固定在冷却器上的半导体组件制造技术

为了使半导体组件（２）固定在冷却器（１）上，借助一个或多个由弹簧材料作的夹、即弹簧夹（４）使半导体组件（２）与冷却器（１）夹持在一起。该固定最好通过弹簧夹（４）与冷却器（１）或与半导体组件（２）相互形状的匹配进一步地优化。弹簧夹与冷却器或与半导体组件的相应连接可这样有利地进行，即弹簧夹（４）可被放置在相应的弹簧夹接收座（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）上，并自行保持在冷却器（１）或半导体组件（２）上／中。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体组件、尤其是功率半导体组件如IGBT组件在冷却器上的固定。典型地，功率半导体组件这样地构成，即电子元件被钎焊在陶瓷衬底上，后者通常(可选择)被钎焊在作为散热器的底板上。为了使功率半导体组件工作，必需使在元件中产生的热散出。因为该可选择的底板通常对此不能满足，因而半导体组件通常用衬底或底板侧以法兰盘或以螺丝方式连接在冷却器上。为了保证可靠的热传导，在组装时通常将导热胶或导热膜放置在两个接触面之间，即放置在冷却器及衬底或底板之间，因此补偿不平整及粗糙度。因为在温升时由于导热胶和/或膜的粘性减小下沉量增加，使连接强度失去或在变相材料的情况下由固态变成软(流体)态，致使过渡热阻增加。由于该原因，建议在温升后再调整紧固螺丝的压力，或在紧固螺丝时附加设置弹簧环。出于该原因，在螺丝连接方面的固定成本由于在投入工作后所需的后续紧固而增加，该螺丝安装成本在使用廉价的元件情况下，即使无上述的成本增加就已经很高了。因此，本专利技术的任务在于，在半导体组件及冷却器之间建立成本合理、简单及可靠的连接。根据本专利技术，该任务将通过具有独立权利要求1的特征的用于至少一个半导体组件的所述类型的冷却器、通过具有独立权利要求10的特征的用于固定在冷却器上的所述类型的半导体组件、及通过具有独立权利要求19的特征的用于将非根据本专利技术的或根据本专利技术构成的冷却器固定在非根据本专利技术的或根据本专利技术构成的半导体组件上的所述类型的弹簧夹来解决。各个有利的进一步构型被描述在各个从属权利要求中。根据本专利技术，该半导体组件将借助一个或多个由弹簧材料作的夹、即弹簧夹夹持在冷却器上。冷却器可使用具有接收弹簧夹所需形状的挤压型材，而不需要冷却器的再加工。这种连接比螺丝有利，因为装配可更简单更快速地进行。此外这种弹簧夹在足够预紧距离的情况下可补偿冷却器及半导体组件之间的下沉量，以便能持久地保证可靠的热传递，而不需要再加压或在首次工作后或工作时所需的其它安装步骤。弹簧夹始终用于保持所需的压紧力。它具有简单的形状及可由弹性材料、最好由弹簧钢构成。有利地，根据本专利技术可通过弹簧夹与冷却器或与半导体组件相互形状的匹配进一步地优化。在此情况下，弹簧夹与冷却器或与半导体组件的相应连接可这样有利地进行，即弹簧夹可被放置或卡在弹簧夹接收座上，并即使当弹簧夹不是在夹持状态时也可自行保持在冷却器或半导体组件上/中，在该夹持状态中半导体组件将借助弹簧夹与冷却器相连接。根据本专利技术的一个实施变型，为此冷却器或半导体组件在整个长度上或在弹簧夹接收座的区域中具有一个槽，在该槽中弹簧夹被固定在冷却器或半导体组件上。另一方式是，冷却器或半导体组件在槽的位置上还具有一个凸缘，在其上可卡入一个与其适配的弹簧夹。根据另一有利的实施形式，弹簧夹还可这样进行构型，即半导体组件或冷却器无需附加侧向力仅通过作用在一个方向上的装配力即可锁入半导体组件或冷却器。因此可简单地在整个可能长度上使多个半导体组件固定在一个冷却器上或使多个冷却器固定在一个半导体组件上。根据另一有利的实施形式，半导体组件的壳体可仍用浇铸方法至少形成一个适合的盆形台以卡入弹簧夹，该盆形台最好具有一个船舷状边缘，由此不会负担附加成本。弹簧夹最好可自动地置入盆形台中，例如当电路板焊上前及弹簧夹的放置变难时。最好一个半导体组件含有至少两个位于对面两侧的盆形台。另一可能的选择是多个弹簧夹被放置在一个盆形台中或使用另外构型、例如台阶形来取代盆形弹簧夹接收座。当半导体组件被放置在冷却器上后可借助一个工具、如一个专门构型的钳子以高可靠度及精确度使合适形状的弹簧夹自动地卡入为此所设的冷却器的槽中。如果半导体组件已与一个电路板焊接，则该卡入过程可无问题地仅从侧面进行。一种适配这种实施形式的弹簧夹最好具有三个弯棱，在卡入过程中可绕第一弯棱摆动，及在第二及第三弯棱附近形成一个压力弓。在一个可选用的第四弯棱上可实现压紧。以下将借助附图基于多个优选实施例来进一步地描述本专利技术。附图为附图说明图1根据本专利技术的第一优选实施形式的半导体组件/冷却器的固定。图2根据本专利技术的第二优选实施形式的半导体组件/冷却器的固定。图3根据本专利技术的第三优选实施形式的半导体组件/冷却器的固定。图4根据本专利技术的第四优选实施形式的半导体组件/冷却器的固定。图5根据本专利技术的第五优选实施形式的半导体组件/冷却器的固定。图6一个弹簧夹的优选实施形式，它优先使用在根据本专利技术的第五优选实施形式中。图7根据本专利技术的一个半导体组件壳体的构型例。在以下描述的根据本专利技术的优选实施形式中相同或类似元件使用相同的标记。图1的上部分表示根据本专利技术的适配的冷却器1及固定于其上的根据本专利技术的适配的半导体组件2。半导体组件2以一个接触面2a放置在冷却器1上为此设置的接触面1a上及通过两个弹簧夹4夹在冷却器1上。为此在冷却器1中设有两个开口槽作为弹簧夹接收座3a，这些接收座由于扩展到冷却器中，则可相对半导体组件2在冷却器1上的加压方向从后面抓住弹簧夹4。为了后部抓持，每个弹簧夹4具有一个适配于弹簧夹接收座3a的端部区域，该区域从后面钩在弹簧夹接收座3a的一个面上，该面位于弹簧夹接收座3a的一个区域中，该区域局部地掏空在冷却器1对于半导体组件2所设置的接触面1a的后面。每个弹簧夹4这样地从后面钩住相应的弹簧夹接收座3a，即它在垂直于冷却器1的接触面1a的拉力方向上被固定保持。半导体组件2具有一个相应的第二弹簧夹接收座3d，在其上这样地抓持弹簧夹4的另一侧，即半导体组件2保持在冷却器1的接触面1a上并压紧在该接触面上。有利地，该第二弹簧夹接收座3d由设在半导体组件2与冷却器1的接触面2a对面的半导体组件2侧上的台阶构成，该台阶或是仅设在用于弹簧夹4的区域中或是设在半导体组件2的整个长度上。每个弹簧夹4这样地构成，即由它施加的力作用在垂直于冷却器1的接触面1a的方向上。为了使力均匀地分布，可以设置多于一个的、各具有第一及第二弹簧夹接收座3a及3d的弹簧夹4，例如图1中所示的情况下，在冷却器1的接触面1a对立边缘的每个上设有两个弹簧夹4。但也可想象，设置多于两个的弹簧夹4，例如设在与半导体组件2的接触面2a垂直的半导体组件2的每个自由面上。在图1的下部分表示出三个步骤，说明根据本专利技术图1上部分中的固定状态是如何实现的，即根据本专利技术如何在冷却器1上固定半导体元件2。在左边第一个图所示的步骤中，半导体元件2以其接触面2a接触在冷却器1为此所设的接触面1a上，及弹簧夹4将用其一侧挂到冷却器1的第一弹簧夹接收座3a中。在该步骤中在两个接触面之间加入导热胶和/或膜。在中间的第二图中，表示通过由箭头所示的卡入过程、即向着半导体组件2运动的过程使弹簧夹4的自由端插入到它的相应第二弹簧夹接收座3d中。通过两个弹簧夹4的弹簧作用力，该半导体组件2与冷却器1相连接并紧压在其上。在弹簧夹4挂入冷却器1的第一弹簧夹接收座3a中后弹簧夹4的自由边的有利构型是这样的，即当弹簧夹4在卡入第二弹簧夹接收座3d中时弹簧夹不必张开，即除了锁合力外还附加施加了侧向力。图1中右下方的图亦表示图1中上方的图中所示的固定后的完成状态，即弹簧夹4卡入半导体组件2后的状态。对于在背离冷却器1的一侧已装在电路板上的半导体组件2也可以使用这种安装方式。图2表示作为图本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于至少一个半导体组件（２）的冷却器（１），其特征在于：至少设有一个第一弹簧夹接收座（３ａ，３ｂ，３ｃ），用于各接收一个弹簧夹（４），该弹簧夹使半导体组件（２）保持在冷却器（１）上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：H卡尔布雷克，R约尔克，K卡尼利斯，M罗登克特，T斯托尔策，
申请(专利权)人：欧佩克欧洲功率半导体股份有限两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]