具有功率半导体模块的装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种具有功率半导体模块（１）和冷却体（３）的装置，所述功率半导体模块（１）包括带有至少一个功率半导体元件（２０）的衬底（２）和壳体（４），所述冷却体（３）用来将至少一个功率半导体元件（２０）的废热导出，其中，壳体（４）具有布置在壳体（４）的朝向冷却体（３）的底侧（４０）上的空隙（４１），用来接纳衬底（２），以及本发明专利技术涉及一种制造该装置的方法。功率半导体模块（１）具有至少一个保持元件（５），所述保持元件（５）嵌入壳体（４）的底侧（４０）上的配属于至少一个保持元件（５）的凹处（４２）内并且以如下方式构成，使得保持元件（５）对衬底（２）在朝向壳体（４）的底侧（４０）的方向上的运动进行界定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有功率半导体模块及冷却体的装置，所述功率 半导体模块包括带有至少一个功率半导体元件的衬底以及壳体，所述 冷却体用来将至少一个功率半导体元件的废热导出，其中，所述壳体 具有布置于该壳体朝向冷却体的底侧上的空隙，该空隙用于接纳衬底。 本专利技术还涉及一种用于制造所述这种装置的方法。
技术介绍
例如由DE 101 49 886 A1公知开头所述类型的装置。其中，介绍了 无底板的功率半导体模块，其中，衬底的底侧通过压合装置压到冷却 体上，通过该冷却体将功率半导体模块运行中以热量的形式出现的损 耗功率导出。为了改善从衬底到冷却体的热量传递，被证实有利的是，衬底的 底侧被以导热层涂覆。例如衬底的底侧被压附有导热膏体。这种被涂覆的无底板功率半导体模块在拆卸冷却体时是非常敏感 的。在衬底拆卸时，通过导热膏体很高的粘附力而可能使衬底从壳体 中脱出。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，制造一种改善的、开头所述类型的装置。此 外，本专利技术的任务在于，提供一种用于制造这样的改善的装置的方法。对于具有功率半导体模块及冷却体的装置，所述功率半导体模块 包括带有至少一个功率半导体元件的衬底以及壳体，所述冷却体用来将至少一个功率半导体元件的废热导出，其中，所述壳体具有布置于 该壳体的朝向冷却体的底侧上的空隙，该空隙用于接纳衬底，该任务 以如下方式解决功率半导体模块具有至少一个保持元件，该保持元 件嵌入壳体底侧上的配属于所述至少一个保持元件的凹处中并且构造 方式如下所述保持元件对衬底在朝向壳体底侧方向上的运动进行界 定。这样的装置具有如下的优点具有功率半导体元件的衬底在拆卸 冷却体时不会从壳体中脱出。该保持元件在拆卸时将衬底保持在壳体 中。该保持元件实现衬底可以连同壳体一起与冷却体分开。保持元件不成型到壳体上或者不与壳体一体地构造，而是作为单 独的、独立的结构元件构造，该结构元件在装置的各个元件组装时， 被装配到壳体上。保持元件可以由任意材料构成，优选由合成材料或 金属构成。对于制造这种装置的方法，通过以下步骤来解决该任务 -提供带有至少一个功率半导体元件的衬底；-将衬底插入到壳体的空隙中，该空隙布置在壳体的朝向冷却体 的底侧上；-将至少一个保持元件引入壳体的底侧上的配属于至少一个保持 元件的凹处中，用以对衬底在朝向壳体底侧方向上的运动进行界定； 以及-将壳体装配在冷却体上，其中，壳体底侧布置在冷却体上。这样的方法可以迅速而并不复杂底实施，其中，上面所提到的优 点在从冷却体中拆卸壳体时得以体现。对本专利技术优选的构造方案描述如下。对于所述装置被证实有利的是，构成有至少一个保持元件，从而 在将壳体装配到冷却体上时，为将壳体定位在冷却体上，该保持元件 嵌入冷却体的所配属的凹处中。由此可以实现壳体在冷却体上的定中 心，并进而实现衬底在冷却体上的定中心。衬底借助保持元件在装配 时预先定中心并且避免衬底在装配时的移动。通过优选的构造方案可以避免下述缺点该缺点在该装置装配情 况下壳体未预先定中心时产生。由于缺少预先定中心而存在如下危险 在后来所实施的壳体在冷却体上的位置修正期间，由于导热膏体的粘 附而使衬底相对于壳体发生移动并且在壳体边缘之下突出，于是，衬 底可能受到壳体边缘的损坏。对于所述方法被证明的是，在将至少一个保持元件引入壳体的凹 处之前，将由导热膏体构成的导热层施加在衬底朝向冷却体的侧上。 由此，如迄今为止那样，可以简便地以涂覆工艺或压制工艺将导热膏 体施加到衬底上，而不干扰保持元件。在涂覆工艺或压制工艺结束后， 保持元件引入壳体为其设置的凹处中。根据本专利技术的方法的优选构造方案，同样避免如下缺点，所述缺 点在制造壳体时将定中心元件成型(例如压铸)在壳体上以便实现壳 体的定中心的时候产生。如同以已知方法所实践地，定中心元件在壳 体上的成型会使得位于壳体内的衬底被印刷导热膏体的过程是不可能 的或至少很困难的。与现有技术相对地，可以将根据本专利技术的保持元 件在涂覆衬底之后布置在壳体上。此外，对于所述装置证实有利的是，冷却体的配属于至少一个保 持元件的凹处和保持元件的嵌入所述凹处中的、朝向冷却体的区段具 有彼此相应的形状。冷却体的凹处和保持元件嵌入该凹处中的区段在 其形状方面彼此协调得越好，则壳体在冷却体上的预先定中心就越精 确地进行。在优选的构造方案中，冷却体的凹处与保持元件的嵌入该凹处中的区段在其形状方面如此地彼此协调，从而保持元件在冷却体 的凹处中实际上不可以实施在平行于冷却体与壳体的接触平面的方向 上运动。保持元件以这种方式使得壳体能够占据冷却体上精确而预先 限定的位置。特别有利的是，保持元件的朝向冷却体的区段呈圆柱形地构成。 保持元件的朝向冷却体的区段的优选形状是具有倒角的圆柱形，该倒 角也就是朝向冷却体的棱边的倾斜部。此外，优选的是，保持元件是 内部空心的，例如沿其纵轴线具有连贯的、优选呈圆柱形的空隙。所述至少一个保持元件优选具有伸入用于接纳衬底的空隙中的突 起，该突起对衬底在朝向壳体底侧方向上的运动进行界定。保持元件 上的突起可以被简单地制造并且形成在机械上可信赖的保持装置。此外优选的是，壳体具有环形的壳体框架，在该壳体框架内布置 有凹处，保持元件嵌入该凹处中。特别证明的是，壳体底侧上的凹处被构成为朝向壳体底侧敞开的 盲孔，所述至少一个保持元件从壳体底侧嵌入该盲孔中。特别证明的是，所述至少一个保持元件被构成为卡位-定中心保持 件。凭借组合式卡位-定中心-保持件，在装配时对功率模块预先定中心 并同时避免衬底在装配时发生移动。同时，通过卡位-定中心保持件在 拆卸时将衬底保持在壳体中。由此，该衬底可以与冷却体分开。所述至少一个保持元件优选借助可松开的连接与壳体连接。特别 地，与此相关证明的是，所述可松开的连接被构成为螺栓连接，也就 是说，该保持元件在嵌入壳体凹处中的区段上具有外螺纹并且壳体的 凹处具有配属于外螺纹的内螺纹。同样可行的是，保持元件在嵌入壳 体的凹处中的区段上具有至少一个弹性的卡位指状物并且壳体凹处具有配属于该卡位指状物的卡位凹陷部。在本专利技术的优选构造方案中，将至少一个保持元件借助粘接连接 固定在壳体所配属的凹处内。此外证明的是，功率半导体模块包括至少两个保持元件。在本发 明的特别优选构造方案中，功率半导体模块具有至少三个保持元件。 配属于至少两个保持元件的凹处布置在壳体底侧上，优选布置在壳体 的对置的侧上，特别是以对角线对置的方式进行布置。至少两个或至 少三个保持元件的布置方案具有如下优点衬底可靠地保持在壳体的 凹处内。附加地可以具有如下优点至少两个或至少三个保持元件实 现壳体在多个方向上在冷却体上特别良好的预先定中心。特别证明的是，所述装置在衬底与冷却体之间具有由导热膏体构 成的导热层。由此，位于衬底上的功率半导体元件的废热到排出废热 的冷却体的热传递可以得到决定性的改善。对于用来制造这种装置的方法，被证实有利的是，壳体在冷却体 上的定位以如下方式进行，至少一个保持元件嵌入冷却体的所配属的 凹处内。由此，可以实现壳体在冷却体上的定中心。附图说明借助图l至6d示例性地对本专利技术进行描述。 其中图1示出壳体底侧的透视视图； 图2示出图1的细节视图3a和3b示出保持元件的剖面图，该保持元件被引入壳体凹处中； 图4示本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有功率半导体模块（１）和冷却体（３）的装置，所述功率半导体模块（１）包括带有至少一个功率半导体元件（２０）的衬底（２）及壳体（４），所述冷却体（３）用于将所述至少一个功率半导体元件（２０）的废热导出，其中，所述壳体（４）具有布置在所述壳体（４）的朝向所述冷却体（３）的底侧（４０）上的空隙（４１），用于接纳所述衬底（２），其特征在于，所述功率半导体模块（１）具有至少一个保持元件（５），所述保持元件（５）嵌入所述壳体（４）的所述底侧（４０）上的配属于所述至少一个保持元件（５）的凹处（４２）内并且以如下方式构成，使得所述保持元件（５）对所述衬底（２）在所述壳体（４）的所述底侧（４０）的方向上的运动进行界定。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：于尔根斯蒂格，马可莱德雷尔，
申请(专利权)人：赛米控电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]