br>[0027] 图1示出了包括IGBT模块1、散热器3以及设置在模块1和散热器3之间的本发 明的传热金属箱2的组件的简化的实例。模块和散热器借助于机械紧固彼此附接。通常散 热器设置有螺纹孔以匹配在模块的基板中制造的通孔。传热金属箱也包括用于附接的孔， 使得在金属箱位于基板的顶部上的情况下，散热器的螺纹孔、金属箱的孔以及基板的孔在 相同的位置处从而允许螺钉穿透这些孔。可以制造通孔来替代向散热器提供螺纹孔，从而 通过螺栓和螺母附接来执行附接。
[0028] 为了使传热有效，螺钉或螺栓的紧固力矩应当足够高使得在散热器和基板之间获 得期望的压力或夹持力。金属箱的热阻的下降与所施加的压力成比例。对于已知的铟基 金属箱需要大约50psi的压力，然而对于锡基金属箱所需要的压力大约在约IOOpsi至约 150psi的范围内。为了获得期望的压力，螺钉或螺栓通常的紧固力矩在INm至6Nm的范围 内。
[0029] 基板与散热器的用于附接的孔通常设置于模块的拐角处。在大的模块中螺钉孔也 可以位于模块的边上，使得较大尺寸的模块可以具有例如均匀分布的四个孔，从而共同形 成八个附接点。
[0030] 为了在基板和散热器之间提供均匀分布的压力，金属箱优选地在附接点之间的区 域中较厚。虽然基板和散热器为刚性部件，但是基板可能在使用过程中例如由于温度改变 而弯曲。基板的弯曲影响传热，原因是基板和散热器之间的压力可能改变。在金属箱在附接 点之间的区域中被制造得较厚的情况下，传热没有如具有均匀厚度的箱所阻碍得那么多。 金属箱的厚度可以在约50 μ m至约200 μ m的范围内变化至多约100%。
[0031] 本发明的另一目的是提供一种用于制造功率电子组件的方法，该方法包括如下步 骤：
[0032] -在散热器上设置独立的金属箱，该金属箱包含基于在金属箱中所包含的金属总 量的至少约50%的锡；
[0033] -在被金属箱覆盖的散热器上设置热生成部件或模块的基板；
[0034] -对功率电子组件施加夹持力。
[0035] 金属箱在室温下设置在散热器上。热生成部件在金属箱的安装过程中未经受热处 理例如回流操作。
[0036] 金属箱形成了未粘附至散热器的独立的热界面材料。因此所述箱可以通过打开功 率电子组件的紧固螺钉或螺栓来容易地从散热器上分离。
[0037] 本发明的又一目的是一种金属箱在功率电子应用中用于传热的用途，该金属箱包 含基于在金属箱中所包含的金属总量的至少约50%的锡。在一个实施方案中，金属箱包含 至少约90%的锡。在另一实施方案中，金属箱包含约99. 9%的锡。
[0038] 实施例
[0039] 测量了 IGBT模块的基板在IGBT部件下面和在其并联的二极管下面的温度。表1 示出了使用本发明的金属箱实现的两个部件的温度与使用现有技术的金属箱实现的两个 部件的温度基本上相似，这表明了本发明的金属箱在功率电子应用中作为热界面材料的卓 越性能。
[0042] 对本领域技术人员而言明显的是，随着技术进步，本发明的概念可以以各种方式 来实现。本发明及其实施方案不限于上述实例，而且可以在权利要求的范围内变化。
【主权项】
1. 一种在功率电子应用中传热的方法，其中使用独立的金属箱作为在热生成部件的基 板和散热器之间的热界面材料，所述金属箱包含基于在所述金属箱中所包含的金属总量的 至少约50 %的锡。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述金属箱包含至少约90%的锡，特别是至少约 90%的锡，更特别是至少约99. 9%的锡。3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述金属箱还包含选自银、铝、砷、金、铋、镉、铬、 铜、铁、汞、铟、镍、铅及其混合物中的一种或更多种金属。4. 根据权利要求1所述的方法，其中所述金属箱是无脂的和无油的。5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述金属箱包括一层或更多层，所述层的组成可 以彼此相似或不同。6. 根据权利要求1所述的方法，其中所述金属箱的至少一个外表面是被图案化的。7. 根据权利要求1所述的方法，其中所述金属箱的厚度在约50ym至约200ym的范围 内，特别是在约100ym至约150ym的范围内，更特别是为约150ym。8. 根据权利要求7所述的方法，其中所述金属箱的厚度变化至多约100%。9. 根据权利要求1所述的方法，其中所述金属箱被设置成卷或片的形式。10. 根据权利要求1所述的方法，其中所述热生成部件是绝缘栅双极晶体管（IGBT)。11. 一种用于制造功率电子组件的方法，所述方法包括如下步骤： -在散热器上设置由权利要求1至10中任一项限定的独立的金属箱，所述金属箱包含 基于在所述金属箱中所包含的金属总量的至少约50%的锡； _在被所述金属箱覆盖的所述散热器上设置热生成部件或模块的基板以提供功率电子 装置； -对所述功率电子组件施加夹持力以提供冷却的功率电子组件。12. -种金属箱在功率电子应用中用于传热的用途，所述金属箱包含基于在所述金 属箱中所包含的金属总量的至少约50%的锡，特别是至少约90%的锡，更特别是至少约 99. 9 %的锡。
【专利摘要】本发明涉及一种在功率电子应用中传热的方法，其中使用独立的金属箔作为在热生成部件的基板和散热器之间的热界面材料，该金属箔包含基于在金属箔中所包含的金属总量的至少约50％的锡。本发明还涉及一种用于制造功率电子组件的方法，该方法包括如下步骤：在散热器上设置包含基于在金属箔中所包含的金属总量的至少约50％的锡的独立的金属箔；在被金属箔覆盖的散热器上设置热生成部件或模块的基板以提供功率电子装置；对功率电子组件施加夹持力以提供冷却的功率电子组件。
【IPC分类】H01L23/433
【公开号】CN105206589
【申请号】CN201510308981
【发明人】米卡·西尔文诺伊宁, 尤哈·马丁马, 海基·默尔斯基
【申请人】Abb技术有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年6月8日
【公告号】EP2955749A1, US20150359143