专利名称：具有连接装置和至少一个半导体构件的结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种结构，最好是紧凑的功率半导体模块，它具有设 计成复合薄膜的、用于与至少一个功率半导体构件和驱动組件导电连 接的连接装置，其中在功率半导体构件与连接装置的导电线路之间具 有填充物。
背景技术：
为了接触未封装的半导体构件，已知有所谓的"倒片安装，，
(Flip-Chip-Montage)，其中半导体构件直接地且无其它连接器地以 一个导电的接触面连接到电路载体的导电线路上。此接触通常借助于 接触凸起来实现。在功率半导体构件与导电线路之间存留的空间为了 电气绝缘的目的用低粘滞度的填充物填充，习惯上称为"毛细管下填 工艺，，。
此外在如此形成的功率半导体模块中还使驱动组件和其它电子 元件通过此连接装置例如以粘合工艺固定并借助于粘合工艺与细金属 丝电气连接。
现有技术例如如专利申请DE10355925A1, DE102005053398A1 和US6624216所述。
DE10355925A1公开了一种具有设计成复合薄膜的连接装置的功 率半导体模块。此复合薄膜至少包含一个第一和一个第二导电薄膜， 并具有一个绝缘薄膜作为中间层。至少一个导电薄膜在其中被构造并
从而形成相互电绝缘的导电线路，在其上可设置功率半导体构件。此 外导电薄膜具有接触凸起，通过它借助于超声焊实现功率半导体构件 与导电薄膜的持久的可靠电气连接。
DE102005053398A1公开了一种DE10355925A1意义上的功率半导体模块，其中第二导电薄膜同样被构造并从而形成导电线路，并且 在其上最好用粘合工艺固定驱动组件并借助于细金属丝连接实现导电 连接。位于导电薄膜之间的绝缘薄膜在两侧都没有金属的位置留有一 处凹槽，通过这处凹槽的柔性细线能够在第一和第二导电薄膜之间的 相应接合位置处形成电接触。
US6624216描述了一种方法，其中在功率半导体构件与第一导电 薄膜之间的存留空间内出于电气安全性原因设置了一种填充物。此填 充物最好是环氧人造树脂，它具有易剥离的材料，以降低填充物中的 热膨胀系数并以这种方法降低通常存在于功率半导体构件中的温度变 化负荷。根据现有技术，此工艺通常被称为"下填"或"毛细管下填 工艺，，。
这里的缺点在于，在下填过程中填充物通常不均匀地附着在导电 薄膜上，并且原理上相对于导电薄膜的粘合性比相对于功率半导体构 件的粘合性要差。
此外缺点还在于，功率半导体构件在每个连接装置中通常相对于
机械力作用反应敏感。如果这种力作用导致功率半导体构件的损伤， 则与功率半导体构件的导电能力或绝缘能力以及功率半导体模块的功
能会受到损害。这种应力敏感性可以通过毛细管下填工艺借助填充物 而被减小。
发明内容
本发明的目的在于给出一种具有设计为复合薄膜的连接装置和 至少一个半导体构件的结构，其中在功率半导体构件与导电线路之间 的填充物的作用方式通过提高填充物的粘附性而得以改进。
上述任务按照本发明由权利要求1所述特征完成。从属权利要求 给出本发明的优选实施方式。
本发明的思路是从以下需要出发 一种结构，具有与至少一个要 安装并连接到电路的半导体构件形成导电连接的连接装置，并具有填 充物。在这种结构中未封装的功率半导体构件相互连接和/或与导电薄膜的导电线路相连接，所述导电线路位于导电薄膜上。另外驱动组件 和其它电子元件也必须相连接。同样，功率半导体构件的负载连接端 以及所有必要的控制和辅助连接端的外部端子也可被连接。
连接装置被设计成至少由一个绝缘薄膜和两个导电薄膜构成的
复合薄膜。此复合薄膜具有以下层结构开始是一个导电薄膜，然后 依次分别为一个绝缘薄膜和一个导电薄膜。至少一个导电薄膜被构造 并从而形成相互绝缘的导电线路。第一个薄膜具有与功率半导体构件 的功率连接面的接触装置，它最好被设计为接触凸起并最好借助于超 声焊接以材料一体或力耦合的方式连接。第二导电薄膜具有与驱动组 件的逻辑连接面的接触面，它最好借助于粘合连接材料一体地连接并 且借助于细金属丝连接与其它导电线路电连接。
根据本发明，至少一个最好是圆柱形的凹槽在至少一个导电薄膜 的表面中形成，它具有最大为相应半导体构件面积的25%的面积，并 且至少部分地位于被半导体构件覆盖的区域中。这种结构可以有利地 被使用，因为通常电子构件在其制造之后借助于成像检验方法检验其 结构的正确性。这里最好提供借助于X光透视法的图像识别系统或透 视。其中凹槽处于至少部分地被半导体构件覆盖的区域中的优点是， 凹槽的没有被相应半导体构件覆盖的那部分在成像检验方法中可用于 控制凹槽的符合顺序的排列。
所述至少一个凹槽的深度这里至少为导电薄膜深度的20%，最大
为其100%。所有对应于一个半导体构件的凹槽的总面积最大为此半
导体构件面积的50%。
在作为功率连接面提供的导电薄膜的区域中，此连接面与至少一 个功率半导体构件以力耦合或材料一体的方式相连接，并且预留的空
间例如用绝缘物质填充。至少一个凹槽具有优点地使得填充物可以进 入到凹槽中，这明显改善了在硬化状态下绝缘物质在导电薄膜上的固
定强度。
在第二个导电薄膜的区域内，它与至少一个驱动组件最好用粘合 工艺以材料一体的方式相连接，其中这里凹槽也使得所用粘合材料可以渗入并从而实现更好的固定。
构造形成导电线路的过程例如借助于腐蚀工艺进行。这里具有优 点的是，凹槽的形成可以在导电薄膜上构造导电线路的生产工序中进 行。
这种结构的特别优选的改进在对实施例的相应说明中给出。下面
借助图1至4的实施例进一步说明本发明的解决方案。
图l示出根据本发明的具有一个设计为复合薄膜的连接装置和半 导体构件的结构的第一实施例的横截面和一个根据本发明的结构的放
大剖面图。
图2示出根据本发明的功率半导体构件在基片的已构造的导电线 路上安装的第一实施例的部分顶视图。
图3示出根据本发明的功率半导体构件在基片的已构造的导电线 路上安装的另 一实施例的部分顶视图。
图4示出根据本发明的功率半导体构件在基片的已构造的导电线 路上安装的另 一实施例的部分顶视图。
具体实施例方式
图1以横截面形式示出根据本发明的具有一个设计为复合薄膜 10， 12, 14的连接装置1和构件3a/b， 4， 5的结构。所述复合薄膜 至少由一个绝缘薄膜14和两个导电薄膜10, l2组成并且具有以下层 结构以一个导电薄膜10开始，然后依次分别为绝缘薄膜"和导电 薄膜12。至少一个导电薄膜被构造18，并从而形成相互绝缘的导电线 路100， 120。
设置在第一导电薄膜10的导电线路100， 120上的功率半导体构 件3a， 3b在这里是一个功率二极管3b和一个功率晶体管3a，但并不 意味着只限于这些构件。这些功率半导体构件3在其朝向连接装置1 的侧面上分别具有至少一个接触面32。为了在第一导电薄膜10与功率半导体构件3a/b的接触面32之间形成连接，复合薄膜1具有例如 第一接触凸起16a， b。在第一导电薄膜10与至少一个功率半导体构 件3a/b之间的空间内用 一种低粘滞度的填充物8填充。
设置在第二导电薄膜12上的半导体构件4， 5例如是驱动组件并 用于控制功率半导体构件。这里半导体构件最好用粘合工艺9以材料 一体的方式被固定，并借助于细金属丝连接52与第二导电薄膜12的 其它导电线路相连接。
凹槽60， 62, 64， 66位于至少一个导电薄膜10， 12上的至少一 个位置处，该位置位于至少部分地被一个半导体元件3/4/5所覆盖的 区域内。例如某些凹槽60, 66是圆柱形的，另一些凹槽62， 64被设 计成十字形(这里在横截面上不能有区别地示出)。此外， 一些凹槽 60， 64的深度最好是导电薄膜厚度的30%,另一些凹槽62, 66的深 度为导电薄膜厚度的100%。所有对应于一个半导电元件的凹槽(60 和66, 62和64)的总面积例如为相应半导体元件面积的20%,最大 为50%。每个凹槽的面积最大为相应半导体元件面积的25%。
图2例如以连接装置1的顶视图示出根据本发明的结构1的一部 分，其中同样假设了图1中示出的三层结构。图中示出一个导电薄膜 10，它被构造18，并从而例如在此形成三个导电线路，图中还示出一 个在已构造的导电线路18中可被看到的绝缘薄膜14。此外还示出了 一个半导>(^元件3和凹槽60, 66，它们具有优选的排列，其中这些凹 槽被设计为圆的，并且其至少一部分位于半导体元件下方，而其余部 分可见。
图3以顶视图示出本发明所述结构的另 一示例性实施例的一部分 与图2相比较，其中凹槽60， 66现在被设计成L形并至少部分位于 半导体元件下方。
图4以顶视图示出本发明所述结构的另一示例性实施例的一部分 (与图2相比较)，这里简要示出一个十字形设计的凹槽62，它位于 对应于半导体元件的面积的中央，完全位于其下方。围绕位于中央的 凹槽还排列着多个圆柱形凹槽62a-f，其中的一些凹槽62a-d完全位于相应半导体元件的面积下，另一些凹槽62e， f的一部分从半导体元件 下伸出，是可见的。
权利要求
1.一种结构，具有与至少一个半导体元件(3a/b，4，5)导电连接的连接装置(1)并具有填充物(8)，其中所述连接装置(1)被实现为至少包含一个绝缘薄膜(14)和两个导电薄膜(10，12)的复合薄膜，这个复合薄膜具有层结构，其中导电薄膜(10/12)与绝缘薄膜(14)交替排列，并且至少一个导电薄膜被构造(18)从而形成导电线路(100，120)，其中在相应导电薄膜(10，12)中的至少一个凹槽(60/62/64/66)被分配给至少一个半导体元件(3/4/5)，并且所述至少一个凹槽(6)至少部分地位于导电薄膜(10/12)被半导体元件所覆盖的区域中，所述凹槽具有最大为相应半导体元件面积25％的面积，并且其中填充物(8)位于连接装置(1)与至少一个半导体元件(3a/b)之间。
2. 如权利要求1所述的结构，其中所述至少一个半导体元件被 设计为功率半导体构件(3a/b)或驱动组件(4， 5)。
3. 如权利要求1所述的结构，其中第一个导电薄膜具有凸起 (16a/b)，并且其中至少一个功率半导体构件(3a/b)借助于材料一体或力耦合的连接与所述凸起(16a)导电连接。
4. 如权利要求1所述的结构，其中至少一个驱动组件(4， 5) 借助于材料一体方式的粘合连接(9 )与第二个导电薄膜(12 )相连接。
5. 如权利要求1所述的结构，其中所述至少一个凹槽被设计成 圆柱形和/或L形和/或十字形。
6. 如权利要求l所述的结构，其中所述凹槽以其面积的一部分 可见的方式从相应的半导体元件下面伸出。
7. 如权利要求l所述的结构，其中所述凹槽的整个面积被设置 在相应半导体元件下方并位于其中央。
8. 如权利要求l所述的结构，其中所述凹槽具有导电薄膜(10， 12)厚度的20%至100%之间的深度。
9. 如权利要求1所述的结构，其中所有对应于一个半导体元件 的凹槽的面积小于此半导体元件面积的50%。
全文摘要
本发明给出一种具有与至少一个半导体元件导电连接的连接装置并具有填充物的结构。其中连接装置被实现为至少包含一个绝缘薄膜和两个导电薄膜的复合薄膜，这个复合薄膜具有层结构，其中一个导电薄膜、一个绝缘薄膜以及另一个导电薄膜交替排列，并且导电薄膜被构造并从而形成导电线路。在相应导电薄膜中的至少一个凹槽被分配给至少一个半导体元件，并且填充物位于连接装置与至少一个半导体元件之间。
文档编号H01L23/498GK101409276SQ20081021574
公开日2009年4月15日 申请日期2008年9月9日 优先权日2007年9月19日
发明者C·格布尔, K·奥古斯丁 申请人:塞米克朗电子有限及两合公司