DE102017107117B3 - Power semiconductor module with switching device and arrangement hereby - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Leistungshalbleitermodul vorgestellt, das ausgebildet ist mit einem Gehäuse, mit einer Schalteinrichtung, mit einem in dem Gehäuse angeordneten Substrat, mit einer Verbindungseinrichtung, mit Anschlusseinrichtungen und mit einer in Normalenrichtung des Substrats beweglichen und im Gehäuse angeordneten Druckeinrichtung, wobei das Substrat gegeneinander elektrisch isolierte Leiterbahnen aufweist, wobei auf einer Leiterbahn ein Leistungshalbleiterbauelement angeordnet und elektrisch leitend damit verbunden ist, wobei die Schalteinrichtung mittels der Verbindungseinrichtung intern schaltungsgerecht verbunden ist, wobei die Druckeinrichtung einen starren Grundkörper sowie einen ersten Elastischer Druckkörper und einen zweiten Elastischer Druckkörper aufweist, wobei der erste Elastischer Druckkörper in Normalenrichtung des Substrats weg von dem Substrat aus dem Grundkörper herausragt und wobei der zweite Elastischer Druckkörper in Normalenrichtung des Substrats hin auf das Substrat aus dem Grundkörper herausragt, wobei der erste elastische Druckkörper und der zweite elastische Druckkörper einstückig ausgebildet sind und wobei das Gehäuse Befestigungseinrichtungen zur Anordnung des Leistungshalbleitermoduls auf einer Kühleinrichtung aufweist.The invention relates to a power semiconductor module which is designed with a housing, with a switching device, with a substrate arranged in the housing, with a connection device, with connection devices and with a pressure device which is movable in the normal direction of the substrate and arranged in the housing, wherein the substrate is electrically mutually electric insulated conductor tracks, wherein on a conductor track, a power semiconductor component is arranged and electrically conductively connected thereto, wherein the switching means is internally connected circuit by means of the connecting means, wherein the pressure device comprises a rigid body and a first elastic pressure body and a second elastic pressure body, wherein the first Elastic pressure body protrudes in the normal direction of the substrate away from the substrate from the base body and wherein the second elastic pressure body in the normal direction of the substrate down to d as the substrate protrudes from the base body, wherein the first elastic pressure body and the second elastic pressure body are integrally formed, and wherein the housing has fastening means for arranging the power semiconductor module on a cooling device.

Description

Die Erfindung beschreibt ein Leistungshalbleitermodul mit mindestens einer Schalteinrichtung, die die Basiszelle des Leistungshalbleitermoduls bildet. Weiterhin wird eine Anordnung mit einem derartigen Leistungshalbleitermodul beschrieben.The invention describes a power semiconductor module with at least one switching device, which forms the base cell of the power semiconductor module. Furthermore, an arrangement with such a power semiconductor module will be described.

Aus dem Stand der Technik, beispielhaft offenbart in der DE10 2014 106 570 A1 , ist ein Leistungshalbleitermodul und eine Anordnung hiermit bekannt, wobei das Leistungshalbleitermodul ausgebildet ist mit einem Gehäuse, einer Schalteinrichtung mit einem dem Gehäuse verbundenen Substrat, einem hierauf angeordneten Leistungshalbleiterbauelement, einer Verbindungseinrichtung, Lastanschlusseinrichtungen und einer gegen das Gehäuse beweglich ausgebildeten Druckeinrichtung. Hierbei weist das Substrat eine erste mittige Durchgangsöffnung sowie gegeneinander elektrisch isolierte Leiterbahnen auf, wobei auf einer Leiterbahn ein Leistungshalbleiterbauelement angeordnet ist. Hierbei weist die Verbindungseinrichtung eine erste und eine zweite Hauptfläche auf und ist mit einer elektrisch leitenden Folie ausgebildet. Weiterhin weist die Druckeinrichtung einen elastischen Druckkörper mit einer zweiten zur ersten fluchtenden Durchgangsöffnung und mit einer ersten Ausnehmung auf aus der ein Druckelement hervorstehend angeordnet ist, wobei das Druckelement auf einen Abschnitt der zweiten Hauptfläche der Verbindungseinrichtung drückt und hierbei dieser Abschnitt in Projektion entlang der Normalenrichtung des Substrats innerhalb der Fläche des Leistungshalbleiterbauelements angeordnet ist. Hierbei sind die erste und zweite Durchgangsöffnung dazu ausgebildet ein Befestigungsmittel aufzunehmen, das das Leistungshalbleitermodul in der Anordnung auf einer Kühleinrichtung kraftschlüssig befestigt.From the prior art, disclosed by way of example in the DE10 2014 106 570 A1 , a power semiconductor module and an arrangement thereof is known, wherein the power semiconductor module is formed with a housing, a switching device with a substrate connected to the housing, a power semiconductor component arranged thereon, a connection device, load connection devices and a pressure device movably formed against the housing. In this case, the substrate has a first central passage opening as well as against one another electrically insulated conductor tracks, wherein a power semiconductor component is arranged on a conductor track. In this case, the connecting device has a first and a second main surface and is formed with an electrically conductive film. Furthermore, the pressure device has an elastic pressure body with a second aligned through opening and with a first recess from which a pressure element is protruding, wherein the pressure element presses on a portion of the second major surface of the connecting device and this section in projection along the normal direction of Substrate is disposed within the surface of the power semiconductor device. Here, the first and second through openings are adapted to receive a fastening means which frictionally secures the power semiconductor module in the arrangement on a cooling device.

In der DE 10 2013 104 950 B3 wird ein Leistungshalbleitermodul in Druckkontaktausführung mit einer leistungselektronischen Schalteinrichtung, einem Gehäuse, nach außen führenden ersten Lastanschlusselementen und mit einer ersten Druckeinrichtung offenbart. Hierbei weist die Schalteinrichtung ein Substrat mit einem Leistungshalbleiterbauelement, eine interne Verbindungseinrichtung, interne zweite Lastanschlusseinrichtungen und eine zweite Druckeinrichtung auf. Die Verbindungseinrichtung ist als Folienverbund ausgebildet. Die zweite Druckeinrichtung wiest einen Druckkörper mit einer ersten Ausnehmung auf, der ein erstes Druckelement in Richtung der Leistungshalbleiterbauelemente hervorstehend aufweist, wobei das Druckelement auf einen Abschnitt der der Verbindungseinrichtung drückt und hierbei dieser Abschnitt in Projektion entlang der Normalenrichtung des Leistungshalbleiterbauelements innerhalb der Fläche des Leistungshalbleiterbauelements angeordnet ist. Weiterhin sind die ersten Lastanschlusseinrichtungen mit auf der Oberseite des Druckkörpers angeordneten Lastkontaktstellen der zweiten Lastanschlusseinrichtungen polaritätsgerecht direkt elektrisch verbunden.In the DE 10 2013 104 950 B3 a power semiconductor module is disclosed in pressure contact with a power electronic switching device, a housing, outwardly leading first load connection elements and with a first printing device. In this case, the switching device has a substrate with a power semiconductor component, an internal connection device, internal second load connection devices and a second pressure device. The connecting device is designed as a film composite. The second printing device comprises a pressure body having a first recess which has a first pressure element projecting in the direction of the power semiconductor components, wherein the pressure element presses on a portion of the connection device and this section is arranged in projection along the normal direction of the power semiconductor device within the surface of the power semiconductor device is. Furthermore, the first Lastanschlusseinrichtungen are connected to the top of the pressure body arranged load contact points of the second Lastanschlusseinrichtungen polarity directly electrically connected.

Daneben ist auch aus der DE 10 2009 002 191 A1 ein Leistungshalbleitermodul mit einem Gehäuse und einer darin angeordneten Druckeinrichtung bekannt.Besides that is also from the DE 10 2009 002 191 A1 a power semiconductor module with a housing and a printing device arranged therein known.

In Kenntnis der genannten Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Leistungshalbleitermodul, sowie eine Anordnung hiermit, mit mindestens einer Schalteinrichtung vorzustellen, wobei die Druckeinleitung auf die Schalteinrichtung besonders einfach und effektiv erfolgt.In view of the circumstances mentioned, the invention has for its object to present a power semiconductor module, and an arrangement hereby, with at least one switching device, wherein the pressure introduction to the switching device is particularly simple and effective.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Leistungshalbleitermodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen beschrieben.This object is achieved by a power semiconductor module having the features of claim 1, and by an arrangement with the features of claim 10. Preferred embodiments are described in the respective dependent claims.

Das erfindungsgemäße Leistungshalbleitermodul ist ausgebildet mit einem Gehäuse, mit einer Schalteinrichtung, mit einem in dem Gehäuse angeordneten Substrat, mit einer Verbindungseinrichtung, mit Anschlusseinrichtungen und mit einer in Normalenrichtung des Substrats beweglichen und im Gehäuse angeordneten Druckeinrichtung, wobei das Substrat gegeneinander elektrisch isolierte Leiterbahnen aufweist, wobei auf einer Leiterbahn ein Leistungshalbleiterbauelement angeordnet und elektrisch leitend damit verbunden ist, wobei die Schalteinrichtung mittels der Verbindungseinrichtung intern schaltungsgerecht verbunden ist, wobei die Druckeinrichtung einen starren Grundkörper sowie einen ersten Elastischer Druckkörper und einen zweiten Elastischer Druckkörper aufweist, wobei der erste Elastischer Druckkörper in Normalenrichtung des Substrats weg von dem Substrat aus dem Grundkörper herausragt und wobei der zweite Elastischer Druckkörper in Normalenrichtung des Substrats hin auf das Substrat aus dem Grundkörper herausragt und wobei das Gehäuse Befestigungseinrichtungen zur Anordnung des Leistungshalbleitermoduls auf einer Kühleinrichtung aufweist.The power semiconductor module according to the invention is embodied with a housing, with a switching device, with a substrate arranged in the housing, with a connection device, with connection devices and with a pressure device which is movable in the normal direction of the substrate and arranged in the housing, the substrate having electrically insulated conductor tracks against each other, wherein on a conductor track, a power semiconductor device is arranged and electrically conductively connected thereto, wherein the switching means is internally connected circuit by means of the connecting device, wherein the pressure device comprises a rigid body and a first elastic pressure body and a second elastic pressure body, wherein the first elastic pressure body in the normal direction protruding from the substrate away from the base body and the second elastic pressure body in the normal direction of the substrate toward the sub strat protrudes from the base body and wherein the housing has fastening means for arranging the power semiconductor module on a cooling device.

Selbstverständlich können, sofern dies nicht per se ausgeschlossen ist, die im Singular genannten Merkmale, insbesondere die jeweiligen elastischen Druckkörper, das Leistungshalbleiterbauelement, und die Verbindungseinrichtung auch mehrfach in dem erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermodul vorhanden sein. Insbesondere können mehrere Leistungshalbleiterbauelemente auf einer oder mehreren Leiterbahnen eines Substrats angeordnet sein.Of course, unless this is excluded per se, the features mentioned in the singular, in particular the respective elastic pressure body, the power semiconductor component, and the connecting device may also be present several times in the power semiconductor module according to the invention. In particular, a plurality of power semiconductor components may be arranged on one or more tracks of a substrate.

Das genannte Gehäuse ist nicht zwangsläufig als ein das Substrat allseits umschließendes Gehäuse ausgebildet, wie es fachüblich ist für ein Leistungshalbleitermodul. Das Gehäuse kann, insbesondere falls das Leistungshalbleitermodul Teil eines größeren Systems, insbesondere mit einer Mehrzahl von Leistungshalbleitermodulen, ist auch als ein skeletartiges Gehäuse ausgebildet sein. Hierbei sind dann nur wesentliche und notwendige Teile des Gehäuses ausgebildet, wobei insbesondere geschlossenen Seitenflächen nicht notwendig sind. Said housing is not necessarily designed as a housing surrounding the substrate on all sides, as is customary for a power semiconductor module. The housing can, in particular if the power semiconductor module is part of a larger system, in particular with a plurality of power semiconductor modules, also be designed as a skeletal housing. Here then only essential and necessary parts of the housing are formed, in particular closed side surfaces are not necessary.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Verbindungseinrichtung als Folienstapel mit mindestens einer elektrisch leitenden und mindestens einer elektrisch isolierenden Folie ausgebildet ist, wobei die leitenden Folien und isolierenden Folien alternierend angeordnet sind. In einer Alternative kann die Verbindungseinrichtung als Metallformkörper, vorzugsweise als flächiger Metallformkörper oder als Bondband ausgebildet sein.In a preferred embodiment, the connecting device is designed as a film stack with at least one electrically conductive and at least one electrically insulating film, wherein the conductive films and insulating films are arranged alternately. In an alternative, the connecting device may be formed as a metal shaped body, preferably as a flat metal shaped body or as a bonding band.

Erindungsgemäß sind der erste elastische Druckkörper und der zweite elastische Druckkörper einstückig ausgebildet. Dies kann vorteilhaft erreicht sein, indem beide elastische Druckkörper in einem Herstellungsschritt in den Grundkörper eingespritzt sind.According to the invention, the first elastic pressure body and the second elastic pressure body are integrally formed. This can be advantageously achieved by both elastic pressure body are injected in a manufacturing step in the body.

Es kann vorteilhaft sein, wenn das Substrat auf seiner dem Inneren des Leistungshalbleitermoduls abgewandten Seite eine metallische Grundplatte aufweist.It may be advantageous if the substrate has a metallic base plate on its side facing away from the interior of the power semiconductor module.

Auch kann es vorteilhaft sein, wenn der Grundkörper seitliche Begrenzungseinrichtungen aufweist, die insbesondere die seitliche Ausdehnung des zweiten elastischen Druckkörpers beschränken.It may also be advantageous if the base body has lateral limiting devices which in particular limit the lateral extent of the second elastic pressure body.

Der Grundkörper kann aus einem Isolierstoff, vorzugsweise einem hochtemperaturbeständigen, vorzugsweise thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus Polyphenylensulfid bestehen. Alternativ kann der Grundkörper auch aus einem Metallformkörper bestehen. Die elastischen Druckkörper können aus einem Elastomer, vorzugsweise einem Silikonelastomer, insbesondere aus einem vernetzten Flüssig-Silikon, bestehen. Besonders bevorzugt ist es, wenn beide elastische Druckkörper aus dem gleichen Werkstoff bestehen.The main body can consist of an insulating material, preferably a high-temperature resistant, preferably thermoplastic, plastic, in particular polyphenylene sulfide. Alternatively, the base body may also consist of a metal molding. The elastic pressure bodies may consist of an elastomer, preferably a silicone elastomer, in particular a crosslinked liquid silicone. It is particularly preferred if both elastic pressure bodies consist of the same material.

Es ist besonders bevorzugt, wenn der erste elastische Druckkörper eine größere wirksame Höhe aufweist als der zweite elastische Druckkörper. Unter der wirksamen Höhe soll diejenige verstanden werden in die für die Deformation des elastischen Druckkörpers zur Verfügung steht. Dies ist insbesondere diejenige Höhe die über die umgebende Oberfläche des Grundkörpers hervorsteht, bzw. aus dem Grundkörper herausragt.It is particularly preferred if the first elastic pressure body has a greater effective height than the second elastic pressure body. The effective height should be understood to mean that in which there is available for the deformation of the elastic pressure body. This is in particular that height which projects beyond the surrounding surface of the main body, or protrudes from the main body.

Es kann auch vorteilhaft sein, wenn das Gehäuse erste Führungselemente und die Druckeinrichtung zweite Führungselemente aufweist, wobei diese ersten und zweiten Führungselemente zueinander korrespondierend angeordnet und dazu ausgebildet sind eine Bewegung der Druckeinrichtung zum Gehäuse in Normalenrichtung zu führen.It can also be advantageous if the housing has first guide elements and the pressure device has second guide elements, wherein these first and second guide elements are arranged corresponding to one another and designed to move the pressure device toward the housing in the normal direction.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist ausgebildet mit einem oben beschriebenen Leistungshalbleitermodul, mit einer Kühleinrichtung und mit einem Befestigungsmittel, wobei das Befestigungsmittel in die Befestigungseinrichtung, die Teil des Gehäuses ist, eingreift und somit das Leistungshalbleitermodul auf der Kühleinrichtung fixiert und das Gehäuse einen ersten Druck auf den ersten elastischen Druckkörper ausübt, der zweite elastischer Druckkörper diesen Druck als zweiten Druck auf das Substrat überträgt und somit schließlich das Substrat mittels eines dritten Drucks auf die Kühleinrichtung gedrückt wird.The inventive arrangement is formed with a power semiconductor module described above, with a cooling device and with a fastening means, wherein the fastening means engages in the fastening device which is part of the housing, and thus fixes the power semiconductor module on the cooling device and the housing a first pressure on the first elastic pressure body exerts, the second elastic pressure body transmits this pressure as a second pressure on the substrate and thus finally the substrate is pressed by means of a third pressure on the cooling device.

Hierbei kann der Druck des zweiten elastischen Druckkörpers auf das Substrat mittelbar ausgeübt werden, indem der Druck auf Verbindungseinrichtung ausgeübt wird.In this case, the pressure of the second elastic pressure body can be exerted indirectly on the substrate by the pressure is exerted on connecting means.

Es kann aber auch der Druck des zweiten elastischen Druckkörpers auf das Substrat unmittelbar ausgeübt werden.However, it is also possible for the pressure of the second elastic pressure body to be exerted directly on the substrate.

Bevorzugt ist es, wenn zwischen Substrat und der Kühleinrichtung eine Wärmeleitpaste mit einer Dicke von weniger als 20µm, insbesondere von weniger als 10µm, insbesondere von weniger als 5µm angeordnet ist.It is preferred if between the substrate and the cooling device, a thermal paste with a thickness of less than 20 .mu.m, in particular less than 10 .mu.m, in particular less than 5 .mu.m is arranged.

Bevorzugt ist es weiterhin, wenn das Gehäuse des Leistungshalbleitermoduls mindesten einen Zapfen aufweist, der in einer zugeordneten Ausnehmung der Kühleinrichtung hineinragt und dazu ausgebildet ist ein Verdrehen des Gehäuses gegen die Kühleinrichtung zu verhindern.It is furthermore preferred if the housing of the power semiconductor module has at least one pin which projects into an associated recess of the cooling device and is designed to prevent the housing from rotating against the cooling device.

Weitere Erläuterungen der Erfindung, vorteilhafte Einzelheiten und Merkmale, ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den 1 bis 5 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung, oder von jeweiligen Teilen hiervon.

  • 1 zeigt eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls in einer erfindungsgemäßen Anordnung.
  • 2 zeigt eine nicht mit Druck beaufschlagte erste Druckeinrichtung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls.
  • 3 und 4 zeigt eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls in einer erfindungsgemäßen Anordnung in Explosionsdarstellung bzw. in Normaldarstellung.
  • 5 zeigt eine mit Druck beaufschlagte zweite Druckeinrichtung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls.
Further explanations of the invention, advantageous details and features, will become apparent from the following description of the in the 1 to 5 schematically illustrated embodiments of the invention, or of respective parts thereof.
  • 1 shows a first embodiment of a power semiconductor module according to the invention in an inventive arrangement.
  • 2 shows a not pressurized first printing device of a power semiconductor module according to the invention.
  • 3 and 4 shows a second embodiment of a power semiconductor module according to the invention in an inventive Arrangement in exploded view or in normal representation.
  • 5 shows a pressurized second pressure device of a power semiconductor module according to the invention.

1 zeigt eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls 1 in einer erfindungsgemäßen Anordnung 10. Dargestellt ist ein grundsätzlich fachüblich ausgebildetes Substrat 2 mit einem Isolierstoffkörper 20 und hierauf angeordneten jeweils elektrisch voneinander isolierten Leiterbahnen 22, die im Betrieb unterschiedliche Potentiale, insbesondere Lastpotentiale, aber auch Hilfs-, insbesondere Schalt- und Messpotentiale, der Schalteinrichtung 100 aufweisen. Konkret dargestellt sind hier drei Leiterbahnen 22 mit Lastpotentialen wie sie für eine Halbbrückentopologie typisch sind. 1 shows a first embodiment of a power semiconductor module according to the invention 1 in an arrangement according to the invention 10 , Shown is a fundamentally customarily trained substrate 2 with an insulating body 20 and arranged thereon each electrically insulated from each other interconnects 22 , the operating different potentials, in particular load potentials, but also auxiliary, in particular switching and measuring potentials, the switching device 100 exhibit. Concretely represented here are three tracks 22 with load potentials typical of a half-bridge topology.

Auf zwei Leiterbahnen 22 sind jeweils Leistungshalbleiterbauelemente 26, hier Leistungsschalter angeordnet, die fachüblich als Einzelschalter, beispielhaft als MOS-FET, oder als IGBT mit antiparallel geschalteter Leistungsdiode, wie hier dargestellt, ausgebildet sind. Die Leistungshalbleiterbauelemente 26 sind hier stoffschlüssig, bevorzugt mittels einer Sinterverbindung, mit den Leiterbahnen 22 elektrisch leitend verbunden.On two tracks 22 are each power semiconductor devices 26 Here, circuit breakers arranged, which are customary as a single switch, for example as a MOS-FET, or as IGBT with anti-parallel connected power diode, as shown here, are formed. The power semiconductor components 26 are here materially bonded, preferably by means of a sintered connection, with the conductor tracks 22 electrically connected.

Die internen Verbindungen der Schalteinrichtung 100 sind hier ausgebildet mittels einer Verbindungseinrichtung 3 aus einem fachüblichen Folienverbund 30. Dieser Folienverbund 30 verbindet insbesondere die jeweiligen Leistungshalbleiterbauelemente 26, genauer deren Kontaktflächen auf der dem Substrat 2 abgewandten Seite, mit Leiterbahnen 22 des Substrats 2. In bevorzugter Ausgestaltung ist der Folienverbund 30 lokal mit den Kontaktflächen mittels einer Sinterverbindung stoffschlüssig verbunden. Selbstverständlich können gleichartig auch Verbindungen zwischen Leistungshalbleiterbauelementen 26 und zwischen Leiterbahnen 22 des Substrats 2 ausgebildet werden. Insbesondere bei Drucksinterverbindungen ist es vorteilhaft, wie dargestellt, eine isolierende Masse 28 am Randbereich der Leistungshalbleiterbauelemente 26 anzuordnen. Diese isolierende Masse 28 kann auch in den Zwischenräumen zwischen den Leiterbahnen 22 angeordnet sein. Das Substrat 2 ist auf einer metallischen, vorzugsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ausgebildeten Grundplatte 24 angeordnet und stoffschlüssig damit verbunden. Hierzu kann das Substrat fachüblich auf seiner der Grundplatte zugewandten Seite noch eine weitere metallische Kaschierung aufweisen. Das Gehäuse 6 des Leistungshalbleitermoduls weist einen Zapfen 68 auf, der in eine zugeordnete Ausnehmung der Kühleinrichtung 8 hineinragt und dazu ausgebildet ist, insbesondere bei der Montage des Leistungshalbleitermoduls 1 im Rahmen der Anordnung 10, ein Verdrehen des Gehäuses 6 gegen die Kühleinrichtung 8 zu verhindern.The internal connections of the switching device 100 are formed here by means of a connecting device 3 from a customary film composite 30 , This film composite 30 in particular, connects the respective power semiconductor components 26 , more precisely their contact surfaces on the substrate 2 opposite side, with tracks 22 of the substrate 2 , In a preferred embodiment of the film composite 30 locally cohesively connected to the contact surfaces by means of a sintered connection. Of course, similar connections between power semiconductor devices 26 and between tracks 22 of the substrate 2 be formed. In particular, in the case of pressure sintered connections, it is advantageous, as shown, an insulating mass 28 at the edge region of the power semiconductor components 26 to arrange. This insulating mass 28 can also be arranged in the spaces between the tracks 22. The substrate 2 is on a metallic, preferably made of copper or a copper alloy base plate 24 arranged and materially connected to it. For this purpose, the substrate may have a further metallic lamination on its side facing the base plate. The housing 6 the power semiconductor module has a pin 68 on, in an associated recess of the cooling device 8th protrudes and is designed to, in particular during assembly of the power semiconductor module 1 in the context of the arrangement 10 , a twisting of the housing 6 against the cooling device 8th to prevent.

Zur externen elektrischen Anbindung weist das Leistungshalbleitermodul 1 Last- und Hilfsanschlusselemente auf, wobei hier nur die Lastanschlusselemente 4 dargestellt sind. Diese Lastanschlusselemente 4 sind rein beispielhaft als Metallformkörper ausgebildet, die mit einem Kontaktfuß mit einer Leiterbahn 22 des Substrats 2 stoffschlüssig, vorteilhafterweise ebenfalls mittels einer Sinterverbindung, verbunden sind. Die externe Verbindung wird hier fachüblich mittels einer Schraubverbindung 40 ausgebildet. Grundsätzlich können auch Teile der Verbindungseinrichtung 3 selbst als Last- oder Hilfsanschlusselemente ausgebildet sein. Die Hilfsanschlusselemente, wie Gate- oder Sensoranschlüsse, können im Übrigen fachüblich ausgebildet sein.For external electrical connection, the power semiconductor module 1 Load and auxiliary connection elements, in which case only the load connection elements 4 are shown. These load connection elements 4 are purely exemplary formed as a metal moldings, with a contact foot with a conductor track 22 of the substrate 2 cohesively, advantageously also by means of a sintered connection, are connected. The external connection is here customarily by means of a screw connection 40 educated. In principle, also parts of the connecting device 3 itself be designed as a load or auxiliary connection elements. Incidentally, the auxiliary connection elements, such as gate or sensor connections, can be designed in the usual way.

Das Leistungshalbleitermodul 1 weist weiterhin ein Gehäuse 6 auf, durch dessen Ausnehmungen die Lastanschlusselemente 4 nach außen ragen. Das Gehäuse 6 ist weiterhin mit der Grundplatte 24 mittels einer Klebeverbindung verbunden. Ein Randbereich des Gehäuses 6, der teilweise auf der Grundplatte 24 aufliegt und die Befestigungseinrichtung 602 ausbildet, ist mit einer Kühleinrichtung 8, hier beispielhaft einer Luftkühleinrichtung, mittels einer Schraubverbindung verbunden. Diese Schraubverbindung ist ausgebildeten mit einer Schraube 82, dem Befestigungsmittel, angeordnet in einem mit einem Gewinde versehenen Sackloch 80 der Kühleinrichtung 8. Hierdurch ist die Grundplatte 24 in thermisch leitendem Kontakt auf der Kühleinrichtung 8 angeordnet. Zwischen Grundplatte 24 und Kühleinrichtung 8 ist eine pastöse wärme leitende Schicht 800 mit einer Dicke von ca. 10µm angeordnet.The power semiconductor module 1 also has a housing 6 on, through whose recesses the load connection elements 4 protrude outward. The housing 6 is still with the base plate 24 connected by means of an adhesive connection. A border area of the housing 6 partially on the base plate 24 rests and the fastening device 602 is with a cooling device 8th , here by way of example an air cooling device, connected by means of a screw connection. This screw is formed with a screw 82 , the fastener, arranged in a threaded blind hole 80 the cooling device 8. This is the base plate 24 in thermally conductive contact on the cooling device 8th arranged. Between base plate 24 and cooling device 8th is a pasty heat conductive layer 800 arranged with a thickness of about 10 .mu.m.

Eine Druckeinrichtung 5 ist im Grund identisch derjenigen in 2 ausgebildet, wobei diejenige in 2 ohne Druckbeaufschlagung dargestellt ist und hier in 1 mit Druckbeaufschlagung, also im eingebauten Zustand bei dem das Leistungshalbleitermodul 1 auf der Kühleinrichtung 8 montiert ist und somit eine erfindungsgemäße Anordnung 10 ausbildet. Die Druckeinrichtung 5 weist, vgl. auch 2, eine erste dem Substrat 2 abgewandte Hauptfläche 502 und eine zweite dem Substrat 2 zugewandte Hauptfläche 504 auf. Die Druckeinrichtung 5 weist einen Grundkörper 50 auf der starr, insbesondere biegefest, ausgebildet ist. Er ist hierzu aus einem hochtemperaturbeständigen Polyphenylensulfid ausgebildet und dadurch auch elektrisch isolierend. In Ausnehmungen 512, 514 dieses Grundkörpers 50 und aus diesen Ausnehmungen herausragend sind eine Mehrzahl von elastischen Druckkörpern 52, 54 angeordnet, wobei die Herstellung der Druckeinrichtung 5, also die Anordnung der elastischen Druckkörper 52, 54 in dem Grundkörper 50 vorzugsweise mittels eines Zwei-Komponenten-Spritzgießverfahrens erfolgt. Die elastischen Druckkörper 52, 54 sind hierbei aus einem vernetzen Liquid-Silicon-Rubber (LSR) ausgebildet.A printing device 5 is basically the same as in 2 formed, with the one in 2 is shown without pressurization and here in 1 with pressurization, so in the installed state in which the power semiconductor module 1 on the cooling device 8th is mounted and thus an inventive arrangement 10 formed. The printing device 5 points, cf. also 2 , a first to the substrate 2 opposite main surface 502 and a second one to the substrate 2 facing main surface 504 on. The printing device 5 has a basic body 50 on the rigid, in particular resistant to bending, is formed. He is this formed of a high temperature resistant polyphenylene sulfide and thereby also electrically insulating. In recesses 512 . 514 this body 50 and outstanding from these recesses are a plurality of elastic pressure bodies 52 . 54 arranged, wherein the preparation of the printing device 5 , So the arrangement of the elastic pressure body 52 . 54 in the main body 50 preferably by means of a two-component injection molding process. The elastic pressure body 52 . 54 are made of a cross-linked liquid silicone rubber (LSR).

Die Druckeinrichtung 5 weist in dieser Ausgestaltung zwei erste elastische Druckkörper 52 auf, die aus der ersten Hauptfläche 502 des Grundkörpers 50 aus der zugeordneten Ausnehmung 512 in Normalenrichtung N weg von dem Substrat 2 herausragen. Weiterhin weist die Druckeinrichtung 5 zwei zweite elastische Druckkörper 54 auf, die aus der zweiten Hauptfläche 504 des Grundkörpers 50 aus der zugeordneten Ausnehmung 514 in Normalenrichtung N hin auf das Substrat 2 herausragen. In dieser Ausgestaltung ist jeweils ein erster elastischer Druckkörper 52 und ein in Normalenrichtung N fluchtender zweiter elastischer Druckkörper 54 einstückig ausgebildet. Beiden ragen aus einer gemeinsamen Ausnehmung, gebildet aus den jeweiligen Ausnehmungen 512, 514 des Grundkörpers 50 auf der ihnen jeweils zugeordneten Hauptfläche 502, 504 heraus.The printing device 5 has in this embodiment, two first elastic pressure body 52 on, coming from the first main area 502 of the basic body 50 from the associated recess 512 in the normal direction N away from the substrate 2 protrude. Furthermore, the printing device 5 two second elastic pressure bodies 54 on, coming from the second main area 504 of the basic body 50 from the associated recess 514 in the normal direction N towards the substrate 2 protrude. In this embodiment, in each case a first elastic pressure body 52 and a second elastic pressure body aligned in the normal direction N 54 integrally formed. Both protrude from a common recess, formed from the respective recesses 512 . 514 of the basic body 50 on their respective associated main surface 502 . 504 out.

Das Gehäuse 6 des Leistungshalbleitermoduls 1 übt im montierten Zustand Druck auf den jeweiligen ersten elastischen Druckkörper 52 aus. Dieser Druck wird teilweise, aufgrund der einstückigen Ausbildung jeweiliger erster und zweiter elastischer Druckkörper 52, 54, direkt vom ersten elastischen Druckkörper 52 auf den zugeordneten zweiten elastischen Druckkörper 54 übertragen. Teilweise erfolgt die Druckübertragung auch über den starren Grundkörper 50 vom ersten auf den zweiten elastischen Druckkörper. Der jeweilige zweite elastische Druckkörper 54 übt den eingeleiteten Druck weiter auf die Verbindungseinrichtung 3 aus. Diese gesamte Druckausübung innerhalb des Leistungshalbleitermoduls erfolgt in Form einer Druckkaskade im Wesentlichen fluchten zu den Leistungshalbleiterbauelementen 26 und damit auch in Normalenrichtung N des Substrats 2. Das Gehäuse weist für die in der Regel thermisch im Betrieb bedingte Bewegung der Druckeinrichtung 5 in Normalenrichtung N innerhalb des Gehäuses 6 erste, nicht dargestellte, Führungselemente auf. Die Druckeinrichtung 5 weist zweite, ebenfalls nicht dargestellte, Führungselemente aufweist, wobei die ersten und zweiten Führungselemente zueinander korrespondierend angeordnet und dazu ausgebildet sind eine Bewegung der Druckeinrichtung 5 zum Gehäuse 6 in Normalenrichtung N zu führen.The housing 6 of the power semiconductor module 1 in the assembled state exerts pressure on the respective first elastic pressure body 52 out. This pressure is in part due to the integral formation of respective first and second elastic pressure bodies 52 . 54 , directly from the first elastic pressure body 52 on the associated second elastic pressure body 54 transfer. In part, the pressure is transmitted via the rigid body 50 from the first to the second elastic pressure body. The respective second elastic pressure body 54 continues to apply the introduced pressure to the connection device 3 out. This entire pressure exercise within the power semiconductor module takes place in the form of a pressure cascade substantially aligned with the power semiconductor components 26 and thus also in the normal direction N of the substrate 2 , The housing has for the usually thermally in operation conditional movement of the printing device 5 in the normal direction N within the housing 6 first, not shown, on guide elements. The printing device 5 has second, also not shown, guide elements, wherein the first and second guide elements arranged corresponding to each other and are adapted to a movement of the printing device 5 to the housing 6 in the normal direction N to lead.

Im Rahmen der erfindungsgemäßen Anordnung 10 erfolgt somit letztendlich durch die Schraubverbindung 80, 82 des Gehäuses 6 des Leistungshalbleitermoduls 1 mit der Kühleinrichtung 8 eine Druckkaskade von der Verbindungseinrichtung 3, auf die Leistungshalbleiterbauelemente 26 weiter auf das Substrat 2 und schließlich weiter auf die Kühleinrichtung 8. Wenigstens eine der Verbindungen

  • • Verbindungseinrichtung 3 zu Leistungshalbleiterbauelement 26,
  • • Leistungshalbleiterbauelement 26 zu Substrat 2,
  • • Substrat 2 zu Grundplatte 24
ist somit ausschließlich kraftschlüssig ausgebildet. Dies heißt im Umkehrschluss, dass wenigsten eine der beiden Verbindungen Verbindungseinrichtung 3 zu Leistungshalbleiterbauelement 26 oder Leistungshalbleiterbauelement 26 zu Substrat 2 stoffschlüssig ausgeführt sein kann, aber nicht muss. Aus Gründen der effizienten und kostengünstigen Herstellung ist es besonders vorteilhaft, wenn nur die Verbindung Leistungshalbleiterbauelement 26 zu Substrat 2 stoffschlüssig ausgeführt ist.In the context of the inventive arrangement 10 thus takes place ultimately by the screw 80 . 82 of the housing 6 of the power semiconductor module 1 with the cooling device 8th a pressure cascade from the connection device 3 , on the power semiconductor devices 26 continue on to the substrate 2 and finally on to the cooler 8th , At least one of the connections
  • • Connection device 3 to power semiconductor device 26 .
  • • Power semiconductor device 26 to substrate 2 .
  • • Substrate 2 to base plate 24
is thus designed exclusively non-positively. Conversely, this means that at least one of the two connections connecting device 3 to power semiconductor device 26 or power semiconductor device 26 to substrate 2 can be designed cohesively, but does not have to. For reasons of efficient and cost-effective production, it is particularly advantageous if only the connection power semiconductor device 26 to substrate 2 is performed cohesively.

2 zeigt eine nicht mit Druck beaufschlagte erste Druckeinrichtung 5 eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls 1. Diese unterscheidet sich von derjenigen gemäß 1 weiterhin dadurch, dass der Grundkörper 50 seitliche Begrenzungseinrichtungen 506, 508 aufweist. Hier ist eine erste, wallartige Begrenzungseinrichtungen 506 neben dem ersten elastischen Druckkörper 52 auf der ersten Hauptfläche 502 des Grundkörpers 50 angeordnet. Dieser Wall 506 ist vorzugsweise umlaufend um den, dem Gehäuse 6 des Leistungshalbleitermoduls 1 seitlich zugewandten, Rand des Grundkörpers 50 angeordnet. 2 shows a non-pressurized first pressure device 5 a power semiconductor module according to the invention 1 , This differs from the one according to 1 continue in that the basic body 50 lateral limiting devices 506 . 508 having. Here is a first, rampart boundary facilities 506 next to the first elastic pressure body 52 on the first main surface 502 of the basic body 50 arranged. This wall 506 is preferably circumferentially around, the housing 6 of the power semiconductor module 1 laterally facing, edge of the body 50 arranged.

Die Ausgestaltung der weiteren Begrenzungseinrichtung 508 ist ausgebildet als ein um einen einzelnen elastischen Druckkörper 54 seitlich umlaufender und von ihm geringfügig beabstandeter Ringwall.The embodiment of the further limiting device 508 is formed as a to a single elastic pressure body 54 laterally encircling and slightly spaced from him annular rampart.

Allgemein dienen die Begrenzungseinrichtungen 506, 508 der Begrenzung der lateralen, und damit senkrecht zur Normalenrichtung N des Substrats 2 verlaufenden, speziell durch Verformung erfolgenden, Ausdehnung des zugeordneten elastischen Druckkörpers 52, 54.In general, the limiting devices serve 506 . 508 the boundary of the lateral, and thus perpendicular to the normal direction N of the substrate 2 extending, taking place especially by deformation, expansion of the associated elastic pressure body 52 . 54 ,

3 und 4 zeigt eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls 1 in einer erfindungsgemäßen Anordnung 10 in Explosionsdarstellung bzw. in Normaldarstellung. 3 and 4 shows a second embodiment of a power semiconductor module according to the invention 1 in an arrangement according to the invention 10 in exploded view or in normal representation.

Das hier dargestellte Leistungshalbleitermodul 1 unterscheidet sich von dem unter 1 beschriebenen hauptsächlich dadurch, dass dieses Leistungshalbleitermodul 1 keine Grundplatte aufweist und dass hier die Anschlusselemente 4 als vorzugsweise fachüblich ausgebildete Press-fit-Kontakte ausgebildet sind. Weiterhin ist hier die Verbindungseinrichtung 3 fachüblich ausgebildet mittels einer Mehrzahl von flächigen Metallformkörpern 32. Zwischen dem Substrat 2 und der Kühleinrichtung 8 ist eine pastöse wärme leitende Schicht 800 mit einer Dicke von ca. 5µm angeordnet.The power semiconductor module shown here 1 is different from the below 1 described mainly in that this power semiconductor module 1 has no base plate and that here the connection elements 4 are formed as preferably customary trained press-fit contacts. Furthermore, here is the connection device 3 customary trained by means of a plurality of flat metal moldings 32 , Between the substrate 2 and the cooling device 8th is a pasty heat conductive layer 800 arranged with a thickness of about 5 .mu.m.

Durch die Schraubverbindung 80, 82 des Gehäuses 6 des Leistungshalbleitermoduls 1 mit der Kühleinrichtung 8 entsteht wiederum eine Druckkaskade. Das Gehäuse 6 übt hierbei einen ersten Druck 60 auf den ersten elastischen Druckkörper 52 der Druckeinrichtung 5 aus und liegt hierbei mit einem Randbereich des Gehäuses, der hier die Befestigungseinrichtung 602 ausbildet, auf der Kühleinrichtung 8 auf. Dieser Druck wird wie oben bereits beschrieben auf den zweiten elastischen Druckkörper 54 überragen. Dieser zweite elastische Druckkörper 54 übt nun einen zweiten Druck 62 auf die Verbindungseinrichtung 3 aus. Die Verbindungseinrichtung 3 ist bei dieser Ausgestaltung des Leistungshalbleitermoduls 1 stoffschlüssig mit dem Leistungshalbleiterbauelement 26 verbunden. Ebenso ist das Leistungshalbleiterbauelement 26 stoffschlüssig mit dem Substrat 2, genauer einer Leiterbahn 22 des Substrats 2, verbunden. Über diese Kombination aus Verbindungseinrichtung 3, Leistungshalbleiterbauelement 26 und Substrat 2 erfolgt die Weitergabe des nun dritten Drucks 64 auf die Kühleinrichtung 8. Die jeweilige Druckkaskade erfolgt in Normalenrichtung N des Substrats 2 und jeweils fluchten zu einem Leistungshalbleiterbauelement 26. Dies stellt die optimale, aber nicht zwangsläufig einzig mögliche, Ausgestaltung der Druckeinleitung dar, da hierbei der Kontakt zwischen dem Substrat 2 und der Kühleinrichtung 8 dort am höchsten ist, wo in Normalenrichtung N betrachtet das Leistungshalbleiterbauelement 26 fluchtend angeordnet ist. Somit kann die im Betrieb durch dieses Leistungshalbleiterbauelement 26 erzeugte Wärme optimal auf die Kühlreinrichtung 8 abgeführt werden.Through the screw connection 80 . 82 of the housing 6 of the power semiconductor module 1 with the cooling device 8th In turn, a pressure cascade arises. The housing 6 exercises a first pressure 60 on the first elastic pressure body 52 the printing device 5 and lies here with an edge region of the housing, here the fastening device 602 training, on the cooling device 8th on. This pressure is as already described above on the second elastic pressure body 54 overtop. This second elastic pressure body 54 now applies a second pressure 62 on the connection device 3 out. The connection device 3 is in this embodiment of the power semiconductor module 1 cohesively with the power semiconductor component 26 connected. Likewise, the power semiconductor device 26 cohesively with the substrate 2 , more precisely, a conductor track 22 of the substrate 2 , connected. About this combination of connection device 3 , Power semiconductor device 26 and substrate 2 the transfer of the now third printing takes place 64 on the cooling device 8th , The respective pressure cascade takes place in the normal direction N of the substrate 2 and each aligned with a power semiconductor device 26 , This represents the optimal, but not necessarily unique, embodiment of the pressure introduction, since in this case the contact between the substrate 2 and the cooling device 8th where highest in normal direction N is the power semiconductor device 26 is arranged in alignment. Thus, the heat generated during operation by this power semiconductor device 26 can be optimally applied to the cooling device 8th be dissipated.

Bei der hier dargestellten Druckeinrichtung 5 ist die jeweils einem ersten und einem zweiten elastischen Druckkörper 52, 54 zugeordnet Ausnehmungen derart ausgebildet, dass in nicht mit Druck beaufschlagtem Zustand die jeweiligen elastischen Druckkörper 52, 54 nicht auf der Hauptfläche des Grundkörpers 50 aufliegen, sondern in ihrem jeweiligen Randbereich in einer Vertiefung dieses Grundkörpers 50 aufliegen und in ihrem jeweiligen Zentralbereich miteinander verbunden sind.In the printing device shown here 5 is the one each a first and a second elastic pressure body 52 . 54 assigned recesses formed such that in not pressurized state, the respective elastic pressure body 52 . 54 not on the main surface of the main body 50 rest, but in their respective edge region in a recess of this body 50 and interconnected in their respective central area.

4 zeigt das in 3 in Explosionsdarstellung abgebildete und auf einer Kühleinrichtung 8, hier beispielhaft einer Luftkühleinrichtung, angeordnete Leistungshalbleitermodul 1. Dabei ist hier die Druckeinrichtung 5 mit Druckbeaufschlagung dargestellt und somit sind die jeweiligen elastischen Druckkörper 52, 54 entsprechend dieser Druckeinleitung verformt dargestellt. 4 shows that in 3 in an exploded view and on a cooling device 8th , here, for example, an air cooling device, arranged power semiconductor module 1 , Here is the printing device 5 shown with pressurization and thus are the respective elastic pressure body 52 . 54 shown deformed according to this pressure introduction.

5 zeigt eine mit Druck beaufschlagte zweite Druckeinrichtung 5 eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls. Hierbei sind einerseits, auf der linken Seite der Figur jeweils ein erster und ein zweiter elastischer Druckkörper 52, 54 dargestellt, die zueinander fluchtend angeordnet sind, allerdings nicht einstückig ausgebildet sind. Beide elastische Druckkörper 52, 54 sind in ihnen zugeordneten Ausnehmungen 512, 514 des Grundkörpers 50 angeordnet. Hierbei wird also kein Druck, auch nicht anteilig, direkt von dem ersten elastischen Druckkörper 52 auf den zweiten elastischen Druckkörper 54 übertragen. Vielmehr wird der Druck vollständig über den Grundkörper 50, also indirekt vom ersten elastischen Druckkörper 52 auf den zweiten elastischen Druckkörper 54 übertragen. 5 shows a pressurized second pressure device 5 a power semiconductor module according to the invention. Here, on the one hand, on the left side of the figure, in each case a first and a second elastic pressure body 52 . 54 shown, which are arranged in alignment with each other, but are not integrally formed. Both elastic pressure bodies 52 . 54 are recesses associated with them 512 . 514 of the basic body 50 arranged. In this case, therefore, no pressure, even proportionately, directly from the first elastic pressure body 52 on the second elastic pressure body 54 transfer. Rather, the pressure is completely over the body 50 , ie indirectly from the first elastic pressure body 52 on the second elastic pressure body 54 transfer.

Andererseits, auf der linken Seiter der Figur dargestellt, sind ein erster und zwei zweite elastischer Druckkörper 52, 54 dargestellt, die erfindungsgemäß gemeinsam einstückig ausgebildet sind. Der erste elastische Druckkörper 52 weist hier senkrecht zur Normalenrichtung N des Substrats 2 eine größere Ausdehnung auf als die jeweiligen zweiten elastischen Druckkörper 54.On the other hand, shown on the left side of the figure, are a first and two second elastic pressure body 52 . 54 represented, which are formed integrally according to the invention together. The first elastic pressure body 52 here is perpendicular to the normal direction N of the substrate 2 a greater extent than the respective second elastic pressure body 54 ,

Für beide Ausgestaltungen gilt, wie auch für diejenigen Druckeinrichtungen 5 der 1 bis 4, dass der jeweilige erste elastische Druckkörper 52 eine größere wirksame Höhe 522 aufweist als der zugeordnete zweite elastische Druckkörper 54. For both embodiments applies, as well as for those printing devices 5 of the 1 to 4 in that the respective first elastic pressure body 52 a greater effective height 522 has as the associated second elastic pressure body 54 ,

Insbesondere weisen natürlich alle ersten elastischen Druckkörper 52 im Vergleich zu allen zweiten elastischen Druckkörpern 54 diese Eigenschaft auf. Unter einer größeren wirksamen Höhe 522 soll hier verstanden werden, dass im jeweils mit Druck beaufschlagtem Zustand die Höhe 522, 542 gemessen von der zugeordneten Hauptfläche 502, 504 zur von dieser abgewandten Oberfläche 520, 540 des jeweiligen elastischen Druckkörpers 52 ,54 bei einem ersten elastischen Druckkörper 52 größer ist als bei einem, insbesondere zugeordneten, zweiten elastischen Druckkörper 54.In particular, of course, all first elastic pressure body 52 in comparison to all second elastic pressure bodies 54 this property. Under a greater effective height 522 It should be understood here that in each pressurized state, the height 522 . 542 measured from the associated main surface 502 . 504 for facing away from this surface 520 . 540 the respective elastic pressure body 52 , 54 at a first elastic pressure body 52 is greater than in a, in particular associated, second elastic pressure body 54 ,

Bei einstückiger Ausgestaltung des ersten und zweiten elastischen Druckkörpers 52, 54 oder auch bei der grundsätzlich immer bevorzugten Ausbildung zugeordneter, insbesondere aller, elastischen Druckkörper aus dem gleichen Werkstoff entspricht die o.g. Bedingung einfach der größeren Höhe 522 der ersten elastischen Druckkörper 52 im Vergleich zur Höhe 542 der zweiten elastischen Druckkörper 54, jeweils im Druck beaufschlagtem Zustand und gemessen ab der zugeordneten Hauptfläche 502, 504 des Grundkörpers 50.In one-piece design of the first and second elastic pressure body 52 , 54 or even in the principle always preferred training assigned, in particular all, elastic pressure body made of the same material corresponds to the above condition simply the greater height 522 the first elastic pressure body 52 in comparison to the height 542 the second elastic pressure body 54 , in each case pressurized state and measured from the associated main surface 502 . 504 of the basic body 50 ,

Alle oben in den Ausführungsbeispielen gemäß der 3 bis 5 genannten ersten und zweiten elastischen Druckkörper 52, 54 bestehen aus vernetzten Flüssig-Silikon, während die Grundkörper 50 aus Polyphenylensulfid bestehen.All of the above in the embodiments according to the 3 to 5 said first and second elastic pressure body 52 . 54 consist of crosslinked liquid silicone, while the main body 50 consist of polyphenylene sulfide.

Claims (13)

Leistungshalbleitermodul (1) mit einem Gehäuse (6), mit einer Schalteinrichtung (100), mit einem in dem Gehäuse (6) angeordneten Substrat (2), mit einer Verbindungseinrichtung (3), mit Anschlusseinrichtungen (4) und mit einer in Normalenrichtung (N) des Substrats (2) beweglichen und im Gehäuse (6) angeordneten Druckeinrichtung (5), wobei das Substrat (2) gegeneinander elektrisch isolierte Leiterbahnen (22) aufweist, wobei auf einer Leiterbahn (22) ein Leistungshalbleiterbauelement (26) angeordnet und elektrisch leitend damit verbunden ist, wobei die Schalteinrichtung (100) mittels der Verbindungseinrichtung (3) intern schaltungsgerecht verbunden ist, wobei die Druckeinrichtung (5) einen starren Grundkörper (50) sowie einen ersten elastischen Druckkörper (52) und einen zweiten elastischen Druckkörper (54) aufweist, wobei der erste elastische Druckkörper (52) in Normalenrichtung (N) des Substrats (2) weg von dem Substrat aus dem Grundkörper (50) herausragt und wobei der zweite elastische Druckkörper (54) in Normalenrichtung (N) des Substrats (2) hin auf das Substrat aus dem Grundkörper (50) herausragt, wobei der erste elastische Druckkörper (52) und der zweite elastische Druckkörper (54) einstückig ausgebildet sind und wobei das Gehäuse (6) Befestigungseinrichtungen (602) zur Anordnung des Leistungshalbleitermoduls (1) auf einer Kühleinrichtung (8) aufweist.Power semiconductor module (1) with a housing (6), with a switching device (100), with a substrate (2) arranged in the housing (6), with a connection device (3), with connection devices (4) and with a normal direction ( N) of the substrate (2) movable and in the housing (6) arranged pressure means (5), wherein the substrate (2) comprises interconnects (22) which are electrically insulated from one another, wherein a power semiconductor component (26) is arranged on a conductor track (22) and electrically conductively connected thereto, wherein the switching device (100) is internally connected in a circuit-compatible manner by means of the connecting device (3), wherein the pressure device (5) has a rigid main body (50) and a first elastic pressure body (52) and a second elastic pressure body (54), wherein the first elastic pressure body (52) in the normal direction (N) of the substrate (2) away protrudes from the substrate (50) protrudes from the substrate and the second elastic pressure body (54) protrudes in the normal direction (N) of the substrate (2) on the substrate from the base body (50), wherein the first elastic pressure body (52) and the second elastic pressure body (54) are integrally formed and wherein the housing (6) fastening means (602) for the arrangement of the power semiconductor module (1) on a cooling device (8). Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, wobei die Verbindungseinrichtung (3) als Folienstapel (30) mit mindestens einer elektrisch leitenden und mindestens einer elektrisch isolierenden Folie ausgebildet ist, wobei die leitenden Folien und isolierenden Folien alternierend angeordnet sind.Power semiconductor module after Claim 1 wherein the connecting device (3) is formed as a film stack (30) with at least one electrically conductive and at least one electrically insulating film, wherein the conductive films and insulating films are arranged alternately. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, wobei die Verbindungseinrichtung (3) als Metallformkörper (32), vorzugsweise als flächiger Metallformkörper oder als Bondband ausgebildet ist.Power semiconductor module after Claim 1 , wherein the connecting device (3) is designed as a metal shaped body (32), preferably as a flat metal shaped body or as a bonding tape. Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat (2) auf seiner dem Inneren des Leistungshalbleitermoduls (1) abgewandten Seite eine metallische Grundplatte (24) aufweist.Power semiconductor module according to one of the preceding claims, wherein the substrate (2) on its the inside of the power semiconductor module (1) facing away from a metallic base plate (24). Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (50) seitliche Begrenzungseinrichtungen (506, 508) aufweist.Power semiconductor module according to one of the preceding claims, wherein the base body (50) has lateral limiting means (506, 508). Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (50) aus einem Isolierstoff, vorzugsweise einem hochtemperaturbeständigen, vorzugsweise thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus Polyphenylensulfid, oder aus einem Metallkörper besteht und die elastischen Druckkörper (52, 54) aus einem Elastomer, vorzugsweise einem Silikonelastomer, insbesondere aus einem vernetzten Flüssig-Silikon, bestehen.Power semiconductor module according to one of the preceding claims, wherein the base body (50) consists of an insulating material, preferably a high temperature resistant, preferably thermoplastic plastic, in particular polyphenylene sulfide, or a metal body and the elastic pressure body (52, 54) of an elastomer, preferably a silicone elastomer , in particular of a crosslinked liquid silicone exist. Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste elastische Druckkörper (52) eine größere wirksame Höhe (522) aufweist als der zweite elastische Druckkörper (54).Power semiconductor module according to one of the preceding claims, wherein the first elastic pressure body (52) has a greater effective height (522) than the second elastic pressure body (54). Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (6) erste Führungselemente und die Druckeinrichtung (5) zweite Führungselemente aufweist, wobei diese ersten und zweiten Führungselemente zueinander korrespondierend angeordnet und dazu ausgebildet sind eine Bewegung der Druckeinrichtung (5) zum Gehäuse (6) in Normalenrichtung (N) zu führen.Power semiconductor module according to one of the preceding claims, wherein the housing (6) has first guide elements and the pressure device (5) has second guide elements, wherein these first and second guide elements are arranged corresponding to one another and configured to move the pressure device (5) to the housing (6). in the normal direction (N). Anordnung (10) mit einem Leistungshalbleitermodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Kühleinrichtung (8) und mit einem Befestigungsmittel (82), wobei das Befestigungsmittel (82) in die Befestigungseinrichtung (602), die Teil des Gehäuses (6) ist, eingreift und somit das Leistungshalbleitermodul (1) auf der Kühleinrichtung (8) fixiert und hierbei das Gehäuse einen ersten Druck (60) auf den ersten elastischen Druckkörper (52) ausübt, der zweite elastischer Druckkörper (54) diesen Druck als zweiten Druck (64) auf das Substrat (2) überträgt und somit schließlich das Substrat (2) mittels eines dritten Drucks (64) auf die Kühleinrichtung (8) gedrückt (64) wird.Arrangement (10) with a power semiconductor module (1) according to one of the preceding claims, with a cooling device (8) and with a fastening means (82), wherein the fastening means (82) in the fastening device (602), the part of the housing (6). is, engages and thus the power semiconductor module (1) fixed on the cooling device (8) and in this case the housing exerts a first pressure (60) on the first elastic pressure body (52), the second elastic pressure body (54) this pressure as a second pressure ( 64) on the substrate (2) and thus finally the substrate (2) by means of a third pressure (64) on the cooling device (8) is pressed (64). Anordnung (10) nach Anspruch 9, wobei der Druck (62) des zweiten elastischen Druckkörpers (54) auf das Substrat (2) mittelbar ausgeübt wird, indem der Druck auf Verbindungseinrichtung (3) ausgeübt wird.Arrangement (10) according to Claim 9 in that the pressure (62) of the second elastic pressure body (54) is indirectly exerted on the substrate (2) by exerting the pressure on connecting means (3). Anordnung (10) nach Anspruch 9, wobei der Druck (62) des zweiten elastischen Druckkörpers (54) auf das Substrat (2) unmittelbar ausgeübt wird.Arrangement (10) according to Claim 9 wherein the pressure (62) of the second elastic pressure body (54) is applied directly to the substrate (2). Anordnung (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei zwischen Substrat (2) und der Kühleinrichtung (8) eine Wärmeleitpaste (800) mit einer Dicke von weniger als 20µm, insbesondere von weniger als 10µm, insbesondere von weniger als 5µm angeordnet ist.Arrangement (10) according to one of Claims 9 to 11 , wherein between the substrate (2) and the cooling device (8) a thermal paste (800) having a thickness of less than 20μm, in particular less than 10μm, in particular less than 5μm is arranged. Anordnung (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das Gehäuse (6) des Leistungshalbleitermoduls (1) mindesten einen Zapfen (68) aufweist, der in einer zugeordneten Ausnehmung der Kühleinrichtung (8) hineinragt und dazu ausgebildet ist ein Verdrehen des Gehäuses (6) gegen die Kühleinrichtung (8) zu verhindern.Arrangement (10) according to one of Claims 9 to 12 wherein the housing (6) of the power semiconductor module (1) has at least one pin (68), which protrudes in an associated recess of the cooling device (8) and is adapted to prevent rotation of the housing (6) against the cooling device (8).
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