CN101740531B - 具有预紧的辅助接触弹簧的功率半导体模块 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种具有预紧的辅助接触弹簧的功率半导体模块，其带有壳体、压力块、具有至少一个接触面的基板和至少一个朝外导引的连接元件。此连接元件构成为接触弹簧，该接触弹簧具有第一接触装置、弹性区段和第二接触装置。压力块具有两个止挡元件，用于设置接触弹簧。接触弹簧的第一接触装置与基板的接触面导电地相连。接触弹簧的第二接触装置构成为半圆形，且在接触弹簧的第二接触装置的半圆形形状的开端和末端上分别具有至少一个变形部，其中通过第二接触装置的变形部，借助压力块的两个止挡元件，接触弹簧被加载压力，并且因此接触弹簧具有预应力。

Description

具有预紧的辅助接触弹簧的功率半导体模块
技术领域
本发明涉及一种压力接触实施方式的功率半导体模块，其具有至少一个构成为接触弹簧的连接元件。例如由DE19719703A1所已知的功率半导体模块形成本发明的出发点。
背景技术
这种功率半导体模块按现有技术由一个壳体组成，此壳体具有至少一个设置在其中的电绝缘基板，此基板优选用来直接安装在冷却部件上。此基板自身由绝缘材料体组成，此绝缘材料体具有多个位于其上且彼此绝缘的金属连接轨，还具有位于其上的功率半导体元件，这些功率半导体元件依据电路要求地与这些连接轨相连。此外，已知的功率半导体模块具有用于外部负载连接和辅助连接的连接元件和设置在内部的连接元件。这些连接元件用于在功率半导体模块内部的依据电路要求的连接，它们大多构成为引线键合连接。
压力接触的功率半导体模块同样也是已知的，例如由DE4237632A1已知。在此文献中，压力装置包含：稳定的（优选金属的）压力元件，用于压力构造；弹性的缓冲垫元件，用于存储压力；桥式元件，用来把压力传导到基板表面的单独区域上。此桥式元件优选构成为塑料成型件，其具有面向缓冲垫元件的表面，多个压力指状件从此表面在基板表面的方向上伸出。
借助这种压力装置，基板压向冷却部件，并因此持久可靠地在基板与冷却部件之间产生热传递。在热负荷不同的情况下，并在功率半导体模块的整个生命周期内，弹性的缓冲垫元件在此用于维持恒定的压力比。
由DE102004025609A1已知一种功率半导体模块，其具有底板和构成为接触弹簧的辅助连接元件。按此文献，接触弹簧（其用来实现稳固的电接触导通）借助盖板来被加载压力，在此，接触弹簧设置在未详述的壳体支架中。
由DE102006006421A1已知一种具有至少一个连接元件的功率半导体模块，此连接元件构成为具有第一接触装置、弹簧区段和第二接触装置的接触弹簧。第一塑料成型件在此具有与基板垂直设置的井状结构，用来容纳连接元件。此井状结构自身具有侧面缺口和凹槽，此侧面缺口用来抗扭地设置连接元件，此凹槽用于第二塑料成型件的配属的部件体，其中，此部件体同样也具有侧面缺口，并在背向基板的侧面上具有用于连接元件的第一接触装置的缺口，且此第一接触装置在此穿过。
同样由DE102006058692A1已知一种具有接触弹簧的功率半导体模块。按此文献，此接触弹簧在下方接触装置的区域内具有S形的变形部。按此文献，此变形部用于防止接触弹簧脱落。接触弹簧的变形部定位在壳体缺口和基板之间。
同样由DE102005024900A1已知一种防脱落的接触弹簧。按此文献，此接触弹簧通过弹簧的下方卷旋保持在壳体中（所述下方卷旋的直径大于弹簧的上方卷旋的直径），并因此确保防止弹簧从壳体中脱落。
在此，现有技术的缺点是，在未安装状态下并未设置控制电路板时，辅助接触弹簧超出壳体太多，这是由技术决定的。压力接触弹簧最大以其整体弹性距离超出了壳体，这会增加以弹簧头（即辅助连接的上方接触装置）变形方式出现的损坏的危险。在可安装的控制电路板上的弹簧相关表面或者说接触面必须设计得足够大，用来在任何条件下确保功率半导体模块与可安装的控制电路板的可靠的电接触导通。
发明内容
本发明的目的在于，说明一种具有压力弹簧接触部的功率半导体模块，其中减小了上方接触装置的超出，并因此也减少了变形的风险。
按本发明，此目的通过一种功率半导体模块得以实现。该功率半导体模块带有壳体、压力块、具有至少一个接触面的基板和至少一个朝外导引的连接元件，其中连接元件构成为接触弹簧，接触弹簧具有第一接触装置、弹性区段和第二接触装置，其中压力块对于每个连接元件具有至少两个止挡元件，其中接触弹簧的第一接触装置与基板的接触面导电地相连，其中接触弹簧的第二接触装置构成为半圆形，在接触弹簧的第二接触装置的半圆形形状的开端和末端上分别构成有至少一个变形部，其中通过第二接触装置的变形部，借助压力块的两个止挡元件，接触弹簧被加载压力，并且因此接触弹簧具有预应力。
本发明的理念源自一种具有至少一个接触弹簧形式的连接元件的功率半导体模块。
此功率半导体模块还具有壳体、压力块和带有至少一个接触面的基板。
此接触弹簧具有第一接触装置、弹性区段和第二接触装置。此第一接触装置优选构成为销钉状或圆弧状，并导电地与基板的接触面相连。
接触弹簧的第二接触装置具有近似半圆的形状，在其开端和末端分别设置有变形部。在此第二接触装置的开端和末端上的变形部优选构成为V形。压力块对于每个连接元件具有至少两个止挡元件，用于连接元件的设置。压力块的止挡元件用压力来加载接触弹簧的第二接触装置的变形部，因而接触弹簧通过弹性区段来预紧。借助接触弹簧的预应力，在设置压力块之后，第一接触装置与功率半导体模块的基板的配属的接触面之间存在可靠且恒定的电接触导通。
借助接触弹簧的预应力，减少了对压力块的超出，并因而减少了变形的风险。此外，还实现了控制电路板的接触可靠的设置。
借助接触弹簧的预应力，接触弹簧具有与在能安装在功率半导体模块上的控制电路板上的接触面的位置更精确的电接触导通。
附图说明
借助图1至4中的实施例进一步阐述了本发明的解决方案。
图1示出了按本发明的功率半导体模块的在压力块定位之前的剖面图；
图2示出了带已定位的压力块的按图1的功率半导体模块的剖面图；
图3示出了带设置的控制电路板的按图1的功率半导体模块的剖面图；
图4示出了接触弹簧的构造。
具体实施方式
图1示出了按本发明的功率半导体模块2在压力块6定位之前的剖面图。接触弹簧12可运动地设置在井状结构中。此压力块6在此用止挡元件20、22表示。功率半导体模块2同样具有基板8，此基板8具有接触面10。此基板8上的接触面10用于通过接触弹簧12使基板8与可安装在功率半导体模块2上的控制电路板28（图3）实现电接触导通。
图2示出了带有已定位的压力块6的按图1的功率半导体模块2的剖面图。由于装了压力块6，接触弹簧12的第二接触装置18的V形变形部24、26通过压力块6的止挡元件20、22而被加载压力，并由此产生接触弹簧12的预紧。通过接触弹簧12的预紧，接触弹簧12的第一接触装置14（图4）可靠且恒定地与基板8的接触面10导电地相连。同样通过接触弹簧12的预紧，减少了第二接触装置18相对压力块6的超出，并因此减少了接触弹簧12的第二接触装置18的变形风险。
图3示出了带有设置的控制电路板28的按图1的功率半导体模块2的剖面图。接触弹簧12的第二接触装置18在此通过控制电路板28而被加载压力，并且被压缩了第二接触装置18相对压力块6的超出。在此通过接触弹簧12，在控制电路板28的接触面和基板8上的接触面10之间存在可靠的电接触导通。在此，第二接触装置18的V形变形部24、26不再通过已定位的压力块6的止挡元件20、22来被加载压力，因此控制电路板28的接触面和接触弹簧12的第二接触装置18的可靠的电接触导通也不再通过预应力借助变形部24、26来确保，此变形部24、26是通过止挡元件20、22来被加载压力的。
图4示出了接触弹簧12的构造，此接触弹簧12由第一接触装置14、弹性区段16和第二接触装置18构成。此第一接触装置14构成为销钉状，或构成为此处未示出的圆弧状。第二接触装置18具有半圆形的区段，用来接触控制电路板28。在半圆形区段的开端和末端分别设置有V形变形部24、26，其中V形变形部24、26中的一个与弹性区段16相连。这两个V形变形部24、26的顶点从接触弹簧12的纵轴线偏离(wegreichen)，并相对而置。

Claims (4)

1.功率半导体模块（2），带有壳体（4）、压力块（6）、具有至少一个接触面（10）的基板（8）和至少一个朝外导引的连接元件（12），
其中所述连接元件构成为接触弹簧（12），所述接触弹簧（12）具有第一接触装置（14）、弹性区段（16）和第二接触装置（18），
其中所述压力块（6）对于每个连接元件（12）具有至少两个止挡元件（20；22），
其中所述接触弹簧（12）的所述第一接触装置（14）与所述基板（8）的所述接触面（10）导电地相连，
其中所述接触弹簧（12）的所述第二接触装置（18）构成为半圆形，在所述接触弹簧（12）的所述第二接触装置（18）的半圆形形状的开端和末端上分别构成有至少一个变形部（24；26），
其中通过所述第二接触装置（18）的所述变形部(24;26)，借助所述压力块（6）的两个所述止挡元件（20；22），所述接触弹簧（12）被加载压力，并且因此所述接触弹簧（12）具有预应力。
2.按权利要求1所述的功率半导体模块（2），其中所述接触弹簧（12）的所述第二接触装置（18）的所述变形部(24;26)构成为V形，并且各个V形的所述变形部(24;26)的顶点从所述弹簧的纵轴线偏离，并且两个所述变形部(24;26)彼此相对而置，且两个V形的所述变形部(24;26)中的至少一个与所述接触弹簧（12）的所述弹性区段（16）相连。
3.按权利要求1所述的功率半导体模块（2），其中所述第一接触装置（14）构成为销钉状或圆弧状。
4.按权利要求1或3所述的功率半导体模块（2），其中借助所述接触弹簧（12）的所述预应力，所述接触弹簧（12）具有所述接触弹簧（12）与在所述功率半导体模块（2）的所述基板（8）上的接触面（10）的可靠且恒定的电接触导通。
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