CN109712949A - 具有开关装置的功率半导体模块以及功率半导体装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及具有开关装置的功率半导体模块以及功率半导体装置。功率半导体模块具有开关装置，开关装置具有基板、功率半导体器件和膜系，功率半导体模块具有能沿基板的法向方向运动地构造的加压装置，膜系具有面对基板的第一主面和背离基板的第二主面，加压装置具有加压体和第一金属弹簧，其中，加压体在朝向基板的方向上向第一金属弹簧施加力，其中，第一金属弹簧在朝向功率半导体器件的方向上经由第一金属弹簧的面对第二主面的第一区域的压力传递面向第二主面的第一区域施加压力，其中，第二主面的第一区域和第一金属弹簧的压力传递面沿基板的法向方向在功率半导体器件的背离基板的第一面上方与功率半导体器件的第一面对齐地布置。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有开关装置的功率半导体模块。此外，说明了具有这种功率半导体模块的功率半导体装置。
背景技术
根据DE 10 2014 106 570A1公知一种功率半导体模块，其被构造成具有基板、功率半导体器件、连接装置、负载接口装置和加压装置的开关装置。在此，基板具有电绝缘的导体迹线，其中，功率半导体器件布置在导体迹线上。连接装置被构造成膜系，其具有导电和电绝缘的膜并且具有第一和第二主面。开关装置借助连接装置在内部以电路适用的方式连接。加压装置具有带第一凹口的加压体，加压元件凸出于该第一凹口布置，其中，加压元件按压膜系的第二主面的区域，在此，该区域在功率半导体器件的法向方向上的投影中布置在功率半导体器件的面之内。加压元件完全由硅橡胶制成。在此，由硅橡胶制成的加压元件按压膜系的第二主面区域的压力的大小可能受到一定的限制。
发明内容
本发明任务在于：实现一种具有膜系和基板的功率半导体模块，在此可以向膜系的背离基板的主面的区域施加较大的力。
该任务根据本发明通过具有开关装置的功率半导体模块解决，开关装置具有基板、功率半导体器件和膜系，功率半导体模块具有能沿基板的法向方向运动地构造的加压装置，其中，基板具有导电的导体迹线，其中，功率半导体器件布置在基板的第一导体迹线上并且与其导电接触，其中，膜系具有至少一个导电的和至少一个不导电的膜，它们上下堆叠布置，其中，膜系具有面对基板的第一主面和背离基板的第二主面，其中，膜系与功率半导体器件导电接触，其中，加压装置具有加压体和第一金属弹簧，其中，加压体朝向基板的方向向第一金属弹簧施加力，其中，第一金属弹簧朝向功率半导体器件的方向经由第一金属弹簧的面对第二主面的第一区域的压力传递面向第二主面的第一区域施加压力，并且在此，第二主面的第一区域和第一金属弹簧的压力传递面沿基板的法向方向在功率半导体器件的背离基板的第一面上方与功率半导体器件的第一面对齐地布置。
功率半导体模块的有利构造方式由从属权利要求得到。
被证实有利的是，第一压力传递面在基板的法向方向上的投影中完全布置在功率半导体器件的第一面之内。由此第一金属弹簧的压力最优地传递到功率半导体器件的第一面上。
另外被证实有利的是，膜系具有不导电的第二膜和布置在第二膜上的导电的第一膜并且具有导电的第三膜，其中，第二膜布置在第一与第三膜之间，这是因为由此提供了多个用于借助膜系的电连接的能导电的平面。
此外被证实有利的是，在第二主面的第一区域与第一金属弹簧之间布置第一压力分布体。第一压力分布体在优选大于第一金属弹簧的压力传递面的面上分布由第一金属弹簧施加的压力。
与此相结合被证实有利的是，第一压力分布体在功率半导体器件的第一面的至少60％，尤其至少80％，尤其至少95％上分布第一金属弹簧的压力。由此第一金属弹簧的压力在功率半导体器件的第一面的大区域上分布。
此外被证实有利的是，第一压力分布体是不导电的，这是因为借助第一压力分布体获得第一金属弹簧与膜系之间的电绝缘。
另外被证实有利的是，膜系与功率半导体器件导电接触，为此，膜系材料锁合地(stoffschlüssig)与功率半导体器件的第一面导电连接，或者为此，膜系通过第一金属弹簧的压力压靠到功率半导体器件的第一面上，并且由此与功率半导体器件的第一面导电地压力接触。由此获得膜系与功率半导体器件的可靠电接触，其中，在接触构造成压力接触的情况下优点还在于，不必为了制造功率半导体模块而建立膜系与功率半导体器件之间的材料锁合的导电连接。此外在材料锁合连接的情况下，刚好在如下位置上进行向膜系的压力导引，即，在该位置上实现膜系与功率半导体器件的第一面之间的材料锁合的导电连接，由此提高材料锁合连接的最佳负载能力和长时间稳定性。
此外被证实有利的是，功率半导体器件与第一导体迹线导电接触，为此，功率半导体器件的面对第一导体迹线的第二面材料锁合地与第一导体迹线导电连接，或者为此，功率半导体器件的面对第一导体迹线的第二面通过第一金属弹簧的压力压靠到第一导体迹线上并且由此与第一导体迹线导电压力接触。由此获得功率半导体器件与第一导体迹线的可靠电接触，其中，在接触构造成压力接触的情况下优点还在于，不必为了制造功率半导体模块而建立功率半导体器件与第一导体迹线之间的材料锁合的导电连接。另外，在材料锁合连接的情况下，刚好在如下位置上进行向膜系的压力导引，即，在该位置上实现功率半导体器件与第一导体迹线之间的材料锁合的导电连接，由此提高材料锁合连接的最佳负载能力和长时间稳定性。
此外被证实有利的是，膜系与基板的第二导体迹线导电接触，其中，加压装置具有第二金属弹簧，其中，加压体朝向基板的方向地向第二金属弹簧施加力，其中，第二金属弹簧朝向第二导体迹线的第一区域的方向经由第二金属弹簧的面对第二主面的第二区域的压力传递面将压力施加到第二主面的第二区域，并且在此，第二主面的第二区域和第二金属弹簧的压力传递面沿基板的法向方向在第二导体迹线的第一区域上方与第二导体迹线的第一面对齐地布置。由此可以实现在并未布置功率半导体器件的位置处也能够实现向基板的压力传递。
另外被证实有利的是，在第二主面的第二区域与第二金属弹簧之间布置第二压力分布体。第二压力分布体在优选大于第二金属弹簧的压力传递面的面上分布由第二金属弹簧施加的压力。
此外被证实有利的是，第二压力分布体是不导电的，这是因为借助第二压力分布体获得第二金属弹簧与膜系之间的电绝缘。
另外被证实有利的是，膜系与基板的第二导体迹线导电接触，为此，膜系与第二导体迹线的第一区域材料锁合地导电连接，或者为此，膜系通过第二金属弹簧的压力压靠到第二导体迹线的第一区域上并且由此与第二导体迹线的第一区域导电压力接触。由此获得膜系与第二导体迹线的可靠电接触，其中，在接触构造成压力接触的情况下优点还在于，不必为了制造功率半导体模块而建立膜系和第二导体迹线之间的材料锁合的导电连接。另外，在材料锁合连接的情况下，刚好在如下位置上进行向膜系的压力导引，即，在该位置上实现膜系和第二导体迹线之间的材料锁合的导电连接，由此提高材料锁合连接的最佳负载能力和长时间稳定性。
此外被证实有利的是，加压体被构造成金属板，其中，各自的金属弹簧与金属板一体地构造，这是因为于是各自的金属弹簧可以特别简单且经济地制造。
与此结合被证实有利的是，各自的金属弹簧以各自的弹簧区域的形式构造，弹簧区域利用至少一个引入到金属板中的缝隙构成，其中，弹簧区域一次或多次地弯曲。以这种方式构造的各自的金属弹簧尤其可以特别简单和经济地制造。
另外被证实有利的是，各自的金属弹簧被构造成螺旋弹簧，尤其是压缩弹簧，或者构造成锥形弹簧，或者构造成涡卷塔簧(Evolutfeder)，这是因为在这种弹簧的情况下弹簧力与弹簧偏转是成比例的，因而弹簧的弹簧力在弹簧偏转时同时增加或缩小。
此外被证实有利的是，各自的金属弹簧与加压体力锁合(kraftschlüssig)和/或形状锁合(formschlüssig)和/或材料锁合地连接。由此获得各自的金属弹簧与加压体的可靠连接。
另外被证实有利的是，加压体由塑料构造，其中，各自的金属弹簧与加压体连接，为此，各自的金属弹簧的区段一起注射成型到加压体中。由此获得各自的金属弹簧与加压体的非常可靠的连接。
此外被证实有利的是，至少各自的金属弹簧的靠近膜系布置的区段设有不导电的包封件。包封件促使各自的金属弹簧与膜系的电绝缘。
此外被证实有利的是，功率半导体模块具有紧固机构，紧固机构构造用于将功率半导体模块紧固在冷却装置上。由此可以将功率半导体模块可靠紧固在冷却装置上。
另外被证实有利的是具有本发明功率半导体模块的功率半导体装置，其具有冷却装置和紧固机构，该紧固机构构造用于将功率半导体模块紧固在冷却装置上，其中，紧固机构朝向冷却装置的方向将压力引导到加压装置上。
此外被证实有利的是，冷却装置被构造成设置用于安装在冷却体上的金属的底板或者被构造成冷却体，这是因为这是冷却装置的常见构造方式。
附图说明
以下结合附图阐述本发明的实施例。在附图中：
图1示出具有本发明功率半导体模块的一个构造方案的功率半导体装置的剖面图；
图2示出加压体的和本发明功率半导体模块的金属弹簧的一个构造方案的剖面图；
图3示出加压体的和本发明功率半导体模块的金属弹簧的另一构造方案的剖面图；
图4示出构造成金属板的设有缝隙的加压体的剖面图；
图5示出具有本发明功率半导体模块的另一构造方案的功率半导体装置的剖面图；
图6以剖面图示出加压体的和本发明功率半导体模块的金属弹簧的另一构造方案的剖面图；
图7以剖面图示出由塑料构造的加压体的和本发明功率半导体模块的金属弹簧的另一构造方案的剖面图，其中，金属弹簧一起注射成型到加压体中；以及
图8以不同剖面示出本发明功率半导体模块的开关装置的俯视图。
具体实施方案
图1示出具有本发明功率半导体模块1的功率半导体装置60。功率半导体模块1具有开关装置10，开关装置具有基板2、功率半导体器件26和膜系3。基板2具有不导电绝缘层20，在其上布置导电的第一、第二和第三导体迹线22a、22b和22c。各导体迹线22a、22b或22c分别与绝缘层20连接。此外，基板2可以具有与绝缘层20连接的结构化的或非结构化的金属层(未示出)，其中，绝缘层20布置在各导体迹线22a、22b或22c和金属层之间。绝缘层20可以呈陶瓷体或塑料层形式。基板2例如可以被构造成直接铜结合基板(DCB基板)、活性金属钎焊基板(AMB基板)或者绝缘金属基板(IMS)。功率半导体器件26布置在基板2的第一导体迹线22a上并且与其导电接触。功率半导体器件26例如可以呈功率半导体开关或二极管形式。在此，功率半导体开关优选呈晶体管形式，例如IGBT(绝缘栅双极型晶体管)或MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。
膜系3具有至少一个导电膜31和至少一个不导电膜32，它们上下堆叠布置并且优选彼此材料锁合地连接。在这里，至少一个导电膜31和至少一个不导电膜32交替地上下堆叠布置。膜系3具有面对基板2的第一主面300和背离基板2的第二主面320。在该实施例范围内，膜系3具有不导电第二膜32和布置在第二膜32上的、导电的第一膜31和导电第三膜33，其中，第二膜32布置在第一和第三膜31和33之间。第一膜31优选材料锁合地与第二膜32连接。第三膜33优选材料锁合地与第二膜32连接。第一膜31优选被构造成金属膜。第一膜31可以是非结构化的或结构化的并且由于其结构而构成多个彼此电绝缘布置的导体迹线。第二膜32优选被构造成塑料膜。第三膜33优选被构造成金属膜。第三膜33可以是非结构化的或结构化的并且由于其结构而构成多个彼此电绝缘布置的导体迹线。膜系3不言而喻也可以具有一个或多个其他结构化的或非结构化的导电膜(例如金属膜)，在它们之间分别布置不导电膜(例如塑料膜)。各金属膜可以具有单独的或多个相叠的金属层。各自的最上层金属层例如可以由银或金制成。在该实施例范围内，第一膜31的面对基板2的面构成膜系3的第一主面300，第三膜33的背离基板2的面构成膜系3的第二主面320。膜系3与功率半导体器件26导电接触，其中，在该实施例范围内为此第一膜31与功率半导体器件26导电接触。开关装置10利用膜系3内部电路适当地连接。膜系3的导体迹线(尤其在存在多个功率半导体器件26情况下)将布置在功率半导体器件26的背离基板2的侧上的接合面与基板2的导体迹线以及可能与功率半导体器件26的接合面上下连接。
另外，功率半导体模块1具有沿基板2的法向N可移动的加压装置5。加压装置5具有加压体51和第一金属弹簧52a，其中，加压体51朝向基板2的方向施加力F到第一金属弹簧52a上。第一金属弹簧52a向膜系3的第二主面320的第一区域322通过第一金属弹簧52a面对第二主面320的第一区域322的压力传递面52a‘朝向功率半导体器件26的方向施加压力，其中，在此，第二主面320的第一区域322和第一金属弹簧52a的压力传递面52a‘沿基板2的法向N在功率半导体器件26的背离基板2的第一面26a上方与功率半导体器件26的第一面26a对齐布置。
在第二主面320的第一区域322和第一金属弹簧52a之间优选布置第一压力分布体53a。第一压力分布体53a在优选大于第一金属弹簧52a的压力传递面52a‘的面上分布由第一金属弹簧52a施加的压力。第一压力分布体53a优选在功率半导体器件26的第一面26a的至少60％，尤其至少80％，尤其至少95％上分布第一金属弹簧52a的压力。第一压力分布体53a优选是不导电的并且例如可以由塑料制成。由此可以通过第一压力分布体53a促使膜系3更准确地说是第三膜33与第一金属弹簧52a电绝缘。应该指出，膜系3可以具有布置在第三膜33上的不导电第四膜，第四膜连同第一压力分布体53a或者单独促使膜系3与第一金属弹簧52a电绝缘。
膜系3与功率半导体器件26导电接触，为此，膜系3材料锁合地例如利用钎焊连接、烧结连接或粘接(导电粘合剂)与功率半导体器件26的第一面26a导电连接，或者为此，膜系3通过第一金属弹簧52a压靠到功率半导体器件26的第一面26a上并由此与功率半导体器件26的第一面26a导电地压力接触。
功率半导体器件26与第一导体迹线22a导电接触，为此，功率半导体器件26的面对第一导体迹线22a的第二面26b材料锁合地例如利用钎焊连接、烧结连接或粘接(导电粘合剂)与第一导体迹线22a导电连接，或者为此，功率半导体器件26的面对第一导体迹线22a的第二面26b，通过第一金属弹簧52a的压力压向第一导体迹线26b并且由此与第一导体迹线22a导电地压力接触。
加压装置5优选具有第二金属弹簧52b。加压体51朝向基板2的方向施加力F至第二金属弹簧52b，其中，第二金属弹簧52b向膜系3的第二主面320的第二区域323通过第二金属弹簧52b的面对第二主面320的第二区域323的压力传递面52b‘朝向第二导体迹线22b的第一区域22b‘的方向施加压力，在此，第二主面320的第二区域323和第二金属弹簧52b的压力传递面52b‘沿基板2的法向N在第二导体迹线22b的第一区域22b‘上方与第二导体迹线22b的第一区域22b‘对齐布置。
应当指出，加压体51朝向基板2的方向施加到第二金属弹簧52b上的力F不仅可以等于而且也可以小于或大于加压体51朝向基板2方向施加到第一金属弹簧52a上的力F。
在第二主面320的第二区域323和第二金属弹簧52b之间优选布置第二压力分布体53b。第二压力分布体53b将由第二金属弹簧52b施加的力在优选大于第二金属弹簧52b的压力传递面52b‘的面上分布。第二压力分布体53b优选不导电并且例如可以由塑料制成。由此也可以通过第二压力分布体53b促使膜系3，更准确地说第三膜33与第二金属弹簧52b电绝缘。应当指出，膜系3可以具有布置在第三膜33上的不导电第四膜，第四膜连同第二压力分布体53b一起或者单独促使膜系3与第二金属弹簧52b电绝缘。
膜系3，更准确地说第一膜31，与基板2的第二导体迹线22b导电接触，为此，膜系3材料锁合地，例如利用钎焊连接、烧结连接或粘接(导电粘合剂)，与第二导体迹线22b的第一区域22b‘导电连接，或者为此，膜系3通过第二金属弹簧52b的压力压向第二导体迹线22b的第一区域22b‘，由此与第二导体迹线22b的第一区域22b‘导电地压力接触。
膜系3，更准确地说第一膜31，可以与基板2的第三导体迹线22c例如利用钎焊连接、烧结连接或粘接(导电粘合剂)材料锁合地导电接触。
如图1至图4示例示出，加压体51可以被构造成金属板51，其中，各自的金属弹簧52a或52b与金属板51构成为一体式的。各自的金属弹簧52a或52b在此优选呈弹簧区域90的形式，其利用至少一个开设在金属板51内的缝隙91，其中，弹簧区域90一次或多次弯曲。
图4示出已经设有缝隙91的金属板51处于弹簧区域90尚未弯曲的状态下。为了制造各自的金属弹簧52a或52b，优选一次或多次地弯曲弹簧区域90。在图1和示出图1的细节的图2中，弹簧区域90围绕各自的金属弹簧52a或52b多次弯曲。图3中，弹簧区域90围绕各自的金属弹簧52a或52b弯曲一次。
如图3示例示出，各自的压力传递面52a‘或52b‘也可以构造成非常小的，并且呈构成各自的金属弹簧52a或52b的边缘的面形式。
应当指出，弹簧区域90以非必要方式预先需要围绕各自的金属弹簧52a或52b弯曲。如果各自的压力分布体53a或53b非常厚，如图1所示，或者具有各自的形状，那么其可如图1从下方压靠到各自的(即，各自的金属弹簧52a或52b的)弹簧区域90的面对基板2的下表面上，并且将各自的弹簧区域90从金属板51的平面向上按压一段，从而各自的弹簧区域90相反地通过其压力传递面52a‘或52b‘将压力朝向功率半导体器件26的方向或者朝向第二导体迹线22b的第一区域22b‘的方向施加至各自的压力分布体53a或53b。
图5示出功率半导体装置60的剖面图，其具有本发明功率半导体模块1的另一构造方案。在此，根据图5的功率半导体模块1包括有利构造方案和可行的变形方案，除了各自的金属弹簧52a或52b和加压体51的构造方案之外都与根据图1的功率半导体模块1协调一致。在根据图5的功率半导体模块1的构造方案中，各自的金属弹簧52a或52b被构造成螺旋弹簧尤其是压缩弹簧(也就是，具有至少一个截平端部的螺旋弹簧)或者锥形弹簧，或者涡卷塔簧。在图5至图7中，在此示出各自的金属弹簧52a或52b作为压缩弹簧的构造方案。各自的金属弹簧52a或52b优选与加压体51连接。加压体51可以由金属或塑料制成，例如硫化聚苯醚。
图6示出图5的细节图。各自的金属弹簧52a或52b可以与加压体51力锁合和/或材料锁合地连接。为此，加压体51可以具有朝向基板2的方向凸出的轴颈58，其各自的金属弹簧52a或52b通过该轴颈引导布置。轴颈58可以具有这种尺寸，即，轴颈58将各自的金属弹簧52a或52b彼此按压分开并且由此与轴颈58力锁合地连接。备选或附加地，加压体51尤其是轴颈58可以具有卡紧机构59例如卡钩，其将各自的金属弹簧52a或52b与加压体51形状锁合地连接。备选或附加地，各自的金属弹簧52a或52b可以与加压体51材料锁合地例如利用粘接连接。
例如图7所示，加压体51可以由塑料例如硫化聚苯醚构成，其中，各自的金属弹簧52a或52b与加压体51连接，为此，将各自的金属弹簧52a或52b的区段一起注射成型到加压体51中。
如图2、图3、图6和图7示例示出，各自的金属弹簧52a或52b的靠近膜系3布置的至少一个区段可以设有不导电的包封件54。包封件54促使各自的金属弹簧52a或52b与膜系3电绝缘。包封件优选由弹性体构成。弹性体优选被构造成硅酮。硅酮优选呈网状液体硅橡胶形式或网状固体硅橡胶形式。
为了外部电接驳，功率半导体模块1具有负载接口元件和优选辅助接口元件，其中，在此仅示出负载接口元件4。这些负载接口元件4优选被构造成金属模体，它们利用接触脚与基板2的导体迹线例如利用钎焊连接、烧结连接或焊接连接材料锁合地连接。
此外，功率半导体模块1优选具有壳体6，该壳体至少部分围绕基板2。负载接口元件4具有负载接触装置40，用于与外部电导体元件(例如汇流排或电缆)电接触。通常应当指出，加压体51(例如图5所示)可以构成壳体6的壳体部分，因而功率半导体模块1的壳体6可以是一体式组成部分，或者例如图1所示可以布置在功率半导体模块1的壳体6的壳体部分6‘的内侧，其中，在这里，加压体51优选与壳体部分6‘尤其是形状锁合或材料锁合地连接。如果壳体部分6'由塑料制成，则加压体51也可以一起注射成型到壳体部分6‘中。
另外，功率半导体模块1可以具有黏合材料28，例如粘合剂，其将膜系3与基板2连接。黏合材料28在此优选至少环绕功率半导体器件26布置。
功率半导体模块1优选具有紧固机构7，其用于将功率半导体模块1紧固在冷却装置80或82上。紧固机构7优选被构造成螺栓。加压体51优选具有第一通孔64，螺栓7延伸通过第一通孔。此外，基板2优选具有第二通孔86，膜系3优选具有第三通孔87，螺栓7延伸通过该第三通孔。优选围绕螺栓7布置的不导电套筒85促使螺栓7与基板2和膜系3电绝缘。
冷却装置可以被构造成金属底板80，其用于安装在冷却体(例如空气冷却体或液体冷却体，尤其是水冷却体)上，或者如在该实施例中被构造成冷却体82。冷却体82具有金属底板80，散热片80a和/或冷却销80a从金属底板中出发延伸。
功率半导体装置60具有本发明功率半导体模块1、冷却装置80或82和紧固机构7，该紧固机构用于将功率半导体模块1紧固在冷却装置80或82上，其中，紧固机构7将压力G朝向冷却装置80或82的方向引向加压装置5。在实施例中，冷却装置80或82具有设有内螺纹的孔，螺栓7旋入该孔内。
加压体51将由紧固机构7生成的压力G分布至加压装置5的金属弹簧52a和52b上，它们自身按压到连接装置3的第二主面320的区域322和323上。因而金属弹簧52a和52b通过连接装置3如下按压至基板2，即，其大致在一些位置处按压至冷却装置80或82，在这些位置处，在运行时在功率半导体模块1之内形成热量的绝大部分并且因而优化构成基板2与冷却装置80或82的热接触。
加压体51可以在最简单情况下将各自的力F朝向基板2的方向施加至各自的金属弹簧52a或52b，具体而言，如果加压装置5相对于地心布置在膜系3上方，则为此所需的压力G由重力生成，其朝向基板2的方向施加到加压体51上。因而紧固机构7和冷却装置80或82的存在针对生成压力而言不是必需的。
在基板2和冷却装置82或80之间可以布置导热的层800，其例如可以由导热胶制成。
通常应当指出，除非本身是绝不可能的，否则这些使用单数的特征，尤其是功率半导体器件26、膜棒3、第一和第二压力分布体53a和53b以及第一和第二金属弹簧52a和52b也可以以复数存在于本发明功率半导体模块1中。在存在多个功率半导体器件26情况下，各自的功率半导体器件26优选分别配属有第一金属弹簧52a。功率半导体器件26可以布置在基板2的一个或多个导体迹线上。如图4示例示出，加压体51例如可以具有四个弹簧区域90，它们相应构成金属弹簧52a或52b。
图8以不同剖面示出本发明功率半导体模块1的开关装置10的俯视图。根据图8的剖面示出两个功率半导体器件26，它们(未示出地)布置在基板2的共同的第一导体迹线22a上或者不同的第一导体迹线22a上。在此，在没有一般性限制情况下，功率半导体器件涉及晶体管(左侧)，其具有背离基板2的第一面26a，该第一面具有居中的栅极接合面95，其具有围框的发射极接合面93和不导电的边缘面96，并且功率半导体器件涉及二极管(右侧)，其具有背离基板2的第一面26a，该第一面具有阴极接合面94和不导电的边缘面96。
图8b示出膜系3的结构化的第一膜31。其构成晶体管的发射极接合面93和二极管的阴极接合面94之间的导电连接。在此，在晶体管的栅极接合面95的区域内布置第一膜31的、与其余第一膜31电绝缘布置的导电的岛形接合面100。
图8c示出膜系3的结构化的第三膜33的导体迹线33a。导体迹线33a通过延伸经过第二膜32的导电电镀通孔101与第一膜31的岛形接合面100导电连接。导体迹线33a构成与晶体管的栅极接合面95的导电连接。
图8d示例性示出各自的第一金属弹簧52a的各自的第一压力传递面52a‘。通常应当指出，如图8d示例示出，第一压力传递面52a‘在基板2的法向方向N上的投影中优选完全布置在功率半导体器件26的第一面26a之内。
此外，通常应当注意，在存在多个压力分布体52a或52b情况下，压力分布体可以利用接片彼此连接，这在附图中未示出。因而，功率半导体模块1可以具有包含压力分布体52a或52b的压力分布元件，其中，压力分布体通过接片彼此连接，这尤其可以实现经济制造功率半导体模块1。压力分布元件可以被构造成框架元件。压力分布元件可以是功率半导体模块1的壳体6的一体式组成部分或者插入到功率半导体模块1的壳体6中。
在此应当指出，不言而喻地，只要不背离本发明范围，本发明各种不同实施例的特征可以彼此任意组合，除非这些特征相互排斥。
Claims (19)
1.具有开关装置(10)的功率半导体模块(1)，所述开关装置具有基板(2)、功率半导体器件(26)和膜系(3)，并且所述功率半导体模块还具有以能沿所述基板(2)的法向方向(N)运动的方式构造的加压装置(5)，其中，所述基板(2)具有导电的导体迹线(22a、22b)，其中，所述功率半导体器件(26)布置在所述基板(2)的第一导体迹线(22a)上并且与所述第一导体迹线导电接触，其中，所述膜系(3)具有上下堆叠布置的至少一个导电的膜和至少一个不导电的膜(31、32)，其中，所述膜系(3)具有面对所述基板(2)的第一主面(300)和背离所述基板(2)的第二主面(320)，其中，所述膜系(3)与所述功率半导体器件(26)导电接触，其中，所述加压装置(5)具有加压体(51)和第一金属弹簧(52a)，其中，所述加压体(51)在朝向所述基板(2)的方向上向所述第一金属弹簧(52a)施加力(F)，其中，所述第一金属弹簧(52a)在朝向所述功率半导体器件(26)的方向上经由所述第一金属弹簧(52a)的面对所述第二主面(320)的第一区域(322)的压力传递面(52a‘)向所述第二主面(320)的第一区域(322)施加压力，并且在此，所述第二主面(320)的第一区域(322)和所述第一金属弹簧(52a)的压力传递面(52a‘)沿所述基板(2)的法向方向(N)在所述功率半导体器件(26)的背离所述基板(2)的第一面(26a)上方与所述功率半导体器件(26)的第一面(26a)对齐地布置。
2.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其特征在于，所述第一压力传递面(52a‘)在所述基板(2)的法向方向(N)上的投影中完全布置在所述功率半导体器件(26)的第一面(26a)之内。
3.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体模块，其特征在于，所述膜系(3)具有不导电的第二膜(32)和布置在所述第二膜(32)上的导电的第一膜(31)并且具有导电的第三膜(33)，其中，所述第二膜(32)布置在所述第一膜与所述第三膜(31、33)之间。
4.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体模块，其特征在于，在所述第二主面(320)的第一区域(322)与所述第一金属弹簧(52a)之间布置有第一压力分布体(53a)。
5.根据权利要求4所述的功率半导体模块，其特征在于，所述第一压力分布体(53a)在所述功率半导体器件(26)的第一面(26a)的至少60％，尤其至少80％，尤其至少95％上分布所述第一金属弹簧(52a)的压力。
6.根据权利要求4或5所述的功率半导体模块，其特征在于，所述第一压力分布体(53a)是不导电的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体模块，其特征在于，所述膜系(3)通过如下方式与所述功率半导体器件(26)导电接触：所述膜系(3)与所述功率半导体器件(26)的第一面(26a)材料锁合地导电连接，或者所述膜系(3)通过所述第一金属弹簧(52a)的压力压靠到所述功率半导体器件(26)的第一面(26a)上并且由此与所述功率半导体器件(26)的第一面(26a)导电地压力接触。
8.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体模块，其特征在于，所述功率半导体器件(26)通过如下方式与所述第一导体迹线(22a)导电接触：所述功率半导体器件(26)的面对所述第一导体迹线(22a)的第二面(26b)与所述第一导体迹线(22a)材料锁合地导电连接，或者所述功率半导体器件(26)的面对所述第一导体迹线(22a)的第二面(26b)通过所述第一金属弹簧(52a)的压力压靠到所述第一导体迹线(26b)上并且由此与所述第一导体迹线(22a)导电地压力接触。
9.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体模块，其特征在于，所述膜系(3)与所述基板(2)的第二导体迹线(22b)导电接触，其中，所述加压装置(5)具有第二金属弹簧(52b)，其中，所述加压体(5)在朝向所述基板(2)的方向上向所述第二金属弹簧(52b)施加力(F)，其中，所述第二金属弹簧(52b)在朝向所述第二导体迹线(22b)的第一区域(22b‘)的方向上经由所述第二金属弹簧(52b)的面对所述第二主面(320)的第二区域(323)的压力传递面(52b‘)向所述第二主面(320)的第二区域(323)施加压力，并且在此，所述第二主面(320)的第二区域(323)和所述第二金属弹簧(52b)的压力传递面(52b‘)沿所述基板(2)的法向方向(N)在所述第二导体迹线(22b)的第一区域(22b‘)上方与所述第二导体迹线(22b)的第一面(22b‘)对齐地布置。
10.根据权利要求9所述的功率半导体模块，其特征在于，所述膜系(3)通过如下方式与所述基板(2)的第二导体迹线(22b)导电接触：所述膜系(3)与所述第二导体迹线(22b)的第一区域(22b‘)材料锁合地导电连接，或者所述膜系(3)通过所述第二金属弹簧(52b)的压力压靠到所述第二导体迹线(22b)的第一区域(22b‘)上并且由此与所述第二导体迹线(22b)的第一区域(22b‘)导电地压力接触。
11.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体模块，其特征在于，所述加压体(51)被构造成金属板(51)，其中，各自的金属弹簧(52a、52b)与所述金属板(51)一体地构造。
12.根据权利要求11所述的功率半导体模块，其特征在于，各自的金属弹簧(52a、52b)以各自的弹簧区域(90)的形式构造，所述弹簧区域借助至少一个引入所述金属板(51)中的缝隙(91)形成，其中，所述弹簧区域(90)一次或多次地弯曲。
13.根据权利要求1至10所述的功率半导体模块，其特征在于，各自的金属弹簧(52a、52b)构造成螺旋弹簧，尤其是压缩弹簧，或者构造成锥形弹簧，或者构造成涡卷塔簧。
14.根据权利要求13所述的功率半导体模块，其特征在于，各自的金属弹簧(52a、52b)与所述加压体(51)力锁合和/或形状锁合和/或材料锁合地连接。
15.根据权利要求13或14所述的功率半导体模块，其特征在于，所述加压体(51)由塑料制成，其中，各自的金属弹簧(52a、52b)通过如下方式与所述加压体(51)连接：各自的金属弹簧(52a、52b)的区段一起注射成型到所述加压体(51)中。
16.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体模块，其特征在于，至少各自的金属弹簧(52a、52b)的靠近所述膜系(3)布置的区段设有不导电的包封件(54)。
17.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体模块，其特征在于，所述功率半导体模块(1)具有紧固机构(7)，所述紧固机构被构造成用于将所述功率半导体模块(1)紧固在冷却装置(80、82)上。
18.具有根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体模块(1)的功率半导体装置，所述功率半导体装置具有冷却装置(80、82)并且具有紧固机构(7)，所述紧固机构被构造成用于将所述功率半导体模块(1)紧固在所述冷却装置(80、82)上，其中，所述紧固机构(7)在朝向所述冷却装置(80、82)的方向上将压力(G)导入加压装置(5)上。
19.根据权利要求18所述的功率半导体装置，其特征在于，所述冷却装置(80、82)被构造成设置用于安装在冷却体上的金属的底板(80)，或者被构造成冷却体(82)。
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