CN102145795B - 具有至少一个功率半导体模块和一个运输包装的系统 - Google Patents

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Abstract

一种具有至少一个功率半导体模块和一个运输包装的布置，功率半导体模块具有底部件、壳体和连接件，运输包装具有覆盖层、带有分别配属于至少一个功率半导体模块的凹隙的中间层和覆盖膜。覆盖层平面地、带有面向待布置的功率半导体模块第一主面地构成。中间层以其第二主面布置在覆盖层第一主面上。在覆盖层第一主面上的至少一个凹隙内布置有所配属的功率半导体模块，功率半导体模块底部件处于覆盖层第一主面上，覆盖膜紧贴覆盖至少一个功率半导体模块的壳体主要部分，覆盖膜与中间层第一主面连接。运输包装是特别坚固耐用的，可用于保护以防止静电放电造成损坏并在无需打开运输包装的情况下便可读出安设在至少一个功率半导体模块上的标记。

Description

具有至少一个功率半导体模块和一个运输包装的系统
技术领域
本发明描述的是一种用于大多数情况下在工厂之外运输至少一个功率半导体模块的布置。在这种情况下，优选的是，多个功率半导体模块以一维或者二维阵列布置在运输包装内。
背景技术
原则上公知大量用于功率半导体模块的不同的运输包装，如具有基体和盖板的简单的纸板箱或者透明塑料罩。从最终用户用的物品的包装中公知所谓的外皮包装。例如依据DE 39 09 898 A1，简单的纸板箱一般具有如下缺点：在运输时，它们不足以保护功率半导体模块免受机械影响。另一缺点是：例如针对海关程序的范围内进行检查时必须打开这种包装并因此会直接触碰功率半导体模块，这可能由于静电放电或者由于接触敏感的表面，例如银涂层的连接件，而导致损坏。
例如由DE 199 28 368 A1公知的所谓的外皮包装形成该发明的出发点，并且所述外皮包装是纸板与包围待包装的物品的塑料膜的组合。这种包装众所周知地具有如下主要缺点：它们不易实现简单的打开过程并取出所包装的物品。
发明内容
本发明的目的在于，完成一种具有至少一个功率半导体模块和一个运输包装的布置，其中，该运输包装至少在与其他外包装的组合下对于运输时出现的机械影响是特别坚固耐用的，以及原则上可以用于保护以防止静电放电造成损坏并且在无需打开运输包装的情况下便可以读出安设在至少一个功率半导体模块上的标记，其中，此外应该可以简单并且无需工具地从运输包装中取出功率半导体模块。
该目的依据本发明通过一种具有权利要求1特征的布置得以实现。优选的实施方式在从属权利要求中予以说明。
本发明的思路的出发点是上面所提及的外皮包装。该外皮包装进一步形成具有至少一个功率半导体模块的布置。在这种情况下，该布置具有至少一个功率半导体模块，但优选是具有多个以一维或者二维阵列布置的功率半导体模块和一个运输包装。
功率半导体模块在其普遍的构成方式中具有底部件(优选是金属的底板)、由绝缘材料制成的壳体和用于对在内部相对于底板绝缘地布置的功率半导体模块进行外部接触连通的连接件。其中，在这里应该把概念“功率半导体模块”理解为：除了这些相对于底板电绝缘地构建的功率半导体模块之外，也指圆盘形半导体单元(Scheibenzellen)，正如其长期以来已经是现有技术公那样并且具有两个平面的连接件和一个布置在这两个连接件之间的由陶瓷或者塑料制成的绝缘体。依据本发明的布置的运输包装在其那方面具有覆盖层、带有分别配属于至少一个功率半导体模块的凹隙的中间层和覆盖膜。优选构成为在其总体上抗静电的复合纸板的覆盖层平面地构成并因此形成运输包装的基础。在该覆盖层的第一主面上布置有至少一个功率半导体模块，方法是：其底部件优选处于覆盖层的第一主面上。
在覆盖层的该第一主面上同样布置有中间层，其中，所配属的功率半导体模块布置在其相应的凹隙内并且当然向中间层第一主面的方向上突出于该中间层。在这种情况下，特别优选的是，中间层的凹隙的边缘仅最大50％，优选仅最大25％地直接紧贴在所配属的功率半导体模块上，并且边缘的其余部分与功率半导体模块具有间距。具有优点的是，覆盖层的第一主面与中间层的第二主面的连接构成为可拆开的连接，优选构成为可拆开的粘接连接。
覆盖膜覆盖功率半导体模块的主要部分并且在这种情况下基本上紧贴在壳体上并且紧贴在不处于覆盖层的第一主面上的部分上，例如像功率半导体模块的连接件上。此外，覆盖膜与中间层的第一主面优选粘接地连接。在这种情况下，优选的是，与中间层和覆盖膜的那种连接相比，覆盖层和中间层具有带有更小的粘附力的可拆开的连接，这是因为为了取出功率半导体模块，要将覆盖层与中间层分开。出于稳定性的原因，同样可能优选的是，覆盖膜与覆盖层的第一主面的通过中间层的相应的凹隙在功率半导体的旁边空出的中间区域同样可拆开地连接。
为了防止静电放电对功率半导体模块造成损坏，优选的是，覆盖膜由具有或者不具有金属蒸镀的外表面的、有传导能力的或者抗静电的塑料膜制成。同样具有优点的是，覆盖膜至少区段式地，但优选完全透明地构成。
通过布置的依据本发明的构造方式，可以实现的是：
·以机械上相对于彼此并且彼此相距开的方式固定所包装的功率半导体模块；
·安设在每个功率半导体模块上的标记也可以借助光电的辅助机构如手持扫描仪来读取，而不必打开运输包装；
·运输包装构成为防止静电充电的防护件；
·运输包装构成为也防止来自环境的有害气体对功率半导体模块产生直接影响的防护件，其中，此外可能具有优点的是，在覆盖层和/或者覆盖膜的包围功率半导体模块的区段上设置有用于保护功率半导体模块的连接件的防蚀剂；
·也允许仅将唯一的功率半导体模块从运输包装中简单地取出，以及
·通过将包装分开，以及由于相对于其他包装的小的体积和质量来确保对包装进行简单和环保的清理。
另一种优选的实施方式表明：在多个以一维或者二维阵列布置的功率半导体模块情况下，这些功率半导体模块以在至少一维内平行于覆盖层的主面并且平行于壳体的面的法线的方式彼此间具有如下间距，所述间距大于在该维内壳体的宽度。因此可以实现的是：两个这种布置以覆盖层的第一主面朝向彼此地并且相互错开两个功率半导体模块的半个间距地组合成功率半导体模块的高充填密度的一个总布置。
附图说明
借助图1至图4的实施例对本发明的解决方案作进一步说明。
图1示出两个依据本发明的布置的三维图示。
图2示出依据本发明的布置的剖面。
图3和图4示出依据本发明的布置的其他剖面。
具体实施方式
图1示出两个依据本发明的布置1、1'的三维图，所述布置分别具有一个运输包装2和多个功率半导体模块5。在这些功率半导体模块5中分别示出壳体50和多个连接件60。这些功率半导体模块5利用其在这里为金属的底板的、不可见的底部件40(参照图2)以二维阵列布置在相应运输包装2的覆盖层10的第一主面100上，方法是：底部件40(参照图2)分别直接处于所述第一主面上。
中间层20以其第二主面210布置在覆盖层10的该第一主面100上。该中间层20具有多个凹隙230，这些凹隙分别配属于一个功率半导体模块5。在这种情况下，功率半导体模块5以如下方式布置在该凹隙230内，即，使凹隙230的边缘220仅在少数几个区段上直接紧贴在功率半导体模块5的壳体50上。占优势的是在功率半导体模块5的壳体50与凹隙230的边缘220之间设置有构成中间区域240的间距。
没有示出运输包装30的透明的覆盖膜30本身，该覆盖膜包围功率半导体模块5，其底部件40除外，并且该覆盖膜与中间层20的第二主面210以粘接技术的方式连接。此外，在二维布置中的、在这里所示的多个功率半导体模块5中，像在一维布置中那样，同样具有优点的是，运输包装2(在这里示出第二布置1'中的情况)在相应的功率半导体模块5之间具有穿孔70(亦参照图2)，以便使所包装的功率半导体模块5的分离得以简化。
图2局部地示出按图1的依据本发明的布置1沿线A-A的剖面。这里示出运输包装2的覆盖层10连同其第一主面100和第二主面110。在覆盖层10的第一主面100上，阵列式地以彼此相距相同的间距的方式布置有待包装的功率半导体模块5。待包装的功率半导体模块5中仅示出底部件40、壳体50和连接件60。
具有优点的是，这些功率半导体模块5以其底部件40布置在覆盖层10的第一主面100上，该底部件通常可以是金属的底板或者也可以直接是内部线路的基底。但这一点对功率半导体模块5以围绕其纵轴线转动90°或者180°的方式布置的可能性并不形成限制。在这里所设置的构造方式中，连接件60处于功率半导体模块5的与覆盖层10对置的侧上。
此外示出中间层20，其第二主面210与覆盖层10的第一主面100具有可拆开的连接。优选但不受到局限地，中间层20以及覆盖层10由厚纸或者纸板或者复合纸板组成。为了防止静电放电造成损坏，经证实特别具有优点的是，中间层20和(但优选仅)覆盖层10由有传导能力的或者抗静电的复合纸板组成。该复合纸板于是例如具有有传导能力的或者抗静电的薄膜中间层。
中间层20此外具有凹隙230，由此，所配属的功率半导体模块5在其下部区域内被包围，但并不直接和完全紧贴地被包围。在功率半导体模块5的整个周边上设置的是，凹隙230的边缘220最大50％，优选最大仅25％直接紧贴在所配属的功率半导体模块5上，并且边缘220的其余部分与功率半导体模块5具有至少2mm的间距并因此构成中间区域240。当然，直接的紧贴至少在几个部位上，优选在功率半导体模块5的角上(参照图1)是必要的，由此确保功率半导体模块5彼此固定在其位置上。
覆盖膜30在这里仅为了更好地概览而与覆盖层10或中间层20相距开并且也与功率半导体模块5相距开地示出。此外，覆盖膜30与中间层20的第一主面200以粘接技术的方式连接。与覆盖层10的第一主面100的连接同样在上述的中间区域240内示出，特别是在很重的功率半导体模块5的情况下。这种连接可以相对于覆盖层10与中间层20的那种可拆开的连接可供选择地或者附加地设置。覆盖膜30(只要其柔韧性允许)紧贴在功率半导体模块5上并且分别往覆盖层10去地包围这些功率半导体模块。
这种功率半导体模块5的典型尺寸(并非由此形成限制)是：在宽度500和高度为1cm至6cm时，长度在3cm至15cm的范围内。运输包装2的覆盖层10具有0.2mm至1mm的典型厚度，中间层20具有0.5至3mm的厚度，而覆盖膜30具有处于100μm的数量级的厚度。
通过由具有或者不具有金属蒸镀的外表面的、有传导能力的或者抗静电的塑料薄膜构成的覆盖膜30的构造方式和由有传导能力的或者抗静电的复合纸板构成的覆盖层10的构造方式，形成一种运输包装2，该运输包装提供防止静电充电造成损坏的足够的保护。因为覆盖膜30至少区段式，但优选完全透明地构成，所以即使出于不同的检验目的也无需打开该保护包装。
此外，按照图2，依据本发明的布置1以如下方式构造，即，使功率半导体模块5彼此间的间距700大于功率半导体模块5的宽度500，由此，可以实现的是，使虚线示出的第二布置1'相对于第一布置1错开半个间距并且转动180°地设置(参照图1)，由此，在使各个功率半导体模块5彼此间充分地固定的情况下，同时又产生具有高充填密度的紧凑的总布置。
图3和图4示出按照图1的依据本发明的布置1沿线B-B的另一剖面，其中，该布置的特别的优点显而易见。图3再次示出功率半导体模块5以及运输包装2的一部分。但在这种情况下，覆盖层10以部分地与中间层20分开的方式示出。该图示相应于打开运输包装2，以便从该运输包装中取出功率半导体模块5。在这种情况下，分开覆盖层10与中间层20之间的可拆开的连接，和/或者分开中间区域240内的覆盖层10与覆盖膜30之间的这种可拆开的连接。
当然，在这种情况下特别具有优点的是，与中间层20与覆盖膜30之间的连接相比，覆盖层10与中间层20之间的可拆开的连接具有更小的粘附力。同样具有优点的是，与中间层20相比，覆盖层10更薄并因此在机械上更少刚性地构成，这是因为中间层因此一定程度上作为运输包装2的其余部分的保持框架而存在着。
图4现在示出从运输包装2中取出功率半导体模块5的另一步骤。在这种情况下，沿中间层20的第一主面200的面的法线方向按压中间层20，直至中间层20几乎处于由壳体50的上侧形成的平面上。在这样移动中间层20时，覆盖膜30至少部分地与功率半导体模块5的壳体50拆开，由此可以将该功率半导体模块简单地并且无需使用工具地从运输包装2中取出。

Claims (17)

1.具有至少一个功率半导体模块(5)和一个运输包装(2)的系统(1)，其中，所述功率半导体模块(5)具有底部件(40)、壳体(50)和连接件(60)，其中，所述运输包装(2)具有覆盖层(10)、带有分别配属于至少一个所述功率半导体模块(5)的凹隙(230)的中间层(20)和覆盖膜(30)，并且
在这种情况下，所述覆盖层(10)平面地、带有面向待布置的所述功率半导体模块(5)的第一主面(100)地构成，所述中间层(20)以其第二主面(210)布置在所述覆盖层(10)的所述第一主面(100)上，并且在所述中间层(20)的至少一个所述凹隙(230)内，配属于所述凹隙的所述功率半导体模块(5)布置在所述覆盖层(10)的所述第一主面(100)上并且因此处于所述覆盖层(10)的所述第一主面(100)上，其中，所述覆盖膜(30)覆盖所述功率半导体模块(5)的主要部分，在这种情况下基本上紧贴在所述壳体(50)上，并且其中，所述覆盖膜(30)与所述中间层(20)的第一主面(200)连接。
2.按权利要求1所述的系统(1)，其中，
所述覆盖层(10)和所述中间层(20)能拆开地相互连接。
3.按权利要求1所述的系统(1)，其中，
所述覆盖膜(30)在通过所述中间层(20)的相应的所述凹隙(230)在所述功率半导体模块旁边空出的中间区域(240)内与所述覆盖层(10)的所述第一主面(100)能拆开地连接。
4.按权利要求1所述的系统(1)，其中，
在多个以一维或者二维阵列布置的功率半导体模块(5)情况下，所述功率半导体模块在至少一维内平行于所述覆盖层(10)的第一主面并且平行于所述壳体(50)的面的法线的方式彼此间具有如下间距(700)，所述间距大于在所述维内所述壳体(50)的宽度(500)。
5.按权利要求1所述的系统(1)，其中，
在多个以一维或者二维阵列布置的功率半导体模块(5)情况下，所述运输包装(2)在相应的所述功率半导体模块(5)之间具有穿孔(70)。
6.按权利要求1所述的系统(1)，其中，
所述覆盖膜(30)由具有或者不具有金属蒸镀的外表面的、有传导能力的或者抗静电的塑料薄膜制成。
7.按权利要求1所述的系统(1)，其中，
所述覆盖膜(30)至少区段式地透明地构成。
8.按权利要求1所述的系统(1)，其中，
所述中间层(20)和/或者所述覆盖层(10)由卡纸或者纸板制成。
9.按权利要求1所述的系统(1)，其中，
所述中间层(20)和/或者所述覆盖层(10)以有传导能力的或者抗静电的方式制成。
10.按权利要求1所述的系统(1)，其中，
与所述中间层(20)与所述覆盖膜(30)之间的连接相比，所述覆盖层(10)与所述中间层(20)之间的能拆开的连接具有更小的粘附力。
11.按权利要求1所述的系统(1)，其中，
所述凹隙(230)的边缘(220)最大50％直接紧贴在所配属的所述功率半导体模块(5)上，并且边缘的其余部分与所述功率半导体模块(5)具有至少2mm的间距。
12.按权利要求1所述的系统(1)，其中，
与所述中间层(20)相比，所述覆盖层(10)更薄并因此在机械上更少刚性地构成。
13.按权利要求1所述的系统(1)，其中，
所述覆盖层(10)具有0.2mm至1mm的厚度，并且所述中间层(20)具有0.5至3mm的厚度。
14.按权利要求1所述的系统(1)，其中，
所述覆盖膜(30)完全透明地构成。
15.按权利要求1所述的系统(1)，其中，
所述中间层(20)和/或者所述覆盖层(10)借助于复合纸板的有传导能力的或者抗静电的薄膜中间层以有传导能力的或者抗静电的方式制成。
16.按权利要求1所述的系统(1)，其中，
所述凹隙(230)的边缘(220)最大25％直接紧贴在所配属的所述功率半导体模块(5)上，并且边缘的其余部分与所述功率半导体模块(5)具有至少2mm的间距。
17.按权利要求1所述的系统(1)，其中，
所述中间层(20)和/或者所述覆盖层(10)由复合纸板制成。
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