DE112021002959T5 - Montagestruktur für halbleitermodule - Google Patents

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Rohm Co Ltd
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Abstract

Eine Montagestruktur für ein Halbleitermodul weist auf: ein Substrat mit einer Vorderfläche und einer Rückfläche, die in einer Dickenrichtung voneinander abgewandt sind; ein Halbleitermodul, das auf einer Seite des Substrats montiert ist, in deren Richtung die Vorderfläche gerichtet ist; und ein wärmeableitendes Element, das Wärme von dem Halbleitermodul ableitet. Das Substrat hat einen Hohlraum, der in die Dickenrichtung eindringt. Das wärmeableitende Element weist einen Körperabschnitt auf, der auf einer Seite des Substrats angeordnet ist, in deren Richtung die Rückfläche gerichtet ist, und einen vorstehenden Abschnitt, der in dem Hohlraum aufgenommen ist. Das Halbleitermodul ist mit dem vorstehenden Abschnitt gebondet.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Montagestruktur für ein Halbleitermodul.
  • HINTERGRUND
  • Konventionell werden Montagestrukturen für ein Halbleitermodul in Automobilen und Industrieanlagen verwendet. Patentdokument 1 offenbart eine Montagestruktur für ein Halbleitermodul. Die in dem Dokument offenbare Montagestruktur weist ein Halbleitermodul auf, das mit einem Halbleiterelement, wie z. B. einem MOSFET, aufgebaut ist. Das Halbleitermodul ist auf einem Substrat montiert. In der Montagestruktur ist das Halbleitermodul an ein wärmeableitendes Element gebondet.
  • DOKUMENTE DES STANDES DER TECHNIK
  • Patentdokument
  • Patentdokument 1: JP-A-2013-94022
  • ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Von der Erfindung zu lösendes Problem
  • Das obige wärmeableitende Element ist in einer aufrechten Position in Bezug auf das Substrat vorgesehen. Die Montagestruktur einer solchen Ausgestaltung neigt dazu, in Dickenrichtung des Substrats relativ groß zu sein.
  • In Anbetracht der oben beschriebenen Umstände besteht ein Ziel der vorliegenden Offenbarung darin, eine Montagestruktur mit geringerem Profil für ein Halbleitermodul bereitzustellen.
  • Mittel zur Lösung des Problems
  • Die vorliegende Offenbarung stellt eine Montagestruktur für ein Halbleitermodul bereit, die Folgendes aufweist: ein Substrat, das eine Vorderfläche und eine Rückfläche aufweist, die in einer Dickenrichtung voneinander abgewandt sind; ein Halbleitermodul, das auf einer Seite des Substrats montiert ist, in deren Richtung die Vorderfläche gerichtet ist bzw. weist; und ein wärmeableitendes Element, das Wärme von dem Halbleitermodul ableitet. Das Substrat hat einen Hohlraum, der in die Dickenrichtung eindringt. Das wärmeableitende Element weist einen Körperabschnitt auf, der auf einer Seite des Substrats angeordnet ist, in deren Richtung die Rückfläche gerichtet ist bzw. weist, und einen vorstehenden Abschnitt, der in dem Hohlraum aufgenommen ist. Das Halbleitermodul ist an den vorstehenden Abschnitt gebondet.
  • Bevorzugt weist das wärmeableitende Element einen Kühlkanal auf, durch den ein Kühlmittel fließt.
  • Bevorzugt überlappt der Kühlkanal mit dem in Dickenrichtung gesehen vorstehenden Abschnitt.
  • Vorzugsweise weist das Halbleitermodul ein Halbleiterelement, einen Inselabschnitt, an den das Halbleiterelement gebondet ist, einen Anschlussterminal („lead terminal“), der elektrisch mit dem Halbleiterelement verbunden ist, und ein Harzelement auf, das das Halbleiterelement abdeckt.
  • Vorzugsweise weist der Inselabschnitt eine freiliegende Fläche auf, die von dem Harzelement freiliegt, und die freiliegende Fläche ist an den vorstehenden Abschnitt gebondet.
  • Vorzugsweise weist der Anschlussterminal einen Basisabschnitt auf, der von dem Harzelement in einer die Dickenrichtung kreuzenden Richtung herausragt, und einen Endabschnitt, der sich entlang der Dickenrichtung erstreckt. Der Endabschnitt durchdringt das Substrat.
  • Bevorzugt ragt der Endabschnitt von der Rückfläche des Substrats vor und ist von dem wärmeableitenden Element beabstandet.
  • Bevorzugt weist die Montagestruktur ferner eine Isolierschicht auf, die zwischen der Rückfläche des Substrats und dem Körperabschnitt des wärmeableitenden Elements angeordnet ist.
  • Bevorzugt enthält die Isolierschicht ein Gelmaterial.
  • Bevorzugt enthält die Isolierschicht ein keramisches Material.
  • Bevorzugt weist der Hohlraum ein Durchgangsloch auf, das in Dickenrichtung gesehen einen geschlossenen Rand hat.
  • Bevorzugt weist der Hohlraum einen ausgeschnittenen Abschnitt auf, der in Dickenrichtung gesehen einen offenen Rand aufweist.
  • Bevorzugt weist die Montagestruktur ferner ein Befestigungselement auf, das das Substrat und das wärmeableitende Element mit einem Zwischenraum dazwischen befestigt.
  • Bevorzugt weist der vorstehende Abschnitt eine Bondingfläche auf, die mit dem Halbleitermodul gebondet ist.
  • Bevorzugen Sie, dass die Bondingfläche bündig mit der Vorderfläche ist.
  • Bevorzugt ist die Bondingfläche von der Vorderfläche in der Dickenrichtung versetzt, in deren Richtung die Vorderfläche gerichtet ist.
  • Bevorzugt ist die Bondingfläche in Dickenrichtung innerhalb des Hohlraumes angeordnet.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die vorliegende Offenbarung ermöglicht die Dickenreduktion einer Montagestruktur für ein Halbleitermodul.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen deutlicher.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine fragmentarische perspektivische Ansicht einer Montagestruktur für ein Halbleitermodul, gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 2 ist eine fragmentarische Draufsicht auf die Montagestruktur gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie III-III der 2.
    • 4 ist eine fragmentarische Schnittansicht entlang der Linie III-III der 2.
    • 5 ist eine fragmentarische Schnittansicht entlang der Linie V-V der 2.
    • 6 ist eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht der Montagestruktur gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 7 ist eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht einer ersten Variante der Bondingschicht der Montagestruktur gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 8 ist eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht der Montagestruktur gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 9 ist eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht einer ersten Variante der Isolierschicht der Montagestruktur gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 10 ist eine vergrößerte, fragmentarische Schnittansicht einer zweiten Variante der Isolierschicht der Montagestruktur gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 11 ist eine fragmentarische Draufsicht auf eine Montagestruktur für ein Halbleitermodul gemäß einer ersten Variante der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 12 ist eine fragmentarische Draufsicht auf eine Montagestruktur für ein Halbleitermodul gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 13 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XIII-XIII von 12.
    • 14 ist eine fragmentarische Draufsicht auf eine Montagestruktur für ein Halbleitermodul, gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 15 ist eine fragmentarische Schnittansicht einer Montagestruktur für ein Halbleitermodul, gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 16 ist eine fragmentarische Schnittansicht einer Montagestruktur für ein Halbleitermodul gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • MODUS ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • <Erste Ausführungsform>
  • Die 1 bis 10 zeigen eine Montagestruktur für ein Halbleitermodul, gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die Montagestruktur A1 für ein Halbleitermodul dieser Ausführungsform weist ein Substrat 1, ein wärmeableitendes Element 2, ein Halbleitermodul 3, eine Bondingschicht 7, eine Isolierschicht 8 und ein Befestigungselement 9 auf. Die Montagestruktur A1 kann z.B. in einer Stromversorgungseinheit eines Automobils verwendet werden.
  • 1 ist eine fragmentarische perspektivische Ansicht der Montagestruktur A1. 2 ist eine fragmentarische Draufsicht auf die Montagestruktur A1. 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie III-III der 2. 4 ist eine fragmentarische Schnittansicht entlang der Linie III-III der 2. 5 ist ein fragmentarischer Abschnitt entlang der Linie V-V der 2. 6 ist eine vergrößerte, fragmentarische Schnittansicht der Montagestruktur A1. 7 ist eine vergrößerte, fragmentarische Schnittansicht einer ersten Variante der Bondingschicht der Montagestruktur A1. 8 ist eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht der Montagestruktur A1. 9 ist eine vergrößerte, fragmentarische Schnittansicht einer ersten Variante der Isolierschicht der Montagestruktur A1. 10 ist eine vergrößerte, fragmentarische Schnittansicht einer zweiten Variante der Isolierschicht der Montagestruktur A1. In diesen Figuren entspricht die z-Richtung der Dickenrichtung der vorliegenden Offenbarung. Die x- und y-Richtung stehen senkrecht zueinander und auch zur z-Richtung.
  • Das Substrat 1 weist eine Vorderfläche 11 und eine Rückfläche 12 auf, die in z-Richtung voneinander abgewandt sind. Das Substrat 1 weist einen Hauptkörper aus Grasepoxidharz und ein auf dem Hauptkörper ausgebildetes Verdrahtungsmuster bzw. Verschaltmuster („wiring pattern“) (nicht dargestellt) auf. Das Substrat 1 kann mit Konnektoren und Terminals (nicht dargestellt) ausgestattet sein, die für externe Verbindungen erforderlich sind.
  • In dem in 3 dargestellten Beispiel sind das Halbleitermodul 3 und eine Vielzahl elektronischer Komponenten 300 auf oder nahe der Vorderfläche 11 des Substrats 1 montiert. Zusätzlich können weitere elektronische Komponenten auf oder nahe der Rückfläche 12 des Substrats 1 montiert werden.
  • Das Substrat 1 weist einen Hohlraum 15 auf. Wie in den 4 und 5 dargestellt, durchdringt der Hohlraum 15 das Substrat 1 in z-Richtung. Die Form und der Stelle des Hohlraums 15 sind nicht besonders begrenzt. Bei dieser Ausführungsform ist der Hohlraum 15, wie in 2 gezeigt, ein Durchgangsloch mit einem in z-Richtung gesehen geschlossenen Rand. Die Form des Hohlraums 15 in z-Richtung gesehen kann rechteckig, polygonal, kreisförmig, elliptisch usw. sein. In dem dargestellten Beispiel ist der Hohlraum 15 in z-Richtung gesehen rechteckig.
  • Das wärmeableitende Element 2 leitet die Wärme des Halbleitermoduls 3 ab. Das Material des wärmeableitenden Elements 2 ist nicht besonders begrenzt und kann ein Metall wie Aluminium oder Edelstahl sein. Wie in den 3 bis 5 gezeigt, weist das wärmeableitende Element 2 bei dieser Ausführungsform einen Körperabschnitt 21 und einen vorstehenden Abschnitt 22 auf. Der Körperabschnitt 21 ist auf oder über der Rückfläche 12 des Substrats 1 angeordnet. In dem dargestellten Beispiel ist der Körperabschnitt 21 ein plattenförmiger Abschnitt, der sich in x- und y-Richtung erstreckt.
  • Der vorstehende Abschnitt 22 ragt in z-Richtung von bzw. aus dem Körperabschnitt 21 hervor. Zumindest ein Teil des vorstehenden Abschnitts 22 ist in dem Hohlraum 15 des Substrats 1 aufgenommen. Die Form und die Stelle des vorstehenden Abschnitts 22 sind nicht besonders begrenzt. Wie in 2 dargestellt, ist der vorstehende Abschnitt 22 des gezeigten Beispiels in z-Richtung gesehen rechteckig und wird in den Hohlraum 15 eingepresst. Der vorstehende Abschnitt 22 weist eine Bondingfläche 221 auf. Bei der Bondingfläche 221 handelt es sich um eine flache Ebene, die senkrecht zur z-Richtung verläuft. Bei dieser Ausführungsform ist die Bondingfläche 221 bündig mit (oder im Wesentlichen bündig mit) der Vorderfläche 11 des Substrats 1.
  • Das wärmeableitende Element 2 weist einen Kühlkanal 25 auf. Der Kühlkanal 25 ist ein Kanal zum Durchleiten eines Kühlmittels zur Ableitung von Wärme aus dem Halbleitermodul 3. Das Kühlmittel ist nicht besonders begrenzt und kann eine Flüssigkeit, wie Wasser oder Öl, oder ein Gas, wie Luft oder Stickstoff, sein. Im dargestellten Beispiel überlappt ein Teil des Kühlkanals 25 in z-Richtung gesehen mit dem vorstehenden Abschnitt 22.
  • Das Befestigungselement 9 fixiert das Substrat 1 und den Körperabschnitt 21 des wärmeableitenden Elements 2 mit einem Zwischenraum relativ zueinander. Die Ausgestaltung des Befestigungselements 9 ist nicht besonders begrenzt. Bei dieser Ausführungsform besteht das Befestigungselement 9, wie in 3 gezeigt, aus einer Schraube 91 und einem Abstandshalter 92. Der Abstandshalter 92 ist zwischen der Rückfläche 12 des Substrats 1 und dem Körperabschnitt 21 des wärmeableitenden Elements 2 angeordnet und kann beispielsweise ein ringförmiges Element aus Harz sein. Die Schraube 91 wird durch das Substrat 1 und den Abstandshalter 92 eingeführt und wirkt mit einem Gewindeloch zusammen, das im Körperabschnitt 21 des wärmeableitenden Elements 2 vorgesehen ist, wodurch das Substrat 1 und das wärmeableitende Element 2 miteinander verbunden werden.
  • Das Halbleitermodul 3 ist von der Art, die auf ein Substrat 1 montiert wird. Das Halbleitermodul 3 weist ein Halbleiterelement 4, Anschlüsse („leads“) 51, 52 und 53, Drähte bzw. Verschaltungen („wires“) 48 und 49 sowie ein Harzelement 6 auf.
  • Das Halbleiterelement 4 ist eine elektronische Hauptkomponente des Halbleitermoduls 3. Bei dieser Ausführungsform ist das Halbleiterelement 4 ein Leistungshalbleiterelement, wie z.B. ein Leistungs-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) oder ein Isolierschicht-Bipolartransistor (IGBT). Das Halbleiterelement 4 ist nicht darauf beschränkt, und alternative Beispiele weisen andere Transistoren, verschiedene Dioden und verschiedene Thyristoren sowie IC-Chips, wie z. B. Steuer-ICs, auf. Das Halbleiterelement 4 ist bei dieser Ausführungsform rechteckig, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Das Halbleiterelement 4 weist eine Elementvorderfläche 41, eine Elementrückfläche 42, eine Rückflächenelektrode 45 und Vorderflächenelektroden 43 und 44 auf.
  • Das Halbleiterelement 4 besteht aus einem Halbleitermaterial, wie Si, SiC oder GaN. Die Elementvorderfläche 41 weist in die z1-Richtung. Die Elementrückfläche 42 weist in die z2-Richtung. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist sowohl die Vorderfläche 41 als auch die Rückfläche 42 flach.
  • Bei der Rückflächenelektrode 45 und den Vorderflächenelektroden 43 und 44 handelt es sich jeweils um eine Plattierungsschicht aus Metall, wie Cu, Ni ,Al oder Au. Bei dem Halbleiterelement 4, das ein Leistungs-MOSFET ist, kann die Rückflächenelektrode 45 eine Drain-Elektrode, die Vorderflächenelektrode 43 eine Gate-Elektrode und die Vorderflächenelektrode 44 eine Source-Elektrode sein. Bei dem Halbleiterelement 4, das ein IGBT ist, kann die Rückflächenelektrode 45 eine Kollektorelektrode, die Vorderflächenelektrode 43 eine Gate-Elektrode und die Vorderflächenelektrode 44 eine Emitterelektrode sein.
  • Bei dieser Ausführungsform ist die Rückflächenelektrode 45 auf der Elementrückfläche 42 ausgebildet. Die Rückflächenelektrode 45 ist, in z-Richtung gesehen, rechteckig. Alle Ränder der Rückflächenelektrode 45 überlappen sich mit den Rändern der Elementrückfläche 42 in z-Richtung gesehen. Die Rückflächenelektrode 45 deckt die gesamte Fläche der Elementrückfläche 42 ab.
  • Bei dieser Ausführungsform sind die Vorderflächenelektroden 43 und 44 auf der Elementvorderfläche 41 ausgebildet. Die Vorderflächenelektrode 43 hat eine kleinere Fläche als die Vorderflächenelektrode 44. Die Drähte 48 sind mit der Vorderflächenelektrode 43 und die Drähte 49 mit der Vorderflächenelektrode 44 verbunden.
  • Die Anschlüsse 51, 52 und 53 sind aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt. Das elektrisch leitende Material kann z.B. Cu sein. Die Anschlüsse 51, 52 und 53 sind mit dem Substrat 1 gebondet und bilden Leitungsbahnen zwischen dem Halbleiterelement 4 und dem Substrat 1. Die Anzahl der im Halbleitermodul vorhandenen Anschlüssen ist nicht auf drei beschränkt. Es können z. B. auch zwei Anschlüsse oder vier oder mehr Anschlüsse vorgesehen sein. Die Anzahl der Anschlüsse kann z. B. je nach Art des Halbleiterelements 4 angepasst werden.
  • Der Anschluss 51 weist einen Inselabschnitt 511 und einen Anschlussterminal 512 auf.
  • Der Inselabschnitt 511 dient zur Befestigung des Halbleiterelements 4 darauf. Der Inselabschnitt 511 weist eine Montagefläche 5111 und eine freiliegende Fläche 5112 auf.
  • Die Montagefläche 5111 ist in einer Richtung der z-Richtung ausgerichtet. Die gesamte Montageoberfläche 5111 ist flach. Im Gegensatz zu dem dargestellten Beispiel kann der Inselabschnitt 511 eine oder mehrere Ausnehmungen, Nuten und/oder Durchgangslöcher in der Montagefläche 5111 aufweisen, falls erforderlich. Die Montagefläche 5111 kann mit einer (in den Figuren nicht dargestellten) Plattierungsschicht, z. B. aus Ag, beschichtet sein. Bei dieser Ausführungsform ist die Rückflächenelektrode 45 des Halbleiterelements 4 mit der Montagefläche 5111 elektrisch verbunden, beispielsweise durch ein leitendes Bondingmaterial 47. Bei dem leitenden Bondingmaterial 47 kann es sich beispielsweise um Lötmittel, Ag-Paste, gesintertes Ag oder gesintertes Cu handeln.
  • Die freiliegende Fläche 5112 ist in der anderen Richtung der z-Richtung ausgerichtet. Die gesamte freiliegende Fläche 5112 ist flach. Die gesamte freiliegende Fläche 5112 wird von dem Harzelement 6 freigelegt.
  • Der Anschlussterminal 512 ist über den Inselabschnitt 511 und die Drähte 49 elektrisch mit der Rückflächenelektrode 45 des Halbleiterelements 4 verbunden. Der Anschlussterminal 512 weist einen Basisabschnitt 5121 und einen Endabschnitt 5122 auf. Der Basisabschnitt 5121 ragt von einer Harzendfläche 63 des Harzelements 6 in der y-Richtung, die eine Richtung senkrecht zur z-Richtung ist, hervor. Der Endabschnitt 5122 ist mit dem Ende des Basisabschnitts 5121 verbunden und erstreckt sich in der z-Richtung. Der Endabschnitt 5122 durchdringt das Substrat 1 und ragt über die Rückfläche 12 hinaus. Der vorstehende Teil des Endabschnitts 5122 ist beispielsweise durch Lötmittel 59 elektrisch mit dem Substrat 1 verbunden.
  • Wie in 1 dargestellt, weist der Anschluss 52 einen Pad-Abschnitt 521 und einen Anschlussterminal 522 auf.
  • Der Pad-Abschnitt 521 ist in x-Richtung länger als der Anschlussterminal 522. Der gesamte Pad-Abschnitt 521 ist mit dem Harzelement 6 abgedeckt. Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist der Draht 48 mit dem Pad-Abschnitt 521 verbunden.
  • Wie in 1 gezeigt, weist der Anschlussterminal 522 einen Basisabschnitt 5221 und einen Endabschnitt 5222 auf. Der Basisabschnitt 5221 ragt von der Harzendfläche 63 des Harzelements 6 in der Richtung senkrecht zur z-Richtung (in y-Richtung) vor. Der Endabschnitt 5222 ist mit dem Ende des Basisabschnitts 5221 verbunden und erstreckt sich in z-Richtung. Der Endabschnitt 5222 durchdringt das Substrat 1 und ragt über die Rückfläche 12 hervor. Der vorstehende Teil des Endabschnitts 5222 ist beispielsweise durch Lötmittel 59 elektrisch mit dem Substrat 1 verbunden.
  • Der Anschluss 53 weist einen Pad-Abschnitt 531 und einen Anschlussterminal 532 auf.
  • Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist der Pad-Abschnitt 531 in x-Richtung länger als der Anschlussterminal 532. Der gesamte Pad-Abschnitt 531 ist mit dem Harzelement 6 abgedeckt. Wie in den 1 und 2 gezeigt, sind die Drähte 49 mit dem Pad-Abschnitt 531 verbunden.
  • Wie in 1 gezeigt, weist der Anschlussterminal 532 einen Basisabschnitt 5321 und einen Endabschnitt 5322 auf. Der Basisabschnitt 5321 ragt von der Harzendfläche 63 des Harzelements 6 in der Richtung senkrecht zur z-Richtung (in y-Richtung) vor. Der Endabschnitt 5322 ist mit dem Ende des Basisabschnitts 5321 verbunden und erstreckt sich in z-Richtung. Der Endabschnitt 5322 durchdringt das Substrat 1 und ragt über die Rückfläche 12 hervor. Der vorstehende Teil des Endabschnitts 5322 ist beispielsweise durch Lötmittel 59 elektrisch mit dem Substrat 1 verbunden.
  • Die Anschlüsse 51, 52 und 53 sind voneinander beabstandet. Der Anschlussterminal 512 des Anschlusses 51 ist in x-Richtung zwischen dem Anschlussterminal 522 des Anschlusses 52 und dem Anschlussterminal 532 des Anschlusses 53 angeordnet. Die Teile der Anschlussterminals 512, 522 und 532, die aus dem Harzelement 6 herausragen, können mit einer Plattierungsschicht (nicht gezeigt) aus einem Metall, wie z.B. Ag, beschichtet sein.
  • Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist der Draht 48 an einem Ende mit dem Pad-Abschnitt 521 und am anderen Ende mit dem Halbleiterelement 4 (der Vorderflächenelektrode 43) gebondet. Der Draht 48 verbindet den Pad-Abschnitt 521 und die Vorderflächenelektrode 43 elektrisch miteinander. Der Draht 48 besteht bei dieser Ausführungsform hauptsächlich aus Gold (Au). Das Hauptmaterial ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann z. B. auch aus Aluminium (Al) oder Kupfer (Cu) bestehen. Darüber hinaus kann als Ersatz für den Draht 48, der in Form eines Streifens vorliegt, ein Banddraht mit einer breiten flachen Form oder ein Clip aus Metall, wie z. B. Cu, verwendet werden.
  • Wie in den 2 und 3 dargestellt, ist jeder der Drähte 49 an einem Ende mit dem Pad-Abschnitt 531 und am anderen Ende mit dem Halbleiterelement 4 (der Vorderflächenelektrode 44) gebondet. Die Drähte 49 verbinden den Pad-Abschnitt 531 und die Vorderflächenelektrode 44 elektrisch miteinander. Die Drähte 49 bestehen bei dieser Ausführungsform hauptsächlich aus Aluminium (Al). Das Hauptmaterial ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann zum Beispiel auch aus Gold (Au) oder Kupfer (Cu) bestehen. Obwohl das Halbleitermodul 3 dieser Ausführungsform zwei Drähte 49 aufweist, ist die Anzahl der Drähte 49 nicht auf zwei beschränkt. Beispielsweise kann auch ein einziger Draht 49 vorgesehen sein. Die Drähte 49 haben einen größeren Durchmesser als der Draht 48. Darüber hinaus kann als Ersatz für jeden Draht 49, der in Form eines Streifens vorliegt, ein Banddraht mit einer breiten flachen Form oder ein Clip aus Metall, wie z. B. Cu, verwendet werden.
  • Das Material, die Anzahl, der Durchmesser usw. der Drähte 48 und 49 können je nach dem Strom, der durch diese Drähte fließt, konstruiert werden.
  • Das Harzelement 6 deckt das Halbleiterelement 4, Abschnitte der Anschlüsse 51, 52 und 53 sowie die Drähte 48 und 49 ab. Das Harzelement 6 besteht aus einem elektrisch isolierenden, duroplastischen Kunstharz. Bei dieser Ausführungsform ist das Harzelement 6 aus einem schwarzen Epoxidharz hergestellt. Das Harzelement 6 weist eine Harzvorderfläche 61, eine Harzrückfläche 62, ein Paar Harzendflächen 63 und ein Paar Harzseitenflächen 64 auf.
  • Wie in den 1, 4 und 5 gezeigt, weist die Harzvorderfläche 61 in eine Richtung der z-Richtung. Wie in den 1, 4 und 5 dargestellt, weist die Harzrückfläche 62 in die andere Richtung der z-Richtung.
  • Wie in den 2 und 4 gezeigt, ist das Paar von Harzendflächen 63 in y-Richtung voneinander beabstandet. Das Paar der Harzendflächen 63 weisen in y-Richtung voneinander weg. Wie in 4 gezeigt, sind die entgegengesetzten Enden jeder Harzendfläche 63 in z-Richtung mit der Vorderfläche 61 und der Rückfläche 62 des Harzes verbunden. Bei dieser Ausführungsform hat jeder von dem Anschluss 51 (der Anschlussterminal 512), dem Anschluss 52 (der Anschlussterminal 522) und dem Anschluss 53 (der Anschlussterminal 532) einen Teil, der von einer der Harzendflächen 63 frei liegt.
  • Wie in 5 gezeigt, ist das Paar der Harzseitenflächen 64 in x-Richtung voneinander beabstandet. Das Paar der Harzseitenflächen 64 ist in x-Richtung voneinander abgewandt. Die entgegengesetzten Enden jeder Harzseitenfläche 64 in z-Richtung sind mit der Harzvorderfläche 61 und der Harzrückfläche 62 verbunden.
  • Wie in den 4 und 5 gezeigt, verbindet die Bondingschicht 7 das Halbleitermodul 3 und das wärmeableitende Element 2. Insbesondere verbindet die Bondingschicht 7 bei dieser Ausführungsform die freiliegende Fläche 5112 des Inselabschnitts 511 des Anschlusses 51 mit der Bondingfläche 221 des vorstehenden Abschnitts 22.
  • Die Ausgestaltung der Bondingschicht 7 ist nicht besonders begrenzt. Die Bondingschicht 7 kann entweder elektrisch leitend oder isolierend sein. Bei dieser Ausführungsform besteht die Bondingschicht 7 aus einem isolierenden Material, weil es vorzuziehen ist, den Anschluss 51, die elektrisch mit der Rückflächenelektrode 45 des Halbleiterelements 4 verbunden ist, von dem wärmeableitenden Element 2 zu isolieren.
  • 6 zeigt ein Beispiel für eine Bondingschicht 7. Die Bondingschicht 7 des dargestellten Beispiels besteht aus einer Gelschicht 71, beispielsweise einer Schicht aus einem isolierenden Gelmaterial oder Fett.
  • 7 zeigt eine erste Variante der Bondingschicht 7. Die Bondingschicht 7 dieser Variante weist Gelschichten 71 und eine Lagenschicht 72 auf. Die Lagenschicht 72 besteht aus einem isolierenden Material, beispielsweise aus einem keramischen Material. In dem dargestellten Beispiel ist jede Gelschicht 71 auf den entgegengesetzten Flächen des Lagenschicht 72 vorgesehen.
  • Die Isolierschicht 8 ist zwischen dem Substrat 1 und dem Körperabschnitt 21 des wärmeableitenden Elements 2 angeordnet. Die Isolierschicht 8 isoliert das wärmeableitende Element 2 von dem Verdrahtungs- bzw. Verschaltungsmuster (nicht dargestellt) des Substrats 1, dem Anschluss 51 (dem Anschlussterminal 512), dem Anschluss 52 (dem Anschlussterminal 522) und dem Anschluss 53 (dem Anschlussterminal 532).
  • 8 zeigt ein Beispiel für die Isolierschicht 8. Die Isolierschicht 8 des dargestellten Beispiels besteht aus einer Gelschicht 81, beispielsweise einer Schicht aus einem isolierenden Gelmaterial oder Fett.
  • 9 zeigt eine erste Variante der Isolierschicht 8. Die Isolierschicht 8 dieser Variante weist eine Gelschicht 81 und eine Lagenschicht 82 auf. Die Lagenschicht 82 besteht aus einem isolierenden Material, beispielsweise einem keramischen Material. n dem dargestellten Beispiel ist die Gelschicht 81 zwischen der Lagenschicht 82 und dem Körperabschnitt 21 angeordnet.
  • 10 zeigt eine zweite Variante der Isolierschicht 8. Die Isolierschicht 8 dieser Variante weist eine Lagenschicht 82 auf, jedoch ohne eine Gelschicht 81. Die Lagenschicht 82 kann entlang des Körperabschnitts 21 und beabstandet von dem Anschluss 51 (dem Anschlussterminal 512), dem Anschluss 52 (dem Anschlussterminal 522) und dem Anschluss 53 (dem Anschlussterminal 532) angeordnet sein.
  • Im Folgenden werden die Vorteile der Montagestruktur A1 für ein Halbleitermodul beschrieben.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Halbleitermodul 3 mit dem vorstehenden Abschnitt 22 des wärmeableitenden Elements 2, das in dem Hohlraum 15 des Substrats 1 aufgenommen ist, gebondet. Das heißt, dass das wärmeableitende Element 2 so positioniert werden kann, dass es im Allgemeinen entlang der x- und y-Richtung liegt und nicht beispielsweise in der z-Richtung vom Substrat 1 absteht. Dadurch kann die Montagestruktur A1 in der z-Richtung dünner sein.
  • Das wärmeableitende Element 2 ist mit dem Kühlkanal 25 versehen. Ein Kühlmittel, wie z. B. Wasser, das durch den Kühlkanal 25 fließt, kann die Ableitung von Wärme aus dem Halbleitermodul 3 verbessern. Der Kühlkanal 25 überlappt in z-Richtung gesehen mit dem vorstehenden Abschnitt 22. Diese Ausgestaltung ist für eine wirksame Ableitung der vom Halbleitermodul 3 auf den vorstehenden Abschnitt 22 übertragenen Wärme bevorzugt.
  • Das Halbleiterelement 4 des Halbleitermoduls 3 ist auf dem Inselabschnitt 511 des Leiters 51 montiert. Die freiliegende Oberfläche 5112 des Inselabschnitts 511 wird von dem Harzelement 6 freigelegt und über die Bondingschicht 7 mit der Bondingfläche 221 des vorstehenden Abschnitts 22 des wärmeableitenden Elements 2 gebondet. Dadurch wird die Wärmeableitung von dem Halbleitermodul 3 zu dem vorstehenden Abschnitt 22 weiter verbessert.
  • Die Bondingschicht 7 kann die Gelschicht 71 aufweisen, wobei die Gelschicht 71 kleine Unebenheiten ausfüllen kann, die möglicherweise auf der freiliegenden Fläche 5112 und/oder der Bondingfläche 221 vorhanden sind. Dies ist zur Verbesserung der Wärmeabfuhr aus dem Halbleitermodul 3 bevorzugt. Darüber hinaus kann die Bondingschicht 7 die Lagenschicht 72 aufweisen, was zur Verbesserung der mechanischen und dielektrischen Festigkeit der Bondingschicht 7 bevorzugt ist.
  • Der Anschlussterminal 512 weist den Basisabschnitt 5121 und den Endabschnitt 5122 auf. Der Endabschnitt 5122 ist durch das Substrat 1 hindurchgeführt. Dadurch kann das Halbleitermodul 3 auf dem Substrat 1 montiert werden, wobei der Inselabschnitt 511 und das Harzelement 6 entlang des Substrats 1 (in x- und y-Richtung) angeordnet sind. Diese Anordnung ist bevorzugt, um die Montagestruktur A1 dünner zu machen. Um ähnliche Vorteile zu erzielen, weist der Anschlussterminal 522 den Basisabschnitt 5221 und den Endabschnitt 5222 auf, und der Anschlussterminal 532 weist den Basisabschnitt 5321 und den Endabschnitt 5322 auf.
  • Die Isolierschicht 8 ist zwischen der Rückfläche 12 des Substrats 1 und dem Körperabschnitt 21 des wärmeableitenden Elements 2 angeordnet. Dadurch wird eine unerwünschte Leitung zwischen dem Substrat 1 und dem wärmeableitenden Element 2 verhindert. Darüber hinaus ermöglicht die Isolierschicht 8 zwischen der Rückfläche 12 des Substrats 1 und dem Körperabschnitt 21 des wärmeableitenden Elements 2 eine Verringerung des Abstands zwischen ihnen im Vergleich zu dem Fall, in dem die Rückfläche 12 und der Körperabschnitt 21 nur durch einen Spalt (Luft) getrennt sind. Diese Anordnung ist bevorzugt, damit die Montagestruktur A1 dünner ist.
  • Die Isolierschicht 8 kann die Gelschicht 81 aufweisen, wobei die Gelschicht 81 eventuell vorhandene Oberflächenunebenheiten auf dem Substrat 1 und/oder dem Körperabschnitt 21 ausfüllen kann. Dies ist bevorzugt, um eine zuverlässigere Isolierung des Substrats 1 und des wärmeableitenden Elements 2 zu erreichen. Darüber hinaus kann die Isolierschicht 8 die Lagenschicht 82 aufweisen, was zur Verbesserung der mechanischen und dielektrischen Festigkeit der Isolierschicht 8 bevorzugt ist.
  • Der Hohlraum 15 hat einen Rand, die in z-Richtung gesehen eine geschlossene Form aufweist. Das heißt, dass der Hohlraum 15 an einer Stelle angeordnet sein kann, die von dem Rand des Substrats 1 beabstandet ist. Dadurch kann der Ort bzw. die Stelle des Halbleitermoduls 3 auf dem Substrat 1 (der Montagestruktur A1) flexibler gewählt werden.
  • Die 11 bis 16 zeigen weitere Varianten und Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. In diesen Figuren sind die Elemente, die mit denen der vorangehenden Ausführungsform identisch oder ihnen ähnlich sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, wie sie für die vorangehende Ausführungsform verwendet werden.
  • <Erste Variante der ersten Ausführungsform>
  • 11 zeigt eine erste Variante der Montagestruktur A1 für ein Halbleitermodul. Die Montagestruktur A11 für ein Halbleitermodul dieser Variante unterscheidet sich von der vorangehenden Ausführungsform durch die Form des Hohlraums 15.
  • Der Hohlraum 15 dieser Variante weist eine Vielzahl von Kontaktabschnitten 151 und eine Vielzahl von Ausnehmungsabschnitten 152 auf. Die Kontaktabschnitte 151 stehen in Kontakt mit dem vorstehenden Abschnitt 22 des wärmeableitenden Elements 2. Die Ausnehmungsabschnitte 152 und der Kontaktabschnitt 151 sind abwechselnd angeordnet. Die Ausnehmungsabschnitte 152 sind in z-Richtung gesehen von dem vorstehenden Abschnitt 22 weg ausgespart. Der Hohlraum 15 dieser Ausgestaltung kann durch Herstellen einer Vielzahl von Durchgangslöchern in einer Isolierplatte, die zu dem Substrat 1 verarbeitet werden soll, und Entfernen von Abschnitten der Isolierplatte entlang der Durchgangslöcher gebildet werden.
  • Wie aus dieser Variante ersichtlich ist, ist die spezifische Ausgestaltung des Hohlraums 15 nicht besonders begrenzt. Die Ausgestaltung dieser Variante kann in anderen Ausführungsformen entsprechend verwendet werden.
  • <Zweite Ausführungsform>
  • 12 und 13 zeigen eine Montagestruktur für ein Halbleitermodul, gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die Montagestruktur A2 für ein Halbleitermodul dieser Ausführungsform unterscheidet sich von der oben beschriebenen ersten Ausführungsform durch die Ausgestaltung des Hohlraums 15 und des vorstehenden Abschnitts 22.
  • Bei dieser Ausführungsform ist der Hohlraum 15 ein ausgeschnittener Abschnitt, der in z-Richtung gesehen einen offenen Rand aufweist. Genauer gesagt hat der Hohlraum 15 eine Form, die in y-Richtung von einer Kante bzw. einem Rand des Substrats 1 in z-Richtung gesehen nach innen ausgespart bzw. ausgenommen ist.
  • Zumindest ein Teil des vorstehenden Abschnitts 22 ist in dem Hohlraum 15 aufgenommen. In dem dargestellten Beispiel ragt ein Teil des vorstehenden Abschnitts 22 in y-Richtung aus dem Hohlraum 15 heraus. Im Gegensatz zu dem dargestellten Beispiel kann der gesamte vorstehende Abschnitt 22 in z-Richtung gesehen in dem Hohlraum 15 enthalten sein.
  • Die Ausgestaltung dieser Ausführungsform ist auch bevorzugt, um die Montagestruktur A2 dünner zu machen. Wie bei dieser Ausführungsform zu sehen ist, ist die spezifische Ausgestaltung des Hohlraums 15 und des vorstehenden Abschnitts 22 nicht besonders begrenzt.
  • <Dritte Ausführungsform>
  • 14 zeigt eine Montagestruktur für ein Halbleitermodul, gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die Montagestruktur A3 für ein Halbleitermodul dieser Ausführungsform unterscheidet sich von den vorangehenden Ausführungsformen in der Ausgestaltung des Hohlraums 15 und des vorstehenden Abschnitts 22.
  • Bei dieser Ausführungsform ist der Hohlraum 15 ein ausgeschnittener Abschnitt, der in z-Richtung gesehen einen offenen Rand aufweist. Genauer gesagt hat der Hohlraum 15 eine Form, die in x- und y-Richtung von zwei Rändern des Substrats 1 aus gesehen in z-Richtung nach innen ausgespart ist.
  • Zumindest ein Teil des vorstehenden Abschnitts 22 ist in dem Hohlraum 15 aufgenommen. Im dargestellten Beispiel ragt ein Teil des vorstehenden Abschnitts 22 in x-Richtung und auch in y-Richtung aus dem Hohlraum 15 heraus. Im Gegensatz zu dem dargestellten Beispiel kann der gesamte vorstehende Abschnitt 22 in z-Richtung gesehen in dem Hohlraum 15 enthalten sein. In einem anderen Beispiel kann die gesamte Länge des vorstehenden Abschnitts 22 entweder in x-Richtung oder in y-Richtung in dem in z-Richtung gesehenen Hohlraum 15 enthalten sein.
  • Die Ausgestaltung dieser Ausführungsform ist auch bevorzugt, um die Montagestruktur A3 dünner zu machen. Wie bei dieser Ausführungsform zu sehen ist, ist die spezifische Ausgestaltung des Hohlraums 15 und des vorstehenden Abschnitts 22 nicht besonders begrenzt.
  • <Vierte Ausführungsform>
  • 15 zeigt eine Montagestruktur für ein Halbleitermodul, gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die Montagestruktur A4 für ein Halbleitermodul dieser Ausführungsform unterscheidet sich von den vorhergehenden Ausführungsformen hauptsächlich in der Ausgestaltung des vorstehenden Abschnitts 22 des wärmeableitenden Elements 2.
  • Bei dieser Ausführungsform ist die Bondingfläche 221 des vorstehenden Abschnitts 22 innerhalb des Hohlraums 15 in z-Richtung angeordnet. Das heißt, die Bondingfläche 221 ist von der Vorderfläche 11 des Substrats 1 in Richtung der Rückfläche 12 versetzt.
  • Bei dieser Ausführungsform ist das Harzelement 6 in z-Richtung gesehen kleiner als der Hohlraum 15 und die Bondingfläche 221. Ein Teil des Halbleitermoduls 3, der die freiliegende Fläche 5112 aufweist, ist innerhalb des Hohlraums 15 in z-Richtung angeordnet.
  • Die Ausgestaltung dieser Ausführungsform ist auch bevorzugt, um die Montagestruktur A4 dünner zu gestalten. Darüber hinaus ermöglicht diese Ausgestaltung eine weitere Verringerung des Abstands zwischen dem Halbleitermodul 3 und dem Kühlkanal 25 und damit bevorzugt eine Verbesserung der Wärmeableitung vom Halbleitermodul 3. Da ein Abschnitt des Halbleitermoduls 3 in dem Hohlraum 15 enthalten ist, kann die Montagestruktur A4 außerdem dünner sein.
  • <Fünfte Ausführungsform>
  • 16 zeigt eine Montagestruktur für ein Halbleitermodul, gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die Montagestruktur A5 für ein Halbleitermodul dieser Ausführungsform unterscheidet sich von den vorangegangenen Ausführungsformen hauptsächlich in der Ausgestaltung des vorstehenden Abschnitts 22 des wärmeableitenden Elements 2.
  • Bei dieser Ausführungsform ist die Bondingfläche 221 von der Vorderfläche 11 in der z-Richtung, in die die Vorderfläche 11 gerichtet ist, versetzt. In dem dargestellten Beispiel sind der Hohlraum 15 und der vorstehende Abschnitt 22 in z-Richtung gesehen kleiner als das Harzelement 6.
  • Die Ausgestaltung dieser Ausführungsform ist auch bevorzugt, um die Montagestruktur A5 dünner auszubilden. Darüber hinaus trägt die Verringerung der Größe des Hohlraums 15 und des vorstehenden Abschnitts 22 in z-Richtung gesehen dazu bei, die Größe der Montagestruktur A5 in z-Richtung gesehen zu verringern.
  • Die Montagestruktur für ein Halbleitermodul gemäß der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf die vorangehenden Ausführungsformen und Varianten beschränkt. Die spezifische Ausgestaltung der einzelnen Teile der Montagestruktur gemäß der vorliegenden Offenbarung kann im Design auf viele Arten variiert werden.
  • Klausel 1.
  • Montagestruktur für ein Halbleitermodul, aufweisend:
    • ein Substrat, das eine Vorderfläche und eine Rückfläche aufweist, die in einer Dickenrichtung voneinander abgewandt sind;
    • ein Halbleitermodul, das auf einer Seite des Substrats montiert ist, in deren Richtung die Vorderfläche weist bzw. gerichtet ist; und
    • ein wärmeableitendes Element, das die Wärme von dem Halbleitermodul ableitet,
    • wobei das Substrat einen Hohlraum aufweist, der in die Dickenrichtung eindringt,
    • das wärmeableitende Element einen Körperabschnitt aufweist, der auf einer Seite des Substrats angeordnet ist, in deren Richtung die Rückfläche weist bzw. gerichtet ist, und einen vorstehenden Abschnitt, der in dem Hohlraum aufgenommen ist, und
    • das Halbleitermodul an den vorspringenden Abschnitt gebondet ist.
  • Klausel 2.
  • Montagestruktur nach Klausel 1, wobei das wärmeableitende Element einen Kühlkanal aufweist, durch den ein Kühlmittel fließt.
  • Klausel 3.
  • Montagestruktur nach Klausel 2, wobei sich der Kühlkanal mit dem vorstehenden Abschnitt in Dickenrichtung gesehen überlappt.
  • Klausel 4.
  • Montagestruktur nach einem der Klauseln 1 bis 3, wobei das Halbleitermodul ein Halbleiterelement, einen Inselabschnitt, an den das Halbleiterelement gebondet ist, einen Anschlussterminal, der elektrisch mit dem Halbleiterelement verbunden ist, und ein Harzelement aufweist, das das Halbleiterelement abdeckt.
  • Klausel 5.
  • Montagestruktur nach Klausel 4, wobei der Inselabschnitt eine freiliegende Fläche aufweist, die von dem Harzelement freiliegt, und die freiliegende Fläche mit dem vorstehenden Abschnitt gebondet ist.
  • Klausel 6.
  • Montagestruktur nach Klausel 5, wobei der Anschluss einen Basisabschnitt aufweist, der aus dem Harzelement in einer die Dickenrichtung kreuzenden Richtung herausragt, und einen Endabschnitt, der sich entlang der Dickenrichtung erstreckt, und der Endabschnitt das Substrat durchdringt.
  • Klausel 7.
  • Montagestruktur nach Klausel 6, wobei der Endabschnitt von der Rückfläche des Substrats vorsteht und von dem wärmeableitenden Element beabstandet ist.
  • Klausel 8.
  • Montagestruktur nach einer der Klauseln 1 bis 7, die ferner eine Isolierschicht aufweist, die zwischen der Rückfläche des Substrats und dem Körperabschnitt des wärmeableitenden Elements angeordnet ist.
  • Klausel 9.
  • Montagestruktur nach Klausel 8, wobei die Isolierschicht ein Gelmaterial enthält.
  • Klausel 10.
  • Montagestruktur nach Klausel 8 oder 9, wobei die Isolierschicht ein keramisches Material enthält.
  • Klausel 11.
  • Montagestruktur nach einer der Klauseln 1 bis 10, wobei der Hohlraum ein Durchgangsloch aufweist, das in Dickenrichtung gesehen einen geschlossenen Rand hat.
  • Klausel 12.
  • Montagestruktur nach einer der Klauseln 1 bis 10, wobei der Hohlraum einen ausgeschnittenen Abschnitt aufweist, der in Dickenrichtung gesehen einen offenen Rand hat.
  • Klausel 13.
  • Montagestruktur nach einer der Klauseln 1 bis 12, die ferner ein Befestigungselement aufweist, das das Substrat und das wärmeableitende Element mit einem Zwischenraum dazwischen befestigt.
  • Klausel 14.
  • Montagestruktur nach einer der Klauseln 1 bis 13, wobei der vorstehende Abschnitt eine Bondingfläche aufweist, die an das Halbleitermodul gebondet ist.
  • Klausel 15.
  • Montagestruktur nach Klausel 14, wobei die Bondingfläche mit der Vorderfläche bündig ist.
  • Klausel 16.
  • Montagestruktur nach Klausel 14, wobei die Bondingfläche von der Vorderfläche in der Dickenrichtung, in deren Richtung die Vorderfläche weist bzw. gerichtet ist, versetzt ist.
  • Klausel 17.
  • Montageoberfläche nach Klausel 14, wobei die Bondingfläche in Dickenrichtung innerhalb des Hohlraums angeordnet ist.
  • Bezugszeichenliste
    • A1, A11, A2, A3, A4, A5
    Montagestruktur
    1
    Substrat
    2
    wärmeableitendes Element
    3
    Halbleitermodul
    4
    Halbleiterelement
    6
    Harzelement
    7
    Bondingschicht
    8
    Isolierschicht
    9
    Befestigungselement
    11
    Vorderfläche
    12
    Rückfläche
    15
    Hohlraum
    21
    Körperabschnitt
    22:
    Vorstehender Abschnitt
    25
    Kühlkanal
    41
    Element-Vorderfläche
    42
    Element-Rückfläche
    43, 44
    Vorderflächenelektrode
    45
    Rückflächenelektrode
    47
    Leitendes Bondingmaterial
    48, 49
    Draht
    51, 52, 53
    Anschluss
    59
    Lötmittel
    61
    Harzvorderfläche
    62
    Harzrückfläche
    63
    Harzendfläche
    64
    Harzseitenfläche
    71
    Gelschicht
    72
    Lagenschicht
    81
    Gelschicht
    82
    Lagenschicht
    91
    Schraube
    92
    Abstandshalter
    151
    Kontaktabschnitt
    152
    Ausnehmungsabschnitt
    221
    Bondingfläche
    300
    Elektronische Komponente
    511
    Inselabschnitt
    512
    Anschlussterminal
    521
    Pad-Abschnitt
    522
    Anschlussterminal
    531
    Pad-Abschnitt
    532
    Anschlussterminal
    5111
    Montagefläche
    5112
    Freiliegende Fläche
    5121
    Basisabschnitt
    5122
    Endabschnitt
    5221
    Basisabschnitt
    5222
    Endabschnitt
    5321
    Basisabschnitt
    5322
    Endabschnitt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 201394022 A [0003]

Claims (17)

  1. Montagestruktur für ein Halbleitermodul, aufweisend: ein Substrat, das eine Vorderfläche und eine Rückfläche aufweist, die in einer Dickenrichtung voneinander abgewandt sind; ein Halbleitermodul, das auf einer Seite des Substrats montiert ist, in deren Richtung die Vorderfläche weist; und ein wärmeableitendes Element, das die Wärme von dem Halbleitermodul ableitet, wobei das Substrat einen Hohlraum aufweist, der in die Dickenrichtung eindringt, das wärmeableitende Element einen Körperabschnitt aufweist, der auf einer Seite des Substrats angeordnet ist, in deren Richtung die Rückfläche weist, und einen vorstehenden Abschnitt, der in dem Hohlraum aufgenommen ist, und das Halbleitermodul an den vorstehenden Abschnitt gebondet ist.
  2. Montagestruktur nach Anspruch 1, wobei das wärmeableitende Element einen Kühlkanal aufweist, durch den ein Kühlmittel fließt.
  3. Montagestruktur nach Anspruch 2, wobei sich der Kühlkanal mit dem vorstehenden Abschnitt in Dickenrichtung gesehen überlappt.
  4. Montagestruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Halbleitermodul ein Halbleiterelement, einen Inselabschnitt, an den das Halbleiterelement gebondet ist, einen Anschlussterminal, der elektrisch mit dem Halbleiterelement verbunden ist, und ein Harzelement aufweist, das das Halbleiterelement abdeckt.
  5. Montagestruktur nach Anspruch 4, wobei der Inselabschnitt eine freiliegende Fläche aufweist, die von dem Harzelement freiliegt, und die freiliegende Fläche an den vorstehenden Abschnitt gebondet ist.
  6. Montagestruktur nach Anspruch 5, wobei der Anschlussterminal einen Basisabschnitt aufweist, der von dem Harzelement in einer die Dickenrichtung kreuzenden Richtung herausragt, und einen Endabschnitt, der sich entlang der Dickenrichtung erstreckt, und der Endabschnitt das Substrat durchdringt.
  7. Montagestruktur nach Anspruch 6, wobei der Endabschnitt von der Rückfläche des Substrats vorsteht und von dem wärmeableitenden Element beabstandet ist.
  8. Montagestruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner aufweisend eine Isolierschicht, die zwischen der Rückfläche des Substrats und dem Körperabschnitt des wärmeableitenden Elements angeordnet ist.
  9. Montagestruktur nach Anspruch 8, wobei die Isolierschicht ein Gelmaterial enthält.
  10. Montagestruktur nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Isolierschicht ein keramisches Material enthält.
  11. Montagestruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Hohlraum ein Durchgangsloch aufweist, das in Dickenrichtung gesehen einen geschlossenen Rand hat.
  12. Montagestruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Hohlraum einen ausgeschnittenen Abschnitt aufweist, der in Dickenrichtung gesehen einen offenen Rand aufweist.
  13. Montagestruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 12, ferner aufweisend ein Befestigungselement, das das Substrat und das wärmeableitende Element mit einem Zwischenraum dazwischen befestigt.
  14. Montagestruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der vorstehende Abschnitt eine Bondingfläche aufweist, die an das Halbleitermodul gebondet ist.
  15. Montagestruktur nach Anspruch 14, wobei die Bondingfläche bündig mit der Vorderfläche ist.
  16. Montagestruktur nach Anspruch 14, wobei die Bondingfläche von der Vorderfläche in der Dickenrichtung versetzt ist, in deren Richtung die Vorderfläche gerichtet ist.
  17. Montagestruktur nach Anspruch 14, wobei die Bondingfläche innerhalb des Hohlraums in Dickenrichtung angeordnet ist.
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