Beschreibung

Verfahren zum Herstellen einer steckbaren Anschlusskontaktie- rung auf einem Halbleitermodul und mit diesem Verfahren her- gestelltes Halbleitermodul

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer steckbaren Anschlusskontaktierung auf einem Halbleitermodul. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein mit diesem Verfahren hergestelltes Halbleitermodul.

Elektronische Geräte sind in der Regel modular, d.h. aus einer Mehrzahl von Modulen oder Baugruppen aufgebaut. Jedes Modul (Halbleitermodul) bzw. jede Baugruppe enthält ein oder mehrere auf einem gemeinsamen Träger angeordnete Halbleiterbauelemente. Vorteil eines solchen modularen Aufbaus ist neben einer höheren Flexibilität auch ein erleichterter Austausch eines gesamten Halbleitermoduls im Falle eines Defektes. Die Verbindung eines solchen Halbleitermoduls mit ande- ren Baugruppen des elektronischen Gerätes erfolgt in der Regel über eine steckbare Anschlusskontaktierung mit in der Regel mehreren Kontaktelementen, die jeweils stoffschlüssig, d.h. fest mit einer auf dem Träger angeordneten Kontaktfläche verbunden sind.

Aus der DE 100 08 572 Al ist es bekannt, als Kontaktelemente für die Anschlusskontaktierung auf den Träger Kontakthülsen aufzulöten, in die zur elektrischen Kontaktierung ein Kontaktstück eingeführt werden kann. Alternativ hierzu wird in der DE 101 03 084 Al vorgeschlagen, auf dem Träger eines

Halbleiterbauelementes eine L-förmige Kontaktlasche anzuordnen, deren kurzer Schenkel mit einer metallischen Kontaktfläche des Trägers durch ein Laserschweißverfahren verbunden wird.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Herstellen einer steckbaren Anschlusskontaktierung auf einem Halbleitermodul anzugeben, mit dem es möglich ist, auch

unter räumlich beengten Verhältnissen Kontaktelemente mit dem Träger mechanisch und elektrisch zu verbinden, und bei dem die Gefahr einer Beschädigung der Halbleiterbauelemente beim Herstellen der Verbindung weitgehend reduziert ist. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein mit diesem Verfahren hergestelltes Halbleitermodul anzugeben.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patent- anspruches 1. Gemäß diesen Merkmalen wird auf eine auf einem zumindest ein Halbleiterbauelement enthaltenden Träger befindliche metallische Kontaktfläche eine Kontakthülse aufgesetzt und mit einem Laserschweißverfahren mit der Kontaktfläche stoffschlüssig verbunden. Durch die Verwendung einer Kon- takthülse, in die zur elektrischen Kontaktierung ein Kontaktstift eingeführt werden kann, ist bei geringem Platzbedarf eine sichere elektrische Anschlusskontaktierung gewährleistet. Da außerdem die Kontakthülse mit einem Laserschweißverfahren stoffschlüssig mit dem Träger verbunden wird, ist der Wärmeeintrag beim Herstellen der Verbindung gegenüber einem Lötverfahren deutlich verringert, so dass thermische Schädigungen der auf dem Träger befindlichen Halbleiterbauelemente weitgehend vermieden sind.

Wenn die Kontakthülse mit einer Mehrzahl von Schweißpunkten mit der Kontaktfläche verschweißt wird, ist bei ausreichender Festigkeit der Verbindung der Wärmeeintrag zusätzlich reduziert .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Kontakthülse durch eine überlappschweißung mit der Kontaktfläche verbunden. Dadurch ist bei einfacher Prozessführung eine besonders hohe mechanische Stabilität gewährleistet.

Vorzugsweise wird eine Kontakthülse verwendet, die an einer ihrer Stirnseiten einen Steg aufweist, mit dem sie auf die Kontaktfläche aufgesetzt und der mit der Kontakthülse ver-

schweißt wird. Dies ermöglicht eine besonders feste Verbindung zwischen Kontakthülse und Kontaktfläche.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Kontakthülse verwendet, bei der der mit der Kontaktfläche verschweißte Steg innerhalb der Kontakthülse angeordnet ist. Durch diese Maßnahme erfolgt das Laserschweißen innerhalb der Kontakthülse, die dann zugleich als zusätzliche Abschirmung dient, so dass die an der Schweißzone reflektier- te Laserstrahlung nicht auf benachbarte Halbleiterbauelemente treffen kann. Dadurch ist es möglich, die Halbleiterbauelemente sehr nahe an den Anschlusskontakten zu platzieren, so dass die Baugröße des Halbleitermoduls verringert ist.

Alternativ zur Verwendung einer Kontakthülse mit einem innen umlaufenden Bund ist es auch möglich, eine Kontakthülse zu verwenden, die an einer ihrer Stirnseiten mit einem Boden verschlossen ist, mit dem sie auf die Kontaktfläche aufgesetzt wird und der mit der Kontaktfläche durch eine überlapp- schweißung verbunden wird.

Hinsichtlich des Halbleitermoduls wird die Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst mit einem Halbleitermodul mit dem Merkmalen des Patentanspruches 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Halbleitermoduls sind in den Unteransprüchen 8 bis 12 angegeben. Die Vorteile der in diesen Patentansprüchen angegebenen Halbleitermodule entsprechen sinngemäß den zu den jeweils zugehörigen Verfahrensansprüchen angegebenen Vorteilen.

Eine besonders sichere elektrische Verbindung zwischen einer Kontakthülse und einem in diese eingeführten Kontaktstift wird ermöglicht, wenn dieser einen quer zu seiner Längsachse in zumindest einer Richtung elastisch verformbaren Bereich aufweist, der im eingeführten Zustand federnd an der Innen- Oberfläche der Kontakthülse anliegt.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen. Es zeigen:

Figur 1 ein Halbleitermodul gemäß der Erfindung in einer schematischen Prinzipdarstellung,

Figuren 2 bis 4 jeweils alternative Ausgestaltungen einer auf einer Kontaktfläche aufgeschweißten

Kontakthülse jeweils in einer schematisch- perspektivischen Darstellung und einer Schnittdarstellung .

Figuren 5 und 6 jeweils alternative Ausführungsformen eines zum Einführen in eine Kontakthülse vorgesehenen Kontaktstiftes.

Gemäß Figur 1 umfasst ein Halbleitermodul wenigstens ein auf einem Träger 2 angeordnetes Halbleiterbauelement 4. Der Trä- ger 2 weist auf einer seiner Oberflächen in der Regel eine

Mehrzahl von metallischen Kontaktflächen 6 auf, von denen in der Figur zur Vereinfachung nur eine einzige dargestellt ist. Auf die Kontaktfläche 6 ist mit einer ihrer Stirnseiten eine Kontakthülse 8 aufgesetzt, die mit der Kontaktfläche 6 in Schweißzonen 10 verschweißt ist. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist eine ringförmig die Kontakthülse 8 umgebende Schweißzone 10a sowie eine innerhalb der Kontakthülse 8 angeordnete Schweißzone 10b veranschaulicht.

In die Kontakthülse 8 ist ein Kontaktstift 12 eingeführt, der mit seiner Kontaktzone 14 am Innenumfang der Kontakthülse 8 anliegt .

Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist eine hohlzylindri- sehe Kontakthülse 8 vorgesehen, die an einer ihrer Stirnseiten einen außen ringförmig umlaufenden Bund oder Steg 16 aufweist, mit dem sie auf der Kontaktfläche 6 aufsitzt. Der Steg 16 ist mit einer Mehrzahl von Schweißpunkten 10c durch eine überlappschweißung mit der Kontaktfläche 6 verschweißt.

In der alternativen Ausführung gemäß Figur 3 weist die Kontakthülse 8 an einer ihrer Stirnseiten einen innerhalb der Kontakthülse 8 umlaufenden Steg 18 auf, der ebenfalls über

eine Vielzahl von Schweißpunkten 10c mit der Kontaktfläche 6 verschweißt ist.

Anstelle eines in den Fig. 2 und 3 dargestellten umlaufenden Bundes oder Steges 16, 18 können auch eine Mehrzahl von einzelnen, in ümfangsrichtung voneinander beabstandeten, nach außen oder innen gerichteten Stegen oder Laschen vorgesehen sein, die jeweils mit einem Schweißpunkt 10c mit der Kontaktfläche 6 verschweißt sind.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ist die Kontakthülse 8 an einer ihrer Stirnseiten mit einem Boden 20 verschlossen. Dieser Boden ist ebenfalls mit einer überlappschweißung, im vorliegenden Fall mit einem einzigen Schweißpunkt 10c mit der Kontaktfläche 6 verschweißt.

Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren 1 bis 4 dargestellte zylindrische Form der Kontakthülse 8 beschränkt. Grundsätzlich kann die Kontakthülse auch eine andere geomet- rische Form aufweisen. Anstelle einer kreisförmigen Innen- querschnittsflache kann die Kontakthülse beispielsweise auch eine quadratische Innenquerschnittsfläche aufweisen, in die dann an Stelle eines zylindrischen Kontaktstiftes 12 ein Kontaktstift 12 mit quadratischer Querschnittsfläche gemäß Fig. -5 eingeführt werden kann.

Im Ausführungsbeispiels gemäß Figur 6 weist der Kontaktstift 12 in seiner Kontaktzone 14 einen quer zu seiner Längsachse 21 elastisch verformbaren Bereich 22 auf, der beim Einführen des Kontaktstiftes 12 in die Kontakthülse zusammengedrückt wird und eine kraftschlüssige Verbindung mit dem Innenumfang der Kontakthülse und damit eine besonders stabile und sichere Kontaktierung herstellt. Im Beispiel ist der Bereich 22 durch ein Federelement gebildet, das in einer Richtung quer zur Längsachse 21 verformbar ist. Grundsätzlich ist es auch möglich in der Kontaktzone 14 einen in mehrere Radialrichtungen verformbaren Bereich anzuordnen.