[发明专利]半导体模块系统、半导体模块及制造半导体模块的方法

说明书

技术领域

本申请涉及一种半导体模块。

背景技术

对于例如在电力电子电路中使用的电子单元的电连接器之间的很多电连接来说，要求电连接器具有低电阻、高载流容量，并要求允许进行快速简单的连接和断开。因此，需要一种改进的连接系统以及改进的电连接器方法。

发明内容

根据一方面，半导体模块系统包括衬底、至少一个半导体芯片、以及多个（至少两个）导电性第一连接元件。衬底具有底侧和沿垂直方向与底侧间隔开的顶侧。至少一个半导体芯片设置在顶侧上。第一连接元件中的每一个具有沿垂直于垂直方向的方向从衬底的绝缘载体突出的第一端。半导体系统进一步包括具有多个（N≥1个）连接器的连接系统。连接器的第一个包括至少两个导电性第二连接元件。第二连接元件中的每一个具有第一端。第一连接元件中的每一个的第一端可以与第二连接元件之一的第一端导电连接。

本领域的技术人员在阅读以下的详细说明并查看附图后，将认识到其他的特征和优点。

附图说明

参照以下附图和说明能够更好地理解本发明。图中的部件不一定是按比例绘制的，重点应放在示出本发明的原理上。此外，在图中，相同的编号指的是对应的部件。在附图中：

图1A是具有连接器的功率半导体模块系统的截面图。

图1B是图1A的功率半导体模块系统的顶视图。

图2A是由图1A的功率半导体模块系统形成的功率半导体模块的截面图。

图2B是图2A的功率半导体模块的顶视图。

图3是具有坚固底板的功率半导体模块的截面图。

图4是具有带组装用开口的连接器的功率半导体模块的截面图。

图5是具有坚固底板的功率半导体模块的截面图。

图6是具有包括压配触头（press-fit contact）的连接器的功率半导体模块系统的一部分的截面图。

图7是具有包括弹簧触头的连接器的功率半导体模块系统的一部分的截面图。

图8A是具有通过铆接（rivet connection）方式连接的连接器的功率半导体模块系统的一部分的截面图。

图8B是完成铆接后图8A的功率半导体模块系统的一部分的截面图。

图9A是具有框架的功率半导体模块系统的顶视图，所述框架由通过形状配合连接（form-fitting connection）而彼此连接的框架元件组成。

图9B是图9A的功率半导体模块系统的侧视图。

具体实施方式

在以下的详细说明中，参照了附图，附图构成说明的一部分，并且其中通过示例的方式示出了实现本发明的具体实施方式。因此，方位术语，例如“顶”、“底”、“前”、“后”、“前缘”，“后缘”等参照所描述的图的方向进行使用。由于实施方式的部件可以定位在多个不同的方向上，所以方位术语用于说明性目的，而非限制性的。要理解的是，可采用其他实施方式，且可在不脱离本发明范围的情况下做出结构或逻辑上的变化。因此，下列详细说明不应理解为对本发明的限制，本发明的范围由所附的权利要求书限定。要理解的是，除非另有说明，否则本文描述的各种示例性实施方式的特征可以相互组合。

现在参照图1A，其示出了功率半导体模块系统的截面，图1B是功率半导体模块的顶视图。图1A的截面沿图1B所示的E-E截取的面。功率半导体模块系统包括衬底装置8，以及用于电连接衬底装置8的多个（N≥1个）连接器6。衬底装置8包括具有绝缘载体20的衬底2、任选的顶部金属化层21、以及任选的底部金属化层22。绝缘载体20使顶部金属化层21与底部金属化层22电绝缘。

为了允许对功率半导体芯片1进行充分的冷却，低传热阻力是绝缘载体20的重要属性。因此，绝缘载体20的材料和厚度必须满足功率半导体模块的要求。例如，绝缘载体20可以是陶瓷，使得衬底2形成陶瓷衬底。例如，绝缘载体20可包括下列材料中的一种或由下列材料中的一种组成：氧化铝（Al₂O₃）、氮化铝（AlN）、氮化硅（Si₃N₄）。然后，例如，绝缘载体20中的一个、一些或全部的厚度可以在0.2mm至2mm之间。在一些实施方式中，衬底2中的至少一个可以是直接覆铜衬底（DCB衬底）、或直接覆铝衬底（DAB衬底）、或活性金属钎焊衬底（AMB衬底）。