用于制造半導體模塊的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于制造半導體模塊的方法。根據一個方面，提供具有金屬化層（21）的電路載體（2）以及導電的導線（4）和接合裝置。借助該接合裝置（5）在該金屬化部（21）與該導線（4）的第一片段（41、41`）之間制造接合連接。在該導線（4）上設定斷開位置（45）以及該導線（4）的與該斷開位置（45）有間距的第二片段（42）。在該第二片段（42）中對該導線（4）進行整形。在整形之前或之后在該斷開位置（45）上斷開該導線（4），如此使得由該導線（4）的一部分來構成該半導體模塊的連接導體（49），其中該連接導體接合在該金屬化部（21）上并在該斷開位置（45）上具有自由端。
【專利說明】用于制造半導體模塊的方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體模塊。在這種模塊中采用了電氣連接導體，所述電氣連接導體用于電氣接觸該半導體模塊的一個或多個半導體芯片。電氣連接導體在此可以從該半導體模塊的殼體引出。通常這種連接導體與導體線路機械地和導電地連接，其中在該導體線路上還連接有要電氣接觸的半導體芯片。這樣一種常規(guī)的連接導體為此可以牢固連接地(stoffschliissig)、例如通過焊接、燒結、激光焊接或超聲波接合而與該導體線路相連接。同樣已知的是把連接導體插入到彈簧套筒中，其中該彈簧套筒焊接在該導體線路上。另一已知的變化方案在于，把具有彎曲底部區(qū)域的連接導體置入到模塊殼體的側壁中，并借助接合線連接把底部區(qū)域連接到該導體線路上。在該模塊殼體的外側上該連接導體可以具有焊接端子、壓接端子、彈簧端子或螺絲端子。

【背景技術】
[0002]在其中把連接導體插入到彈簧套筒中的變化方案中，該連接導體作為直的引腳來構造，如此使得由該引腳所構成的外部端子的位置通過該彈簧套筒的位置來預定。由此帶來在選擇合適位置時微小的靈活性。另外該方法還是耗費的，因為彈簧套筒必須通過沖壓和彎曲來預先制造地與該導體線路相連接，并然后必須裝配有同樣預先制造的連接引腳。
[0003]在其他變化方案中，該連接導體作為沖壓的和彎曲的匯流排來構造，其中所述匯流排在模塊制造期間在所述匯流排的基點處與該導體線路相連接。該基點的位置通過在沖壓和彎曲時所形成的三維形狀來設定。這對于連接接觸部的外部位置也是適用的。在這種匯流排中，基點通常不是位于外部連接點的上方，而是側向偏移。該變化方案的缺點在于，該半導體模塊的不同連接導體通常具有不同的形狀，并且于是還必須在不同的沖壓和彎曲工藝中被預先制造，這帶來了大的耗費。
[0004]在其中該連接導體被置入到殼體側壁中并通過接合導線連接來加以連接的變化方案中，有關的導體線路必須靠近殼體側壁并從而靠近電路載體的邊緣。但是該方法需要許多不同的工藝步驟，例如通過沖壓和彎曲來制造連接導體、把以這種方式所預先制造的連接導體置入到該殼體側壁中、以及通過導線接合來連接所置入的連接導體。
[0005]在所有變化方案中共同具有的另一缺點是，由于分別所需的沖壓工藝而造成了材料浪費。


【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的任務在于，提供用于制造半導體模塊的一種方法，其中能夠以簡單的方式把該半導體模塊的連接導體與電路載體的金屬化部相連接，并且其中不造成或僅造成微小的材料浪費。
[0007]該任務通過根據權利要求1、16和24所述的用于制造半導體模塊的方法而得到解決。本發(fā)明的擴展和改進是從屬權利要求的主題。
[0008]在用于制造半導體模塊的第一方法中，提供了具有金屬化層的電路載體、導電的導線和接合裝置。借助該接合裝置在該金屬化部與該導線的第一片段之間來制造接合連接。在該導線上設定斷開位置以及該導線的與該斷開位置有間距的第二片段。在該第二片段中該導線被整形。在整形之前或之后，該導線在該斷開位置上被斷開，如此使得由該導線的一部分構成該半導體模塊的連接導體，其中該連接導體接合在該金屬化部上并在該斷開位置上具有自由端。
[0009]在用于制造半導體模塊的第二方法中，提供具有金屬化層的電路載體、以及連接導體和接合裝置。所提供的連接導體具有第一端部片段以及與該第一端部片段相對的第二端部片段。借助該接合裝置在該金屬化層與該第一端部片段之間制造接合連接。在制造了該接合連接之后，該第二端部片段相對于該電路載體被彎曲了一個彎曲角度，該彎曲角度大于或等于20°并小于或等于80°。
[0010]在用于制造半導體模塊的第三方法中，提供了具有金屬化層的電路載體、以及連接導體、接合裝置和模塊殼體。該連接導體具有由第一導電材料構成的第一片段、由與第一材料不同的第二導電材料構成的第二片段、第一端部片段、以及與該第一端部片段相對的第二端部片段，其中該第二片段與該第一片段間接地或直接地牢固連接，該第一端部片段由該第一片段的一部分構成，以及該第二端部片段由該第二片段的一部分構成。借助該接合裝置在該金屬化層與該第一片段之間如此形成接合連接，使得該第一端部片段直接地與該金屬化層相連接。在制造了該接合連接之后，該電路載體被如此布置于該模塊殼體中，使得該第二端部片段從該模塊殼體中突出。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]下面參照附圖借助實施例來解釋本發(fā)明。除非特殊說明，相同的參考符號表示相同或作用相同的元件。其中:
圖1A-1I示出了一種方法的不同步驟，其中連接導體由導線構成，其方式是，該導線在第一片段中被接合到導體線路上，在第二片段中被整形，并最后被斷開。
[0012]圖2A-2D示出了一種替換方法的不同步驟，其中該方法與借助圖1A至II所解釋的方法不同之處在于，該導線在第二片段中的整形在斷開之后進行。
[0013]圖3A-3D示出了另一替換方法的不同步驟，其中該方法與借助圖1A至2D所解釋的方法不同之處在于，利用同一工具來進行該導線的整形和斷開。
[0014]圖4A-4D示出了一種方法的不同步驟，其中準連續(xù)導線不僅用于制造模塊內部兩個接合位置之間的電氣連接，而且還用于制造具有自由端的連接導體。
[0015]圖5A-5G示出解釋如何能夠由預先制造的單個連接導體來生成半導體模塊的連接導體的方法的圖。
[0016]圖6-8示出在料箱中提供多個預先制造的單個連接導體的例子。
[0017]圖9示出了具有多個連接導體的半導體模塊的剖視圖，其中這些連接導體從模塊殼體中引出，并分別具有通過壓鑄而生成的壓入接觸部。
[0018]圖10示出了半導體模塊的剖視圖，該半導體模塊與根據圖9的半導體模塊不同之處在于，壓入接觸部具有通孔。
[0019]圖11A-11B示出了用于制造半導體模塊的一種方法的不同步驟。
[0020]圖12示出了半導體模塊的剖視圖，其中多個電氣并聯(lián)的連接導體被壓入到一個共同的、位于模塊殼體外部的互連導體(Verbindungsleiter)上。
[0021]圖13示出了半導體模塊的剖視圖，其中多個電氣并聯(lián)的連接導體被壓入到位于模塊殼體內部的一個共同的互連導體上。
[0022]圖14A-14D示出了連接導體在其第二片段中可以具有的幾何形狀的不同例子。
[0023]圖15A-15F示出了還未整形的導線的可能橫截面形狀的不同例子。
[0024]圖15G示出了制造完成的連接導體的凹凸橫截面形狀的一個例子。
[0025]圖16A-16C示出了用于制造具有凹凸橫截面的連接導體的一種方法的不同步驟。
[0026]圖17A-17F示出了用于制造由兩部分組成的連接導體的一種方法的不同步驟。
[0027]圖18A-18H示出了由兩部分組成的連接導體的不同擴展方案。
[0028]圖19示出了預先制造的、設置有電鍍層的一種連接導體。
[0029]圖20示出了預先制造的、設置有電鍍層的一種連接導體，其具有兩個相互牢固連接的不同材料的片段。

【具體實施方式】
[0030]A)通過把準連續(xù)導線接合到電路載體的金屬化層上，并接著斷開該準連續(xù)導線的一個片段，來生成具有連接導體的半導體模塊
下面借助圖1A至II來解釋一種方法，其中由準連續(xù)導線4來制造用于半導體模塊的連接導體。要制造的半導體模塊包含有電路載體2，該電路載體具有上面的金屬化層21以及可選的下面的金屬化層22，這些金屬化層設置在絕緣載體20的相對的兩側。為了實現(xiàn)所期望的電路布局，上面的金屬化層21按照需要被結構化成導體線路和/或導體面211、212、213?？蛇x地，上面的金屬化層21和下面的金屬化層22可以通過該絕緣載體20而相互電氣絕緣。
[0031]該絕緣載體20例如可以是陶瓷板，例如由氧化鋁(A1203)、氮化鋁(AlN)或氧化錯(Zr02)構成。該電路載體2例如可以作為DCB襯底(DCB=Direct Copper Bonding,直接銅接合)、作為DAB襯底(DAB=Direct Aluminum Bonding,直接招接合)、作為AMB襯底(ABM=Active Metal Brazing,活性金屬釬焊)或者作為 IMS 襯底(IMS=Insulated MetalSubstrate,絕緣金屬襯底)來構造。
[0032]上面的金屬化層21和/或下面的金屬化層22例如可以全部或至少90重量％(重量百分比)由銅組成，或者全部或至少90重量％由鋁組成?？蛇x地，上面的金屬化層21和/或下面的金屬化層22可以至少在其背向該絕緣載體20的側上具有一個或多個薄的金屬涂層，以例如改善那里的可焊性或燒結能力。這種金屬涂層的合適材料例如是鎳、銀、金、鈀。
[0033]在上面的金屬化層21上可以安裝一個或多個半導體元件I以及可選地安裝其他的元件。上面的金屬化層21、可能由此所構成的導體線路和/或導體面211、212、213、以及在該電路載體2上所安裝的半導體元件I或其他元件的連接例如可以借助接合導線3來進行。同樣也可以采用柔性的印制電路板、金屬軌、壓力接觸連接或彈簧接觸連接、以及其相互任意的組合。
[0034]上面的和/或下面的金屬化層21或22可以分別具有在0.05mm至2mm、或從
0.25mm至2.5mm范圍內的厚度。該絕緣載體20的厚度可以小于或等于2mm，例如可以處于從0.1mm至2mm的范圍內或者在從0.25mm至Imm的范圍內。
[0035]該半導體元件I例如可以是MOSFET、IGBT、結型場效應晶體管、晶閥管、二極管或任意組合的其他任意的半導體元件。
[0036]為了制造連接導體而使用了導線4，該導線作為準連續(xù)材料來提供。該導線符合目的地位于卷軸上，其中導線可以從該卷軸上卷出，以制造一個或多個連接導體。
[0037]借助接合工具5、例如超聲波導線接合機，導線4的第一片段41被接合到上面的金屬化部21上，在此僅示例地接合到該導體線路211上。因為應該由該導線4來制造連接導體，所以導線4必須具有一定的最低穩(wěn)定性，這例如可以通過如下來實現(xiàn)，即所提供的導線4具有大的橫截面積。例如所提供的導線4在其通過具有超聲波發(fā)生器的接合裝置5、或以其他方式變形之前具有至少0.6mm2的橫截面積。通過在該第一片段41與該金屬化部21之間制造接合連接，在該導線4與該金屬化部21之間形成牢固的連接，其中該導線4在第一片段41中直接與該金屬化部21相連接。
[0038]在接合該導線4之后，導線4在該第一片段41的區(qū)域內與該金屬化部21相連接，如此使得可以借助可相對于該導線移動的導線引導裝置9將該導線的分布置于所期望的形狀?？蛇x地，在借助可移動導線引導裝置9來調節(jié)該導線4的期望分布期間，可以利用壓緊裝置11來保證接合位置，其方式是，該壓緊裝置11在該第一片段41的區(qū)域內壓緊該導線4，并從而在該接合位置的區(qū)域內將該導線壓緊到該導體線路21上。
[0039]如圖1B所示，在借助可移動導線弓丨導裝置9來調節(jié)導線4的分布之后，該導線4可選地可以具有與該電路載體2的上側基本垂直的片段。繼續(xù)如在圖1C中所示，該導線4在第二片段42中被整形，其中該第二片段與該第一片段41有間距。這種整形借助整形工具6來進行，其中該導線4局部在該整形工具6的兩個部件61、62之間如此被壓鑄，使得導線4的形狀在第二片段42中被改變。為了整形可以采用任意每種壓力整形技術，例如壓鑄、自由形狀鍛造或空腔鍛造。
[0040]所述整形在此可以選擇性地“冷”地進行(也即在室溫下)，或“熱”地進行，也即在其中該第二片段42被加熱到高于該導線4的材料再結晶溫度的溫度下，或者“半熱”地進行，也即在其中該第二片段42在整形期間被加熱到高于150° C但低于該導線4的材料再結晶溫度的溫度下。
[0041]圖1C示出了在整形之前在整形工具6還未閉合的情況下接合在該金屬化部21上的導線4的布置，圖1D示出了在整形工具6閉合的情況下的布置，以及圖1E示出了在整形過程之后在該整形工具6再次斷開的情況下的布置。
[0042]在整形之后，如圖1F所示，該導線4可以借助切斷裝置7在預定的斷開位置45上被斷開，如此使得該導線4的被斷開的片段49形成了接合在上面的金屬化部21上的連接導體49。圖1H示出了按照圖1C的、也即在整形過程之前的布置在視線方向V上的側視圖，圖1I示出了按照圖1G的、也即在整形過程之后的視圖。
[0043]如通過圖1C和IG的比較所示，可選地可以在該第二片段42中把該導線4在垂直于其分布方向的第一方向I上所具有的最初寬度Byl通過該整形過程縮小為寬度By2。該導線4從而可以在該第二片段42中在該第一方向y上在整形之前具有第一最小寬度Byl，并在整形之后具有第二最小寬度By2，其比該第一最小寬度Byl小該第一最小寬度Byl的至少30%?？蛇x地，在此該第二片段42的第一位置48——該第二片段42在第一位置48上在整形之后在第一方向I上具有第二最小寬度By2—可以與該斷開位置45相距間距Dz2，該間距至少為該第一最小寬度Byl。
[0044]如圖1H和II相比較所示，相應地在該第二片段42中，該導線4在第二片段42中在垂直于分布方向的第二方向X上所具有的最初(第一)最大寬度Bxl通過整形過程而能夠被增大為(第二)最大寬度Bx2，其中該第二最大寬度Bx2也位于該第二片段42中。該導線4從而在該第二片段42中在該第二方向X上在整形之前具有第一最大寬度Bxl，并在整形之后具有第二最大寬度Bx2,該第二最大寬度例如可以比該第一最大寬度Bxl大該第一最小寬度Byl的至少20%?？蛇x地，在此該第二片段42的第二位置47——在該第二位置上該第二片段42在整形之后在第二方向X上具有該第二最大寬度Bx2——可以與該斷開位置45相距間距Dzl，該間距Dzl至少等于該第二最大寬度Bx2。
[0045]與借助圖1A至II所述的方法不同，該導線4在該第二片段42區(qū)域中的整形也可以在該導線4斷開之后才進行，這例如借助圖2A至2D來加以解釋。首先可以在該第一片段41中把該導線4接合在該金屬化部21上，并且所接合的導線4的分布的接下來構造可以如前述的以及參照圖1A和IB所解釋的一樣進行。之后如在圖2A中所示，該導線4可以在預定的斷開位置45上通過使用切斷工具7而被斷開，其結果在圖2B中示出。在斷開之后，該導線4的一個斷開的、接合在該金屬化部21上的片段可以借助利用圖1C至IE所解釋的整形工具6以及同樣所解釋的方法在第二片段42的區(qū)域中被整形，這在圖2C和2D中來示出。圖2C示出了在該整形工具6閉合時的布置，圖2d示出了在其斷開時的布置。結果其形成接合在該金屬化部21上的連接導體49。
[0046]根據另一借助圖3A至3D所解釋的方法，可以利用一個共同的工具來進行該導線4的整形和切斷。在已經借助圖1A和IB所解釋的步驟之后，接著就進行借助圖3A所解釋的步驟，其中該步驟與借助圖1C所解釋的步驟的區(qū)別僅僅在于，該整形工具6具有集成的切斷裝置7。在該整形工具6的部件61和62閉合期間，該導線4首先在該第二片段42中被整形，并然后最后通過該切斷裝置7被斷開，這在圖3B至3D中示出。替換地，可以在不把該導線4完全斷開的情況下，通過該切斷裝置7僅把該導線4的橫截面大大縮小，使得該導線4接著能夠通過采用該整形工具6而被斷開。
[0047]下面借助在圖4A至4D中所示的例子來解釋本發(fā)明的另一優(yōu)點。在此情況下，為制造連接導體49所采用的準連續(xù)導線4還被用于制造模塊內部的連接。如結果在圖4D中所示，為此該導線4依次在兩個第一片段41和41'上被接合到該半導體模塊的不同位置上。
[0048]在所示的例子中，該半導體模塊包含有底板12，在該底板上安裝有兩個相同構造的和相同裝配的電路載體2、2'。這兩個電路載體2、2'的相同部件的參考符號僅僅通過單引號來區(qū)分。為了能夠實現(xiàn)要由該半導體模塊所連接的更大的電流，在電路載體2和2'上所實現(xiàn)的兩個電路被電氣并聯(lián)。為此金屬化層21以及21'的對應導體線路211和211'借助該導線4而相互導電連接。如在圖4A中所示，為此首先把該導線4的第一片段41如前文已經借助圖1A所解釋的接合到該導體線路211上。之后被接合的導線4的另一第一片段41'通過采用可移動導線引導裝置9而被定位在該導體線路211'上，并如在圖4B中所示借助該接合裝置5而被接合到該導體線路211'上。在此也可以借助超聲波接合方法來制造這兩個接合連接?？蛇x地，可以利用壓緊裝置11來保證在該第一片段41與該導體線路211之間的第一接合位置，而另一第一片段41'被設置于其在該導體線路211'上的目標位置上。為了安全，該壓緊裝置11在該第一片段41的區(qū)域中把該導線4壓到該導體線路21上。
[0049]在該另一第一片段41'與該導體線路211'之間制造接合連接之后，從該另一第一片段41'開始來制造連接導體49，如同前文借助圖1B至II或2A至2D或3A至3D從該第一片段41開始所解釋的。
[0050]原則上也可以通過之后制造連接導體49而把兩個或更多個模塊內部的連接用于除了用于兩個相同裝配的電路載體2、2'的電氣并聯(lián)之外的其他任意目的。這兩個第一片段41和41'也并不是必須被接合在不同的電路載體2、2'上。例如這兩個第一片段41、41'也可以被接合到同一電路載體的不同導體線路上或同一導體線路上。
[0051]B)通過把預先制造的單個連接導體接合到電路載體的金屬化層上來生成具有連接導體的半導體模塊
現(xiàn)在借助5A至5G來解釋如下一種方法，即如何能夠由預先制造的單個連接導體49來生成半導體模塊的連接導體，其方式是，把該連接導體49接合到電路載體2的金屬化層21上。
[0052]圖5A示出了電路載體2以及單個的、預先制造的連接導體49，其中該電路載體可以具有與前文所解釋的電路載體2相同的構造。該連接導體49具有第一端部片段41以及與該第一末端導體41相對的第二端部片段42。
[0053]該連接導體49另外還具有桿40，其中該端部片段41可以相對于該桿預彎曲一個角度α，其中該角度α大于0°并小于90°。通過這種預彎曲能夠避免該桿40和/或該端部片段42妨礙稍后接合裝置5的定位。該角度α例如可以處于從10°至70°或從20°至70°的范圍中。但原則上也可以與之不同而選擇α =90°的預彎曲，或者放棄預彎曲，其對應于α =0。。
[0054]為了在該連接導體49稍后的接合位置410區(qū)域內把該連接導體49接合到該金屬化層21上，如在圖5Β中所示，該第一端部片段49在該連接導體49稍后的接合位置410的區(qū)域中被放置在該金屬化層21上，并然后如圖5C中所示，借助接合裝置5而被直接接合在該金屬化層21上。在此也可以借助超聲波接合方法來進行該接合連接的制造，如同前文已經解釋的。結果該連接導體49在其第一端部片段41上直接接合在該金屬化層21上。
[0055]在制造該接合連接之后，被接合在該金屬化層21上的連接導體49的第二端部片段42相對于該電路載體2而被彎曲一個彎曲角度Φ1，該彎曲角度大于或等于20°并小于或等于80°。該彎曲角度Φ I也可以大于或等于20°并小于或等于70°。
[0056]在制造該接合連接之后并在彎曲之前，如在圖中所示，桿40與垂直于絕緣載體20的法線方向η呈一個角度Φ0。該角度ΦO當前大于O°。替換地該角度ΦO也可以替換地等于0°，也即桿40于是垂直于絕緣載體20，并垂直于金屬化層21地分布。
[0057]在本發(fā)明的意義上，把該連接導體49的沿縱軸延伸的片段理解為桿40，其中該縱軸在圖5Α至5F中用“g”來表示。可選地，桿40可以作為直桿來構造。這意味著，該桿沿著該縱軸g在與該縱軸相垂直的每個截面E-E中都具有相同的橫截面形狀。這種直桿40可以具有至少4mm的長度140。
[0058]圖5E示出了接合在該金屬化層21上的、彎曲之后的連接導體49，以及圖5F示出了在移除夾持工具19之后的連接導體。
[0059]該夾持工具19可以如圖所示被用于容納預先制造的連接導體49、將其置于接合位置、在接合過程期間將其進行保持，以及用于彎曲該彎曲角度Φ1。替換地也可以利用單獨的彎曲工具來彎曲該彎曲角度Φ1。
[0060]C)在料箱中所提供的預先制造的各個連接導體的例子
如下文中借助圖6至8示例性解釋的，可以在料箱中提供多個預先制造的單個連接導體49。該連接導體49在此可以相同地或不同地來構造。
[0061]在圖6至8中所示的例子中，通過分別由一個或替換地多個載體條50來保持連接導體49，連接導體49變成帶狀。連接導體49在該一個或多個載體條50上的固定例如可以如此來進行，即把連接導體粘合到該一個或多個載體條上或者插入該一個或多個載體條中。如例如在圖17中所示的相鄰的連接導體49可選地也可以通過連接片而相互連接。相鄰的連接導體49于是在工藝中通過斷開該連接片(撕裂、剪切、沖壓等)而分離。
[0062]為了之后例如利用借助圖5A至5G所解釋的一種方法將電路載體2裝配有在料箱中所提供的連接導體49之一，相關的連接導體49可以被從該料箱中取出，這在本例子中可以通過如下來進行，即有關的連接導體49從該載體條50上被取下。
[0063]D)接合在電路載體上的一個或多個連接導體的不同配置和布置
圖9示出了半導體模塊的垂直剖面，其中該半導體模塊包含有電路載體2，該電路載體裝配有多個連接導體49。每個連接導體49都利用如前文參照圖1A至5G所解釋的方法來制造。該半導體模塊另外還具有殼體10。該殼體10例如可以是基于熱固性塑料的電氣絕緣殼體。如借助圖9可看出的，該導線4的第一片段41或該連接導體49的第一端部片段41位于該殼體10的內部，相反，被整形的第二片段42或該第二端部片段42位于該殼體10的外側。
[0064]同樣如在圖9中示意性所示，被整形的第二片段42或該第二端部片段42可以分別作為壓入接觸部來構造，這使得把該第二片段42或該第二端部片段42壓入到例如印制電路板或金屬導電板或金屬母線(“bus-bar”)的開孔中。
[0065]如在圖10的變化方案中所示，壓入接觸部也可以分別具有通孔46。這種通孔46例如可以在壓力整形過程期間被生成，或者在壓力整形過程之后例如通過沖壓來生成。
[0066]繼續(xù)如借助圖1lA和IlB所示，可以把兩個、三個或多于三個的連接導體49電氣并聯(lián)，其方式是，這些連接導體與一個共同的互連導體8相連接。每個連接導體49都可以通過前述方法之一而與電路載體2的上面的金屬化部21相連接。然后可以把每個連接導體49以它的第二片段42或它的第二端部片段42壓入該互連導體8的對應壓入開孔81中，從而在該連接導體49與該連接導體8之間形成導電連接。如果該互連導體8被布置在模塊殼體10的外部，那么就可以在壓入之前把該模塊殼體10施加在裝配有連接導體49的電路載體2上。圖12示出了相應制造的布置。
[0067]替換于此地，互連導體8也可以位于模塊殼體10的內部。在這種情況下，連接導體49的第二片段42或第二端部片段42首先被壓入該互連導體8的壓入開孔81中，并然后把該模塊殼體10與該電路載體2相連接。圖13示出了這種布置。
[0068]通過把兩個、三個或更多的這種連接導體49相并聯(lián)，如在圖12和13中示例性所示，可以生成一種尤其低電感的導體結構。在三個或更多這種連接導體49的情況下，它們可以成一列地依次布置在該電路載體2上。該互連導體例如可以是條狀導體(“Stripline”)，或者是印制電路板。在印制電路板的情況下，該印制電路板也可以還裝配有其他的元件，例如控制電子裝置，以用于控制安裝在該電路載體2上的半導體芯片I。
[0069]如前所示，可以在該連接導體49與該金屬化層21之間制造了接合連接之后，并從而也在該電路載體2裝配有該連接導體之后，再進行該電路載體2在該模塊殼體10中的布置或安裝。所述安裝在此可以如此來進行，即該第二片段或該第二端部片段42從該模塊殼體10中突出，并從而位于該模塊殼體10的外部。
[0070]如果該互連導體8在已制成的半導體模塊中位于該模塊殼體10的內部，那么在把該電路載體2安裝在該模塊殼體10中之前通過把該壓入接觸部壓入到該壓入開孔81中而在互連導體8與連接導體49之間進行導電連接的制造。
[0071]否則，如果該互連導體8在已制成的半導體模塊中位于該模塊殼體10的外部，那么就在把該電路載體2安裝在該模塊殼體10中之后通過把該壓入接觸部壓入到該壓入開孔81中而在互連導體8與連接導體49之間進行導電連接的制造。
[0072]如果連接導體49的第二片段42被布置在模塊殼體10的外部，那么該殼體10就可以具有引導通道，其中在把該殼體10放置在裝配有連接導體49的電路載體2上時將該連接導體49的第二片段42事先旋入到該引導通道中。這種引導通道然后在該殼體的外側上通向到一個開孔中，其中該第二片段42穿過該開孔，如此使得第二片段42位于該殼體10的外部。通過這種引導通道，能夠實現(xiàn)該連接導體49的精細調節(jié)?？蛇x地，該引導通道可以擴展為漏斗狀的，以便于旋入該連接導體49。另外利用引導通道也可以降低該連接導體49彎折的危險。如果該連接導體應該被壓入到壓入開孔81中，那么這可能是尤其重要的。
[0073]E)連接導體的結構
下面借助圖14A至14D來示出幾何形狀的不同例子，其中可以通過在導線4的第二片段42中對導線4整形或者通過在導線4的第二端部片段42中對該連接導體49整形而以所述幾何形狀來構造連接導體49。在所有的例子中，該導線4或該連接導體49在該整形過程之前作為具有矩形橫截面的扁平帶來構造。在圖14A的例子中，該扁平帶的最初寬度被增大，并設置有通孔。在根據圖14B的例子中，該扁平帶的一小部分被沖壓掉，以生成分岔的連接引腳。在根據圖14C的例子中，最初的扁平帶在該第二片段42中被扭轉，并且在根據圖14D的例子中被整形為彈簧。根據圖14C和14D的兩個變化方案例如可以用于制造導電的壓力接觸連接，其方式是，把端部45壓到要接觸的配對對象上。
[0074]現(xiàn)在借助圖15A至15F來解釋還未整形的、能夠結合前述的方法采用的導線4或連接導體49的可能橫截面形狀的不同例子。相應的橫截面示出了在與該導線4或連接導體49的分布方向相垂直的剖面E-E(見圖1A、2A、3A和4A)中的該導線4或該連接導體49。由此該橫截面例如可以是圓形(圖15A)、橢圓形(圖15B)、方形(圖15C)、矩形但非方形(圖15C)、六邊形(圖15E)或八邊形(圖15F)。原則上該導線4或連接導體49的橫截面可以是關于η次的、垂直于剖面E-E分布的對稱軸(η=2、3、4…至無窮)而旋轉對稱。
[0075]根據在圖15G中所示的另一擴展方案，該導線4或已制成的連接導體49可以在整形之后具有非旋轉對稱的橫截面。這種非旋轉對稱的橫截面例如可以通過整形工具6由在圖15Α至15F中所解釋的具有旋轉對稱橫截面的導線4來生成。下面借助圖16Α至16C來解釋與此有關的可能的方法。圖16Α示出了還未被整形的導線4或連接導體49的橫截面，該導線4或連接導體49穿過整形工具6的兩個部件61和62之間。該部件61可以圍繞與該導線4或連接導體49的分布方向相垂直的旋轉軸60來旋轉。在兩個部件61和62相互擠壓(圖16B)之后，該整形工具6在部件61和62相互擠壓的情況下沿著該導線4被引導，如此使得該部件61在該導線4或該連接導體49上滾動，并將該導線4或該連接導體49壓向該部件62。在此情況下，該導線4或連接導體49被如此整形，使得其具有凹凸的橫截面，如其在圖16C中在斷開該整形工具6之后示例所示。通過這種凹凸的橫截面，可以大大提高已制成的連接導體49的機械穩(wěn)定性。如果該連接導體49應該被壓入到互連元件8的開孔81中，那么這就是尤其有利的，因為這樣就可以應用更大的壓入力。該連接導體49可以主要在該第二片段42或第二端部片段42與該導線4或連接導體49的位于該第二片段42或該第二端部片段42之前最近的接合位置之間的整個區(qū)域上具有這種凹凸的橫截面。例如該連接導體49可以在間距d49 (見圖1G、2D、3D、4D和5D)的至少30%的長度上具有凹凸的橫截面，其中該間距d49在此對應于在該斷開位置45與該電路載體2之間的間距。另外還應指出的是，這種凹凸的橫截面并不局限于所示的幾何形狀，而是本發(fā)明包括通過把整形工具沿導線4或沿該連接導體49滾動所能生成的任意凹凸的橫截面。
[0076]通常在本發(fā)明中該間距d49通過該連接導體49的自由端(也即位于該第二端部片段42上的自由端)與該電路載體2之間所具有的間距來給定。在本發(fā)明的其中該連接導體49在接合之后還被彎曲了一個彎曲角度Φ I的擴展方案中，該間距d49應在彎曲之后來加以求取。在本發(fā)明的其中該電路載體2安裝在模塊殼體10中的所有擴展方案中，間距d49在該電路載體安裝在該模塊殼體10中之后也存在。通常該間距d49可以例如為至少4mm。
[0077]如前已經解釋的，所有的導線接合一第一片段或端部片段41、41'在所述導線接合上被接合到半導體模塊的組成部分上——都可以借助超聲波導線接合來加以制造。
[0078]另外，根據本發(fā)明所制造的連接導體49的一個優(yōu)點是，其也可以被整體地構造。在此該連接導體49可選地也可以由一種均勻的材料來組成。
[0079]原則上準連續(xù)導線4以及由其所制造的連接導體49或預先制造的連接導體49可以由任意的金屬組成。一種可能的金屬例如是銅、或具有至少96重量％銅成分的銅合金。另一合適的金屬是銀、或具有至少99.5重量％銀成分的銀合金。在銅合金的情況下，例如可以采用摻雜鋯(Zr)的銅導線。
[0080]根據本發(fā)明的一個可選擴展方案，例如當連接導體49的第二片段或端部片段42應該被壓入到壓入開孔81中時，在該第二片段或端部片段42的區(qū)域中在制造接合連接之前、或者在制造接合連接之后并在可能的整形之前、或者在可能的整形之前并在壓入之前，給連接導體49涂覆由材料銀(Ag)、鎳(Ni)、鈕(Pd)或錫(Sn)中的恰好一種或多種組成的層。所提供的導線4或所提供的預先制造的連接導體49尤其可以早已設置有這種涂層。例如可以電鍍地進行這種涂層的制造。
[0081]代替由一個整體組成的、預先制造的連接導體49，如例如在圖17E中以及在圖17F的側視圖中所示，預先制造的連接導體49也可以由兩個或更多個部分組成，其中這些部分相互牢固的、例如通過軋接、焊接、軟焊接、硬焊接、電阻焊接、燒結或軋接來相互連接。
[0082]具有兩個或更多個相互牢固連接的部分的這種連接導體49具有由第一導電材料構成的第一片段491以及由與第一材料不同的第二導電材料構成的第二片段492、第一端部片段41和與該第一端部片段41相對的第二端部片段42。該第二片段492間接或直接地與該第一片段491牢固地連接。該第一端部片段41通過該第一片段491的一部分來構成，該第二端部片段42通過該第二片段492的一部分來構成。
[0083]下面參照圖17A至17F來解釋這種連接導體49的制造，其中作為連接技術僅示例地采用了軋接。
[0084]首先，提供由第一導電材料構成的第一薄板141和由第二材料構成的第二薄板142，并然后相互軋接。為此薄板141和142依次疊置地靠近放置，并例如在兩個彼此擠壓的滾筒151、152之間被相互軋接，這在圖17A中以橫截面來示出，并在圖17B中以側視圖來示出。在軋接之后薄板141和142形成復合體140。圖17C以俯視圖示出了該復合體140。
[0085]現(xiàn)在由該復合體140例如通過沖壓或剪切可以被分離為多個條1401，其中每一個都不僅具有該第一薄板141的第一片段491，而且還具有該第二薄板142的與該第一片段491相軋接的第二片段492。每個條1401現(xiàn)在都可以構成一個預先制造的連接導體49，或者可以由每個條1401來制造一個預先制造的連接導體49。
[0086]可選地，該第二片段491可以在其自由端上再被整形，如此使得形成第二端部片段42，其中該第二端部片段作為壓入接觸部或者作為焊接端子來構造，或者該第二端部片段具有旋緊開孔。
[0087]代替把薄板141和142相互軋接，也可以通過其他任意的連接技術、例焊接、軟焊接、硬焊接、電阻焊接、或燒結而將薄板141和142相互牢固地連接。其他所有的處理步驟可以如同針對軋接所描述的一樣來執(zhí)行。
[0088]在燒結的情況下，為此在薄板141和142的重疊區(qū)域中在薄板141和142之間加入粘接劑。那么在薄板141和142相互壓緊期間，位于它們之間的粘接劑就被燒結。該粘接劑例如可以是包含有諸如銀或銅的金屬粉末的膏體，以及溶劑。
[0089]同樣可選地，該連接導體49可以在該第二片段492的區(qū)域中還被預彎曲一個角度α，如此使得形成預先制造的連接導體49，其滿足前文參照圖5Α所解釋的標準。
[0090]前文參照圖17Α至17所解釋的預先制造的連接導體49現(xiàn)在可以通過接合而與電路載體2的金屬化部21牢固地連接，如前文參照圖5Α至5G所解釋的。在此情況下可以在料箱中或以帶的形式來提供大量這種連接導體49，如參照圖6、7和8所解釋的。
[0091]在圖18Α至18Η中示出了這種預先制造的連接導體49的其他例子。如在圖18Α、18C、18E和18G中所示，在連接導體49中該第一片段491可以具有比該第二片段492更大的長度。但也可以相反，該第二片段492具有比該第一片段491更大的長度，這分別在圖18B、18D、18F 和 18H 中示出。
[0092]另外，在片段491與492之間的牢固連接所位于的接縫位置不僅可以與之后的接合位置410位于該第一片段491的同一側(圖18A、18B、18C、18D)，也可以與之后的接合位置410 位于相反的一側(圖 18E、18F、18G、18H)。
[0093]另外，該連接導體49在該第一片段491的區(qū)域中可以如前所述具有大小為角度0°〈α彡90°的預彎曲，這在圖18C、18D、18G和18Η中示出，或者不具有預彎曲，這對應于角度α=0°，并在圖18Α、18Β、18Ε和18F中示出。如果不存在預彎曲，那么就可以如此來進行該連接導體49的接合，即它首先通過超聲波發(fā)生器5被壓緊到該金屬化部21上，并在此被預彎曲，并然后如同參照圖5C至5Η所述而被彎曲。
[0094]利用由不同材料的兩個或更多個部分組合而成的連接導體，例如可以實現(xiàn):該連接導體49主要具有微小的電阻，其方式例如是第一材料具有小于19E-050hm.cm或小于17*E-050hm.cm的比電阻。作為該第一片段491的合適材料適用的例如是高純度的銅(Cu)、或具有微量雜質的銅。與此無關地，假如片段491和492由不同的材料組成，那么作為該第二片段492的材料例如適合的是具有引起更高剛度的微量附加物的Cu，例如CuZr或CuFe2P。
[0095]與此無關地，能夠使得要接合到該金屬化層21上的連接導體49具有良好的可接合性，這例如可以通過具有高純度Cu或具有微量雜質的Cu (見前文的導電性)的涂層來實現(xiàn)。另外如果該連接導體49的第二端部片段42具有壓入接觸部，那么就能夠使得該連接導體具有高的機械穩(wěn)定性，其方式例如是由具有微量雜質的Cu來制造壓入區(qū)域42 (例如CuZr、CuFe2P)，所述雜質導致更高的剛度和硬度。
[0096]圖19和20示出了預先制造的連接導體49，其分別具有電鍍涂層493。該電鍍涂層493例如可以由Sn、Ag、Ni/Au、高純度Cu構成。在此該電鍍涂層493可選地可以在該第二端部片段42的區(qū)域中被去除。按照圖19的連接導體49具有核心490，該核心例如可以由銅來組成。同樣在按照圖20的連接導體49中，該第二片段492例如可以由銅來組成。
[0097]在本發(fā)明的意義上，“預先制造的”連接導體49尤其理解為如下那些連接導體49，其在把該連接導體接合到該金屬化層21上之后在該第二端部片段42區(qū)域中在幾何形狀上不再改變，其中在該第二端部片段上來制造已制成的半導體模塊的電氣連接。
[0098]倘若前述的連接導體49之一應該被壓入壓入開孔81中，并與此相應地應該裝備有壓入接觸部，那么該壓入接觸部、所屬的壓入開孔81和壓入連接的制造可選地可以按照2004年4月發(fā)布的DIN EN 60352-5來設計或進行。
【權利要求】
1.用于制造半導體模塊的方法，具有以下的步驟: 提供電路載體(2 )，其中該電路載體具有金屬化層(21); 提供導電的導線(4); 提供接合裝置(5); 借助該接合裝置(5)在該金屬化層(21)與該導線(4)的第一片段(41)之間制造接合連接； 設定該導線(4)的斷開位置(45)； 設定該導線(4)的與該斷開位置(45)有間距的第二片段(42)； 在該第二片段(42)中對該導線(4)進行整形； 在整形之前或之后在該斷開位置(45)上斷開該導線(4)，使得由該導線(4)的一部分來構成該半導體模塊的連接導體(49)，其中該連接導體被接合在該金屬化層(21)上并在該斷開位置(45)上具有自由端(44)。
2.根據權利要求1所述的方法，其中該導線(4)在第二片段(42)中在第一方向(y)上 在整形之前具有第一最小寬度(Byl);以及 在整形之后具有第二最小寬度(By2)，其中該第二最小寬度比該第一最小寬度(Byl)小該第一最小寬度(Byl)的至少30%。
3.根據權利要求2所述的方法，其中該第二片段(42)的第一位置(48)與該斷開位置(45)相距至少與該第一最小寬度(Byl) —樣大的間距(Dz2)，其中在整形之后該第二片段(42 )在該第一位置(48 )上具有該第二最小寬度(By2 )。
4.根據前述權利要求之一所述的方法，其中該導線(4)在該第二片段(42)中 在整形之前在第一方向(y)上具有第一最小寬度(Byl),并在第二方向(X)上具有第一最大寬度(Bxl);以及 在整形之后在該第二方向(X)上具有第二最大寬度(Bx2)，其中該第二最大寬度比該第一最大寬度(Bxl)大該第一最小寬度(Byl)的至少20%。
5.根據權利要求4所述的方法，其中該第二片段(42)的第二位置(47)與該斷開位置(45)相距至少等于該第二最大寬度(Bx2)的間距(Dzl)，其中在整形之后該第二片段(42)在該第二位置(47)上具有該第二最大寬度(Bx2)。
6.根據前述權利要求之一所述的方法，還具有以下的步驟: 提供模塊殼體(10); 把該第一片段(41)布置在該模塊殼體(10)的內部；以及 把該自由端(44)布置在該模塊殼體(10)的外部。
7.根據前述權利要求之一所述的方法，還具有以下的步驟: 提供模塊殼體(10); 把該第一片段(41)和該自由端(44)布置在該模塊殼體(10)的內部。
8.根據前述權利要求之一所述的方法，其中所提供的導線(4)在整形之前并在制造接合連接之前具有圓形、橢圓形、方形、矩形但非方形、六邊形或八邊形的橫截面。
9.根據前述權利要求之一所述的方法，其中該連接導體(49)在整形之后具有以下片段:該片段在其整個長度上具有凹凸的橫截面。
10.根據前述權利要求之一所述的方法，其中所述整個長度至少為在該斷開位置(45)與該電路載體(2)之間間距(d49)的30%。
11.根據前述權利要求之一所述的方法，其中所提供的導線(4)在整形之前并在制造接合連接之前垂直于其分布方向地具有至少0.6mm2的橫截面面積。
12.根據前述權利要求之一所述的方法，其中所述整形包括壓力整形工藝。
13.根據前述權利要求之一所述的方法，其中 在卷軸上來提供該導線(4); 該導線(4)的在斷開之后還位于該卷軸上的部分具有另一第一片段(41')，該另一第一片段借助該接合裝置(5)被焊接在該金屬化層(21)上。
14.根據前述權利要求之一所述的方法，其中通過整形來構造根據DINEN 60352-5的壓入接觸部，并且該方法另外包含有以下的步驟: 提供互連導體(8)，該互連導體具有開孔(81);以及 通過把該壓入接觸部壓入到該開孔(81)中而在該互連導體(8)與該連接導體(49)之間制造導電連接。
15.根據權利要求14所述的方法，其中該導線(4) -在制造接合連接之前；或者 -在制造該接合連接之后并在整形之前；或者 -在整形之后并在壓入之前； 至少在該第二片段(42)的區(qū)域中被涂敷以下材料的恰好一種或多種:銀(Ag)、錫(Sn)、鎳(Ni)、鈀(Pd)。
16.用于制造半導體模塊的方法，具有以下的步驟: 提供電路載體(2 )，其中該電路載體具有金屬化層(21); 提供連接導體(49)，該連接導體具有第一端部片段(41)和與該第一端部片段(41)相對的第二端部片段(42); 提供接合裝置(5); 借助該接合裝置(5)在該金屬化層(21)與該第一端部片段(41)之間制造接合連接，并接著相對于該電路載體(2)把該第二端部片段(42)彎曲一個彎曲角度(Φ I)，該彎曲角度大于或等于20°并小于或等于80°。
17.根據權利要求16所述的方法，其中該彎曲角度(ΦI)小于或等于70°。
18.根據權利要求16或17所述的方法，其中該連接導體(49)具有長度(140)至少為4mm的直桿(40 )，該直桿在所述彎曲之后垂直于該金屬化層(21)地分布。
19.根據權利要求16至18之一所述的方法，其中通過以下方式來提供該連接導體(49)，即 作為多個連接導體(49)之一從料箱中被取出，其中在該料箱中布置有多個連接導體(49);或者 作為固定在一個或多個共同的載體條(50)上的多個連接導體(49)之一被取下。
20.根據權利要求19所述的方法，其中所述多個連接導體(49)中的連接導體(49)被構造為相同。
21.根據權利要求16至20之一所述的方法，還具有以下的步驟: 提供模塊殼體(10); 在制造接合連接之后把該電路載體(2 )布置在該模塊殼體(10 )中，使得該第二端部片段(42 )從該模塊殼體(10 )中突出。
22.根據權利要求21所述的方法，還具有以下的步驟: 提供互連導體(8)，該互連導體(8)具有開孔(81); 通過把該壓入接觸部壓入到該開孔(81)中而在該互連導體(8)與該連接導體(49)之間制造導電連接。
23.根據權利要求22所述的方法，其中該連接導體(49)在所述彎曲和所述壓入之間在該第二端部片段中幾何形狀不變化。
24.用于制造半導體模塊的方法，具有以下的步驟: 提供電路載體(2)，該電路載體具有金屬化層(21)； 提供連接導體(49)，該連接導體具有: -由第一導電材料構成的第一片段(491)； -由與該第一材料不同的第二導電材料構成的第二片段(492)，其中該第二片段間接或直接地與該第一片段(491)牢固連接； -第一端部片段(41)和與該第一端部片段(41)相對的第二端部片段(42)，其中該第一端部片段(41)通過該第一片段(491)的一部分來構成，并且其中該第二端部片段(42)通過該第二片段(492)的一部分來構成； 提供接合裝置(5); 提供模塊殼體(10); 借助該接合裝置(5)在該金屬化層(21)與該第一片段(491)之間制造接合連接，使得該第一端部片段(41)直接與該金屬化層(21)相連接； 在制造該接合連接之后把該電路載體(2)布置在該模塊殼體(10)中，使得該第二端部片段(42)從該模塊殼體(10)中突出。
25.根據權利要求24所述的方法，其中通過以下連接技術之一在該第一片段(491)與該第二片段(492)之間進行牢固的連接:焊接、軟焊接、硬焊接、電阻焊接、燒結、涂層、軋接。
26.根據權利要求24或25所述的方法，其中該連接導體(49)的提供包括以下的步驟: 提供由該第一導電材料構成的第一薄板(141)； 提供由該第二材料構成的第二薄板(142)； 通過把該第一薄板(141)與該第二薄板(142)相軋接來制造復合體(140)； 從該復合體(140)中分離出條(1401)，其中該條構成連接導體(49)或者在制造接合連接之前從該條中制造該連接導體(49)，使得該條(1401)不僅具有該第一薄板(141)的第一片段(491)，而且還具有該第二薄板(142)的與該第一片段(491)相軋接的第二片段(492)。
27.根據前述權利要求之一所述的方法，其中該電路載體(2)在制造該接合連接之前或之后裝配有半導體芯片(I)。
28.根據前述權利要求之一所述的方法，其中該電路載體(2)具有介電絕緣載體(20)，在該絕緣載體上間接或直接地敷設該金屬化層(21)。
29.根據權利要求28所述的方法，其中該介電絕緣載體(20)是陶瓷。
30.根據權利要求28或29所述的方法，其中該介電絕緣載體(20)具有小于或等于2mm的厚度。
【文檔編號】H01L21/60GK104241151SQ201410271708
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月18日 優(yōu)先權日:2013年6月18日
【發(fā)明者】巴耶雷爾 R., 呂爾布克 W. 申請人:英飛凌科技股份有限公司