[发明专利]用于制造具有冷却装置的变流器系统的方法和变流器系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造方法和一种具有冷却装置的特定的变流器系统。这种变流器系统作为具有布置于其上的大功率半导体模块的冷却装置公知。这种大功率半导体模块的变流器电路普遍由至少一个衬底组成，该衬底在它那方面具有导体带。在这些导体带上布置、相互连接有大功率半导体元件并且大功率半导体元件与外部接口连接。

背景技术

例如由DE 10355925A1公开了上述类型的大功率半导体模块。那里所公开的大功率半导体模块具有至少一个衬底，该衬底具有适于电路地设置的导体带，其中，在这些导体带上设置大功率半导体元件和隔离件。所述元件与由至少两个金属箔层及各一个设置于两个金属箔层间的电绝缘箔层组成的交替性的箔复合体来导电连接。为此，箔复合体具有接触球块和镀通部。该箔复合体与大功率半导体元件和隔离件借助超声波焊接导电连接。

通常这种大功率半导体模块力配合地设置在冷却装置上。为此，大多在大功率半导体模块与冷却装置之间设置有螺栓连接件或者夹紧连接件。在这种力配合的连接件中，连接副之间一般情况下设置有导热层。但为此使用的导热膏与金属相比，特别是与铜和铝相比导热能力低。

发明内容

本发明基于如下任务，即，提供一种制造方法和变流器系统的一种具有优点构造方案，其中，向冷却装置的热传导特别有效地构成。

该任务依据本发明通过一种具有权利要求1特征的方法和具有权利要求8特征的主题得以解决。优选的实施方式在各自的从属权利要求中予以说明。

本发明的设想由如下所要制造的变流器系统出发，该变流器系统具有优点地具有冷却装置和至少一个变流器电路。在这种情况下，冷却装置从它那方面由金属成型体组成，该金属成型体具有主面的至少一个平坦区段和与该主面相对地具有大量冷却机构。

至少一个变流器电路从它那方面由具有大量第一导体带的至少一个衬底组成，其中，至少一个大功率半导体元件设置在至少一个第一导体带上并借助连接装置与至少一个另外的大功率半导体元件和/或者至少一个另外的第一导体带适于电路地连接。具有优点的是，连接装置由至少一个电绝缘箔和导电箔构成。

变流器电路的尽可能所有导电的材料配合连接均构成为依据现有技术的压力烧结连接。依据本发明，在这里变流器电路也与冷却装置也材料配合地连接。为此，变流器电路的各衬底的与冷却装置主面各所分配的平坦区段的那种连接构成为压力烧结连接。

这种变流器系统的制造的特征在于下列主要方法步骤的顺序，其中，该变流器系统具有带金属成型体的冷却装置并具有至少一个衬底，可以将变流器电路的其他部件设置在该衬底上：

·提供压力烧结装置的具有用于容纳冷却装置的凹处的对压件，其中，该凹处构成为冷却装置的阴模；在这种情况下，凹处作为阴模不必完全仿照冷却装置。凹处以如下方式构成就足够了，即，足以确保冷却装置意外扭曲。

·将冷却装置设置在对压件内；在这种情况下，无需冷却装置主面的平坦区段与对压件的主面齐平或者与对压件的主面对准；

·将变流器系统的至少一个衬底设置在冷却装置主面所分配的平坦区段上，其中，衬底和冷却装置的各接触面分别在所要连接的区域内具有可烧结的表面，并且其中，在这些所要连接的区域之间设置适当稠度的烧结金属；

·向衬底和冷却装置导入压力和温度，以构成压力烧结连接。由此，产生材料配合的连接，该材料配合的连接具有烧结金属那种高导热能力。此外，这种压力烧结连接特别是与可行的另选的钎焊连接相比也具有长时间稳定性。

在该方法的框架内，特别具有优点的是，冷却装置的形成阴模的凹处这样构成，即，设置在其内的冷却装置在压力作用下关于其主面凹着变形。特别是冷却装置关于主面的平坦区段所分配的纵向伸展变形不超过2％。通过冷却装置在压力烧结过程之前和期间的这种凹着的预弯曲，达到：在压力和温度作用结束后，主面的平坦区段既没有明显的凹着的挠度，也没有明显的凸着的挠度。

此外，优选可以为：在衬底与冷却装置连接之后，就将大功率半导体元件和其他连接装置设置在衬底上。但制造技术上更加有效的是，在衬底与冷却装置连接之前，就已经在衬底上设置有大功率半导体元件和所属的连接装置。

特别是衬底与冷却装置之间大面积的压力烧结连接的情况下，特别优选的是，金属成型体由一种弹性模量特别小的金属材料的变体(Variante)构成。为此，首先适合作为金属材料的是纯度至少99％的纯铝或者热处理的铜。

附图说明

借助图1至图3的实施例对依据本发明的设想进行详细说明。

图1示出依据本发明的变流器系统；