掌桥专利:专业的专利平台
掌桥专利
首页

半导体部件布置、制造半导体部件布置的方法和散热装置

文献发布时间:2023-06-19 10:58:46


半导体部件布置、制造半导体部件布置的方法和散热装置

技术领域

本公开涉及一种半导体部件布置、制造半导体部件布置的方法、以及散热装置。

现有技术

半导体部件,尤其是功率半导体部件,诸如功率金属氧化物半导体场效应晶体管(所谓的功率MOSFET),通常作为在具有冷却表面(所谓的“散热板”、“外露焊盘”)的壳体中的部件被提供。存在不同的壳体设计,例如以名称TO220、D2PAK或DPAK已知的设计。

通常,容纳在壳体中的功率半导体部件旨在用于表面安装,并且也被称为表面安装部件或装置(SMD)。在操作期间,功率半导体部件加热,使得生成的热必须消散。在功率半导体部件于印刷电路板上的表面安装(所谓的SMD安装)中,这通常充当散热器。通常位于功率半导体部件的金属板上的上述散热板在印刷电路板上被分配金属安装表面(所谓的覆盖区)用于SMD安装,其中,印刷电路板上的覆盖区的面积大致与半导体部件的散热板面积对应。

一般来说,热通过热通孔,即经由金属化通孔(也称为热过孔)和经由导热膏(热接合材料),从印刷电路板传递到装置壳体。热过孔可以置于散热板下面或例如在印刷电路板中的直接附近。由于热过孔通常垂直于印刷电路板的平面延伸,所以热可以在短距离内消散,例如消散到装置壳体。

也会使用安装在部件壳体中的这种半导体部件,例如在用于电动汽车的充电装置中。在这里,非常高的功率损耗会在操作期间发生,使得冷却尤为重要。

由于产生了高电压(例如对于800 V电池),所以对绝缘也提出了高要求。关于绝缘和过电压保护的要求在各种标准中都被定义,例如在IEC60664-1标准(有时也被称为“Insuco标准”;Insuco=“绝缘协调”)中。

在一些应用中,由于电气绝缘规定,所以不允许使用热过孔。另一方面,在标准印刷电路板(PCB)的情况下,每个层级只有很小的铜层厚度(通常只有70微米,有时高达105微米或200微米,但很少有更多)可用。因此,使用标准电路板技术和使用标准覆盖区设计,功率部件通过其散热板发射的功率损耗可能不再被充分消散。

为了满足关于电气绝缘和散热的严格要求,已知的是从半导体部件开始,首先应用电气绝缘,然后借助于Al/Cu板应用所谓的热扩散,并且然后应用进一步的散热。在这方面,来自Bergquist-Henkel公司的所谓的热包层隔离金属衬底(保护名称IMS)是已知的。存在允许良好散热的其他技术,但是另一方面,它们不提供足够的电气绝缘,并且有时具有使焊接更困难的其他缺点,诸如公差。

总的来说,尤其是关于所提到的标准,它们会遭遇问题:标准电路板不允许所需的电气绝缘和必要的冷却(即散热)同时实现。这导致了绝缘协调中的目标冲突。

发明内容

在这种背景下,本公开的目的是提供半导体部件布置和/或制造半导体部件布置的方法和/或用于半导体布置部件的散热装置的有利的进一步发展。尤其,目的是能够克服上面具体描述的至少个别的缺点或所有缺点。尤其,还旨在创建一种热缓冲的器件,以缓冲与温度上升相关联的短期功率峰值。

根据第一方面,具体描述一种具有至少一个半导体部件和印刷电路板的半导体部件布置。

根据进一步的方面,具体描述一种制造半导体部件布置的方法。

根据本公开的第三方面,具体描述一种电气电路,该电气电路包括半导体部件布置。

根据第四方面,具体描述一种用于半导体部件布置的散热装置。

半导体部件布置具有布置在半导体部件与印刷电路板之间的金属块,尤其是第一金属块,该金属块借助于焊接接缝连接到半导体部件的电气连接部,尤其是第一电气连接部,并且借助于另外的焊接接缝连接到印刷电路板的至少一个导电带。尤其,金属块被焊接到导电带的外露安装表面。“外露”尤其指安装表面——尤其是用于生产另外的焊接接缝的安装表面——没有被阻焊剂覆盖。在已经生产另外的焊接接缝后,安装表面用焊锡覆盖,尤其是局部或完全覆盖,并且由第一金属块覆盖。在延伸变型中,导电带完全或局部由蚀刻铜层形成,该蚀刻铜层尤其施加于印刷电路板的绝缘载体。

在有利的设计中,金属块具有在远离印刷电路板并且朝向半导体部件的方向上的延伸,该延伸至少与半导体部件在该方向上从第一电气连接部朝向印刷电路板测量的延伸一样大。如果半导体部件布置在壳体中,则半导体部件的延伸被理解为其延伸包括壳体。

金属块的这种集成的有利结果是,当从在操作中加热的半导体部件的方向观察时,热扩散,即促进热传输的热流的传播,借助于在电气绝缘之前应用的与先前的热导体相比更宽的热导体发生,电气绝缘同时创建热屏障。尤其,第一热扩散可以在电气连接部与金属块之间的连接处实现。第二热扩散可以发生在与导电带的连接处。此外,由半导体部件消散的热的尤其良好的侧向传播可以在比较厚的金属块内实现。

以这种方式,可以改进半导体部件与印刷电路板之间的连接的导热性,从而改进散热。这也使符合标准的绝缘成为可能,并且绝缘协调的冲突目标以有利的方式解决。

根据实施例,半导体部件布置具有金属体,该金属体并入印刷电路板中。金属块借助于另外的焊接接缝连接到金属体。尤其,金属体包括外露的安装表面。

在延伸变型中,金属体形成导电带的区段,导电带的其余部分尤其由蚀刻铜层形成。例如,导电带背对印刷电路板的基体的表面,包括金属体背对印刷电路板的基体的表面,完全布置在单个平面中。在延伸变型中,金属体被预先制造,并且随后被附接到印刷电路板的基体。

在这种情况下,第一热扩散也可以在电气连接部与金属块之间的连接处实现。第二热扩散也可以发生在至金属体的连接处,该金属体被并入印刷电路板中。

借助于在电气连接部与金属块之间及在金属块与导电带或金属体之间的连接处的热扩散,因此,甚至有可能实现额外的热扩散。获得的额外优势是,金属块和(如果存在的话)金属体也有热缓冲作用,使得其作为散热器也可以是有效的。通过增加导热材料的质量和它们的空间范围,改进到位于更深的各个层中的热扩散,并且因此,更多的热被更有效地消散到壳体或其他散热器中。此外,由功率峰值引起的短期温度升高可以通过传导路径中增加的热有效质量来缓冲。

在一个实施例中,半导体部件具有至少一个额外电气连接部,优选地为多个额外电气连接部。半导体部件布置包含至少一个金属块组,该金属块组包括第一金属块和至少一个另外的金属块,优选地为多个另外的金属块,其中,尤其,每个额外金属块都被分配到额外电气连接部中的一个。属于金属块组的额外金属块的数量优选地等于额外电气连接部的数量。金属块组的该金属块或每个额外金属块被插入在半导体部件的该电气连接部或相应的额外电气连接部与印刷电路板之间。尤其,额外金属块中的每一个的一侧被焊接到另外的电气连接部中的一个,并且另一侧被焊接到印刷电路板的另外的导电带。

这允许,例如,每个电气连接部被分配一个金属块,每个金属块都用于至印刷电路板的导电和导热连接。

在一个实施例中,半导体部件被安装在壳体中,其中,半导体部件的第一电气连接部连接到第一金属板,该第一金属板固定到壳体。这种金属板具有暴露于壳体的表面,并且被称为散热板。换言之,半导体部件具有壳体,并且第一电气连接部由第一金属板的暴露于壳体的表面形成。外露表面的尺寸主要满足对散热的要求;通常,自由表面的大小为至少一平方毫米。

在延伸变型中,半导体部件的第二电气连接部连接到第二金属板,该第二金属板附接到壳体——即尤其是由第二金属板的外露表面形成。此外,半导体部件的第三电气连接部可以连接到第三金属板,该第三金属板附接到壳体——即尤其是由第三金属板的外露表面形成——并且尤其,半导体部件的第四电气连接部可以附接到第四金属板,该第四金属板附接到壳体,即尤其是由第四金属板的外露表面形成。

然而,在备选的、优选的延伸变型中,半导体部件的第二电气连接部和任何另外的电气连接部作为相应的连接部的引脚从壳体中伸出来。

在一个实施例中,第一金属块具有面向相反方向的第一端面和第二端面,并且在其第一端面上借助于焊接接缝连接到第一金属板的板表面(其尤其是外露表面),并且在其第二端面上借助于另外的焊接接缝连接到印刷电路板的导电带。相应地,另外的金属块(尤其是第二金属块、第三金属块或第四金属块)中的每一个可以具有面向相反方向的第一端面和第二端面,并且在其第一端面上可以借助于相应的另外的焊接接缝连接到半导体部件的相应的另外的电气连接部,即尤其是连接到第二电气连接部或第三电气连接部或第四电气连接部,并且在其第二端面上可以借助于焊接接缝连接到印刷电路板的相应的另外的导电带。这样的实施例尤其适合于表面安装。

相应的金属块的第一端面上的焊接接缝和/或第二端面上的焊接接缝可以优选地借助于回流焊接来实施。优选的是,借助于焊接接缝连接到金属块的导电带是印刷电路板的外部层的部分,或借助于焊接接缝连接到金属块的每个导电带是印刷电路板的外部层的部分。

在一个实施例中,金属块组的金属块——尤其是第一金属块和另外的金属块或多个另外的金属块,例如第二金属块或第二和第三金属块或第二、第三和第四金属块——的所有第一端面都在第一平面中延伸,并且金属块组的金属块的所有第二端面都在第二平面中延伸,其中,第一平面和第二平面尤其是相互平行。

在一个实施例中,金属块组的金属块在侧向上彼此相邻布置。在侧向上彼此相邻是指相对于任意取向参考平面彼此相邻,其中,术语“彼此相邻”并不是指成一排的固定布置,但是根据需要,不同的布置是可能的。优选地,在平面视图中,金属块相对于彼此偏移地布置在印刷电路板的主延伸平面上。

在延伸变型中,金属块组的金属块的侧向外侧部分或完全被它们共同的电气绝缘外壳覆盖。例如,外壳尤其是由塑料制成;换言之,外壳是塑料体,金属块是用该塑料体封装的。尤其,金属块组是预先制造的。换言之,金属块组的金属块通过外壳相对于彼此固定在适当的位置,其中,静止固定优选地是在包住的金属块组连接到印刷电路板之前(尤其是在它被焊接到印刷电路板之前)执行的。以这种方式,印刷电路板可以尤其容易地配备有包住的金属块组和部件。因此,可以实现金属块相对于彼此并且相对于印刷电路板的导电带或部件的电气连接部的尤其简单和/或精确的对准。

金属块或任何给定的金属块在平行于第一平面和/或第二平面的任何平面中具有分配给其的一致的横截面,这一事实可以实现简单的成形,并且因此实现廉价的成形。这意味着,当考虑单个金属块时,它将具有一致的横截面,但是当考虑多个金属块时,它们在给定的平面中可以具有彼此相比相同的或不同的横截面。例如,金属块是立方形的并且具有平行的侧,尤其是相对于第一平面和第二平面。关于便利的表面安装组件和/或有利的热扩散,在延伸变型中,第一金属块的横截面可以比另一金属块的横截面或任何其他金属块的横截面大,至少大几倍。

在一个实施例中,第一金属块的第一端面比第一金属板的板表面大。尤其,焊接接缝贯穿整个区域在第一金属板和第一金属块之间延伸,在该区域中,板表面与第一金属块的第一端面(16)叠置。以这种方式,可以实现尤其良好的热扩散。例如,第一金属块在侧向上突出于第一金属板之外。金属块的边缘长度优选地在其在侧向上突出于金属板之外的方向上比金属板在同一方向上的边缘长度大至少30%。

在便利设计中,每个焊接接缝都包括焊锡层。在另外的实施例中,在金属块或多个金属块上的相应的第一端面和相应的第二端面具有适合于焊接过程的钝化。

在一个实施例中,第一金属块具有面向相反方向的第一端面和第二端面,在其第一端面上借助于焊接接缝连接到第一金属板的板表面,并且在其第二端面上借助于另外的焊接接缝连接到并入印刷电路板中的金属体。在延伸变型中,第二金属块具有面向相反方向的第一端面和第二端面,在其第一端面上借助于焊接接缝连接到半导体部件的第二电气连接部,并且在其第二端面上连接到并入印刷电路板中的第二金属体。此外,第三金属块可以具有面向相反方向的第一端面和第二端面,在其第一端面上借助于焊接接缝连接到半导体部件的第三电气连接部,并且在其第二端面上连接到并入印刷电路板中的第三金属体,其中,尤其,规定第四金属块具有面向相反方向的第一端面和第二端面,并且在其第一端面上借助于焊接接缝连接到半导体部件的第四电气连接部,并且在其第二端面上连接到并入电路板中的第四金属体。

在实施例中,相对于印刷电路板的主延伸平面,与第一金属块相比,导电带的外露安装表面(第一金属块被焊接到该外露安装表面)或并入印刷电路板中的第一金属体具有较大的表面延伸。例如,在印刷电路板的主延伸平面的平面视图中,金属体的表面或安装表面比第一金属块的表面大至少30%。这甚至使进一步的热扩散和尤其高的整体热扩散成为可能。

根据实施例,半导体部件的第二电气连接部的引脚和尤其第三电气连接部的引脚和尤其第四电气连接部的引脚被焊接到印刷电路板的相应的另外的导电带和/或并入印刷电路板中的另外的金属体上,或备选地,借助于通孔安装件被焊接到印刷电路板的相应的另外的导电带和/或并入印刷电路板中的金属体。在该实施例中,例如,布置只可以包括第一金属块,而不包括具有另外的金属块的金属块组。

为了焊接到导电带上,引脚可以优选地实施为所谓的SMD引脚(SMD=表面安装装置)。由于第一金属块,所以应当确保SMD引脚设置有足够的焊料体积来弥补由此产生的高度差。根据简单且不贵的实施例,在焊接接缝的区域中,关于相应的金属块在其相应的第一端面上和在其相应的第二端面上设置焊锡层,和/或在焊接接缝的区域中,在相应的引脚与焊接到该引脚的导电带(8)之间设置焊锡层。

在一个实施例中,金属块由铜制成和/或至少一个另外的金属块由铜制成。铜不仅具有良好的导电性,而且具有良好的导热性,并且还具有适合于本发明的蓄热能力。在一种包含铜的设计中,也可想到用于金属块和/或至少一个另外的金属块的其他合金。关于同样期望的蓄热性能,优选的是金属块或相应的金属块具有垂直于其第一端面的厚度,该厚度与印刷电路板的导电带的厚度的倍数对应。

在另外的实施例中,并入印刷电路板中的金属体和/或并入印刷电路板中的每个另外的金属体,尤其是第二金属体和/或第三金属体和/或第四金属体,在垂直于印刷电路板的主要延伸平面的方向上具有厚度,该厚度至少为导电带或相应的另外的导电带在与相应的金属体相邻的区域中的厚度的倍数。在另外的实施例中,金属体和/或(多个)另外的金属体由铜制成。在这方面,除了该金属块或多个金属块,并入印刷电路板中的金属体或金属体中的任一者都可以充当(多个)额外散热器,并且提供热缓冲器,以缓冲由于温度升高而引起的半导体部件的短期功率峰值。

如在一些优选实施例中,当半导体部件是功率半导体部件,尤其是功率金属氧化物半导体场效应晶体管(功率MOSFET)时,本发明尤其有利。尤其,它可以是一种半导体部件,该半导体部件在按照预期操作时产生2瓦或更多的功率损耗和/或在按照预期操作时打开之后加热至少10摄氏度。尤其,它可以是一种半导体部件,该半导体部件被设计为以至少1安培的电流强度在24 V下或以例如0.5安培的电流强度在48 V下操作。

关于印刷电路板,标准印刷电路板是优选的。根据一个实施例,电路板是印刷电路。在延伸变型中,印刷电路板具有两个外部铜层和在这两个外部铜层之间的厚度为至少0.4毫米的三个预浸料,或印刷电路板具有四个铜层和在每两个相邻的铜层之间的至少一个预浸料,在有利的设计中有三个预浸料,尤其是具有至少0.4毫米的厚度。表达“厚度为至少0.4毫米的三个预浸料”尤其指一种事实,即三个预浸料一起具有至少0.4毫米的总厚度。“预浸料”尤其指具有玻璃纤维增强(环氧)树脂的板材,例如以名称FR-4已知的材料。尤其,预浸料是用反应树脂预浸渍的纺织纤维基质半成品,该纺织纤维基质半成品在印刷电路板的制造期间,优选地在温度和/或压力的作用下,固化,并且因此在完成的印刷电路板中是固化的。这种电路板作为标准印刷电路板是可用的。

在一个实施例中,在其背对半导体部件的一侧,印刷电路板以导热方式连接到散热器,尤其是借助于热接合部,其中,尤其规定散热器连接到冷却剂回路。以这种方式,可以实现在操作期间由半导体部件所产生的热的尤其有效的消散。

借助于单独的特征或多个所描述的特征,与使用标准印刷电路板的传统技术相比,产生热的功率半导体部件与散热器之间的总热阻可以显著降低。印刷电路板(也被称为衬底)由于单次或多次热扩散在大的横截面中被热渗透,使得高热流仍然可以流动,该印刷电路板提供标准所要求的基本电气绝缘,该印刷电路板同时充当热屏障并且该印刷电路板位于半导体部件与散热器之间的热流中。作为备选或额外于液冷装置,也可以考虑使用装置壳体作为散热器。关于金属块或多个金属块,有广泛的设计自由度。该布置在所有类型的电子组件中都尤其有利,该电子组件具有高功率损耗并且该电子组件满足绝缘协调标准的要求,其中,根据本公开可以利用标准印刷电路板有利地满足这些要求。

在一个实施例中,电气电路是充电装置(尤其是所谓的机载充电器)的电路、(功率)输出级、发动机控制单元或用于机动车辆的电气化的另一个装置的电路。在所有应用中,半导体部件布置都使产生余热的功率半导体部件的有效散热成为可能。

在制造半导体部件布置的方法的第一步骤中,提供印刷电路板、具有至少一个电气连接部的半导体部件以及至少一个金属块。在有利的延伸变型中,提供预制的、包住的金属块组,该金属块组具有第一金属块和至少一个另外的金属块以及外壳。

在另外的方法步骤中,第一电气触头借助于焊接接缝连接到第一金属块的第一端面,并且尤其是之后立即,第一金属块的位于第一金属块的与第一端面相对的一侧上的第二端面借助于焊接接缝或如果第一金属体被并入印刷电路板中的话,则借助于集成到印刷电路板中的金属体连接到印刷电路板的导电带。如果提供了预制的、包住的金属块组,尤其是在另外的方法步骤中——优选地是在导电带或金属体与第一金属块的第二端面之间形成焊接接缝的同时和/或在第一电气触头与第一金属块的第一端面之间形成焊接接缝的同时——预制的、包住的金属块组的另外的金属块(32、33、34)借助于焊接接缝(14)插入另外的电气连接部(22、23、24)与印刷电路板(5)之间。

在可能的延伸变型、优点和效果方面,参考说明书的其余部分。在一个实施例中,第一电气连接部连接到半导体部件的部件壳体的金属板(所谓的散热板)和/或金属板被施加至用作散热器的金属块并且用于借助于表面安装技术(SMT)——尤其是借助于回流焊接进行热扩散。在延伸变型中,散热器然后借助于另一SMT过程——尤其是借助于回流焊接——固定到印刷电路板,优选地是在导电带上或在并入印刷电路板中的金属体上。

在一个实施例中,散热装置包括多个金属块,这些金属块在侧向上布置成彼此相邻并且在其侧向外部表面上被它们共同的电气绝缘外壳覆盖。金属块优选地由铜制造。外壳尤其由塑料制造;尤其,金属块用塑料外壳封装。具有包住的金属块的散热装置优选地被设计为焊接到印刷电路板。尤其,散热装置由预制的金属块组形成。

在一个实施例中,每个金属块都具有延伸跨越其外部表面的第一端面和延伸跨越其外部表面的第二端面,其中,焊锡层被施加至每个第一端面和每个第二端面。在可能的改进、效果和优点方面,参考说明书的其余部分——尤其是在说明书涉及金属块组的地方。

附图说明

在下面,参考附图描述本发明的优选的示例性实施例。在附图中:

图1示出了按照优选的示例性实施例根据本发明的散热装置的示意性侧视图;

图2示出了图1所示的散热装置在图1所示的观察方向II上的前视图;

图3示出了按照第二优选的示例性实施例根据本发明的散热装置的前视图;

图4示出了按照第一优选的示例性实施例根据本发明的半导体部件布置的剖视图;

图5示出了按照第二优选的示例性实施例根据本发明的半导体部件布置的剖视图;

图6a示出了按照第三优选的示例性实施例根据本发明的半导体部件布置的剖视图以及

图6b示出了图6a所示的半导体部件布置在图6a所示的观察方向VIb上的平面视图。

具体实施方式

图4所示的半导体部件布置1包括图1和图2所示的散热装置2,所以描述互相耦合在一起。半导体部件布置1包括半导体部件3,该半导体部件3安装在壳体4中并且因此在图中没有被更详细地示出。所使用的示例是所谓的功率MOSFET,即功率金属氧化物半导体场效应晶体管。半导体部件3借助于散热装置2连接到印刷电路板5,在示例中,该印刷电路板5具有三个所谓的预浸料,该预浸料在图示中组合成电气和热绝缘中间层6以及两个外部铜层7。图4示意性地示出了,上部铜层7包括由铜制造的多个导电带8,为了简单起见,该导电带8一致带有相同的附图标记。结合图1和图2,将清楚的是铜层7在本示例性实施例中包括至少四个导电带8,它们中的一个导电带位于间隙9的在图4中的左手侧,该间隙9以垂直于绘图平面的条状物的形状延伸,并且至少四个导电带8中的三个另外的导电带8位于间隙9的右手侧并且依次借助于另外的条状物形状的间隙彼此分开,该条状物形状的间隙在剖面中不可见并且垂直于间隙9延伸。在其背对半导体部件3的一侧,印刷电路板5借助于所谓的热接合部10连接到散热器11,该散热器11被冷却剂(例如水)渗透以借助于冷却剂回路(未示出)进行散热。

半导体部件3具有第一电气连接部21、第二电气连接部22、第三电气连接部23和第四电气连接部24,第一电气连接部21被壳体4覆盖,其中,在图4中,第三连接部23和第四连接部24被第二连接部22隐藏。

散热装置2包括比较大的第一金属块31、比较小的第二金属块32(也在图4中的剖视图中示出)以及第三金属块33和第四金属块34,该第三金属块33和该第四金属块34具有类似于第二金属块32的大小并且在图4的观察方向上布置在第二金属块32的后面。四个金属块31、32、33和34在功能方面形成预制的金属块组,以将半导体部件3连接到印刷电路板5。为此目的,第一金属块31布置在位于壳体4中的半导体部件3与印刷电路板5之间,并且金属块32、33和34分别布置在电气连接部22、23和24中的一个与印刷电路板5之间。

在示例中,第一电气连接部21金属地连接到固定到壳体4的第一金属板13(所谓的散热板)。金属板13并且因此第一电气连接部21借助于焊接接缝14以导电方式连接到第一金属块31,焊接接缝14具有在图4中的横截面中所示的焊锡层15。图1示出了焊锡层15被施加至第一金属块31的第一端面16。第一金属块31的第一端面16与第二金属块32的第一端面16、第三金属块33的第一端面16和第四金属块34的第一端面16一起位于共同的第一平面18中。对应地,在相对的一侧上,第一金属块31的第二端面17与第二金属块32的第二端面17、第三金属块33的第二端面17和第四金属块34的第二端面17一起位于第二平面20中。在该示例中,焊锡层15被施加至每个第一端面16和每个第二端面17。第一金属块31借助于施加至其第二端面17的焊锡层15导电地连接到在图4中位于其下面的印刷电路板5的导电带8。如从图中显而易见的,为了清楚起见,所有焊锡层都被一致标记为15,并且为了清楚起见,分别由焊锡层15形成的所有焊接接缝都被一致标记有附图标记14。图4中的剖视图示出了第一金属板13的板表面19,其已经连接到焊锡层15。

如从图1和图2中可以尤其看到的,金属块31、32、33、34在侧向上彼此相邻布置。图2示出了它们相对于绘图平面并排的分布式布置。在示例中,三个金属块32、33、34具有彼此相同的尺寸,并且相对于散热装置2的横向方向Q布置成具有相应的中间距离的一排。相比之下较大的金属块31在垂直于横向方向Q的纵向方向L上与它们间隔开。图1示出了金属块31-34的侧向外部表面25的几乎整个高度都被由塑料制成的电气绝缘外壳26包住。金属块31-34与外壳一起形成预制的金属块组,该外壳将金属块31、34相对于彼此固定在固定位置处。当印刷电路板5配备有用于生产半导体部件布置1的部件时,具有包住的金属块31-34的金属块组作为一个部件被安装在印刷电路板上,并且随后被焊接到导电带8和/或电气连接部21-24。

在垂直于端面16、17的横截面平面中,第一金属块31的横截面比其他金属块32-34中的每一个的横截面都大。图4示出了第一金属块31的第一端面16和形成在其上的焊锡层15的表面面积比金属板13的相邻板表面19大,该金属板13作为所谓的散热板附接到壳体4。

还从图4中显而易见的是,第二电气连接部22的引脚22借助于焊锡层15焊接在第二金属块32的面向焊锡层的端面16上,该引脚22在其自由端处弯曲成与施加至第二金属块32的焊锡层15平行。在其相对的端面17中,金属块32借助于在那里施加的焊锡层15焊接到也在图4中示出的导电带8,该导电带8在间隙9的右侧延伸。

在示例性实施例中,规定所有金属块31、32、33、34都由铜制成。

仅仅选择具有除第一电气连接部21之外的第二电气连接部22、第三电气连接部23和第四电气连接部24的实施例作为示例。例如,如果半导体部件3是MOSFET,则除了两个另外的电气连接部22、23之外,它通常只具有第一电气连接部21。因此,除了第一金属块31之外,散热装置在这种情况下有利地具有仅两个另外的金属块32、33。具有更大数量的另外的电气连接部和另外的金属块(例如五个)的实施例也是可能的。

图3示出了根据本发明的散热装置2的第二优选的示例性实施例。为了将两个半导体部件3连接到印刷电路板5,两个金属块组被共同的绝缘外壳26包住,该两个金属块组中的每一个都包括图1和图2所示的四个金属块31-34。

图5中所示的根据本发明的半导体部件布置1的第二优选的示例性实施例与图4的实施例的不同在于只有第一金属块31存在。金属块32-34和外壳26并不存在。金属块31借助于两个焊接接缝14在壳体4的金属板13(散热板)与导电带8之间焊接在适当的位置,并且因此被插入在半导体部件3与印刷电路板5之间的热路径中,每个焊接接缝都由焊锡层15形成。半导体部件3的第二电气连接部22的引脚22’与图4的实施例相比已经延伸,并且在其自由的、再次成角度的纵向端处借助于由焊锡层15形成的焊接接缝14焊接到导电带8上,该导电带8借助于间隙9与电气连接到第一电气连接部21的导电带8电气隔离。如在图4中,半导体部件的第三电气连接部23的引脚23’和第四电气连接部24的引脚24’被引脚22’隐藏,然而,如同引脚22’,它们以相同的方式焊接到另外的导电带8上。

图6a和图6b示出了根据本发明的半导体部件布置1的第三优选的示例性实施例,其中再次,可比较的细节或与在前的实施例对应的细节用相同的附图标记来标记。第一金属体27、在侧向上离第一金属体27一段距离的第二金属体28、以及在图6a的观察方向上在第二金属体28后面间隔开一段距离的第三金属体29全部都并入印刷电路板5中,使得示例中相应的外露金属表面终止成与印刷电路板5的顶侧齐平。第一金属块31(如同金属体27-30一样由铜组成)借助于由焊锡层15形成的焊接接缝14通过表面接触焊接到第一金属体27上。另一个半导体部件3,其是安装在壳体4中的功率半导体部件,借助于由焊锡层15形成的另外的焊接接缝14焊接到金属体31的相对的表面上。在过程中,半导体部件3的第一电气触头22再次连接到金属板13,该金属板13与焊锡层15相邻。

如图所示,第一金属板31的导热横截面比金属板13(散热板)的导热横截面大,并且第一金属体27的导热横截面比第一金属块31的导热横截面大。因此,实现了倍增,即累积的热扩散。

通过从一个施加在另一个之上的多个铜层进行电镀,第一金属体27可以已经形成在印刷电路板5的分配腔中,例如使用掩模。

在示例中,半导体部件3还具有第二电气连接部2和第三电气连接部23,引脚22’、23’从这些电气连接部中的每一个被引出壳体4。引脚22’和23’以一定角度弯曲。引脚22’在成角度的区段上穿过插入第二金属体28中的镀通孔,引脚22’已经焊接至镀通孔的孔壁。引脚23’以相似的方式穿过第三金属体29中的镀通孔,并且导电焊接到其壁。在垂直于印刷电路板5的观察平面中,金属体27-29的厚度因此比导电带8的厚度大得多。第一金属体27和/或第二金属体28和/或第三金属体29可以电气连接到印刷电路板5的相应的导电带8(未被包括在图6中)。

本发明并不会因为基于其的描述而受限于示例性实施例。相反,本发明包括每个新特征和特征的每个组合,其尤其是包括示例性实施例和专利权利要求书中的特征的每个组合。

相关技术
  • 半导体部件布置、制造半导体部件布置的方法和散热装置
  • 膏状热固化性树脂组合物、半导体部件、半导体安装品、半导体部件的制造方法、半导体安装品的制造方法
技术分类

06120112752851