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DE102019217166A1 - Leistungsmodul-Package - Google Patents

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DE102019217166A1
DE102019217166A1 DE102019217166.4A DE102019217166A DE102019217166A1 DE 102019217166 A1 DE102019217166 A1 DE 102019217166A1 DE 102019217166 A DE102019217166 A DE 102019217166A DE 102019217166 A1 DE102019217166 A1 DE 102019217166A1
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DE
Germany
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metal
sintered layer
module package
power module
clip
Prior art date
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Pending
Application number
DE102019217166.4A
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English (en)
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Erik Sueske
Thomas Kuklok
Markus Klingler
Benjamin Metais
Ralf Reichenbach
Frank Zander
Daniel Feil
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Abstract

Es wird eine Leistungsmodul-Package bereitgestellt. Das Leistungsmodul-Package kann aufweisen: einen Chip mit einem Leistungsbauelement, welches zumindest ein stromführendes Anschlusspad aufweist, eine Metall-Sinterschicht auf dem stromführenden Anschlusspad, einen Metallclip auf der Metall-Sinterschicht, und einen zwischen dem Metallclip und der Metall-Sinterschicht angeordneten Bereich aus einem Material, das eine Benetzbarkeit hinsichtlich des Metalls des Metallclips aufweist, die geringer ist als die Benetzbarkeit des Materials der Metall-Sinterschicht, wobei ein Teil des Metallclips in körperlichem Kontakt steht mit der Metall-Sinterschicht.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungsmodul-Package und ein Verfahren zum Herstellen desselben.
  • Bei herkömmlichen Leistungsmodulen wird aus Performancegründen häufig der Source-Kontakt als Clip ausgeführt. Die Clip-Technik findet sich beispielsweise in Leistungsmodulen für Inverter und bei heutigen SiC-Schaltern (Siliziumcarbid-Schaltern). Herkömmliche IGBTs (Insulated-Gate-Bipolar-Transistor; deutsch: Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode) und Dioden können mittels des Verfahrens des Clip-Sinterns auf keramischen Leistungssubstraten kontaktiert werden.
  • Die Materialien, die in Leistungsmodulen Einsatz finden, weisen unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten auf. Eine Herausforderung bei diesen Konzepten sind die Spannungen, die durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien entstehen. Siliziumcarbid weist beispielsweise einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE=Coefficient of Thermal Expansion bzw. Parts per Million/ Kelvin) von 4,3, Silber einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 18,9 und Kupfer einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 16,5 auf. Bei einer Temperaturerhöhung von Silber, Kupfer und Siliziumcarbid kann dies eine unterschiedlich starke Ausdehnung der Materialien im Raum hervorrufen, was zu einer Rissbildung in Materialien oder zu einer Ablösung von Schichtmaterialien führen kann.
  • Dieses Problem wird bei der Verwendung von Siliziumcarbid-Halbleitern (SiC-Halbleitern) noch größer, da das verwendete Halbleiter-Grundmaterial aufgrund der mechanischen Eigenschaften höhere Spannungen aufbauen kann. Eine aus der Literatur entnommene exemplarische Lebensdauerkurve belegt, dass beispielsweise die Lebensdauer einer SiC-Schaltung gegenüber einer Si-Schaltung um etwa 70 % reduziert sein kann. Eine thermische Leitfähigkeit von Silizium liegt beispielsweise bei ca. 130 W/m*K im Vergleich zu 4H SiC mit 370 W/m*K. Eine spezifische Wärme liegt bei Silizium bei etwa 700 J/kg*K im Vergleich zu etwa 690 J/kg*K bei 4H SiC. Ein thermischen Ausdehnungskoeffizient liegt bei Silizium etwa bei 3 ppm/K im Vergleich zu 4,3 ppm/K bei Siliziumcarbid. Ein Elastizitätsmodul liegt bei Silizium bei 162 GPa im Vergleich zu 501 GPa bei Siliziumcarbid.
  • Eine Herangehensweise besteht darin, die Spannungsprobleme in den Leistungsmodulen durch Packaging-Konzepte zu lösen, um die verwendeten Komponenten zu entlasten. Ferner werden Clips eingesetzt, die durch Perforierung Spannungsentlastungsstrukturen aufweisen. Diese Idee weist starke Parallelen zu Spannungsentlastungs-Dimpeln („Grübchen“) auf, die bei keramischen Leistungssubstraten verwendet werden.
  • Nachteilig bei derartigen Packaging-Konzepten ist jedoch, dass sie zu starken Einschränkungen im Designraum führen. Sie können daher nicht als grundsätzliche Lösung angesehen werden. Die Perforierungen zur Spannungsentlastung und die Spannungsentlastungs-Dimpel sind grob, so dass sie bei kleinen SiC-Halbleitern aufgrund der notwendigen Strukturbreiten bei der Fertigung des Clips nicht eingesetzt werden können. Ein weiteres Problem der durchbrochenen Strukturen im Sinterprozess sind Wechselwirkungen des Sintermaterials beim Prozess. So kann Sintermaterial ungewollt durch die Perforierungen, wie beispielsweise Löcher, innerhalb eines Schichtenstapels eines Leistungsmoduls gelangen.
  • Herkömmliche Die-Attach-Verfahren, wie beispielsweise Löten und Sintern, können eine gute Anbindung nur auf beispielsweise technisch oxidfreien Oberflächen bilden. Hingegen ist bei dicken Oxidschichten eine zuverlässige Anbindung, beispielsweise eine Anbindung einer leitenden Struktur an eine andere leitende Struktur eines Leistungsmoduls, nicht mehr möglich.
  • Gemäß einem Aspekt kann ein Leistungsmodul-Package einen Chip mit einem Leistungsbauelement, welches zumindest ein stromführendes Anschlusspad aufweist, eine Metall-Sinterschicht auf dem stromführenden Anschlusspad, einen Metallclip auf der Metall-Sinterschicht, und einen zwischen dem Metallclip und der Metall-Sinterschicht angeordneten Bereich aus einem Material, das eine Benetzbarkeit hinsichtlich des Metalls des Metallclips aufweist, die geringer ist als die Benetzbarkeit des Materials der Metall-Sinterschicht, wobei ein Teil des Metallclips in körperlichem Kontakt steht mit der Metall-Sinterschicht, aufweisen.
  • Gemäß einem Aspekt können die Nachteile der weiter oben angesprochenen Fügetechniken vorliegend genutzt werden, indem lokale Strukturen aufgebracht werden, die nicht benetzend sind.
  • Gemäß einem Aspekt kann ein Leistungsmodul-Package bereitgestellt werden, das eine Spannungsreduktion für Leistungsmodule bereitstellen kann, so dass eine Lastwechselfestigkeit zumindest einer Struktur eines Leistungsmodul-Packages erhöht wird.
  • Gemäß einem Aspekt kann das Material derart auf dem Metallclip vorgesehen sein, dass eine Zuverlässigkeit und Lebensdauer eines Leistungsmodul-Packages erhöht werden kann.
  • Gemäß einem Aspekt kann ein Oberflächenbenetzbarkeit eines Metallclips und/oder einer Metall-Sinterschicht eines Leistungsmoduls derart konfiguriert sein bzw. beeinflusst werden, dass eine Verbindung einer Oberfläche des Metallclips und/oder der Metall-Sinterschicht mit einer darauf aufgebrachten Struktur beeinflusst werden kann, beispielsweise weniger stark ausgeprägt sein kann.
  • Gemäß einem Aspekt kann mittels eines Aufbringens eines Materials auf eine Oberfläche eines Metallclips eine Benetzbarkeit an der Stelle des aufgebrachten Materials derart beeinflusst sein, dass eine darauf aufgebrachte weitere Struktur in dem Bereich des auf dem Metallclip aufgebrachten Materials eine geringere Benetzbarkeit aufweist.
  • Gemäß einem Aspekt kann eine Kontaktfläche zwischen einer Metall-Sinterschicht und einem Metallclip gezielt verkleinert werden, was eine Entlastung der Strukturen des Leistungsmoduls, beispielsweise bei Temperaturänderungen, ermöglicht.
  • Gemäß einem Aspekt können die Spannungsentlastungstrukturen durch eine teilweise Nicht-Benetzung des Clipmaterials realisiert sein. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die dabei verwendete zumindest eine nicht-benetzende Struktur, beispielsweise zumindest eine Oxidschicht oder zumindest eine Nitridschicht, beispielsweise in Form von mindestens einer Oxidinsel oder Nitridinsel, mit einer signifikant reduzierten Strukturgröße realisiert werden können.
  • Gemäß einem Aspekt kann mittels des hierin beschriebenen Leistungsmodul-Packages eine vollständig geschlossene Clipoberfläche gewährleistet werden.
  • Gemäß einem Aspekt können bei der Herstellung eines Leistungsmodul-Packages Fertigungsmaterial und Kosten eingespart werden.
  • Gemäß einem Aspekt kann das Leistungsbauelement einen Leistungstransistor, beispielsweise ein MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor; deutsch: Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) oder IGBT, oder eine Leistungsdiode aufweisen.
  • Gemäß einem Aspekt kann das Leistungsbauelement einen Leistungstransistor aufweisen und das stromführende Anschlusspad ein Emitter-Anschlusspad oder ein Source-Anschlusspad sein.
  • Gemäß einem Aspekt kann die Metall-Sinterschicht eine Silber-Sinterschicht sein.
  • Gemäß einem Aspekt kann das Metall des Metallclips Silber und/oder Kupfer aufweisen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
  • Gemäß einem Aspekt kann das Material des Bereichs zwischen dem Metallclip und der Metall-Sinterschicht ein Oxid oder ein Nitrid aufweisen.
  • Gemäß einem Aspekt kann das Leistungsbauelement ein Silizium-Leistungsbauelement oder ein Siliziumcarbid-Leistungsbauelement sein.
  • Gemäß einem Aspekt kann bei einer Draufsicht auf das Leistungsmodul-Package der zumindest eine Bereich des Materials zumindest in einem Randbereich und/oder in einem Randbereich verlaufend ausgebildet sein.
  • Gemäß einem Aspekt kann ein Verhältnis einer ersten Fläche, bei der der Bereich in körperlichem Kontakt mit dem Metallclip steht, zu einer zweiten Fläche, bei der das Material der Metall-Sinterschicht in körperlichem Kontakt mit dem Metallclip steht, in einem Bereich von ungefähr 80% zu ungefähr 90% liegen.
  • Gemäß einem Aspekt kann bei einer Draufsicht auf das Leistungsmodul-Package der Bereich zumindest eines aus zumindest einer dreieckigen Form, zumindest einer runden Form, zumindest einer elliptischen Form, zumindest einer rechteckförmigen Form oder zumindest einer rahmenähnlichen Form umfassen.
  • Gemäß einem Aspekt kann der Bereich eine briefmarkenähnliche Struktur umfassen.
  • Gemäß einem Aspekt kann die briefmarkenähnliche Struktur zumindest einen aus einem bogenförmigen, wellenförmigen oder zungenförmigen Verlauf in zumindest einem Randbereich der briefmarkenförmigen Struktur umfassen. Gemäß einem Aspekt kann die briefmarkenähnliche Struktur ferner innerhalb eines Randbereichs zumindest eines aus zumindest einer kreuzförmigen Aussparungsstruktur oder zumindest einer langlochartigen Aussparungsstruktur umfassen. Gemäß einem Aspekt kann die briefmarkenähnliche Struktur bei einer Draufsicht in einem Teilbereich des Randbereichs einen wellenförmigen Strukturverlauf, zwei sternförmige Aussparungen und eine langlochartige Aussparung umfassen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt kann vorgesehen sein, dass das Material auf zumindest einem Teilbereich einer Oberfläche, beispielsweise auf einer Clip-Unterseite, des Metallclips aufgebracht wird, bevor der Metallclip auf die Metall-Sinterschicht aufgebracht wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt kann vorgesehen sein, dass das Material des zumindest einen Bereichs als Oxid mittels eines Laserbehandelns oder eines Ätzens oder eines Nitrierens herstellbar ist.
  • Gemäß einem Aspekt kann das Leistungsmodul-Package ein Halbleiterleistungsmodul-Package sein.
  • Gemäß einem Aspekt kann ein Leistungsmodul-Package bereitgestellt werden, bei dem zwischen einem Metallclip und einer Metall-Sinterschicht zumindest in einem Teilbereich ein Material vorgesehen ist, mittels dessen verhindern werden kann, dass ein körperlicher Kontakt zwischen einer Oberflächenstruktur des Metallclips und einer Oberflächenstruktur der Metall-Sinterschicht besteht und, bei dem zwischen dem Metallclip und der Metall-Sinterschicht zumindest in einem weiteren Teilbereich eine Verbindung derart vorgesehen ist, dass ein körperlicher Kontakt zwischen der Oberfläche des Metallclips und der Oberfläche der Metall-Sinterschicht besteht, so dass ein zu leitender Strom zwischen dem Metallclip und der Metall-Sinterschicht geführt werden kann.
  • Gemäß einem Aspekt kann ein Leistungsmodul-Package bereitgestellt werden, bei dem ein Material in einem Teilbereich zwischen Metallclip und Metall-Sinterschicht eingesetzt werden kann, um bei unterschiedlichen Temperaturausdehnungen des Clipmaterials und der Metall-Sinterschicht zumindest einen dieser Strukturbereiche zu entlasten.
  • Gemäß einem Aspekt kann erreicht werden, dass zumindest eine Kraft, die bei Temperaturänderungen auf zumindest eine Struktur in einem Leistungsmodul einwirkt, reduziert werden kann.
  • Gemäß einem Aspekt kann das Leistungsmodul-Package ein Gate-Anschlusspad und ein Drain-Anschlusspad umfassen.
  • Gemäß einem Aspekt kann das Leistungsmodul-Package ein Basis-Anschlusspad und ein Kollektor-Anschlusspad umfassen.
  • Gemäß einem Aspekt kann erreicht werden, dass ein hierin beschriebenes Leistungsmodul-Package durch äußere Einflüsse, beispielsweise bei einem Feuchtigkeitseintritt, geringer bzw. nicht beeinträchtigt wird, da das zumindest eine Material zur Spannungsentlastung bei einer Seitenquerschnittsansicht des Leistungsmodul-Packages in einer vertikalen Richtung zwischen zumindest zwei Strukturen angebracht sein kann und/oder von diesen in einem Randbereich der Metall-Sinterschicht umschlossen sein kann.
  • Gemäß einem Aspekt kann bei einer Temperaturänderung eines Leistungsmodul-Packages erreicht werden, dass bei den verwendeten unterschiedlichen Materialien in einem Leistungsmodul-Package Beschädigungen reduziert bzw. vermieden werden können.
  • Gemäß einem Aspekt kann das Leistungsmodul-Package einen SiC-MOSFET umfassen.
  • Gemäß einem Aspekt kann eine Fläche des zumindest einen Bereichs geringer Benetzbarkeit in einem Bereich von 0.2 mm2 bis etwa 2 mm2, vorzugsweise 1 mm2, umfassen.
  • Gemäß einem Aspekt kann alternativ oder zusätzlich ein zwischen der Metall-Sinterschicht und dem stromleitenden Anschluss angeordneter Bereich aus einem Material, das eine Benetzbarkeit hinsichtlich der Metall-Sinterschicht aufweist, die geringer ist als die Benetzbarkeit des Materials der Metall-Sinterschicht, wobei ein Teil der Metall-Sinterschicht in körperlichem Kontakt mit dem stromleitenden Anschluss steht.
  • Gemäß einem Aspekt kann mindestens eine Struktur in dem Leistungsmodul-Package in Form einer Sinterschicht realisiert sein. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass mittels Sintern, beispielsweise Sintern mit Silber, ein deutlich höherer Schmelzpunkt erreicht werden kann im Vergleich zu zinnbasierten, bleifreien Loten. Dadurch können Einsatztemperaturen von mehr als 250 Grad Celsius erreicht werden, da Verbindungsschichten thermomechanisch stabil bleiben.
  • Gemäß einem Aspekt kann ein Sintern ein druckunterstütztes Sintern poröser Silber-Verbindungsschichten, beispielsweise mittels Silberpulver und Silberpaste, umfassen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt kann vorgesehen sein, dass der Bereich geringer Benetzbarkeit mittels zumindest einer Maske auf zumindest eine Oberfläche des Metallclips aufgebracht wird.
  • Gemäß einem Aspekt kann das hierin beschriebene Leistungsmodul-Package als Leistungsmodul in Elektrofahrzeugen verwendet werden.
  • Ein Verfahren zum Herstellen eines hierin beschriebenen Leistungsmodul-Packages kann beispielsweise ein Aufbringen einer Metall-Sinterschicht auf zumindest ein stromführendes Anschlusspad eines Leistungselements eines Chips, ein Aufbringen eines Metallclips auf die Metall-Sinterschicht und ein Aufbringen eines zwischen dem Metallclip und der Metall-Sinterschicht angeordneten Bereich aus einem Material, das eine Benetzbarkeit hinsichtlich des Metalls des Metallclips aufweist, die geringer ist als die Benetzbarkeit des Materials der Metall-Sinterschicht, wobei ein Teil des Metallclips in körperlichem Kontakt steht mit der Metall-Sinterschicht, umfassen.
  • Gemäß einem Aspekt kann das Verfahren ferner das Aufbringen des zwischen dem Metallclip und der Metall-Sinterschicht angeordneten Bereichs vor dem Aufbringen des Metallclips auf das Anschlusspad des Leistungselements des Chips umfassen.
  • Gemäß einem Aspekt kann das Verfahren ferner oder alternativ ein Aufbringen eines zwischen der Metall-Sinterschicht und dem Anschlusspad angeordneten Bereichs aus einem Material, das eine Benetzbarkeit hinsichtlich des Metalls des Anschlusspads aufweist, die geringer ist als die Benetzbarkeit des Materials des Anschlusspads, wobei ein Teil der Metall-Sinterschicht in körperlichem Kontakt steht mit dem Anschlusspad, umfassen.
  • Gemäß einem Aspekt kann das Verfahren ferner ein Einlegen des Metallclips und der Metallsinterschicht in eine Presse auf einen Unterstempel und/oder ein Sinterpressen der jeweiligen Strukturen mittels eines Sinterstempelwerkzeugs in Abhängigkeit vom Temperatur, Druck und Zeit und ein Abkühlen auf Raumtemperatur der gesinterten Schichten umfassen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 schematisch eine Seitenquerschnittansicht eines Leistungsmodul-Packages gemäß einer Ausführungsform;
    • 2 schematisch eine Seitenquerschnittansicht eines Leistungsmodul-Packages gemäß einer Ausführungsform;
    • 3 schematisch eine Ansicht eines Leistungsmodul-Packages gemäß Ausführungsformen; und
    • 4 schematisch ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Leistungsmodul-Packages gemäß einer Ausführungsform.
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil dieser Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
  • Hierin wird der Begriff Clip als ein Band bzw. Bändchen, beispielsweise aus leitfähigem Material, vorzugsweise Silbermaterial oder Kupfermaterial, verwendet, das zumindest zwei Kontaktstellen elektrisch miteinander verbinden kann. Hierin wird der Begriff Clip-Sintern verwendet, um ein Verfahren zu beschreiben, bei dem ein Clip mittels Sintertechnik mit einer weiteren Struktur verbunden wird. Bei einem Clip-Sinterverfahren kann der Clip unter Einsatz hoher Temperatur bzw. hohem Druck, beispielsweise mittels einer Sinterpresse, mit einer Schicht verbunden werden. Hierin wird der Begriff elliptisch bzw. oval als ein kreisähnlicher Verlauf bzw. eine rundliche konvexe Ausgestaltung bzw. die Form eines Eies oder einer Ellipse aufweisend verwendet. Ferner wird hierin der Begriff rahmenförmig als eine sich aus einer Mehrzahl von linienartigen Strukturen zusammensetzende Ausgestaltung bzw. eine rechteckförmige, beispielsweise quadratische, Ausgestaltung verwendet.
  • 1 zeigt schematisch ein Leistungsmodul-Package in einer Seitenquerschnittsansicht 100. Das Leistungsmodul-Package umfasst einen Chip 1 mit einem Leistungsbauelement, welches zumindest ein stromführendes Anschlusspad 2 aufweist, mit einer Metall-Sinterschicht 3 aus dem Material Silber und einem Metallclip 4 aus dem Material Silber. Gemäß einem Aspekt kann der Metallclip 4 das Material Kupfer umfassen.
  • Die Metall-Sinterschicht 3 ist auf dem Anschlusspad 2 angeordnet. Auf der Metall-Sinterschicht 3 ist der Metallclip 4 angeordnet. Ferner ist zumindest ein zwischen dem Metallclip 4 und der Metall-Sinterschicht 3 angeordneter Bereich 5 aus einem Material angeordnet, das eine Benetzbarkeit hinsichtlich des Metalls des Metallclips 4 aufweist, die geringer ist als die Benetzbarkeit des Materials der Metall-Sinterschicht 3. Ein Teil des Metallclips 4 steht in körperlichem Kontakt mit der Metall-Sinterschicht 3. Die Metall-Sinterschicht 3 ist als Silber-Sinterschicht ausgeführt. Der Chip 1 umfasst Siliziumcarbid. Gemäß einem Aspekt kann der Chip 1 Silizium umfassen.
  • Zwischen der Metall-Sinterschicht 3 und dem Metallclip 4 kann eine Mehrzahl von Bereichen 5 mit einem Material angeordnet sein.
  • Das Leistungsmodul-Package umfasst ferner einen Gate- bzw. Basisanschluss 6 und einen Drain- bzw. Kollektoranschluss 7. Gemäß einem Aspekt kann das Leistungsmodul-Package einen Source-Kontakt umfassen.
  • Vor dem Aufbringen des Metallclips 4 auf eine Oberfläche der Metall-Sinterschicht 3 wird mittels eines Laserverfahrens oder Ätzverfahrens ein Material in zumindest einem Bereich auf der Oberfläche, beispielsweise eine Unterseite, des Metallclips 4 aufgebracht. Das Material, beispielsweise eine Oxidschicht oder Nitridschicht, dient als Spannungsentlastungsstruktur zwischen der Metall-Sinterschicht 3 und dem Metallclip 4. Anders ausgedrückt steht der Metallclip 4 mit der Metall-Sinterschicht 3 nur in zumindest einem Bereich in körperlichem Kontakt, in dem kein Spannungsentlastungsmaterial zwischen der Metall-Sinterschicht 3 und dem Metallclip 4 angeordnet ist. Noch anders ausgedrückt gewährleisten die Eigenschaften des Materials, dass bei einer Ausdehnung bzw. einem Zusammenziehen aufgrund einer Temperaturänderung, vorzugsweise entlang einer longitudinalen Richtung der Metall-Sinterschicht 3 und/oder des Metallclips 4, in dem zumindest einen Bereich 5 des Materials, dass Spannungsentlastungsstrukturen ausgebildet sind. In der Mehrzahl von Bereichen 5 des Materials steht die Metall-Sinterschicht 3 nicht in einer unmittelbaren bzw. direkten Verbindung mit dem Metallclip 4.
  • Der Bereich 5 des Materials kann eine Mehrzahl von Teilbereichen umfassen und in einem Randbereich des Metallclips 4 und/oder der Metall-Sinterschicht 3 angeordnet sein. Gemäß weiteren Aspekten kann der Bereich 5 auch beispielsweise annähernd gleichmäßig verteilt auf einer Oberfläche des Metallclips 4 und/oder der Metall-Sinterschicht 3 angeordnet sein.
  • 2 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht 200 einer beispielhaften Ausführungsform eines Leistungsmodul-Packages. Gemäß einem Aspekt kann das Material in einer Querschnittsansicht eine elliptische bzw. ovale Form aufweisen und in einem Randbereich 8 angeordnet sein, so wie es beispielhaft in der 2 veranschaulicht ist. Anders ausgedrückt nimmt bei einer Seitenquerschnittsansicht die Materialstärke in dem zumindest einen Bereich 5 von einem Zentrum des Bereichs 5 hin zu einem Rand des Bereichs 5 ab.
  • Gemäß einem Aspekt kann in dem zumindest einen Bereich 5 das Material jede der hierin offenbarten Ausgestaltungsformen auch in Kombination miteinander umfassen.
  • Die 3 zeigt mögliche Ausführungsbeispiele von Anordnungen der Bereiche 5a, 5b, 5c, 5d des Materials auf einer Unterseite des Metallclips 4. Zur besseren Veranschaulichung sind die unterschiedlichen Bereiche 5a, 5b, 5c, 5d mittels Trennlinien 9 voneinander getrennt dargestellt.
  • Gemäß einem Aspekt kann der Bereich 5a des Materials eine Mehrzahl von dreieckförmigen Ausgestaltungen aufweisen. Die dreieckförmigen Ausgestaltungen können gemäß einem Aspekt derart ausgebildet, dass zumindest eine Seite der dreieckförmigen Struktur annähernd parallel zu einer Seitenkante der Metall-Sinterschicht 3 und/oder des Metallclips 4 verläuft. Die beiden anderen Seiten des Dreiecks können sich von einem Randbereich der Metall-Sinterschicht 3 und/oder des Metallclips 4 nach Innen erstrecken und in einem Punkt schneiden. Gemäß einem Aspekt kann die dreieckförmige Struktur ein gleichschenkeliges oder gleichseitiges Dreieck sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt kann der Bereich 5b des Materials eine annähernd runde Ausgestaltung, beispielsweise in Form zumindest eines Lochs, aufweisen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt kann der Bereich 5c des Materials eine Mehrzahl von rechteckförmigen Ausgestaltungen aufweisen. Anders ausgedrückt kann sich der Bereich 5c des Materials auf der Unterseite des Metallclips 4 und/oder auf einer Oberfläche der Metall-Sinterschicht 3 rahmenförmig erstrecken. Noch anders ausgedrückt kann der Bereich 5c des Materials in Form mehrerer Rahmen in einem Randbereich des Metallclips 4 ausgebildet sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt kann der Bereich 5d des Materials bei einer Draufsicht auf eine Unterseite des Metallclips 4 eine ellipsenförmige Ausgestaltung aufweisen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt kann der Bereich 5 des Materials eine Mehrzahl von Teilbereichen 5a, 5b, 5c, oder 5d umfassen. Die Teilbereiche 5a, 5b, 5c, 5d können gemäß einem weiteren Aspekt auf der Unterseite des Metallclips 4 nach einem beliebigen geometrischen Muster angeordnet werden, beispielsweise auf einer Linie verlaufend, punktsymmetrisch, achsensymmetrisch oder spiralförmig.
  • Veranschaulichend ausgedrückt kann gemäß einem Aspekt der Bereich 5 des Materials beispielsweise bei einer Draufsicht zumindest eines aus zumindest einer dreieckförmigen Ausgestaltung, zumindest einer runden Ausgestaltung, zumindest einer rahmenförmigen Ausgestaltung, zumindest einer linienförmigen Ausgestaltung oder zumindest einer elliptischen Ausgestaltung umfassen.
  • 4 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm 400 eines Verfahrens zum Herstellen eines Leistungsmodul-Packages gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren kann ein Aufbringen einer Metall-Sinterschicht auf zumindest ein stromführendes Anschlusspad eines Leistungselements eines Chips (S11), ein Aufbringen eines Metallclips auf die Metall-Sinterschicht (S12) und ein Aufbringen eines zwischen dem Metallclip und der Metall-Sinterschicht angeordneten Bereich aus einem Material, das eine Benetzbarkeit hinsichtlich des Metalls des Metallclips aufweist, die geringer ist als die Benetzbarkeit des Materials der Metall-Sinterschicht, wobei ein Teil des Metallclips in körperlichem Kontakt steht mit der Metall-Sinterschicht, umfassen (S13).
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus der Beschreibung der Vorrichtung und umgekehrt.
  • Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
  • Umfasst ein Ausführungsform eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsform gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Claims (10)

  1. Leistungsmodul-Package (100), aufweisend: einen Chip (1) mit einem Leistungsbauelement, welches zumindest ein stromführendes Anschlusspad (2) aufweist; eine Metall-Sinterschicht (3) auf dem stromführenden Anschlusspad (2); einen Metallclip (4) auf der Metall-Sinterschicht (3); und einen zwischen dem Metallclip (4) und der Metall-Sinterschicht (3) angeordneten Bereich (5; 5a, 5b, 5c, 5d) aus einem Material, das eine Benetzbarkeit hinsichtlich des Metalls des Metallclips (4) aufweist, die geringer ist als die Benetzbarkeit des Materials der Metall-Sinterschicht (3), wobei ein Teil des Metallclips (4) in körperlichem Kontakt steht mit der Metall-Sinterschicht (3).
  2. Leistungsmodul-Package (100) nach Anspruch 1, wobei das Leistungsbauelement einen Leistungstransistor oder eine Leistungsdiode aufweist.
  3. Leistungsmodul-Package (100) nach Anspruch 1, wobei das Leistungsbauelement einen Leistungstransistor aufweist; und wobei das stromführende Anschlusspad (2) ein Emitter-Anschlusspad oder ein Source-Anschlusspad ist.
  4. Leistungsmodul-Package (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Metall-Sinterschicht (3) eine Silber-Sinterschicht ist.
  5. Leistungsmodul-Package (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Metall des Metallclips (4) Silber und/oder Kupfer aufweist oder im Wesentlichen daraus besteht.
  6. Leistungsmodul-Package (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Material des Bereichs (5; 5a, 5b, 5c, 5d) zwischen dem Metallclip (4) und der Metall-Sinterschicht (3) ein Oxid oder ein Nitrid aufweist.
  7. Leistungsmodul-Package (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Leistungsbauelement ein Silizium-Leistungsbauelement oder ein Siliziumcarbid-Leistungsbauelement ist.
  8. Leistungsmodul-Package (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei bei einer Draufsicht auf das Leistungsmodul-Package (100) der Bereich (5; 5a, 5b, 5c, 5d) zumindest in einem Randbereich (8) und/oder in einem Randbereich (8) verlaufend ausgebildet ist.
  9. Leistungsmodul-Package (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Verhältnis einer ersten Fläche, bei der der Bereich (5; 5a, 5b, 5c, 5d) in körperlichem Kontakt mit dem Metallclip (4) steht, zu einer zweiten Fläche, bei der das Material der Metall-Sinterschicht (3) in körperlichem Kontakt mit dem Metallclip (4) steht, in einem Bereich von ungefähr 80% zu ungefähr 90% liegt.
  10. Leistungsmodul-Package (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei bei einer Draufsicht auf das Leistungsmodul-Package (100) der Bereich (5; 5a, 5b, 5c, 5d) zumindest eines aus zumindest einer dreieckigen Form, zumindest einer runden Form, zumindest einer elliptischen Form, zumindest einer rechteckförmigen Form oder zumindest einer rahmenähnlichen Form umfasst.
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