CN112151484A - 具有连接元件的功率电子开关装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有连接元件的功率电子开关装置，包括被布置在基板的第一导体轨道上的功率半导体部件，并且具有将所述功率半导体部件连接到所述基板的第二导体轨道的且由膜复合物构成的连接装置，所述膜复合物由以下组成：朝向所述基板和功率半导体部件的第一导电膜、在所述膜复合物中接在所述第一导电膜之后的电绝缘膜，以及优选地是在所述膜复合物中接在所述电绝缘膜之后的第二导电膜，并且具有连接元件，所述连接元件具有第一接触区段，所述第一接触区段以材料结合且导电的方式连接到所述导电膜中的一个导电膜的表面的第二接触区段，所述表面背对所述基板。

Description

具有连接元件的功率电子开关装置
技术领域
本发明描述了一种功率电子开关装置，该功率电子开关装置具有布置在基板的第一导体轨道上的功率半导体部件，具有将所述功率半导体部件连接到所述基板的第二导体轨道的连接装置，并且具有连接元件。
背景技术
作为现有技术，DE 10 2009 017 733 A1公开了一种具有至少一个功率半导体部件的功率半导体模块，并且该功率半导体模块具有与该功率半导体部件相接触的且由膜复合物构成的连接装置，该膜复合物包括：至少一个第一导电膜，该至少一个第一导电膜面向功率半导体部件并且构成至少一个第一导体轨道；和绝缘膜，该绝缘膜在膜复合物中接在该至少一个第一导电膜之后；以及第二膜，该第二膜在膜复合物中接在该绝缘膜之后，并且该第二膜背对功率半导体部件并且构成至少一个第二导体轨道。此外，该功率半导体模块具有至少一个内部连接元件，该内部连接元件被设计为接触弹簧，该接触弹簧具有第一、第二弹簧接触区段以及弹性区段。在这种情况下，第一弹簧接触区段具有与连接装置的第一导体轨道或第二导体轨道相接触的公共接触面。
发明内容
考虑到所提及的现有技术，本发明的目的是提出一种连接元件的替代设计。
根据本发明，该目的通过一种功率电子开关装置实现，该功率电子开关装置包括：功率半导体部件，所述功率半导体部件被布置在基板的第一导体轨道上；连接装置，所述连接装置将所述功率半导体部件连接到所述基板的第二导体轨道，并且所述接装置由膜复合物构成，所述膜复合物由朝向基板和功率半导体部件面向的第一导电膜、在膜复合物中接在所述第一导电膜之后的电绝缘膜以及优选地是在膜复合物中接在所述电绝缘膜之后的第二导电膜组成；以及连接元件，所述连接元件具有第一接触区段，该第一接触区段以材料结合且导电的方式连接到导电膜中的一个导电膜的表面的第二接触区段，所述表面背对基板。
可以有利的是，所述第二接触区段被布置在所述第一导电膜的背对所述基板的表面上，并且所述接触区段被布置在所述膜复合物中的随后的所有的膜的凹部中。
原则上，优选的是，所述导电膜的厚度在10μm-500μm之间，优选在50μm-250μm之间，并且所述电绝缘膜的厚度在2μm-200μm之间，优选在10μm-100μm之间。
一方面，可以优选的是，所述连接元件被设计为插脚接触元件或压针接触元件。
另一方面，也优选的是，所述连接元件被形成为套筒，在其中布置有接触元件，该接触元件继而被形成为插脚接触元件或压针接触元件，其中，此处的所述套筒的面向基板的部分形成第一接触区段。
当然，只要不是固有地或明确地排除，否则以单数提及的特征，特别是功率半导体部件和连接元件，也能够以多个的形式存在于根据本发明的功率电子开关装置中。在这种情况下，接触元件的一个部分可以被布置在所述套筒中并且以压配合且导电的方式连接到所述套筒。所述套筒也可以具有空心筒形或杯形的基本形状，优选具有附加的且优选结构化的边缘区域。
同样优选的是，材料结合连接起来的连接形成为钎焊接头或焊接接头，特别是激光焊接接头，或烧结接头或粘合接头。
此外，有利的是，部分壳体或壳体包围或封围基板，其中连接元件的一个部分通过壳体开口突出到壳体或部分壳体之外。
不言而喻，本发明的各种实施例可以单独地实施或以任何组合的方式实施，以实现改进。特别地是，在不脱离本发明的范围的情况下，以上特征和下文提到的特征不仅可以以指定的组合来应用，而且能够以其它组合来应用或单独地应用。
附图说明
本发明的进一步解释、有利的细节和特征来自于图1至图6中示意性示出的本发明的示例性实施例的以下描述或来自于本发明的相关部分。
图1示出了根据现有技术的功率电子开关装置的侧视图。
图2示出了根据本发明的功率电子开关装置的第一种设计的侧视图。
图3示出了根据本发明的功率电子开关装置的第二种设计的侧视图。
图4示出了根据本发明的功率电子开关装置的第三种设计的侧视图。
图5示出了根据本发明的功率电子开关装置的第四种设计的侧视图。
图6示出了功率电子开关装置的第四种设计的套筒。
具体实施方式
图1示出了根据现有技术的功率电子开关装置1的侧视图。该开关装置1具有基板2，该基板2具有绝缘体20和布置在绝缘体20上的导体轨道22，24。功率半导体部件5布置在基板2的第一导体轨道22上，并且通过功率半导体部件5的面向第一导体轨道的接触盘50而电连接到基板2的第一导体轨道22。此处，在不受一般性限制的情况下，该导电连接形成为材料结合的压力烧结连接40。
功率半导体部件5，或者更确切地说是其背对基板的接触盘52，通过连接装置3连接到基板2的第二导体轨道24。该连接装置3设计为膜复合物，该膜复合物由面向基板2和功率半导体部件5的第一导电膜30、在膜复合物中接在该第一导电膜之后的电绝缘膜32以及在膜复合物中接在该电绝缘膜之后的第二导电膜34组成。
功率电子开关装置还具有连接元件6，此处更精确地是辅助连接元件，用于承载例如传感器或激活信号的辅助电位。该连接元件形成为弹簧元件7。该弹簧元件7的基部与第一导电膜30的背对基板2的表面302上的接触区段具有压配合连接。
图2示出了根据本发明的功率电子开关装置1的第一种设计的侧视图。除连接装置3的构造外，包括功率半导体部件5的基板2也基本上对应于如图1中所示的现有技术。
设计为膜复合物的连接装置3具有第一和第二导电膜30、34，每个导电膜的厚度为200μm，并且具有电绝缘膜32，该电绝缘膜的厚度为80μm。
连接元件6，也是辅助连接元件，此处被设计为插脚接触600，用于与控制电路板(未示出)的相应部件进行插接连接或钎焊连接，以控制功率电子开关装置1。为了连接到连接装置3，连接元件6具有基部元件604，该基部元件通过钎焊连接420以材料结合的方式布置在第二导电膜上。此处，通过钎焊连接420，连接元件6的面向基板2的第一接触区段606以导电方式连接到第二导电膜34的背对基板2的表面342的第二接触区段346。
图3示出了根据本发明的功率电子开关装置1的第二种设计的侧视图。除连接装置3的构造外，包括功率半导体部件5的基板2也基本上对应于图2中描述的内容。
与图2中描述的内容不同，连接装置3的处在基板2的第二导体轨道24上方的膜复合物具有凹部310，该凹部310围绕电绝缘膜32和第二导电膜34，并提供到第一导电膜30的通路。连接元件6布置在第一导电膜30的面向基板2的表面302上。此处，该连接元件6设计为压针接触元件602。通过激光焊接连接424，将该压针接触元件602的第二接触区段606以导电且材料结合的方式连接到第一导电膜30的背对基板2的表面302的第一接触区段306。激光焊接连接424优选为不仅延伸到第一导电膜30中，而且还延伸到第二导体轨道24中。
图4示出了根据本发明的功率电子开关装置1的第三种设计的侧视图。再次，示出了基本上标准设计的基板2。在第一导体轨道22上再次布置有功率半导体部件5。该功率半导体部件5在其背对基板2的那一侧上具有两个接触盘52，该两个接触盘52中的一个接触盘被设计为控制接触盘。两个接触盘，并且特别是控制接触盘，布置在接触金属化部520上，该接触金属化部520与现有技术相比明显更厚。接触金属化部520的层厚度约为50μm。厚度在至少30μm至400μm是有利的。此处，第一导电膜30通过烧结连接而连接到功率半导体部件5的接触金属化部520的接触盘52。
与所述接触金属化层部52齐平对齐，在第一导电膜30的背对基板2的表面302上，该膜的第一接触区段306通过烧结连接422以材料结合的方式导电地连接到连接元件6的第二接触区段606。为此目的，再次，电绝缘膜32和第二导电膜34具有共同的凹部310。连接元件6本身又再次设计为压针接触元件602。
图5示出了根据本发明的功率电子开关装置1的第四种设计的侧视图。除连接装置3的构造外，包括功率半导体部件5的基板2也基本上对应于图3中描述的内容。
与图3描述的内容不同，连接元件6被设计为杯状的套筒62，其中布置有接触元件60。接触元件60继而被设计为压针接触元件。接触元件60的一个部分布置在套筒62中并且以压配合且导电的方式连接到套筒62。
套筒62的面向基板2的部分包括第一接触区段626，参见图6。套筒62的该第一接触区段通过烧结连接422以材料结合的方式连接到第一导电膜30的背对基板2的表面302。
此外，示出了封围基板2的壳体7，尽管仅示出了壳体7的一个部分。壳体7具有壳体凹部70，连接元件6的一个部分通过该壳体凹部70突出到壳体7之外。
图6示出了功率电子开关装置的第四种设计的套筒。示出了空心筒状的套筒62，该套筒具有空心筒形的部分和附加的边缘区域624，该边缘区域624具有结构化部628。设计该结构化边缘区域624并且意图通过钎焊接头将其以材料结合的方式连接到连接装置的处于背对基板的表面上的导电膜。

Claims (9)

1.一种功率电子开关装置(1)，其具有：功率半导体部件(5)，所述功率半导体部件被布置在基板(2)的第一导体轨道(22)上；连接装置(3)，所述连接装置将所述功率半导体部件(5)连接到所述基板(2)的第二导体轨道(24)，并且所述连接装置(3)由膜复合物构成，所述膜复合物由以下组成：朝向所述基板(2)和所述功率半导体部件(10)面向的第一导电膜(30)、在所述膜复合物中接在所述第一导电膜之后的电绝缘膜(32)，以及优选地是在所述膜复合物中接在所述电绝缘膜之后的第二导电膜(34)；以及连接元件(6)，所述连接元件具有第一接触区段(606、626)，
其中，所述第一接触区段(606、626)以材料结合且导电的方式被连接到所述导电膜(30、34)中的一个导电膜的表面(302、342)的第二接触区段(306、346)，所述表面背对所述基板(2)。
2.根据权利要求1所述的开关装置，其中，所述第二接触区段(606、626)被布置在所述第一导电膜(30)的背对所述基板(2)的所述表面(302)上，并且所述接触区段被布置在所述膜复合物中的随后的所有的膜的凹部(310)中。
3.根据权利要求1-2中的任一项所述的开关装置，其中，每个导电膜(30、34)的厚度在10μm-500μm之间，优选在50μm-250μm之间，并且所述电绝缘膜(32)的厚度在2μm-200μm之间，优选在10μm-100μm之间。
4.根据权利要求1-2中的任一项所述的开关装置，其中，所述连接元件(6)被形成为插脚接触元件(600)或压针接触元件(602)。
5.根据权利要求1-2中的任一项所述的开关装置，其中，所述连接元件(6)被形成为套筒(62)，在该套筒中布置有接触元件(60)，该接触元件继而被形成为插脚接触元件或压针接触元件，其中，此处的所述套筒(62)的面向所述基板(2)的部分形成所述第一接触区段(626)。
6.根据权利要求5所述的开关装置，其中，所述接触元件(60)的一部分被布置在所述套筒(62)中，并且以压配合且导电的方式被连接到所述套筒(62)。
7.根据权利要求6所述的开关装置，其中，所述套筒(62)具有空心筒形或杯形的基本形状，优选具有附加的、优选结构化的边缘区域(624)。
8.根据权利要求1-2中的任一项所述的开关装置，其中，以材料结合的方式连接起来的连接被形成为钎焊接头(420)或焊接接头，特别是被形成为激光焊接接头(422)，或被形成为烧结接头(424)或粘合接头。
9.根据权利要求1-2中的任一项所述的开关装置，其中，部分壳体或壳体(7)包围或封围所述基板(2)，并且其中，所述连接元件(6)的一个部分通过壳体开口(70)突出到所述壳体(7)或所述部分壳体之外。
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