[发明专利]用于半导体功率模块的排热组件

权利要求书

1.一种用于半导体功率模块(1)的排热组件(20)，所述排热组件具有三个堆叠的接合配对件(24、26、28)，所述接合配对件通过第一焊料层(22A)和第二焊料层(22B)材料配合地相互连接，其中所述第一焊料层(22A)形成在导电的第一接合配对件(24)和电绝缘的中间接合配对件(26)之间，并且所述第二焊料层(22B)形成在电绝缘的所述中间接合配对件(26)和导电的第二接合配对件(28)之间，其中所述第一接合配对件(24)是待排热的第一导体迹线，在所述第一导体迹线上施加有第一电压电势，其中所述第二接合配对件(28)是用作散热器的第二导体迹线，在所述第二导体迹线上施加有与所述第一电压电势不同的第二电压电势，并且其中所述中间接合配对件(26)是电绝缘的中间层(26A)，所述中间层在所述第一接合配对件(24)和所述第二接合配对件(28)之间形成电绝缘的散热路径。

2.根据权利要求1所述的排热组件(20)，其特征在于，电绝缘的所述中间层(26A)具有在20W/mK至200W/mK范围内的良好至非常好的导热率。

3.根据权利要求1或2所述的排热组件(20)，其特征在于，所述第一接合配对件(24)和所述第二接合配对件(28)具有固定的高度，并且彼此具有预定的间距(H)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的排热组件(20)，其特征在于，所述第一焊料层(22A)由具有第一熔化温度的第一焊剂形成，并且所述第二焊料层(22B)由具有更高的第二熔化温度的第二焊剂形成，并且其中所述第一接合配对件(24)具有向上敞开以填充所述第一焊剂的焊料补偿开口(14)，所述第一焊剂从所述焊料补偿开口续流到所述第一接合配对件(24)和所述中间接合配对件(26)之间的间隙中以填充所述间隙。

5.根据权利要求4所述的排热组件(20)，其特征在于，在开有所述焊料补偿开口(24.1)的情况下，在所述第一接合配对件(24)的可焊接表面和所述中间接合配对件(26)的第一可焊接表面(26.1)之间整面地形成所述第一焊料层(22A)。

6.根据权利要求4或5所述的排热组件(20)，其特征在于，在所述中间接合配对件(26)的第二可焊接表面(26.2)和所述第二接合配对件(28)的可焊接表面之间整面地形成所述第二焊料层(22B)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的排热组件(20)，其特征在于，所述中间接合配对件(26)是DBC基底或AMB陶瓷基底或IMS基底或纯硅块。

8.根据权利要求7所述的排热组件(20)，其特征在于，第一铜结构形成所述中间接合配对件(26)的第一可焊接表面(26.1)，并且第二铜结构形成所述中间接合配对件(26)的第二可焊接表面(26.2)。

9.一种半导体功率模块(1)，具有多个半导体器件(3L、7A、7B)和根据权利要求1至8中任一项所述的至少一个排热组件(20)，其中所述半导体器件(7A、7B、3L)分别布置在施加有第一电势的发射极导体迹线(9B)和施加有第二电势的用作散热器的集电极导体迹线(11B)之间，并且其中所述至少一个排热组件(20)在所述发射极导体迹线(9B)和用作散热器的所述集电极导体迹线(11B)之间形成电绝缘的排热路径。

10.一种用于连接层堆叠的方法，所述层堆叠由根据权利要求1至8中任一项所述的排热组件(20)的三个接合配对件(24、26、28)构成，并且在所述排热组件(20)中，被实施为待排热的第一导体迹线的导电的第一接合配对件(24)和被实施为第二导体迹线且用作散热器的导电的第二接合配对件(28)具有固定的高度，并且彼此具有预定的间距(H)，所述方法包括以下步骤：

将第一焊膏施加到导电的所述第一接合配对件(24)的可焊接表面上和电绝缘的所述中间接合配对件(28)的第一可焊接表面(26)上，使得在所述第一接合配对件(24)和所述中间接合配对件(26)之间的间隙被所述第一焊膏填充，所述第一焊膏的第一焊剂具有第一熔化温度；

以所述第一焊膏填充所述第一接合配对件(24)中的向上敞开的焊料补偿开口(24.1)；

将第二焊膏施加到所述中间接合配对件(26)的第二可焊接表面(26.2)上和所述第二接合配对件(28)的可焊接表面上，使得在所述中间接合配对件(26)和所述第二接合配对件(28)之间的间隙被所述第二焊膏填充，所述第二焊膏的第二焊剂具有更高的第二熔化温度；

在回流焊炉中将所述层堆叠加热到高于所述第二熔化温度的温度，然后使所述层堆叠冷却，使得在冷却阶段期间，所述第二焊料层(22B)先固化，而所述第一焊料层(22A)仍处于熔融状态，并且出现所述中间接合配对件(26)的沉降以及所述中间接合配对件(26)与所述第二接合配对件(28)的整面连接，其中在所述中间接合配对件(26)和所述第一接合配对件(24)之间的现在更大的间隙被来自向上敞开的所述焊料补偿开口(24.1)的熔融焊剂重新填充，使得在开有所述焊料补偿开口(24.1)的情况下实现所述中间接合配对件(26)与所述第一接合配对件(24)的整面连接。