DE19529237C1 - High power semiconductor circuit device - Google Patents

High power semiconductor circuit device

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DE19529237C1 DE19529237A DE19529237A DE19529237C1 DE 19529237 C1 DE19529237 C1 DE 19529237C1 DE 19529237 A DE19529237 A DE 19529237A DE 19529237 A DE19529237 A DE 19529237A DE 19529237 C1 DE19529237 C1 DE 19529237C1
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Abstract

The device has an insulating substrate (3) supporting a heat sink for the power semiconductor components (4), attached to contact surfaces (2) provided by the substrate. A compression device is used to press the substrate into contact with the heat sink via intermediate pressure pads (1). The semiconductor components are electrically and thermally connected to the substrate contact surfaces via solder or pressure connections on their underside, with bonding wires (6) forming the circuit connections between the upper sides of the semiconductor components. The bonding connections (5) are pressed against the semiconductor components via the pressure pads.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung der Leistungselektronik nach den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1. Solche Schaltungsanordnungen sind mehrfach aus der Literatur bekannt. Bei der weiteren Erhöhung der Zuverlässigkeit, der Lebensdauer und Leistungsdichte von Schaltungsanordnungen sind veränderte neue Methoden des Zusammenfügens der einzelnen Aufbauteile zu einer Einheit erforderliche Voraussetzung.The invention relates to a circuit arrangement of the power electronics according to the features of the preamble of claim 1. Such circuit arrangements are multiple from the Literature known. In the further increase in reliability, lifespan and Power density of circuit arrangements are changed new methods of Assembling the individual structural parts to form a unit is a necessary requirement.

Sehr vorteilhaft haben sich in jüngerer Zeit Aufbauten mit Druckkontakten erwiesen, da sich gezeigt hatte, daß insbesondere großflächige Lötverbindungen nur sehr schwierig qualitätsgerecht beherrscht werden können und die Zuverlässigkeit und Lebensdauer nur eingeschränkt gegeben sind.In recent times, structures with pressure contacts have proven to be very advantageous since had shown that especially large-area solder joints were very difficult to achieve quality can be mastered and the reliability and service life are limited are.

GB 2 167 228 A beschreibt eine Schaltungsanordnung mit einem Zweiteiligen Gehäuse, in welchem ein Wafer sowie weitere Schaltungselemente vorgesehen sind. Der Wafer wird mittels eines ringförmigen Dichtungsorgans gegen das Gehäuseunterteil gedrückt. Zu diesem Zweck ist der Dichtungsring zwischen dem Wafer und dem Gehäuseoberteil eingeklemmt. Die Klemmwirkung des ringförmigen Dichtungselementes ist dort also durch die starren Verbindungselemente bestimmt und begrenzt. Parallel wird vorgestellt, daß eine elektrische Kontaktierung des Wafers direkt mittels des gleichen Druckkontaktes zwischen seinen Kontaktstellen und äußeren Verbindungsstellen über Kontaktelemente erfolgt.GB 2 167 228 A describes a circuit arrangement with a two-part housing, in which a wafer and further circuit elements are provided. The wafer is by means of an annular sealing member pressed against the lower housing part. For this purpose the sealing ring is clamped between the wafer and the upper housing part. The Clamping effect of the annular sealing element is there by the rigid Fasteners determined and limited. In parallel it is presented that an electrical Contacting the wafer directly using the same pressure contact between its Contact points and external connection points via contact elements.

EP 0 340 959 A2 offenbart eine Schaltungsanordnung mit einer Trägerplatte, auf der mindestens ein zu kühlendes chipförmiges Bauelement und Kontaktflächen angeordnet sind. Das mindestens eine chipförmige Bauelement ist zwischen der Trägerplatte und dem oberseitigen Kühlbauteil mittels Polsterelement festgelegt. Eine gute Genauigkeit der Justage ist hier nicht erreichbar. EP 0 340 959 A2 discloses a circuit arrangement with a carrier plate on which at least a chip-shaped component to be cooled and contact surfaces are arranged. At least a chip-shaped component is between the carrier plate and the top cooling component fixed with a cushion element. Good accuracy of the adjustment cannot be achieved here.  

DE-PS 14 89 097 beschreibt ein formstabiles Gehäuse, in welches zwischen Kontaktscheiben eine Siliziumscheibe angeordnet ist. Die Siliziumscheibe wird mittels eines formstabilen Stempels zwischen den Kontaktscheiben eingeklemmt. Ein Formkörper aus elastisch nachgiebigem Material füllt den Innenraum des topfförmigen Gehäuses aus.DE-PS 14 89 097 describes a dimensionally stable housing, in which a between contact disks Silicon wafer is arranged. The silicon wafer is made using a dimensionally stable stamp jammed between the contact washers. A molded body made of resilient material fills the interior of the pot-shaped housing.

Eigene frühere Anmeldungen erweitern die Druckkontaktierung auf Schaltungsanordnungen der Leistungsklasse. DE 36 28 556 C1 beschreibt eine Druckkontaktierung, bei der eine Kontaktplatte mit Leiterbahnen (Leiterplatte) direkt auf die Kontaktstellen der gebondeten Chips drückt und elektrisch kontaktiert.Own earlier registrations expand the pressure contact on circuit arrangements of Performance class. DE 36 28 556 C1 describes a pressure contact in which one Contact plate with conductor tracks (printed circuit board) directly on the contact points of the bonded chips presses and makes electrical contact.

DE 36 43 288 A1 beschreibt ein Halbleiterbauelement in Modulbauweise, bei dem das Modulplättchen an mindestens einem freien Abschnitt der Kontaktmetallschicht durch Stromanschlußelemente gegen den Trägerkörper gedrückt wird und gleichzeitig ein elektrischer Kontakt hergestellt wird. Die einzelnen Chips sind elektrisch durch Bonden auf beispielhaft einer DCB-Keramik verbunden.DE 36 43 288 A1 describes a semiconductor component in modular design, in which the Module plate through at least a free portion of the contact metal layer Power connection elements is pressed against the support body and at the same time an electrical Contact is established. The individual chips are electrical by bonding to an example DCB ceramic connected.

In DE 41 11 247 A1 wird eine Andrückvorrichtung mit einem wärme- und formstabilen Montageelement beschrieben, das über ein Kissenelement als dynamische und dauerstabile Druckeinrichtung dient und zerstörungsfrei demontierbar die zu kühlenden Trägerplatte gegen ein Kühlbauteil drückt. Hier werden Federelemente eingesetzt, die teilweise direkt auf die Chips drücken, jedoch ist eine elektrische Wirkung dort nicht beschrieben.DE 41 11 247 A1 describes a pressing device with a heat and dimensionally stable Assembly element described that a cushion element as dynamic and permanently stable Pressure device serves and non-destructively removable against the carrier plate to be cooled Cooling component presses. Spring elements are used here, some of them directly on the chips press, however an electrical effect is not described there.

Einige vorgenannte Veröffentlichungen gehen davon aus, daß die Einzelzellen der Schaltungsanordnungen, die eigentlichen Halbbrücken mit den Halbleiterbauelementen, wie IGBT oder MOSFET, und FLD konventionell auf DCB-Keramiken durch Löten und/oder Bonden eine Vorfertigung erfahren haben (Modulplättchenvorfertigung). Der Druckkontakt als Verbindungstechnik des Zusammenfügens zu Anordnungen hat sich in der Praxis als Qualitätsprinzip durchgesetzt und ist der Löttechnik in der Leistungsanwendung in vielen Fällen überlegen.Some of the aforementioned publications assume that the individual cells of the Circuit arrangements, the actual half-bridges with the semiconductor components, such as IGBT or MOSFET, and FLD conventionally on DCB ceramics by soldering and / or bonding one Have experienced prefabrication (module plate prefabrication). The pressure contact as Joining technique of assembling into arrangements has proven in practice as Quality principle enforced and is the soldering technique in the power application in many cases think.

Beim isolierten Aufbau von Schaltungsanordnungen mittels kupferbeschichteten Keramiken werden die aktiven Bauelemente gelötet, diese stoffschlüssige Verbindung gewährleistet einen guten Wärmeabtransport und eine gut justierte Lage der Einzelelemente in der Anordnung Nachteilig wirken sich insbesondere im Wechsellastbetrieb die ohmschen Verbindungen aus, denn die Übergangswiderstände können sich durch "Altern" der Lotverbindung verändern. Hier wird verschiedentlich die stoffschlüssige Verbindung (Löten) durch eine stoffbündige Druckkontaktierung (Kleben oder Leitpastenfixierung) ersetzt, wie das neben anderen Veröffentlichungen in DE 41 32 947 A1 offengelegt ist. Ebenda wird weiterhin offengelegt, daß einzelne Bauelemente ein- oder beidseitig mittels flexibler Leiterplatten kontaktiert werden.In the isolated construction of circuit arrangements using copper-coated ceramics the active components are soldered, this integral connection ensures one good heat dissipation and a well-adjusted position of the individual elements in the arrangement  The ohmic connections have a disadvantage, in particular in alternating load operation, because the contact resistance can change due to "aging" of the solder connection. Here will variously the material connection (soldering) by a material-flush Pressure contacting (adhesive or conductive paste fixation) replaced, like that among others Publications in DE 41 32 947 A1 is disclosed. Ibid continues to disclose that individual components can be contacted on one or both sides using flexible printed circuit boards.

Die mehrfach aus der Literatur erwähnten Bondverbindungen auf der strukturiertem Bauelementeseite sind im Vergleich mit Lötverbindungen mit einer mindestens gleich großen Unzuverlässigkeit bezüglich des sicheren und qualitätsgerechten dauerlastbeständigen ohmschen Kontaktes behaftet. Versuche, auch die Strukturseite der Bauelemente mittels Druckkontakten elektrisch zu verbinden, sind aus der Literatur gleichfalls bekannt. Bei Bauelementen kleiner und mittlerer Leistung sind sehr praktikable Lösungen beschrieben.The bond connections mentioned several times from the literature on the structured Component side are at least the same size in comparison with soldered connections Unreliability with regard to the safe and quality-appropriate permanent load-resistant ohmic Contact afflicted. Attempts, also the structure side of the components by means of pressure contacts to connect electrically are also known from the literature. For components smaller and medium performance, very practical solutions are described.

US 4,180,828 beschreibt eine direkte Kontaktierung der Chipkontaktflächen mit den Kupferleitbahnen von flexiblen Leiterplatten. Ohne Bonden als Zwischenverbindung wird hier die flexible Polyimidfolie als Verbinder vom Chip zu der beispielhaft genannten DCB-Keramik beschrieben. US 4,251,852 nennt eine Verbindungstechnik von Bauelementen mittels metallisierten Polyimidfolien beim Aufbau und der Verdrahtung von mehreren integrierten Halbleiterbauelementen in sog. Hybridtechnik.US 4,180,828 describes direct contacting of the chip contact surfaces with the Copper interconnects of flexible circuit boards. Without bonding as an intermediate connection, the flexible polyimide film as a connector from the chip to the DCB ceramic mentioned as an example described. US 4,251,852 calls a connection technology of components by means of Metallized polyimide foils when building and wiring multiple integrated Semiconductor components in so-called hybrid technology.

DE 38 29 538 A1 stellt ein Verfahren zur Herstellung kleinflächiger beidseitiger Kontakte für Halbleiterbauelemente vor, die alternativ druckkontaktiert hergestellt wurden. Dazu werden höckerförmige Aufbauten auf der zu kontaktierenden Oberfläche ausgebildet, die aus einem duktilen Material bestehen.DE 38 29 538 A1 provides a method for producing small-area contacts on both sides for Semiconductor components, which were alternatively made pressure-contacted. To do this bump-shaped structures formed on the surface to be contacted, which consists of a ductile material.

Der aufgeführte Stand der Technik ist nicht dazu geeignet, die strukturierten Kontaktflächen der Laststromanschlüsse von Transistoren, wie IGBT oder MOSFET, über Druckkontakte galvanisch mit den sekundären Verbindungselementen der Schaltungsanordnung zu verschalten.The listed prior art is not suitable for the structured contact surfaces of the Load current connections of transistors, such as IGBT or MOSFET, galvanically via pressure contacts interconnect with the secondary connection elements of the circuit arrangement.

In EP 03 81 849 A1 wird eine strukturierte direkte Kontaktierung von Halbleiterbauelementen der Leistungsklasse vorgestellt, hier ist die Möglichkeit von Druckkontakten mit der Formulierung: "bevorzugt über eine Lötverbindung . . . ist aber auch durch eine reine Druckbelastung möglich" eingeschlossen. In dieser Veröffentlichung wird erstmals die Herstellung einer kompletten Halbbrücke einer Schaltungsanordnung mit strukturierten Kontaktflächen der Leistungshalbleiterbauelemente ohne Bondverbindungen vorgestellt.EP 03 81 849 A1 describes a structured direct contacting of semiconductor components Performance class presented, here is the possibility of pressure contacts with the formulation: "preferably via a soldered connection ... but is also possible through a pure pressure load"  locked in. This publication is the first to produce a complete Half bridge of a circuit arrangement with structured contact areas of the Power semiconductor components presented without bond connections.

Die Herstellung von Verbindungen der Halbleiterbauelemente und deren Freilaufdioden in Kommutierungskreisen bei Schaltungsanordnungen der Uniform- und Ansteuertechnik ist bisher üblicherweise der Bondtechnik überlassen, da die relativ feine Strukturierung der Chipkontakt­ flächen bisher keine alternative Kontaktierung zuließen. Es werden beispielhaft bis zu 330 µm dicke Aluminiumdrähte mittels Ultraschall als Verbindungen zwischen den Chipkontaktstellen und den sekundären Verbindungselementen auf der DCB stoffschlüssig in mehrfach paralleler Weise mittels Ultraschall gebondet. Der Draht erhält beim Bonden durch den Ultraschall und den Druck des Bondmeißels bedingt eine Gefügeveränderung, die für die Stabilität im Langzeitbetrieb von Nachteil ist. Die wünschenswerte optimale Qualität kann mit dieser Technik noch nicht erreicht werden. Frühzeitig zeigen die Aluminiumdrähte an den Stellen der Bondung Risse im Gefüge, was bis zur Öffnung der Verbindung Chipkontaktfläche/Aluminiumdrahtverbindung führt.The production of connections of the semiconductor components and their freewheeling diodes in So far, commutation circuits in circuit arrangements of uniform and control technology Usually left to the bond technology, because the relatively fine structuring of the chip contact no alternative contacting. There are examples up to 330 microns thick aluminum wires using ultrasound as connections between the chip contact points and the secondary connecting elements at the DCB in a materially coherent manner in multiple parallel ways bonded using ultrasound. The wire is given the ultrasound and pressure when it is bonded of the bond chisel necessitates a structural change which is essential for the stability in long-term operation of Disadvantage is. The desired optimal quality cannot be achieved with this technology will. The aluminum wires at the points of the bond show cracks in the structure at an early stage leads to the opening of the chip contact surface / aluminum wire connection.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der genannten Art vorzustellen, die einen Druckkontaktaufbau hat und bei der die elektrischen Kontakte auf den Kontaktstellen der Halbleiterbauelemente kombiniert durch Bonden und Druckkontakt ausgeführt sind, wodurch die Zuverlässigkeit im Leistungsbetrieb und die Lebensdauer erhöht werden.The present invention has for its object a circuit arrangement of the above To introduce type that has a pressure contact structure and in which the electrical contacts on the Contact points of the semiconductor components combined by bonding and pressure contact are, which increases the reliability in power operation and the service life.

Die Aufgabe wird bei einer solchen Schaltungsanordnung durch die Maßnahmen des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 gelöst.The task is in such a circuit arrangement by the measures of characterizing part of claim 1 solved.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen genannt.Further advantageous designs are in the Subclaims called.

Bei der Realisierung von Schaltungsanordnungen mit insbesondere hoher Leistungsdichte ist bei der Wahl der Methoden des Zusammenbaus besonders die Isolationsfestigkeit zu gewährleisten.When realizing circuit arrangements with a particularly high power density, the choice of methods of assembly, especially to ensure the insulation strength.

Alle vergleichbaren konventionellen Aufbauten von Schaftungsanordnungen benutzen zur Isolation der Einzelkontakte auf den Chips eine Abdeckung, beispielhaft bestehend aus Silicongummi, da bei hohen Arbeitsspannungen der einzelnen Chips die erforderlichen Isolationsstrecken mit Luftzwischenräumen, also ohne zusätzlich eingebauten Isolationsmassen nicht zu erreichen sind. All comparable conventional structures of shaft arrangements use for Isolation of the individual contacts on the chips a cover, for example consisting of Silicon rubber, since the required chips are required at high working voltages Insulation sections with air gaps, i.e. without additional insulation materials installed cannot be reached.  

Die vorliegende Erfindung beschreibt einen Weg, wie beide Probleme, nämlich die Erzielung der erforderlichen Isolation und die Langzeitlebensdauer der Chipkontakte erreicht werden kann.The present invention describes one way in which both problems, namely the achievement of the required insulation and the long life of the chip contacts can be achieved.

Dazu werden die nachfolgenden Erläuterungen auf der Grundlage der Fig. 1 gegeben.The following explanations are given on the basis of FIG. 1.

In Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines kontaktierten Halbleiterbauelementes (4) im Querschnitt skizziert. Auf der in der Skizze unteren Kontaktfläche ist durch Löten, alternativ mittels leitfähigem Kleber oder siebgedruckter Paste, ein ohmscher Kontakt zu der auf einem Isolierträger befindlichen Leiterstruktur (2) hergestellt. Die in der Skizze obere Kontaktfläche des Halbleiterbauelementes wurde in einem ersten technologischen Bearbeitungsschritt gebondet, das nach dem Stand der Technik mittels Aluminiumdrähten (6) durch Ultraschallkontaktierung realisiert wird. Aluminiumdrähte werden ihrerseits schaltungsgerecht mit anderen Leiterbahnen (2) der Isolierkeramik (3) oder mit Kontaktflächen anderer Bauelemente (beispielhaft Freilaufdioden) durch Bonden nach dem Stand der Technik kontaktiert.In Fig. 1 a section of a contacted semiconductor device (4) is outlined in cross section. On the lower contact surface in the sketch, an ohmic contact to the conductor structure ( 2 ) located on an insulating carrier is produced by soldering, alternatively using conductive adhesive or screen-printed paste. The upper contact surface of the semiconductor component in the sketch was bonded in a first technological processing step, which according to the prior art is realized by means of aluminum wires ( 6 ) by ultrasonic contacting. For their part, aluminum wires are contacted in accordance with the circuit with other conductor tracks ( 2 ) of the insulating ceramic ( 3 ) or with contact surfaces of other components (for example free-wheeling diodes) by means of bonding according to the prior art.

Diese Verbindungen des Drahtes mit den Kontaktflächen der Schalterbauelemente (4) und/oder mit den Kontaktflächen der Freilaufdioden haben im Einsatzfall in den Schaltungsanordnungen die höchsten Qualitätsanforderungen zu erfüllen. Die Streßsituationen bei Arbeitsbelastung dieser Verbindungen zeigen gegenüber allen anderen Bauteilen die frühesten Alterungserscheinungen.These connections of the wire with the contact surfaces of the switch components ( 4 ) and / or with the contact surfaces of the freewheeling diodes have to meet the highest quality requirements when used in the circuit arrangements. The stressful situations with workload of these connections show the earliest signs of aging compared to all other components.

Setzt man diese Stellen des Schaltungsaufbaues unter einen mechanischen Druck, dann ist die Beanspruchung der Bondverbindungsstellen gemindert und dadurch bedingt ist die Frühalterung aufgehoben, zumindest ist eine wesentlich höhere Lebenserwartung dieser Verbindungsstellen bei Dauerlast der Schaltungsanordnung gewährleistet.If you put these points of the circuit structure under a mechanical Pressure, then the stress on the bond connection points is reduced and as a result the early bracket is canceled, at least a much higher life expectancy is this Connection points guaranteed under permanent load of the circuit arrangement.

Der mechanische Druck kann sehr einfach bei Aufbauten in Druckkontaktierung durch den Einsatz eines Druckkissens (1) erfolgen. Das Druckkissen ist geometrisch so vorgeformt, daß es sich auch unter Druck lediglich innerhalb der Oberfläche der Halbleiterbauelemente (4) ausdehnen kann, also nicht über die Chipkanten ragt, da hierdurch Abscherungen der gebondeten Drähte oder Abplatzungen der Chipkanten möglich wären.The mechanical pressure can be very easily applied to structures in pressure contact by using a pressure pad ( 1 ). The pressure pad is geometrically pre-shaped in such a way that it can only expand under pressure even within the surface of the semiconductor components ( 4 ), that is, it does not protrude beyond the chip edges, since this would result in shearing of the bonded wires or flaking of the chip edges.

Wird der Druck auf das Druckkissen (1) über ein nach dem Stand der Technik aufgebautes Brückenelement aufgebaut, wie beispielhaft in DE 41 22 428 A1 beschrieben, dann drückt das Druckkissen (1) die gebondeten Aluminiumdrähte (6) zusätzlich zum Bonden auf die Oberfläche der Halbleiterbauelemente (4). Das Druckkissen (1) ist so geometrisch geformt, daß nach dem Beaufschlagen mit Druck der für die Isolationsfestigkeit erforderliche "Bondverguß" eingefüllt werden kann, so daß alle Isolationswerte zwischen den schaltungsgerecht angeordneten Verbindungen erreicht werden.If the pressure on the pressure pad ( 1 ) is built up via a bridge element constructed according to the prior art, as described for example in DE 41 22 428 A1, then the pressure pad ( 1 ) presses the bonded aluminum wires ( 6 ) onto the surface of the in addition to bonding Semiconductor components ( 4 ). The pressure pad ( 1 ) is geometrically shaped in such a way that, after pressure has been applied, the "bond potting" required for the insulation strength can be filled in, so that all the insulation values between the connections arranged in accordance with the circuit can be achieved.

Eine alternative Aufbauweise ergibt sich dadurch, daß nach dem Bonden ein Bondverguß über alle gebondeten Drähte vorgesehen wird und danach der weitere Aufbau der Schaltungsanordnung mit dem Druckkissen (1) erfolgt. Diese technologische Kettung des Aufbauens macht sich insbesondere dort notwendig, wo durch sehr defizile Struktur des Druckkissens (1) das Verlaufen eines nachträglich eingefüllten Weichvergusses nicht genügend Gewähr für eine vollständige Verteilung an allen erforderlichen Isolationsstellen bietet.An alternative construction results from the fact that after bonding, a bond potting is provided over all bonded wires and then the further construction of the circuit arrangement with the pressure pad ( 1 ) takes place. This technological chaining of the assembly is particularly necessary where, due to the very deficient structure of the pressure pad ( 1 ), the running of a subsequently filled soft casting does not offer sufficient guarantee for a complete distribution at all necessary insulation points.

Das Druckkissen (1) besitzt eine stabilisierende Wirkung auf alle Bondverbindungen, insbesondere auf die Bondverbindungen der Leistungsanschlüsse. Bei Vollastbetrieb werden nämlich diese Verbindungen den höchsten mechanischen Kräften ausgesetzt, denn durch die ständigen Erwärmungen und Abkühlungen ergeben sich ständig wiederkehrende Scherkräfte für jeden einzelnen gebondeten Draht. Der nach dem Stand der Technik übliche Weichverguß, beispielhaft siliziumorganische Verbindungen, verfügt nicht über die erforderliche Wärmeaufnahme- und -transportfähigkeit, um die Temperaturdifferenzen in genügendem Maße zu verkleinern.The pressure pad ( 1 ) has a stabilizing effect on all bond connections, in particular on the bond connections of the power connections. At full load, these connections are exposed to the highest mechanical forces, because the constant heating and cooling results in constantly recurring shear forces for each individual bonded wire. The conventional soft potting, for example organosilicon compounds, does not have the necessary heat absorption and transport capability in order to reduce the temperature differences to a sufficient extent.

Die Erhitzung der Aluminiumdrähte bedingt eine schlechtere elektrische Leitfähigkeit, wodurch wiederum die Erwärmung fortschreitet. In dem Teil der durch das Bonden vorbelasteten Stellen ergibt sich die höchste Temperaturbelastung und damit gegenüber den Ausdehnungszug- und -drückkräften labilste Stelle des Aluminiumdrahtes, was bis zum Öffnen der Verbindung führt. Wird an diesen Stellen der mechanische Druck mittels eines dafür geeigneten Druckkissens aufgebaut, dann ist eine Zwangslage für den Bonddraht gebildet worden. Bei der Wahl des Materials des Druckkissens ist insbesondere von dessen Härte auszugehen. Drückt das Gummikissen (1) mit solch einer Kraft und besitzt es die entsprechender Härte, dann umschließt es völlig die gesamte Drahtoberfläche. So bildet das Druckkissen eine Form für den Aluminiumdraht, der dadurch nicht in der durch thermische Ausdehnung bedingten veränderten Lage verharren kann, sondern in die Ausgangsform zurückgeführt wird. Selbst abgescherte Drähte behalten durch das Druckkissen (1) bedingt den elektrischen Kontakt in der Schaltungsanordnung.The heating of the aluminum wires leads to poorer electrical conductivity, which in turn causes the heating to continue. In the part of the areas preloaded by the bonding there is the highest temperature load and thus the most unstable part of the aluminum wire with respect to the tensile and expansion forces, which leads to the opening of the connection. If the mechanical pressure is built up at these points by means of a pressure pad suitable for this purpose, then a constraint has been formed for the bond wire. When choosing the material of the pressure pad, it is to be assumed in particular that it is hard. Presses the rubber cushion ( 1 ) with such a force and it has the corresponding hardness, then it completely encloses the entire wire surface. Thus, the pressure pad forms a shape for the aluminum wire, which cannot remain in the changed position due to thermal expansion, but is returned to the original shape. Even sheared wires retain electrical contact in the circuit arrangement due to the pressure cushion ( 1 ).

Claims (6)

1. Schaltungsanordnung für Halbleiterbauelemente hoher Packungsdichte mit einem Kühlbauteil, mit mindestens einem elektrisch isolierenden Substrat (3), das auf dem Kühlbauteil angeordnet ist und an dem Kontaktflächen (2) vorgesehen sind, auf denen zu kühlende Bauelemente (4) fixiert sind, und mit einer Andrückvorrichtung zum Andrücken des/jedes Substrates gegen das Kühlbauteil, sowie von starren Verbindungselementen gegen Kontaktflächen zum Herstellen von elektrischen Verbindungen, wobei die Andrückvorrichtung aus mindestens einem formstabilen Montageelement, einem formstabilen Brückenelement und einem dazwischen angeordneten nachgiebigen Kissenelement besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente (4) auf ihrer unteren Seite durch Löten oder mittels Druckkontakt elektrisch und thermisch mit den Kontaktflächen (2) des Substrates (3) verbunden sind, auf ihrer oberen Seite mittels Draht-Bonden (5) alle schaltungsgerechten Verbindungen hergestellt sind und mindestens eine Bondverbindung (5) mittels Druckkissen (1) gegen die Chipkontaktfläche gedrückt wird.1. Circuit arrangement for semiconductor components of high packing density with a cooling component, with at least one electrically insulating substrate ( 3 ), which is arranged on the cooling component and on which contact surfaces ( 2 ) are provided, on which components ( 4 ) to be cooled are fixed, and with a pressing device for pressing the / each substrate against the cooling component, and rigid connecting elements against contact surfaces for making electrical connections, the pressing device consisting of at least one dimensionally stable mounting element, a dimensionally stable bridge element and a flexible cushion element arranged between them, characterized in that the components ( 4 ) are electrically and thermally connected to the contact surfaces ( 2 ) of the substrate ( 3 ) on their lower side by soldering or by means of pressure contact, on the upper side by wire bonding ( 5 ) all circuit-compatible connections are made d at least one bond connection ( 5 ) is pressed against the chip contact surface by means of pressure pads ( 1 ). 2. Halbleiterschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckkissen (1) auf der den Chipkontaktflächen der Bauelemente (4) zugewandten Seite strukturiert ist, wodurch die gewählte mechanische Belastung auf die Bondverbindungen (5) eingestellt wird und Aussparungen in dem Druckkissen eingearbeitet sind, die ein Vergießen aller Hohlräume mit einem isolierenden Verguß ermöglichen.2. Semiconductor circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the pressure pad ( 1 ) on the chip contact surfaces of the components ( 4 ) facing side is structured, whereby the selected mechanical load on the bond connections ( 5 ) is set and recesses are incorporated in the pressure pad which enable all cavities to be encapsulated with an insulating encapsulation. 3. Halbleiterschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckkissen (1) durch einen vorher aufgebrachten sogenannten Bondverguß hindurch die Bonddrähte (6) gegen die Kontaktflächen des Halbleiterbauelementes (4) drückt. 3. The semiconductor circuit according to claim 1, characterized in that the pressure pad (1) presses by a previously applied so-called Bondverguß through the bonding wires (6) against the contact surfaces of the semiconductor component (4). 4. Halbleiterschaltungsanordnung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Bauelement (4) zugewandte Seite der Struktur der Druckkissen (1) so gewählt wurde, daß bei Druckbeaufschlagung nur die gebondeten Kontaktflächen der zu drückenden Bondverbindungen (5) unter Druck gesetzt werden.4. Semiconductor circuit arrangement according to claims 2 or 3, characterized in that the component ( 4 ) facing side of the structure of the pressure pad ( 1 ) was chosen so that only the bonded contact surfaces of the bond connections to be pressed ( 5 ) are pressurized when pressurized become. 5. Halbleiterschaltungsanordnung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte des Druckkissens (1) so eingestellt ist, daß dieses im gedrückten Zustand den Bondraht (6) auf den Chipkontaktflächen (2) umschließt.5. Semiconductor circuit arrangement according to claims 2 or 3, characterized in that the hardness of the pressure pad ( 1 ) is set so that it encloses the bond wire ( 6 ) on the chip contact surfaces ( 2 ) in the pressed state. 6. Halbleiterschaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelementeoberfläche durch eine Maske aus isolierendem Kunststoff abgedeckt ist, wobei für die Chipkontaktflächen (2) Fenster freigelassen sind, so daß der gebondete Draht durch das Druckkissen (1) angedrückt werden kann und eine gute Isolation zu anderen Schaltungsanschlüssen gegeben ist.6. Semiconductor circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the component surface is covered by a mask made of insulating plastic, wherein for the chip contact surfaces ( 2 ) windows are left free, so that the bonded wire can be pressed by the pressure pad ( 1 ) and a good one Isolation to other circuit connections is given.
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