汇流排、用于制造其的方法以及包括其的功率模块技术

提供了一种适用于半导体功率模块(8)的导电汇流排(2，4)。该汇流排(2，4)包括：主板(210，410)、从该主板(210，410)延伸的一个或多个支腿(220，420)、以及在这些支腿(220，420)的自由端处形成的一个或多个支脚(230，430)。根据本发明专利技术，这些支腿(220，420)中的至少一个支腿与相关联的支脚(230，430)之间的相交线(L)相对于该主板(210，410)的纵向方向(X)形成偏移角(α)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】汇流排、用于制造其的方法以及包括其的功率模块本专利技术涉及半导体功率模块领域，具体地涉及用于这种功率模块的汇流排。包括一个或多个半导体开关(诸如，IGBT、MOSFET或其他功率控制半导体)的半导体功率模块连接到功率输入、功率输出和一个或多个控制连接器，通过这些控制连接器控制半导体的切换。功率模块的封装由某种形式的壳体来完成，该壳体保护电路和部件免受环境影响。典型的功率模块包括底板，该底板上安装有诸如直接敷铜基板(DBC)等基板。在该基板的顶侧上可以印刷或蚀刻有电路图案，在该电路图案上安装有诸如功率半导体等部件。在某些大功率设备中，使用汇流排结构在外部触点与基板上的连接点之间传导电流进出模块是很方便的。通常，这种汇流排结构可以通过从诸如铜等导电金属的平坦片材进行冲压或切割、并且然后弯曲成可以在外部触点与基板上的适当点之间传导电流的结构而形成。通常，这种结构具有支腿和支脚，支腿将汇流排的上部板状结构向下连接到基板的水平面，并且支脚形成平行于基板的连接区域。这些支脚用于通过例如钎焊、烧结或超声焊接来实现与基板的低电阻连接。在使用中，这样的模块将承受变化的电负载，并且安装在基板上的部件将生成热量。尽管通常大部分这种热量会被传导出去，但基板和所连接的汇流排的温度还是会发生变化。发生问题的原因在于，由于基板和汇流排的热膨胀系数(CTE)不同的事实，因此它们的热膨胀可能非常不同。基板通常是具有陶瓷芯并且在每一侧上都具有薄导电层的层压结构。另一方面，汇流排可以是实心铜，或者是具有通过绝缘膜连接的若干层铜的层压结构。基板的典型CTE为7×10-6/℃，而铜板的典型CTE为16×10-6/℃。这种热膨胀系数差异导致了基板与汇流排之间的线性膨胀的差异。这进而导致汇流排支脚与基板之间的连接点处的应力。这些应力可能进而导致该交界面处开裂，并最终导致断开连接。该过程严重限制了这种构造的可靠性，并且是很大的缺点。因此，本专利技术的目的是提供一种可以克服或至少减轻上述缺陷的汇流排、用于制造该汇流排的方法以及包括该汇流排的功率模块。该目的通过具有根据权利要求1所述的特征的汇流排、具有根据权利要求8所述的特征的功率模块、以及具有根据权利要求9所述的特征的用于形成这种汇流排的方法来解决。从属权利要求中定义了其他实施例。根据本专利技术的一方面，提供了一种适用于半导体功率模块的导电汇流排，该导电汇流排包括：主板、从该主板延伸的一个或多个支腿、以及在这些支腿的自由端处形成的一个或多个支脚，其中，这些支腿中至少一个支腿与相关联的支脚之间相交线相对于该主板的纵向方向形成一定偏移角。如本文所使用的，“导电汇流排”应该是指导电的汇流排。在一些实施例中，根据本专利技术的汇流排的支腿中的至少一个支腿包括经扭转部分，该支腿的平面通过该经扭转部分旋转了偏移角。通过这种方式，相关联的支脚也相对于通过简单地切割和弯曲平坦金属片材来形成支腿和支脚的情况旋转了一定偏移角。在一些实施例中，由这些支腿中的至少一个支腿与相关联的支脚之间的相交线相对于该主板的纵向方向形成的偏移角可以为从3°到最高达180°，例如，5°、10°、15°、30°、45°、60°、75°、90°、105°、120°、135°、150°、165°或180°。在一些实施例中，根据本专利技术的汇流排的每个支腿包括经扭转部分，该支腿的平面通过该经扭转部分旋转了偏移角。在这种情况下，优选的是，所有这些支腿都以相同的方式(例如以相同的角度且在相同的方向上)扭转。在一些实施例中，根据本专利技术的汇流排的支腿从该汇流排的主板的两条对边、优选地两条纵向边延伸。在这种情况下，在该汇流排的主板的两条对边上的支腿可以对称地布置。在其他实施例中，根据本专利技术的汇流排的支腿从汇流排的主板的一条边、优选地纵向边延伸。根据本专利技术的另一方面，提供了一种汇流排系统，该汇流排系统包括两个或更多个根据本专利技术的汇流排，其中，这些汇流排紧密靠近，在其之间具有气隙或者绝缘膜或绝缘层。根据本专利技术的另一方面，提供了一种功率模块，该功率模块包括上文定义的汇流排或汇流排系统。根据本专利技术的又一方面，提供了一种用于形成根据本专利技术的汇流排的方法，该方法包括以下步骤：从导电片材冲压或切割出具有主板和至少一个支腿的平面结构；将该至少一个支腿弯曲到该主板的平面外，并且弯曲该至少一个支腿的端部部分以形成支脚；以及扭转该至少一个支腿，其方式为使得该至少一个支腿与相关联的支脚之间的相交线相对于该主板的纵向方向形成一定偏移角。本专利技术的这些和其他方面和优点从下面参考附图对优选示例的描述中将变得明显和容易理解，在附图中：图1是现有技术中已知的单层金属汇流排的透视图；图2示出了来自图1的汇流排的支脚之一的细节，该支脚连接到基板的电触点；图3是根据本专利技术的汇流排的支脚的类似视图，与图2所示的支腿相比，其支腿扭转了大约90°；图4是类似于图1所示的汇流排的汇流排的透视图，与图1所示的支腿相比，其支腿扭转了大约90°；图5是本领域中已知的汇流排的替代形式的透视图；图6是类似于图5所示的汇流排的汇流排的透视图，与图5所示的支腿相比，其支腿扭转了大约90°；图7是由与图4所示的汇流排相似并具有经旋转支脚的两个汇流排形成的双层汇流排系统的透视图；图8是功率模块的局部剖切透视图，该功率模块中组装有图7的双层汇流排系统；图9是俯视支腿结构并展示了经旋转支脚的三个可能位置的平面视图；图10是俯视支腿结构并展示了经旋转支脚的两个可能位置的平面视图；图11是示出了用于形成根据本专利技术的汇流排的方法的步骤的流程图。在下文中将参考图1至图11通过实施例的方式更详细地描述本专利技术的技术方案。参考附图对本专利技术的实施例的说明旨在对本专利技术的总体专利技术构思进行解释，而不应当理解为对本专利技术的限制。在以下详细说明中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对所披露实施例的透彻理解。然而，将明显的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践一个或多个实施例。在其他情况下，示意性地示出了众所周知的结构和设备以便简化附图。如本文所使用的，支腿与支脚之间的“相交线”应指支脚所在的平面与支腿的自由端处的切平面的相交线。如果支腿是平坦且平面的，则支腿的切平面就是支腿所在的平面。在某些情况下，支腿与支脚之间的“相交线”也是支脚与支腿会合的线或者支腿连接到基板的线。如本文所使用的，支腿的“自由端”应指支腿的除了支腿连接到汇流排的主板的那一端之外的另一端。如本文所使用的，主板的“纵向方向”应指主板的具有最大延伸度的方向。在主板是大致矩形形状的大多数情况下，纵向方向是矩形的长边的方向，沿着这些长边的方向布置有一排或两排支腿。图1示出了在现有技术中常见的典型的单层金属汇流排1，该汇流排具有六个支腿20和六个支脚30、以及一个外部连接器40。汇流排1包括矩形形状的主板10、从主板10的两条对边延伸的六个支腿20(在图中仅示出其中的四个)、以及从主板10的剩余两边之一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于半导体功率模块(8)的导电汇流排(2，4)，该导电汇流排包括：主板(210，410)、从该主板(210，410)延伸的一个或多个支腿(220，420)、以及在这些支腿(220，420)的自由端处形成的一个或多个支脚(230，430)，其中，这些支腿(220，420)中至少一个支腿与相关联的支脚(230，430)之间的相交线(L)相对于该主板(210，410)的纵向方向(X)形成偏移角(α)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180322 DE 102018204408.21.一种适用于半导体功率模块(8)的导电汇流排(2，4)，该导电汇流排包括：主板(210，410)、从该主板(210，410)延伸的一个或多个支腿(220，420)、以及在这些支腿(220，420)的自由端处形成的一个或多个支脚(230，430)，其中，这些支腿(220，420)中至少一个支腿与相关联的支脚(230，430)之间的相交线(L)相对于该主板(210，410)的纵向方向(X)形成偏移角(α)。


2.如权利要求1所述的导电汇流排(2，4)，其中，该汇流排(2，4)的支腿(220，420)中的至少一个支腿包括经扭转部分，该支腿(220，420)的平面通过该经扭转部分旋转了该偏移角(α)。


3.如权利要求1所述的导电汇流排(2，4)，其中，由这些支腿(220，420)中的该至少一个支腿与该相关联的支脚(230，430)之间的相交线(L)相对于该主板(210，410)的纵向方向(X)形成的该偏移角(α)为从3°到最高达180°、特别为45°至135°、特别为大约90°。


4.如权利要求2所述的导电汇流排(2，4)，其中，该汇流排(2，4)的每个支腿(220，420)包括经扭转部分，该支腿(220，420)的平面通过该经扭转部分旋转了偏移角(α)。

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【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·滕纳斯，
申请(专利权)人：丹佛斯硅动力有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE