DE102013207804B4 - Verfahren zum Herstellen eines Leistungsmoduls mit mittels Lichtbogenschweissen direkt verbundenen, wärmeleitenden Strukturen - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines Leistungsmoduls mit mittels Lichtbogenschweissen direkt verbundenen, wärmeleitenden Strukturen Download PDF

Info

Publication number
DE102013207804B4
DE102013207804B4 DE102013207804.8A DE102013207804A DE102013207804B4 DE 102013207804 B4 DE102013207804 B4 DE 102013207804B4 DE 102013207804 A DE102013207804 A DE 102013207804A DE 102013207804 B4 DE102013207804 B4 DE 102013207804B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
substrate
metallized side
metallized
structures
cooling
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
Application number
DE102013207804.8A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102013207804A1 (de
Inventor
Frank Broermann
Alexander Herbrandt
Andre Uhlemann
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 DE102013207804A1 publication Critical patent/DE102013207804A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102013207804B4 publication Critical patent/DE102013207804B4/de
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
    • H01L23/34—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
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3677—Wire-like or pin-like cooling fins or heat sinks
    • 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
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • 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
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • 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
    • H01L2224/4813—Connecting within a semiconductor or solid-state body, i.e. fly wire, bridge wire
    • 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
    • H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • 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
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4912—Layout
    • H01L2224/49175—Parallel arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3121—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed a substrate forming part of the encapsulation
    • 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
    • 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
    • H01L23/433—Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
    • H01L23/4334—Auxiliary members in encapsulations
    • 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
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/467—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing gases, e.g. air
    • 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
    • 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]
    • 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]

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Leistungsmoduls, das aufweist:Befestigen eines oder mehrerer Halbleiterchips (110) an einer ersten metallisierten Seite (102) eines Substrats (100), wobei das Substrat (100) ein elektrisch isolierendes Element (106) mit der ersten metallisierten Seite (102) und einer entgegengesetzten zweiten metallisierten Seite (104) aufweist; undBefestigen einer Vielzahl von einzelnen wärmeleitenden Strukturen (130) direkt an der zweiten metallisierten Seite (104) des Substrats (100), so dass die Vielzahl der wärmeleitenden Strukturen (130) seitlich voneinander beabstandet sind und sich von der zweiten metallisierten Seite (104) weg erstrecken;wobei das Befestigen der Vielzahl der einzelnen wärmeleitenden Strukturen (130) direkt an der zweiten metallisierten Seite (104) des Substrats (100) das Lichtbogenschweißen der Vielzahl der wärmeleitenden Strukturen (130) an die zweite metallisierte Seite (104) aufweist, und wobei das Lichtbogenschweißen der Vielzahl der wärmeleitenden Strukturen (130) an die zweite metallisierte Seite (104) des Substrats (100) Folgendes aufweist:Anlegen eines Potentials an die zweite metallisierte Seite (104) des Substrats (100);Positionieren einer Vielzahl von Metallstrukturen (130) dicht an der zweiten metallisierten Seite (104) des Substrats (100), so dass sich ein Lichtbogen zwischen jeder der Metallstrukturen (130) und der zweiten metallisierten Seite (104) entzündet, Strom von jeder der Metallstrukturen (130) zu der zweiten metallisierten Seite (104) fließt, und ein Teil jeder Metallstruktur (130) und ein Teil der zweiten metallisierten Seite (104) aufschmelzen;Platzieren der Vielzahl der Metallstrukturen (130) in direktem Kontakt mit der zweiten metallisierten Seite (104) des Substrats (100), nachdem das Schmelzen beginnt, so dass eine Haftverbindung zwischen jeder Metallstruktur (130) und der zweiten metallisierten Seite (104) gebildet wird; undTrennen jeder Metallstruktur (130) in einem Abstand von der zweiten metallisierten Seite (104), nachdem die Haftverbindung erstellt worden ist.

Description

  • HINTERGRUND
  • Halbleiterbauelemente werden normalerweise durch Vorsehen eines effizienten Kühlsystems für das Leistungsmodul gegen Überhitzen geschützt. Leistungsmodule können direkt oder indirekt gekühlt werden, und sie können eine ebene oder eine strukturierte Grundplatte aufweisen. Konventionelle Grundplatten werden normalerweise aus Kupfer hergestellt, um eine hohe Wärmeleitfähigkeit zu gewährleisten. Andere preisgünstigere Materialien, wie z.B. AlSiC, Aluminium oder plattierte Werkstoffe können das Kupfer in der Grundplatte ersetzen. Es ist auch möglich, die Grundplatte des Leistungsmoduls wegzulassen, um die Kosten noch weiter zu senken, jedoch ist dann die thermische Leistungsfähigkeit schlechter im Vergleich zu Modulen mit Grundplatte.
  • Leistungsmodule mit oder ohne Grundplatte werden üblicherweise indirekt mittels eines Luft oder Flüssigkeitsbasierten Kühlers gekühlt. Die von den Halbleiterbauelementen erzeugte Wärme fließt durch ein Keramiksubstrat eines DCB-Stapels (DCB = Direct-Copper-Bonded), sowie durch die verschiedenen Lotschichten einschließlich der Chiplötung und der Systemlötung, und schließlich durch die Grundplatte. Der thermische Kontakt für die Wärmeleitung zwischen der Grundplatte und dem Kühler (oder zwischen dem Substrat und dem Kühler, wenn keine Grundplatte vorhanden ist) wird normalerweise über eine Wärmeleitpaste zwischen Grundplatte oder dem Substrat und dem Kühler hergestellt. Bei dieser Anordnung ist die Kühlung nicht ideal, da die Wärmeleitpaste eine geringe Wärmeleitfähigkeit von ungefähr 1 W/mK besitzt.
  • Direkt gekühlte Leistungsmodule mit einer strukturierten Grundplatte kühlen die Leistungsgeräte effizienter. Normalerweise besitzt die Grundplatte auf der Kühlseite der Grundplatte Kühlstrukturen wie zum Beispiel Stifte (engl.: „pins“), Lamellen (engl.: „fins“) oder lamellenartige (engl.: „fin-like“) Strukturen, die mit der Kühlflüssigkeit, z.B. Wasser oder einer Wasser-Glykol-Mischung, in direktem Kontakt stehen, so dass hohe Wärmedurchgangskoeffizienten erreicht werden. Zur Herstellung der Grundplatte werden verschiedene Techniken einschließlich Metallspritzgießverfahren (MIM) (engl.: „metal injection molding process“) und Schmiedetechnik, verwendet. In beiden Fällen werden die Kühlstrukturen nicht direkt mit der Kühlseite der Grundplatte befestigt. Stattdessen werden ein oder mehr Zwischenmaterialien wie z.B. Lot etc. für die Befestigung der Kühlstrukturen an der Grundplatte verwendet, was das thermische Verhalten verschlechtert und die Modulkosten erhöht. Alternativ kann die metallisierte Oberfläche eines Keramiksubstrats durch Ätzen strukturiert werden. Die Länge der entstehenden Strukturen ist jedoch durch die Dicke der Metallisierungsschicht begrenzt (z.B. ungefähr 600 µm für Kupfer). Solche Strukturen sind ein integraler Bestandteil der Substrat-Metallisierung und sie werden daher nicht an der Substrat-Metallisierung befestigt, sondern sie besitzen einen zusammenhängenden Aufbau mit der Metallisierung. Diese Kühlstrukturen bieten eine begrenzte thermische Leistungsfähigkeit. Eine strukturierte DCB kann mittels Mikro-Deformations-Technologie (MDT) hergestellt werden, wodurch Strukturen von 1 bis 2 mm Länge erzeugt werden. Die sich ergebenen Strukturen weisen ebenfalls einen zusammenhängenden Aufbau mit der Substrat-Metallisierung und eine relativ geringe Querschnittsweite auf, was die thermische Leistungsfähigkeit des Moduls gleichermaßen beschränkt.
  • Aus DE 10 2010 003 533 A1 ist eine durch eine Bonddrahtstruktur gebildete Kühlstruktur bekannt. Hierbei ist sind ein oder mehrere Bonddrähte jeweils an mehreren Stellen an eine Metallisierung eines Substrats gebondet.
  • Die US 2007/0 121 299 A1 beschreibt eine Anordnung, bei der, um Abwärme von einem Elektronikmodul abzuleiten, einzelne Pin-Fins an eine Metallisierung eines Substrats geschweißt sind.
  • Die US 6 807 059 B1 betrifft einen Kühlkörper mit Pin-Fins, die durch Lichtbogenschweißen an einer Basis des Kühlkörpers angebracht werden.
  • Die Druckschrift US 2010 / 0 206 537 A1 offenbart einen Wärmespreizer für ein Halbleiterbauelement.
  • Die Druckschrift WO 96/ 19 827 A1 offenbart ein Verfahren zum Verbinden eines Kühlkörperelements mit einer Festkörper-Leistungskomponente und eine FestkörperLeistungskomponente, die einen integrierten Kühlkörper aufweist.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die eingangs erwähnten Nachteile zu überwinden.
  • ÜBERBLICK
  • Gemäß einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Leistungsmoduls umfasst das Verfahren: Befestigen eines oder mehrerer Halbleiterchips an einer ersten metallisierten Seite eines Substrats, wobei das Substrat ein elektrisch isolierendes Element mit der ersten metallisierten Seite und einer entgegengesetzten zweiten metallisierten Seite umfasst; und das Befestigen einer Vielzahl einzelner wärmeleitender Strukturen direkt an der zweiten metallisierten Seite des Substrats, so dass die Vielzahl der thermisch leitenden Strukturen seitlich voneinander beabstandet sind und von der zweiten metallisierten Seite nach außen ragen.
  • Figurenliste
  • Die Elemente in den Figuren sind nicht notwendigerweise im Maßstab dargestellt, vielmehr wird der Schwerpunkt auf die Darstellung der der Erfindung zu Grunde liegenden Prinzipien gelegt. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile. Es zeigen:
    • 1A eine Schnittansicht eines Leistungsmoduls mit direkt angebrachten, wärmeleitenden Strukturen.
    • 1B eine Schnittansicht eines Teils des in 1A gezeigten Leistungsmoduls in Explosionsdarstellung.
    • 2 eine perspektivische Ansicht eines Leistungsmoduls mit direkt angebrachten, wärmeleitenden Strukturen, die in einem Hohlraum eines Kühlers positioniert sind, in Explosionsdarstellung.
    • 3 eine Draufsicht auf die Unterseitenmetallisierung des Leistungsmoduls mit den direkt angebrachten, wärmeleitenden Strukturen.
    • 4 eine Hybridansicht auf die Oberseitenmetallisierung des Chips des Leistungsmoduls überlagert mit den direkt angebrachten, wärmeleitenden Strukturen.
    • 5A eine perspektivische Ansicht eines Leistungsmoduls mit direkt angebrachten, wärmeleitenden Strukturen, die in einem Hohlraum eines Kühlers positioniert sind, gemäß einer anderen Ausführungsform, in Explosionsdarstellung.
    • 5B eine Teil-Schnittansicht des in 5A gezeigten Leistungsmoduls.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • 1A zeigt eine Ausführungsform eines Leistungsmoduls und 1B zeigt eine vergrößerte Ansicht des in 1A durch einen Kreis gezeigten Abschnitts des Leistungsmoduls mit zusätzlichen Bonddrahtverbindungen 120. Das Leistungsmodul enthält ein Substrat 100 mit einer metallisierten Chipseite 102 und einer metallisierten Kühlseite 104, sowie einem zwischen den Metallisierungen der Chipseite 102 und der Kühlseite 104 befindlichen, elektrisch isolierenden Element 106. Ein oder mehrere Halbleiterchips 110 wie zum Beispiel Dioden, IGBTs (Bipolartransistoren mit isoliertem Gate) oder FETs (Feldeffekttransistoren) sind unter Verwendung eines geeigneten, konventionellen Chipbefestigungsverfahrens wie Sintern oder Löten an der metallisierten Chipseite 102 des Substrats 100 angebracht. Wie in der vergrößerten Teilansicht gemäß 1B zu sehen ist, können verschiedene Bonddrahtverbindungen 120 zwischen der metallisierten Chipseite 102 und jedem der an der Chipseite 102 des Substrats 100 angebrachten Halbleiterchips 110 vorhanden sein. Die metallisierte Kühlseite 104 leitet Wärme ab, die von dem Chip 110 während des Betriebs erzeugt wird.
  • Zu diesem Zweck sind wärmeleitende Strukturen 130 an der Kühlseite 104 des Substrats 100 vorgesehen, um die Wärmeübertragungseigenschaften des Leistungsmoduls zu verbessern. Die Kühlstrukturen 130 sind seitlich voneinander beabstandet und einzeln direkt an der metallisierten Kühlseite 104 des Substrats 100 durch Haftbondverbindungen befestigt, so dass sich die Kühlstrukturen 130 ausgehend von der Kühlseite 104 von dem Substrat 100 weg erstrecken. Das direkte Befestigen der Kühlstrukturen 130 an der Kühlseite 104 des Substrats 100 sorgt für einen hohen Wärmeübergangskoeffizienten und einen geringen thermischen Widerstand, der mit Systemen mit direkt gekühlter Grundplatte vergleichbar sind. Ein Leistungsmodul, das auf derartigen direkt befestigten einzelnen wärmeleitenden Kühlstrukturen 130 basiert, kommt ohne die Grundplatte und die damit verbundenen Lötarbeiten aus, so dass die Verarbeitungs- und Materialkosten eingespart werden können. Außerdem wird durch das Weglassen der Grundplatte eine erhebliche Gewichtseinsparung erreicht.
  • Bei einer Ausführungsform werden die Kühlstrukturen 130 unter Verwendung einer (elektrischen) Lichtbogenschweißtechnik einzeln an die metallisierte Kühlseite 104 des Substrats 100 geschweißt. Lichtbogenschweißtechnik erlaubt Strukturen mit Haftverbund auf der Oberfläche eines keramischen Substrats, wobei die Haftverbunde einen positiven Einfluss auf die Zuverlässigkeit des Modulsystems haben.
  • Die Kühlstrukturen 130 werden durch Lichtbogenschweißen an der metallisierten Kühlseite 104 des Substrats 100 befestigt, indem ein elektrisches Potential an die metallisierte Kühlseite 104 angelegt wird und Metallstrukturen wie Stifte (engl.: „pins“), Lamellen (engl.: „fins“) usw. in unmittelbarer Nähe der Kühlseite 104 des Substrats 100 positioniert werden. Dies führt wiederum dazu, dass zwischen jeder Metallstruktur und der metallisierten Kühlseite 104 ein Lichtbogen zündet. Als Ergebnis der Lichtbogenbildung fließt von jeder Metallstruktur ein Strom zu der metallisierten Kühlseite 104 des Substrats 100, was dazu führt, dass ein Teil einer jeden Metallstruktur und ein Teil der metallisierten Kühlseite 104 schmilzt. Nachdem der Schmelzprozess eingesetzt hat, wird jede Metallstruktur in direkten Kontakt mit der metallisierten Kühlseite 104 des Substrats 100 gebracht, sodass sich zwischen jeder Metallstruktur und der metallisierten Kühlseite 104 eine Haftverbindung bildet. Die Lichtbogenbildung und der Haftprozess werden normalerweise in einer speziellen Atmosphäre für Lichtbogenschweißverfahren durchgeführt, um die Qualität der Haftverbindung zwischen den Materialien zu verbessern. Jede Metallstruktur wird dann nach dem Haftverbinden in einem Abstand von der metallisierten Kühlseite 104 geschnitten (durchtrennt), um die einzelnen, direkt an der metallisierten Kühlseite 104 des Substrats 100 befestigten Kühlstrukturen 130 auszubilden. Die Metallstrukturen 130 können mechanisch getrennt oder, basierend auf einer speziellen Modulation des Elektrodenstroms, dessen Frequenz für eine Abtrennung der Metallstrukturen in einer bestimmten Entfernung vom Substrat 100 sorgt, elektrisch getrennt werden.
  • 2 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Baugruppe, die das Substrat 100 mit mehreren an der metallisierten Chipseite 102 des Substrats 100 befestigten Halbleiterchips 110 aufweist, sowie die einzelnen, direkt an der metallisierten Kühlseite 104 des Substrats 100 durch Haftverbindungen befestigten Kühlstrukturen 130. Elektrische Verbindungen zu dem an der metallisierten Chipseite 102 des Substrats 100 befestigten Halbleiterchip 110 werden z.B. durch Bonddrähte 120 und Anschlüsse 122, die Steuerungssignale und einen Laststrom bereitstellen können, hergestellt. Nach dem Chiplöten und den Bondschritten kann ein Kunststoffgehäuse 124 mit dem Substrat 100 verklebt werden. Das Kunststoffgehäuse 124 deckt den Halbleiterchip 110 ab. Zur zusätzlichen Isolierung kann eine Verkapselung, z.B. ein Gel, in den freien Raum innerhalb des Gehäuses 124 eingespritzt werden. Die Lichtbogenschweißtechnik zur direkten Befestigung kann zur Anwendung kommen, bevor oder nachdem das Kunststoffgehäuse 124 an dem Substrat 100 befestigt wird, um durch Haftverbindungen mit der metallisierten Kühlseite 104 des Substrats 100 direkt verbundene Kühlstrukturen 130 für eine direkte Flüssigkeitskühlung zu erhalten.
  • Das Leistungsmodul enthält weiterhin einen Kühler 140 mit einem festen Teil 142, der an der metallisierten Kühlseite 104 des Substrats 100 befestigt ist, sowie einen Hohlraum 144. Die Kühlstrukturen 130 sind seitlich voneinander beabstandet und einzeln direkt an der metallisierten Kühlseite 104 des Substrats 100 befestigt, so dass sich die Kühlstrukturen 130 von der metallisierten Kühlseite 104 weg in den Hohlraum 144 des Kühlers 140 hineinragen und vom Kühler 140 seitlich umgeben sind. Ein Dichtungsring 146 kann in einer in dem Kühler 140 ausgebildeten Aussparung 148 platziert werden, um eine Dichtung zwischen dem Kühler 140 und der metallisierten Kühlseite 104 des Substrats 100 bereitzustellen. Eine Kühlflüssigkeit wie Wasser oder eine Wasser-Glykol-Mischung kann durch die Öffnungen 150, 152 in Hohlraum 144 fließen und so Abwärme von den Kühlstrukturen 130 abführen. Alternativ können die Kühlstrukturen 130 mit Luft gekühlt werden, ohne dass ein Kühler bereitgestellt wird. Für ein luftgekühltes System liegt die Länge der Kühlstrukturen 130 z.B. von 1 mm bis 80 mm, und für ein fluid-gekühltes System liegt die Länge z.B. von 1 mm bis 20 mm bei Befestigung der Kühlstrukturen 130 direkt an dem Substrat 100 mittels Haftverbund durch Verwendung von, wie bereits oben beschrieben, Lichtbogenschweißtechnik.
  • 3 zeigt eine Draufsicht auf die metallisierte Kühlseite 104 des Substrats 100, nachdem die Kühlstrukturen 130 einzeln direkt an der metallisierten Kühlseite 104 befestigt wurden. Gemäß einer Ausführungsform weist jede Kühlstruktur 130 eine Länge L wie in 1A gezeigt auf, die, sich von der metallisierten Kühlseite 104 weg erstreckend gemessen, im Bereich von 0,5 mm bis 5 cm liegt, und eine ebenfalls in 1A gezeigte Breite W, die im Bereich von 0,1 mm bis 3 mm liegt. Die Länge der Kühlstrukturen 130 kann größer sein als die Breite, d.h. die Kühlstrukturen 130 können länger sein als breit. Alternativ oder zusätzlich kann die Breite der Kühlstrukturen 130 größer sein als die Länge, d.h. die Kühlstruktur 130 kann breiter sein als lang. Die Kühlstrukturen 130 können dieselbe Länge und Breite aufweisen. Alternativ können die Kühlstrukturen 130 wenigstens eines von unterschiedlichen Länge und unterschiedlichen Breiten aufweisen. Das heißt, die Länge und/oder Breite können über die Kühlstrukturen 130 variieren.
  • Die Kühlstrukturen 130 können jede gewünschte Form aufweisen. Bei einer Ausführungsform weisen die Kühlstrukturen 130 eine zylindrische, säulenförmige oder sechseckige Form auf. Die Kühlstrukturen 130 können individuell direkt auf der metallisierte Kühlseite 104 des Substrats 100 in Reihen und Spalten ausgerichtet befestigt werden, so dass die Kühlstrukturen 130 derselben Reihe oder Spalte, wie in 3 gezeigt, in derselben Ebene ausgerichtet sind. Alternativ können die Kühlstrukturen 130 versetzt angeordnet werden, so dass wenigstens einige der Kühlstrukturen 130 in derselben Reihe oder Spalte in unterschiedlichen Ebenen ausgerichtet sind.
  • Das Substrat 100, an dem die einzelnen Kühlstrukturen 130 direkt befestigt werden, kann ein Direkt-Kupfer-gebondetes (DCB; engl: „direct copper bonded“)-Substrat sein, das mit Kupfer metallisierte Chip- und Kühlseiten 102, 104 und ein dazwischen liegendes Keramiksubstrat 106 aufweist. Alternativ kann das Substrat 100 ein Direkt-Aluminiumgebondetes (DAB; engl.: „direct aluminum bonded“)-Substrat sein, das mit Aluminium metallisierte Chip- und Kühlseiten 102, 104 und ein dazwischen liegendes Keramiksubstrat 106 aufweist. Alternativ kann ein Aktiv-Metalll-Hartgelötetes (AMB; engl.: „active metal brazed“)-Substrat verwendet werden, das Metallfolien aufweist, die durch Hartlöten (engl.: „brazed“) auf die Chip- und Kühlseiten 102, 104 des Substrats 100 gelötet sind. Bei noch einer weiteren Ausführungsform ist die Chipseite 102 mit Kupfer metallisiert und die Kühlseite 104 ist mit Aluminium metallisiert. Wenn die Kühlseite 104 mit Kupfer metallisiert ist, können die metallisierte Kühlseite 104 und die Kühlstrukturen 130 jeweils eine Kupferlegierung aufweisen, die z.B. Ag oder Sn enthält. Wenn die Kühlseite 104 mit Aluminium metallisiert ist, können die metallisierte Kühlseite 104 und die Kühlstrukturen 130 jeweils eine Aluminiumlegierung enthalten. Wenn die Kühlstrukturen 130 aus Kupfer hergestellt sind, kann für die Kühlseite 104 des Substrats 100 ein Beschichtungsverfahren (z.B. Nickel-Gold-Chrom) verwendet werden, um das System gegen Korrosion zu schützen. Wenn das Substrat 100 eine gemischte Metallisierung aufweist, z.B. die Chipseite 102 mit Kupfer metallisiert ist und die Kühlseite 104 mit Aluminium metallisiert ist, ist eine Nickelbeschichtung nicht erforderlich.
  • 4 zeigt einen Teil einer schematischen Draufsicht auf das Leistungsmodul von oben nach unten, zur leichteren Darstellung ohne die Drahtbondverbindungen. Der Bereich 200 mit den Kühlstrukturen und die Anordnung der einzelnen, direkt an der metallisierten Kühlseite 104 (dargestellt durch einen gestrichelten Kasten) des Substrats 100 angebrachten Kühlstrukturen 130 sind in Relation zu dem an der metallisierten Chipseite 102 des Substrats 100 befestigten Halbleiterchip 110 gezeigt. Gemäß dieser Ausführungsform sind die auf der Chipseite 102 des Substrats 100 angebrachten Halbleiterchips 110 so miteinander verbunden, dass sie eine Halbbrückenschaltung bilden. Andere Schaltungen wie z.B. Vollbrückenschaltungen, 3-Phasen-Schaltungen, usw. können gebildet werden. Die metallisierte Chipseite 102 ist in drei verschiedene Regionen 102a, 102b, 102c unterteilt, um die geeigneten elektrischen Verbindungen für die Halbbrückenschaltung bereitzustellen: den Phaseneingang (Phase), den positiven DC-Eingang (Plus (DC+)); und den negativen DC-Eingang (Minus (DC-)).
  • Die Dichte der Kühlstrukturen 130 kann in einer Region 200 der metallisierten Kühlseite 104 des Substrats 100, welche dem Bereich entspricht, in dem die Halbleiterchips 110 auf der metallisierten Chipseite 102 befestigt sind, höher sein und anderswo niedriger. Zum Beispiel sind in 4 die Kühlstrukturen 130 nicht unter der gesamten metallisierten Chipseite 102 des Substrats 100 angeordnet. Stattdessen ist die Platzierung der Kühlstrukturen 130 auf die Region 200 der metallisierten Kühlseite 104 des Substrats 100 beschränkt, über der die Halbleiterchips 110 auf dem Substrat 100 befestigt sind. Eine derartige Anordnung der Kühlstrukturen 130 verringert die Modulkosten, während sie nach wie vor angemessene Wärmeübergangseigenschaften gewährleistet. Bei einer weiteren Ausführungsform können mehr Kühlstrukturen 130 unterhalb des Halbleiterchips 110 platziert und weniger Kühlstrukturen 130 außerhalb dieser Chipbefestigungsregion angeordnet werden. In jedem Fall sind die Kühlstrukturen 130 seitlich voneinander beabstandet angeordnet und einzeln direkt mit der metallisierten Kühlseite 104 des Substrats 100 verbunden, so dass sich die Kühlstrukturen 130 von der Kühlseite 104 nach außen weg erstrecken.
  • 5A zeigt eine Explosionsansicht eines Leistungsmoduls und 5B zeigt eine entsprechende Teil-Schnittansicht des Leistungsmoduls. Das Leistungsmodul enthält, wie vorangehend hierein beschrieben, ein Substrat 100 mit einer metallisierten Chipseite 102 und einer metallisierten Kühlseite 104, die durch ein elektrisch isolierendes Element 106 voneinander beabstandet sind. Ein oder mehr Halbleiterchips 110 sind, ebenfalls wie hier vorangehend hierin beschrieben, an der metallisierten Chipseite 102 des Substrats 100 befestigt. Das Substrat 100 und die Chips 110 sind durch ein Vergussmassengehäuse 300 eingehäust ähnlich wie z.B. SMDs (oberflächenmontierte Bauelemente; engl.: „surface mounted devices“). Die Vergussmasse bedeckt den Halbleiterchip 110 und Teile des Substrats 100. Geeignete Elektroden 310, die sich aus der Vergussmasse 300 heraus erstrecken, sind für elektrische Verbindungen zu dem an der Chipseite 102 des Substrats 100 befestigten Halbleiterchip 110 bereitgestellt. Die Vergussmasse 300 stabilisiert das Substrat 100 mechanisch und stellt eine ausreichende elektrische Isolierung sicher.
  • Eine Region der Kühlseite 104 des Substrats 100 bleibt freiliegend, nachdem das Substrat 100 und der Chip 110 von der Vergussmasse 300 eingehäust sind, so dass die Kühlstrukturen 130 durch Haftverbindungen direkt mit der freiliegenden Region der metallisierten Kühlseite 104 des Substrats 100 verbunden werden können. Bei einer Ausführungsform werden die Kühlstrukturen 130 direkt an der freiliegenden Region der metallisierten Kühlseite 104 des Substrats 100 angebracht, nachdem das Substrat 100 und der Chip 110 in der Vergussmasse 300 eingehäust wurden. Alternativ werden die Kühlstrukturen 130 direkt an der freiliegenden Region der metallisierten Kühlseite 104 des Substrats 100 angebracht, ehe das Substrat 100 und der Chip 110 in der Vergussmasse 300 eingehäust werden. In beiden Fällen können die einzelnen Kühlstrukturen 130 durch (elektrisches) Lichtbogenschweißen direkt an der metallisierten Kühlseite 104 des Substrats 100 angebracht werden.
  • Das Leistungsmodul enthält weiterhin einen Kühler 320 mit einem festen Teil 322, der an der metallisierten Kühlseite 104 des Substrats 100 befestigt ist, und eine Hohlraum 324. Die Kühlstrukturen 130 sind seitlich voneinander beabstandet und einzeln direkt an der metallisierten Kühlseite 104 des Substrats 100 befestigt, so dass sich die Kühlstrukturen 130 von der metallisierten Kühlseite 104 weg in den Hohlraum 324 des Kühlers 320 hinein erstrecken und von dem Kühler 320 seitlich umgeben sind. Ein Dichtungsring 330 kann in eine in dem Kühler 320 befindliche Aussparung 326 eingelegt werden, um eine Dichtung zwischen dem Kühler 320 und der metallisierten Kühlseite 104 des Substrats 100 bereitzustellen. Eine Kühlflüssigkeit wie Wasser oder eine Wasser-Glykol-Mischung kann durch Öffnungen 327 und 328 in den Hohlraum 324 fließen und so Abwärme von den Kühlstrukturen 130 ableiten. Alternativ können die Kühlstrukturen 130 mit Luft gekühlt werden, wobei kein Kühler vorgesehen ist. Für ein luftgekühltes System kann die Länge der Kühlstrukturen 130 z.B. im Bereich von 1 mm bis 80 mm liegen und für ein fluid-gekühltes System kann die Länge z.B. im Bereich von 1 mm bis 10 mm liegen unter Verwendung einer Lichtbogenschweißtechnik, die Haftverbindungen bereitstellt, um die Kühlstrukturen 130, wie vorangehend hierin beschrieben, direkt an dem Substrat 100 zu befestigen. Ein Rahmen 340 kann vorgesehen werden, um das Substrat auf den Dichtungsring 330 zu pressen, um die Geschlossenheit des Systems sicherzustellen.

Claims (4)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Leistungsmoduls, das aufweist: Befestigen eines oder mehrerer Halbleiterchips (110) an einer ersten metallisierten Seite (102) eines Substrats (100), wobei das Substrat (100) ein elektrisch isolierendes Element (106) mit der ersten metallisierten Seite (102) und einer entgegengesetzten zweiten metallisierten Seite (104) aufweist; und Befestigen einer Vielzahl von einzelnen wärmeleitenden Strukturen (130) direkt an der zweiten metallisierten Seite (104) des Substrats (100), so dass die Vielzahl der wärmeleitenden Strukturen (130) seitlich voneinander beabstandet sind und sich von der zweiten metallisierten Seite (104) weg erstrecken; wobei das Befestigen der Vielzahl der einzelnen wärmeleitenden Strukturen (130) direkt an der zweiten metallisierten Seite (104) des Substrats (100) das Lichtbogenschweißen der Vielzahl der wärmeleitenden Strukturen (130) an die zweite metallisierte Seite (104) aufweist, und wobei das Lichtbogenschweißen der Vielzahl der wärmeleitenden Strukturen (130) an die zweite metallisierte Seite (104) des Substrats (100) Folgendes aufweist: Anlegen eines Potentials an die zweite metallisierte Seite (104) des Substrats (100); Positionieren einer Vielzahl von Metallstrukturen (130) dicht an der zweiten metallisierten Seite (104) des Substrats (100), so dass sich ein Lichtbogen zwischen jeder der Metallstrukturen (130) und der zweiten metallisierten Seite (104) entzündet, Strom von jeder der Metallstrukturen (130) zu der zweiten metallisierten Seite (104) fließt, und ein Teil jeder Metallstruktur (130) und ein Teil der zweiten metallisierten Seite (104) aufschmelzen; Platzieren der Vielzahl der Metallstrukturen (130) in direktem Kontakt mit der zweiten metallisierten Seite (104) des Substrats (100), nachdem das Schmelzen beginnt, so dass eine Haftverbindung zwischen jeder Metallstruktur (130) und der zweiten metallisierten Seite (104) gebildet wird; und Trennen jeder Metallstruktur (130) in einem Abstand von der zweiten metallisierten Seite (104), nachdem die Haftverbindung erstellt worden ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend Einkapseln des Substrats (100) in eine Vergussmasse (300) mit Ausnahme einer freiliegenden Region der zweiten metallisierten Seite (104), wobei die Vielzahl der wärmeleitenden Strukturen (130) direkt an der freiliegenden Region der zweiten metallisierten Seite (104) befestigt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Vielzahl der wärmeleitenden Strukturen (130) direkt an der freiliegenden Region der zweiten metallisierten Seite (104) befestigt wird, nachdem das Substrat (100) in der Vergussmasse (300) eingekapselt worden ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das weiterhin das Befestigen eines festen Teils (142; 322) eines Kühlers (140; 320) an der zweiten metallisierten Seite (104) des Substrats (100) aufweist, so dass sich die Vielzahl der wärmeleitenden Strukturen (130) von der zweiten metallisierten Seite (104) in einen Hohlraum (144; 324) des Kühlers (140; 320) hinein erstreckt und seitlich vom Kühler (140; 320) umgeben ist.
DE102013207804.8A 2012-04-30 2013-04-29 Verfahren zum Herstellen eines Leistungsmoduls mit mittels Lichtbogenschweissen direkt verbundenen, wärmeleitenden Strukturen Active DE102013207804B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/459,844 US8872332B2 (en) 2012-04-30 2012-04-30 Power module with directly attached thermally conductive structures
US13/459,844 2012-04-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102013207804A1 DE102013207804A1 (de) 2013-10-31
DE102013207804B4 true DE102013207804B4 (de) 2018-07-26

Family

ID=49323448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013207804.8A Active DE102013207804B4 (de) 2012-04-30 2013-04-29 Verfahren zum Herstellen eines Leistungsmoduls mit mittels Lichtbogenschweissen direkt verbundenen, wärmeleitenden Strukturen

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8872332B2 (de)
CN (1) CN103378021A (de)
DE (1) DE102013207804B4 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020203786A1 (de) 2020-03-24 2021-09-30 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen eines Kühlkörpers für ein elektronisches Bauteil
EP4071801A1 (de) 2021-04-08 2022-10-12 Siemens Aktiengesellschaft Halbleitermodulanordnung mit einem kühlkörper und zumindest einem halbleitermodul

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102892188B (zh) * 2012-10-09 2016-07-06 中兴通讯股份有限公司 通信网络中基于遗传算法的上行功率控制方法及装置
US9731370B2 (en) * 2013-04-30 2017-08-15 Infineon Technologies Ag Directly cooled substrates for semiconductor modules and corresponding manufacturing methods
US9585241B2 (en) * 2013-09-24 2017-02-28 Infineon Technologies Ag Substrate, chip arrangement, and method for manufacturing the same
CN103779291A (zh) * 2014-01-24 2014-05-07 嘉兴斯达微电子有限公司 一种功率模块封装用的散热基板
DE102014111786A1 (de) * 2014-08-19 2016-02-25 Infineon Technologies Ag Kühlplatte, Bauelement, das eine Kühlplatte umfasst, und Verfahren zum Herstellen einer Kühlplatte
JP6341822B2 (ja) * 2014-09-26 2018-06-13 三菱電機株式会社 半導体装置
US9839146B2 (en) 2015-10-20 2017-12-05 Cree, Inc. High voltage power module
CN205213228U (zh) * 2015-10-30 2016-05-04 比亚迪股份有限公司 散热器底板以及具有其的散热器和igbt模组
DE102015223413A1 (de) * 2015-11-26 2017-06-01 Zf Friedrichshafen Ag Kupfer-Alu-Kühlkörper
DE102016117843A1 (de) 2016-09-21 2018-03-22 Infineon Technologies Ag Mit Kühlfluid gekühlte und eine Abschirmschicht umfassende Packung
JP6321891B1 (ja) * 2016-12-26 2018-05-09 新電元工業株式会社 電子装置及び電子装置の製造方法
DE112017007117B4 (de) 2017-02-23 2022-01-20 Mitsubishi Electric Corporation Halbleitereinrichtung
DE102018110132B3 (de) * 2018-04-26 2018-11-29 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Drucksinterverfahren bei dem Leistungshalbleiterbauelemente mit einem Substrat über eine Sinterverbindung miteinander verbunden werden
US10900412B2 (en) 2018-05-31 2021-01-26 Borg Warner Inc. Electronics assembly having a heat sink and an electrical insulator directly bonded to the heat sink
JP6973308B2 (ja) * 2018-06-26 2021-11-24 日本軽金属株式会社 液冷ジャケットの製造方法
EP3624184A1 (de) 2018-09-12 2020-03-18 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur herstellung einer leistungsmoduleinheit, leistungsmoduleinheit, netzteil und frequenzumrichter
USD908632S1 (en) 2018-09-17 2021-01-26 Cree Fayetteville, Inc. Power module
CN111315182B (zh) * 2018-12-12 2022-02-08 台达电子工业股份有限公司 整合式电子装置
US11735495B2 (en) * 2019-02-27 2023-08-22 Intel Corporation Active package cooling structures using molded substrate packaging technology
US11145571B2 (en) * 2019-06-04 2021-10-12 Semiconductor Components Industries, Llc Heat transfer for power modules
EP4003638A1 (de) * 2019-07-25 2022-06-01 Hitachi Energy Switzerland AG Anordnung eines leistungshalbleitermoduls und eines kühlers
WO2021013956A1 (en) 2019-07-25 2021-01-28 Abb Power Grids Switzerland Ag Power semiconductor module and method of forming the same
DE102019133678B4 (de) * 2019-12-10 2024-04-04 Audi Ag Anordnung für elektronische Bauteile
US11908766B2 (en) 2021-04-05 2024-02-20 Jmj Korea Co., Ltd. Cooling system where semiconductor component comprising semiconductor chip and cooling apparatus are joined

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996019827A1 (en) 1994-12-22 1996-06-27 Abb Industry Oy A method of bonding heat sink elements to a solid-state power component and a solid-state power component equipped with an integral heat sink
US6807059B1 (en) 1998-12-28 2004-10-19 James L. Dale Stud welded pin fin heat sink
US20070121299A1 (en) 2005-11-30 2007-05-31 International Business Machines Corporation Heat transfer apparatus, cooled electronic module and methods of fabrication thereof employing thermally conductive composite fins
US20100206537A1 (en) 2007-05-29 2010-08-19 Toshiya Ikeda Heat spreader for semiconductor device and method for manufacturing the same
DE102010003533A1 (de) 2010-03-31 2011-10-06 Infineon Technologies Ag Kühlstruktur

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5786230A (en) * 1995-05-01 1998-07-28 Motorola, Inc. Method of fabricating multi-chip packages
US5847929A (en) * 1996-06-28 1998-12-08 International Business Machines Corporation Attaching heat sinks directly to flip chips and ceramic chip carriers
DE10200372A1 (de) * 2002-01-08 2003-07-24 Siemens Ag Leistungshalbleitermodul
JP3934565B2 (ja) * 2003-02-21 2007-06-20 富士通株式会社 半導体装置
US20050128706A1 (en) * 2003-12-16 2005-06-16 Ballard Power Systems Corporation Power module with heat exchange
JP4617209B2 (ja) * 2005-07-07 2011-01-19 株式会社豊田自動織機 放熱装置
JP4785474B2 (ja) * 2005-09-13 2011-10-05 キヤノン株式会社 シート処理装置、および画像形成装置
DE102007052630B4 (de) * 2007-11-05 2019-08-14 Infineon Technologies Ag Leistungshalbleitermodul mit Temperatursensor
US8115303B2 (en) * 2008-05-13 2012-02-14 International Business Machines Corporation Semiconductor package structures having liquid coolers integrated with first level chip package modules
TWI411143B (en) * 2009-06-26 2013-10-01 Led package structure with a plurality of standby pads for increasing wire-bonding yield and method for manufacturing the same
CN201803638U (zh) * 2010-03-12 2011-04-20 中兴通讯股份有限公司 直翅散热器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996019827A1 (en) 1994-12-22 1996-06-27 Abb Industry Oy A method of bonding heat sink elements to a solid-state power component and a solid-state power component equipped with an integral heat sink
US6807059B1 (en) 1998-12-28 2004-10-19 James L. Dale Stud welded pin fin heat sink
US20070121299A1 (en) 2005-11-30 2007-05-31 International Business Machines Corporation Heat transfer apparatus, cooled electronic module and methods of fabrication thereof employing thermally conductive composite fins
US20100206537A1 (en) 2007-05-29 2010-08-19 Toshiya Ikeda Heat spreader for semiconductor device and method for manufacturing the same
DE102010003533A1 (de) 2010-03-31 2011-10-06 Infineon Technologies Ag Kühlstruktur

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020203786A1 (de) 2020-03-24 2021-09-30 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen eines Kühlkörpers für ein elektronisches Bauteil
EP4071801A1 (de) 2021-04-08 2022-10-12 Siemens Aktiengesellschaft Halbleitermodulanordnung mit einem kühlkörper und zumindest einem halbleitermodul
WO2022214231A1 (de) 2021-04-08 2022-10-13 Siemens Aktiengesellschaft Halbleitermodulanordnung mit einem kühlkörper und zumindest einem halbleitermodul

Also Published As

Publication number Publication date
US8872332B2 (en) 2014-10-28
US20130285234A1 (en) 2013-10-31
CN103378021A (zh) 2013-10-30
DE102013207804A1 (de) 2013-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013207804B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines Leistungsmoduls mit mittels Lichtbogenschweissen direkt verbundenen, wärmeleitenden Strukturen
EP3008753B1 (de) Leistungsmodul
DE112012003296B4 (de) Halbleitermodul und Halbleitervorrichtung mit dem Halbleitermodul
DE102008051965B4 (de) Bauelement mit mehreren Halbleiterchips
DE102006060768B4 (de) Gehäusebaugruppe, DBC-Plantine im Wafermaßstab und Vorrichtung mit einer Gehäusebaugruppe für Geräte mit hoher Leistungsdichte
DE112007001249B4 (de) Kühlbares Halbleitergehäuse
DE102009033321B4 (de) Leistungshalbleitervorrichtung
DE102006037118B3 (de) Halbleiterschaltmodul für Bordnetze mit mehreren Halbleiterchips, Verwendung eines solchen Halbleiterschaltmoduls und Verfahren zur Herstellung desselben
DE102007024413A1 (de) Bonddrahtloses Leistungsmodul mit doppelseitiger Einzelbauelementkühlung und Tauchbadkühlung
DE102014116383A1 (de) Halbleitergehäuse umfassend ein transistor-chip-modul und ein treiber-chip-modul sowie verfahren zu dessen herstellung
DE10393437T5 (de) Halbleiterbauelementbaugruppe
DE102014105727A1 (de) Direkt gekühlte substrate für halbleitermodule und entsprechende herstellungsverfahren
DE102011113269A1 (de) Halbleitermodul und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102008008141A1 (de) Leistungshalbleitermodul und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102016203581A1 (de) Halbleitervorrichtung und verfahren zum herstellen einer halbleitervorrichtung
DE102018103979B4 (de) Baugruppe mit einer Trägereinrichtung mit einem Chip und einer Komponente, die durch eine Öffnung montiert ist, und Verfahren zur Herstellung und zur Verwendung
DE102014110845A1 (de) Mehrchipbauelement mit einem Substrat
DE102014114520A1 (de) Ein elektronisches Modul mit mehreren Einkapselungsschichten und ein Verfahren zu dessen Herstellung
DE102018212436A1 (de) Halbleitergehäuse mit symmetrisch angeordneten leisungsanschlüssen und verfahren zu dessen herstellung
DE102021100717A1 (de) Package mit eingekapselter elektronischer Komponente zwischen einem Laminat und einem thermisch leitfähigen Träger
DE112018006370T5 (de) Halbleitereinrichtung
DE102020106492A1 (de) Chip -package, verfahren zum bilden eines chip -packages, halbleitervorrichtung, halbleiteranordnung, dreiphasensystem, verfahren zum bilden einer halbleitervorrichtung und verfahren zum bilden einer halbleiteranordnung
DE102018212438A1 (de) Halbleitergehäuse mit elektromagnetischer abschirmstruktur und verfahren zu dessen herstellung
DE102016214607B4 (de) Elektronisches Modul und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102017120747A1 (de) SMD-Gehäuse mit Oberseitenkühlung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01L0023360000

Ipc: H01L0021500000

R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R082 Change of representative