[发明专利]将联接元件与功率半导体模块基底连接的设备及其方法

说明书

本发明涉及一种将联接元件与功率半导体模块基底连接的设备及其方法。本发明说明了一种用于以焊接技术将功率半导体模块的联接元件与导体迹线连接的设备，该设备包括用于布置基底的支座，其中，支座具有第一和第二子支座，其中，第一子支座是具有在50kN/mm²至300kN/mm²之间的弹性模量的金属成形体，第二子支座是具有在10N/mm²至500N/mm²之间的弹性模量的弹性成形体，并且其中，底部元件安设在第二子支座上；该设备还包括被构造成用于将底部元件固定在支座上的保持装置、超声焊极、用于将联接元件相对基底定位的定位装置。本发明还说明了一种在使用该设备的情况下制造功率半导体模块的制造方法。

技术领域

本发明说明了一种用于以焊接技术将联接元件与基底(尤其是基底的导体迹线)、尤其是与功率半导体模块基底连接的设备以及一种借助这种类型的设备制造功率半导体模块的方法。利用焊接技术的连接、简称焊接连接的概念在此并且在下文中应当理解为所有的焊接连接类型、尤其是超声波焊接连接和类似的连接类型，但是明显不是引线键合连接、例如本领域常见的薄引线键合连接或厚引线键合连接。

背景技术

由现有技术、例如DE 101 03 084 A1公知了一种具有至少一个功率半导体结构元件的功率半导体模块，其中，功率半导体结构元件直接布置在基底上，该基底具有绝缘材料体以及布置在朝向功率半导体结构元件的上侧上的与绝缘材料体固定连接的金属层，其中，功率半导体模块的至少一个联接元件借助焊接与金属层连接。

用于以焊接技术将联接元件与基底导体迹线连接的设备的本领域常见的设计具有用于布置底部元件的金属支座、保持装置以及超声焊极，该底部元件可以构造为带布置在其上的基底的底板或可以仅构造为基底，该保持装置构造用于将底部元件固定在支座上。此外，可以设置用于将联接元件相对基底定位的定位装置。

原则上问题在于，当借助本领域常见的设备通过将能量借助超声焊极引导到联接元件上而实施焊接连接时，在以本领域常见的方式构造有导体迹线的金属层与绝缘材料体之间的连接被损坏或被预先损坏。在此，在使用功率半导体模块时，绝缘材料体与导体迹线之间的连接可能至少局部松脱。由此，至少会限制功率半导体模块的耐久性。

发明内容

基于上面提到的事实，本发明的任务在于，提供一种改进的用于以焊接技术连接联接元件与基底的设备，以及提供一种用于在使用这种类型的设备的情况下制造功率半导体模块的方法。

根据本发明，该任务通过下面所描述的设备以及通过下面所描述的功率半导体模块来解决。优选的实施方式在下文中进行描述。

根据本发明的用于以焊接技术将联接元件、尤其是功率半导体模块的联接元件与基底的导体迹线、尤其是功率半导体模块的导体迹线连接的设备，其具有：

·支座，其用于布置底部元件，该底部元件构造为基底或构造为具有布置在其上的基底的底板，其中，支座具有第一和第二子支座，其中，第一子支座是具有在50kN/mm²至300kN/mm²之间的弹性模量的金属成形体，并且第二子支座是具有在10N/mm²至500N/mm²之间的弹性模量的弹性成形体，并且其中，底部元件安设在第二子支座上，尤其是仅安设在第二子支座上；

·保持装置，其构造用于将底部元件固定在支座上；

·超声焊极；

·定位装置，其用于将联接元件相对基底定位，从而使联接元件的接触脚安设在基底导体迹线的接触部上并且借助超声焊极与之连接。

特别优选的是，第二子支座的弹性模量在25N/mm²至100N/mm²之间。

此外，优选的是，第一和第二子支座以机械方式、优选借助螺纹连接件相互连接。