DE112007000919B4

DE112007000919B4 - Gemeinsames Gehäuse für eine hohe Leistungsdichte aufweisende Bauteile, insbesondere für IGBTs und Dioden, mit niedriger Induktivität und drahtfreien Bondverbindungen

Info

Publication number: DE112007000919B4
Application number: DE112007000919.5T
Authority: DE
Inventors: Henning M. Hauenstein
Original assignee: Infineon Technologies North America Corp
Current assignee: Infineon Technologies Americas Corp
Priority date: 2006-04-13
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2021-01-28
Anticipated expiration: 2027-04-14
Also published as: US20070241393A1; JP4950280B2; WO2007120769A2; WO2007120769B1; WO2007120769A3; US7554188B2; DE112007000919T5; JP2009533871A

Abstract

Leistungshalbleiter-Gehäuse mit mindestens zwei Halbleiterplättchen (26, 28), einem metallischen Verbindungselement (16), das einen Stegabschnitt (18) und mindestens einen Leitungsabschnitt (20) aufweist, der sich von einem Rand des Stegabschnittes (18) vertikal erstreckt und eine elektrische Anschlussfläche (60) einschließt, welche die aktiven Elektroden der Halbleiterplättchen mit einem externen leitenden Körper über eine Kopfüber-Befestigung elektrisch verbindet,wobei der Stegabschnitt (18) und der Leitungsabschnitt (20) aus dem gleichen metallischen Verbindungselement (16) einstückig gebildet sind;wobei das erste Halbleiterplättchen (26) und das zweite Halbleiterplättchen (28) über ihre aktiven Elektroden elektrisch und mechanisch mit dem Stegabschnitt (18) über ein leitendes Verbindungsmittel (30) verbunden sind;einem Keramikkörper (12), der an einer seiner Oberflächen durch Direct-Bonded-Copper oder Direct-Bonded-Aluminium mit einer Oberfläche des metallischen Verbindungselementes (16) verbunden ist; undeinem Metallkörper (14), der mit der anderen gegenüberliegenden Oberfläche des Keramikkörpers (12) durch Direct-Bonded-Copper oder Direct-Bonded-Aluminium verbunden ist.

Description

Verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beruht auf der provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 60/791,860 vom 13. April 2006 mit dem Titel „Low Inductance Bond-Wireless Copackage for High Power Density Devices, especially for IGBT's and Diodes“ und beansprucht deren Priorität, wobei die Priorität hier beansprucht wird und die Offenbarung der genannten Anmeldung durch diese Bezugnahme hier aufgenommen wird.
Hintergrund der Erfindung
Moderne Anwendungen fordern zunehmend die Fähigkeit, hohe Ströme in einem sehr kleinen Raum und in vielen Fällen in rauen Umgebungen, beispielsweise bei starken Temperaturänderungen, während der Lebensdauer des Gehäuses zu beherrschen. Insbesondere im Fahrzeugsektor ist aufgrund der zunehmenden Elektrifizierung von Funktionen der Bedarf an hohen Strömen enorm angestiegen, beispielsweise für Wechselrichter und Elektromotor-Antriebe für Hybrid-Fahrzeuganwendungen, Anlasser-Generator-Anwendungen, Hochleistungs-Gleichspannungs-Wandler oder „x-by-wire“-Anwendungen, wie z. B. einer elektrischen Servolenkung oder elektrischen Bremsen. Diese Anwendungen erfordern die Fähigkeit, hohe Ströme bei minimalem Raumbedarf zu leiten, was eine Herausforderung an die dem Stand der Technik entsprechenden Leistungsmodule hinsichtlich der erzielbaren Leistungsdichte darstellt. Um die Forderung nach Hochstrom-Anwendungen zu erfüllen, müssen neue Technologien entwickelt werden, um die thermischen und elektrischen Beschränkungen der dem Stand der Technik entsprechenden Leistungsschalter-Gehäuse oder Packungen und Leistungs-Module zu überwinden.
Der Fortschritt in der Halbleiter-Verarbeitung und der Bauteil-Konstruktion hat die Leistungsgrenzen von Halbleiter-Bauteilen über die Fähigkeiten von dem Stand der Technik entsprechenden Gehäusen hinaus erweitert. Daher versuchen neuere dem Stand der Technik entsprechende Gehäuse- oder Packungs-Technologien für Leistungsbauteile, eine niedrige Induktivität und eine bessere thermische Verbindung zu einem Kühlkörper über drahtfreie Bond-Verbindungstechniken zu erzielen, um die thermische Kontaktfläche der Leistungsbauteile mit einem Kühlkörper zu einem Maximum zu machen und/oder die elektrische Verbindung des Bauteils mit einem Leistungsanschluss/Leiterrahmen zu einem Maximum zu machen.
US 6 624 522 B2 und die US-Patentanmeldung 11/641 , 270 die beide auf den Anmelder der vorliegenden Anmeldung übertragen wurden, beschreiben Gehäusetechniken mit drahtfreien Bondverbindungen. US 6 584 681 B2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Wechselrichtern mit einer in Sandwich-Bauweise gestalteten mikroelektronischen Leistungshalbleiter-Komponente. DE 199 50 026 A1 offenbart ein Leistungshalbleitermodul mit in mehreren Lagen übereinander gestapelten Trägersubstraten, wobei sich zwischen den einzelnen Trägersubstraten jeweils mindestens ein Halbleiterbauelement befindet, welches elektrisch mit den benachbarten Trägersubstraten verbunden ist. US 6 943 443 B2 zeigt ein Leistungshalbleitermodul, bei dem Halbleiterbausteine wie IGBT's mit Dioden auf jeweils geformten Metallblöcken zwischen einer Wärmesenke und einer Leiterplatte angeordnet und durch Köpfüber-Befestigungen elektrisch mit letzterer Verbunden sind.
Die im Vorstehenden beschriebenen Konzepte folgen einem ähnlichen Prinzip: durch Verbinden der Oberseite des Leistungsbauteils (insbesondere des Source- oder des Emitter-Kontakts) mit einer größeren Metallfläche erzielt das Gehäuse gleichzeitig eine höhere Stromleitungs-Fähigkeit, bessere thermische Eigenschaften und eine niedrigere Induktivität, um hohe Leistungsdichten, ein gutes thermisches Betriebsverhalten, eine verbesserte niedrige Induktivität und eine höhere Zuverlässigkeit zu erzielen.
Das Gehäuse- oder Packungskonzept, das in der US-Patentanmeldung 11/641,270 beschrieben ist, löst die Hauptprobleme hinsichtlich der thermischen Fehlanpassung, der Bond-Draht-Induktivität, der Fähigkeit, hohe Ströme zu leiten und der Induktivität der Packung.
Die Induktivität des in einem Gehäuse angeordneten oder gepackten Bauteils stellt einen wesentlichen Beitrag zu dem endgültigen Betriebsverhalten des Leistungsbauteils dar. Dem Stand der Technik entsprechende Leistungsmodule versuchen normalerweise den Widerstand innerhalb des Gehäuses durch eine weitgehende Verringerung von Kupferleitungen und Entfernungen zwischen verschiedenen Bauteilen zu verringern. Es ist besonders bei Anwendungen, die IGBT-Bauteile als Leistungsschalter verwenden, wichtig, dass die sogenannte Freilaufdiode mit dem entsprechenden IGBT unter Verwendung einer Verbindung mit niedriger Induktivität verbunden ist. Die Diode ist ein „Partner-Bauteil“ für den IGBT und leitet den induktiven Strom, wenn der IGBT abgeschaltet wird, wodurch verhindert wird, dass ein Durchbruch des IGBT aufgrund des induktiven Stromflusses erfolgt. Die typische Kombination eines IGBT und einer Diode ist in 1 gezeigt.
Es ist eine übliche Packungstechnik, die Diode so nah wie möglich an dem IGBT auf einem Substrat, wie einem DBC (Direct-Bonded-Copper)-, PCB- oder IMS-Substrat anzulöten und durch eine Draht-Bond-Verbindung zu verbinden, um parasitäre Induktivitäten zwischen der Diode und dem IGBT zu einem Minimum zu machen.
Es ist weiterhin eine übliche Packungstechnik, einen IGBT und eine Diode in einer gemeinsamen Packung oder einem gemeinsamen Gehäuse dadurch anzuordnen, dass beide Bauteile auf einem gemeinsam genutzten Leiterrahmen angelötet werden, Draht-Bond-Verbindungen angebracht werden und schließlich diese Packung in einem Kunststoff-Formteil anzuordnen.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1, 8, 9 und 10 ist, ein gemeinsames Packungs- oder Gehäuse-Konzept zu schaffen, das alle die Vorteile der hufeisenförmigen DBC(Direct-Bonded-Copper)-Hülle oder Kapsel mit verringerten mechanischen Spannungen einschließt, wie dies in der US-Patentanmeldung 11/641,270 beschrieben ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen, den vorhandenen Stand der Technik dadurch zu verbessern, dass eine gemeinsame Packung oder ein gemeinsames Gehäuse mit verringerten mechanischen Spannungen und drahtfreien Bondverbindungen für zwei getrennte Leistungsbauteile eingeführt wird, insbesondere für eine Kombination eines IGBT und einer antiparallel geschalteten Diode oder einer Freilaufdiode.
Eine erfindungsgemäße Leistungshalbleiter-Packung gemäß Anspruch 1 schließt einen Metallkörper ein, der einen Stegabschnitt, der für eine elektrische und mechanische Verbindung mit aktiven Elektroden von zumindest zwei Halbleiterbauteilen unter Verwendung eines leitenden (beispielsweise Lot- oder leitendes Epoxy-Material) Verbindungsmittels konfiguriert ist, und einen Verbindungsabschnitt aufweist, der sich von einem Rand des Stegteils vertikal erstreckt und einstückig mit dem Stegabschnitt ausgebildet ist, um die aktiven Elektroden der Halbleiter-Bauteile über eine Kopfüberbefestigung elektrisch mit einem externen leitenden Körper zu verbinden, wobei ein erstes Halbleiter-Plättchen und ein zweites Halbleiterplättchen elektrisch und mechanisch mit dem Stegabschnitt verbunden sind und ein keramischer Isolierkörper direkt in einer seiner Oberflächen mit einer Oberfläche des Metallkörpers durch Direct-Bonded-Copper oder Direct-Bonded-Aluminium verbunden ist, während ein anderer Metallkörper durch Direct-Bonded-Copper oder Direct-Bonded-Aluminium mit einer anderen gegenüberliegenden Oberfläche des keramischen Isolierkörpers verbunden ist.
Wie dies aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich wird, bietet eine Packung oder ein Gehäuse gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Vorteile:

a) verbesserte mechanische Eigenschaften:
1. i) zweiseitige Kühlung von Leistungsbauteilen mit verringerten mechanischen Spannungen;
2. ii) ein Gehäuse, das thermisch mit Silizium kompatibel ist (das heißt angepasster thermischer Ausdehnungskoeffizient); iii)vergrößerte Zuverlässigkeit aufgrund der aneinander angepassten thermischen Ausdehnungskoeffizienten;
b) verbesserte elektrische und thermische Eigenschaften:
1. i) niedrige Induktivität aufgrund einer gemeinsam genutzten Kontaktfläche für die Diode und den IGBT (minimale Entfernung zwischen den Bauteilen und keine induktiven Bonddrähte);
2. ii) niedrige Induktivität der gesamten gemeinsamen Packung aufgrund der Verwendung einer großen gelöteten Kontaktfläche für alle Kontaktflächen der beiden Bauteile;
3. iii) vergrößerte Strom-/Leistungs-Eigenschaften verglichen mit den üblichen Techniken aufgrund eines niedrigen elektrischen und thermischen Widerstandes unter Verwendung einer Lot-Halbleiterplättchen-Befestigung und von großen Kontaktflächen;
4. iv) elektrische Isolation (für Hochspannungs- und Fahrzeuganwendungen geeignet);
5. v) effiziente Nutzung des verfügbaren Packungs-Raumes und daher optimierte Leistung;
6. vi) geringere Temperaturänderungen während sich ändernder Leistung aufgrund der Tatsache, dass entweder der IGBT oder Diode Leistungsverluste im Inneren der gemeinsamen Packung erzeugen, wodurch die Gesamttemperatur relativ konstant gehalten wird (wenn lediglich ein Bauteil im inneren der DBC-Umhüllung angeordnet ist, wird eine Temperaturänderung zwischen den Einschalt- und Ausschaltzuständen des Bauteils hervorgerufen, was zu einem schnelleren Lotverschleiß aufgrund der sich schnell ändernden Temperaturen an der Lot-Verbindung führt (typischerweise bei Schaltfrequenzen von 10-100 kHz). Dies kann durch gemeinsame Verpackung der Diode und des IGBT vermieden oder zu einem Minimum gemacht werden, wodurch Leistungsverluste homogener erzeugt werden, weil die Diode Leitungsverluste erzeugt, wenn der IGBT abgeschaltet ist, und umgekehrt, wenn der IGBT eingeschaltet ist. Weil beide Bauteile gemeinsam eine Kontaktfläche nutzen, ändert sich die Temperatur während des Schaltvorganges nicht so stark, wie bei einer Packung mit einem einzigen Halbleiterplättchen);
C) verbesserte Herstellungs- und Handhabungseigenschaften:
- i) Vormontierte und gemeinsam gepackte Komponenten sind für eine einfache Handhabung und Integration in Leistungsmodule geeignet;
d) verringerte Herstellungstests und Kosten:
- i) Möglichkeit einer Herstellung mit hohem Volumen ohne Anwendung einer speziellen kundenspezifischen Anpassung, die von dem Endbenutzer vorgenommen wird;
- ii) die Befestigung des Halbleiterplättchens an der DBC-Hülle kann auf einer DBC-Karte anstatt einer Handhabung und einem Zusammenbau von diskreten gemeinsamen Packungen erfolgen;
- iii) elektrische/Parameter-Abschlusstests können nach oder während des Zusammenbaus auf der DBC-Kartenebene durchgeführt werden, bevor die Karte in getrennte gemeinsame Packungen unterteilt wird;
- iv) der Transport von der Halbleiterfabrik zu dem Endbenutzer kann unter Verwendung der DBC-Karten-Baugruppe insgesamt erfolgen, was einen Schutz ohne die Notwendigkeit einer hoch entwickelten zusätzlichen Transport-Packung ergibt;
e) neuartige Eigenschaften für Endbenutzer:
1. i) die vormontierte getrennte gemeinsame Packung für die Bauteile weist den angepassten thermischen Ausdehnungskoeffizienten der dem Stand der Technik entsprechenden Leistungssubstrate auf und ist daher für eine große Vielzahl von Anwendungen attraktiv;
2. ii) die Anwendungsflexibilität der Teilbaugruppe, die leicht zu einer anwendungsspezifischen Schaltung beim Endbenutzer unter Verwendung der gemeinsamen Packung eines IGBT und einer Diode als grundlegender „Konstruktions-Bausatz“ kombiniert werden kann;
3. iii) eine Anwendungsflexibilität aufgrund verschiedener Halbleiterplättchen-Anbringungsmöglichkeiten im Inneren der DBC-Hülle, wie eine Anbringung mit der Oberseite nach unten (Kopfüber-Montage) oder der Oberseite nach oben, die Bereitstellung von optimalen erdseitigen oder spannungsseitigen Treiber- oder Halb-/Vollbrücken-Konfigurationen durch einfaches Kombinieren mehrerer in einer DBC-Hülle verpackter Halbleiterplättchen auf einem Leistungssubstrat oder in einem Leistungsmodul;
4. iv) eine kosteneffektive Materialauswahl durch Anpassen des Keramiktyps der DBC-Hülle an die Anwendungs-Anforderungen (beispielsweise Al₂O₃, AIN, SiN, ...Keramiken);
f) neuartige Eigenschaften bezüglich der Implementierung wahlweiser Merkmale:
1. i) eine zusätzliche EMI-(Störstrahlungs-)Abschirmfunktion kann durch Verwenden einer oberen Kupferschicht der DBC-Hülle oder Kapsel implementiert werden;
2. ii) eine zusätzliche Wärmeverteilungseinrichtung kann auf der Oberseite der DBC-Hülle befestigt werden, während die Unterseite des Halbleiterplättchens mit dem gekühlten Leistungssubstrat der Anwendung verlötet ist, was eine äußerst effiziente doppelseitige Kühlung für höchste Leistungsdichten ergibt;
3. iii) einfache Integration einer Intelligenz, wie z. B. eines Gate-Treibers, durch Befestigung auf der Oberseite der die gemeinsame Packung bildenden DBC-Hülle.

Das Hauptanwendungsgebiet für eine Packung gemäß der vorliegenden Erfindung liegt in Hochleistungs-Schaltungen und Modulen, die hohe Ströme oder hohe Spannungen schalten und eine niedrige Induktivität und eine EMI-Abschirmung erfordern. Eine Packung oder ein Gehäuse gemäß der vorliegenden Erfindung ist weiterhin gut für Hochspannungs-Anwendungen geeignet, die eine Kombination von IGBTs und Dioden verwenden, sowie für Anwendungen bei harten Umgebungsbedingungen oder starken Temperaturänderungs-Umgebungen, wie Fahrzeuganwendungen oder sicherheitskritischen Anwendungen mit hohen Zuverlässigkeitsforderungen.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Erfindung ersichtlich, die sich auf die beigefügten Figuren der Zeichnung bezieht.
Figurenliste

1 zeigt ein Schaltbild für einen IGBT und eine antiparallel geschaltete Diode nach dem Stand der Technik.
2 zeigt ein Gehäuse einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1.
3 zeigt ein Gehäuse einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1.
4 zeigt ein Gehäuse einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß dem unabhängigen Anspruch 8.
5 zeigt ein Gehäuse einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß dem unabhängigen Anspruch 9.
6 zeigt ein Gehäuse einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung gemäß dem unabhängigen Anspruch 9.
7 zeigt ein Gehäuse einer anderen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung gemäß dem unabhängigen Anspruch 9.
8 zeigt ein Gehäuse eines ähnlichen Beispiels, das nicht von der Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen umfasst wird.
9. zeigt ein Gehäuse einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß dem unabhängigen Anspruch 10.
10 zeigt die DBC-Karte, die bei der Herstellung von Gehäusen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

Ausführliche Beschreibung der Figuren
Gemäß 2 schließt ein erfindungsgemäßes Gehäuse oder eine erfindungsgemäße Packung gemäß der vorliegenden Erfindung einen grundlegenden Baustein 10 ein, der in der anhängigen US-Anmeldung 11/641,270 mit dem Titel „Package for High Power Density Devices“ beschrieben wurde, die auf den Anmelder der vorliegenden Anwendung übertragen wurde, wobei die gesamte Offenbarung dieser Patentanmeldung durch diese Bezugnahme hier mit aufgenommen wird. Der grundlegende Baustein 10 (der hier manchmal als DBC-Hülle (Hülle oder Kapsel mit direkter Kupfer-Bondierung) bezeichnet wird) schließt einen isolierenden Keramikkörper 12 (beispielsweise Al₂O₃), einen Metallkörper 14, der direkt mit einer Oberfläche des Keramikkörpers 12 durch Bonden verbunden ist, und ein metallisches Verbindungselement 16 ein, das direkt mit einer weiteren gegenüberliegenden Oberfläche des Keramikkörpers 12 durch Bonden verbunden ist. Der Metallkörper 14 kann eine ebene aus Metall bestehende Platte sein, die aus Kupfer, Aluminium oder ähnlichem Material hergestellt ist. Das aus Metall bestehende Verbindungselement 16 kann ebenfalls aus Kupfer, Aluminium und dergleichen hergestellt sein und schließt einen rechtwinkligen oder quadratischen Stegabschnitt 18 und einen Leitungsabschnitt 20 ein, der sich in einer vertikalen Richtung von dem Stegabschnitt 18 aus erstreckt. Bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Leitungsabschnitt 20 hufeisenförmig und erstreckt sich von drei Kanten des Stegabschnitts 18, wobei eine Kante offen bleibt. Vorzugsweise schließt der Stegabschnitt 18 einen Halbleiterplättchen-Verbindungsbereich 22 zur elektrischen Verbindung mit einer Elektrode eines Halbleiterplättchens und eine Anzahl von mit Abstand angeordneten kreisförmigen Vertiefungen 24 ein, die den Halbleiterplättchen-Verbindungsbereich 22 umgeben. Jede Vertiefung 24 ist eine Einprägung, die (durch Ätzen oder ein ähnliches Verfahren) in dem Stegabschnitt 18 gebildet ist.
Gemäß 2 werden ein IGBT-Halbleiterplättchen 26 und eine Diode 28 (beispielsweise eine Schottky-Diode, PN-Diode oder eine ähnliche Diode) auf dem Verbindungsbereich 22 des Stegabschnittes 18 zusammengebaut. Im Einzelnen werden die (nicht gezeigte) Kollektor-Elektrode des IGBT 26 und die (nicht gezeigte) Kathoden-Elektrode der Diode 28 elektrisch und mechanisch mit dem Verbindungsbereich 22 unter Verwendung eines leitenden Verbindungsmittel-Körpers 30, wie z. B. eines Lotes oder eines leitenden Epoxy-Materials, verbunden. Das heißt, der leitende Verbindungsmittel-Körper 30 ist zwischen der Kollektor-Elektrode des IGBT-Halbleiterplättchens 26 und der Kathoden-Elektrode der Diode 28 und dem Verbindungsbereich 22 angeordnet, so dass die Kollektor-Elektrode und die Kathoden-Elektrode elektrisch und mechanisch mit dem Stegabschnitt 18 verbunden und elektrisch miteinander verbunden sind, wodurch eine niedrige Induktivität erzielt wird. Es sei darauf hingewiesen, dass die Vertiefungen 24 als eine Sperre gegen das leitende Verbindungsmittel 30 (beispielsweise während des Aufschmelzens, wenn Lot verwendet wird) dienen, wodurch das IGBT-Halbleiterplättchen 26 und die Diode im Abstand von dem Leitungsabschnitt 20 gehalten werden kann und die Kombination des IGBT 26 und der Diode 28 aufrechterhalten werden kann. Vertiefungen 24 können weiterhin zwischen der Diode 28 und dem IGBT 26 angeordnet sein, um einen Abstand zwischen den zwei Halbleiterplättchen aufrecht zu erhalten (nicht in den Zeichnungen gezeigt). Die Emitter-Elektrode 32 und die Gate-Elektrode 34 des IGBT, die auf einer Oberfläche gegenüberliegend zu der Kollektor-Elektrode angeordnet sind, und die Anoden-Elektrode 36 der Diode 28, die auf einer der Kathoden-Elektrode gegenüberliegenden Oberfläche angeordnet ist, sind für eine umgekehrte Befestigung (Flip- oder Kopfüber-Befestigung) auf einer leitenden Kontaktfläche einer Leiterplatte oder dergleichen bereit. Die umgekehrte oder Flip-Befestigung, wie sie hier verwendet wird, bezieht sich auf eine elektrische und mechanische Befestigung unter Verwendung eines leitenden Befestigungsmittel-Körpers (beispielsweise Lot, leitendes Epoxy-Material oder dergleichen), bei der ein leitender Verbindungsmittel-Körper zwischen einer Elektrode eines Halbleiterplättchens und einer leitenden Kontaktfläche auf einer Leiterplatte oder einer ein Halbleiterplättchen aufnehmenden Fläche eines Leiterrahmens oder dergleichen angeordnet ist. Es sei darauf hingewiesen, dass der Leitungsabschnitt 20 eine äußere Verbindungsoberfläche 60 einschließt, die vorzugsweise koplanar zu den freien Oberflächen der Elektroden der Halbleiterplättchen 26, 28 ist und dazu dient, die Kollektor-Elektrode des IGBT 26 und die Kathoden-Elektrode der Diode 28 mit einer leitenden Kontaktfläche einer Leiterplatte durch die umgekehrte Befestigung zu verbinden.
Ein Gehäuse oder eine Packung gemäß 3 weist zwei offene Seiten auf, was in vorteilhafter Weise das Füllen des Raumes unterhalb der DBC-Hülle mit einem Unterfüllmaterial oder einem isolierenden Gel ermöglicht, nachdem die DBC-Hülle auf ein Substrat gelötet wurde.
Gemäß 3, in der gleiche Bezugsziffern ähnliche Merkmale bezeichnen, ist der hufeisenförmige Leitungsabschnitt 20 durch zwei mit Abstand voneinander angeordnete und entgegengesetzt angeordnete Leitungsabschnitte 20 ersetzt, die sich jeweils unter einem rechten Winkel von einer jeweiligen Kante des Stegabschnittes 18 des Verbindungselementes 16 erstrecken. In jeder anderen Hinsicht ist das Gehäuse oder die Packung gemäß der 3 identisch zu der Packung oder dem Gehäuse gemäß 2.
Gemäß 4, in der gleiche Bezugsziffern gleiche Merkmale bezeichnen, schließt eine Packung oder ein Gehäuse zwei mit Abstand voneinander angeordnete und elektrisch isolierte Verbindungselemente 40, 42 ein. Das Verbindungselement 40 schließt einen Halbleiterplättchen-Verbindungsbereich 22 für eine elektrische Verbindung (unter Verwendung eines leitenden Verbindungsmittels, wie z. B. Lot oder eines leitenden Epoxy-Materials) mit der (nicht gezeigten) Gate-Elektrode eines IGBT-Halbleiterplättchens 26 ein, während das Verbindungselement 42 einen Halbleiterplättchen-Verbindungsbereich 22 zur elektrischen Verbindung (unter Verwendung eines leitenden Verbindungsmittels, wie z. B. Lot oder eines leitenden Epoxy-Materials) mit der (nicht gezeigten) Emitter-Elektrode des IGBT-Halbleiterplättchens 26 einschließt. Es sei bemerkt, dass die Elektroden des Halbleiterplättchens mit Höckern zur Verbindung mit den Oberflächen 22 versehen sein können. Es sei weiterhin darauf hingewiesen, dass die Kollektor-Elektrode 44 des IGBT-Halbleiterplättchens 26 vorzugsweise koplanar mit der Verbindungsoberfläche 46 des Verbindungselementes 42 ist und für eine umgekehrte Befestigung auf einer leitenden Kontaktfläche einer Leiterplatte oder eines ähnlichen Substrats bereit ist. Es sei weiterhin darauf hingewiesen, dass bei einer Packung oder einem Gehäuse gemäß 4 das Verbindungselement 42 einen hufeisenförmigen Leitungsabschnitt 20 ähnlich dem Leitungsabschnitt 20 in 2 einschließt, während das Verbindungselement 40 zwei gegenüberliegende Leitungsabschnitte 20 einschließt, die sich von gegenüberliegenden Kanten eines Steges erstrecken, ähnlich zu den Leitungsabschnitten 20 der in 3 gezeigten Ausführungsform. Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass bei einer Packung oder einem Gehäuse gemäß 4 die Diode 28, obwohl sie nicht gezeigt ist, elektrisch auf dem metallischen Körper 14 befestigt sein kann und dann angeschlossen ist, um die Schaltung nach 1 während der Montage der Packung oder des Gehäuses in einem Modul oder einem ähnlichen integrierten Bauteil zu bilden. Eine Klammer oder Drahtverbindungen (nicht bevorzugt) können zur Herstellung einer derartigen Verbindung verwendet werden. Es sei darauf hingewiesen, dass alternativ die Anoden-Elektrode einer Diode 28 mit einem Verbindungsbereich 22 des Verbindungselementes 42 verbunden werden kann, wodurch die Anoden-Elektrode und die Emitter-Elektrode des IGBT 26 elektrisch über das Verbindungselement 42 gekoppelt werden können.
Gemäß 5, bei der gleiche Bezugsziffern ähnliche Merkmale bezeichnen, ist bei einer Packung oder einem Gehäuse der Steg 18 elektrisch mit dem metallischen Körper 14 über eine mit einem leitenden Material gefüllte Durchgangsbohrung 48 verbunden, die sich durch den Keramikkörper 12 erstreckt, beispielsweise eine mit Kupfer gefüllte Durchgangsbohrung, die den Steg 18 mit dem metallischen Körper 14 verbindet. Die Kathoden-Elektrode der Diode 28 ist dann elektrisch und mechanisch mit dem metallischen Körper 14 unter Verwendung eines leitenden Verbindungsmittels 30 verbunden, und die Kollektor-Elektrode des IGBT-Halbleiterplättchens 26 ist elektrisch und mechanisch mit dem Steg 18 über einen leitenden Verbindungsmittel-Körper 30 verbunden. Die Emitter-Elektrode des IGBT-Halbleiterplättchens 26 kann dann mit der Anoden-Elektrode der Diode 28 verbunden werden, wenn die Packung oder das Gehäuse auf einer Leiterplatte oder einem ähnlichen Substrat in einem Modul oder ein einem integrierten Bauteil zusammengefügt wird. Kupferstreifen-/Klammern, ein Leiterrahmen oder sogar Verbindungsdrähte (obwohl dies nicht die bevorzugte Option ist) könnten zur Herstellung dieses Kontaktes verwendet werden. Es sei bemerkt, dass die Emitter-Elektrode und die Gate-Elektrode jeweils einen jeweiligen Lot-höcker 50 einschließen, um eine umgekehrte Befestigung der Packung oder des Gehäuses zu ermöglichen.
Gemäß 6, in der gleiche Bezugsziffern ähnliche Merkmale bezeichnen, ist bei einer Packung oder einem Gehäuse die Anoden-Elektrode der Diode 28 elektrisch mit einem Steg 18' unter Verwendung eines leitenden Verbindungsmittel-Körpers 30 verbunden. Der Steg 18 schließt Leitungsabschnitte 20' ein, und er ist mit einem Keramikkörper 12 durch Bonden verbunden, der seinerseits mit einem metallischen Körper 14 durch Bonden verbunden ist. Kupfer, Aluminium oder ein ähnliches Material können zur Bildung des Steges 18' und der Leitungsabschnitte 20' verwendet werden. Die Leitungsabschnitte 20 sind elektrisch und mechanisch mit Kontaktflächen 49 unter Verwendung eines leitenden Verbindungsmittel-Körpers 30 verbunden. Jede Kontaktfläche 49 ist elektrisch über eine mit leitendem Material gefüllte Durchgangsbohrung 48 mit einem jeweiligen leitenden (beispielsweise Kupfer-)Leitungsabschnitt 52 verbunden. Jeder Leitungsabschnitt 52 schließt eine Oberfläche für den externen Anschluss 60 über eine umgekehrte Befestigung ein, die koplanar mit den Verbindungsflächen der Leitungsabschnitte 20 ist, wobei die gesamte Baugruppe für eine umgekehrte Befestigung geeignet gemacht wird. Es sei bemerkt, dass bei einer Packung oder einem Gehäuse gemäß der 6 lediglich ein Leitungsabschnitt 52 erforderlich ist, und der zweite Leitungsabschnitt optional ist und aus Gründen der Symmetrie vorgesehen ist.
Gemäß 7, in der gleiche Bezugsziffern ähnliche Merkmale bezeichnen, ist bei einer Packung oder einem die Anoden-Elektrode der Diode 28 elektrisch und mechanisch mit der Innenoberfläche einer Metallklammer unter Verwendung eines leitenden Verbindungsmittels 30 verbunden. Die Metallklammer 54 ist aus Kupfer oder ähnlichem Material hergestellt und schließt Schenkel 56 ein, die sich von einer Kante oder eine Seite eines Stegabschnittes 58 erstrecken. Jeder Schenkel schließt eine Oberfläche 60 für einen externen Anschluss ein, die koplanar zu den externen Anschlussoberflächen 60 der Leitungsabschnitte 20 ist. Es sei bemerkt, dass die Klammer 54 aus Kupfer bestehen kann, wobei ein Beispiel hierfür sich in dem US-Patent 6 624 522 findet, das auf den Anmelder der vorliegenden Anmeldung übertragen wurde. Wenn die Anwendung keine erhöhten Temperaturanforderungen stellt, so könnte es eine kosteneffektive Lösung sein, eine äußere Metallhülle als eine äußere Packung oder ein äußeres Gehäuse sowie als einen elektrischen Kontakt von der Diode zu der Vorderseite der gemeinsamen Packung oder des Gehäuses zu verwenden.
Gemäß 8, in der gleiche Bezugsziffern ähnliche Merkmale bezeichnen, ist bei einer Packung oder einem Gehäuse gemäß einem zwar nicht erfindungsgemäßen jedoch ähnlichen Beispiel die Anoden-Elektrode der Diode 28 elektrisch und mechanisch mit einem Stegabschnitt 18 verbunden, während deren Kathoden-Elektrode elektrisch und mechanisch mit der hinteren Oberfläche einer Kupfer-Klammer 54 verbunden ist. Die Kupfer-Klammer 54 schließt einen Stegabschnitt 58 und zwei Schenkel ein, die sich von den entgegengesetzten Kanten des Stegabschnittes 58 aus erstrecken. Die Kollektor-Elektrode des IGBT-Halbleiterplättchens 26 ist elektrisch und mechanisch mit der Innenoberfläche des Stegabschnittes 58 verbunden, und Verbindungsflächen 60 der Leitungsabschnitte 20 und der Schenkel 56 sind koplanar, wodurch die gesamte Packung oder das Gehäuse für eine umgekehrte Befestigung geeignet gemacht wird. Wenn die Anwendung keine erhöhten Temperaturanforderungen stellt, könnte es eine kosteneffektive Lösung sein, eine Metallhülle ähnlich der in US 6 624 522 B2 beschriebenen Metallhülle als eine innere Packung oder ein inneres Gehäuse und als einen elektrischen Kontakt von dem IGBT zu der Diode zu verwenden, die an die Rückseite der Metallhülle angelötet ist. Eine DBC-Hülle 10 wird als äußere Packung oder als äußeres Gehäuse verwendet, das den Stapel abdeckt.
Gemäß 9, in der gleiche Bezugsziffern ähnliche Merkmale bezeichnen, sind bei einer Packung oder einem Gehäuse zwei Verbindungselemente 62, 64 vorgesehen. Ein erstes Verbindungselement 62 schließt einen Stegabschnitt 66, der durch mit einem Keramikkörper 12 verbunden ist, und zumindest einen Leitungsabschnitt 20 ein, der sich von einer Kante hiervon erstreckt. Ein Bonden 30 ist elektrisch und mechanisch mit den Anoden-Elektroden der Diode 28 verbunden, während die Kathoden-Elektrode der Diode 28 elektrisch und mechanisch mit einem Teil der Kollektor-Elektrode des IGBT-Halbleiterplättchens 26 verbunden ist. Das zweite Verbindungselement 64 schließt weiterhin einen Stegabschnitt 68 ein, der mit dem Keramikkörper 12 durch Bonden verbunden ist und der elektrisch und mechanisch mit einem weiteren Teil der Kollektor-Elektrode des IGBT-Halbleiterplättchens 26 verbunden ist. Es sei darauf hingewiesen, dass der Stegabschnitt 68 von dem Stegabschnitt 66 getrennt und in Abstand von diesem angeordnet ist und dicker als der Stegabschnitt 66 ist (zumindest dicker als die Kombination der Diode 28 und des Steges 66). Das Verbindungselement 64 schließt weiterhin einen Leitungsabschnitt 20 ein, der sich von einer Kante des Stegabschnittes 68 aus erstreckt und eine externe Anschlussfläche einschließt, die koplanar zu der externen Anschlussfläche 60 des Leitungsabschnittes 20 des Verbindungselementes 62 ist.
Um die Packungs- oder Gehäusekosten zu einem Minimum zu machen, können die Packungen oder Gehäuse gemäß der vorliegenden Erfindung gleichzeitig auf einer DBC-Karte hergestellt und dann von der Karte vereinzelt werden. So ist eine DBC-Karte 90 in 10 gezeigt. Derartige Karten werden in Größen wie z. B. 5 Zoll × 7 Zoll oder 4 Zoll × 6 Zoll (12,7 × 17,8 Zentimeter oder 10,2 × 15,3 Zentimeter) hergestellt und haben eine durchgehende in der Mitte liegende Keramikschicht 41 mit oberen und unteren Kupferschichten. Diese Schichten können gleichzeitig maskiert und geätzt werden, um die einzelnen Bausteine (DBC-Hüllen) 10 zu bilden. Im Einzelnen werden die Kupferschichten mit einem derartigen Muster versehen, dass Verbindungselemente 16 und Metallkörper 14 durch Straßen 95 getrennt sind, und nachfolgend kann das Halbleiterplättchen auf die Verbindungsflächen 22 jeder DBC-Hülle 10 geladen werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Verbindungselemente 16 vor der Vereinzelung getestet werden können.
Es ist äußerst wünschenswert, die Verbindungselemente 16 zu testen, bevor die Halbleiterplättchen befestigt werden, um Ertragsverluste zu verringern. Nachdem die Tests durchgeführt wurden und die Halbleiterplättchen an ihrem Platz montiert wurden, können die DBC-Hüllen 10 durch Sägen, Trennen oder physikalisches Brechen an den Straßen 95 vereinzelt werden.
In vorteilhafter Weise können die Karten 90 durch eine geeignete Folie zum Versand beschützt werden, und sie können vorgeritzt sein, um ein einfaches Abbrechen oder eine Vereinzelung der Packungen oder Gehäuse durch den Endbenutzer zu ermöglichen.
Anstelle der Trennung der DBC-Hüllen 10 direkt nach der Herstellung und dem Zusammenbau der Halbleiterbauteile in einzelnen DBC-Hüllen kann die gesamte DBC-Karte zur Durchführung der Halbleiterplättchen-Anbringung verwendet werden. Auf diese Weise kann die Anbringung der Halbleiterplättchen, das Löten und auch der Abschlusstest/die Parameter-Prüfung der verpackten Halbleiterplättchen in kosteneffektiverer Weise auf der DBC-Karte durchgeführt werden, was schneller, einfacher und präziser ist als die Handhabung getrennter Bauteile.
Zur Optimierung der Packungs- oder Gehäuse-Betriebsleistung wird Lot als das hohe Ströme leitende und einen geringen thermischen Widerstand aufweisende leitende Verbindungsmittel bevorzugt.
Das Löten der Bauteile in die Hüllen stellt einen wichtigen Schritt für die Zuverlässigkeit des verpackten Bauteils dar. Eine ebene und homogene Lotschicht mit exakt definierter Dicke würde für die Zuverlässigkeit der Lotverbindung wichtig sein. Die Lotdicke ist ein Hauptparameter, der den und das Auftreten von Ermüdungsbrüchen, Abnutzungen und eine Entschichtung bestimmt. Weiterhin muss die kontrolliert werden, um die Lage der Halbleiterplättchen-Oberfläche mit dem Kupferrahmen abzugleichen.
Während des Lotvorganges kann sich das Halbleiterplättchen bewegen und einen Kontakt mit dem Verbindungselement 16 ergeben. Ein derartiger Kontakt kann dadurch vermieden werden, dass

• ein Isolierlack oder Lötstopp auf die Innenseite des Verbindungselementes aufgebracht wird;
• ein isolierender Kantenabschluss/eine Passivierung auf dem Halbleiterplättchen vorgesehen wird, was ausreichend sein würde, um eine Kanten-Isolation gegenüber dem Leitungsabschnitt 16 zu schaffen (diese Technik auf einer Halbleiterscheiben-Verarbeitungsebene ist normalerweise kosteneffektiver als eine mechanische Isolationsmaßnahme unter Verwendung eines Lacks);
• ein „sanftes Lotverfahren“, beispielsweise mit Hilfe eines Flussmittel-freien Lots (beispielsweise Lot-Vorformungen anstelle einer Lotpaste mit einem Flussmittel) und ein Vakuum-Lötvorgang unter einer Methan-Gasatmosphäre, wodurch starke Bewegungen der Halbleiterplättchen im Inneren der DBC-Hüllen vermieden werden und das Einhalten der korrekten Halbleiterplättchen-Ausrichtung unterstützt wird, verwendet werden;
• die Konstruktion einer Vertiefungs-Struktur innerhalb der DBC-Hülle, die als Befestigung des Halbleiterplättchens während des Lötens arbeitet, bevorzugt wird. Nebenher wirken die Vertiefungen als eine Entlastung von mechanischen Spannungen im Inneren der Hülle für die Verbindungs- oder Bondkraft zwischen Kupfer und Keramik.

Alle Halbleiterplättchen in den DBC-Hüllen 10 auf der DBC-Karte 90 können in sehr effizienter Weise parallel getestet werden, weil die Hüllen elektrisch voneinander isoliert sind. Beispielsweise kann eine spezielle Sonden-Karte einer Parameter-Testeinrichtung alle Halbleiterplättchen auf der DBC-Karte 90 gleichzeitig testen, wodurch die Testzeit enorm verringert wird und eine hohe Produktionsrate erreicht wird, um Herstellungskosten zu verringern.
Neben dem elektrischen Testen nach dem Anbringen jedes Halbleiterplättchens auf einer Karten-Ebene kann weiterhin eine automatische optische Überprüfung der gesamten Karte sehr leicht feststellen, ob Halbleiterplättchen zu nahe an dem DBC-Rahmen sind (Leckströme). Auf diese Weise können fehlmontierte Halbleiterplättchen gefunden und ausgesondert werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass sie in die Anwendung gehen.

Claims

Leistungshalbleiter-Gehäuse mit mindestens zwei Halbleiterplättchen (26, 28), einem metallischen Verbindungselement (16), das einen Stegabschnitt (18) und mindestens einen Leitungsabschnitt (20) aufweist, der sich von einem Rand des Stegabschnittes (18) vertikal erstreckt und eine elektrische Anschlussfläche (60) einschließt, welche die aktiven Elektroden der Halbleiterplättchen mit einem externen leitenden Körper über eine Kopfüber-Befestigung elektrisch verbindet, wobei der Stegabschnitt (18) und der Leitungsabschnitt (20) aus dem gleichen metallischen Verbindungselement (16) einstückig gebildet sind; wobei das erste Halbleiterplättchen (26) und das zweite Halbleiterplättchen (28) über ihre aktiven Elektroden elektrisch und mechanisch mit dem Stegabschnitt (18) über ein leitendes Verbindungsmittel (30) verbunden sind; einem Keramikkörper (12), der an einer seiner Oberflächen durch Direct-Bonded-Copper oder Direct-Bonded-Aluminium mit einer Oberfläche des metallischen Verbindungselementes (16) verbunden ist; und einem Metallkörper (14), der mit der anderen gegenüberliegenden Oberfläche des Keramikkörpers (12) durch Direct-Bonded-Copper oder Direct-Bonded-Aluminium verbunden ist.
Leistungshalbleiter-Gehäuse nach Anspruch 1, bei dem das metallische Verbindungselement (16) und der Metallkörper (14) aus Kupfer bestehen.
Leistungshalbleiter-Gehäuse nach Anspruch 2, bei dem der Keramikkörper (12) aus Aluminiumoxid besteht.
Leistungshalbleiter-Gehäuse nach Anspruch 1, bei dem der Leitungsabschnitt (20) eine Hufeisenform aufweist.
Leistungshalbleiter-Gehäuse nach Anspruch 1, das zwei Leitungsabschnitte (20) aufweist, die sich von zwei Rändern des Stegabschnittes (18) gegenüberliegend vertikal erstrecken.
Leistungshalbleiter-Gehäuse nach Anspruch 1, bei dem auf dem Stegabschnitt (18) ein weiteres Halbleiterplättchen (28) über ein leitendes Verbindungsmittel (30) und über seine aktive Elektrode elektrisch und mechanisch verbunden ist.
Leistungshalbleiter-Gehäuse nach Anspruch 1, bei dem auf dem Metallkörper (14) ein weiteres Halbleiterplättchen (28) über ein leitendes Verbindungsmittel (30) und über seine aktive Elektrode elektrisch und mechanisch verbunden ist.
Leistungshalbleiter-Gehäuse mit mindestens einem ersten Halbleiterplättchen (26), und zwei in einem Abstand zueinander angeordnete und voneinander elektrisch isolierte Verbindungselemente (42; 40), wobei das erste Verbindungselement (42) einen Stegabschnitt (18) und einen hufeisenförmigen Leitungsabschnitt (20) aufweist, der sich von einem Rand des Stegabschnittes (18) vertikal erstreckt und eine elektrische Anschlussfläche (60) einschließt, wobei das zweite Verbindungselement (40) einen Stegabschnitt (18) und zwei gegenüberliegende Leitungsabschnitte (20) aufweist, die sich von einem Rand des Stegabschnittes (18) vertikal erstrecken und eine elektrische Anschlussfläche (60) einschließt, und wobei die Anschlussflächen (60) die aktiven Elektroden des Halbleiterplättchens (26) mit einem externen leitenden Körper über eine Kopfüber-Befestigung elektrisch verbindet, wobei die Stegabschnitte (18) und die Leitungsabschnitte (20) jeweils aus dem gleichen metallischen Verbindungselement (16) einstückig gebildet sind; dem Halbleiterplättchen (26), das über seine aktiven Elektroden elektrisch und mechanisch mit den Stegabschnitten (18) des ersten (42) und des zweiten Verbindungselements (40) jeweils über ein leitendes Verbindungsmittel (30) verbunden ist; einem (12), der an einer seiner Oberflächen durch Direct-Bonded-Copper oder Direct-Bonded-Aluminium mit jeweils einer Oberfläche der metallischen Verbindungselemente (40, 42) verbunden ist; und einem Metallkörper (14), der mit der anderen gegenüberliegenden Oberfläche des (12) durch Direct-Bonded-Copper oder Direct-Bonded-Aluminium verbunden ist.
Leistungshalbleiter-Gehäuse mit mindestens Halbleiterplättchen (26, 28), einem metallischen Verbindungselement, das einen Stegabschnitt (18) und einen hufeisenförmigen Leitungsabschnitt (20) aufweist, der sich von einem Rand des Stegabschnittes (18) vertikal erstreckt und eine elektrische Anschlussfläche (60) einschließt, die aktive Elektroden der Halbleiterplättchen (26, 28) mit einem externen leitenden Körper über eine Kopfüber-Befestigung elektrisch verbindet, wobei der Stegabschnitt (18) und der Leitungsabschnitt (20) jeweils aus dem metallischen Verbindungselement einstückig gebildet sind, das erste Halbleiterplättchen (26) über seine aktiven Elektroden elektrisch und mechanisch mit dem Stegabschnitt (18) des metallischen Verbindungselements über ein leitendes Verbindungsmittel (30) verbunden ist; einem Keramikkörper (12), der an einer seiner Oberflächen durch Direct-Bonded-Copper oder Direct-Bonded-Aluminium mit einer Oberfläche des Stegabschnittes (18) verbunden ist, einem Metallkörper (14), der mit der anderen gegenüberliegenden Oberfläche des Keramikkörpers (12) durch Direct-Bonded-Copper oder Direct-Bonded-Aluminium verbunden ist, wobei auf dem Metallkörper (14) das zweite Halbleiterplättchen (28) über ein leitendes Verbindungsmittel (30) und über seine aktive Elektrode elektrisch und mechanisch verbunden ist, und wobei der Stegabschnitt (18) über eine mit einem leitenden Material gefüllte und sich durch den Keramikkörper (12) erstreckende Durchgangsbohrung (48) mit dem Metallkörper (14) elektrisch verbunden ist.
Leistungshalbleiter-Gehäuse mit mindestens mit zwei Halbleiterplättchen (26, 28), zwei in einem Abstand zueinander angeordnete metallische Verbindungselemente (62; 64), wobei das erste Verbindungselement (62) einen Stegabschnitt (66) und einen Leitungsabschnitt (20) aufweist, der sich von einem Rand des Stegabschnittes (66) vertikal erstreckt und eine elektrische Anschlussfläche (60) einschließt, die aktive Elektroden der Halbleiterplättchen mit einem externen leitenden Körper über eine Kopfüber-Befestigung elektrisch verbindet, wobei das zweite Verbindungselement (64) einen Stegabschnitt (68) und einen gegenüberliegenden Leitungsabschnitt (20) aufweist, der sich von einem Rand des Stegabschnittes (68) vertikal erstreckt und eine elektrische Anschlussfläche (60) einschließt, und wobei die Stegabschnitte (66, 68) in einem Abstand getrennt zueinander angeordnet sind; dem ersten Halbleiterplättchen (26), das über seine aktiven Elektroden elektrisch und mechanisch mit dem Stegabschnitt (68) des zweiten Verbindungselementes (64) über ein erstes leitendes Verbindungsmittel (30) verbunden ist; dem zweiten Halbleiterplättchen (28), das über seine aktiven Elektroden elektrisch und mechanisch mit dem Stegabschnitt (66) des ersten Verbindungselementes (62) über ein zweites leitendes Verbindungsmittel (30) verbunden ist und über seine weiteren aktiven Elektroden elektrisch und mechanisch mit weiteren aktiven Elektroden des ersten Halbleiterplättchen (26) über das erste leitende Verbindungsmittel (30) verbunden ist; einem Keramikkörper (12), der an einer seiner Oberflächen durch Direct-Bonded-Copper oder Direct-Bonded-Aluminium mit einer Oberfläche der Stegabschnitte (66, 68) verbunden ist; und einem Metallkörper (14), der mit der anderen gegenüberliegenden Oberfläche des Keramikkörpers (12) durch Direct-Bonded-Copper oder Direct-Bonded-Aluminium verbunden ist.
Leistungshalbleiter-Gehäuse nach Anspruch 1, bei dem das erste Halbleiterplättchen (26) ein IGBT und das zweite Halbleiterplättchen (28) eine Diode ist.
Leistungshalbleiter-Gehäuse nach Anspruch 1, bei dem die aktive Elektrode eine von einer Emitter-Elektrode eines IGBT, einer Kollektor-Elektrode eines IGBT, und einer Gate-Elektrode ist.