DE102016110912B4 - Power semiconductor module with a switching device - Google Patents
Power semiconductor module with a switching device Download PDFInfo
- Publication number
- DE102016110912B4 DE102016110912B4 DE102016110912.6A DE102016110912A DE102016110912B4 DE 102016110912 B4 DE102016110912 B4 DE 102016110912B4 DE 102016110912 A DE102016110912 A DE 102016110912A DE 102016110912 B4 DE102016110912 B4 DE 102016110912B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- power semiconductor
- substrate
- phase change
- semiconductor module
- pressure
- 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
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
- H01L23/42—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
- H01L23/4338—Pistons, e.g. spring-loaded members
-
- 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
- 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
- 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
- H01L23/4093—Snap-on arrangements, e.g. clips
-
- 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
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/71—Means for bonding not being attached to, or not being formed on, the surface to be connected
- H01L24/72—Detachable connecting means consisting of mechanical auxiliary parts connecting the device, e.g. pressure contacts using springs or clips
-
- 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
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/18—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different subgroups of the same main group of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N
-
- 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
- H01L2023/4075—Mechanical elements
- H01L2023/4087—Mounting accessories, interposers, clamping or screwing parts
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
- H01L23/49811—Additional leads joined to the metallisation on the insulating substrate, e.g. pins, bumps, wires, flat leads
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Leistungshalbleitermodul (1) mit einer Schalteinrichtung (10), die ein Substrat (2), ein auf dem Substrat (2) angeordnetes Leistungshalbleiterbauelement (26) und eine Verbindungseinrichtung (3) aufweist, und mit einer in Normalenrichtung (N) des Substrats (2) beweglich ausgebildeten Druckeinrichtung (5), wobei das Substrat (2) gegeneinander elektrisch isolierte Leiterbahnen (22) aufweist, wobei das Leistungshalbleiterbauelement (26) auf einer Leiterbahn (22) des Substrats (2) angeordnet und stoffschlüssig elektrisch leitend mit dem Substrat (2) verbunden ist, wobei die Verbindungseinrichtung (3) eine dem Substrat (2) zugewandte erste Hauptfläche (300) und eine dem Substrat (2) abgewandte zweite Hauptfläche (320) und eine elektrisch leitende Folie (30, 32) aufweist, wobei die Schalteinrichtung (10) mittels der Verbindungseinrichtung (3) intern schaltungsgerecht verbunden ist, wobei die Druckeinrichtung (5) einen Druckkörper (50) und ein vom Druckkörper (50) in Richtung auf das Leistungshalbleiterbauelement (26) vorstehendes Druckelement (52) aufweist, wobei das Druckelement (52) auf einen Abschnitt (322) der zweiten Hauptfläche (320) der Verbindungseinrichtung (3) drückt und hierbei dieser Abschnitt (322) in Normalenrichtung (N) des Substrats (2) fluchtend mit einer dem Substrat (2) abgewandten Fläche (26a) des Leistungshalbleiterbauelements (26) oberhalb dieser angeordnet ist, wobei das Druckelement (52) aus einer elastischen Hülle (52‘) besteht in deren Inneren ein Phasenwechselmaterial (52‘‘) angeordnet ist.Power semiconductor module (1) having a switching device (10) which has a substrate (2), a power semiconductor component (26) arranged on the substrate (2) and a connection device (3), and with a normal direction (N) of the substrate (2 ), the substrate (2) having mutually electrically insulated conductor tracks (22), wherein the power semiconductor component (26) arranged on a conductor track (22) of the substrate (2) and cohesively electrically conductive with the substrate (2 ), wherein the connecting device (3) has a first main surface (300) facing the substrate (2) and a second main surface (320) facing away from the substrate (2) and an electrically conductive film (30, 32), wherein the switching device (10) by means of the connecting device (3) is internally connected circuit-connected, wherein the pressure device (5) has a pressure body (50) and one of the pressure body (50) in the direction of the leis The pressure element (52) presses on a section (322) of the second main surface (320) of the connecting device (3) and in this case this section (322) in the normal direction (N) of the substrate (32). 2) in alignment with a substrate (2) facing away from surface (26 a) of the power semiconductor component (26) is arranged above this, wherein the pressure element (52) consists of an elastic sheath (52 ') in the interior of a phase change material (52' ') is arranged.
Description
Die Erfindung betrifft ein Leistungshalbleitermodul mit einer Schalteinrichtung. Weiterhin wird eine Leistungshalbleitereinrichtung mit einem derartigen Leistungshalbleitermodul beschrieben. The invention relates to a power semiconductor module with a switching device. Furthermore, a power semiconductor device is described with such a power semiconductor module.
Aus der
Aus der
Aus der
Aus der
Es ist technisch wünschenswert, das Leistungshalbleiterbauelement eines Leistungshalbleitermoduls, insbesondere bei hohen transienten Leistungsbeanspruchungen, zusätzlich über seine Oberseite zu kühlen. It is technically desirable to additionally cool the power semiconductor component of a power semiconductor module, especially at high transient power loads, via its top side.
In Kenntnis der genannten Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Leistungshalbleitermodul zu schaffen, dessen Leistungshalbleiterbauelement gut gekühlt wird. In view of the circumstances mentioned, the object of the invention is to provide a power semiconductor module whose power semiconductor component is well cooled.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Leistungshalbleitermodul mit einer Schalteinrichtung, die ein Substrat, ein auf dem Substrat angeordnetes Leistungshalbleiterbauelement und eine Verbindungseinrichtung aufweist, und mit einer in Normalenrichtung des Substrats beweglich ausgebildeten Druckeinrichtung, wobei das Substrat gegeneinander elektrisch isolierte Leiterbahnen aufweist, wobei das Leistungshalbleiterbauelement auf einer Leiterbahn des Substrats angeordnet und stoffschlüssig elektrisch leitend mit dem Substrat verbunden ist, wobei die Verbindungseinrichtung eine dem Substrat zugewandte erste Hauptfläche und eine dem Substrat abgewandte zweite Hauptfläche und eine elektrisch leitende Folie aufweist, wobei die Schalteinrichtung mittels der Verbindungseinrichtung intern schaltungsgerecht verbunden ist, wobei die Druckeinrichtung einen Druckkörper und ein vom Druckkörper in Richtung auf das Leistungshalbleiterbauelement vorstehendes Druckelement aufweist, wobei das Druckelement auf einen Abschnitt der zweiten Hauptfläche der Verbindungseinrichtung drückt und hierbei dieser Abschnitt in Normalenrichtung des Substrats fluchtend mit einer dem Substrat abgewandten Fläche des Leistungshalbleiterbauelements oberhalb dieser angeordnet ist, wobei das Druckelement aus einer elastischen Hülle besteht in deren Inneren ein Phasenwechselmaterial angeordnet ist. This object is achieved according to the invention by a power semiconductor module having a switching device which has a substrate, a power semiconductor component arranged on the substrate and a connection device, and having a pressure device designed to be movable in the normal direction of the substrate, wherein the substrate has electrically insulated interconnects, wherein the power semiconductor component arranged on a conductor track of the substrate and materially connected electrically conductively connected to the substrate, wherein the connecting means comprises a substrate facing the first main surface and the substrate facing away from the second main surface and an electrically conductive foil, wherein the switching device is connected internally by means of the connecting device circuit-connected, wherein the printing device has a pressure body and a pressure element protruding from the pressure body in the direction of the power semiconductor component, wobe i presses the pressure element on a portion of the second main surface of the connecting device and in this case this section is arranged in the normal direction of the substrate in alignment with a surface facing away from the substrate of the power semiconductor component above this, wherein the pressure element consists of an elastic shell in the interior of a phase change material is arranged.
Vorteilhafte Ausbildungen des Leistungshalbleitermodul ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Advantageous embodiments of the power semiconductor module emerge from the dependent claims.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Phasenwechseltemperatur des Phasenwechselmaterials, bei der das Phasenwechselmaterial von seinem festen Zustand in seinen flüssigen Zustand wechselt, 0,1% bis 25%, insbesondere 0,1% bis 10%, insbesondere 0,1% bis 5%, unterhalb der im Betrieb des Leistungshalbleiterbauelements zulässigen maximalen Junctiontemperatur des Leistungshalbleiterbauelements liegt. Die Phasenwechseltemperatur des Phasenwechselmaterials und die zulässige maximale Junctiontemperatur wird dabei in °C angegeben. Hierdurch wird das jeweilige Leistungshalbleiterbauelement, speziell dann wenn sich im Betrieb, z.B. im Falle von kurzzeitigen Leistungsspitzen, die Junctiontemperatur Tj des Leistungshalbleiterbauelements der zulässigen maximalen Junctiontemperatur Tjmax des Leistungshalbleiterbauelements nähert, mittels des zugehörigen Druckelements, zusätzlich gekühlt. Die im Betrieb des Leistungshalbleiterbauelements zulässige maximale Junctiontemperatur eines Leistungshalbleiterbauelements liegt im Allgemeinen in einem Temperaturbereich von 150°C bis 200°C. It proves to be advantageous if the phase change temperature of the Phase change material in which the phase change material changes from its solid state to its liquid state, 0.1% to 25%, in particular 0.1% to 10%, in particular 0.1% to 5%, below the maximum permissible during operation of the power semiconductor device Junction temperature of the power semiconductor device is located. The phase change temperature of the phase change material and the permissible maximum junction temperature are specified in ° C. As a result, the respective power semiconductor component , in particular when in operation, for example in the case of short-term power peaks, the junction temperature T j of the power semiconductor component of the permissible maximum junction temperature T jmax of the power semiconductor device approaches, additionally cooled by the associated pressure element. The permissible in the operation of the power semiconductor device maximum junction temperature of a power semiconductor device is generally in a temperature range of 150 ° C to 200 ° C.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Hülle aus einem Elastomer, insbesondere aus einem Silikonkautschuk, besteht, da dann die Hülle besonderes gute elastische Eigenschaften aufweist. Furthermore, it proves to be advantageous if the shell consists of an elastomer, in particular of a silicone rubber, since then the shell has particularly good elastic properties.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn dass der Volumenanteil des Phasenwechselmaterials 10% bis 70%, insbesondere 10% bis 50%, vom Gesamtvolumen des Druckelements beträgt, da dann das Druckelement einerseits eine hohe Menge an Wärmenergie aufnehmen kann und andererseits zumindest durch die elastische Hülle eine Elastizität aufweist. Furthermore, it proves to be advantageous if the volume fraction of the phase change material is 10% to 70%, in particular 10% to 50%, of the total volume of the pressure element, since then the pressure element on the one hand can absorb a high amount of heat energy and on the other hand, at least by the elastic Shell has an elasticity.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn dass das Phasenwechselmaterial aus mindestens einem Salzhydrat oder aus mindestens einem organischen Material besteht, da dies technikübliche Phasenwechselmaterialen sind. Furthermore, it proves to be advantageous if the phase change material consists of at least one salt hydrate or of at least one organic material, since these are customary phase change materials.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Phasenwechselmaterial eine spezifische Schmelzenthalpie von 80kJ/kg bis 300kJ/kg aufweist, da dann das Druckelement eine hohe Menge an Wärmenergie aufnehmen kann. Furthermore, it proves to be advantageous if the phase change material has a specific enthalpy of fusion of 80 kJ / kg to 300 kJ / kg, since then the pressure element can absorb a large amount of heat energy.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Rückwechseltemperatur, bei der das Phasenwechselmaterial von seinem flüssigen Zustand in seinen festen Zustand wechselt, mindestens 5°C, insbesondere mindestens 10°C, unterhalb der Phasenwechseltemperatur des Phasenwechselmaterials liegt, da dann bei Temperaturschwankungen des Phasenwechselmaterials um die Phasenwechseltemperatur herum, das Phasenwechselmaterial nicht häufig seinen Zustand von fest in flüssig und umgekehrt wechselt. Further, it proves to be advantageous if the return temperature at which the phase change material changes from its liquid state to its solid state, at least 5 ° C, in particular at least 10 ° C, below the phase change temperature of the phase change material, since then at temperature fluctuations of the phase change material the phase change temperature around, the phase change material does not often change state from solid to liquid and vice versa.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Druckkörper eine erste Ausnehmung aufweist, aus der das Druckelement hervorstehend angeordnet ist, da dann das Druckelement in laterale Richtung unbeweglich angeordnet ist. Die laterale Richtung verläuft senkrecht zur Normalenrichtung des Substrats. Furthermore, it proves to be advantageous if the pressure body has a first recess, from which the pressure element is arranged protruding, since then the pressure element is arranged immovably in the lateral direction. The lateral direction is perpendicular to the normal direction of the substrate.
In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn die erste Ausnehmung des Druckkörpers als Vertiefung, ausgehend von einer dem Substrat zugewandten ersten Hauptfläche des Druckkörpers, ausgebildet ist, da dann die Ausnehmung besonderes einfach ausgebildet ist. In this context, it proves to be advantageous if the first recess of the pressure body is formed as a recess, starting from a substrate facing the first main surface of the pressure body, since then the recess is particularly simple.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Druckkörper aus einem hochtemperaturbeständigen thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus Polyphenylensulfid, besteht, da dann der Druckkörper auch bei hohen Temperaturen mechanisch belastbar ist. Furthermore, it proves to be advantageous if the pressure body made of a high temperature resistant thermoplastic material, in particular polyphenylene sulfide, since then the pressure body is mechanically strong even at high temperatures.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Verbindungseinrichtung als Folienstapel mit mindestens einer elektrisch leitenden und mit mindestens einer elektrisch isolierenden Folie ausgebildet ist. Eine solche Ausbildung des Folienstapels stellt eine übliche Ausbildung des Folienstapels dar. Furthermore, it proves to be advantageous if the connecting device is designed as a film stack with at least one electrically conductive and with at least one electrically insulating film. Such a design of the film stack represents a common formation of the film stack.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Flächeninhalt des Abschnitts der zweiten Hauptfläche der Verbindungseinrichtung mindestens 20%, insbesondere mindestens 50%, der dem Substrat abgewandten Fläche des Leistungshalbleiterbauelements beträgt, da dann der Druck, welcher auf den Abschnitts der zweiten Hauptfläche der Verbindungseinrichtung einwirkt, über eine relativ große Fläche einwirkt. Furthermore, it proves to be advantageous if the surface area of the portion of the second main surface of the connecting device is at least 20%, in particular at least 50%, of the surface of the power semiconductor component facing away from the substrate, since then the pressure acting on the portion of the second main surface of the connecting device , acts on a relatively large area.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Verhältnis von lateraler Ausdehnung des Druckkörpers zu Ausdehnung des Druckkörpers in Normalenrichtung des Substrats mindestens 3 zu 1, insbesondere mindestens 5 zu 1, beträgt, da der Druckkörper dann platzsparend ausgebildet ist. Furthermore, it proves to be advantageous if the ratio of lateral expansion of the pressure body to expansion of the pressure body in the normal direction of the substrate is at least 3 to 1, in particular at least 5 to 1, since the pressure body is then designed to save space.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die mechanische Kontaktfläche der Hülle, die mit der Verbindungseinrichtung einen mechanischen Kontakt aufweist, nicht über die dem Substrat abgewandte Fläche des Leistungshalbleiterbauelements hinausragt. Hierdurch wird eine Druckbeanspruchung der im Allgemeinen druckempfindlichen Randkante des Leistungshalbleiterbauelements vermieden. Furthermore, it proves to be advantageous if the mechanical contact surface of the shell, which has a mechanical contact with the connecting device, does not protrude beyond the surface of the power semiconductor component facing away from the substrate. As a result, a compressive stress of the generally pressure-sensitive edge of the power semiconductor component is avoided.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Leistungshalbleitermodul ein Befestigungsmittel aufweist, das dazu ausgebildet ist, das Leistungshalbleitermodul auf einer Kühleinrichtung kraftschlüssig zu befestigen. Hierdurch kann das Leistungshalbleitermodul zuverlässig mit einer Kühleinrichtung befestigt werden. Furthermore, it proves to be advantageous if the power semiconductor module has a fastening means which is designed to secure the power semiconductor module to a cooling device in a force-locking manner. This can do that Power semiconductor module reliably be attached with a cooling device.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Substrat eine mittige erste Durchgangsöffnung aufweist, wobei der Druckkörper eine zur ersten Durchgangsöffnung fluchtend angeordnete zweite Durchgangsöffnung aufweist, wobei die erste und zweite Durchgangsöffnungen dazu ausgebildet sind das Befestigungsmittel aufzunehmen. Die vom Befestigungsmittel erzeugte Kraft wird hierdurch zentral auf den Druckkörper eingeleitet. Furthermore, it proves to be advantageous if the substrate has a central first passage opening, wherein the pressure body has a second passage opening arranged in alignment with the first passage opening, wherein the first and second passage openings are designed to receive the attachment means. The force generated by the fastening means is thereby introduced centrally onto the pressure body.
Weiterhin erweist sich eine Leistungshalbleitereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermodul, mit einer Kühleinrichtung und mit einem Befestigungsmittel, das dazu ausgebildet ist, das Leistungshalbleitermodul auf einer Kühleinrichtung kraftschlüssig zu befestigen, wobei das Befestigungsmittel auf die Druckeinrichtung Kraft in Richtung auf die Kühleinrichtung einleitet und hierdurch das Substrat kraftschlüssig mit der Kühleinrichtung verbindet. Furthermore, a power semiconductor device with a power semiconductor module according to the invention, with a cooling device and with a fastening means, which is designed to fasten the power semiconductor module frictionally on a cooling device, wherein the fastening means to the printing device force in the direction of the cooling device initiates and thereby the substrate non-positively connects with the cooling device.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Kühleinrichtung als eine metallische Grundplatte ausbildet ist, die zur Montage an einen Kühlkörper vorgesehen ist, oder als ein Kühlkörper ausgebildet ist, da dies übliche Ausbildungen der Kühleinrichtung darstellen. Furthermore, it proves to be advantageous if the cooling device is formed as a metallic base plate, which is provided for mounting on a heat sink, or is designed as a heat sink, as this represents common formations of the cooling device.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die unten stehenden Figuren erläutert. Dabei zeigen: Embodiments of the invention will be explained below with reference to the figures below. Showing:
Auf zwei Leiterbahnen
Die internen elektrischen Verbindungen der Schalteinrichtung
Die Verbindungseinrichtung
Die Folien des Folienstapels sind vorzugsweise miteinander, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. The films of the film stack are preferably connected to one another, in particular materially bonded.
Im Rahmen des Ausführungsbeispiels weist der Folienverbund
Die Verbindungseinrichtung
Zur externen elektrischen Anbindung weist das Leistungshalbleitermodul
Das Leistungshalbleitermodul
Das Leistungshalbleitermodul
Das Druckelement
Die erste Ausnehmungen
Der Flächeninhalt des Abschnitts
Der Druckkörper
Das Verhältnis von lateraler Ausdehnung des Druckkörpers
Erfindungsgemäß besteht das Druckelement
Die Phasenwechseltemperatur des Phasenwechselmaterials liegt vorzugsweise 0,1% bis 25%, insbesondere 0,1% bis 10%, insbesondere 0,1% bis 5% unterhalb der im Betrieb des Leistungshalbleiterbauelements
Der Volumenanteil des Phasenwechselmaterials beträgt vorzugsweise 10% bis 70%, insbesondere 10% bis 50%, vom Gesamtvolumen des Druckelements beträgt, da dann das Druckelement einerseits eine hohe Menge an Wärmenergie aufnehmen kann und andererseits zumindest durch die elastische Hülle eine Elastizität aufweist. The volume fraction of the phase change material is preferably 10% to 70%, in particular 10% to 50%, of the total volume of the pressure element, since then the pressure element on the one hand can absorb a high amount of heat energy and on the other hand, at least by the elastic shell has an elasticity.
Das Phasenwechselmaterial weist vorzugsweise eine spezifische Schmelzenthalpie von 80kJ/kg bis 300kJ/kg aufweist. The phase change material preferably has a specific enthalpy of fusion of 80 kJ / kg to 300 kJ / kg.
Die Rückwechseltemperatur bei der das Phasenwechselmaterial von seinem flüssigen Zustand in seinen festen Zustand wechselt, liegt vorzugsweise mindestens 5°C, insbesondere mindestens 10°C, unterhalb der Phasenwechseltemperatur des Phasenwechselmaterials liegt, da dann bei Temperaturschwankungen des Phasenwechselmaterials um die Phasenwechseltemperatur herum, das Phasenwechselmaterial nicht häufig seinen Zustand von fest in flüssig und umgekehrt wechselt. Weiterhin wird das Leistungshalbleiterbauelement, wenn es gerade im Betrieb eine hohe Temperatur aufweist, nicht zusätzlich durch die vom Phasenwechselmaterial beim Übergang von seinem flüssigen Zustand in seinen festen Zustand abgegebene Wärme erwärmt. The return temperature at which the phase change material changes from its liquid state to its solid state is preferably at least 5 ° C., in particular at least 10 ° C., below the phase change temperature of the phase change material, since then the phase change material is not present when the phase change material fluctuates in temperature around the phase change temperature often changes its state from solid to liquid and vice versa. Furthermore, the power semiconductor device, when in high temperature operation, is not additionally heated by the heat released by the phase change material in the transition from its liquid state to its solid state.
Der Druckkörper
Das Gehäuse
Zusammenfassend sei somit angemerkt, dass das Befestigungsmittel
Der Druckkörper
Durch die Druckeinleitung auf die elastischen Druckelemente
Zwischen dem Substrat
Im Rahmen des Ausführungsbeispiels ist die Kühleinrichtung als ein Kühlkörper
Die mechanische Kontaktflächen
Selbstverständlich können, sofern dies nicht per se ausgeschlossen ist, die im Singular genannten Merkmale, insbesondere das Leistungshalbleiterbauelement und die Verbindungseinrichtung, auch mehrfach in dem erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermodul vorhanden sein. Insbesondere können mehrere Leistungshalbleiterbauelemente auf einer oder mehreren Leiterbahnen eines Substrats angeordnet sein. Of course, unless this is excluded per se, the features mentioned in the singular, in particular the power semiconductor component and the connection device, may also be present multiple times in the power semiconductor module according to the invention. In particular, a plurality of power semiconductor components may be arranged on one or more tracks of a substrate.
Claims (14)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016110912.6A DE102016110912B4 (en) | 2016-06-14 | 2016-06-14 | Power semiconductor module with a switching device |
CN201710438281.2A CN107507814B (en) | 2016-06-14 | 2017-06-12 | Power semiconductor module comprising a switching device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016110912.6A DE102016110912B4 (en) | 2016-06-14 | 2016-06-14 | Power semiconductor module with a switching device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102016110912A1 DE102016110912A1 (en) | 2017-12-14 |
DE102016110912B4 true DE102016110912B4 (en) | 2018-03-08 |
Family
ID=60419649
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102016110912.6A Active DE102016110912B4 (en) | 2016-06-14 | 2016-06-14 | Power semiconductor module with a switching device |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107507814B (en) |
DE (1) | DE102016110912B4 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018110132B3 (en) * | 2018-04-26 | 2018-11-29 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Pressure sintering method in which power semiconductor devices are connected to a substrate via a sintered connection |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020070445A1 (en) | 2000-06-29 | 2002-06-13 | Advanced Micro Devices, Inc. | Enveloped thermal interface with metal matrix components |
DE102014106570A1 (en) | 2014-05-09 | 2015-11-12 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Power semiconductor module with switching device and arrangement hereby |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013104950B3 (en) * | 2013-05-14 | 2014-04-30 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Power semiconductor module and arrangement hereby |
DE102013104949B3 (en) * | 2013-05-14 | 2014-04-24 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Power electronic switching device and arrangement hereby |
DE102014213545A1 (en) | 2014-07-11 | 2015-04-23 | Siemens Aktiengesellschaft | The power semiconductor module |
-
2016
- 2016-06-14 DE DE102016110912.6A patent/DE102016110912B4/en active Active
-
2017
- 2017-06-12 CN CN201710438281.2A patent/CN107507814B/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020070445A1 (en) | 2000-06-29 | 2002-06-13 | Advanced Micro Devices, Inc. | Enveloped thermal interface with metal matrix components |
DE102014106570A1 (en) | 2014-05-09 | 2015-11-12 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Power semiconductor module with switching device and arrangement hereby |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107507814A (en) | 2017-12-22 |
CN107507814B (en) | 2023-03-21 |
DE102016110912A1 (en) | 2017-12-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102014106570B4 (en) | Power semiconductor module with switching device and arrangement hereby | |
DE102004018476B4 (en) | Power semiconductor arrangement with contacting film and pressing device | |
DE102004018469B3 (en) | Power semiconductor circuit | |
DE102006008807B4 (en) | Arrangement with a power semiconductor module and a cooling component | |
EP3273473B1 (en) | Power electronics switching device, arrangement using the same, and method for producing the switch device | |
DE102007003875A1 (en) | power converters | |
EP3273474A1 (en) | Power electronics switching device, arrangement using the same, and method for producing the switch device | |
DE102015114188B4 (en) | Power electronic submodule with a two-part housing | |
DE102013109592B3 (en) | Power semiconductor device | |
DE102016115572B4 (en) | Power semiconductor device system having a first and a second power semiconductor device | |
DE102017125052B4 (en) | Power semiconductor module with a switching device and power semiconductor device with such a power semiconductor module | |
EP1276357A2 (en) | Wiring board for electrical circuits | |
EP3273470A1 (en) | Power electronics switching device, arrangement using the same, and method for producing the switch device | |
DE102017126716B4 (en) | Arrangement with a power semiconductor module with a switching device | |
DE102017107117B3 (en) | Power semiconductor module with switching device and arrangement hereby | |
DE102014213545A1 (en) | The power semiconductor module | |
DE102016110912B4 (en) | Power semiconductor module with a switching device | |
EP3226269B1 (en) | Power semiconductor device | |
DE102008015785B4 (en) | Electronic substrate mounting structure | |
DE102016104284B4 (en) | Encapsulated power semiconductor device with a shaped metal body as the first connection conductor | |
DE102010038723B4 (en) | Power semiconductor module with at least one positioning device for a substrate | |
EP2006910B1 (en) | Power electronics module | |
DE102011078806A1 (en) | Power electronic system with a cooling device | |
DE102019110716B3 (en) | Power semiconductor module with power semiconductor switches | |
DE102017117667B4 (en) | Power semiconductor module with a pressure device acting on a switching device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |