[发明专利]半导体组件

说明书

本发明涉及一种半导体组件(1)，包括具有第一触点(3)的半导体元件(2)、具有第二触点(5)的载体元件(4)以及冷却体(6)，其中，布置在半导体元件(2)的朝向载体元件(4)的第一表面(7)上的第一触点(3)通过导电材料(8)与载体元件(4)的第二触点(5)电连接，其中，半导体元件(2)在背向第一表面(7)的第二表面(9)上具有带有第一半径(11)的凸形拱(10)或带有第二半径(13)的凹形拱(12)，其中，半导体元件(2)在凸形拱(10)的第二表面(9)上与冷却体(6)的凹形冷却体拱(15)的冷却体表面(14)形状配合地连接，并且在选定的阻挡层温度(T_J)下运行时凸形拱(10)的第一半径(11)与凹向冷却体(15)的第三半径(16)偏差最多10％，或者其中，半导体元件(2)在凹形拱(12)的第二表面(9)上与冷却体(6)的凸形冷却体拱(17)的冷却体表面(14)形状配合地连接，并且在选定的阻挡层温度(TJ)下运行时，凹形拱(12)的第二半径(13)与凸形冷却体拱(17)的第四半径(18)偏离最多10％。本发明还涉及一种具有半导体组件(1)的变流器(19)和一种用于半导体组件(1)的冷却体(6)的制造方法(HV)。

技术领域

本发明涉及一种半导体组件，该半导体组件包括具有第一触点的半导体元件、具有第二触点的载体元件、以及冷却体。此外，本发明涉及一种具有半导体组件的变流器以及一种用于该半导体组件的冷却体的制造方法。

背景技术

为了对半导体元件、例如IGBT(Insulated-gate Bipolar Transistor)或MOS-FET(Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)形式的功率半导体开关的散热，这些半导体元件通常是在载体元件上(大多是由合成材料制成的电路板)电接触的，这些半导体元件通常通过陶瓷基板与冷却体机械连接。这种结构性的构造也能够被称为半导体组件。

这种半导体组件尤其被用于电驱动系统的变流器或能量供应系统的变流器中。

在此，半导体元件与用于半导体组件的载体元件的电接触通常借助于例如焊接或烧结连接来实现。从半导体元件的热和电结构的角度来看，半导体元件与载体元件之间的电接触的建立通常导致半导体元件和载体元件上的显著的变形。

在产生焊接连接或烧结连接中的制造过程期间产生的热量以及随后冷却到环境温度或室温，都会因为半导体元件和载体元件的热膨胀系数不同而引起这种变形，其中，这些元件通过电触点借助于焊接连接或烧结连接彼此强制性地机械连接。

因此，例如载体元件在焊接过程期间的加热过程中会比半导体元件变形更多，其中，在冷却到例如环境温度之后，由于这种不同的变形过程，阻碍了半导体元件的变形的完全复原。

因此，这些变形过程尤其是在受温度影响的直接的材料配合连接的情况下出现，这种情况、例如在焊接印刷电路板时就与稍后的运行温度不同。

因此，这些变形然后通常以拱型的形式显现在半导体元件的一侧的表面上，例如在陶瓷基板的表面上，并且另一方面显现在载体元件的表面上，其中，半导体元件借助于陶瓷基板与冷却体的表面连接，

尚未充分解决的问题在于，尤其当半导体元件达到工作状态(这要求从半导体元件到冷却体的最大散热)时，在两个结构元件的与热连接有关的整个表面上应尽可能面平行地并形状配合地提供例如半导体元件与冷却体的机械连接/热连接。

如今，上述关于温度的变形或拱型的不期望的成型只能借助于复杂且成本高昂的措施实现至少部分的改善，例如通过半导体元件和载体元件的材料组合、通过机械和电连接之间的补偿层以及通过用于建立机械连接和电连接的所述电结构元件的接合温度与运行温度的最佳比率的措施。尽管采取了这些措施，但是常常不能防止在对散热特别关键的工作状态下半导体元件与冷却体的机械连接/热连接仅在这些结构元件的两个相关表面上的几个位置处点对点地产生。

发明内容