能夠導熱的連接器件的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于將電路板與冷卻體連接起來的能夠導熱的連接器件。所述連接器件具有扁平地構造的載體。
【背景技術】
[0002]由現有技術公開的連接裝置包括大功率半導體和冷卻體，在所述連接裝置中大功率半導體借助能夠流動的導熱介質、例如導熱糊或者導熱膠粘劑與冷卻體導熱地連接。為此將所述導熱介質借助分配裝置涂抹在半導體的或者冷卻體的表面上。所述大功率半導體或者與所述大功率半導體連接的電路板隨后與所述冷卻體組裝到一起，其中粘性導熱介質在大功率半導體、電路板以及冷卻體之間構成導熱的橋接。
【發明內容】
[0003]按照本發明，開頭所述類型的載體的至少一部分具有至少一個與所述載體相背離(abweisend)的、與所述載體連接的囊體。所述囊體具有圍成內腔的包覆套，其中所述內腔至少部分地或完全地用優選能夠流動的、尤其粘性的導熱介質填充。所述包覆套構造用于在壓力作用下破裂并且由此釋放導熱介質。
[0004]借助如此構造的連接器件能夠有利地在兩個有待相互連接的構件之間產生導熱的連接，其中有利地在生產中能夠省掉導熱介質的分配裝置或者分配的方法步驟。這樣構造的能夠導熱的連接器件此外能夠有利地與有待連接的構件、例如冷卻體連接、例如粘接并且因此有利地作為在制造過程中預裝配的組件。
[0005]能夠流動的導熱介質構造用于流入或者壓入到有待橋接的縫隙中并且填充所述縫隙。導熱介質的粘性優選在加工溫度下是液態的、也就是自流動的或糊狀的，并且因此在通過電路板形成的壓力作用下能夠流動。
[0006]在優選的實施方式中所述載體具有織物。所述織物例如是聚酰胺織物或聚酰亞胺織物。
[0007]在另一種實施方式中，所述載體具有載體膜。所述載體膜優選包括塑料膜、尤其聚酰亞胺膜。在另一種實施方式中，所述載體膜由金屬膜構成。所述載體優選柔性地構造。因此所述載體能夠有利地例如作為成卷制品以卷繞帶的形式制備。
[0008]在一種優選的實施方式中，所述包覆套由塑料包覆套構成。塑料包覆套例如通過聚酰亞胺包覆套、聚酰胺包覆套、包含或者由彈性體例如娃酮橡膠制成的包覆套來構成。所述包覆套優選具有包覆套壁，其中包覆套的壁厚優選在3到10微米之間、進一步優選地在3到5微米之間。
[0009]導熱介質優選具有含硅酮的糊作為基質。在其他實施方式中所述導熱介質具有導熱的粘合劑作為基質。導熱的粘合劑例如是一種交聯的、尤其是自身交聯地構成的硅酮粘合劑。通過導熱介質能夠有利地使半導體模塊或者電路板與冷卻體之間的縫隙在適應各自的表面結構情況下被導熱地橋接，并且因此在所屬縫隙中填充絕熱的空氣體積。
[0010]優選地，導熱介質具有導熱地構成的填充顆粒、例如像氧化鋁或石墨顆粒一樣的陶瓷填充顆粒。所述填充顆粒因此有利地產生了包括所述填充顆粒和粘性基質的連接器件的良好的整體導熱能力。
[0011]在一種優選的實施方式中，所述包覆套由聚酰亞胺膜構成。聚酰亞胺膜則產生連接器件良好的導熱能力，就這點而言所述包覆套破裂之后由導熱介質包圍，并且在組件、例如大功率半導體與冷卻體連同導熱介質連接在一起之后保留在所述有待連接的組件之間。所述包覆套優選如此薄地構造，從而使得所述包覆套作為囊體的體積的份額不能明顯妨礙通過導熱介質完成的熱傳導。
[0012]在一種優選的實施方式中，連接器件具有至少一個頂刺，其中頂刺與載體連接并且構造及設置用于，在壓力作用到載體上時刺入到囊體的包覆套中并且因此釋放導熱介質。借助頂刺能夠有利地在壓力作用下使得囊體容易破裂或脹裂。優選地，所述連接器件對于每個囊體具有至少一個頂刺。頂刺優選與載體連接。頂刺優選是塑料頂刺、金屬頂刺或陶瓷構成的頂刺。
[0013]頂刺優選柔性地構造，從而使得頂刺在刺穿囊體包覆套之后在可能與有待連接的組件的表面接觸情況下能夠扁平地抵靠在所述表面上。
[0014]在連接器件的一種優選的實施方式中，囊體是球形的。由此囊體能夠成本低廉地例如通過傾倒安裝到載體上。在另一種實施方式中，囊體枕形地構造。由此能夠將囊體有利地以機械的方式安裝到載體上。
[0015]囊體的包覆套例如能夠由至少兩個半包覆套拼合。對此能夠例如以導熱介質填充第一半包覆套，并且隨后使第二半包覆套與第一半包覆套連接，從而使得導熱介質被包含在由所述兩個半包覆套包圍成的中空腔中。所述半包覆套能夠例如互相插接連接、粘合連接或焊接。
[0016]囊體在球形的情況下優選具有2毫米到5毫米之間的直徑。在枕形的情況下所述囊體則優選具有2毫米到5毫米之間的厚度延展。
[0017]前述包覆套優選具有額定破裂位置，所述額定破裂位置例如形式為縱向延伸的凹痕，其中所述包覆套構造用于在施加壓力時在額定破裂位置處破裂并且釋放導熱介質。
[0018]本發明還涉及一種連接裝置，其包括冷卻體和至少一個有待冷卻的電子結構元件、例如大功率半導體。大功率半導體例如與電路板連接、尤其釬焊連接。所述連接裝置還具有至少一個按照前述類型的連接器件。冷卻體優選具有凹槽，在所述凹槽中布置連接器件。電子結構元件或電路板借助連接器件與冷卻體至少間接地導熱地連接，其中至少一個囊體的包覆套已釋放導熱介質。
[0019]本發明還涉及一種用于將冷卻體與電子結構元件連接起來的連接系統。所述連接系統包括冷卻體、前述連接器件和帶有有待冷卻的電子結構元件的電路板，或者只有電子結構元件而沒有電路板。
[0020]所述電子結構元件例如是半導體模塊、尤其大功率半導體。大功率半導體例如是集成的半導體模塊例如微處理機、晶體三極管尤其場效晶體管，所述場效晶體管例如是MIS場效晶體管或MOS場效晶體管。
[0021]本發明還涉及一種用于將電路板或者半導體模塊與冷卻體導熱地連接起來的方法。
[0022]在所述方法中，具有至少一個載體和至少一個用粘性的導熱介質填充的囊體的連接器件布置在所述冷卻體和所述電路板或者所述電子結構元件之間，并且所述電路板被如此壓到所述冷卻體上，從而使得所述囊體的包覆套破裂并且釋放所述導熱介質，并且所述導熱介質在所述冷卻體和所述電路板之間產生導熱的連接。
[0023]優選的是，在所述方法中使囊體的包覆套在冷卻體和電路板組裝在一起時借助至少一個頂刺或至少一個針刺破，從而使得粘性的導熱介質從囊體中流出。
【附圖說明】
[0024]接下來借助附圖和其他實施例對本發明進行說明。其他有利的變型方案由附圖中和從屬權利要求中所描述的特征來給出。
[0025]圖1示出了具有電路板和冷卻體以及能夠導熱的連接器件的連接裝置的實施例；
[0026]圖2示出了圖1中所示的連接裝置，其中冷卻體與電路板連接并且囊體已釋放出導熱介質；
[0027]圖3以俯視圖示出了圖1中所示的連接器件；
[0028]圖4以俯視圖示出了圖3中所示的連接器件的變型體；
[0029]圖5以剖視圖詳細示出了圖3中所示的連接器件的實施例；
[0030]圖6以剖視圖詳細示出了圖4中所示的連接器件的實施例；
[0031]圖7詳細示出了球形囊體的實施例以及用于制造所述球形囊體的示例性的方法；
[0032]圖8詳細示出了枕形囊體的實施例以及用于制造所述枕形囊體的示例性的方法。
【具體實施方式】
[0033]圖1以剖視圖示意性地示出了用于連接裝置I的實施例。連接裝置I包括半導體模塊2，所述半導體模塊與電路板3連接。電路板3在該實施例中包括多個導熱的貫穿接觸件(Durchkontaktierung)，其中示例性地標示出貫穿接觸件4。所述貫穿接觸件例如由銅柱體(也被稱為通路)構成。連接裝置I還包括冷卻體5。冷卻體5在該實施例中由金屬塊構成。冷卻體5具有凹槽6，其中在凹槽6中設置了導熱的連接器件。所述連接器件在該實施例中具有載體7和與載體7連接的囊體。其中示例性地標示出囊體8。
[0034]囊體8具有包覆套(HUlle) 9，所述包覆套圍成中空腔。在所述中空腔中容納著粘性構造的導熱介質10。
[0035]冷卻體5還具有接板20，所述接板在該實施例中圍著凹槽6環繞地構造。冷卻體5在該實施例中還具有冷卻肋，其中示例性地標示出冷卻肋U。
[0036]凹槽6在該實施例中構造成開口，所述開口由接板20包圍并且其中接板20的朝向電路板3的表面區域構成所述凹槽的開口邊緣19。
[0037]所述囊體、如囊體8 一部分容納在凹槽6中并且其余部分從凹槽6中突出且超出開口邊緣19。
[0038]當電路板3連同半導體模塊2 —起如箭頭所示的那樣裝配到冷卻體5上時，電路板3能夠以與半導體模塊2對置的側面將囊體的包覆套、如囊體8的包覆套9壓扁并且由此使其脹裂。例如由導熱糊或者導熱膠粘劑構成的導熱介質10能夠隨后流入到凹槽6中并且填充凹槽6。
[0039]圖2示出了圖1中已經示出的連接裝置，其中電路板3連同半導體模塊2—起與冷卻體5連接。由此電路板3抵靠在環繞構成的接板20的開口邊緣19上，所述開口邊緣由此構成止擋并且構成使電路板3相對于冷卻體5密封的邊緣。
[0040]圖2還示出了囊體8的由于電路板3朝冷卻體5擠壓而脹裂的包覆套，所述包覆套在圖2中示為脹裂的包覆套9'。導熱糊則由于電路板3朝冷卻體5的擠壓已經能夠填充圖1中所示的凹槽6并且示為導熱介質10'。電路板3因此能夠在導熱介質10'為導熱膠粘劑的情況下與冷卻體5導熱地粘接。