功率模块制造技术

本发明专利技术涉及功率模块(10)，其具有：至少一个冷却体(8)；至少一个功率单元(11)，功率单元包括至少一个半导体元件(6)和基板(7)；用于将至少部分地构造在冷却体之内和/或之上的功率单元包围并用于将驱控单元(20)相对于功率单元定心的装置(1)，该装置包括：框架(2)，框架至少部分地、优选完全地围绕基板；至少一个第一凸出部段(3)，第一凸出部段接合到冷却体的凹槽或开口(12)中；至少一个第二凸出部段(4)，第二凸出部段构造用于接合到具有至少一个电子器件(24)的驱控单元的凹槽或开口或缺口(21)中，第二凸出部段的轮廓在横截面中观察至少基本构造成星的形状，该星具有至少一个第一腿部、第二腿部和第三腿部。第二腿部和第三腿部。第二腿部和第三腿部。

【技术实现步骤摘要】
功率模块


[0001]本专利技术涉及一种功率模块，其具有至少一个冷却体和至少一个功率单元的，其中该功率单元包括至少一个半导体元件和基板。

技术介绍

[0002]功率单元与驱控单元、尤其是电路板的精确对准是困难的。不精确导致：引脚不能正确定位，进而不能或至少不能完全提供功率模块的功能。

技术实现思路

[0003]本专利技术的基本目的是：简化和改进驱控单元相对于功率单元的定位。
[0004]该目的通过一种功率模块来实现，该功率模块具有：
[0005]‑
至少一个冷却体；
[0006]‑
至少一个功率单元，其中功率单元包括至少一个半导体元件和基板；
[0007]‑
用于将至少部分地构造在冷却体之内和/或之上的功率单元包围并且用于将驱控单元相对于功率单元定心的装置，其中该装置包括：
[0008]‑
框架，其中框架至少部分地、优选完全地围绕基板；
[0009]‑
至少一个第一凸出部段，其中第一凸出部段接合到冷却体的凹槽或开口中；
[0010]‑
至少一个第二凸出部段，其中第二凸出部段构造用于接合到具有至少一个电子器件的驱控单元的凹槽或开口或缺口中，
[0011]其中第二凸出部段的轮廓在横截面中观察至少基本上构造成星的形状，其中，该星具有至少一个第一腿部、第二腿部和第三腿部。
[0012]有利的实施方式是：第一凸出部段的轮廓在横截面中观察至少基本上构造成圆的形状。然而，第一凸出部段的轮廓也可以例如是星或十字的形状。也可以考虑其他的形状。
[0013]该装置优选是一件式的。
[0014]基板有利地用作引导元件。
[0015]基板例如包括至少一个导电层，其中导电层优选具有铜，还包括至少一个导热层，其中导热层优选具有陶瓷。
[0016]导热层有利地是电绝缘的。导热层应一方面建立绝缘并且另一方面导出废热。在此，陶瓷是有利的，因为由此特别良好地实现建立电绝缘。
[0017]基板特别有利地具有三个层。朝向冷却体的第一层优选地具有铜。邻接于第一层的第二层优选具有陶瓷。邻接于第二层的第三层优选地具有铜。第一层和第三层因此是导电层，而第二层因此是导热层。导热层有利地是电绝缘的。
[0018]引导元件优选地在第三层处和/或在第三层上包括至少一个半导体元件，优选地包括多个半导体元件。
[0019]功率单元优选地是转换器系统或功率变换器系统的一部分。
[0020]该装置取代了至今为止的壳体并且在此在结构方面被显著简化。此外，通过本发
明还可以在冷却充分且均匀的情况下减小结构尺寸。
[0021]星形轮廓也可被视为Y形轮廓。
[0022]三个腿部是特别有利的，因为在此在材料使用少的情况下确保了高的稳定性。与构造为屋顶或锥体或柱体的示例性的第二凸出部段相比，材料使用显著减少。
[0023]为了耐高温，有利地使用具有高玻璃纤维份额的塑料或树脂，这是非常昂贵的。在此，即使只是少量的材料减少也降低了成本。
[0024]该轮廓还提供以下优点，即不需要加强件来稳定，否则尤其针对在冷却浇铸的或注塑的框架时的材料收缩而需要加强件。
[0025]通过星形的轮廓加强第二凸出部段，尤其在朝驱控单元的方向上加强。由此，第二凸出部段是特别稳定的，且不易于倾斜。应避免倾斜，因为倾斜在将功率模块与驱控单元拼接的过程中导致残次品。
[0026]星形的轮廓也在工具成本方面是有利的，例如在构造为空心柱体的第二凸出部段中，在工具方面需要销，围绕销注塑材料。由于星形的形状，可以省去这种销。
[0027]通过星形的轮廓减少第二凸出部段和驱控单元之间的接触面积，由此减少了在接合时出现的摩擦。与圆形相比，如果仅三个星形尖端(即径向观察腿部的端部)与驱控单元接触，则接合过程会更顺畅。
[0028]一个有利的实施方式提出，第一腿部和第二腿部设置成使得它们从鸟瞰图中观察部分地围绕第一部段的轮廓。
[0029]这是特别节省空间的实施方式。
[0030]一个有利的实施方式提出，第一腿部的长度对应于第二腿部的长度。
[0031]一个特别有利的实施方式提出，所有腿部都相同长。因此，凸出部段尤其稳定。
[0032]一个有利的实施方式还提出，第一腿部长于第三腿部。
[0033]该实施方式也可用于节约空间的造型。在这种情况下，最短的腿部有利地指向远离另一部段的方向。
[0034]一个有利的实施方式提出，框架借助于粘接固定在冷却体上。
[0035]由于不需要螺旋连接等方式，可以使冷却体、特别是冷却体基底更细长地构造。因此也可以实现功率模块的紧凑造型。
[0036]一个有利的实施方式提出，框架构造成矩形，其中第一凸出部段至少基本上设置在框架的角、特别是外角处，其中第二凸出部段至少基本上设置在框架的角、特别是外角处。
[0037]因此，可以特别好地实现定位或定心。
[0038]一个有利的实施方式提出，第一凸出部段和第二凸出部段构造成沿相反的方向伸出。
[0039]因此，可以实现框架相对于冷却体的良好定位，并且还实现驱控单元相对于框架的良好定位。
[0040]一个有利的实施方式提出，第一凸出部段和第二凸出部段垂直于冷却体的表面地定向。
[0041]因此尤其良好地实现接合过程。
[0042]一个有利的实施方式提出，框架具有聚苯硫醚(PPS)。
[0043]PPS是有利的，因为这是耐高温(例如直至175℃才释放的)的热塑性材料。
[0044]一个有利的实施方式提出，框架具有带50％至75％、特别是60％至65％的纤维份额的聚苯硫醚。
[0045]然而，也可以使用合成塑料。
[0046]一个有利的实施方式提出，第一腿部和第二腿部之间的角度等于第二腿部和第三腿部之间的角度。
[0047]特别有利的是具有120
°
均匀偏移的腿部的星。通过这种具体的形状可以在定位过程期间更好地补偿形状和位置公差。在电路板中的起始孔径相同的情况下，整个功率模块会发生更大的扭转。
[0048]一个有利的实施方式提出，腿部的宽度在0.5mm和2mm之间，优选地在0.8mm和1.6mm之间，特别地在1.1mm和1.3mm之间。
[0049]出于稳定性的原因，例如1.2mm是良好适合的。
[0050]一个有利的实施方式提出，功率模块还具有用于固定驱控单元的固定元件。
[0051]因此，可以牢固地固定驱控单元。固定元件例如是螺钉(也参见附图描述)。
[0052]该目的的解决方案还通过一种用于前述技术方案之一描述的功率模块的框架来实现，该框架具有：
[0053]‑
至少一个第一凸出部段，其中第一凸出部段构造用于接合到冷却体的凹槽或开口中；
[0054]‑
至少一个第二凸出部段，其中第二凸出部段构造用于接合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率模块(10)，具有：至少一个冷却体(8)；至少一个功率单元(11)，其中，所述功率单元(11)包括至少一个半导体元件(6)和基板(7)；用于将至少部分地构造在所述冷却体(8)之内和/或之上的功率单元(11)包围并且用于将驱控单元(20)相对于所述功率单元(11)定心的装置(1)，其中，所述装置(1)包括：框架(2)，其中，所述框架(2)至少部分地、优选完全地围绕所述基板(7)；至少一个第一凸出部段(3)，其中，所述第一凸出部段(3)接合到所述冷却体(8)的凹槽或开口(12)中；至少一个第二凸出部段(4)，其中，所述第二凸出部段(4)构造用于接合到具有至少一个电子器件(24)的驱控单元(20)的凹槽或开口或缺口(21)中，其中，所述第二凸出部段(4)的轮廓在横截面中观察至少基本上构造成星的形状，其中，所述星具有至少一个第一腿部、第二腿部和第三腿部。2.根据权利要求1所述的功率模块(10)，其中，所述第一凸出部段(3)的轮廓在横截面中观察至少基本上构造成圆的形状，其中，所述第一腿部和所述第二腿部设置成使得所述第一腿部和所述第二腿部从鸟瞰图中观察部分地围绕所述第一凸出部段(3)的轮廓。3.根据前述权利要求中任一项所述的功率模块(10)，其中，所述第一腿部的长度对应于所述第二腿部的长度。4.根据前述权利要求中任一项所述的功率模块(10)，其中，所述第一腿部长于所述第三腿部。5.根据前述权利要求中任一项所述的功率模块(10)，其中，所述框架(2)借助于粘接固定在所述冷却体(8)上。6.根据前述权利要求中任一项所述的功率模块(10)，其中，所述框架(2)构造成矩形，其中，所述第一凸出部段(3)至少基本上设置在所述框架(2)的角、特别是外角处，其中，所述第二凸出部段(4)至少基本上设置在所述框架(2)的角、特别是外角处。7.根据前述权利要求中任一项所述的功率模...

【专利技术属性】
技术研发人员：延斯，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：