半導體模塊和用于制造功率半導體模塊的方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種功率半導體模塊和用于制造功率半導體模塊的方法。
【背景技術】
[0002]功率半導體模塊為其模塊外部的電接觸而需要連接端。在傳統的半導體模塊中，為此通常使用連接片，其具有腳區域，在該腳區域其與半導體模塊的電路載體焊接，以及連接端區域，在連接端區域從模塊殼體突出。由于這種連接片的熱容量，通過腳區域的焊接來連接電路載體的強的熱負載，這能夠導致，電路載體和/或通過其預裝入電路載體的電構件被損壞或毀壞。
[0003]半導體模塊的電連接端的另一個問題在于電感。當電的連接端例如用于為設置在半導體模塊中的可控的半導體開關(例如IGBT、MOSFET等)弓丨入控制信號、例如門極控制電壓時，則由于電連接端的電感能夠出現開關故障，這導致可控的半導體開關延遲地或者提早地接通或者關斷。
[0004]替代連接片通常使用單個連接引腳，其分別具有第一端，該第一端被設置在模塊殼體的內部，以及第二端，該第二端從模塊殼體中突出。第一端在模塊殼體中與開關載體的金屬化結構相連接，而第二端接通至模塊外部的導體卡。為了使第二端與模塊外部的導體卡相連接，通常將第二端壓入導體卡的對應的連接開口中。在此，導體卡被壓緊在從模塊殼體突出的第二端上，這顯然要求相應的高的力，該力通過連接引腳被傳遞至開關載體。該力導致開關載體的機械負載，通過其能夠損壞開關載體。此外，第二端必須相對彼此以較高的精確度定位，使得其在將導體卡安裝在半導體模塊時對準接觸開口。然而這種精確的定位關聯高的耗費。例如，兩端的定向必須在半導體模塊的實質完成后被檢查并且在必要時通過彎曲來校正，因為導體卡在其它情況下不能夠安裝。當模塊殼體具有帶有開口的殼體蓋時，出現一個相似的問題，連接引腳必須穿過該開口。除此之外將單個連接引腳安裝在電路載體上也是十分耗費的，因為該單個連接引腳必須分別被定位在電路載體的預定的位置處并且在那與電路載體相連接。
[0005]此外，電連接端的模塊內部的電連接需要用于相應的連接導線的大量空間。一方面半導體模塊包含大量其他的元件、例如焊線或母線，使得在安置連接導線時必須繞路，另一方面連接導線必須包含至半導體模塊的其他元件的最小間距，以例如避免電壓飛弧和漏電流。
【發明內容】
[0006]本發明的任務在于，提供一種功率半導體模塊，其具有至少一個電連接端，該連接端被簡單地并無功率半導體的組件的毀壞危險地制造，并且該連接端能夠以簡單的方式電導通。另一任務在于，提供用于制造這種半導體模塊的方法。
[0007]該任務通過根據權利要求1所述的功率半導體模塊或者通過根據權利要求12和16所述的用于制造功率半導體模塊的方法來完成。本發明的設計方案和改進是從屬權利要求的主題。
[0008]第一方面涉及一種具有模塊殼體、電路載體、半導體構件和導電的連接塊的功率半導體模塊。電路載體具有介電的絕緣載體，以及上金屬化層，所述上金屬化層被施加在所述介電的絕緣載體的上側上。所述半導體構件被設置在電路載體上。所述連接塊通過連接導體與電路載體和/或與半導體構件固定地和導電地相連接并且具有螺紋，所述螺紋從所述模塊殼體的外側是可達到的。
[0009]第二方面涉及一種用于制造功率半導體模塊的方法。
[0010]在該方法中提供具有螺紋的導電的連接塊、具有第一分段和第二分段的連接導體以及模塊殼體。電路載體具有介電的絕緣載體，以及上金屬化層，所述上金屬化層被施加在所述介電的絕緣載體的上側上。以所述半導體構件裝配所述電路載體并且在所述第一分段處制造在所述連接塊和所述連接導體之間的固定的并且導電的連接。此外，在所述第二分段處制造在所述電路載體或所述半導體構件與所述連接導體之間的材料連接的和導電的連接。將所述連接塊和以所述半導體構件裝配的所述電路載體如此設置在模塊殼體處，使得所述半導體構件被設置在所述模塊殼體中并且所述螺紋從所述模塊殼體的外側是可達到的。
【附圖說明】
[0011]本發明的該些或者其他方面將在下文中根據參照所附附圖的多個實施例進行闡述。其中:
[0012]圖1示出了兩個分別具有螺紋的連接塊的透視圖，該些連接塊分別材料連接地并且導電地與連接導體相連接；
[0013]圖2示出了半導體模塊的截面圖，該半導體模塊包含兩個分別具有內螺紋的連接塊，其中每個連接塊借助于連接導體材料連接地并且導電地與電路載體相連接；
[0014]圖3示出了兩個在圖1中所示的、分別材料連接地并且導電地與連接導體相連接的連接塊的不同的圖示；
[0015]圖4A示出了模塊殼體的分段的透視頂視圖，在圖1和圖3中示出的連接導體噴射到該模塊殼體中；
[0016]圖4B示出了根據圖4A的結構的側視圖；
[0017]圖4C示出了根據圖4A的結構的透視底視圖；
[0018]圖5示出了半導體模塊的截面圖，該半導體模塊包含兩個分別具有外螺紋的連接塊，其中每個連接塊借助于連接導體材料連接地并且導電地與電路載體相連接;以及
[0019]圖6示出了兩個半導體模塊的透視頂視圖，其中每個半導體模塊包含多個具有內螺紋的連接塊，在該些連接塊處螺紋連接導體盤并且因此導電地與半導體模塊相連接。
[0020]在附圖中的圖示不是按比例的。如果不另外說明，在附圖中相同的附圖標記表示相同的或相同作用的元件。
【具體實施方式】
[0021]圖1示出了兩個導電的連接塊5的總覽圖。每個連接塊5具有帶有螺紋軸a的螺紋50，在此僅示例性地為內螺紋。此外，對于每個連接塊5存在具有第一分段41和第二分段42的連接導體4。在其第一分段41處，每個連接導體4在第一連接位置處與隸屬的連接塊5固定地并且導電地相連接。該第一連接位置能夠例如位于連接塊5的相對于螺紋50的側面，然而也能夠位于其他位置。
[0022]在連接塊5和連接導體4之間的連接能夠是材料連接并且例如被構造為釬焊連接(硬釬焊連接或者軟釬焊連接)或者焊接連接(例如通過激光焊接制造)。在釬焊連接的情況下，使用的焊料或者鄰接連接導體4或者鄰接連接塊5，并且在焊接連接的情況下連接導體4鄰接連接塊5。
[0023]在連接塊5和連接導體4之間的連接也能夠被構造為鉚接并且例如以搖擺鉚接方法(Taume Inietverfahren)制作。在此，連接導體4在其第一分段41處從其相對于內螺紋的底側插入連接塊5的預制的孔或者別的開口中，使得連接導體4的構造在第一分段41處的自由端在連接塊5的另外的孔中突出，該另外的孔形成內螺紋的開口或者用于該內螺紋。該內螺紋能夠在執行搖擺鉚接方法之前或之后在另外的孔的區域中產生。
[0024]在制造在連接塊5和連接導體4之間的連接之前，連接導體4能夠適應于半導體模塊的預定的結構而彎曲，之后在該半導體模塊中構造該連接導體。在此連接導體4能夠例如由金屬片沖孔并且然后彎曲成期望的最終形狀，在該最終形狀中該連接導體也具有在其半導體模塊中構造的狀態。
[0025]在連接塊5和連接導體4之間的連接能夠基本上在連接導體4彎曲之前或之后實現，然而也在兩個彎曲步驟之間實現，在該兩個彎曲步驟中連接導體4被分別地彎曲。
[0026]第二分段42用于將相應的連接導體4與半導體模塊100的元件、例如電路載體2或者半導體芯片I電地和機械地相連接。相應的連接能夠例如通過釬焊、通過含金屬粉末的膏體的燒結(例如含有銀粉末的膏體)、通過焊接或者通過導通粘結劑的導電粘結來制成。在此圖2作為示例示出了通過半導體模塊100的橫截面。
[0027]半導體模塊100具有電絕緣的模塊殼體6，以及電路載體2，其與模塊殼體6例如通過粘結、材料連接進行連接。
[0028]模塊殼體6能夠例如包含殼體框架61，以及殼體蓋62，其設置在殼體框架61之上。
[0029]電路載體2具有帶有上側20t的介質絕緣載體20，在該介質絕緣載體上施加有上金屬化層21，以及可選的下金屬化層22，其被施加在介質絕緣載體20的背對上側20t的下側20b上