具有压印底板的功率半导体模块及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种具有底板（4）和电路载体（2）的功率半导体模块（100）。底板（4）具有上侧面（41）、下侧面（42）、以及压印到底板（4）中的凹进处（40），这些凹进处从上侧面（41）出发向底板（4）内延伸。电路载体（2）被布置在底板（4）的上侧面（41）上的凹进处（40）上方，使得凹进处（40）完全地或者至少部分地位于电路载体（2）和底板（4）的下侧面（42）之间。

【技术实现步骤摘要】
具有压印底板的功率半导体模块及其制造方法
本专利技术涉及一种带有底板的功率半导体模块。
技术介绍
在这种功率半导体模块中经常有一个或多个电路载体布置在底板的上侧面上。这些电路载体上装配有一个或者多个需要散热的电子组件，其中，在功率半导体模块运行时在这些组件中产生的热量通过这些电路载体和底板传导至冷却体，为此，模块利用底板的下侧抵压在冷却体上。作为选择，可以在冷却体和底板之间放入一种热传递介质，例如导热膏。为了实现尽可能有效地对这些组件进行散热，非常值得努力的是让底板和冷却体之间的间距变小。因为电路载体通常与底底板料配合地连接，并且有时也与其他的组件材料配合地连接，所以在功率半导体模块运行期间，由于这些相互连接的元件具有不同的膨胀系数，会导致这个布局弯曲，这样一来，底板和冷却体之间的间距可能在局部发生变化。此外，在例如在固定螺栓或者其他的固定元件的帮助下将模块装配到冷却体上时，可能导致局部张力，这会导致在那些与所涉及的固定位置例如很远的区域内，底板和冷却体之间的间距增加。如果在电路载体内出现这种由于发热造成的弯曲或者由于装配造成的间距扩大，就会导致底板和冷却体之间的热传递阻力恰恰在发热量特别高的区域显著增加。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种功率半导体模块，当被装配到冷却体上时，该功率半导体模块能让运行时在底板和冷却体之间的热阻尤其是在电路载体区域很小。本专利技术的另一个目的在于提出一种制造这种功率半导体模块的方法。该目的通过本专利技术的功率半导体模块或者通过本专利技术的用于制造功率半导体模块的方法得以实现。本专利技术提供了一种包括底板和电路载体的功率半导体模块。底板具有上侧面、下侧面、以及压印到底板中的凹进处，该凹进处从上侧面出发向底板内延伸，并且在其区域内，底板的厚度局部减小。电路载体被布置在底板的上侧面上的凹进处上方，使得凹进处完全地或者至少部分地位于电路载体和底板的下侧面之间。由于在电路载体下方有压印的凹进处，所以底板在这片区域被稳固，不易完全弯曲，正如在装配时和/或模块运行时可能发生的那样。由此能够实现让底板和连接其上的、在电路载体下方的冷却体之间的间距特别小，并且因此让热传递阻力很小。为了制造这种功率半导体模块，要提供例如由金属制成的底板，它具有上侧面和与该上侧面相对的下侧面。然后实施压印步骤，期间在底板中压印一个或者多个凹进处，它们分别从上侧面出发向底板内延伸。此外，在压印步骤之前或之后实施弯折步骤，期间让底板形成曲面(Krümmung)。然后再提供电路载体，该电路载体布置到上侧面上的凹进处上方，并且与底板相连，使得凹进处完全地或者至少部分地位于电路载体和底板的下侧面之间。附图说明下面借助实施例参照附图更详尽地阐述本专利技术。在图中，相同的附图标记表示具有相同或者对等功能的相同的或者对等的元件。其示出：图1A是垂直穿过装配有电路载体的底板的剖面图；图1B是在去除电路载体的情况下，根据图1A的布置的俯视图；图2A是垂直穿过另一个装配有电路载体的底板的剖面图；图2B是在去除电路载体的情况下，根据图2A的布置的俯视图；图3A-3C是用于制造底板的方法的各个步骤；图4A-4C是用于制造底板的另一种方法的各个步骤；图5是垂直穿过配置多个电路载体的底板的剖面图，其中，每一个电路载体都配有一个或者多个半导体组件；图6是具备外壳的、并且装配到冷却体上的符合图5的布置；图7是垂直穿过底板在压印的凹进处区域内的部段的剖面图；图8是底板的上侧面的俯视图，它具有环形的、压印的凹进处；图9是底板的上侧面的俯视图，它具有两个环形的、压印的凹进处；图10是底板的上侧面的俯视图，它具有一个环形的、压印的凹进处，其中，该凹进处延伸越过电路载体的侧边沿；图11是底板的上侧面的俯视图，它具有一个凹进处，其具有相交叉的部段。具体实施方式图1A示出垂直穿过底板4的剖面图，该底板具有上侧面41和与该上侧面41相对的下侧面42。上侧面41和下侧面42是底板4的面积最大的侧面。从上侧面41出发，有多个压印的凹进处40向底板4内延伸，在其区域内，底板4的厚度分别在局部减小。此外在上侧面41上示例性地布置着三个电路载体2，其中，在每一个电路载体2的下方都有至少其中一个凹进处40。在根据图1A以及下面的图2A的示图中示出(这里仅仅是示意性的示图)凹进处40相对于底板4和电路载体2的位置。其中未示出的是，电路载体22借助布置在每一个电路载体2和底板4之间的连接部件与底板4的上侧面41材料配合地(stoffschlüssig)连接。同样未示出的还有电路载体2的内部结构以及电路载体2在背离底板4的一侧上的装配情况。此外还示出，底板的弯曲被示出得过高。在实际布置中，弯曲程度要小得多，底板4显得基本上是平坦的底板。在根据图1B的上侧面41的俯视图中，去除了电路载体2，从而能够识别出位于电路载体2下方的、压印的凹进处40。为了清晰地显示出凹进处40相对于电路载体2的位置，仅仅用虚线示出了电路载体2的侧边的边界线。此外在图1B中还标出了根据图1A的剖面视图的剖面E1-E1。根据图1A的底板示例性地装配有三个电路载体2，而在根据图2A的布置中设计了四个电路载体2。原则上说，布置在底板4的上侧面41上的全部电路载体2的数量是任意的，这就是说，可以刚好设计一个电路载体2，但是也可以设计两个、三个、四个或者多个相互独立的电路载体2。作为选择，布置在上侧面41上的所有电路载体2可以首位相接地布置在一行中，正如在图1B和2B中能看出的那样。但是，多个电路载体2也能够例如以横列和竖列的矩阵形式布置在上侧面41上，例如在两行或者多行中和两列或多列中。图2B示出了根据图2A的底板4的上侧面41的俯视图，其中，又去除电路载体2，并且通过它的侧边界线用虚线标出它的位置。同样标出的还有根据图2A的剖面视图的剖面E2-E2。根据本专利技术的底板4例如可以由铜制成，或者由铜合金制成。在用铜合金制成的情况下，可以任意选择铜所占比例。此外，不管材料是什么，底板4都能够至少在其上侧面41上覆上一个或者多个薄层，例如要使制造底板4的上侧面41和电路载体2之间的材料配合的连接更轻松的情况下。这种材料配合的连接例如可以是钎焊连接，由此将所涉及电路载体2的下侧面借助焊料与底板4的上侧面41钎焊在一起。为了改良底板4的可焊性，底板4可以至少在其上侧面41上预设的钎焊位置区域配上可焊性特别好的覆层，例如含有镍或者由镍制成。用于在电路载体2和底板4之间制造材料配合连接的另一种可能性可以存在于烧结连接，为了产生烧结连接，要在所涉及的电路载体2和上侧面41之间放入一种含有贵金属粉末以及溶媒的膏体，将其烘干并且然后烧结。为了改良烧结能力，底板4可以至少在其上侧面41上预设的烧结位置区域设置贵金属覆层。作为贵金属例如合适的有银或金。为了在一个或者多个电路载体2和底板4之间制造连接体，首选需要制造出合适形状的底板4。为此接下来阐述两种方法。根据第一种借助图3A至3C阐述的方法，首先提供还算平坦的底板4，并且后来使其变形成底板4。原则上说，底板的上侧面41和/或下侧面42可以选择性地分别具有一个或者多个弯折点，在这些弯折点上，所涉及侧面41或者42的弯曲方向发生变化。一开始基本上是平坦的底板4借助弯折工具61、62这样地形成曲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率半导体模块包括：底板（4），具有上侧面（41）、下侧面（42）和压印到所述底板（4）中的凹进处（40），所述凹进处从所述上侧面（41）出发向所述底板（4）内延伸，并且在所述凹进处的区域内，所述底板（4）的厚度（d4）局部地减小；电路载体（2），布置在所述底板（4）的所述上侧面（41）上的所述凹进处（40）上方，使得所述凹进处（40）完全地或者至少部分地位于所述电路载体（2）和所述底板（4）的所述下侧面（42）之间。

【技术特征摘要】
2012.01.27 DE 102012201172.21.一种功率半导体模块包括：底板(4)，具有上侧面(41)、下侧面(42)和压印到所述底板(4)中的凹进处(40)，所述凹进处从所述上侧面(41)出发向所述底板(4)内延伸，并且在所述凹进处的区域内，所述底板(4)的厚度(d4)局部地减小，其中，通过弯折，所述底板(4)被设置具有曲率；电路载体(2)，布置在所述底板(4)的所述上侧面(41)上的所述凹进处(40)上方，使得所述凹进处(40)完全地或者至少部分地位于所述电路载体(2)和所述底板(4)的所述下侧面(42)之间，其中，在所述电路载体(2)和所述底板(4)之间布置有连接部件(5)，所述连接部件(5)向所述凹进处(40)内延伸，并且所述连接部件至少在一个位置上完全地从所述凹进处(40)的最深处直至所述底板(4)的所述上侧面(41)完全地填满。2.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其中，所述底板(4)具有2mm至10mm的厚度(d4)。3.根据权利要求2所述的功率半导体模块，其中，所述凹进处(40)具有深度(d40)，所述深度在所述底板(4)的厚度(d4)的5％到95％之间。4.根据权利要求1至3中任一项所述的功率半导体模块，其中，所述制造底板(4)的所述上侧面(41)和所述电路载体(2)之间的材料配合的连接设计为钎焊连接、烧结连接或者粘接连接。5.根据权利要求1至3中任一项所述的功率半导体模块，其中，所述凹进处(40)在其一半的深处位置(0.5×d40)具有宽度(b40)，所述宽度大于所述凹进处(40)的深度(d40)。6.根据权利要求4所述的功率半导体模块，其中，所述凹进处(40)在其一半的深处位置(0.5×d40)具有宽度(b40)，所述宽度大于所述凹进处(40)的深度(d40)。7.根据权利要求1至3中任一项所述的功率半导体模块，其中，所述上侧面(41)在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：托尔斯滕·格勒宁，马克·埃斯尔特，克里斯琴·施泰宁格，罗曼·伦纳特·特席尔布斯，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：