DE3241508A1 - Power transistor module - Google Patents

Power transistor module

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DE3241508A1 DE19823241508 DE3241508A DE3241508A1 DE 3241508 A1 DE3241508 A1 DE 3241508A1 DE 19823241508 DE19823241508 DE 19823241508 DE 3241508 A DE3241508 A DE 3241508A DE 3241508 A1 DE3241508 A1 DE 3241508A1
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Brown Boveri und Cie AG Germany
BBC Brown Boveri AG Germany
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Abstract

In this power transistor module, which is suitable for use in converter apparatuses and is to be mounted on a cooling body, a plastic frame (1) which is open at the top and bottom and a ceramic plate (5) which is bonded to the base of the frame form the housing. In order to achieve a low thermal resistance, the ceramic plate (5) is connected on both sides directly, that is to say without soldering or bonding, to metallisations (6a, b, c, 7), the metallisations being structured inside the housing to correspond to the circuit which is to be implemented, and is [sic] soldered to connecting elements (10, 12, 17) which are accessible externally on the top of the module and to one or more power transistors (14). The metallisations have a larger area than that which corresponds to the soldering surfaces on the semiconductor components. The connection between the control connection and one of the main connections of the transistor (14) and the corresponding metallisations takes place by means of internal connecting wires. The module is filled with potting compounds (15, 16) for mechanical protection and for electrical insulation. …<IMAGE>…

Description

B R O WN , B O V E R I & CIE AKTIENGESELLSCHAFTB R O WN, B O V E R I & CIE AKTIENGESELLSCHAFT

Mannheim 8. Nov. 1982Mannheim November 8, 1982

Mp.-Nr. 654/82 ZPT/P3-Pn/Bt 10Mp. No. 654/82 ZPT / P3-Pn / Bt 10

Leistungstransistor-ModulPower transistor module

Die Erfindung bezieht sich auf ein Leistungstransistor-Modul gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a power transistor module according to the preamble of claim 1.

Derartige Leistungstransistor-Module sind allgemein bekannt. Sie besitzen vielfach eine massive Kupferplatte als Gehäuseboden, die mit der entsprechend vorbehandelten Keramikplatte verlötet oder verklebt ist. Auch die strukturierten Metallisierungen auf der dem Gehäuseinne-Such power transistor modules are generally known. They often have a solid copper plate as the case bottom, which is soldered or glued to the appropriately pretreated ceramic plate. Also the structured metallizations on the inside of the housing

2g ren zugewandten Seite der Keramikplatte sind meist aufgelötet. Derartig aufgebaute Leistungstransistor-Module sind aufwendig und teuer in der Herstellung und haben wegen der drei notwendigen Lotschichten des Aufbaues Leistungs'transistor-Lotschicht-Metallisierung-Lot-'30 schicht-Keramikmetallisierung-Keramikplatte-Lotschicht-Kupferbodenplatte einen-relativ hohen Wärmewiderstand. Hierdurch ist die thermische Belastbarkeit der Module stark eingeschränkt.2g ren facing side of the ceramic plate are usually soldered on. Power transistor modules constructed in this way are complex and expensive to manufacture and have because of the three necessary solder layers of the structure power'transistor-solder layer-metallization-solder-'30 layer-ceramic metallization-ceramic plate-solder layer-copper base plate a-relatively high thermal resistance. As a result, the thermal load capacity of the Modules severely restricted.

3g Andere bekannte Aufbauten haben nur eins Dickschichtmetallisierung direkt auf die Keramik aufgebracht; Dadurch3g Other known structures have only one thick film metallization applied directly to the ceramic; Through this

BADÖBIGINÄIBADÖBIGINÄI

wird zwar...eine Lotschicht eingespart, jedoch ergeben sich wegen der fehlenden Wärmespreizung ebenfalls sehr hohe Wärmewiderstände.although ... one layer of solder is saved, it still results Due to the lack of heat spread, there are also very high thermal resistances.

Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrun-On this basis, the invention is based on the object

de, ein Leistungstransistor-Modul der eingangs genannten Art anzugeben, das einen sehr niedrigen Wärmewiderstand = aufweist.de to specify a power transistor module of the type mentioned, which has a very low thermal resistance = having.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.This object is achieved by the features characterized in claim 1.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen insbesondere darin, daß durch die direkte Verbindung von Me-The advantages that can be achieved with the invention are in particular that the direct connection of Me-

1g tallisierung und Keramikplatte, z.B. gemäß den Verfahren nach Patentanmeldungen P 30 36 '128.5 oder P 32 04 167-5, der Wärmewiderstand zwischen Leistungstransistor und Kühlkörper gegenüber bekannten Anordnungen wesentlich verringert wird. Dies wird erreicht durch die Verbindung · der Metallisierung mit der Keramikplatte ohne Zwischenschicht und durch Wärmespreizung in der Metallisierung. Die äußere ganzflächige Metallisierung erhöht die mechanische Belastbarkeit des Keramiksubstrats, in dem sie die Bruchgefahr bei der Montage und im Betrieb verringert. Die Leistungstransistoren, Dioden und Anschlußelemente sind so angeordnet, daß sie in einem Arbeitsgang aufgelötet und anschließend über Verbindungsdrähte kontaktiert werden können, was eine preiswerte Herstellung ermöglicht. Desweiteren ist es möglich, die Halbleiterbauelemente beim Lötvorgang mit Kontaktbügeln zu kontaktieren. 1g tallization and ceramic plate, for example according to the method according to patent applications P 30 36 '128.5 or P 32 04 167-5, the thermal resistance between the power transistor and heat sink compared to known arrangements is significantly reduced. This is achieved by connecting the metallization to the ceramic plate without an intermediate layer and by spreading heat in the metallization. The outer, full-surface metallization increases the mechanical strength of the ceramic substrate by reducing the risk of breakage during assembly and operation. The power transistors, diodes and connection elements are arranged in such a way that they can be soldered on in one operation and then contacted via connecting wires, which enables inexpensive manufacture. Furthermore, it is possible to contact the semiconductor components with contact clips during the soldering process.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Appropriate further developments of the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeich-The invention is described below with reference to the drawings

Fig.Fig. 11 Fig.Fig. 22 Fig.Fig. 33 Fig.Fig. 44th Fig.Fig. 55 Fig.Fig. 66th

O ■ -■' ■■'■■'■■■.:.-·O ■ - ■ '■■' ■■ '■■■.: .- ·

nungen dargestellten Ausführungsformen erläutert.Embodiments illustrated embodiments explained.

Es zeigen: .Show it: .

einen Schnitt durch eine erste Variante eines Leistungstransistor-Moduls, eine Aufsicht auf das aufgeschnittene Modul nach der ersten Variante,a section through a first variant of a power transistor module, a plan view of the cut module according to the first variant,

einen Schnitt durch eine zweite Variante eines Leistungstransistor-Moduls, eine Aufsicht auf das aufgeschnittene Modul nach der zweiten Variantea section through a second variant of a power transistor module, a plan view of the cut module according to the second variant

die interne Verschaltung der zweiten Variante, die interne Verschaltung einer dritten Variante. the internal interconnection of the second variant, the internal interconnection of a third variant.

In Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine erste Variante eines Leistungstransistor-Moduls dargestellt. Das Modul besitzt einen oben und unten offenen Kunststoff-Rahmen 1, der als Gehäusewandung dient. An zwei Seiten weist -1 shows a section through a first variant of a power transistor module. The module has a plastic frame that is open at the top and bottom 1, which serves as the housing wall. On two sides -

2Q der Jtahmen 1 in Höhe der Bodenfläche Befestigungslaschen ° nuf. Die eine der Befestigungslaschen 2" ist mit einer Bohrung 3 und die andere der Laschen mit einer U-förmigen Ausnehmung 4 versehen. Bohrung 3 und U-formige Ausnehmung 4 dienen zur Montage des Leistungstransistor-Mo-2Q the frame 1 at the level of the floor surface fastening straps ° nuf. One of the fastening tabs 2 "is with a Hole 3 and the other of the tabs with a U-shaped Recess 4 is provided. Hole 3 and U-shaped recess 4 are used to mount the power transistor module

duls auf einem Kühlkörper. ·'duls on a heat sink. · '

Das Gehäuse des Leistungstransistor-Moduls wird zum einen durch den Rahmen 1, zum anderen durch eine in eine umlaufende Vertiefung der Bodenfläche des offenen Rähmens 1 aufgesetzte, elektrisch isolierende Keramikplatte 5 (z.B. aus AI2O3, BeO, SiC) gebildet. Zur -Verbesserung.--.: des Wärmedurchganges kann die Keramikplatte 5 sehr dünn ausgebildet werden (Dicke ab ca. 0,5mm). Sie weist elektrisch gut leitende Metallisierungen 6a,b,c auf ihrer dem Gehäuseinneren zugewandten Fläche auf (6a = Emitter-Metallisierung, 6b = Kollektor-Metallisierung,The housing of the power transistor module is formed on the one hand by the frame 1, on the other hand by an electrically insulating ceramic plate 5 (e.g. made of Al2O3, BeO, SiC) placed in a circumferential recess in the bottom surface of the open frame 1. For improvement.--. : the heat transfer, the ceramic plate 5 can be made very thin (thickness from approx. 0.5mm). It has electrically good conductive metallizations 6a, b, c on its surface facing the inside of the housing (6a = emitter metallization, 6b = collector metallization,

654/82654/82

6c = Basis-Metallisierung). Diese Metallisierungen werden beispielsweise durch Kupferfolien realisiert, die gemäß den aus den Patentanmeldungen P 30 36 128.5 oder P 32 04 167.5 bekannten Verfahren direkt ohne Zwischenschichten (Lot und Keraraikmetallisierung) auf die Keramikplatte 5 aufgebracht sind. Die Metallisierungen 6a,b,c dienen als Leiterbahnen und Kontaktflächen zum Auflöten von extern zugänglichen Anschlußelementen, Leistungstransistoren und internen Verbindungen und als Wärmespreizer für den Leistungstransistor. Um eine Wärmespreizung zu ermöglichen, weist insbesondere die Kollektor-Metallisierung 6b eine größere Fläche auf als die Fläche der aufzulötenden Leistungstransistoren.6c = basic metallization). These metallizations are implemented, for example, by copper foils that according to the method known from patent applications P 30 36 128.5 or P 32 04 167.5 directly without intermediate layers (Solder and Keraraikmetallisierung) are applied to the ceramic plate 5. The metallizations 6a, b, c serve as conductor tracks and contact areas for Soldering of externally accessible connection elements, power transistors and internal connections and as Heat spreader for the power transistor. In order to allow heat to be spread, the collector metallization in particular has 6b has a larger area than the area of the power transistors to be soldered on.

Zur mechanischen Stabilisierung der Keramikplatte 5 ist eine Metallisierung 7 ebenfalls gemäß dem Verfahren nach Patentanmeldung P 30 26 128.5 oder P 32 04 167.5 direkt auf die dem Gehäuseinneren abgewandten Seite der Keramikplatte 5 aufgebracht. Die Stärke der Metallisierung 7, vorzugsweise ebenfalls eine Kupferfolie, entspricht der Stärke der Metallisierungen 6a,b,c. Dadurch werden Verspannungen, die sich infolge der Herstellprozesse und der einseitigen Lötprozesse auf der dem Gehäuseinneren zugewandten Seite der Keramikplatte 5 ergeben, wirksam verhindert. Desweiteren ermöglicht die Metallisierung 7 einen guten Wärmekontakt zu einem mit dem Modul verbundenen Kühlkörper. Auch ist die Gefahr von Keramikbrüchen bei der Montage und während des Betriebes infolge unebener und verschmutzter Kühlkörper wesentlich geringer.For mechanical stabilization of the ceramic plate 5 is a metallization 7 also according to the method according to patent application P 30 26 128.5 or P 32 04 167.5 directly applied to the side of the ceramic plate 5 facing away from the interior of the housing. The strength of the metallization 7, preferably also a copper foil, corresponds to the thickness of the metallizations 6a, b, c. This will be Tensions that arise on the inside of the housing as a result of the manufacturing processes and the one-sided soldering processes facing side of the ceramic plate 5 result, effectively prevented. Furthermore, the metallization 7 enables good thermal contact with a heat sink connected to the module. There is also the risk of ceramic breakage significantly lower during assembly and operation due to uneven and dirty heat sinks.

Der Rahmen 1 und die Keramikplatte 5 werden miteinander verklebt. Zur genauen Fixierung der Platte 5 weist der Rahmen 1 die bereits erwähnte umlaufende Vertiefung in seiner Bodenfläche auf, deren Tiefe höchstens der Gesamt-Dicke der Keramikplatte 5 und der Metallisierung 7 entspricht. Eine in dieser Vertiefung des Rahmens 1The frame 1 and the ceramic plate 5 are glued together. For precise fixation of the plate 5, the Frame 1 on the aforementioned circumferential recess in its bottom surface, the depth of which is at most Total thickness of the ceramic plate 5 and the metallization 7 corresponds. One in this recess of the frame 1

vorgesehene umlaufende Nut 8 dient beispielsweise zur Aufnahme von austretendem Klebstoff. Der überschüssige Klebstoff wandert in die Nut 8 und quillt nicht über den Rand der Keramikplatte 5 auf die Kühlfläche, was den Wärmeübergang zum Kühlkörper beeinträchtigen würde.provided circumferential groove 8 is used for example Absorption of escaping adhesive. The excess Adhesive migrates into the groove 8 and does not swell over the edge of the ceramic plate 5 onto the cooling surface, which is the Would impair heat transfer to the heat sink.

Mit der Emitter-Metallisierung 6a ist ein großflächiges Fußteil 9 eines Emitter-Flachsteckers 10 über eine Lotschicht 11 verbunden. Der mit Einkerbungen versehene Flachstecker 10 ist auf der-Oberseite des Gehäuses frei zugänglich. Das vergrößerte Fußteil' 9 dient zur mechanischen Stabilisierung der Lötstelle auf der Metallisierung 6a. An das Fußteil 9 schließt sich eine Abwinkelung und daran ein Dehnungsbogen 10 an (siehe hierzu Ausfüh- · rungsbeispiel gemäß Fig. 3). Der Dehnungsbogen geht in seinem oberen Ende in den eigentlichen Steckanschluß über. Der Dehnungsbogen ist in seinem Querschnitt kleiner als die Querschnitte des oberen Steckanschlusses und des unteren Fußteiles 9 und gleicht Zugspannungen auf die Lötverbindung zwischen Fußteil 9 und Metallisierung 6a der Keramikplatte 5 aus.A large-area foot part 9 of a flat emitter plug 10 is connected to the emitter metallization 6 a via a solder layer 11. The one with notches Flat connector 10 is free on the top of the housing accessible. The enlarged foot part 9 serves to mechanically stabilize the soldering point on the metallization 6a. The foot part 9 is followed by a bend and an expansion bend 10 (see execution Example according to FIG. 3). The stretch arch goes in its upper end into the actual plug connection. The expansion arch is smaller in its cross-section than the cross-sections of the upper push-in connector and of the lower foot part 9 and compensates for tensile stresses the soldered connection between foot part 9 and metallization 6a of the ceramic plate 5.

Mit der Metallisierung 6c ist ein Basis-Flachstecker 12 sowie mit der Metallisierung 6b ein Kollektor-Flach-A base flat plug 12 is connected to the metallization 6c as well as with the metallization 6b a collector flat

2g stecker (in Fig. 2 mit 17 bezeichnet) verbunden. Der Basis-Flachstecker 12 weist ebenfalls ein vergrößertes Fußteil 13 auf und ist zur Vermeidung von Anschlußfehlern (Vertauschung der Anschlüsse) schmaler als der Emitter- und der Kollektor-Flachstecker ausgeführt. Ansonsten sind die drei Anschlußstecker gleichartig aufgebaut. -.--.-"■2g connector (designated 17 in Fig. 2) connected. Of the Basic flat plug 12 also has an enlarged foot part 13 and is to avoid connection errors (Interchanging the connections) made narrower than the emitter and collector tabs. Otherwise the three connectors are constructed in the same way. -. - .- "■

Mit der Metallisierung 6b ist (sind) ein (bzw. mehrere) Leistungstransistor(en) 14 verlötet. Im Ausführungsbei-3g spiel sind zwei parallel geschaltete Transistoren 14 angeordnet, wie Fig. 2 zeigt. Dabei wird die Kollektor-.One (or more) power transistor (s) 14 is (are) soldered to the metallization 6b. In the execution case-3g game, two transistors 14 connected in parallel are arranged, as shown in FIG. This is the collector.

* rf W* rf W

654/82 O β 654/82 O β

elektrode der als Silizium-Chip gestalteten Transistoren 14 mit der Kollektor-Metallisierung 6b verlötet, während die Emitter- bzw. Basis-Anschlüsse der Transistoren 14 über Aluminium- oder Kupferdrähte (in Fig. 2 mit 18 bezeichnet) mit den Emitter- bzw. Basis-Metallisierungen 6a bzw. 6c verbunden werden.electrode of the silicon chip designed transistors 14 soldered to the collector metallization 6b, while the emitter or base connections of the transistors 14 via aluminum or copper wires (denoted by 18 in Fig. 2) are connected to the emitter or base metallizations 6a and 6c, respectively.

. Das mit der Keramikplatte 5 verklebte und mit den Flachsteckern und Transistoren bestückte und verschaltete Gehäuse wird in seinem unteren Teil "mit einer weichen Vergußmasse 15 (z.B. Silikonkautschuk) zum Schutz der empfindlichen Aktivteile vergossen und zwar ist der erwähnte Dehnungsbogen der Flachstecker voll-mit der weichen Vergußmasse 15 vergossen. Das Verschließen des Ge-. The one glued to the ceramic plate 5 and fitted and wired with the flat plugs and transistors Housing is in its lower part "with a soft Casting compound 15 (e.g. silicone rubber) to protect the sensitive active parts is cast, namely the one mentioned Expansion bend of the flat plug fully encapsulated with the soft potting compound 15. The closing of the

^g häuses erfolgt mit einer harten Vergußmasse 16 (z.B.^ g housing is made with a hard casting compound 16 (e.g.

Epoxidharz). Durch die harte Vergußmasse 16 werden insbesondere die Flachstecker über ihre Einkerbungen mechanisch stabilisiert.Epoxy resin). As a result of the hard potting compound 16, the flat connectors in particular become mechanical via their notches stabilized.

In Fig. 2 ist eine Aufsicht auf das aufgeschnittene Modul der ersten Variante dargestellt. Insbesondere sind die an den Rahmen 1 angeformten Befestigungslaschen 2 mit Bohrung 3 und U-förmiger Ausnehmung 4 erkennbar. Desweiteren sind die Strukturen der Metallisierungen 6a,b,c auf der Innenseite der Keramikplatte 5 mit den aufgelöteten Flachsteckern 10,17,12 der beiden Leistungstransistoren 14 und den Drähten 18 zwischen Basis-Metallisierung 6b und Transistor-Basis sowie zwischen Emitter-Metallisierung 6a und Transistor-Emitter ersichtlich.In Fig. 2 is a plan view of the cut Module of the first variant shown. In particular, the fastening tabs 2 formed on the frame 1 are with bore 3 and U-shaped recess 4 can be seen. Furthermore, the structures of the metallizations 6a, b, c on the inside of the ceramic plate 5 with the Soldered tabs 10,17,12 of the two power transistors 14 and the wires 18 between base metallization 6b and transistor base and between emitter metallization 6a and transistor emitter evident.

Bei der Herstellung des Moduls werden die Flachstecker 10,12,17 und die Transistoren 14 in einem Arbeitsgang auf die metallisierte Keramikplatte 5 aufgelötet. Für die Lötvorgänge sind die Metallisierungen 6a,b,c entsprechend vorbehandelt, vorzugsweise vernickelt. ImDuring the manufacture of the module, the tabs 10, 12, 17 and the transistors 14 are made in one operation soldered onto the metallized ceramic plate 5. The metallizations 6a, b, c are correspondingly used for the soldering processes pretreated, preferably nickel-plated. in the

* Ι» ψ Λ* Ι »ψ Λ

654/82 3 χ 654/82 3 χ

nachfolgenden Schritt werden die Verbindungsdrähte 18 zwischen den Emitter- bzw. Basis-Elektroden der Transistoren 14 und den Metallisierungen 6a bzw. 6c auf der Keramikplatte 5 durch Ultraschallbonden, Löten oder Punktschweißen angebracht. Es werden vorzugsweise Aluminiumdrähte mit 0,2 bis 0,5mm Durchmesser eingesetzt. subsequent step are the connecting wires 18 between the emitter or base electrodes of the transistors 14 and the metallizations 6a and 6c on the ceramic plate 5 by ultrasonic bonding, soldering or Spot welding attached. Aluminum wires with a diameter of 0.2 to 0.5 mm are preferably used.

Alternativ hierzu können die Flachstecker-Anschlüsse auch erst nach dem Ultraschallbonden der Drähte 18 angelötet werden, falls dies aus Gründen des Platzes und der ZugängHchkeit für das Ultraschall-Bondwerkzeug erforderlich ist. Falls notwendig, können danach weitere Hilfsverbindungen hergestellt werden.Alternatively, the flat plug connections also soldered only after the wires 18 have been ultrasonically bonded if necessary for reasons of space and accessibility for the ultrasonic bonding tool is. If necessary, further auxiliary connections can then be made.

Alle folgenden Fertigungsschritte fallen in den Bereich der Kapselung. Zunächst wird die Keramikplatte 5 mit den aufgelöteten Teilen in die untere Öffnung des Rahmens 1 eingeklebt. Anschließend wird das Innere des Gehäuses mit den Vergußmassen aufgefüllt.All of the following manufacturing steps fall within the scope the encapsulation. First, the ceramic plate 5 with the soldered parts into the lower opening of the frame 1 glued in. The interior of the housing is then filled with the casting compound.

In Fig. 3 ist ein Schnitt durch eine zweite Variante eines Leistungstransistor-Moduls dargestellt. Bei diesem Modul sind als Hauptanschlüsse ein Emitter-Anschluß, ein Kollektoranschluß sowie ein Freilaufdiodenanschluß und als Hilfsanschlüsse ein Basisanschluß sowie ein Hilfsemitteranschluß vorgesehen. Im Modul ist neben dem Transistor eine Freilaufdiode integriert, wobei die Kathode der Diode intern mit dem Emitter des Transistors verbunden ist. Auch dieses Modul besitzt einen oben und unten offenen Rahmen 19 mit seitlich angeformten Befestigungslaschen 20, die Bohrungen 21 zur Befestigung des Moduls auf einem Kühlkörper aufweisen. Zur Verbesserung der mechanischen Stabilität des Moduls sind Versteifungskanten 22 zwischen Befestigungslaschen 20 und Rahmen 19 vorgesehen. In das Bodenteil des Rahmens 19 ist wiederum eine Keramikplatte 23 eingeklebt. Die Keramikplatte 23In Fig. 3 is a section through a second variant of a power transistor module. The main connections of this module are an emitter connection Collector connection and a freewheeling diode connection and a base connection and an auxiliary emitter connection as auxiliary connections intended. In addition to the transistor, a free-wheeling diode is integrated in the module, with the cathode the diode is internally connected to the emitter of the transistor. This module also has a top and bottom open frame 19 with laterally molded fastening straps 20, the bores 21 for fastening the module have on a heat sink. To improve the mechanical stability of the module, stiffening edges 22 are provided between fastening tabs 20 and frame 19 intended. A ceramic plate 23 is in turn glued into the bottom part of the frame 19. The ceramic plate 23

SAD ORIGINALSAD ORIGINAL

654/82 10 -β654/82 10 -β

weist eine Emitter-Metallisierung 24a, eine zu Zwecken der Wärtnesprelzung verbreiterte Kollektor-Metallisierung 24b, eine Basis-Metallisierung 24c (siehe hierzu Fig. 4) sowie eine Freilaufdioden-Metallisierung 24d auf ihrer dem Gehäuseinneren zugewandten Seite auf. Die dem Gehäuseinneren abgewandte Seite der Keramikplatte 5 ist mit einer Metallisierung 25 versehen.has an emitter metallization 24a, one for purposes the wärtnesprelzung widened collector metallization 24b, a base metallization 24c (see Fig. 4) and a freewheeling diode metallization 24d on its side facing the interior of the housing. The inside of the case The side of the ceramic plate 5 facing away from it is provided with a metallization 25.

Die Hauptanschlüsse des Moduls, d.h. Emitter-, Kollektor- und Freilaufdiodenanschluß sind mit den Ziffern 26, 27 und 28 sowie die Hilfsanschlüsse, d.h. Hilfsemitter- und Basisanschluß mit den Ziffern 29 und 30 bezeichnet (siehe Fig. 4). Jeder der Anschlüsse besitzt ein vergrößertes Fußteil 31 zur Verlötung mit den entsprechenden Metallisierungen. Die Lotschicht ist dabei mit 32 bezeichnet. An das verbreiterte Fußteil 31 schließen sich eine Abwinkelung mit Dehnungsbogen 33 an. Die Hauptanschlüsse weisen in Höhe der Gehäuseoberkante eine Abwinkelung mit Gewindebohrung 34 zur Bildung von Schrauban-2Q Schlüssen auf. Die Hilfsanschlüsse sind im Unterschied hierzu als Flachstecker 35 ausgebildet.The main connections of the module, i.e. emitter, collector and freewheeling diode connection are marked with the digits 26, 27 and 28 as well as the auxiliary connections, i.e. auxiliary emitter and base connection, are designated by the numbers 29 and 30 (see Fig. 4). Each of the connections has an enlarged foot part 31 for soldering to the corresponding one Metallizations. The solder layer is denoted by 32. The widened foot part 31 is followed by a bend with an expansion bend 33. The main connections are angled at the height of the top edge of the housing with threaded hole 34 for the formation of screw connections. The auxiliary connections are different designed as a flat plug 35 for this purpose.

Das Modul besitzt drei parallelgeschaltete Leistungstransistoren 36, deren Kollektorelektroden jeweils mit den Kollektormetallisierungen 24b verlötet sind. Desweiteren sind zwei parallelgeschaltete Freilaufdioden 37 vorgesehen, deren Kathoden mit der Emitter-Metallisierung 24a verlötet sind. Zum Anschluß der Anoden der Dioden 37 an die Freilaufdioden-Metallisierung 24d dienen Verbindungsdrähte 38 oder gelötete Kontaktbügel. Zum Verschluß des Gehäuses werden wiederum eine weiche Vergußmasse 39 sowie eine harte Vergußmasse 40 verwendet.The module has three power transistors 36 connected in parallel, each with their collector electrodes the collector metallizations 24b are soldered. Furthermore, there are two free-wheeling diodes 37 connected in parallel provided, the cathodes of which are soldered to the emitter metallization 24a. For connecting the anodes of the diodes 37 on the freewheeling diode metallization 24d are connecting wires 38 or soldered contact clips. To the Closure of the housing, a soft potting compound 39 and a hard potting compound 40 are again used.

In Fig. 4 ist eine Aufsicht auf das aufgeschnittene Modul der zweiten Variante dargestellt. Daraus sind insbesondere der schmale, rechteckförmige Rahmen 19 mit denIn Fig. 4 is a plan view of the cut module of the second variant is shown. From this are in particular the narrow, rectangular frame 19 with the

ORIGIMÄLORIGIMAL

654/82 ^ ■ tf 654/82 ^ ■ tf

angeformten Befestigungsläschen 20 und den Versteifungskanten 22 ersichtlich. Desweiteren ist die Struktur der Metallisierungen auf der dem Gehäuseinneren zugewandten Seite der Keramikplatte 23 zu erkennen. Zum Anschluß der Emitter- bzw. Basiselektroden der Transistoren 36 an die schmale Emitter- bzw. Basis-Metallisierung 24a bzw. 24c dienen die Verbindungsdrähte 38. Weitere Verbindungsdrähte 38 sind zwischen der Freilaufdioden-Metallisierung 24d und den Anoden der Dioden 37 vorgesehen.molded fastening tabs 20 and the stiffening edges 22 can be seen. Furthermore, the structure of the Metallization can be seen on the side of the ceramic plate 23 facing the interior of the housing. To connect the Emitter or base electrodes of the transistors 36 on the narrow emitter or base metallization 24a and 24c serve the connecting wires 38. Further connecting wires 38 are between the free-wheeling diode metallization 24d and the anodes of the diodes 37 are provided.

Fig. 5 zeigt die interne Verschaltung der Variante gemäß den Figuren 3 und 4.Fig. 5 shows the internal interconnection of the variant according to Figures 3 and 4.

Fig. 6 zeigt die interne Verschaltung einer dritten Variante. Diese Variante entspricht in ihrem konstruktiven Aufbau der Variante gemäß den Figuren 3 und 4, bei der internen elektrischen Verschaltung sind jedoch die Kathoden der Freilaufdioden 37 mit dem Anschluß 28 und die Anoden mit den Kollektoren der Leistungstransistoren 36 sowie mit dem Anschluß 27 verbunden.6 shows the internal interconnection of a third variant. This variant corresponds in its constructive Structure of the variant according to FIGS. 3 and 4, with the internal electrical interconnection, however, the Cathodes of the freewheeling diodes 37 with the connection 28 and the anodes with the collectors of the power transistors 36 and connected to the terminal 27.

Module mit den Schaltungen gemäß Fig. 5 und 6 werden paarweise zum Aufbau von Transistor-Halbbrücken benötigt. Die gezeigte Reihenfolge der nach außen geführten Anschlüsse ermöglicht eine einfache Zusammenschaltung durch Verschienen.Modules with the circuits according to FIGS. 5 and 6 are used required in pairs to build transistor half bridges. The shown order of the outward ones Connections enable simple interconnection by railing.

BAD QRIGINAUBAD QRIGINAU

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Claims (7)

654/82 >θ654/82> θ A. η S ρ r ü c heA. η S ρ r ü c he rl J Leistungstransistor-Modul mit einem oben undrl J power transistor module with a top and unten offenen Rahmen als Gehäusewandung und einer Keramikplatte als Gehäuseboden, wobei die Keramikplatte auf ihrer· dem Gehäuseinneren zugewandten Seite eine strukturierte Metallisierung aufweist, die zum Verlöten mitFrame open at the bottom as a housing wall and a ceramic plate as the housing base, the ceramic plate having a structured surface on its side facing the housing interior Has metallization that is to be soldered with Leistungstransistoren, Dioden, internen Verbindungen und extern auf der Oberseite des Gehäuses zugänglichen Anschlußelementen dient, ge ennzeichnet durch folgende Merkmale:
•jg -. die dem Gehäuseinrieren zugewandte MetallisierungPower transistors, diodes, internal connections and externally accessible on the top side of the housing connection elements used, e ge is used to mark the following features:
• jg -. the metallization facing the housing freeze (6a,b,c,24a,b,c,d) ist direkt mit der Keramikplatte (5,23) verbunden und ist großflächiger als die Löt-. fläche der Halbleiterbauelemente, die dem Gehäuseinneren abgewandte Seite der Keramikplatte (5,23) ist ebenfalls mit einer Metallisierung (7,25) von gleicher Stärke wie die innere Metallisierung direkt verbunden, ein Hauptanschluß und der Steueranschluß der Leistungstransistoren (14,36) sind über Verbindungsdrähte (18,38) mit den entsprechenden inneren Metallisierungen (6a,c,24a,c) verbunden.(6a, b, c, 24a, b, c, d) is directly with the ceramic plate (5,23) and has a larger area than the soldering. area of semiconductor components, the side of the ceramic plate facing away from the inside of the housing (5,23) is also with a metallization (7,25) of the same thickness as the inner one Metallization directly connected, a main connection and the control connection of the power transistors (14,36) are connected to the corresponding inner metallizations (6a, c, 24a, c) via connecting wires (18,38). 2. Leistungstransistor-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (1,19) mit Befestigungslaschen (2,20) zur Montage auf einem Kühlkörper versehen ist.2. Power transistor module according to claim 1, characterized in that the frame (1.19) with fastening straps (2,20) is provided for mounting on a heat sink. 3. Leistungstransistor-Modul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikplatte (5,23) in eine umlaufende Vertiefung der Bodenseite des Rahmens (1,19) eingeklebt ist.3. Power transistor module according to one of the preceding Claims, characterized in that the ceramic plate (5, 23) in a circumferential recess of the Glued to the bottom of the frame (1.19). BADBATH 4. Leistungstransistor-Modul nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung in der Bodenseite des Rahmens (1,19) eine umlaufende Nut (8) zur4. Power transistor module according to claim 3? through this characterized in that the recess in the bottom side of the frame (1.19) has a circumferential groove (8) for Aufnahme von Klebstoffresten aufweist. BHas absorption of adhesive residues. B. 5. Leistungstransistor-Modul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußelemente (10,12,17,26 bis 30) jeweils vergrößerte Fußteile (9,13,31) aufweisen.5. Power transistor module according to one of the preceding claims, characterized in that the Connection elements (10, 12, 17, 26 to 30) each have enlarged foot parts (9, 13, 31). 6. Leistungstransistor-Modul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußelemente (10,12,17,26 bis 30) jeweils Dehnungsbö-6. Power transistor module according to one of the preceding Claims, characterized in that the connecting elements (10, 12, 17, 26 to 30) each expansion arch gen (33) mit verringertem Querschnitt aufweisen. 16gene (33) have a reduced cross-section. 16 7. Leistungstransistor-Modul nach einem der vor stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse in seinem unteren Teil mit einer weichen Vergußmasse (15,39) und in seinem mittleren Teil mit einer harten Vergußmasse (16,40) ausgefüllt ist.7. Power transistor module according to one of the preceding claims, characterized in that the Housing in its lower part with a soft potting compound (15,39) and in its middle part with a hard potting compound (16.40) is filled. IAD ORIGINALIAD ORIGINAL
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