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DE102022120081A1 - Leistungsschaltungsmodul - Google Patents

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DE102022120081A1
DE102022120081A1 DE102022120081.7A DE102022120081A DE102022120081A1 DE 102022120081 A1 DE102022120081 A1 DE 102022120081A1 DE 102022120081 A DE102022120081 A DE 102022120081A DE 102022120081 A1 DE102022120081 A1 DE 102022120081A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
conductive pad
substrate
conductive
circuit
semiconductor device
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
DE102022120081.7A
Other languages
English (en)
Inventor
Atapol Prajuckamol
Che Hiong Chew
Olaf Zschieschang
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.)
Semiconductor Components Industries LLC
Original Assignee
Semiconductor Components Industries LLC
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 Semiconductor Components Industries LLC filed Critical Semiconductor Components Industries LLC
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Abstract

Ein Schaltungsmodul schließt ein Substrat mit einer strukturierten Metalloberfläche ein. Die strukturierte Metalloberfläche schließt eine leitfähige Anschlussfläche, ein erste leitfähige Kontaktfläche und eine zweite leitende Kontaktfläche ein, die nicht an die leitfähige Anschlussfläche angrenzt. Ein erster Schaltungsabschnitt ist auf der ersten leitfähigen Kontaktfläche zusammengesetzt und ein zweiter Schaltungsabschnitt ist auf der zweiten leitfähigen Kontaktfläche zusammengesetzt. Eine leitfähige Brücke koppelt die leitfähige Anschlussfläche und die zweite leitfähige Kontaktfläche elektrisch. Die leitfähige Brücke schließt eine erhöhte Spannweite ein, die sich über und über die erste leitfähige Kontaktfläche hinaus erstreckt.

Description

  • VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Vorteil der U.S.-Patentanmeldung Nr. 17/817,736, eingereicht am 5. August 2022, und der vorläufigen U.S.-Patentanmeldung, Nr. 63/160.171, eingereicht am 11. August 2021, die hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen werden.
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Beschreibung bezieht sich auf das Packaging von Halbleiter-Dies und integrierten Schaltungen.
  • HINTERGRUND
  • Moderne Hochleistungsvorrichtungen werden in einem Halbleiter-Die gefertigt. Hochleistungsvorrichtungen, die hohe Leistungspegel liefern oder schalten können, können zum Beispiel in Leistungsschaltungen für elektrisch angetriebene Fahrzeuge verwendet werden (z. B. elektrische Fahrzeuge (EVs), hybridelektrische Fahrzeuge (HEVs) und elektrische Plug-in-Fahrzeuge (PHEVs)). Die Leistungsvorrichtungen können in einem Halbleiter-Die gefertigt werden. In der Regel sind die Leistungsvorrichtungs-Dies auf einem Substrat montiert, um eine Schaltung auszubilden, und sind in einem Leistungsmodulgehäuse eingeschlossen. Packaging-Technologien für ein Leistungsmodulgehäuse können Leadframes, Die-Befestigung, elektrische Verbindungen und Einkapselung einschließen. Leistungsmodulstifte, die an dem Substrat befestigt sind und sich durch das Leistungsmodulgehäuse erstrecken, können die externen elektrischen Verbindungen (z. B. Leistungsversorgung, Signal- und Erdungsleitungen (Anschlüsse)) zu der eingeschlossenen Schaltung ausbilden.
  • KURZDARSTELLUNG
  • In einem allgemeinen Gesichtspunkt schließt ein Schaltungsmodul ein Substrat mit einer strukturierten Metalloberfläche ein. Die strukturierte Metalloberfläche schließt eine leitfähige Anschlussfläche, ein erste leitfähige Kontaktfläche und eine zweite leitende Kontaktfläche ein, die nicht an die leitfähige Anschlussfläche angrenzt. Ein erster Schaltungsabschnitt ist auf der ersten leitfähigen Kontaktfläche zusammengesetzt und ein zweiter Schaltungsabschnitt ist auf der zweiten leitfähigen Kontaktfläche zusammengesetzt. Eine leitfähige Brücke koppelt die leitfähige Anschlussfläche und die zweite leitfähige Kontaktfläche elektrisch. Die leitfähige Brücke schließt eine erhöhte Spannweite ein, die sich über und über die erste leitfähige Kontaktfläche hinaus erstreckt.
  • In einem allgemeinen Gesichtspunkt schließt ein Leistungsschaltungsgehäuse eine bilateral symmetrische Anordnung einer Vielzahl von leitfähigen Kontaktflächen ein, die auf einer Oberfläche eines Substrats angeordnet sind. Die Vielzahl von leitfähigen Kontaktflächen schließt eine leitfähige Anschlussfläche, die in einem Kantenabschnitt des Substrats entlang einer Oberkante des Substrats angeordnet ist, eine erste leitfähige Kontaktfläche, die in einem oberen Abschnitt des Substrats neben dem Kantenabschnitt angeordnet ist, und eine zweite leitfähige Kontaktfläche ein, die in einem unteren Abschnitt des Substrats neben dem oberen Abschnitt angeordnet ist. Eine erste Teilschaltung ist auf der ersten leitfähigen Kontaktfläche zusammengesetzt und eine zweite Teilschaltung ist auf der zweiten leitfähigen Kontaktfläche zusammengesetzt. Eine leitfähige Brücke koppelt die leitfähige Anschlussfläche und die zweite leitfähige Kontaktfläche. Die leitfähige Brücke schließt eine Spannweite ein, die sich über der ersten leitfähigen Kontaktfläche und der ersten Teilschaltung, die auf der ersten leitfähigen Kontaktfläche zusammengesetzt ist, erstreckt.
  • In einem allgemeinen Gesichtspunkt schließt ein Verfahren zum Zusammensetzen eines Leistungsschaltmoduls das Strukturieren einer Metalloberfläche eines Substrats ein, um eine Anordnung einer Vielzahl von leitfähigen Kontaktflächen auszubilden, die bilateral symmetrisch um eine Medianachse des Substrats sind. Die Vielzahl von leitfähigen Kontaktflächen sind elektrisch voneinander isoliert. Das Verfahren schließt ferner das Anordnen mindestens einer ersten Halbleitervorrichtung auf einer ersten leitfähigen Kontaktfläche auf dem Substrat und das Anordnen mindestens einer zweiten Halbleitervorrichtung auf einer zweiten leitfähigen Kontaktfläche auf dem Substrat ein. Das Verfahren schließt ferner das Koppeln mindestens einer Source-Elektrode der mindestens einen ersten Halbleitervorrichtung mit einer dritten leitfähigen Kontaktfläche auf dem Substrat und das Koppeln mindestens einer Source-Elektrode der mindestens einen zweiten Halbleitervorrichtung mit der ersten leitfähigen Kontaktfläche auf dem Substrat ein. Das Verfahren schließt ebenso das Verbinden unter Verwendung einer leitfähigen Brücke der zweiten leitfähigen Kontaktfläche auf dem Substrat mit einer vierten leitfähigen Kontaktfläche auf dem Substrat ein, die nicht an die zweite leitfähige Kontaktfläche auf dem Substrat angrenzt.
  • Die Details einer oder mehrerer Umsetzungsformen sind in den begleitenden Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt. Andere Merkmale werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen und aus den Ansprüchen ersichtlich.
  • Figurenliste
    • 1A veranschaulicht eine perspektivische Draufsicht auf eine beispielhafte Leistungsschaltung, die auf einem Substrat zusammengesetzt ist.
    • 1B veranschaulicht ein beispielhaftes Layout von leitfähigen Kontaktflächen, die auf einem Substrat ausgebildet sind.
    • 1C veranschaulicht eine Draufsicht eines beispielhaften Substrats, nachdem Vorrichtungen und Komponenten einer Schaltung auf dem Substrat zusammengesetzt wurden.
    • 1D veranschaulicht eine Draufsicht der Schaltung von 1C, nachdem eine leitfähige Brücke an dem Substrat befestigt wurde.
    • 1E veranschaulicht eine Querschnittsansicht der Schaltung von 1D.
    • 1F veranschaulicht schematisch beispielhafte Stromflüsse in der Schaltung von 1D.
    • 2 veranschaulicht eine beispielhafte leitfähige Brücke.
    • 3 veranschaulicht eine perspektivische Draufsicht einer beispielhaften Leistungsschaltung, die auf einem Substrat unter Verwendung von Verbinderklammern zusammengesetzt ist, um Quellen von Vorrichtungen in der Schaltung zu verbinden.
    • 4 veranschaulicht ein beispielhaftes Leistungsmodul, das externe Anschlüsse einschließt, die mit einer auf einem Substrat zusammengesetzten Schaltung verbunden sind.
    • 5A und 5B veranschaulichen ein beispielhaftes Leistungsmodul, das externe Anschlüsse einschließt, die mit einer auf einem Substrat zusammengesetzten Schaltung verbunden sind.
    • 6 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren zum Zusammensetzen eines Leistungsschaltmoduls.
  • In den verschiedenen Zeichnungen, die nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sind, können gleiche Bezugszeichen gleiche und/oder ähnliche Komponenten (Elemente, Strukturen usw.) in verschiedenen Ansichten anzeigen. Die Zeichnungen stellen allgemein beispielhaft, jedoch nicht einschränkend, verschiedene in der vorliegenden Offenbarung erörterte Implementierungen dar. Bezugszeichen, die in einer Zeichnung gezeigt werden, werden für die gleichen und/oder ähnliche Elemente in verwandten Ansichten möglicherweise nicht wiederholt. Bezugszeichen, die in mehreren Zeichnungen wiederholt werden, werden in Bezug auf jede dieser Zeichnungen möglicherweise nicht speziell erörtert, sondern werden für den Kontext und der Einfachheit von Querbezügen zwischen verwandten Ansichten wiederholt. Ebenso werden möglicherweise nicht alle gleichen Elemente in den Zeichnungen mit einem Bezugszeichen spezifisch referenziert, wenn mehrere Instanzen eines Elements veranschaulicht sind.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Für moderne elektronische Schaltungsanwendungen können verschiedene Halbleiter-Die oder integrierte Schaltungschips (IC-Chips) (z. B. Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBT), High-Side- und Low-Side-FET-Schalter oder -Treiber oder Steuerung-IC-Chips usw.) und andere diskrete Schaltungselemente oder -vorrichtungen (z. B. Widerstände, Induktoren, Dioden) in einer Schaltung eingeschlossen sein. Die verschiedenen Halbleiter-Die und Vorrichtungen können in jeder Art von Halbleitermaterial (z. B. Silicium, Siliciumcarbid usw.) gefertigt werden.
  • Eine beispielhafte Schaltung kann traditionell durch die Verwendung einer seitlichen Platzierung der Schaltungskomponenten und -vorrichtungen (z. B. MOSFETs, Siliciumcarbidium-MOSFETs, Steuerungs-Die (IC-Chips), Diode, Thermistoren usw.) auf einer strukturierten Metalloberfläche eines Substrats (z. B. einer Leiterplatte, einem direkt gebondeten Metall- (DBM-) Substrat usw.) aufgebaut werden. Eine Schaltungsvorrichtung (z. B. ein MOSFET) kann zum Beispiel einen rückseitigen Drain-Kontakt und Source- und Gate-Kontakte auf einer Vorderseite (oder Oberseite) der Schaltungsvorrichtung aufweisen. In beispielhaften Umsetzungsformen kann die Schaltungsvorrichtung (z. B. MOSFET) auf dem Substrat platziert werden, wobei ihr rückseitiger Drain mit der strukturierten Metalloberfläche in Kontakt steht.
  • Die strukturierte Metalloberfläche des Substrats kann verschiedene gemusterte, elektrisch leitfähige Bereiche (z. B. leitfähige Kontaktflächen und Spuren) einschließen. Die verschiedenen strukturierten Bereiche können leitfähige Kontaktflächen (z. B. eine erste leitfähige Kontaktfläche und eine zweite leitfähige Kontaktfläche) einschließen, auf der die Schaltungskomponenten und -vorrichtungen platziert werden können. Die verschiedenen strukturierten Bereiche können ebenso leitfähige Anschlussflächen (z. B. eine DC + Anschlussfläche, eine DC - Anschlussfläche) einschließen, die zum Beispiel an externen Leistungsanschlüssen (z. B. ein DC + Anschluss, ein DC - Anschluss) befestigt werden können. Die verschiedenen strukturierten Bereiche (z. B. leitfähige Kontaktflächen und Spuren) können voneinander isoliert sein. Die leitfähigen Kontaktflächen (einschließlich der leitfähigen Anschlussflächen) können ein Paar von leitfähigen Kontaktflächen einschließen, die nicht aneinander angrenzen (d. h. nicht zusammenhängend). Zum Beispiel kann mindestens eine der leitfähigen Anschlussflächen nicht an mindestens eine der leitfähigen Kontaktflächen (z. B. der ersten leitfähigen Kontaktfläche, der zweiten leitfähigen Kontaktfläche) angrenzend (d. h. nicht zusammenhängend) sein, auf dem die Schaltungskomponenten und Vorrichtungen platziert sind.
  • Verschiedene Schaltungskomponenten und Vorrichtungen, die verschiedenen Teilen oder Abschnitten der Schaltung entsprechen, können auf entsprechend unterschiedlichen leitfähigen Kontaktflächen der gemusterten Metalloberfläche des Substrats platziert werden. Zum Beispiel können MOSFETs einer Leistungsteilschaltung, die High-Side-FET-Schaltern entsprechen, auf der ersten leitfähigen Kontaktfläche platziert werden (Drain-Seite unten) und MOSFETs der Leistungsunterschaltung, die Low-Side-FET-Schaltern entsprechen, können auf der zweiten leitfähigen Kontaktfläche platziert werden (Drain-Seite unten). Das
  • Das Substrat kann in einem Schaltungsgehäuse mit externen Anschlüssen (z. B. Leistungsanschlüssen, DC-Anschlüssen, AC-Anschlüssen, Eingangs-/Ausgangssignalanschlüssen) untergebracht sein, die an mindestens einer der leitfähigen Kontaktflächen befestigt sind. Die externen Anschlüsse können dazu konfiguriert sein, Leistung und elektrische Signale an die Schaltung und von dieser in dem Schaltungsgehäuse zu übertragen.
  • Gedruckte Spuren und leitfähige Kontaktflächen in der strukturierten Metalloberfläche des Substrats können elektrische Verbindungen (z. B. Verdrahtung) zwischen den Schaltungskomponenten und den Vorrichtungen und Verbindungen zu den externen Anschlüssen (z. B. Leistungsanschlüssen, Eingangs-/Ausgangssignalanschlüssen, Steuersignalanschlüssen usw.) des Schaltungsgehäuses bereitstellen. Zum Beispiel kann ein rückseitiger Drain einer Vorrichtung (z. B. ein MOSFET) über die leitfähige Kontaktfläche (z. B. die erste leitfähige Kontaktfläche oder die zweite leitfähige Kontaktfläche) elektrisch verbunden sein, auf der MOSFET platziert ist. Ferner können Drahtverbindungen (oder Verbinderklammern) elektrische Verbindungen zu den oberen Seiten der Schaltungskomponenten und Vorrichtungen bereitstellen. Zum Beispiel können die Source- und Gate-Kontakte auf der Oberseite einer Vorrichtung (z. B. ein MOSFET) durch Drahtbindungen mit der Oberseite einer angrenzenden Vorrichtung (z. B. einem anderen MOSFET) oder mit einer angrenzenden Spur in der strukturierten Metalloberfläche des Substrats verbunden sein.
  • Ferner kann gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung eine leitfähige Brücke eine elektrische Verbindung zwischen einer leitfähigen Kontaktfläche und einer entfernten (d. h. nicht angrenzend) leitfähigen Kontaktfläche in der gemusterten Metalloberfläche des Substrats bereitstellen.
  • An einem ersten Ende kann die leitfähige Brücke in Höhe von der leitfähigen Kontaktfläche (z. B. einer dritten leitfähigen Kontaktfläche oder einer leitfähigen Anschlussfläche) über einer angrenzenden leitfähigen Kontaktfläche (z. B. einer ersten leitfähigen Kontaktfläche) ansteigen und sich über und über die angrenzende leitfähige Kontaktfläche (z. B. die erste leitfähige Kontaktfläche) hinaus erstrecken. An einem zweiten Ende kann die leitfähige Brücke in der Höhe von über der angrenzenden leitfähigen Kontaktfläche (z. B. der ersten leitfähigen Kontaktfläche) fallen, um die entfernte (nicht angrenzende) leitfähige Kontaktfläche (z. B. die zweite leitfähige Kontaktfläche) zu berühren.
  • In den hierin beschriebenen Umsetzungsformen kann das Substrat (das in dem Schaltungsgehäuse mit externen Anschlüssen verwendet wird) zum Beispiel eine rechteckige Form aufweisen. Das Substrat kann zum Beispiel eine rechteckige Form mit einer Höhe H und einer Breite W aufweisen. Die strukturierte Metalloberfläche des Substrats kann mindestens zwei leitfähige Kontaktflächen (d. h. leitfähige Anschlussflächen) einschließen, die mit mindestens zwei externen Leistungsanschlüssen (z. B. einem DC + Leitungsanschluss und einem DC - Leistungsanschluss) des Schaltkreisgehäuses jeweils verbunden (z. B. gelötet oder mechanisch befestigt) werden können. Die mindestens zwei leitfähigen Kontaktflächen (d. h. leitfähige Anschlussflächen) können entlang einer Oberkante der rechteckigen Form des Substrats angeordnet sein. In den hierin beschriebenen Umsetzungsformen kann eine erste leitfähiges Anschlussfläche zum Beispiel an dem DC + Leistungsanschluss befestigt sein, und eine zweite leitfähige Anschlussfläche kann zum Beispiel an dem DC - Leistungsanschluss befestigt sein.
  • Ferner kann die erste leitfähige Kontaktfläche (z. B. eine angrenzende leitfähige Kontaktfläche) in mindestens einem oberen Abschnitt des Substrats neben der Oberkante des Substrats angeordnet sein, und kann die zweite leitfähige Kontaktfläche (d. h. eine nicht angrenzende leitfähige Kontaktfläche) in einem unteren Abschnitt des Substrats von der Oberkante des Substrats weg angeordnet sein. Die erste leitfähige Kontaktfläche (d. h. die angrenzende leitfähige Kontaktfläche) in dem oberen Abschnitt des Substrats kann an die zweite leitfähige Anschlussfläche angrenzen. Die zweite leitfähige Kontaktfläche (d. h. eine nicht angrenzende leitfähige Kontaktfläche) in dem unteren Abschnitt des Substrats kann mindestens von der ersten leitfähigen Anschlussfläche (d. h. nicht angrenzend oder nicht zusammenhängend) entfernt sein. Zum Beispiel kann die zweite leitfähige Kontaktfläche durch Abschnitte der zweiten leitfähigen Anschlussfläche und oder der ersten leitfähigen Kontaktfläche räumlich von der ersten leitfähigen Anschlussfläche getrennt sein.
  • 1A bis 5B veranschaulichen Aspekte einer Leistungsschaltung und Leistungsschaltungsgehäuse, die gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung aufgebaut sind.
  • Die Leistungsschaltung (z. B. Schaltung 100) kann zum Beispiel eine Halbbrückenschaltung sein. Die Leistungsschaltung (z. B. Schaltung 100) kann auf einer strukturierten Metalloberfläche eines Substrats 110 (z. B. einem DBM-Substrat) zusammengesetzt sein. 1A zeigt eine perspektivische Draufsicht auf eine Leistungsschaltung (z. B. Schaltung 100), die auf einem Substrat 110 zusammengesetzt ist. Die Schaltung 100 kann zum Beispiel einen ersten Schaltungsabschnitt (z. B. eine Teilschaltung 100A) und einen zweiten Schaltungsabschnitt (z. B. eine Teilschaltung 100B) einschließen. Der erste Schaltungsabschnitt (z. B. die Teilschaltung 100A) und ein zweiter Schaltungsabschnitt (z. B. die Teilschaltung 100B) können durch Montieren und Verbinden eines Halbleiter-Dies (z. B. Vorrichtung 120 und Vorrichtung 130) auf voneinander isolierten leitfähigen Kontaktflächen in einem oberen Abschnitt 110U beziehungsweise einem unteren Abschnitt 110L des Substrats zusammengesetzt werden. Der erste Schaltungsabschnitt (z. B. die Teilschaltung 100A) kann zum Beispiel auf einer ersten leitfähigen Kontaktfläche (z. B. der leitfähigen Kontaktfläche 113) in dem oberen Abschnitt 110U zusammengesetzt werden, und der zweite Schaltungsabschnitt (z. B. die Teilschaltung 100B) kann auf einer zweiten leitfähigen Kontaktfläche (z. B. der leitfähigen Kontaktfläche 114-1, der leitfähigen Kontaktfläche 114-2) in dem unteren Abschnitt 110L zusammengesetzt werden.
  • Die erste leitfähige Kontaktfläche (z. B. leitfähige Kontaktfläche 113) in dem oberen Abschnitt 110U und die zweite leitfähige Kontaktfläche (z. B. leitfähige Kontaktfläche 114-1, 114-2) in dem unteren Abschnitt 110L sind ebenso von den leitfähigen Kontaktflächen (z. B. leitfähige Anschlussfläche 111-1, leitfähige Anschlussfläche 111-2 und leitfähige Anschlussfläche 112) voneinander isoliert, die in einem Kantenabschnitt 110E des Substrats ausgebildet sind (ausgebildet entlang einer Oberkante (z. B. Kante TE) des Substrats).
  • Wie in 1A gezeigt, stellt eine leitfähige Brücke 200, die sich über dem ersten Schaltungsabschnitt (z. B. der Teilschaltung 100A) erstreckt, einen elektrischen Verbindungsweg (z. B. Weg 200P) zwischen einer leitfähigen Kontaktfläche (z. B. der leitfähigen Anschlussfläche 111-1, der leitfähigen Anschlussfläche 111-2) bereit, die in einem Kantenabschnitt 110E des Substrats und der zweiten leitfähigen Kontaktfläche (z. B. der leitfähigen Kontaktfläche 114-1, 114-2) in dem unteren Abschnitt 110L ausgebildet ist, auf dem der zweite Schaltungsabschnitt (z. B. die Teilschaltung 100B) zusammengesetzt ist.
  • Wie in der Querschnittsansicht in 1E gezeigt, kann das Substrat 110 Metallschichten (z. B. Metallschichten 110a und 110c) (z. B. Kupferfolien) einschließen, die an eine Oberseite beziehungsweise eine Unterseite einer nicht leitfähigen Trägerschicht (z. B. einer Keramikfliese 1 10b) gebondet sind. Die Metallschicht 110c auf der Unterseite der Keramikfliese kann als eine wärmeabstrahlende Oberfläche dienen, wenn die Schaltung als ein einseitiges direkt gekühltes (SSDC) Leistungsmodul (4, 5A und 5B) zusammengesetzt ist. Die Metallschicht 110a auf der Oberseite der Keramikfliese 110b kann strukturiert sein, um die mehreren voneinander isolierten leitfähigen Kontaktflächen (und Spuren) auszubilden, auf denen die Schaltungsvorrichtungen und Komponenten (z. B. MOSFET-Vorrichtungen, externe Anschlüsse usw.) der Schaltung angeordnet sind. 1B zeigt ein beispielhaftes Layout 10 von voneinander isolierten leitfähigen Kontaktflächen, die auf dem Substrat 110 ausgebildet sind (z. B. durch Lithografie und Ätzen). Das Substrat 110 kann eine rechteckige Form mit einer Höhe H und eine Breite W aufweisen. Das Layout 10 kann leitfähige Kontaktflächen (z. B. leitfähige Anschlussfläche 111-1, leitfähige Anschlussfläche 112 und leitfähige Anschlussfläche 111-2) einschließen, die entlang der Oberkante (z. B. der Kante TE) des Substrats 110 angeordnet sind. Die leitfähige Anschlussfläche 111-1, die leitfähige Anschlussfläche 112 und die leitfähige Anschlussfläche 111-2 sind für die Befestigung an externen Anschlüssen des Schaltungsgehäuses (z. B. externen Anschluss 401, externer Anschluss 402 und externer Anschluss 403, Leistungsmodul 400, 4) angepasst. Für die geometrische Symmetrie und Ausbalancierung des Stromflusses durch die Schaltung kann eine einzelne leitfähige Anschlussfläche für die Befestigung an einen externen Anschluss (z. B. einen DC + Anschluss) in zwei symmetrisch befindliche Kontaktflächen (leitfähige Anschlussfläche 111-1, leitfähige Anschlussfläche 111-2) in dem Layout 10 aufgeteilt werden. Das Layout 10 schließt ferner eine erste leitfähige Kontaktfläche (z. B. leitfähige Kontaktfläche 113) in einem oberen Abschnitt 110U des Substrats und eine zweite leitfähige Kontaktfläche (z. B. leitfähige Kontaktflächen 114-1, 114-2) in einem unteren Abschnitt 110L des Substrats ein. Die erste leitfähige Kontaktfläche (z. B. leitfähige Kontaktfläche 113) und die zweite leitfähige Kontaktfläche (z. B. leitfähige Kontaktfläche 114-1, 114-2) sind dazu angepasst, Vorrichtungen (z. B. MOSFETs) der Schaltung aufzunehmen. Für die geometrische Symmetrie und Ausbalancierung des Stromflusses durch die Schaltung kann die zweite leitfähige Kontaktfläche in zwei symmetrisch befindliche Kontaktflächen (d. h. leitfähige Kontaktfläche 114-1, 114-2) in dem Layout 10 aufgeteilt werden. Die leitfähige Kontaktfläche 113 und die leitfähige Kontaktfläche 114-1, 114-2 können dazu angepasst sein, eine Konfiguration von Vorrichtungen (z. B. MOSFETs) der Schaltung aufzunehmen, die symmetrisch ist (z. B. bilateral symmetrisch um eine Medianachse des Substrats, die durch die vertikale Achse V in 1B dargestellt wird). Das Layout 10 schließt ebenso eine dritte leitfähige Kontaktfläche 115 und eine vierte leitfähige Kontaktfläche 116 ein, die für die Verbindung mit den Gates der Vorrichtungen angepasst sind, die auf der leitfähigen Kontaktfläche 113 beziehungsweise der leitfähigen Kontaktfläche 114 platziert sind. Das Layout 10 schließt ferner eine leitfähige Kontaktfläche 117 und eine leitfähige Kontaktfläche 118 ein, die dazu angepasst sind, eine Diode (z. B. einen Thermistor) aufzunehmen, die in dem Schaltungsgehäuse eingeschlossen sein kann. In beispielhaften Umsetzungsformen kann ein Abschnitt der leitfähigen Kontaktfläche 113 (z. B. der leitfähige Kontaktflächenabschnitt 113B), der sich zu einer Unterkante (Kante BE) des Substrats erstreckt, dazu angepasst sein, an einem externen Anschluss (z. B. einem AC-Anschluss) des Schaltungsgehäuses befestigt zu werden.
  • 1C zeigt eine Draufsicht auf das Substrat 110, nachdem die Vorrichtungen und Komponenten der Schaltung 100 (z. B. Halbleiter-Dies, MOSFETs) auf dem Substrat 110 zusammengesetzt und zum Beispiel durch Drahtbindungen miteinander verbunden sind (jedoch bevor die leitfähigen Brücke 200 befestigt wird). Die Drahtbindungen können Drähte einschließen, die aus Aluminium, Kupfer oder einem anderen Metall oder einer Metalllegierung hergestellt sind. In beispielhaften Umsetzungsformen können die Drahtbindungen mit Aluminiumdrähten hergestellt sein.
  • Zum Beispiel wird mindestens eine Vorrichtung (z. B. acht MOSFETs, Vorrichtung 120) der Leistungsschaltung, die Low-Side-FET-Schaltern entspricht, auf der ersten leitfähigen Kontaktfläche (d. h. der leitfähigen Kontaktfläche 113) platziert (Drain-Seite unten). Mit anderen Worten bildet die erste leitfähige Kontaktfläche (d. h. die leitfähige Kontaktfläche 113) den Drain-Kontakt zu jedem der MOSFETs (z. B. Vorrichtung 120) aus. Jeder der MOSFETs kann einen Gate-Kontakt (z. B. Gate-Kontakt 122) und mehrere Source-Kontakte (z. B. Source-Kontakt 126) auf der Oberseite der Vorrichtung aufweisen. Jeder MOSFET kann zum Beispiel zwei Sätze von sechs Source-Kontakten auf der Oberseite des MOSFET aufweisen. Wie in 1C gezeigt, sind die Gates (z. B. Gate-Kontakt 122) der MOSFETs (z. B. Vorrichtung 120), die auf der leitfähigen Kontaktfläche 113 angeordnet sind, durch Drahtverbindungen 124 mit Gate-Kontakten anderer MOSFETs (z. B. Vorrichtung 120) und mit einer angrenzenden leitfähigen Kontaktfläche (z. B. dritten leitfähigen Kontaktfläche 115) verbunden. In einigen Umsetzungsformen können ein oder mehrere Gates (z. B. Gate-Kontakt 122) von MOSFETs, die auf der leitfähigen Kontaktfläche 113 angeordnet sind, einzeln mit einer angrenzenden leitfähigen Kontaktfläche (z. B. dritten leitfähigen Kontaktfläche 115) verbunden sein, ohne dass direkte Drahtbondverbindungen mit Gate-Kontakten anderer MOSFETs verbunden sind.
  • Ferner sind die Quellen (z. B. Source-Kontakt 126) jedes MOSFET (z. B. Vorrichtung 120), die auf der leitfähigen Kontaktfläche 113 angeordnet sind, mit Source-Kontakten anderer MOSFETs und mit einer angrenzenden leitfähigen Kontaktfläche (z. B. leitfähige Anschlussfläche 112) durch Drahtverbindungen 128 verbunden. In einigen Umsetzungsformen können eine oder mehrere Quellen (z. B. Source-Kontakt 126) von MOSFETs, die auf der leitfähigen Kontaktfläche 113 angeordnet sind, einzeln mit einer angrenzenden leitfähigen Kontaktfläche (z. B. leitfähigen Anschlussfläche 112) verbunden sein, ohne dass direkte Drahtbondverbindungen mit Source-Kontakten anderer MOSFETs verbunden sind.
  • Source-, Gate- und Drain-Steuersignalstifte (z. B. Stift S1, Stift Gl und Stift D1) sind an der leitfähigen Anschlussfläche 112, der dritten leitfähigen Kontaktfläche 115 beziehungsweise der leitfähigen Kontaktfläche 113 für Ein-/Ausgangssignale von oder zu den Quellen, Gates und Drains der MOSFETs (z. B. Vorrichtung 120) befestigt, die auf der ersten leitfähigen Kontaktfläche (z. B. der leitfähigen Kontaktfläche 113) angeordnet sind. Diese Signalstifte können sich in einem Schaltungsgehäuse senkrecht zu dem Substrat 110 erstrecken.
  • Ferner kann zum Beispiel mindestens eine Vorrichtung (z. B. acht MOSFETs, Vorrichtung 130) der Leistungsschaltung, die High-Side-FET-Schaltern entspricht, auf der zweiten leitfähigen Kontaktfläche (d. h. der leitfähigen Kontaktfläche 114-1, 114-2) platziert werden (Drain-Seite unten). Mit anderen Worten bildet die zweite leitfähige Kontaktfläche (d. h. die leitfähige Kontaktfläche 114-1, 114-2) den Drain-Kontakt zu jedem der MOSFETs (z. B. Vorrichtung 130) aus. Jeder der MOSFETs kann einen Gate-Kontakt (z. B. Gate-Kontakt 132) und mehrere Source-Kontakte (z. B. Source-Kontakt 136) aufweisen, die auf der Oberseite der Vorrichtung angeordnet sind. Jeder MOSFET kann zum Beispiel zwei Sätze von sechs Source-Kontakten auf der Oberseite aufweisen. Wie in 1C gezeigt, sind die Gates (z. B. Gate-Kontakt 132) der MOSFETs (z. B. Vorrichtung 130), die auf der leitfähigen Kontaktfläche 114-1, 114-2 angeordnet sind, durch Drahtverbindungen 134 mit Gate-Kontakten anderer MOSFETs und mit einer angrenzenden leitfähigen Kontaktfläche (z. B. der vierten leitfähigen Kontaktfläche 116) verbunden. Ferner sind die Quellen (z. B. Source-Kontakt 136) jedes MOSFET (z. B. Vorrichtung 130), die auf der leitfähigen Kontaktfläche 113 angeordnet sind, mit Source-Kontakten anderer MOSFETs und mit einer angrenzenden leitfähigen Kontaktfläche (z. B. leitfähige Kontaktfläche 113) durch Drahtverbindungen 138 verbunden. Diese Anordnung verbindet effektiv die auf der leitfähigen Kontaktfläche 114-1, 114-2 angeordneten Quellen der MOSFETs (z. B. Vorrichtung 130) mit den Drains der MOSFETs (z. B. Vorrichtung 120), die Drain-Seite unten auf der leitfähigen Kontaktfläche 113 angeordnet sind.
  • In einigen Umsetzungsformen können ein oder mehrere Gates (z. B. Gate-Kontakt 132) von MOSFETs, die auf der leitfähigen Kontaktfläche 114-1, 114-2 angeordnet sind, einzeln mit einer angrenzenden leitfähigen Kontaktfläche (z. B. der vierten leitfähigen Kontaktfläche 116) verbunden sein, ohne dass direkte Drahtbondverbindungen mit Gate-Kontakten anderer MOSFETs verbunden sind.
  • In einigen Umsetzungsformen können ein oder mehrere Quellen (z. B. Source-Kontakt 136) von MOSFETs, die auf der leitfähigen Kontaktfläche 114-1, 114-2 angeordnet sind, einzeln mit einer angrenzenden leitfähigen Kontaktfläche (z. B. leitfähigen Kontaktfläche 113) verbunden sein, ohne dass direkte Drahtbondverbindungen mit Source-Kontakten anderer MOSFETs verbunden sind.
  • Source-, Gate- und Drain-Steuerstifte (z. B. Stift S2, Stift G2 und Stift D2) sind an der leitfähigen Kontaktfläche 113, der vierten leitfähigen Kontaktfläche 116 beziehungsweise der zweiten leitfähigen Kontaktfläche (z. B. der leitfähigen Kontaktfläche 114-1, 114-2) zum Steuern von Eingangs-/Ausgangssignalen an oder von den Quellen, Gates und Drains der MOSFETs (z. B. Vorrichtung 130) befestigt, die auf der zweiten leitfähigen Kontaktfläche (z. B. der leitfähigen Kontaktfläche 114-1, 114-2) angeordnet sind. Diese Stifte können sich in einem Schaltungsgehäuse senkrecht zu dem Substrat 110 erstrecken.
  • Ferner kann, wie in 1C gezeigt, die Schaltung 100 einen Thermistor 119 einschließen, der über die leitfähige Kontaktfläche 117 und die leitfähige Kontaktfläche 118 angeordnet ist. Steuersignalstifte (z. B. Stifte T1 und T2) können zum Beispiel für elektrische Messungen über die Anschlüsse des Thermistors 119 an der leitfähigen Kontaktfläche 117 und der leitfähigen Kontaktfläche 118 befestigt sein.
  • 1D zeigt eine Draufsicht der auf dem Substrat 110 zusammengesetzten Schaltung nach einer leitfähigen Brücke (z. B. leitfähige Brücke 200, 2), die an dem Substrat 110 befestigt ist, um einen Strompfad von einer leitfähigen Anschlussfläche (z. B. der leitfähigen Anschlussfläche 111-1, 111-2) zu der zweiten leitfähigen Kontaktfläche (z. B. der leitfähigen Kontaktfläche 114-1, 114-2) bereitzustellen. 1E zeigt einen Querschnitt der auf dem Substrat 110 zusammengesetzten Schaltung, nachdem die leitfähige Brücke 200 an dem Substrat 110 befestigt wurde.
  • Die leitfähige Brücke 200 (in 2 gezeigt) kann aus einem Metall oder einer Metalllegierung (z. B. Aluminium, Kupfer usw.) hergestellt sein. Die leitfähige Brücke 200 kann eine erhöhte Spannweite (z. B. Platte 210) einschließen, die beispielsweise auf eine Höhe h über Fußzeilen (z. B. Fußzeile 212, Fußzeile 214) durch Säulen 216 erhöht ist. In beispielhaften Umsetzungsformen kann die Höhe h in einem Bereich zwischen 2 mm und 10,0 mm (z. B. etwa 5 mm) liegen. In beispielhaften Umsetzungsformen kann die Platte 210 mindestens eine Öffnung (z. B. Öffnung 220) einschließen. Diese Öffnung kann die Handhabung und Platzierung der leitfähigen Brücke 200 auf dem Substrat in Zusammensetzvorgängen erleichtern.
  • Die leitfähige Brücke 200 kann an dem Substrat 110 befestigt sein, zum Beispiel durch Koppeln (z. B. Löten) der Fußzeile 212 und Fußzeile 214 an den Anschluss (z. B. leitfähige Anschlussfläche 111-1, 111-2) und die zweite leitfähige Kontaktfläche (z. B. leitfähige Kontaktfläche 114-1, 114-2). 1E zeigt zum Beispiel eine leitfähige Brücke 200, die mit einem Lötmittel (z. B. Lötmittel 200s) an dem Substrat 110 befestigt (gekoppelt) ist. In einigen Umsetzungsformen können die Fußzeile 212 und die Fußzeile 214 mit dem Substrat ultraschallverschweißt sein. Die erhöhte Spannweite (z. B. Platte 210) der leitfähigen Brücke 200 kann auf eine Höhe h erhöht werden, die über den Vorrichtungen (z. B. Vorrichtungen 120) und den Source- und Gate-Drahtbindungen (z. B. Drahtbindungen 128 und Drahtbindung 124) des Abschnitts der Schaltung (z. B. der Teilschaltung 100A) liegt, die auf der ersten leitfähigen Kontaktfläche (z. B. der leitfähigen Kontaktfläche 113) zusammengesetzt ist.
  • Die leitfähige Brücke 200 kann einen direkten niedrigen Widerstand und einen niedrigen Induktivitätsweg für den Stromfluss (über die Platte 210, die erhöht ist und sich über der ersten leitfähigen Kontaktfläche erstreckt) von der leitfähigen Anschlussfläche 111-1, 111-2 (z. B. DC + Anschluss) zu dem Abschnitt der Schaltung (z. B. Teilschaltung 100B. Vorrichtung 130) bereitstellen, die auf der zweiten leitfähigen Kontaktfläche (z. B. der leitfähigen Kontaktfläche 114-1, 114-2) zusammengesetzt ist.
  • 1F zeigt eine schematische Darstellung von Stromflüssen zu und bilden von den Anschlüssen der Schaltung. In 1F ist der Stromfluss in die Schaltung von der leitfähigen Anschlussfläche 111-1, 111-2 (z. B. einem DC + Anschluss) über die Platte 210 schematisch durch nach unten weisende Pfeile (z. B. Pfeil 302) dargestellt. Der Strom, der aus der Schaltung von der ersten leitfähigen Kontaktfläche (z. B. der leitfähigen Kontaktfläche 113) über die leitfähige Anschlussfläche 112 fließt (z. B. ein DC - Anschluss), wird durch Pfeile (z. B. Pfeil 304) dargestellt.
  • Die Verwendung der erhöhten Spannweite (z. B. einer leitfähigen Platte, Platte 210) für den Stromfluss von der leitfähigen Anschlussfläche 111-1, 111-2 direkt zu der zweiten leitfähigen Kontaktfläche (z. B. der leitfähigen Kontaktfläche 114-1, 114-2) kann die Verwendung von schmalen Spuren um die erste leitfähige Kontaktfläche vermeiden, die ansonsten erforderlich wäre, um die leitfähige Anschlussfläche 111-1, 111-2 (z. B. DC + Anschluss) mit dem Abschnitt der Schaltung (z. B. der Vorrichtung 130), die auf der zweiten leitfähigen Kontaktfläche angeordnet ist (z. B. der leitfähigen Kontaktfläche 114-1, 114-2), zu verbinden. Mehr Platz kann für eine größere Beabstandung (Beabstandung) zwischen den MOSFETs (z. B. Vorrichtung 120) auf der leitfähigen Kontaktfläche 113 verfügbar werden. Die größere Beabstandung zwischen den MOSFETs (ermöglicht das Herstellen von mehr Oberflächenbereich, der dadurch zur Verfügung steht, da keine schmale Spuren um die erste leitfähige Kontaktfläche verwendet werden) kann die Wärmeableitungs- und Temperaturleistungseigenschaften der zusammengesetzten Schaltung verbessern. In beispielhaften Umsetzungsformen können die MOSFETs mindestens einige Zehntel eines Millimeters voneinander beabstandet sein (z. B. 0,3 mm auseinander), zum Beispiel entlang einer Achse senkrecht zu der vertikalen Achse V).
  • Ferner kann der kleine Abstand (z. B. Höhe h zwischen der Platte 210, die über der ersten leitfähigen Kontaktfläche erhöht ist) einen Abstand zwischen dem Strom, der in die Schaltung von der leitfähigen Anschlussfläche 111-1, 111-2 (z. B. DC + Anschluss) fließt, und dem Strom, der zum Beispiel von der ersten leitfähigen Kontaktfläche über die leitfähige Anschlussfläche 112 (z. B. den DC - Anschluss) fließt, reduzieren. Diese Abstandsreduzierung kann die Kopplung der ein- und ausgehenden Ströme modifizieren und zu einer Reduzierung der Schaltungsinduktivität führen.
  • Wie in 3 gezeigt, können in einigen beispielhaften Umsetzungsformen Source-Verbinderklammern (z. B. Verbinderklammer 312, Verbinderklammer 313) verwendet werden, um Source-Kontakte (z. B. Source-Kontakt 126, Source-Kontakt 136) der Vorrichtungen (z. B. Vorrichtung 120, Vorrichtung 130) zu verbinden und mit einer angrenzenden leitfähigen Kontaktfläche (z. B. der leitfähigen Anschlussfläche 112, der leitfähigen Kontaktfläche 113) zu verbinden. Die Verwendung der Source-Verbinderklammern kann das Zusammensetzen der Schaltung vereinfachen, indem die Notwendigkeit, mehrere Drahtbindungen (z. B. Drahtbindung 128 oder Drahtbindung 138) zwischen den Source-Kontakten und an der angrenzenden leitfähigen Kontaktfläche vorzunehmen, vermieden wird. Ferner kann die Verwendung der Source-Verbinderklammern anstelle der Source-Drahtbindungen die Schaltungsinduktivität reduzieren.
  • 4 zeigt ein beispielhaftes Leistungsmodul 400, das externe Anschlüsse einschließt, die mit der auf dem Substrat 110 zusammengesetzten Schaltung 100 Verbunden sind. Die Schaltung 100 kann zum Beispiel eine Halbbrückenschaltung (oder ein Halbbrückentreiber) sein.
  • In Leistungsmodul 400 sind externe Anschlüsse (z. B. ein externer Anschluss 401, ein externer Anschluss 402 und ein externer Anschluss 403) an den leitfähigen Kontaktflächen des Substrats 110 befestigt. Zum Beispiel kann der externe Anschluss 401 (z. B. ein DC + Anschluss) an der oberen Kante (Kante TE) des Substrats an der leitfähigen Anschlussfläche 111-1, 111-2 befestigt sein. Der externe Anschluss 402 (z. B. ein DC - Anschluss) kann an der oberen Kante (Kante TE) des Substrats an der leitfähigen Anschlussfläche 112 befestigt sein. Ferner kann der externe Anschluss 403 (z. B. ein AC-Anschluss) an einem Abschnitt der leitfähigen Kontaktfläche 113 (z. B. der leitfähigen Kontaktfläche 113B) befestigt sein, der sich an die Unterkante (Kante BE) des Substrats erstreckt. Die externen Anschlüsse (z. B. Anschluss 401, Anschluss 402 und Anschluss 403) können aus einem Metall (z. B. Aluminium, Kupfer usw.) oder einer Metalllegierung hergestellt sein.
  • 5A und 5B zeigen eine perspektivische Ansicht von oben beziehungsweise eine Draufsicht eines beispielhaften Leistungsmodulgehäuses 500 (z. B. eines SSDC-Gehäuses). Das Leistungsmodulgehäuse 500 kann eine Kombination von Halbbrückenschaltungen (z. B. Leistungsmodul 400) einschließen, die als eine Vollbrückenschaltung konfiguriert sind. In dem Leistungsmodulgehäuse 500 können drei Halbbrückenschaltungen (z. B. Leistungsmodul 400) zum Beispiel in einem Rahmen oder einer Ummantelung (z. B. Ummantelung 510) eingeschlossen sein, der/die aus Kunststoff oder Metall hergestellt ist. Externe Anschlüsse (z. B. externer Anschluss 401, externer Anschluss 402 und externer Anschluss 403) jeweils von drei Halbbrückenschaltungen (z. B. Leistungsmodul 400) erstrecken sich aus der Gehäuseummantelung (z. B. Ummantelung 510) heraus. Die Kombination der drei Halbbrückenschaltungen (z. B. Leistungsmodule 400) in dem Leistungsmodulgehäuse 500 kann dazu konfiguriert sein, als eine Vollbrückenschaltung zu fungieren.
  • In dem Leistungsmodulgehäuse 500 kann die Wärmeabgabe durch die unteren Oberflächen der Substrate (Substrat 110) der Leistungsmodule (z. B. Leistungsmodul 400) erfolgen. Ferner kann eine Wärmesenke oder ein Wärmeverzögerer (nicht gezeigt) für die Wärmeabgabe an der Ummantelung 510 befestigt sein.
  • Ferner kann für den mechanischen Schutz ein Verkapselungsmaterial (z. B. ein Gel oder eine Formmasse) auf der Oberseite der Leistungsmodule (Leistungsmodule 400) aufgebracht werden, die in dem Leistungsmodulgehäuse 500 zusammengesetzt sind.
  • 6 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 600 zum Zusammensetzen eines Leistungsschaltmoduls (z. B. Leistungsmodul 400).
  • Das beispielhafte Verfahren 600 schließt das Strukturieren einer Metalloberfläche eines Substrats ein, um eine Anordnung einer Vielzahl von leitfähigen Kontaktflächen auszubilden, die bilateral symmetrisch um eine Medianachse des Substrats ist, wobei die Vielzahl von leitfähigen Kontaktflächen elektrisch voneinander isoliert ist (610). Das Verfahren 600 schließt ferner das Anordnen mindestens einer ersten Halbleitervorrichtung auf einer ersten leitfähigen Kontaktfläche auf dem Substrat (620) und das Anordnen mindestens einer zweiten Halbleitervorrichtung auf einer zweiten leitfähigen Kontaktfläche auf dem Substrat (630) ein. Das Verfahren 600 schließt ferner das Koppeln mindestens einer Source-Elektrode der mindestens einen ersten Halbleitervorrichtung, die mit einer dritten leitfähigen Kontaktfläche (z. B. einer DC - Anschlussfläche) gekoppelt ist, auf dem Substrat (640) und das Koppeln mindestens einer Source-Elektrode der mindestens einen zweiten Halbleitervorrichtung mit der ersten leitfähigen Kontaktfläche auf dem Substrat (650) ein. Das Verfahren 600 schließt ferner das Verwenden einer leitfähigen Brücke zum Verbinden der zweiten leitfähigen Kontaktfläche auf dem Substrat mit einer vierten leitfähigen Kontaktfläche (z. B. einer DC + Anschlussfläche) auf dem Substrat, die nicht an die zweite leitfähige Kontaktfläche auf dem Substrat angrenzt, (660) ein.
  • Das Verfahren 600 kann ebenso das Anbringen eines ersten externen Leistungsanschlusses an die vierte leitfähige Kontaktfläche auf dem Substrat; das Befestigen eines zweiten externen Leistungsanschlusses an der dritten leitfähigen Kontaktfläche auf dem Substrat; und das Befestigen eines dritten externen Leistungsanschlusses an der zweiten leitfähigen Kontaktfläche auf dem Substrat einschließen.
  • In beispielhaften Umsetzungsformen ist die leitfähige Brücke aus einem Metall oder einer Metalllegierung hergestellt.
  • In beispielhaften Implementierungen eines Schaltungsmoduls (z. B. Leistungsmodul 400) ist mindestens ein erstes Halbleitervorrichtungs-Die auf der ersten leitfähigen Kontaktfläche angeordnet, und ist mindestens ein zweites Halbleitervorrichtungs-Die auf der zweiten leitfähigen Kontaktfläche angeordnet, wobei das erste und das zweite Halbleitervorrichtungs-Die einen bipolaren Transistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT), eine schnelle Wiederherstellungsdiode (FRD), einen Siliciummetall-oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (Silizium-MOSFET) und/oder einen Silizciumcarbid-MOSFET einschließen.
  • In beispielhaften Umsetzungsformen kann das in dem Schaltungsmodul (z. B. Leistungsmodul 400) verwendete Substrat eine Leiterplatte oder ein direkt gebondetes Metall- (DBM-) Substrat sein. Das Schaltungsmodul kann als ein einseitiges direkt gekühltes (SSDC) Leistungsmodul konfiguriert sein.
  • In dem Leistungsschaltungsgehäuse (z. B. Leistungsmodul 400, Leistungsmodulgehäuse 500) ist die erste Teilschaltung eine Low-Side-Treiberschaltung und schließt Low-Side-Halbleiterschaltvorrichtungen ein, die auf der ersten leitfähigen Kontaktfläche angeordnet sind, und ist die zweite Teilschaltung eine High-Side-Treiberschaltung und schließt High-Side-Halbleiterschaltvorrichtungen ein, die auf der zweiten leitfähigen Kontaktfläche angeordnet sind.
  • In dem Leistungsschaltungsgehäuse können die Low-Side-Halbleiterschaltvorrichtungen und die High-Side-Halbleiterschaltvorrichtungen einen bipolaren Transistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT), eine schnelle Wiederherstellungsdiode (FRD), einen Siliciummetall-oxide-Halbleiter-Feldeffekttransistor (Silizium-MOSFET) und/oder einen Siliciumcarbid-MOSFET einschließen.
  • In dem Leistungsschaltungsgehäuse kann das Substrat ein direkt gebondetes (DBM-) Substrat sein, und kann das Leistungsschaltungsgehäuse als ein einseitiges direkt gekühltes (SSDC-) Leistungsschaltungsgehäuse konfiguriert sein.
  • Es versteht sich, dass in der vorstehenden Beschreibung, wenn ein Element, wie beispielsweise eine Schicht, ein Gebiet, ein Substrat oder eine Komponente als auf einem anderen Element, damit verbunden, elektrisch verbunden, gekoppelt oder elektrisch gekoppelt bezeichnet wird, dieses direkt auf dem anderen Element, damit verbunden oder gekoppelt sein kann oder ein oder mehrere dazwischen liegende Elemente vorhanden sein können. Im Gegensatz dazu sind keine dazwischenliegenden Elemente oder Schichten vorhanden, wenn ein Element als „direkt auf“, „direkt verbunden mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht bezeichnet wird. Obwohl die Begriffe „direkt auf“, „direkt verbunden mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ in der detaillierten Beschreibung möglicherweise nicht verwendet werden, können Elemente, die als „direkt auf“, „direkt verbunden“ oder „direkt gekoppelt“ gezeigt sind, als solche bezeichnet werden. Die Ansprüche der Anmeldung können gegebenenfalls geändert werden, um beispielhafte Beziehungen anzugeben, die in der Patentschrift beschrieben oder in den Figuren gezeigt sind.
  • Wie in der Patentschrift und den Patentansprüchen verwendet, kann eine Singularform eine Pluralform einschließen, sofern nicht eindeutig ein bestimmter Fall in Bezug auf den Kontext angegeben wird. Raumbezogene Begriffe (z. B. über, oberhalb, oberer/obere/oberes, unter, unterhalb, darunter, unterer/untere/unteres und dergleichen) sollen verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung im Gebrauch oder Betrieb zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Ausrichtung einbeziehen. In einigen Implementierungen können die relativen Begriffe „oberhalb“ und „unterhalb“ jeweils „vertikal oberhalb“ und „vertikal unterhalb“ einschließen. In einigen Implementierungen kann der Begriff „benachbart“ „seitlich benachbart zu“ oder „horizontal benachbart zu“ einschließen.
  • Einige Implementierungen können unter Verwendung verschiedener Halbleiterverarbeitungs- und/oder -Packaging-Techniken implementiert werden. Manche Ausführungsformen können unter Verwendung von verschiedenen Arten von Halbleiterverarbeitungstechniken in Verbindung mit Halbleitersubstraten implementiert werden, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, zum Beispiel Silizium (Si), Galliumarsenid (GaAs), Galliumnitrid (GaN), Siliziumcarbid (SiC) und/oder dergleichen.
  • Während bestimmte Merkmale der beschriebenen Implementierungen wie hierin beschrieben veranschaulicht wurden, sind viele Modifikationen, Substitutionen, Änderungen und Äquivalente nun für den Fachmann ersichtlich. Es versteht sich daher, dass die beiliegenden Ansprüche alle derartigen Modifikationen und Änderungen abdecken sollen, die innerhalb des Schutzumfangs der Implementierungen fallen. Es versteht sich, dass sie nur beispielhaft dargestellt wurden, ohne einschränkend zu sein, und dass verschiedene Änderungen an Form und Details vorgenommen werden können. Jeder Abschnitt der hierin beschriebenen Einrichtung und/oder Verfahren kann in jeder Kombination kombiniert werden, mit Ausnahme von sich gegenseitig ausschließenden Kombinationen. Die hierin beschriebenen Implementierungen können verschiedene Kombinationen und/oder Unterkombinationen der Funktionen, Komponenten und/oder Merkmale der verschiedenen beschriebenen Implementierungen einschließen.

Claims (12)

  1. Leistungsmodul, umfassend: ein Substrat mit einer strukturierten Metalloberfläche, wobei die strukturierte Metalloberfläche eine leitfähige Anschlussfläche, eine erste leitfähige Kontaktfläche und eine zweite leitfähige Kontaktfläche einschließt, wobei die zweite leitfähige Kontaktfläche nicht angrenzend zu der leitfähigen Anschlussfläche ist; einen ersten Schaltungsabschnitt, der auf der ersten leitfähigen Kontaktfläche zusammengesetzt ist; einen zweiten Schaltungsabschnitt, der auf der zweiten leitfähigen Kontaktfläche zusammengesetzt ist; und eine leitfähige Brücke, die mit der leitfähigen Anschlussfläche und der zweiten leitfähigen Kontaktfläche gekoppelt ist, wobei die leitfähige Brücke eine erhöhte Spannweite einschließt, die sich über und über die erste leitfähige Kontaktfläche hinaus erstreckt.
  2. Schaltungsmodul nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Strompfad von der leitfähigen Anschlussfläche direkt zu der zweiten leitfähigen Kontaktfläche durch die leitfähige Brücke, wodurch die Verwendung von Spuren um die erste leitfähige Kontaktfläche für den Stromfluss vermieden wird.
  3. Schaltungsmodul nach Anspruch 1, wobei die leitfähige Anschlussfläche, die erste leitfähige Kontaktfläche und die zweite leitfähige Kontaktfläche jeweils durch Bereiche ausgebildet sind, die um eine Medianachse des Substrats bilateral symmetrisch sind.
  4. Schaltungsmodul nach Anspruch 1, wobei mindestens ein erstes Halbleitervorrichtungs-Die mit einer Drain-Seite unten auf der ersten leitfähigen Kontaktfläche angeordnet ist und mindestens ein zweites Halbleitervorrichtungs-Die mit einer Drain-Seite unten auf der zweiten leitfähigen Kontaktfläche angeordnet ist.
  5. Schaltungsmodul nach Anspruch 4, wobei das mindestens eine erste Halbleitervorrichtungs-Die Source-Kontakte auf einer Oberseite aufweist, die mit Source-Kontakten eines nächsten ersten Halbleitervorrichtungs-Die durch erste Drahtbindungen oder eine erste Verbinderklammer verbunden sind, und wobei das mindestens eine zweite Halbleitervorrichtungs-Die Source-Kontakte auf einer Oberseite aufweist, die mit Source-Kontakten eines nächsten zweiten Halbleitervorrichtungs-Die durch zweite Drahtbindungen oder eine zweite Verbinderklammer verbunden sind, und wobei die leitfähige Anschlussfläche eine erste leitfähige Anschlussfläche ist und wobei das mindestens eine erste Halbleitervorrichtungs-Die seine Source-Kontakte aufweist, die mit einer zweiten leitfähigen Anschlussfläche verbunden sind, und wobei das mindestens eine zweite Halbleitervorrichtungs-Die seine Source-Kontakte aufweist, die mit der ersten leitfähigen Anschlussfläche verbunden sind.
  6. Schaltungsmodul nach Anspruch 5, wobei die leitfähige Anschlussfläche eine erste leitfähige Anschlussfläche ist, wobei ein Source-Signalstift für das erste Halbleitervorrichtungs-Die an einer zweiten leitfähigen Anschlussfläche befestigt ist, und wobei ein Source-Signalstift für das zweite Halbleitervorrichtungs-Die an der ersten leitfähigen Kontaktfläche befestigt ist.
  7. Schaltungsmodul nach Anspruch 4, wobei das mindestens eine erste Halbleitervorrichtungs-Die einen Gate-Kontakt auf einer Oberseite aufweist, der mit einem Gate-Kontakt eines nächsten ersten Halbleitervorrichtungs-Die durch eine erste Drahtbindung verbunden ist, und wobei das mindestens eine zweite Halbleitervorrichtungs-Die einen Gate-Kontakt auf einer Oberseite aufweist, der mit einem Gate-Kontakt eines nächsten zweiten Halbleitervorrichtungs-Die durch eine zweite Drahtverbindung verbunden ist.
  8. Schaltungsmodul nach Anspruch 7, wobei das mindestens eine erste Halbleitervorrichtungs-Die seinen Gate-Kontakt aufweist, der mit einer dritten leitfähigen Kontaktfläche verbunden ist, die auf dem Substrat angeordnet ist, und das mindestens eine zweite Halbleitervorrichtungs-Die seinen Gate-Kontakt aufweist, der mit einer vierten leitfähigen Kontaktfläche verbunden ist, die auf dem Substrat angeordnet ist.
  9. Leistungsschaltungsgehäuse, umfassend: bilateral symmetrische Anordnung einer Vielzahl von leitfähigen Kontaktflächen, die auf einer Oberfläche eines Substrats angeordnet sind, wobei die Vielzahl von leitfähigen Kontaktflächen eine leitfähige Anschlussfläche, die in einem Kantenabschnitt des Substrats entlang einer Oberkante des Substrats angeordnet ist, eine erste leitfähige Kontaktfläche, die in einem oberen Abschnitt des Substrats neben dem Kantenabschnitt angeordnet ist, und eine zweite leitfähige Kontaktfläche einschließt, die in einem unteren Abschnitt des Substrats neben dem oberen Abschnitt angeordnet ist; eine erste Teilschaltung, die auf der ersten leitfähigen Kontaktfläche zusammengesetzt ist; eine zweite Teilschaltung, die auf der zweiten leitfähigen Kontaktfläche zusammengesetzt ist; und eine leitfähige Brücke, die mit der leitfähigen Anschlussfläche und der zweiten leitfähigen Kontaktfläche gekoppelt ist, wobei die leitfähige Brücke eine Spannweite einschließt, die sich über der ersten leitfähigen Kontaktfläche und der ersten Teilschaltung, die auf der ersten leitfähigen Kontaktfläche zusammengesetzt ist, erstreckt.
  10. Leistungsschaltungsgehäuse nach Anspruch 9, wobei die zweite leitfähige Kontaktfläche nicht an die leitfähige Anschlussfläche angrenzt und das Leistungsschaltungsgehäuse ferner umfasst: einen Strompfad von der leitfähigen Anschlussfläche direkt zu der zweiten leitfähigen Kontaktfläche durch die leitfähige Brücke, wodurch die Verwendung von Spuren um die erste leitfähige Kontaktfläche auf dem Substrat für den Stromfluss vermieden wird.
  11. Verfahren zum Zusammensetzen eines Leistungsschaltmoduls, umfassend: Strukturieren einer Metalloberfläche eines Substrats, um eine Anordnung einer Vielzahl von leitfähigen Kontaktflächen auszubilden, die bilateral symmetrisch um eine Medianachse des Substrats ist, wobei die Vielzahl von leitfähigen Kontaktflächen elektrisch voneinander isoliert ist; Anordnen mindestens einer ersten Halbleitervorrichtung auf einer ersten leitfähigen Kontaktfläche auf dem Substrat; Anordnen mindestens einer zweiten Halbleitervorrichtung auf einer zweiten leitfähigen Kontaktfläche auf dem Substrat; Koppeln mindestens einer Source-Elektrode der mindestens einen ersten Halbleitervorrichtung mit einer dritten leitfähigen Kontaktfläche auf dem Substrat; Koppeln mindestens einer Source-Elektrode der mindestens einen zweiten Halbleitervorrichtung mit der ersten leitfähigen Kontaktfläche auf dem Substrat; und Verbinden unter Verwendung einer leitfähigen Brücke der zweiten leitfähigen Kontaktfläche auf dem Substrat mit einer vierten leitfähigen Kontaktfläche auf dem Substrat, die nicht an die zweite leitfähige Kontaktfläche auf dem Substrat angrenzt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend: Befestigen eines ersten externen Leistungsanschlusses an der vierten leitfähigen Kontaktfläche auf dem Substrat; Befestigen eines zweiten externen Leistungsanschlusses an der dritten leitfähigen Kontaktfläche auf dem Substrat; und Befestigen eines dritten externen Leistungsanschlusses an der zweiten leitfähigen Kontaktfläche auf dem Substrat.
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