[发明专利]芯片装置和用于构成接触连接部的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种芯片装置以及一种用于构成在芯片、尤其功率晶体管等和导体材料带之间的接触连接部的方法，其中导体材料带在不导电的衬底上构成，并且其中芯片设置在衬底或者导体材料带上。

背景技术

从现有技术中已知的芯片能够构成有壳体或者构成为无壳体的半导体器件。这些芯片因此通常也称为“单片die”、“裸片bare die”或者“裸芯片bare chip”。这种芯片在没有壳体的情况下被继续加工并且直接施加在衬底或导体板上。在此，芯片的芯片接触面能够直接与导体材料带接触。芯片的其它芯片接触面能够经由接触导体或所谓的键合线与其它的导体材料带接触。这种接触连接部通常也在功率晶体管上构成。在此，例如，功率晶体管或芯片通过下部的芯片接触面设置在导体材料带上并且与该导体材料带基本上整面地接触。芯片的与被接触的下部的芯片接触面相对置的上部的芯片接触面经由多条键合线通过例如超声键合或者焊接与同该芯片相邻地伸展的另一导体材料带材料连接。通过这种芯片装置保证：提供足够大的导体横截面来传输高的电流。对于这种应用情况而言也能够使用相对厚的、由铝构成的键合线。

特别地，在功率晶体管、如MOSFET、IGBT和用于功率模块的二极管中，出现高的热负荷和电负荷，例如在15KW至150KW的功率范围中的热负荷和电负荷。这些负荷能够轻易地导致接触连接部或芯片装置的构件失效。此外，在例如车辆或者风能设备中使用芯片装置会由于强烈的温度波动而还进一步缩短芯片装置的使用寿命。因此，会因这种负荷造成接触连接部断裂或脱离。此外，接触导体与导体材料带材料或芯片接触面的焊接连接部仅可被加热到最大175°的温度，而不使接触连接部受到持久的损伤。此外，制造这种芯片装置是相对耗费成本的，因为必须在芯片接触面和导体材料带之间设置多个接触导体以传输高的电流。

发明内容

因此本发明基于下述目的，提出一种具有接触连接部的芯片装置以及一种用于构成接触连接部的方法，在所述芯片装置或所述方法中接触连接部在简化制造的同时具有改进的耐久性。

该目的通过具有权利要求1的特征的用于构成接触连接部的方法实现并且通过具有权利要求14的特征的芯片装置实现。

在根据本发明的、用于在芯片、尤其功率晶体管等和导体材料带之间构成接触连接部的方法中，导体材料带在不导电的衬底上构成，其中芯片设置在衬底或者导体材料带上，其中分别在芯片的芯片接触面和导体材料带上施加银膏或者铜膏，其中接触导体浸入到芯片接触面上的银膏或铜膏中并且浸入到导体材料带上的银膏或铜膏中，其中包含在银膏或者铜膏中的溶剂通过加热至少部分地蒸发，其中接触连接部通过如下方式构成：银膏或铜膏借助于激光能量烧结。

衬底能够由塑料材料或者陶瓷材料构成，其中首先在衬底上构成导体材料带以连接电子器件或半导体器件。这能够通过从现有技术中众所周知的方法来进行。芯片接下来直接设置在不导电的衬底或者导体材料带上。当芯片设置在导体材料带上时，所述芯片与该导体材料带电接触。在芯片的背离衬底或导体材料带的上侧上，构成有至少一个上部的芯片接触面以接触芯片。通过构成接触连接部，芯片接触面此时借助于接触导体与铜芯片相邻的导体材料带或另一导体材料带连接。为此，首先在同芯片相邻的导体材料带上施加液态的或者膏状的银膏或铜膏。在上部的芯片接触面上也施加膏或者金属膏。施加膏能够自动地借助于施加器(Applikator)进行。此后，接触导体分别浸入到芯片接触面上的膏中并且浸入到导体材料带上的膏中，分别使得接触导体至少部分地由膏围绕。在银膏或铜膏中包含溶剂，所述溶剂通过加热至少部分地蒸发，这能够引起所施加的膏体积减小。根据加热的类型，溶剂能够通过汽化或者沸腾来蒸发。随后构成接触连接部通过借助激光能量或激光烧结对银膏或铜膏进行烧结来进行。在此，激光束直接或间接定向到接触连接部的区域上。包含在银膏中的银粉末或银颗粒于是至少部分地熔化或烧结，使得构成接触导体与芯片接触面或导体材料带的电连接。铜膏的烧结相应地进行。将银膏或铜膏施加到芯片表面、导体材料带上并且必要时施加到接触导体上以及紧随其后的烧结能够并行地或者顺序地进行，其中于是是否首先给芯片接触面或者导体材料带设置膏或将该膏烧结是无关紧要的。也可行的是：首先在芯片接触面或者导体材料带处构成有接触部，以便接下来为了构成第二接触部而施加膏和进行烧结。关于所述方法步骤的顺序，在施加膏之前，也能够首先将接触导体设置在芯片接触面或导体材料带上。随后，将膏施加到具有接触导体的芯片接触面或导体材料带上，使得该接触导体于是同时浸入膏中。