特許 6159563 少なくとも１つのパワー半導体コンポーネント用の基板を製造するための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6159563

(24)【登録日】2017年6月16日

(45)【発行日】2017年7月5日

(54)【発明の名称】少なくとも１つのパワー半導体コンポーネント用の基板を製造するための方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/12 20060101AFI20170626BHJP

   H01L 25/07 20060101ALI20170626BHJP

   H01L 25/18 20060101ALI20170626BHJP

   H05K 3/24 20060101ALI20170626BHJP

【ＦＩ】

   H01L23/12 Q

   H01L25/04 C

   H05K3/24 A

【請求項の数】14

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-88232(P2013-88232)

(22)【出願日】2013年4月19日

(65)【公開番号】特開2013-229603(P2013-229603A)

(43)【公開日】2013年11月7日

【審査請求日】2015年11月12日

(31)【優先権主張番号】10 2012 206 758.2

(32)【優先日】2012年4月25日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】592221975

【氏名又は名称】ゼミクロン エレクトローニク ゲーエムベーハー ウント コンパニー カーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】100091867

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 アキラ

(74)【代理人】

【識別番号】100154612

【弁理士】

【氏名又は名称】今井 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】クルト・ゲオルク ベーゼンデルファー

(72)【発明者】

【氏名】ハイコ ブラムル

(72)【発明者】

【氏名】ナトヤ エルトナー

(72)【発明者】

【氏名】クリスティアン ゲープル

(72)【発明者】

【氏名】ハラルト コボラ

【審査官】 豊島 洋介

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０１−２６６７８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２８６７５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３１０７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／００５８３５４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ２３／１２−２３／１５

２５／００−２５／０７

２５／１０−２５／１１

２５／１６−２５／１８

Ｈ０５Ｋ ３／１０−３／２６

３／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つのパワー半導体コンポーネント（１８、１９）用の基板（７）を製造するための方法であって、以下の方法ステップ、
ａ）セラミックからなる非導電性の絶縁材料体（１）を提供するステップと、
ｂ）狭い導体トラック（２１）を有する第１の領域（２２ａ）と、少なくとも１つの幅広い導体トラック（２０ａ、２０ｂ）を有する第２の領域（２２ｂ）とを有する、構造化された導電性の第１の金属化層（２ａ）を、前記絶縁材料体（１）の第１の側面（１５ａ）上に適用するステップと、
ｃ）前記少なくとも１つの幅広い導体トラック（２０ａ、２０ｂ）上に第１の金属層（５）を電解析出するステップと、
を備えて構成される方法。

【請求項2】

方法ステップｂ）と方法ステップｃ）との間に、
− 前記狭い導体トラック（２１）に非導電性レジスト層（３）を適用すること、および
方法ステップｃ）の後に、
− 前記非導電性レジスト層（３）を除去すること、
を特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

以下の後続の方法ステップ、
− 前記狭い導体トラック（２１）および／または前記第１の金属層（５）上に第２の金属層（１０）を電解析出するステップを備える、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記少なくとも１つの幅広い導体トラック（２０ａ）が、少なくとも３０００μｍの幅（ｂ）を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記狭い導体トラック（２１）が１００μｍ〜１０００μｍの幅（ｂ’）を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記第１の金属化層（２ａ）が１μｍ〜３０μｍの厚さを有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

前記第１の金属化層（２ａ）が銀および／または銅を含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記第１の金属層（５）が１００μｍ〜５００μｍの厚さを有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

方法ステップｂ）が追加的に、
− 前記絶縁材料体（１）の前記第１の側面（１５ａ）の反対側に配置される前記絶縁材料体（１）の第２の側面（１５ｂ）に第２の金属化層（２ｂ）を適用することを含み、
方法ステップｃ）が追加的に、
− 前記第２の金属化層（２ｂ）上に第３の金属層（６）を電解析出することを含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記第１の金属化層（２ａ）が接続導体トラック（８）を有し、前記第２の領域（２２ｂ）が、少なくとも１つの第１および１つの第２の幅広い導体トラック（２０ａ、２０ｂ）を有し、前記接続導体トラック（８）が、前記第１の金属化層（２ａ）から形成された導電性の第１の接続ウェブ（９）の第１の数を介して、前記第１の幅広い導体トラック（２０ａ）に接続され、前記第１の幅広い導体トラック（２０ａ）が、前記第１の金属化層（２ａ）から形成された導電性の第２の接続ウェブ（９’）の第２の数を介して、前記第２の幅広い導体トラック（２０ｂ）に接続され、前記接続ウェブ（９、９’）のそれぞれの数および／または前記接続ウェブ（９、９’）のそれぞれの幅（ｃ）が、前記それぞれの幅広い導体トラック（２０ａ、２０ｂ）と前記接続導体トラック（８）との間の距離（ａ）に依存し、かつ前記距離（ａ）が増加するにつれて増加することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記第１の金属化層（２ａ）が接続導体トラック（８）を有し、前記第２の領域（２２ｂ）が、少なくとも１つの第１および１つの第２の幅広い導体トラック（２０ａ、２０ｂ）を有し、前記接続導体トラック（８）が、前記第１および第２の幅広い導体トラック（２０ａ、２０ｂ）からほぼ同一の距離（ａ）にあり、前記接続導体トラック（８）が、前記第１の金属化層（２ａ）から形成された第１の接続ウェブ（９）を介して、前記第１の幅広い導体トラック（２０ａ）に接続され、かつ前記第１の金属化層（２ａ）から形成された第２の接続ウェブ（９’）を介して、前記第２の幅広い導体トラック（２０ｂ）に接続されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

前記第１の金属層（５）が銅からなることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項13】

パワー半導体モジュール（２６）を製造するための方法であって、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の少なくとも１つのパワー半導体コンポーネント（１８、１９）用の基板（７）を製造するための方法を含み、以下のさらなる方法ステップ、
ｅ）前記少なくとも１つのパワー半導体コンポーネント（１８、１９）を、前記第１の金属層（５）に接続するか、または前記第１の金属層（５）上に第２の金属層（１０）が配置された場合、前記第１の金属層（５）上に配置された前記第２の金属層（１０）に接続し、かつ少なくとも１つの集積回路（１７）を、前記狭い導体トラック（２１）に接続するか、または前記狭い導体トラック（２１）上に第２の金属層（１０）が配置された場合、前記狭い導体トラック（２１）上に配置された前記第２の金属層（１０）に接続するステップを備える、方法。

【請求項14】

前記それぞれの接続するステップが、密着によって、特に焼結またははんだ付け接続によって達成される、請求項１３に記載のパワー半導体モジュールを製造するための方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、少なくとも１つのパワー半導体コンポーネント用の基板を製造するための方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）、サイリスタ、またはダイオードなどのパワー半導体コンポーネントが、例えば、電圧および電流を整流し反転するためにとりわけ用いられ、その場合には一般に、例えばコンバータを実現するための複数のパワー半導体コンポーネントが、互いに電気的に接続される。この場合に、パワー半導体コンポーネントは、一般に基板上に配置され、基板は、一般にヒートシンクに直接または間接的に接続される。

【0003】

パワー半導体コンポーネントは、通常、パワー半導体モジュールを製造する目的で基板上に配置され、かつその基板に接続される。この場合に、基板は、例えば、ＤＣＢ基板の形態で存在することができる。この場合に、基板は、構造化された導電性金属層を有し、この金属層は、その構造のゆえに導体トラックを形成する。パワー半導体コンポーネントは、パワー半導体コンポーネントを通って流れ、かつ高電流強度を有する負荷電流がまた、導電性金属層の導体トラックを通って流れるように、導体トラックを介して互いに接続される。

【0004】

ＤＣＢ基板を製造するために、均一な厚さの金属プレートを、通常はセラミックからなる絶縁材料体上に接合すること、および続いて導体トラック構造を金属プレートからエッチングすることが、当該技術分野における従来的な慣行である。負荷電流が、導体トラックを通って流れなければならないので、導体トラックは、高電流容量を有しなければならず、それで金属プレートは、厚くなければならず、導体トラックは、さらに幅広くなければならない。この場合に、負荷電流は、例えばパワー半導体モジュールから、パワー半導体モジュールに接続された、例えば電動機などの負荷に流れる。

【0005】

実際には、例えば、パワー半導体コンポーネントを駆動するためのドライブエレクトロニクスを実現するために、今日では、例えばマイクロチップの形態で存在できる集積回路が用いられる。それらの寸法が小さいゆえに、集積回路は、それらを接続できる狭い導体トラックを必要とする。この場合に、一般に、低電流強度を有する電流だけが、集積回路用の導体トラックを通って流れ、それで集積回路用の導体トラックは、狭く、小さな厚さで製造することができる。

【0006】

しかしながら、例えば当該技術分野の従来のＤＣＢ基板における金属プレートの比較的大きな厚さゆえに、金属プレートの対応する微細構造化によって、集積回路用に必要とされるような狭い導体トラックを製造することは不可能である。なぜなら、パワー半導体の負荷電流用の必要な電流容量を実現するために要求される金属プレートの比較的大きな厚さのゆえに、集積回路用の狭い導体トラックをエッチングする間に、酸がまた、導体トラックが生じるように意図された位置を被覆する被覆レジストの下で横方向に材料をエッチングし、かくして狭い導体トラックが破壊されるからである。

【0007】

したがって、先行技術は、通常、パワー半導体コンポーネントが配置される基板とは別個の回路ボードを設け、例えば、パワー半導体コンポーネントを駆動するドライブエレクトロニクスを実現のための集積回路は、前記回路ボード上に配置される。これは、導電性接続部（例えばワイヤ接続部）を基板と回路ボードとの間に設けなければならないという欠点を有し、それは、パワー半導体コンポーネントを備えた対応する基板、および集積回路を備えた対応する回路ボードを含むパワー半導体モジュールの信頼性に悪影響を及ぼし、かつパワー半導体モジュールの製造を複雑にする。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の目的は、負荷電流を伝達できる少なくとも１つの導体トラック、および集積回路への接続が可能な導体トラックを有する基板を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

その目的は、少なくとも１つのパワー半導体コンポーネント用の基板を製造するための方法であって、以下の方法ステップ、
ａ）非導電性絶縁材料体を提供するステップと、
ｂ）狭い導体トラック（２１）を有する第１の領域（２２ａ）と、少なくとも１つの幅広い導体トラック（２０ａ、２０ｂ）を有する第２の領域（２２ｂ）とを有する、構造化された導電性の第１の金属化層（２ａ）を、前記絶縁材料体（１）の第１の側面（１５ａ）上に適用するステップと、
ｃ）第１の金属層を少なくとも１つの幅広い導体トラック上に電解析出するステップと、
を含む方法によって達成される。

【0010】

さらに、その目的は、少なくとも１つのパワー半導体コンポーネント用の基板であって、その基板が、非導電性絶縁材料体と、絶縁材料体の第１の側面上に配置された、構造化された第１の金属化層と、を有し、第１の金属化層が第１および第２の領域を有し、第１の領域が、狭い導体トラックを有し、第２の領域が、少なくとも１つの幅広い導体トラックを有し、第１の金属層が、少なくとも１つの幅広い導体トラック上に配置される基板によって達成される。

【0011】

本発明によって、少なくとも１つのパワー半導体コンポーネントおよび少なくとも１つの集積回路用に共通の基板を使用することが可能になる。したがって、本発明によって、少なくとも１つの集積回路用に別個の回路ボードを設けることがもはや必要ではなくなる。したがって、パワー半導体モジュールの製造は、本発明によって単純化され、同時にパワー半導体モジュールの信頼性が向上される。

【0012】

方法の有利な実施形態は、基板の有利な実施形態と同様に生じ、逆もまた同様である。

【0013】

本発明の有利な実施形態は、従属請求項から生じる。

【0014】

方法ステップｂ）とｃ）との間で、
−非導電性レジスト層が、狭い導体トラックに適用され、かつ方法ステップｃ）の後で、
−非導電性レジスト層が除去される
場合には有利であることが分かる。

【0015】

非導電性レジスト層を狭い導体トラックに適用することによって、狭い導体トラック上への第１の金属層の電解析出を防ぐことが単純な方法で可能になる。

【0016】

以下の後続の方法ステップ、すなわち、
−狭い導体トラックおよび／または第１の金属層上に第２の金属層を電解析出するステップ
が実行される場合には有利であることが分かる。

【0017】

第２の金属層は、第１の金属層用の保護層として、および／または例えば焼結またははんだ付け接続などの密着接続用の接着接続層として働くのが好ましい。

【0018】

少なくとも１つの幅広い導体トラックが、少なくとも３０００μｍの幅を有する場合には有利であることが分かる。なぜなら、導体トラックの電流容量が、少なくとも１つの幅広い導体トラックの幅が増加するにつれて向上するからである。

【0019】

さらに、狭い導体トラックが、１００μｍ〜１０００μｍの幅を有する場合には有利であることが分かる。なぜなら、その場合には、通常用いられる全ての集積回路を狭い導体トラックに接続できるからである。

【0020】

さらに、第１の金属化層が、１μｍ〜３０μｍの厚さを有する場合には有利であることが分かる。なぜなら、その場合には第１の金属化層の優れた機械的安定性が保証されるからである。

【0021】

さらに、第１の金属化層が、銀および／または銅を含む場合には有利であることが分かる。なぜなら、それによって、第１の金属化層の高い電気および熱伝導率が達成されるからである。

【0022】

さらに、第１の金属層が、１００μｍ〜５００μｍの厚さを有する場合には有利であることが分かる。なぜなら、その場合には高電流容量が得られるからである。

【0023】

さらに、方法ステップｃ）が、
−第２の金属化層を絶縁材料体の第２の側面に適用することであって、第２の側面が、絶縁材料体の第１の側面の反対側に配置されることをさらに含み、
方法ステップｄ）が、
−第３の金属層を第２の金属化層上に電解析出することをさらに含む場合には有利であることが分かる。

【0024】

第３の金属層は、基板をプレートまたはヒートシンクに接続するために働くのが好ましい。

【0025】

さらに、第１の金属化層が、接続導体トラックを有し、第２の領域が、少なくとも１つの第１および１つの第２の幅広い導体トラックを有し、接続導体トラックが、第１の金属化層から形成された、導電性の第１の接続ウェブの第１の数を介して、第１の幅広い導体トラックに接続され、第１の幅広い導体トラックが、第１の金属化層から形成された、導電性の第２の接続ウェブの第２の数を介して、第２の幅広い導体トラックに接続され、接続ウェブのそれぞれの数および／または接続ウェブのそれぞれの幅が、それぞれの幅広い導体トラックと接続導体トラックとの間の距離に依存し、かつ距離が増加するにつれて増加する場合には有利であることが分かる。この方策によって、第１および第２の幅広い導体トラック上における第１の金属層のほぼ均一な厚さが保証される。

【0026】

さらに、第１の金属化層が、接続導体トラックを有し、第２の領域が、少なくとも１つの第１および１つの第２の幅広い導体トラックを有し、接続導体トラックが、第１および第２の幅広い導体トラックからほぼ同一の距離にあり、接続トラックが、第１の金属化層から形成された第１の接続ウェブを介して、第１の幅広い導体トラックに接続され、かつ第１の金属化層から形成された第２の接続ウェブを介して、第２の幅広い導体トラックに接続される場合には有利であることが分かる。この方策によって、第１および第２の幅広い導体トラック上における第１の金属層のほぼ均一な厚さが保証される。

【0027】

さらに、第１の金属層が、銅からなる場合には有利であることが分かる。なぜなら、銅が、高い電気伝導率を有するからである。

【0028】

さらに、方法が、少なくとも１つのパワー半導体コンポーネントを、第１の金属層に接続するか、または第２の金属層が第１の金属層上に配置された場合に、第１の金属層上に配置された第２の金属層に接続するステップと、少なくとも１つの集積回路を、狭い導体トラックに接続するか、または第２の金属層が狭い導体トラック上に配置された場合に、狭い導体トラック上に配置された第２の金属層に接続するステップと、を含む場合には有利であることが分かる。なぜなら、このようにして単純な方法でパワー半導体モジュールを製造できるからである。

【0029】

さらに、それぞれの接続プロセスが、密着によって、特に焼結またははんだ付け接続によって達成される場合には有利であることが分かる。なぜなら、例えば焼結またははんだ付け接続などの密着接続が、パワー半導体モジュールの場合の慣習的な接続を構成するからである。

【0030】

さらに、少なくとも１つのパワー半導体コンポーネントが、基板上に配置されて第１の金属層に導電接続され、少なくとも１つの集積回路が、基板上に配置されて狭い導体トラックに導電接続される場合には有利であることが分かる。これは、特に信頼できるパワー半導体モジュールを結果としてもたらす。

【0031】

本発明の例示的な実施形態を図に示し、下記でより詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明による方法ステップが実行された後の基板ブランクを概略断面図の形で示す。

【図2】さらなる方法ステップが実行された後の基板ブランクを概略断面図の形で示す。

【図3】さらなる方法ステップが実行された後の基板ブランクを概略断面図の形で示す。

【図4】さらなる方法ステップが実行された後の本発明による基板を概略断面図の形で示す。

【図5】本発明による方法ステップが実行された後の基板ブランクを、基板ブランクの上方から概略図の形で示す。

【図6】方法ステップが実行された後の基板ブランクのさらなる実施形態を、基板ブランクの上方から概略図の形で示す。

【図7】方法ステップが実行された後の基板ブランクのさらなる実施形態を、基板ブランクの上方から概略図の形で示す。

【図8】さらなる方法ステップが実行された後の本発明による基板のさらなる実施形態を概略断面図の形で示す。

【図9】本発明によるパワー半導体モジュールを概略断面図の形で示す。

【図10】本発明によるさらなるパワー半導体モジュールを概略断面図の形で示す。

【発明を実施するための形態】

【0033】

第１の方法ステップには、非導電性絶縁材料体１を設けることが含まれる。図１は、本発明によるさらなる方法ステップが実行された後の基板ブランク７ａを概略断面図の形で示す。図５は、図１に関連する概略図を基板ブランク７ａの上方から示す。方法ステップには、構造化された導電性の第１の金属化層２ａを絶縁材料体１の第１の側面１５ａ上に適用することが含まれ、第１の金属化層２ａは、第１および第２の領域を有し、第１の領域２２ａは、狭い導体トラック２１を有し、第２の領域２２ｂは、少なくとも１つの幅広い導体トラックを有する。例示的な実施形態の文脈において、第２の領域２２ｂは、第１の幅広い導体トラック２０ａおよび第２の幅広い導体トラック２０ｂを有する。１つの狭い導体トラックだけが、分かりやすくするために図１および図５において参照符号を与えられている。狭い導体トラックが、図５の図解の中にのみ示されているが、もちろん第１の領域２２ａから外に進むことができ、例えば第２の領域２２ｂの中に進むことができることに、この時点で留意されたい。さらに、幅広い導体トラックが、同様に、図５の図解の中にのみ示されているが、もちろん第２の領域２２ｂから外に進むことができることに、この時点で留意されたい。

【0034】

幅広い導体トラックは、少なくとも３０００μｍの幅ｂ、特に少なくとも４０００μｍの幅を有するのが好ましい。狭い導体トラックは、１００μｍ〜１０００μｍ、特に１００μｍ〜３００μｍの幅を有するのが好ましい。

【0035】

例示的な実施形態の文脈において、この方法ステップにはまた、第２の金属化層２ｂを絶縁材料体１の第２の側面１５ｂに電気分解によって適用することが含まれ、前記第２の側面は、絶縁材料体１の第１の側面１５ａの反対側に配置される。このように、絶縁材料体１は、第１および第２の金属化層２ａおよび２ｂ間に配置される。絶縁材料体１は、例えばＡｌ_２Ｏ_３またはＡｌＮなどのセラミックから例えばなることができ、３００μｍ〜１０００μｍの厚さを有するのが好ましい。金属化層２ａおよび２ｂは、例えば、銅および／もしくは銀、または銅合金および／もしくは銀合金から実質的になることができる。第１の金属化層２ａは、狭い導体トラックおよび幅広い導体トラックの意図されたコースに従って具体化された構造を有する。したがって、例示的な実施形態の文脈において、第１の金属化層２ａは、例えば、導体トラックの境界を互いに定める中断部４および４’を有する。第２の金属化層２ｂは、好ましくは構造化されないが、しかしまた同様に構造化方式で具体化することができる。

【0036】

第１および第２の金属化層２ａおよび２ｂは、１μｍ〜３０μｍの厚さを有することが好ましいが、第１および第２の金属化層２ａおよび２ｂは、異なる厚さを有することができる。

【0037】

第１および第２の金属化層を絶縁材料体１の第１および第２の側面に適用するプロセスは、次の手順によって達成されるのが好ましい。すなわち、最初に、金属化層が存在すべく意図された位置で、銅および／または銀含有粒子ならびに溶剤を含む金属化ペーストが、絶縁材料体１の第１および第２の側面１５ａおよび１５ｂに適用され、次に、金属化ペーストが、例えば１８０℃で乾燥され、次に、炉において、好ましくは真空で、好ましくは約１０００℃に加熱され、このように焼かれるという手順で達成されるのが好ましい。

【0038】

図１〜１０が概略図であること、および特に層厚さが縮尺通りには図示されていないことに、この時点で留意されたい。

【0039】

図２は、例示的な実施形態の文脈で実行されるさらなる方法ステップが実行された後の基板ブランク７ａを概略断面図の形で示す。方法ステップには、非導電性レジスト層３を狭い導体トラック２１に適用することが含まれる。レジスト層３は、５μｍ〜３００μｍの厚さを有するのが好ましい。

【0040】

図３は、さらなる方法ステップが実行された後の基板ブランク７ａを概略断面図の形で示す。方法ステップには、第１の金属層５を少なくとも１つの幅広い導体トラック上に、すなわち、例示的な実施形態の文脈において、第１および第２の幅広い導体トラック２０ａ、２０ｂ上に電解析出することが含まれる。さらに、例示的な実施形態の文脈において、第３の金属層６が、第２の金属化層２ｂ上に電解析出される。この目的のために、基板ブランク７ａは、電気めっき液で満たされた容器に浸漬され、第１および第２の金属化層２ａおよび２ｂは、電圧源の陰極に導電接続され、電気めっき液に配置された電極は、電圧源の陽極に導電接続されて、電流が流れ始め、かつ第１の金属層５が、幅広い導体トラック２０ａ、２０ｂ上に析出し、かつ第３の金属層６が、第２の金属化層２ｂ上に析出するようにする。レジスト層３は、狭い導体トラック２１上への第１の金属層の電解析出を防ぐ。代替として、レジスト層３の適用を省くこと、ならびに幅広い導体トラックだけおよび存在する場合には追加として第２の金属化層２ｂを電圧源の陰極に導電接続して、狭い導体トラック２１上への第１の金属層の電解析出が発生しないようにすることがまた可能である。この場合に、例示的な実施形態の文脈において電気めっき液には銅イオンが含まれ、第１および第３の金属層５および６が、例示的な実施形態において銅からなるようにする。

【0041】

第１および第３の金属層５および６は、１００μｍ〜５００μｍの厚さを有するのが好ましい。第１および第３の金属層５および６の厚さは、必ずしも同一である必要はない。例示的な実施形態において、第３の金属層６の厚さが、第１の金属層５の厚さより薄いので、例示的な実施形態において、電解析出中に、第３の金属層６が、想定された厚さを達成した場合に、電圧源への第２の金属化層２ｂの電気接続は遮断されて、さらなる電解析出中に、第１の金属層５だけが、想定された厚さを達成するまで成長するようにする。

【0042】

しかしながら、異なる析出高さを達成するためのさらに他の方法がまた可能である。したがって、例えば、第３の金属層６が想定された厚さを達成した後でまた、電解析出を中断すること、非導電性レジストを第３の金属層６に適用すること、および次に、第１の金属層５が想定された高さｈを達成するまで電解析出を継続することが可能であり、第３の金属層６は、第３の金属層６に適用されたレジストゆえに、この場合にはそれ以上成長しない。

【0043】

幅広い導体トラック２０ａおよび２０ｂ上に配置された第１の金属層５は、導体トラック２０ａおよび２０ｂを強化し、したがって負荷電流を伝達できる、かつそれに応じて高電流強度を備えた負荷電流が通過できる導体トラックをもたらす。負荷電流を伝達できる導体トラックが、図３において参照符号２５を与えられている。この場合に、負荷電流を伝達できる導体トラック２５は、導体トラック２０ａおよび導体トラック２０ａ上に配置された第１の金属層５からなる。

【0044】

幅広い導体トラックへの第１の金属層の電解析出中に、幅広い導体トラックが、電解析出中の第１の金属化層を介して互いに接続される場合には有利である。なぜなら、その場合には、電解析出中に、幅広い導体トラックにそれぞれ割り当てられた電線を介して、各幅広い導体トラックを電圧源の陰極に導電接続する必要がないからである。

【0045】

したがって、好ましくは、図６に示すように、第１の金属化層２ａは、接続導体トラック８を有し、図６における接続導体トラック８は、第１の金属化層２ａから形成された、導電性の第１の接続ウェブ９の第１の数を介して、第１の幅広い導体トラック２０ａに接続され、第１の幅広い導体トラック２０ａは、第１の金属化層２ａから形成された、導電性の第２の接続ウェブ９’の第２の数を介して、第２の幅広い導体トラック２０ｂに接続され、接続ウェブのそれぞれの数および／または接続ウェブ９のそれぞれの幅ｃは、それぞれの幅広い導体トラックと接続導体トラック８との間の距離に依存し、距離ａが増加するにつれて増加する。例示的な実施形態の場合に、第１の数は「１」であり、第２の数は「２」であり、全ての接続ウェブ９は、均一な幅ｃを有する。

【0046】

それに対する代替として、図７に示すように、接続導体トラック８が、第１および第２の幅広い導体トラック２０ａおよび２０ｂからほぼ同一の距離ａ、特に同一の距離ａにあることが可能であり、接続導体トラック８は、第１の金属化層２ａから形成された第１の接続ウェブ９を介して、第１の幅広い導体トラック２０ａに接続され、かつ第１の金属化層２ａから形成された第２の接続ウェブ９’を介して、第２の幅広い導体トラック２０ｂに接続される。第１および第２の接続ウェブ９および９’は、ほぼ同一の長さ、特に同一の長さを有する。

【0047】

図６および図７に示す本発明の有利な実施形態によって、電解析出中に、第１および第２の幅広い導体トラック２０ａおよび２０ｂ上における第１の金属層５のほぼ均一な厚さが可能になる。

【0048】

接続導体トラックおよび／または接続ウェブは、第１の金属層の電解析出の前に非導電性レジストで被覆され、第１の金属層が、電解析出中に接続導体トラックおよび／または接続ウェブ上に析出されないようにするのが好ましい。

【0049】

例示的な実施形態の文脈において狭い導体トラック２１に適用されるレジスト層３は、例示的な実施形態において、第１の金属層の電解析出後に再び除去される。図４は、このステップが実行された後の本発明による基板７を示す。

【0050】

例示的な実施形態の文脈において、続いて図８に示すように、第２の金属層１０が、狭い導体トラック２１および第１の金属層５上に、ならびにまた第３の金属層６上に電解析出される。第２の金属層１０は、銀からなるのが好ましい。第２の金属層１０は、第１および第３の金属層用、ならびにまた狭い導体トラック２１用の保護層として、かつ／または焼結もしくははんだ付け接続用の接着接続層として働くのが好ましい。第２の金属層１０は、０．１μｍ〜１０μｍの厚さを有するのが好ましい。第２の金属層１０を、第１の金属層５にも、狭い導体トラック２１にも、または第３の金属層６にも必ずしも適用する必要がないことに、この時点で特に留意されたい。

【0051】

さらに、第２の金属層１０が、例えば狭い導体トラック２１上にのみ電解析出されるように意図されている場合に、第１および第３の金属層５および６は、第２の金属層１０の電解析出の前に電気絶縁レジストで被覆して、第２の金属層１０が、狭い導体トラック２１上にのみ電解析出されるようにすることができることに、この時点で留意されたい。

【0052】

さらに、第２の金属層１０が、例えば第１の金属層５上にのみ電解析出されるように意図されている場合に、狭い導体トラック２１および第３の金属層６は、第２の金属層１０の電解析出の前に電気絶縁レジストで被覆して、第２の金属層１０が、第１の金属層５上にのみ電解析出されるようにすることができることに留意されたい。

【0053】

第２の金属層１０で被覆されるように意図されていない要素は、各場合に、第２の金属層１０の電解析出の前に電気絶縁レジストで被覆される。

【0054】

図８は、第２の金属層１０の電解析出後の基板７を示す。

【0055】

続いて、接続ウェブは、例えば接続ウェブの機械的除去によって、絶縁材料体１から除去されるのが好ましい。接続ウェブが、第１の金属層５の電解析出および第２の金属層１０の析出（必要に応じて行われる）の前に電気絶縁レジストで被覆されなかった場合に、接続ウェブは、接続ウェブ上に配置された第１の金属層５を含めて、かつ必要に応じて、接続ウェブの第１の金属層５上に配置された第２の金属層１０を含めて、例えば接続ウェブの機械的除去によって除去される。

【0056】

本発明によるパワー半導体モジュール２６を製造するために、続いて、図９に示すさらなる方法ステップには、少なくとも１つのパワー半導体コンポーネントを、第１の金属層５に接続するか、または第２の金属層１０が、図９による例示的な実施形態におけるように第１の金属層５上に配置される場合には、第１の金属層５上に配置された第２の金属層１０に接続するステップと、少なくとも１つの集積回路１７を狭い導体トラックに接続するか、または第２の金属層１０が、例示的な実施形態におけるように狭い導体トラック２１上に存在する場合には、狭い導体トラック２１上に配置された第２の金属層１０に接続するステップと、が含まれる。例示的な実施形態の文脈において、例としてＩＧＢＴとして具体化された第１のパワー半導体コンポーネント１８、および例としてダイオードとして具体化された第２のパワー半導体コンポーネント１９が、第２の金属層１０に接続される。この場合に、少なくとも１つのパワー半導体コンポーネントの接続は、第１の部分方法ステップにおいて達成され、集積回路１７の接続は、第２の部分方法ステップにおいて達成される。この場合、第１の部分方法ステップは、第２の部分方法ステップの前か、第２の部分方法ステップと同時か、または第２の部分方法ステップの後に達成することができる。

【0057】

例示的な実施形態の文脈において、この場合には図９に従って、第１の金属層５上に配置された第２の金属層１０と共に第１のパワー半導体コンポーネント１８および第２のパワー半導体コンポーネント１９は、焼結またははんだ付け層１４がパワー半導体コンポーネント１８および１９と第１の金属層５との間に配置されるように、焼結またははんだ付け接続によって互いに接続される。さらに、例示的な実施形態の文脈において、狭い導体トラック上に配置された第２の金属層１０と共に集積回路１７は、焼結またははんだ付け層１４’が集積回路１７と第２の金属層１０との間に配置されるように、焼結またははんだ付け接続によって接続ピン１６を介して互いに接続される。この場合に、それぞれの焼結層は、少なくとも実質的に銀からなるのが好ましく、それぞれのはんだ付け層は、少なくとも実質的にスズからなるのが好ましい。

【0058】

図１０は、本発明のさらに例示的な実施形態を示す。この実施形態は、図９による本発明の例示的な実施形態にほぼ対応するが、図９による例示的な実施形態とは対照的に、図１０による例示的な実施形態では、第１の金属層５は、第２の金属層１０でコーティングされず、第１のパワー半導体コンポーネント１８および第２のパワー半導体コンポーネント１９が、例えば焼結またははんだ付け接合によって第１の金属層５に接続されるようにする。

【0059】

図９および図１０による例示的な実施形態において、パワー半導体コンポーネント１８および１９は、基板７上に配置され、かつ第１の金属層５に導電接続され、集積回路１７は、基板７上に配置され、かつ導体トラック２１に導電接続される。この場合に、それぞれの導電接続は、焼結またははんだ付け層１４を介して、および存在する場合にはさらに第２の金属層１０を介して、および少なくとも１つのさらなる金属層が第２の金属層１０上に恐らくまたさらに配置される場合には、さらに前記少なくとも１つのさらなる金属層を介して達成される。

【0060】

上記のように、少なくとも１つのさらなる金属層を第２の金属層１０上にさらに配置することができ、この場合に本発明の趣旨内で、少なくとも１つのパワー半導体コンポーネントおよび／または少なくとも１つの集積回路を少なくとも１つのさらなる金属層に接続することが、少なくとも１つのパワー半導体コンポーネントおよび／または少なくとも１つの集積回路を第２の金属層に接続することを意味すると理解すべきであることに、この時点で留意されたい。

【0061】

さらに、特に焼結接続の場合に、それぞれ接続されることになる２つの要素を接続するプロセスの一部として、接続されることになる２つの要素には、それぞれの接着接続層を設けることができ、接着接続層は、例えば、互いに接続されるように意図された要素の側面において、少なくとも実質的に銀からなることができる。この場合に、接続されることになるそれぞれの要素は、必ずしも電解析出によって接着接続層を設けられている必要はないことに、この時点で留意されたい。

【0062】

図における同一の要素が、同じ参照符号を与えられていることに、この時点で留意されたい。

【符号の説明】

【0063】

１ 非導電性絶縁材料体
２ａ 第１の金属化層
２ｂ 第２の金属化層
３ 非導電性レジスト層
４、４’ 中断部
５ 第１の金属層
６ 第３の金属層
７ 基板
７ａ 基板ブランク
８ 接続導体トラック
９ 第１の接続ウェブ
９’ 第２の接続ウェブ
１０ 第２の金属層
１４、１４’ 焼結またははんだ付け層
１５ａ 第１の側面
１５ｂ 第２の側面
１６ 接続ピン
１７ 集積回路
１８ 第１のパワー半導体コンポーネント
１９ 第２のパワー半導体コンポーネント
２０ａ 第１の幅広い導体トラック
２０ｂ 第２の幅広い導体トラック
２１ 狭い導体トラック
２２ａ 第１の領域
２２ｂ 第２の領域
２５ 導体トラック
２６ パワー半導体モジュール
ａ 距離
ｂ、ｂ’ 幅
ｃ 幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】