JP2020505773A - 凹形湾曲部を備えた底部プレートを有する半導体モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
・電気絶縁性材料から成る基板の上面に、構造化された金属層を被着し、この構造化された金属層により、少なくとも1つの電子構成素子を接触接続する、
・基板の下面に、金属製の接触接続層を被着し、
・基板の下面は、機械的な応力が加わっていない、基板の状態において、平坦な表面として構成されている。
・半導体モジュールは、電気絶縁性材料から成る基板を有し、この基板の上面には、少なくとも1つの電子構成素子を接触接続する、構造化された金属層が被着されており、その下面には、金属製の接触接続層が被着されており、
・基板の下面は、機械的な応力が加わっていない、基板の状態において、平坦な表面として構成されている。
・中間層を介して、接触接続層と、金属製の底部プレートとを接続し、
・接触接続層と、金属製の底部プレートとを高温度において接続し、次に半導体モジュールを冷却し、
・金属製の底部プレートの、基板側を向いた面、および金属製の底部プレートの基板とは反対側を向いた面が、機械的な応力が加わっていない、底部プレートの状態において、平坦な表面として構成されており、
・底部プレートが、半導体モジュールの冷却時に、基板とは反対側を向いた、その面に凹形湾曲部を形成し、
・凹形湾曲部の中央領域に配置される少なくとも1つの接続要素を介して、金属製の底部プレートをヒートシンクに接続し、かつヒートシンクに押圧する、ことによって構成される。
・中間層を介して、金属製の接触接続層と、金属製の底部プレートとが接続されており、
・金属製の底部プレートの、基板側を向いた面、および金属製の底部プレートの、基板とは反対側を向いた面が、機械的な応力が加わっていない、底部プレートの状態において、平坦な平面として構成されており、
・底部プレートが、半導体モジュールの周囲温度において、基板とは反対側を向いた、その面に凹形湾曲部を有し、
・金属製の底部プレートが、凹形湾曲部の中央領域に配置されている少なくとも1つの接続要素を介して、ヒートシンクに接続されており、かつヒートシンクに押圧されている、ように構成される。
Claims (17)
- 半導体モジュールのための製造方法であって、
・電気絶縁性材料から成る基板(1)の上面に、構造化された金属層(2)を被着し、前記構造化された金属層(2)により、少なくとも1つの電子構成素子(4)を接触接続し、
・前記基板(1)の下面に金属製の接触接続層(3)を被着し、
・機械的な応力が加わっていない、前記基板(1)の状態において、前記基板(1)の前記下面が平坦な平面として構成されており、
・中間層(6)を介して、前記接触接続層(3)と、金属製の底部プレート(7)とを接続し、
・前記接触接続層(3)と、前記金属製の底部プレート(7)とを高温度(T1)において接続し、次に前記半導体モジュールを冷却し、
・金属製の前記底部プレート(7)の前記基板(1)側を向いた面、および金属製の前記底部プレート(7)の前記基板(1)とは反対側を向いた面が、機械的な応力が加わっていない、前記底部プレート(7)の状態において、平坦な平面として構成されており、
・前記底部プレート(7)が、前記半導体モジュールの冷却時に、前記基板(1)とは反対側を向いた、前記底部プレート(7)の面に(9)を形成する、半導体モジュールのための製造方法において、
前記凹形湾曲部(9)の中央領域に配置される少なくとも1つの接続要素(10)を介して、金属製の前記底部プレート(7)をヒートシンク(11)に接続し、かつ前記ヒートシンク(11)に押圧する、
ことを特徴とする、半導体モジュールのための製造方法。 - 前記電子構成素子(4)と、前記構造化された金属層(2)との前記接触接続と同時に、前記接触接続層(3)と、金属製の前記底部プレート(7)との前記接続を行うことを特徴とする、請求項1記載の製造方法。
- はんだ層または焼成層として構成された中間層(6)を介して、前記接触接続層(3)と、金属製の前記底部プレート(7)との前記接続を行うことを特徴とする、請求項1または2記載の製造方法。
- 前記中間層(6)が、100μmを下回る厚さ(d3)を有し、特に最大50μmの、例えば最大20μmの厚さ(d3)を有することを特徴とする、請求項1、2または3記載の製造方法。
- 前記ヒートシンク(11)における孔(12)を通して、前記接続要素(10)を案内し、前記底部プレート(7)に固定することを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項記載の製造方法。
- 前記接続要素(10)と協働し、かつ前記底部プレート(7)よりも硬い材料から成る保持要素(13)を前記底部プレート(7)に挿入することを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項記載の製造方法。
- 前記底部プレート(7)および/または前記ヒートシンク(11)の互いに向き合っている平面の、前記接続要素(10)の領域において、前記底部プレート(7)および/または前記ヒートシンク(11)に凹部(14、15)を設けることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項記載の製造方法。
- 前記底部プレート(7)と前記ヒートシンク(11)との間に、固形物を含有しないオイルまたはガスを封入することを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項記載の製造方法。
- 前記底部プレート(7)の厚さ(d4)が、前記基板(1)の厚さ(d1)の少なくとも5倍、特に少なくとも10倍になるように、前記底部プレート(7)の前記厚さ(d4)および前記基板(1)の前記厚さ(d1)を互いに調整することを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項記載の製造方法。
- 半導体モジュールであって、
・前記半導体モジュールが、電気絶縁性材料から成る基板(1)を有し、前記基板(1)の上面には、少なくとも1つの電子構成素子(4)を接触接続する、構造化された金属層(2)が被着されており、前記基板(1)の下面には、金属製の接触接続層(3)が被着されており、
・前記基板(1)の前記下面が、機械的な応力が加わっていない、前記基板(1)の状態において、平坦な平面として構成されており、
・中間層(6)を介して、金属製の前記接触接続層(3)と、金属製の底部プレート(7)とが接続されており、
・金属製の前記底部プレート(7)の、前記基板(1)側を向いた面、および金属製の前記底部プレート(7)の、前記基板(1)とは反対側を向いた面が、前記底部プレート(7)の、機械的な応力が加わっていない状態において、平坦な平面として構成されており、
・前記底部プレート(7)が、前記半導体モジュールの周囲温度(T2)において、前記基板(1)とは反対側を向いた、前記底部プレートの(7)面に凹形湾曲部(9)を有する、半導体モジュールにおいて、
金属製の前記底部プレート(7)が、前記凹形湾曲部(9)の中央領域に配置された少なくとも1つの接続要素(10)を介して、ヒートシンク(11)に接続されており、かつ前記ヒートシンク(11)に押圧されている、
ことを特徴とする、半導体モジュール。 - 前記中間層(6)は、はんだ層または焼成層として構成されていることを特徴とする、請求項10記載の半導体モジュール。
- 前記中間層(6)が、100μmを下回る厚さ(d3)を有し、特に最大50μmの、例えば最大20μmの厚さ(d3)を有することを特徴とする、請求項10または11記載の半導体モジュール。
- 前記ヒートシンク(11)における孔(12)を通して、前記接続要素(10)が案内されており、かつ前記底部プレート(7)に固定されていることを特徴とする、請求項10から12までのいずれか1項記載の半導体モジュール。
- 前記接続要素(10)と協働し、かつ前記底部プレート(7)よりも硬い材料から成る保持要素(13)が、前記底部プレート(7)に挿入されていることを特徴とする、請求項10から13までのいずれか1項記載の半導体モジュール。
- 前記底部プレート(7)および/または前記ヒートシンク(11)の互いに向き合っている平面の、前記接続要素(10)の領域において、前記底部プレート(7)および/または前記ヒートシンク(11)が、凹部(14、15)を有することを特徴とする、請求項10から14までのいずれか1項記載の半導体モジュール。
- 前記底部プレート(7)と前記ヒートシンク(11)との間に、固形物を含有しないオイルまたはガスが存在することを特徴とする、請求項10から15までのいずれか1項記載の半導体モジュール。
- 前記底部プレート(7)の厚さ(d4)が、前記基板(1)の前記厚さ(d1)の少なくとも5倍、特に少なくとも10倍であることを特徴とする、請求項10から16までのいずれか1項記載の半導体モジュール。
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