具有混合蓄压器的、压力接触连通的功率半导体模块制造技术

一种具有混合蓄压器的、压力接触连通的功率半导体模块，具有至少一个基底、功率半导体器件、壳体和负载接头元件及具有压力元件的压力装置，基底在其面向功率半导体模块内部的第一主面上具有带负载电位的导电带。第一负载接头元件和至少一个另外的负载接头元件各自构成为具有传递压力区段和各自至少一个从该区段伸出的触脚的金属成型体，相应的传递压力区段近似平行于基底表面并与其相距开地布置，触脚从传递压力区段延伸至基底并与基底符合线路要求地接触连通。从压力元件向第一传递压力区段和/或在至少一个传递压力区段之间向另一个相邻传递压力区段的压力传递借助混合的弹性的塑料成型体构成，塑料成型体具有至少两个带有不同弹性常数的分区。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术描述的是一种压力接触结构(DruckkontaktausfUhrung)的、用于布置在 冷却部件上的功率半导体模块。例如由DE 19719703A1公知的功率半导体模块形成本专利技术 的出发点。
技术介绍
这种功率半导体模块按照普遍的现有技术一般由壳体组成，该壳体带有至少一个 布置在该壳体内的电绝缘的基底，优选用于直接安装在冷却部件上。基底从它那方面由绝 缘材料体组成，该绝缘材料体带有多个处于该该绝缘材料体上面的、彼此绝缘的、金属的导 电带(Leiterbahn)并且带有处于该绝缘材料体上面并与这些导电带符合线路要求地连接 的功率半导体器件。此外，公知的功率半导体模块具有用于外部负载和辅助接头的接头元 件以及布置在内部的连接元件。用于符合线路要求地内部连接功率半导体模块的这些连接 元件通常构成为引线接合部。同样公知的是压力接触连通的功率半导体模块，如在DE 102006006423A1中所公 开的那样。依据该文献的功率半导体模块具有压力接触结构，用于使功率半导体模块与冷 却部件导热连接。在这种功率半导体模块内同样布置有至少一个带有功率半导体器件的基 底。此外，功率半导体模块具有壳体和导向外部的负载和控制接头元件。基底，例如DCB(陶 瓷覆铜板)基底，具有绝缘材料体，在该基底面向功率半导体模块内部的第一主面上布置 有具有负载电位的导电带。所公开的负载接头元件在这里各自构成为具有至少一个外部的接触装置、至少一 个带状区段和从该带状区段伸出的触脚的金属成型体。相应的带状区段平行于基底表面并 与该基底表面相距开地布置。触脚从带状区段延伸至基底并与该基底符合线路要求地接触 连通。为了在各个负载接头元件之间进行电绝缘和传导压力，这些负载接头元件在各自的 带状区段的区域内分别具有弹性的中间层。最后，DE 102007003587A1公开了一种上述类型的功率半导体模块，其中，压力体 布置在压力装置与不直接相邻的另一负载接头元件之间。在这种情况下，该压力体的一部 分穿过与压力装置直接相邻的负载接头元件并因此将压力从压力装置直接施加到该另一 负载接头元件的压力接收部位上。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种同样是压力接触结构的功率半导体模块，其中，以简 单的方式进一步改善将压力导入到所述至少一个负载接头元件上用于使至少一个负载接 头元件与基底的导电带接触连通。该目的依据本专利技术通过具有权利要求1特征的功率半导体模块得以实现。优选的 实施方式在从属权利要求中予以说明。本专利技术的思路从一种可以布置在冷却装置上的压力接触结构的功率半导体模块出发，该功率半导体模块具有至少一个基底、布置在该至少一个基底上面的功率半导体器 件(例如具有反并联二极管的IGBT(绝缘栅双极型晶体管))、壳体和导向外部的负载和控 制接头元件。基底自身为此具有绝缘材料体并且在该基底的面向功率半导体模块内部的第 一主面上具有带负载电位的导电带。此外，基底优选还具有至少一个如下的导电带，该至少 一个导电带具有用于控制功率半导体器件的控制电位。功率半导体模块的第一负载接头元件和至少一个另外的负载接头元件各自构成 为具有用于外部连接的接触装置、传递压力区段和至少一个从该传递压力区段伸出的触脚 的金属成型体。相应的传递压力区段在这种情况下平行于基底表面并与该基底表面相距开 地布置。从相应的传递压力区段伸出的至少一个触脚延伸至基底并在那里符合线路要求地 构成负载接头元件的触点。优选地，触脚为此在基底上与所配属的、具有负载电位的导电带 接触连通，可供选择地也直接与功率半导体器件接触连通。压力装置为了在基底的方向上导入压力而具有压力元件，该压力元件优选构成为 功率半导体模块的壳体部分。该压力元件将所产生的压力导入到负载接头元件面向该压力 元件的传递压力区段上并且在这里导入到至少一个另外的负载接头元件的传递压力区段 上。依据本专利技术，至少一个混合的(hybrid)、弹性的塑料成型体布置在该压力装置的内部。 该塑料成型体优选平面地构成并且具有两个垂直于压力装置布置的主面。塑料成型体的优 选的位置在这种情况下处于压力元件与负载接头元件的跟该压力元件相邻的传递压力区 段之间。塑料成型体的另一优选的位置在这种情况下处于两个相邻的负载接头元件的传递 压力区段之间。可能特别具有优点的是，同时选择两种构造形式。依据本专利技术构成的、混合的塑料成型体在这种情况下是有弹性的，也就是说弹性 地构成，其中，该塑料成型体具有不同弹性常数的至少两个分区，由此，弹力因此在沿塑料 成型体主面的侧向伸展部的不同位置上是不同的。为此，具有优点的是，塑料成型体具有多 个从第一主面向第二主面延伸的并且平行于其主面伸展的第二分区，与布置在这些第二分 区之间的第一分区相比，这些第二分区具有更大的弹性常数。特别优选的是，所有第二分区 在主面的俯视图中看都由相关的第一分区包围。这种构造形式具有如下优点压力装置的力有针对性地在为此需要的部位上以增 强的方式导入，在这些部位上需要这种压力导入，由此，负载接头元件(即该负载接头元件 的至少一个触脚)，与基底(即导电带或者功率半导体器件)之间的各个导电连接的接触可 靠性得以改善。为此，具有优点的当然是，使该第二分区基本上在压力方向上与相应的至少 一个触脚对齐地布置。附图说明借助图1至3的实施例详细阐述本专利技术的解决方案。其中图1示出依据本专利技术的功率半导体模块的剖面图。图2示出依据本专利技术的功率半导体模块的三维视图。图3示出依据本专利技术的功率半导体模块的混合的、弹性的塑料成型体的两种类似 构造形式。具体实施例方式图1示出依据本专利技术的功率半导体模块1的剖面。该功率半导体模块具有壳体3， 该壳体带有可以与冷却部件2连接的框架式壳体部分30。框架式壳体部分30在这种情况 下包围至少一个基底5。该基底又具有绝缘材料体52，优选是绝缘陶瓷，如氧化铝或者亚硝 酸铝。在面向功率半导体模块1内部的第一主面上，基底5具有自身结构化的金属涂层。 该优选构造为铜涂层的金属涂层的各个区段在这种情况下构成功率半导体模块1的导电 带54。基底5的第二主面依据现有技术具有非结构化的铜涂层50。在基底5的导电带54上布置有可控的和/或者不受控制的功率半导体器件60， 例如像具有各自反并联的续流二极管的IGBT(insulatedgate bipolar transistor)，或者 MOS-FET (功率场效应晶体管)。这些功率半导体器件符合线路要求地例如借助于引线接合 部62与其他导电带54连接。所需的不同电位的负载接头元件40、42、44用于在功率半导体模块1的基底5上 外部连接电力电子电路。为此，负载接头元件40、42、44构成为金属成型体，这些金属成型 体具有各一个平行于基底表面的、传递压力的区段402、422、442。传递压力的区段402、 422、442在这种情况下形成堆叠(Stapel)，其中，各个负载接头元件40、42、44的这些区段 各自相对于彼此电绝缘。每个负载接头元件40、42、44都从相应的传递压力的区段402、422、442伸出一个 触脚400、420、440，但优选的是，伸出多个触脚至基底5的符合线路要求地配属的导电带 54。用于使功率半导体模块1与冷却部件2热连接并且同时用于使本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．压力接触结构的功率半导体模块（１），所述功率半导体模块具有至少一个基底（５）、布置在所述至少一个基底上面的功率半导体器件（６０）、壳体（３）和导向外部的负载接头元件（４０、４２、４４）并且具有压力装置（７０），所述压力装置具有压力元件（７２），其中，所述基底（５）在其面向所述功率半导体模块内部的第一主面上具有带负载电位的导电带（５４），其中，第一负载接头元件（４０）和至少一个另外的负载接头元件（４２、４４）各自构成为具有传递压力区段（４０２、４２２、４４２）和各自至少一个从所述传递压力区段伸出的触脚（４００、４２０、４４０）的金属成型体，相应的所述传递压力区段（４０２、４２２、４４２）近似平行于基底表面并与所述基底表面相距开地布置，并且所述触脚（４００、４２０、４４０）从所述传递压力区段（４０２、４２２、４４２）延伸至所述基底（５）并与所述基底符合线路要求地接触连通，以及其中，从所述压力元件（７２）向第一所述传递压力区段（４０２）和／或者在至少一个传递压力区段（４２２）之间向另一个相邻的传递压力区段（４４２）的压力传递借助混合的、弹性的塑料成型体（８０）构成，所述塑料成型体具有至少两个带有不同弹性常数的分区（８００、８０２）。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：马可·莱德雷尔，雷纳尔·波浦，
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：DE