[發(fā)明專利]半導(dǎo)體模塊

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810089665.9
• 申請(qǐng)日: 2008-04-11
• 公開（公告）號(hào): CN101286485A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬庫斯·邁爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號(hào): H01L23/34
• 分類號(hào): H01L23/34;H01L23/367;H01L23/40
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 章社杲;吳貴明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體模塊。

背景技術(shù)

如今，功率半導(dǎo)體使用在很多技術(shù)領(lǐng)域，例如工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)中。為了可手動(dòng)控制地制造相應(yīng)的功率半導(dǎo)體或者利用其實(shí)現(xiàn)的電路，該功率半導(dǎo)體通常集成到例如由塑料制成的殼體中。這種類型的裝置被稱為半導(dǎo)體模塊并且例如是繼電器電路、電機(jī)起動(dòng)器或者類似裝置。功率半導(dǎo)體在工作中引起了熱損耗，該熱損耗可能導(dǎo)致其持續(xù)的變熱，并且一旦所出現(xiàn)的熱未被導(dǎo)散則導(dǎo)致了其被損壞。損耗熱的導(dǎo)散通常優(yōu)選通過空氣或者通過水冷系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，該水冷系統(tǒng)連接于功率半導(dǎo)體。為了熱傳導(dǎo)，相應(yīng)的冷卻系統(tǒng)盡可能好地被按壓到功率半導(dǎo)體上或者按壓到與其熱連接的部件上。這種類型的位置通常是承載層，例如由陶瓷(DCB-direct?copper?bonding)制成的印刷電路板。

已知在更為有效的導(dǎo)散熱量時(shí)，例如在變流器中，功率半導(dǎo)體和散熱器彼此螺栓連接。例如通常四邊形的印刷電路板利用螺釘擰到在散熱體上的每個(gè)角上。在此由于不均勻地?cái)Q緊螺釘而可能出現(xiàn)在散熱器和功率半導(dǎo)體之間的傾斜，這例如可能會(huì)導(dǎo)致印刷電路板的斷裂。此外可能會(huì)忘記螺釘或者錯(cuò)誤地或完全沒有擰緊螺釘。在制造半導(dǎo)體模塊時(shí)正確擰緊螺釘?shù)淖罱K控制流程是特別費(fèi)事的。通過將螺釘頭安裝在其支座(例如半導(dǎo)體模塊的塑料殼體)上，可能隨時(shí)間的流逝而出現(xiàn)偏壓損失，并且在散熱器和印刷電路板之間的壓力可能會(huì)不可靠地變低。此外，為了將散熱器和功率半導(dǎo)體螺栓連接，必須在散熱器和印刷電路板中鉆孔或切削螺紋。

對(duì)于較小功率的半導(dǎo)體，例如在PCs中的微型處理器，同樣已知借助偏壓彈簧將散熱器偏壓到半導(dǎo)體上。在安裝時(shí)可能會(huì)忘記該相應(yīng)的偏壓彈簧。為了使偏壓彈簧起作用，通常不僅需要在散熱器上而且在半導(dǎo)體或半導(dǎo)體模塊上也需要相應(yīng)的容納部，張緊夾子等諸如此類在該容納部上建立支持。在其制造時(shí)這需要額外的生產(chǎn)步驟。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種改善的緊壓的具有散熱器和功率半導(dǎo)體的半導(dǎo)體模塊。

該目的通過具有殼體的半導(dǎo)體模塊來實(shí)現(xiàn)，其中在殼體中包含功率半導(dǎo)體和散熱器。該散熱器處于與功率半導(dǎo)體熱連接的散熱面上，并且用于通過散熱面導(dǎo)散熱損耗。該散熱面自然還可以本身就是功率半導(dǎo)體；這是很少見的情況，因?yàn)楣β拾雽?dǎo)體(如上所述)通常設(shè)置在支撐結(jié)構(gòu)，例如印刷電路板上，而該印刷電路板具有散熱面。

根據(jù)本發(fā)明，在半導(dǎo)體模塊中設(shè)置彈簧部件，該彈簧部件支撐在殼體和散熱器之間，并且設(shè)置在散熱器的遠(yuǎn)離于散熱面的側(cè)面上，并且該彈簧部件向散熱面偏壓散熱器。

在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體模塊中實(shí)現(xiàn)了借助于彈簧部件將散熱器按壓到散熱面上進(jìn)而按壓功率部件或功率半導(dǎo)體，除了散熱器之外，該彈簧部件并非支撐在功率半導(dǎo)體上而是支撐在殼體上。在此將彈簧部件支撐在殼體或散熱器上不必是完全平坦的。因此該散熱器通過半導(dǎo)體模塊的殼體壓靠在散熱面上。由此該殼體承受在散熱器和功率半導(dǎo)體之間的偏壓力。由于彈簧部件通常通過卡夾支撐在散熱器和殼體之間，所以散熱器的機(jī)械加工是沒有必要的。散熱器通常以擠壓法制造并且在相應(yīng)的長度上完成。由此散熱器的遠(yuǎn)離于功率半導(dǎo)體的側(cè)面通常是平坦的。由于彈簧部件通常支撐在平坦的側(cè)面上，所以在那里其他的加工是沒有必要的。

因?yàn)槁萁舆^程或者借助于彈簧夾的連接是不必要的，所以簡化了半導(dǎo)體模塊的安裝過程。螺釘或者彈簧夾可以不被遺忘。

在組裝半導(dǎo)體模塊時(shí)，彈簧部件通常嵌入殼體中，隨后在殼體和散熱器之間通過組裝剩余的殼體來按壓或壓緊。通過該簡單的安裝存在有限的錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)。通過快速的安裝和節(jié)省單個(gè)部件(如螺釘或彈簧夾)實(shí)現(xiàn)了費(fèi)用節(jié)約。殼體與所嵌入的彈簧部件的組裝通常可以平移地實(shí)現(xiàn)，從而避免了在散熱器和功率半導(dǎo)體之間的傾斜。

在半導(dǎo)體模塊中部件數(shù)量被減少，特別是當(dāng)彈簧部件大面積地處于殼體或散熱器上時(shí)，該半導(dǎo)體模塊避免了上述的螺釘?shù)钠珘簱p失。當(dāng)彈簧部件被嵌入(即存在)時(shí)，該彈簧部件在適合的設(shè)計(jì)方案中(例如板形或圓盤形)不可以錯(cuò)誤地嵌入，由于該質(zhì)量控制局限于彈簧部件的存在，所述該簡化的質(zhì)量控制在安裝半導(dǎo)體模塊之后是可行的。

在此該彈簧部件可以在本發(fā)明的第一實(shí)施例中設(shè)計(jì)為單獨(dú)的部件。而適合的彈簧部件可以被安置或替換。

彈簧部件可以是彈簧，尤其是盤簧或板簧。這種類型的彈簧部件廉價(jià)地作為批量產(chǎn)品使用。