KR20120025410A - 전력반도체 모듈용 접속장치 - Google Patents

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Abstract

제 1 접촉부(42) 및 제 2 접촉부(38)와 상기 제 1 접촉부(42)와 제 2 접촉부(38) 사이의 스프링 부분(50)을 갖는 접촉스프링(18)으로서 구현된 접속 요소의 가압접촉접속을 위한 가압체(32)와 적어도 하나의 회로기판(48)용의 하우징(60)을 갖는 전력반도체 모듈(34)용 접속장치로서, 상기 접속장치(10)는 하우징(60)에 할당된 제 1 스프링 샤프트체(12) 및 가압체(32)에 할당된 제 2 스프링 샤프트체(14)를 가지며, 스프링 샤프트체는 서로 축방향으로 직선상으로 정렬되도록 연결되어 스프링 샤프트(16)를 형성하며 서로에 대하여 축방향으로 한정된 범위로 이동할 수 있으며, 접촉스프링(18)은 스프링 샤프트(16) 속에 수용되어 있다.

Description

전력반도체 모듈용 접속장치{CONNECTION DEVICE FOR A POWER SEMICONDUCTOR MODULE}
본 발명은 제 1 접촉부 및 제 2 접촉부와 상기 제 1 접촉부와 제 2 접촉부 사이의 스프링 부분을 갖는 접촉스프링으로서 구현된 접속 요소의 가압접촉접속을 위한 가압체와 적어도 하나의 회로기판용의 하우징을 갖는 전력반도체 모듈용 접속장치에 관한 것이다.
독일특허 DE 102006006421 A1은 적어도 하나의 회로기판, 그 위에 배치된 적어도 하나의 전력반도체 부품, 하우징, 제 1 및 제 2 플라스틱 몰딩 및 외부로 이르게 되는 접속요소를 포함하는데, 상기 기판은 절연재료체를 가지며, 전력반도체 모듈의 내부로 향하는 주영역에는 도체트랙이 마련되며, 적어도 하나의 접속 요소는 제 1 접촉부 및 제 2 접촉부와 상기 제 1 접촉부와 제 2 접촉부 사이의 스프링 부분을 갖는 접촉스프링으로서 구현된다.
그러나, 이런 공지의 전력반도체 모듈의 경우에는 특히 아주 오랜 사용, 즉 수명 후에 적어도 하나의 접속요소의 결과로서 바람직하지 못한 플라스틱 부식을 확실하게 방지할 수 없다.
이런 상황을 감안하여, 본 발명은 플라스틱 부식을 확실하게 방지할 수 있는 전력반도체 모듈용 접속장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적은 본 발명에 따라서 청구항 1의 특징들, 즉 접속장치가 하우징에 할당된 제 1 스프링 샤프트체와 가압체에 할당된 제 2 스프링 샤프트체를 가지며, 스프링 샤프트체들은 서로 축방향으로 일직선상으로 접속되어 스프링 샤프트를 형성하며 서로에 대하여 축방향으로 한정된 범위내에서 이동할 수 있으며, 접촉스프링은 스프링 샤프트 내에 수용된다는 사실에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 하우징 및/또는 가압체는 임의의 원하는 적절한 플라스틱 재료로 구성되며, 스프링 샤프트를 구성하는 제 1 및 제 2 스프링 샤프트체가 플라스틱 부식에 견디는 플라스틱 재료로 구성되기 때문에 플라스틱 부식이 방지된다.
본 발명에 따른 접속장치의 다른 이점들은 스프링 샤프트가 하우징 및 가압체와 관계없이 미리 조립될 수 있으며, 미리 조립된 스프링 샤프트는 사전에 테스트할 수 있다는 것이다. 본 발명에 따른 접속장치의 또 다른 이점들은 제 1 및 제 2 스프링 샤프트체가 단순한 몰딩 도구를 사용하여 저렴하게 제조될 수 있으며, 보다 더 정밀한 기계적 치수공차가 실현될 수 있다는 것과, 제 1 및 제 2 스프링 샤프트체로 구성된 각각의 스프링 샤프트가 단순한 방식으로 조립될 수 있다는 것이다.
본 발명에 따른 접속장치의 경우에, 접촉스프링의 제 1 접촉부는 제 1 스프링 샤프트체에 할당되고 제 2 접촉부는 제 2 스프링 샤프트체에 할당되면 편리하다는 것이 판명되었다. 이 경우, 제 1 및 제 2 스프링 샤프트체는 회전하지 못하게 고정되게 연결되어 각각의 스프링 샤프트를 형성하는 것이 바람직하다.
제 1 및 제 2 스프링 샤프트체 사이의 축방향 가동성을 특정 방식으로 제한하기 위해서, 제 1 스프링 샤프트체는 적어도 하나의 탄성래칭부재를 가질 수 있고 제 2 스프링 샤프트체는 적어도 하나의 장공을 가질 수 있는데, 이 장공 속으로는 제 1 스프링 샤프트체의 탄성래칭부재가 탄성방식으로 돌출되어 있다.
제 1 스프링 샤프트체가 하우징의 정지 개구부를 지지하고 있는 베어링 쇼울더를 갖는다면 편리하다는 것이 판명되었다. 상기 베어링 쇼울더로 인하여 제 1 스프링 샤프트체는 전력반도체 모듈이 조립된 상태에서 일정한 방식으로 하우징에 대하여 정지개구부에서 움직이지 못하게 고정되어 있다. 제 2 스프링 샤프트체에는 바람직하게는 가압체용 접합칼라가 형성되므로, 제 2 스프링 샤프트체가 가압체의 도움으로 제 1 스프링 샤프트체에 대하여 축방향으로 한정된 범위에서 움직일 수 있게 되어 해당 스프링 샤프트에 마련된 접촉스프링을 비활성 상태로부터 활성접촉상태로 만들 수 있게 된다.
제 2 스프링 샤프트체는 가압체에 회전하지 못하게 고정되게 마련되는 것이 편리하다.
제 2 스프링 샤프트체는 바람직하게는 캡부분이 가압체로부터 돌출한다. 제 2 스프링 샤프트체의 캡부분은 바람직하게는 상단면에 횡슬롯이 형성되고, 그 슬롯을 통하여 접촉스프링의 제 2 접촉부가 U형상으로 굽은 상태로 돌출한다. 접촉스프링의 제 2 접촉부는 예를 들어 제어회로판 등과 접촉하도록 마련되어 있다.
각각의 스프링 샤프트의 제 1 스프링 샤프트체는 하측면에 바람직하게는 직선핀형상으로 구현된 접촉스프링의 제 1 접촉부에 대한 통공을 갖는다.
이미 언급한 바와 같이, 스프링 샤프트의 제 1 및 제 2 스프링 샤프트체는 바람직하게는 내식성 플라스틱 재료로 구성되므로, 본 발명에 따른 접속장치를 구비한 전력반도체 모듈의 사용, 즉 수명이 플라스틱 부식에 의해 손상되지 않는다.
본 발명에 따르면, 적어도 두 개의 스프링 샤프트가 해당 접촉스프링과 함께 일체적으로 결합되어 스프링 샤프트블록을 형성한다. 따라서 전력반도체 모듈을 본 발명에 따른 접속장치와 결합하면 조립비용이 감소된다.
또 다른 상세부, 특징들 및 이점들은 첨부 도면을 참조하는 본 발명의 이후의 설명으로 명백해질 것이다.
도 1은 비활성 저장 상태, 즉 가압체에 의해 작용되지 않은 상태에서 전력반도체 모듈용의 본 발명에 따른 접속장치의 일 실시형태의 사시도.
도 2는 활성 상태, 즉 가압체에 의해 작용된 접촉접속 상태에서 도 1에 따른 접속장치의 사시도.
도 3은 접속장치 그리고 부분적으로 도시된 가압체와 마찬가지로 부분적으로 도시된 전력반도체 모듈의 하우징의 도 1과 원리가 유사한 도.
도 4는 접속장치 그리고 부분적으로 도시된 전력반도체 모듈에 대하여 움직인 부분적으로 도시된 가압체의 도 2와 원리가 유사한 도.
도 5는 접속장치를 따라서 절단되어 있는 가압체와 해당 접속장치의 사시도.
도 6은 회로기판용 하우징, 가압체 그리고 접속장치를 갖는 전력반도체 모듈의 단면도.
도 1은 전력반도체 모듈용 접속장치(10)의 일 실시형태를 보여준다. 이 접속장치(10)는 제 1 스프링 샤프트체(12)와 제 2 스프링 샤프트체(14)를 갖는데, 이들 샤프트체는 축방향으로 일직선상으로 정렬되도록 서로 연결되어 접촉스프링(18)용 스프링 샤프트(16)를 형성한다.
제 1 스프링 샤프트체(12)에는 반경방향으로 반대측에 있는 한 쌍의 탄성래칭부재(20)가 형성되어 있고, 제 2 스프링 샤프트체(14)에는 반경방향으로 반대측에 있는 장공(22)이 형성되어 있다. 각 탄성래칭부재(20)는 그 말단부에 래칭후크(24)가 형성되어 있는데, 이 래칭후크는 제 2 스프링 샤프트체(140의 해당 장공(22) 속으로 돌출되어 있다.
제 2 스프링 샤프트체(14)의 장공(22)은 제 1 스프링 샤프트체(12) 및 제 2 스프링 샤프트체(14)가 상대 운동하는 것을 축방향으로 특정 방식으로 한정한다. 게다가 그 결과 제 1 스프링 샤프트체(12) 및 제 2 스프링 샤프트체(14)의 회전방향으로 고정되어 연결되어 스프링 샤프트(16)를 형성하게 된다.
제 1 스프링 샤프트체(12)에는 제 2 스프링 샤프트체(14)로부터 떨어져 있는 단부 부분에 베어링 쇼울더(26)가 형성되어 있다. 제 2 스프링 샤프트체(14)에는 제 1 스프링 샤프트체(12)와 대향하는 단부 부분에 접합 칼라(28)가 형성되어 있다. 제 2 스프링 샤프트체(14)의 접합 칼라(28)로부터는 직경방향 반대측의 리브(30)가 축방향으로 일체적으로 돌출되어 있다. 리브(30)는 전력반도체 모듈의 가압체(32)에 대하여 스프링 샤프트(16)가 회전하지 못하게 고정하는 효과를 갖는다.
도 2에서, 동일한 상세부는 도 1과 동일한 참조부호로 지시되어 있으며, 따라서 모든 상세부를 도 2를 참조하여 다시 상세하게 설명할 필요는 없다. 도 2는 접촉스프링(18)이 활성접촉상태에 있는 스프링 샤프트(16)를 보여준다. 이 활성접촉상태는 제 2 스프링 샤프트체(14)의 접합 칼라(28)에 대하여 효력을 발생시키는 가압체(32)에 의해 전력반도체 모듈(34)의 가압체(32)의 도움으로 이루어진다. 이는 도 2에서 화살표(36)로 지시되어 있다.
활성접촉 상태에서, 접촉스프링(18)은 U형상으로 굽은 제 2 접촉부(38)가 도 1에 도시한 비활성 상태에서보다 더 돌출되어 있다. 동시에, 접촉스프링(18)의 제 1 접촉부(42)의 말단부(40)는 통공(44)으로부터 돌출하여(도 5 및 도 6 참조) 전력반도체 모듈(34)의 회로기판(48)에 마련된 금속구조부(46)에 접촉스프링(18)을 접촉접속시킬 수 있게 된다.
도 5 및 도 6은 추가적으로 각각의 접촉스프링(18)의 직선핀형상의 제 1 접촉부(42)와 제 2 접촉부(38) 사이의 각 접촉스프링(18)의 스프링부분(50)을 도시하는데, 상기 제 2 접촉부는 U형상으로 굽어져서 상기 제 1 접촉부로부터 떨어져 있다. 스프링부분(50)은 나선형 압축스프링으로서 구성되어 있다.
도 6에서 명백하듯이, 각 접촉스프링(18)의 핀형상 제 1 접촉부(42)는 제 1 스프링 샤프트체(12)에 할당되고, 제 2 접촉부(38)는 스프링부분(50)과 함께 각 스프링 샤프트(16)의 제 2 스프링 샤프트체(14)에 할당된다. 또한, 이들 도면에는 각각의 제 2 스프링 샤프트체(14)는 캡부분(52)이 가압체(32)로부터 돌출하는 것이 도시되어있다. 도 1 내지 도 4에서 명백한 것은 제 2 스프링 샤프트체(14)의 캡부분(52)이 그 상단면에 횡슬롯(56)이 형성되어 있으며, 그 슬롯을 통하여 접촉스프링(18)의 U형상으로 굽은 제 2 접촉부(38)가 돌출하며, 그 결과 접촉스프링(18)이 스프링 샤프트(16) 내에서 회전하지 못하게 고정된다는 것이다.
또한, 도 6에서 명백한 것은 각각의 스프링 샤프트(16)의 제 1 스프링 샤프트체(12)가 전력반도체 모듈(34)의 하우징(60) 속에 형성된 정지 개구부(58)에 대하여 베어링 쇼울더(26)를 지지하여 제 1 스프링 샤프트체(12)는 하우징(60)에 대하여 축방향으로 움직일 수 없게 된다는 것이다.
도 3 및 도 4는 나머지 도면을 참조하여 앞에서 상세하게 설명한 것 같은 가압체(32) 및 하우징(60) 그리고 스프링 샤프트(16)를 개략적으로 단면으로 도시한다.
동일한 상세부들은 어떠한 경우라도 도 1 내지 도 6에서 동일한 참조부호로 지시하며, 따라서 모든 상세부들을 어떠한 경우라도 모든 도면을 참조하여 상세하게 설명할 필요는 없는데, 여기서 도 5는 개개의 스프링 샤프트(16) 뿐만 아니라 추가적으로 스프링 샤프트블록(62)도 도시하며, 두 개의 스프링 샤프트(16)는 서로 일체적으로 결합되어 있다.
10: 접속장치(Connection device)
12: 제 1 스프링 샤프트체(First spring shaft body)
14: 제 2 스프링 샤프트체(Second spring shaft body)
16: 스프링 샤프트(Spring shaft) 18: 접촉스프링(Contact spring)
20: 탄성래칭부재(Resilient latching member)
22: 장공(Elongate hole) 24: 래칭후크(Latching hook)
26: 베어링 쇼울더(Bearing shoulder)
28: 접합칼라(Abutment collar)
30: 리브(Rib) 32: 가압체(Pressure body)
34: 전력반도체 모듈(Power semiconductor module)
36: 화살표(Arrow)
38: 제 2 접촉부(Second contact part)
40: 말단부(Distal end)
42: 제 1 접촉부(First contact part)
44: 통공(Through-hole)
46: 금속구조부(Structured metallization)
48: 회로기판(Circuit substrate)
50: 스프링부분(Spring section) 52: 캡부분(Cap section)
54 : 상단면(Top side) 56 : 횡슬롯(Transverse slot)
58 : 정지 개구부(Stop opening) 60 : 하우징(Housing)
62 : 스프링 샤프트블록(Spring shaft block)

Claims (12)

  1. 제 1 접촉부(42) 및 제 2 접촉부(38)와 상기 제 1 접촉부(42)와 제 2 접촉부(38) 사이의 스프링 부분(50)을 갖는 접촉스프링(18)으로서 구현된 접속 요소의 가압접촉접속을 위한 가압체(32)와 적어도 하나의 회로기판(48)용의 하우징(60)을 갖는 전력반도체 모듈(34)용 접속장치에 있어서,
    상기 접속장치(10)는 하우징(60)에 할당된 제 1 스프링 샤프트체(12) 및 가압체(32)에 할당된 제 2 스프링 샤프트체(14)를 가지고, 스프링 샤프트체는 서로 축방향으로 직선상으로 정렬되도록 연결되어 스프링 샤프트(16)를 형성하며 서로에 대하여 축방향으로 한정된 범위로 이동할 수 있으며, 접촉스프링(18)은 스프링 샤프트(16) 속에 수용되어 있는 것을 특징으로 하는 전력반도체 모듈용 접속장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 접촉스프링(18)의 제 1 접촉부(42)는 제 1 스프링 샤프트체(12)에 할당되고, 상기 접촉스프링(18)의 제 2 접촉부(38)는 제 2 스프링 샤프트체(14)에 할당되는 것을 특징으로 하는 전력반도체 모듈용 접속장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 스프링 샤프트체(12) 및 제 2 스프링 샤프트체(14)는 회전하지 못하게 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 전력반도체 모듈용 접속장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 스프링 샤프트체(12)는 적어도 하나의 탄성래칭부재(20)를 가지며, 상기 제 2 스프링 샤프트체(14)는 탄성래칭부재(20)에 대한 적어도 하나의 장공(22)을 갖는 것을 특징으로 하는 전력반도체 모듈용 접속장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 스프링 샤프트체(12)는 하우징(60)의 정지 개구부(58)에 지지되는 베어링 쇼울더(26)를 갖는 것을 특징으로 하는 전력반도체 모듈용 접속장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 스프링 샤프트체(14)는 가압체(32)용 접합칼라(28)를 갖는 것을 특징으로 하는 전력반도체 모듈용 접속장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 스프링 샤프트체(14)는 가압체(32) 속에 회전하지 못하게 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 전력반도체 모듈용 접속장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 스프링 샤프트체(14)는 캡부분(52)이 가압체(14)로부터 돌출하는 것을 특징으로 하는 전력반도체 모듈용 접속장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 스프링 샤프트체(14)의 캡부분(52)은 상단면에 횡슬롯(56)이 형성되어 있으며, 그 슬롯으로부터 접촉스프링(18)의 제 2 접촉부(38)가 U형상으로 굽어져서 돌출하는 것을 특징으로 하는 전력반도체 모듈용 접속장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 스프링 샤프트체(12)는 하측면에 핀형태로 구현된 접촉스프링(18)의 제 1 접촉부(42)에 대한 통공(44)을 갖는 것을 특징으로 하는 전력반도체 모듈용 접속장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스프링 샤프트(16)의 제 1 스프링 샤프트체(12) 및 제 2 스프링 샤프트체(14)는 내식성 플라스틱 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력반도체 모듈용 접속장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 두 개의 스프링 샤프트(16)는 관련 접촉스프링(18)과 함께 일체적으로 결합되어 스프링 샤프트블록(62)을 형성하는 것을 특징으로 하는 전력반도체 모듈용 접속장치.
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