BRPI0800886B1 - Módulo de semicondutor de potência em execução de contato de pressão e processo para a produção do mesmo - Google Patents

Módulo de semicondutor de potência em execução de contato de pressão e processo para a produção do mesmo Download PDF

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Ebersberger Frank
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Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg
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Abstract

módulo de semicondutor de potencia em execução de contato de pressão e processo para a produção do mesmo. a presente invenção refere-se a um módulo de semicondutor de potência (10) em execução como contato de pressão para ser disposto em um componente de refrigeração. o módulo de semicondutor de potência (10) possui pelo menos um substrato (12) que possui vias condutoras (18) e componentes de semicondutor de potência (20). o módulo de semicondutor de potência (10) possui um corpo básico de montagem (22) em cujo lado inferior (24) está posicionado o pelo menos um substrato (12) e que possui desbastes (26) previstos para a passagem de pés de contato (28) através de vias condutoras (18) que se projetam para longe de segmentos de fita (30) com os quais são formados elementos de conexão de carga (38) do módulo de semicondutor de potência (10). o módulo de semicondutor de potência (10) possui ainda uma tampa (48) não-deformável que cobre o corpo básico de montagem (22) em todos os lados e que é conectado ao corpo básico de montagem (22) por meio de junções de engate (50). a tampa (48) possui furos de fixação (52). pelo menos um elemento de almofada (42) é assentado de modo forçado entre a tampa (48) e os segmentos de fita (30) dos elementos de conexão de carga (38).

Description

(54) Título: MÓDULO DE SEMICONDUTOR DE POTÊNCIA EM EXECUÇÃO DE CONTATO DE PRESSÃO E PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DO MESMO (51) Int.CI.: H01L 23/043; H01L 25/07 (30) Prioridade Unionista: 04/04/2007 DE 10 2007 016 222.9 (73) Titular(es): SEMIKRON ELEKTRONIK GMBH & CO. KG (72) Inventor(es): JÜRGEN STEGER; FRANK EBERSBERGER (85) Data do Início da Fase Nacional: 04/04/2008
Figure BRPI0800886B1_D0001
Figure BRPI0800886B1_D0002
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÓDULO DE SEMICONDUTOR DE POTÊNCIA EM EXECUÇÃO DE CONTATO DE PRESSÃO E PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DO MESMO.
A presente invenção refere-se a módulos de semicondutor de potência desse tipo que são conhecidos em diversas execuções. A patente DE 103 16 356 AT, por exemplo, descreve tal módulo de semicondutor de potência que consiste em vários módulos parciais, cada vez apresentam uma placa básica e uma caixa tipo quadro e elementos de conexão para conexões de carga e auxiliares. Os diversos módulos parciais são montados juntos por meio de uma tampa comum e/ou por meio de conexões que fixam os diversos módulos parciais para formarem um módulo de semicondutor de potência.
Um módulo de semicondutor de potência com pelo menos um substrato onde se encontram os componentes do semicondutor de potência é conhecido também, por exemplo, da patente DE 101 49 886 A1. Esse módulo de semicondutor de potência conhecido compreende além disso um dispositivo de aperto que age sobre o pelo menos um substrato que serve para apertar o/cada substrato em estado montado a um elemento de refrigeração a fim de dissipar o calor de perda dos componentes de semicondutores de potência para o elemento de refrigeração. Nesse módulo de semicondutor de potência conhecido, o dispositivo de aperto é constituído por uma caixa de módulç com pelo menos uma área elasticamente resiliente.
A presente invenção tem a tarefa de criar um módulo de semicondutor de potência em execução de contato de pressão para ser disposto em um componente de refrigeração que tem uma construção simples e pode ser fabricado de modo barato, e de indicar um processo para a produção do módulo de semicondutor de potência.
Esta tarefa é solucionada com o objeto caracterizado na reivindicação 1, isto é, com um módulo de semicondutor de potência em execução como contato de pressão para ser disposto em um componente de refrigeração com pelo menos um substrato que na sua face principal afastada do componente de refrigeração possui vias condutoras e componentes de se >>
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Nisso, mostrou-se ser vantajoso que o corpo básico de montagem no seu lado inferior para o posicionamento exato do pelo menos um substrato possui uma nervura de quadro perimetral. A/cada nervura de quadro perímetral possui dimensões internas livres que são adaptadas às dimensões da borda externa do respectivo substrato.
É vantajoso que o corpo básico de montagem apresente no seu lado inferior os desbastes para as elevações de poço que cercam os pés de contato. Estas elevações de poço são guias para os pés de contato das conexões de carga através das quais o posicionamento dos pés de contato é otimizado em relação às vias condutoras do pelo menos um substrato.
De acordo com a presente invenção, o corpo básico de montagem no seu lado superior possui preferencialmente uma borda de quadro perimetral a partir do qual se estendem dedos de engate elásticos, e a tampa possui de preferência, furos de engate para os dedos de engate. Os dedos de engate do corpo básico de montagem e os furos de engate da tampa constituem as conexões de engate entre o corpo básico de montagem e a tampa.
No módulo de semicondutor de potência de acordo com a presente invenção mostrou-se apropriado que o corpo básico de montagem no
Figure BRPI0800886B1_D0003
seu lado superior seja preparado com patamares para os elementos de conexão de carga e a tampa com poços adaptados aos patamares. Em virtude de tal execução surge a vantagem de que a tampa pode ser disposta com posição precisa de modo simples e com economia de tempo sobre o corpo básico de montagem equipado com os elementos de conexão de carga - e com elementos de conexão auxiliares. Porém, antes da conexão da tampa ao corpo básico de montagem, o pelo menos um elemento de almofada é disposto nos segmentos de fita dos elementos de conexão de carga.
Nos patamares do corpo básico de montagem são integradas buchas roscadas que se alinham axialmente com aberturas de passagem formadas em contatos de conexão dos elementos de conexão de carga. Estes contatos de conexão são acessíveis a partir do lado externo graças aos poços formados na tampa e adaptados aos patamares, de modo que em estado montado do módulo de semicondutor de potência de acordo com a presente invenção - depois da sua fixação em um componente de refrigeração - será possível conectar, isto é, aparafusar cabos de conexão ou semelhantes nos contatos de conexão.
A tampa pode ter, para fins de fixação do módulo de semicondutor de potência no componente de refrigeração, um poço de fixação adicional com um furo de fixação localizado entre dois poços.
A tampa do módulo de semicondutor de potência de acordo com a presente invenção apropriadamente é uma tampa moldada por injeção e um material sintético apropriado que no seu lado superior possui preferencialmente nervuras de reforço para a obtenção da rigidez e estabilidade de forma desejada. Nisso, as nervuras de reforço de preferência, são configuradas de tal modo que a tampa no seu lado superior possua segmentos de assento para capacitores.
De preferência o pelo menos um substrato do módulo de semicondutor de potência de acordo com a presente invenção está em contato com uma placa de circuito por meio de elementos de conexão auxiliares elásticos, posicionados no corpo básico de montagem, placa de circuito esta que está disposta na tampa da qual se projetam contatos auxiliares. Nisso é
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fíute-S<., „,., preferido que a tampa tenha poços auxiliares para os contatos auxiliares. Do mesmo modo tal execução prefere que o corpo básico de montagem tenha patamares auxiliares para os poços auxiliares onde estão integradas buchas roscadas que se alinham axialmente com os furos nos elementos de conexão auxiliares.
A tarefa da presente invenção no que refere-se ao processo é solucionada pelo fato de que primeiro os elementos de conexão de carga isolados um contra o outro são dispostos no corpo básico de montagem, sendo que os pés de contato dos elementos de conexão de carga atravessam os desbastes formados no corpo básico de montagem, de modo que os pés de contato se projetem do lado inferior para fora do corpo básico de montagem, que em seguida o pelo menos um elemento de almofada é disposto nos segmentos de fita dos elementos de conexão de carga, antes ou depois elementos de conexão auxiliares elásticos são posicionados no corpo básico de montagem, em seguida a tampa é colocada no corpo básico de montagem e ligada ao corpo básico de montagem com a ajuda das junções de engate, e por fim no lado inferior do corpo básico de montagem é fixado o pelo menos um substrato revestido com uma camada de um material de isolamento, através da camada de um material de revestimento. Essa camada de material de isolamento é, por exemplo, uma sílica-gel que é aplicada no pelo menos um substrato por meio de um processo de revestimento conhecido. Dessa forma surge um isolamento interno eficaz do módulo de semicondutor de potência.
O módulo de semicondutor de potência assim montado pode então ser fixado em um respectivo corpo de refrigeração. Devido a essa fixação consegue-se o contato de pressão dos elementos de conexão de carga e dos elementos de conexão auxiliares com o pelo menos um substrato.
Outros detalhes, características e vantagens são evidentes da seguinte descrição de um exemplo de execução mostrado no desenho do módulo de semicondutor de potência de acordo com a presente invenção.
A figura mostra em uma ilustração de partes espacialmente separadas uma forma de execução do módulo de semicondutor de potência 10
Fie. Rub:
—* ίΧ '0 em execução como contato de pressão. O módulo de semicondutor de potência 10 possui dois substratos 12. Cada substrato 12 possui no seu lado inferior 14 uma metalização de grande superfície para providenciar uma dissipação de calor otimizada em um componente de refrigeração (não mostrado) no qual o módulo de semicondutor de potência 10 será disposto. No lado superior 16, o respectivo substrato 12 possui vias condutoras 18 e componentes de semicondutor de potência 20 que são contatados com as vias condutoras 18, por exemplo, através de fios tipo bond (não desenhados).
O módulo de semicondutor de potência 10 possui um corpo básico de montagem 22 em cujo lado interior 24 estão dispostos, com um posicionamento preciso os dois substratos 12. O corpo básico de montagem 22 possui desbastes 26 que são previstos para a passagem de pés de contato 28 que estão em contato com as vias condutoras 18 dos substratos 12. Os pés de contato 28 projetam-se a partir de segmentos de fita 30 que são eletricamente isolados um contra o outro com camadas intermediárias de material de isolamento 32. Os segmentos de fita 30 com os pés de contato 28 juntos com os respectivos contatos de conexão 34, dos quais na figura do desenho apenas é visível um contato de conexão 34 ao passo que dos outros dois contatos de conexão 34 somente são visíveis seus segmentos de conexão 36, os elementos de conexão de carga 38 do módulo de semicondutor de potência 10.
Os segmentos de conexão 36 dos elementos de conexão de carga 38 são conectados aos respectivos segmentos de fita 30 por meio de rebites 40.
Nos segmentos de fita 30 dos elementos de conexão de carga 38 estão dispostos elementos de almofada 42 que apresentam os furos 46 que correspondem aos desbastes 44 dos segmentos de conexão 36 e furos 46 que correspondem aos rebites 40.
O módulo de semicondutor de potência 10 possui uma tampa 48 que cobre em todos os lados o corpo básico de montagem 22 equipado com os elementos de conexão de carga 38 e que é unido ao corpo básico de montagem 22 por meio de junções de engate 50.
da
Figure BRPI0800886B1_D0004
'
Nas suas quatro extremidades a tampa 48 apresenta furos de fixação 52 que servem para fixar, isto é, aparafusar o módulo de semicondutor de potência 10 em um componente de refrigeração (não desenhado).
Para o posicionamento exato dos dois substratos 12 no lado inferior 24 do corpo básico de montagem 22, este possui no seu lado inferior 24 duas nervuras de quadro 54 perimetrais fechadas em si. O corpo básico de montagem 22 possui no lado superior uma nervura de quadro 56 perimetral a partir da qual se projetam dedos de engate 58. A tampa 48 possui furos de engate que juntos com os dedos de engate 58 providenciam as junções de engate 50.
A partir do lado superior do corpo básico de montagem 22 projetam-se patamares 62 de material único que são previstos para a centralização e o posicionamento preciso dos elementos de conexão de carga 38 e também para o posicionamento centralizado da tampa 48. Para este fim a tampa 48 é executada com os poços 64 adaptados aos patamares 62.
Nos patamares 62 são integradas buchas roscadas 66. As buchas roscadas 66 alinham-se com furos de passagem 68 que são formados nos contatos de conexão 34 dos elementos de conexão de carga 38.
Entre dois poços 64, isto é, no desenho entre o poço 64 direito e central existe na tampa 48 um poço de fixação 70 que possui um furo de fixação (não mostrado). Desse modo é possível uma fixação adicional do módulo de semicondutor de potência 10 no componente de refrigeração (não mostrado).
A tampa 48 possui no seu lado superior nervuras de reforço 72. As nervuras de reforço 72 são configuradas de tal modo que a tampa 48 possua no seu lado superior compartimentos de alojamento 74 para capacito res (não mostrados).
Os substratos 12 estão em contato com uma placa de circuito 78 por meio de elementos de conexão auxiliares 76 elásticos, posicionados no corpo básico de montagem 22, placa de circuito 78 esta que é fixada no lado interior da tampa 48 e a partir da qual se projetam contatos auxiliares 80. A tampa 48 possui poços auxiliares 82 que são previstos para os contatos au30
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Ftí.
xiliares 30. O corpo básico de montagem 22 possui patamares auxiliares 84 adaptados aos poços auxiliares 82 onde são integradas buchas roscadas 86 que em estado montado do módulo de semicondutor de potência 10 se alinham axialmente com furos dos elementos de conexão auxiliares 80 não mostrados no desenho.
LISTAGEM DE REFERÊNCIA
Módulo de semicondutor de potência
Substratos (de 10)
Lado inferior (de 12)
Lado superior (de 12)
Vias condutoras (em 16 para 20)
Componentes de semicondutor de potência (em 16)
Corpo básico de montagem (de 10 para 38)
Lado inferior (de 22 para 12)
Desbastes (em 22 para 28)
Pés de contato (em 30)
Segmentos de fita (de 38)
Camadas intermediárias de material de isolamento (entre 30 e 30)
Contatos de conexão (em 30)
Segmentos de conexão (de 34)
Elementos de conexão de carga (de 10)
Rebites (entre 30 e 36)
Elementos de almofada (entre 30 e 48)
Desbastes (em 42 para 36)
Furos (em 42 para 40)
Tampa (de 10)
Junções de engate (entre 22 e 48)
Furos de fixação (de 50 em 48)
Nervura de quadro (em 24 de 22)
Borda de quadro (de 22)
Dedo de engate (de 50 em 48)
Patamares (de 22 para 38) da .o.
Poços (em 48 para 62)
Bucha roscada (em 62)
Furo de passagem (em 34)
Poço de fixação (em 48)
Nervuras de reforço (de 48) Compartimentos de alojamento (de 48) Elementos de conexão auxiliares (de 10) Placa de circuito (para 76 em 48) Contatos auxiliares (em 78)
Poços auxiliares (de 48 para 80) Patamares auxiliares (de 22 para 82) Bucha roscada (em 84)
Figure BRPI0800886B1_D0005

Claims (8)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Módulo de semicondutor de potência em execução como contato de pressão para ser disposto em um corpo de refrigeração com pelo menos um substrato (12) que no seu lado superior (16) afastado do compo5 nente de refrigeração possui vias condutoras e componentes de semicondutor de potência (20), com um corpo básico de montagem (22) em cujo lado inferior (24) está posicionado o pelo menos um substrato (12), caracterizado pelo fato de que possui desbastes (26) previstos para a passagem de pés de contato (28) que estão em contato com as vias condutoras (18) do pelo me10 nos um substrato (12) que se projetam para longe de segmentos de fita (30) isolados um contra o outro com os quais são formados elementos de conexão de carga (38) que estão posicionados no corpo básico de montagem (22), com uma tampa (48) rígida não-deformável que cobre o corpo básico de montagem (22) em todos os lados e que é conectado ao corpo básico de
    15 montagem (22) por meio de junções de engate (58, 60) e que é executado para fixar o módulo de semicondutor de potência (10) no componente de refrigeração com furos de fixação (52), e com pelo menos um elemento de almofada (42) elástico conjugado ao/a cada substrato (12) que é disposto com pressão entre a tampa (48) e os segmentos de fita (30) dos elementos de conexão
    20 de carga (48).
  2. 2. Módulo de semicondutor de potência de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo básico de montagem (22) possui no seu lado inferior (24) uma nervura de quadro (54) perimetral pertencente para o posicionamento exato do pelo menos um substrato (12).
    25
  3. 3. Módulo de semicondutor de potência de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo básico de montagem (22) possui no seu lado superior uma borda de quadro (56) perimetral a partir da qual se projetam dedos de engate (58) elásticos da junção de engate, e que a tampa (48) possui furos de engate (60) para os dedos de engate (58).
    30
  4. 4. Módulo de semicondutor de potência de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo básico de montagem (22) no seu lado superior possui patamares (62) para os elementos de conexão de carPetição 870180054397, de 25/06/2018, pág. 5/11 ga (38) e a tampa (48) possui poços (64) adaptados aos patamares (62).
  5. 5. Módulo de semicondutor de potência de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que nos patamares (62) são integradas buchas roscadas (66) que se alinham axialmente com furos de passagem (68)
    5 feitos em contatos de conexão (34) dos elementos de conexão de carga (38).
  6. 6. Módulo de semicondutor de potência de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a tampa (48) possui, para fins de fixação adicional do módulo de semicondutor de potência (10) no componente de refrigeração, um poço de fixação (70) com um furo de fixação disposto
    10 entre dois poços (64).
  7. 7. Módulo de semicondutor de potência de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos um substrato (12) está em contato, por meio de elementos de conexão auxiliares (76) posicionados no corpo básico de montagem (22), com uma placa de circui15 to (78) que é disposta na tampa (48) e a partir da qual se projetam contatos auxiliares (80).
  8. 8. Módulo de semicondutor de potência de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a tampa (48) possui poços auxiliares (82) para os contatos auxiliares (80).
    20 9. Módulo de semicondutor de potência de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o corpo básico de montagem (22) possui patamares auxiliares (84) onde são integradas buchas roscadas (86) que se alinham axialmente com furos formados nos elementos de conexão auxiliares (80).
    25 10. Processo para produção de um módulo de semicondutor de potência como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, onde primeiro os elementos de conexão de carga (38) isolados um contra o outro são dispostos no corpo básico de montagem (22), sendo que os pés de contato (28) dos elementos de conexão de carga (38) atravessam os desbastes
    30 (26) formados no corpo básico de montagem (22), de modo que os pés de contato (28) se projetam do lado interior para fora do corpo básico de montagem (22), caracterizado pelo fato de que, em seguida, o pelo menos um
    Petição 870180054397, de 25/06/2018, pág. 6/11 elemento de almofada (42) é disposto nos segmentos de fita (30) dos elementos de conexão de carga (38), antes ou depois elementos de conexão auxiliares (76) elásticos são posicionados no corpo básico de montagem (22), em seguida a tampa (48) é colocada no corpo básico de montagem
    5 (22) e ligada ao corpo básico de montagem com a ajuda das junções de engate (50), e que por fim no lado inferior (24) do corpo básico de montagem (22) é fixado o pelo menos um substrato (12) revestido com uma camada de um material de isolamento, através da camada de um material de revestimento.
    Petição 870180054397, de 25/06/2018, pág. 7/11
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