DE102012207470B3 - Method for manufacturing semiconductor module arrangement i.e. converter, involves cooling body such that recess is reduced and composite is developed between semiconductor module and body, where sides exhibit surface of preset size - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor module arrangement i.e. converter, involves cooling body such that recess is reduced and composite is developed between semiconductor module and body, where sides exhibit surface of preset size Download PDF

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Abstract

The method involves providing a liquid cooling body (20) with a recess (23) i.e. passage opening. The cooling body is heated such that the recess is enlarged and a semiconductor module i.e. mold module, is inserted into the enlarged recess. The semiconductor module is inserted into the enlarged recess, so that sides of thermal contact surfaces (21, 22) e.g. metal surfaces, are turned towards each other. The cooling body is cooled such that the recess is reduced and a composite is developed between the semiconductor module and the cooling body, where sides exhibit a surface of 4 cm2.

Description

Wenn Halbleitermodule bei hoher Leistung betrieben werden, ist es erforderlich, die auftretende Verlustwärme effizient abzuleiten, um eine Überhitzung des Moduls zu vermeiden.When semiconductor modules are operated at high power, it is necessary to dissipate the heat loss efficiently, in order to avoid overheating of the module.

Aus DE 101 32 455 A1 und ähnlich auch aus der DE 1 035 782 A ist es bekannt, ein einzelnes Bauelement wie einen Transistor, das eine zylindrische oder kegelförmige Mantelfläche aufweist, kraftfrei in eine Bohrung eines Kühlkörpers einzuschrumpfen.Out DE 101 32 455 A1 and similarly from the DE 1 035 782 A It is known to shrink a single component such as a transistor having a cylindrical or conical surface, force-free in a bore of a heat sink.

Die DE 10 2009 040 835 A1 beschreibt die elektrische Kontaktierung eines Laserbarrens. Hierzu werden auf einander entgegengesetzten Seiten angeordnete vergoldete Kontaktflächen des Laserbarren zwischen zwei Wärmeleitkörper geklemmt, so dass eine jede der Kontaktflächen einen anderen der Wärmeleitkörper kontaktiert. Dazu weist ein jeder der Wärmeleitkörper einen Kontaktabschnitt auf, auf den eine Schicht vorzugsweise aus Indium aufgebracht ist.The DE 10 2009 040 835 A1 describes the electrical contacting of a laser bar. For this purpose, gold-plated contact surfaces of the laser bar arranged on opposite sides are clamped between two heat-conducting bodies, so that each of the contact surfaces contacts another of the heat-conducting bodies. For this purpose, each of the heat-conducting body on a contact portion on which a layer is preferably applied from indium.

Aus der DE 10 2004 041 417 A1 ist die wärmeableitende Montage von Bauteilen bekannt. Ein solches Bauteil kann als Verbindungs- oder Kontaktelement ausgebildet und in einer Ausnehmung eines Substrates fixiert sein. Die Fixierung kann Lötung, durch Formschluss und/oder durch Kraftschluss erfolgen.From the DE 10 2004 041 417 A1 is the heat dissipating assembly of components known. Such a component may be formed as a connection or contact element and fixed in a recess of a substrate. The fixation can be done by soldering, by positive locking and / or by frictional connection.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Halbleitermodulanordnung mit einem Halbleitermodul bereit zu stellen, die sich auf einfache Weise herstellen lässt und die eine effiziente Kühlung des Halbleitermoduls ermöglicht.The object of the present invention is to provide a semiconductor module arrangement with a semiconductor module which can be produced in a simple manner and which enables efficient cooling of the semiconductor module.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitermodulanordnung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.This object is achieved by a method for producing a semiconductor module arrangement according to claim 1. Embodiments and developments of the invention are the subject of dependent claims.

Die vorliegende Erfindung sieht vor, ein Halbleitermodul in eine Aussparung eines Kühlkörpers einzusetzen und dadurch das Halbleitermodul von wenigstens zwei Seiten zu kühlen. Das Halbleitermodul besitzt ein Gehäuse, sowie eine erste Seite und eine der ersten Seite entgegengesetzte zweite Seite, die jeweils eine Fläche von wenigstens 4 cm2 aufweisen. Die erste Seite und die zweite Seite bilden einander entgegengesetzte Außenseiten des Halbleitermoduls. Der Kühlkörper weist eine Aussparung auf, die durch eine erste Wärmekontaktfläche und durch eine zweite Wärmekontaktfläche des Kühlkörpers begrenzt ist. Die Aussparung dient zur Aufnahme des Halbleitermoduls. Sie ist so dimensioniert, dass sie bei gleicher Temperatur von Kühlkörper und Modul immer ein Untermaß besitzt, so dass das Halbleitermodul nicht in die Aussparung eingesetzt werden kann. Durch Erhitzen des Kühlkörpers wird die Aussparung vergrößert, so dass das Halbleitermodul in die vergrößerte Aussparung einsetzbar ist. Das Einsetzen des Halbleitermoduls in die vergrößerte Aussparung erfolgt so, dass die erste Seite der ersten Wärmekontaktfläche und die zweite Seite der zweiten Wärmekontaktfläche zugewandt ist. Nach dem Einsetzen wird der Kühlkörper – bei eingesetztem Halbleitermodul – abgekühlt, so dass sich die Aussparung wieder verkleinert und ein Verbund zwischen dem Halbleitermodul und dem Kühlkörper entsteht.The present invention provides for inserting a semiconductor module into a recess of a heat sink and thereby cooling the semiconductor module from at least two sides. The semiconductor module has a housing, as well as a first side and a second side opposite the first side, each having an area of at least 4 cm 2 . The first side and the second side form opposite outer sides of the semiconductor module. The heat sink has a recess which is delimited by a first heat contact surface and by a second heat contact surface of the heat sink. The recess serves to receive the semiconductor module. It is dimensioned so that it always has an undersize at the same temperature of the heat sink and module, so that the semiconductor module can not be inserted into the recess. By heating the heat sink, the recess is enlarged, so that the semiconductor module can be inserted into the enlarged recess. The insertion of the semiconductor module into the enlarged recess takes place such that the first side of the first heat contact surface and the second side of the second heat contact surface faces. After insertion, the heat sink is cooled - when the semiconductor module is used - so that the recess is again reduced in size and a bond is formed between the semiconductor module and the heat sink.

Durch das Abkühlen entsteht ein sehr guter thermischer Kontakt sowohl zwischen der ersten Seite und der ersten Wärmekontaktfläche als auch zwischen der zweiten Seite und der zweiten Wärmekontaktfläche. Das bedeutet, dass die Entwärmung des Halbleitermoduls sehr effizient über die erste und zweite Seite erfolgt. Daher ist es für eine besonders gute Wärmeableitung gemäß einer Option der Erfindung vorteilhaft, wenn die erste Seite und die zweite Seite durch die beiden flächenmäßig größten Seiten des Halbleitermoduls gebildet sind.Cooling produces a very good thermal contact both between the first side and the first heat contact surface and between the second side and the second heat contact surface. This means that the cooling of the semiconductor module takes place very efficiently over the first and second side. Therefore, for particularly good heat dissipation according to an option of the invention, it is advantageous if the first side and the second side are formed by the two largest sides of the semiconductor module in terms of area.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to embodiments of the invention with reference to the accompanying figures. Show it:

1A einen Querschnitt durch einen Kühlkörper bei Raumtemperatur; 1A a cross section through a heat sink at room temperature;

1B einen Querschnitt durch ein Halbleitermodul; 1B a cross section through a semiconductor module;

1C einen Querschnitt durch den Kühlkörper gemäß 1A, jedoch bei einer Temperatur von größer oder gleich 200°C; 1C a cross section through the heat sink according to 1A but at a temperature greater than or equal to 200 ° C;

1D den Kühlkörper gemäß 1C, in den das Halbleitermodul gemäß 1B eingesetzt ist, vor dem Abkühlen des Kühlkörpers; 1D according to the heat sink 1C in which the semiconductor module according to 1B is used, before cooling the heat sink;

1E die Anordnung gemäß 1D mit dem bei eingesetztem Halbleitermodul auf Raumtemperatur abgekühlten Kühlkörper; 1E the arrangement according to 1D with the heat sink cooled to room temperature when the semiconductor module is inserted;

2A einen Querschnitt durch einen Kühlkörper, der sich von dem Kühlkörper gemäß 1A dadurch unterscheidet, dass die erste und zweite Wärmekontaktfläche jeweils durch eine duktile Ausgleichsschicht gebildet ist; 2A a cross section through a heat sink, extending from the heat sink according to 1A characterized in that the first and second thermal contact surface is formed in each case by a ductile compensation layer;

2B der Kühlkörper gemäß 2A nach dem Einsetzen eines gemäß 1B ausgebildeten Halbleitermoduls; 2 B the heat sink according to 2A after inserting a according to 1B formed semiconductor module;

3A einen Querschnitt durch einen Kühlkörper, der sich von dem Kühlkörper gemäß 1A nur dadurch unterscheidet, dass die erste und zweite Wärmekontaktfläche konvex gekrümmt sind; 3A a cross section through a heat sink, extending from the heat sink according to 1A only differs in that the first and second thermal contact surface are convex curved;

3B einen Querschnitt durch den auf wenigstens 200°C erwärmten Kühlkörper gemäß 3A, in den ein gemäß 1B ausgebildetes Halbleitermodul eingesetzt ist; 3B a cross section through the heated to at least 200 ° C heat sink according to 3A , in the one according to 1B trained semiconductor module is used;

3C die Anordnung gemäß 3B nach dem Abkühlen des Kühlkörpers auf Raumtemperatur; 3C the arrangement according to 3B after cooling the heat sink to room temperature;

4A einen Querschnitt durch einen Kühlkörper gemäß 1C bei einer Temperatur von wenigstens 200°C, in dessen Aussparung ein Halbleitermodul eingesetzt ist, bei dem die erste Seite und die zweite Seite konvex gekrümmt sind; 4A a cross section through a heat sink according to 1C at a temperature of at least 200 ° C, in the recess of which a semiconductor module is used, in which the first side and the second side are convexly curved;

4B die Anordnung gemäß 4A nach dem Abkühlen des Kühlkörpers auf Raumtemperatur; 4B the arrangement according to 4A after cooling the heat sink to room temperature;

5A einen Querschnitt durch einen Kühlkörper, der sich von dem Kühlkörper gemäß 2A dadurch unterscheidet, dass die erste und die zweite Wärmekontaktfläche konvex gekrümmt sind; 5A a cross section through a heat sink, extending from the heat sink according to 2A characterized in that the first and the second thermal contact surface are convexly curved;

5B den Kühlkörper gemäß 5A nach dem Einsetzen eines gemäß 1B ausgebildeten Halbleitermoduls; 5B according to the heat sink 5A after inserting a according to 1B formed semiconductor module;

6 ein Halbleitermodul, bei dem die zweite Seite teilweise durch eine Oberfläche eines Isoliersubstrates gebildet ist; 6 a semiconductor module in which the second side is partially formed by a surface of an insulating substrate;

7 einen Querschnitt durch ein Halbleitermodul, das sich von dem Halbleitermodul gemäß 6 dadurch unterscheidet, dass seine zweite Seite konvex gekrümmt ist; 7 a cross-section through a semiconductor module, which differs from the semiconductor module according to 6 characterized in that its second side is convexly curved;

8 eine Halbleitermodulanordnung mit einem Kühlkörper, der mehrere Aussparungen aufweist, in die jeweils ein Halbleitermodul eingesetzt ist; und 8th a semiconductor module assembly having a heat sink having a plurality of recesses into each of which a semiconductor module is inserted; and

9 eine Draufsicht auf die Halbleitermodulanordnung gemäß 8. 9 a plan view of the semiconductor module assembly according to 8th ,

1A zeigt einen Querschnitt durch einen als Flüssigkeitskühlkörper ausgebildeten Kühlkörper 20. Der Kühlkörper 20 umfasst ein Formteil 25, einen Kühlmitteleinlass 27, einen Kühlmittelauslass 28, sowie einen Kühlmittelkanal 24. Der Kühlmittelkanal 24 ist als durchgehender Kanal zwischen dem Kühlmitteleinlass 27 und dem Kühlmittelauslass 28 ausgebildet, so dass der Kühlmittelkanal 24 von einem Kühlmittel durchströmt werden kann, welches ihm über den Kühlmitteleinlass 27 zugeführt wird und welches ihn mit höherer Temperatur beim Kühlmittelauslass 28 wieder verlässt. Um die mechanische Stabilität des Kühlmittelkanals 24 zu gewährleisten und die aktiv zur Kühlung beitragende Fläche zu vergrößern, sind in diesen Stege 26 eingefügt. Anstelle von mehreren separaten Stegen 26 können auch mehrere untereinander verbundene Stege 26 verwendet werden. Die Herstellung des Kühlkörpers 20 kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass zwei oder mehr vorgefertigte Teile I, II stoffschlüssig und flüssigkeitsdicht miteinander verbunden werden. Als Verbindungstechniken eignet sich beispielsweise Schweißen oder Löten. In 1A ist der Verbindungsbereich, an dem die stoffschlüssige Verbindung hergestellt wurde, mit dem Bezugszeichen 20t gekennzeichnet. Die in den weiteren Figuren dargestellten Kühlkörper 20 weisen ebenfalls einen entsprechenden Verbindungsbereich auf, allerdings ist dieser aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. 1A shows a cross section through a designed as a liquid cooling body heat sink 20 , The heat sink 20 includes a molding 25 , a coolant inlet 27 , a coolant outlet 28 , as well as a coolant channel 24 , The coolant channel 24 is as a continuous channel between the coolant inlet 27 and the coolant outlet 28 designed so that the coolant channel 24 can be flowed through by a coolant, which him via the coolant inlet 27 is fed and which him with higher temperature at the coolant outlet 28 leaves again. To the mechanical stability of the coolant channel 24 to ensure and increase actively contributing to the cooling surface area, are in these webs 26 inserted. Instead of several separate bars 26 can also have several interconnected bridges 26 be used. The production of the heat sink 20 can be done, for example, that two or more prefabricated parts I, II are materially and fluid-tightly connected to each other. As joining techniques, for example, welding or soldering is suitable. In 1A is the connection region at which the cohesive connection was made, with the reference numeral 20t characterized. The heat sink shown in the other figures 20 also have a corresponding connection area, but this is not shown for reasons of clarity.

Als Materialien zur Herstellung des Formteils 25 eignen sich insbesondere Metalle wie Aluminium, Kupfer, Aluminiumlegierungen, Kupferlegierungen oder Metallmatrix-Verbundwerkstoffe wie beispielsweise Aluminium-Silizium-Carbid (AlSiC) oder Magnesium-Silizium-Carbid (MgSiC). Dieselben Materialien eignen sich auch für die Herstellung der Stege 26, wobei diese aus demselben Material bestehen können wie der Formkörper 25. Grundsätzlich kann jedoch das Material der Stege 26 unabhängig vom Material des Formkörpers 25 gewählt werden. Die Verbindungen zwischen den Stegen 24 und dem Formkörper 25 jeweils an einander entgegengesetzten Enden der Stege 26 mit dem Formkörper 25 kann wiederum stoffschlüssig, beispielsweise durch Löten, Schweißen, Sintern oder Kleben, erfolgen.As materials for the production of the molding 25 In particular, metals such as aluminum, copper, aluminum alloys, copper alloys or metal matrix composites such as aluminum-silicon carbide (AlSiC) or magnesium-silicon carbide (MgSiC) are suitable. The same materials are also suitable for the production of the webs 26 , which may consist of the same material as the molding 25 , Basically, however, the material of the webs 26 regardless of the material of the molding 25 to get voted. The connections between the bridges 24 and the shaped body 25 in each case at opposite ends of the webs 26 with the molding 25 can in turn cohesively, for example by soldering, welding, sintering or gluing done.

Weiterhin weist der Kühlkörper 20 eine Aussparung 23 auf, die zur späteren Aufnahme eines Halbleitermoduls dient. Die Aussparung 23 kann in dem Kühlkörper 20 wie gezeigt als Durchgangsöffnung oder alternativ als Sackloch ausgebildet sein. Wenn sich der Kühlkörper 20 auf Raumtemperatur (20°C) befindet, weist die Aussparung 23 eine lichte Weite b23(1) auf. Die Größe der Aussparung 23 ist so bemessen, dass sie bei Raumtemperatur bezüglich eines in die Aussparung 23 einzusetzenden Halbleitermoduls ein Untermaß aufweist.Furthermore, the heat sink 20 a recess 23 on, which is used for later recording of a semiconductor module. The recess 23 can in the heat sink 20 as shown as a through hole or alternatively be formed as a blind hole. When the heat sink 20 at room temperature (20 ° C), the recess points 23 a clear width b23 (1). The size of the recess 23 is sized to be at room temperature with respect to one in the recess 23 to be used semiconductor module has an undersize.

1B zeigt beispielhaft ein derartiges Halbleitermodul 10 im Querschnitt. Das Halbleitermodul 10 weist eine erste Seite 11 und eine zweite Seite 12 auf. 1B shows an example of such a semiconductor module 10 in cross section. The semiconductor module 10 has a first page 11 and a second page 12 on.

Diese beiden Seiten 11, 12 bilden einander entgegengesetzte Außenflächen des Halbleitermoduls 10. Optional kann es sich bei den beiden Seiten 11, 12 um die beiden großflächigsten Seiten des Halbleitermoduls 10 handeln. Eine jede der Seiten 11, 12 weist eine Fläche von wenigstens 4 cm2 auf.These two sides 11 . 12 form opposite outer surfaces of the semiconductor module 10 , Optionally, it can be at both sides 11 . 12 around the two largest sides of the semiconductor module 10 act. One of each pages 11 . 12 has an area of at least 4 cm 2 .

Das in 1B gezeigte Halbleitermodul ist lediglich schematisch dargestellt. Es besitzt ein Substrat 14, das als Träger für einen oder mehrere Halbleiterchips 13 dient. Das Halbleitermodul 10 kann einen oder mehrere Halbleiterchips 13, beispielsweise IGBTs, MOSFETs, Sperrschicht-Feldeffekttransistoren, Dioden, Thyristoren, etc. aufweisen. Im Falle von mehreren Halbleiterchips 13 können gleiche oder beliebige verschiedene Arten von Halbleiterchips auf einem gemeinsamen Substrat 14 angeordnet sein.This in 1B shown semiconductor module is shown only schematically. It has a substrate 14 that acts as a carrier for one or more Semiconductor chips 13 serves. The semiconductor module 10 can be one or more semiconductor chips 13 , For example, IGBTs, MOSFETs, junction field effect transistors, diodes, thyristors, etc. have. In the case of multiple semiconductor chips 13 may be the same or any different types of semiconductor chips on a common substrate 14 be arranged.

Bei dem in 1B gezeigten Halbleitermodul 10 handelt es sich um ein so genanntes „Mold-Modul”, das heißt um ein Modul, dessen Gehäuse 15 durch Umspritzen des mit dem oder den Halbleiterchips 13 bestückten Substrat 14 hergestellt ist. In diesem Fall kann das Gehäuse 15 aus einem duroplastischen oder einem thermoplastischen Material bestehen. Grundsätzlich ist die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf die Verwendung von Mold-Modulen beschränkt, das heißt, das Gehäuse 15 muss nicht notwendiger Weise durch Umspritzen eines mit einem oder mehreren. Halbleiterchips 13 bestückten Substrates 14 erzeugt worden sein.At the in 1B shown semiconductor module 10 it is a so-called "mold module", ie a module, its housing 15 by encapsulating the with the or the semiconductor chip 13 equipped substrate 14 is made. In this case, the housing can 15 consist of a thermosetting or a thermoplastic material. In principle, however, the present invention is not limited to the use of mold modules, that is, the housing 15 does not necessarily have to be done by overmolding one with one or more. Semiconductor chips 13 equipped substrate 14 be generated.

Bei dem Substrat 14 kann es sich grundsätzlich um einen beliebigen Träger handeln, beispielsweise um einen elektrisch leitenden Leadframe aus Metall, wie z. B. Kupfer oder einer Kupferlegierung, oder – wie in 1B in einem vergrößerten Ausschnitt gezeigt ist – um ein isolierendes Substrat 14 mit einem Isolationsträger 16, der auf einander entgegengesetzten Seiten mit einer ersten Metallisierungsschicht 17 bzw. einer zweiten Metallisierungsschicht 18 versehen ist. Optional kann die erste Metallisierungsschicht 17 zu Leiterbahnen und/oder Leiterflächen strukturiert sein.At the substrate 14 it may in principle be any carrier, for example, an electrically conductive leadframe made of metal, such. As copper or a copper alloy, or - as in 1B shown in an enlarged section - around an insulating substrate 14 with an insulation carrier 16 standing on opposite sides with a first metallization layer 17 or a second metallization layer 18 is provided. Optionally, the first metallization layer 17 be structured to strip conductors and / or conductor surfaces.

Im Fall eines isolierenden Substrates 14 kann es sich bei dem Isolationsträger 16 um ein flaches Keramikplättchen handeln. Ein solches Substrat wird auch als Keramiksubstrat bezeichnet. Bei einem derartigen Keramiksubstrat kann der Isolationsträger 16 z. B. aus Aluminiumnitrid (AlN), Aluminiumoxid (Al2O3), Siliziumnitrid (Si3N4), Siliziumkarbid (SiC) oder Berylliumoxid (BeO) bestehen und die Metallisierungsschichten 17 und 18 z. B. aus Kupfer, einer Kupferlegierung, Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Bei einem Keramiksubstrat kann es sich insbesondere um ein DCB-Substrat (DCB = direct copper bonded), um ein DAB-Substrat (DAB = direct aluminum brazed) oder um ein AMB-Substrat (AMB = active metal brazed) handeln. Optional können die Metallisierungsschichten 17 und/oder 18, unabhängig voneinander, zusätzlich mit einer oder mehreren der Materialien Silber, NiAu, NiPd, NiPdAu beschichtet sein, z. B. um eine lötbare Oberfläche zu erhalten oder um die Herstellung einer Niedertemperaturdrucksinterverbindung (NTV; engl.: LTJT = low temperature joining technique) zwischen einem Halbleiterchip 13 und der einer (17) der Metallisierungsschichten 17, 18 zu erleichtern.In the case of an insulating substrate 14 it can be with the insulation carrier 16 to trade a flat ceramic tile. Such a substrate is also referred to as a ceramic substrate. In such a ceramic substrate, the insulating support 16 z. Example of aluminum nitride (AlN), alumina (Al 2 O 3 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon carbide (SiC) or beryllium oxide (BeO) and the metallization layers 17 and 18 z. Example of copper, a copper alloy, aluminum or an aluminum alloy. In particular, a ceramic substrate may be a direct copper bonded (DCB) substrate, a direct aluminum brazed (DAB) substrate, or an active metal brazed (AMB) substrate. Optionally, the metallization layers 17 and or 18 independently of one another, additionally be coated with one or more of the materials silver, NiAu, NiPd, NiPdAu, e.g. To obtain a solderable surface or to produce a low temperature-pressure sintering (NTJT) connection between a semiconductor chip 13 and the one ( 17 ) of the metallization layers 17 . 18 to facilitate.

Um den oder die Halbleiterchips 13 stoffschlüssig mit der ersten Metallisierungsschicht 17 zu verbinden, ist eine Verbindungsschicht 19 vorgesehen. Bei dieser kann es sich beispielsweise um eine silberhaltige Sinterschicht oder um eine Diffusionslotschicht handeln.To the one or more semiconductor chips 13 cohesively with the first metallization layer 17 to connect is a connection layer 19 intended. This can be, for example, a silver-containing sintered layer or a diffusion solder layer.

Bei Raumtemperatur besitzt das Halbleitermodul 10 eine Dicke d10, die größer ist als die lichte Weite b23(1) des Kühlkörpers 20, was bedeutet, dass das Halbleitermodul 10 bei Raumtemperatur nicht in die Aussparung 23 des Kühlkörpers 20 gemäß 1A eingesetzt werden kann. Die Dicke d10 kann bei Raumtemperatur beispielsweise 3 mm bis 8 mm betragen, oder 4 mm bis 6 mm.At room temperature, the semiconductor module has 10 a thickness d10, which is greater than the clear width b23 (1) of the heat sink 20 , meaning that the semiconductor module 10 at room temperature, not in the recess 23 of the heat sink 20 according to 1A can be used. The thickness d10 may be, for example, 3 mm to 8 mm at room temperature, or 4 mm to 6 mm.

1C zeigt den Kühlkörper 20 gemäß 1A bei erhöhter Temperatur, beispielsweise bei einer Temperatur T20 von größer oder gleich 200°C. Aufgrund der gegenüber Raumtemperatur erhöhten Temperatur T20 des Kühlkörpers 20 ist die lichte Weite b23(2) der Aussparung 23 größer als die lichte Weite b23(1) bei Raumtemperatur. Da die Dicke d10 des Halbleitermoduls 10 größer ist als die lichte Weite b23(1) aber kleiner als die lichte Weite b23(2) kann es bei ausreichend erhöhter Temperatur des Kühlkörpers 20 in dessen Aussparung 23 eingesetzt werden. Das Einsetzten kann so erfolgen, dass die erste Seite 11 des Halbleitermoduls 10 einer ersten Wärmekontaktfläche 21 des Kühlkörpers 20 und die zweite Seite 12 des Halbleitermoduls 10 einer zweiten Wärmekontaktfläche 22 des Kühlkörpers 20 zugewandt ist. Die Aussparung 23 ist demgemäß unter anderem durch die erste Wärmekontaktfläche 21 und durch die zweite Wärmekontaktfläche 22 begrenzt. 1D zeigt den erwärmten Kühlkörper 20 gemäß 1C, in dessen Aussparung 23 ein Halbleitermodul 10 eingesetzt ist, wie es vorangehend unter Bezugnahme auf 1B erläutert wurde. 1C shows the heat sink 20 according to 1A at elevated temperature, for example at a temperature T20 of greater than or equal to 200 ° C. Due to the temperature T20 of the heat sink, which is higher than room temperature 20 is the inside width b23 (2) of the recess 23 greater than the inside width b23 (1) at room temperature. As the thickness d10 of the semiconductor module 10 larger than the inside width b23 (1) but smaller than the inside width b23 (2) may be at a sufficiently elevated temperature of the heat sink 20 in its recess 23 be used. The insertion can be done so that the first page 11 of the semiconductor module 10 a first thermal contact surface 21 of the heat sink 20 and the second page 12 of the semiconductor module 10 a second thermal contact surface 22 of the heat sink 20 is facing. The recess 23 is accordingly among other things by the first thermal contact surface 21 and through the second thermal contact surface 22 limited. 1D shows the heated heat sink 20 according to 1C in its recess 23 a semiconductor module 10 is used as described above with reference to 1B was explained.

Nach dem Abkühlen entsteht zwischen dem Kühlkörper 20 und dem Halbleitermodul 10 ein Anpressdruck, der signifikant größer ist als der Anpressdruck, der bei einer herkömmlichen Montage eines Halbleitermoduls an einen Kühlkörper auftritt. Mit der vorliegenden Erfindung lässt sich beispielsweise ein Anpressdruck von wenigstens 10 MPa zwischen dem Halbleitermodul 10 und dem Kühlkörper 20 erreichen.After cooling occurs between the heat sink 20 and the semiconductor module 10 a contact pressure that is significantly greater than the contact pressure that occurs in a conventional mounting of a semiconductor module to a heat sink. With the present invention, for example, a contact pressure of at least 10 MPa between the semiconductor module 10 and the heat sink 20 to reach.

Um bei derart hohen Drücken zu vermeiden, dass beispielsweise ein Verbindungsmittel 19 (siehe 1B), mit welchem der Halbleiterchip 13 auf dem Substrat 14 befestigt ist, seitlich aus dem Bereich zwischen dem Halbleiterchip 13 und dem Substrat 14 herausgedrückt wird, ist es vorteilhaft, wenn dieses Verbindungsmittel 19 eine möglichst hohe Festigkeit aufweist oder sehr dünn ist. Beispielsweise kann es sich bei einem geeigneten Verbindungsmittel um eine Sinterschicht handeln, oder um eine Diffusionslotschicht. Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter einer Diffusionslotschicht eine Lotschicht verstanden, die zu wenigstens 90 Vol% aus intermetallischen Phasen besteht. Bei diesen intermetallischen Phasen kann es sich beispielsweise um eine oder mehrere intermetallische Kupfer-Zinn-Phasen handeln.In order to avoid such high pressures that, for example, a connecting means 19 (please refer 1B ), with which the semiconductor chip 13 on the substrate 14 is fastened, laterally out of the region between the semiconductor chip 13 and the substrate 14 is pushed out, it is advantageous if this connecting means 19 has the highest possible strength or is very thin. For example, a suitable bonding agent may be a sintered layer or a diffusion solder layer. For the purposes of the present invention is a diffusion solder layer is understood to mean a solder layer which consists of at least 90% by volume of intermetallic phases. These intermetallic phases may be, for example, one or more intermetallic copper-tin phases.

Da es mit dem erläuterten Verfahren schwierig ist, eine Wärmeleitpaste gleichmäßig verteilt zwischen die erste Seite 11 und die erste Wärmekontaktfläche 21 bzw. zwischen die zweite Seite 12 und die zweite Wärmekontaktfläche 22 einzubringen, ist es günstiger, auf eine Wärmeleitpaste zwischen der ersten Seite 11 und der ersten Wärmekontaktfläche 21 sowie zwischen der zweiten Seite 12 und der zweiten Wärmekontaktfläche 22 zu verzichten.Since it is difficult with the illustrated method, a thermal grease evenly distributed between the first page 11 and the first thermal contact surface 21 or between the second page 12 and the second thermal contact surface 22 it is better to apply a thermal paste between the first side 11 and the first thermal contact surface 21 as well as between the second page 12 and the second thermal contact surface 22 to renounce.

Optional kann es jedoch vorgesehen sein, den Kühlkörper 20, wie in 2A gezeigt ist, mit einer Beschichtung 29 aus einem duktilen Material zu versehen, welches sich unter Einwirkung des Anpressdrucks zwischen dem Halbleitermodul 10 und dem Kühlkörper 20 an die Oberflächenkontur der ersten Seite 11 und der zweiten Seite 12 des Halbleitermoduls 10 anpasst. Mit derartigen duktilen Ausgleichsschichten 29 lässt sich ein sehr geringer Wärmeübergangswiderstand zwischen einem Halbleitermodul 10 und einem Kühlkörper 20 erreichen. Soweit eine oder mehrere derartige Ausgleichsschichten 29 vorhanden sind, wird die erste Wärmekontaktfläche 21 bzw. die zweite Wärmekontaktfläche 22 durch die betreffende Ausgleichsschicht 29 gebildet.Optionally, however, it may be provided, the heat sink 20 , as in 2A shown with a coating 29 be provided from a ductile material, which is under the action of the contact pressure between the semiconductor module 10 and the heat sink 20 to the surface contour of the first page 11 and the second page 12 of the semiconductor module 10 adapts. With such ductile compensation layers 29 can be a very low heat transfer resistance between a semiconductor module 10 and a heat sink 20 to reach. As far as one or more such compensation layers 29 are present, the first thermal contact surface 21 or the second thermal contact surface 22 through the compensating layer in question 29 educated.

Optional kann eine duktile Ausgleichsschicht 29 an der ersten Wärmekontaktfläche 21 und/oder an der zweiten Wärmekontaktfläche 22 eine Dehngrenze (RP 0,2) aufweisen, die kleiner ist als die Dehngrenze (RP 0,2) des unmittelbar darunter befindlichen und an die duktile Ausgleichsschicht 29 angrenzenden Materials des Kühlkörpers 20. Bei einem Kühlkörper aus Aluminium 20 kann eine duktile Ausgleichsschicht 29 beispielsweise aus Silber bestehen, oder aus hochreinem Aluminium (d. h. aus Aluminium, das einen höheren Reinheitsgrad aufweiset als das Aluminium des Kühlkörpers 20).Optionally, a ductile leveling layer 29 at the first heat contact surface 21 and / or at the second thermal contact surface 22 a yield strength (RP 0.2) which is less than the yield strength (RP 0.2) of the immediately below and to the ductile leveling layer 29 adjacent material of the heat sink 20 , For a heat sink made of aluminum 20 can be a ductile leveling layer 29 For example, made of silver, or of high-purity aluminum (ie, aluminum, which has a higher degree of purity than the aluminum of the heat sink 20 ).

Die Dicke d29 einer derartigen Ausgleichsschicht 29 kann beispielsweise im Bereich von 5 μm bis 50 μm liegen. Das Material einer solchen Ausgleichsschicht 29 besitzt eine größere Duktilität als das unter der jeweiligen Ausgleichsschicht 29 liegende und an diese angrenzende Material des Kühlkörpers 20.The thickness d29 of such a compensation layer 29 may for example be in the range of 5 microns to 50 microns. The material of such a leveling layer 29 has a greater ductility than that under the respective leveling layer 29 lying and adjacent to this material of the heat sink 20 ,

2B zeigt den Kühlkörper 20 gemäß 2A, nachdem dieser auf eine Temperatur von wenigstens 200°C aufgeheizt, mit einem gemäß 1B ausgebildeten Halbleitermodul 10 bestückt und im bestückten Zustand wieder auf Raumtemperatur abgekühlt wurde. 2 B shows the heat sink 20 according to 2A after being heated to a temperature of at least 200 ° C, with a according to 1B trained semiconductor module 10 equipped and cooled in the assembled state back to room temperature.

Da die Verbiegbarkeit des Kühlkörpers 20 jeweils im Bereich der Mitten der ersten Wärmekontaktfläche 21 bzw. der zweiten Wärmekontaktfläche 22 größer ist als im Bereich der Ränder dieser Wärmekontaktflächen 21, 22, kann es für einen geringen Wärmeübergangswiderstand zwischen dem Kühlkörper 20 und einem in dessen Aussparung 23 eingebrachten Halbleitermodul vorteilhaft sein, wenn die erste Wärmekontaktfläche 21 bezüglich der zweiten Wärmekontaktfläche 22 und/oder die zweite Wärmekontaktfläche 22 bezüglich der ersten Wärmekontaktfläche 21 konvex gekrümmt ist, wenn noch kein Halbleitermodul in die Aussparung 23 eingesetzt ist und sich der Kühlkörper 20 auf Raumtemperatur befindet. Ein derartiger Kühlkörper 20 ist beispielhaft in 3A dargestellt. Hierbei weisen die erste Wärmekontaktfläche 21 und/oder die zweite Wärmekontaktfläche 22 jeweils an mehreren Stellen einen Krümmungsradius R21 bzw. R22 im Bereich von 5 m bis 20 m auf. Dabei können die erste Wärmekontaktfläche 21 und/oder die zweite Wärmekontaktfläche 22 bogenförmig ausgestaltet sein, wobei der Bogen gegenüber einer Ebene, welche den Bogen durchschneidet, eine maximale Überhöhung d21 bzw. d22 aufweisen kann, die jeweils im Bereich von 10 μm bis 100 μm liegt. Eine solche Vorkrümmung bewirkt eine Homogenisierung des Anpressdrucks zwischen dem Kühlkörper 20 und einem in dessen Aussparung 23 eingesetzten Halbleitermodul 10.Because the bendability of the heat sink 20 each in the region of the centers of the first thermal contact surface 21 or the second heat contact surface 22 larger than in the area of the edges of these heat contact surfaces 21 . 22 , it may be for a low heat transfer resistance between the heat sink 20 and one in its recess 23 introduced semiconductor module be advantageous if the first thermal contact surface 21 with respect to the second thermal contact surface 22 and / or the second thermal contact surface 22 with respect to the first thermal contact surface 21 convexly curved, if no semiconductor module in the recess 23 is inserted and the heat sink 20 is at room temperature. Such a heat sink 20 is exemplary in 3A shown. Here are the first thermal contact surface 21 and / or the second thermal contact surface 22 each at several points on a radius of curvature R21 or R22 in the range of 5 m to 20 m. In this case, the first thermal contact surface 21 and / or the second thermal contact surface 22 be arcuate, wherein the arc relative to a plane which cuts through the arc, a maximum elevation d21 and d22 may have, each in the range of 10 .mu.m to 100 .mu.m. Such a pre-curvature causes a homogenization of the contact pressure between the heat sink 20 and one in its recess 23 used semiconductor module 10 ,

3B zeigt eine Halbleitermodulanordnung 30 mit einem gemäß 3A ausgebildeten Kühlkörper 20, dessen Temperatur wenigstens 200°C beträgt und in dessen Aussparung 23 ein Halbleitermodul 10 eingesetzt ist, wie es vorangehend unter Bezugnahme auf 1B beschrieben wurde. 3C zeigt die Anordnung gemäß 3B nach dem Abkühlen des Kühlkörpers 20 auf Raumtemperatur. 3B shows a semiconductor module assembly 30 with one according to 3A trained heat sink 20 whose temperature is at least 200 ° C and in its recess 23 a semiconductor module 10 is used as described above with reference to 1B has been described. 3C shows the arrangement according to 3B after cooling the heat sink 20 to room temperature.

Anstelle oder ergänzend zu einer Vorkrümmung der ersten und/oder zweiten Wärmekontaktfläche 21 bzw. 22 können auch die erste Seite 11 und/oder die zweite Seite 12 eine Vorkrümmung mit einem Krümmungsradius R11 bzw. R12, beispielsweise im Bereich von 5 m bis 20 m, aufweisen. Hierbei sind die erste Seite 11 bzw. die zweite Seite 12 konvex gewölbt, wie dies in 4A beispielhaft anhand eines Halbleitermoduls 10 gezeigt ist, das in die Aussparung 23 eines Kühlkörpers 20 eingesetzt ist. 4B zeigt die Anordnung gemäß 4A nach dem Abkühlen des Kühlkörpers 20 auf Raumtemperatur.Instead of or in addition to a pre-curvature of the first and / or second heat contact surface 21 respectively. 22 can also be the first page 11 and / or the second page 12 a pre-curvature having a radius of curvature R11 or R12, for example in the range of 5 m to 20 m. Here are the first page 11 or the second page 12 convex, as in 4A by way of example with reference to a semiconductor module 10 it is shown in the recess 23 a heat sink 20 is used. 4B shows the arrangement according to 4A after cooling the heat sink 20 to room temperature.

Gemäß einem weiteren, in 5A gezeigten Beispiel ist es auch möglich, bei einem Kühlkörper 20 mit bei Raumtemperatur gekrümmten Wärmekontaktflächen 21 bzw. 22 duktile Beschichtungen 29 vorzusehen, die die Oberflächenkontur der ersten Wärmekontaktfläche 21 bzw. der zweiten Wärmekontaktfläche 22 definieren. Hinsichtlich der Krümmungsradien R21, R22 sowie der Werte d21, d22 (siehe 3A) gelten jeweils dieselben, bei der Erläuterung von 3A angegebenen entsprechenden Werte bzw. Wertebereiche.According to another, in 5A As shown, it is also possible with a heat sink 20 with curved at room temperature thermal contact surfaces 21 respectively. 22 ductile coatings 29 provide the surface contour of the first thermal contact surface 21 or the second heat contact surface 22 define. With regard to the radii of curvature R21, R22 and the values d21, d22 (see 3A ) are the same, in the explanation of 3A specified values or value ranges.

5B zeigt den Kühlkörper 20 gemäß 5A, nachdem dieser auf eine Temperatur von wenigstens 200°C erwärmt, seine Aussparung 23 im erwärmten Zustand mit einem Halbleitermodul 10 bestückt, und danach wieder auf Raumtemperatur abgekühlt wurde. 5B shows the heat sink 20 according to 5A after it has heated to a temperature of at least 200 ° C, its recess 23 in the heated state with a semiconductor module 10 equipped, and then cooled again to room temperature.

Bei den vorangehend gezeigten Halbleitermodulen werden die erste Seite 11 und die zweite Seite 12 durch einen elektrisch isolierenden Kunststoff des Modulgehäuses 15, beispielsweise einem Duroplast oder einem Thermoplast, gebildet, wobei das Substrat 14 optional vollständig von dem isolierenden Kunststoff umschlossen sein kann.In the semiconductor modules shown above, the first page becomes 11 and the second page 12 by an electrically insulating plastic of the module housing 15 , For example, a thermoset or a thermoplastic, formed, wherein the substrate 14 optionally completely enclosed by the insulating plastic.

Alternativ dazu kann, wie in 6 dargestellt ist, zumindest eine der Seiten 11, 12 (in 6 die Seite 12) wenigstens teilweise durch eine Oberfläche des Substrates 14 gebildet sein. Demgemäß stellt die dem Isolationsträger 16 abgewandte Seite der zweiten Metallisierungsschicht 18 zumindest einen Teil der zweiten Seite 12 des Halbleitermoduls 10 dar.Alternatively, as in 6 is shown, at least one of the pages 11 . 12 (in 6 the page 12 ) at least partially through a surface of the substrate 14 be formed. Accordingly, the insulation carrier 16 opposite side of the second metallization 18 at least part of the second page 12 of the semiconductor module 10 represents.

7 zeigt als Abwandlung der Anordnung gemäß 6 eine Ausgestaltung, bei der die zweite Seite 12, welche zumindest teilweise durch die dem Isolationsträger 16 abgewandte Seite der zweiten Metallisierungsschicht 18 gebildet ist, konvex gekrümmt ist. Alternativ oder ergänzend könnte bei einer Anordnung gemäß den 6 und 7 auch die erste Seite 11 konvex gekrümmt sein, das heißt, einen Verlauf aufweisen, der dem Verlauf der ersten Seite 11 des in 4A gezeigten Halbleitermoduls 10 entspricht. 7 shows as a modification of the arrangement according to 6 an embodiment in which the second side 12 , which at least partially by the insulation carrier 16 opposite side of the second metallization 18 is formed, convexly curved. Alternatively or additionally, in an arrangement according to the 6 and 7 also the first page 11 be curved convex, that is, have a course that the course of the first page 11 of in 4A shown semiconductor module 10 equivalent.

Auf entsprechende Weise kann optional auch die Oberfläche der ersten Seite 11 zumindest teilweise durch eine Metallisierungsschicht gebildet sein. Diese kann ebenso wie an der zweiten Seite mit Hilfe eines Isolationsträgers, beispielsweise eines Keramiksubstrates, erfolgen, der auf einander gegenüberliegenden Seiten mit Metallisierungsschichten versehen ist, von denen sich eine bis zur Oberfläche des Halbleitermoduls 20 erstreckt und demgemäß einen Teil der ersten Seite 11 bildet.In a corresponding way, optionally, the surface of the first page 11 be formed at least partially by a metallization. This can be done as well as on the second side by means of an insulating support, such as a ceramic substrate, which is provided on opposite sides with metallization layers, one of which extends to the surface of the semiconductor module 20 extends and accordingly a part of the first page 11 forms.

Wie beispielhaft anhand von 8 gezeigt ist, kann eine Halbleitermodulanordnung, z. B. ein Umrichter, auch einen Kühlkörper 20 mit zwei oder mehr Aussparungen 23 aufweisen, in die jeweils ein Halbleitermodul 10 nach dem vorangehend erläuterten Verfahren eingesetzt worden ist.As exemplified by 8th is shown, a semiconductor module assembly, for. As a converter, including a heat sink 20 with two or more recesses 23 have, in each case a semiconductor module 10 has been used according to the above-explained method.

Wie anhand von 9, welche eine Draufsicht der in 8 dargestellten Halbleitermodulanordnung 30 darstellt, zu erkennen ist, ist die Aussparung 23 des Kühlkörpers 20 als Durchgangsöffnung ausgebildet, so dass das Halbleitermodul 10 an einander entgegengesetzten Seiten elektrisch kontaktiert werden kann. Hierzu sind schematisch einige elektrische Anschlüsse DC+, DC–, PH~, 31, 32, 33, 34 dargestellt. Über die Anschlüsse DC+ und DC– kann dem Halbleitermodul 10 z. B. eine Zwischenkreisspannung zugeführt werden, der Anschluss PH~ wird durch das Modul im Schaltwechselbetrieb abwechselnd (im wesentlichen) mit den elektrischen Potentialen der Anschlüsse DC+ und DC– verbunden. Bei den Anschlüssen 31, 32, 33, 34 kann es sich z. B. um Steueranschlüsse, Hilfsemitteranschlüsse, Sensorausgänge zur Überwachung des Moduls oder um beliebige andere Ein- oder Ausgänge handeln. Die Anzahl und die Anordnung der elektrischen Anschlüsse DC+, DC–, PH~, 31, 32, 33, 34 auf entgegengesetzten Seiten des Halbleitermoduls 10 ist grundsätzlich beliebig.As based on 9 which is a top view of the in 8th illustrated semiconductor module assembly 30 is to recognize, is the recess 23 of the heat sink 20 formed as a passage opening, so that the semiconductor module 10 can be contacted electrically on opposite sides. Here are some electrical connections DC +, DC-, PH ~, 31 . 32 . 33 . 34 shown. Via the connections DC + and DC- can the semiconductor module 10 z. B. an intermediate circuit voltage are supplied, the terminal PH ~ is alternately (essentially) connected to the electrical potentials of the terminals DC + and DC- by the module in the switching change mode. At the connections 31 . 32 . 33 . 34 can it be z. B. to control terminals, auxiliary emitter terminals, sensor outputs for monitoring the module or any other inputs or outputs act. The number and arrangement of the electrical connections DC +, DC-, PH ~, 31 . 32 . 33 . 34 on opposite sides of the semiconductor module 10 is basically arbitrary.

Bei einem jeden der Halbleitermodule 20 der vorliegenden Erfindung kann ein Substrat 14 als metallischer Leadframe ausgebildet sein, oder als Isolationssubstrat, insbesondere als Keramiksubstrat, wie es vorangehend unter Bezugnahme auf 1B erläutert wurde.In each of the semiconductor modules 20 The present invention may be a substrate 14 be formed as a metallic lead frame, or as an insulating substrate, in particular as a ceramic substrate, as previously with reference to 1B was explained.

Die Halbleitermodule 10, deren Aufbau und Abwandlungen anhand der vorangehend gezeigten und erläuterten Figuren beschrieben wurden, können in eine Aussparung 23 eines Kühlkörpers 20 eingesetzt werden, der wie einer der vorangehend beschriebenen Kühlkörper 20 ausgestaltet ist. Dabei können beliebige ausgestaltete Halbleitermodule 10 in eine Aussparung 23 eines beliebig ausgestalteten Kühlkörpers 20 eingesetzt werden, solange sichergestellt ist, dass die Aussparung bei Raumtemperatur ein Untermass aufweist, so dass das Halbleitermodul 10 nicht in diese eingesetzt werden kann, und bei einer Temperatur des Kühlkörpers 20 von wenigstens 200°C ein Übermaß, bei dem das Halbleitermodul 10 in die Aussparung eingesetzt werden kann.The semiconductor modules 10 , whose structure and modifications have been described with reference to the figures shown and explained above, can be in a recess 23 a heat sink 20 can be used, as one of the heat sink described above 20 is designed. In this case, any configured semiconductor modules 10 in a recess 23 an arbitrarily designed heat sink 20 are used, as long as it is ensured that the recess has a subsurface at room temperature, so that the semiconductor module 10 can not be used in this, and at a temperature of the heat sink 20 of at least 200 ° C an excess, wherein the semiconductor module 10 can be inserted into the recess.

Claims (13)

Verfahren zur Herstellung einer Halbleitermodulanordnung (30) mit den Schritten: Bereitstellen eines Halbleitermoduls (10), das ein Gehäuse (15) aufweist, sowie eine erste Seite (11) und eine der ersten Seite (11) entgegengesetzte zweite Seite (12), die einander entgegengesetzte Außenseiten des Halbleitermoduls (10) bilden; Bereitstellen eines Kühlkörpers (20) mit einer Aussparung (23), die durch eine erste Wärmekontaktfläche (21) und eine zweite Wärmekontaktfläche (22) des Kühlkörpers (20) begrenzt ist, wobei die Aussparung (23) ein Untermaß besitzt, so dass das Halbleitermodul (10) nicht in die Aussparung (23) eingesetzt werden kann; Erhitzen des Kühlkörpers (20), so dass sich die Aussparung (23) vergrößert und das Halbleitermodul (10) in die vergrößerte Aussparung (23) einsetzbar ist; Einsetzen des Halbleitermoduls (10) in die vergrößerte Aussparung (23), so dass die erste Seite (11) der ersten Wärmekontaktfläche (21) und die zweite Seite (12) der zweiten Wärmekontaktfläche (22) zugewandt ist; und Abkühlen des Kühlkörpers (20), so dass sich die Aussparung (23) verkleinert und ein Verbund zwischen dem Halbleitermodul (10) und dem Kühlkörper (20) entsteht, wobei die erste Seite (11) und die zweite Seite (12) jeweils eine Fläche von wenigstens 4 cm2 aufweist.Method for producing a semiconductor module arrangement ( 30 ) comprising the steps of: providing a semiconductor module ( 10 ), a housing ( 15 ), and a first page ( 11 ) and one of the first page ( 11 ) opposite second side ( 12 ), the mutually opposite outer sides of the semiconductor module ( 10 ) form; Provision of a heat sink ( 20 ) with a recess ( 23 ) through a first heat contact surface ( 21 ) and a second thermal contact surface ( 22 ) of the heat sink ( 20 ) is limited, wherein the recess ( 23 ) has an undersize, so that the semiconductor module ( 10 ) not in the recess ( 23 ) can be used; Heating the heat sink ( 20 ), so that the recess ( 23 ) and the semiconductor module ( 10 ) in the enlarged recess ( 23 ) can be used; Inserting the semiconductor module ( 10 ) in the enlarged recess ( 23 ), so the first page ( 11 ) of the first thermal contact surface ( 21 ) and the second page ( 12 ) of the second heat contact surface ( 22 facing); and cooling the heat sink ( 20 ), so that the recess ( 23 ) and a bond between the semiconductor module ( 10 ) and the heat sink ( 20 ), the first page ( 11 ) and the second page ( 12 ) each having an area of at least 4 cm 2 . Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Seite (11) und/oder die zweite Seite (22) eine Kunststoffoberfläche aufweist oder durch eine Kunststoffoberfläche gebildet ist; oder die erste Seite (11) und/oder die zweite Seite (22) eine Metalloberfläche aufweist oder durch eine Metalloberfläche gebildet ist; oder von der ersten Seite (11) und der zweiten Seite (12) die eine eine Kunststoffoberfläche aufweist oder durch eine Kunststoffoberfläche gebildet ist und die andere eine Metalloberfläche aufweist oder durch eine Metalloberfläche gebildet ist.Method according to Claim 1, in which the first page ( 11 ) and / or the second page ( 22 ) has a plastic surface or is formed by a plastic surface; or the first page ( 11 ) and / or the second page ( 22 ) has a metal surface or is formed by a metal surface; or from the first page ( 11 ) and the second page ( 12 ) which has a plastic surface or is formed by a plastic surface and the other has a metal surface or is formed by a metal surface. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Kunststoffoberfläche eine Duroplast-Oberfläche oder eine Thermoplast-Oberfläche ist.The method of claim 2, wherein the plastic surface is a thermoset surface or a thermoplastic surface. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die erste Wärmekontaktfläche (21) und/oder die zweite Wärmekontaktfläche (22) eine metallische Kontaktfläche ist, oder eine Oberfläche eines Metallmatrix-Verbundwerkstoffes.Method according to one of the preceding claims, in which the first thermal contact surface ( 21 ) and / or the second thermal contact surface ( 22 ) is a metallic contact surface, or a surface of a metal matrix composite. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem nach dem Abkühlen die erste Seite (11) unmittelbar an der ersten Wärmekontaktfläche (21) anliegt und/oder die zweite Seite (12) unmittelbar an der zweiten Wärmekontaktfläche (22) anliegt.Method according to one of the preceding claims, in which, after cooling, the first side ( 11 ) directly on the first heat contact surface ( 21 ) and / or the second page ( 12 ) directly on the second heat contact surface ( 22 ) is present. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem nach dem Abkühlen und wenn der Kühlkörper (20) und das Halbleitermodul (10) eine Temperatur von 20°C aufweisen, zwischen dem Halbleitermodul (10) und dem Kühlkörper (20) ein Anpressdruck von wenigstens 10 MPa besteht.Method according to one of the preceding claims, in which after cooling and when the heat sink ( 20 ) and the semiconductor module ( 10 ) have a temperature of 20 ° C, between the semiconductor module ( 10 ) and the heat sink ( 20 ) a contact pressure of at least 10 MPa. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Kühlkörper (20) beim Erhitzen auf eine Temperatur von wenigstens 200°C erwärmt wird.Method according to one of the preceding claims, in which the heat sink ( 20 ) is heated when heated to a temperature of at least 200 ° C. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Kühlkörper (20) an seiner ersten Wärmekontaktfläche (21) und/oder an seiner zweiten Wärmekontaktfläche (22) jeweils eine duktile Ausgleichsschicht (29) aufweist, deren Dicke 5 μm bis 50 μm beträgt.Method according to one of the preceding claims, in which the heat sink ( 20 ) at its first thermal contact surface ( 21 ) and / or at its second heat contact surface ( 22 ) each a ductile leveling layer ( 29 ), whose thickness is 5 microns to 50 microns. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die duktile Ausgleichsschicht (29) an der ersten Wärmekontaktfläche (21) und/oder die duktile Ausgleichsschicht (29) an der zweiten Wärmekontaktfläche (22) eine Dehngrenze (RP 0,2) aufweist, die kleiner ist als die Dehngrenze (RP 0,2) des unmittelbar darunter befindlichen und an die duktile Ausgleichsschicht (29) angrenzenden Materials des Kühlkörpers (20).Method according to Claim 8, in which the ductile leveling layer ( 29 ) at the first heat contact surface ( 21 ) and / or the ductile leveling layer ( 29 ) at the second heat contact surface ( 22 ) has a yield strength (RP 0.2) which is less than the yield strength (RP 0.2) of the immediately below and to the ductile leveling layer (RP 0.2). 29 ) adjacent material of the heat sink ( 20 ). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem, wenn das Halbleitermodul (10) eine Temperatur von 20°C aufweist und noch nicht in die vergrößerte Aussparung (23) eingesetzt ist, die erste Seite (11) und/oder die zweite Seite (12) konvex nach außen gekrümmt ist und an mehreren Stellen der betreffenden Seite (11, 12) jeweils einen Krümmungsradius (R11, R12) im Bereich von 5 bis 20 m aufweist.Method according to one of the preceding claims, in which, when the semiconductor module ( 10 ) has a temperature of 20 ° C and not yet in the enlarged recess ( 23 ), the first page ( 11 ) and / or the second page ( 12 ) convexly curved outwards and at several points of the relevant side ( 11 . 12 ) each have a radius of curvature (R11, R12) in the range of 5 to 20 m. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem, wenn der Kühlkörper (20) eine Temperatur von 20°C aufweist und das Halbleitermodul (10) noch nicht in die Aussparung (23) eingesetzt ist, die erste Wärmekontaktfläche (21) bezüglich der zweite Wärmekontaktfläche (22) und/oder die zweite Wärmekontaktfläche (22) bezüglich der ersten Wärmekontaktfläche (21) konvex gekrümmt ist und an mehreren Stellen der betreffenden Wärmekontaktfläche (21, 22) jeweils einen Krümmungsradius (R21, R22) im Bereich von 5 bis 20 m aufweist.Method according to one of the preceding claims, in which, when the heat sink ( 20 ) has a temperature of 20 ° C and the semiconductor module ( 10 ) not yet in the recess ( 23 ), the first thermal contact surface ( 21 ) with respect to the second thermal contact surface ( 22 ) and / or the second thermal contact surface ( 22 ) with respect to the first thermal contact surface ( 21 ) is convexly curved and at several points of the relevant thermal contact surface ( 21 . 22 ) each have a radius of curvature (R21, R22) in the range of 5 to 20 m. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Kühlkörper (20) als Flüssigkeitskühlkörper ausgebildet ist und einen Kühlmitteleinlass (27) und einen Kühlmittelauslass (28) aufweist, sowie einen zwischen dem Kühlmitteleinlass (27) und dem Kühlmittelauslass (28) dem Kühlmitteleinlass (27) und dem Kühlmittelauslass (28) ausgebildeten Kühlmittelkanal (24).Method according to one of the preceding claims, in which the heat sink ( 20 ) is formed as a liquid cooling body and a coolant inlet ( 27 ) and a coolant outlet ( 28 ) and between the coolant inlet ( 27 ) and the coolant outlet ( 28 ) the coolant inlet ( 27 ) and the coolant outlet ( 28 ) formed coolant channel ( 24 ). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Halbleitermodul (10) bei einer Temperatur von 20°C eine Dicke (d10) im Bereich von 3 mm bis 8 mm oder im Bereich von 4 mm bis 6 mm aufweist.Method according to one of the preceding claims, in which the semiconductor module ( 10 ) at a temperature of 20 ° C has a thickness (d10) in the range of 3 mm to 8 mm or in the range of 4 mm to 6 mm.
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