[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

DE102021121797A1 - Leistungshalbleitermodul mit buchse oder einpresspin und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Leistungshalbleitermodul mit buchse oder einpresspin und verfahren zu seiner herstellung Download PDF

Info

Publication number
DE102021121797A1
DE102021121797A1 DE102021121797.0A DE102021121797A DE102021121797A1 DE 102021121797 A1 DE102021121797 A1 DE 102021121797A1 DE 102021121797 A DE102021121797 A DE 102021121797A DE 102021121797 A1 DE102021121797 A1 DE 102021121797A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
substrate
power semiconductor
encapsulation
semiconductor module
socket
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021121797.0A
Other languages
English (en)
Inventor
Ajay Poonjal Pai
Tao Hong
Oliver Markus Kreiter
Adrian Lis
Matthias Rose
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE102021121797.0A priority Critical patent/DE102021121797A1/de
Priority to US17/875,929 priority patent/US20230054812A1/en
Publication of DE102021121797A1 publication Critical patent/DE102021121797A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/49—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions wire-like arrangements or pins or rods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4846—Leads on or in insulating or insulated substrates, e.g. metallisation
    • H01L21/4853—Connection or disconnection of other leads to or from a metallisation, e.g. pins, wires, bumps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3121—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed a substrate forming part of the encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49811—Additional leads joined to the metallisation on the insulating substrate, e.g. pins, bumps, wires, flat leads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49833—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers the chip support structure consisting of a plurality of insulating substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/50—Fixed connections
    • H01R12/51—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures
    • H01R12/55—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures characterised by the terminals
    • H01R12/58—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures characterised by the terminals terminals for insertion into holes
    • H01R12/585—Terminals having a press fit or a compliant portion and a shank passing through a hole in the printed circuit board
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Combinations Of Printed Boards (AREA)

Abstract

Ein Leistungshalbleitermodul weist ein erstes Substrat und ein zweites Substrat, mindestens einen Leistungshalbleiterchip, der zwischen einer ersten Seite des ersten Substrats und einer ersten Seite des zweiten Substrats angeordnet und mit diesen thermisch gekoppelt ist, wobei der mindestens eine Leistungshalbleiterchip elektrisch mit der ersten Seite des ersten Substrats gekoppelt ist, mindestens eine Buchse, wobei ein erstes Ende der Buchse auf der ersten Seite des ersten Substrats angeordnet und mit dieser elektrisch gekoppelt ist, und eine Verkapselung auf, die den mindestens einen Leistungshalbleiterchip, die mindestens eine Buchse und das erste und zweite Substrat verkapselt, wobei mindestens Teile einer zweiten Seite des ersten Substrats, die der ersten Seite des ersten Substrats gegenüberliegt, und mindestens Teile einer zweiten Seite des zweiten Substrats, die der ersten Seite des zweiten Substrats gegenüberliegt, von der Verkapselung freigelegt sind, und wobei ein zweites Ende der mindestens einen Buchse an der Verkapselung freigelegt und so konfiguriert ist, dass es einen Einpresspin aufnehmen kann, so dass der mindestens eine Leistungshalbleiterchip von außen elektrisch kontaktiert werden kann.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Leistungshalbleitermodule, insbesondere auf ein Leistungshalbleitermodul, das eine Buchse oder einen Einpresspin aufweist, sowie auf Verfahren zur Herstellung solcher Leistungshalbleitermodule.
  • HINTERGRUND
  • Ein Leistungshalbleitermodul weist externe Kontakte (z.B. in Form von Stiften oder Pads) wie Steuerkontakte, Sensorkontakte und Leistungskontakte auf, die so konfiguriert sind, dass sie das Leistungshalbleitermodul mit einer externen Vorrichtung verbinden. Die Kopplung eines Leistungshalbleitermoduls mit einer externen Vorrichtung kann ein Löten, Sintern oder Kleben der Stifte oder Pads auf eine Anwendungsplatine aufweisen. Diese Arten von Kopplungsprozessen können jedoch zeitaufwendig sein und die Qualität der resultierenden Verbindung kann variieren. Um den Kopplungsprozess zu vereinfachen, zu beschleunigen und die Gesamtkosten für die Herstellung zu senken, kann es wünschenswert sein, eine Alternative anzubieten. Verbesserte Leistungshalbleitermodule sowie verbesserte Verfahren zur Herstellung von Leistungshalbleitermodulen können helfen, diese und andere Probleme zu lösen.
  • KURZFASSUNG
  • Verschiedene Aspekte betreffen ein Leistungshalbleitermodul, das Folgendes aufweist: ein erstes Substrat und ein zweites Substrat, mindestens einen Leistungshalbleiterchip, der zwischen einer ersten Seite des ersten Substrats und einer ersten Seite des zweiten Substrats angeordnet ist, wobei der mindestens eine Leistungshalbleiterchip mit mindestens der ersten Seite des ersten Substrats elektrisch und thermisch gekoppelt ist, mindestens eine Buchse, wobei ein erstes Ende der Buchse auf der ersten Seite des ersten Substrats angeordnet und mit dieser elektrisch gekoppelt ist, und eine Verkapselung, die den mindestens einen Leistungshalbleiterchip, die mindestens einen Buchse und das erste und das zweite Substrat einkapselt, wobei mindestens Teile einer zweiten Seite des ersten Substrats, die der ersten Seite des ersten Substrats gegenüberliegt, und mindestens Teile einer zweiten Seite des zweiten Substrats, die der ersten Seite des zweiten Substrats gegenüberliegt, von der Verkapselung freigelegt sind, und wobei ein zweites Ende der mindestens einen Buchse an der Verkapselung freigelegt und so konfiguriert ist, dass es einen Einpresspin aufnehmen kann, so dass der mindestens eine Leistungshalbleiterchip von außen elektrisch kontaktiert werden kann.
  • Verschiedene Aspekte beziehen sich auf ein Leistungshalbleitermodul, das aufweist: ein erstes Substrat und ein zweites Substrat, mindestens einen Leistungshalbleiterchip, der zwischen einer ersten Seite des ersten Substrats und einer ersten Seite des zweiten Substrats angeordnet und mit diesen thermisch gekoppelt ist, wobei der mindestens eine Leistungshalbleiterchip elektrisch mit der ersten Seite des ersten Substrats gekoppelt ist, mindestens einen Einpresspin, der auf der ersten Seite des ersten Substrats angeordnet und mit dieser elektrisch gekoppelt ist, und eine Verkapselung, die den mindestens einen Leistungshalbleiterchip, den mindestens einen Einpresspin und das erste und zweite Substrat einkapselt, wobei mindestens Teile einer zweiten Seite des ersten Substrats, die der ersten Seite des ersten Substrats gegenüberliegt, und mindestens Teile einer zweiten Seite des zweiten Substrats, die der ersten Seite des zweiten Substrats gegenüberliegt, von der Verkapselung freigelegt sind, und wobei ein externer Teil des mindestens einen Einpresspins von der Verkapselung freigelegt ist, um einen externen Kontakt des Leistungshalbleitermoduls zu bilden.
  • Verschiedene Aspekte beziehen sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen eines ersten Substrats und eines zweiten Substrats, Anordnen mindestens eines Leistungshalbleiterchips zwischen einer ersten Seite des ersten Substrats und einer ersten Seite des zweiten Substrats und thermisches Koppeln des mindestens einen Leistungshalbleiterchips mit dem ersten und dem zweiten Substrat, elektrisches Koppeln des mindestens einen Leistungshalbleiterchips mit dem ersten Substrat, Anordnen mindestens einer Buchse oder mindestens eines Einpresspins auf der ersten Seite des ersten Substrats und elektrisches Koppeln der mindestens einen Buchse oder des mindestens einen Einpresspins mit der ersten Seite des ersten Substrats, und Verkapseln des mindestens einen Leistungshalbleiterchips, der mindestens einen Buchse oder des mindestens einen Einpresspins und des ersten und zweiten Substrats mit einer Verkapselung, so dass mindestens Teile einer zweiten Seite des ersten Substrats, die der ersten Seite des ersten Substrats gegenüberliegt, und mindestens Teile einer zweiten Seite des zweiten Substrats, die der ersten Seite des zweiten Substrats gegenüberliegt, von der Verkapselung freigelegt sind, und so dass die mindestens eine Buchse oder der mindestens eine Einpresspin an der Verkapselung freigelegt ist, um einen externen Kontakt des Leistungshalbleitermoduls zu bilden.
  • Figurenliste
  • Die beigefügten Zeichnungen zeigen Beispiele der vorliegenden Offenbarung. Andere Beispiele und viele der beabsichtigten Vorteile der Offenbarung werden angesichts der folgenden detaillierten Beschreibung leicht zu erkennen sein. Die Elemente in den Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu zueinander. Identische Bezugsziffern bezeichnen entsprechende ähnliche Teile.
    • 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Leistungshalbleitermoduls, das mindestens eine geneigte Buchse aufweist.
    • Die 2A und 2B zeigen jeweils eine Schnittdarstellung eines weiteren Leistungshalbleitermoduls, das eine im Wesentlichen gerade Buchse aufweist.
    • Die 3A bis 3D zeigen Schnittansichten von weiteren Leistungshalbleitermodulen, die mindestens einen Einpresspin aufweisen.
    • Die 4A und 4B zeigen Draufsichten von weiteren Leistungshalbleitermodulen, die eine Vielzahl von Buchsen (4A) bzw. eine Vielzahl von Einpresspins (4B) aufweisen.
    • 5 ist ein Flussdiagramm für ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung von Leistungshalbleitermodulen.
    • 6 zeigt ein Leistungshalbleitermodul, das gegenüberliegende Substrate aufweist, wobei die Buchsen mit beiden Substraten verbunden sind.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Obwohl ein bestimmtes Merkmal oder ein bestimmter Aspekt eines Beispiels nur in Bezug auf eine von mehreren Implementierungen offenbart sein kann, kann ein solches Merkmal oder ein solcher Aspekt mit einem oder mehreren anderen Merkmalen oder Aspekten der anderen Implementierungen kombiniert werden, wie es für eine gegebene oder bestimmte Anwendung erwünscht und vorteilhaft sein kann, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes vermerkt ist oder technische Einschränkungen bestehen. Soweit die Begriffe „umfassen“, „haben“, „mit“ oder andere Varianten davon in der detaillierten Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet werden, sind diese Begriffe ähnlich wie der Begriff „aufweisen“ als einschließend zu verstehen. Die Begriffe „gekoppelt“ und „verbunden“, sowie deren Ableitungen können verwendet werden. Es versteht sich von selbst, dass diese Begriffe verwendet werden können, um anzuzeigen, dass zwei Elemente miteinander kooperieren oder interagieren, unabhängig davon, ob sie in direktem physischen oder elektrischen Kontakt stehen, oder ob sie nicht in direktem Kontakt zueinander stehen; zwischen den „zusammengefügten", „angebrachten“ oder „verbundenen“ Elementen können Zwischenelemente oder -schichten vorgesehen sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die „zusammengefügten", „angebrachten“ oder „verbundenen“ Elemente in direktem Kontakt zueinander stehen. Auch der Begriff „beispielhaft“ ist lediglich als Beispiel gemeint und nicht als das Beste oder Optimum.
  • Die Beispiele für ein Leistungshalbleitermodul können verschiedene Arten von Halbleiterchips oder in die Halbleiterchips integrierte Schaltungen verwenden, darunter AC/DC- oder DC/DC-Wandlerschaltungen, Leistungs-MOS-Transistoren, Leistungs-Schottky-Dioden, JFETs (Junction Gate Field Effect Transistors), Leistungs-Bipolartransistoren, integrierte Logikschaltungen, analoge integrierte Schaltungen, integrierte Mixed-Signal-Schaltungen, Sensorschaltungen, integrierte Leistungsschaltungen usw. In den Beispielen können auch Halbleiterchips verwendet werden, die MOS-Transistorstrukturen oder vertikale Transistorstrukturen wie z.B. IGBT-Strukturen (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder allgemein Transistorstrukturen aufweisen, bei denen mindestens ein elektrisches Kontaktpad auf einer ersten Hauptfläche des Halbleiterchips und mindestens ein weiteres elektrisches Kontaktpad auf einer zweiten Hauptfläche des Halbleiterchips, die der ersten Hauptfläche gegenüberliegt, angeordnet ist.
  • Ein effizientes Leistungshalbleitermodul kann z.B. den Materialverbrauch, die ohmschen Verluste, den chemischen Abfall usw. reduzieren und somit Energie- und/oder Ressourceneinsparungen ermöglichen. Verbesserte Leistungshalbleitermodule, sowie verbesserte Verfahren zur Herstellung von Leistungshalbleitermodulen, wie sie in dieser Beschreibung beschrieben werden, können daher zumindest indirekt zu grünen Technologielösungen beitragen, d.h. zu klimafreundlichen Lösungen, die eine Verringerung des Energie- und/oder Ressourcenverbrauchs ermöglichen.
  • 1 zeigt ein Leistungshalbleitermodul 100, das ein erstes Substrat 110 und ein zweites Substrat 120, mindestens einen Leistungshalbleiterchip 130, mindestens eine Buchse 140 und eine Verkapselung 150 aufweist, die den mindestens einen Leistungshalbleiterchip 130, die mindestens eine Buchse 140 und das erste und zweite Substrat 110, 120 einkapselt.
  • Der mindestens eine Leistungshalbleiterchip 130 ist zwischen einer ersten Seite 111 des ersten Substrats 110 und einer ersten Seite 121 des zweiten Substrats 120 angeordnet und mit diesen thermisch gekoppelt. Außerdem ist der mindestens eine Leistungshalbleiterchip 130 elektrisch mit der ersten Seite 111 des ersten Substrats 110 verbunden. Das erste und das zweite Substrat 110, 120 können auch jeweils zweite Seiten 112, 122 aufweisen, die gegenüber den jeweiligen ersten Seiten 111, 121 angeordnet sind. Die zweiten Seiten 112, 122 der ersten und zweiten Substrate 110, 120 können zumindest teilweise von der Verkapselung 150 freigelegt sein, insbesondere von gegenüberliegenden ersten und zweiten Seiten 151, 152 der Verkapselung.
  • Die mindestens eine Buchse 140 weist ein erstes Ende 141 und ein gegenüberliegendes zweites Ende 142 auf, wobei das erste Ende 141 auf der ersten Seite 111 des ersten Substrats 110 angeordnet und mit dieser elektrisch verbunden ist. Das zweite Ende 142 der mindestens einen Buchse 140 ist von der Verkapselung 150 freigelegt. Das zweite Ende 142 kann zum Beispiel an einer lateralen Seite 153 der Verkapselung freiliegen, wobei die lateralen Seiten 153 die erste und zweite Seite 151, 152 der Verkapselung 150 verbinden. Das zweite Ende 142 der mindestens einen Buchse 140 ist so gestaltet, dass es einen Einpresspin aufnehmen kann, so dass der mindestens eine Leistungshalbleiterchip 130 von außen elektrisch kontaktiert werden kann.
  • Die Verkapselung 150 ist so konfiguriert, dass sie den mindestens einen Leistungshalbleiterchip 130, die mindestens eine Buchse 140 und die ersten und zweiten Substrate 110, 120 einkapselt. Die Verkapselung 150 kann insbesondere so gestaltet sein, dass sie den Halbleiterchip 130 vor Umwelteinflüssen schützt. Bei der Verkapselung 150 kann es sich beispielsweise um einen Formkörper handeln.
  • Das Leistungshalbleitermodul 100, insbesondere der Leistungshalbleiterchip 130, kann so konfiguriert sein, dass er mit hoher elektrischer Spannung und/oder hohem Strom arbeitet. Das Leistungshalbleitermodul 100 kann zum Beispiel so konfiguriert sein, dass es mit einer Spannung von 100V oder mehr, oder 500V oder mehr, oder 1kV oder mehr, oder 10kV oder mehr arbeitet. Das Leistungshalbleitermodul 100 kann z.B. eine Halbbrückenschaltung, eine Vollbrückenschaltung, eine Konverterschaltung, eine Inverterschaltung, usw. aufweisen.
  • Das Leistungshalbleitermodul 100 kann für doppelseitige Kühlung konfiguriert sein, d.h. Kühlkörper können sowohl auf der zweiten Seite 112 des ersten Substrats 110 als auch auf der zweiten Seite 122 des zweiten Substrats 120 angeordnet sein. Es ist aber auch möglich, dass eine Applikationsplatine auf mindestens einer der zweiten Seiten 112, 122 angeordnet ist.
  • Das erste und das zweite Substrat 110, 120 können Substrate desselben Typs sein oder sie können Substrate unterschiedlichen Typs sein. Die ersten und/oder zweiten Substrate 110, 120 können zum Beispiel ein Substrat des Typs Direct Copper Bond (DCB), Direct Aluminium Bond (DAB), Active Metal Brazing (AMB) oder Leiterrahmen sein. Das erste und/oder zweite Substrat 110, 120 kann zum Beispiel Al, Cu oder Fe oder eine Legierung aus einem oder mehreren dieser Metalle aufweisen oder daraus bestehen. Die ersten Seiten 111, 121 der ersten und zweiten Substrate 110, 120 können so strukturiert sein, dass sie Leiterbahnen und Kontaktflächen aufweisen.
  • Gemäß einem Beispiel weist das Leistungshalbleitermodul 100 mehr als einen Leistungshalbleiterchip 130 auf. Die mehr als ein Leistungshalbleiterchips 130 können alle vom gleichen Typ oder von verschiedenen Typen sein. Die mehr als ein Leistungshalbleiterchips 130 können durch das erste Substrat 110 und/oder das zweite Substrat 120 elektrisch gekoppelt sein. Alle der mehr als einen Leistungshalbleiterchips 130 können auf der ersten Seite 111 des ersten Substrats angeordnet sein, oder ein oder mehrere Leistungshalbleiterchips 130 können stattdessen auf der ersten Seite 121 des zweiten Substrats 120 angeordnet sein.
  • Gemäß einem Beispiel weist das Leistungshalbleitermodul 100 einen thermisch und elektrisch leitenden Abstandshalter 160 auf, der zwischen dem Leistungshalbleiterchip 130 und dem zweiten Substrat 120 angeordnet ist. Der leitende Abstandshalter 160 kann so konfiguriert sein, dass er eine Leistungselektrode auf der Oberseite des Leistungshalbleiterchips 130 mit dem zweiten Substrat 120 elektrisch koppelt. Gemäß einem Beispiel weist das Leistungshalbleitermodul 100 einen oder mehrere weitere leitende Abstandshalter auf, die so konfiguriert sind, dass sie Kontaktflächen auf den ersten Seiten 111, 121 des ersten und zweiten Substrats 110, 120 elektrisch miteinander koppeln.
  • Die mindestens eine Buchse 140 kann jedes geeignete Metall oder jede geeignete Metalllegierung aufweisen oder daraus bestehen, zum Beispiel Al, Cu oder Fe oder eine Legierung aus einem oder mehreren dieser Metalle. Die mindestens eine Buchse 140 kann beispielsweise gelötet, gesintert, geschweißt oder mit der ersten Seite 111 des ersten Substrats 110 verklebt sein. Insbesondere kann die mindestens eine Buchse 140 direkt mit der ersten Seite 111 des ersten Substrats 110 verbunden sein, ohne dazwischenliegende Befestigungselemente.
  • Gemäß einem Beispiel weist das Leistungshalbleitermodul 100 eine Vielzahl von Buchsen 140 auf. Insbesondere können einige, die meisten oder alle externen Kontakte des Leistungshalbleitermoduls 100 durch Buchsen 140 gebildet werden. Bei Steuerkontakten oder Sensorkontakten (z.B. einem Gate-Kontakt oder einem Temperaturmesskontakt) kann eine einzige Buchse 140 pro externem Kontakt ausreichend sein. Bei Leistungskontakten (z.B. Source-, Drain-, Emitter-, Kollektor- oder Phasenkontakten) können mehrere Buchsen 140 pro externem Kontakt notwendig sein, um die jeweiligen elektrischen Ströme zu führen.
  • Einem Beispiel zufolge weist das Leistungshalbleitermodul 100 eine Vielzahl von Buchsen 140 auf, wobei alle Buchsen 140 auf der ersten Seite 111 des ersten Substrats 110 angeordnet sind. Gemäß einem anderen Beispiel ist mindestens eine Buchse 140 auf der ersten Seite 111 des ersten Substrats 110 und mindestens eine weitere Buchse 140 auf der ersten Seite 121 des zweiten Substrats 120 angeordnet. Gemäß einem weiteren Beispiel sind alle Buchsen 140 auf der ersten Seite 121 des zweiten Substrats 120 angeordnet.
  • Wie in 1 gezeigt, kann die Buchse 140 so geneigt sein, dass eine erste Stirnfläche 141_1 am ersten Ende 141 der Buchse 140 dem ersten Substrat 110, insbesondere der ersten Seite 111 des ersten Substrats 110, zugewandt ist. Eine zweite Endfläche 142_2 am zweiten Ende 142 der Buchse 140 kann in einem Winkel zur ersten Endfläche 141_1 angeordnet sein. Der Winkel zwischen den Endflächen 141_1, 142_2 kann z.B. im Bereich von 45° bis 135°, insbesondere etwa 90°, liegen. Die erste Endfläche 141_1 kann im Wesentlichen parallel zur ersten Seite 111 des ersten Substrats 110 angeordnet sein. Die zweite Stirnfläche 142_2 kann im Wesentlichen parallel zu der jeweiligen lateralen Seite 153 der Verkapselung 150 angeordnet sein. Die zweite Endfläche 142_2 kann im Wesentlichen senkrecht zur ersten Seite 111 des ersten Substrats 110 angeordnet sein.
  • In dem in 1 gezeigten Beispiel ragt das zweite Ende 142 der Buchse 140 aus der Verkapselung 150 heraus. Es ist jedoch auch möglich, dass die Buchse 140 nicht aus der Verkapselung 150 herausragt, so dass die zweite Endfläche 142_2 im Wesentlichen komplanar mit der lateralen Seite 153 ist.
  • Die Verkapselung 150 kann zum Beispiel ein Epoxid aufweisen oder daraus bestehen. Gemäß einem Beispiel kann die Verkapselung 150 außerdem Füllstoffpartikel aufweisen, die so konfiguriert sind, dass sie den Wärmewiderstand der Verkapselung 150 verringern. Die Verkapselung 150 kann z.B. durch Spritzgießen, Formpressen oder Spritzpressen hergestellt werden. Nach einem anderen Beispiel weist die Verkapselung 150 ein Laminat auf oder besteht aus einem Laminat.
  • 2A zeigt ein weiteres Leistungshalbleitermodul 200, das ähnlich oder identisch mit dem Leistungshalbleitermodul 100 sein kann, mit Ausnahme der im Folgenden beschriebenen Unterschiede.
  • Bei dem Leistungshalbleitermodul 200 ist die mindestens eine Buchse 140' nicht geneigt, sondern im Wesentlichen gerade. Mit anderen Worten: Die erste und die zweite Endfläche 141_1, 142_2 der mindestens einen Buchse 140' können im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sein.
  • Darüber hinaus kann das zweite Ende 142 (und die zweite Endfläche 142_2) von der Verkapselung 150 an der zweiten Seite 152 der Verkapselung 150 freigelegt sein. Das freiliegende zweite Ende 142 der mindestens einen Buchse 140' kann ausreichend von der freiliegenden zweiten Seite 122 des zweiten Substrats 120 beabstandet sein, so dass beim Betrieb des Leistungshalbleitermoduls 200 kein Kurzschluss entsteht.
  • Einem Beispiel zufolge weist die zweite Seite 152 der Verkapselung 150 einen vertieften Teil 152_1 auf und das zweite Ende 142 der mindestens einen Buchse 140 ist an dem vertieften Teil 152_1 von der Verkapselung 150 freigelegt. Die zweite Seite 152 weist ebenfalls einen nicht vertieften Teil 152_2 auf, wobei das zweite Substrat 120 an dem nicht vertieften Teil 152_2 von der Verkapselung 150 freigelegt ist. Die zweite Seite 152 der Verkapselung 150 kann zum Beispiel eine Stufe s zwischen dem vertieften Teil 152_1 und dem nicht vertieften Teil 152_2 von 50µm oder mehr, oder 100µm oder mehr, oder 300um oder mehr, oder 500um oder mehr, oder 1mm oder mehr, oder 3mm oder mehr aufweisen.
  • Gemäß einem anderen Beispiel weist das Leistungshalbleitermodul 200 keinen vertieften Teil auf und stattdessen liegt die mindestens eine Buchse 140' im Wesentlichen von der Verkapselung in einer Ebene frei, die das zweite Substrat 120 (insbesondere die zweite Seite 122 des zweiten Substrats 120) umfasst.
  • Einem Beispiel zufolge wird der vertiefte Teil 152_1 mit Hilfe eines Formwerkzeugs hergestellt, das eine entsprechende Vertiefung aufweist. Gemäß einem anderen Beispiel wird der vertiefte Teil 152_1 durch Abtragen von Material aus der Verkapselung gebildet, z.B. durch einen geeigneten Schneid- oder Schleifprozess.
  • Einem Beispiel zufolge weist das Leistungshalbleitermodul 200 eine Vielzahl von Buchsen 140' auf, wobei alle Buchsen 140' innerhalb desselben vertieften Teils 152_1 angeordnet sind. Gemäß einem anderen Beispiel weist das Leistungshalbleitermodul 200 mehr als einen vertieften Teil 152_1 an der zweiten Seite 152 der Verkapselung 150 auf, wobei einige oder alle Buchsen 140' in verschiedenen vertieften Teilen 152_1 angeordnet sind. Der mehr als eine vertiefte Teil 152_1 kann z.B. an verschiedenen lateralen Seiten 153 der Verkapselung 150 angeordnet sein, z.B. an gegenüberliegenden lateralen Seiten 153.
  • 2B zeigt einen Kühlkörper 210 und eine Anwendungsplatine 220, die auf der zweiten Seite 152 der Verkapselung 150 angeordnet sind. Die Applikationsplatine 220 ist über mindestens einen Einpresspin 230, der mit der mindestens einen Buchse 140' eine Presspassung bildet, elektrisch mit dem Leistungshalbleitermodul 200 verbunden. Die Applikationsplatine 220 kann zum Beispiel so konfiguriert sein, dass sie den Leistungshalbleiterchip 130 steuert.
  • Aufgrund der Stufe s zwischen dem vertieften Teil 152_1 und dem nicht vertieften Teil 152_2 kann sich der Kühlkörper über den vertieften Teil 152_1 der zweiten Seite 150 der Verkapselung erstrecken, ohne mit der Applikationsplatine 220 zu kollidieren. Es ist jedoch auch möglich, dass ein Kühlkörper verwendet wird, der sich nicht über den vertieften Teil 152_1 erstreckt.
  • Der mindestens eine Einpresspin 230 kann zum Beispiel mit einer Lötstelle und/oder einer Presspassung mit der Applikationsplatine 220 verbunden werden. Die elektrische Kopplung des Leistungshalbleitermoduls 200 mit der Applikationsplatine 220 kann das Einpressen des Einpresspins 230 in die Buchse 140 aufweisen. Es muss insbesondere nicht notwendig sein, irgendwelche Lötverbindungen zwischen dem Leistungshalbleitermodul 200 und der Applikationsplatine 220 herzustellen.
  • Die 3A bis 3D zeigen verschiedene Beispiele eines Leistungshalbleitermoduls 300, das ähnlich oder identisch mit dem Leistungshalbleitermodul 100 oder 200 sein kann, mit der Ausnahme, dass mindestens ein Einpresspin 310 anstelle eines Buchses 140 verwendet wird, um einen externen Kontakt des Leistungshalbleitermoduls 300 herzustellen.
  • Der mindestens eine Einpresspin 310 kann auf der ersten Seite 111 oder 121 des ersten Substrats 110 oder des zweiten Substrats 120 angeordnet und elektrisch mit ihr verbunden sein, wie dies in Bezug auf die mindestens eine Buchse 140 beschrieben wurde.
  • 3A zeigt ein Beispiel für das Leistungshalbleitermodul 300, bei dem eine geneigte Buchse 140 verwendet wird, um den Einpresspin 310 mit der ersten Seite 111 des ersten Substrats 110 zu verbinden. Der mindestens eine Einpresspin 310 ragt an einer lateralen Seite 153 aus der Verkapselung 150 heraus.
  • Das Koppeln des Leistungshalbleitermoduls 300 mit einer Applikationsplatine kann aufweisen, dass die Applikationsplatine an der lateralen Seite 153 mit dem mindestens einen Einpresspin 310 angeordnet wird und der Einpresspin 310 in eine Buchse oder ein Durchgangsloch der Applikationsplatine gedrückt wird. Es ist insbesondere nicht notwendig, das Leistungshalbleitermodul 300 mit der Anwendungsplatine zu verlöten. Der Einpresspin 310 kann in die Buchse 140 des Leistungshalbleitermoduls 300 eingepresst werden, bevor er in eine Buchse oder ein Durchgangsloch der Leiterplatte gepresst wird.
  • 3B zeigt ein weiteres Beispiel für das Leistungshalbleitermodul 300, bei dem eine gerade Buchse 140' verwendet wird, um den Einpresspin 310 mit der ersten Seite 111 des ersten Substrats 110 zu verbinden. Der mindestens eine Einpresspin 310 ragt daher an der zweiten Seite 152 aus der Verkapselung 150 heraus. Der mindestens eine Einpresspin 310 kann in einem vertieften Teil 152_1 der zweiten Seite 152 angeordnet sein. Nach einem anderen Beispiel weist die zweite Seite 152 keinen vertieften Teil 152_1 auf.
  • In dem in 3C gezeigten Beispiel ist der Einpresspin 310 über eine Fügestelle 320 direkt mit der ersten Seite 111 des ersten Substrats 110 verbunden. Insbesondere wird kein zwischengeschaltetes Verbindungselement wie die Buchse 140 verwendet, um den Einpresspin 310 mit dem ersten Substrat 110 zu verbinden. Die Fügestelle 320 kann zum Beispiel eine Lötverbindung, eine Sinterverbindung, eine Klebeverbindung oder eine Schweißverbindung sein.
  • Der Einpresspin 310 ist auf der ersten Seite 111 des ersten Substrats 110 so angeordnet, dass eine Längsachse des Einpresspins 310 im Wesentlichen parallel zu der ersten Seite 111 verläuft.
  • Gemäß einem Beispiel weist der Einpresspin 310 einen speziellen Kopplungsbereich auf, der mit der Fügestelle 320 gekoppelt ist. Der Kopplungsbereich kann zum Beispiel eine Abflachung und/oder ein Durchgangsloch aufweisen, um die Kopplungsfestigkeit der Fügestelle 320 zu verbessern.
  • In dem in 3D gezeigten Beispiel ist der mindestens eine Einpresspin 310 ebenfalls direkt mit der ersten Seite 111 des ersten Substrats 110 verbunden, wie in 3C beschrieben. In dem Beispiel von 3D ist die Längsachse des Einpressstifts 310 jedoch im Wesentlichen senkrecht zur ersten Seite 111 angeordnet.
  • Gemäß einem Beispiel weist der Einpresspin 310 eine abgeflachte Endfläche auf, die der ersten Seite 111 des ersten Substrats 110 zugewandt ist, um die Verbindungsfestigkeit der Fügestelle 320 zu verbessern.
  • Die 4A und 4B zeigen Draufsichten von weiteren Leistungshalbleitermodulen 400 und 400', die ähnlich oder identisch mit den Leistungshalbleitermodulen 100 bis 300 sein können. Das zweite Substrat 120 sowie die Verkapselung 150 sind in 4A und 4B weggelassen, um das Innere der Leistungshalbleitermodule 400 und 400' zu zeigen.
  • Das in 4A gezeigte Leistungshalbleitermodul 400 weist eine Vielzahl von Buchsen 140 auf, die als externe Kontakte des Leistungshalbleitermoduls 400 dienen. Das Leistungshalbleitermodul 400 kann eine Vielzahl von Leistungshalbleiterchips 130 aufweisen. Auf den Leistungshalbleiterchips 130 können leitende Abstandshalter 160 angeordnet sein. Außerdem kann das Leistungshalbleitermodul 400 einen oder mehrere weitere Abstandshalter 410 aufweisen, um Leiterbahnen auf dem ersten Substrat 110 mit Leiterbahnen auf dem zweiten Substrat 120 elektrisch zu verbinden.
  • Das Halbleitermodul 400 kann Buchsen 140 aufweisen, die an mehr als einer seiner lateralen Seiten angeordnet sind, z.B. an gegenüberliegenden lateralen Seiten, wie in dem Beispiel von 4A gezeigt. Es ist jedoch auch möglich, dass das Leistungshalbleitermodul 400 nur an einer einzigen lateralen Seite angeordnete Buchsen 140 aufweist.
  • Gemäß einem Beispiel weist das Leistungshalbleitermodul 400 Buchsen 140 einer ersten Gruppe von Buchsen 140_1 und Buchsen 140 einer zweiten Gruppe von Buchsen 140_2 auf. Die Buchsen 140 der ersten Gruppe von Buchsen 140_1 können zum Beispiel Steuerkontakte und/oder Sensorkontakte des Leistungshalbleitermoduls 400 sein. Bei den Buchsen 140 der zweiten Gruppe von Buchsen 140_2 kann es sich beispielsweise um Leistungskontakte des Leistungshalbleitermoduls 400 handeln.
  • Einem Beispiel zufolge ist jede Buchse 140 der ersten Gruppe von Buchsen 140_1 elektrisch mit einem anderen Teil des Leistungshalbleitermoduls 400 verbunden und bietet daher eine andere Art von externem Steuerkontakt oder externem Sensorkontakt. Gemäß einem Beispiel sind mehrere der Buchsen 140 (z.B. zwei Buchsen 140, drei Buchsen 140, ...) der zweiten Gruppe von Buchsen 140_2 elektrisch mit demselben Teil des Leistungshalbleitermoduls 400 gekoppelt und bilden daher einen gemeinsamen externen Leistungskontakt.
  • Einem Beispiel zufolge werden einige der externen Kontakte des Leistungshalbleitermoduls 400 durch Buchsen 140 und andere externe Kontakte durch Leiterrahmenteile bereitgestellt. Zum Beispiel können Steuerkontakte und/oder Sensorkontakte durch Buchsen und Leistungskontakte durch Leiterrahmenteile bereitgestellt werden oder umgekehrt. Einem Beispiel zufolge zeigen die Buchsen 140 einerseits und die Leiterrahmenteile andererseits in senkrechte Richtungen, z.B. so, dass die Leiterrahmenteile von oberhalb der zweiten Seite 152 oder unterhalb der ersten Seite 151 der Verkapselung und die Buchsen 140 von den lateralen Seiten 153 aus kontaktiert werden können.
  • Das in 4B gezeigte Leistungshalbleitermodul 400' kann mit dem Leistungshalbleitermodul 400 identisch sein, mit der Ausnahme, dass das Leistungshalbleitermodul 400' Einpresspins 310 aufweist, die als externe Kontakte dienen. Insbesondere kann eine erste Gruppe von Einpresspins 310_1 der ersten Gruppe von Buchsen 140_1 und eine zweite Gruppe von Einpresspins 310_2 der zweiten Gruppe von Buchsen 140_2 entsprechen.
  • 5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 500 zur Herstellung von Leistungshalbleitermodulen. Das Verfahren 500 kann zum Beispiel zur Herstellung der Leistungshalbleitermodule 100 bis 400' verwendet werden.
  • Das Verfahren 500 weist bei 501 einen Akt des Bereitstellens eines ersten Substrats und eines zweiten Substrats auf, bei 502 einen Akt des Anordnens mindestens eines Leistungshalbleiterchips zwischen einer ersten Seite des ersten Substrats und einer ersten Seite des zweiten Substrats und des thermischen Koppelns des mindestens einen Leistungshalbleiterchips mit dem ersten und dem zweiten Substrat, bei 503 einen Akt des elektrischen Verbindens des mindestens einen Leistungshalbleiterchips mit dem ersten Substrat, bei 504 einen Akt des Anordnens mindestens einer Buchse oder mindestens eines Einpresspins auf der ersten Seite des ersten Substrats und des elektrischen Verbindens der mindestens einen Buchse oder des mindestens einen Einpresspins mit der ersten Seite des ersten Substrats, und bei 505 ein Akt des Verkapselns des mindestens einen Leistungshalbleiterchips, der mindestens einen Buchse oder des mindestens einen Einpresspins und des ersten und zweiten Substrats mit einem Verkapselungsmittel, so dass mindestens Teile einer zweiten Seite des ersten Substrats, die der ersten Seite des ersten Substrats gegenüberliegt, und mindestens Teile einer zweiten Seite des zweiten Substrats, die der ersten Seite des zweiten Substrats gegenüberliegt, von dem Verkapselungsmittel freigelegt sind, und so, dass der mindestens eine Buchse oder der mindestens eine Einpresspin an der Verkapselung freigelegt ist, um einen externen Kontakt des Leistungshalbleitermoduls zu bilden.
  • 6 zeigt ein weiteres Leistungshalbleitermodul 600, das ähnlich oder identisch mit einem der Leistungshalbleitermodule 100 bis 400' sein kann. Das Leistungshalbleitermodul 600 weist mindestens einen Leistungshalbleiterchip 130 auf, der auf dem ersten Substrat 110 angeordnet ist, und mindestens einen weiteren Leistungshalbleiterchip 130', der auf dem zweiten Substrat 120 angeordnet ist. Gemäß einem Beispiel weist das Leistungshalbleitermodul 600 die Abstandshalter 160 nicht auf (vgl. 1).
  • Das Leistungshalbleitermodul 600 kann ferner eine Vielzahl von Buchsen 140 aufweisen. Gemäß einem Beispiel sind eine oder mehrere der Buchsen 140 mit dem ersten Substrat 110 und eine oder mehrere weitere Buchsen 140 mit dem zweiten Substrat 120 verbunden. Die Buchsen können zum Beispiel an einer oder mehreren lateralen Seiten 153 aus der Verkapselung 150 herausragen.
  • Gemäß einem anderen Beispiel weist das Leistungshalbleitermodul 600 anstelle der Buchsen 140 die Einpresspins 310 auf, wie z.B. in 3C beschrieben.
  • BEISPIELE
  • Im Folgenden werden das Leistungshalbleitermodul sowie das Verfahren zur Herstellung von Leistungshalbleitermodulen anhand konkreter Beispiele näher erläutert.
  • Beispiel 1 ist ein Leistungshalbleitermodul, das aufweist: ein erstes Substrat und ein zweites Substrat, mindestens einen Leistungshalbleiterchip, der zwischen einer ersten Seite des ersten Substrats und einer ersten Seite des zweiten Substrats angeordnet ist, wobei der mindestens eine Leistungshalbleiterchip mit mindestens der ersten Seite des ersten Substrats elektrisch und thermisch gekoppelt ist, mindestens eine Buchse, wobei ein erstes Ende der Buchse auf der ersten Seite des ersten Substrats angeordnet und mit dieser elektrisch gekoppelt ist, und eine Verkapselung, die den mindestens einen Leistungshalbleiterchip, die mindestens eine Buchse und das erste und das zweite Substrat einkapselt, wobei mindestens Teile einer zweiten Seite des ersten Substrats, die der ersten Seite des ersten Substrats gegenüberliegt, und mindestens Teile einer zweiten Seite des zweiten Substrats, die der ersten Seite des zweiten Substrats gegenüberliegt, von der Verkapselung freigelegt sind, und wobei ein zweites Ende der mindestens einen Buchse an der Verkapselung freigelegt ist und so konfiguriert ist, dass es einen Einpresspin aufnehmen kann, so dass der mindestens eine Halbleiterchip von außen elektrisch kontaktiert werden kann.
  • Beispiel 2 ist das Leistungshalbleitermodul nach Beispiel 1, wobei die Verkapselung eine erste Seite und eine gegenüberliegende zweite Seite aufweist, wobei das erste Substrat an der ersten Seite der Verkapselung angeordnet ist und das zweite Substrat an der zweiten Seite der Verkapselung angeordnet ist, und wobei das zweite Ende der mindestens einen Buchse an der zweiten Seite der Verkapselung freigelegt ist.
  • Beispiel 3 ist das Leistungshalbleitermodul nach Beispiel 2, wobei die zweite Seite der Verkapselung einen vertieften Teil aufweist, und wobei das zweite Ende der mindestens einen Buchse an dem vertieften Teil aus der Verkapselung herausragt.
  • Beispiel 4 ist das Leistungshalbleitermodul nach Beispiel 1, wobei die Verkapselung eine erste Seite und eine gegenüberliegende zweite Seite aufweist, wobei das erste Substrat an der ersten Seite der Verkapselung und das zweite Substrat an der zweiten Seite der Verkapselung angeordnet ist, und wobei das zweite Ende der mindestens einen Buchse an einer lateralen Seite der Verkapselung, die die erste und zweite Seite der Verkapselung verbindet, aus der Verkapselung herausragt.
  • Beispiel 5 ist das Leistungshalbleitermodul nach Beispiel 4, wobei die mindestens eine Buchse so geneigt ist, dass eine erste Endfläche am ersten Ende der Buchse dem ersten Substrat zugewandt ist.
  • Beispiel 6 ist das Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei die mindestens eine Buchse so konfiguriert ist, dass sie einen Steuerkontakt oder einen Sensorkontakt des Leistungshalbleitermoduls bereitstellt, oder wobei die mindestens eine Buchse so konfiguriert ist, dass sie einen Leistungskontakt des Leistungshalbleitermoduls bereitstellt.
  • Beispiel 7 ist ein Leistungshalbleitermodul, das aufweist: ein erstes Substrat und ein zweites Substrat, mindestens einen Leistungshalbleiterchip, der zwischen einer ersten Seite des ersten Substrats und einer ersten Seite des zweiten Substrats angeordnet und mit diesen thermisch gekoppelt ist, wobei der mindestens eine Leistungshalbleiterchip elektrisch mit der ersten Seite des ersten Substrats gekoppelt ist, mindestens einen Einpresspin, der auf der ersten Seite des ersten Substrats angeordnet und mit dieser elektrisch gekoppelt ist, und eine Verkapselung, die den mindestens einen Leistungshalbleiterchip, den mindestens einen Einpresspin und das erste und zweite Substrat einkapselt, wobei mindestens Teile einer zweiten Seite des ersten Substrats, die der ersten Seite des ersten Substrats gegenüberliegt, und mindestens Teile einer zweiten Seite des zweiten Substrats, die der ersten Seite des zweiten Substrats gegenüberliegt, von der Verkapselung freigelegt sind, und wobei ein externer Teil des mindestens einen Einpresspins von der Verkapselung freigelegt ist, um einen externen Kontakt des Leistungshalbleitermoduls zu bilden.
  • Beispiel 8 ist das Leistungshalbleitermodul nach Beispiel 7, wobei die Verkapselung eine erste Seite und eine gegenüberliegende zweite Seite aufweist, wobei das erste Substrat an der ersten Seite der Verkapselung angeordnet ist und das zweite Substrat an der zweiten Seite der Verkapselung angeordnet ist, und wobei der externe Teil des mindestens einen Einpresspins an einer lateralen Seite der Verkapselung freiliegt, die die erste und zweite Seite der Verkapselung verbindet.
  • Beispiel 9 ist das Leistungshalbleitermodul nach Beispiel 8, wobei das Leistungshalbleitermodul dazu konfiguriert ist, mit einer gedruckten Leiterplatte gekoppelt zu werden, so dass eine laterale Seite, von der sich der mindestens eine Einpresspin erstreckt, der gedruckten Leiterplatte zugewandt ist.
  • Beispiel 10 ist das Leistungshalbleitermodul nach einem der Beispiele 7 bis 9, wobei der mindestens eine Einpresspin direkt auf die erste Seite des ersten Substrats gelötet, gesintert, geschweißt oder geklebt ist, ohne irgendwelche dazwischenliegenden Befestigungselemente.
  • Beispiel 11 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Leistungshalbleitermoduls, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen eines ersten Substrats und eines zweiten Substrats, Anordnen mindestens eines Leistungshalbleiterchips zwischen einer ersten Seite des ersten Substrats und einer ersten Seite des zweiten Substrats und thermisches Koppeln des mindestens einen Leistungshalbleiterchips mit dem ersten und dem zweiten Substrat, elektrisches Koppeln des mindestens einen Leistungshalbleiterchips mit dem ersten Substrat, Anordnen mindestens einer Buchse oder mindestens eines Einpresspins auf der ersten Seite des ersten Substrats und elektrisches Koppeln der mindestens einen Buchse oder des mindestens einen Einpresspins mit der ersten Seite des ersten Substrats, und Verkapseln des mindestens einen Leistungshalbleiterchips, der mindestens einen Buchse oder des mindestens einen Einpresspins und des ersten und zweiten Substrats mit einer Verkapselung, so dass mindestens Teile einer zweiten Seite des ersten Substrats, die der ersten Seite des ersten Substrats gegenüberliegt, und mindestens Teile einer zweiten Seite des zweiten Substrats, die der ersten Seite des zweiten Substrats gegenüberliegt, von der Verkapselung freigelegt sind, und so, dass die mindestens eine Buchse oder der mindestens eine Einpresspin an der Verkapselung freigelegt ist, um einen externen Kontakt des Leistungshalbleitermoduls zu bilden.
  • Beispiel 12 ist das Verfahren nach Beispiel 13, wobei die Verkapselung eine erste Seite und eine gegenüberliegende zweite Seite aufweist, wobei das erste Substrat an der ersten Seite der Verkapselung angeordnet ist und das zweite Substrat an der zweiten Seite der Verkapselung angeordnet ist, und wobei die mindestens eine Buchse oder der mindestens eine Einpresspin an einer lateralen Seite der Verkapselung, die die erste und zweite Seite der Verkapselung verbindet, aus der Verkapselung herausragt.
  • Beispiel 13 ist eine Vorrichtung, die Mittel zur Durchführung des Verfahrens gemäß Beispiel 11 oder 12 aufweist.
  • Obwohl die Offenbarung in Bezug auf eine oder mehrere Ausführungsformen illustriert und beschrieben wurde, können an den illustrierten Beispielen Änderungen und/oder Modifikationen vorgenommen werden, ohne vom Geist und Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen. Insbesondere im Hinblick auf die verschiedenen Funktionen, die von den oben beschriebenen Komponenten oder Strukturen (Anordnungen, Vorrichtungen, Schaltungen, Systeme usw.) ausgeführt werden, sollen die Begriffe (einschließlich des Verweises auf ein „Mittel“), die zur Beschreibung solcher Komponenten verwendet werden, sofern nicht anders angegeben, jeder Komponente oder Struktur entsprechen, die die angegebene Funktion der beschriebenen Komponente ausführt (z.B. die funktionell äquivalent ist), auch wenn sie strukturell nicht äquivalent zu der offengelegten Struktur ist, die die Funktion in den hier dargestellten beispielhaften Implementierungen der Offenbarung ausführt.

Claims (12)

  1. Leistungshalbleitermodul (100), das aufweist: ein erstes Substrat (110) und ein zweites Substrat (120) , mindestens einen Leistungshalbleiterchip (130), der zwischen einer ersten Seite (111) des ersten Substrats (110) und einer ersten Seite (121) des zweiten Substrats (120) angeordnet ist, wobei der mindestens eine Leistungshalbleiterchip (130) elektrisch und thermisch mit mindestens der ersten Seite (111) des ersten Substrats (110) verbunden ist, mindestens eine Buchse (140), wobei ein erstes Ende (141) der Buchse (140) auf der ersten Seite (111) des ersten Substrats (110) angeordnet und mit dieser elektrisch verbunden ist, und eine Verkapselung (150), die den mindestens einen Leistungshalbleiterchip (130), die mindestens eine Buchse (140) und das erste und zweite Substrat (110, 120) verkapselt, wobei mindestens Teile einer zweiten Seite (112) des ersten Substrats (110), die der ersten Seite (111) des ersten Substrats (110) gegenüberliegt, und mindestens Teile einer zweiten Seite (122) des zweiten Substrats (120), die der ersten Seite (121) des zweiten Substrats (120) gegenüberliegt, von der Verkapselung (150) freigelegt sind, und wobei ein zweites Ende (142) der mindestens einen Buchse (140) an der Verkapselung (150) freiliegt und so gestaltet ist, dass es einen Einpresspin aufnehmen kann, so dass der mindestens eine Halbleiterchip (130) von außen elektrisch kontaktiert werden kann.
  2. Leistungshalbleitermodul (200) nach Anspruch 1, wobei die Verkapselung (150) eine erste Seite (151) und eine gegenüberliegende zweite Seite (152) aufweist, wobei das erste Substrat (110) an der ersten Seite (151) der Verkapselung (150) angeordnet ist und das zweite Substrat (120) an der zweiten Seite (152) der Verkapselung (150) angeordnet ist, und wobei das zweite Ende (142) der mindestens einen Buchse (140) an der zweiten Seite (152) der Verkapselung (150) freiliegt.
  3. Leistungshalbleitermodul (200) nach Anspruch 2, wobei die zweite Seite (152) der Verkapselung (150) einen vertieften Teil (152_1) aufweist, und wobei das zweite Ende (142) der mindestens einen Buchse (140) an dem vertieften Teil (152_1) von der Verkapselung (150) freigelegt ist.
  4. Leistungshalbleitermodul (100) nach Anspruch 1, wobei die Verkapselung (150) eine erste Seite (151) und eine gegenüberliegende zweite Seite (152) aufweist, wobei das erste Substrat (110) an der ersten Seite (151) der Verkapselung (150) angeordnet ist und das zweite Substrat (120) an der zweiten Seite (152) der Verkapselung (150) angeordnet ist, und wobei das zweite Ende (142) der mindestens einen Buchse (140) an einer lateralen Seite (153) der Verkapselung (150), die die erste und zweite Seite (151, 152) der Verkapselung (150) verbindet, aus der Verkapselung (150) herausragt.
  5. Leistungshalbleitermodul (100) nach Anspruch 4, wobei die mindestens eine Buchse (140) so geneigt ist, dass eine erste Endfläche (141_1) am ersten Ende (141) der Buchse (140) dem ersten Substrat (110) zugewandt ist.
  6. Leistungshalbleitermodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Buchse (140) so konfiguriert ist, dass sie einen Steuerkontakt oder einen Sensorkontakt des Leistungshalbleitermoduls (100) bereitstellt, oder wobei die mindestens eine Buchse (140) so konfiguriert ist, dass sie einen Leistungskontakt des Leistungshalbleitermoduls (100) bereitstellt.
  7. Leistungshalbleitermodul (300), aufweisend: ein erstes Substrat (110) und ein zweites Substrat (120) , mindestens einen Leistungshalbleiterchip (130), der zwischen einer ersten Seite (111) des ersten Substrats (110) und einer ersten Seite (121) des zweiten Substrats (120) angeordnet und mit diesen thermisch gekoppelt ist, wobei der mindestens eine Leistungshalbleiterchip (130) mit der ersten Seite (111) des ersten Substrats (110) elektrisch verbunden ist, mindestens einen Einpresspin (310), der auf der ersten Seite (111) des ersten Substrats (110) angeordnet und mit dieser elektrisch verbunden ist, und eine Verkapselung (150), die den mindestens einen Leistungshalbleiterchip (130), den mindestens einen Einpresspin (310) und das erste und zweite Substrat (110, 120) verkapselt, wobei mindestens Teile einer zweiten Seite (112) des ersten Substrats (110), die der ersten Seite (111) des ersten Substrats (110) gegenüberliegt, und mindestens Teile einer zweiten Seite (122) des zweiten Substrats (120), die der ersten Seite (121) des zweiten Substrats (120) gegenüberliegt, von der Verkapselung (150) freigelegt sind, und wobei ein externer Teil des mindestens einen Einpresspins (310) von der Verkapselung (150) freigelegt ist, um einen externen Kontakt des Leistungshalbleitermoduls (300) zu bilden.
  8. Leistungshalbleitermodul (300) nach Anspruch 7, wobei die Verkapselung (150) eine erste Seite (151) und eine gegenüberliegende zweite Seite (152) aufweist, wobei das erste Substrat (110) an der ersten Seite (151) der Verkapselung (150) angeordnet ist und das zweite Substrat (120) an der zweiten Seite (152) der Verkapselung (150) angeordnet ist, und wobei der externe Teil des mindestens einen Einpresspins (310) an einer lateralen Seite (153) der Verkapselung (150) freiliegt, die die erste und zweite Seite (151, 152) der Verkapselung (150) verbindet.
  9. Leistungshalbleitermodul (300) nach Anspruch 8, wobei das Leistungshalbleitermodul (300) so konfiguriert ist, dass es mit einer gedruckten Leiterplatte gekoppelt werden kann, so dass eine laterale Seite (153), von der sich der mindestens eine Einpresspin (310) erstreckt, der gedruckten Leiterplatte gegenüberliegt.
  10. Leistungshalbleitermodul (300) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der mindestens eine Einpresspin (310) direkt auf die erste Seite (111) des ersten Substrats (110) gelötet, gesintert, geschweißt oder geklebt ist, ohne irgendwelche dazwischenliegenden Fügeelemente.
  11. Verfahren (500) zum Herstellen eines Leistungshalbleitermoduls, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen (501) eines ersten Substrats und eines zweiten Substrats, Anordnen (502) mindestens eines Leistungshalbleiterchips zwischen einer ersten Seite des ersten Substrats und einer ersten Seite des zweiten Substrats und thermisches Koppeln des mindestens einen Leistungshalbleiterchips mit dem ersten und zweiten Substrat, elektrisches Koppeln (503) des mindestens einen Leistungshalbleiterchips mit dem ersten Substrat, Anordnen (504) mindestens einer Buchse oder mindestens eines Einpresspins auf der ersten Seite des ersten Substrats und elektrisches Verbinden der mindestens einen Buchse oder des mindestens einen Einpresspins mit der ersten Seite des ersten Substrats, und Verkapseln (505) des mindestens einen Leistungshalbleiterchips, der mindestens einen Buchse oder des mindestens einen Einpresspins und des ersten und zweiten Substrats mit einem Verkapselungsmittel, so dass mindestens Teile einer zweiten Seite des ersten Substrats, die der ersten Seite des ersten Substrats gegenüberliegt, und mindestens Teile einer zweiten Seite des zweiten Substrats, die der ersten Seite des zweiten Substrats gegenüberliegt, von dem Verkapselungsmittel freigelegt werden, und so, dass die mindestens eine Buchse oder der mindestens eine Einpresspin an der Verkapselung freiliegt, um einen externen Kontakt des Leistungshalbleitermoduls zu bilden.
  12. Verfahren (500) nach Anspruch 11, wobei die Verkapselung eine erste Seite und eine gegenüberliegende zweite Seite aufweist, wobei das erste Substrat an der ersten Seite der Verkapselung angeordnet ist und das zweite Substrat an der zweiten Seite der Verkapselung angeordnet ist, und wobei die mindestens eine Buchse oder der mindestens eine Einpresspin an einer lateralen Seite der Verkapselung, die die erste und die zweite Seite der Verkapselung verbindet, aus der Verkapselung herausragt.
DE102021121797.0A 2021-08-23 2021-08-23 Leistungshalbleitermodul mit buchse oder einpresspin und verfahren zu seiner herstellung Pending DE102021121797A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021121797.0A DE102021121797A1 (de) 2021-08-23 2021-08-23 Leistungshalbleitermodul mit buchse oder einpresspin und verfahren zu seiner herstellung
US17/875,929 US20230054812A1 (en) 2021-08-23 2022-07-28 Power semiconductor module with rivet or press fit pin and method for fabricating the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021121797.0A DE102021121797A1 (de) 2021-08-23 2021-08-23 Leistungshalbleitermodul mit buchse oder einpresspin und verfahren zu seiner herstellung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021121797A1 true DE102021121797A1 (de) 2023-02-23

Family

ID=85132094

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021121797.0A Pending DE102021121797A1 (de) 2021-08-23 2021-08-23 Leistungshalbleitermodul mit buchse oder einpresspin und verfahren zu seiner herstellung

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20230054812A1 (de)
DE (1) DE102021121797A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021110607A1 (de) * 2021-04-26 2022-10-27 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Gerät mit Funktionskomponente und Kunststoffgehäuseelement und Verfahren zur Überprüfung der Echtheit eines solches Geräts

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012208146A1 (de) 2011-06-03 2012-12-06 Infineon Technologies Ag Verbindungssystem zur herstellung elektrischer verbindungen eines leistungshalbleitermoduls und verfahren zur herstellung solcher verbindungen
DE102009042399B4 (de) 2009-02-13 2015-08-20 Mitsubishi Electric Corp. Leistungshalbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren dafür
EP3214647A1 (de) 2014-10-29 2017-09-06 Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. Wärmeableitende struktur

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009042399B4 (de) 2009-02-13 2015-08-20 Mitsubishi Electric Corp. Leistungshalbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren dafür
DE102012208146A1 (de) 2011-06-03 2012-12-06 Infineon Technologies Ag Verbindungssystem zur herstellung elektrischer verbindungen eines leistungshalbleitermoduls und verfahren zur herstellung solcher verbindungen
EP3214647A1 (de) 2014-10-29 2017-09-06 Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. Wärmeableitende struktur

Also Published As

Publication number Publication date
US20230054812A1 (en) 2023-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102014116383B4 (de) Halbleitergehäuse umfassend ein transistor-chip-modul und ein treiber-chip-modul sowie verfahren zu dessen herstellung
DE102014212376B4 (de) Halbleitervorrichtung
DE102009033321A1 (de) Leistungshalbleitervorrichtung
DE112019005011T5 (de) Halbleiterbauteil und verfahren zur herstellung eines halbleiterbauteils
DE112021002383B4 (de) Halbleitermodul
DE102018124419A1 (de) Halbleiterchippackage und verfarhen zum herstellen desselben
DE202021004370U1 (de) HalbleitermoduL
DE102014117523A1 (de) Elektronische Vorrichtung
DE102018103979B4 (de) Baugruppe mit einer Trägereinrichtung mit einem Chip und einer Komponente, die durch eine Öffnung montiert ist, und Verfahren zur Herstellung und zur Verwendung
DE102020109692A1 (de) Quad-gehäuse mit an anschlüssen an der oberseite eines halbleiterchips angebrachten leitenden clips
DE102016223651A1 (de) Halbleitermodul und halbleitervorrichtung
DE102021121797A1 (de) Leistungshalbleitermodul mit buchse oder einpresspin und verfahren zu seiner herstellung
DE102019119118B4 (de) Halbleitergehäuse, halbleiteranordnung und verfahren zur herstellung eines halbleitergehäuses
DE102018130147A1 (de) Halbleitervorrichtung und verfahren zum herstellen einer halbleitervorrichtung
DE102021125094A1 (de) Halbleitergehäuse mit einem chip-träger mit einem pad-offset-merkmal
DE112021002397T5 (de) Halbleitermodul
DE102017108172A1 (de) SMD-Package
DE102017209904B4 (de) Elektronisches Bauelement, Leadframe für ein elektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauelements und eines Leadframes
DE102019115857A1 (de) Halbleitergehäuse und verfahren zur herstellung eines halbleitergehäuses
DE102021105264B4 (de) Leistungselektronikmodul und Verfahren zur Herstellung eines Leistungselektronikmoduls
DE102021122591A1 (de) Mehrlagiges verbindungsband
DE102022126082B4 (de) Leistungselektronikvorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung
DE102020102653A1 (de) Halbleitervorrichtung mit einem Erweiterungselement zur Luftkühlung
DE102022119564A1 (de) Formgegossenes leistungshalbleitermodul und verfahren zur herstellung desselben
DE102019113082A1 (de) Halbleiter-gehäuse und verfahren zum bilden eines halbleiter-gehäuses

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication