CN103928408A - 功率半导体模块和用于制造功率半导体模块的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及功率半导体模块和用于制造功率半导体模块的方法。功率半导体模块具有基板（2）和布置在基板（2）上且与基板（2）连接的功率半导体结构元件（13），其中，功率半导体模块（1）具有一体式构造的导电的连接装置（9），其中，连接装置（9）具有扁平的第一联接区域（19）和扁平的第二联接区域（20）以及布置在第一联接区域（19）与第二联接区域（20）之间的弹性区域（15），其中，弹性区域（15）具有呈条状的第一成型元件（17）和第二成型元件（18），这些成型元件彼此具有反向的弯折部且交替地布置，其中，第一联接区域（19）与基板（2）连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种功率半导体模块和用于制造功率半导体模块的方法。
背景技术
在由现有技术公知的功率半导体模块中，通常在基板上布置有功率半导体结构元件，像例如功率半导体开关和二极管，并且借助于基板的导体层以及焊线和/或复合薄膜彼此导电连接。在此，功率半导体开关通常以晶体管的形式，像例如IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）或者MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管）或者晶闸管的形式存在。
在此，布置在基板上的功率半导体结构元件通常与单个的或多个所谓的半桥电路电连接，这些半桥电路例如用于对电压和电流进行整流和逆变。
由DE 10 2006 006 424 A1公知了一种具有在压力接触实施中的功率半导体模块和冷却构件的系统。在此，负载接口元件分别构造为具有带状部段以及分别从该部段出发的接触脚的金属成型体。
在技术上常见的功率半导体模块具有负载电流引导元件以引导负载电流，借助这些负载电流引导元件基板与功率半导体模块的负载电流接口导电地连接。在此，负载电流接口可以是负载电流引导元件的集成的组成部分，并且例如以负载电流引导元件的端部区域的形式存在。在此，负载电流与例如用于触发功率半导体开关的辅助电流相比通常具有很高的电流强度。
在此，从外部作用到功率半导体模块上的外部机械影响，像例如机械振动，经由负载电流引导元件传递到基板上，并且例如可以导致对基板的损伤，或者在负载电流引导元件借助材料锁合的（stoffschlüssig）连接与基板连接的情况下导致材料锁合连接的失效并因此导致功率半导体模块停止运转。
发明内容
本发明的任务是提供一种可靠的功率半导体模块，并且说明一种用于制造与此相关的功率半导体模块的方法。
该任务通过具有基板和布置在基板上且与基板连接的功率半导体结构元件的功率半导体模块来解决，其中，功率半导体模块具有一体式构造的导电的连接装置，其中，连接装置具有扁平的第一和扁平的第二联接区域以及布置在第一与第二联接区域之间的弹性区域，其中，弹性区域具有呈条状的第一和第二成型元件，这些成型元件彼此具有反向的弯折部且交替地布置，其中，第一联接区域与基板连接。
此外，该任务通过用于制造功率半导体模块的方法来解决，该方法具有下述方法步骤：
a）提供基板和金属板材元件，其中，金属板材元件具有扁平的第一和扁平的第二联接区域，并且具有布置在第一与第二联接区域之间的连接区域，
b）将第一联接区域与基板材料锁合连接，其中，金属板材元件平行于基板地延伸，
c）将金属板材元件的未与基板连接的部分从基板卷起，
d）在连接区域中对金属板材元件进行切割，从而构造出交替布置的呈条状的第一和第二成型元件，并且将第一和第二成型元件反向弯折。
本发明的有利构造方案由从属权利要求得出。
本方法的有利构造方案与功率半导体模块的有利构造方案类似地得出，并且反之亦然。
已证实有利的是，连接装置将基板与导电的负载电流引导元件导电地连接，其中，第二联接区域与负载电流引导元件连接，由此实现了基板与负载电流引导元件的可靠的电连接。
此外，已证实有利的是，第一联接区域的引导电流的线路横截面和第二联接区域的引导电流的线路横截面关于弹性区域的引导电流的线路横截面以弹性区域的引导电流的线路横截面的最大±20%偏差，这是因为于是连接设备的电流承载能力通过连接设备的弹性区域几乎不受影响或几乎不被减小。
此外，已证实有利的是，第一联接区域具有与基板连接的部段，该部段平行于基板地延伸，这是因为于是第一联接区域可以特别可靠地与基板连接。
此外，已证实有利的是，第二联接区域的至少一部分从基板延伸出去，这是因为于是负载电流引导元件可以远离基板地布置。
此外，已证实有利的是，在功率半导体结构元件与基板之间的和/或在连接装置的第一联接区域与基板之间的连接分别实现为材料锁合的或力锁合的（kraftschlüssig）连接。由此实现了各待连接元件的特别可靠的连接。
此外，已证实有利的是，基板在其背离功率半导体结构元件的侧上与金属成型体连接，这是因为由此可以实现对功率半导体结构元件的很好的冷却。
此外，已证实有利的是，金属成型体构造为用于将基板热连接到冷却体上的金属板，或构造为冷却体，这是因为通过这些措施可以实现对功率半导体结构元件的很好的冷却。
此外，已证实有利的是，在连接区域中以构造出交替布置的呈条状的第一和第二成型元件的方式对金属板材元件的切割以及对第一和第二成型元件的反向弯折，借助组合切割弯曲刀具在共同的工作步骤中进行。由此可以实现对功率半导体模块的特别合理的制造。
此外，已证实有利的是，第一联接区域与基板的材料锁合连接和功率半导体结构元件与基板的材料锁合连接在共同的工作步骤中执行，和/或和基板的背离功率半导体结构元件的侧与金属成型体的材料锁合连接在共同的整体工作步骤中执行，其中，各材料锁合连接以烧结连接的形式存在。由此可以实现对功率半导体模块的特别合理的制造。
此外，已证实有利的是，紧接着将导电的负载电流引导元件与连接装置的第二联接区域连接。由此实现了基板与负载电流引导元件的可靠的电连接。
此外，已证实有利的是，布置覆盖功率半导体结构元件和基板的覆盖件，其中，覆盖件具有凹部，连接装置延伸经过这些凹部。通过覆盖件保护了功率半导体结构元件。
此外要注意的是，作为备选也可以在方法步骤c）之前执行方法步骤d）。
附图说明
在附图中示出本发明的实施例并且在下文中对其进行详细描述。在此：
图1示出根据本发明的功率半导体模块的示意性立体图；
图2示出根据本发明的功率半导体模块的示意性剖视图；
图3示出在制造功率半导体模块时还未完成的根据本发明的功率半导体模块的示意性剖视图；
图4示出在卷起状态下的金属板材元件的示意性立体图；
图5示出用于切割金属板材元件并将在切割时形成的第一和第二成型元件弯折的组合切割弯曲刀具的示意性立体图；
图6示出连接装置的示意性立体图；并且
图7示出带有覆盖件的根据本发明的功率半导体模块的示意性立体图。
具体实施方式
在图1中示出根据本发明的功率半导体模块1的示意性立体图。在图2中示出根据本发明的功率半导体模块1的示意性剖视图，其中，截面沿着在图1中所示的线A延伸。功率半导体模块1具有基板2和功率半导体结构元件13，该基板在实施例中以DCB基板形式存在，该功率半导体结构元件布置在基板2上且与基板2连接。为了简明起见在图1中没有示出功率半导体结构元件13。各功率半导体结构元件优选以功率半导体开关形式或以二极管形式存在。在此，功率半导体开关通常以晶体管的形式，例如像IGBT（绝缘栅双极性晶体管：Insulated Gate Bipolar Transistor）或者MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管：Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor）或者晶闸管的形式存在。在实施例的框架内，功率半导体结构元件13在其面向基板2的侧上各具有第一功率半导体负载电流接口，而在其背离基板2的侧上各具有第二功率半导体负载电流接口。
基板2具有绝缘材料体3和布置在绝缘材料体3的第一侧上且与绝缘材料体3连接的、导电的结构化的第一线路层4，该第一线路层在实施例的框架内构造为导体轨迹4a。基板2优选具有导电的优选非结构化的第二线路层5，其中，绝缘材料体4布置在结构化的第一线路层4与第二线路层5之间。基板2的结构化的第一线路层4例如可以由铜制成。基板2例如像在实施例中那样能够以直接敷铜基板（DCB基板）或绝缘金属基板（IMS）形式存在。在DCB基板的情况下，绝缘材料体3例如可以由陶瓷制成，而基板2的第二线路层5例如可以由铜制成。在绝缘金属基板的情况下，绝缘材料体3例如可以由聚酰亚胺层或环氧树脂层制成，而基板2的第二线路层5例如可以由金属成型体制成。该金属成型体例如可以由铝或铝合金制成。
在此要注意的是，基板2的第一和/或第二线路层也可以由多个上下堆叠的层构成。因此，第一和/或第二线路层例如可以具有铜层，该铜层具有单个的或多个上下堆叠的例如由贵金属（例如银）或贵金属化合物制成的涂层，该涂层可以用作粘合剂层和/或保护层。因此，基板2的导体轨迹4a也可以各具有多个层。
此外要注意的是，在最简单的情况下，基板2也可以仅具有单个的导体轨迹和/或单个的功率半导体结构元件。
此外，功率半导体模块1具有一体式构造的导电的连接装置9，该连接装置使基板2，确切的说是使基板2的第一线路层4，与各配属的导电的负载电流引导元件10导电地连接。为了简明起见，负载电流引导元件10仅在图2中示出。通常借助负载电流引导元件10，基板2与功率半导体模块1的负载电流接口导电地连接。在此，负载电流接口可以是负载电流引导元件的集成的组成部分，并且例如以负载电流引导元件的端部区域的形式存在。在此，负载电流与例如用于触发功率半导体开关辅助电流相比通常具有很高的电流强度。
要注意的是，在最简单的情况下，功率半导体模块1也可以仅具有单个的根据本发明的导电的连接装置。
连接装置9具有扁平的第一联接区域19和扁平的第二联接区域20以及布置在第一和第二联接区域19和20之间的弹性区域15，其中，弹性区域15具有呈条状的第一成型元件17和呈条状的第二成型元件18，这些成型元件彼此具有反向的弯折部。第一和第二成型元件17和18交替地布置，也就是说，在第一成型元件上直接相邻地布置有第二成型元件，而与所述第二成型元件直接相邻地布置有另一第一成型元件，在所述另一第一成型元件上又跟随有相邻布置的另一第二成型元件，等等。第一和第二成型元件17和18优选分别布置在平行于基板2延伸的列中。
第一联接区域19与基板2，确切的说是与基板2的线路层4连接，而第二联接区域20与负载电流引导元件10连接。
优选的是，第一和第二联接区域19和20以及弹性区域15的引导电流的线路横截面一样大。
在实施例的框架内，第二联接区域20垂直地从基板2延伸出去。在此要注意的是，第二联接区域20也可以具有例如与第二联接区域20的剩余部分成90°弯折的端部区域。因此，优选第二联接区域20的至少一部分垂直的从基板2延伸出去。
连接装置9例如可以由铜制成，其中，连接装置9可以设有单个的或多个涂层。
在实施例的框架内，第一联接区域19具有与基板2连接的部段19'，该部段平行于基板2地延伸，其中，部段19'与基板2，确切的说与基板2的第一线路层4连接。
优选的是，在功率半导体结构元件13与基板2之间的连接和/或在各连接装置9的第一联接区域19与基板2之间连接的和/或在各连接装置9的第二联接区域20与各负载电流引导元件10之间的连接分别实现为材料锁合的或力锁合的连接。各材料锁合的连接例如能够以焊接连接、焊料连接、粘合连接或烧结连接的形式存在，其中，在功率半导体结构元件13与基板2之间的连接的情况下，该连接优选以焊料连接、粘合连接或烧结连接的形式存在。在粘合连接的情况下使用能导电的粘合材料。
作为对此的替选，在图2中由虚线剪头示意性示出了，各连接也可以实现为力锁合的连接。在此，单个的或多个在图中未示出的力生成设备将连接力Fd永久地施加到待连接的各元件上。在此要注意的是，在本发明的意义上，螺纹连接被看作为力锁合的连接形式。
在实施例中，在功率半导体结构元件13与基板2之间的以及在各连接装置9的第一联接区域19与基板2之间的连接实现为烧结连接，从而在功率半导体结构元件13与基板2之间以及在各连接装置9的第一联接区域19与基板2之间分别布置有烧结层12。此外在实施例中，在各连接装置9的第二联接区域20与各负载电流引导元件10之间的各连接构造为焊接连接。为简明起见，分别布置在连接装置9与基板2之间的烧结层12未在图1中示出。
从外部作用在根据本发明的功率半导体模块1上的外部机械影响，像例如机械振动，在本发明中不会或者说以被减小的方式经由负载电流引导元件传递到基板上，这是因为各连接装置9的弹性区域15导致基板2与负载电流引导元件10机械地脱离。由此，在负载电流引导元件借助材料锁合连接与基板连接的情况下，可以可靠避免对基板2的损伤或材料锁合连接的失效。此外，因为第一和第二联接区域以及弹性区域15的引导电流的线路横截面优选差不多一样大，所以连接设备9的电流承载能力通过连接设备9的弹性区域15几乎不受影响或几乎不被减小。第一和第二联接区域19和20的引导电流的线路横截面关于弹性区域15的引导电流的线路横截面可以优选偏差弹性区域15的引导电流的线路横截面的最大±20%，尤其是最大±15%。在此要注意的是，连接装置19在第一和第二联接区域的区域内可以具有在弹性区域15的方向上延伸的缝隙30，从而弹性区域15的引导电流的线路横截面也可以大于第一和/或第二联接区域的引导电流的线路横截面。
基板2优选在其背离功率半导体结构元件13的侧上与金属成型体7连接。金属成型体7例如可以构造为用于将基板2热连接到冷却体上的金属板，或像在实施例中那样构造为冷却体。冷却体优选具有冷却片或冷却块8。在基板2与金属成型体7之间的连接可以实现为材料锁合的或力锁合的连接。材料锁合连接能够以焊接连接、焊料连接、粘合连接或烧结连接的形式存在，其中，应用烧结连接是特别有利的，因为其具有很高的机械强度和很高的导热能力。在实施例中，基板2与金属成型体7之间的连接实现为烧结连接，从而在基板2与金属成型体7之间布置有烧结层6。
在此要注意的是，在本发明的意义上，冷却体理解为固体，其在功率半导体模块运行时用于从另一固体上吸收热量并将所吸收的热量或所吸收热量的大部分释放到与冷却体接触的流体介质和/或气态介质上。必要时，由冷却体吸收的热量中的一小部分可以释放到其他固体上。
此外要注意的是，功率半导体结构元件在它们背离基板的侧上借助例如焊线和/或复合薄膜彼此导电连接，并且与基板的导体轨迹以相应于所期望的功率半导体模块1应实现的电路的形式彼此导电连接。为简明起见，这种电连接在附图中未示出。
下面，描述根据本发明的用于制造功率半导体模块1的方法。
在图3中示出在制造功率半导体模块1时还未完成的根据本发明的功率半导体模块1'的示意性剖视图。要注意的是，在附图中相同的元件以相同的附图标记标注。
在第一方法步骤中，提供了基板2和金属板材元件9'，其中，金属板材元件9'具有扁平的第一和扁平的第二联接区域19和20并且具有布置在第一与第二联接区域之间的连接区域15'。优选的是，也附加地提供了功率半导体结构元件13和/或金属成型体7'。
在随后的方法步骤中，由金属板材元件9'来构造连接装置9，其中，由连接区域15'来构造弹性区域15。
在随后的方法步骤中，实现第一联接区域19与基板2的材料锁合连接，其中，金属板材元件9'平行于基板2地延伸。在此，在实施例中，第一联接区域19的部段19'与基板2，确切的说，与基板2的第一线路层4材料锁合地连接。优选的是，也附加地实现功率半导体结构元件13与基板2，确切的说与基板2的第一线路层4的材料锁合连接，和/或基板2，确切的说是基板2的第二线路层5与金属成型体7之间的材料锁合连接。各材料锁合连接能够以焊接连接、焊料连接、粘合连接或烧结连接的形式存在，其中，在功率半导体结构元件13与基板2之间的连接的情况下，该连接优选以焊料连接、粘合连接或烧结连接的形式存在。在粘合连接的情况下使用能导电的粘合材料。
在此，应用烧结连接来连接上面提及的元件是特别有利的，因为烧结连接具有很高的机械强度和很高的导热性能。优选的是，第一联接区域19与基板2的材料锁合连接和功率半导体结构元件13与基板2的材料锁合连接在共同的工作步骤中实现，和/或和基板2的背离功率半导体结构元件13的侧（也就是说，在实施例中，基板2的第二线路层5）与金属成型体7的材料锁合连接在共同的工作步骤中实现，其中，各材料锁合连接以烧结连接的形式存在。为了实现烧结连接优选在待连接的元件之间布置烧结膏，并且紧接着在共同的工作步骤中，在对元件的压力加载和温度可加载下将待连接的元件彼此连接。以这种方式可以使多个元件在共同的工作步骤中借助各烧结连接彼此连接，这可以实现根据本发明的功率半导体模块1的特别合理的生产。当功率半导体结构元件13应当在它们背离基板2的侧上借助复合薄膜彼此连接，并且与基板的导体轨迹，以相应于所期望的功率半导体模块1应实现的电路的形式，借助烧结连接彼此导电连接时，对此所需要的烧结连接同样可以在上面提到的共同的工作步骤中执行。
在另一方法步骤中，金属板材元件9'的未与基板2连接的部分从基板2卷起。在此优选的是，金属板材元件9'的未与基板2连接的部分从基板2卷起成90°的角。在图4示出在卷起状态下的金属板材元件9'的示意性立体图，其中，为简明起见，功率半导体模块1的其余元件没有被示出，而是仅示出了金属板材元件9'。
在另一方法步骤中，在连接区域15'中对金属板材元件9'进行切割，从而构造出交替布置的呈条状的第一和第二成型元件17和18，并且对第一和第二成型元件17和18进行反向弯折。优选的是，在连接区域15'中对金属板材元件9'的切割，从而构造出交替布置的呈条状的第一和第二成型元件17和18，以及对第一和第二成型元件17和18的反向弯折，在实施例的框架内借助组合切割弯曲刀具21在共同的工作步骤中进行。用于切割金属板材元件9'并将在切割时形成的第一和第二成型元件17和18弯折的组合切割弯曲刀具21在图5中以示意性立体图的形式示出。切割弯曲刀具21具有第一刀具件22和第二刀具件23，该第一刀具件具有凸出的第一切割弯曲边沿24和第一开口，该第二刀具件具有凸出的第二切割弯曲边沿25和第二开口，其中，第一切割弯曲边沿24与第二切割弯曲边沿25横向彼此错开地布置，其中，第一和第二刀具件22和23以如下方式布置，即，当第一刀具件22被运动到第二刀具件23上时，第一切割弯曲边沿24啮合到第二开口中，而第二切割弯曲边沿25啮合到第一开口中。要注意的是，在该方法步骤中对金属板材元件进行切割，从而构造出交替布置的呈条状的第一和第二成型元件，而对第一和第二成型元件的反向弯折也可以相继在两个独立的工作步骤中实施。
为了制造出各连接装置9，将金属板材元件9'布置在第一和第二刀具件22和23中，并且然后使第一和第二刀具件22和23彼此相向运动，从而由连接区域15'形成具有呈条状的第一和第二成型元件17和18的弹性区域15，并且构造出在图6中所示的连接装置9。
必要时，金属板材元件9'在第一和/或第二接口区域的区域中可以具有在连接区域15'的方向上延伸的缝隙，该缝隙在完成的连接装置9中构造出缝隙30。
在此要注意的是，当金属板材元件9'的机械稳定性允许时，将金属板材元件的未与基板连接的部分从基板卷起的方法步骤也可以在在连接区域中对金属板材元件进行切割，从而构造出交替布置的呈条状的第一和第二成型元件的步骤以及对第一和第二成型元件进行反向弯折的步骤之前执行。
优选在另一方法步骤中，布置覆盖功率半导体结构元件13和基板2的覆盖件31，其中，覆盖件31具有凹部32，连接装置9延伸经过这些凹部。在图7示出带有覆盖件31的功率半导体模块1的示意性立体图，其中，在图1和图2中为简明起见未示出覆盖件31。
在另一方法步骤中，将导电的负载电流引导元件10与各配属的连接装置9的第二联接区域连接。在此，在负载电流引导元件10与连接装置9之间的各连接优选以材料锁合连接或力锁合连接的形式存在。
Claims (14)
1.功率半导体模块，其具有基板（2）和布置在所述基板（2）上且与所述基板（2）连接的功率半导体结构元件（13），其中，所述功率半导体模块（1）具有一体式构造的导电的连接装置（9），其中，所述连接装置（9）具有扁平的第一联接区域（19）和扁平的第二联接区域（20）以及布置在所述第一联接区域（19）与所述第二联接区域（20）之间的弹性区域（15），其中，所述弹性区域（15）具有呈条状的第一和第二成型元件（17、18），所述成型元件彼此具有反向的弯折部且交替地布置，其中，所述第一联接区域（19）与所述基板（2）连接。
2.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其特征在于，所述连接装置（9）将所述基板（2）与导电的负载电流引导元件（10）导电地连接，其中，所述第二联接区域（20）与所述负载电流引导元件（10）连接。
3.根据前述权利要求之一所述的功率半导体模块，其特征在于，所述第一联接区域（19）的引导电流的线路横截面和所述第二联接区域（20）的引导电流的线路横截面关于所述弹性区域（15）的引导电流的线路横截面偏差所述弹性区域（15）的引导电流的线路横截面的最大±20%。
4.根据前述权利要求之一所述的功率半导体模块，其特征在于，所述第一联接区域（19）具有与所述基板（2）连接的部段（19'），所述部段平行于所述基板（2）延伸。
5.根据前述权利要求之一所述的功率半导体模块，其特征在于，所述第二联接区域（20）的至少一部分从所述基板（2）延伸出去。
6.根据前述权利要求之一所述的功率半导体模块，其特征在于，在所述功率半导体结构元件（13）与所述基板（2）之间的和/或在所述连接装置（9）的第一联接区域（19）与所述基板（2）之间的连接分别实现为材料锁合的或力锁合的连接。
7.根据前述权利要求之一所述的功率半导体模块，其特征在于，所述基板（2）在其背离所述功率半导体结构元件（13）的侧上与金属成型体（7）连接。
8.根据权利要求7所述的功率半导体模块，其特征在于，所述金属成型体（7）构造为用于将所述基板（2）热连接到冷却体上的金属板，或构造为冷却体。
9.根据权利要求7或8所述的功率半导体模块，其特征在于，在基板（2）与金属成型体（7）之间的连接实现为材料锁合的或力锁合的连接。
10.一种用于制造功率半导体模块的方法，具有下述方法步骤：
a）提供基板（2）和金属板材元件（9'），其中，所述金属板材元件（9'）具有扁平的第一联接区域（19）和扁平的第二联接区域（20），并且具有布置在所述第一联接区域（19）与第二联接区域（20）之间的连接区域（15'），
b）将所述第一联接区域（19）与所述基板（2）材料锁合地连接，其中，所述金属板材元件（9'）平行于所述基板（2）延伸，
c）将所述金属板材元件（9'）的未与所述基板（2）连接的部分从所述基板（2）卷起，
d）在所述连接区域（15'）中对所述金属板材元件（9'）进行切割，从而构造出交替布置的呈条状的第一和第二成型元件（17、18），并且将所述第一和第二成型元件（17、18）反向弯折。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述连接区域（15'）中对所述金属板材元件（9'）进行切割，从而构造出交替布置的呈条状的第一和第二成型元件（17、18）以及在共同的工作步骤中借助组合切割弯曲刀具进行所述第一和第二成型元件（17、18）的反向弯折。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述第一联接区域（19）与所述基板（2）的材料锁合连接和功率半导体结构元件（13）与所述基板（2）的材料锁合连接在共同的工作步骤中执行，和/或所述第一联接区域（19）与所述基板（2）的材料锁合连接和所述基板（2）的背离所述功率半导体结构元件（13）的侧与金属成型体（7）的材料锁合连接在共同的工作步骤中执行，其中，各材料锁合连接以烧结连接的形式存在。
13.根据权利要求10至12之一所述的方法，所述方法具有下列随后的方法步骤：
e）将导电的负载电流引导元件（10）与所述连接装置（9）的所述第二联接区域（20）连接。
14.根据权利要求10至13之一所述的方法，其特征在于，方法步骤d）在方法步骤c）之前执行。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| DE102013200526B4 (de) * | 2013-01-16 | 2019-11-21 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Leistungshalbleitermodul und Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls |
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| CN112566466B (zh) * | 2020-12-11 | 2021-07-09 | 佛山市飞成金属制品有限公司 | 一种散热结构及其加工方法 |
| EP4283662A1 (en) * | 2022-05-23 | 2023-11-29 | Hitachi Energy Switzerland AG | Method of attaching a terminal to a metal substrate structure for a semiconductor power module and semiconductor power module |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050090158A1 (en) * | 2003-10-10 | 2005-04-28 | Hirschmann Electronics Gmbh & Co. Kg | Contact spring assembly, especially for an antenna amplifier |
| CN1700453A (zh) * | 2004-04-29 | 2005-11-23 | 塞米克朗电子有限公司 | 与功率半导体模块形成压力接触的结构 |
| US20060240685A1 (en) * | 2003-08-22 | 2006-10-26 | Abb Schweiz Ag | Pressure contact spring for contact arrangement in a power semiconductor module |
| CN101241887A (zh) * | 2007-02-08 | 2008-08-13 | 塞米克朗电子有限及两合公司 | 具有接触弹簧的功率半导体模块 |
| US20090305579A1 (en) * | 2005-07-19 | 2009-12-10 | David Silva | Contact Spring in a Support Frame of an Antenna Amplifier of a Vehicle |
| CN101924044A (zh) * | 2009-06-09 | 2010-12-22 | 赛米控电子股份有限公司 | 制造大功率半导体模块的方法和大功率半导体模块 |
| US20110284924A1 (en) * | 2010-05-21 | 2011-11-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device, semiconductor unit, and power semiconductor device |
| CN102760999A (zh) * | 2011-04-26 | 2012-10-31 | 赛米控电子股份有限公司 | 电路系统 |
| CN203850269U (zh) * | 2013-01-16 | 2014-09-24 | 赛米控电子股份有限公司 | 功率半导体模块 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9313282D0 (en) * | 1993-06-28 | 1993-08-11 | Amp Gmbh | Electrical bus line connector |
| GB9519204D0 (en) * | 1995-09-20 | 1995-11-22 | Amp Gmbh | Electrical installataion bus connector |
| JPH1032031A (ja) * | 1996-07-16 | 1998-02-03 | Japan Aviation Electron Ind Ltd | コンタクト |
| US7112740B2 (en) * | 2005-02-11 | 2006-09-26 | Laird Technologies, Inc. | Shielding strips |
| DE102006006424B4 (de) * | 2006-02-13 | 2011-11-17 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Anordnung mit mindestens einem Leistungshalbleitermodul und einem Kühlbauteil und zugehöriges Herstellungsverfahren |
| DE102008034468B4 (de) * | 2008-07-24 | 2013-03-14 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Leistungshalbleitermodul |
| DE102010035980B4 (de) * | 2010-09-01 | 2014-03-20 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Anschlusseinrichtung für ein Leistungshalbleitermodul |
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060240685A1 (en) * | 2003-08-22 | 2006-10-26 | Abb Schweiz Ag | Pressure contact spring for contact arrangement in a power semiconductor module |
| US20050090158A1 (en) * | 2003-10-10 | 2005-04-28 | Hirschmann Electronics Gmbh & Co. Kg | Contact spring assembly, especially for an antenna amplifier |
| CN1700453A (zh) * | 2004-04-29 | 2005-11-23 | 塞米克朗电子有限公司 | 与功率半导体模块形成压力接触的结构 |
| US20090305579A1 (en) * | 2005-07-19 | 2009-12-10 | David Silva | Contact Spring in a Support Frame of an Antenna Amplifier of a Vehicle |
| CN101241887A (zh) * | 2007-02-08 | 2008-08-13 | 塞米克朗电子有限及两合公司 | 具有接触弹簧的功率半导体模块 |
| CN101924044A (zh) * | 2009-06-09 | 2010-12-22 | 赛米控电子股份有限公司 | 制造大功率半导体模块的方法和大功率半导体模块 |
| US20110284924A1 (en) * | 2010-05-21 | 2011-11-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device, semiconductor unit, and power semiconductor device |
| CN102760999A (zh) * | 2011-04-26 | 2012-10-31 | 赛米控电子股份有限公司 | 电路系统 |
| CN203850269U (zh) * | 2013-01-16 | 2014-09-24 | 赛米控电子股份有限公司 | 功率半导体模块 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105789939A (zh) * | 2016-03-08 | 2016-07-20 | 广东明路电力电子有限公司 | 五金弹性触头 |
| CN105789939B (zh) * | 2016-03-08 | 2018-10-26 | 广东明路电力电子有限公司 | 五金弹性触头 |
Also Published As
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