(57)【要約】  パワー半導体モジュール（１０）は、金属化層（１８）を有する基板（１２）と、基板（１２）の金属化層（１８）に結合されたパワー半導体チップ（１４）と、基板（１２）とは反対側でパワー半導体チップ（１４）に結合された金属板（２４）とを含む。金属板（２４）は境界（３６）を有し、それは、金属板（２４）の境界（３６）での面積当たりの金属材料が金属板（２４）の中央部（３４）と比べてより少なくなるように構成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワー半導体モジュール（１０）であって、
金属化層（１８）を有する基板（１２）と、
前記基板（１２）の前記金属化層（１８）に結合されたパワー半導体チップ（１４）と、
前記基板（１２）とは反対側で前記パワー半導体チップ（１４）に第１の表面を用いて結合された金属板（２４）とを含み、前記金属板（２４）は、前記パワー半導体チップ（１４）にともに結合された中央部と境界とを有し、
複数の金属相互接続要素（３２、４２）が、前記中央部（３４）で前記金属板（２４）の第２の表面に結合され、
前記金属板（２４）の前記境界（３６）は、前記金属板（２４）の前記境界（３６）での面積当たりの金属材料が前記金属板（２４）の中央部（３４）と比べてより少なくなるように構成される、パワー半導体モジュール（１０）。
【請求項２】
金属材料は、前記第２の表面を提供する前記金属板（２４）の側から除去される、請求項１に記載のパワー半導体モジュール（１０）。
【請求項３】
前記金属板の前記第１の表面は、前記パワー半導体チップ（１４）の電極（２６）の５０％よりも多くを覆う、請求項１または２に記載のパワー半導体モジュール（１０）。
【請求項４】
前記金属板（２４）の前記境界（３６）は、前記金属板（２４）の前記中央部（３４）よりも薄い、先行する請求項のうちの１項に記載のパワー半導体モジュール（１０）。
【請求項５】
前記境界（３６）は、前記第２の表面に凹み（４０’）を有し、および／または、前記第２の表面に穴（４０）を有する、先行する請求項のうちの１項に記載のパワー半導体モジュール（１０）。
【請求項６】
前記境界（３６）は、貫通穴（４０）を有する、先行する請求項のうちの１項に記載のパワー半導体モジュール（１０）。
【請求項７】
前記金属板（２４）の前記境界（３６）の少なくとも１つは、１００μｍ未満の厚さを有し、
前記金属板（２４）の前記中央部（３４）は、３０μｍを超える厚さを有する、先行する請求項のうちの１項に記載のパワー半導体モジュール（１０）。
【請求項８】
前記金属板（２４）の前記中央部（３４）の少なくとも１つは平坦である、先行する請求項のうちの１項に記載のパワー半導体モジュール（１０）。
【請求項９】
ボンドワイヤ（３２）が前記中央部（３４）に結合され、および／または、
金属バンド（４２）が前記中央部（３４）に結合される、先行する請求項のうちの１項に記載のパワー半導体モジュール（１０）。
【請求項１０】
前記金属板（２４）はＣｕで作られる、先行する請求項のうちの１項に記載のパワー半導体モジュール（１０）。
【請求項１１】
パワー半導体モジュール（１０）を製造する方法であって、前記方法は、
パワー半導体チップ（１４）を基板（１２）の金属化層（１８）に結合するステップと、
金属板（２４）の境界（３６）を、前記金属板（２４）の境界（３６）での面積当たりの金属材料が前記金属板（２４）の中央部（３４）と比べてより少なくなるように構成するステップと、
前記金属板（２４）を、第１の表面を用いて、前記基板（１２）とは反対側で前記パワー半導体チップ（１４）に結合するステップとを含み、前記中央部（３４）と前記境界（３６）とは前記パワー半導体チップ（１４）に結合され、前記方法はさらに、
複数の相互接続要素（３２、４２）を、前記金属板（２４）の前記中央部（３４）で、前記金属板（２４）の第２の表面に結合するステップを含む、方法。
【請求項１２】
前記金属板（２４）の前記境界（３６）は、電気化学エッチングで構成される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記金属板（２４）の前記境界（３６）は、打抜加工によって構成される、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記金属板（２４）は、前記パワー半導体チップ（１４）に焼結される、請求項１１〜１３のうちの１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記相互接続要素（３２、４２）は、前記中央部（３４）に超音波溶接され、または、
前記相互接続要素（３２、４２）は、前記中央部（３４）にレーザー溶接される、請求項１１〜１４のうちの１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
この発明は、パワー半導体モジュール、およびパワー半導体モジュールを製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
最新世代のシリコン（Ｓｉ）および炭化珪素（Ｓｉｃ）パワー半導体装置の高温能力および高出力密度を利用するために、先進パッケージングおよび相互接続技術が、十分な信頼性および電流能力を提供するために必要とされる。
【０００３】
通常、整流器およびインバータなどのパワー半導体装置は、１つ以上のパワー半導体チップのハウジングおよび／または電気的相互接続を提供する１つ以上のパワー半導体モジュールから組立てられる。高周波数要件を有する用途では、パワー半導体チップの上側相互接続はしばしば、パワー半導体モジュールの寿命を制限する。
【０００４】
１つの可能性は、半導体チップの上側に金属板を結合し、金属板に電気的相互接続部を結合することである。これは、たとえばＥＰ  ０５２０  ２９４  Ａ１に示される。
【０００５】
しかしながら、金属板とパワー半導体チップとの間の熱膨張係数の不整合により、能動または受動的な熱サイクル中、パワー半導体チップと金属板との間の結合界面にかなりの応力が加えられる場合がある。この応力は結合層の劣化および／またはチップ金属化につながるかもしれず、それは最終的に相互接続部の寿命を制限するかもしれない。これは、ＳｉＣパワー半導体チップが使用される場合、ＳｉＣ材料の異なる機械的特性が熱機械的応力の増加を引き起こすことにより、さらにより厳しくなるかもしれない。
【０００６】
熱の不整合によって生じる応力を最小化し、サイクル寿命を最大化するために、できるだけ薄い金属板の使用が試みられるであろう。しかしながら、これは、ワイヤボンディングプロセスに関する欠点を有し得る。薄い金属上板を用いた場合、損傷したチップ上側構造による損失が存在するかもしれず、損失は、ワイヤボンディングプロセス中に生じた高い力および電力によって引き起こされる。非常に薄い金属上板の別の欠点は、これらの部品は取り扱いが難しくなるということであり得る。
【０００７】
ＵＳ  ２００７／２４６  ８３３  Ａ１は、半導体チップに結合された金属板を示す。金属板は、ボンドワイヤを結合するために使用される中央部よりも薄い境界を有する。
【０００８】
ＪＰ  ２０００  ３０７  ０４３  Ａは、導電体が取付けられる中央部よりも薄い境界を有する金属板を示す。
【０００９】
ＵＳ  ２０１８／０５３  ７３７  Ａ１は、ボンドワイヤが取付けられる中央部よりも薄い境界を有する、半導体チップ上の金属層を示す。
【００１０】
ＷＯ  ２０１７／１５７  ４８６  Ａ１は半導体装置に関しており、焼結、エッチング、および打抜加工など、半導体チップ上の構成要素がどのように互いに結合され、機械加工され得るか、いくつかの可能性を述べている。
【００１１】
ＪＰ  Ｈ０１  １２２  １２９  Ａは、ワイヤボンディング用の穴を有する金属パッドを示す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
発明の説明
この発明の目的は、製造が簡単で経済的である、パワー半導体チップ上に信頼性の高い電気的相互接続部を有するパワー半導体モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的は、独立請求項の主題によって達成される。さらなる例示的な実施形態が、従属請求項および以下の説明から明らかである。
【００１４】
この発明の一局面は、パワー半導体モジュールに関する。パワー半導体パッケージとも呼ばれ得るパワー半導体モジュールは、１つ以上のパワー半導体チップの機械的および／または電気的相互接続を提供してもよい。さらに、パワー半導体モジュールは、１つ以上のパワー半導体チップおよび／または電気的相互接続部のためのハウジングを含んでいてもよい。
【００１５】
なお、ここおよび以下での「パワー」という用語は、１０Ａを超える電流および／または１００Ｖを超える電圧を処理するために設計された装置（すなわち、モジュールおよび／またはチップ）に関連していてもよい。
【００１６】
この発明の一実施形態によれば、パワー半導体モジュールは、金属化層を有する基板と、基板の金属化層に結合されたパワー半導体チップと、基板とは反対側でパワー半導体チップに第１の表面を用いて結合された金属板とを含む。パワー半導体チップは基板に結合されてもよく、金属上板はパワー半導体チップの上側に結合されてもよい。
【００１７】
金属板は、パワー半導体チップにともに結合された中央部と境界とを有する。境界は、金属板の縁に設けられてもよく、および／または、中央部を包囲してもよい。
【００１８】
金属板は、２つの対向面、すなわち、第１の表面である下面と、第２の表面である上面とを有していてもよい。双方の表面は平坦であってもよい。金属板は、第１の表面全体を用いてパワー半導体チップに結合されてもよい。特に、中央部および／または境界は、その表面が半導体チップに面する状態で、このチップに結合されてもよい。
【００１９】
複数の金属相互接続要素が、中央部で金属板の第２の表面に結合される。中央部は、導電体を取付けるために使用されてもよい。
【００２０】
金属板の境界は、金属板の境界での面積当たりの金属材料が金属板の中央部と比べてより少なくなるように構成される。金属上板は、熱サイクル中、金属板とパワー半導体チップとの間の結合層への、および／または、パワー半導体チップの上側への熱機械的応力を減少させるために、境界または周辺に専用の構造を有していてもよい。
【００２１】
境界で、金属板は、金属材料が減少されてもよい。特に、面積当たりの金属材料が減少されてもよい。ここで、「面積当たりの」という用語は、金属板、半導体チップ、および／または基板に直交する方向において金属板を見ることによって規定される金属板の面積を指し得る。金属板の境界は、金属板の中央部の外側の金属板の部分であってもよく、中央部は、電気的相互接続要素を結合するために使用されてもよい。中央部は、境界よりも大きい面積を有していてもよい。
【００２２】
たとえば境界で金属板を機械加工および／またはエッチングすることによって金属板から金属材料を除去することにより、境界には、より少ない金属材料が存在し得る。
【００２３】
境界での金属材料が中央部よりも少ない金属板を用いると、上側接続のより高いサイクル信頼性、および／または、ワイヤボンディング相互接続の改良されたプロセス安定性および歩留りが達成され得る。これは、増加する電流密度を満たすために必要とされ得る、増加する電力サイクル寿命要求を満たし得る。
【００２４】
基板は、片側または両側に１つ以上の金属化層が積層されたプラスチック板またはセラミックス板で作られてもよい。１つ以上の金属化層は、Ｃｕで作られてもよい。金属化層は、電気的相互接続を提供するように構成されてもよい。たとえば、金属板に結合された電気的相互接続要素は、金属化層にも結合されてもよい。
【００２５】
パワー半導体チップは、ダイオード、トランジスタ、および／またはサイリスタなどの半導体装置を提供してもよい。パワー半導体チップは、半導体材料としてＳｉまたはＳｉＣに基づいていてもよい。パワー半導体チップは、片側または両側に金属電極を有していてもよい。１つのパワー電極を用いて、パワー半導体チップは、基板の金属化層に結合されてもよい。金属板は、反対側のパワー電極に結合されてもよい。
【００２６】
トランジスタまたはサイリスタなどのパワー半導体スイッチの場合、パワー半導体チップは、さらに別のゲート電極を有していてもよく、それは、金属板が結合されるのと同じ側に設けられてもよい。
【００２７】
金属板は一体型であってもよく、ならびに／もしくは、プレフォームを機械加工および／またはエッチングすることによって作られてもよい。金属板は、金属材料で作られてもよい。
【００２８】
この発明の一実施形態によれば、金属材料は、第２の表面を提供する金属板の側から除去される。パワー半導体チップに面する側（すなわち第１の表面を有する側）とは反対側の金属板の側（すなわち第２の表面を有する側）に、凹みおよび／または穴が設けられてもよい。そのようにして、ボンディング面積が増加され得る。
【００２９】
この発明の一実施形態によれば、金属板の第１の表面は、パワー半導体チップの電極の５０％よりも多くを、たとえば９０％よりも多くを覆う。１つの電極について１つの金属板があってもよい。金属板は、電極を（ほぼ）完全に覆ってもよい。
【００３０】
この発明の一実施形態によれば、境界は、金属板の中央部を包囲する。金属板の最大延在部と平行な方向における金属板のすべての側に、金属材料が減少した境界が設けられてもよい。言い換えれば、境界は、中央部を完全に包囲してもよい。
【００３１】
しかしながら、中央部を部分的にのみ包囲するような境界が存在することもあってもよい。
【００３２】
この発明の一実施形態によれば、金属板の境界は、金属板の中央部よりも薄く、および／または、境界で減少した厚さを有する。境界で金属材料を減少させる１つの可能性は、境界の全区域にわたって金属材料を除去することである。金属板は、その周辺、すなわちその境界の近傍に、より薄い領域を有していてもよい。境界でのより薄い構造は、全体的に等しい厚さを有する金属板と比べて、下方の結合界面における熱機械的応力が著しく減少され得るという利点を有し得る。この利点は、有限要素法を使用する熱機械的シミュレーションによっても示された。
【００３３】
この発明の一実施形態によれば、境界は、第２の表面に設けられ得る凹みおよび／または穴を有する。金属材料を減少させるさらに別の可能性は、境界の専用区域で金属材料を除去することによる。結果として生じる凹みは、金属板の縁まで延びてもよく、および／または、より高い区域によって完全に包囲されてもよく、すなわち、穴であってもよい。凹みおよび／または穴は、境界全体に沿って分散されてもよい。
【００３４】
この発明の一実施形態によれば、境界は貫通穴を有する。凹みおよび／または穴のすべてまたはいくつかが、金属板の厚さを通って延びていてもよく、すなわち、穴は貫通穴であってもよい。しかしながら、凹みおよび／または穴のすべてまたはいくつかが、金属板の厚さを部分的にのみ通って延びることも可能であってもよい。この場合、これらの穴は、くぼみおよび／または止まり穴として見えてもよい。
【００３５】
なお、境界の減少した厚さを、境界における凹みおよび／または穴と組合せてもよい。さらに、境界は、複数の異なる厚さを有していてもよい。金属板が金属上板の縁に近い領域で減少した効果的な材料質量を有するあらゆる解決策が使用されてもよい。
【００３６】
この発明の一実施形態によれば、境界は、１００μｍ未満、たとえば５０μｍ未満の厚さを有する。
【００３７】
この発明の一実施形態によれば、金属板の中央部は、３０μｍを超える、たとえば１００μｍを超える、および／または１５０μｍを超える厚さを有する。
【００３８】
この発明の一実施形態によれば、金属板の中央部は平坦である。中央部は、一定の厚さを有していてもよい。中央部には、金属材料が減少した区域が存在しなくてもよい。
【００３９】
すでに述べたように、複数の金属相互接続要素が、中央部で金属板に結合されてもよい。中央部は、さらに別の金属要素を結合するために使用されてもよい。たとえば、ボンドワイヤが中央部に結合されてもよく、および／または、金属バンドが中央部に結合されてもよい。ワイヤボンドは、略円形の断面を有していてもよい。金属バンドは、細長い断面を有していてもよい。たとえば、一方向における断面の直径が、別の方向における直径よりも５倍大きくてもよい。金属バンドはまた、リボンバンドと呼ばれてもよい。
【００４０】
この発明の一実施形態によれば、金属板はＣｕで作られる。また、ワイヤボンドおよび／または金属バンドは、Ｃｕで作られてもよい。
【００４１】
金属板のためにモリブデン（Ｍｏ）などの低ＣＴＥ材料を使用することによって、熱サイクル中の応力をさらに減少させることも可能であってもよい。しかしながら、Ｍｏ材料は、Ｃｕ材料よりもかなり高価であり得る。
【００４２】
この発明のさらに別の局面は、パワー半導体モジュールを製造する方法に関する。前述および後述されるような方法の特徴は、前述および後述されるようなパワー半導体モジュールの特徴であってもよく、逆もまた同様であるということが理解されるべきである。
【００４３】
この発明の一実施形態によれば、方法は、パワー半導体チップを基板の金属化層に結合するステップと、金属板の境界を、金属板の境界での面積当たりの金属材料が金属板の中央部と比べてより少なくなるように構成するステップと、金属板を、第１の表面を用いて、基板とは反対側でパワー半導体チップに結合するステップとを含む。中央部と境界とはパワー半導体チップに結合される。言い換えれば、金属板はパワー半導体チップの上部に構成され結合されてもよく、パワー半導体チップは反対側で基板に結合される。
【００４４】
方法はさらに、複数の相互接続要素を、金属板の中央部で、金属板の第２の表面に結合するステップを含む。特に、ワイヤボンドまたは金属バンドなどの相互接続要素は、金属板に溶接されてもよい。減少した境界構造により、中央部は増加した厚さを有していてもよく、それは、より厚いワイヤボンドまたは金属バンドの結合を可能にし得る。そのようにして、上側接続の電流能力が増加されてもよい。
【００４５】
この発明の一実施形態によれば、金属板の境界は、電気化学エッチングで構成される。特に、より薄い境界を有する構造が２段階エッチングプロセスで実現されてもよく、それは、ほとんど追加費用なく実行可能であり得る。また、凹みおよび／または穴構造はエッチングで実現されてもよい。
【００４６】
この発明の一実施形態によれば、金属板の境界は、打抜加工によって構成される。特に、凹みおよび／または穴は打抜加工で実現されてもよい。
【００４７】
この発明の一実施形態によれば、金属板は、パワー半導体チップに焼結される。金属板をパワー半導体チップの電極に結合する１つの可能性は、焼結である。たとえば、Ｃｕで作られ得る金属板が、銀（Ａｇ）および／または銅（Ｃｕ）粒子を含み得るマイクロまたはナノ粒子ペーストを使用して、パワー半導体チップに焼結されてもよい。
【００４８】
しかしながら、はんだ付けなどの別のプロセスで金属板を結合することも可能であってもよい。
【００４９】
この発明の一実施形態によれば、相互接続要素は、中央部に超音波溶接される。たとえば、ワイヤボンドおよび／または金属バンドは、中央部に超音波溶接されてもよい。
【００５０】
この発明の一実施形態によれば、相互接続要素は、中央部にレーザー溶接される。金属バンドは、中央部にレーザー溶接されてもよい。レーザー溶接の場合、中央部が１００μｍ以上の厚さを有することがあってもよい。
【００５１】
要約すると、信頼性の高いチップ上側相互接続部を有するパワー半導体モジュールが提供され得る。金属上板がパワー半導体チップの上側に結合されてもよく、それは、Ｃｕワイヤボンドといった、より信頼性の高い電気的相互接続を可能にし得る。より薄い境界構造および／またはくぼみ境界構造が金属上板に設けられてもよく、それは、金属上板とパワー半導体チップとの間の結合界面の信頼性を高め得る。これは、より厚い金属上板の使用を可能にするかもしれず、それは、Ｃｕワイヤボンディングプロセス安定性および歩留りの点で有利かもしれず、また、より厚いワイヤボンドまたは金属バンド、たとえばリボンの使用によって上側接続の電流能力の増加を可能にし得る。
【００５２】
この発明のこれらのおよび他の局面は、以下に説明される実施形態から明らかになり、当該実施形態を参照して解明されるであろう。
【００５３】
図面の簡単な説明
この発明の主題を、添付図面に示す例示的な実施形態を参照して、以下の文章においてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この発明の一実施形態に従ったパワー半導体モジュールの断面図を概略的に示す図である。
【図２】この発明のさらに別の実施形態に従ったパワー半導体モジュールの斜視図を概略的に示す図である。
【図３】この発明のさらに別の実施形態に従ったパワー半導体モジュールの斜視図を概略的に示す図である。
【図４】この発明のさらに別の実施形態に従ったパワー半導体モジュールの断面図を概略的に示す図である。
【図５】この発明のさらに別の実施形態に従ったパワー半導体モジュールの断面図を概略的に示す図である。
【図６】この発明のさらに別の実施形態に従ったパワー半導体モジュールの上面図を概略的に示す図である。
【図７】この発明の一実施形態に従ったパワー半導体モジュールを製造するための方法についてのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
図面で使用される参照符号、およびそれらの意味を、参照符号のリストに要約形式で列挙する。原則として、図面では、同一部分には同じ参照符号が与えられる。
【００５６】
例示的な実施形態の詳細な説明
図１は、基板１２を含むパワー半導体モジュール１０を示す。基板１２には、パワー半導体チップ１４が、第１の（底部）パワー電極１６を介して結合される。たとえば、パワー半導体チップ１４は、ダイオード、サイリスタ、および／またはトランジスタを提供してもよい。電極１６は、ソース電極またはエミッタ電極であってもよい。パワー半導体チップ１４は、ＳｉまたはＳｉＣに基づいていてもよい。
【００５７】
基板１２は、パワー半導体チップ１４が結合される（上側）金属化層１８を有していてもよく、反対側に（底側）金属化層２０を有していてもよい。金属化層２０を用いて、基板１２は、パワー半導体モジュール１０のベースプレート２２に結合されてもよい。金属化層１８は、パワー半導体モジュール１０の他の構成要素へのパワー半導体チップ１４の電気的接続を提供するように構成されてもよい。金属化層１８、２０は、Ｃｕで作られてもよい。
【００５８】
パワー半導体チップ１４の上側に、金属板２４が結合される。金属板２４は、ＣｕまたはＭｏで作られてもよい。パワー半導体チップ１４は、金属化層１８に結合される側とは反対側に、さらに別の（上部）パワー電極２６を有し、それに金属板２４が結合される。また、パワー半導体チップ１４がパワー電極２６と同じ側にゲート電極２８を有することがあってもよい。電極１６、２６、および２８は、Ｃｕで作られてもよい。電極２６、およびオプションで電極２８は、金属板２４よりも、たとえば少なくとも５倍薄くてもよい。
【００５９】
ゲート電極は、ワイヤボンド３０を用いて金属化層１８の一部に接続されてもよい。また、金属板２４、ひいてはパワー電極２６は、ワイヤボンド３０よりも大きい直径を有し得る１つ以上のさらに別のワイヤボンド３２を用いて、金属化層１８の一部に接続されてもよい。
【００６０】
１つ以上のさらに別のワイヤボンド３２は、金属板２４の中央部３４に結合される。
境界３６、すなわち、中央部３４の外側で、金属板２４は、その面積当たりの金属材料が中央部３４と比べてより少なくなるように構成される。境界では、金属板２４は減少した金属材料を有する。図１に示す場合では、パワー半導体チップ１４に沿った金属板２４の延在方向に直交する方向において、境界３６は中央部３４よりも薄い。
【００６１】
そのような境界３６、すなわち、金属材料が減少した境界３６を用いると、熱サイクルによって生じる応力が減少され得る。
【００６２】
図２は、金属材料が減少した境界３６を有するパワー半導体モジュール１０のさらに別の実施形態を示す。図１と同様に、境界３６は中央部３４よりも薄い。境界３６は、全体的に一定の厚さを有する。図示されるように、中央部３４も、全体的に一定の厚さを有していてもよい。境界３６と中央部３４との間には、リム３８が設けられてもよい。
【００６３】
しかしながら、厚さが減少した境界３６が傾斜していること、および／または、さまざまな厚さを有することもあってもよい。
【００６４】
図２はまた、境界３６が中央部３４を完全に包囲することを示す。さらに、境界３６の幅は、金属板２４のすべての側面で同じであってもよい。
【００６５】
図３は、境界３６が中央部３４と同じ厚さを有し得るものの、境界にくぼみおよび／または穴４０を設けることによって、金属板２４の金属材料が境界３６で減少されることを示す。くぼみおよび／または穴４０は、１つ以上の列となって中央部３４を包囲してもよい。
【００６６】
図４は、くぼみおよび／または穴４０が、境界３６の厚さを部分的にのみ通って延びてもよいこと、または、境界３６の厚さを完全に通って延びてもよいこと、すなわち、貫通穴であってもよいことを示す。加えて、図４に示すように、減少した境界厚さを、くぼみおよび／または穴４０と組合せてもよい。
【００６７】
図４はまた、金属バンド４２が中央部３４に結合されてもよいことを示す。なお、そのような金属バンド４２はまた、図１〜６に示す他の実施形態で、ワイヤボンド３２の代わりに、またはワイヤボンド３２に加えて使用されてもよい。
【００６８】
図５には、他のタイプの凹み４０’が示される。凹み４０’は、境界３６の厚さを部分的にのみ通って延びてもよく、または、境界３６の厚さを完全に通って延びてもよい。ここでも、境界３６の厚さは、中央部３４の厚さと比べて、等しくても、またはより小さくてもよい。
【００６９】
図６に示すように、凹み４０’は、中央部３４の周りに１列となって配置されてもよく、その列は、中央部を完全に包囲してもよい。穴４０とは異なり、凹み４０’は、金属板２４の縁まで延在してもよい。
【００７０】
図７は、図１〜６に示すようなパワー半導体モジュール１０を製造するための方法についてのフロー図を示す。
【００７１】
ステップＳ１０で、パワー半導体チップ１４は、そのパワー電極１６を用いて、基板１２の金属化層１８に結合される。この結合は、はんだ付けまたは焼結によって行なわれてもよい。ステップＳ１４に関して説明されるものと同じ焼結プロセスが使用されてもよい。
【００７２】
ステップＳ１２で、金属板２４の境界３６が、金属板２４の境界３６での面積当たりの金属材料が金属板２４の中央部３４と比べてより少なくなるように構成される。
【００７３】
金属板２４の境界３６は、電気化学エッチングで構成されてもよい。図１〜４に示すような異なる厚さの境界３６は、電気化学エッチングで生成されてもよい。図３〜６に関して示すような凹み４０’および／または穴４０は、電気化学エッチングで生成されてもよい。
【００７４】
それに加えて、またはそれに代えて、金属板２４の境界３６は、打抜加工によって構成される。図３〜６に関して示すような凹み４０’および／または穴４０は、電気化学エッチングで生成されてもよい。
【００７５】
ステップＳ１４で、金属板２４は、基板１２とは反対側でパワー半導体チップ１４に結合される。
【００７６】
金属板２４は、パワー半導体チップ１４に焼結される。たとえば、金属板２４は、たとえばＡｇまたはＣｕで作られたナノ粒子を用いて、パワー半導体チップ１４に焼結されてもよい。
【００７７】
ステップＳ１６で、相互接続要素３２、４２のうちの１つ以上が、金属板２４の中央部３４に結合される。
【００７８】
たとえば、ワイヤボンド３２などの相互接続要素３２、４２は、中央部３４に超音波溶接されてもよい。また、金属バンド４２などの相互接続要素３２、４２が中央部３４にレーザー溶接されることがあってもよい。
【００７９】
この発明を図面および前述の説明において詳細に図示し説明してきたが、そのような図示および説明は、限定的ではなく例示的であると考えられるべきであり、この発明は、開示された実施形態に限定されない。開示された実施形態に対する他の変形例は、当該技術分野に精通し、請求されたこの発明を実践する当業者によって、図面、開示内容、および添付された請求項の研究から理解され、達成され得る。請求項において、「含む」という文言は他の要素またはステップを除外せず、また、単数は複数を除外しない。単一のプロセッサまたはコントローラまたは他のユニットが、請求項に記載されたいくつかの項目の機能を実現してもよい。互いに異なる従属請求項にある手段が記載されているという単なる事実は、これらの手段の組合せを有利に使用することができないということを示さない。請求項におけるどの参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきでない。
【符号の説明】
【００８０】
参照符号のリスト
１０  パワー半導体モジュール、１２  基板、１４  パワー半導体チップ、１６  パワー電極、１８  金属化層、２０  金属化層、２２  ベースプレート、２４  金属板、２６  パワー電極、２８  ゲート電極、３０  ワイヤボンド、３２  ワイヤボンド、３４  中央部、３６  境界、３８  リム、４０  穴、４０’  凹み、４２  金属バンド。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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