功率半导体模块制造技术

本发明专利技术涉及一种功率半导体模块(10)，该功率半导体模块包括基板(12)，所述基板至少部分地被封装材料(14)覆盖，其中，所述基板(12)适于通过由夹持部件(28)施加的夹持力(40)连接至散热元件(24)，并且其中，功率半导体模块(10)具有提高的生产能力以及模塑部件的改良的长期可靠性和完整性。

【技术实现步骤摘要】
功率半导体模块
本专利技术涉及功率半导体模块。本专利技术尤其涉及一种功率半导体模块，该功率半导体模块具有提高的生产能力和所生产模块的质量。
技术介绍
功率半导体模块在本领域中通常是众所周知。功率半导体模块可以包括基板，该基板可以承载包括一个或多个功率半导体装置的电路。为了保护功率半导体模块，功率半导体模块可以至少部分地由封装材料封装。封装可以在传递模塑过程中形成。传递模塑是一种制造过程，其中可以将封装材料压入模具中。在该过程中，封装材料不仅可以覆盖基板上的电路，而且还可以覆盖基板的边缘侧。为了确保对功率半导体模块的保护，封装材料通常在所使用的温度范围内具有足够的机械强度、对半导体模块的部件的良好粘着性、耐化学和电阻性、高热稳定性以及耐湿性。功率半导体模块的电路可能会产生热量，这些热量需要消散以为了维持功率半导体模块的功能。为了从功率半导体模块的基板消散热量，存在不同的冷却技术，例如使基板与可以提供冷却剂流以有效散热的冷却器接触。可以规定的是将带有平基板的模块夹持在冷却器表面上；将具有散热片的基板的模块夹持到冷却器的开口，使得散热片与冷却剂接触。通常通过机械连接冷却器和功率半导体模块将基板附接到冷却器。夹持部件可以用于通过夹持力将功率半导体模块的基板压到冷却器上。为了给基板和冷却器之间的连接提供足够的紧密度和/或为了在冷却流体配备有具有面向基板的冷却通道的开放式冷却器的情况下提供适当的密封，可以施加夹持力。然而，向封装材料施加夹持力可能损坏封装材料并影响功率半导体模块的完整性。DE202015006897U1描述了一种互连装置，例如引线框架被连接至由封装材料封装的基板。DE102017218875A1描述了一种功率模块，其包括基板、安装在基板的上表面上的电子部件以及封装电子部件和基板的封装体。封装体被设计成使得基板的上表面的一部分可以从外部接近以利用夹持装置附接功率模块。但是，以上引用的参考文献仍然存在改进的空间，特别是在功率半导体模块的机械完整性方面。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种至少部分地克服现有技术的至少一个缺点的解决方案。本专利技术的特别目的是提供一种具有提高的生产能力和高质量的功率半导体模块。通过具有独立权利要求1的特征的功率半导体模块至少部分地解决了这些目的。通过具有独立权利要求13的特征的包括功率半导体模块、散热元件和夹持部件的装置至少部分地进一步解决了这些目的。在从属权利要求、进一步的描述以及附图中给出了有利的实施例，其中，除非没有明确排除，否则所描述的实施例可以单独地或以各个实施例的任意组合来提供本专利技术的特征。描述了一种功率半导体模块，该功率半导体模块包括至少部分地被封装材料覆盖的基板，其中该基板包括第一侧、与该第一侧相对的第二侧以及连接第一侧和第二侧的边缘侧，其中，基板在其第一侧被构造成具有电路，并且其中基板在其第二侧被构造成与散热元件接触，其中基板在其第一侧包括至少一个第一区域，所述第一区域位于基板的边缘侧附近并且在第一平面中行进，其中在至少一个第一区域处基板没有封装材料，并且其中基板被构造成用于通过利用夹持部件将夹持力施加到至少一个第一区域而连接到散热元件，其中基板在与第一区域相邻的边缘侧处至少部分地被封装材料覆盖，其中，实现特征a)和特征b)中至少之一，其中特征a)和特征b)被如下定义：a)封装材料在边缘侧具有第一横截面区域，该第一横截面区域平行于第一平面行进，并且在第二平面中具有第二横截面区域，该第二平面平行于第一平面行进而且不同于所述第一平面，其中，与第二横截面区域相比，第一横截面区域更靠近第一平面，其中，第一横截面区域小于第二横截面区域，和b)在基板通过作用在夹持部件上并将基板压到散热元件上的夹持力而连接到散热元件的情况下，夹持部件具有平行于第一平面并且邻接第一平面的第三横截面区域，并且夹持部件在平行于第一平面行进并且不同于第一平面的第三平面中具有第四横截面区域，其中，第三横截面区域小于第四横截面区域。这种功率半导体模块相对于现有技术的解决方案具有明显的优势，特别是在功率半导体模块连接至散热元件时以及因此在制造过程中功率半导体模块的机械稳定性方面。此外，可以实现基板的改进的封装以及增强的封装材料的完整性。因此，本专利技术涉及一种功率半导体模块，该功率半导体模块包括基板，该基板具有：第一侧，在该第一侧可以承载电路；与第一侧相对的第二侧；连接第一侧与第二侧的边缘侧。对于功率半导体模块而言，这种布置通常是已知的。基板在其第二侧处被构造用于与散热元件接触，以便消散由电路产生的热量。散热元件例如可以是主动冷却器，例如被冷却流体冷却，或者散热元件可以是被动冷却器，例如散热器。为了避免施加用于将基板连接到封装材料上的散热元件的夹持力并且进一步实现高稳定性布置，基板在其第一侧包括至少一个第一区域。至少一个第一区域位于基板的边缘侧附近并且在第一平面中行进。换句话说，第一平面可以由基板的第一侧上的第一区域限定。可以规定，整个第一侧在第一平面中行进，或者仅一个或多个第一区域在第一平面中行进。在基板的至少一个第一区域上，基板没有封装材料。换句话说，基板在该至少一个第一区域处不被封装材料覆盖并且因此不与封装材料接触。在基板的第一侧上没有封装材料的第一区域中，夹持部件的夹持力可以直接施加到基板上。换句话说，第一区域用于定位夹持部件的支撑。因此，损坏封装材料的危险被降低。因此，基板被构造成通过利用夹持部件将夹持力施加到基板的至少一个第一区域并且因此直接施加到基板而连接到散热元件。例如，基板的边缘侧可以在垂直于第一平面和基板的第二侧的平面布置的平面中行进。毗邻至少一个第一区域的边缘侧可以至少部分地被封装材料的特别薄的部分覆盖，使得封装材料可以邻接第一平面。由于基板的边缘侧的覆盖可能归因于用于封装功率半导体模块的所应用的传递模塑过程，因此这可以导致功率半导体模块的生产能力的提高。在传递模塑过程中，可以将基板制成模具形式，并可以部分地用封装材料覆盖。由于基板和模具形式的尺寸公差，并且特别是由于在传递模塑期间不进行横向夹持的事实，在毗邻至少一个第一区域的边缘侧处的基板至少部分地被封装材料覆盖。因此封装材料的具有规定厚度和尺寸的规定层应当被提供。换句话说，在边缘侧提供封装材料可能是传递模塑过程的结果，该传递模塑过程用于封装电路并且部分地封装基板。当在第一侧的第一区域上通过利用夹持部件将夹持力施加到基板上以将基板附接到散热元件时，夹持力不仅可以施加到没有封装材料的第一区域，还可以施加到覆盖基板的毗邻至少一个第一区域的边缘侧的封装材料。当覆盖边缘侧的封装材料邻接第一平面时，尤其是这种情况。换句话说，封装材料也可以支撑夹持部件。由于通常表现出脆性的典型封装材料的特性，通常无法避免封装材料出现破裂的危险，并且可能危及功率半导体模块的机械稳定性。为了降低上述风险，本专利技术提出了两种选择，通过可比较的解决方案，这两种选择均显著降低了封装材料出现破裂的危险。根据第一种选择，封装材料以如下方式设置在基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率半导体模块(10)，所述功率半导体模块包括至少部分地被封装材料(14)覆盖的基板(12)，/n其中，所述基板(12)包括第一侧(16)、与所述第一侧(16)相对的第二侧(18)和连接所述第一侧(16)与所述第二侧(18)的边缘侧(20)，/n其中，在所述基板的第一侧(16)，所述基板(12)被构造成设置有电路，并且其中，在所述基板的第二侧(18)，所述基板(12)被构造成与散热元件(24)接触，/n其中，在所述基板的第一侧(16)，所述基板(12)包括至少一个第一区域(26)，所述第一区域(26)毗邻所述基板(12)的所述边缘侧(20)定位并且在第一平面(22)中行进，/n其中，在所述至少一个第一区域(26)处，所述基板(12)没有所述封装材料(14)，并且其中，所述基板(12)被构造用于通过由夹持部件(28)将夹持力施加到所述至少一个第一区域(26)而连接到所述散热元件(24)，/n其中，所述基板(12)在毗邻所述第一区域(26)的所述边缘侧(20)至少部分地被所述封装材料(14)覆盖，/n其特征在于，特征a)和特征b)中的至少一者被实现，其中所述特征a)和所述特征b)定义如下：/na)在所述边缘侧(20)，所述封装材料(14)具有第一横截面区域(44)，所述第一横截面区域(44)平行于所述第一平面(22)行进，并且所述封装材料在第二平面(38)中具有第二横截面区域(36)，所述第二平面(38)平行于所述第一平面(22)行进并且不同于所述第一平面(22)，其中，与所述第二横截面区域(36)相比，所述第一横截面区域(44)更靠近所述第一平面，其中，所述第一横截面区域(44)小于所述第二横截面区域(36)，和/nb)在所述基板(12)通过作用在所述夹持部件(28)上并且将所述基板(12)压到所述散热元件(24)上的所述夹持力而连接到所述散热元件(24)的情况下，所述夹持部件(28)具有平行于所述第一平面(22)并邻接所述第一平面(22)的第三横截面区域(70)，并且所述夹持部件(28)在第三平面(54)中具有第四横截面区域(52)，所述第三平面平行于所述第一平面(22)行进并且与所述第一平面(22)不同，其中，所述第三横截面区域(70)小于所述第四横截面区域(52)。/n...

【技术特征摘要】
20200129 EP 20154276.81.一种功率半导体模块(10)，所述功率半导体模块包括至少部分地被封装材料(14)覆盖的基板(12)，
其中，所述基板(12)包括第一侧(16)、与所述第一侧(16)相对的第二侧(18)和连接所述第一侧(16)与所述第二侧(18)的边缘侧(20)，
其中，在所述基板的第一侧(16)，所述基板(12)被构造成设置有电路，并且其中，在所述基板的第二侧(18)，所述基板(12)被构造成与散热元件(24)接触，
其中，在所述基板的第一侧(16)，所述基板(12)包括至少一个第一区域(26)，所述第一区域(26)毗邻所述基板(12)的所述边缘侧(20)定位并且在第一平面(22)中行进，
其中，在所述至少一个第一区域(26)处，所述基板(12)没有所述封装材料(14)，并且其中，所述基板(12)被构造用于通过由夹持部件(28)将夹持力施加到所述至少一个第一区域(26)而连接到所述散热元件(24)，
其中，所述基板(12)在毗邻所述第一区域(26)的所述边缘侧(20)至少部分地被所述封装材料(14)覆盖，
其特征在于，特征a)和特征b)中的至少一者被实现，其中所述特征a)和所述特征b)定义如下：
a)在所述边缘侧(20)，所述封装材料(14)具有第一横截面区域(44)，所述第一横截面区域(44)平行于所述第一平面(22)行进，并且所述封装材料在第二平面(38)中具有第二横截面区域(36)，所述第二平面(38)平行于所述第一平面(22)行进并且不同于所述第一平面(22)，其中，与所述第二横截面区域(36)相比，所述第一横截面区域(44)更靠近所述第一平面，其中，所述第一横截面区域(44)小于所述第二横截面区域(36)，和
b)在所述基板(12)通过作用在所述夹持部件(28)上并且将所述基板(12)压到所述散热元件(24)上的所述夹持力而连接到所述散热元件(24)的情况下，所述夹持部件(28)具有平行于所述第一平面(22)并邻接所述第一平面(22)的第三横截面区域(70)，并且所述夹持部件(28)在第三平面(54)中具有第四横截面区域(52)，所述第三平面平行于所述第一平面(22)行进并且与所述第一平面(22)不同，其中，所述第三横截面区域(70)小于所述第四横截面区域(52)。


2.根据权利要求1所述的功率半导体模块(10)，其特征在于，在所述基板的第一侧(16)处，所述基板(12)包括至少一个第二区域(62)，其中，所述基板(12)在所述第二区域(62)处设有所述电路，并且其中，所述基板(12)在所述基板的第二区域(62)处和所述电路中的至少一者至少部分地被封装材料(14)覆盖。


3.根据权利要求1或2所述的功率半导体模块(10)，其特征在于，在所述基板(12)通过作用在所述夹持部件(28)上并且将所述基板(12)压到所述散热元件(24)的夹持力而连接到所述散热元件(24)的情况下，所述夹持部件(28)与覆盖所述基板(12)的毗邻所述第一区域(26)的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·马利基，H·拜尔，D·特拉塞尔，
申请(专利权)人：ABB电网瑞士股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH