[发明专利]包括金属板和布置在该金属板上的基板的功率半导体器件

说明书

本发明涉及包括金属板和布置在该金属板上的基板的功率半导体器件(1)，其包括：金属板(2)；被布置在金属板(2)上的并且具有陶瓷板(3a)的基板(3)，在该陶瓷板(3a)的背离该金属板(2)的第一主侧(3a’)上涂覆有第一金属化层(3b)，该第一金属化层(3b)被构造用以形成导体轨道(3b’)；被布置在该导体轨道(3b’)上的并且与该导体轨道(3b’)导电连接的功率半导体组件(4)；和被布置在该金属板(2)和该基板(3)之间的粘合剂(5)，该粘合剂(5)具有与该基板(3)的第一主侧(3a”、3c’)和该金属板(2)的第一主侧(2a)的相应的机械接触，并且形成以材料结合的方式将该基板(3)连接到该金属板(2)的粘合剂结合连接。

技术领域

本发明涉及一种包括金属板并且包括被布置在金属板上的基板的功率半导体器件。

背景技术

DE 10 2016 104 283 A1公开了一种包括金属板并且包括被布置在金属板上的基板的功率半导体器件，其中，基板具有陶瓷板并且通过焊接或烧结层而以材料结合的方式结合到底板。在这种情况下不利的是，在制造基板与底板的连接期间，通过焊接或烧结层，整个布置承受较高热负荷，并且在烧结层的情况下，甚至还另外承受相当大的压力负荷，这能够导致陶瓷板中出现裂缝。

DE 10 2016 205 178 A1公开了一种基板，其通过粘合剂以材料结合的方式结合到散热器。

发明内容

本发明的目标在于提供一种可靠的功率半导体器件，其能够以简单方式制造。

该目标通过一种功率半导体器件实现，该功率半导体器件：包括金属板；包括被布置在金属板上的并且具有陶瓷板的基板，在该陶瓷板的背离金属板的第一主侧上涂覆有第一金属化层，该第一金属化层被构造用以形成导体轨道；包括被布置在导体轨道上的并且与该导体轨道导电连接的功率半导体组件；并且包括被布置在金属板和基板之间的粘合剂，该粘合剂具有与基板的第一主侧和金属板的第一主侧的相应的机械接触，并且形成以材料结合的方式将基板连接到金属板的粘合剂结合连接。

通过以下描述，本发明的有利实施例显而易见。

证明有利的是：基板的第一主侧由陶瓷板的面向金属板的第二主侧形成，因为这样省略了第二金属化层的热阻，并且因此，功率半导体组件很好地热联接到金属板。

此外，证明有利的是：第二金属化层(其面对金属板的主侧形成基板的第一主侧)被涂覆在陶瓷板的面对金属板的第二主侧上。通过第二金属化层实现了额外的散热。

此外，证明有利的是：由基板和金属板之间的粘合剂形成的粘合剂层的厚度为5μm至25μm。结果，实现了基板与金属板的特别良好的热联接。

此外，证明有利的是：基板的第一主侧和/或金属板的第一主侧具有大于1μm，特别是大于10μm的平均粗糙度深度。结果，粘合剂能够特别牢固地粘合到相应的主侧上。

此外，证明有利的是：基板的第一主侧和/或金属板的第一主侧具有这样的表面轮廓，即：该表面轮廓是通过被引入相应的主侧的并且分别具有限定的几何形状的凹陷形成的，其中，相应的凹陷的几何形状以这样的方式形成，即：使得相应的凹陷的截面区域被形成为矩形、三角形、梯形或椭圆段形状。结果，实现了基板与金属板的连接，这种连接能够承受特别高的机械负载。

此外，证明有利的是：金属板的厚度与陶瓷板的厚度之比在0.5至10的范围内，特别是在0.5至5的范围内，特别是在0.5至2的范围内，因为这样的话金属板相对于陶瓷板被形成得如此之薄，以至于在陶瓷板和金属板加热的情况下，由于陶瓷板的相对地容易在垂直于陶瓷板的方向上逐渐隆起的相关能力，所以在陶瓷板和金属板之间不会产生大的机械应力，其结果是大大降低了陶瓷板破裂的风险。

此外，证明有利的是：陶瓷板的厚度为100μm至500μm，因为这样的话，陶瓷板具有良好的机械稳定性。