CN104112723B - 半导体模块系统、装置及半导体模块安装至散热体的方法 - Google Patents
半导体模块系统、装置及半导体模块安装至散热体的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104112723B CN104112723B CN201410154919.6A CN201410154919A CN104112723B CN 104112723 B CN104112723 B CN 104112723B CN 201410154919 A CN201410154919 A CN 201410154919A CN 104112723 B CN104112723 B CN 104112723B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- semiconductor module
- protection cap
- heat conduction
- conduction material
- radiating
- 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.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 188
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 62
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 17
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 15
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 7
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 7
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 7
- 239000012782 phase change material Substances 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 5
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 7
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 7
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 4
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 3
- 235000001674 Agaricus brunnescens Nutrition 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002146 bilateral effect Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101000622137 Homo sapiens P-selectin Proteins 0.000 description 1
- 239000004831 Hot glue Substances 0.000 description 1
- 102100023472 P-selectin Human genes 0.000 description 1
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- 230000004520 agglutination Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000011469 building brick Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000003856 thermoforming Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/02—Containers; Seals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/02—Containers; Seals
- H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
-
- 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
-
- 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
- H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L24/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
-
- 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
- H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
- H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
- H01L23/4275—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes by melting or evaporation of solids
-
- 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
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1301—Thyristor
-
- 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
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
- H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
-
- 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
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
- H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及一种半导体模块系统，其具有半导体模块（10）和保护盖（20）。该半导体模块（10）具有带有散热面（11）的底面（10b），以及该底面（10b）相对设置的顶面（10t），该顶面在垂直的方向（v）上与该底面（10b）隔开。该保护盖（20）如此地不会脱落地安装至该半导体模块（10），使得该顶面（10t）在已安装的状态下裸露并且该保护盖（20）覆盖所述散热面（11）。通过该保护盖（20）能够保护在该散热面（11）上的涂覆的导热材料（50）。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体模块系统、一种半导体模块装置以及用于用于将半导体模块安装至散热体的方法。特别地，在功率电子装置中通常要求在电子组件或者部件上积累的热损失经由散热面以散热体的方向导出，该组件或者该部件安装至该散热体上，以便避免该组件或者该部件的过热。
背景技术
当散热面尽可能大面积地接触散热体的对应的安装面时是特别有利的。但是，该散热面和安装面由于不可避免的表面粗糙度和波纹仅能在最大可能的热接触面的一部分之上接触，也就是说通常来说在多个位置上该散热面和安装面本地地相互隔开。为了在这些区域降低传热阻力，将通常使用导热材料（TIM：thermal interface material：热界面材料），其用于平衡存在的不平坦性。此类的导热材料例如为导热胶或者导热膜。
在最大几个平方分米的散热面和相对来说小的功率损耗时该措施通常是足够的。然而，更大的散热面例如其在使用半导体模块时能够具有比小的构件显著地更大的波纹。此外，由于与待散热的半导体模块的相互连接的构件不同的热膨胀系数而形成的更大的散热面根据所参与的部件的温度的不同而不同程度地弯曲。
此类的装置存在以下风险，该导热材料在其无意地涂覆在该半导体模块的散热面上之后将被模糊化和/或受污了，进而引起对周围的污染。
为了在半导体模块和散热体之间达到非常小的热传导阻力，将导热材料作为具有预先给定的结构例如以不均匀的厚度和/或一部分的层涂覆在散热面上也是已知的。然而，形成此类的预先给定的结构是花费高昂的，所以，当在制造该半导体模块时就实现将导热材料涂抹在该散热面上是有利的，而安装设置有该导热材料的半导体模块至散热体之上将在最终顾客那发生。然而，这将要求通常将设置有导热材料的半导体模块运输至最终顾客那，这将提高该涂抹的导热材料的模糊化和/或受污的危险。
发明内容
本发明的任务在于提供一种半导体模块系统和一种半导体模块装置，借助于它们能够避免上述的至少一个、多个或者再避免整个所提及的缺点。另一个任务在于提供一种用于将半导体模块安装至散热体的方法，借助于该方法能够避免上述的至少一个、多个或者再避免整个所提及的缺点。
该些任务将通过依据本发明的半导体模块系统、通过依据本发明的半导体模块装置以及依据本发明的用于将半导体模块安装至散热体的方法加以解决。本发明的设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。
半导体模块系统包括具有带有底面以及与所述底面相对设置的顶面的半导体模块，所述顶面在垂直的方向上与所述底面隔开。所述底面具有散热面。此外，所述半导体模块系统含有保护盖，其如此地不会脱落地安装至所述半导体模块，使得所述顶面在已安装的状态下裸露并且所述保护盖覆盖所述散热面。
借助于此类的半导体模块系统能够实现半导体模块装置，在所述半导体模块装置之中将导热材料结构性地或者非结构性地涂覆在所述散热面上并且在所述半导体模块装置之中所述保护盖不会脱落地被安装至所述半导体模块上并且与所述导热材料隔开。
为了将半导体模块安装至散热体之上，在这样的半导体模块装置中将所述保护盖从所述半导体模块移除并且然后将所述半导体模块如此地安装至准备好的散热体，使得所述导热材料接触所述散热体。
通过所述保护盖将能够保护涂覆在所述半导体模块之上的导热材料免于外界的影响。所述导热材料能够为传统的导热胶，尤其是也能够为相变材料（"Phase ChangeMaterial"：PSD），即为这样的材料，其黏度随着所述半导体模块的运行温度的上升而减小。通常来说，导热材料首先以胶的形式存在。将该胶状的导热材料涂覆在所述散热面之上能够例如以丝网印刷法来实现或者在使用设置有开口的模板的情况下加以实现。可选地，所述胶在涂覆之后要么持续地保持胶状要么部分地或者完全地变干，只要所涂覆的胶含有溶剂。在本发明的所有的变型之中，所述导热材料均被如此地加以设置，使得其在涂覆在所述散热面之上之后并且总是也设置为在部分地或者完全地变干之后重新变成胶状的，当其被升温至至少45℃的温度时。
附图说明
接下来将借助于多个实施例参考所附的附图示例性地阐述本发明的原理。在该些附图中，除非另有说明，相同的附图描述具有相同或等同的功能的相同的元件。其中：
图1示出了半导体模块的侧视图；
图2示出了依据图1的具有散热面的半导体模块的底面的视图；
图3示出了依据图1和图2的在将导热材料涂抹在该散热面上之后的半导体模块的底面的视图；
图4示出了依据图1至图3的在将导热材料涂抹在该散热面上之后并且在安装保护盖之前的半导体模块的侧视图；
图5A示出了不会脱落地可安装至依据图1至图4的半导体模块处的保护盖的顶面之上的顶视图；
图5B示出了依据图5A的保护盖从其短边的视图；
图5C示出了依据图5A和图5B的保护盖的立体视图；
图6示出了依据图4的半导体模块在安装了保护盖之后的侧视图；
图7示出了依据图5A的保护盖以剖面线A-A的剖面的放大视图；
图8A示出了依据图7的保护盖在将该保护盖安装至半导体模块之前的剖面的放大视图；
图8B示出了依据图8A的在将该保护盖安装至半导体模块之后的视图；
图8C示出了依据图5A的保护盖以穿过保护盖的突出部分走向的剖面线B-B的剖面在将保护盖安装至半导体模块之前的放大的视图；
图9A示出了依据相应于图8C的具有该保护盖的剖面的视图的视图，在该保护盖中的突出部分具有定位横档；
图9B示出了具有图9A的在将保护盖与半导体模块锁定之后的装置；
图9C示出了相应于图9B的装置，其中，定位横档被构造为蘑菇头；
图10示出了半导体模块和安装至其上的保护盖的侧视图，该保护盖不具有借助于其能将保护盖能够被固定至半导体模块的任何突出部分；
图11A示出了依据图10的保护盖的顶面的顶视图；
图11B示出了依据图11A的保护盖从其短边的视图；
图11C示出了依据图11A和图11B的保护盖的立体视图；
图12A示出了依据图11A的保护盖的以穿过剖面线C-C的剖面在将该保护盖与半导体模块粘合之前的放大视图；
图12B示出了依据图11A的保护盖在将粘合剂涂抹于该保护盖之后的顶视图；
图12C示出了依据图12A的在将该保护盖与该半导体模块在使用粘合剂的情况下粘合之后的视图；
图13A示出了依据图6的在将该保护盖从该半导体模块拉下期间的装置；
图13B示出了在将该保护盖移除后并且在将半导体模块安装至散热体之前的在图13A中示出的半导体模块；
图13C示出了依据图13B的在将半导体模块安装至散热体之后的装置；
图14A示出了与依据图4的装置有以下区别的装置的侧视图，即该保护盖具有这样的突出部分，其被构造为配合半导体模块的塑料壳体的凹进部分；
图14B示出了依据图14A的在将该保护盖安装至该半导体模块之后的装置的放大的剖面的侧视图；
图15A示出了与依据图4的装置有以下区别的装置的侧视图，即该保护盖具有周向的、环形封闭的边缘，该边缘在已安装的状态下在其底面上侧向地环绕该半导体模块；
图15B示出了由图15A所示出的保护盖的纵断面；以及
图15C示出了依据图15A的装置在将该保护盖安装至该半导体模块之后的侧视图。
具体实施方式
图1示出了半导体模块10的侧视图。该半导体模块10具有顶面10t以及底面10b。顶面10t在垂直方向v上与该底面10b隔开。该半导体模块10在垂直方向v上占有第一最大厚度D10。在此，该第一最大厚度D10首先包括模块自身的电连接端。该半导体模块10具有壳体15，其例如能够由塑料组成。此外，该半导体模块具有带有底面12b的金属的底板12。在所示出的示例中该半导体模块的底面10b的一部分示出了散热面11，在该散热面上能够涂抹导热材料。此外，如在该半导体模块10中示例性地示出的那样，该散热面11能够通过该底板的底面12b的一部分来形成。
在该壳体15中能够设置至少一个通过该散热面11来待散热的功率半导体芯片。此类的功率半导体芯片能够例如为IGBT、MOSFET、J-FET、半导体闸流管、二极管或者任意其他的功率半导体元件，也能够为以任意的组合相互结合。
图2示出了该半导体模块10的底面10b。在该视图中能够看出该底板12可选地能够具有多个凹进部分14。此类的凹进部分能够例如被构造为在该底板12中的通孔或者盲孔。
图3示出了在依据图2的视图中的、在涂覆导热材料50之后的半导体模块10。在该示出的示例中，该涂覆是结构性的。该涂覆具有分别带有多个部分的多个组。然而，原则上，该导热材料50的涂覆的种类和方式是任意的。所以，该导热材料50也能够例如以恒定的或者可变的厚度涂覆为单独的、连续的层。
图4还是示出了依据图1的侧视图的半导体模块10，然而该半导体模块10具有依据图3的在散热面11上涂覆有导热材料50的以及具有保护盖20，该保护盖20能够不会脱落地安装至该半导体模块10。在此，该保护盖20可选地能够具有数量N≥1的突出部分21，其中，每个突出部分在构造形状配合的和/或力量配合的连接的情况下能够被使用在所述半导体模块10的对应的凹进部分14（参见图2）之中。
此外，保护盖20具有一个或者多个槽形的一部分25，该些一部分在将该保护盖20安装至该半导体模块10之后保护涂覆在该散热面11之上的导热材料50免于外界的接触。此外，每个槽形的一部分均被如此地加以设置，使得已安装的保护盖20不会接触所涂覆的导热材料50。此外，每个槽形的一部分25能够并不是通孔，以便避免所涂覆的导热材料50受污的危险。
图5A示出了在不会脱落地安装至该半导体模块10的保护盖20的顶面上的顶视图，图5B示出了从其短边的保护盖视图并且图5C示出了立体视图。
在该设计方案如在其他所有的设计方案中一样，保护盖20能够原则上由任意固态的材料制成。例如，该保护盖20能够由均匀的单一的材料构成。该保护盖20能够例如以简单的方式通过喷铸或者热成型由塑料制成。同样地，保护盖20也能够由金属组成或者其能够具有金属的组件和/或由塑料制成的组件。
由其组成保护盖20的或者保护盖20具有其的塑料例如能够为PS（聚苯乙烯）、PSEL（导电的聚苯乙烯）、PET（聚对苯二甲酸乙二酯）或者诸如此类的。
原则上，保护盖20尤其是也在其不会脱落地安装至半导体模块10之前被一体成型地构造。
图6示出了依据图4的在将该保护盖20安装至半导体模块10之后的半导体模块10的侧视图。在此，多个突出部分21中的每个在构造形状配合的和/或力量配合的连接的情况下被用在该半导体模块10的对应的凹进部分14（参见图2）之中。
图7示出了依据图5A所示出的在穿过该槽形的一部分25走向的剖面线A-A的区域的一个一部分的保护盖20的一部分的放大的视图。在垂直的方向v上该保护盖20具有第二最大的厚度D20。该第二最大的厚度D20能够在该保护盖20的该设计方案如在其他任意的设计方案中一样相较于该半导体模块的第一最大的厚度D10能够为第一最大的厚度D10的最高40%，和/或其能够小于或者等于15mm。替代地或者附加地，该第一最大的厚度D10能够至少为10mm。用于D10和D20的所提及的标准既适用于在其中该保护盖不会脱落地安装至该半导体模块10的状态也适用于未安装的状态。
替代地或者附加地，能够如此地加以设置，即该保护盖20当其被安装至半导体模块10之上时该每个与垂直的方向v相垂直的方向上不超出该半导体模块10或者不超出超过2mm。
通过小的厚度D20和/或通过小的侧面超出能够实现使得具有半导体模块10和安装至其上的保护盖20的单元仅占用比半导体模块10自身稍大的空间，进而能够为了运输该你在理想的情况下应用相同的运输包装，如其至今为了仅运输该半导体模块所使用的那样。
图8A再次示出了依据图7的保护盖20的一部分，但是是在其安装至半导体模块10之前，其中，为了简化之目的仅仅示出了具有其上所涂覆的导热材料50的半导体模块10的底板12的一部分。
如在图8A中所同样示出的那样，固体的金属的底板12在垂直的方向v上具有厚度D12，该厚度在该设计方案中同样如在其他所有的具有固体的金属的底板12的半导体模块10的设计方案中一样能够例如为至少1mm。
图8B示出了在将该保护盖20安装至半导体模块10之后的装置。可选地，在已安装的保护盖20中，保护盖20的与散热面11相对设置的、朝向底面10b的顶面20t的一部分能够离散热面11具有至少1mm的间距d1。
同样可选地，在已安装的保护盖20中和在涂覆在散热面11上的导热材料50中，保护盖20的与散热面11相对设置的、朝向底面10b的顶面20t的一部分能够离导热材料50具有至少1mm的间距d2。
例如当该保护盖20由于所使用的材料、所使用的材料强度或者所选择的几何形状的缘故非常柔韧时，或者当简单地仅致力于在导热材料50和该保护盖20之间的更高的安全间距时，或者当应该提供如下的可能性，即在散热面11上涂覆具有更大的厚度的导热材料50时，用于d1和d2的所提及的下限也能够可选地更高地选择。所以，例如d1也能够大于或者等于3mm或者甚至大于5mm地加以选择。同样地，d2也能够大于或者等于3mm或者甚至大于5mm地加以选择。
图8C示出了依据图5A的保护盖以穿过保护盖的突出部分走向的剖面线B-B的剖面在将保护盖安装至半导体模块之前的放大的视图。剖面穿过多个突出部分21中的一个突出部分地走向，以及穿过该底板12的多个凹进部分14中的一个凹进部分地走向。在该共同的剖面中，突出部分21与垂直的方向v垂直地占有宽度D21。该凹进部分14—同样在该剖面中并且与垂直的方向v垂直地—占有宽W14，其比宽度D21小，从而使得该突出部分21相对于该凹进部分14具有余量。通过将该突出部分21压制入凹进部分14而在该突出部分21和该凹进部分14之间并且由此在该保护盖20和该半导体模块10之间形成力量配合的连接，通过该连接将该保护盖20与该半导体模块10不会脱落地加以连接。
图9A示出了依据相应于图8C的具有该保护盖20的剖面的视图的视图，在该保护盖中突出部分21具有定位横档22。在定位横档22的区域内，该突出部分21相对于该凹进部分14具有余量。
图9B示出了依据图9A的在将突出部分21压制入凹进部分14之后并且在捕捉住定位横档22之后并且由此捕捉住具有半导体模块10的保护盖20的装置。
依据一个替代的在图9C中所示出的设计方案，定位横档22例如也能够通过将突出部分构造为蘑菇头来实现。
图10示出了设置有导热材料50的半导体模块10和安装至其上的保护盖的侧视图，该保护盖与前述的保护盖20不同不具有任何突出部分21，借助于该突出部分保护盖能够不会脱落地固定至半导体模块10。取而代之地，该保护盖20与半导体模块10粘合。为此，该保护盖20具有接触面23，其中，该保护盖20能够如此地粘合至该半导体模块10的底面10b，从而使得该接触面23的每个点均接触该半导体模块10。这意味着该接触面23全面地布局在该半导体模块10的底面10b上。通过该设计方案，该盖20能够以简单的方式借助于粘合剂与该半导体模块10相粘合并且由此不会脱落地与其相连接。该接触面23在此能够被构造为长条状，其例如能够具有至少0.25mm或者至少4mm的宽度。
图11A示出了在图10中所示出的保护盖20的顶面23的顶视图，图11B示出了从其短边的视图，图11C示出了立体视图。
在图12A中示出了依据图11A的保护盖20的一部分的沿着剖面线C-C的放大的切面视图。同样示出了半导体模块10的底板12的一部分以及涂覆在接触面11上的导热材料50的一部分。为了简化图示，并未示出半导体模块10的另外的组成部分。在半导体模块10和保护盖20之间还示意性地示出了粘合剂40，借助于该粘合剂40该保护盖20不会脱落地与该半导体模块10相粘合。该粘合剂40能够在半导体模块10和保护盖20相互配对之前涂覆到保护盖20的接触面23之上和/或涂覆到该半导体模块10上的接触面的支撑面上。原则上，任意的粘合剂均能用作粘合剂40，粘合剂将再次溶解，当该保护盖20例如为了将半导体模块10安装至散热体而应该再次从半导体模块10取下时。例如具有挥发性有机溶剂的粘结材料或者胶水即水性粘合剂解决方案能够被用作粘合剂40。原则上，在环境温度下位固态并且在明显超过环境温度的温度时开始熔化的热熔粘结材料的溶胶也是合适的。
粘合剂40的可能的设计方案在于密封胶，其粘合力随着温度的上升而下降，进而使得将保护盖20从半导体模块10的拉下能够以简单的方式通过加热该粘合剂40来得以支持。此类的密封胶能够作为如下的来使用，即但是也能够双侧地加以涂覆在平的载体带上，从而使得双侧地借助于该密封胶镀膜的载体带如此地被用作透明胶带，进而使得其一侧与半导体模块10粘合并且另一侧与保护盖20相粘合。
同样地，也能够应用粘合剂40，其如此地在半导体模块10的待粘合的接触面的材料上调整，从而使得在将该保护盖20从半导体模块10上拉下时完全地保留在该保护盖20上并且该半导体模块10是无粘结材料残留的。
粘合剂40的另一个可能的设计方案在于密封胶，其在将该保护盖20从半导体模块10移除时将被破坏。
图12B示出了依据图11A的保护盖在该保护盖20的接触面23上涂覆了粘合剂40之后的顶视图并且图12C示出了依据图12A的在将该保护盖20与该半导体模块10在应用粘合剂40的情况下粘合之后的视图。
为了首先与导热材料50并且随后与设置有保护盖20的半导体模块10安装至散热体30，将首先将该保护盖20从半导体模块10移除，这例如通过从半导体模块10拉下该保护盖20来实现。在此，可选地也能够将粘合剂40从半导体模块10完全地或者部分地加以移除。原则上，然而也能够将粘合剂40完全地或者部分地留在半导体模块10上，只要相应的应用允许这样的话。在任何情况下，该导热材料50在保护盖20移除之后均是裸露的，从而使得该半导体模块10能够如此地被放置在散热体30之上（在图13B中通过箭头加以示出），进而使得该导热材料50接触该散热体30，这一点在图13C的结果中加以示出了。为了将半导体模块10与散热体30连接能够使用任意的连接技术，例如螺栓连接或者锁接。
在前述的参照图1至图9B所阐述的示例中，该些凹进部分均被设置用于将突出部分21容纳于半导体模块10的固体的金属板12之中。然而，依据本发明的原理也能够也能够在所谓的“无底板”的半导体模块10中加以实现，也就是说在能够在如下的半导体模块10中，即其中散热面11并非通过固体的底板12（也就是说更大的厚度D12的底板12）的底面12b的一部分来形成的。
如在图14A中所示出的那样，该半导体模块10代替此类的固体的金属板12也能够具有被构造为薄的小板的介电的绝缘载体16（图14B），其在其远离半导体模块10的顶面10t的底面16b上设置有薄的金属化层13。朝向该绝缘载体16的薄的金属化层13的底面13b的一部分在这种情况下能够形成散热面11。该薄的金属化层13在垂直的方向v上具有厚度D13，该厚度例如能够小于或者等于3mm。
介电的绝缘载体16能够可选地被构造为薄的小陶瓷板，其例如由氧化铝（Al2O3）、由氮化铝（AlN）或者由氮化硅（Si3N4）或者任意其他的电绝缘陶瓷组成。薄的金属化层13能够例如由铜、由铝、由具有至少一种这样的金属的合金或者由任意其他的金属组成。
因为在此类的设计方案之中不存在任何固体的底板12，所以在该些凹进部分14中为了容纳保护盖20的突出部分21而引入将该些凹进部分14设置在半导体模块10的壳体15之中。图14B示出了依据图14A的装置的放大的一部分，其中，该壳体15在该图的左边部分部分地破坏地加以示出，以便示出该保护盖20的突出部分21是如何力量配合地压制入该壳体15中的凹进部分14的。在所示出的示例中，该些凹进部分14作为盲孔被设置在壳体15之中。
与之不同的是，该些凹进部分14然而也能够在该壳体中被构造为通孔，例如当其具有凸缘时，该些凹进部分14穿过该凸缘地延伸。在被构造为通孔的凹进部分14中，突出部分21同样如前述的借助于附图9A和图9B所阐述的那样具有定位横档22，该定位横档22在该突出部分21引入凹进部分14之后在该半导体模块10和保护盖20之间构造形状配合的和/或力量配合的连接的情况下与该壳体15锁定。
为了在不会脱落地安装至半导体模块10的保护盖20中避免在该半导体模块10和该保护盖20之间的大的间隙，该保护盖20能够具有周向的、环形的密闭的边缘24，其在已安装的状态之下跟随该半导体模块10的外部轮廓例如跟随该底板12的外部轮廓，并且通过该外部轮廓该保护盖20在已安装的状态下在其底面10b上侧面地环绕该半导体模块10。针对此的一个示例在图15A至图15C中加以示出。依据图15A的该装置与依据图4的装置的区别仅仅在于该保护盖20附加地具有周向的边缘24。为了澄清该周向的边缘24，图15B示出了穿过该保护盖20的垂直切面。在图15C中该保护盖20已经安装至该半导体模块10。由于该周向的边缘24，所以位于该半导体模块10的底面10b处的边缘和由此也使得在该底面10b和该保护盖20之间的间隙环绕该保护盖20。该保护盖20的周向的边缘24也能够在本发明的整体的其他的设计方案中加以实现。
在本发明的所有的设计方案之中，该散热面11均能够是平的。垂直的方向v然后垂直于该散热面11地加以走向。
同样地，在本发明的所有的设计方案中均存在如下的可能性，即如此地设计该保护盖20，使得在移除该半导体模块10时强制地损坏例如撕碎和/或持续地弄皱。由此能够检验性地确保该保护盖20在其第一次安装至该半导体模块10之后尚不能一次性地加以移除并且然后再次安装好。
此外，在该保护盖20的整体的解决方案之中能够机械地加以稳定，例如通过将其设置具有硬挺的轮廓。此类的硬挺的轮廓能够例如通过以下方式给出，即每个槽形的一部分25具有八角形的基本平面，如其例如在图5A、图5C、图11A、图11C和图12B中所示出的那样。
在前述所阐述的示例中，该保护盖20分别设置有槽形的一部分25。原则上来说，保护盖20能够然而也仅仅具有恰好一个、恰好两个、恰好三个、恰好五个、恰好六个或者超过六个的槽形的一部分25。在保护盖20的多个槽形的一部分25时，该保护盖例如能够以唯一的序列相继地加以设置，但是也能够矩阵地以至少两行并且至少两列地加以设置。
Claims (20)
1.一种半导体模块装置，包括：
半导体模块(10)，其具有带有散热面(11)的底面(10b)，以及所述底面(10b)相对设置的顶面(10t)，所述顶面以垂直的方向(v)与所述底面(10b)隔开，
保护盖(20)，其如此地不会脱落地安装至所述半导体模块(10)，使得所述顶面(10t)在已安装的状态下裸露并且所述保护盖(20)覆盖所述散热面(11)，
导热材料(50)，所述导热材料被涂覆在所述散热面(11)上，
其中，所述保护盖(20)不会脱落地安装至所述半导体模块(10)并且与所述导热材料(50)隔开。
2.根据权利要求1所述的半导体模块装置，其中，
所述半导体模块(10)在所述垂直的方向(v)上具有第一最大的厚度(D10)；
所述保护盖(20)在已安装的状态下在所述垂直的方向(v)上具有第二最大的厚度(D20)，所述第二最大的厚度小于或者等于15mm和/或为所述第一最大的厚度(D10)的最高40％。
3.根据权利要求1所述的半导体模块装置，其中，所述保护盖(20)在已安装的状态下在每个平行于所述散热面(11)的方向上未超出所述半导体模块(10)或者超出所述半导体模块(10)不多于2mm。
4.根据权利要求1所述的半导体模块装置，其中，在已安装的保护盖(20)中与所述散热面(11)相对设置的并且朝向所述底面(10b)的所述保护盖(20)的顶面的一部分离所述散热面(11)具有至少1mm的间距(d1)。
5.根据权利要求1所述的半导体模块装置，其中，所述散热面(11)通过远离所述半导体模块(10)的所述顶面(10t)的底面(12b)的、所述半导体模块(10)的金属的底板(12)的一部分来形成，所述底板在垂直的方向(v)上具有至少1mm的厚度(D12)。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体模块装置，其中，
所述半导体模块(10)具有被构造为薄的小板的介电的绝缘载体(16)，其在其远离所述半导体模块(10)的顶面(10t)的底面(16b)上被设置有金属化层(13)；
所述散热面(11)被形成为远离所述绝缘载体(16)的、所述金属化层(13)的底面(13b)的一部分。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体模块装置，其中，所述保护盖(20)能够通过所述保护盖(20)具有数量为N≥1个突出部分(21)而与所述半导体模块(10)不会脱落地安装，所述突出部分中的每个突出部分在构造形状配合的和/或力量配合的连接的情况下能够被使用在所述半导体模块(10)的对应的凹进部分(14)之中。
8.根据权利要求7所述的半导体模块装置，其中，
所述突出部分(21)中的每个突出部分在未安装的状态下相对于对应的凹进部分(14)具有余量；和/或
所述突出部分(21)中的每个突出部分具有定位横档(22)，所述定位横档在已安装的状态下与所述半导体模块(10)锁定。
9.根据权利要求7所述的半导体模块装置，其中，每个对应的凹进部分(14)被构造为通孔或者所述半导体模块(10)的金属的底板(12)或者塑料壳体(15)的盲孔。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体模块装置，其中，所述保护盖(20)能够由此与所述半导体模块(10)不会脱落地安装，即所述保护盖
具有接触面(23)；
能够如此地设置在所述半导体模块(10)的所述底面(10b)上，使得所述接触面(23)完全地布局在所述半导体模块(10)的所述底面上；
能够在所述接触面(23)上借助于粘合剂(40)与所述半导体模块(10)相粘合；
其中，所述接触面(23)被构造为长条，其具有至少0.25mm的宽度(B23)。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体模块装置，其中，所述保护盖(20)具有周向的、环形的密闭的边缘(24)，所述边缘在已安装的状态下跟随所述半导体模块(10)的外部轮廓并且通过所述外部轮廓所述保护盖(20)在已安装的状态下在其底面(10b)上侧面地环绕所述半导体模块(10)。
12.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体模块装置，其中所述散热面(11)是平的。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体模块装置，其中，所述保护盖(20)在未安装的状态下被一体地构造。
14.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体模块装置，其中，所述保护盖(20)具有塑料或者由塑料组成。
15.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体模块装置，其中，所述保护盖(20)由均匀的、单一的材料形成。
16.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体模块装置，其中，与所述导热材料(50)相对设置的、朝向所述底面(10b)的所述保护盖(20)的面(20t)的一部分在垂直的方向(v)上离所述导热材料(50)具有至少1mm的间距(d2)。
17.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体模块装置，其中，与所述导热材料(50)相对设置的、朝向所述底面(10b)的所述保护盖(20)的面(20t)的一部分在所述垂直的方向(v)上离所述半导体模块(10)的所述底面(10b)具有至少1mm的间距(d1)。
18.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体模块装置，其中，所述导热材料(50)被构造为导热胶或者相变材料。
19.一种用于将半导体模块安装至散热体的方法，其具有以下步骤：
提供根据权利要求1至18中任一项所构造的半导体模块装置；
提供散热体(30)；
将所述保护盖(20)从所述半导体模块(10)移除；
如此地将所述半导体模块(10)安装至所述散热体(30)，使得所述导热材料(50)接触所述散热体(30)。
20.一种半导体模块系统，包括：
半导体模块(10)，其具有带有散热面(11)的底面(10b)，以及所述底面(10b)相对设置的顶面(10t)，所述顶面以垂直的方向(v)与所述底面(10b)隔开，
保护盖(20)，其如此地不会脱落地安装至所述半导体模块(10)，使得所述顶面(10t)在已安装的状态下裸露并且所述保护盖(20)覆盖所述散热面(11)；
导热材料(50)，所述导热材料被涂覆在所述散热面(11)上，其中，所述保护盖(20)不会脱落地安装至所述半导体模块(10)并且与所述导热材料(50)隔开；以及
半导体芯片，设置在所述半导体模块中在所述散热面与所述顶面之间。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102013207043.8A DE102013207043B4 (de) | 2013-04-18 | 2013-04-18 | Halbleitermodulanordnung und Verfahren zur Montage eines Halbleitermoduls an einem Kühlkörper |
| DE102013207043.8 | 2013-04-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104112723A CN104112723A (zh) | 2014-10-22 |
| CN104112723B true CN104112723B (zh) | 2018-03-13 |
Family
ID=51628903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410154919.6A Active CN104112723B (zh) | 2013-04-18 | 2014-04-17 | 半导体模块系统、装置及半导体模块安装至散热体的方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9330996B2 (zh) |
| CN (1) | CN104112723B (zh) |
| DE (1) | DE102013207043B4 (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6529378B2 (en) * | 1999-10-18 | 2003-03-04 | Intel Corporation | Integrated circuit heat sink support and retention mechanism |
| CN2800718Y (zh) * | 2005-05-24 | 2006-07-26 | 富准精密工业(深圳)有限公司 | 热传介质保护装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6610635B2 (en) * | 2000-09-14 | 2003-08-26 | Aos Thermal Compounds | Dry thermal interface material |
| DE10320186B4 (de) * | 2003-05-07 | 2008-02-14 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Wärmeleitpaste und Verfahren zu deren Auftrag und Schutz |
| US7068514B2 (en) * | 2004-02-18 | 2006-06-27 | Cpumate Inc. | Protection structure for thermal conducting medium of heat dissipation device |
| US7980297B2 (en) * | 2007-09-06 | 2011-07-19 | Fu Zhun Precision Industry (Shen Zhen) Co., Ltd. | Heat sink having protective device for thermal interface material spread thereon |
| DE102010005047B4 (de) * | 2010-01-20 | 2014-10-23 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Anordnung mit mindestens einem Leistungshalbleitermodul und mit einer Transportverpackung |
| DE102011083224A1 (de) * | 2011-09-22 | 2013-03-28 | Infineon Technologies Ag | Wärmeleitpaste, Leistungshalbleiteranordnung mit Wärmeleitpaste und Verfahren zum Aufbringen eines Wärmeleitmediums auf eine Wärmeableitfläche |
-
2013
- 2013-04-18 DE DE102013207043.8A patent/DE102013207043B4/de active Active
-
2014
- 2014-04-15 US US14/253,301 patent/US9330996B2/en active Active
- 2014-04-17 CN CN201410154919.6A patent/CN104112723B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6529378B2 (en) * | 1999-10-18 | 2003-03-04 | Intel Corporation | Integrated circuit heat sink support and retention mechanism |
| CN2800718Y (zh) * | 2005-05-24 | 2006-07-26 | 富准精密工业(深圳)有限公司 | 热传介质保护装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102013207043A1 (de) | 2014-10-23 |
| DE102013207043B4 (de) | 2020-02-27 |
| US20140312485A1 (en) | 2014-10-23 |
| US9330996B2 (en) | 2016-05-03 |
| CN104112723A (zh) | 2014-10-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107039289B (zh) | 具有限定的热、机械和电特性的热接合材料 | |
| US11049790B2 (en) | Electrically insulating thermal interface on the discontinuity of an encapsulation structure | |
| CN104425435B (zh) | 具有散热器的重叠模塑的基板‑芯片布置 | |
| EP2784810B1 (en) | Chip packaging structure and chip packaging method | |
| US10297523B2 (en) | Power module and method for manufacturing the same | |
| CA2676495C (en) | Mechanical barrier element for improved thermal reliability of electronic components | |
| US20130270688A1 (en) | Power module | |
| CN102315178B (zh) | 半导体装置 | |
| US8017446B2 (en) | Method for manufacturing a rigid power module suited for high-voltage applications | |
| US20130328200A1 (en) | Direct bonded copper substrate and power semiconductor module | |
| KR20130020832A (ko) | 열 전달 물질 결합체 및 관련 방법 | |
| WO2015029386A1 (ja) | 半導体装置 | |
| CN104916601A (zh) | 半导体装置及其制造方法 | |
| US20160276566A1 (en) | Electrical Circuit and Method for Producing an Electrical Circuit | |
| TW201810606A (zh) | 多層－載體系統、製造多層－載體系統的方法及多層－載體系統的應用 | |
| US20220148934A1 (en) | Linear spacer for spacing a carrier of a package | |
| US8867227B2 (en) | Electronic component | |
| CN104112723B (zh) | 半导体模块系统、装置及半导体模块安装至散热体的方法 | |
| CN101877318B (zh) | 框架式陶瓷覆铜板及其制造方法 | |
| CN107210273B (zh) | 功率模块 | |
| JP2009224783A (ja) | 半導体構成素子を備える装置、および半導体構成素子を備える装置の製造方法 | |
| TW201340406A (zh) | 發光二極體封裝結構及其製造方法 | |
| US9842796B2 (en) | Electronic module including a device for dissipating heat generated by a semiconductor unit situated in a plastic housing and method for manufacturing an electronic module | |
| CN103681592A (zh) | 横向元件隔离装置 | |
| CN108292633A (zh) | 具有包封料的电设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |