具有由钢制成的绝缘金属基板的印刷电路板制造技术

公开了一种电力电子器件(1)，其包括绝缘金属基板印刷电路板(2)和电力半导体器件封装(3)，以下将所述绝缘金属基板印刷电路板(2)称为IMS PCB(2)，并且将所述电力半导体器件封装(3)称为封装(3)，其中：封装(3)包括引线框架(31)，所述引线框架(31)被配置为将封装(3)电气和机械地耦合到IMS PCB(2)，其中，引线框架(31)具有刚性结构，并且由具有第一热膨胀系数的引线框架材料制成；并且其中，IMS PCB(2)包括绝缘金属基板(21)，所述绝缘金属基板(21)由具有处于第一热膨胀系数的60％至140％的范围内的第二热膨胀系数的基板材料制成。

【技术实现步骤摘要】
具有由钢制成的绝缘金属基板的印刷电路板
本说明书涉及包括绝缘金属基板印刷电路板和电力半导体器件封装的电力电子器件的实施例。具体地讲，本说明书涉及具有绝缘金属基板印刷电路板的电力电子器件的实施例，其中，所述绝缘金属基板印刷电路板包括绝缘金属基板，并且通过一个或多个焊接点被耦合到刚性封装。
技术介绍
汽车应用、消费型应用以及工业应用中的现代设备的许多功能，例如转换电能以及驱动电动摩托或者电动机，均依赖于电力半导体器件。例如，仅举几个例子，绝缘栅极双极晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)以及二极管已被用于各种应用，包括但不限于电源和电力转换器中的开关。在电力半导体管芯已经被制造出来之后，其必须按照例如允许管芯安装在应用内(例如，安装在电力转换器中)以使得例如管芯可以耦合到支撑物(例如，印刷电路板(PCB))的方式被包括在封装内。为此目的，已知的是一种通常被称为表面安装技术(SMT)的技术，其中，该概念通常涉及生产其中将部件直接安装或者放置在PCB的表面上的电子电路。例如，PCB可以包括可以允许通过焊接将部件附接到PCB的铜层。可以将某一类PCB称为绝缘金属基板PCB(简称IMSPCB)，其中，取代常用的基底材料，可以将金属(例如，铝)用作所述铜层的载体。例如，绝缘金属基板可以用于对安装在IMSPCB上的电力电子电路进行热管理。
技术实现思路
本说明书的某些方面涉及具有由钢制成的绝缘金属基板的IMSPCB，例如，在具有刚性(例如，无引线)结构的封装的上下文中。根据实施例，电力电子器件包括绝缘金属基板印刷电路板(以下将其称为IMSPCB)和电力半导体器件封装(以下将其称为封装)，其中：封装包括引线框架，其被配置为将封装电气和机械地耦合到IMSPCB，其中，引线框架具有刚性结构，并且由具有第一热膨胀系数的引线框架材料制成；并且其中，IMSPCB包括绝缘金属基板，所述绝缘金属基板由具有处于第一热膨胀系数的60％至140％的范围内的第二热膨胀系数的基板材料制成。根据实施例，所述范围甚至可以更小，例如，60％至120％、80％至110％、或者90％至105％、或者甚至是95％至105％。例如，引线框架材料(例如铜)具有处于16*10-6m/(mK)至17*10-6m/(mK)的范围内的第一热膨胀系数。基板材料可以是具有处于11*10-6m/(mK)至13*10-6m/(mK)的范围内的第二热膨胀系数的钢、或者具有处于10*10-6m/(mK)至18*10-6m/(mK)的范围内的第二热膨胀系数的不锈钢、或者具有14*10-6m/(mK)至18*10-6m/(mK)的范围内的第二热膨胀系数的不锈钢奥氏体、或者具有大约10*10-6m/(mK)的第二热膨胀系数的不锈钢铁素体。例如，第一热膨胀系数和第二热膨胀系数中的每一个可以为相应的线性热膨胀系数。例如，如果引线框架材料具有16.5*10-6m/(mK)的第一热膨胀系数，这可能意味着如果总伸长1cm的引线框架的温度上升100K，则其延伸16.5μm。通过阅读以下的具体实施方式，并且通过查看附图，本领域技术人员将会意识到更多的特征和优点。附图说明不必按比例绘制图中的各部分，而是将重点放在示出本专利技术的原理。此外，在图中，相同的附图标记可以指示对应的部分。在附图中：图1示意性和示例性地示出了根据一个或多个实施例的电力电子器件的竖直横截面的截面；图2A-B示意性和示例性地示出了根据一个或多个实施例的电力电子器件的竖直横截面的截面；图3示意性和示例性地示出了根据一个或多个实施例的电力电子器件的竖直横截面的截面；图4示意性和示例性地示出了根据一个或多个实施例的电力电子器件的侧视图和竖直横截面中的每一个的截面；图5A-图5B分别示意性和示例性地示出了根据一个或多个实施例的封装的透视图的截面；图6示意性和示例性地示出了根据一个或多个实施例的电力电子器件的竖直横截面的截面。具体实施方式在以下的具体实施方式中，参照了形成具体实施方式的一部分的附图，并且在附图中，通过例示的方式示出了其中可以实践本专利技术的具体实施例。在这方面，诸如“顶部”、“底部”、“前方”、“后方”、“后面”、“前缘”、“后缘”、“下方”、“上方”等方向术语可以参照所描述的图的取向来使用。由于可以按多种不同的取向来定位实施例的部分，所以所述方向术语仅用于例示，而并非用于限制。应该理解，也可以使用其它实施例，并且可以进行结构或者逻辑上的改变而不背离本专利技术的范围。因此，以下具体实施方式不应以限制性的意义来理解，并且本专利技术的范围由所附权利要求来定义。现在将详细参照各种实施例，附图中示出了这些实施例的一个或多个示例。通过解释的方式提供每个示例，并且所述示例不旨在对本专利技术加以限制。例如，作为一个实施例的部分的所例示或描述的特征也可以用于其它实施例，或者与其它实施例相结合以得到另一个实施例。旨在使本专利技术包括这样的修改和变化。使用特定语言描述示例，所述特定语言不应被视为限制所附权利要求的范围。附图未按比例绘制，并且仅仅为例示性的。为了清晰起见，如未另行加以陈述，则在不同附图中由相同附图标记指示相同的元件或者制造步骤。本说明书中所使用的术语“水平”旨在描述大体上平行于半导体基板或者半导体结构的水平表面的取向。例如，这可以是半导体晶片或者管芯或者芯片的表面。例如，以下所提到的(第一)横向方向X和(第二)横向方向Y可以是水平方向，其中，第一横向方向X和第二横向方向Y可以互相垂直。本说明书中所使用的术语“竖直”旨在描述大体上被布置为垂直于水平表面的取向，即，平行于半导体晶片/芯片/管芯的表面的法向方向的取向。例如，以下所提到的延伸方向Z可以是既垂直于第一横向方向X也垂直于第二横向方向Y的延伸方向。在本说明书的上下文中，术语“欧姆接触”、“电接触”、“欧姆连接”、以及“电连接”旨在描述本文所描述的器件的两个区域、截面、区、部分或者局部之间存在低欧姆电连接或者低欧姆电流路径。另外，在本说明书的上下文中，术语“接触”旨在描述相应的半导体器件的两个元件之间存在直接的物理连接，例如，互相接触的两个元件之间的过渡可以不包括其它中间元件等，即，所述两个元件可以互相触碰。另外，在本说明书的上下文中，如未另行加以陈述，术语“电绝缘”在其通常有效理解的上下文中使用，并且旨在描述两个或两个以上的部件被设置为互相分隔开，并且不存在连接这些部件的欧姆连接。然而，尽管如此，也可以将互相电绝缘的部件互相耦合，例如，将它们机械耦合和/或电容耦合和/或电感耦合。举个例子，电容器的两个电极可以互相电绝缘，与此同时，可以例如通过绝缘材料(例如电介质)互相机械和电容耦合。本说明书中所描述的具体的实施例涉及但不限于包括绝缘金属基板印刷电路板(以下将其称为IMSPCB)和耦合于IMSPCB的电力半导体器件封装(以下将其称为封装)的电力电子器件。封装可以容纳电力半导体管芯，例如，可以用于电力转换器或者电源内的电力半导体管芯。于是，在实施例中，这样的管芯可以被配置为承载要被馈送到负载和/或相应地由电源提供的负载电流。例如，管芯可以包括一个或多个有源电力半导体单元，例如，单片集成二极管单元、和/或单片集成晶体管单元、和/或单片集成IGBT单元、和/或单片集成RC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力电子器件(1)，包括绝缘金属基板印刷电路板(2)和电力半导体器件封装(3)，以下将所述绝缘金属基板印刷电路板(2)称为IMS PCB(2)，并且将所述电力半导体器件封装(3)称为封装(3)，其中：‑所述封装(3)包括引线框架(31)，所述引线框架(31)被配置为将所述封装(3)电气和机械地耦合到所述IMS PCB(2)，其中，所述引线框架(31)：‑具有刚性结构；并且‑由具有第一热膨胀系数的引线框架材料制成；‑所述IMS PCB(2)包括绝缘金属基板(21)，所述绝缘金属基板(21)由具有处于所述第一热膨胀系数的60％至140％的范围内的第二热膨胀系数的基板材料制成。

【技术特征摘要】
2017.06.01 DE 102017112048.31.一种电力电子器件(1)，包括绝缘金属基板印刷电路板(2)和电力半导体器件封装(3)，以下将所述绝缘金属基板印刷电路板(2)称为IMSPCB(2)，并且将所述电力半导体器件封装(3)称为封装(3)，其中：-所述封装(3)包括引线框架(31)，所述引线框架(31)被配置为将所述封装(3)电气和机械地耦合到所述IMSPCB(2)，其中，所述引线框架(31)：-具有刚性结构；并且-由具有第一热膨胀系数的引线框架材料制成；-所述IMSPCB(2)包括绝缘金属基板(21)，所述绝缘金属基板(21)由具有处于所述第一热膨胀系数的60％至140％的范围内的第二热膨胀系数的基板材料制成。2.根据权利要求1所述的电力电子器件(1)，其中，所述第二热膨胀系数处于所述第一热膨胀系数的80％至110％的范围内。3.根据权利要求1所述的电力电子器件(1)，其中，所述第二热膨胀系数处于所述第一热膨胀系数的90％至105％的范围内。4.根据以上权利要求中任一项所述的电力电子器件(1)，其中，所述引线框架(31)由铜制成。5.根据以上权利要求中任一项所述的电力电子器件(1)，其中，所述绝缘金属基板(21)由钢或者铜制成。6.根据以上权利要求1至4中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·卡赫里曼诺维奇，W·K·A·栾，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT