紧固方法将具有恒定厚度的弯曲的或折叠的成形金属体(30)紧固到半导体(10)，然后通过第二紧固方法将电导体(40)紧固到成形金属体(30)。

技术领域

本发明涉及一种半导体模块，该半导体模块包括半导体，并且包括与半导体电接触的成形金属体，用于形成用于电导体的接触表面。

背景技术

功率模块的常规组装方法基于将芯片的集电极/漏极侧焊接到基板上，而所述芯片的上部面的相应发射极/源极电位通过铝线连接而连接到基板。已经发现这些方法在使用硅基半导体的标准应用中是可靠的。

多年来，芯片的功率密度不断增加，因此组装方法的热机械要求也随之增加。因此，已经为新的高功率密度硅半导体技术建立了其他组装方法。已经为芯片的下部面开发了银烧结或扩散钎焊。已经为芯片的上部面开发了铜线接合和夹具焊接。使用这些技术确保了硅高功率IGBT模块的可靠性。

最近，用于MOSFET的碳化硅(SiC)技术已经发展到经济上受青睐的水平。由于其高开关频率，基于SiC的功率模块需要低电感设计。

经常描述的满足SiC电感要求的方法使用堆叠系统，其中漏极电位在Z轴上与源极电位并行延伸，而不是在XY平面上延伸。这例如通过将导电间隔件紧固在芯片的上部面上并且将引线框架或DBC作为源极电位紧固在所述间隔件的上部面上来实现。

然而，目前可用的大多数组装方法都不适合实现SiC功率模块所需的电感值。

鉴于上部面上的接触，引线接合需要基板的源极电位(在XY平面中)额外侧向移动，因此增加了导体轨迹，从而增加了电感。此外，使用的导线长度有助于增加传导路径的电感。

可行的方法会是使用焊接方法(例如，超声波或激光)将引线框架或端子紧固到芯片的上部面。然而，市售的芯片金属化无法承受超声波焊接的应力和典型铜连接器的激光焊接的能量输入。在目前的形式中，这两个过程都会破坏半导体。

当前方法的另一种方法包括将间隔件烧结或焊接到芯片上，随后通过烧结或焊接将所述芯片附接到引线框架或基板。然而，由于大型粘附表面，这种方法对横向于半导体芯片平面的公差以及对于芯片上的张力提出了挑战。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种半导体芯片，该半导体芯片包括用于电导体(特别是用于基于SiC的功率模块)的接触表面，电导体可以通过超声波焊接或激光焊接紧固到该芯片。

根据本发明，此目的通过具有权利要求1的特征的半导体模块来实现。在从属权利要求中阐述了本发明的有利实施例。

因此，在不使用导线的情况下将比如引线框架等源极电位连接到芯片的上部面的要求在于，芯片需要能够承受由所选结合过程产生的应力，并且方法顺序需要在技术上和经济上是可实现的。

因此，本发明的基本概念是使用特别结构化的成形金属体以便在重载引线框架或条带紧固到芯片的上部面时保护芯片。这种装置的主要目的是引线框架或条带应通过管芯基板(die-substrate)组件将SiC MOSFET的源极电位连接到弱电感源极电位。

结构化的成形金属体被提出作为用于释放芯片上部面上的张力的合适装置。所述成形金属体优选地由铜或铝组成。其几何形状优选地是可以通过冲压、挤出或热加工金属片而产生并且产生具有以下特性的结构的图案：

-在X方向或Y方向和Z方向上的弹性；

-用于建立电接触的足够表面积。