[發(fā)明專(zhuān)利]用于功率半導(dǎo)體模塊的彈簧元件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680048672.7
• 申請(qǐng)日: 2016-06-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107949908B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: F.杜加
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: ABB瑞士股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L23/00
• 分類(lèi)號(hào): H01L23/00;H01L25/07;H01L25/11;H01L25/18
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 楊忠;李強(qiáng)

本發(fā)明涉及用于功率半導(dǎo)體模塊的彈簧元件(10)，其中，彈簧元件(10)包括由第一材料制成的第一部件(12)和由第二材料制成的第二部件(14)，第一材料不同于第二材料，其中，第一部件(12)包括具有第一接觸件(16)的第一接觸部分(26)和具有第二接觸件(18)的第二接觸部分(28)兩者，其中，第一部件(12)包括從第一接觸部分(26)形成至第二接觸部分(28)的導(dǎo)電路徑，以及其中，第二部件(14)適于將彈簧力(FS)施加到第一接觸部分(26)和第二接觸部分(28)上，以將第一接觸件(16)擠壓到功率半導(dǎo)體模塊的第一接觸區(qū)域(30)上，以及將第二接觸件(18)擠壓到功率半導(dǎo)體模塊的第二接觸區(qū)域(32)上。這種彈簧元件(10)可在功率半導(dǎo)體模塊中形成擠壓接觸，而且可沒(méi)有現(xiàn)有技術(shù)中的解決方案那么大體積，而且其可以節(jié)約成本的方式形成。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于功率半導(dǎo)體模塊的彈簧元件。本發(fā)明進(jìn)一步涉及包括這種彈簧元件的功率半導(dǎo)體模塊。

背景技術(shù)

在高功率半導(dǎo)體模塊中，往往需要電控制通路以使模塊控制何時(shí)接通和何時(shí)斷開(kāi)。由于該路徑的電阻率和電感率典型地對(duì)模塊的開(kāi)關(guān)行為有強(qiáng)大影響，因此建議該路徑具有非常良好的導(dǎo)電性。

對(duì)于一些類(lèi)型的高功率模塊，在鋁線或銅線結(jié)合的幫助下，可簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)所述控制通路。但特別地對(duì)于擠壓包裝類(lèi)型的模塊，在擠壓接觸件的幫助下實(shí)現(xiàn)該控制通路。目前那些擠壓接觸件大部分由銅質(zhì)彈簧狀部件制成。但是，銅沒(méi)有彈簧性能，因此部件必須是較小的，以允許在它們被擠壓并且因而在它們形成擠壓接觸的情況下時(shí)變形。不存在如上所述的彈簧性能還可阻止那些部件對(duì)接觸區(qū)域施加大的力。因此，由于接觸電阻與對(duì)擠壓接觸件施加的力成反比，所以那些接觸件不具有非常低的接觸電阻率，但與此相反，導(dǎo)電率可能降低。

可通過(guò)使用合金代替純銅來(lái)大大改進(jìn)彈簧性能。然而，添加一些合金元素如鈹可降低材料的導(dǎo)電率，而且可進(jìn)一步顯著提高材料的成本。

標(biāo)準(zhǔn)彈簧鋼將提供良好的機(jī)械屬性，但那些鋼也具有相當(dāng)高的電阻率。

從EP 0 989 611 B1了解到一種功率半導(dǎo)體模塊，其由小面積的單獨(dú)芯片形成，并且其中單獨(dú)芯片的短路不會(huì)導(dǎo)致模塊全部失效。根據(jù)該現(xiàn)有技術(shù)，使由例如銀或鋁的適當(dāng)材料構(gòu)成的層直接接觸硅半導(dǎo)體的主電極中的一個(gè)或兩個(gè)。該層的材料可與硅形成共晶合金。進(jìn)一步允許接觸壓印部電連接芯片。

文獻(xiàn)EP 2 827 366 A1描述了一種功率半導(dǎo)體模塊。這種功率半導(dǎo)體模塊包括彈簧元件，彈簧元件具有用于直接或間接地將彈簧元件連接到負(fù)載板上的上部接觸區(qū)域，并且具有用于直接或間接地將彈簧元件連接到功率半導(dǎo)體裝置上的下部接觸區(qū)域，其中，彈簧元件具有多個(gè)沿著圓周定位且相對(duì)于圓周受約束的凹槽，其中，凹槽提供彈簧元件的彈簧偏轉(zhuǎn)。這種彈簧元件可形成為一體的單元，并且可進(jìn)一步由銅形成或者以銅為基礎(chǔ)。

文獻(xiàn)US 2012/0211799 A1描述了一種功率半導(dǎo)體模塊。這種功率半導(dǎo)體模塊包括在基板上的與基板電隔離的導(dǎo)電區(qū)域。其進(jìn)一步描述了導(dǎo)電區(qū)域可由接觸活塞連接。

來(lái)自Helical Products公司的出版物“21世紀(jì)的彈簧(The spring for the 21^stcentury)”進(jìn)一步展示了形成為柔性螺旋結(jié)構(gòu)的彈簧元件。這種彈簧由諸如不銹鋼、鋁、鈦、合金或塑料的材料形成。

從EP 1 024 530 A1進(jìn)一步了解到一種功率半導(dǎo)體模塊，在該功率半導(dǎo)體模塊處，半導(dǎo)體芯片經(jīng)由接觸元件與主接觸件接觸。接觸元件包括兩個(gè)接觸區(qū)域，在它們之間設(shè)置大體積螺旋形彈簧。

但是，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的解決方案仍然有改進(jìn)的可能。