[发明专利]具有带有凹形弯曲部的底板的半导体模块

说明书

接触至少一个电子部件(4)的结构化的金属层(2)施加在由电绝缘材料制成的基底(1)的上侧上。金属接触层(3)施加在基底(1)的下侧。基底(1)的下侧在基底(1)没有机械应力的状态下构造为平的面。接触层(3)经由中间层(6)与金属底板(7)连接。接触层(3)与金属底板(7)的连接在温度(T1)升高的情况下进行。随后进行半导体模块的冷却。金属底板(7)的朝向基底(1)的侧面和金属底板(7)的背离基底(1)的侧面在底板(7)没有机械应力的状态下构造为平的面。在半导体模块冷却时，底板(7)在其背离基底(1)的侧面上形成凹形弯曲部(9)。

技术领域

本发明涉及一种半导体模块的制造方法，

-其中，在由电绝缘材料制成的基底的上侧上施加结构化的金属层，并且结构化的金属层接触至少一个电子部件，

-其中，在基底的下侧施加金属接触层，

-其中，基底的下侧在基底没有机械应力的状态下构造为平的面。

本发明还涉及一种半导体模块，

-其中，半导体模块具有由电绝缘材料制成的基底，在该基底的上侧上施加结构化的金属层，结构化的金属层接触至少一个电子部件，并且在该基底的下侧施加金属接触层，

-其中，基底的下侧在基底没有机械应力的状态下构造为平的面。

背景技术

这种制造方法和使用这种制造方法制造出的半导体模块通常是已知的。能够参考文献DE102008036112A1或相应的US2009/0039498A1。

该半导体模块能够既在现有技术中又在本发明的范围内尤其设计为功率半导体模块，并且作为电子部件能够包括功率半导体(例如IGBT)或者类似的部件(例如功率MOSFET)。这种半导体组件能够例如在电动车中使用，用于切换牵引电动机的电源。该功率半导体作为电子部件还能够包括例如功率LED。电子部件具有5mm×5mm或者更大的尺寸。特别地，该功率半导体能够为半导体开关调节高达2kV的额定电压。切换的额定电流能够在两位数甚至三位数的安培的范围内。

对于半导体模块，必须将损耗功率从半导体引入冷却体中。在这种情况下使用的层结构通常通过焊接工艺或烧结工艺生成。如果冷却体直接集成在这里，则必须加工整个冷却体。为了避免这种情况，通常首先生产没有冷却体的半导体模块，然后将半导体模块与冷却体连接。承载功率半导体的半导体模块在其朝向冷却体的侧面具有几百μm的厚度，或者具有与接触层连接的、具有几毫米的厚度的底板。在这两种情况下，通过导热剂产生到冷却体的过渡，该导热剂用于补偿不均匀。该不均匀是由于绝缘的基底不能通过其整个面压到冷却体处、和/或由于不同的热膨胀产生板的扭曲导致的。这种导热剂相比焊接连接或烧结连接具有明显更差的导热性。此外还面临不同的老化效应。

如果底板用于所谓的散热，还由于一方面由绝缘材料构成的基底的不同膨胀系数以及另一方面金属底板的不同膨胀系数，底板在半导体模块冷却过程期间扭曲。由此，底板在其中心区域中具有凹形弯曲部。然而，为了在边缘区域中拧紧底板，需要在反方向上的弯曲。在现有技术中已知的是，底板在与接触面连接之前尽可能预弯曲，底板即使在弯曲之后依然与接触层位于冷却体的中心处，并且最初竖起的边缘通过相应的连接元件(通常是螺栓连接)压靠在冷却体上。为此，一方面底板必须超出半导体模块的其他结构体。此外，很难正确地调整预弯曲。

此外，由此得到的结构还具有其他缺点。例如，安装的底板的平整度通常确实差。这尤其因为边缘区域只在连接元件的区域贴紧并且依然需要相对厚的导热剂的层。此外，存在导热剂的老化效应的问题。另外，通过底板的预弯曲在基底与底板之间产生相对厚的间隙，其必须由相应的厚的焊接层填充。焊接层通常同具有比接触层和底板明显更小的导热系数。