半导体模块和用于制造功率半导体模块的方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种功率半导体模块和用于制造功率半导体模块的方法。
【背景技术】
[0002]功率半导体模块为其模块外部的电接触而需要连接端。在传统的半导体模块中，为此通常使用连接片，其具有脚区域，在该脚区域其与半导体模块的电路载体焊接，以及连接端区域，在连接端区域从模块壳体突出。由于这种连接片的热容量，通过脚区域的焊接来连接电路载体的强的热负载，这能够导致，电路载体和/或通过其预装入电路载体的电构件被损坏或毁坏。
[0003]半导体模块的电连接端的另一个问题在于电感。当电的连接端例如用于为设置在半导体模块中的可控的半导体开关(例如IGBT、MOSFET等)弓丨入控制信号、例如门极控制电压时，则由于电连接端的电感能够出现开关故障，这导致可控的半导体开关延迟地或者提早地接通或者关断。
[0004]替代连接片通常使用单个连接引脚，其分别具有第一端，该第一端被设置在模块壳体的内部，以及第二端，该第二端从模块壳体中突出。第一端在模块壳体中与开关载体的金属化结构相连接，而第二端接通至模块外部的导体卡。为了使第二端与模块外部的导体卡相连接，通常将第二端压入导体卡的对应的连接开口中。在此，导体卡被压紧在从模块壳体突出的第二端上，这显然要求相应的高的力，该力通过连接引脚被传递至开关载体。该力导致开关载体的机械负载，通过其能够损坏开关载体。此外，第二端必须相对彼此以较高的精确度定位，使得其在将导体卡安装在半导体模块时对准接触开口。然而这种精确的定位关联高的耗费。例如，两端的定向必须在半导体模块的实质完成后被检查并且在必要时通过弯曲来校正，因为导体卡在其它情况下不能够安装。当模块壳体具有带有开口的壳体盖时，出现一个相似的问题，连接引脚必须穿过该开口。除此之外将单个连接引脚安装在电路载体上也是十分耗费的，因为该单个连接引脚必须分别被定位在电路载体的预定的位置处并且在那与电路载体相连接。
[0005]此外，电连接端的模块内部的电连接需要用于相应的连接导线的大量空间。一方面半导体模块包含大量其他的元件、例如焊线或母线，使得在安置连接导线时必须绕路，另一方面连接导线必须包含至半导体模块的其他元件的最小间距，以例如避免电压飞弧和漏电流。
【发明内容】
[0006]本发明的任务在于，提供一种功率半导体模块，其具有至少一个电连接端，该连接端被简单地并无功率半导体的组件的毁坏危险地制造，并且该连接端能够以简单的方式电导通。另一任务在于，提供用于制造这种半导体模块的方法。
[0007]该任务通过根据权利要求1所述的功率半导体模块或者通过根据权利要求12和16所述的用于制造功率半导体模块的方法来完成。本发明的设计方案和改进是从属权利要求的主题。
[0008]第一方面涉及一种具有模块壳体、电路载体、半导体构件和导电的连接块的功率半导体模块。电路载体具有介电的绝缘载体，以及上金属化层，所述上金属化层被施加在所述介电的绝缘载体的上侧上。所述半导体构件被设置在电路载体上。所述连接块通过连接导体与电路载体和/或与半导体构件固定地和导电地相连接并且具有螺纹，所述螺纹从所述模块壳体的外侧是可达到的。
[0009]第二方面涉及一种用于制造功率半导体模块的方法。
[0010]在该方法中提供具有螺纹的导电的连接块、具有第一分段和第二分段的连接导体以及模块壳体。电路载体具有介电的绝缘载体，以及上金属化层，所述上金属化层被施加在所述介电的绝缘载体的上侧上。以所述半导体构件装配所述电路载体并且在所述第一分段处制造在所述连接块和所述连接导体之间的固定的并且导电的连接。此外，在所述第二分段处制造在所述电路载体或所述半导体构件与所述连接导体之间的材料连接的和导电的连接。将所述连接块和以所述半导体构件装配的所述电路载体如此设置在模块壳体处，使得所述半导体构件被设置在所述模块壳体中并且所述螺纹从所述模块壳体的外侧是可达到的。
【附图说明】
[0011]本发明的该些或者其他方面将在下文中根据参照所附附图的多个实施例进行阐述。其中:
[0012]图1示出了两个分别具有螺纹的连接块的透视图，该些连接块分别材料连接地并且导电地与连接导体相连接；
[0013]图2示出了半导体模块的截面图，该半导体模块包含两个分别具有内螺纹的连接块，其中每个连接块借助于连接导体材料连接地并且导电地与电路载体相连接；
[0014]图3示出了两个在图1中所示的、分别材料连接地并且导电地与连接导体相连接的连接块的不同的图示；
[0015]图4A示出了模块壳体的分段的透视顶视图，在图1和图3中示出的连接导体喷射到该模块壳体中；
[0016]图4B示出了根据图4A的结构的侧视图；
[0017]图4C示出了根据图4A的结构的透视底视图；
[0018]图5示出了半导体模块的截面图，该半导体模块包含两个分别具有外螺纹的连接块，其中每个连接块借助于连接导体材料连接地并且导电地与电路载体相连接;以及
[0019]图6示出了两个半导体模块的透视顶视图，其中每个半导体模块包含多个具有内螺纹的连接块，在该些连接块处螺纹连接导体盘并且因此导电地与半导体模块相连接。
[0020]在附图中的图示不是按比例的。如果不另外说明，在附图中相同的附图标记表示相同的或相同作用的元件。
【具体实施方式】
[0021]图1示出了两个导电的连接块5的总览图。每个连接块5具有带有螺纹轴a的螺纹50，在此仅示例性地为内螺纹。此外，对于每个连接块5存在具有第一分段41和第二分段42的连接导体4。在其第一分段41处，每个连接导体4在第一连接位置处与隶属的连接块5固定地并且导电地相连接。该第一连接位置能够例如位于连接块5的相对于螺纹50的侧面，然而也能够位于其他位置。
[0022]在连接块5和连接导体4之间的连接能够是材料连接并且例如被构造为钎焊连接(硬钎焊连接或者软钎焊连接)或者焊接连接(例如通过激光焊接制造)。在钎焊连接的情况下，使用的焊料或者邻接连接导体4或者邻接连接块5，并且在焊接连接的情况下连接导体4邻接连接块5。
[0023]在连接块5和连接导体4之间的连接也能够被构造为铆接并且例如以摇摆铆接方法(Taume Inietverfahren)制作。在此，连接导体4在其第一分段41处从其相对于内螺纹的底侧插入连接块5的预制的孔或者别的开口中，使得连接导体4的构造在第一分段41处的自由端在连接块5的另外的孔中突出，该另外的孔形成内螺纹的开口或者用于该内螺纹。该内螺纹能够在执行摇摆铆接方法之前或之后在另外的孔的区域中产生。
[0024]在制造在连接块5和连接导体4之间的连接之前，连接导体4能够适应于半导体模块的预定的结构而弯曲，之后在该半导体模块中构造该连接导体。在此连接导体4能够例如由金属片冲孔并且然后弯曲成期望的最终形状，在该最终形状中该连接导体也具有在其半导体模块中构造的状态。
[0025]在连接块5和连接导体4之间的连接能够基本上在连接导体4弯曲之前或之后实现，然而也在两个弯曲步骤之间实现，在该两个弯曲步骤中连接导体4被分别地弯曲。
[0026]第二分段42用于将相应的连接导体4与半导体模块100的元件、例如电路载体2或者半导体芯片I电地和机械地相连接。相应的连接能够例如通过钎焊、通过含金属粉末的膏体的烧结(例如含有银粉末的膏体)、通过焊接或者通过导通粘结剂的导电粘结来制成。在此图2作为示例示出了通过半导体模块100的横截面。
[0027]半导体模块100具有电绝缘的模块壳体6，以及电路载体2，其与模块壳体6例如通过粘结、材料连接进行连接。
[0028]模块壳体6能够例如包含壳体框架61，以及壳体盖62，其设置在壳体框架61之上。
[0029]电路载体2具有带有上侧20t的介质绝缘载体20，在该介质绝缘载体上施加有上金属化层21，以及可选的下金属化层22，其被施加在介质绝缘载体20的背对上侧20t的下侧20b上