功率构件和其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种功率构件(100)，其具有承载板(1)和至少一个半导体元件(2)，其中，至少一个半导体元件(2)固定在承载板(1)上，并且承载板(1)和固定在其上的至少一个半导体元件(2)嵌入到灌封材料(3)中，其中，承载板(1)和固定在其上的至少一个半导体元件(2)至少部分被灌封材料(3)的第一材料成分件(4)覆盖，并且承载板(1)的没有被第一材料成分件(4)覆盖的部分被灌封材料(3)的第二材料成分件(6)覆盖，其中，第一材料成分件(4)与第二材料成分件(6)不同。此外，本发明专利技术还涉及一种用于制造根据本发明专利技术的功率构件(100)的方法。

Power components and their manufacturing methods

The invention relates to a power component (100) which has a bearing plate (1) and at least one semiconductor element (2), wherein at least one semiconductor element (2) is fixed on the bearing plate (1), and the bearing plate (1) and at least one semiconductor element (2) fixed on it are embedded in the potting material (3), wherein the bearing plate (1) and at least one semiconductor element (2) fixed on it are at least partially The first material component (4) of the potted material (3) is covered, and the second material component (6) of the part of the bearing plate (1) not covered by the first material component (4) of the potted material (3) is covered, wherein the first material component (4) is different from the second material component (6). In addition, the invention also relates to a method for manufacturing a power member (100) according to the invention.

【技术实现步骤摘要】
功率构件和其制造方法
本专利技术涉及一种功率构件，其具有承载板和至少一个固定在其上的半导体元件。此外，本专利技术还涉及一种用于制造功率构件的方法。
技术介绍
在现有技术中，用于实现具有半导体模块的功率电子器件系统的不同的设计和用于制造功率电子器件系统的方法是已知的。该类型的功率电子器件系统具有构件、如半导体模块、电容器、电流测量设备和EMV滤波器，其中，这些构件直接或通过附加的导电轨相互连接。在经典的结构中，半导体元件钎焊到第一铜线路上，线路固定在陶瓷基底上，陶瓷基底固定在第二铜线路上，并且第二铜线路钎焊到承载板上。为了连接构件，通常使用螺钉和/或焊接连接。在焊接连接中需要相应的连接部分，其需要结构空间并且与另外的系统部件相比具有相对高的重量。钎焊连接仅具有相对小的连接稳定性，并且因此仅是有限地适当的。此外，在现有技术中已知的用于定位不同的系统部件的连接和/或固定形式是相对昂贵的，并且此外与成本耗费相比经常不具有期望热传递功能，例如功率构件必需的散热。由国际专利申请WO2007/045112A1已知一种针对半导体芯片和其用于散热的装置的功率壳体。根据该文献建议的是，功率壳体至少由两个导电连接的高导热性能的基底、芯片承载基底和壳体承载基底构成，其中，安装有半导体芯片的芯片承载基底通过布线载体的开口实现与冷却介质的直接的热连接，并且壳体承载基底实现与布线载体的电连接。然而，该解决方案在期望的针对该类型的功率构件的连接和/或固定设计方面还是令人不满意的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于至少部分考虑到之前描述的问题。本专利技术所要解决的技术问题尤其是在于提供一种功率构件和一种用于制造功率构件的方法，其具有针对功率构件的系统部件的更好的连接和/或固定方案。前述的技术问题通过权利要求解决。前述的技术问题尤其是通过根据权利要求1的功率构件和根据权利要求9的用于制造功率构件的方法解决。由从属权利要求、说明书和附图得到本专利技术的另外的优点。在此，结合功率构件描述的特征显然也适用于结合根据本专利技术的用于制造功率构件的方法，反之亦然，从而关于各个专利技术方面的公开内容总是相互参考或能够相互参考。根据本专利技术的第一方面提供具有承载板和至少一个半导体元件的功率构件。至少一个半导体元件固定在承载板上，其中，承载板和固定在其上的至少一个半导体元件被嵌入灌封材料中。承载板和固定在其上的至少一个半导体元件至少部分被灌封材料的第一材料成分件(或称为第一材料成分)覆盖，并且承载板的没有被第一材料成分件覆盖的部分被灌封材料的第二材料成分件(或称为第二材料成分)覆盖，其中，第一材料成分件(或称为第一材料成分)和第二材料成分件(或称为第二材料成分)不同。在本专利技术的范围内意识到，通过有针对性地使用灌封材料的不同的灌封材质或材料成分件可以实现一种连接和/或固定方案，通过该连接和/或固定方案，与常规的系统相比可以以有效的和廉价的方式提高该类型的功率构件的系统质量。因此，在功率构件的在功能技术和/或安全技术上不太重要的部位上可以例如选择廉价的灌封材料或灌封材料的廉价的材料成分。相反地，在功率构件的在功能技术和/或安全技术上重要的部位上可以选择相应更高价值的灌封材料或灌封材料的高价值的材料成分。通过将承载板和固定在其上的至少一个半导体元件嵌入到灌封材料中，可以至少部分放弃常规的固定器件、如螺钉连接或焊接部位。通过放弃螺钉连接等可以减小功率构件的重量。这尤其是在总是期望重量减小的移动应用中是有利的。通过取消固定器件(其例如针对不同的螺钉连接是需要的)，此外可以减小用于制造功率构件的物流耗费。不必制造、储存、预定、交付和/或装配螺钉、销、螺母、垫片等。当前仅要考虑关于浇注材料的物流。在功率构件的尽可能安全的运行方式方面可以获得当前使用的浇注材料或其应用的另外的优点。通过承载板和固定在其上的至少一个半导体元件的嵌入，可以形成围绕功率构件的保护层。通过该保护层，功率构件的周围环境可以免受功率构件的影响，功率构件可以免受其周围环境的影响。因此，例如可以阻止从功率构件到功率构件的周围环境中的火花飞溅和进而爆炸危险。根据本专利技术的灌封材料因此可以实现关于至少一个半导体元件或功率构件的不同的构件的机械固定、构件保护和与周围构件、如冷却体的热连接的功能。功率构件优选理解为功率电子器件构件、尤其是具有至少一个用于电力驱动器的集成功率电路的功率构件。功率构件优选设计为电动车的针对电力驱动器、尤其是针对驱动系和/或在驱动系中的功率构件。至少一个半导体构件优选具有至少一个半导体芯片(例如形式为DIE)。半导体芯片可以相应于半导体晶片的单独的未封装的晶粒或裸片。在至少一个半导体芯片上存在晶体管、发光二极管或复杂的结构组件、如集成电路，它们根据本专利技术同样嵌入到灌封材料中。灌封材料可以理解为塑造材料(或注塑材料)、即尤其是塑料材料。灌封材料尤其是通过传递模塑法(转移成型)或压注的形式制造。第一材料成分件和第二材料成分件分别可以具有相同的基本材料、然而具有不同的填充材料。来自转移成型的灌封材料尤其是可以至少部分、优选完全代替在一种常规的功率构件中使用的硅酮灌封。至少一个半导体构件固定在承载板上可以理解为：至少一个半导体构件直接或间接紧固或固定在承载板上、尤其是承载板的上侧。也就是说，至少一个半导体构件可以与承载板直接接触，或者通过连接或固定器件与承载板间接接触。至少一个半导体元件和/或承载板至少部分、优选完全嵌入灌封材料中，或者被灌封材料包围。第一材料成分件优选覆盖承载板的完整的上侧或基本上覆盖完整的上侧，在承载板上也存在至少一个半导体元件。第二材料成分件优选覆盖承载板的完整的下侧或基本上覆盖完整的下侧。可以通过第一材料成分件和/或第二材料成分件覆盖承载板的窄的侧面。承载板可以理解为在该类型的功率构件中或在功率电子器件中使用的基底。承载板可以以闭合的或打开的结构的形式设计，该结构例如具有板形的具有多个通孔和/或盲孔的基本体。根据本专利技术的灌封材料可以代替在常规的功率构件中常见的底板和用于将功率构件的不同的构件保持在预设的位置中的框架结构。根据本专利技术的另外的实施方式可能的是，在功率构件中，第一材料成分件具有比第二材料成分件更高的机械强度。由此，在承载板的上侧的构件例如可以有针对性地受到保护，以防环境影响，而这在承载板的下侧是不需要的或至少是不太需要的。通过在承载板的下侧放弃相应高价值的材料成分可以减小针对制造功率构件的制造成本。此外可能的是，在根据本专利技术的功率构件中，第二材料成分件具有比第一材料成分件更高的热传导性。由此，承载板的下侧例如可以在期望的热传导性方面有针对性地被处理，相反地，在上侧不必从事朝该方向的努力。通过在承载板的上侧放弃相应特殊的材料成分件可以减小针对制造功率构件的制造成本。在根据本专利技术的功率构件中此外可能的是，第二材料成分件具有含氮化铝和/或氧化铝的环氧树脂。带有氮化铝和/或氧化铝的环氧树脂在本专利技术的范围内的大量的试验中证实自己合适作为在相对低的成本费用中的具有良好的电绝缘性的材料成分件，尤其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率构件(100)，具有承载板(1)和至少一个半导体元件(2)，其中，至少一个半导体元件(2)固定在承载板(1)上，并且承载板(1)和固定在其上的至少一个半导体元件(2)嵌入灌封材料(3)中，其中，承载板(1)和固定在其上的至少一个半导体元件(2)至少部分被灌封材料(3)的第一材料成分件(4)覆盖，并且承载板(1)的没有被第一材料成分件(4)覆盖的部分被灌封材料(3)的第二材料成分件(6)覆盖，其中，第一材料成分件(4)与第二材料成分件(6)不同。/n

【技术特征摘要】
20180525 DE 102018208256.11.一种功率构件(100)，具有承载板(1)和至少一个半导体元件(2)，其中，至少一个半导体元件(2)固定在承载板(1)上，并且承载板(1)和固定在其上的至少一个半导体元件(2)嵌入灌封材料(3)中，其中，承载板(1)和固定在其上的至少一个半导体元件(2)至少部分被灌封材料(3)的第一材料成分件(4)覆盖，并且承载板(1)的没有被第一材料成分件(4)覆盖的部分被灌封材料(3)的第二材料成分件(6)覆盖，其中，第一材料成分件(4)与第二材料成分件(6)不同。


2.根据权利要求1所述的功率构件(100)，其特征在于，第一材料成分件(4)具有比第二材料成分件(6)更高的机械强度。


3.根据前述权利要求中任一项所述的功率构件(100)，其特征在于，第二材料成分件(6)具有比第一材料成分件(4)更高的热传导性。


4.根据前述权利要求中任一项所述的功率构件(100)，其特征在于，第二材料成分件(6)具有带有氮化铝和/或氧化铝的环氧树脂。


5.根据前述权利要求中任一项所述的功率构件(100)，其特征在于，至少一个半导体构件(2)通过烧结连接(5)固定在承载板(1)上...

【专利技术属性】
技术研发人员：JU米勒，
申请(专利权)人：大众汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE