能夠?qū)岬倪B接器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于將電路板與冷卻體連接起來的能夠?qū)岬倪B接器件。所述連接器件具有扁平地構(gòu)造的載體。
【背景技術(shù)】
[0002]由現(xiàn)有技術(shù)公開的連接裝置包括大功率半導(dǎo)體和冷卻體，在所述連接裝置中大功率半導(dǎo)體借助能夠流動(dòng)的導(dǎo)熱介質(zhì)、例如導(dǎo)熱糊或者導(dǎo)熱膠粘劑與冷卻體導(dǎo)熱地連接。為此將所述導(dǎo)熱介質(zhì)借助分配裝置涂抹在半導(dǎo)體的或者冷卻體的表面上。所述大功率半導(dǎo)體或者與所述大功率半導(dǎo)體連接的電路板隨后與所述冷卻體組裝到一起，其中粘性導(dǎo)熱介質(zhì)在大功率半導(dǎo)體、電路板以及冷卻體之間構(gòu)成導(dǎo)熱的橋接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]按照本發(fā)明，開頭所述類型的載體的至少一部分具有至少一個(gè)與所述載體相背離(abweisend)的、與所述載體連接的囊體。所述囊體具有圍成內(nèi)腔的包覆套，其中所述內(nèi)腔至少部分地或完全地用優(yōu)選能夠流動(dòng)的、尤其粘性的導(dǎo)熱介質(zhì)填充。所述包覆套構(gòu)造用于在壓力作用下破裂并且由此釋放導(dǎo)熱介質(zhì)。
[0004]借助如此構(gòu)造的連接器件能夠有利地在兩個(gè)有待相互連接的構(gòu)件之間產(chǎn)生導(dǎo)熱的連接，其中有利地在生產(chǎn)中能夠省掉導(dǎo)熱介質(zhì)的分配裝置或者分配的方法步驟。這樣構(gòu)造的能夠?qū)岬倪B接器件此外能夠有利地與有待連接的構(gòu)件、例如冷卻體連接、例如粘接并且因此有利地作為在制造過程中預(yù)裝配的組件。
[0005]能夠流動(dòng)的導(dǎo)熱介質(zhì)構(gòu)造用于流入或者壓入到有待橋接的縫隙中并且填充所述縫隙。導(dǎo)熱介質(zhì)的粘性優(yōu)選在加工溫度下是液態(tài)的、也就是自流動(dòng)的或糊狀的，并且因此在通過電路板形成的壓力作用下能夠流動(dòng)。
[0006]在優(yōu)選的實(shí)施方式中所述載體具有織物。所述織物例如是聚酰胺織物或聚酰亞胺織物。
[0007]在另一種實(shí)施方式中，所述載體具有載體膜。所述載體膜優(yōu)選包括塑料膜、尤其聚酰亞胺膜。在另一種實(shí)施方式中，所述載體膜由金屬膜構(gòu)成。所述載體優(yōu)選柔性地構(gòu)造。因此所述載體能夠有利地例如作為成卷制品以卷繞帶的形式制備。
[0008]在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述包覆套由塑料包覆套構(gòu)成。塑料包覆套例如通過聚酰亞胺包覆套、聚酰胺包覆套、包含或者由彈性體例如娃酮橡膠制成的包覆套來構(gòu)成。所述包覆套優(yōu)選具有包覆套壁，其中包覆套的壁厚優(yōu)選在3到10微米之間、進(jìn)一步優(yōu)選地在3到5微米之間。
[0009]導(dǎo)熱介質(zhì)優(yōu)選具有含硅酮的糊作為基質(zhì)。在其他實(shí)施方式中所述導(dǎo)熱介質(zhì)具有導(dǎo)熱的粘合劑作為基質(zhì)。導(dǎo)熱的粘合劑例如是一種交聯(lián)的、尤其是自身交聯(lián)地構(gòu)成的硅酮粘合劑。通過導(dǎo)熱介質(zhì)能夠有利地使半導(dǎo)體模塊或者電路板與冷卻體之間的縫隙在適應(yīng)各自的表面結(jié)構(gòu)情況下被導(dǎo)熱地橋接，并且因此在所屬縫隙中填充絕熱的空氣體積。
[0010]優(yōu)選地，導(dǎo)熱介質(zhì)具有導(dǎo)熱地構(gòu)成的填充顆粒、例如像氧化鋁或石墨顆粒一樣的陶瓷填充顆粒。所述填充顆粒因此有利地產(chǎn)生了包括所述填充顆粒和粘性基質(zhì)的連接器件的良好的整體導(dǎo)熱能力。
[0011]在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述包覆套由聚酰亞胺膜構(gòu)成。聚酰亞胺膜則產(chǎn)生連接器件良好的導(dǎo)熱能力，就這點(diǎn)而言所述包覆套破裂之后由導(dǎo)熱介質(zhì)包圍，并且在組件、例如大功率半導(dǎo)體與冷卻體連同導(dǎo)熱介質(zhì)連接在一起之后保留在所述有待連接的組件之間。所述包覆套優(yōu)選如此薄地構(gòu)造，從而使得所述包覆套作為囊體的體積的份額不能明顯妨礙通過導(dǎo)熱介質(zhì)完成的熱傳導(dǎo)。
[0012]在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，連接器件具有至少一個(gè)頂刺，其中頂刺與載體連接并且構(gòu)造及設(shè)置用于，在壓力作用到載體上時(shí)刺入到囊體的包覆套中并且因此釋放導(dǎo)熱介質(zhì)。借助頂刺能夠有利地在壓力作用下使得囊體容易破裂或脹裂。優(yōu)選地，所述連接器件對于每個(gè)囊體具有至少一個(gè)頂刺。頂刺優(yōu)選與載體連接。頂刺優(yōu)選是塑料頂刺、金屬頂刺或陶瓷構(gòu)成的頂刺。
[0013]頂刺優(yōu)選柔性地構(gòu)造，從而使得頂刺在刺穿囊體包覆套之后在可能與有待連接的組件的表面接觸情況下能夠扁平地抵靠在所述表面上。
[0014]在連接器件的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，囊體是球形的。由此囊體能夠成本低廉地例如通過傾倒安裝到載體上。在另一種實(shí)施方式中，囊體枕形地構(gòu)造。由此能夠?qū)⒛殷w有利地以機(jī)械的方式安裝到載體上。
[0015]囊體的包覆套例如能夠由至少兩個(gè)半包覆套拼合。對此能夠例如以導(dǎo)熱介質(zhì)填充第一半包覆套，并且隨后使第二半包覆套與第一半包覆套連接，從而使得導(dǎo)熱介質(zhì)被包含在由所述兩個(gè)半包覆套包圍成的中空腔中。所述半包覆套能夠例如互相插接連接、粘合連接或焊接。
[0016]囊體在球形的情況下優(yōu)選具有2毫米到5毫米之間的直徑。在枕形的情況下所述囊體則優(yōu)選具有2毫米到5毫米之間的厚度延展。
[0017]前述包覆套優(yōu)選具有額定破裂位置，所述額定破裂位置例如形式為縱向延伸的凹痕，其中所述包覆套構(gòu)造用于在施加壓力時(shí)在額定破裂位置處破裂并且釋放導(dǎo)熱介質(zhì)。
[0018]本發(fā)明還涉及一種連接裝置，其包括冷卻體和至少一個(gè)有待冷卻的電子結(jié)構(gòu)元件、例如大功率半導(dǎo)體。大功率半導(dǎo)體例如與電路板連接、尤其釬焊連接。所述連接裝置還具有至少一個(gè)按照前述類型的連接器件。冷卻體優(yōu)選具有凹槽，在所述凹槽中布置連接器件。電子結(jié)構(gòu)元件或電路板借助連接器件與冷卻體至少間接地導(dǎo)熱地連接，其中至少一個(gè)囊體的包覆套已釋放導(dǎo)熱介質(zhì)。
[0019]本發(fā)明還涉及一種用于將冷卻體與電子結(jié)構(gòu)元件連接起來的連接系統(tǒng)。所述連接系統(tǒng)包括冷卻體、前述連接器件和帶有有待冷卻的電子結(jié)構(gòu)元件的電路板，或者只有電子結(jié)構(gòu)元件而沒有電路板。
[0020]所述電子結(jié)構(gòu)元件例如是半導(dǎo)體模塊、尤其大功率半導(dǎo)體。大功率半導(dǎo)體例如是集成的半導(dǎo)體模塊例如微處理機(jī)、晶體三極管尤其場效晶體管，所述場效晶體管例如是MIS場效晶體管或MOS場效晶體管。
[0021]本發(fā)明還涉及一種用于將電路板或者半導(dǎo)體模塊與冷卻體導(dǎo)熱地連接起來的方法。
[0022]在所述方法中，具有至少一個(gè)載體和至少一個(gè)用粘性的導(dǎo)熱介質(zhì)填充的囊體的連接器件布置在所述冷卻體和所述電路板或者所述電子結(jié)構(gòu)元件之間，并且所述電路板被如此壓到所述冷卻體上，從而使得所述囊體的包覆套破裂并且釋放所述導(dǎo)熱介質(zhì)，并且所述導(dǎo)熱介質(zhì)在所述冷卻體和所述電路板之間產(chǎn)生導(dǎo)熱的連接。
[0023]優(yōu)選的是，在所述方法中使囊體的包覆套在冷卻體和電路板組裝在一起時(shí)借助至少一個(gè)頂刺或至少一個(gè)針刺破，從而使得粘性的導(dǎo)熱介質(zhì)從囊體中流出。
【附圖說明】
[0024]接下來借助附圖和其他實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明。其他有利的變型方案由附圖中和從屬權(quán)利要求中所描述的特征來給出。
[0025]圖1示出了具有電路板和冷卻體以及能夠?qū)岬倪B接器件的連接裝置的實(shí)施例；
[0026]圖2示出了圖1中所示的連接裝置，其中冷卻體與電路板連接并且囊體已釋放出導(dǎo)熱介質(zhì)；
[0027]圖3以俯視圖示出了圖1中所示的連接器件；
[0028]圖4以俯視圖示出了圖3中所示的連接器件的變型體；
[0029]圖5以剖視圖詳細(xì)示出了圖3中所示的連接器件的實(shí)施例；
[0030]圖6以剖視圖詳細(xì)示出了圖4中所示的連接器件的實(shí)施例；
[0031]圖7詳細(xì)示出了球形囊體的實(shí)施例以及用于制造所述球形囊體的示例性的方法；
[0032]圖8詳細(xì)示出了枕形囊體的實(shí)施例以及用于制造所述枕形囊體的示例性的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0033]圖1以剖視圖示意性地示出了用于連接裝置I的實(shí)施例。連接裝置I包括半導(dǎo)體模塊2，所述半導(dǎo)體模塊與電路板3連接。電路板3在該實(shí)施例中包括多個(gè)導(dǎo)熱的貫穿接觸件(Durchkontaktierung)，其中示例性地標(biāo)示出貫穿接觸件4。所述貫穿接觸件例如由銅柱體(也被稱為通路)構(gòu)成。連接裝置I還包括冷卻體5。冷卻體5在該實(shí)施例中由金屬塊構(gòu)成。冷卻體5具有凹槽6，其中在凹槽6中設(shè)置了導(dǎo)熱的連接器件。所述連接器件在該實(shí)施例中具有載體7和與載體7連接的囊體。其中示例性地標(biāo)示出囊體8。
[0034]囊體8具有包覆套(HUlle) 9，所述包覆套圍成中空腔。在所述中空腔中容納著粘性構(gòu)造的導(dǎo)熱介質(zhì)10。
[0035]冷卻體5還具有接板20，所述接板在該實(shí)施例中圍著凹槽6環(huán)繞地構(gòu)造。冷卻體5在該實(shí)施例中還具有冷卻肋，其中示例性地標(biāo)示出冷卻肋U。
[0036]凹槽6在該實(shí)施例中構(gòu)造成開口，所述開口由接板20包圍并且其中接板20的朝向電路板3的表面區(qū)域構(gòu)成所述凹槽的開口邊緣19。
[0037]所述囊體、如囊體8 一部分容納在凹槽6中并且其余部分從凹槽6中突出且超出開口邊緣19。
[0038]當(dāng)電路板3連同半導(dǎo)體模塊2 —起如箭頭所示的那樣裝配到冷卻體5上時(shí)，電路板3能夠以與半導(dǎo)體模塊2對置的側(cè)面將囊體的包覆套、如囊體8的包覆套9壓扁并且由此使其脹裂。例如由導(dǎo)熱糊或者導(dǎo)熱膠粘劑構(gòu)成的導(dǎo)熱介質(zhì)10能夠隨后流入到凹槽6中并且填充凹槽6。
[0039]圖2示出了圖1中已經(jīng)示出的連接裝置，其中電路板3連同半導(dǎo)體模塊2—起與冷卻體5連接。由此電路板3抵靠在環(huán)繞構(gòu)成的接板20的開口邊緣19上，所述開口邊緣由此構(gòu)成止擋并且構(gòu)成使電路板3相對于冷卻體5密封的邊緣。
[0040]圖2還示出了囊體8的由于電路板3朝冷卻體5擠壓而脹裂的包覆套，所述包覆套在圖2中示為脹裂的包覆套9'。導(dǎo)熱糊則由于電路板3朝冷卻體5的擠壓已經(jīng)能夠填充圖1中所示的凹槽6并且示為導(dǎo)熱介質(zhì)10'。電路板3因此能夠在導(dǎo)熱介質(zhì)10'為導(dǎo)熱膠粘劑的情況下與冷卻體5導(dǎo)熱地粘接。