公开(公告)号：CN116888732A

公开(公告)日：2023-10-13

申请号：CN202180094091.8

申请日：2021-12-10

Applicant: 西门子股份公司

Inventor： 托马斯·比格尔 ,  斯特凡·普费弗莱因 ,  克劳斯·弗洛里安·瓦格纳

IPC: H01L23/488

Abstract: 一种功率模块(1)，包括：基板(2)；导电的中间层(3)，该中间层设置在基板(2)上且具有借助烧结制成的接合区域(4)；和至少一个功率构件(5)，该功率构件分别设置在中间层(3)和烧结的接合区域(4)上进而与其连接(特别是在功率构件(5)的负载连接处)，并且该功率构件分别具有至少一个与中间层(3)连接的连接部位(6)(例如控制端子)，其中，中间层(3)在相应的连接部位(6)的区域中具有借助焊料预制件制成的焊料区域(7)，该焊料区域与相应的连接部位(6)连接并且与烧结的接合区域(4)间隔开或电绝缘。因此，在使用寿命测试中承受高热机械应力的大活性面能够经由烧结的结合区域(4)连接，该接合区域确保相应的功率构件(5)与基板(2)的尤其耐用的、可靠的和可负载的机械连接。在相应的连接部位(6)、例如晶体管的栅极处，热机械应力通常低得多，因此在那里在中间层(3)中能够使用焊料预制件来建立相应的功率构件(5)与基板(2)的连接，其中，这种焊料预制件能够以相对较低的成本获得。此外，一种电气设备(10)具有至少一个这种功率模块(1)。借助烧结制成的接合区域(4)能够借助于烧结预制件制造或借助于3D打印、借助于覆层方法或借助于丝网/模板印刷构成。在用于制造功率模块(1)的方法中，当焊料的熔化温度高于烧结温度时，能够将中间层(3)加热到焊料的熔化温度，或者当烧结温度高于焊料的熔化温度时，能够将中间层加热到烧结温度，其中，如果烧结温度对应地小于或大于焊料的熔化温度，用于借助烧结制成的接合区域(4)的烧结材料的层厚度(9)能够大于或小于用于相应的焊料区域(7)的焊料的层厚度(9)。替代地，焊料的熔化温度能够基本上与烧结温度相同，其中，用于借助烧结制成的接合区域(4)的烧结材料的层厚度(9)基本上能够等于用于相应的焊料区域(7)的焊料的层厚度(9)。烧结的接合区域(4)能够具有设计为实心材料的烧结芯(4”)，该烧结芯在两侧上、即朝向功率构件(5)和朝向基板(2)分别具有烧结材料(4')；也能够考虑分层的、烧结的接合区域(4)，其中，烧结材料和实心材料以层的方式交替，例如烧结材料‑实心材料‑烧结材料‑实心材料‑烧结材料。

公开(公告)号：CN118661255A

公开(公告)日：2024-09-17

申请号：CN202380019770.8

申请日：2023-01-12

Applicant: 西门子股份公司

Inventor： 亚历山大·亨泽尔 ,  斯特凡·斯特格迈尔 ,  克劳斯·弗洛里安·瓦格纳 ,  迈克尔·威顿

IPC: H01L23/485 ,  H01L23/49 ,  H01L21/60 ,  C23C4/08 ,  C23C4/123 ,  C23C4/134 ,  C23C28/02 ,  C23C4/02 ,  C23C4/06 ,  C23C4/129 ,  C23C4/131 ,  C23C24/04 ,  C23C24/08 ,  C23C4/067

Abstract: 本发明涉及一种半导体装置(2)，半导体装置包括带有至少一个连接元件(6)的半导体元件(4)，其中，至少一个金属接触元件(10)在其的表面区域与半导体元件(4)的至少一个连接元件(6)连接。为了延长半导体装置(2)的使用寿命而提出至少一个金属接触元件(10)通过使用热喷涂工艺喷涂至半导体元件(4)上来制造，其中，金属接触元件(10)包括形成纹理层(12)的颗粒(P1、P2)。

公开(公告)号：CN115917719A

公开(公告)日：2023-04-04

申请号：CN202180044569.6

申请日：2021-04-30

Applicant: 西门子股份公司

Inventor： 克劳斯·弗洛里安·瓦格纳 ,  迈克尔·威顿

IPC: H01L21/60

Abstract: 为了实现改进的开关行为和较高的最大电流密度而提出：在用于在基底(4)上接触功率半导体(2)的方法中，在朝向基底(4)的一侧上的功率半导体(2)具有至少两个彼此电绝缘的接触区域(10，12)，其中，功率半导体(2)的至少两个彼此电绝缘的接触区域(10，12)借助于结构化的、尤其金属的连接层(26)与基底(4)材料配合地连接，连接层包括至少两个烧结层(20，24，36)，其中，至少两个烧结层(20，24，36)基本上是闭合的，即与丝网印刷相比借助模板在没有进行承载的丝网的情况下涂覆，使得在连接层(26)中不存在功能上可确定的空腔。功率半导体(2)能够通过连接层(26)以距基底(4)至少70μm、特别是至少200μm的间距D接触。通过该间距能够实现在功率半导体(2)上出现的电磁场(例如，在保护环区域(2b)中出现的电磁场)不与基底(4)明显交互作用，使得功率半导体(2)的开关行为和在边缘区域中的绝缘不显著地受距基底(4)过近影响，这导致使用寿命增加。第一烧结层(20)能够涂覆到基底(4)上并且使第一烧结层至少部分干燥，其中，至少一个第二烧结层(24)能够涂覆到第一烧结层(20)上并且使第二烧结层至少部分干燥，其中，功率半导体(2)的至少两个彼此电绝缘的接触区域(10，12)尤其通过挤压在第二烧结层(24)上接触，并且然后通过烧结至少两个烧结层(20，24，36)使接触区域与基底(4)材料配合地连接。在此，能够借助于第一模板(18)涂覆第一烧结层(20)，并且借助于第二模板(22)涂覆第二烧结层(24)，其中，第二模板(22)比第一模板(18)更厚。替代地，能够将第一烧结层(20)涂覆到基底(4)上并且使第一烧结层至少部分干燥，其中，将至少一个第二烧结层(24)涂覆到转移单元(38)上并且使第二烧结层至少部分干燥，其中，将至少部分干燥的第二烧结层(24)从转移单元(38)传递到第一烧结层(20)上，其中，功率半导体(2)的至少两个彼此电绝缘的接触区域(10，12)尤其通过挤压在第二烧结层(24)上接触，并且然后通过烧结至少两个烧结层(20，24，36)使接触区域与基底(4)材料配合地连接。在此，能够借助于第一模板(18)将第一烧结层(20)涂覆到基底(4)上，并且，借助于与第一模板镜像对称的模板(40)将第二烧结层(24)涂覆到转移单元(38)上。还替代地，能够将第一烧结层(20)涂覆到基底(4)上并且使第一烧结层至少部分干燥，其中，将至少一个第二烧结层(24)涂覆到金属成形体(42)上并且使第二烧结层至少部分干燥，其中，将金属成形体(42)以背离至少部分干燥的第二烧结层的一侧安置在所述第一烧结层(20)上，其中，功率半导体(2)的至少两个彼此电绝缘的接触区域(10，12)尤其通过挤压在第二烧结层(24)上接触，并且然后通过烧结至少两个烧结层(20，24，36)使接触区域与基底(4)材料配合地连接。在此，金属成形体(42)包括至少两个金属小板(42a，42b)，其中，借助于至少一个第一模板(18)将至少一个第二烧结层(24)涂覆到所述金属成形体(42)的至少两个金属小板(42a，42b)上。功率半导体(2)在背离所述基底(4)的一侧(16)上具有第三接触区域(14)，第三接触区域与尤其多层的其他基底48材料配合地连接，其中，两个彼此电绝缘的接触区域(10，12)分别经由至少一个连接元件(50，52)尤其材料配合地与所述其他基底(48)连接。功率半导体模块(44)能够包括在变流器中。

公开(公告)号：CN115702491A

公开(公告)日：2023-02-14

申请号：CN202180042071.6

申请日：2021-04-27

Applicant: 西门子股份公司

Inventor： 克里斯蒂安·拉杜德 ,  克劳斯·弗洛里安·瓦格纳 ,  迈克尔·威顿

IPC: H01L23/373 ,  H01L23/00 ,  H01L25/07

Abstract: 本发明涉及一种功率半导体模(2)，具有至少一个功率半导体元件(4)。为了减小功率半导体模块(2)所需的结构空间并增加其使用寿命而提出，将至少一个功率半导体元件(4)经由介电材料层(8)与冷却元件(10)以电绝缘并且导热的方式连接，其中，介电材料层(8)平放在冷却元件(10)的表面(11)上并通过垂直于冷却元件(10)的表面(11)作用的第一力(F1)与冷却元件(10)力配合地连接。