具有基板和与基板接触的至少一个半导体器件的半导体模块制造技术

本发明专利技术涉及一种半导体模块

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有基板和与基板接触的至少一个半导体器件的半导体模块


[0001]本专利技术涉及一种半导体模块，半导体模块具有基板和与基板接触的至少一个半导体器件，其中，基板尤其以材料配合的方式与散热器连接
。
[0002]此外，本专利技术涉及一种功率转换器，功率转换器具有至少一个这样的半导体模块
。
[0003]此外，本专利技术涉及一种用于制造半导体模块的方法，该半导体模块具有基板和与基板接触的至少一个半导体器件，其中，基板尤其以材料配合的方式与散热器连接
。

技术介绍

[0004]这种半导体模块通常在功率转换器中使用
。
例如应将功率转换器理解为整流器
、
逆变器
、
转换器或直流电压变换器
。
[0005]随着例如通过平面结构和连接技术使结构和连接技术的不断小型化，半导体模块中的功率密度增加
。
为了避免因热学过载而导致的电子装置失效，因此需要越来越有效的
、
但是也成本更适宜的设计来对半导体器件进行散热
。
[0006]公开文献
EP 3 625 823 A1
描述一种功率模块，功率模块具有：至少一个功率半导体
、
特别是功率晶体管，该功率半导体具有第一接触面和与第一接触面相对置的第二接触面；和基板，该基板包括至少两个彼此上下设置的
、
相互连接的层
。
为了实现与现有技术相比更高的防潮性并且实现至少一个功率半导体的低电感的平面联接而提出：第一层包括具有至少一个第一金属化部的第一介电材料，其中，第一金属化部设置在朝向第二层的一侧上，其中，第二层包括具有至少一个第二金属化部的第二介电材料，其中，第二金属化部设置在背离第一金属化部的一侧上，其中，功率半导体经由第一接触面与第一金属化部连接，其中，功率半导体设置在第二层的第一凹陷部中，其中，金属第一封装件设置成，使得功率半导体以流体密封的方式被封装，并且功率半导体的第二接触面经由第一封装件与第二金属化部导电连接
。
[0007]公开文献
EP 3 547 360 A1
描述一种半导体组件，包括：具有第一载体元件印制导线的载体元件
、
半导体
、
具有第一绝缘元件印制导线的电绝缘元件
、
和第一间隔元件，其中，半导体在第一半导体侧处借助第一连接材料与第一载体元件印制导线以电气和机械的方式连接，其中，半导体在与半导体的第一半导体侧背离的第二半导体侧处借助于第二连接材料与第一绝缘元件印制导线以电气和机械的方式连接，其中，该第一绝缘元件印制导线设置在电绝缘元件的第一绝缘元件侧处，并且其中，第一间隔元件设置用于保持在背离半导体的第二半导体侧的组件元件与载体元件之间的间距并且分别与载体元件和组件元件机械地连接
。
[0008]公开文献
EP 3 751 605 A1
描述一种具有第一电路载体和第二电路载体以及第一半导体器件和第二半导体器件的电子电路
。
第一半导体器件以上侧贴靠第一电路载体的下侧并且以下侧贴靠第二电路载体的上侧
。
第一电路载体具有第一通孔，该第一通孔将第一半导体器件与第一印制导线连接
。
第一电路载体具有第二通孔，该第二通孔将设置在电路载体之间的连接元件与另一印制导线电连接
。
经由第一连接元件在电路载体之间建立材料
配合的连接
。
第二半导体器件贴靠第一电路载体的下侧并且与第一印制导线或第二印制导线电连接
。
[0009]公开文献
WO 2020/207669 A1
描述一种热传递设备，热传递设备包括至少一个散热结构和至少一个加热室，其中，散热结构和加热室耦联成闭合的热回路，其中，散热结构包括输出通道，该输出通道从加热室离开并且该输出通道在背离散热器的端部处通入到至少一个返回管道中，其中，返回管道尺寸设计得小于输出通道并且通入加热室中，并且其中，至少一个加热室为沸腾室或蒸汽室，并且至少一个散热结构为具有蒸气区域和液体区域的通道结构，其中，加热室与散热结构共同形成脉动的或振荡的加热结构机构
。
[0010]公开文献
US 2020/118986 A1
描述一种半导体装置，半导体装置具有：半导体模块，该半导体模块借助树脂封装并且分别具有从树脂伸出的第一连接端子和第二连接端子；具有第三连接端子和第四连接端子的电容器；冷却器，该冷却器直接接触半导体模块和电容器；汇流排，该汇流排具有将第一连接端子与第三连接端子连接的第一汇流排和将第二连接端子与第四连接端子连接的第二汇流排；和第一绝缘层，该第一绝缘层设置在第一汇流排和第二汇流排之间
。

技术实现思路

[0011]在此背景下，本专利技术所基于的目的是：提出一种半导体模块装置，半导体模块装置与现有技术相比实现了更有效的散热
。
[0012]根据本专利技术，该目的通过以下方式实现：开头提到的类型的半导体模块包括平坦的冷却元件，该平坦的冷却元件具有气密封闭的通道结构，在该通道结构中设置有传热介质，其中，通过气密封闭的通道结构和传热介质构成脉动热管，其中，经由平坦的冷却元件在至少一个半导体器件的背离基板的一侧和散热器之间建立热连接，其中，平坦的冷却元件的形状适配于至少具有高度偏移的相应的电路布局的高度轮廓
。
[0013]此外，根据本专利技术，该目的通过一种具有至少一个这种半导体模块装置的功率转换器来实现
。
[0014]此外，根据本专利技术，通过以下方式实现该目的：在用于制造开头提到的类型的半导体模块的方法中，经由平坦的冷却元件在至少一个半导体器件的背离基板的一侧和散热器之间建立热连接，其中，平坦的冷却元件具有气密封闭的通道结构，在该通道结构中设置有传热介质，其中，通过气密封闭的通道结构和传热介质构成脉动热管，其中，平坦的冷却元件的形状适配于至少具有高度偏移的相应的电路布局的高度轮廓
。
[0015]下面列出的与半导体模块相关的优点和优选的设计方案能够意义上转用于功率转换器和制造方法
。
[0016]本专利技术基于以下考量：在半导体模块中提供具有脉动热管的附加的热路径，使得通过热扩散来改进散热
。
脉动热管
(
英文
pulsating heat pipe
，
PHP)
，又称振荡热管
(OHP)
，是一种用户进行热传递的
、
具有闭合的通道结构的设备，在该通道结构中设置传热介质，特别是传热流体，使得沿着通道结构通过传热介质的表面张力交替地形成蒸汽段和液体段
。
该蒸气段和液体段通过温度梯度激发以进行脉动或振荡
。
在热源处，蒸气段由于较高温度而膨胀；此外，液体的传热介质在那里沸腾并且在此吸收潜在热量...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种半导体模块
(2)
，具有基板
(4)
和与所述基板
(4)
接触的至少一个半导体器件
(6)
，其中，所述基板
(4)
尤其以材料配合的方式与散热器
(28)
连接，所述半导体模块具有平坦的冷却元件
(18)
，所述冷却元件具有气密封闭的通道结构
(22)
，在所述通道结构中布置有传热介质
(24)
，其中，由气密封闭的所述通道结构
(22)
和所述传热介质
(24)
构成脉动热管
(26)
，其中，经由平坦的所述冷却元件
(18)
在至少一个所述半导体器件
(6)
的背离所述基板
(4)
的一侧与所述散热器
(28)
之间建立热连接，其中，平坦的所述冷却元件
(18)
的形状适配于至少具有高度偏移的相应的电路布局的高度轮廓
。2.
根据权利要求1所述的半导体模块
(2)
，其中，平坦的所述冷却元件
(18)
至少在局部设计成柔性的
。3.
根据权利要求1或2中任一项所述的半导体模块
(2)
，其中，平坦的所述冷却元件
(18)
以材料配合或力配合的方式与所述半导体器件
(6)
连接
。4.
根据前述权利要求中任一项所述的半导体模块
(2)
，其中，至少部分地借助增材方法制造平坦的所述冷却元件
(18)。5.
根据前述权利要求中任一项所述的半导体模块
(2)
，其中，至少部分地借助铸造方法制造平坦的所述冷却元件
(18)。6.
根据前述权利要求中任一项所述的半导体模块
(2)
，其中，至少部分地由成型的且接合的金属板制造平坦的所述冷却元件
(18)。7.
根据前述权利要求中任一项所述的半导体模块
(2)
，其中，气密封闭的所述通道结构
(22)
具有最终成形的通道
(40)
，通过平坦的所述冷却元件
(18)
的变形由预成形的通道
(38)
制造所述最终成形的通道，其中，所述最终成形的通道
(40)
的几何形状与所述预成形的通道
(38)
的几何形状不同
。8.
根据前述权利要求中任一项所述的半导体模块
(2)
，其中，至少部分地由导热的且电绝缘的材料制造平坦的所述冷却元件
(18)。9.
根据权利要求1至8中任一项所述的半导体模块
(2)
，其中，由金属材料制造平坦的所述冷却元件
(18)
，并且其中，将绝缘层
(20)
布置在所述半导体器件
(6)
与平坦的所述冷却元件
(18)
之间
。10.
根据权利要求9所述的半导体模块
(2)
，其中，所述绝缘层
(20)
设计为由绝缘材料制成的薄膜
、
尤其塑料薄膜
。11.
根据权利要求1至7中任一项所述的半导体模块
(2)
，其中，至少部分地由金属材料制造平坦的所述冷却元件
(18)
，并且其中，平坦的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：福尔克尔，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：