[发明专利]功率半导体模块及制造功率半导体模块的方法

权利要求书

1.一种功率半导体模块，包括半导体器件(12)，尤其是绝缘栅双极晶体管、反向导电绝缘栅双极晶体管或者双模绝缘栅晶体管，其具有发射电极和集电极，其中导电上层(14)通过烧结接合连接到发射电极，所述上层(14)的材料至少部分地能够与所述半导体器件(12)的材料形成共晶体，并且所述上层(14)至少部分地具有如下热膨胀系数：该热膨胀系数与所述半导体器件的热膨胀系数相差的范围是≤250％、尤其是≤50％，以及其中导电基板(20)通过另一个烧结接合连接到所述集电极，以及其中所述功率半导体模块(10)还包括与所述基板(20)电绝缘并且经由直接电连接(22)连接到所述上层(14)的导电区(24)。

2.如权利要求1所述的功率半导体模块，其中，所述上层(14)包括至少两个子层，其中下子层(16)能够与所述半导体器件(12)的半导体形成共晶体，并且其中上子层(18)具有如下热膨胀系数：该热膨胀系数与所述半导体的热膨胀系数相差的范围是≤250％、尤其是≤50％。

3.如权利要求2所述的功率半导体模块，其中，所述下子层(16)包括铝、银、金或铜，和/或其中所述上子层(18)包括钼，和/或其中所述下子层(18)的厚度至少为所述半导体组件(12)的厚度的50％。

4.如权利要求1所述的功率半导体模块，其中，所述上层(14)包括合成材料，尤其是铝-石墨合成物或者铝-钼-铝叠层。

5.如权利要求1至4中的任一项所述的功率半导体模块，其中，所述上层(14)的厚度至少为所述半导体器件(12)的厚度的50％，和/或具有至少0.05mm、更优选地为至少0.2mm以及最优选地为至少0.3mm的厚度。

6.如权利要求1至4中的任一项所述的功率半导体模块，其中，所述基板(20)至少部分地具有如下热膨胀系数：该热膨胀系数与所述半导体的热膨胀系数相差的范围是≤250％、尤其是≤50％。

7.如权利要求5所述的功率半导体模块，其中，所述基板(20)包括铜、钼、铜-钼或者铝-石墨。

8.如权利要求1至6中的任一项所述的功率半导体模块，其中，所述导电区(24)形成为直接接合铜衬底或者活性金属铜衬底。

9.如权利要求1至7中的任一项所述的功率半导体模块，其中，将至少两个半导体器件(12)烧结到一个基板(20)，其发射电极连接到一个导电区(24)。

10.如权利要求1至8中的任一项所述的功率半导体模块，其中，所述导电区(24)和/或所述上层(14)和/或所述基板通过接触活塞来接触。

11.如权利要求1至9中的任一项所述的功率半导体模块，其中，所述导电区(24)通过外部端子来接触，并且所述基板(20)通过外部端子来接触。

12.如权利要求1至10中的任一项所述的功率半导体模块，其中，所述电连接(22)通过钎焊或焊接或烧结来接合。

13.如权利要求1至11中的任一项所述的功率半导体模块，其中，所述基板(20)是导电的，并且优选地在所述功率半导体(12)的相对侧上具有接触表面，所述接触表面与所述烧结接合直接电接触。

14.如权利要求1至12中的任一项所述的功率半导体模块，其中，所述半导体器件(12)和所述导电区(24)设置在所述基板(20)的同一侧。

15.如权利要求1至13中的任一项所述的功率半导体模块，其中，所述半导体模块提供短路故障模式能力。

16.一种制造功率半导体模块(10)的方法，包括：

-提供半导体器件(12)，尤其是绝缘栅双极晶体管、反向导电绝缘栅双极晶体管或者双模绝缘栅晶体管，其具有发射电极和集电极，

-将导电上层(14)烧结到所述发射电极，所述上层(14)至少部分地能够与所述半导体器件(12)的半导体形成共晶体，并且至少部分地具有如下热膨胀系数：该热膨胀系数与所述半导体的热膨胀系数相差的范围是≤250％、尤其是≤50％，

-将导电基板(20)烧结到所述集电极，

-在所述基板(20)上提供导电区(24)，使得所述导电区(24)与所述基板(20)电绝缘，并且经由直接电连接(22)连接到所述上层(14)。