特表 2024-515156 側壁を有する基板、基板を含むパワー半導体モジュール、および基板の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-04-05

(54)【発明の名称】側壁を有する基板、基板を含むパワー半導体モジュール、および基板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 25/07 20060101AFI20240329BHJP

   H01L 23/12 20060101ALI20240329BHJP

【ＦＩ】

H01L25/04 C

H01L23/12 F

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023555318

(86)(22)【出願日】2022-02-01

(85)【翻訳文提出日】2023-09-08

(86)【国際出願番号】 EP2022052332

(87)【国際公開番号】W WO2022189071

(87)【国際公開日】2022-09-15

(31)【優先権主張番号】21161711.3

(32)【優先日】2021-03-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】519431812

【氏名又は名称】ヒタチ・エナジー・スウィツァーランド・アクチェンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】ＨＩＴＡＣＨＩ ＥＮＥＲＧＹ ＳＷＩＴＺＥＲＬＡＮＤ ＡＧ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ジャン，ビーウェイ

(72)【発明者】

【氏名】バイヤー，ハラルト

(72)【発明者】

【氏名】マレキ，ミラド

(72)【発明者】

【氏名】トリューセル，ドミニク

(72)【発明者】

【氏名】ルートビヒ，マキシム

(57)【要約】

パワー半導体モジュール用の基板（１０）が提供され、基板（１０）は、一体に形成された基体（１）を備える。基体（１）は前側（１Ａ）と後側（１Ｂ）を有し、前側（１Ａ）は、基板（１０）の取付け領域（１Ｍ）を含む。基体（１）は、その縁（１Ｅ）の少なくとも１つに沿って、垂直方向の高さ（１１Ｈ）だけ取付け領域（１Ｍ）を超えて突出する少なくとも１つの側壁（１１）を形成する少なくとも１つの隆起した一体部品を有する。取付け領域（１Ｍ）の領域では、基体（１）は、前側（１Ａ）と後側（１Ｂ）との間に延びる垂直方向の厚さ（１Ｔ）を有し、垂直方向の厚さ（１Ｔ）は、側壁（１１）の垂直方向の高さ（１１Ｈ）よりも大きい。さらに、すべての縁（１Ｅ）に沿って、基体（１）は、少なくとも１つの側壁（１１）または少なくとも１つの溝（１２）のいずれかを含むが、同じ縁（１Ｅ）に側壁（１１）と溝（１２）の両方を備えることはない。基体（１）は、その縁（１Ｅ）の少なくとも１つに沿って、少なくとも１つの側壁（１１）を形成する１つの隆起した一体部品を備える。さらに、そのような基板（１０）を備えるパワー半導体モジュール（１００）およびそのような基板（１０）を製造する方法が提供される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

パワー半導体モジュール用基板（１０）であって、
－ 前記基板（１０）は、一体に形成された基体（１）を含み、
－ 前記基体（１）は、前側（１Ａ）と後側（１Ｂ）を有し、前記前側（１Ａ）は前記基板（１０）の取付け領域（１Ｍ）を含み、
－ その縁（１Ｅ）の少なくとも１つに沿って、前記基体（１）は、前記取付け領域（１Ｍ）を超えて垂直方向の高さ（１１Ｈ）だけ突出する少なくとも１つの側壁（１１）を形成する少なくとも１つの隆起した一体部品を有し、
－ 前記取付け領域（１Ｍ）の領域では、前記基体（１）は、前記前側（１Ａ）と前記後側（１Ｂ）との間に延びる垂直方向の厚さ（１Ｔ）を有し、前記垂直方向の厚さ（１Ｔ）は、前記側壁（１１）の前記垂直方向の高さ（１１Ｈ）よりも大きく、および
－ すべての縁（１Ｅ）に沿って、前記基体（１）は、少なくとも１つの側壁（１１）または少なくとも１つの溝（１２）のいずれかを含むが、同じ縁（１Ｅ）に側壁（１１）および溝（１２）の両方は含まず、その縁（１Ｅ）の少なくとも１つに沿って、前記基体（１）は、前記少なくとも１つの側壁（１１）を形成する１つの隆起した一体部品を含む、基板（１０）。

【請求項2】

前記隆起した一体部品は、前記取付け領域（１Ｍ）を超えて突出する少なくとも２つの側壁（１１）を形成し、前記少なくとも２つの側壁（１１）は、前記基体（１）の２つの隣接しないまたは反対側の縁（１Ｅ）に沿って配置されている、請求項１に記載の基板（１０）。

【請求項3】

前記基体（１）は、２つの対向する縁（１Ｅ）に配置された２つの側壁（１１）と、前記基体（１）の２つの別の縁（１Ｅ）に配置された２つの溝（１２）とを含む、請求項１に記載の基板（１０）。

【請求項4】

前記少なくとも１つの側壁（１１）は、０．０５ｍｍから５．０ｍｍの間（両端を含む）の垂直方向の高さ（１１Ｈ）と、０．０５ｍｍから１０ｍｍの間（両端を含む）の平均横幅（１１Ｗ）とを有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の基板（１０）。

【請求項5】

前記後部（１Ｂ）に複数の冷却フィン（３）を含む、先行する請求項のいずれか一項に記載の基板（１０）。

【請求項6】

前記少なくとも１つの溝（１２）は、前記基体（１）の前記縁（１Ｅ）の少なくとも１つに沿って延び、横方向に沿って、前記取付け領域（１Ｍ）は前記溝（１２）によって区切られる、請求項１から５のいずれか一項に記載の基板（１０）。

【請求項7】

前記少なくとも１つの側壁（１１）が垂直壁である、請求項１から６のいずれか一項に記載の基板（１０）。

【請求項8】

前記少なくとも１つの側壁（１１）が傾斜壁である、請求項１から６のいずれか一項に記載の基板（１０）。

【請求項9】

前記少なくとも１つの側壁（１１）が円形壁である、請求項１から６のいずれか一項に記載の基板（１０）。

【請求項10】

前記少なくとも１つの側壁（１１）は、部分的に垂直壁として、部分的に傾斜壁として形成される、請求項１から６のいずれか一項に記載の基板（１０）。

【請求項11】

前記少なくとも１つの側壁（１１）は、部分的に垂直壁として、部分的に円形壁として形成されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の基板（１０）。

【請求項12】

ハウジング本体（２０）をさらに含む、先行する請求項のいずれか一項に記載の基板（１０）を含むパワー半導体モジュール（１００）であって、
－ 前記ハウジング本体（２０）は前記基板（１０）を横方向に囲み、
－ 前記側壁（１１）は前記ハウジング本体（２０）で覆われており、前記ハウジング本体（２０）を前記基板（１０）に追加で固定する固定構造として機能する、パワー半導体モジュール（１００）。

【請求項13】

ハウジング本体（２０）をさらに含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の基板（１０）を含むパワー半導体モジュール（１００）であって、
－ 前記ハウジング本体（２０）は前記基板（１０）を横方向に囲み、
－ 前記側壁（１１）は前記ハウジング本体（２０）で覆われており、前記少なくとも１つの溝（１２）は前記ハウジング本体（２０）の材料によって少なくとも部分的に充填されるため、前記側壁（１１）と前記溝（１２）の両方が、前記ハウジング本体（２０）を前記基板（１０）に追加で固定する固定構造として機能する、パワー半導体モジュール（１００）。

【請求項14】

モジュール構成要素（３０）をさらに含む、請求項１２から１３のいずれか一項に記載のパワー半導体モジュール（１００）であって、
－ 前記モジュール構成要素（３０）は、接続層（２）によって前記取付け領域（１Ｍ）に固定され、
－ 前記ハウジング本体（２０）は、前記モジュール構成要素（３０）を横方向に取り囲む、パワー半導体モジュール（１００）。

【請求項15】

前記側壁（１１）および／または前記溝（１２）は、前記接続層（２）の材料が組立て面（１Ｚ）に向かってクリープするのを防ぐために形成される、請求項１４に記載のパワー半導体モジュール（１００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、例えばパワー半導体モジュール用の側壁を有する基板、基板を含むパワー半導体モジュール、および基板の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体チップを基材に固定したり、基材を基板に固定したりすると、表面の濡れ性により、はんだなどの接続材料が基材の隣接する表面に広がったり、基板の取付け領域の広い領域に広がり得る。この接続材料のオーバーフローは、例えばワイヤボンディングに使用される領域の汚染を引き起こし得、またはパワー半導体モジュールのハウジング本体などのカプセル化材料の接着性の低下をもたらし、層間剥離をもたらし得る。また、接続材料のオーバーフローにより、接続材料の一部が紛失し得、半導体チップと基材間、基材と基板間、または半導体チップと基板間の非常に安定した接続を実現するのに十分な接続材料が利用できない可能性がある。

【0003】

接続材料のオーバーフローを防ぐためなどの基板の変更が導入されない場合、はんだなどの接続材料の強いオーバーフローが発生し、基板の他の領域、特に基板の前側だけでなく、側面または後側にもはんだが望ましくない堆積をし得る。

【0004】

これらの問題を解決するために、基板または基材の表面にはんだレジストをコーティングして、そのような表面の濡れを防止または低減することができる。しかし、表面を耐はんだ性材料でコーティングするには、基材または基板の製造に追加のプロセスが必要であり、製造コストが高くなる。また、はんだレジストとして有機系コーティング材を使用した場合、コーティング層からの物質のガス放出は、パワー半導体モジュールおよび基板を含むパワー半導体モジュールを製造するためのその後のプロセスステップ、またはパワー半導体モジュールの信頼性および機能に悪影響を与える。また、はんだレジストを使用すると、封止材の密着性に悪影響を及ぼし得る。

【0005】

接続材料のオーバーフローを防ぐためのもう１つのアプローチは、取付け領域の周囲に溝を準備することである。本開示において、取付け領域は、基材および／またはチップなどのモジュール構成要素を受け入れるための基板の前側の表面を意味すると理解される。固定用の表面、例えば、クーラーとして機能するキャリアに基板をねじ込むための表面は、組立て面と呼ばれる。組立て面は、取付け領域の外側、例えば基板の前側の側壁および／または溝の外側の表面を含むことができる。しかし、基板の側面および／または後側をさらに組立て面の一部と呼ぶことが可能である。ここで、基板の組立て面のいかなる部分もまたはごく一部も接続材料によって汚染されないように、はんだ材料などのオーバーフローした接続材料を溝に集めることができる。しかし、例えば、はんだ接続の安定性を高めるために厚いはんだメニスカスを形成すべき場合など、溝は十分に大きく形成する必要がある。しかし、これは取付け領域のサイズの縮小につながる。さらに、一方では、十分に大きいサイズの溝を選択すると、大量の接続材料が溝に蓄積する。この接続材料の損失は、局所的に不十分もしくは欠落しているはんだ付け接続、または例えば溝の隣の領域に空隙の形成をもたらし得る。その一方で、基材はんだ付け位置周辺の溝のサイズを小さくしておくと、接続材料のオーバーフローを十分に防げない可能性がある。

【0006】

文献 欧州特許第０ ５７７ ９６６ Ａ１号、米国特許出願第２００９／２２４３８４Ａ１号、米国特許出願第２００２／０１１６６１Ａ１号、米国特許第６ ６６７ ５４５ Ｂ１号、米国特許出願第２０１５／２３５９２９Ａ１号および特開２０１１ ２５８８１４は、基板またはプリント回路基板と、基板またはプリント回路基板上に配置された半導体チップとを有する構成要素について説明し、基板またはプリント回路基板には構造化された上面がある。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の実施形態は、例えばパワー半導体モジュール用の基板に関し、基板は、例えば、接続材料のオーバーフローを防止または低減するための適切な障壁構造を含む。別の目的は、基板を含む高度に機械的に安定したパワー半導体モジュールを提供することであり、パワー半導体モジュールは、基板の表面とハウジング本体、例えば成形体との間の改善された接着および固定を有することができる。さらに、基板を製造するための効率的な方法が提供される。

【0008】

本開示の実施形態は、当技術分野における上記の欠点の全部または一部を対処する。基板、基板を含むパワー半導体モジュール、および基板を製造するための方法のさらなる実施形態は、さらなる特許請求の範囲の主題である。

【0009】

例えばパワー半導体モジュールを受け入れるために使用される基板の一実施形態によれば、それは一体に形成された基体を含む。基体は、前側と後側を有し、前側は、基板の取付け領域を含む。その縁の少なくとも１つに沿って、基体は、垂直方向の高さだけ取付け領域を超えて突出する少なくとも１つの側壁を形成する少なくとも１つの隆起した一体部品を有する。取付け領域の領域では、基体は、基体の前側と後側との間に延びる垂直方向の厚さを有し、基体の垂直方向の厚さは、少なくとも１つの側壁の垂直方向の高さよりも大きい。

【0010】

垂直方向とは、取付け領域または基体の主延長面に垂直に向けられた方向を意味すると理解される。横方向とは、取付け領域または基体の主延長面に平行な方向を意味すると理解される。垂直方向と横方向は互いに直交している。

【0011】

「少なくとも１つの縁に沿って」または「縁で」という用語は、「直接縁で」を必ずしも意味しない。側壁および可能な溝は、基体の前側の縁領域にむしろ配置されている。側壁および／または溝は、縁領域全体にわたって、または縁領域の一部でのみ延びることができる。側壁は、基体の側面に直接隣接してもよく、すなわち、縁に直接隣接して、もしくは縁に直接でもよく、または基体の側面から横方向に離間してもよく、すなわち、縁から横方向に離間して配置されてもよい。例えば、側壁を形成する基体の隆起した一体部品は、対応する縁と平行または実質的に平行である。基体がその前側に溝を含む場合、溝は縁からかなり横方向に離間している。溝は、側壁に直接隣接することも、側壁から横方向に離間することもできる。例えば、側壁は、対応する溝に平行または実質的に平行である。

【0012】

「１つのピースで形成された基体」とは、基体が１つのピースで作られていることを意味する。例えば、基体は、例えば接続材料を使用して互いに接続された別個の部品を含まない。基体は、むしろ、互いに一体的に接続された、すなわち追加の接続材料を使用せずに、一体部品のみを含む。このような一体部品は同じ材料から形成することができる。

【0013】

基体の隆起した一体部品は、基体の縁の１つのみに沿って単一の側壁を形成することが可能である。しかし、基体の隆起した一体部品は、基体の複数の縁に沿って、例えば正確に２つまたは３つの縁に沿って、またはすべての縁に沿って、単一の連続的な側壁を形成することが可能である。さらに、基体の隆起した一体部品は、基体の異なる縁に沿って少なくとも２つまたは２つを超える空間的に分離された側壁を形成することも可能である。

【0014】

したがって、接続材料が、例えばチップを備えた１つまたは複数の基材を基板の取付け領域上に固定するために使用される場合、１つまたは複数の側壁、すなわち基体の１つまたは複数の隆起部分は、接続材料のオーバーフローを防止するための１つまたは複数の障壁として機能することができる。この場合、パワー半導体モジュールは、基板と、その上に配置された少なくとも１つの基材とを有する。パワー半導体モジュールは、単一の基材または複数の分離された基材、半導体チップなどの単一の電子部品または複数のそのような電子部品、基材上に配置された１つの部品または複数の部品、または複数の基材から配置された複数の部品を備えることができる。

【0015】

１つまたは複数の側壁の存在下では、基板または基体が溝の形態で凹部がない、すなわち空隙であることが可能である。１つまたは複数の側壁は基板の縁に形成されるので、例えばはんだ材料などの接続材料のオーバーフローは、溝または異なる溝に蓄積された接続材料の損失なしに防止することができる。あるいは、側壁と溝の組み合わせが可能である。しかし、側壁の存在のおかげで、溝のサイズを小さく保つことができ、その結果、接続材料の損失量は非常に小さく、したがって、許容可能なものとなる。

【0016】

基板のさらなる実施形態によれば、基体は金属または金属合金でできている。例えば、基体はＣｕもしくはＡｌ、または対応する合金でできている。あるいは、基体が非金属複合材料、例えばＳｉＣを含む複合材料、例えばＡｌＳｉＣまたはＭｇＳｉＣでできていることも可能である。しかし、基体は上記の材料に限定されない。

【0017】

基板のさらなる実施形態によれば、基体の隆起した一体部品は、取付け領域を超えて突出する少なくとも２つの側壁を形成する。少なくとも２つの側壁は、２つの隣接していない縁に沿って、例えば、基体の２つの対向する縁に沿って配置される。したがって、少なくとも２つの側壁は互いに空間的に分離されている。この場合、側壁は連続的な障壁を形成せず、むしろ不連続であり、基体の前側に２つの空間的に分離した障壁を形成する。

【0018】

基板のさらなる実施形態によれば、基体の隆起した一体部品は、取付け領域を越えて突出し、取付け領域を完全に取り囲む少なくとも１つの側壁を形成する。この場合、少なくとも１つの側壁は、連続障壁または単一の連続フレーム形状の側壁を形成する。

【0019】

基板のさらなる実施形態によれば、側壁または各側壁は、０．０５ｍｍから５．０ｍｍの間（両端を含む）、例えば０．５ｍｍから２ｍｍの間の垂直方向の高さを有する。側壁または各側壁は、０．０５ｍｍから１０ｍｍの間（両端を含む）の平均横幅、０．０５ｍｍから５ｍｍの間、または０．１ｍｍから５ｍｍの間（両端を含む）、典型的には０．５ｍｍから２ｍｍの間（両端を含む）の平均横幅を有することができる。

【0020】

基板のさらなる実施形態によれば、少なくとも１つの側壁は、垂直壁、傾斜壁、または円形壁である。少なくとも１つの側壁は、部分的に垂直壁として、部分的に傾斜壁として、および／または部分的に円形壁として形成されることが可能である。側壁の形状、例えば側壁の断面は、正方形、長方形、台形、半円、三角形、または別の形態であり得る。

【0021】

しかし、本開示は、側壁の幾何学的寸法および形状、例えば断面の形態を、上記の寸法および形状に限定するものではない。側壁は他の形状または他の幾何学的寸法を有することが可能である。

【0022】

基板のさらなる実施形態によれば、それは少なくとも１つの溝を含む。溝は、基体の少なくとも１つの縁に沿って、またはいくつかの縁に沿って、またはすべての縁に沿って延びることができる。横方向に沿って、取付け領域は溝によって区切ることができる。これと異なり、取付け領域が側壁によって区切られ、側壁が取付け領域と溝との間に位置することも可能である。

【0023】

基板のさらなる実施形態によれば、溝は少なくとも１つの側壁に直接隣接している。この場合、少なくとも１つの側壁は、例えば溝に直接、連続的に延びることができる。したがって、少なくとも１つの側壁および溝の製造は、共通の製造プロセスで、またはその後の２つのプロセスステップ、例えば、少なくとも１つの側壁を形成する第１のプロセスステップと、例えばスタンピング法を使用して溝を形成する第２のプロセスステップで実行することができる。例えば、基体の少なくとも１つの縁に沿って、例えば、基体の正確に１つ、正確に２つ、正確に３つの縁に沿って、またはすべての縁に沿って、基体は、少なくとも１つの側壁と溝の両方を含む。

【0024】

基板のさらなる実施形態によれば、少なくとも１つの縁に沿ってまたはいくつかの縁に沿って、基体は、少なくとも１つの側壁および溝の両方を有し、基体の前側の平面図において、溝は、取付け領域と少なくとも１つの側壁との間に配置されるか、または少なくとも１つの側壁は、取付け領域と溝との間に配置される。溝が少なくとも１つの側壁に直接隣接するか、または少なくとも１つの側壁から横方向に離間することが可能である。

【0025】

側壁のない基体の場合と比較して、側壁の存在下では、溝は縮小された横方向の幅、および／または縮小された垂直方向の深さを有することができる。したがって、溝のサイズを十分に大きく選択する必要はなく、その結果、一方では接続材料の損失の可能性を小さく保つことができ、その一方で、取付け領域のサイズを大きく保つことができる。また、側壁の存在や予想される接続材料のオーバーフロー量に応じて、溝の幅および／または深さを設計することが可能であり、したがって基板の設計の柔軟性が向上する。

【0026】

例えば、溝の幅は、０．０５ｍｍから５ｍｍの間（両端を含む）、例えば、０．５ｍｍから２ｍｍの間である。溝の深さは、０．０５ｍｍから３ｍｍの間（両端を含む）、例えば、０．０５ｍｍから２ｍｍの間、または０．０５ｍｍから１ｍｍの間（両端を含む）であり得る。溝の形状は、正方形、長方形、台形、部分的に円形、半円、三角形、または別の形態にすることができる。しかし、本開示は、幾何学的寸法および形状、例えば、溝の断面の形態を、上記の寸法および形状に限定するものではない。

【0027】

基板のさらなる実施形態によれば、すべての縁に沿って、基体は、少なくとも１つの側壁または少なくとも１つの溝のいずれかを含むが、側壁および溝の両方は含まない。例えば、基体は、基体の２つの対向する縁に配置された２つの側壁と、基体の２つの別の縁に配置された２つの溝とを含む。側壁と基体の異なる縁の溝の他の組み合わせも可能である。

【0028】

基板のさらなる実施形態によれば、それは、基体の後側に複数の冷却フィンを含む。冷却フィンは、基体の一体部品として形成することができる。この場合、冷却フィンと側壁は同じ材料ででき得る。しかし、冷却フィンは、側壁の材料とは異なる材料で作ることができる。この場合、冷却フィンは、基体の一体部品ではなく、基体の後側に設けられた追加の構造と見なすことができる。

【0029】

パワー半導体モジュールの一実施形態によれば、それは基板、例えば、本開示でここに記載されている基板を含む。パワー半導体モジュールは、ハウジング本体をさらに含み、ハウジング本体は、横方向に、例えば、基板を完全に取り囲む。少なくとも１つの側壁は、ハウジング本体によって完全に覆われ得、ハウジング本体を基板に追加で固定する固定構造として機能する。ハウジング本体は、金型本体またはゲル材料で作られた本体であり得、ゲル材料は、ハウジングフレームを有するパワー半導体モジュールを充填することができる。しかし、ハウジング本体は、金型本体またはゲル材料で作られた本体に限定されない。

【0030】

パワー半導体モジュールのさらなる実施形態によれば、それはハウジング本体を含み、ハウジング本体は基板を横方向に囲み、少なくとも１つの側壁はハウジング本体によって完全に覆われている。溝は、少なくとも１つの側壁および溝の両方が、ハウジング本体を基板に追加的に固定する固定構造として機能するように、ハウジング本体の材料によって少なくとも部分的に充填することができる。いくつかの溝は、ハウジング本体の材料によって部分的または完全に充填され得るので、溝は、ハウジング本体を基板に固定する固定構造として機能することが可能である。

【0031】

パワー半導体モジュールのさらなる実施形態によれば、それは、少なくとも１つのモジュール構成要素、例えば、その上に配置された１つまたは複数のチップを有する少なくとも１つの基材を含む。モジュール構成要素は、接続層によって取付け領域に固定されている。例えば、ハウジング本体は、モジュール構成要素を横方向に囲む。モジュール構成要素は、１つもしくは複数の基材および／あるいは半導体チップ、電子もしくは光電子チップ、または抵抗器、コンデンサもしくはインダクタンスなどの個別のデバイスなどの１つもしくは複数のチップを含み得る。

【0032】

パワー半導体モジュールのさらなる実施形態によれば、少なくとも１つの側壁および／または溝は、接続層の材料、例えば、はんだ材料、焼結材料または接着剤が、基体の側面または後側に向かってクリープするのを防ぐために形成される。接続層は、例えば、はんだ、焼結または接着層である。したがって、側壁または溝または側壁と溝の組み合わせは、接続材料のオーバーフローを防止するために取付け領域を部分的または完全に取り囲む障壁構造を形成することができる。

【0033】

はんだオーバーフローなどの接続材料のオーバーフローを防止するため、パワー半導体モジュールのモジュール構成要素を基板に固定するプロセスの歩留まりを改善し、全体的な製造コストを削減できる。さらに、パワー半導体モジュールを取付け領域に固定した後の目視検査を免除できる。最後に、不要な汚染を減らすと、半導体パワーモジュールの信頼性が向上する。

【0034】

基板を製造するための方法の一実施形態によれば、側壁を有する基体、または冷却フィンの有無にかかわらず基板全体を有する基体は、単一の共通の製造プロセスまたはその後の２つの、例えば異なる製造プロセスで製造される。例えば、基体は、鍛造、スタンピング、フライス加工、または他の機械加工プロセスのうちの少なくとも１つによって製造される。冷却フィンの有無にかかわらず、基体または基板全体が、鋳造プロセスまたは成形プロセスによって形成されることも可能である。

【0035】

鋳造プロセスまたは成形プロセスを適用する場合、基体の側壁および／または溝は、修正された成形工具によって準備することができる。冷却フィンは、側壁および／または溝と同じ製造プロセスで形成されることも可能である。したがって、側壁を実装するための追加費用は予想されない。しかし、溝または複数の溝は、その後、例えば、側壁が形成された後の別の機械加工プロセスによるスタンピングまたはフライス加工などの機械加工プロセスによって形成することができる。

【0036】

基板を製造するための方法の別の実施形態によれば、少なくとも１つの側壁および／または溝を含む基体は、単一の共通の鋳造または成形プロセスで製造される。この場合、基体の側壁および溝は、例えば冷却フィンと一緒でも、修正された成形工具によって準備することができる。したがって、鋳造または他の任意の成形プロセスを使用して、側壁および溝は、鋳造または成形工具のわずかな変更によって実装することができる。

【0037】

したがって、側壁および溝は、その後の２つの製造プロセスによって形成することができる。側壁および／または溝を含む基体を単一の共通の製造プロセスで製造することも可能である。

【0038】

本開示は、基板のいくつかの態様、基板を含むパワー半導体モジュール、および基板の製造方法を含む。態様の１つに関して説明されるすべての特徴は、特定の態様の文脈でそれぞれの特徴が明示的に言及されていない場合でも、他の態様に関して本明細書にも開示される。例えば、パワー半導体モジュールは、ここで説明する基板のいずれかを含むことができる。上記の方法は、ここで説明する基板のいずれかの製造に向けられている。したがって、基板に関連して説明される特徴および利点は、パワー半導体モジュールおよび方法に使用することができ、逆もまた同様である。

【0039】

本開示は、様々な変更および代替形態を受け入れることができるが、その詳細は、例として図に示され、詳細に説明される。しかし、その意図は、開示を記載された特定の実施形態に限定することではないことを理解されたい。それどころか、その意図は、添付の特許請求の範囲によって定義される本開示の範囲内にあるすべての変更、同等物、および代替案をカバーすることである。

【0040】

さらなる理解を提供するために、添付の図が含まれている。図において、同じ構造および／または機能の要素は、同じ参照符号によって参照され得る。図に示される実施形態は例示的な表現であり、必ずしも縮尺どおりに描かれているとは限らないことを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1A】比較例による、基板上にモジュール構成要素を固定してパワー半導体モジュールを形成することができる基板の斜視図である。

【図1B】一実施形態による基板の斜視図である。

【図1C】さらなる実施形態によるさらなる基板の上面図である。

【図1D】さらなる実施形態によるさらなる基板の上面図である。

【図2A】側壁および溝を有する異なる基板の異なるセクションの斜視および断面図である。

【図2B】側壁および溝を有する異なる基板の異なるセクションの斜視および断面図である。

【図2C】一実施形態による基板の上面図である。

【図3A】一実施形態による基板を有するパワー半導体モジュールの断面図である。

【図3B】別の実施形態による基板を有するパワー半導体モジュールの断面図である。

【図4A】さらなる実施形態による基板を有するさらなるパワー半導体モジュールの断面図である。

【図4B】さらなる実施形態による基板を有するさらなるパワー半導体モジュールの断面図である。

【図4C】さらなる実施形態による基板を有するさらなるパワー半導体モジュールの断面図である。

【図4D】さらなる実施形態による基板を有するさらなるパワー半導体モジュールの断面図である。

【図4E】さらなる実施形態による基板を有するさらなるパワー半導体モジュールの断面図である。

【図4F】さらなる実施形態による基板を有するさらなるパワー半導体モジュールの断面図である。

【図4G】さらなる実施形態による基板を有するさらなるパワー半導体モジュールの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0042】

図１Ａは、例えば、図１Ａにも示されているモジュール構成要素３０を受け入れるための基板１０を示している。この比較基板１０は、比較目的および本開示に記載されているいくつかの技術的効果を説明するために導入され、最先端技術とは見なされないものとする。図１Ａに示される基板１０に関連して説明される特徴は、本開示の基板１０のすべての実施形態に使用することができる。

【0043】

基板１０は、側壁および溝のない標準的な基体１を備える。基体１は、前側１Ａと後側１Ｂとを有し、前側１Ａは、基板１０の取付け領域１Ｍを備える。モジュール構成要素３０は、パワー半導体モジュール１００を形成するための基板１０の取付け領域１Ｍに固定することができる。基板１０は、後側１Ｂに形成された複数の冷却フィン３を有する。

【0044】

基板１０は、その側面１Ｓに横方向のくぼみ１Ｉを含む。図１Ａでは、基板１０は２つの対向する側面１Ｓを有し、対向する側面１Ｓのそれぞれは２つの横方向のくぼみ１Ｉを有する。例えば、くぼみ１Ｉは、基板１０を冷却器に固定またはねじ込むように構成される。例えば、くぼみ１Ｉは、ねじを受け入れるように構成されている。垂直方向に沿って、くぼみは、基体１の前側１Ａから後側１Ｂまで延びることができる。したがって、側面１Ｓまたは後側１Ｂは、基材および／またはチップなどのモジュール構成要素３０を受け入れるための取付け領域１Ｍとは呼ばれず、むしろ基板１０を例えば冷却器に固定するための組立て面１Ｚと呼ばれる。

【0045】

パワー半導体モジュール１００のモジュール構成要素３０、例えば基材、電子チップまたは半導体チップが基板１０に固定されるとき、表面の濡れ性により、接続層２のはんだ材等の接続材料は、ベース板１０の取付け領域１Ｍの広い範囲に広がっていてもよい。これにより、接続材料がオーバーフローし得る。接続材料のオーバーフローは、基体１または基板１０の縁１Ｅ、側面１Ｓ、または後側１Ｂに汚染を引き起こし得る。汚染に加えて、これは接続材料の大幅な損失にもつながる。

【0046】

例えば、取付け領域１Ｍに構成要素をはんだ付けしたパワー半導体モジュール１００の走査型音響顕微鏡（ＳＡＭ）写真を使用すると、局所的に欠落したはんだ付け接続およびはんだ材料の空隙またはオーバーフローが観察され得る。

【0047】

図１Ｂは、接続材料のオーバーフローを防止または低減するための障壁構造を有する基板１０を示している。基板１０は、一体に形成された基体１を備える。基体１は、ＣｕやＡｌなどの金属または金属合金、またはＡｌＳｉＣやＭｇＳｉＣなどのＳｉＣを含む複合材料で作ることができるが、これに限定されない。その縁１Ｅに沿って、基体１は、垂直方向の高さ１１Ｈだけ取付け領域１Ｍを超えて突出する少なくとも１つの側壁１１を形成する隆起した一体部品を有する。障壁構造は、例えば、少なくとも１つの側壁１１によってのみ形成される。例えば、少なくとも１つの側壁１１は、基体１を１つまたはすべての横方向に区切る。少なくとも１つの側壁１１は、横幅１１Ｗを有する。この横幅１１Ｗは、少なくとも１つの側壁１１の平均幅１１Ｗと見なすことができる。

【0048】

基体１は、前側１Ａと後側１Ｂとの間で垂直方向に沿って延びる垂直方向の厚さ１Ｔを有する。少なくとも取付け領域１Ｍの領域では、基体１の垂直方向の厚さ１Ｔは、少なくとも１つの側壁１１の垂直方向の高さ１１Ｈよりも大きい。例えば、基体１の垂直方向の厚さ１Ｔは、少なくとも１つの側壁１１の垂直方向の高さ１１Ｈの少なくとも２倍、３倍、５倍、または少なくとも１０倍もしくは２０倍大きい。

【0049】

基体１は、横対角幅１Ｗを有する。横対角幅１Ｗは、基体１の最大の横展開と見ることができる。例えば、基体１の横対角線幅１Ｗは、基体１の垂直方向の厚さ１Ｔの少なくとも５倍、１０倍、１５倍、２０倍、または少なくとも５０倍大きい。

【0050】

少なくとも１つの側壁１１の垂直方向の高さ１１Ｈは、０．０５ｍｍから２．０ｍｍの間（両端を含む）、例えば、０．０５ｍｍから１．５ｍｍの間（両端を含む）、または０．０５ｍｍから１０ｍｍの間（両端を含む）であり得る。少なくとも１つの側壁１１の横方向または平均横方向幅１１Ｗは、０．０５ｍｍから１０ｍｍの間（両端を含む）、例えば、０．１ｍｍから５ｍｍの間（両端を含む）、０．１ｍｍから３ｍｍの間（両端を含む）、または０．１ｍｍから１ｍｍの間（両端を含む）であり得る。疑わしい場合、少なくとも１つの側壁１１の垂直方向の高さ１１Ｈおよび横方向幅１１Ｗは、それぞれ、少なくとも１つの側壁１１の平均垂直方向の高さおよび平均横方向幅として理解されるものとする。

【0051】

少なくとも１つの側壁１１は、０．１５～０．３ｍｍの典型的な高さ１１Ｈおよび０．５ｍｍの典型的な幅１１Ｗを有することができる。しかし、他の寸法は可能である。側壁１１の形状は固定されておらず、任意の形状が可能である。しかし、側壁１１の断面に関連する典型的な形状は、正方形、長方形、台形、半円または三角形であり得る。

【0052】

図１Ｂに示すように、基体１の隆起した一体部品は、基体１のすべての縁１Ｅに沿って単一の連続側壁１１を形成する。側壁１１は、取付け領域１Ｍを完全に取り囲んでいる。図１Ｂとは異なり、側壁１１は、基体１の１つの縁１Ｅに沿ってのみ、２つの縁１Ｅに沿ってのみ、または３つの縁１Ｅに沿ってのみ延びることが可能である。

【0053】

図１Ｂによれば、側壁１１は部分的に傾斜した壁である。側壁１１は、取付け領域１Ｍに面する内面１１Ａを有し、内面１１Ａは傾斜している。また、側壁１１は、取付け領域１Ｍとは反対側を向いた外面を有し、外面は垂直面である。取付け領域１Ｍからの垂直距離が増加すると、側壁１１の断面が減少する。

【0054】

取付け領域１Ｍの少なくとも一部は、コーティングされていない取付け領域１Ｍの場合と比較して濡れ性の改善を達成するための材料でコーティングすることができる。取付け領域１Ｍの少なくとも一部は、基体１の表面によって直接形成されることが可能である。例えば、取付け領域１Ｍは、１つまたは複数の接合領域を有し、モジュール構成要素３０を受け取った後、モジュール構成要素３０によって覆われる。このような接合領域は、濡れ性の改善を達成するための材料（例えば、銅コーティング、ニッケルコーティングなど）でコーティングすることができる。はんだレジストは、接合領域の周囲など、濡らしてはならない領域に塗布できる。しかし、基板１０または基体１にはんだレジストがない、すなわち空隙であることが可能である。

【0055】

基板１０は、後側１Ｂに形成された複数の冷却フィン３を有する。冷却フィン３は、基体１の一体部品として形成することができ、側壁１１または基体１の残りの部分の材料と同じ材料から形成することができる。しかし、冷却フィン３は、基体１の材料と比較して、より高い熱伝導率を有する材料で作られることが可能である。例えば、冷却フィン３は、基板１０の後側１Ｂの最も外側の構造である。したがって、垂直方向に沿って、基板１０は、冷却フィン３によって区切ることができる。この場合、基板１０は、平面または平坦な後側１Ｂではなく構造化された後側１Ｂを有する。冷却フィン３は、基板１０の後側１Ｂの面積の２０％、３０％、４０％、５０％を超え、さらには６０％または７０％を超えて覆うことができる。

【0056】

図１Ｃは、さらなる実施形態によるさらなる基板１０を示す。図１Ｃに示される基板１０は、本質的に、図１Ｂに示される基板１０に対応する。対照的に、基体１の隆起した一体部品は、取付け領域１Ｍを超えて突出する正確に２つの側壁１１を形成する。２つの側壁１１は、基体１の２つの対向する縁１Ｅに沿って配置され、したがって、互いに空間的に分離されている。２つの側壁１１のそれぞれは、基体１の１つの縁１Ｅ全体に沿って延びる。

【0057】

さらに、図１Ｂとは逆に、図１Ｃによれば、基板１０は、基体１の２つの別の反対側の縁１Ｅに沿って配置された２つの溝１２を有する。したがって、２つの溝１２は互いに空間的に分離されている。図１Ｃによれば、すべての縁１Ｅに沿って、基体１は、１つの側壁１１または１つの溝１２のいずれかを含むが、両方は含まない。

【0058】

図１Ｃとは異なり、側壁１１と溝１２の他の組み合わせも可能である。例えば、基体は、１つの縁に沿って配置された正確に１つの側壁１１と、残りの縁に沿って１つの溝１２もしくはいくつかの溝１２とを有することができ、またはその逆もまた同様である。基体１は、正確に２つの隣接する縁１Ｅに沿って配置された側壁１１および残りの縁１Ｅに沿った溝１２を有することも可能であり、またはその逆も同様である。取付け領域１Ｍは、側壁１１および溝１２によって完全に取り囲むことができる。基体の少なくとも１つの縁１Ｅまたはいくつかの縁１Ｅが、溝１２も１つの側壁１１も備えられていない可能性もある。

【0059】

側壁１１が取付け領域１Ｍの周囲に部分的にしか準備されていない可能性もある。例えば、正方形または長方形の基板１０の場合、側壁１１は、基体１の１～３の縁１Ｅに沿って準備され得るが、側壁１１または他の構造、例えば、溝１２は、それぞれ、他の３から１の縁１Ｅには準備されない。あるいは、溝１２が、側壁１１を持たない他の３から１の縁１Ｅ上に準備されることも可能である。さらに、少なくとも１つの側壁１１および／または少なくとも１つの溝１２が、１つの縁領域の一部に準備されているが、基板１０の縁全体に沿って延びていない可能性もある。

【0060】

図１Ｄは、さらなる実施形態によるさらなる基板１０を示す。図１Ｄに示される基板１０は、本質的に、図１Ｂに示される基板１０に対応する。対照的に、横方向では、取付け領域１Ｍは、連続溝１２と連続側壁１１の両方によって完全に囲まれている。連続溝１２および連続側壁１１のそれぞれは、フレーム形状である。連続溝１２は、連続側壁１１と取付け領域１Ｍとの間に位置する。横方向には、取付け領域１Ｍは、溝１２によって区切られている。

【0061】

図１Ｃおよび１Ｄから逸脱して、側壁１１および／または溝１２の別の組み合わせも可能である。例えば、溝１２は、基体１の正確に１つ、正確に２つ、または正確に３つの縁１Ｅに沿って延びる連続溝１２として形成されることが可能である。さらに、溝１２が基板１０の取付け領域１Ｍを完全に取り囲んでいる一方で、側壁１２が取付け領域１Ｍを完全には取り囲んでいないことも可能である。別の代替手段として、基体１は、基体１の正確に２つの対向する縁１Ｅに配置された正確に２つの溝１２および２つの側壁１１を備えることができる。

【0062】

図２Ａは、図１Ｄで強調表示されている基板１０のセクション１０Ｓの詳細を示している。図２Ａに示すように、溝１２は側壁１１に直接隣接している。したがって、接続材料のオーバーフローを防止するための障壁構造は、側壁部分と溝部分を含むコヒーレント構造によって形成される。ここで、側壁１１は、溝１２内に連続的または直接延びる。

【0063】

図２Ａに示すように、溝１２は垂直壁と平坦な底面を有する。垂直方向に沿って、溝１２の断面は実質的に一定である。しかし、側壁１１は傾斜している。したがって、側壁１１と溝１２との間の移行領域にはジャンプまたはキンクが存在する。例えば、側壁１１は、取付け領域１Ｍに対して２０°～７０°または３０°～６０°傾斜した内面１１Ａを有する。例えば、図２Ａに示すように、側壁１１の内面１１Ａは、取付け領域１Ｍに対して４５°傾斜している。溝１２は、取付け領域１Ｍに対して９０°の角度を形成する内側垂直面を有する。したがって、図２Ａは、４５°側壁１１と９０°溝１２の組み合わせを示している。

【0064】

図２Ｂは、溝１２および側壁１１のさらなる幾何学的形状を示している。例えば、側壁１１と溝１２との間の移行領域には、ジャンプやキンクがない。側壁１１と溝１２との間には、むしろ滑らかな移行がある。左側には、図２Ｂは４５°側壁１１と４５°溝１２の組み合わせを示している。右側には、図２Ｂが４５°の側壁と円形の溝１２の組み合わせを示している。取付け領域１Ｍに向かう垂直方向に沿って、溝１２の断面が増加する。

【0065】

図２Ｃは、さらなる実施形態によるさらなる基板１０を示す。図２Ｃに示される基板１０は、本質的に、例えば図１Ｂに示される基板１０に対応する。対照的に、図２Ｃに示される基板１０は、基体１の前側１Ａ上に１つの単一の側壁１１のみを含む。側壁１１は、対応する縁１Ｅ全体に沿って延びておらず、側面１Ｓから離間している。さらに、基板１０には、冷却フィン３がなくてもよい。

【0066】

図３Ａは、基板１０、例えば上記の基板１０のいずれか１つを含むパワー半導体モジュール１００の実施形態を示す。パワー半導体モジュール１００は、ハウジング本体２０をさらに備え、ハウジング本体２０は、基板１０を横方向に、例えば完全に取り囲む。側壁１１は、ハウジング本体１０によって完全に覆うことができ、ハウジング本体２０を基板１０に追加で固定する固定構造として機能する。

【0067】

上面図では、ハウジング本体２０は、基板１０を部分的または完全に覆うことができる。例えば、ハウジング本体２０は、成形または鋳造または充填プロセスによって形成される。

【0068】

パワー半導体モジュール１００は、モジュール構成要素３０をさらに備え、モジュール構成要素３０は、接続層２によって取付け領域１Ｍに固定されている。接続層２は、はんだ層または焼結層または接着層であり得る。ハウジング本体２０は、横方向に、例えばモジュール構成要素３０を完全に取り囲むことができる。パワー半導体モジュール１００は、例えばモジュール構成要素３０を電気的に接続するための端子４を備える。端子４は、ハウジング本体２０の側面で外部電源に外部から電気的に接続することができる。パワー半導体モジュール１００は、このような端子４を複数備えることができる。

【0069】

例えば、モジュール構成要素３０は、１つの基材または複数の横方向に分離された基材および／または電子もしくは光電子チップを含む。モジュール構成要素３０は、はんだ付け、接着、焼結プロセスによって取付け領域１Ｍに固定することができる。したがって、接続層２は、はんだ層、焼結層、接着剤層、または接着層であり得る。例えば、接続層２は、基板１０の取付け領域１Ｍを完全には覆っていない。しかし、接続材料の広がりに応じて、接続層２は、基体１の側壁１１に少なくとも部分的に直接隣接することができ、または溝１２が内側にあり、側壁１１が外側にある場合、溝１２に直接隣接することができる。

【0070】

垂直方向には、側壁１１は接続層２を越えて突出することができる。横方向では、モジュール構成要素３０は、側壁１１および／または溝１２によって取り囲まれ得る。溝１２は、接続層２の材料で部分的または完全に充填することができる。このようなケースは、例えば図３Ｂに示すパワー半導体モジュール１００で起こり得る。垂直方向に沿って、モジュール構成要素３０またはモジュール構成要素３０の構成要素の後側は、側壁１１の上面の下に位置し、一方、モジュール構成要素３０の前側は、側壁１１の上面よりも上に配置することができる。言い換えれば、モジュール構成要素３０は、側壁１１の完全に上方に位置しているわけではない。

【0071】

図３Ｂは、さらなる実施形態によるさらなるパワー半導体モジュール１００を示している。図３Ｂに示すパワー半導体モジュール１００は、実質的に図３Ａに示すパワー半導体モジュール１００に相当する。対照的に、図３Ｂに示される基板１０または基板１０の基体１は、少なくとも１つの側壁１１および少なくとも１つの溝１２を備える。側壁１１および／または溝１２は、ハウジング本体２０が形成される前に、接続層２の材料が基体１の側面１Ｓまたは後側１Ｂに向かってクリープするのを防ぐように形成される。

【0072】

例えば、溝１２は、側壁１１および溝１２の両方が、ハウジング本体２０を基板１０に追加で固定する固定構造として機能するように、ハウジング本体２０の材料によって少なくとも部分的に充填または完全に充填される。また、溝１２には、接続層２の材料が部分的に充填され、ハウジング本体２０の材料が部分的に充填されることも可能である。

【0073】

ハウジング本体２０で覆われた、または囲まれた基板１０を備える従来のパワー半導体モジュール１００は、ハウジング本体２０と基板１０との間の接着不良のために、基板１０とハウジング本体２０との間の安定性が不十分である場合がある。側壁１１および／または溝１２を固定構造として使用すると、一方では接触面が拡大され、他方では、ハウジング本体２０が固定構造に係合することができ、その結果、パワー半導体モジュール１００の安定性が向上する。例えば、特にハウジング本体２０が金型本体である場合、側壁１１および／または溝１２は、金型縁破損のリスクを軽減し、基板１０とハウジング本体２０との間の界面での剥離を防止することによって、全体の成形を改善することができ、なぜなら、より多くの接触面がハウジング本体２０に提供され、側壁１１および／または溝１２がハウジング本体２０の固定構造として機能することができるからである。

【0074】

接続材料のオーバーフローを防止するために、溝１２を使用する代わりに、基板１０の縁１Ｅの側壁１１または隆起部分を使用することにより、溝１２内の接続材料の損失を防ぐことができる。あるいは、側壁１１と溝１２との組み合わせが可能であり、溝１２は障壁構造の内部部分として、側壁１１は障壁構造の外側部分として提供され得る。側壁１１の存在のおかげで、溝１２を小さく保つことができ、その結果、接続材料の非常に小さく許容可能な損失のみが生じる。設計に応じて、モジュールは例えば、空間に関して、側壁１１および／または溝１２は部分的に実装することもできる、例えば、側壁１１は、基体１または基板１０の異なる端部１Ｅに溝１２を備えているか、または備えていない。

【0075】

図４Ａ～図４Ｇは、パワー半導体モジュール１００のいくつかの例示的な実施形態を示している。図４Ａに示すパワー半導体モジュール１００は、本質的に図３Ａに示すパワー半導体モジュール１００である。明確さのために、また図４Ｂから図４Ｇに示されるパワー半導体モジュール１００のさらなる実施形態とより良い比較を行うためにのみ、図４Ａでは、ハウジング本体２０および端子４は示されていない。図４Ａによれば、側壁１１は側面１Ｓに直接隣接している。したがって、側壁１１は、基体１の一縁に直接配置されている。

【0076】

図４Ｂに示すパワー半導体モジュール１００は、実質的に図４Ａに示すパワー半導体モジュール１００に相当する。対照的に、上面視では、側壁１１は、対応する側面１Ｓから離間している。したがって、側壁１１は、基体１の対応する１つの縁から横方向に離間している。

【0077】

図４Ｃに示すパワー半導体モジュール１００は、実質的に図４Ｂに示すパワー半導体モジュール１００に相当する。対照的に、基体１の前側１Ａの少なくとも１つの縁領域において、基体１は、いくつかの側壁１１を有し、この場合、３つの側壁１１を有する。側壁１１は、互いに直接隣接することができ、または横方向に互いに離間することができる。例えば、側壁１１は、互いに平行または実質的に平行である。

【0078】

図４Ｄに示すパワー半導体モジュール１００は、図４Ｂに示すパワー半導体モジュール１００に本質的に相当する。対照的に、基体１の前側１Ａの少なくとも１つの縁領域において、基体１は、側壁１１に直接隣接する１つの溝１２を有する。溝１２は、側壁１１と取付け領域１Ｍとの間に位置する。

【0079】

図４Ｅに示すパワー半導体モジュール１００は、実質的に図４Ｄに示すパワー半導体モジュール１００に相当する。対照的に、基体１の前側１Ａの少なくとも１つの縁領域において、基体１は、２つの側壁１１の間に位置する１つの溝１２を有する。図４Ｅに示すように、溝１２は、両方の側壁１１に直接隣接することができる。溝１２が両側壁１１から横方向に離間されているか、または一方の側壁１１に直接隣接し、別の側壁１１から離間されることも可能である。

【0080】

図４Ｆに示すパワー半導体モジュール１００は、実質的に図４Ｄに示すパワー半導体モジュール１００に相当する。対照的に、側壁１１と溝１２の位置は交換されている。溝１２は、側面１Ｓと側壁１１との間に位置する。取付け領域１Ｍは、取付け領域１Ｍと溝１２との間にある側壁１１によって区切ることができる。

【0081】

図４Ｇに示すパワー半導体モジュール１００は、本質的に図４Ｄまたは図４Ｅに示すパワー半導体モジュール１００に相当する。対照的に、基体１の前側１Ａの少なくとも１つの縁領域において、基体１は、１つ以上の溝１２および２つ以上の側壁１１、ここでは２つの溝１２および３つの側壁１１を有する。溝１２のそれぞれは、２つの側壁１１の間に配置され、２つの側壁１１のうちの少なくとも１つから直接隣接または離間することができる。また、側壁１１の各々は、２つの溝１２の間に配置され、２つの溝１２のうちの少なくとも１つから直接隣接または離間することができる。

【0082】

図４Ａ～図４Ｇでは、基板１０またはパワー半導体モジュール１００の部分断面図のみが示されている。側壁１１、溝１２、または側壁１１と溝１２の可能な組み合わせは、基体１の１つの縁１Ｅに正確に沿って、２つの隣接または対向する縁１Ｅに正確に沿って、３つの縁１Ｅに正確に沿って、またはすべての縁１Ｅに沿って、すなわち、基体１の前側１Ａ上の正確に１つの縁領域、正確に２つの隣接または対向する縁領域、正確に３つの縁領域、またはすべての縁領域にそれぞれ配置することができる。側壁１１および／または溝１２は、例えば図２Ｃに示されるように、縁領域全体または縁領域のいくつかの部分に沿って延びることができる。

【0083】

本開示のさらなる実施形態は、以下に提供される。ここで、以下で使用される番号は、他の実施形態の特徴への参照を容易にすることが意図されている。

【0084】

実施形態１：基板は一体に形成された基体を備え、この基体は前側と後側を有し、前側は、基板の縁の少なくとも１つに沿った、基板の取付け領域を含み、基体は、取付け領域の領域において垂直方向の高さだけ取付け領域を越えて突出する少なくとも１つの側壁を形成する少なくとも１つの隆起した一体部品を有し、基体は、前側と後側との間に延びる垂直方向の厚さを有し、この垂直方向の厚さは側壁の垂直方向の高さよりも大きい、パワー半導体モジュール用基板。

【0085】

実施形態２：隆起した一体部品は、取付け領域を越えて突出する少なくとも２つの側壁を形成し、少なくとも２つの側壁は、基体の２つの隣接しないまたは対向する縁に沿って配置される、実施形態１に記載の基板。

【0086】

実施形態３：側壁が取付け領域を完全に取り囲む、実施形態１に記載の基板。
実施形態４：少なくとも１つの側壁が、０．０５ｍｍから５．０ｍｍの間（両端を含む）の垂直方向の高さおよび０．０５ｍｍから１０ｍｍの間（両端を含む）の平均横幅を有する、実施形態１から３の１つに記載の基板。

【0087】

実施形態５：後側に複数の冷却フィンを備える、実施形態１から４の１つに記載の基板。

【0088】

実施形態６：実施形態１から５の１つに記載の基板は、基体の縁の少なくとも１つに沿って延びる少なくとも１つの溝をさらに含み、横方向に沿って、取付け領域は溝によって区切られている。

【0089】

実施形態７：縁の少なくとも１つに沿って、またはいくつかの縁に沿って、は、少なくとも１つの側壁および溝の両方を有し、基体の前側の平面図において、溝は、取付け領域と少なくとも１つの側壁との間に配置される、実施形態１から６の１つに記載の基板。

【0090】

実施形態８：縁の少なくとも１つに沿って、またはいくつかの縁に沿って、基体は、少なくとも１つの側壁および溝の両方を有し、基体の前側の平面図において、側壁は取付け領域と溝の間に配置されている、：実施形態１から５の１つに記載の基板。

【0091】

実施形態９：溝が少なくとも１つの側壁に直接隣接している、実施形態６から８のいずれかに記載の基板。

【0092】

実施形態１０：すべての縁に沿って、基体が少なくとも１つの側壁または少なくとも１つの溝のいずれかを含むが、同じ縁に側壁および溝の両方を含まない、実施形態１から６の１つに記載の基板。

【0093】

実施形態１１：少なくとも１つの共通縁に沿って、基体は、少なくとも２つの側壁および少なくとも１つの溝、または少なくとも１つの側壁および少なくとも２つの溝を含む、実施形態１から９の１つに記載の基板。

【0094】

実施形態１２：ハウジング本体をさらに備え、ハウジング本体が基板を横方向に取り囲み、側壁がハウジング本体によって覆われ、ハウジング本体を基板に追加固定する固定構造として機能する、先行する実施形態の１つに記載の基板を備えるパワー半導体モジュール。

【0095】

実施形態１３：実施形態６～１１の１つに記載の基板を備えるパワー半導体モジュールであって、ハウジング本体をさらに備え、ハウジング本体が基板を横方向に取り囲み、側壁がハウジング本体で覆われ、溝がハウジング本体の材料によって少なくとも部分的に充填されるため、側壁と溝の両方がハウジング本体を基板に追加的に固定する固定構造として機能する、パワー半導体モジュール。

【0096】

実施形態１４：モジュール構成要素をさらに備え、モジュール構成要素は、接続層によって取付け領域に固定され、ハウジング本体は、モジュール構成要素を横方向に取り囲んでいる、実施形態１２～１３の１つに記載のパワー半導体モジュール。

【0097】

実施形態１５：側壁および／または溝が、接続層の材料が組立て面に向かってクリープするのを防ぐように形成されている、実施形態１４に記載のパワー半導体モジュール。

【0098】

記載されている図に示される実施形態は、基板および基板を含むパワー半導体モジュールの改善された配置の例示的な実施形態を表す。したがって、それらは、基板および基板を含むパワー半導体モジュールの改善された配置によるすべての実施形態の完全なリストを構成するものではない。基板またはパワー半導体モジュールの実際の配置は、上記の例示的な実施形態とは異なってもよい。

【0099】

本出願は、欧州特許出願ＥＰ ２１ １６１ ７１１．３の優先権を主張し、その開示内容は参照により本明細書に含まれる。

【符号の説明】

【0100】

参照記号
１００ パワー半導体モジュール
１０ 基板
１０Ｓ 基板の部分
２０ ハウジング本体
３０ モジュール構成要素／基材／半導体チップ
１ 基体
１Ａ 基体の前側
１Ｂ 基体の後側
１Ｓ 基体の／基板の側面
１Ｅ 基体の縁
１Ｍ 基体の／基板の取付け領域
１Ｔ 基体の垂直方向の厚さ
１Ｗ 基体の対角横幅
１Ｉ 基体の横方向のくぼみ
１Ｚ 組立て面
１１ 基体の側壁
１１Ａ 側壁の内面
１１Ｈ 側壁の垂直方向の高さ
１１Ｗ 側壁の平均横幅
１２ 基体の溝
２ 接続層
３ 冷却フィン
４ 端子

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図4F】

【図4G】

【国際調査報告】