DE19651632A1 - Leistungshalbleitermodul - Google Patents
LeistungshalbleitermodulInfo
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Description
Die Erfindung beschreibt ein Leistungshalbleitermodul, insbesondere ein Stromumrichtermodul
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, das in Druckkontaktausführung für sehr hohe
Leistungsanforderungen geeignet ist. Druckkontaktverbindungen sind aus der Technologie der
Herstellung von Halbleitermodulen als Verbindungstechnik hinlänglich bekannt.
Leistungsanschlüsse für sehr große Ströme und Stromdichten werden nach dem Stand der
Technik als Schraub- oder Druckkontakte formschlüssig oder in der niederen Leistungsklasse
durch Löten bzw. Schweißen stoffschlüssig ausgeführt.
Die Kontaktsicherheit von Leistungsmodulen ist bei Dauer- oder Wechsellastbetrieb von
entscheidender Bedeutung für die Funktionssicherheit der Schaltungsanordnung. Die äußeren
Anschlüsse müssen bei wechselnden thermischen und elektrischen Belastungen immer einen
sicheren Kontakt zu den internen Kontaktstellen aller Anschlüsse der Schaltungsanordnung
gewahrleisten. Bei formschlüssigen Kontakten wird durch das Erlahmen der Druckkräfte eine
Funktionsstörung des gesamten Moduls in realer Zeit verursacht. Zur Erzielung einer höheren
Lebensdauer sind aus der Literatur zu dieser Problematik viele Beschreibungen bekannt.
Um das Erreichen einer unbegrenzten Lebensdauer wird gerungen.
Zur Erzielung höchster Leistungsdichten in Leistungshalbleitermodulen sind Druckkontakte für
die Hauptstromverbindungen zu realisieren und zum Erreichen einer großen Lebensdauer
erforderlich.
Die Technologie der Druckkontaktierung ist, bedingt durch die Erfordernisse der
Hermetisierung gegenüber der Atmosphäre, wiederholt Gegenstand der beschriebenen
Forschung durch Schaffen aller Voraussetzungen für eine praktizierbare Technik gewesen.
DE 30 05 313 A1 beschreibt eine solche druckkontaktierte Leistungshalbleiteranordnung, die
aus mindestens zwei Halbleiterelementen hergestellt worden ist. Diese Anordnung ist
zerstörungsfrei demontierbar so aufgebaut, daß der notwendige Kontaktdruck der dort als
Druckspeicher eingesetzten Tellerfedern über die Verschraubung der Anordnung eingestellt
wird. Problematisch war hier die Hermetisierung der pn-Übergänge gegen die Atmosphäre.
Dazu passend wurde in einer separatell Veröffentlichung, der DE 34 21 672 A1, ein
hermetisierbares Leistungshalbleiterbauelement vorgestellt. Die Präparation dieses
wechsellastbeständigen schaltbaren Halbleiterbauelementes ist relativ aufwendig.
In DE 35 08 456 A1 wird ein Druckkontaktaufbau und dessen Verfahren zur Herstellung von
Leistungshalbleitermodulen beschrieben. Durchjustierte Verschraubungen wird die in dem
Gehäuse vorhandene innere Spannkraft zum Drücken der Isolierkeramik bzw. der
Leistungshalbleiter auf die Kühlfläche herangezogen. Das Nachlassen der Spannkraft des
Gehäuses als Element des Druckaufbaues spricht gegen eine lange Lebensdauer der so
aufgebauten Module, da hier kein weiterer Druckenergiespeicher vorgesehen ist.
In DE 41 31 200 A1 wird ein als Brückenelement ausgebildetes Gehäuse zum Druckaufbau
verwendet. Die in einzelnen Teilbezirken des Brückenelementes unterschiedlichen
Masseverteilungen können ein unterschiedliches Fließverhalten bei Wechselbelastung zeigen,
wodurch die eingestellte Druckkraft in einzelnen Teilbezirken des Modulaufbaus verändert
wird, was negative Wirkungen auf die Zuverlässigkeit haben kann.
In DE 41 22 428 wird ein als Druckspeicher fungierendes Kissenelement in die
Schaltungsanordnung eingebaut. Dieses Kissenelement drückt und fixiert die
schaltungsinternen Bauteile gegen die Kühlfläche, wobei die Verschraubung mit dem
Kühlelement einen statischen Druck aufbaut.
In einer früheren Anmeldung, der DE 195 31 496, wird ein druckgebendes Gehäuse mit
gleichartig ausgebildeten Drucklippen vorgestellt, wodurch bei Beachtung der übrigen
Aufbauvorschriften eine gleichartige Druckverteilung auf alle Verlustwärme erzeugenden
Bauteile des Moduls gegeben ist, dabei wird jedes einzelne Bauteil federnd gedrückt. Für sehr
große Flächendrücke ist eine solche Drucklippenfederung jedoch nicht geeignet.
Andere Bauformen solcher bekannten Leistungshalbleitermodule weisen in Aussparungen des
Gehäuses druckkontaktierte und in Isoliermasse eingeschlossene und dadurch fixierte
Leistungshalbleiterschalter, wie Dioden oder Thyristoren, auf. Das starre Einbetten von
druckkontaktierten Halbleiterelementen birgt in sich den Nachteil einer relativ großen
Störanfälligkeit, was nur durch Minderung der Leistungsparameter ausgeglichen werden kann.
Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Modul sehr hoher
Leistungsdichte in Druckkontaktausführung mit hoher Lebensdauer und Zuverlässigkeit
vorzustellen, das durch eine Druckanpassung in allen Betriebszuständen einen eingestellten
Anpreßdruck dynamisch aufrechterhält und dadurch eine sehr hohe Leistungsbereitschaft bei
maximaler Zuverlässigkeit garantiert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen des kennzeichnenden Teiles des
Anspruches 1 gelöst, bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Grenzen der möglichen Leistungsdichte eines Leistungshalbleitermodules in beispielhafter
Ausführung einer Halbbrücke für Stromumrichter wurden und werden durch die dauerhafte
und gleichförmige innere Kontaktierung des/der pn-Übergänge mit den äußeren
Starkstromanschlüssen bestimmt.
Das Für und Wider von stoff- oder formschlüssigen Kontakten großflächiger pn-Übergänge ist
vielfach beschrieben worden. Durch Löten hergestellte stoffschlüssige Kontakte altern bei
Wechsellast bis hin zu deren Zerstörung. Eine einfache und zerstörungsfrei wiederholbare
Kontaktierung ist für Bauteile und Schaltungsanordnungen der Leistungsklasse in Umrichtern
zu bevorzugen. Zerstörungsfrei lösbare Kontaktierungen können nach heutigem Stand der
Technik nur formschlüssig hergestellt werden. Bei dieser Verbindungstechnik müssen für eine
Schaltungseinheit sichere Kontakte gegeben sein.
Einerseits werden elektrisch sichere Kontakte an allen Kontaktstellen benötigt, es muß bei der
Montage folglich ein gleichmäßiger Druckaufbau erreicht werden, also eine gute
Druckverteilung in allen Druckkontaktstellen erfolgen. Andererseits muß, bei Verwendung von
federnden Verbindungen, an jeder einzelnen Kontaktstelle für ein dynamisches Verhalten der
einzelnen gedrückten Kontaktstellen und der Druckkontaktelemente bei von einander
unterschiedlicher thermischer und elektrischer Belastung gesorgt werden. Die Alterung der
Druckkontaktelemente muß vermieden werden, das wird durch den erfinderischen Aufbau
realisiert.
Die Druckkontaktierung darf bei Dauer- oder Wechselbelastung nicht ermüden, muß also in
der Konstruktion so gewählt sein, daß alle Aufbauelemente gleichartig in ihrer Lebens
erwartung und in ihrem Aufbau gestaltet sind und in den Materialeigenschaften ein stabiles
Langzeitverhalten unter Wechselbelastung ausweisen.
Die federnden Druckelemente sind in engen Toleranzbereichen an allen Druckkontaktstellen
mit dem erforderlichen dynamischen Anpreßdruck bei allen Betriebszuständen so zu gestalten,
daß jede einzelne Kontaktstelle sicher kontaktiert wird und nicht durch sich aufbauende
überhöhte Druckbelastungen an einzelnen Kontaktstellen eine mechanische Zerstörung des
Aufbaus erfolgt.
Der Erfindungsgedanke soll anhand des nachfolgend in Figuren veranschaulichten
beispielhaften Aufbaus einer Halbbrücke, die für sehr hohe Leistungen konstruiert worden ist,
näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt den Stand der vergleichbaren Technik aus DE 30 05 313 im Längsschnitt.
Fig. 2 skizziert den mit Fig. 1 vergleichbaren Längsschnitt eines erfinderischen Moduls.
Fig. 3 bildet die Draufsicht auf ein erfinderisches Modul ohne Deckel ab.
Fig. 4 skizziert den Querschnitt der Einzelheit eines erfinderischen Leistungsthyristors,
wobei der Gateanschluß des Thyristors zur Grundplatte gerichtet ist.
Fig. 5 skizziert den Querschnitt der Einzelheit eines erfinderischen Leistungsthyristors,
wobei der Gateanschluß des Thyristors zum Anschlußleiter gerichtet ist.
Fig. 6 stellt die Dehnschraube im Querschnitt vor.
Fig. 1 zeigt den Stand der vergleichbaren Technik aus DE 30 05 313 im Längsschnitt.
Hier soll nur auf die mit der vorliegenden Erfindung zu vergleichenden Einzelheiten
eingegangen werden, alle übrigen Beschreibungsteile sind in der dortigen Patentschrift
enthalten. Auf der Bodenplatte 1 sind Isolierstoffscheiben 2 positioniert, auf diesen liegt die
Kontaktschiene 51 zum Mittelabgriff des Hauptstromes, bzw. zur Herstellung der dadurch in
Reihe geschalteten Halbleiterbauelemente 4. Die Halbleiterbauelemente waren vor dem
Einpacken durch Umhüllen (in Form von Scheibenzellen) hermetisiert.
Auf diese Scheibenzellen 4 werden Anschlußleiter 53 mit Isolierstoffkörpern 64
aufgebracht. Mittels Federkörper 62 in Form von Tellerfedern wird der erforderliche
Anpreßdruck über eine gemeinsame Druckplatte 61 mittels Schraubenelemente 81 erzeugt.
Durch diese Aufbaumethode ergeben sich die darzustellenden dem Stand der Technik
anhaftenden Nachteile gegenüber der Erfindung. Einerseits müssen Höhenunterschiede
zwischen den Halbleiterbauelementen 4 durch das Einfügen von Kontaktscheiben 52
ausgeglichen werden, wenn beispielhaft Leistungshalbleiterbauelemente unterschiedlicher
Dicke zum Einsatz kommen, wie das immer der Fall ist, wenn ein Thyristor mit einer Diode
zusammen in einem Modul plaziert wird. Andererseits verteilt sich der Druck statisch
gleichförmig durch die innere Stabilität der Druckplatte 61 und der Federkörper 62. Durch
die Toleranz in der Ausführung der Federkörper 62 und der Dicke der Halbleiterbauelemente
4 kommt es bei den dynamischen Anforderungen zu Verspannungen in dem Gesamtsystem
bezüglich der Druckverhältnisse. Im übrigen wird in der dortigen Schrift erwähnt, daß diese
Art der Erzeugung des Kontaktdruckes bereits zum damaligen Stand der Technik gehörte und
nicht erfindungsrelevant war.
Hier setzt die eigene erfinderische Idee an, denn die aufgezeigten Nachteile führen dazu, daß
die obere Leistungsgrenze nicht zu höheren Belastungswerten ausgedehnt werden konnte. Das
wird im folgenden näher über die nachfolgende Figurenbeschreibung erläutert. Bei möglichst
weitgehender Bauformanalogie, die sich über weit mehr als zehn Jahre in der Industrie bewährt
hat, wird neben einer Rationalisierung mit Senkung der Herstellungskosten die erfinderische
dynamische Druckbeauflagung für das Hochleistungsmodul vorgestellt.
Fig. 2 skizziert den mit Fig. 1 vergleichbaren Längsschnitt eines erfinderischen Moduls. Auf
einer Bodenplatte 1 wird ein Zuschnitt einer beidseitig klebenden mit entsprechenden
stanztechnisch gebildeten Ausnehmungen versehene flexible Kunststoffolie 202 positioniert.
Die Kunststoffolie ist vorzugsweise aus einem aufgeschäumten porenverschlossenen
Silikonkautschuk hergestellt, um eine gute Abdichtung des Gehäuses gegenüber der
Grundplatte ohne weitere Hilfsmittel in allen Betriebszuständen zu erreichen.
Durch eine solche beispielhaft gestaltete Kunststoffolie 202 wird neben der elektrisch
hervorragenden Isolierung der Kontaktschiene 51 gegen die Grundplatte 1 gleichzeitig eine
genaue Anpassung beider Aufbauteile an deren Oberflächenebenheit erreicht. Die Kunststoffolie
202 besitzt die geometrische Außenkontur der Grundfläche des Gehäuses 3, das
seinerseits über Justiernasen 15 orientiert aufgesetzt wird, und verfügt über mehrere Aus
nehmungen in ihrer flächigen Ausdehnung u. a. für die Aufnahme von Isolierstoffscheiben 2
entsprechender Größe, diese wiederum sind aus Aluminiumoxid oder -nitrid gebildet und dem
Stand der Technik zuzuordnen.
Auf den Isolierstoffscheiben 2 wird die Kontaktschiene 205 positioniert. Die
Kontaktschiene 205 ist so vorgeformt, daß auf ihr zwei Leistungshalbleiterbauelemente 204
Platz finden. In der geometrischen Gestaltung sind die zwei ebenen Flächen der Kontaktschiene
205 für die Leistungshalbleiterbauelemente mit großer Ebenheit bedacht und es sind
aufbauseitig Aussparungen 206 für die Gate-Anschlüsse der alternativ eingesetzten
Thyristoren mit unten liegendem Zentralgate vorhanden.
Sehr vorteilhaft ist eine galvanische Oberflächenbehandlung der Kontaktschienen 205 in den
Oberflächenbezirken, in denen die Bauelemente 204 positioniert werden. Vorzugsweise ist
eine Versilberung mit einer Schichtdicke von cirka 10 µm vorzusehen. Diese Galvanikschicht
sorgt wegen ihrer Duktilität für eine gute Oberflächenanpassung der druckkontaktierten Teile
untereinander, was den Übergang der Wärme und des elektrischen Stromes begünstigt.
Mittels Justierringen 208 wird eine genaue und reproduzierbare Lage der Leistungshalbleiter
bauelemente 204 erreicht. Der zweifach eingesetzte obere Anschlußleiter 53 verfügt analog
zu der Kontaktschiene 205 über eine entsprechende Aussparung 206 für das alternative
Positionieren von Gateanschlüssen, die seitlich aus dem Gehäuse für einen Steckkontakt 71
mit äußeren Anschlüssen herausgeführt werden.
Der obere Anschlußleiter 53, bei dem eine analoge Oberflächengalvanik, wie sie bei der
Kontaktschiene 51 beschrieben wurde, sehr sinnvoll ist, birgt in sich zur Befestigung äußerer
Hauptstromanschlüsse Gewinde. Er wird gegen alle übrigen Aufbauteile elektrisch durch einen
mechanisch gegen Druckbeauflagung stabilen Isolierstoffkörper 64 aus organischen
Polymeren mit einem großen Anteil anorganischer Füllstoffe getrennt. Dabei sichert die
Formgestaltung dieses Isolierstoffkörpers 64 eine verdrehungssichere und paßgenaue Lage
des oberen Anschlußleiters 53 zu den entsprechenden Ausbildungen des Gehäuses 203.
Auf den oberseitig um den zylindrisch geprägten Teil flächig ausgebildeten Isolierstoffkörper
64 werden für jedes der zwei Leistungshalbleiterbauelemente 204 separate metallische
Druckscheiben 63 gelegt. Erfinderisch ist eine druckmäßige Entkoppelung der einzelnen
Halbleiterbauelemente 204 von einander vorgesehen, da jedes einzelne Bauelement eine
unterschiedliche Ausdehnung bei elektrischer Belastung erfahren kann.
Zur elektrischen Isolation des nach außen geführten Anschlusses der Kontaktschiene 51 von
den naheliegenden metallischen Teilen des Innenaufbaues, wie Dehnschrauben 210 und
Druckscheibe 63, wird eine Abschottung 215 mittels Isolator vorgenommen. Einem
gleichen Zweck und zusätzlich der mechanischen Verriegelung dient ein aufgesetzter
Deckel 9, der gleichzeitig einen Schutz gegen Verschmutzung darstellt.
Fig. 3 bildet die Draufsicht auf ein erfinderisches Modul ohne Deckel ab. Auf der Bodenplatte
1 ist die Lage der Kunststoffolie 202 erkennbar, auf die das Gehäuse 3 aufgesetzt und
durch die Eigenschaften der Folie 202 dicht gegen die Bodenplatte 1 verschlossen ist. Auf
der Unterseite besitzt das Gehäuse 3 vier Nasen, die in entsprechende Vertiefungen 15 der
Bodenplatte 1 einrasten, wodurch eine justierte und arretierte Lage des Gehäuses erreicht
wird. Die Kontaktschiene 51 ist für äußere Stromanschlüsse herausgeführt.
Die Anschlußleiter 53 sind durch die Isolierstoffkörper 64 umhüllt. Auf den flächig
gestalteten Rändern der Isolierstoffkörper 64 liegen zwei Druckscheiben 63, die jeweils
Durchführungen für drei Dehnschrauben 210 besitzen, um eine genaue Bestimmung des
Drucksystems zu erreichen. Die Dehnschrauben selbst sind mit einem in die Bodenplatte 1
ragenden Gewinde versehen, so daß sie das Gesamtsystem der hier beispielhaft dargestellten
gesteuerten Halbbrücke unter Druck setzen und damit gleichzeitig insgesamt zusammenfügen
können.
In diesem technologischen Zustand erfolgt das Befüllen der Innenhohlräume mit einem
Monomeren des Silikonkautschuks, der nach Entgasen polymerisiert wird. Durch diesen
Silikonkautschuk werden alle erforderlichen elektrischen Isolationen erwirkt und gleichzeitig
bewirkt der Silikonkautschuk neben einem relativ guten Wärmetransport eine Hermetisierung
aller feuchtigkeitsempfindlichen Innenaufbauten. Das Gehäuse 3 verfügt über
Innenwandungen 203, die paßgenau die beiden Stapel von Leistungshalbleiterbauelementen
mit deren Stromversorgungen und Isolationen Platz bieten. Zur Isolation der Innenaufbauten
gegenüber der Kontaktschiene 51 wird eine Kunststoffabschottung 215 vorgenommen. Alle
Hilfskontakt- und Gateanschlüsse 71 werden auf der Schmalseite des Moduls herausgeführt,
die der Seite mit der Kontaktschiene gegenüberliegt.
Fig. 4 skizziert den Querschnitt der Einzelheit eines erfinderischen Leistungsthyristors, wobei
der Gateanschluß des Thyristors untenliegend ist. Auf der Bodenplatte 1 ist die flexible
Kunststoffolie 202 aufgebracht, auf der das Gehäuse 3 verdrehungssicher aufgelegt ist.
Innerhalb der Innenwandungen 203 des Gehäuses 3 befindet sich keine Kunststoffolie, hier
wird zunächst die Isolierstoffscheibe 2 zum elektrisch isolierten Aufbau des Moduls direkt
auf die Bodenplatte 1 positioniert. Auf der Isolierstoffscheibe 2 liegt die Kontaktschiene
205, die über eine, für eine in Fig. 4 nicht dargestellte alternative Positionierung des
Halbleiterbauelementes 4 in Form eines Thyristors, ausgearbeitete Vertiefung 206 zur
Aufnahme des Gatekontaktes 207 verfügt.
Das Halbleiterbauelement 4 liegt auf der Kontaktschiene 205 auf. Es wird durch einen
Justierring 208 zentriert gelagert. Der obere Anschlußleiter 53 liegt auf dem
Halbleiterbauelement 204. Zur Isolation gegenüber der metallischen Druckscheibe 63 wird
der Isolierstoffkörper 64 eingelegt, der hier im Querschnitt sehr gut in seiner geometrischen
Gestaltung sichtbar ist. Die Dehnschrauben 210 stellen das Druck- und Verbindungselement
für alle Aufbauteile dar. Durch den Deckel 9 wird der äußere Abschluß des Moduls erreicht.
Fig. 5 skizziert den Querschnitt der Einzelheit eines erfinderischen Leistungsthyristors, wobei
der Gateanschluß des Thyristors zum Anschlußleiter 53 gerichtet ist. Der übrige Aufbau ist
unter der Beschreibung zur Fig. 4 offengelegt.
Fig. 6 stellt die Dehnschraube 210 im Querschnitt vor. Der Einsatz einer an sich bekannten
Dehnschraube als Aufbaubestandteil in der Leistungselektronik ist neuartig. Die Möglichkeit
der Verwendung ist erfinderisch und basiert auf folgenden näher darzulegenden Gedanken.
Die maximalen Einsatzbedingungen für Halbleiterbauelemente werden durch die Einsatzgebiete
geprägt. Für den gebräuchlichen Einsatz wird der Temperaturbereich zwischen 230K und
420K angenommen, in dem eine volle Funktionssicherheit gewährleistet werden muß. Diese
Temperaturunterschiede erzeugen unterschiedliche Ausdehnungen der einzelnen zum Aufbau
verwendeten Teile. Diese Ausdehnungen müssen durch ein dynamisches System der Federkraft
ausgeglichen werden.
Einerseits muß ein sicherer Druckkontakt bei Temperaturen im unteren Grenzbereich gegeben
sein und andererseits darf bei Temperaturen an der oberen Grenze kein zu großer Druck
aufgebaut werden oder umgekehrt. Die durch die Verlustleistung des Leistungshalbleiter
bauelementes bei dem Betrieb des Moduls bedingte Erwärmung verursacht zusätzlich zu der
gegebenen äußeren Temperatur eine entsprechende Ausdehnung aller im beschriebenen Stapel
unter Druck stehenden Teile, was eine zusätzliche partielle Veränderung der
Ausdehnungekräfte bewirkt.
Nach dem Stand der Technik wurden zum dynamischen Druckausgleich Federpakete 62 in
Fig. 1 eingesetzt. Diese Tellerfedern sind kostenintensiv und beanspruchen ein größeres
Aufbauvolumen. Die aus der Dampfkesseltechnik bekannten Dehnschrauben sind in der
Fachliteratur beschrieben. Die Dehnschrauben 210 erzeugen einen dynamischen Druck auf
das Drucksystem. In der Halbleitertechnik sind enge Grenzen der Druckunterschiede in dem
Drucksystem einzuhalten. Deshalb sind die Dehnschrauben genau entsprechend den
Erfordernissen so zu definieren, daß sie einen größeren als den erlaubten und zulässigen Druck
verhindern, aber den erforderlichen Druck aufrechterhalten.
Die Aufnahme der Gesamtlast, also die Summe aus erforderlichem minimalen Druckkontakt
(Flächendruck) plus Druckkraft, hervorgerufen durch die thermische Ausdehnung des
Druckkontaktaufbaus, wird durch die Dimensionierung des Gewindes in der Grundplatte 1
und deren Ausziehfestigkeit bestimmt. Diese Gewindemutter muß kompatibel zu der
Gewindegeometrie 211 der Dehnschraube gestaltet sein.
Die drei Dehnschrauben 210 jedes Halbleiterdrucksystems sind mit dem erforderlichen
minimalen Druckkontakt-Flächendruck vorgespannt. Die geometrische Gestaltung der
Dehnschraube 210 übernimmt im elastischen Bereich 212 die Aufnahme der Druckkraft, die
durch die thermische Ausdehnung des Druckkontaktaufbaus hervorgerufen wird. Die genaue
geometrische Gestaltung der Dehnzone 212 der Dehnschraube wird durch Taillieren
und/oder Einbringen einer Kernbohrung sowie die Länge des Dehnschaftes im elastischen
Bereich 212 den Erfordernissen des Modulaufbaus angepaßt.
Die Schwellast der Dehnschraube liegt im dauerelastischen Bereich des zur Herstellung
verwendeten Schraubenwerkstoffes. Die Gesamtlast wird gleichmäßig mittels des
Druckaufnehmers in der Form der metallischen Druckscheibe 63 auf die Dehnschrauben
verteilt. Die Dehnschraubenenden nehmen die Gesamtlast gleichmäßig auf, dies wird durch
Anbringen eines Schraubenkopfes 214, einer Schraubenausziehsicherung oder entsprechender
anderweitiger Maßnahmen nach dem Stand der Technik erreicht. Vorteilhaft wegen der
zügigen Montage bzw. Demontage ist das Verwenden eines innenliegenden
Schraubschlüsselansatzes 213 nach dem Stand der Technik.
Claims (6)
1. Leistungshalbleitermodul, auf dem mindestens ein Leistungshalbleiterbauelement (4) auf
einer Bodenplatte (1) elektrisch davon durch eine Isolierstoffscheibe (2) getrennt
druckkontaktiert wird, wobei das mindestens eine Halbleiterbauelement (4) mit zugehörigen
Kontaktflächen mittels Verbindungselementen elektrisch leitend verbunden ist und mit einem
Gehäuse (3, 9) verschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bodenplatte (1) mit dem Gehäuse (3) mittels beidseitig klebender flexibler Kunststoffolie
(202) dicht verbunden ist, das mindestens eine Leistungshalbleiterbauelement (204) mit einer
Kontaktschiene (205) und einem Anschlußleiter (53) mittels Dehnschrauben (210) isoliert
druckkontaktiert ist und die alternative Kontaktierung von Gateanschlüssen (207) für unten
und oben liegendes Gate vorgesehen ist.
2. Leistungsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bodenplatte (1) aufbauseitig Ausnehmungen in Form von Gewindelöchern für die
Verschraubung mit Dehnschrauben (210) und Vertiefungen (15) für die justierte Lage des
Gehäuses (3) besitzt.
3. Leistungsmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Gewindelöcher für die Verschraubung mit der Dehnschraube (210) die auftretenden
Ausziehkräfte im elastischen Bereich der Festigkeit des Werkstoffes der Bodenplatte (1)
aufnimmt.
4. Leistungsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die beidseitig klebende Kunststoffolie (202) aus einem aufgeschäumten und
porenverschlossenem Silikonkautschuk hergestellt wurde.
5. Leistungsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kontaktschiene (205) in den Oberflächenbezirken auf denen die Leistungshalbleiter
bauelemente (204) positioniert werden und die Anschlußleiter (53) an den für den
Druckkontakt vorgesehenen Stirnflächen mit einer Oberflächengalvanikschicht, vorzugsweise
bestehend aus einer ca. 10 µm starken duktilen Schicht, versehen werden.
6. Leistungsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Dehnschrauben (210) die druckkontaktierten Leistungshalbleiterbauelemente (204)
dynamisch bei allen Temperaturen und Betriebsbedingungen sicher kontaktieren und einen
vorgeschriebenen Höchstdruck nicht überschreiten lassen.
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