[发明专利]半导体系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的半导体系统，特别是 功率半导体系统。

背景技术

从US 6,624,216公知如下的半导体系统。在该公知的半导体系统 中，在半导体的设有触点的上侧与由箔片复合体形成的电连接装置之 间的底填充物(Unterfüllung)由环氧树脂组成。尤其是在功率半导体系统 中，在运行中出现相对高的温度。

已知的用来进行底填充的环氧树脂必须大多在-40℃的温度下保 存在冷冻状态下。在实践中，可以将材料最多解冻三次。否则环氧树 脂的性质改变，特别是其本就很低的适用期(Topfzeit)。对于加工而 言，不利的是首先需要将环氧树脂解冻。这是耗费时间的。迄今为止 用作填充材料的环氧树脂的另一个缺点在于：该环氧树脂在持续运行 中的温度耐受能力仅最大为170℃。此外，已知材料具有低于200℃的 玻璃化转变温度T_G。在所述玻璃化转变温度T_G之上，所述材料的线性 膨胀系数(CTE)发生跃变。这可能在生产底填充物之后的方法步骤中， 例如回流焊接中，导致不希望的损害或缺陷。最后，已知材料的热导 率不是特别高，该热导率一般为0.25至0.5W/mK。鉴于此，不适于或 仅在一定条件下适于制造在运行中散发相对大的热量的功率半导体系 统。

发明内容

本发明的任务在于，消除依照现有技术的缺点。尤其应当给出一 种半导体系统，所述半导体系统与电连接装置的复合体具有改进的耐 久性。

该任务通过权利要求1的特征得以解决。本发明适当的构造方案 从权利要求2至8的特征得出。

根据本发明的措施而设置为，底填充物具有由陶瓷前驱体聚合物 形成的基质(Matrix)。所提出的底填充物是电绝缘的，该底填充物具 有出色的温度耐受能力。该底填充物可以在线性膨胀系数(CTE)方面 以如下方式进行调整，即，实现了半导体与电连接装置之间连接的出 色耐久性。此外，所提出的陶瓷前驱体聚合物可以在室温下保存。在 此，该陶瓷前驱体聚合物在室温下的适用期(Tropfzeit)为数个月。

在本发明的范围中，“触点”这一概念尤其被理解为设置在上侧 的接触面，所述接触面通过绝缘机构彼此分隔。这样的接触面可以构 造为平的、凸的或凹的。“箔片复合体”这一概念被理解为由至少一 个金属箔片层和至少一个电绝缘箔片层组成的柔性的层压体。所述至 少一个电绝缘箔片层可以具有穿孔，从而所述金属箔片层能穿过穿孔 进行触点接通。就此而言，例如对DE 103 55 925 A1进行参考，DE 103 55 925 A1示例性地介绍了箔片复合体。关于对箔片复合体的方面，将 该文献的公开内容纳入本发明。

“陶瓷前驱体聚合物”这一概念被理解为如下聚合物，该聚合物 随着温度增加而首先过渡为凝胶状，并随后过渡为热固性形式。在热 固性形式下，陶瓷前驱体聚合物在持续运行中一般具有高达300℃的温 度耐受能力。在继续升温的情况下，可以由陶瓷前驱体聚合物生成陶 瓷材料。属于陶瓷前驱体聚合物的例如有聚硅烷、聚碳硅烷和聚有机 硅氮烷。

根据有利的构造方案，利用填料以高达80体积％、优选为以高达 50体积％的填充度来填充陶瓷前驱体聚合物。从而尤其可以对陶瓷前 驱体聚合物的流动特性进行调整。

填料适当地是由陶瓷材料构成的、具有处于0.5至500μm范围内 平均颗粒尺寸的粉末。提出的所述陶瓷材料很大程度上是惰性的。所 述陶瓷材料的添加不导致不希望的化学副反应。所提出的平均颗粒尺 寸实现了使用传统应用件来应用陶瓷前驱体聚合物，传统应用件例如 是针式分配器、喷射器等。

在室温下，陶瓷材料的热导率λ适当地大于10W/mK，优选大于 20W/mK。由此，根据填充度实现的是：被以陶瓷材料填充的陶瓷前驱 体聚合物的热导率值提高到2W/mK以上的数值。因此，所述材料特别 适用于制造在运行中散发相对大的热量的功率半导体系统。

陶瓷材料适当地选自如下的组：BN、SiC、Si₃N₄、AlN、滑石、 堇青石。所提出的陶瓷材料以高热导率见长。