CN101281890B - 压力接触构造的功率半导体模块以及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种压力接触构造的功率半导体模块及其制造方法，用于设置在一个冷却构件上。功率半导体模块包括：至少有一个基板(12)，所述基板具有印制导线和功率半导体构件(20)；组装基体(22)，在该组装基体的下侧(24)上设置所述至少一个基板(12)，并且该组装基体构成有凹部(26)，所述凹部设置用于贯穿与所述至少一个基板(12)的印制导线(18)压力接触的接触脚(28)，所述接触脚从彼此绝缘的带部段(30)伸出，利用所述带部段构成负载接头元件；形状稳定的刚性的盖板(48)，该盖板全方位覆盖组装基体(22)并且借助于快速卡槽连接(58，60)与组装基体(22)相连接；至少一个垫子(42)，所述垫子挤紧在盖板(48)和负载接头元件(38)的带部段(30)之间。

Description

压力接触构造的功率半导体模块以及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种压力接触构造的功率半导体模块及其制造方法。
背景技术
众所周知，这种功率半导体模块有不同的构造。例如DE103 16 356A1描述了这样一种功率半导体模块，其由若干部分模块组成，所述部分模块分别具有一个基础板以及一个框架式的壳体和用于负载及辅助接头的接头元件。各单个部分模块借助于一个共同的盖板和/或借助于将单个的部分模块固定的连接件组装成功率半导体模块。
由DE 101 49 886 A1已知一种功率半导体模块，其具有至少一个基板，在所述基板上有功率半导体构件。除此之外，这种已知的功率半导体模块包括一个作用到所述至少一个基板上的压紧装置，在安装状态时压紧装置将基板压紧到一个冷却构件上，使得能够将功率半导体构件的散热传导到冷却构件上。对于这种已知的功率半导体模块，这个压紧装置是由带有至少一个弹簧弹性区域的模块壳体构成。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种压力接触构造的功率半导体模块，用于设置在一个冷却构件上，该功率半导体模块结构简单且制造成本低廉，以及提供一种用于制造这种功率半导体模块的方法。
这个目的基本上借助于一个压力接触构造的功率半导体模块得以实现，其用于设置在一个冷却构件上，包括：至少一个基板，所述基板在其背离冷却构件的上侧上具有印制导线和功率半导体构件；组装基体，在该组装基体的下侧上定位地设置所述至少一个基板，并且该组装基体构成有凹部，所述凹部设置用于贯穿与所述至少一个基板的印制导线压力接触的接触脚，所述接触脚从彼此绝缘的带部段伸出，利用所述带部段构成负载接头元件，所述负载接头元件定位地设置组装基体上；形状稳定的刚性的盖板，该盖板定位地全方位覆盖组装基体并且借助于快速卡槽连接与组装基体相连接，并且该盖板构成有用于将功率半导体模块固定在冷却构件上的紧固孔；至少一个配备给所述/每个基板的弹性的垫子，所述垫子挤紧在盖板和负载接头元件的带部段之间。
对此已经证明有利的是，组装基体在其下侧上具有一个所属的环绕的框架板条，用于所述至少一个基板的准确定位。这一环绕的框架板条具有与所属的基板的外部边缘尺寸相适配的净内部尺寸。
有利的是，组装基体在其下侧具有凹部，用于包围接触脚的井状突出部。这个井状突出部以有利的方式形成了负载接头的接触脚的导向部，借助所述导向部优化了接触脚相对于所述至少一个基板的印制导线的定位。
在本发明中组装基体在上侧优选具有一环绕的框架边缘，弹性的定位指从所述框架边缘伸出，并且盖板构成有用于定位指的定位孔。组装基体的定位指和盖板的定位孔构成了组装基体和盖板之间的快速卡槽连接。
在本发明的功率半导体模块中证明有利的是，组装基体在上侧构成用于负载接头元件的垫座，并且盖板构成有与垫座相配合的井筒。这样的设计有一个优点，即盖板能够简单而又快速准确地定位安装到配备有负载接头元件和辅助接头元件的组装基体上。然而在盖板连接到组装基体之前，先在负载接头元件的带部段上安装所述至少一个垫子。
螺纹套管整合到垫座内，所述垫座内的螺纹套管与构成在负载接头元件的连接触点内的通孔轴向对齐。通过构成在盖板内的且与垫座相配的井筒，这个连接触点容易从外部接触，从而本发明的功率半导体模块在组装后的状态下-在功率半导体模块固定到一个冷却构件上后-能够在连接触点上连接、即拧紧连接电缆或者类似件。
盖板在两个井筒之间具有一个含紧固孔的固定井筒，用于将功率半导体模块辅助固定在冷却构件上。
本发明的功率半导体模块的盖板有利的是以合适的塑料材料注塑的盖板，盖板在其上侧优选构成有加强筋，用于取得所期望的强度和形状稳定性。这些加强筋优选如此设置，使得盖板在其上侧构成有用于冷凝器的接受腔。
在本发明的功率半导体模块中优选的是，所述至少一个基板借助于弹性的、定位在组装基体上的辅助接头元件与一电路板压力接触，所述电路板安装在盖板上并且辅助触点从所述电路板伸出。在此优选的是，盖板构成有用于辅助触点的辅助井筒。同样在这种构造中优选的是，组装基体构成有辅助垫座，另外的螺纹套管整合到所述辅助垫座内，所述辅助垫座内的螺纹套管与构成在辅助接头元件内的孔轴向对齐。
通过下面的方式实现本发明方法方面的目的：首先将彼此电绝缘的负载接头元件安装在组装基体上，其中使得负载接头元件的接触脚贯穿在组装基体内构成的凹部，从而接触脚从组装基体的下侧伸出，接着在负载接头元件的带部段上设置所述至少一个垫子，之前或者之后将弹性的辅助接头元件定位在组装基体上，接着盖板安装到组装基体上并且通过快速卡槽连接)与组装基体连接，并且最后所述至少一个镀有绝缘材料层的基板借助于绝缘材料层固定在所述组装基体的下侧上。这种绝缘材料层例如是硅凝胶，硅凝胶通过已知的涂装方法加设到所述至少一个基板上。由此实现功率半导体模块的有效的内部绝缘。
然后这种组装后的功率半导体模块能够固定到相应的冷却构件上。通过这种固定方式使得负载及辅助接头与所述至少一个基板实现压力接触。
附图说明
由下面对于在附图中示出的本发明的功率半导体模块的描述得出其它的细节、特征和优点。
该附图以三维拆分视图示出压力接触构造的功率半导体模块10的一个实施方式。
具体实施方式
这个功率半导体模块具有两个基板12。每个基板12在其下侧14上具有大面积的金属化，这样能够实现(在此未示出的)冷却构件的最佳热传导，功率半导体模块10设置在该冷却构件上。在上侧16上，每个基板12配备有印制导线18和功率半导体构件20，功率半导体构件例如通过未示出的金属线圈与印制导线相接触。
功率半导体模块10具有一个组装基体22，在其下侧24安装有精确定位的两个基板12。这个组装基体22设计有凹部26，所述凹部设置用于贯穿与基板12的印制导线18压力接触的接触脚28。接触脚28从带部段30伸出，这些带部段30通过绝缘材料间隔层32彼此电绝缘。带有接触脚28的带部段30和相应所属的连接触点34构成了功率半导体模块10的负载接头元件38，其中在附图中只有一个连接触点34是可见的，另外两个连接触点34只有它们的连接部分36是可见的。
负载接头元件38的连接部分36通过铆钉40与所属的带部段30固定连接。
在负载接头元件38的带部段30上设置垫子42，所述垫子具有与连接部分36相对应的开口44以及与铆钉40相对应的孔46。
功率半导体模块10具有盖板48，该盖板精确定位地全方位地覆盖带有负载接头元件38的组装基体22并且盖板通过快速卡槽连接50与组装基体22连接。
在盖板48的四个角上设计有紧固孔52，所述紧固孔用于将功率半导体模块固定、即固定拧紧至一个(未示出的)冷却构件。
为了两个基板12能够在组装基体22的下侧24精确定位，组装基体在其下侧24具有两个封闭的环绕的框架板条54。组装基体22在上侧具有一环绕的框架边缘56，从该框架边缘伸出弹性的定位指58。盖板48设计有定位孔60，其与定位指58组成了快速卡槽连接50。
从组装基体22的上侧伸出材料一体的垫座62，该垫座设计用于负载接头元件38的对中和准确定位并且此外还用于盖板48的对中定位。为了这个目的，盖板48构成有与垫座62适配的井筒64。
在垫座62内嵌入了螺纹套管66。螺纹套管66与通孔68对齐，该通孔68构成在负载接头元件38的连接触点34上。
在两个井筒64之间，也就是图中的右侧和中间的井筒之间，在盖板48内构成一固定井筒70，它具有一个(未示出的)紧固孔。由此可以实现将功率半导体模块10辅助固定在(未示出的)冷却构件上。
盖板48在其上侧具有加强筋72。这些加强筋72如此设置，使得盖板48在其上侧具有用于(未示出的)冷凝器(Kondensator)的接受腔74。
基板12借助于弹性的、定位在组装基体22上的辅助接头元件76与电路板78压力接触，该电路板固定在盖板48的内侧上并且辅助触点80从该电路板伸出。盖板48设计有辅助井筒82，其设置用于辅助触点80。组装基体22具有与辅助井筒82相配的辅助垫座84，螺纹套管86整合到所述辅助垫座内，所述螺纹套管在功率半导体模块10的组装状态下与辅助接头元件80的(附图中未示出的)孔轴向对齐。
附图标记清单
10功率半导体模块
12基板(属于10)
14下侧(属于12)
16上侧(属于14)
18印制导线(在16上的用于20)
20功率半导体构件(在16上)
22组装基体(属于10，用于38)
24下侧(属于22，用于12)
26凹部(在22内，用于28)
28接触脚(在30上)
30带部段(属于38)
32绝缘材料间隔层(位于30和30之间)
34连接触点(在30上)
36连接部分(属于34)
38负载接头元件(属于10)
40铆钉(位于30和36之间)
42垫子(位于30和48之间)
44开口(在42内，用于36)
46孔(在42内，用于40)
48盖板(属于10)
50快速卡槽连接(位于22和48之间)
52紧固孔(属于50，在48内)
54框架板条(在24上，属于22)
56框架边缘(属于22)
58定位指(属于50，在48内)
62垫座(属于22，用于38)
64井筒(在48内，用于62)
66螺纹套管(在62内)
68通孔(在34内)
70固定井筒(在48内)
72加强筋(属于48)
74接受腔(属于48)
76辅助接头元件(属于10)
78电路板(用于76，在48内)
80辅助触点(在78上)
82辅助井筒(属于48，用于80)
84辅助垫座(属于22，用于82)
86螺纹套管(在84内)

Claims (10)

1.压力接触构造的功率半导体模块，用于设置在一个冷却构件上，包括：
至少一个基板(12)，所述基板在其背离冷却构件的上侧(16)上具有印制导线和功率半导体构件(20)；
组装基体(22)，在该组装基体的下侧(24)上定位地设置所述至少一个基板(12)，并且该组装基体构成有凹部(26)，所述凹部设置用于贯穿与所述至少一个基板(12)的印制导线(18)压力接触的接触脚(28)，所述接触脚从彼此绝缘的带部段(30)伸出，利用所述带部段构成负载接头元件，所述负载接头元件定位地设置在组装基体(22)上；
形状稳定的刚性的盖板(48)，该盖板定位地全方位覆盖组装基体(22)并且借助于快速卡槽连接(58，60)与组装基体(22)相连接，并且该盖板构成有紧固孔(52)，用于将功率半导体模块(10)固定在冷却构件上；
至少一个配备给所述/每个基板(12)的弹性的垫子(42)，所述垫子挤紧在盖板(48)和负载接头元件(38)的带部段(30)之间。
2.如权利要求1所述的功率半导体模块，其特征在于，组装基体(22)在其下侧(24)上具有一个所属的环绕的框架板条(54)，用于所述至少一个基板(12)的准确定位。
3.如权利要求1所述的功率半导体模块，其特征在于，组装基体(22)在上侧具有一环绕的框架边缘(56)，快速卡槽连接的弹性的定位指(58)从所述框架边缘伸出，并且盖板(48)构成有用于定位指(58)的定位孔(60)。
4.如权利要求1所述的功率半导体模块，其特征在于，组装基体(22)在上侧构成有用于负载接头元件(38)的垫座(62)，并且盖板(48)构成有与垫座(62)相配合的井筒(64)。
5.如权利要求4所述的功率半导体模块，其特征在于，螺纹套管(66)整合到垫座(62)内，所述垫座内的螺纹套管与构成在负载接头元件(38)的连接触点(34)内的通孔(68)轴向对齐。
6.如权利要求1所述的功率半导体模块，其特征在于，盖板(48)在两个井筒(64)之间具有一个含紧固孔的固定井筒(70)，用于将功率半导体模块(10)辅助固定在冷却构件上。
7.如权利要求1至6之一项所述的功率半导体模块，其特征在于，所述至少一个基板(12)借助于弹性的、定位在组装基体(22)上的辅助接头元件(76)与一电路板(78)压力接触，所述电路板安装在盖板(48)上并且辅助触点(80)从所述电路板伸出。
8.如权利要求7所述的功率半导体模块，其特征在于，盖板(48)构成有用于辅助触点(80)的辅助井筒(48)。
9.如权利要求7所述的功率半导体模块，其特征在于，组装基体(22)构成有辅助垫座(84)，另外的螺纹套管(86)整合到所述辅助垫座内，所述辅助垫座内的螺纹套管与构成在辅助接头元件(80)内的孔轴向对齐。
10.用于制造如上述权利要求之一项所述的功率半导体模块的方法，其中首先将彼此电绝缘的负载接头元件(38)安装在组装基体(22)上，其中使得负载接头元件(38)的接触脚(28)贯穿在组装基体(22)内构成的凹部(26)，从而接触脚从组装基体(22)的下侧伸出，接着在负载接头元件(38)的带部段(30)上设置所述至少一个垫子(42)，之前或者之后将弹性的辅助接头元件(76)定位在组装基体(22)上，接着盖板(48)安装到组装基体(22)上并且通过快速卡槽连接(50)与组装基体(22)连接，并且最后所述至少一个镀有绝缘材料层的基板(12)借助于绝缘材料层固定在所述组装基体(22)的下侧(24)上。
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