[實用新型]功率半導體模塊及其布置

有效

• 申請號: 201720024150.5
• 申請日: 2017-01-09
• 公開（公告）號: CN206471319U
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: C·格布爾;C·芬內布施
• 申請（專利權）人: 賽米控電子股份有限公司
• 主分類號: H01L23/31
• 分類號: H01L23/31;H01L23/40;H01L25/07;H05K5/00
• 代理公司: 北京市路盛律師事務所11326
• 代理人: 劉世杰,王桂玲

技術領域

本實用新型描述了一種具有壓力施加體的功率半導體模塊，功率半導體模塊具有電路載體，該電路載體構造有第一導體軌道、設置在其上的功率半導體組件并且具有內部連接裝置。功率半導體模塊還具有殼體，該殼體具有布置在其中的引導裝置，特別是用于連接元件的引導裝置，該連接元件用于將電路載體連接到外部連接裝置，特別是用于將電路載體連接到具有負載電流導體軌道的外部電路板。此外，功率半導體模塊具有用于向電路載體施加壓力的壓力施加體。在具有該功率半導體模塊的布置中，壓力體用于實現電路載體到冷卻裝置的熱連接和機械連接。

背景技術

現有技術，例如在DE 196 30 173 A1中公開并且基本上在圖8中示出的現有技術，公開了一種由半導體組件和無源電子組件構成的功率模塊，在所有負載連接和控制連接與定制電路板或其類似的外部連接元件壓力接觸的情況下，該功率模塊允許通過螺釘簡單地安裝在冷卻裝置上并且從其無破壞地移除。為此目的，模塊的殼體5設置有壓力接觸彈簧68，所述壓力接觸彈簧68對于所有電連接以及為了均勻的壓力分布的目的而具有有利的松弛特性。為了測試的目的并且在使用期間，通過夾持到至少一個附接元件、壓力施加體，該模塊以功能上能夠操作的方式配置在壓力元件和散熱器之間。這種配置的缺陷是已知的壓力接觸彈簧68的受限的載流能力，該能力在現有技術中相應地為大約10A。

實用新型內容

在獲知這些規定條件的情況下，本實用新型的目的是提出一種功率半導體模塊，該功率半導體模塊具有連接元件的顯著更高的載流能力以及類似的靈活性和緊湊性。

根據本實用新型，功率半導體模塊構造為具有壓力施加體，功率半導體模塊具有電路載體，該電路載體構造有第一導體軌道、設置在其上的功率半導體組件以及內部連接裝置，功率半導體模塊具有殼體，該殼體構造有布置在其中的引導裝置，以及連接元件。連接元件被實施為螺栓，所述螺栓具有第一端部區段和第二端部區段以及在它們之間形成的中間區段，其中第一端部區段擱置于電路載體上并且與其導電連接，其中第二端部區段通過切除部從殼體突出，并且其中所述連接元件布置在所分配的引導裝置內。壓力施加體在此具有剛性的第一部分主體和彈性的第二部分主體，剛性的第一部分主體優選由第一絕緣材料構成，彈性的第二部分主體優選由第二絕緣材料構成，其中第二部分主體在殼體的方向上從第一部分主體伸出。壓力施加體和殼體優選地被實施為兩個部件。因此，根據其第二部分主體在殼體的方向上從第一部分主體伸出的特征顯然僅在正確使用的情況下才能滿足。功率半導體模塊以如此的方式構成以使得第二部分主體在背離殼體的一側向電路板施加壓力，優選以平面方式向電路板施加壓力，在正確使用功率半導體模塊的情況下，該電路板布置在壓力施加體和帶有連接元件的殼體之間，因此也布置在第二部分主體和第二端部區段之間。換言之，功率半導體模塊以如此的方式實施以使得在正確使用的情況下，電路板布置在第二部分主體和第二端部區段之間。第二部分主體因此被設計成在所分配的連接元件的方向上施加壓力，優選以平面方式施加壓力，其中壓力縱向地施加到連接元件中。

作為連接元件的具有最小橫截面積的部分，中間區段優選具有在0.5mm²至10mm²之間、特別是在0.75mm²至5mm²之間的橫截面積。在此，2.5mm²的橫截面積對于大約100A的載流能力是足夠的。

優選地，連接元件的至少一個端部區段具有接觸面，該接觸面具有以平面或凸形方式實施的表面形狀。在這種情況下，該接觸面可具有結構化的表面，優選具有同心的環形結構。該結構的拓撲構造優選具有在5μm至50μm之間、優選在10μm至25μm之間的高度差，以及具有在75μm至500μm之間、優選在150μm至250μm之間的結構之間的距離。

具體地，優選的是，連接元件的端部區段中的至少一個、特別是第二端部區段實施為蘑菇形。

優選的是，連接元件由銅或主要包含銅的合金構成，主要包含銅也就是說具有大于50％的銅質量，并且連接元件還優選具有由銀或主要包含銀的合金制成的表面涂層。

在一種有利的實施方式中，引導裝置被設計成以如此的方式夾持所分配的連接元件使得防止其脫落，其中引導裝置具有至少一個、特別是三個具有夾持面的夾持裝置，所述夾持裝置將連接元件在其中間區段處夾持。