具有开关装置的功率半导体模块及包括该模块的配置制造方法及图纸

提供一种功率半导体模块，其形成为具有壳体、具有开关装置、具有布置在壳体中的基底、具有连接装置、具有终端装置、以及具有压力装置，压力装置能够在基底的法线方向运动并且布置在壳体中，其中，基底具有彼此电绝缘的导电迹线，其中，在导电迹线上布置功率半导体元件，并且功率半导体元件以导电方式连接至导电迹线，其中，开关装置通过连接装置以符合电路的方式内部地连接，其中，压力装置具有刚性主体和第一弹性压力体和第二弹性压力体，其中，第一弹性压力体远离基底在基底的法线方向从主体伸出，并且其中，第二弹性压力体在基底的法线方向朝向基底从主体伸出，并且其中，壳体具有固定装置，其用于将功率半导体模块布置在冷却装置上。

【技术实现步骤摘要】
具有开关装置的功率半导体模块及包括该模块的配置
本专利技术涉及具有至少一个开关装置的功率半导体模块，开关装置形成功率半导体模块的基本单元。此外，本专利技术还涉及具有该功率半导体模块的配置。
技术介绍
从现有技术中已知一种功率半导体模块及包括它的配置，例如DE102014106570A1中所披露的，其中，功率半导体模块形成为具有壳体、开关装置、功率半导体元件、连接装置、负载端子装置和压力装置，开关装置具有连接至壳体的基底，功率半导体元件布置在基底上，压力装置形成为能够与壳体相反的运动。在该实例中，基底具有第一中央通道口和彼此电绝缘的导电迹线，其中，功率半导体元件布置在导电迹线上。在该实例中，连接装置具有第一主要区域和第二主要区域，并且形成为具有导电膜。压力装置还具有弹性压力体，弹性压力体具有与第一通道口对齐的第二通道口并且具有第一凹进，压力件布置为从第一凹进伸出，其中，压力件压在连接装置的第二主要区域的一部分上，并且在该实例中，该部分布置在沿基底法线方向伸出的功率半导体元件的区域内。在该实例中，第一和第二通道口形成为接收固定装置，其将功率半导体模块在冷却装置上以力锁的方式固定在配置中。
技术实现思路
考虑上述情况，本专利技术基于提供一种功率半导体模块以及包括该功率半导体模块的配置的目的，其具有至少一个开关装置，其中以尤其简单且有效的方式将压力引入到开关装置上。根据本专利技术，通过具有如下特征的功率半导体模块以及通过具有如下特征的配置实现该目标。根据本专利技术的功率半导体模块形成为具有壳体、具有开关装置、具有布置在壳体中的基底、具有连接装置、具有端子装置并具有压力装置，其能够在基底法线方向移动并且布置在壳体中，其中，基底具有彼此电绝缘的导电迹线，其中功率半导体模块布置在导电迹线上并且以导电方式连接至导电迹线，其中，开关装置以符合电路的方式通过连接装置内部地连接，其中压力装置具有刚性主体和第一弹性压力体和第二弹性压力体，其中，第一弹性压力体远离基底在基底的法线方向从主体伸出，并且其中，第二弹性压力体在基底的法线方向朝向基底从主体伸出，并且其中，壳体具有固定装置，其用于将功率半导体模块布置在冷却装置上。当然，除非本身不包括，上述单数特征，尤其各弹性压力体、功率半导体元件和连接装置也可以复数设置在根据本专利技术的功率半导体模块中。具体而言，能够在基底的一个或多个导电迹线上布置多个功率半导体元件。上述壳体不需要形成为在四周包围基底的壳体，如该领域中用于功率半导体模块的常规壳体。壳体也能够形成为框架(skeletal)壳体，尤其是如果功率半导体模块是更大系统的一部分，尤其是具有多个功率半导体模块。在该实例中，则仅形成壳体的必须和必要的部分，其中，尤其是不需要封闭的侧面。在一个优选结构中，连接装置形成为膜系，其具有至少一层导电膜和至少一层电绝缘膜，其中，导电膜和绝缘膜以交替方式布置。在一种可选例中，连接装置可形成为金属成型体，优选为扁平金属成型体，或者形成为连接条。此外，当第一弹性压力体和第二弹性压力体形成为一体时尤其有利。这可通过在生产步骤中将两个弹性压力体注射模塑至主体而有利地实现。如果在所述基底背朝功率半导体模块内部的一侧上，基底具有金属基板，则是有利的。如果主体具有侧向限制装置，其特别是限制第二弹性压力体的侧向范围，则也是有利的。主体可包括绝缘材料、优选为耐高温塑料，优选为热塑性塑料、尤其为聚苯硫醚。可选地，主体也可包括金属成型体。弹性压力体可包括弹性体，优选为硅胶弹性体，尤其为交联液体硅胶。当两个弹性压力体包括相同材料时是尤其优选的。当第一弹性压力体具有比第二弹性压力体更高的有效高度时是尤其优选的。有效高度应该理解为的含义是：该高度可用于弹性压力体的变形。特别是，这是从主体的周围表面伸出的高度或从主体伸出的高度。当壳体具有第一引导件，并且压力装置具有第二引导件时也是有利的，其中，所述第一引导件和第二引导件彼此对应布置，并且形成为引导压力装置朝向壳体在法线方向上的运动。根据本专利技术的配置形成为具有上述功率半导体模块、具有冷却装置并具有固定工具，其中，固定工具接合进固定装置，固定装置是壳体的一部分，并且因此将功率半导体模块固定在冷却装置上，并且壳体对第一弹性压力体施加第一压力，第二弹性压力体将所述压力作为第二压力传递至基底，并且因此最终基底由第三压力压在冷却装置上。在该实例中，通过施加在连接装置上的压力，第二弹性压力体的压力可间接施加在基底上。然而，第二弹性压力体的压力也可直接施加在基底上。在基底与冷却装置之间布置具有小于20微米、尤其小于10微米、尤其小于5微米厚度的导热膏体是优选的。还优选的是，功率半导体模块的壳体具有至少一个销钉，其伸进冷却装置的相关凹进中，并且其形成为防止壳体相对于冷却装置的旋转。不言而喻，本专利技术即功率半导体模块以及包括功率半导体模块的配置的不同结构能够单独或者以任意组合实现，以获得改进。具体而言，上面说明和此处或后文描述的特征不仅以所指示的组合方式使用，而且也能够以其他非互斥组合或以自身使用，而不偏离本专利技术的范围。附图说明根据对下述图1至图5中示例性示出的本专利技术的示例性实施方式的说明或根据其对应部分，本专利技术的进一步解释、优点和特征会变得明显。图1示出根据本专利技术的配置中根据本专利技术的功率半导体模块的第一结构。图2示出根据本专利技术的功率半导体模块的第一压力装置，没有对所述第一压力装置施加压力。图3和图4分别示出根据本专利技术的配置中的根据本专利技术的功率半导体模块的第二结构的分解视图和标准视图。图5示出根据本专利技术的功率半导体模块的第二压力装置，所述第二压力装置被施加压力。具体实施方式图1示出根据本专利技术的配置10中根据本专利技术的功率半导体模块1的第一结构。该附图示出原则上以该领域中常规方式形成的基底2，并且基底2包括绝缘材料体20和布置在其上的导电迹线22，并且导电迹线22彼此分别电绝缘，在运行期间所述导电迹线具有不同的电势、具体为负载电势，而且还具有开关装置100的辅助(特别是开关和测量)电势。本文具体描述了具有诸如典型的半桥拓扑的负载电势的三个导电迹线22。功率半导体元件26在该实例中为功率开关，分别布置在两个导电迹线22上，功率半导体元件能够以该领域中常规方式形成为单独的开关，例如形成为具有以反向并联方式连接的功率二极管的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或绝缘栅双极晶体管(IGBT)，如此处所示。在该实例中，以材料结合的方式，不限制一般性并且以本领域中常规方式，优选通过压力烧结连接，将功率半导体元件26以导电方式连接至导电迹线22。通过连接装置3，开关装置100的内部连接在此处由复合膜30形成，复合膜30在该领域中为常规的。具体而言，所述复合膜30将各功率半导体元件26，更精确地为其背朝基底2的一侧上的接触面连接至基底2的导电迹线22。在优选结构中，复合膜30通过烧结连接以材料结合的方式局部连接至接触面。当然，功率半导体元件26之间的连接和基底2的导电迹线22之间的连接也能以相似方式形成。特别是，在压力烧结连接的实例中，如所示出的，有利地是将绝缘化合物28设置在功率半导体元件26的边缘区域。该绝缘化合物28也能布置在导电迹线22之间的空隙中。基底2布置在优选由铜或铜合金形成的金属基板24上，并且以材料结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率半导体模块(1)，其具有壳体(6)、具有开关装置(100)、具有布置在所述壳体(6)中的基底(2)、具有连接装置(3)、具有端子装置(4)、以及具有压力装置(5)，所述压力装置(5)能够在所述基底(2)的法线方向(N)运动并且布置在所述壳体(6)中，其中，所述基底(2)具有彼此电绝缘的导电迹线(22)，其中，在所述导电迹线(2)上布置功率半导体元件(26)，并且所述功率半导体元件(26)以导电方式连接至所述导电迹线(22)，其中，所述开关装置(100)通过所述连接装置(3)以符合电路的方式内部地连接，其中，所述压力装置(5)具有刚性主体(50)和第一弹性压力体(52)和第二弹性压力体(54)，其中，所述第一弹性压力体(52)远离所述基底在所述基底(2)的法线方向(N)上从所述主体(50)伸出，并且其中，所述第二弹性压力体(54)在所述基底(2)的法线方向(N)上朝向所述基底从所述主体(50)伸出，并且其中，所述壳体(6)具有固定装置(602)，其用于将所述功率半导体模块(1)布置在所述冷却装置(8)上。

【技术特征摘要】
2017.04.03 DE 10201710711721.一种功率半导体模块(1)，其具有壳体(6)、具有开关装置(100)、具有布置在所述壳体(6)中的基底(2)、具有连接装置(3)、具有端子装置(4)、以及具有压力装置(5)，所述压力装置(5)能够在所述基底(2)的法线方向(N)运动并且布置在所述壳体(6)中，其中，所述基底(2)具有彼此电绝缘的导电迹线(22)，其中，在所述导电迹线(2)上布置功率半导体元件(26)，并且所述功率半导体元件(26)以导电方式连接至所述导电迹线(22)，其中，所述开关装置(100)通过所述连接装置(3)以符合电路的方式内部地连接，其中，所述压力装置(5)具有刚性主体(50)和第一弹性压力体(52)和第二弹性压力体(54)，其中，所述第一弹性压力体(52)远离所述基底在所述基底(2)的法线方向(N)上从所述主体(50)伸出，并且其中，所述第二弹性压力体(54)在所述基底(2)的法线方向(N)上朝向所述基底从所述主体(50)伸出，并且其中，所述壳体(6)具有固定装置(602)，其用于将所述功率半导体模块(1)布置在所述冷却装置(8)上。2.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其中，所述连接装置(3)形成为膜系(30)，其具有至少一层导电膜和至少一层电绝缘膜，其中，所述导电膜和绝缘膜以交替方式布置。3.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其中所述连接装置(3)形成为金属成型体(32)或者形成为连接条。4.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其中所述连接装置(3)形成为扁平金属成型体。5.根据前述权利要求中的任意一项所述的功率半导体模块，其中所述第一弹性压力体(52)和所述第二弹性压力体(54)形成为一体。6.根据前述权利要求1-4中任意一项所述的功率半导体模块，其中在所述基底背朝所述功率半导体模块(1)内部的一侧上，所述基底(2)具有金属基板(24)。7.根据前述权利要求1-4中任意一项所述的功率半导体模块，其中所述主体(50)具有侧向限制装置(506、508)。8.根据前述权利要求1-4中任意一项所述的功率半导体模块，其中所述主体(50)包括绝缘材料或者包括金属体，以及弹性压力体(52、54)包括弹性体。9.根据前述权利要求8所述的功率半导体模块，其中所述主体(50)包括耐高温塑料，以及弹性压力体(52、54)包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·格约博，C·温耐布什，
申请(专利权)人：赛米控电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE