半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)、裝置及半導(dǎo)體模塊安裝至散熱體的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其具有半導(dǎo)體模塊（10）和保護(hù)蓋（20）。該半導(dǎo)體模塊（10）具有帶有散熱面（11）的底面（10b），以及該底面（10b）相對(duì)設(shè)置的頂面（10t），該頂面在垂直的方向（v）上與該底面（10b）隔開(kāi)。該保護(hù)蓋（20）如此地不會(huì)脫落地安裝至該半導(dǎo)體模塊（10），使得該頂面（10t）在已安裝的狀態(tài)下裸露并且該保護(hù)蓋（20）覆蓋所述散熱面（11）。通過(guò)該保護(hù)蓋（20）能夠能夠保護(hù)在該散熱面（11）上的涂覆的導(dǎo)熱材料（50）。
【專利說(shuō)明】半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)、裝置及半導(dǎo)體模塊安裝至散熱體的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)、一種半導(dǎo)體模塊裝置以及用于用于將半導(dǎo)體模 塊安裝至散熱體的方法。特別地，在功率電子裝置中通常要求在電子組件或者部件上積累 的熱損失經(jīng)由散熱面以散熱體的方向?qū)С?，該組件或者該部件安裝至該散熱體上，以便避 免該組件或者該部件的過(guò)熱。

【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)散熱面盡可能大面積地接觸散熱體的對(duì)應(yīng)的安裝面時(shí)是特別有利的。但是，該 散熱面和安裝面由于不可避免的表面粗糙度和波紋僅能在最大可能的熱接觸面的一部分 之上接觸，也就是說(shuō)通常來(lái)說(shuō)在多個(gè)位置上該散熱面和安裝面本地地相互隔開(kāi)。為了在這 些區(qū)域降低傳熱阻力，將通常使用導(dǎo)熱材料（TIM :thermal interface material :熱界面材 料)，其用于平衡存在的不平坦性。此類的導(dǎo)熱材料例如為導(dǎo)熱膠或者導(dǎo)熱膜。
[0003] 在最大幾個(gè)平方分米的散熱面和相對(duì)來(lái)說(shuō)小的功率損耗時(shí)該措施通常是足夠的。 然而，更大的散熱面例如其在使用半導(dǎo)體模塊時(shí)能夠具有比小的構(gòu)件顯著地更大的波紋。 此外，由于與待散熱的半導(dǎo)體模塊的相互連接的構(gòu)件不同的熱膨脹系數(shù)而形成的更大的散 熱面根據(jù)所參與的部件的溫度的不同而不同程度地彎曲。
[0004] 此類的裝置存在以下風(fēng)險(xiǎn)，該導(dǎo)熱材料在其無(wú)意地涂覆在該半導(dǎo)體模塊的散熱面 上之后將被模糊化和/或受污了，進(jìn)而引起對(duì)周圍的污染。
[0005] 為了在半導(dǎo)體模塊和散熱體之間達(dá)到非常小的熱傳導(dǎo)阻力，將導(dǎo)熱材料作為具有 預(yù)先給定的結(jié)構(gòu)例如以不均勻的厚度和/或一部分的層涂覆在散熱面上也是已知的。然 而，形成此類的預(yù)先給定的結(jié)構(gòu)是花費(fèi)高昂的，所以，當(dāng)在制造該半導(dǎo)體模塊時(shí)就實(shí)現(xiàn)將導(dǎo) 熱材料涂抹在該散熱面上是有利的，而安裝設(shè)置有該導(dǎo)熱材料的半導(dǎo)體模塊至散熱體之上 將在最終顧客那發(fā)生。然而，這將要求通常將設(shè)置有導(dǎo)熱材料的半導(dǎo)體模塊運(yùn)輸至最終顧 客那，這將提高該涂抹的導(dǎo)熱材料的模糊化和/或受污的危險(xiǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)和一種半導(dǎo)體模塊裝置，借助于它們 能夠避免上述的至少一個(gè)、多個(gè)或者再避免整個(gè)所提及的缺點(diǎn)。另一個(gè)任務(wù)在于提供一種 用于將半導(dǎo)體模塊安裝至散熱體的方法，借助于該方法能夠避免上述的至少一個(gè)、多個(gè)或 者再避免整個(gè)所提及的缺點(diǎn)。
[0007] 該些任務(wù)將通過(guò)依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)、通過(guò)依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體模塊裝 置以及依據(jù)本發(fā)明的用于將半導(dǎo)體模塊安裝至散熱體的方法加以解決。本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案 和改進(jìn)方案是從屬權(quán)利要求的主題。
[0008] 半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)包括具有帶有底面以及與所述底面相對(duì)設(shè)置的頂面的半導(dǎo)體模 塊，所述頂面在垂直的方向上與所述底面隔開(kāi)。所述底面具有散熱面。此外，所述半導(dǎo)體模 塊系統(tǒng)含有保護(hù)蓋，其如此地不會(huì)脫落地安裝至所述半導(dǎo)體模塊，使得所述頂面在已安裝 的狀態(tài)下裸露并且所述保護(hù)蓋覆蓋所述散熱面。
[0009] 借助于此類的半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體模塊裝置，在所述半導(dǎo)體模塊裝置 之中將導(dǎo)熱材料結(jié)構(gòu)性地或者非結(jié)構(gòu)性地涂覆在所述散熱面上并且在所述半導(dǎo)體模塊裝 置之中所述保護(hù)蓋不會(huì)脫落地被安裝至所述半導(dǎo)體模塊上并且與所述導(dǎo)熱材料隔開(kāi)。
[0010]為了將半導(dǎo)體模塊安裝至散熱體之上，在這樣的半導(dǎo)體模塊裝置中將所述保護(hù)蓋 從所述半導(dǎo)體模塊移除并且然后將所述半導(dǎo)體模塊如此地安裝至準(zhǔn)備好的散熱體，使得所 述導(dǎo)熱材料接觸所述散熱體。
[0011] 通過(guò)所述保護(hù)蓋將能夠保護(hù)涂覆在所述半導(dǎo)體模塊之上的導(dǎo)熱材料免于外界 的影響。所述導(dǎo)熱材料能夠?yàn)閭鹘y(tǒng)的導(dǎo)熱膠，尤其是也能夠?yàn)橄嘧儾牧希?Phase Change Material" :PSD)，即為這樣的材料，其黏度隨著所述半導(dǎo)體模塊的運(yùn)行溫度的上升而減小。 通常來(lái)說(shuō)，導(dǎo)熱材料首先以膠的形式存在。將該膠狀的導(dǎo)熱材料涂覆在所述散熱面之上能 夠例如以絲網(wǎng)印刷法來(lái)實(shí)現(xiàn)或者在使用設(shè)置有開(kāi)口的模板的情況下加以實(shí)現(xiàn)?？蛇x地，所 述膠在涂覆之后要么持續(xù)地保持膠狀要么部分地或者完全地變干，只要所涂覆的膠含有溶 齊U。在本發(fā)明的所有的變型之中，所述導(dǎo)熱材料均被如此地加以設(shè)置，使得其在涂覆在所述 散熱面之上之后并且總是也設(shè)置為在部分地或者完全地變干之后重新變成膠狀的，當(dāng)其被 升溫至至少45°C的溫度時(shí)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012] 接下來(lái)將借助于多個(gè)實(shí)施例參考所附的附圖示例性地闡述本發(fā)明的原理。在該些 附圖中，除非另有說(shuō)明，相同的附圖描述具有相同或等同的功能的相同的元件。其中：
[0013] 圖1示出了半導(dǎo)體模塊的側(cè)視圖；
[0014] 圖2示出了依據(jù)圖1的具有散熱面的半導(dǎo)體模塊的底面的視圖；
[0015] 圖3示出了依據(jù)圖1和圖2的在將導(dǎo)熱材料涂抹在該散熱面上之后的半導(dǎo)體模塊 的底面的視圖；
[0016] 圖4示出了依據(jù)圖1至圖3的在將導(dǎo)熱材料涂抹在該散熱面上之后并且在安裝保 護(hù)蓋之前的半導(dǎo)體模塊的側(cè)視圖；
[0017] 圖5A示出了不會(huì)脫落地可安裝至依據(jù)圖1至圖4的半導(dǎo)體模塊處的保護(hù)蓋的頂 面之上的頂視圖；
[0018] 圖5B示出了依據(jù)圖5A的保護(hù)蓋從其短邊的視圖；
[0019] 圖5C示出了依據(jù)圖5A和圖5B的保護(hù)蓋的立體視圖；
[0020] 圖6示出了依據(jù)圖4的半導(dǎo)體模塊在安裝了保護(hù)蓋之后的側(cè)視圖；
[0021] 圖7示出了依據(jù)圖5A的保護(hù)蓋以剖面線A-A的剖面的放大視圖；
[0022] 圖8A示出了依據(jù)圖7的保護(hù)蓋在將該保護(hù)蓋安裝至半導(dǎo)體模塊之前的剖面的放 大視圖；
[0023] 圖8B示出了依據(jù)圖8A的在將該保護(hù)蓋安裝至半導(dǎo)體模塊之后的視圖；
[0024] 圖8C示出了依據(jù)圖5A的保護(hù)蓋以穿過(guò)保護(hù)蓋的突出部分走向的剖面線B-B的剖 面在將保護(hù)蓋安裝至半導(dǎo)體模塊之前的放大的視圖；
[0025] 圖9A示出了依據(jù)相應(yīng)于圖8C的具有該保護(hù)蓋的剖面的視圖的視圖，在該保護(hù)蓋 中的突出部分具有定位橫檔；
[0026] 圖9B示出了具有圖9A的在將保護(hù)蓋與半導(dǎo)體模塊鎖定之后的裝置；
[0027] 圖9C示出了相應(yīng)于圖9B的裝置，其中，定位橫檔被構(gòu)造為蘑菇頭；
[0028] 圖10示出了半導(dǎo)體模塊和安裝至其上的保護(hù)蓋的側(cè)視圖，該保護(hù)蓋不具有借助 于其能將保護(hù)蓋能夠被固定至半導(dǎo)體模塊的任何突出部分；
[0029] 圖11A示出了依據(jù)圖10的保護(hù)蓋的頂面的頂視圖；
[0030] 圖11B示出了依據(jù)圖11A的保護(hù)蓋從其短邊的視圖；
[0031] 圖11C示出了依據(jù)圖11A和圖11B的保護(hù)蓋的立體視圖；
[0032] 圖12A示出了依據(jù)圖11A的保護(hù)蓋的以穿過(guò)剖面線C-C的剖面在將該保護(hù)蓋與半 導(dǎo)體模塊粘合之前的放大視圖；
[0033] 圖12B示出了依據(jù)圖11A的保護(hù)蓋在將粘合劑涂抹于該保護(hù)蓋之后的頂視圖；
[0034] 圖12C示出了依據(jù)圖12A的在將該保護(hù)蓋與該半導(dǎo)體模塊在使用粘合劑的情況下 粘合之后的視圖；
[0035] 圖13A示出了依據(jù)圖6的在將該保護(hù)蓋從該半導(dǎo)體模塊拉下期間的裝置；
[0036] 圖13B示出了在將該保護(hù)蓋移除后并且在將半導(dǎo)體模塊安裝至散熱體之前的在 圖13A中示出的半導(dǎo)體模塊；
[0037] 圖13C示出了依據(jù)圖13B的在將半導(dǎo)體模塊安裝至散熱體之后的裝置；
[0038] 圖14A示出了與依據(jù)圖4的裝置有以下區(qū)別的裝置的側(cè)視圖，即該保護(hù)蓋具有這 樣的突出部分，其被構(gòu)造為配合半導(dǎo)體模塊的塑料殼體的凹進(jìn)部分；
[0039] 圖14B示出了依據(jù)圖14A的在將該保護(hù)蓋安裝至該半導(dǎo)體模塊之后的裝置的放大 的剖面的側(cè)視圖；
[0040] 圖15A示出了與依據(jù)圖4的裝置有以下區(qū)別的裝置的側(cè)視圖，即該保護(hù)蓋具有周 向的、環(huán)形封閉的邊緣，該邊緣在已安裝的狀態(tài)下在其底面上側(cè)向地環(huán)繞該半導(dǎo)體模塊；
[0041] 圖15B示出了由圖15A所示出的保護(hù)蓋的縱斷面；以及
[0042] 圖15C示出了依據(jù)圖15A的裝置在將該保護(hù)蓋安裝至該半導(dǎo)體模塊之后的側(cè)視 圖。

【具體實(shí)施方式】
[0043] 圖1示出了半導(dǎo)體模塊10的側(cè)視圖。該半導(dǎo)體模塊10具有頂面lot以及底面 10b。頂面lot在垂直方向V上與該底面10b隔開(kāi)。該半導(dǎo)體模塊10在垂直方向V上占有 第一最大厚度D10。在此，該第一最大厚度D10首先包括模塊自身的電連接端。該半導(dǎo)體模 塊10具有殼體15,其例如能夠由塑料組成。此外，該半導(dǎo)體模塊具有帶有底面12b的金屬 的底板12。在所示出的示例中該半導(dǎo)體模塊的底面10b的一部分示出了散熱面11，在該散 熱面上能夠涂抹導(dǎo)熱材料。此外，如在該半導(dǎo)體模塊10中示例性地示出的那樣，該散熱面 11能夠通過(guò)該底板的底面12b的一部分來(lái)形成。
[0044] 在該殼體15中能夠設(shè)置至少一個(gè)通過(guò)該散熱面11來(lái)待散熱的功率半導(dǎo)體芯片。 此類的功率半導(dǎo)體芯片能夠例如為IGBT、MOSFET、J-FET、半導(dǎo)體閘流管、二極管或者任意其 他的功率半導(dǎo)體元件，也能夠?yàn)橐匀我獾慕M合相互結(jié)合。
[0045] 圖2示出了該半導(dǎo)體模塊10的底面10b。在該視圖中能夠看出該底板12可選地 能夠具有多個(gè)凹進(jìn)部分14。此類的凹進(jìn)部分能夠例如被構(gòu)造為在該底板12中的通孔或者 盲孔。
[0046] 圖3示出了在依據(jù)圖2的視圖中的、在涂覆導(dǎo)熱材料50之后的半導(dǎo)體模塊10。在 該示出的示例中，該涂覆是結(jié)構(gòu)性的。該涂覆具有分別帶有多個(gè)部分的多個(gè)組。然而，原則 上，該導(dǎo)熱材料50的涂覆的種類和方式是任意的。所以，該導(dǎo)熱材料50也能夠例如以恒定 的或者可變的厚度涂覆為單獨(dú)的、連續(xù)的層。
[0047] 圖4還是示出了依據(jù)圖1的側(cè)視圖的半導(dǎo)體模塊10,然而該半導(dǎo)體模塊10具有依 據(jù)圖3的在散熱面11上涂覆有導(dǎo)熱材料50的以及具有保護(hù)蓋20,該保護(hù)蓋20能夠不會(huì) 脫落地安裝至該半導(dǎo)體模塊10。在此，該保護(hù)蓋20可選地能夠具有數(shù)量N > 1的突出部 分21，其中，每個(gè)突出部分在構(gòu)造形狀配合的和/或力量配合的連接的情況下能夠被使用 在所述半導(dǎo)體模塊10的對(duì)應(yīng)的凹進(jìn)部分14 (參見(jiàn)圖2)之中。
[0048] 此外，保護(hù)蓋20具有一個(gè)或者多個(gè)槽形的一部分25,該些一部分在將該保護(hù)蓋20 安裝至該半導(dǎo)體模塊10之后保護(hù)涂覆在該散熱面11之上的導(dǎo)熱材料50免于外界的接觸。 此外，每個(gè)槽形的一部分均被如此地加以設(shè)置，使得已安裝的保護(hù)蓋20不會(huì)接觸所涂覆的 導(dǎo)熱材料50。此外，每個(gè)槽形的一部分25能夠并不是通孔，以便避免所涂覆的導(dǎo)熱材料50 受污的危險(xiǎn)。
[0049] 圖5A示出了在不會(huì)脫落地安裝至該半導(dǎo)體模塊10的保護(hù)蓋20的頂面上的頂視 圖，圖5B示出了從其短邊的保護(hù)蓋視圖并且圖5C示出了立體視圖。
[0050] 在該設(shè)計(jì)方案如在其他所有的設(shè)計(jì)方案中一樣，保護(hù)蓋20能夠原則上由任意固 態(tài)的材料制成。例如，該保護(hù)蓋20能夠由均勻的單一的材料構(gòu)成。該保護(hù)蓋20能夠例如 以簡(jiǎn)單的方式通過(guò)噴鑄或者熱成型由塑料制成。同樣地，保護(hù)蓋20也能夠由金屬組成或者 其能夠具有金屬的組件和/或由塑料制成的組件。
[0051] 由其組成保護(hù)蓋20的或者保護(hù)蓋20具有其的塑料例如能夠?yàn)镻S (聚苯乙烯)、 PSEL (導(dǎo)電的聚苯乙烯)、PET (聚對(duì)苯二甲酸乙二酯）或者諸如此類的。
[0052] 原則上，保護(hù)蓋20尤其是也在其不會(huì)脫落地安裝至半導(dǎo)體模塊10之前被一體成 型地構(gòu)造。
[0053] 圖6示出了依據(jù)圖4的在將該保護(hù)蓋20安裝至半導(dǎo)體模塊10之后的半導(dǎo)體模塊 10的側(cè)視圖。在此，多個(gè)突出部分21中的每個(gè)在構(gòu)造形狀配合的和/或力量配合的連接的 情況下被用在該半導(dǎo)體模塊10的對(duì)應(yīng)的凹進(jìn)部分14 (參見(jiàn)圖2)之中。
[0054] 圖7示出了依據(jù)圖5A所示出的在穿過(guò)該槽形的一部分25走向的剖面線A-A的區(qū) 域的一個(gè)一部分的保護(hù)蓋20的一部分的放大的視圖。在垂直的方向v上該保護(hù)蓋20具有 第二最大的厚度D20。該第二最大的厚度D20能夠在該保護(hù)蓋20的該設(shè)計(jì)方案如在其他任 意的設(shè)計(jì)方案中一樣相較于該半導(dǎo)體模塊的第一最大的厚度D10能夠?yàn)榈谝蛔畲蟮暮穸?D10的最高40%，和/或其能夠小于或者等于15mm。替代地或者附加地，該第一最大的厚度 D10能夠至少為10_。用于D10和D20的所提及的標(biāo)準(zhǔn)既適用于在其中該保護(hù)蓋不會(huì)脫落 地安裝至該半導(dǎo)體模塊10的狀態(tài)也適用于未安裝的狀態(tài)。
[0055] 替代地或者附加地，能夠如此地加以設(shè)置，即該保護(hù)蓋20當(dāng)其被安裝至半導(dǎo)體模 塊10之上時(shí)該每個(gè)與垂直的方向v相垂直的方向上不超出該半導(dǎo)體模塊10或者不超出超 過(guò) 2mm〇
[0056] 通過(guò)小的厚度D20和/或通過(guò)小的側(cè)面超出能夠?qū)崿F(xiàn)使得具有半導(dǎo)體模塊10和 安裝至其上的保護(hù)蓋20的單元僅占用比半導(dǎo)體模塊10自身稍大的空間，進(jìn)而能夠?yàn)榱诉\(yùn) 輸該你在理想的情況下應(yīng)用相同的運(yùn)輸包裝，如其至今為了僅運(yùn)輸該半導(dǎo)體模塊所使用的 那樣。
[0057] 圖8A再次示出了依據(jù)圖7的保護(hù)蓋20的一部分，但是是在其安裝至半導(dǎo)體模塊 10之前，其中，為了簡(jiǎn)化之目的僅僅示出了具有其上所涂覆的導(dǎo)熱材料50的半導(dǎo)體模塊10 的底板12的一部分。
[0058] 如在圖8A中所同樣示出的那樣，固體的金屬的底板12在垂直的方向v上具有厚 度D12,該厚度在該設(shè)計(jì)方案中同樣如在其他所有的具有固體的金屬的底板12的半導(dǎo)體模 塊10的設(shè)計(jì)方案中一樣能夠例如為至少1mm。
[0059] 圖8B示出了在將該保護(hù)蓋20安裝至半導(dǎo)體模塊10之后的裝置?？蛇x地，在已安 裝的保護(hù)蓋20中，保護(hù)蓋20的與散熱面11相對(duì)設(shè)置的、朝向底面10b的頂面20t的一部 分能夠離散熱面11具有至少1mm的間距dl。
[0060] 同樣可選地，在已安裝的保護(hù)蓋20中和在涂覆在散熱面11上的導(dǎo)熱材料50中， 保護(hù)蓋20的與散熱面11相對(duì)設(shè)置的、朝向底面10b的頂面20t的一部分能夠離導(dǎo)熱材料 50具有至少1mm的間距d2。
[0061] 例如當(dāng)該保護(hù)蓋20由于所使用的材料、所使用的材料強(qiáng)度或者所選擇的幾何形 狀的緣故非常柔韌時(shí)，或者當(dāng)簡(jiǎn)單地僅致力于在導(dǎo)熱材料50和該保護(hù)蓋20之間的更高的 安全間距時(shí)，或者當(dāng)應(yīng)該提供如下的可能性，即在散熱面11上涂覆具有更大的厚度的導(dǎo)熱 材料50時(shí)，用于dl和d2的所提及的下限也能夠可選地更高地選擇。所以，例如dl也能夠 大于或者等于3mm或者甚至大于5mm地加以選擇。同樣地，d2也能夠大于或者等于3mm或 者甚至大于5mm地加以選擇。
[0062] 圖8C示出了依據(jù)圖5A的保護(hù)蓋以穿過(guò)保護(hù)蓋的突出部分走向的剖面線B-B的剖 面在將保護(hù)蓋安裝至半導(dǎo)體模塊之前的放大的視圖。剖面穿過(guò)多個(gè)突出部分21中的一個(gè) 突出部分地走向，以及穿過(guò)該底板12的多個(gè)凹進(jìn)部分14中的一個(gè)凹進(jìn)部分地走向。在該 共同的剖面中，突出部分21與垂直的方向v垂直地占有寬度D21。該凹進(jìn)部分14一同樣在 該剖面中并且與垂直的方向v垂直地一占有寬W14,其比寬度D21小，從而使得該突出部分 21相對(duì)于該凹進(jìn)部分14具有余量。通過(guò)將該突出部分21壓制入凹進(jìn)部分14而在該突出 部分21和該凹進(jìn)部分14之間并且由此在該保護(hù)蓋20和該半導(dǎo)體模塊10之間形成力量配 合的連接，通過(guò)該連接將該保護(hù)蓋20與該半導(dǎo)體模塊10不會(huì)脫落地加以連接。
[0063] 圖9A示出了依據(jù)相應(yīng)于圖8C的具有該保護(hù)蓋20的剖面的視圖的視圖，在該保護(hù) 蓋中突出部分21具有定位橫檔22。在定位橫檔22的區(qū)域內(nèi)，該突出部分21相對(duì)于該凹進(jìn) 部分14具有余量。
[0064] 圖9B示出了依據(jù)圖9A的在將突出部分21壓制入凹進(jìn)部分14之后并且在捕捉住 定位橫檔22之后并且由此捕捉住具有半導(dǎo)體模塊10的保護(hù)蓋20的裝置。
[0065] 依據(jù)一個(gè)替代的在圖9C中所示出的設(shè)計(jì)方案，定位橫檔22例如也能夠通過(guò)將突 出部分構(gòu)造為蘑菇頭來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0066] 圖10示出了設(shè)置有導(dǎo)熱材料50的半導(dǎo)體模塊10和安裝至其上的保護(hù)蓋的側(cè)視 圖，該保護(hù)蓋與前述的保護(hù)蓋20不同不具有任何突出部分21，借助于該突出部分保護(hù)蓋能 夠不會(huì)脫落地固定至半導(dǎo)體模塊10。取而代之地，該保護(hù)蓋20與半導(dǎo)體模塊10粘合。為 此，該保護(hù)蓋20具有接觸面23,其中，該保護(hù)蓋20能夠如此地粘合至該半導(dǎo)體模塊10的底 面l〇b，從而使得該接觸面23的每個(gè)點(diǎn)均接觸該半導(dǎo)體模塊10。這意味著該接觸面23全 面地布局在該半導(dǎo)體模塊10的底面10b上。通過(guò)該設(shè)計(jì)方案，該蓋20能夠以簡(jiǎn)單的方式 借助于粘合劑與該半導(dǎo)體模塊10相粘合并且由此不會(huì)脫落地與其相連接。該接觸面23在 此能夠被構(gòu)造為長(zhǎng)條狀，其例如能夠具有至少〇. 25mm或者至少4mm的寬度。
[0067] 圖11A示出了在圖10中所示出的保護(hù)蓋20的頂面23的頂視圖，圖11B示出了從 其短邊的視圖，圖lie示出了立體視圖。
[0068] 在圖12A中示出了依據(jù)圖11A的保護(hù)蓋20的一部分的沿著剖面線C-C的放大的 切面視圖。同樣示出了半導(dǎo)體模塊10的底板12的一部分以及涂覆在接觸面11上的導(dǎo)熱 材料50的一部分。為了簡(jiǎn)化圖示，并未示出半導(dǎo)體模塊10的另外的組成部分。在半導(dǎo)體 模塊10和保護(hù)蓋20之間還示意性地示出了粘合劑40,借助于該粘合劑40該保護(hù)蓋20不 會(huì)脫落地與該半導(dǎo)體模塊10相粘合。該粘合劑40能夠在半導(dǎo)體模塊10和保護(hù)蓋20相互 配對(duì)之前涂覆到保護(hù)蓋20的接觸面23之上和/或涂覆到該半導(dǎo)體模塊10上的接觸面的 支撐面上。原則上，任意的粘合劑均能用作粘合劑40,粘合劑將再次溶解，當(dāng)該保護(hù)蓋20例 如為了將半導(dǎo)體模塊10安裝至散熱體而應(yīng)該再次從半導(dǎo)體模塊10取下時(shí)。例如具有揮發(fā) 性有機(jī)溶劑的粘結(jié)材料或者膠水即水性粘合劑解決方案能夠被用作粘合劑40。原則上，在 環(huán)境溫度下位固態(tài)并且在明顯超過(guò)環(huán)境溫度的溫度時(shí)開(kāi)始熔化的熱熔粘結(jié)材料的溶膠也 是合適的。
[0069] 粘合劑40的可能的設(shè)計(jì)方案在于密封膠，其粘合力隨著溫度的上升而下降，進(jìn)而 使得將保護(hù)蓋20從半導(dǎo)體模塊10的拉下能夠以簡(jiǎn)單的方式通過(guò)加熱該粘合劑40來(lái)得以 支持。此類的密封膠能夠作為如下的來(lái)使用，即但是也能夠雙側(cè)地加以涂覆在平的載體帶 上，從而使得雙側(cè)地借助于該密封膠鍍膜的載體帶如此地被用作透明膠帶，進(jìn)而使得其一 側(cè)與半導(dǎo)體模塊10粘合并且另一側(cè)與保護(hù)蓋20相粘合。
[0070] 同樣地，也能夠應(yīng)用粘合劑40,其如此地在半導(dǎo)體模塊10的待粘合的接觸面的材 料上調(diào)整，從而使得在將該保護(hù)蓋20從半導(dǎo)體模塊10上拉下時(shí)完全地保留在該保護(hù)蓋20 上并且該半導(dǎo)體模塊10是無(wú)粘結(jié)材料殘留的。
[0071] 粘合劑40的另一個(gè)可能的設(shè)計(jì)方案在于密封膠，其在將該保護(hù)蓋20從半導(dǎo)體模 塊10移除時(shí)將被破壞。
[0072] 圖12B示出了依據(jù)圖11A的保護(hù)蓋在該保護(hù)蓋20的接觸面23上涂覆了粘合劑40 之后的頂視圖并且圖12C示出了依據(jù)圖12A的在將該保護(hù)蓋20與該半導(dǎo)體模塊10在應(yīng)用 粘合劑40的情況下粘合之后的視圖。
[0073] 為了首先與導(dǎo)熱材料50并且隨后與設(shè)置有保護(hù)蓋20的半導(dǎo)體模塊10安裝至散 熱體30,將首先將該保護(hù)蓋20從半導(dǎo)體模塊10移除，這例如通過(guò)從半導(dǎo)體模塊10拉下該 保護(hù)蓋20來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此，可選地也能夠?qū)⒄澈蟿?0從半導(dǎo)體模塊10完全地或者部分地加 以移除。原則上，然而也能夠?qū)⒄澈蟿?0完全地或者部分地留在半導(dǎo)體模塊10上，只要相 應(yīng)的應(yīng)用允許這樣的話。在任何情況下，該導(dǎo)熱材料50在保護(hù)蓋20移除之后均是裸露的， 從而使得該半導(dǎo)體模塊10能夠如此地被放置在散熱體30之上(在圖13B中通過(guò)箭頭加以 示出），進(jìn)而使得該導(dǎo)熱材料50接觸該散熱體30,這一點(diǎn)在圖13C的結(jié)果中加以示出了。為 了將半導(dǎo)體模塊10與散熱體30連接能夠使用任意的連接技術(shù)，例如螺栓連接或者鎖接。
[0074] 在前述的參照?qǐng)D1至圖9B所闡述的示例中，該些凹進(jìn)部分均被設(shè)置用于將突出部 分21容納于半導(dǎo)體模塊10的固體的金屬板12之中。然而，依據(jù)本發(fā)明的原理也能夠也能 夠在所謂的"無(wú)底板"的半導(dǎo)體模塊10中加以實(shí)現(xiàn)，也就是說(shuō)在能夠在如下的半導(dǎo)體模塊 10中，即其中散熱面11并非通過(guò)固體的底板12 (也就是說(shuō)更大的厚度D12的底板12)的 底面12b的一部分來(lái)形成的。
[0075] 如在圖14A中所示出的那樣，該半導(dǎo)體模塊10代替此類的固體的金屬板12也能 夠具有被構(gòu)造為薄的小板的介電的絕緣載體16 (圖14B)，其在其遠(yuǎn)離半導(dǎo)體模塊10的頂 面10t的底面16b上設(shè)置有薄的金屬化層13。朝向該絕緣載體16的薄的金屬化層13的底 面13b的一部分在這種情況下能夠形成散熱面11。該薄的金屬化層13在垂直的方向v上 具有厚度D13,該厚度例如能夠小于或者等于3mm。
[0076] 介電的絕緣載體16能夠可選地被構(gòu)造為薄的小陶瓷板，其例如由氧化鋁 (A1203)、由氮化錯(cuò)（A1N)或者由氮化娃（Si3N4)或者任意其他的電絕緣陶瓷組成。薄的金 屬化層13能夠例如由銅、由鋁、由具有至少一種這樣的金屬的合金或者由任意其他的金屬 組成。
[0077] 因?yàn)樵诖祟惖脑O(shè)計(jì)方案之中不存在任何固體的底板12,所以在該些凹進(jìn)部分14 中為了容納保護(hù)蓋20的突出部分21而引入將該些凹進(jìn)部分14設(shè)置在半導(dǎo)體模塊10的殼 體15之中。圖14B示出了依據(jù)圖14A的裝置的放大的一部分，其中，該殼體15在該圖的左 邊部分部分地破壞地加以不出，以便不出該保護(hù)蓋20的突出部分21是如何力量配合地壓 制入該殼體15中的凹進(jìn)部分14的。在所示出的示例中，該些凹進(jìn)部分14作為盲孔被設(shè)置 在殼體15之中。
[0078] 與之不同的是，該些凹進(jìn)部分14然而也能夠在該殼體中被構(gòu)造為通孔，例如當(dāng)其 具有凸緣時(shí)，該些凹進(jìn)部分14穿過(guò)該凸緣地延伸。在被構(gòu)造為通孔的凹進(jìn)部分14中，突出 部分21同樣如前述的借助于附圖9A和圖9B所闡述的那樣具有定位橫檔22,該定位橫檔 22在該突出部分21引入凹進(jìn)部分14之后在該半導(dǎo)體模塊10和保護(hù)蓋20之間構(gòu)造形狀配 合的和/或力量配合的連接的情況下與該殼體15鎖定。
[0079] 為了在不會(huì)脫落地安裝至半導(dǎo)體模塊10的保護(hù)蓋20中避免在該半導(dǎo)體模塊10 和該保護(hù)蓋20之間的大的間隙，該保護(hù)蓋20能夠具有周向的、環(huán)形的密閉的邊緣24,其在 已安裝的狀態(tài)之下跟隨該半導(dǎo)體模塊10的外部輪廓例如跟隨該底板12的外部輪廓，并且 通過(guò)該外部輪廓該保護(hù)蓋20在已安裝的狀態(tài)下在其底面10b上側(cè)面地環(huán)繞該半導(dǎo)體模塊 10。針對(duì)此的一個(gè)示例在圖15A至圖15C中加以示出。依據(jù)圖15A的該裝置與依據(jù)圖4的 裝置的區(qū)別僅僅在于該保護(hù)蓋20附加地具有周向的邊緣24。為了澄清該周向的邊緣24， 圖15B示出了穿過(guò)該保護(hù)蓋20的垂直切面。在圖15C中該保護(hù)蓋20已經(jīng)安裝至該半導(dǎo)體 模塊10。由于該周向的邊緣24,所以位于該半導(dǎo)體模塊10的底面10b處的邊緣和由此也 使得在該底面l〇b和該保護(hù)蓋20之間的間隙環(huán)繞該保護(hù)蓋20。該保護(hù)蓋20的周向的邊緣 24也能夠在本發(fā)明的整體的其他的設(shè)計(jì)方案中加以實(shí)現(xiàn)。
[0080] 在本發(fā)明的所有的設(shè)計(jì)方案之中，該散熱面11均能夠是平的。垂直的方向v然后 垂直于該散熱面11地加以走向。
[0081] 同樣地，在本發(fā)明的所有的設(shè)計(jì)方案中均存在如下的可能性，即如此地設(shè)計(jì)該保 護(hù)蓋20,使得在移除該半導(dǎo)體模塊10時(shí)強(qiáng)制地?fù)p壞例如撕碎和/或持續(xù)地弄皺。由此能夠 檢驗(yàn)性地確保該保護(hù)蓋20在其第一次安裝至該半導(dǎo)體模塊10之后尚不能一次性地加以移 除并且然后再次安裝好。
[0082] 此外，在該保護(hù)蓋20的整體的解決方案之中能夠機(jī)械地加以穩(wěn)定，例如通過(guò)將其 設(shè)置具有硬挺的輪廓。此類的硬挺的輪廓能夠例如通過(guò)以下方式給出，即每個(gè)槽形的一部 分25具有八角形的基本平面，如其例如在圖5A、圖5C、圖11A、圖11C和圖12B中所示出的 那樣。
[0083] 在前述所闡述的示例中，該保護(hù)蓋20分別設(shè)置有槽形的一部分25。原則上來(lái)說(shuō)， 保護(hù)蓋20能夠然而也僅僅具有恰好一個(gè)、恰好兩個(gè)、恰好三個(gè)、恰好五個(gè)、恰好六個(gè)或者超 過(guò)六個(gè)的槽形的一部分25。在保護(hù)蓋20的多個(gè)槽形的一部分25時(shí)，該保護(hù)蓋例如能夠以 唯一的序列相繼地加以設(shè)置，但是也能夠矩陣地以至少兩行并且至少兩列地加以設(shè)置。
【權(quán)利要求】
1. 一種半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，包括： 半導(dǎo)體模塊（10)，其具有帶有散熱面（11)的底面（l〇b)，以及所述底面（10b)相對(duì)設(shè)置 的頂面（10t)，所述頂面以垂直的方向（V)與所述底面（10b)隔開(kāi)， 保護(hù)蓋（20)，其如此地不會(huì)脫落地安裝至所述半導(dǎo)體模塊（10)，使得所述頂面（10t) 在已安裝的狀態(tài)下裸露并且所述保護(hù)蓋（20)覆蓋所述散熱面（11)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中， 所述半導(dǎo)體模塊（10)在所述垂直的方向（v)上具有第一最大的厚度（D10); 所述保護(hù)蓋（20)在已安裝的狀態(tài)下在所述垂直的方向（v)上具有第二最大的厚度 (D20)，所述第二最大的厚度小于或者等于15mm和/或?yàn)樗龅谝蛔畲蟮暮穸龋―10)的最 聞 40%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中，所述保護(hù)蓋（20)在已安裝的狀 態(tài)下在每個(gè)平行于所述散熱面（11)的方向上未超出所述半導(dǎo)體模塊（10)或者超出所述半 導(dǎo)體模塊（10)不多于2mm。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中，在已安裝的保護(hù)蓋（20) 中與所述散熱面（11)相對(duì)設(shè)置的并且朝向所述底面（l〇b)的所述保護(hù)蓋（20)的頂面的一 部分離所述散熱面（11)具有至少1mm的間距（dl)。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中，所述散熱面（11)通過(guò)遠(yuǎn) 離所述半導(dǎo)體模塊（10)的所述頂面（l〇t)的底面（12b)的、所述半導(dǎo)體模塊（10)的金屬的 底板（12)的一部分來(lái)形成，所述底板在垂直的方向（v)上具有至少1mm的厚度（D12)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中， 所述半導(dǎo)體模塊（10)具有被構(gòu)造為薄的小板的介電的絕緣載體（16)，其在其遠(yuǎn)離所 述半導(dǎo)體模塊（10)的頂面（l〇t)的底面（16b)上被設(shè)置有金屬化層（13); 所述散熱面（11)被形成為遠(yuǎn)離所述絕緣載體（16)的、所述金屬化層（13)的底面（13b) 的一部分。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中，所述保護(hù)蓋（20)能夠通 過(guò)所述保護(hù)蓋（20)具有數(shù)量為1個(gè)突出部分（21)而與所述半導(dǎo)體模塊（10)不會(huì)脫落 地安裝，所述突出部分中的每個(gè)突出部分在構(gòu)造形狀配合的和/或力量配合的連接的情況 下能夠被使用在所述半導(dǎo)體模塊（10)的對(duì)應(yīng)的凹進(jìn)部分（14)之中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中， 所述突出部分（21)中的每個(gè)突出部分在未安裝的狀態(tài)下相對(duì)于對(duì)應(yīng)的凹進(jìn)部分（14) 具有余量；和/或 所述突出部分（21)中的每個(gè)突出部分具有定位橫檔（22)，所述定位橫檔在已安裝的 狀態(tài)下與所述半導(dǎo)體模塊（10)鎖定。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中，每個(gè)對(duì)應(yīng)的凹進(jìn)部分（14)被構(gòu) 造為通孔或者所述半導(dǎo)體模塊（10)的金屬的底板（12)或者塑料殼體（15)的盲孔。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中，所述保護(hù)蓋（20)能夠 由此與所述半導(dǎo)體模塊（10)不會(huì)脫落地安裝，即所述保護(hù)蓋 具有接觸面（23); 能夠如此地設(shè)置在所述半導(dǎo)體模塊（10)的所述底面（l〇b)上，使得所述接觸面（23)完 全地布局在所述半導(dǎo)體模塊（10)的所述底面上； 能夠在所述接觸面（23)上借助于粘合劑（40)與所述半導(dǎo)體模塊（10)相粘合； 其中，所述接觸面（23)被構(gòu)造為長(zhǎng)條，其具有至少0. 25mm的寬度（B23)。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中，所述保護(hù)蓋（20)具有 周向的、環(huán)形的密閉的邊緣（24)，所述邊緣在已安裝的狀態(tài)下跟隨所述半導(dǎo)體模塊（10)的 外部輪廓并且通過(guò)所述外部輪廓所述保護(hù)蓋（20)在已安裝的狀態(tài)下在其底面（10b)上側(cè) 面地環(huán)繞所述半導(dǎo)體模塊（10)。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中，所述散熱面（13)是平 的。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中，所述保護(hù)蓋（20)在未 安裝的狀態(tài)下被一體地構(gòu)造。
14. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中，所述保護(hù)蓋（20)具有 塑料或者由塑料組成。
15. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中，所述保護(hù)蓋（20)由均 勻的、單一的材料形成。
16. -種半導(dǎo)體模塊裝置，其包括： 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)來(lái)構(gòu)造的半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)；和 導(dǎo)熱材料（50)，所述導(dǎo)熱材料被結(jié)構(gòu)性地或者非結(jié)構(gòu)性地涂覆在所述散熱面（13)上， 其中，所述保護(hù)蓋（20)不會(huì)脫落地安裝至所述半導(dǎo)體模塊（10)并且與導(dǎo)熱膠（50)隔 開(kāi)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體模塊裝置，其中，與所述導(dǎo)熱材料（50)相對(duì)設(shè)置的、 朝向所述底面（l〇b)的所述保護(hù)蓋（20)的面（20t)的一部分在垂直的方向（v)上離所述導(dǎo) 熱材料（50)具有至少1mm的間距（d2)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的半導(dǎo)體模塊裝置，其中，與所述導(dǎo)熱材料（50)相對(duì)設(shè) 置的、朝向所述底面（l〇b)的所述保護(hù)蓋（20)的面（20t)的一部分在所述垂直的方向（v) 上離所述半導(dǎo)體模塊（10)的所述底面（l〇b)具有至少1mm的間距（dl)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16至18中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體模塊裝置，其中，所述導(dǎo)熱材料（50) 被構(gòu)造為導(dǎo)熱膠或者相變材料。
20. -種用于將半導(dǎo)體模塊安裝至散熱體的方法，其具有以下步驟： 提供根據(jù)權(quán)利要求16至19中任一項(xiàng)所構(gòu)造的半導(dǎo)體模塊裝置； 提供散熱體（30); 將所述保護(hù)蓋（20)從所述半導(dǎo)體模塊（10)移除； 如此地將所述半導(dǎo)體模塊（10)安裝至所述散熱體（30)，使得所述導(dǎo)熱材料（50)接觸 所述散熱體（30)。
【文檔編號(hào)】H01L21/54GK104112723SQ201410154919
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月18日
【發(fā)明者】M·達(dá)格恩尤斯 申請(qǐng)人:英飛凌科技股份有限公司