[發明專利]按照壓力接觸方式實施的功率半導體模塊

有效

• 申請號: 201010004906.2
• 申請日: 2010-01-20
• 公開（公告）號: CN101794742A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 馬庫斯·克內貝爾;彼得·貝克達爾
• 申請（專利權）人: 賽米控電子股份有限公司
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/473
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 車文;樊衛民

技術領域

本發明涉及一種按照壓力接觸方式實施的、設置在冷卻構件上的 功率半導體模塊，所述功率半導體模塊具有至少一個襯底以及具有壓 力裝置，在所述襯底上設有功率半導體器件，所述壓力裝置用于使所 述功率半導體器件在所述至少一個襯底上壓力接觸導通，并且用于將 所述至少一個襯底以導熱的方式設置在所述冷卻構件上。

背景技術

這種功率半導體模塊以各種構造方式為人所知。例如DE10121 970B4描述了一種按照壓力接觸方式實施的功率半導體模塊。這種已知 的功率半導體模塊包括殼體；陶瓷襯底；適于電路地設置在該陶瓷襯 底上的結構化的且導電的接觸面；設置在該導電接觸面上的器件；至 少一個電連接這些器件的柔性印刷電路板；由柔性蓄能器及產生壓力 的壓板組成的壓力裝置；以及電源接頭和控制接頭，其中，為了這些 器件的彼此絕緣，而設置有柔性的絕緣材料，并且柔性印刷電路板通 過凸耳狀凸起部與這些器件和/或與襯底接觸面的壓力接觸導通以如下 方式形成，即，在借助于壓力裝置施加壓力時形成可靠的導電連接。 功率半導體模塊的器件可以是功率二極管、功率晶閘管、功率晶體管 等。

例如同樣由DE102006006425A1公知一種按照壓力接觸方式實 施的、設置在冷卻構件上的功率半導體模塊。

在已知的功率半導體模塊中，壓力裝置用于向至少一個襯底和/或 向功率半導體器件施加壓力。已知功率半導體模塊的壓力裝置不是設 置用來導熱的，而僅冷卻構件是設置用來導熱的，功率半導體模塊的 至少一個襯底設置在所述冷卻構件上。

發明內容

本發明基于如下任務，即，完成開頭所述類型的功率半導體模塊， 在這種功率半導體模塊中，對于功率半導體器件的冷卻方案得到改善。

根據本發明，該任務通過一種按照壓力接觸方式實施的功率半導 體模塊來解決，所述功率半導體模塊用于設置在冷卻構件上，所述功 率半導體模塊具有至少一個襯底和壓力裝置，在所述襯底上設置有功 率半導體器件，所述壓力裝置用于使所述功率半導體器件在所述至少 一個襯底上壓力接觸導通，以及用于將所述至少一個襯底以導熱的方 式設置在所述冷卻構件上，其中，

將所述壓力裝置構造為主動式冷卻裝置，冷卻介質穿流所述壓力 裝置的所述主動式冷卻裝置，所述主動式冷卻裝置的所述冷卻介質由 冷卻液形成；

設置所述壓力裝置的所述主動式冷卻裝置，用于使接觸元件在所 述功率半導體器件及在所述至少一個襯底的電路結構上壓力接觸導 通，和/或用于使負載連接元件與所述至少一個襯底的所述電路結構壓 力接觸導通；

將所述接觸元件設置在柔性印刷電路板上。

在根據本發明的功率半導體模塊中，不僅至少一個襯底的其中一 側上的冷卻構件充當導熱元件而且功率半導體模塊的遠離冷卻構件的 側上的壓力裝置也充當導熱元件，從而本發明的功率半導體模塊能夠 以較大的功率運行。另一優點在于，由于冷卻的改善，也延長了本發 明功率半導體模塊的使用壽命。必要時，利用本發明功率半導體模塊， 對安裝可行性更為有利，這是因為：由于冷卻構件可以小體積地構造， 所以根據本發明的功率半導體模塊的安裝空間可以更小。

在本發明功率半導體模塊中，冷卻介質可以穿流所述壓力裝置的 所述主動式冷卻裝置。所述壓力裝置的主動式冷卻裝置的冷卻介質可 以是冷卻液。所述冷卻液例如可以是水和乙二醇的混合物。

同樣可行的是：所述壓力裝置的所述主動式冷卻裝置具有如同在 筆記本電腦和個人電腦中應用的導熱管（Heatpipe）。

在本發明的功率半導體模塊中，所述壓力裝置的所述主動式冷卻 裝置設置用于使接觸元件壓力與所述功率半導體器件和/或與所述至少 一個襯底的所述電路結構壓力接觸導通，和/或用于使負載連接元件與 所述至少一個襯底的所述電路結構壓力接觸導通。在此，接觸元件可 以設置在柔性印刷電路板上，類似于在開頭引用的DE10121970B4中 所描述的那樣。這些負載連接元件可以分別具有與至少一個襯底平行 的帶狀段，從所述帶狀段伸出接觸腳，如在同樣在開頭引用的DE10 2006006425A1中描述的那樣。這些連接元件以如下方式設置，即， 這些連接元件的接觸腳全部伸向相同方向。