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Die
vorliegende Erfindung ist eine Erfindung, die sich auf ein Leistungshalbleitermodul
bezieht und sie bezieht sich insbesondere auf einen Aufbau eines Steueranschlusses
in einem Leistungshalbleitermodul, das mit einem IGBT (Bipolartransistor
mit isoliertem Gate) etc. ausgerüstet ist.
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Ein
Leistungshalbleitermodul, bei dem eine Freilaufdiode und mehrere
Schaltelemente, wie zum Beispiel ein IGBT, kombiniert sind und in
einem Gehäuse eingebaut sind, wird in der Industrie, bei
elektrischen Eisenbahnen, Automobilen, elektrischen Haushaltsgeräten,
etc. bei der Motorsteuerung oder Leistungssteuerung verwendet. Bei
solch einem Leistungshalbleitermodul wurde im allgemeinen durch
ein Verschraubverfahren eine externe Busleiste (etc.) mit einem
Hauptschaltkreisanschluss verbunden, durch welchen ein primärer
Strom fließt. Weiterhin wurde ein gedrucktes Substrat,
bei dem eine integrierte Schaltung zur Steuerung aufgebracht war,
mit einem Steueranschluss in einer Steuerschaltung durch ein Lötverfahren
verbunden.
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Bei
solch einem herkömmlichen Leistungshalbleitermodul ist
es erforderlich, dass ein Nutzer des Moduls zum Anschluss eines
Steueranschlusses löten muss und es gab das Problem, dass
die Anzahl der Mannstunden anwuchs, das Problem, dass die Zuverlässigkeit
der Lötung im Verlaufe eines Langzeitgebrauchs abnahm,
etc.. Deshalb wurde ein Leistungshalbleitermodul mit einem Aufbau
vorgeschlagen, bei dem ein Steueranschluss in einer Federstruktur
ausgebildet wird und durch eine Federkraft, welche durch Zusammendrücken
der Feder erzeugt wird, unter Druck gesetzt wird und mit einem gedruckten
Substrat verbunden wird, wodurch die Notwendigkeit der Lötarbeit
durch einen Verwender beseitigt wird (siehe die Patentreferenzen
1, 2).
- [Patentreferenz 1] JP-A-2001-144249 (Absatz 0024 bis Absatz 0025, 3)
- [Patentreferenz 2] JP-A-2006-165499 (Absatz
0010 bis Absatz 0013, 2)
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Bei
dem Leistungshalbleitermodul des Stands der Technik müssen
jedoch die folgenden Probleme gelöst werden.
- (1) Bei dem in den Patentreferenzen 1 und 2 beschriebenen Stand
der Technik ist der Steueranschluss selbst in einer Federstruktur
ausgebildet, so dass die Kosten und die Anzahl der Mannstunden bei
seiner Herstellung und Anbringung an dem Modul anwachsen.
- (2) Es ist notwendig, einen Anpressdruck zu erhöhen
durch Erhöhen einer Federlänge zum Verbessern
der Zuverlässigkeit des Kontaktabschnitts zwischen einem
Steueranschluss und einem gedruckten Substrat. Bei dem in der Patentreferenz 1
beschriebenen Stand der Technik wird jedoch der Steueranschluss
durch Hinterspritzen (Insert Molding) in einer Seitenwand eines
Harzgehäuses ausgebildet, so dass seine Federlänge
durch die Höhe des Gehäuses begrenzt ist.
- (3) Bei dem in der Patentreferenz 2 beschriebenen Stand der
Technik ist ein Aufnahmeteil für den Anschluss mit einem
In nendurchmesser mit ungefähr der gleichen Abmessung wie
jener eines Außendurchmessers eines ersten Windungsteils
in Druckkontakt zu einem gedruckten Substrat in dem Steueranschluss
erforderlich zum Halten eines federförmigen Steueranschlusses
und die Kosten und die Anzahl der Mannstunden bei der Herstellung
des Leistungshalbleitermoduls wachsen.
- (4) Weiterhin ist bei dem in der Patentreferenz 2 beschriebenen
Stand der Technik ein Abstand zwischen einem gedruckten Substrat
und dem Modul durch eine Höhe des Anschlussaufnahmeteils
begrenzt, wie oben beschrieben, so dass eine Flexibilität
beim Entwurf der Abmessungen durch einen Verwender verringert wird.
- (5) Bei dem in der Patentreferenz 2 beschriebenen Stand der
Technik ist weiterhin ein federförmiger Steueranschluss
direkt mit einem Verdrahtungsmuster auf einem Isolationssubstrat
innerhalb des Moduls durch Löten etc. verbunden, so dass
eine Abstoßkraft beim Kontaktieren und Unterdrucksetzen
eines gedruckten Substrats direkt dem Verdrahtungsmuster auf dem
Isolationssubstrat zugeführt wird. Als ein Ergebnis wird
im Verlaufe der Langzeitbenutzung eine abstoßende Kraft
durch eine Feder immer dem Innern des Moduls zugeführt
und dadurch kann das Zuverlässigkeitsproblem eines Lotbruchs
eines Befestigungsteils zwischen dem Steueranschluss und dem Verdrahtungsmuster
auf dem Isolationssubstrat verursacht werden.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Leistungshalbleitermodul
bereitzustellen, durch welches die oben erwähnte Probleme
gelöst werden.
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Die
Aufgabe wird gelöst durch ein Leistungshalbleitermodul
nach Anspruch 1.
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Weiterbildungen
der Erfindungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Zum
Lösen der oben beschriebenen Probleme weist ein Leistungshalbleitermodul
ein Leistungshalbleiterelement, ein Gehäuse zum Aufnehmen
des Leistungshalbleiterelementes, einen Steueranschluss, welcher
mit einer Steuerelektrode des Leistungshalbleiterelementes verbunden
ist und in einem Zustand eingebaut ist, in dem er von einer Deckfläche
des Gehäuses hervorragt, und eine leitende Feder auf, in
welche der Steueranschluss so eingeführt ist, dass eine
Innenfläche der Feder einen Kontakt mit zumindest einem
Teil der Seitenfläche des Steueranschlusses hat und elektrisch
mit einem gedruckten Substrat verbunden ist, das gegenüberliegend der
Deckfläche des Gehäuses angeordnet ist, durch Herstellen
eines Druckkontaktes mit dem gedruckten Substrat, auf.
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Da
ein Leistungshalbleitermodul der Erfindung mit einem externen gedruckten
Substrat über eine Rückstellkraft durch Zusammendrücken
einer leitenden Feder verbunden ist, ist keine Lötarbeit
erforderlich und das externe gedruckte Substrat kann ohne Probleme
und auf einfache Weise angebracht und wieder entfernt werden und
ein Zuverlässigkeitsproblem, bei dem im Verlauf einer Langzeitnutzung ein
Lot bricht, kann überwunden werden.
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Da
die Erfindung einen Aufbau aufweist, bei dem die leitende Feder
so eingeführt wird, dass eine Innenfläche der
leitenden Feder in Kontakt zu einem Steueranschluss gelangt, kann
weiterhin ein Aufbau eines Steueranschlusses eines bekannten Leistungshalbleitermoduls
so verwendet werden, wie er ist, und eine große Veränderung
in dem Modulaufbau ist nicht erforderlich und die Erfindung kann
realisiert werden ohne Erhöhung der Kosten und der Anzahl von
Mannstunden bei einem Herstellungsschritt des Moduls.
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Da
ein Abstand zwischen dem gedruckten Substrat und dem Leistungshalbleitermodul
beliebig gewählt werden kann, wird die Flexibilität
bei der Auslegung der Abmessungen durch einen Verwender verbessert.
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Da
weiterhin die gesamte obere Oberfläche des Gehäuses
der Rückstellkraft durch Zusammendrücken der leitenden
Feder ausgesetzt wird, wird eine mechanische Belastung einer Steuerelektrode eines
Leistungshalbleiters im Innern des Moduls nicht im Übermaß zugeführt
und die Wirkung einer Verbesserung der Langzeitzuverlässigkeit
kann erreicht werden.
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Weitere
Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben
sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand
der Zeichnungen, von denen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Leistungshalbleitermoduls gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung und eines gedruckten Substrats
zum Steuern des Moduls ist,
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2 eine
Seitenansicht des Leistungshalbleitermoduls gemäß der
ersten Ausführungsform der Erfindung ist,
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3 eine
Seitenansicht des Leistungshalbleitermoduls gemäß der
ersten Ausführungsform der Erfindung und des gedruckten
Substrats zum Steuern des Moduls ist,
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4 eine Seitenansicht eines Steueranschlusses
und einer metallischen Feder in dem Leistungshalbleitermodul gemäß der
ersten Ausführungsform der Erfindung ist,
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5 eine Seitenansicht eines Steueranschlusses
und einer Metallfeder in dem Leistungshalbleitermodul gemäß eines
abgewandelten Beispiels der ersten Ausführungsform der
Erfindung ist,
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6 eine
Seitenansicht eines Leistungshalbleitermoduls gemäß einer
zweiten Ausführungsform der Erfindung ist,
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7 eine
Seitenansicht des Leistungshalbleitermoduls gemäß der
zweiten Ausführungsform der Erfindung und eines gedruckten
Substrats zum Steuern des Moduls ist,
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8 eine
Seitenansicht ist, welche einen Verbindungszustand zwischen dem
Leistungshalbleitermodul gemäß der zweiten Ausführungsform
der Erfindung und dem gedruckten Substrat zum Steuern des Moduls
zeigt,
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9 eine Seitenansicht eines Steueranschlusses
und einer Metallfeder eines Leistungshalbleitermoduls gemäß einer
dritten Ausführungsform der Erfindung ist,
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10 eine Seitenansicht eines Steueranschlusses
und einer Metallfeder des Leistungshalbleitermoduls gemäß eines
abgewandelten Beispiels der dritten Ausführungsform der
Erfindung ist,
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11 eine
Seitenansicht eines Steueranschlusses und einer Metallfeder eines
Leistungshalbleitermoduls gemäß einer vierten
Ausführungsform der Erfindung ist,
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12 eine
Seitenansicht ist, welche einen Verbindungszustand zwischen dem
Leistungshalbleitermodul gemäß der vierten Ausführungsform
der Erfindung und einem gedruckten Substrat zum Steuern des Moduls
zeigt,
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13 eine
Seitenansicht eines Steueranschlusses und einer Metallfeder eines
Leistungshalbleitermoduls gemäß einer fünften
Ausführungsform der Erfindung ist und
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14 eine
Seitenansicht ist, welche eine Verbindungszustand zwischen dem Leistungshalbleitermodul
gemäß der fünften Ausführungsform
der Erfindung und einem gedruckten Substrat zum Steuern des Moduls
zeigt.
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Erste Ausführungsform
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Leistungshalbleitermoduls bei
einer ersten Ausführungsform zum Durchführen dieser
Erfindung und eines gedruckten Substrats zum Steuern des Moduls.
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Das
in 1 gezeigte Leistungshalbleitermodul weist ein
Gehäuse 10 aus einem isolierenden Material wie
beispielsweise einem Harz und eine Metall-Grundplatte 12 mit
hoher thermischer Leitfähigkeit auf. Die vier Ecken der
Metallgrundplatte 12 haben Durchgangslöcher 15.
Die Hauptanschlüsse 20 bis 22 und die
Steueranschlüsse 16 sind auf einer oberen Oberfläche 18 des
Gehäuses 10 angeordnet und ragen hervor. Die Hauptanschlüsse 20 bis 22 sind
gegenüber der Seite des Gehäuses 10 um
90° gebogen und sind mit einer externen Busleiste (nicht ge zeigt)
durch einen Bolzen (etc.) verbunden. Die Steueranschlösse 16 sind
in Metallfedern 17 als leitende Federn eingeführt.
Ein Innendurchmesser der Metallfeder 17 hat annähernd
die gleiche Abmessung wie jene eines Außendurchmessers
des Steueranschlusses 16 und eine Innenfläche
der Metallfeder 17 hat Kontakt zu einer Seitenfläche
des Steueranschlusses 16 und dadurch wird eine elektrische Verbindung
zwischen der Feder 17 und dem Anschluss 16 hergestellt.
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Die
Metallfeder 17 ist aus einem Material wie beispielsweise
Phosphorbronze oder aus Stahlmaterial aufgebaut unter dem Gesichtspunkt
der Elastizität und Leitfähigkeit. Auf der Oberfläche
der Feder 17 wurde eine Ni-Plattierungs-Behandlung etc.
durchgeführt zum Verbessern der Leitfähigkeit
oder Korrosionsbeständigkeit.
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Ein
gedrucktes Substrat 30 ist so angeordnet, dass es einer
Gehäusedeckfläche 18 gegenüberliegt
und das gedruckte Substrat 30 weist Elektroden 31 in
den Abschnitten der Rückseitenoberfläche auf,
welche an die Steueranschlüsse 16 und die Metallfedern 17 stoßen.
Das gedruckte Substrat 30 weist in den vier Ecken Durchgangslöcher 35 in
einer Weise ähnlich zu der Metallgrundplatte 12 auf
und das gedruckte Substrat 30 ist an der Metallgrundplatte 12 über
Abstandshalter 60 mittels Bolzen 40 verbunden.
Das gedruckte Substrat 30 hat weiterhin eine U-Gestalt,
bei der der über den Hauptanschlüssen 20 bis 22 angesiedelte
Abschnitt ausgenommen ist und es ist so aufgebaut, dass eine Busleiste
etc. sogar in einem Befestigungszustand des gedruckten Substrats 30 problemlos
angebracht und abgenommen werden kann.
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Details
eines Aufbaus des Leistungshalbleitermoduls und die Anordnung des
gedruckten Substrates werden hier unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben. 2 ist
eine Seitenansicht des Leistungshalbleitermoduls, welche einen inneren Auf bau
veranschaulicht, indem ein Teil der Seitenfläche des Gehäuses 10 ausgeschnitten
ist, und 3 ist eine Seitenansicht zum
Darstellen eines Anordnungs- und Befestigungszustands des gedruckten Substrats 30.
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In 2 ist
ein isolierendes Substrat 80 auf der Metallgrundplatte 12 angeordnet.
Verdrahtungsmuster 81, 82 und 83 sind
auf dem isolierenden Substrat 80 ausgebildet. Ein IGBT-Chip 84 ist
auf dem Verdrahtungsmuster 82 durch ein Lötverfahren
etc. befestigt und weiterhin ist eine Kollektorelektrode der rückseitigen
Oberfläche elektrisch mit dem Verdrahtungsmuster 82 verbunden.
Eine Emitterelektrode 86 und eine Gateelektrode 87,
die auf einer vorderen Oberfläche des IGBT-Chip 84 ausgebildet
sind, sind elektrisch mit den Verdrahtungsmustern 81 und 83 über
Bonddrähte 85 bzw. 88 verbunden.
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Weiterhin
ist bei der Hauptelektrode 20 das untere Ende auf das Verdrahtungsmuster 82 gelötet und
des weiteren ist das über das Gehäuse 10 hinausragende
obere Ende um 90° umgebogen. Auf diese Weise ist ein externer
Kollektoranschluss für den Hauptstrom des IGBT ausgebildet.
Bei der Hauptelektrode 21 ist weiterhin das untere Ende
an das Verdrahtungsmuster 81 gelötet und das über
das Gehäuse 10 hinausragende obere Ende ist um
90° umgebogen. Auf diese Weise ist ein externer Emitteranschluss
für den Hauptstrom des IGBT ausgebildet. Weiterhin ist
bei dem Steueranschluss 16 das untere Ende auf das Verdrahtungsmuster 83 gelötet
und des weiteren ragt das obere Ende über das Gehäuse 10 hinaus.
Auf diese Weise ist ein externer Gateanschluss für ein
IGBT-Steuersignal ausgebildet. Der über die Außenseite
des Gehäuses 10 hinausragende Steueranschluss 16 ist
in die Metallfeder 17 eingeführt. Ein Innendurchmesser
der Metallfeder 17 hat annähernd die gleiche Abmessung
wie ein Außendurchmesser des Steueranschlusses 16 und
eine Innenfläche der Metallfeder 17 stellt einen
Kontakt zu einer Seitenfläche des Steueranschlusses 16 her. Dadurch
wird eine elektrische Verbindung zwischen der Feder 17 und
dem Anschluss 16 geschaffen.
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In 3 ist
das gedruckte Substrat 30 über dem Gehäuse 10 angeordnet
und über die Abstandshalter 60 durch die Bolzen 40 an
der Metallgrundplatte 12 befestigt. Die Elektroden 31 sind
auf einer Rückseitenoberfläche des gedruckten
Substrates 30 so angeordnet, dass sie gegen die Steueranschlüsse 16 und
die Metallfedern 17 stoßen und die Metallfedern 17 werden
durch das gedruckte Substrat zusammengedrückt und durch
die Federkraft auf die Elektroden 31 gedrückt.
Folglich muss ein Verwender des Leistungshalbleitermoduls keinen
Lötschritt (etc.) durchführen und erhält
eine gute elektrische Verbindung zwischen dem Leistungshalbleitermodul und
dem gedruckten Substrat, welches mit einer Steuerschaltung etc.
ausgerüstet ist.
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Ein
Kontaktzustand zwischen den metallischen Federn 17 und
den Elektroden 31 kann auf einfache Weise optimiert werden,
indem eine Länge der Metallfeder 17 geeignet gewählt
wird und die Federkraft eingestellt wird. Weiterhin erfährt
eine Deckfläche des Gehäuses 10 die Rückstellkraft
der Metallfedern 17, so dass eine mechanische Belastung
dem Lötverbindungsteil zwischen den Steueranschlüssen 16 und
dem Verdrahtungsmuster 83 nicht zugeführt wird
und die Langzeitzuverlässigkeit verbessert ist.
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4A bis 4C zeigen
Detailansichten des Steueranschlusses 16 und der Metallfeder 17 bei der
Ausführungsform. 4A ist
eine Vorderansicht des Steueranschlusses 16 und 4B ist
eine Seitenansicht des Steueranschlusses 16 und 4C ist eine
Draufsicht auf den Steueranschluss 16. Eine Querschnittsgestalt
des Steueranschlusses 16, der von dem Gehäuse 10 hervorragt,
ist eine Kreisgestalt und ein Innendurchmesser der Metallfeder 17 ist
annähernd gleich einem Querschnittsdurchmesser des Steueranschlusses 16.
Da eine Innenfläche der Me tallfeder 17 einen Kontakt
zu dem gesamten Umfang einer Seitenfläche des Steueranschlusses 16 herstellt,
ist eine Kontaktfläche groß und eine gute elektrische
Verbindung zwischen der Feder 17 und dem Anschluss 16 kann
erhalten werden.
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Wie
in 5A bis 5C gezeigt,
kann die Form eines Querschnitts eines Steueranschlusses 161 des
von dem Gehäuse 10 hervorragenden Abschnitts eine
viereckige Form sein. Wie in 5C gezeigt,
kann in diesem Fall ein Innendurchmesser einer Metallfeder 17 annähernd
gleich einer Diagonallänge der viereckigen Form sein, welches
die Querschnittsform dieses Steueranschlusses 161 ist und der
Innendurchmesser einer Metallfeder 17 kann so gestaltet
sein, dass die Metallfeder 17 an vier Stellen bzw. Punkten
Kontakt zu dem Steueranschluss 161 hat. Durch solch einen
Aufbau kann beim Formen des Steueranschlusses 161 der Steueranschluss 161 auf
verhältnismäßig einfache Weise realisiert werden
durch beispielsweise ein Verfahren des Stanzens und Pressens einer
Metallplatte.
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Zweite Ausführungsform
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6 und 7 zeigen
eine Seitenansicht eines Leistungshalbleitermoduls bei einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung und eine Seitenansicht zum Zeitpunkt der Anordnung
eines gedruckten Substrates zum Steuern des Moduls. In jeder der
Ansichten sind zusätzlich die gleichen Bezugszeichen den
gleichen Konfigurationen wie jenen der ersten Ausführungsform
zugewiesen und eine doppelte Beschreibung wird unterlassen.
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Bei
der ersten Ausführungsform war eine freie Länge
der Metallfeder 17 länger als eine Höhe eines
Abschnitts des Steueranschlusses 16, der von einer Deckfläche
des Gehäuses 10 hervorragt. Bei solch einer Konfiguration
gab es Fälle, in denen bei der Anbringung des gedruckten
Substrats 30 ein Kontaktzu stand zwischen den Metallfedern 17 und den
Elektroden 31 der Rückseitenoberfläche
des gedruckten Substrates 30 nicht visuell überprüft
werden kann und ein Anordnungsabstand zwischen dem gedruckten Substrat 30 und
dem Leistungshalbleitermodul ist durch die Höhe begrenzt,
um die der Steueranschluss 16 hervorragt.
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Die
zweite Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass
eine freie Länge einer Metallfeder 171 kürzer
gewählt ist als die Höhe, um die ein Steueranschluss 162 hervorragt,
wie in 6 gezeigt. Die Details werden hier im folgenden
unter Bezugnahme auf 7 und 8 beschrieben.
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In 7 ist
bei einer Elektrode 310 ein Durchgangsloch 311 entsprechend
der Position des Steueranschlusses 162 eines gedruckten
Substrats 300 angeordnet. Wenn das gedruckte Substrat 300 platziert
wird, wird das obere Ende des Steueranschlusses 162 in
das Durchgangsloch 311 eingeführt. Weiterhin ist
ein Durchmesser des Durchgangsloches 311 größer
als ein Innendurchmesser des Steueranschlusses 162 oder
annähernd gleich dem Innendurchmesser. Ebenfalls ist der
Durchmesser des Steueranschlusses 162 kleiner als ein Außendurchmesser
der Metallfeder 171.
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In 8 wird
der Steueranschluss 162 in das Durchgangsloch 311 eingeführt
und zu dieser Zeit ist der Steueranschluss 162 länger
als die Metallfeder 171, so dass es einfach wird, den Steueranschluss 162 in
das Durchgangsloch 311 einzuführen. Danach wird
die Metallfeder 171 durch das gedruckte Substrat 300 zusammengedrückt
und der Steueranschluss 162, der sich durch das Durchgangsloch 311 erstreckt,
kann von einer vorderseitigen Fläche des gedruckten Substrates 300 visuell überprüft
werden, so dass überprüft werden kann, ob die
Metallfeder 171 korrekt gegen die Elektrode 310 auf
der rückseitigen Oberfläche stößt.
Der Steueranschluss 162 wird außerdem in einem
Zu stand platziert, in dem er sich durch das gedruckte Substrat 300 erstreckt,
so dass ein Anordnungsabstand zwischen dem gedruckten Substrat 300 und
dem Leistungshalbleitermodul nicht durch eine Höhe begrenzt
ist, um die der Steueranschluss 162 hervorragt. Eine Höhe
eines Abstandshalters 60 kann geeignet gewählt
werden, so dass ein Abstand zwischen dem gedruckten Substrat und dem
Modul frei gewählt werden kann und ein Vorteil der Verbesserung
der Flexibilität beim Auslegen der Abmessungen durch einen
Verwender wird erhalten.
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Dritte Ausführungsform
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9 und 10 zeigen
Seitenansichten von Metallfedern und Steueranschlüssen
eines Leistungshalbleitermoduls bei einer dritten Ausführungsform
der Erfindung. Die vorliegende Ausführungsform ist dadurch
gekennzeichnet, dass ein sich verjüngender Vorsprung in
einem Grundabschnitt eines Steueranschlusses als ein Befestigungsmechanismus
einer metallischen Feder 171 angeordnet ist.
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Bei
der ersten und zweiten Ausführungsform wurde lediglich
der Steueranschluss 16 mit einer einzigen Dicke in die
Metallfeder 17 eingeführt und ihre Befestigung
wurde lediglich durch Reibung zwischen der Metallfeder 17 und
dem Steueranschluss 16 erreicht. Deshalb gab es Fälle,
in denen die Metallfeder 17 einfach von dem Steueranschluss 16 abgelöst werden
konnte, wenn die Metallfeder 17 nach oben gezogen wurde.
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In 9 ist in einem Stammabschnitt bzw. Grundabschnitt
eines Steueranschlusses 162, dessen Querschnittsform ein
Kreis ist, ein sich verjüngender Vorsprung 200 angeordnet,
bei dem der obere Abschnitt dünner ist und der untere Abschnitt
allmählich dicker wird. Wenn der Steueranschluss 162 in
die Metallfeder 171 eingeführt wird, wird die
Metallfeder 171 durch den Vorsprung 200 radial
gedrückt, so dass er in die Metallfeder 171 auf
einfache Weise eingeführt werden kann. Sogar wenn nach
dem Einsetzen die Metallfeder 171 nach oben gezogen wird, ist
ein Teil der Feder an den dicken Abschnitt des unteren Abschnitts
des Vorsprungs 200 geklemmt, so dass die Metallfeder 171 nicht
auf einfache Weise abgelöst wird.
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Der
Vorsprung 200 kann in dem Steueranschluss 162 an
irgendeiner Position angeordnet sein, solange die Feder an dieser
Position klemmt, bzw. einhakt, wenn er in die Metallfeder 171 eingeführt wird.
Vorzugsweise ist jedoch der Vorsprung 200 in dem Grundabschnitt
bzw. Stammabschnitt bzw. Wurzelabschnitt angeordnet, wo der Vorsprung 200 nicht mit
einem Durchgangsloch 311 zusammenwirkt beim Platzieren
eines gedruckten Substrates 300 mit dem Durchgangsloch 311,
wie es bei der zweiten Ausführungsform gezeigt ist.
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10 ist ein Beispiel, bei dem ein sich
verjüngender Abschnitt 210 in einer Seitenfläche
eines Steueranschlusses 163 angeordnet ist, wenn eine Querschnittsform
des Steueranschlusses 163 eine viereckige Form ist. Der
Steueranschluss 163 und der Vorsprung 210 können
gleichzeitig einstückig auf verhältnismäßig
einfache Weise ausgeformt werden durch beispielsweise ein Verfahren
des Stanzens und Pressens einer Metallplatte.
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Vierte Ausführungsform
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Bei
der zweiten Ausführungsform ist ein Durchmesser des Durchgangsloches 311,
das in dem gedruckten Substrat 300 angeordnet ist, größer als
ein Innendurchmesser des Steueranschlusses 162 oder annähernd
gleich dem Innendurchmesser. Weiterhin ist der Durchmesser des Durchgangsloches 311 kleiner
als ein Außendurchmesser der metallischen Feder 171.
Der Spielraum bei der Dimensionierung ist jedoch lediglich eine
Dicke des Federmate rials der Metallfeder 171 und eine hohe
Präzision beim Anordnen ist erforderlich. Wenn der Durchmesser
des Durchgangsloches 311 größer als der
Außendurchmesser der Metallfeder 171 ist, gibt
es Fälle, in denen die Metallfeder 171 selbst
sowie der Steueranschluss 161 in das Durchgangsloch 311 eindringen
und die Metallfeder 171 keinen Kontakt zu der Elektrode 310 der
rückseitigen Oberfläche des gedruckten Substrats 300 herstellt.
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11 zeigt
eine Seitenansicht einer Metallfeder und eines Steueranschlusses
eines Leistungshalbleitermoduls bei einer vierten Ausführungsform der
Erfindung. Weiterhin zeigt 12 eine
Seitenansicht zu dem Zeitpunkt der Befestigung eines gedruckten
Substrats 300 an dem Leistungshalbleitermodul bei der vorliegenden
Ausführungsform. Die Ausführungsform hat eine
sich umgekehrt verjüngende Metallfeder 172, bei
der ein oberer Abschnitt der Metallfeder 172, das heißt
das obere Ende 173, welches einen Kontakt zu dem gedruckten
Substrat 300 herstellt, aufgeweitet ist und der Innendurchmesser größer
ist als ein Durchmesser eines Steueranschlusses 162 oder
eines Durchgangslochs 311, welches in dem platzierten gedruckten
Substrat 300 angeordnet ist.
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Sogar
wenn eine Abmessung des Durchgangslochs 311 geringfügig
größer ist, dringt durch solch einen Aufbau die
Metallfeder 172 nicht in das Durchgangsloch 311 ein
und, wie in 12 gezeigt, die Wirkung wird
erzielt, dass ein Kontakt zu der Elektrode 310 sicher beibehalten
wird.
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Fünfte Ausführungsform
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13 zeigt
eine Seitenansicht einer Metallfeder und eines Steueranschlusses
eines Leistungshalbleitermoduls bei einer fünften Ausführungsform der
Erfindung. Weiterhin zeigt 14 eine
Seitenansicht zu dem Zeitpunkt der Befestigung eines gedruckten
Substrats 300 an dem Leistungshalbleitermodul bei der vorliegenden
Ausführungsform. Wie in 13 gezeigt
kann eine Komprimierungsbetrag-Überprüfungseinheit 164 wie
beispielsweise eine farbige Marke oder eine Kerbmarke bzw. Gravurmarke
in einer vorbestimmten Höhe an dem Steueranschluss 163 angeordnet
sein. Durch solch eine Konfiguration kann ein vorbestimmter Komprimierungsbetrag überprüft
werden, wenn eine Metallfeder 171 komprimiert wird und
der Steueranschluss 163 an einer vorderen Oberfläche
erscheint und die Metallfeder 171 weiter komprimiert wird
bis zu einer Stelle, bei der zum Zeitpunkt der Platzierung des gedruckten
Substrats 300 die Komprimierungsbetrags-Überprüfungseinheit 164 visuell überprüft
werden kann, wie in 14 gezeigt.
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Oben
wurden konkrete Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen
beschränkt und zahlreiche Abwandlungen können
vorgenommen werden. Beispielsweise wurde bei der Erfindung das Beispiel
gezeigt, bei dem ein IGBT als ein Leistungshalbleiterelement verwendet
wird. Es können jedoch Leistungshalbleiterelemente (beispielsweise
ein MOSFET oder ein Leistungstransistor) mit anderen Steuerelektroden
verwendet werden, so dass diese Leistungshalbleiterelemente in der
Erfindung enthalten sind. Weiterhin wurde bei der Erfindung ebenfalls das
Beispiel gezeigt, bei dem eine Metallfeder als leitende Feder verwendet
wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Metall beschränkt
und beispielsweise kann eine Plastikfeder verwendet werden, bei
welcher eine Metallbeschichtung auf der Oberfläche durchgeführt wird,
solange die Plastikfeder Leitfähigkeit und Elastizität
als Feder aufweist, so dass auch Plastikfedern in der Erfindung
enthalten sind. Weiterhin wurde bei der Erfindung das Beispiel gezeigt,
bei dem ein IGBT-Modul als Leistungshalbleitermodul verwendet wird.
Fachleuten kommt jedoch auf einfache Weise in den Sinn, Mittel mit
einem Steueranschluss wie bei spielsweise ein IPM (intelligentes
Leistungsmodul) einschließlich eines IC für die
Steuerung bei der Erfindung zu verwenden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2001-144249
A [0003]
- - JP 2006-165499 A [0003]