具有构成盆体的压力板的功率半导体组件模块制造技术

本实用新型专利技术涉及功率半导体组件模块(20)用于固定在散热体(18)上，具有：至少一个功率半导体组件(12)；接触工具(11、16)用于导电接触至少一个功率半导体组件(12)；至少部分设计为导热的压力板(1)；预紧工具(13、14、19)设计为使接触工具(11、16)抵靠功率半导体组件(12)预紧以电气接触并使功率半导体组件(12)抵靠至少部分设计为导热的压力板(2)的至少一个导热区域优选在散热体(18)方向上预紧以热力接触；固定工具(1、7、17)用于将预紧工具固定在散热体(18)，其中固定工具(1、17、17)包括至少部分设计为导热的压力板(1)，其特征在于至少部分导热的压力板(1)构成至少一个包围着功率半导体(12)的盆体(9)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有构成盆体的压力板的功率半导体组件模块
本专利技术涉及一种用于固定在散热体上的功率半导体组件模块以及一种由二者构成的装置。其包括用于功率半导体组件模块的所谓的压力接触的工具。在热交换负荷时正是在功率半导体电子元件内出现的问题方面，已经为了接触耐高压和耐高电流的组件研发出这种压力触点。这些耐高压的半导体组件例如为高压晶闸管，高压晶闸管为高压变换器内用于分配电能的核心组件。对于这些装置而言，对于元件可靠性的高要求尤其适用。
技术介绍
功率半导体组件或者诸如此类在容纳电子组件的载体上是通过弹簧预紧的压力触点或者诸如此类来接触的。在此，还基本通过以机械方式所施加的作用力来建立并保持电子组件的接触区域与引导电流的触点之间的机械接触、进而包括电气接触。这具有这样的优点，即通过机械作用力-例如通过张紧装置或者通过弹簧装置-的相应调节能够充分地考虑到由于由这种机械式固定带来的机械公差所引起的热交换负荷。此外，半导体组件为了避免由于过热而可能引起的受损而与散热体处于导热接触。借助散热体，就增加了散热面积的大小，进而改进了由半导体组件向周围介质、例如空气的热传导。在已知的模块中，存在一种大块的金属质的吸收压力的板件，其一面与半导体组件、另一面与散热体处于热力接触。在现有的外壳中，吸收压力的板件、也称为压力板不仅用于功率半导体组件与散热体之间的热量过渡，也主要作为压力接触工具的支承底座。为了确保给组件的电气接触，它被施加以例如10至12MPa的按压力。因为热量必须在这一板件之上并且通过该板件被导出，其导热阻力原则上就会影响热量导出。但另外，实际上还面临着这一板件与散热体之间的热力接触不充分的问题。为了避免由于张紧力和由此出现的弯曲力矩而引起的弯折，吸收压力的板件在现有技术中也就被设置得相当大块，具有这样的缺陷，即这一板件甚至不能够补偿与接触区域的所预先给定的成型、例如粗糙度之间的轻微偏差或者是在散热体与这一板件之间由于上述弯折所产生的偏差。因此就存在这样的风险，即影响由功率半导体组件向散热体的热过渡。由于热阻，就存在功率半导体组件受到破坏以及失灵的风险。
技术实现思路
有鉴于这些缺陷的这种背景，本专利技术提出了这一目的，要提供一种用于固定在散热体上的功率半导体组件模块以及一种所涉及到的由二者构成的装置，借助其改进或确保功率半导体组件与散热体之间的热过渡，尤其是功率半导体模块能够更容易地被浇注以浇注料。这一目的根据本专利技术是通过一种具有权利要求1特征的模块得以实现。从属权利要求公布了本专利技术的更多非常有利的构型。所附带的权利要求的说明内容分别为同样有利的应用和组装程序。要注意，在权利要求中所单独列举的特征可以任意的、在技术上有意义的方式相互结合，并指明本专利技术的更多构型。另外，本说明书尤其是结合附图表现并指定了本专利技术。本专利技术涉及一种功率半导体组件模块，下面也简称为模块，用于固定在散热体上，以便由此将至少一个功率半导体组件的余热接入散热体。在功率半导体组件及其数量方面，本专利技术并不受限。优选其是一种硅控的整流器(SCR)、功率调节器、功率晶体三极管、绝缘栅门极晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、功率整流器、二极管、例如肖特基二极管、结型场效应晶体管、晶闸管、例如可关断晶闸管、双向晶闸管、双向触发二极管或者光电四极管。根据本专利技术，在多个功率半导体组件中包括了由其的每种组合。例如至少一个功率半导体组件具有一种盘状的形态，其中，平直的主要侧面的其中一个要朝向散热体。功率半导体组件例如作为半桥、全桥或者三相电流电桥被互连。根据本专利技术，另外设置接触工具，以便电气地接触至少一个功率半导体组件。例如接触工具至少有部分被布置在下面所述的预紧工具与功率半导体组件之间。接触工具例如具有至少一个平面的接触区域，用于触动式地接触该组件，并且在其另一端上根据所期望的连接技术例如被构造为公的插塞触点和/或螺钉连接。根据本专利技术，另外设置至少有部分被构造得导热的压力板。例如压力板被设计得仅在一个或多个区域内导热或者整个导热。例如板件至少有部分或者整个由金属和/或金属合金和/或陶瓷构成。优选压力板至少在一个或多个导热区域内具有铝或铜或者氮化铝陶瓷。在另一种构型中，板件由塑料材料构成，例如一种热塑塑料，其在一个或多个导热区域内具有金属颗粒。例如压力板由可伸展的、可导热的材料、例如铜制造。压力板相对于在与压力板相接的元件、例如散热体或者后面的电隔离中间板中所使用的材料而言的相当高的伸展能力改进了散热体与功率半导体组件之间的热过渡，因为可伸展的材料由于其更高的可塑性而能够补偿接触区域内的不平整度。此外，根据本专利技术，设置预紧工具，其被设置为使得接触工具向着功率半导体组件为了电气接触而预紧并且使得功率半导体组件向着压力板的至少一个导热区域、优选在散热体的方向上为了热力接触而预紧。根据本专利技术，预紧工具不仅承担了电气的压力接触的功能，也承担了功率半导体组件与压力板、或者说散热体之间的热力接触的功能，这是通过这些预紧工具例如被布置得以便在组装功率半导体组件后冷却体与预紧工具之间的接触工具被插入的方式实现的。根据本专利技术所规定的压力接触存在原理上的优点，即能够放弃使用焊接接触，而焊接接触具有其在热力方面更不稳定的缺陷。此外，压力接触确保了，在故障情况下，在功率半导体组件的所谓的合铸时，就构成了所要检测的短路。此外，设置用于预紧工具固定在散热体上的固定工具，其中，固定工具包含至少有部分导热的压力板。根据本专利技术，至少有部分导热的压力板构成了至少一个包围住功率半导体组件和/或所有功率半导体组件的盆体。作为盆体要理解为是一种包括底部和环绕的壁面的容置件，其中，功率半导体组件被布置在容置件内。环绕的壁面导致压力板的机械式加固，从而尤其是能够减小压力板在为布置在功率半导体组件与散热体之间而规定的区域内的材料厚度，以便更好的热过渡，而不危及压力板尤其是在其用作为预紧工具的支承底座时的机械稳定性。因此，另外存在这种可能，即：为压力板转换为相较而言更便宜的或更轻的材料、如铝，而不危及压力板的稳定性。同时，由于盆状，就存在使用将盆体完全或者部分填满的浇注料的可行性，以便防止至少一个功率半导体组件变脏以及受到湿度的影响。为了保护被布置在模块内的功率半导体组件以及为了确保充分的电隔离，元件、尤其是功率半导体组件在外壳内被软浇注料(例如硅凝胶，其隶属于冷固化双组分硅弹性体的组类)覆盖并由此得到保护。此外，可规定由环氧树脂构成的覆盖层。因此，环绕的壁面和由此带来的加固、尤其是还在弯曲应变方面通过预紧工具避免了在尺寸相当小且同时导热能力良好的情况下在与散热体接合的区域内出现挠曲，从而最终不会由于机械变形而影响与散热体之间的热耦合。此外，压力板的高机械稳定性在一种设计中作用于预紧工具在散热体上通过压力板的可靠固定。压力板在它这方面例如通过螺钉被固定在散热体上。根据一种优选的实施方式，压力板在其朝向功率半导体组件的侧面上具有支座，例如用于功率半导体组件和/或可选地被设置在功率半导体组件与压力板之间的、电隔离的中间板和/或接触工具。优选支座与导热区域其中的每一个相叠合。由此，就存在即便是在不存在散热体的情况下功率半导体组件借助预紧工具向着压力板、即向压力板的支座内预紧的可能。因此，功率半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率半导体组件模块(20)，用于固定在散热体(18)上，包括：‑至少一个功率半导体组件(12)；‑接触工具(11、16)，用于电气地接触所述至少一个功率半导体组件(12)；‑至少有部分被设计为导热的压力板(1)；‑预紧工具(13、14、19)，其被设计为，使得所述接触工具(11、16)抵靠所述功率半导体组件(12)以便电气接触，并且使得所述功率半导体组件(12)抵靠所述至少有部分被设计为导热的压力板(2)的至少一个导热区域，在所述散热体(18)的方向上预紧以便热力接触；‑固定工具(1、7、17)，用于将所述预紧工具固定在所述散热体(18)上，其中，所述固定工具(1、17、17)包括所述至少有部分被设计为导热的压力板(1)，其中，所述至少有部分导热的压力板(1)构成了至少一个包围着功率半导体(12)的盆体(9)，其特征在于，在所述盆体(9)内容置浇注料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.25 DE 102015114046.21.一种功率半导体组件模块(20)，用于固定在散热体(18)上，包括：-至少一个功率半导体组件(12)；-接触工具(11、16)，用于电气地接触所述至少一个功率半导体组件(12)；-至少有部分被设计为导热的压力板(1)；-预紧工具(13、14、19)，其被设计为，使得所述接触工具(11、16)抵靠所述功率半导体组件(12)以便电气接触，并且使得所述功率半导体组件(12)抵靠所述至少有部分被设计为导热的压力板(2)的至少一个导热区域，在所述散热体(18)的方向上预紧以便热力接触；-固定工具(1、7、17)，用于将所述预紧工具固定在所述散热体(18)上，其中，所述固定工具(1、17、17)包括所述至少有部分被设计为导热的压力板(1)，其中，所述至少有部分导热的压力板(1)构成了至少一个包围着功率半导体(12)的盆体(9)，其特征在于，在所述盆体(9)内容置浇注料。2.根据上述权利要求所述的功率半导体组件模块(20)，其中，所述至少有部分被设计为导热的压力板(1)在其朝向所述功率半导体组件(12)的侧面上构成了与所述导热区域重合的支座(2、6)。3.根据权利要求1所述的功率半导体组件模块(20)，其中，所述压力板(1)或者至少所述导热区域是由导热材料或者通过所述压力板(1)或所述导热区域的材料内的导热添加物来界定。4.根据权利要求1所述的功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·尼贝尔，E·克劳斯，R·巴特尔梅斯，
申请(专利权)人：英飞凌科技有限两合公司，
类型：新型
国别省市：德国,DE