[发明专利]具有由钢制成的绝缘金属基板的印刷电路板

说明书

公开了一种电力电子器件(1)，其包括绝缘金属基板印刷电路板(2)和电力半导体器件封装(3)，以下将所述绝缘金属基板印刷电路板(2)称为IMS PCB(2)，并且将所述电力半导体器件封装(3)称为封装(3)，其中：封装(3)包括引线框架(31)，所述引线框架(31)被配置为将封装(3)电气和机械地耦合到IMS PCB(2)，其中，引线框架(31)具有刚性结构，并且由具有第一热膨胀系数的引线框架材料制成；并且其中，IMS PCB(2)包括绝缘金属基板(21)，所述绝缘金属基板(21)由具有处于第一热膨胀系数的60％至140％的范围内的第二热膨胀系数的基板材料制成。

技术领域

本说明书涉及包括绝缘金属基板印刷电路板和电力半导体器件封装的电力电子器件的实施例。具体地讲，本说明书涉及具有绝缘金属基板印刷电路板的电力电子器件的实施例，其中，所述绝缘金属基板印刷电路板包括绝缘金属基板，并且通过一个或多个焊接点被耦合到刚性封装。

背景技术

汽车应用、消费型应用以及工业应用中的现代设备的许多功能，例如转换电能以及驱动电动摩托或者电动机，均依赖于电力半导体器件。

例如，仅举几个例子，绝缘栅极双极晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)以及二极管已被用于各种应用，包括但不限于电源和电力转换器中的开关。

在电力半导体管芯已经被制造出来之后，其必须按照例如允许管芯安装在应用内(例如，安装在电力转换器中)以使得例如管芯可以耦合到支撑物(例如，印刷电路板(PCB))的方式被包括在封装内。

为此目的，已知的是一种通常被称为表面安装技术(SMT)的技术，其中，该概念通常涉及生产其中将部件直接安装或者放置在PCB的表面上的电子电路。例如，PCB可以包括可以允许通过焊接将部件附接到PCB的铜层。

可以将某一类PCB称为绝缘金属基板PCB(简称IMS PCB)，其中，取代常用的基底材料，可以将金属(例如，铝)用作所述铜层的载体。例如，绝缘金属基板可以用于对安装在IMSPCB上的电力电子电路进行热管理。

发明内容

本说明书的某些方面涉及具有由钢制成的绝缘金属基板的IMS PCB，例如，在具有刚性(例如，无引线)结构的封装的上下文中。

根据实施例，电力电子器件包括绝缘金属基板印刷电路板(以下将其称为IMSPCB)和电力半导体器件封装(以下将其称为封装)，其中：封装包括引线框架，其被配置为将封装电气和机械地耦合到IMS PCB，其中，引线框架具有刚性结构，并且由具有第一热膨胀系数的引线框架材料制成；并且其中，IMS PCB包括绝缘金属基板，所述绝缘金属基板由具有处于第一热膨胀系数的60％至140％的范围内的第二热膨胀系数的基板材料制成。根据实施例，所述范围甚至可以更小，例如，60％至120％、80％至110％、或者90％至105％、或者甚至是95％至105％。例如，引线框架材料(例如铜)具有处于16*10^-6m/(m K)至17*10^-6m/(mK)的范围内的第一热膨胀系数。基板材料可以是具有处于11*10^-6m/(m K)至13*10^-6m/(mK)的范围内的第二热膨胀系数的钢、或者具有处于10*10^-6m/(m K)至18*10^-6m/(m K)的范围内的第二热膨胀系数的不锈钢、或者具有14*10^-6m/(m K)至18*10^-6m/(m K)的范围内的第二热膨胀系数的不锈钢奥氏体、或者具有大约10*10^-6m/(m K)的第二热膨胀系数的不锈钢铁素体。

例如，第一热膨胀系数和第二热膨胀系数中的每一个可以为相应的线性热膨胀系数。例如，如果引线框架材料具有16.5*10^-6m/(m K)的第一热膨胀系数，这可能意味着如果总伸长1cm的引线框架的温度上升100K，则其延伸16.5μm。