CN101924080A - 具有被弹性支撑的基板的功率半导体模块及制备功率半导体模块方法 - Google Patents

具有被弹性支撑的基板的功率半导体模块及制备功率半导体模块方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101924080A
CN101924080A CN2010102418377A CN201010241837A CN101924080A CN 101924080 A CN101924080 A CN 101924080A CN 2010102418377 A CN2010102418377 A CN 2010102418377A CN 201010241837 A CN201010241837 A CN 201010241837A CN 101924080 A CN101924080 A CN 101924080A
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
power semiconductor
module housing
semiconductor modular
vertical direction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2010102418377A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101924080B (zh
Inventor
P·坎沙特
O·霍尔费尔德
T·斯托尔策
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Publication of CN101924080A publication Critical patent/CN101924080A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101924080B publication Critical patent/CN101924080B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/16—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations, e.g. centering rings
    • H01L23/18—Fillings characterised by the material, its physical or chemical properties, or its arrangement within the complete device
    • H01L23/24—Fillings characterised by the material, its physical or chemical properties, or its arrangement within the complete device solid or gel at the normal operating temperature of the device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/072—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4006—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws
    • H01L2023/4037—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws characterised by thermal path or place of attachment of heatsink
    • H01L2023/4062—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws characterised by thermal path or place of attachment of heatsink heatsink to or through board or cabinet
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4006—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01068—Erbium [Er]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/191—Disposition
    • H01L2924/19101—Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19107—Disposition of discrete passive components off-chip wires

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

本发明具有被弹性支撑的基板的功率半导体模块及其制备方法。本发明涉及包括模块外壳(1)和至少一个基板(2)的功率半导体模块(100)，其中该基板上安放有至少一个功率半导体芯片(4)。模块外壳(1)包括底面(12)和在正向垂直方向(v)上与该底面(12)间隔开的顶面(11)。此外，基板(2)包括背对模块外壳(1)内部的底面(26)。为了相对于模块外壳(1)在平行于垂直方向(v)的方向上自由移动，基板(2)布置于在模块外壳(1)的底面(12)所设置的开口中并且通过弹性结合剂(5)而结合到模块外壳(1)上。在功率半导体模块(100)未被装配的情况下，基板(2)相对于模块外壳(1)呈静止位置。为了使基板(2)平行于垂直方向(v)而从静止位置偏移，每毫米的偏移需要0.1N至100N的力。

Description

具有被弹性支撑的基板的功率半导体模块及制备功率半导体模块方法
技术领域
本发明涉及功率半导体模块，在该模块中将一个或多个功率半导体芯片排列在一个或多个基板上。
背景技术
根据这种功率半导体模块的第一供选方案，可以将基板装配在形成模块底座的公共金属底板上，并且通过热沉使得功率半导体芯片发出的热经由该普通金属底板被散逸掉。
在功率半导体模块的第二供选方案中，不存在用于基板的公共金属底板，面向模块外部的底面形成了模块的底面。在这种类型的模块中，基板被装配以热接触热沉而没有公共底板插入其间。
为了使得在装配到基板上的功率半导体芯片中形成的热量的散逸最优化，在基板与热沉之间的热交换阻力需要尽可能地平缓，这又必需一种力量以促使所述基板接触与装配了功率半导体模块的热沉相接触。
在常规功率半导体模块中，这种接触压力主要由迫使功率半导体模块整体紧靠所述热沉的力来决定，例如通过螺丝钉紧固。
然而，后面这种力一般比使基板接触热沉所需的力大地多。尤其是当将基板加工为金属化陶瓷板时，将会存在由于过大接触压力而使陶瓷板断裂的风险。
因此，需要提供可固定地结合到热沉并包括基板的功率半导体模块，其中基板通过被装配到热沉上而承受将其在热沉方向上推进的力，但是该力基本上独立于迫使功率半导体模块紧靠热沉的接触压力。
另外还需要定义用于制备这种功率半导体模块的方法。
发明内容
如下文详述的可装配到热沉上的功率半导体模块包括模块外壳和安放有至少一功率半导体芯片的至少一个平坦基板。模块外壳包括底面和在正的垂直方向上与该底面间隔开的顶面。此外，基板具有背对着模块外壳内部的底面。为了相对于模块外壳平行于垂直方向自由移动，基板布置于在模块外壳底面所设置的开口中并且通过弹性结合的方式而连接到模块外壳上。在功率半导体模块未被装配的情况下，也就是在未被装配到热沉或其他对象上时，基板相对于模块外壳呈静止位置。为了使基板在垂直方向上和/或在垂直方向的相反方向上平行于垂直方向从这个静止位置偏离，每毫米的偏移现在仅需要0.1N至100N的力或0.1N至10N的力。所述的这个范围至少适用于从该静止位置的小偏移，例如最高0.5mm的偏移。
这导致基板与模块外壳之间的机械耦合大大弱于常规功率半导体模块上的。在此情形下适合作为结合物的是，例如，嵌套基板从而封闭基板边缘与模块外壳之间所形成的间隙的粘合剂。在此配置中，该耦合的厚度可以由间隙的宽度确定。
特别在高度挠性耦合的情况下，基板的静止位置可以被其自重以及因此被功率半导体模块的空间方位影响，可以认为在本发明意义上的静止位置是基本上任何由功率半导体模块的任何空间方位决定的基板静止位置。
但是特别地，当功率半导体模块被空间放置从而使得垂直方向与重力方向(指向地球中心)是相反的方向时，至少基板相对于模块外壳的位置被认为是静止位置。换句话说，按通俗说法这是当模块外壳的底面指向下方时所形成的位置。
按照第一变型，处于静止位置的基板的底面可以在负的垂直方向上与模块外壳的底面间隔开，也就是，基板相对于模块外壳的底面(稍微地)被提升，或者换句话说，当模块外壳的底面与基板的底面共面时，所述基板在远离模块外壳内部的方向上移位。
按照第二变型，处于静止位置的基板的底面可以在正的垂直方向上与模块外壳的底面间隔开，也就是，基板相对于模块外壳的底面(稍微地)被降低，或者换句话说，当模块外壳的底面与基板的底面共面时，所述基板朝向模块外壳内部移位。
按照第三变型，处于静止位置的基板的底面与模块外壳的底面共面。
在这三个变型的每一个中，可以另外提供接触压力装置以产生接触压力，当将该功率半导体模块连接到热沉以使其冷却时，该接触压力在热沉表面的方向推动基板。作用在基板上的接触压力可以由接触压力装置产生，该接触压力装置直接作用于基板，和/或通过安装在基板上的功率半导体芯片和/或通过直接或间接接合到基板上的接合线作用于基板。在接触压力装置作用于接合线上的情况下，该接触压力装置可以作用于，例如结合物上，或者例如作用于布置在两个相邻结合物之间的结合物环的位置处，在该位置处，结合物位置距离基板顶面的间隔最远。
为了制备这样的功率半导体模块，首先提供包括底面和在正向垂直方向上与该底面间隔开的顶面的模块外壳。在模块外壳底面配置有开口以接纳基板。此外提供包括底面以及安置有至少一个功率半导体芯片的顶面的基板。该基板定位在所述开口的区域中从而使得其顶面面向模块外壳的内部，并且在每一正交于垂直方向的横向上与该模块外壳间隔开，因而围绕该基板在模块外壳与基板之间形成间隙，然后该间隙通过弹性结合剂而被紧密地密封。
附图说明
参照下列的附图和说明可以更好地理解本发明。在图中所示的部件未必按照比例，而是重点在于图解本发明的原理。此外，在附图中，同样的附图标记表示相应的部件。在附图中：
图1A是根据第一变型的可装配于热沉上的功率半导体模块的垂直剖面图，该功率半导体模块具有基板，该基板在其静止位置被垂直地弹性支撑，在该静止位置，基板的底面相对于模块外壳的底面被提升；
图1B是在如图1A所示的功率半导体模块中采用的安置有功率半导体芯片的基板的垂直剖面图；
图1C是在如图1A所示的功率半导体模块中的基板的自顶向下视图，该基板安置有功率半导体芯片并且弹性结合剂在所有侧将该基板包围；
图1D是如图1A所示的功率半导体模块被装配到热沉之后的视图；
图2是根据第一变型的功率半导体模块的垂直剖面图，该功率半导体模块具有在其静止位置彼此间隔开的两个基板，每个基板通过弹性结合剂而被结合，该弹性结合剂在模块外壳底面处的凹陷中包围基板的所有侧；
图3是根据第一变型的功率半导体模块的垂直剖面图，该功率半导体模块具有通过施加在所有侧的弹性结合剂而被弹性地结合到模块外壳的基板，该模块外壳包括通过压力垫弹性地耦合到开口的内部模块外壳，当将功率半导体模块装配到热沉时，该压力垫迫使基板与热沉接触；
图4是位于热沉上的功率半导体模块的一部分的垂直剖面图，该模块的顶部是压配合触点，在将功率半导体模块装配到热沉上时，该压配合触点被压入到印刷电路板的相应孔中从而与功率半导体模块电连接；
图5是包括如图4所示的功率半导体模块被装配在热沉上之后的组件的垂直剖面图；
图6A是根据第一变型的功率半导体模块的一部分的垂直剖面图，其中基板通过弹性结合剂而结合到模块外壳且其中模块外壳的侧壁的一部分延伸超出基板的顶部边缘；
图6B是根据第二变型的功率半导体模块的一部分的垂直剖面图，其中结合剂接触模块外壳的水平连结板的倾斜表面区域；
图6C是根据第一变型的功率半导体模块的一部分的垂直剖面图，其中结合剂接触模块外壳的水平连结板的倾斜表面区域；
图7A是根据第二变型的可装配在热沉上的功率半导体模块的垂直剖面图，该功率半导体模块具有基板，该基板在其静止位置被垂直地弹性支撑，在该静止位置基板的底面相对于模块外壳的底面被降低；
图7B是如图7A所示的功率半导体模块被装配到热沉之后的视图；
图8A是松散地设置于热沉上并包括模块外壳的盖子的功率半导体模块的垂直剖面图，该模块外壳的盖子相对于模块外壳的框架被弹性地支撑，从而当模块装配到热沉上时通过弹性耦合元件以及接触压力装置在该热沉的方向上产生作用在基板上的接触压力；
图8B是如图8A所示的功率半导体模块通过压力板而被按压到与热沉接触的的视图，夹在压力板与弹性耦合元件之间的印刷电路板具有电接触孔，当将功率半导体模块装配到热沉上时，功率半导体模块的压配合触点被按压进入所述孔中；
图9是组件的垂直剖面图，该组件与图8B所示的组件的不同之处在于盖子垂悬在模块外壳的框架之上，从而边框架限制盖子在热沉的方向上的自由移动；
图10是包括用于功率半导体模块的模块外壳的盖子、弹性耦合元件以及接触压力装置的组件的视图，在其中该弹性耦合元件布置在模块外壳的盖子的背对接触压力装置的那一侧；
图11是包括用于功率半导体模块的模块外壳的盖子、若干弹性耦合元件以及接触压力装置的组件的视图，该接触压力装置具有通过横撑相互连接的若干个接触压力元件，所述接触压力元件的背对着模块外壳的盖子的每一端装配有弹性耦合元件中的一个；
图12是包括用于功率半导体模块的模块外壳的盖子、若干弹性耦合元件以及接触压力装置的组件的视图，该接触压力装置具有通过横撑相互连接的若干个接触压力元件，所述接触压力元件的面对着的模块外壳的盖子的每一端装配有弹性耦合元件中的一个；
图13是包括用于功率半导体模块的模块外壳的盖子、弹性耦合元件以及接触压力装置的组件的视图，该弹性耦合元件布置在接触压力装置与模块外壳的盖子之间；
图14是包括模块外壳的盖子的组件的视图，在其中弹性耦合元件被一体化从而通过该耦合元件使得模块外壳的盖子的侧壁与接触压力装置去耦合；
图15是如图14所示的组件的视图，只不过模块外壳的盖子与接触压力装置制备为一体；
图16是如图14所示的组件的视图，只不过接触压力装置包括彼.比未制备为一体的离散的接触压力元件；
图17是配置为细长连结板的接触压力元件的视图；
图18是具有矩形横截面的细长的接触元件的视图；
图19是圆柱状接触压力元件的视图。
在下面的详细描述中，参考了构成本文一个部分的附图，并且实施本发明的具体实施例通过图解展示于所述的附图中。在这点上，方向性的术语，例如“顶部”、“底部”、“前面”、“后面”、“前沿”、“结尾”等参照所描述的图形的方向来使用。由于实施例的各组成部件可以位于许多不同方向上，因此方向性的术语只是用于说明而非用于限定。应当理解，在不脱离本发明范围的情况下可以利用其他实施例以及可以做出结构上或逻辑上的改变。因此，下面的详细描述不应被当做限定，并且本发明的范围由所附权利要求限定。
在各图中，除非另行说明，具有相同或相应的功能的相同或相应的部件由相同的附图标记表示。
具体实施方式
现在参考图1A，其示出未被装配的功率半导体模块100的垂直剖面图，所谓未装配也就是在通过放在热沉200的接触板201上从而在接触板201与基板2的底面26之间产生热接触，来以按压接触的方式装配到热沉或其他对象以用于冷却之前。
功率半导体模块100包括具有顶面11和在垂直方向v上与该顶面11间隔开的底面12的模块外壳1。在图1A所示的组件中，热沉200尚未安装到热沉200上，这就是底面12与热沉200的接触板201在图中被间隔开的原因。
功率半导体模块100进一步包括基板2，该基板2包括电介质20，其顶部为面向模块外壳1内部的顶部金属化层21，其底部为背向模块外壳1内部的可选的底部金属化层22。
电介质20可以为，例如，诸如氧化铝、氮化硅或氮化铝陶瓷的陶瓷，同时基板2可以配置为，例如直接铜结合(DCB)、直接铝结合(DAB)或活性金属钎焊(AMB)基板。
位于顶部金属化层21上的是功率半导体芯片4，该芯片4借助于顶部金属化层21并且通过接合导线41而接合到功率半导体模块100的电部件(未示出)，例如，接合到接触接头和/或其他功率半导体芯片。为了实现电路化的组件，可以按相应的应用需求，将顶部金属化层21图形化为导电迹线和/或焊盘。
现在参考图1B，其单独示出安置了功率半导体芯片4的基板2如何包括面向模块外壳1的内部的顶面25和背向模块外壳1的内部的底面26。垂直于与基板2的顶面25和底面26垂直取向的垂直方向v，基板2包括侧面23，其形成在所有侧将基板2包围的闭合环。
再次参考图1A，其示出装配了的基板2如何通过弹性结合剂5而被插入到模块外壳1的底部开口中并弹性地耦合到模块外壳1，其中该弹性结合剂5在正交于垂直方向v的每一横向方向x、y上作为闭合环围绕该基板2。为了基板2至少在垂直方向v上相对于模块外壳1自由移动，在弹性结合剂5的顶侧51上提供部分6，其被配置为沿弹性结合剂5的顶侧51延伸的闭合环，并且在其中弹性结合剂5在垂直方向v上与模块外壳1间隔开，该顶侧51即在垂直方向v上背向底面12的弹性结合剂5的那侧。
这就确保了当功率半导体模块100至少在垂直方向v上由于模块外壳1而被按压以与热沉200接触时，弹性结合剂5的移动自由度不被模块外壳1显著地限制。如在图1A中所明显示出的，功率半导体模块100被定向为使其底面12和基板2的底面26均朝向下，也就是朝向重力方向g，在此情形下重力方向g与垂直方向v指向相反。
为了增强其介电强度，在模块外壳1的内部从模块外壳1的顶面25一直到至少功率半导体芯片4的水平面可以填充(pot)柔性填充(potting)化合物13，例如，诸如硅凝胶的凝胶。柔性填充混合物13可以制备成具有很低的粘度从而即便该柔性填充混合物13延伸到弹性结合剂5的顶面51上时其也不会造成妨碍，因为当由于基板2在垂直方向v上相对于模块外壳1移动以及在其移动中所包括的弹性结合剂5所导致的将功率半导体模块100按压成与热沉200接触时，不需付出很大努力就可以使柔性填充混合物13适应，因此在实际实践中对于基板2相对于模块外壳1的移动自由度不存在相关的阻碍。
仍然参考图1A，其示出处于可能的静止位置的基板2，在该静止位置，基板2的底面26悬在底面12之上，在与垂直方向v相反的方向上与底面12的间距为d1。该间距d1的范围可以为，例如大于0至1mm或者大于0至0.5mm。
在d1＝0mm时，组件依照第三变型，在该变型中基板2的底面26与模块外壳1的底面12共面。
基板2插入模块外壳1的底面12中的开口在正交于垂直方向v上的每一横向方向x、y上，与基板2在相应的横向x、y上的横向尺寸相比，是加大尺寸的，从而在基板2与模块外壳1之间形成间隙7，该间隙7具有范围为，例如0.1到2mm或者0.1到1mm的最小宽度d7(正交于垂直方向v且在静止位置时测量)，该间隙7通过弹性结合剂5被密封以防止模块外壳的内部被污染以及防止可选地填充模块外壳内部的柔性填充混合物13的滴落。
现在参考图1C，其示出如图1A与1B所示的组装的基板2的自顶向下视图，包括如图1A所示的在所有侧将该基板2包围的弹性结合剂5。
为了在垂直方向v上和/或相反于垂直方向v而使得基板2从如图1A所示的其静止位置偏转，每一毫米的偏转需要0.1至100N的力。在测试时，弹性结合剂5配置成粘合剂珠，对于大概100mm长的粘合剂珠(在所有侧基本上对应于基板2的周围)和总计大概0.2mm的间隙7的宽度d7，在垂直方向v和/或与垂直方向v相反的方向上检测到基板2每毫米偏转需要大约40N的力。所采用的粘合剂是由Wacker Chemie AG制造的
现在参考图1D，其示出如图1A所示的组件在功率半导体模块100已经被安装在热沉200的接触板201上之后的垂直剖面图，该目的所需要的接触压力F在图1D中由箭头符号示出。此接触压力F可以通过例如将功率半导体模块100拧紧到热沉200的螺丝钉(未示出)产生，当然，任何其他合适的紧固件，诸如夹子、锁定钩以及类似物都可以被采用来替代螺丝钉或与螺丝钉同时使用。
使得功率半导体模块100接触到热沉200的按压作用在模块外壳1的内侧的方向上推进基板2从而使得弹性结合剂5弹性地变形，结果是当在热沉200的方向通过基板2的侧面23均匀地按压基板2时，弹性结合剂5被偏斜。为此目的所需要的力特别地由弹性结合剂5的几何结构和材料决定并且尽可能地与将功率半导体模块100推进到紧靠着热沉200的接触压力F互不影响，由此确保如果功率半导体模块100在过大的接触压力F下被非有意地安装在接触板201上，基板2不被损毁。
弹性结合剂5可以为，例如硅树脂基粘合剂珠，其达到范围例如为10到40(例如大概为35)的硬化肖氏A级硬度。
现在参考图2，其示出包括在静止位置被彼此间隔开的两个基板2的功率半导体模块100的垂直剖面图，两个基板的每一个上均装配了功率半导体芯片4并且通过弹性结合剂5而结合到功率半导体模块100的模块外壳1上，其中该弹性结合剂5配置成在所有侧嵌套每个基板2的环形。
在其底面12，模块外壳1具有连结板17，通过该连结板17在模块外壳1的底面12上提供了彼此间隔开的两个开口，在两开口的每一个中，基板2中的一个被插入进去并且通过弹性结合剂5而被弹性结合到模块外壳1。可以理解，相应地多于两个的基板可以被插入到在底面12上的相应数量的开口中并且每个基板通过弹性结合剂5结合到模块外壳1。
在如图2所示的功率半导体模块100中，在每一个基板2的弹性结合剂5的顶面51上，提供被配置成为闭合环的部分6，在从所有侧包围相应的基板2时，该部分6直接毗连不具有模块外壳1的部分的顶面51。
现在参考图3，其示出包括位于热沉200的接触板201上但尚未被结合到该接触板201的功率半导体模块100的组件的垂直剖面图。
功率半导体模块100包括可以构建成如上文所阐述的基板2的基板2，基板2的顶部金属化层21装配了通过接合导线41以及通过该顶部金属化层21而被电连接的若干个功率半导体芯片4。基板2-类似于参考在前的图1A-1D和图2已经阐述过的基板2-通过弹性结合剂5被弹性地结合到模块外壳1从而能平行于垂直方向v自由移动。
在垂直方向v上在弹性结合剂5的与底面12背对的顶面51上设置部分6，该部分6被设置成沿着弹性结合剂5的顶面51延伸并且包围基板2的闭合环。直接毗连顶面51的此部分6不包含模块外壳1的部分，从而允许基板2相对于模块外壳1在垂直方向v上自由移动。
模块外壳1包括形成外部模块外壳的第一部分1a以及形成布置在所述外部模块外壳1a的盖子与所述基板2之间并且可以选择性固定结合到所述基板2的接触压力装置的部分1i。压力垫15布置在外部模块外壳1a与在负垂直方向v上和该外部模块外壳1a间隔开的接触压力装置1i之间，该压力垫15例如可由泡沫塑料材料制备。
该压力垫15在外部模块外壳1a与接触压力装置1i之间提供弹性耦合。接触压力装置1i包括接触压力元件16，该接触压力元件16被配置为压力垫15，当该压力垫由于将功率半导体模块100装配到热沉200而被适当偏斜时，其沿着功率半导体芯片4对基板2横向施加接触压力，从而导致基板2在热沉200的接触板201的方向上被推进。
另外或者作为替代，还可以将接触压力元件16提供在功率半导体芯片4之上从而使得从压力垫15发出的接触压力经由接触压力装置1i与功率半导体芯片4而作用到基板2上。通过适合于每个基板的几何形状及其组成部分排列接触压力元件16，在基板2上实现接触压力的均匀分布。
总之，将基板2按压成紧靠着热沉200的接触压力被弹性结合剂5的弹性与几何形状以及压力垫15所控制。正是由于弹性结合剂5和压力垫15才使得在热沉200的接触板201的方向上作用在基板2上的接触压力，与迫使功率半导体模块100的模块外壳1紧靠着热沉200的接触板201的接触压力实际上互不影响。
为了将功率半导体模块100结合到热沉200，模块外壳1被加工为具有贯通孔111，通过该贯通孔111紧固螺钉(未示出)可以被拧紧以将功率半导体模块100用螺丝固定到热沉200上。为此目的在热沉200中所需要的螺孔未在图3中示出。
现在参考图4，其示出具有包括外部模块外壳1a和内部模块外壳1i的模块外壳1的功率半导体模块100的一部分的垂直剖面图。内部模块外壳1i被固定结合到基板2上，其中此基板2可以构造成与前文所述的并且如之前的图1A至1D、2和3所示的基板2相同。与图3所示的基板2相同，此基板2通过弹性结合剂5而被结合到外部模块外壳1a。
功率半导体模块100进一步包括终端触点18，其被构造为导电地接触基板2的压配合触点，并且在将功率半导体模块100装配到热沉200的接触板201时，该终端触点18被压入到印刷电路板300的孔301中以导电地接触在印刷电路板300上实现的电路。如所示出的，当装配功率半导体模块100时，终端触点18可以选择性地用作在热沉200的接触板201的方向上推进基板2的接触压力元件。
现在参考图5，其示出如图4所示的功率半导体模块100在被装配到热沉200上之后的垂直剖面图，其中装配是通过紧固件400进行的，该紧固件400被配置为例如在垂直方向v上延伸穿过功率半导体模块100并旋到热沉200中的螺丝钉。拧紧紧固件而迫使外部模块外壳1a与热沉200接触，使弹性结合剂5偏斜，导致如上已经被阐述过的使得基板2被按压成与热沉200接触。将紧固件400旋到热沉200中迫使被插入推进器119的印刷电路板300紧靠功率半导体模块100，从而使得终端触点18被按压到印刷电路板300的相应的孔301中，这将基板2电接合到印刷电路板300。可选地，设置在内部模块外壳1i与推进器119之间的是，例如，压力垫(未示出)，该压力垫在通过内部模块外壳1i将由推进器119发出的压力传递到基板2时去耦合该压力，因此内部模块外壳1i作为接触压力装置起作用。
现在参考图6A，其示出包括基板2的功率半导体模块100的一部分的垂直剖面图，其中该基板可以构建成与在前面的例子中已经详述过的基板2相同且同样装配了弹性结合剂5。将处于其静止位置的基板2插入到一开口中，该开口配置在模块外壳1的底面12并且在正交于垂直方向v的每一方向上延伸，该开口例如在横向x、y上具有比在该横向x、y上的基板2的横向尺寸更大的尺寸。这导致在相应地横向x、y上在模块外壳1与基板2之间存在具有最小宽度d7的间隙7。该最小宽度d7的范围可以是，例如0.1至2mm或者0.1至1mm。通过在从模块外壳1到基板2的整个长度上延伸的弹性结合剂5在基板2的所有侧将间隙7密封，从而防止被装入到模块外壳的内部的柔性填充混合物13通过间隙7而滴落。
制备此组件包括将基板2放置于位于模块外壳1的底面12的开口中，从而形成如上所述的间隙7，此后该间隙7通过结合剂5，例如硅树脂粘合剂而被封闭。一旦将该粘合剂固化，至少部分地，结合剂5是弹性的。
部分6设置在弹性结合剂5的在垂直方向v上背向底面12的顶面51上，该部分6不包含模块外壳1的任何部分。由于柔性填充混合物13的低粘度，该混合物到此部分6的任何渗漏不会明显阻碍模块外壳1相对于基板2在垂直方向v上的移动。
在此构造中，模块外壳1的一部分侧壁延伸超过基板2的顶面25。在如图6A所示的组件中，将功率半导体模块100布置为使得其底面12与模块外壳1的底面26以及基板2分别面向下方，也就是面向重力方向g上。该基板2处于其静止位置，在该位置基板2在垂直方向v上距离模块外壳1的侧壁呈最小距离d2，该距离可以，例如，大于或等于基板2的厚度和/或比基板2的厚度D2大至少0.1。这导致将模块外壳1按压成接触热沉200的接触板201的力不能，或者至少不能有效地，被传递到基板2，而由于具有非常低的粘度，柔性填充混合物13几乎不传递任何力。在所有侧面包围基板2的间隙7可以具有最小宽度d7，该最小宽度在每一横向x、y上正交于垂直方向v具有例如，从0.1至2mm或者从0.1至1mm的范围。
现在参考图6B，其示出与第二变型相同的功率半导体模块100的一部分的垂直剖面图，其中该模块外壳1包括在基板2的方向上自模块外壳1的侧壁延伸的连接板19。该连接板19在其背对模块外壳1的底面12的那侧包括接触弹性接触剂5的第一表面部分19s，并且该第一表面部分19s与正交于垂直方向v的平面E形成大于0°的角度φ。该角度φ可以选择成，例如从＞0°到≤60°。
连接板19在其面对基板2的那侧还包括在垂直方向v上取向的可选的第二表面部分19t，在该方向上其具有D19t＞0mm的尺寸并且可以具有例如0.3到2mm的范围。
现在参考图6C，其中示出的组件与图6B中所示的组件不同在于功率半导体模块100不对应于第二变型而是对应于第一变型。与图6B中所示的相同，连接板19具有表面部分19s和19t，在此，图6b中所阐述过的适用于表面部分19s和19t的标准和尺寸同样适用。
现在参考图7A，其中示出的组件与如图1A所示的组件不同在于，基板2的底面26在其静止位置具有从底面12在负的垂直方向v上延伸的距离d3，该距离可以具有例如从＞0mm到≤1mm的范围。这导致在装配之前基板2轻微凹进模块外壳1中。为了从其静止位置在垂直方向v上和/或相反于垂直方向v上偏移该基板2，可能需要例如0.1N到100N的力。
因此当将模块外壳1放置在热沉的接触板201上时，没有力施加到基板2，直到接触压力元件30生效时，基板2才被按压出模块外壳1而接触接触板201，其中接触压力元件30可以配置为例如压力压印器。在这种情况下，在制备模块时可以将基板2放置成凹陷在模块外壳1的底面中然后从下面灌入粘合剂。
当d3＝0mm时，实现如在第三变型中所示的组件，其中基板2的底面12以及模块外壳1的底面12共面。
现在参考图7B，其示出装配到热沉200的接触板201上的功率半导体模块100。在这里接触压力元件30可以可选地由电终端触点形成为例如导电地接触基板2的顶部金属化层21和/或功率半导体芯片4的功率半导体模块100的接头。
现在将参考图8A、8B和9详述的所有实例中，与之前被描述过的基板2相同地，每一个基板2以相同的方式通过弹性结合剂5被结合到每一个模块外壳1。每一基板2的静止位置可以基本上可选择性地根据第一、第二或者第三方面而确定。
现在参考图8A，其示出装配到热沉200上的一功率半导体模块100的横截面图，其显示了在模块外壳1的侧壁中如何采用终端触点18。作为一种供选择的方案，终端触点18可以被注模在模块外壳1的侧壁中。通过接合到基板2的顶部金属化层21以及接合到终端触点18的底座的接合线42，而使在垂直方向v上相对于模块外壳1被弹性装配的基板2导电地接触终端触点18。在不明显限制基板2的移动自由度以及在不冒着损害接合线42的接合的风险的情况下，该接合线42展现出足够的移动自由度，以顺应在垂直方向v上基板2相对于模块外壳1弹性。
当将功率半导体模块100结合到热沉200时，为了不仅在基板2的侧边而且还在该基板2的表面区域实现基板2所受到的接触压力的均匀分布，提供该模块外壳1的盖子14使其在垂直方向v上能自由移动，在该盖子上设置有利用例如发泡硅树脂制做的弹性耦合元件5′。布置在模块外壳1的盖子14与基板2之间的是若干个在垂直方向v上延伸的接触压力元件30，这些接触压力元件30可以可选地通过正交于垂直方向v取向的横撑31互连。可将接触压力元件30和横撑31配置为独立于模块外壳1的盖子14或者与之成为一体。
为了将如图8A所示的功率半导体模块100结合到热沉200并由此使功率半导体模块100导电地接触印刷电路板300，首先将后者定位在弹性耦合元件5′上从而使得功率半导体模块100的终端触点18插到位于印刷电路板300中的相应孔301中。使用位于印刷电路板300的背对热沉200的那侧上的压板119，通过将压板119结合到热沉200，例如将它们用螺丝拧在一起，从而将功率半导体模块100按压到与热沉200的接触板201接触。
这导致将终端触点18推入到印刷电路板300的孔301中，从而通过接合线42和终端触点18使基板2导电地接触在印刷电路板300上实现的电路。
由于迫使功率半导体模块100的外壳1沿基板2紧靠着热沉200，因此确保了足够大的接触压力以可靠地将终端触点18按压进入印刷电路板300的孔301中。
尽管有如此大的接触压力，由于弹性结合剂5和5′的去耦效应，在热沉200方向上基板2的压力是相对轻微的，因而不存在使基板2断裂的风险。将多个接触压力元件30排列在基板2的表面区域之上的另一个优点是力同样地施加于其上，使得在接触板201的方向上按压基板2时力并不仅仅作用在基板2的侧边。这就是当，例如在基板2与接触板201之间注入的热膏产生辅助基板2的顺应性的反压力时，基板2不存在的明显弯曲的原因。
该接触压力元件30可以-如所示出的-从功率半导体芯片4到基板2的顶面25侧向施加压力和/或-如未示出的-在背对基板2的功率半导体芯片4的顶面上施加压力。
在正交于垂直方向v的方向上，两个相邻的接触压力元件30的侧向距离d30可以为例如5到100mm。对于具有由氧化铝陶瓷(A12O3)制成的陶瓷电介质20以及具有0.25mm到0.63mm厚度的基板2，侧向距离d30为10到30mm被证实是可行的。
接触压力元件30基本上可以是任何形状。在一种情况下，它可以呈现为在垂直方向v延伸的细长圆柱形压力压印器的形状并且具有0.5到10mm的直径，它还可以是呈现这样的形状但是具有0.5到100mm长和0.5到10mm宽的矩形横截面。同样有可能的是，接触压力元件30可以呈现为，例如，椭圆形或六角形横截面。
根据另一种情况，在与垂直方向v正交的方向上，接触压力元件30也可以配置成为0.5到100mm长以及0.1到2mm宽的细长连接板。
现在参考图9，其中示出的实例与在图8a和图8b中所示出的实例的不同在于，由于模块外壳的盖子在侧向上悬在框架之上，当将功率半导体模块100结合到热沉200时，该框架对模块外壳1的盖子14形成阻挡。
现在参考图10，其示出一种情况，在该情况中弹性耦合元件5′被放置在模块外壳1的盖子14的背对着模块外壳1内侧的那侧上。接触压力元件30位于模块外壳1的盖子14的背对着弹性耦合元件5′的那侧上。模块外壳的该盖子14、通过横撑31结合在一起的接触压力元件30的组合以及耦合元件5′是分立部件。
现在参考图11，其示出一种情况，在该情况下每个接触压力元件30在其面向基板端部具有弹性耦合元件5′。此时，模块外壳1的盖子14以及通过横撑31结合在一起的接触压力元件30的组合是分立部件。
现在参考图12说明与如图11所示的情况不同的情况，不同之处是弹性耦合元件5′不再位于接触压力元件30的面向基板的端部而是位于面向模块外壳1的盖子14的端部。
现在参考图13说明不同的情况，不同之处在于仅将单个而不是多个弹性耦合元件5′布置在模块外壳1的盖子14与通过横撑31结合在一起的接触压力元件30的组合之间的整个长度上。
现在参考图14阐述将弹性耦合剂5′集成到模块外壳的盖子14中的一种情况，如此使得模块外壳1的侧壁通过弹性耦合元件5′相对于通过横撑31结合的接触压力元件30的组合去耦合。此时，模块外壳1的该盖子14、弹性耦合元件5′以及通过横撑31结合在一起的接触压力元件30的组合仍是分立部件。
现在参考图15，其中所示的情况与如图14所示的情况不同在于，模块外壳1的盖子14和通过横撑31结合在一起的接触压力元件30的组合配置成为一体，弹性耦合元件5′被集成到模块外壳1的盖子14中并且可以例如由在模块外壳1的盖子14中的腰裂形成。
现在参考图16，其中所示的情况与如图14所示的情况不同在于，接触压力元件30不再通过横撑31结合而是被加工为分立的接触压力元件30。
在参考图10至16所描述的关于模块外壳1的盖子14与一个或多个弹性耦合元件5′协作的所有情况下，模块外壳1的该盖子14相对于模块外壳1的支撑框架在垂直方向v上可以被弹性地安装。
现在参考图17，其示出接触压力元件30，该接触压力元件30构造成正交于垂直方向v纵向延伸一长度130的细长连接板，该长度130为例如0.5到100mm。该接触压力元件30的宽度b30可以为例如0.1到2mm。
现在参考图18，其示出在垂直方向v上延伸并且具有正交于垂直方向v的矩形横截面区域的接触压力元件30，其中矩形横截面区域具有长度130以及宽度b30。该长度130可以为例如0.5到100mm，该宽度b30可以为例如0.5到10mm。
现在参考图19，其总结性地示出在垂直方向v上延伸并且具有圆形横截面区域的接触压力元件30，该圆形横截面区域正交于垂直方向v且具有直径D30。该直径D30可以为例如0.5到10mm。

Claims (25)

1.一种能够装配在热沉(200)上的功率半导体模块，该功率半导体模块包括模块外壳(1)以及至少一个安置有至少一个功率半导体芯片(4)的基板(2)，该模块外壳(1)包括底面(12)和在正的垂直方向(v)上与该底面(12)间隔开的顶面(11)，该基板(2)包括背对模块外壳(1)的内部的底面(26)，并且其中该基板(2)
设置在该模块外壳(1)的开口中，所述的开口设置在模块外壳(1)的底面(12)处；
通过弹性结合剂(5)连接到该模块外壳(1)，以便平行于垂直方向(v)相对于模块外壳(1)自由移动；
在未被装配的情况下处于相对于模块外壳(1)的静止位置；
为了使基板(2)平行于垂直方向(v)从所述静止位置偏转，每毫米的偏转需要0.1N到100N的力。
2.如权利要求1所述的功率半导体模块，其中在其静止位置时基板(2)的底面(26)在正的垂直方向(v)上具有距离模块外壳(1)的底面(12)的第一距离(d3)，因此基板(2)的底面(26)相对于底面(12)在正的垂直方向(v)上被降低。
3.如权利要求2所述的功率半导体模块，其中该第一距离(d3)的范围为大于0mm至1mm。
4.如权利要求1所述的功率半导体模块，其中在其静止位置时，基板(2)的底面(26)在负的垂直方向(v)上具有距离底面(12)的第二距离(d1)。
5.如权利要求4所述的功率半导体模块，其中该第二距离(d1)的范围为大于0mm至1mm。
6.如权利要求1所述的功率半导体模块，其中在基板(2)处于静止位置时，基板(2)的底面(26)与模块外壳(1)的底面(12)共面。
7.如前述的任一项权利要求所述的功率半导体模块，其中该基板(2)包括被构造为正交于垂直方向(v)限定该基板(2)的闭合环的侧面(23)，并且其中弹性结合剂(5)自模块外壳(1)全长延伸到所述侧面(23)。
8.如前述的任一项权利要求所述的功率半导体模块，其中在每一正交于垂直方向(v)的横向(x，y)上，基板(2)通过间隙(7)与模块外壳(1)间隔开。
9.如权利要求8所述的功率半导体模块，其中间隙(7)各处均具有0.1到2mm或者0.1到1mm的最小宽度(d7)。
10.如权利要求8或9所述的功率半导体模块，其中间隙(7)被弹性结合剂(5)密封。
11.如前述的任一项权利要求所述的功率半导体模块，其中弹性结合剂(5)被成形为粘合剂珠。
12.如权利要求11所述的功率半导体模块，其中弹性结合剂(5)是硅树脂基粘合剂。
13.如权利要求11或12所述的功率半导体模块，其中粘合剂显示出10到40的肖氏A级硬度。
14.如前述的任一项权利要求所述的功率半导体模块，其中为了使基板(2)平行于垂直方向(v)从其静止位置偏转，每毫米的偏转需要0.1N到10N的力。
15.如前述的任一项权利要求所述的功率半导体模块，其中在处于静止位置时，该基板(2)在垂直方向(v)上距离模块外壳(1)的侧壁的最小距离(d2)大于或等于基板(2)的厚度。
16.如前述的任一项权利要求所述的功率半导体模块，其中在处于静止位置时，该基板(2)在垂直方向(v)上距离模块外壳(1)的侧壁的最小距离(d2)比基板(2)的厚度(D2)大0.1mm。
17.如前述的任一项权利要求所述的功率半导体模块，其中模块外壳的内部至少部分地由与弹性结合剂(5)接触的凝胶(13)填充。
18.如权利要求17所述的功率半导体模块，其中所述凝胶(13)为硅凝胶。
19.如前述的任一项权利要求所述的功率半导体模块，其中当将功率半导体模块装配到热沉(200)的接触板(201)上时，接触压力装置(16，18，30，1i)在热沉(200)的方向上按压该基板(2)。
20.如前述的任一项权利要求所述的功率半导体模块，其中模块外壳(1)包括连接板(19)，该连接板(19)具有第一表面部分(19s)，该第一表面部分(19s)具有大于0°且小于或等于60°的角度φ。
21.如权利要求20所述的功率半导体模块，其中连接板(19)在其面对基板(2)的那侧包括第二表面部分(19t)，该第二表面部分在垂直方向(v)上具有0.3到2mm的范围。
22.一种制备前述的任一项权利要求所述的功率半导体模块的方法，其包括如下步骤：
-提供包括底面(12)和在正的垂直方向(v)上与该底面(12)间隔开的顶面(11)的模块外壳(1)，并且在该底面(12)处构造开口；
-提供包括底面(26)和安置有至少一个功率半导体芯片(4)的顶面(25)的基板(2)；
-将基板(2)置于该开口的区域中使得基板(2)的顶面(25)面向模块外壳(1)的内部并且在正交于垂直方向(v)的每一横向(x，y)上使得基板(2)与模块外壳(1)间隔开，因.此在模块外壳(1)与基板(2)之间出现将该基板(2)包围的间隙(7)；
-通过弹性结合剂(5)将间隙(7)密封。
23.如权利要求22所述的方法，其中弹性结合剂(5)被成形为粘合剂珠。
24.如权利要求22或23所述的方法，其中将基板(2)放置在开口中使得基板(2)的底面(26)在正的垂直方向(v)上具有距离模块外壳(1)的底面(12)的第一距离(d3)。
25.如权利要求22或23所述的方法，其中将基板(2)放置在开口中使得基板(2)的底面(26)在负的垂直方向(v)上具有距离模块外壳(1)的底面(12)的第二距离(d1)。
CN2010102418377A 2009-05-28 2010-05-28 具有被弹性支撑的基板的功率半导体模块及制备功率半导体模块方法 Active CN101924080B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009026558A DE102009026558B3 (de) 2009-05-28 2009-05-28 Leistungshalbleitermodul mit beweglich gelagerten Schaltungsträgern und Verfahren zur Herstellung eines solchen Leistungshalbleitermoduls
DE102009026558.9 2009-05-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101924080A true CN101924080A (zh) 2010-12-22
CN101924080B CN101924080B (zh) 2013-06-12

Family

ID=43028794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010102418377A Active CN101924080B (zh) 2009-05-28 2010-05-28 具有被弹性支撑的基板的功率半导体模块及制备功率半导体模块方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8159822B2 (zh)
CN (1) CN101924080B (zh)
DE (1) DE102009026558B3 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103078491A (zh) * 2011-10-26 2013-05-01 英飞凌科技股份有限公司 功率模块
CN103620765A (zh) * 2011-06-30 2014-03-05 维斯塔斯风力系统集团公司 用于冷却功率半导体模块的散热器
CN104170079A (zh) * 2012-09-13 2014-11-26 富士电机株式会社 半导体装置、针对半导体装置的安装散热部件的方法和半导体装置的制造方法
CN104600038A (zh) * 2013-10-31 2015-05-06 三菱电机株式会社 半导体装置
CN111434198A (zh) * 2017-11-22 2020-07-17 赛峰集团 功率电子模块

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009002993B4 (de) * 2009-05-11 2012-10-04 Infineon Technologies Ag Leistungshalbleitermodul mit beabstandeten Schaltungsträgern
FR2957192B1 (fr) * 2010-03-03 2013-10-25 Hispano Suiza Sa Module electronique de puissance pour un actionneur pour aeronef
DE102010038727B4 (de) * 2010-07-30 2015-07-16 Infineon Technologies Ag Leistungshaltleitermodul und Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls
US8446726B2 (en) 2010-10-28 2013-05-21 Infineon Technologies Ag Semiconductor module having an insert and method for producing a semiconductor module having an insert
CN104170078B (zh) * 2012-07-18 2017-04-05 富士电机株式会社 半导体装置以及半导体装置的制造方法
DE102012213573B3 (de) 2012-08-01 2013-09-26 Infineon Technologies Ag Halbleitermodulanordnung und verfahren zur herstellung und zum betrieb einer halbleitermodulanordnung
US9521737B2 (en) 2012-11-28 2016-12-13 Mitsubishi Electric Corporation Power module
DE102013102829B4 (de) * 2013-03-20 2017-10-19 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul und Anordnung hiermit
JP6090529B2 (ja) * 2014-03-20 2017-03-08 富士電機株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP6323325B2 (ja) 2014-04-21 2018-05-16 三菱電機株式会社 半導体装置、半導体装置の製造方法
JP6356550B2 (ja) * 2014-09-10 2018-07-11 三菱電機株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP6459418B2 (ja) * 2014-11-13 2019-01-30 富士電機株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP6588243B2 (ja) * 2015-06-09 2019-10-09 オリンパス株式会社 光電変換素子の冷却構造
EP3340293A1 (de) 2016-12-20 2018-06-27 Siemens Aktiengesellschaft Halbleitermodul mit stützstruktur auf der unterseite
DE102017203194A1 (de) * 2017-02-28 2018-08-30 Siemens Aktiengesellschaft Leistungsmodul
JP6421859B2 (ja) * 2017-10-10 2018-11-14 三菱電機株式会社 半導体装置
JP7045978B2 (ja) * 2018-12-07 2022-04-01 三菱電機株式会社 半導体装置および電力変換装置
US11444002B2 (en) * 2020-07-29 2022-09-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Package structure
JP7378379B2 (ja) * 2020-11-02 2023-11-13 三菱電機株式会社 パワー半導体モジュール及び電力変換装置
EP4012759B8 (en) * 2020-12-10 2024-01-03 Hitachi Energy Ltd Power semiconductor module, power semiconductor assembly and method for producing a power semiconductor module

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0881674A2 (en) * 1997-05-27 1998-12-02 Kabushiki Kaisha Toshiba High power semiconductor module device
US20020173192A1 (en) * 2001-05-05 2002-11-21 Semikron Elektronik Gmbh Power semiconductor module with pressure contact means
CN101154653A (zh) * 2006-09-28 2008-04-02 三菱电机株式会社 功率半导体模块
US20090039498A1 (en) * 2007-08-06 2009-02-12 Infineon Technologies Ag Power semiconductor module
US20090116197A1 (en) * 2007-11-01 2009-05-07 Sunao Funakoshi Method for power semiconductor module fabrication, its apparatus, power semiconductor module and its junction method

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3505086A1 (de) 1985-02-14 1986-08-28 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Leistungshalbleitermodul mit einem kunststoffgehaeuse
JP3919398B2 (ja) * 1999-10-27 2007-05-23 三菱電機株式会社 半導体モジュール
DE10064194B4 (de) * 2000-12-22 2006-12-07 Infineon Technologies Ag Leistungshalbleiter-Modul und Kühlkörper zur Aufnahme des Leistungshalbleiter-Moduls
EP1263045A1 (en) * 2001-06-01 2002-12-04 ABB Schweiz AG High power semiconductor module
DE10142971A1 (de) 2001-09-01 2003-03-27 Eupec Gmbh & Co Kg Leistungshalbleitermodul
EP1324386B1 (de) * 2001-12-24 2011-06-15 ABB Research Ltd. Halbleitermodul und Verfahren zum Herstellen eines Halbleitermoduls
DE10306643B4 (de) 2003-02-18 2005-08-25 Semikron Elektronik Gmbh Anordnung in Druckkontaktierung mit einem Leistungshalbleitermodul
DE102004043019A1 (de) * 2004-09-06 2006-03-23 eupec Europäische Gesellschaft für Leistungshalbleiter mbH Baugruppe
DE102006021412B3 (de) * 2006-05-09 2007-11-15 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul
US9373563B2 (en) 2007-07-20 2016-06-21 Infineon Technologies Ag Semiconductor assembly having a housing
US8237260B2 (en) * 2008-11-26 2012-08-07 Infineon Technologies Ag Power semiconductor module with segmented base plate
DE102009002191B4 (de) * 2009-04-03 2012-07-12 Infineon Technologies Ag Leistungshalbleitermodul, Leistungshalbleitermodulanordnung und Verfahren zur Herstellung einer Leistungshalbleitermodulanordnung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0881674A2 (en) * 1997-05-27 1998-12-02 Kabushiki Kaisha Toshiba High power semiconductor module device
US20020173192A1 (en) * 2001-05-05 2002-11-21 Semikron Elektronik Gmbh Power semiconductor module with pressure contact means
CN101154653A (zh) * 2006-09-28 2008-04-02 三菱电机株式会社 功率半导体模块
US20090039498A1 (en) * 2007-08-06 2009-02-12 Infineon Technologies Ag Power semiconductor module
US20090116197A1 (en) * 2007-11-01 2009-05-07 Sunao Funakoshi Method for power semiconductor module fabrication, its apparatus, power semiconductor module and its junction method

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103620765A (zh) * 2011-06-30 2014-03-05 维斯塔斯风力系统集团公司 用于冷却功率半导体模块的散热器
CN103078491A (zh) * 2011-10-26 2013-05-01 英飞凌科技股份有限公司 功率模块
CN103078491B (zh) * 2011-10-26 2016-08-03 英飞凌科技股份有限公司 功率模块
CN104170079A (zh) * 2012-09-13 2014-11-26 富士电机株式会社 半导体装置、针对半导体装置的安装散热部件的方法和半导体装置的制造方法
CN104170079B (zh) * 2012-09-13 2018-06-29 富士电机株式会社 半导体装置、针对半导体装置的安装散热部件的方法和半导体装置的制造方法
CN104600038A (zh) * 2013-10-31 2015-05-06 三菱电机株式会社 半导体装置
US9633918B2 (en) 2013-10-31 2017-04-25 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device
CN104600038B (zh) * 2013-10-31 2017-07-18 三菱电机株式会社 半导体装置
CN111434198A (zh) * 2017-11-22 2020-07-17 赛峰集团 功率电子模块

Also Published As

Publication number Publication date
US8159822B2 (en) 2012-04-17
US20100302741A1 (en) 2010-12-02
CN101924080B (zh) 2013-06-12
DE102009026558B3 (de) 2010-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101924080B (zh) 具有被弹性支撑的基板的功率半导体模块及制备功率半导体模块方法
US6999317B2 (en) Thermally enhanced electronic module with self-aligning heat sink
CN103579142B (zh) 半导体模块装置和用于生产及运行半导体模块装置的方法
CN102468295B (zh) 具有插入物的半导体模块以及用于生产具有插入物的半导体模块的方法
JP6367980B2 (ja) 一体型のダイヤモンドヒートスプレッダを有する電子デバイス構成要素
JP2010129868A (ja) 電力用半導体モジュール及びその製造方法
CN102347295B (zh) 功率半导体模块和用于制造功率半导体模块的方法
US12041755B2 (en) Power semiconductor module arrangement and method for producing a power semiconductor module arrangement
CN102810531A (zh) 半导体模块系统、半导体模块及制造半导体模块的方法
JP2014053618A (ja) セグメント化された基板を有するパワー半導体モジュール
CN101577262A (zh) 功率半导体模块系统
MX2011000650A (es) Disipacion mejorada de calor desde un controlador.
CN109156090B (zh) 电路结构体
US20190103330A1 (en) Semiconductor device
CN103026133A (zh) 光电发光模块和汽车大灯
CN104067388A (zh) 带散热鳍片的半导体模块
EP4187596A1 (en) Power semiconductor module, method for assembling a power semiconductor module and housing for a power semiconductor module
US20060220188A1 (en) Package structure having mixed circuit and composite substrate
US8053884B2 (en) Power semiconductor module with sealing device for sealing to a substrate carrier and method for manufacturing it
JP6810279B2 (ja) 電子部品
CN103531695A (zh) 发光装置用封装成形体及采用了其的发光装置
EP4050650A1 (en) Power semiconductor module arrangement
JP5124329B2 (ja) 半導体装置
EP4148789A1 (en) Power semiconductor modules
KR20140135443A (ko) 반도체 모듈의 제조 방법 및 이에 따른 반도체 모듈

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant