CN114334878A - 压入式接触元件和具有该接触元件的功率半导体模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及压入式接触元件和具有该接触元件的功率半导体模块，该压入式接触元件具有压入部、具有脚部并且具有布置在该压入部和脚部之间的位置补偿部，其中，该压入接触元件具有纵向方向、第一横向方向以及第二横向方向，其中，该位置补偿部具有第一凸耳元件和第二凸耳元件，该第一凸耳元件沿正的第一横向方向和负的第二横向方向突出，并且该第二凸耳元件沿负的第一横向方向和负的第二横向方向突出，这些凸耳元件被设置并且设计成布置在塑料模制体的通道中并且将所述压入式接触元件相对于所述横向方向固定就位。

Description

压入式接触元件和具有该接触元件的功率半导体模块
技术领域
本发明描述了一种压入式接触元件，该压入式接触元件具有压入部、具有脚部并且具有布置在该压入部和脚部之间的位置补偿部，其中，该压入式接触元件具有与压入方向相同的纵向方向、第一横向方向以及第二横向方向，其中，该位置补偿部具有凸耳元件，这些凸耳元件被设置和设计成布置在功率半导体模块的塑料模制体的通道中并且将压入式接触元件在该通道中相对于横向方向固定就位。
背景技术
作为现有技术，DE 10 2010 038 727 A1公开了一种功率半导体模块，该功率半导体模块具有壳体元件，连接凸耳插入到该壳体元件中。这些连接凸耳具有脚部区域，在该脚部区域的上侧上会产生结合连接部。为了固定脚部区域，设置有接触压力元件，这些接触压力元件压靠于所述连接凸耳的端部。
当在功率半导体模块中使用压入式接触元件时，基本上需要使得压入部的位置得以确定并且垂直于压入式接触元件的纵向方向、即沿两个横向方向固定就位，该压入部以本领域惯用的方式从功率半导体模块的壳体突出。此外，对于功率半导体模块的多个压入式接触元件，需要使得至少其中一些压入式接触元件的压入部位于一条假想线上。
发明内容
在了解了现有技术及其要求的情况下，本发明的目的是提供一种压入式接触元件和与具有该压入式接触元件的功率半导体模块，该压入式接触元件特别适用于功率半导体模块中的要求，其中，通过特别是作为功率半导体模块的组成部分的塑料模制体的通道来确定至少沿横向方向的位置公差。
根据本发明，该目的通过一种压入式接触元件实现，该压入式接触元件具有压入部、具有脚部并且具有布置在该压入部和脚部之间的位置补偿部，其中，该压入式接触元件具有纵向方向、第一横向方向以及第二横向方向，其中，该位置补偿部具有第一凸耳元件和第二凸耳元件，该第一凸耳元件沿正的第一横向方向和负的第二横向方向突出，并且该第二凸耳元件沿负的第一横向方向和负的第二横向方向突出，这些凸耳元件被设置并且设计成布置在塑料模制体的通道中并且将压入式接触元件相对于所述横向方向固定就位。
能够有利的是，将止挡部布置在压入部和位置补偿部之间，该止挡部具有第三凸耳元件和第四凸耳元件，该第三凸耳元件沿正的第一横向方向且优选地是还沿正的第二横向方向突出，并且该第四凸耳元件沿负的第一横向方向且优选地是还沿正的第二横向方向突出，并且该止挡部被设置和设计成布置在塑料模制体的通道的上边缘或上表面上，并且将压入式接触元件相对于负的纵向方向固定就位。
还能够有利的是，在沿纵向方向看时，该位置补偿部具有连接子部、第一和第二V形子部，该第一和第二V形子部形成相应的凸耳元件并且每个V形子部均具有背对连接子部的弹性肢体。在这种情况下，相应的V形子部、特别是其弹性肢体可以具有用于通道的相关联第一或第二内表面的接触表面，该接触表面对应于沿纵向方向的高度，该高度是该压入式接触元件的长度的至少10％、特别是至少15％。在这种情况下，相应的接触表面的宽度还可以是其高度的至少20％、特别是至少30％。在这些构造的一个构造中，该位置补偿部可以具有弹性舌状元件，该弹性舌状元件沿正的第二横向方向从连接子部突出，并且被设计和设置成压靠于该通道的第三内表面，且由此将该压入式接触元件相对于第二横向方向固定就位。
能够优选地是，将第一纵向弹性部布置在压入部和止挡部之间。
基本上能够优选地是，将第二纵向弹性部布置在位置补偿部和脚部之间。
原则上有利的是，至少整个压入式接触元件通过冲压方法由平面金属片材形成，并且因此形成两个相互平行布置的主表面，这些主表面具有平面形式。实际的压入部具有与平面形式有所不同的局部轮廓并且在本领域中是惯用的。
根据本发明，上述目的还通过一种功率半导体模块来实现，该功率半导体模块具有基底、具有负载连接元件和辅助连接元件并且具有塑料模制体，该塑料模制体优选地是形成壳体或壳体框架并且具有通道，其中，根据前述权利要求之一的压入式接触元件的位置补偿部被布置在该通道中，该位置补偿部优选地是形成所述辅助连接元件，其中，以力配合的方式，第一和第二凸耳元件在每种情况下至少部分地邻接抵靠于该通道的相关联的第一或第二内表面并且因此将该压入式接触元件相对于横向方向固定就位。
能够优选的是，该压入式接触元件的第一和第二凸耳元件在每种情况下均具有弹性肢体，每个弹性肢体均具有接触表面，并且该相应的接触表面布置在该通道的相关联第一内表面上。
能够有利的是，该位置补偿部的弹性舌状元件从该位置补偿部中突出，压靠于该通道的第二内表面并且因此将接触表面压靠于该通道的相关联第一内表面，并且因此进一步将压入式接触元件相对于横向方向固定就位。
同样能够有利的是，将压入式接触元件的止挡部的第三和第四凸耳元件布置在塑料模制体的所述通道的上边缘或上表面上。
不言而喻，在每种情况下以单数形式提及的特征、特别是压入式接触元件在本发明的功率半导体模块中也可以以复数形式存在，除非明确或本身排除了这一点，或者这一点与本发明的概念相矛盾。
不言而喻，本发明的不同构造、不管这些构造在压入式接触元件还是功率半导体模块的描述的上下文中公开，都可以单独地或以任意组合实现，以实现改进。特别地是，上面和下面提及和解释的特征不仅可以以指定的组合实施，而且还可以以其它组合或单独地实施，而不会脱离本发明的范围。
附图说明
本发明的进一步解释、有利的细节以及特征在下文对本发明的示例性实施例的描述中揭示，这些实施例在图1到图9或其相应部分中示意性地示出。
图1和图2各自示出了本发明的压入式接触元件的第一构造的三维视图。
图3示出了本发明的压入式接触元件的第二构造的三维视图。
图4示出了通过本发明的压入式接触元件的第一和第二构造的止挡部的截面。
图5示出了通过本发明的压入式接触元件的第一和第二构造的位置补偿部的截面。
图6示出了本发明的压入式接触元件的第三构造的三维视图。
图7到图9示出了本发明的功率半导体模块的局部三维视图。
具体实施方式
图1和图2示出了本发明的压入式接触元件1的第一构造的不同三维视图，该压入式接触元件具有纵向方向z以及两个横向方向x、y，该纵向方向与压入方向相同，并且这两个横向方向正交于该纵向方向且彼此正交。在该压入式接触元件1的纵向方向z上，该压入式接触元件1具有多个部分：脚部60、第二纵向弹性部50、位置补偿部40、止挡部30、第一纵向弹性部20以及压入部10。
参见图7，脚部60具有平面的脚部区域62，用于与功率半导体模块的基底的相关联部分进行材料结合、特别是钎焊或烧结连接。
还参见图7和图8，第二纵向弹性部50形成为S形，并且例如当压入式接触元件1布置在功率半导体模块的塑料模制体中时，用于基底和塑料模制体之间的纵向补偿。
位置补偿部40具有第一凸耳元件44和第二凸耳元件46，该第一凸耳元件沿正的第一横向方向和负的第二横向方向x、y突出，并且该第二凸耳元件沿负的第一横向方向和负的第二横向方向x、y突出(也参见图5)。两个凸耳元件44、46均还具有引导元件446、466，这些引导元件沿负的纵向方向z延伸，以便于安装在该塑料模制体的通道中。
在压入式接触元件1通过冲压和弯曲方法的制造过程中，相应的凸耳元件44、46由金属片材冲压而成，该金属片材沿其在第一横向方向上的相应长度具有一毫米数量级的厚度，并且随后沿与第一横向方向正交的第二横向方向弯曲。
在沿纵向方向z看时，该位置补偿部40因此具有中心连接子部420(也参见图5)。第一V形子部440、460沿正的第一横向方向x侧向地邻接该中心连接子部，该第一V形子部具有两个肢体并且形成第一凸耳元件44。在这种情况下，未直接邻接连接子部420的肢体442相对于连接子部420以弹性方式起作用。这种弹性由于V形构造而产生并且沿所组合的两个横向方向x、y起作用。
第二V形子部460以相同的方式并且以功能相同的方式、沿负的第一横向方向x侧向地邻接，该第二V形子部具有两个肢体并且形成第二凸耳元件46。在这种情况下，未直接邻接连接子部420的肢体462进而相对于连接子部420以弹性方式起作用。
相应的V形子部440、460、特别是其弹性肢体442、462在每种情况下具有接触表面444、464，该接触表面用于通道760的相关联的第一或第二内表面764、766。该接触表面沿纵向方向具有高度，该高度是压入式接触元件1的长度的约18％。相应的接触表面444、464(在这里，其具有弧形形式)的宽度在这里大约是其高度的35％。
为了将力施加在接触表面444、464上或至少施加在其相当大部分上，该位置补偿部40具有弹性舌状元件48。该弹性舌状元件48沿正的第二横向方向y从连接子部420突出，并且当位置补偿部40布置在通道760中时压靠于该通道的第三内表面768。在舌状元件48、第一和第二凸耳元件44、46以及V形构造协配的情况下，压入式接触元件1相对于两个横向方向x、y固定就位(也参见图7到图9)。
止挡部30具有第三L形的凸耳元件34(也参见图4)和第四L形的凸耳元件36，该第三L形的凸耳元件沿正的第一横向方向x并且如这里所示优选地是还沿正的第二横向方向y突出，该第四L形的凸耳元件沿负的第一横向方向x并且如这里所示优选地是还沿正的第二横向方向y突出。这些相应的凸耳元件34、36同样是在用于制造压入式接触元件1的冲压和弯曲过程期间形成的。该第三和第四凸耳元件34、36被设置并设计成布置在塑料模制体76的通道760的上边缘762处(参见图7和图8)，并且将压入式接触元件1相对于负的纵向方向固定就位。因此，在将压入式接触元件1压入印刷电路板的过程中，该压入式接触元件无法在通道760中沿基底的方向移位。
第一纵向弹性部20具有S形前进部，该第一纵向弹性部在这里相对于第二纵向弹性部50沿纵向方向z转过90°。此外，该第一纵向弹性部具有相应的止挡元件24、26，这些止挡元件布置在S形前进部的各个弯部的始端和末端处并且沿纵向方向z起作用，在将压入式接触元件1压入印刷电路板的过程中，这些止挡元件限定了压入式接触元件1沿纵向方向z的压缩。
压入部10本身优选地是以本领域中惯用的方式形成的并且这里仅通过示例的方式示出。
图3示出了本发明的压入式接触元件1的第二构造的三维视图。与第一构造相比，该压入式接触元件具有压入部10，但并不具有第一纵向弹性部，且该压入部沿纵向方向z具有更长的延伸。此外，压入式接触元件1的该第二构造与第一构造的压入式接触元件类似地形成，并因此具有相同的特征。
图4和图5示出了通过本发明的压入式接触元件1的第一和第二构造的止挡部30和位置补偿部40的上述截面。
图6示出了本发明的压入式接触元件1的第三构造的三维视图。与之前描述的压入式接触元件相比，该压入式接触元件具有脚部60，该脚部以销的方式形成并且布置在套筒64中，该套筒则有利地是被设置成以材料结合的方式连接到基底，优选地是以本领域中的惯用方式。
此外，压入式接触元件1的这种构造具有另一压入部10、止挡部30以及位置补偿部40，上述部分基本上与之前描述的部分类似地形成。
图7到图9示出了本发明的功率半导体模块7的局部三维视图。该功率半导体模块具有基底70，其中，这里未明确示出迹线和功率半导体部件。此外，该功率半导体模块具有负载连接元件72、74和辅助连接元件以及壳体，该壳体在这里仅形成为壳体框架。该壳体框架形成为塑料模制体76，该塑料模制体具有多个通道760。在每种情况下，压入式接触元件1的形成辅助连接元件的位置补偿部40布置在这些通道760中。
相应的通道760沿压入式接触元件1的纵向方向z延伸并且具有第一、第二和第三内表面764、766、768，其中，第一和第二内表面764、766在功能上以相同的方式起作用，彼此成一角度，并且在该实施例中，该第一和第二内表面之间还存在间隙。
分别相关联的凸耳元件44、46的相关联的接触表面444、464邻接抵靠于第一和第二内表面764、766或其相应部分。因此，位置补偿部40的第一凸耳元件44的第一V形子部440的第一弹性肢体442的第一接触表面476在这里与通道760的相关联的第一内表面764力配合接触。因此，位置补偿部40的第二凸耳元件46的第二V形子部460的第二弹性肢体462的第二接触表面464在这里与通道760的相关联的第二内表面766力配合接触。
在这种情况下，两个接触表面444、464和分别相关联的内表面764、766之间的相应的力配合接触由位置补偿部40的弹性舌状元件48产生。该舌状元件48沿正的第二横向方向y从位置补偿部40突出，并且压靠于通道760的第三内表面768，且因此将相应的接触表面444、464压靠于相关联的内表面764、766。因此，压入式接触元件1通过其位置补偿部40而相对于塑料模制体76在两个横向方向x、y上固定就位。为此，重要的是，所有内表面764、766、768均以任意组合彼此形成一定角度，即不存在两个内表面彼此平行延伸。
压入式接触元件1的止挡部30的第三和第四凸耳元件34、36位于塑料模制体76的通道760的背对基底的表面762上。因此，压入式接触元件1通过其止挡部30而相对于塑料模制体76在负的纵向方向z上固定就位。

Claims (12)

1.一种压入式接触元件(1)，所述压入式接触元件具有压入部(10)、具有脚部(60)并且具有布置在所述压入部和所述脚部之间的位置补偿部(40)，其中，所述压入接触元件具有纵向方向(z)、第一横向方向(x)以及第二横向方向(y)，其中，所述位置补偿部(40)具有第一凸耳元件(44)和第二凸耳元件(46)，所述第一凸耳元件沿正的第一横向方向和负的第二横向方向突出，并且所述第二凸耳元件沿负的第一横向方向和负的第二横向方向突出，所述凸耳元件被设置并且设计成布置在塑料模制体(76)的通道(760)中并且将所述压入式接触元件相对于所述横向方向固定就位。
2.根据权利要求1所述的压入式接触元件，其中，止挡部(30)布置在所述压入部(10)和所述位置补偿部(40)之间，所述止挡部具有第三凸耳元件(34)和第四凸耳元件(36)，所述第三凸耳元件沿正的第一横向方向且优选地是还沿正的第二横向方向突出，并且所述第四凸耳元件沿负的第一横向方向且优选地是还沿正的第二横向方向突出，并且所述止挡部被设置和设计成布置在所述塑料模制体(76)的所述通道(760)的上边缘或上表面(762)上，并且将所述压入式接触元件(1)相对于负的所述纵向方向(z)固定就位。
3.根据前述权利要求中一项所述的压入式接触元件，其中，在沿所述纵向方向(z)看时，所述位置补偿部(40)具有连接子部(420)、第一和第二子部(440、460)，所述第一和第二子部形成相应的所述凸耳元件(44、46)并且每个均具有背对所述连接子部(420)的弹性肢体(442、462)。
4.根据权利要求3所述的压入式接触元件，其中，相应的V形的所述子部(44、460)、特别是其弹性肢体(442、462)具有接触表面(444、464)，所述接触表面用于所述通道(760)的相关联第一或第二内表面(764、766)，所述接触表面对应于沿所述纵向方向的高度，所述高度是所述压入式接触元件(1)的长度的至少10％、特别是至少15％。
5.根据权利要求4所述的压入式接触元件，其中，相应的所述接触表面(444、464)的宽度是其高度的至少20％、特别是至少30％。
6.根据权利要求3所述的压入式接触元件，其中，所述位置补偿部(40)具有弹性舌状元件(48)，所述弹性舌状元件沿正的第二横向方向从所述连接子部(420)突出，并且被设计和设置成压靠于所述通道的第三内表面(768)，且由此将所述压入式接触元件相对于所述第二横向方向固定就位。
7.根据权利要求2所述的压入式接触元件，其中，第一纵向弹性部(20)布置在所述压入部(10)和所述止挡部(30)之间。
8.根据权利要求1-2中一项所述的压入式接触元件，其中，第二纵向弹性部(50)布置在所述位置补偿部(40)和所述脚部(60)之间。
9.一种功率半导体模块(7)，所述功率半导体模块具有基底(70)、具有负载连接元件(72、74)和辅助连接元件并且具有塑料模制体(76)，所述塑料模制体优选地是形成壳体或壳体框架并且具有通道(760)，其中，根据前述权利要求中一项所述的压入式接触元件(1)的位置补偿部(40)被布置在所述通道(760)中，所述位置补偿部形成所述辅助连接元件，其中，以力配合的方式，所述第一和第二凸耳元件(44、46)在每种情况下至少部分地邻接抵靠于所述通道的相关联的第一或第二内表面(764、766)并且因此将所述压入式接触元件(1)相对于所述横向方向固定就位。
10.根据权利要求9所述的功率半导体模块，其中，所述压入式接触元件(1)的所述第一和第二凸耳元件(44、46)在每种情况下具有弹性肢体(442、462)，每个弹性肢体均具有接触表面(444、464)，并且相应的所述接触表面(444、464)布置在所述通道(760)的相关联的所述第一或第二内表面(764、766)上。
11.根据权利要求9或10所述的功率半导体模块，其中，所述位置补偿部(40)的弹性舌状元件(48)从该位置补偿部中突出，压靠于所述通道(760)的第三内表面(768)并且因此将所述接触表面压靠于所述通道(760)的分别相关联的所述第一或第二内表面(764、766)，并且因此进一步将所述压入式接触元件(1)相对于所述横向方向固定就位。
12.根据权利要求9到10中一项所述的功率半导体模块，其中，所述压入式接触元件(1)的止挡部(30)的第三和第四凸耳元件(34、36)布置在所述塑料模制体(76)的所述通道(760)的上边缘或上表面(762)上。
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