CN1365144A - 电源半导体模块和容纳半导体模块的冷却元件 - Google Patents

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Abstract

电源半导体模块和用来容纳电源半导体模块的冷却元件。本发明涉及到电源半导体模块,它包含具有底侧(10)和顶侧(12)的外罩(1),至少一个弹簧元件(20A,20B,20C,20D),它从顶侧(12)中伸出布置在顶侧(12)上。

Description

电源半导体模块和容纳半 导体模块的冷却元件
技术领域
本发明涉及到电源半导体模块和容纳电源半导体模块的冷却元件。
背景技术
众所周知电源半导体模块特别是用作电驱动的模块是通过螺丝或者夹子连接到冷却元件上。在此电源半导体模块的电子元件被由热塑性塑料组成的并通常大体上是矩形设计的外壳所包围。为了连接模块，外罩通过螺丝或者夹子连接。在半导体模块和冷却元件之间通过各自连接件形成的连接一定要可靠，以便能够在外罩和冷却元件之间建立满意的热接触，以确保热量能够满意地导出。特别地，用螺丝形成的外罩连接，这种方式在外罩和冷却元件之间能够实现良好的热接触，就制造技术而言是复杂的因而费用是很高的。使用夹子连接模块允许快速的装配，但是在模块和冷却元件之间产生不准确的连接。
发明内容
因此本发明的目标是制造可用的电源半导体模块，它可以很容易地被连接到用作这种目的的冷却元件，并且使用它可以确保在电源半导体模块外罩和冷却元件之间形成满意的热连接。
这一目标可以根据权利要求1的特征依靠电源半导体模块实现。
本发明更好的改进是从属权利要求的主题。
根据本发明电源半导体模块包含具有顶侧和底侧的外罩，至少一个布置在顶侧并从顶侧伸出的弹簧元件。
这一模块插入到用作这一目的的冷却元件的切口中，从这一模块顶侧伸出的弹簧元件用来夹紧冷却元件切口顶面和底面之间的模块，以在元件与冷却元件之间引起良好的热接触。
根据本发明的一个实施例，提供至少有两个弹簧元件的电源半导体模块的外罩，其中一个弹簧元件布置在顶侧的第一边缘的区域中，另一个布置在顶侧第二边缘的区域中。这样的模块插入到用作该目的的冷却元件的T型槽中，模块通过弹簧元件在这种T型槽两侧上被系于横向切口。两个弹簧元件最好在每个边缘区域中形成。
在本发明以后的实施例中，在外罩上提供形成一体的弹簧元件。和外罩一样，弹簧元件由良好热导体材料特别是热塑性塑料构成。一方面本发明的这一实施例允许在弹簧元件和外罩其它部分之间形成特别满意的热接触，结果弹簧元件也有助于从外罩向冷却元件传导热量。另一方面，外罩可以使用注模方法和整体制模的弹簧制造，从而与制造外罩相比，制造弹簧不需要其它方法步骤。
电源半导体模块的外罩最好在边缘区域有肩部，结果形成了上侧的一个顶面和两个底表面。在这个实施例中，弹簧元件布置在边缘区域上侧的较低表面上。
根据本发明为了确保插入冷却元件沟槽中的电源半导体模块横向稳定性，在本发明另外一个实施例中，在从外罩上侧和底侧边缘伸出的侧表面上提供突出部分，使用它电源半导体模块可以支撑在冷却元件上。
根据本发明用来容纳本发明电源半导体模块的冷却元件最好具有T型槽，电源半导体模块可以插入其中。
根据一个实施例，用来扩大冷却元件表面并改善向环境热传导的冷却肋板在面向远离沟槽方向的冷却元件表面上形成。
冷却元件最好从压制的部分制造，最好由铝组成。
附图说明
根据本发明的电源半导体模块和相关冷却元件参照附图中实施例进行更详细的说明，其中：
图1所示为根据本发明第一个实施例电源半导体模块的透视图，
图2所示为根据本发明第二个实施例电源半导体模块的透视图，
图3所示为根据本发明冷却元件的横截面，
图4所示为根据本发明插入到本发明冷却元件中的电源半导体模块。
在这些图中，除非进行说明，否则同一参考符号表示具有同样含义的相同部件。
实施例说明
图1所示为根据本发明第一个实施例电源半导体模块的透视图。模块具有外罩1，在其中形成比如IGBT，电源MOSFET等电源半导体元件(不予以详细介绍)，如果合适的话还形成它们的驱动电路。图1中根据本发明实施例的外罩本质上是平行六面体状的，具有底侧10和相对与底侧10的顶侧12。根据本发明，弹簧元件20A，20B，20C，20D在顶侧形成，根据图1电源半导体模块底外罩1具有四个这样的弹簧元件20A，20B，20C，20D，其中在所有情况下两个弹簧元件20A，20B布置在顶侧12第一条边14的区域中，在所用的情况下两个弹簧元件22A，22B布置在顶侧12第二条边15的区域中。第一条边14和第二条边15位于相对于顶侧12。
弹簧元件20A-20D每一个作为沿着边缘14和15的经向延伸的延长的，准确的元件，每一个都有连接在顶侧12上的第一端22A，22B，22C，22D，第二端24A，24B，24C，24D以弹簧连接的方式位于顶侧12上方作为弹簧元件20A-20D准确的实施例。在所有情况下第一端22A-22D每一个都在一个边缘和一个与其垂直的边缘之间的顶侧的一个角上形成。
电源半导体模块外罩1被设计用来在冷却元件的切口或者槽中插入。切口或者槽的底面在外罩1的底侧10上连接，弹簧元件20A-20D位于切口或者槽的顶面为的是夹紧位于底面和顶面之间的外罩10，以便这种方式可以在外罩1和冷却元件之间建立满意的热接触。
弹簧元件20A-20D最好作为一个整体在外罩1上形成。以这种方式可以保证在外罩的其他部分和弹簧元件20A-20D之间满意的热接触，结果弹簧元件20A-20D有助于热传导。外罩1最好由热塑性塑料组成，使用它，电源半导体元件可以通过诸如注模的方式进行密封来形成外罩1，为的是电源半导体元件得以保护并确保结构足够的力学稳定性。为了确保接触部分在外罩1中的电源半导体部件上形成，通常在外罩1上由切口从中伸出连接销，在图1的例子中只介绍一个这样的连接销40，它在外罩1内部的电源半导体部件中使用。
图2所示为根据本发明另外一个电源半导体模块的实施例，它与图1中所介绍的不同之处在于在顶侧边缘14，15形成肩部，其结果是顶侧12在肩部和肩部区域中各自较低的横卧表面122，123之间具有更高的表面121。弹簧元件在此在较低的横卧表面122，123上形成，其中在图2中仅仅介绍弹簧元件20A，20B，20D。
图3所示为根据本发明冷却元件的可仿效实施例，它用来容纳根据图1和图2实施例的电源半导体模块。冷却元件200最好由压制部分组成并具有T型槽210，T型槽210由两个彼此相接的槽214，212组成，其中较低的一个槽214比较高的一个槽212宽为的是可以形成横向凹槽216和218。切口220在冷却元件中的背向T型槽210的冷却元件200的侧面上形成为的是定义在这些切口220之间的冷却肋230。冷却肋230用来增加冷却元件200的表面，改善向环境的热传导。
图4所示为冷却元件200的实施例，根据图2中的实施例电源半导体模块插入其中。电源半导体模块的横向凸出部分由肩部形成，弹簧元件布置在它上面，其中只有弹簧元件20A，20D在图4中介绍，它们位于冷却元件200的T型槽较低部分的凹槽216，218内，冷却元件的底侧10通过弹簧元件20A、20D压在冷却元件200上。为了这个目的，弹簧元件20A，20D支撑在凹槽216，218的面上，凹槽位于T型槽边缘区域中与冷却元件200底侧面230相对的位置上。弹簧元件20A，20D精确的形状允许电源半导体模块很容易地插入T型槽中。
就插入方向而言为了在横向能稳定插入到冷却元件中的电源半导体模块，在侧面16，17形成了凸出部分，它在模块外罩1顶侧12和底侧10之间的边缘14，15上延伸，这种凸出物最好是拱顶型为的是确保在横向上获得满意的稳定性而不增加电源半导体模块1和冷却元件2之间的摩擦，以这种方式外罩1插入到冷却元件200的槽210中就会阻止，因为在冷却元件和外罩1中冷却元件和/或槽210制造过程中不可避免的偏差。
根据图4，冷却元件在T型槽的上部区域具有侧槽240，242，印刷电路板300，根据图4的实施例中它通过在侧槽240，242中包含的接触销40连接到外罩1中的电源半导体模块上。印刷电路板300和侧槽240，242按照这样的方式确定尺寸，以便在印刷电路板和冷却元件200之间没有接触。印刷电路板300通过支撑元件310，320支撑在外罩1上，支撑元件位于印刷电路板300的切口上并在与印刷电路板300背向的一端与外罩1连接。
根据本发明，仅仅通过将电源半导体模块插入到冷却元件中为了这一目的提供的沟槽中，就可以很容易地连接到冷却元件上，同时确保了在外罩和冷却元件之间满意的热接触。电源半导体模块也可以通过习惯的方法步骤进行制造，这些步骤中通过使用热塑性塑料注模的方式将电源半导体元件密封以形成外罩，所必须的是提供一个适当的模子为的是在注模方法的范围内制造图1和2介绍的带有弹簧元件的外罩。

Claims (11)

1.具有底侧(10)和顶侧(12)的外罩(1)的电源半导体模块，其特征在于，至少有一个从顶侧(12)伸出的弹簧元件(20A，20B，20C，20D)布置在顶侧(12)上。
2.根据权利要求1所述的电源半导体模块，其特征在于，它至少具有两个弹簧元件(20A，20B，20C，20D)，其中一个(20A，20B)布置在表面的第一边缘(14)区域中，一个(20C，20D)布置在表面(12)的第二边缘(16)区域中。
3.根据权利要求2所述的电源半导体模块，其特征在于，两个弹簧元件(20A，20B)在第一个边缘(14)区域中形成，两个弹簧元件(20C，20D)在第二个边缘(16)区域中形成。
4.根据前三个权利要求之一所述的电源半导体模块，其特征在于，弹簧元件(20A，20B，20C，20D)作为整体形成在外罩(1)上。
5.根据前面权利要求之一所述的电源半导体模块，其特征在于，弹簧元件(20A，20B，20C，20D)每一个都形成准确的形状，有第一端(22A，22B，22C，22D)，第二端(24A，243，24C，24D)，第一端(22A，22B，22C，22D)与外罩的顶侧(12)相连，第二端(24A，24B，24C，24D)以弹簧安装的方式与顶侧(12)空间分开的方式布置。
6.根据前面权利要求之一所述的电源半导体模块，其特征在于，外罩顶侧(12)在第一个边缘(14)和第二个边缘(16)每一个区域的有一个台阶，每个弹簧元件布置在台阶上的顶侧(121，123)上。
7.根据权利要求6所述的电源半导体模块，其特征在于，最好至少在侧面(16，17)之一上形成拱顶型凸出物(30)，该侧面从顶侧(12)和底侧(10)之间的第一个或者第二个边缘(14，15)中伸出。
8.根据前面的权利要求之一所述的电源半导体模块，其特征在于，外罩(1)由热塑性塑料组成。
9.用来容纳根据前面的要求之一的电源半导体模块的冷却元件，具有T型槽(210)。
10.根据权利要求8所述的冷却元件，其特征在于，在背向沟槽(210)的表面上具有冷却肋板(230)。
11.根据权利要求8所述的冷却元件，其特征在于，在凸出的部分中形成。
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