專利名稱：具有以亞模塊方式集成的冷卻器的功率半導(dǎo)體模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率電子學(xué)領(lǐng)域。本發(fā)明從具有多個亞模塊的功率半導(dǎo)體模塊出發(fā)，每個亞模塊各具有至少一片實質(zhì)上固定在襯底上面的半導(dǎo)體芯片，其中襯底是半絕緣的，但具有良好的熱傳導(dǎo)，具有對半導(dǎo)體芯片匹配的膨脹系數(shù)。
工業(yè)應(yīng)用、公共運輸事業(yè)應(yīng)用以及其它應(yīng)用的功率半導(dǎo)體常以模塊堆積方式由許多功率半導(dǎo)體元件，例如晶閘管，GTO(門電路關(guān)斷晶閘管)，MCT(MOS控制晶閘管)，功率二極管，IGBT(絕緣柵雙極晶體管)或MOSFETS(MOS控制場效應(yīng)晶體管)構(gòu)成。尤其是MOS控制的半導(dǎo)體芯片只可以具有相當(dāng)小的有源可控制面積以及開關(guān)功率制造出來。因此，例如就1200A模塊而言，典型的是20個IGBT并聯(lián)成功率半導(dǎo)體模塊。對這種模塊例如可參閱EP-A1-0 597144或者T.Stockmeier et al.的文章“Reliable 1200 Amp 2500V IGBT Modules for TractionApplication”,IEEE IGBT Propulsion DrivesColloquium,London,April 1995。
功率半導(dǎo)體的耗熱的導(dǎo)散對于熱負(fù)荷交變穩(wěn)定性以及功率半導(dǎo)體模塊的冷卻系統(tǒng)提出很高要求。首先在牽引驅(qū)動用的高的高功率模塊，熱問題是長時間可靠性的主要限制。在今天的技術(shù)條件下，主要失效機(jī)制之一是在半導(dǎo)體芯片一襯底和導(dǎo)熱底板或冷卻器之間焊層老化和脫焊。因此芯片過熱，焊線脫開，最后整個功率半導(dǎo)體模塊毀壞。在一定數(shù)量的負(fù)荷交變之后觀察到焊接疲勞和脫落，這除了與溫度狀況有關(guān)外與冷卻效率有很大關(guān)系。因此，重要的事是優(yōu)化冷卻器的結(jié)構(gòu)、幾何尺寸和所用材料。
由登記號19647590.2未提前公開的德國專利通報已知多個亞模塊毗鄰安置在由氮化鋁(AlN)構(gòu)成的公共陶瓷襯底上，并經(jīng)銅制導(dǎo)熱基板冷卻。為了降低熱機(jī)械應(yīng)力，插入由鋁硅碳化物(AlSiC)或銅硅碳化物(CuSiC)組合材料制的中間板，它具有AlN和銅之間的中間熱膨脹系數(shù)。該結(jié)構(gòu)的缺點是通過中間板必需有第二焊層，因此熱阻增大。
為高功率半導(dǎo)體模塊專用的流體冷卻裝置在登記號19643717.2的未提前公開的德國專利通報上公開。提出完全或至少在冷卻面區(qū)域由碳化硅合成物(AlSiC,CuSiC)或其它具有與半導(dǎo)體芯片匹配的熱膨脹系數(shù)的材料構(gòu)成的冷卻外殼取代由鋁(Al)和銅(Cu)構(gòu)成的傳統(tǒng)的冷卻外殼。此外為了改善熱傳導(dǎo)，提供從冷卻面向里突出的陶瓷針，這些陶瓷針在每一亞模塊下能夠組合成針群。在冷卻外殼內(nèi)的隔板使冷劑流集中到產(chǎn)生熱的亞模塊上。在該裝置內(nèi)雖然可以達(dá)到良好的冷卻效率以及降低的熱機(jī)械應(yīng)力。然而與此對照的是復(fù)合物外殼的高制造價格。此外，由于預(yù)先規(guī)定每個外殼的亞模塊數(shù)以及亞模塊不能單個更換，使功率半導(dǎo)體模塊的適應(yīng)性和模塊化受到限制。
最后由DE19645636獲悉功率模塊的一種集成結(jié)構(gòu)，其中功率半導(dǎo)體、控制電子線路、母線匯流排和冷卻體安置在公共的外殼體內(nèi)。這種功率模塊一點也不具有模塊化。更確切地說，功率半導(dǎo)體大面積地插入整塊襯底和整塊冷卻器和控制電子線路之間并且構(gòu)成一準(zhǔn)單片結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的任務(wù)是給出具有多個亞模塊和改進(jìn)的冷卻器結(jié)構(gòu)的功率半導(dǎo)體模塊，其特征為極高的熱負(fù)荷容量、高度的長時間可靠性以及改善的模塊化。本任務(wù)根據(jù)本發(fā)明由下述結(jié)構(gòu)的功率半導(dǎo)體模塊解決。
本發(fā)明的核心是由具有集成冷卻器的亞模塊組裝功率半導(dǎo)體模塊。這時亞模塊恰好具有一襯底，在該襯底上面至少材料連接固定一半導(dǎo)體芯片且用其底面與冷卻器澆鑄在一起。
第一實施例給出具有亞模塊和澆鑄的冷卻器的功率半導(dǎo)體模塊，該冷卻器具有以AlSiC板的形式的冷卻體和以Al或AlSiC制的針、筋形式的冷卻結(jié)構(gòu)。
第二實施例描繪了一功率半導(dǎo)體模塊，其中尤以較小的筋形式的冷卻器結(jié)構(gòu)直接灌注到亞模塊襯底底面上。
此外，另一實施例涉及塑料外殼的應(yīng)用，在該塑料外殼的上面存放亞模塊而在其內(nèi)部空間用冷卻水等冷卻冷卻元件，以及集成控制電子線路和/或在功率模塊內(nèi)集成母線匯流排。
附加的實施例由有關(guān)的權(quán)利要求給出。
本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊的一個優(yōu)點是首先根據(jù)在襯底和冷卻器之間界面的明顯改善的熱負(fù)荷交變的穩(wěn)定性，在于其提高的可靠性和壽命。
本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊的另一優(yōu)點是由冷卻器結(jié)構(gòu)的模塊化給出的。因此有缺陷的亞模塊是容易更換的，冷卻外殼簡單地適應(yīng)于各按開關(guān)功率所希望的亞模塊數(shù)量。
具有集成控制電子線路和集成母線匯流排接頭的功率半導(dǎo)體模塊能達(dá)到的緊湊的結(jié)構(gòu)是其另一優(yōu)點。
此外本發(fā)明的一優(yōu)點在于，具有集成冷卻器的亞模塊能以標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)和測試，因此能夠降低材料耗費和價格。
本發(fā)明依靠實施例詳細(xì)說明如下

圖1具有用于亞模塊的第一發(fā)明結(jié)構(gòu)形式集成冷卻器的功率半導(dǎo)體模塊剖面；圖2具有用于亞模塊的第二發(fā)明結(jié)構(gòu)形式集成冷卻器的功率半導(dǎo)體模塊剖面；圖3具有8個亞模塊的、按照圖1或圖2的功率半導(dǎo)體模塊的俯視圖；圖4具有集成控制電子線路的功率半導(dǎo)體模塊的剖面。
圖5按照圖4的兩功率半導(dǎo)體模塊鏡面對稱安置的剖面；圖6具有集成母線匯流排的功率半導(dǎo)體模塊外殼的簡化剖面。
圖中相同部分(部件)具有相同的參考符號。
正如發(fā)明的主題那樣，圖1給出了功率半導(dǎo)體模塊1的優(yōu)選的實施例。亞模塊2至少包含一半導(dǎo)體芯片3，該半導(dǎo)體芯片經(jīng)焊層4、由銅或鋁的金屬化5與AlN襯底6的上表面6a相連。襯底6包含與其底面6b澆鑄的冷卻器7，后者具有以AlSiC板形式的冷卻體7a和由AlSiC或鋁制成的筋或針形式的冷卻結(jié)構(gòu)。多個亞模塊2組合成大功率半導(dǎo)體模塊1。此外，亞模塊安置在塑料外殼8的上面空隙凹處9內(nèi)。塑料外殼8包圍冷卻器7和冷卻介質(zhì)10，該介質(zhì)經(jīng)過未圖示的孔進(jìn)入和流出。外殼上面8a在亞模塊2的邊緣區(qū)安置了以O(shè)型環(huán)形式的密封件11，厚的膠料連接或類似物。密封件11處于外殼上面8a和冷卻體7a之間比較有利。
這種冷卻器的結(jié)構(gòu)特征為卓越的熱承載能力。通過亞模塊2材料選擇大幅度降低了熱機(jī)械應(yīng)力，因為半導(dǎo)體材料3、AlN-陶瓷和AlSiC-冷卻器的膨脹系數(shù)相互很好匹配。如果冷卻器結(jié)構(gòu)由鋁構(gòu)成，則通過針和筋7b對冷卻體選擇盡可能小的接觸面積來防止膨脹系數(shù)大躍變。澆注具有從上向下增加的鋁濃度、由此增加的膨脹系數(shù)的冷卻器7原則上也是可能的，所以能夠配備甚至由鋁制成具有大面積冷卻結(jié)構(gòu)7b的冷卻體7a。最后，在亞模塊2或冷卻器7和塑料外殼間大的膨脹系數(shù)差被柔性的或彈性的密封件11所吸收。
此外還具有優(yōu)點，即通過冷卻器直接與襯底6根據(jù)本發(fā)明的澆注省掉了焊層。該澆注促使襯底6和冷卻器7之間機(jī)械上極穩(wěn)定以及最佳的溫度和負(fù)荷交變的可靠連接，借此迄今為止在臨界界面上的疲勞和脫焊問題就得以解決。因此，在運行中由于短路、爆炸等基于熱機(jī)械過度疲勞的焊接連接產(chǎn)生的危險受到抑制。此外焊層對于半導(dǎo)體芯片3和冷水10之間熱阻的貢獻(xiàn)消失，由此實現(xiàn)熱阻降低，其典型值約為1K/kW或5％-7％。
在圖2可看到本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊1的變型。與圖1不同，冷卻結(jié)構(gòu)7b沒有安裝冷體7a。冷卻結(jié)構(gòu)7a具有直接與襯底6澆注、主要由AlSiC或Al構(gòu)成的許多針、筋等。甚致在具有大膨脹系數(shù)的鋁的情況下，例如具有mm范圍小直徑的筋7a在襯底6和筋7a之間的界面處只產(chǎn)生很小的熱機(jī)械應(yīng)力。密封件11像以前那樣由O型環(huán)、厚膠連接或類似物組成，但是現(xiàn)在安置在外殼上側(cè)8a和較大地選擇的陶瓷襯底6之間。
圖3描繪了具有亞模塊2的、根據(jù)圖1或圖2的功率半導(dǎo)體模塊1的俯視圖。半導(dǎo)體芯片3通過未圖示的印制導(dǎo)線、接線頭、端子、壓焊連接等實現(xiàn)接觸。陶瓷襯底6如以前所示置于外殼上側(cè)或板8a的空隙9內(nèi)，因此組成具有集成冷卻的、堅固的、全模塊化的、適應(yīng)性強(qiáng)的功率半導(dǎo)體模塊1。尤其是亞模塊2能夠極簡單地單個更換，因為它并非像往常那樣與公共的冷卻器連接在一起，密封件11是可以簡單方式分開并重新安裝或重新粘合的。此外，外殼尺寸，即一些空隙9和亞模塊2極容易按照功率半導(dǎo)體模塊1所要求的開關(guān)功率的標(biāo)準(zhǔn)匹配。
本發(fā)明還包括亞模塊2和功率半導(dǎo)體模塊1的其它實施例，其中某些在下面將詳細(xì)說明。
一個亞模塊2的配件包括至少一只功率半導(dǎo)體元件例如晶閘管，門電路關(guān)斷晶閘管(GTD),MOS控制晶閘管(MCT)，功率二極管，絕緣柵雙極晶體管(IGBT)或MOS場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。一亞模塊2也可包括其它的布線元件。然而一亞模塊只應(yīng)該包含少數(shù)元件，以保持模塊化和靈活性的優(yōu)點。尤其值得追求的是最少配件，這時還要保證亞模塊2的功能性和可檢驗性，但是避免為提高一個亞模塊2功率的多重配件。一種有利的裝配例如可以由具有一個功率半導(dǎo)體二極管的一只或多只IGBT組成，其中集電極和陰極以及發(fā)射極和陽極彼此是電連接的。
每一亞模塊2正好使用一襯底6，它由任意電絕緣、且有足夠熱傳導(dǎo)的材料，例如絕緣陶瓷組成。這時其熱膨脹系數(shù)應(yīng)當(dāng)與半導(dǎo)體芯片3的熱膨脹系數(shù)匹配，優(yōu)選小于10ppm/K。尤其是除了AlN陶瓷之外，由氧化鋁(Al2O3)，碳化硅(SiC)或金剛石制的陶瓷也是合適的。
金屬化層5由銅構(gòu)成，采用普遍方法，例如DCB法(直接銅鍵合法)安置在襯底上面6a上。鋁金屬化層5具有自動鈍化的優(yōu)點，因此具有較長時間的穩(wěn)定性。例如用含鈦的焊料硬焊代替金屬化5也是可能的。
用保證良好電和熱接觸的另一材料接通的連接或固定代替半導(dǎo)體芯片3和襯底6之間的焊層4也是可行的。尤其亞模塊2的加壓支撐和加壓接觸是可行的。
冷卻器7應(yīng)該由具有良好熱傳導(dǎo)率的可澆鑄的材料構(gòu)成。冷卻體7a必須和冷卻結(jié)構(gòu)可以由具有與襯底6相匹配的膨脹系數(shù)的材料構(gòu)成。金屬-陶瓷復(fù)合材料，尤其是碳化硅(SiC)例如AlSiC或CuSiC是一種有利選擇。這時由金屬陶瓷復(fù)合材料(AlSiC,CuSiC)制的冷卻體7a能夠與由同一復(fù)合材料或由從屬的金屬(Al,Cu)制冷卻結(jié)構(gòu)7b很好組合。冷卻器7用生產(chǎn)金屬陶瓷合成材料公知的加壓滲入法或毛細(xì)管法直接澆鑄到陶瓷襯底6上。這時陶瓷6置于SiC預(yù)成形模上，隨后該預(yù)成形模用液體鋁或銅滲入。在滲入時在金屬和陶瓷間形成牢固連接。
同一澆鑄技術(shù)也能夠用于圖2的冷器結(jié)構(gòu)，尤其是對Al、Cu或其它金屬-合金直接加到陶瓷襯底6上。以此方式在陶瓷6和金屬筋7b之間完成高強(qiáng)度的、耐用的且良好熱傳導(dǎo)的連接。如果以單一工序把金屬筋7b加到襯底6的底面6b上或把冷卻體7a和同類金屬化5加到襯底6的上側(cè)6a是特別有利的。
冷卻結(jié)構(gòu)7b用于增加導(dǎo)熱面積。對于具有足夠小膨脹系數(shù)的材料，例如AlSiC或CuSiC，冷卻結(jié)構(gòu)能夠有任意的外形和與襯底6或冷卻體7a有大的接觸面積。在較大膨脹系數(shù)情況下，例如超過10ppm/K，尤其在如鋁或銅一類金屬，寧選小面積冷卻結(jié)構(gòu)如小筋或短肋。然而在采用圖1的冷卻體7a的情況下，也可以完全放棄使用冷卻結(jié)構(gòu)。
作為替代AlSiC的另一選擇，新發(fā)展的金屬AlSi也能有了用處。只在最近，AlSi才在宇航應(yīng)用的歐盟(EU)設(shè)計方案的框架內(nèi)制成實用產(chǎn)品。AlSi具有對襯底6匹配的熱膨脹系數(shù)，并且是以極不同形狀可以很容易壓鑄的、潛在的成本低的可制造的，因而極適合于在這里規(guī)定的應(yīng)用。
外殼8除了用塑料構(gòu)成之外也能夠由其它介電材料或金屬構(gòu)成。在寬的的溫度范圍例如在-40和150℃之間，它以有利的方式機(jī)械上和化學(xué)上穩(wěn)定的，不可燃，不滲水并且是可粘接的。外殼形狀能夠在很寬闊的范圍內(nèi)改變。尤其是外殼8具有控制水流或冷卻介質(zhì)流的手段，例如隔板、冷卻通道等。如在圖1和圖2所示，冷卻結(jié)構(gòu)7b也能夠伸至外殼底部。由此產(chǎn)生的冷卻通道的特征為在較小水流量時有極有效的熱交換。密封件11能夠配備附加的橡皮環(huán)以緩沖不同熱膨脹所起的作用。
除了水9之外，其它流體或氣體也可以用作功率半導(dǎo)體模塊1的冷卻介質(zhì)9。在氣體或空氣冷卻情況下，外殼底面6b可以放棄，而且在亞模塊2的裝置中存在較大的自由性。尤其是它能裝配在兩側(cè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)放著冷卻器7的底板6a上。
本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊1也可以與傳統(tǒng)的功率半導(dǎo)體模塊組合，后者例如在具有公共冷卻結(jié)構(gòu)的公共組合板上具有多個亞模塊2。
圖4至圖6描繪了其它的實施例。圖4給出一功率半導(dǎo)體模塊1，它包含一電子控制線路12，印制導(dǎo)線或印制電路板13和接觸點14用于印制電路板13與亞模塊2相連接。該接觸點14優(yōu)選為按壓接觸點或按壓銷釘。它們也能夠作為空隙引入充當(dāng)焊接線。電子控制線路12，印制電路板13和亞模塊2集成于一公共外殼8內(nèi)。外殼8優(yōu)選由塑料構(gòu)成。它是如此形成的，使得電子控制線路能夠安置于印制電路板13上方。印制電路板13可允許放入外殼內(nèi)，在外殼內(nèi)澆鑄或者別的介電絕緣裝配。印制電路板13的數(shù)目由應(yīng)用所決定。例如為一個相位分支需用三塊印刷電路板13，為+和-引入線各一塊，且為相位用一塊。
圖5給出功率半導(dǎo)體模塊1的另一優(yōu)選實施例。圖中有兩功率半導(dǎo)體模塊1，如以前描述的那樣，彼此對外殼底面8b鏡面對稱安置。外殼底面8b去掉不用，所以以前分開的模塊1具有一公共的兩面有效的冷卻器7，并且安放到一公共的外殼8內(nèi)。這種功率半導(dǎo)體模塊1的一個優(yōu)點在于，可以極其簡單的方式達(dá)到功率加倍。其它優(yōu)點由于其結(jié)構(gòu)緊湊性、簡單的冷卻器結(jié)構(gòu)和簡單的冷卻介質(zhì)輸入而產(chǎn)生?？傊畬?dǎo)致功率密度大幅上升。這種鏡面對稱功率半導(dǎo)體模塊1的一種可能應(yīng)用是例如兩級電壓變換器用的多個相位分支的并聯(lián)。這種并聯(lián)既可以在單個模塊1之間實現(xiàn)，也可以在一個模塊1內(nèi)實現(xiàn)。比較理想的方式是四個相位分支組合在一個功率半導(dǎo)體模塊1內(nèi)，這些相位分支適于組成一個兩級？相位分支，組成一個兩級？半橋或一個具有集成制動斷流器(Bremschopper)的兩點變換器。
最后圖6表明額外的、用于印制電路板13接觸的母線匯流排16能夠在外殼8內(nèi)安置。主要方式為母線匯流排16經(jīng)滑動接觸點15與印制電路板13接觸。通過母線匯流排16集成到功率半導(dǎo)體模塊1內(nèi)，多個功率半導(dǎo)體模塊1組合成更大的功率單元能進(jìn)一步簡化。
除了本文一開始所述優(yōu)點之外，本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊1還有其它優(yōu)點。由于具有集成冷卻器7的亞模塊2的已提高的冷卻效率和運行可靠性，功率半導(dǎo)體模塊1特別適用于在牽引運行中高功率應(yīng)用。冷卻器7由金屬陶瓷復(fù)合材料可以相當(dāng)簡單、低價制造。尤其是取消了大面積冷卻板或復(fù)雜的由復(fù)合材料制的冷卻外殼的制造和加工處理。最后功率半導(dǎo)體模塊1的模塊結(jié)構(gòu)2,7可以很好地集成兼容其它元件，尤其是電子控制線路12，印制電路板13和母線匯流排16。
總之通過本發(fā)明實現(xiàn)了具有亞模塊2和準(zhǔn)單片集成模塊化冷卻器7的功率半導(dǎo)體模塊1，其特征為顯著改善的熱負(fù)荷交變穩(wěn)定性和長時間可靠性，緊湊的結(jié)構(gòu)和高功率密度。
符號表1功率半導(dǎo)體模塊2亞模塊3半導(dǎo)體芯片4焊層5金屬化6陶瓷襯底6a陶瓷襯底上面6b陶瓷襯底底面7冷卻器7a冷卻體7b冷卻結(jié)構(gòu)(針、筋等)8外殼8a外殼上面，板8b外殼底面9空隙凹處10冷卻水，冷卻介質(zhì)11密封件12電子控制線路13印制導(dǎo)線，印制電路板14接觸，壓配接觸，壓制銷釘15滑動接點16母線匯流排
權(quán)利要求
1．功率半導(dǎo)體模塊(1)具有許多亞模塊(2)，每個亞模塊(2)分別具有至少一片材料連接固定在襯底(6)的上側(cè)(6a)的半導(dǎo)體芯片(3)，其中襯底(6)是電絕緣的、但具有良好的熱傳導(dǎo)，具有對半導(dǎo)體芯片(3)匹配的膨脹系數(shù)，其特征為(a)亞模塊(2)正好具有一襯底(6)，后者具有由良好導(dǎo)熱材料制成的一冷卻器(7)，以及(b)冷卻器(7)與襯底(6)的底面(6b)澆鑄在一起。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的功率半導(dǎo)體模塊(1)，其特征冷卻器(7)具有冷卻體(7a)和/或冷卻結(jié)構(gòu)(7b)。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的功率半導(dǎo)體模塊(1)，其特征為冷卻結(jié)構(gòu)(7b)直接與襯底(6)一起澆鑄并且具有針或筋。
4．根據(jù)權(quán)利要求2至3之一的功率半導(dǎo)體模塊(1)，其特征為(a)冷卻體(7a)由具有對襯底(6)匹配的膨脹系數(shù)的材料構(gòu)成和/或(b)冷卻結(jié)構(gòu)(7a)由具有對襯底(6)匹配的膨脹系數(shù)的材料或由金屬構(gòu)成。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的功率半導(dǎo)體模塊(1)，其特征為(a)襯底(6)由絕緣陶瓷構(gòu)成；(b)冷卻體(7a)由金屬陶瓷復(fù)合材料尤其是碳化硅構(gòu)成；(c)冷卻結(jié)構(gòu)(7a)由相同的復(fù)合材料或從屬的金屬構(gòu)成；
6．根據(jù)權(quán)利要求2至5之一的功率半導(dǎo)體模塊(1)，其特征為(a)亞模塊(2)并排地安置在公共板或外殼上側(cè)(8a)的空隙(9)里，和(b)冷卻器(7)指向同一面，尤其是指向外殼底面(8b)。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的功率半導(dǎo)體模塊(1)，其特征為(a)功率半導(dǎo)體模塊(1)包含一外殼(8)，用于包圍冷卻器(7)和冷卻介質(zhì)(10)，和(b)流體，尤其是水或氣體用作冷卻介質(zhì)(10)。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的功率半導(dǎo)體模塊(1)，其特征為(a)外殼上側(cè)(8a)在亞模塊(2)的邊緣區(qū)具有O環(huán)形式的密封件(11)，厚膠連接或類似物，和(b)外殼(8)具有引導(dǎo)冷卻介質(zhì)流的裝置。
9．根據(jù)權(quán)利要求4至8之一的功率半導(dǎo)體模塊(1)，其特征為(a)亞模塊(2)具有最少的半導(dǎo)體芯片(3)的配件，尤其是帶有一個功率二極管的一個IGBT，(b)襯底(6)由AlN-,Al2O3-,SiC-或金剛石-陶瓷構(gòu)成，(c)冷卻體(7a)由AlSiC,CuSiC或AlSi構(gòu)成和或冷卻結(jié)構(gòu)(7b)由AlSiC,AlSi，鋁或銅構(gòu)成，和(d)外殼(6)由介質(zhì)材料，尤其是由塑料或由金屬構(gòu)成。
10．根據(jù)權(quán)利要求1至9之一的功率半導(dǎo)體模塊(1)，其特征為(a)功率半導(dǎo)體模塊(1)具有電子控制線路(12)，印制電路板(13)以及用于印制電路板(13)與亞模塊(2)電連接的接觸點(14)，(b)電子控制線路(12)，印制電路板(13)和亞模塊(2)集成在一公共的外殼(8)內(nèi)，以及(c)尤其是用于印制電路板(13)接觸的附加母線匯流排(16)安置在個殼(8)內(nèi)。
11．根據(jù)權(quán)利要求1至10之一的功率半導(dǎo)體模塊(1)，其特征為根據(jù)權(quán)利要求1至10之一的兩功率半導(dǎo)體模塊(1)彼此鏡面對稱安置，具有一公共的冷卻器(7)并且安放在一公共的外殼(8)內(nèi)。
12．根據(jù)權(quán)利要求1至11之一的功率半導(dǎo)體模塊(1)，其特征為亞模塊(2)的數(shù)目根據(jù)功率半導(dǎo)體模塊(1)所要求的開關(guān)功率的標(biāo)準(zhǔn)選擇。
全文摘要
本發(fā)明公開一功率半導(dǎo)體模塊,它由亞模塊連同集成冷卻器構(gòu)成。亞模塊各具有一襯底,在其襯底上至少焊接一半導(dǎo)體芯片,其襯底底面與冷卻器7澆鑄在一起。冷卻器具有由AlSiC、CuSiC或AlSi制成的冷卻體和/或以針、筋等形式由AlSiC,CuSiC,AlSi,Al或Cu制成的冷卻結(jié)構(gòu)。冷卻結(jié)構(gòu)也能與襯底直接澆鑄在一起,本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊具有提高的可靠性和壽命,緊湊的結(jié)構(gòu)和高功率密度。其模塊化結(jié)構(gòu)可很好地與其它元件例如電子控制線路,印制電路板和匯流排兼容地集成。
文檔編號H01L25/07GK1208960SQ98118368
公開日1999年2月24日 申請日期1998年8月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月16日
發(fā)明者P·埃特爾, A·斯圖克, R·澤林格爾 申請人:Abb研究有限公司