CN110915313B - 功率半导体模块 - Google Patents
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Abstract
一种功率半导体模块(60)包括：壳体(58)，其容纳具有至少一个功率半导体芯片(64)的功率电路(62)，壳体提供至少两个功率端子(68)；印刷电路板(10)，其安装到壳体(58)且电连接到功率电路(62)以用于分配辅助信号；以及至少一个辅助端子(16)，其利用由辅助端子(16)的主体(24)提供的压配合连接件(26)来安装到印刷电路板(10)。
Description
技术领域
本发明涉及一种功率半导体模块。
背景技术
功率半导体模块容纳一个或多个功率半导体芯片，一个或多个功率半导体芯片可与设在功率半导体模块的壳体上的端子电连接。功率端子用于使承载功率半导体模块的负载电流的导线相互连接。通常具有比功率端子低得多的电流额定值的辅助端子用于供应栅极信号、访问传感器信号等。
一些功率半导体模块具有印刷电路板，辅助端子设在印刷电路板上。印刷电路板电连接到功率半导体模块的内部，且辅助端子可被焊接到印刷电路板。辅助端子可通过印刷电路板上方的模块覆盖件而突出，且辅助端子可弯曲在螺母上方，螺母被保持在模块覆盖件中。
例如，来自栅极驱动板的发射极、集电极和栅极信号可经由辅助端子而连接到印刷电路板，且然后印刷电路板可将信号分配到衬底，一个或多个功率半导体芯片附接到衬底上。
辅助端子可在未弯曲状况下被焊接到印刷电路板。在这之后，印刷电路板可胶合在栅格上，栅格是壳体的部分。然后，可附接从印刷电路板到衬底的引线接合连接件。在接下来的步骤中，模块覆盖件可安装在壳体的顶部上。模块覆盖件可具有槽开口，以穿通(feedthrough)未弯曲的辅助端子。在将螺母放置在覆盖件中之后，可通过弯曲过程来使辅助端子弯曲在螺母上方。在安装期间，在应用中，或在冲击测试和振动测试中，对辅助端子与印刷电路板的焊接接头的力可相当高。因为可通过模块覆盖件来引导辅助端子，所以可减小对焊接接头的一些力。然而，由于高应力，在焊接中仍可存在产生裂纹的风险。
US 2003 015 778 A1显示了具有外部引线控制端子的半导体装置，外部引线控制端子被插入模制在构成独立构件的控制端子组块中。
EP 0 696 881 A1涉及具有用于功率模块的端子的开口的塑料壳体，塑料壳体由功率模块与内壳体表面之间的弹性元件密封。
US 2008/158 823 A1显示了辅助端子，其在一个端部上具有压配合连接件，以用于插接(plug)到功率模块的印刷电路板中。其它端部从功率模块的壳体突出。
US 2012/320 545 A1显示了具有突出部的压配合件，其可用作输出端子。压配合件插入到功率模块的电路板中。
US 2015/351 276 A1显示了螺母盒，其设在功率模块的电极的下方。
发明内容
本发明的目标是提供可靠、灵活且经济的功率半导体模块，其具有弯曲在螺母上方的辅助端子。
通过独立权利要求的主题来实现该目标。根据从属权利要求和以下描述，另外的示例性实施例是明显的。
本发明涉及一种功率半导体模块。半导体模块可为由一个或多个半导体芯片、它们的电气相互连接件和机械相互连接件以及用于这些构件的壳体构成的任何装置。在此且在下文中的用语“功率”可指代适应于处理高于100 V和/或高于10 A的电流的模块和/或半导体芯片。
根据本发明的实施例，功率半导体模块包括壳体，壳体容纳具有至少一个功率半导体芯片的功率电路，该壳体提供至少两个功率端子。例如，壳体可由塑料制成，且可包括基板，一个或多个功率半导体芯片附接到基板。一个或多个衬底可接合到基板，且一个或多个功率半导体芯片可接合到一个或多个衬底。壳体的塑料材料可为玻璃纤维增强型热塑性塑料材料。
基板可包括金属化层，一个或多个功率半导体芯片接合到金属化层。功率端子可由壳体中的开口提供，螺母容纳在开口中，导线(诸如线缆)可被拧至螺母。
例如，功率半导体模块可为半桥模块，其中，功率电路包括两个串联连接的功率半导体开关。该串联连接件的中点和端点可与功率端子相互电连接。大体上，功率半导体模块可包括多于一个的功率半导体芯片。
功率半导体模块进一步包括：印刷电路板，其安装到壳体且电连接到功率电路以用于分配辅助信号；至少一个辅助端子，其利用由辅助端子的主体提供的压配合连接件来安装到印刷电路板。辅助端子可为可能弯曲的金属带且/或可由铜制成。
印刷电路板可被视作用于控制和/或测量信号分配的内部印刷电路板，其可电连接到功率电路和/或电连接到壳体内部的传感器。例如，辅助端子可电连接到功率半导体芯片的栅极。此外，辅助端子可连接到功率半导体芯片的集电极，以用于提供辅助集电极连接。还有可能的是，辅助端子连接到功率半导体模块的壳体内部的传感器(例如温度传感器)。
印刷电路板可连接到由壳体提供的具体塑料框架和/或支承结构。印刷电路板可基于塑料材料，例如基于玻璃增强型环氧树脂材料。
一个或多个辅助端子可安装到内部印刷电路板。各个辅助端子的一个端部(即，主体)压配合到印刷电路板中。在功率半导体模块的内部使用压配合连接件可比焊接更可靠。
另外，功率半导体模块进一步包括安装到印刷电路板的至少一个端子支承件，端子支承件具有支承通道，利用辅助端子的主体来引导辅助端子通过支承通道。辅助端子的另一端部(即，头部)可突出到端子支承件之外以用于电连接导线(诸如线缆)。
可为塑料构件的端子支承件机械地支承辅助端子。例如，端子支承件可由塑料材料(诸如热塑性材料或环氧树脂材料)制成。端子支承件可安装到印刷电路板且/或可至少部分地包围辅助端子的主体。可在支承通道中引导辅助端子的主体，支承通道使主体全部或至少部分地嵌入。
端子支承件具有至少一个插脚，至少一个插脚插接到印刷电路板中的孔中。端子支承件可具有两个或更多个插脚，两个或更多个插脚放置在印刷电路板中的通孔中。印刷电路板中的端子支承件之间的这样的连接结构可承受扭力，扭力在辅助端子的头部与另外的导线的连接期间(例如，在栅极驱动板的安装期间)生成。
此外，辅助端子的头部可为弯曲的且/或可被置放在端子支承件上。端子支承件可与辅助端子的压配合连接件组合来为辅助端子的相互电连接提供额外的稳健性。
根据本发明的实施例，端子支承件具有容纳螺母的开口。例如，用于螺母的开口基本上平行于用于支承辅助端子的主体的支承通道而对齐。在将辅助端子安置到端子支承件中之前，可将螺母插入和/或按压到端子支承件中。
根据本发明的实施例，辅助端子是弯曲的，使得辅助端子的头部在螺母上方突出。例如，主体可基本上正交于印刷电路板而对齐，且/或头部可基本上平行于印刷电路板而对齐。辅助端子的头部可具有一个弯曲部和螺钉孔。头部可布置在螺钉孔的下方。这使得使用已经预先弯曲的辅助端子成为可能。在功率半导体模块的组装期间不需要额外的弯曲过程。
根据本发明的实施例，辅助端子包括具有用于另外的印刷电路板的第二压配合连接件的头部。例如，头部也可包括具有一个或多个压配合插脚的压配合连接件，另外的印刷电路板可连接到一个或多个压配合插脚。这样的另外的印刷电路板可为栅极驱动板。
根据本发明的实施例，辅助端子的主体具有倒刺结构，以用于将辅助端子锚定在端子支承件中且/或锚定在支承通道中。辅助端子的主体可具有“锯齿”结构和/或另一粗糙表面，以确保辅助端子与端子支承件的塑料材料之间的牢固的机械连接，这可防止从端子支承件拉出。例如，在端子支承件安装到印刷电路板之前或之后，可将辅助端子按压到端子支承件中。
根据本发明的实施例，辅助端子被插入模制到端子支承件中。
根据本发明的实施例，辅助端子的主体具有与主体平行而对齐的两个压配合插脚。可为具有孔眼的凸出插脚的这样的压配合插脚可被按压到利用金属化层来加衬的印刷电路板中的对应通孔中。
根据本发明的实施例，使端子支承件的插脚变形，以将端子支承件固定在印刷电路板上。例如，可通过超声焊接来使插脚变形，使得插脚的头部变得比对应通孔更厚。例如，待变形的插脚可为比其它插脚更长的插脚，该插脚放置在印刷电路板的通孔中，使得插脚的端部竖立在印刷电路板的上方。然后将可通过热过程(诸如超声焊接或类似的热成型过程)来使该较长的插脚变形，以将端子支承件机械地附接到印刷电路板。变形的插脚可承受所有的外部推力和拉力，且/或可将辅助端子的压配合连接件固定到印刷电路板。
另外或备选地，端子支承件部分可具有穿通印刷电路板中的通孔以用于锁定旋转且将安装扭矩传递到印刷电路板的插脚。这样的插脚可与印刷电路板的表面齐平。
根据本发明的实施例，印刷电路板在压配合连接件处涂覆有Sn。印刷电路板(其可在其侧部中的一个或多个上具有一个或多个金属化层)可在压配合孔的位置处选择性地涂覆有Sn。这可防止腐蚀，且因此可产生更稳健的压配合连接件。这可由于Sn-Sn连接可形成不透气体的冷隔的事实而导致。
根据本发明的实施例，利用填充材料来填充功率半导体模块的壳体，辅助端子的压配合连接件嵌入到填充材料中。可利用硅凝胶来将功率半导体模块填充至高于印刷电路板的水平。以此方式，压配合连接件(即，辅助端子的主体的部分)、压配合插脚和通孔(压配合插脚被压制在其中)全部嵌入到填充材料中。凝胶可用于使嵌入到其中的构件电隔离。
根据本发明的实施例，功率半导体模块进一步包括模块覆盖件，模块覆盖件在印刷电路板的上方附接到壳体，其中，模块覆盖件具有用于引导端子支承件的开口。换而言之，辅助端子的头部和/或端子支承件可被引导通过模块覆盖件中的开口，模块覆盖件也可由塑料材料(例如与功率半导体模块的壳体相同的材料)制成。模块覆盖件中的开口可具有与端子支承件相同的形状，例如以密封模块覆盖件端口的下方的空间。在将印刷电路板与功率电路和/或一个或多个传感器相互电连接的过程之后，可利用模块覆盖件来封闭功率半导体模块。
根据本发明的实施例，印刷电路板经由引线接合件而与功率电路连接。可通过引线接合来完成印刷电路板与功率半导体模块的内部的电连接。例如，印刷电路板可具有开口，这些引线接合件在印刷电路板的下方在布置功率半导体模块的一个或多个半导体芯片的位置处被引导至这些开口。
根据本发明的实施例，在引线接合件附接到印刷电路板的位置处利用Ni或Au中的至少一种来涂覆印刷电路板。可在连接引线接合件的位置处选择性地利用Ni和/或Au来涂覆印刷电路板且特别是其金属化层。以此方式，可在印刷电路板上提供专用的接合焊盘。
根据本发明的实施例，在功率半导体模块的印刷电路板与壳体之间提供橡胶元件。可为橡胶带的这样的橡胶元件可使在引线接合件的超声焊接期间生成的振动衰减。振动的减少可造成更高品质的超声焊接接合连接件。
例如，橡胶元件可布置在印刷电路板与壳体的支承结构(印刷电路板放置到其上)之间。橡胶元件可由硅基橡胶材料或类似材料制成。例如，橡胶材料的肖氏(shore)A值可在10与90之间，例如可为大约30。橡胶元件可为例如可通过两个构件注射模制来产生的壳体的组成部分。
根据本发明的实施例，橡胶元件设在附接到印刷电路板的引线接合件的下方。例如，印刷电路板的所有引线接合连接件和/或接合焊盘都可设在印刷电路板的一个侧部上，橡胶元件定位在该侧部的下方。印刷电路板的另一侧部可直接定位在印刷电路板放置到其上的由壳体提供的支承结构上。
根据本发明的实施例，印刷电路板包括用于接纳从功率半导体模块的壳体突出的螺栓的孔。功率半导体模块的壳体的支承结构可包括固定螺栓，功率半导体模块放置到固定螺栓上。
根据本发明的实施例，橡胶元件包括开口，螺栓被引导通过这些开口。橡胶元件可固定在螺栓的壳体的支承结构上。此外，至少一个接合焊盘可定位成接近于连接两个固定螺栓的线。
根据本发明的实施例，螺栓中的至少一个包括止动部，止动部具有比电路板中的对应开口更大的直径，其中，通过抵靠着壳体而被按压的印刷电路板来压缩橡胶元件。可通过在基部处具有较大直径的板的部分来形成这样的止动部。即，板的末梢或头部可比板的基部更小。可实施这样的止动部以限定印刷电路板与壳体的支承结构之间的间隙。然后，在间隙内部，当印刷电路板被按压到止动部上时，橡胶元件受到压缩。
橡胶元件的初始厚度可比间隙和/或止动部更厚。例如，橡胶元件的初始厚度可在0.5 mm与2 mm之间，例如可为大约1 mm。橡胶元件的压缩量可处于5%至40%的范围中，例如可为大约20%。
根据本发明的实施例，使至少一个螺栓的头部变形以形成帽，以将印刷电路板固定到壳体。以此方式，可在没有任何胶合的情况下将印刷电路板固定到壳体的支承结构。可避免胶必须固化的耗费时间的过程步骤。可利用一个或多个变形的螺栓来将印刷电路板持续地按压到橡胶元件上，即，一个或多个帽可将印刷电路板保持被按压在橡胶元件上。例如，可通过振动焊接和/或热来使一个或多个螺栓变形以形成帽。
根据在下文中描述的实施例，本发明的这些和其它方面将为明显的，并且参考在下文中描述的实施例来阐明本发明的这些和其它方面。
附图说明
在以下文本中将参考附图中所示出的示例性实施例来更详细地解释本发明的主题。
图1显示了用于根据本发明的实施例的功率半导体模块的印刷电路板的透视图。
图2显示了具有端子支承件的图1的印刷电路板的部分。
图3显示了图2的端子支承件的横截面视图。
图4显示了图2的端子支承件的另外的横截面视图。
图5显示了在第一制造步骤期间的根据本发明的实施例的功率半导体模块的透视图。
图6示意性地显示了通过在第一制造步骤期间的图5的功率半导体模块的部分的横截面。
图7显示了在第二制造步骤期间的图5的功率半导体模块的透视图。
图8示意性地显示了通过在第二制造步骤期间的图7的功率半导体模块的部分的横截面。
图9显示了根据本发明的实施例的功率半导体模块的部分的另外的横截面视图。
在参考符号列表中以总结的形式列出了附图中所使用的参考符号及其含义。原则上，在附图中，同样的部分设有相同的参考符号。
具体实施方式
图1显示了印刷电路板10，其包括基本上平面的塑性主体12，一个或多个结构化金属化层14设到塑性主体12上。例如，两个金属化层14可设在印刷电路板10的两个侧部上。在塑性主体12上，布置若干(在此，六个)辅助端子16，辅助端子16与一个或多个金属化层14相互电连接。辅助端子16中的各个由端子支承件18机械地支承，端子支承件18是与印刷电路板10的塑性主体12相互机械地连接的塑性构件。印刷电路板10可安装到图5和图7中所显示的功率半导体模块。
印刷电路板10包括若干通孔20，通孔20用于将印刷电路板10连接到功率半导体模块的壳体。在平面的塑性主体12上，提供用于将印刷电路板10通过引线而接合到功率半导体模块的另外的电气构件的接合区域或接合焊盘22。接合焊盘22全都布置在印刷电路板10的一个侧部上。另外，在塑性主体12中提供开口23，可引导附接到接合焊盘22的引线接合件通过开口23。可利用Ni或Au来涂覆接合焊盘22。
图2显示了具有辅助端子16和端子支承件18的印刷电路板10的部分的透视图。图3和图4显示了图2中所显示的部分的横截面视图。
辅助端子16是具有主体24的弯曲金属带，利用压配合连接件26来按压主体24，压配合连接件26具有进入印刷电路板10的两个对应通孔30的两个压配合插脚28。印刷电路板10和/或金属化层14可在压配合连接件26处涂覆有Sn。
在另一端部上，辅助端子16包括头部32，头部32经由弯折而与主体24连接，使得头部32与主体24基本上正交对齐。头部32包括开口34，可使螺钉穿过开口34，螺钉可被拧入容纳在端子支承件18中的螺母36中。
端子支承件18具有三个插脚38、40，三个插脚38、40插接到印刷电路板10中的对应孔中。插脚38可具有比插脚40更小的直径。大体上，端子支承件18可具有至少两个插脚38、40，以用于接收扭力。如所显示的，还可以是，一个或多个插脚38、40可具有不同的几何形状。例如，插脚可具有非圆形的横截面且/或可具有伸长的横截面以被接纳在长孔中。
此外，插脚40可比插脚38更长，且可已变形成帽42，帽42将端子支承件18固定到印刷电路板10。插脚38与插脚40一起防止端子支承件18相对于印刷电路板10而移动和旋转。
此外，端子支承件18具有支承通道44，辅助端子16的主体24布置在支承通道44中。支承通道44可具有与主体24基本上相同的横截面，以用于防止主体24在支承通道44中移动和/或弯曲。如图4中所显示的，主体24可在其侧部上具有倒刺结构46，倒刺结构46将主体24锚定在支承通道44中。倒刺结构46可包括锯齿，锯齿与支承通道44的侧壁互锁。
必须注意，辅助端子16的主体24可卡在支承通道44中，或主体24可被模制到端子支承件18中。
螺母36容纳在端子支承件18中的开口48中，该开口48至少在上部区段中可具有与螺母36相同的横截面，以防止螺母36在开口48中转动。螺母36和开口48布置在辅助端子16的头部32的下方。
图3和图4另外显示了模块覆盖件50，模块覆盖件50附接在印刷电路板10的上方，且具有开口52，辅助端子16的头部32和端子支承件18的上部部分可通过开口52而突出。端子支承件18可具有边缘54，边缘54适应于开口52的内部，以密封功率半导体模块的内部。
此外，图3显示了印刷电路板10可安装到支承结构56上，支承结构56可为图5中所显示的功率半导体模块60的壳体58的部分。
壳体58可包括例如安装到基板66的塑料主体，具有至少一个功率半导体芯片64的功率电路62例如经由衬底而附接在基板66上。在与基板66相反的侧部上，壳体提供与功率电路62相互电连接的若干功率端子68。
在同一侧部上，壳体58具有开口70，支承结构56设在开口70中。图5显示了制造步骤中的不具有印刷电路板10的功率半导体模块10。随后，可通过模块覆盖件50来封闭开口70。
该支承结构56包括固定螺栓72，固定螺栓72适应于被安置到印刷电路板10的通孔20中。在支承结构56的一个侧部上提供橡胶元件74，橡胶元件74将布置在支承结构56与印刷电路板10之间。当印刷电路板10安装到支承结构56时，橡胶元件74用于使通过将引线接合件超声焊接到接合焊盘22而引起的振动衰减。因此，橡胶元件74仅设在支承结构56的随后接合焊盘22定位在其上方的侧部上。
图6在螺栓72中的一个处更详细地显示了支承结构56。固定板72在其基部处具有止动部76，止动部76可为螺栓72的具有比螺栓72的头部更大的直径的部分。橡胶元件74具有开口78，开口78具有与止动部76基本上相同的直径。
图7显示了在印刷电路板10已被放置到支承结构56上之后的功率半导体模块60。印刷电路板10通过穿过通孔20的固定螺栓72而对齐。如图8中所显示的，通过使固定螺栓72变形成帽80而将印刷电路板10抵靠着止动部76来按压且将印刷电路板10固定到支承结构56上。例如，可通过施加温度或超声振动来使固定螺栓72的末梢变形以形成帽80。
印刷电路板10与支承结构56之间的距离由止动部76的高度限定。如图6中所显示的，处于未压缩状态的橡胶元件74比止动部76更高。因此，在印刷电路板10已被按压到支承结构56上之后，橡胶元件74也以限定的方式被压缩。在组装之后，固定螺栓72的帽80使印刷电路板10保持被朝下按压。
图7还显示，印刷电路板10且特别是接合焊盘22可与进入壳体58的内部的引线接合件82连接，以使印刷电路板10和辅助端子16与功率电路62或壳体58内部的其它构件(诸如传感器)电连接。
图1和图7显示，印刷电路板10上的接合焊盘22定位成接近于固定螺栓72且/或定位在两个固定螺栓72之间的线的附近。这可确保印刷电路板10在接合焊盘22的下方与橡胶元件74成限定的连接。不合需要的振动高效地衰减，且引线接合过程得以稳定。而且，当接合工具按压在印刷电路板10上时，印刷电路板10可不变形。
最后，如图3和图4中所指示的，可利用填充材料84来填充功率半导体模块60的壳体58。填充材料84(例如硅凝胶)可使印刷电路板10以及端子支承件18和辅助端子16的下部部分嵌入，以用于电绝缘。例如，压配合连接件26和/或压配合插脚28可全部嵌入填充材料84中。
图9显示了功率半导体模块60的部分的另外的实施例，其与图4类似但是具有不同设计的辅助端子16。与图4相反，辅助端子16包括头部32’，头部32’具有用于另外的印刷电路板86的具有压配合插脚28’的第二压配合连接件26’。压配合插脚28’从辅助端子16的主体24沿与压配合插脚28相反的方向突出。例如，另外的印刷电路板86可为具有栅极驱动电路的栅极驱动板，栅极驱动电路经由压配合连接件28’、辅助端子16和压配合连接件28而与功率半导体模块60的一个或多个功率半导体芯片64电连接。
虽然已在附图和前面的描述中详细地示出且描述了本发明，但是这样的示出和描述将被认为是说明性或示例性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域中且实践要求保护的本发明的技术人员可通过研究附图、本公开和所附权利要求来理解并实现针对所公开的实施例的其它变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，且不定冠词“一”或“一种”不排除多个。单个处理器或控制器或其它单元可实现权利要求中所陈述的若干项的功能。在互不相同的从属权利要求中陈述某些措施的纯粹事实并不指示这些措施的组合不可用于获益。权利要求中的任何参考标记都不应当被解释为限制范围。
参考符号列表
10 印刷电路板
12 塑性主体
14 金属化层
16 辅助端子
18 端子支承件
20 通孔
22 接合焊盘
23 开口
24 主体
26 压配合连接件
28 压配合插脚
30 通孔
32 头部
34 开口
36 螺母
38 插脚
40 插脚
42 帽
44 支承通道
46 倒刺结构
48 开口
50 模块覆盖件
52 开口
54 边缘
56 支承结构
58 壳体
60 功率半导体模块
62 功率电路
64 功率半导体芯片
66 基板
68 功率端子
70 开口
72 固定螺栓
74 橡胶元件
76 止动部
78 开口
80 帽
82 引线接合件
84 填充材料
26’ 压配合连接件
28’ 压配合插脚
32’ 头部
86 栅极驱动板。
Claims (15)
1.一种功率半导体模块(60)，其包括：
壳体(58)，其容纳具有至少一个功率半导体芯片(64)的功率电路(62)，所述壳体提供至少两个功率端子(68)；
印刷电路板(10)，其安装到所述壳体(58)且电连接到所述功率电路(62)以用于分配辅助信号；
至少一个辅助端子(16)，其利用由所述辅助端子(16)的主体(24)提供的压配合连接件(26)来安装到所述印刷电路板(10)；
至少一个端子支承件(18)，其安装到所述印刷电路板(10)，所述端子支承件(18)具有支承通道(44)，利用所述辅助端子(16)的主体(24)来引导所述辅助端子(16)通过所述支承通道(44)；
其中，所述端子支承件(18)具有至少一个插脚(38,40)，所述至少一个插脚(38,40)插接到所述印刷电路板(10)中的至少一个孔中。
2.根据权利要求1所述的功率半导体模块(60)，
其特征在于，所述端子支承件(18)具有容纳螺母(36)的开口(48)；
其中，所述辅助端子(16)是弯曲的，使得所述辅助端子(16)的头部(32)在所述螺母(36)的上方突出。
3.根据权利要求1或2所述的功率半导体模块(60)，
其特征在于，所述辅助端子(16)的所述主体(24)具有倒刺结构(46)，以用于将所述辅助端子(16)锚定在所述端子支承件(18)中。
4.根据权利要求1或2所述的功率半导体模块(60)，
其特征在于，所述辅助端子(16)被插入模制到所述端子支承件(18)中。
5.根据权利要求1或2所述的功率半导体模块(60)，
其特征在于，使所述端子支承件(18)的插脚(40)变形，以将所述端子支承件(18)固定在所述印刷电路板(10)上。
6.根据权利要求1或2所述的功率半导体模块(60)，
其特征在于，所述辅助端子(16)的所述主体(24)具有与所述主体(24)平行而对齐的两个压配合插脚(28)。
7.根据权利要求1或2所述的功率半导体模块(60)，
其特征在于，所述辅助端子(16)包括具有用于另外的印刷电路板(86)的第二压配合连接件的头部(32’)。
8.根据权利要求1或2所述的功率半导体模块(60)，
其特征在于，所述印刷电路板(10)在所述压配合连接件(26)处涂覆有Sn。
9.根据权利要求1或2所述的功率半导体模块(60)，
其特征在于，利用填充材料(84)来填充所述功率半导体模块(60)的所述壳体(58)，所述辅助端子(16)的所述压配合连接件(26)嵌入到所述填充材料(84)中。
10.根据权利要求1或2所述的功率半导体模块(60)，其特征在于，所述功率半导体模块(60)进一步包括：
模块覆盖件(50)，其在所述印刷电路板(10)的上方附接到所述壳体(58)，其中，所述模块覆盖件(50)具有用于引导所述端子支承件(18)的开口(52)。
11.根据权利要求1或2所述的功率半导体模块(60)，
其特征在于，所述印刷电路板(10)经由引线接合件(82)而与所述功率电路(62)连接；
其中，在引线接合件(82)附接到所述印刷电路板(10)的位置处利用Ni或Au中的至少一种来涂覆所述印刷电路板(10)。
12.根据权利要求1或2所述的功率半导体模块(60)，
其特征在于，在所述功率半导体模块(60)的所述印刷电路板(10)与所述壳体(58)之间提供橡胶元件(74)；
其中，所述橡胶元件(74)设在附接到所述印刷电路板(10)的引线接合件(82)的下方。
13.根据权利要求12所述的功率半导体模块(60)，
其特征在于，所述印刷电路板(10)包括用于接纳螺栓(72)的孔(20)，所述螺栓(72)从所述功率半导体模块(60)的所述壳体(58)突出；
其中，所述橡胶元件(74)包括开口(78)，所述螺栓(72)被引导通过所述开口(78)。
14.根据权利要求13所述的功率半导体模块(60)，
其特征在于，所述螺栓(72)中的至少一个包括止动部(76)，所述止动部(76)具有比所述电路板(10)中的对应的所述孔(20)更大的直径；
其中，通过抵靠着所述止动部(76)而被按压的所述印刷电路板(10)来压缩所述橡胶元件(74)。
15.根据权利要求13所述的功率半导体模块(60)，
其特征在于，使至少一个螺栓(72)变形以形成帽(80)，以将所述印刷电路板(10)固定到所述壳体(58)。
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|---|---|---|---|---|
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| DE102020205420A1 (de) * | 2020-04-29 | 2021-11-04 | Zf Friedrichshafen Ag | Halbbrückenmodul für einen Inverter eines elektrischen Antriebs eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs und Inverter für einen elektrischen Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs |
| EP4040471A1 (en) * | 2021-02-08 | 2022-08-10 | Hitachi Energy Switzerland AG | Power semiconductor module, power semiconductor device and method for producing a power semiconductor device |
| US11283214B1 (en) * | 2021-02-10 | 2022-03-22 | Hong Kong Applied Science And Technology Research Institute Co., Ltd | Digital arc-less connector |
| CN113825309B (zh) * | 2021-09-09 | 2023-07-25 | 伟仕军民(固安)电子科技有限公司 | 一种电源模块紧固装置 |
| DE102022201176A1 (de) | 2022-02-04 | 2023-08-10 | Zf Friedrichshafen Ag | Temperatursensor für einen Inverter zum Betreiben eines elektrischen Antriebs in einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug, Inverter mit einem solchen Temperatursensor |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2897276A3 (en) * | 2014-01-17 | 2016-01-27 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Semiconductor device |
| CN106252336A (zh) * | 2015-06-10 | 2016-12-21 | 英飞凌科技股份有限公司 | 半导体装置、半导体系统以及形成半导体装置的方法 |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07115287A (ja) | 1993-10-18 | 1995-05-02 | Sharp Corp | 電子機器の基板取付構造 |
| DE4428335A1 (de) | 1994-08-10 | 1996-02-15 | Duerrwaechter E Dr Doduco | Kunststoffgehäuse für ein elektrisches Modul |
| DE10232566B4 (de) | 2001-07-23 | 2015-11-12 | Fuji Electric Co., Ltd. | Halbleiterbauteil |
| JP4710194B2 (ja) | 2001-08-03 | 2011-06-29 | 富士電機システムズ株式会社 | 半導体装置のパッケージ |
| JP4365388B2 (ja) | 2006-06-16 | 2009-11-18 | 株式会社日立製作所 | 半導体パワーモジュールおよびその製法 |
| JP4278680B2 (ja) | 2006-12-27 | 2009-06-17 | 三菱電機株式会社 | 電子制御装置 |
| JP4410241B2 (ja) * | 2006-12-27 | 2010-02-03 | 三菱電機株式会社 | 電子制御装置 |
| JP5586866B2 (ja) * | 2008-09-29 | 2014-09-10 | 株式会社日立産機システム | 電力変換装置 |
| JP5272768B2 (ja) | 2009-02-05 | 2013-08-28 | 三菱電機株式会社 | 電力用半導体装置とその製造方法 |
| JP5500718B2 (ja) * | 2010-03-05 | 2014-05-21 | 株式会社ケーヒン | 半導体装置 |
| JP5256518B2 (ja) | 2010-03-30 | 2013-08-07 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
| GB2487185B (en) | 2011-01-05 | 2015-06-03 | Penny & Giles Controls Ltd | Power Switching Circuitry |
| EP2538761B1 (en) | 2011-06-20 | 2014-01-29 | STMicroelectronics Srl | Intelligent Power Module and related assembling method |
| JP5738817B2 (ja) * | 2012-09-14 | 2015-06-24 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電力変換装置 |
| JP6044321B2 (ja) * | 2012-12-19 | 2016-12-14 | 富士電機株式会社 | 半導体モジュール |
| JP6186143B2 (ja) * | 2013-03-13 | 2017-08-23 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電力変換装置 |
| KR101720450B1 (ko) * | 2013-03-21 | 2017-03-27 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 반도체 장치 |
| JP5744092B2 (ja) * | 2013-03-22 | 2015-07-01 | 三菱電機株式会社 | 電子制御装置および電子制御装置の製造方法 |
| WO2015007507A1 (en) | 2013-07-15 | 2015-01-22 | Abb Technology Ag | Power semiconductor module |
| WO2016080068A1 (ja) * | 2014-11-18 | 2016-05-26 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電力変換装置 |
| JP6455364B2 (ja) | 2015-08-28 | 2019-01-23 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置、インテリジェントパワーモジュールおよび電力変換装置 |
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-
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- 2019-12-05 US US16/703,942 patent/US11502434B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2897276A3 (en) * | 2014-01-17 | 2016-01-27 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Semiconductor device |
| CN106252336A (zh) * | 2015-06-10 | 2016-12-21 | 英飞凌科技股份有限公司 | 半导体装置、半导体系统以及形成半导体装置的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2018224511A1 (en) | 2018-12-13 |
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| JP2020522897A (ja) | 2020-07-30 |
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