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CN101355060B - 带有连接装置的功率半导体模块 - Google Patents

带有连接装置的功率半导体模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种功率半导体模块，包括一带用来安装在一外部冷却构件上的第一连接装置的壳体、至少一个带有在它上面构成的功率电子电路装置的基片载体和从功率电子电路装置引出到第二连接装置的负载接线元件，用于与外部电流导线连接，其中第一和/或第二连接装置做成基本上空心圆柱形的金属压铸成型件，它们与壳体用注塑工艺连接。

Description

带有连接装置的功率半导体模块
技术领域
本发明涉及一种带有连接装置的功率半导体模块。
背景技术
例如在DE 10100460A1中公开了一种所述类型的功率半导体模块，其基本特点早就众所周知了。按现有技术的这种功率半导体模块具有一基片载体，它构成功率半导体模块的下部的终端。其中绝缘材料壳体在其纵侧略微突出于这个基片载体，以便包围它。这种基片载体常常做成平面的金属成形体，尤其是由铜制成。因此在有效热膨胀时为了将热量从功率电子电路装置传输到冷却构件时提供小的热阻。
此外按现有技术已知，基片载体与壳体粘接，以防止在用在这一时刻还是液态的绝缘材料例如硅橡胶浇灌壳体时这些硅橡胶流出。此外壳体借助于金属铆接连接与基片载体连接。这些铆接连接做成带一穿通的孔的空心体，以便同样能够借助于螺钉连接将功率半导体模块固定在冷却构件上。按照现有技术这些铆接连接装置做成黄铜铆钉，因为它们由于黄铜的铅成分使它们可以一定程度地变形，从而才能够铆接连接。
在基片载体本身上与它绝缘地设置功率半导体模块的电路装置。在这方面已知带有功率晶体管，功率二极管和/或功率晶闸管的不同电路装置。电路装置借助于绝缘基片例如DCB(直接铜键合)基片与基片载体绝缘。
此外现有技术配设不同配置的用于负载接线和辅助接线的接线元件。这里已知这些接线元件与基片或电路装置的功率半导体构件的不同连连接工艺。其中特别优选是钎焊连接、压力接触连接和/或压力烧结连接。为了外部连接，负载接线元件最好具有用于螺钉连接的连接装置。它们常常做成松动地埋在壳体内的带内螺纹的螺母和设置在它们上面的带与内螺纹同心的穿通的孔的接线元件段。
发明内容
因此本发明的目的是，介绍一种带有与冷却构件和/或外部电流导线的连接装置的功率半导体模块，它们做成不含铅的，此外可采用经济和可自动化的制造方法。
按照本发明这个目的通过如下所述的功率半导体模块实现。该功率半导体模块包括：一种带有第一连接装置的壳体，用来安装在一外部冷却构件上；至少一个基片载体，该基片载体具有在它上面构成的功率电子电路装置；以及从所述功率电子电路装置引出到第二连接装置的负载接线元件，用于与外部电流导线连接，其中第一连接装置和/或第二连接装置做成基本上空心圆柱形的金属压铸成型件，它们和壳体用注塑工艺连接。
按照一种优选的实施方式，基片载体设置在壳体的一凹部内并被壳体从侧面包围。
按照一种优选的实施方式，至少一个负载接线元件是用冲压-折弯工艺制成的金属成形体。
按照一种优选的实施方式，第一连接装置和/或第二连接装置的相应的压铸成型件由铝或锌压铸件制成。
按照一种优选的实施方式，第一连接装置和/或第二连接装置的相应的压铸成型件在其外圆柱面上具有凸起，它们适合于和壳体的塑料用注塑工艺连接。
按照一种优选的实施方式，第一连接装置的压铸成型件的这些凸起做成绕压铸成型件的外圆柱面的垂直轴线旋转对称。
按照一种优选的实施方式，第二连接装置的压铸成型件的这些凸起做成绕压铸成型件的外圆柱面的垂直轴线的各单独的凸鼻。
按照一种优选的实施方式，第一连接装置的压铸成型件在其内圆柱面上具有一光滑的表面。
按照一种优选的实施方式，第二连接装置的压铸成型件在其内圆柱面上具有内螺纹。
按照一种优选的实施方式，至少一个负载接线元件在一段内具有一穿通的孔，并且该穿通的孔与第二连接装置的配设的压铸成型件的内圆柱面同心地设置。
本发明的引出点是构成一种功率半导体模块，该功率半导体模块具有一壳体，至少一个尤其是设置在壳体的凹部内的且被壳体从侧面尤其是从各个面包围的基片载体。在这个基片载体上构成一功率电子电路装置，用于负载接线和辅助接线的导电接线元件从该电路装置引出。因此基片载体构成功率半导体模块的朝向冷却构件的外侧或外侧的一部分。
按照本发明这里壳体具有第一连接装置和/或第二连接装置。这些第一连接装置和/或第二连接装置分别做成基本上空心圆柱形的金属压铸成型件，尤其是铝或锌压铸件。
第一连接装置用来安装功率半导体模块并与一外部冷却构件连接。为此功率半导体模块的壳体具有孔，在它里面可分别安装与冷却构件的螺钉连接装置。这是一种机械连接。因为按现有技术壳体由塑料组成，有利的是，这些孔通过一金属成形体加强。第一连接装置做成这种加强的金属成形体。这里第一连接装置的压铸成型件最好具有一用于穿过螺钉的光滑内表面，其中压铸成型件这样设置在壳体内，使得螺钉抵靠在第一压铸成型件的第一平面上，第二面抵靠在冷却构件上或离它很小的距离。
第二连接装置用于模块内部接线元件与外部电流导线的导电连接。电接线元件从基片载体上的电路装置延伸到第二连接装置，接线元件最好做成平面的，带状的用冲压折弯工艺制造的金属成形体。
这里第二连接装置的压铸成型件最好设置在功率半导体模块的盖子内，并具有一内螺纹。因此按现有技术设置在功率半导体模块壳体为此设置的凹部内的螺钉螺母可以在功能相同的情况下被取代。分别配设于第二连接装置的负载接线元件这样设置在功率半导体模块内，使这个负载接线元件的具有一尤其是长孔形的穿通的孔的段与第二连接装置的压铸成型件的内螺纹对齐。因此在采用功率半导体模块时可以方便地建立从负载接线元件到外部电流导线的螺钉连接。
按本发明的第一和/或第二压铸成型件用注塑工艺与壳体连接。对此如果相应的压铸成型件在其外圆柱上具有凸起，是有利的。由此改善与壳体塑料的连接。其次对于第一压铸成型件优先将这个凸起做成绕压铸成型件的垂直轴线的旋转对称形。有利的是，对于第二压铸成型件，这个凸起做成凸鼻形，以防止它在壳体内旋转。
此外如果基片载体的功能通过基片本身代替，则特别有利。这时基片构成功率半导体模块的边界并且其本身具有用于铆接所需要的孔。
附图说明
在实施例的相应说明中描述这种半导体构件特别优选的改进结构。此外借助于实施例和图1和2详细说明本发明的方案。
图1以三维视图示出一本发明的功率半导体模块。
图2以纵剖视示出按图1的功率半导体模块的一个局部。
具体实施方式
图1以三维视图表示一本发明的功率半导体模块。这里功率半导体模块1包括一由高达大约150℃温度稳定的塑料制成的两件式塑料壳体10、一基体100和一盖子102，其中它们有利地借助于卡扣-锁定连接相互布置和相互连接。基体100具有两个用于与一未画出的冷却构件进行螺钉连接的孔16。这些孔16具有做成压铸成型件70的第一连接装置，它们与壳体10的基体100用注塑工艺连接。这些压铸成型件70由铝或锌压铸件组成，并且在金属内没有铅成分。
其次示出了功率半导体模块1的负载接线元件60和辅助接线元件62。这里辅助接线元件62做成带有插塞连接装置，而负载接线元件60做成带有螺钉连接装置。负载接线元件60连接在功率半导体模块1内部的功率电子电路装置和第二连接装置72。为此负载接线元件60做成平面的金属成形体，其中它们在配设的连接装置72的一段内具有一长孔形的穿通的孔602，用于穿过螺钉和因此用于外部电流导线与负载接线元件60借助于第二连接装置72的螺钉连接。在此第二连接装置做成在其内圆柱面720上带内螺纹的压铸成型件，并用注塑工艺与功率半导体模块1壳体10的盖子102连接。
图2以纵剖视表示按图1的功率半导体模块1的一个局部。这里示出了功率半导体模块1的壳体10以及一被它包围的并借助于铆钉连接装置20，42连接的基片载体40。它在其第一内主表面44上具有绝缘设置的功率电子电路装置50。未画出的辅助接线元件和负载接线元件从电路装置引出并且到达功率半导体模块1的平行表面。基片载体40的外主表面46构成与冷却构件的接触面。
基本上做成空心圆柱形的第一连接装置70注塑到壳体10的基体100内。为了与该基体100持久的连接，此压铸成型件在其外圆柱面702上具有凸起704，它们做得绕压铸成型件70的垂直轴线旋转对称。第一连接装置的压铸成型件70在其内圆柱面700上具有光滑表面。
同样基本上做成空心圆柱形的第二连接装置72注塑到壳体10的盖子102内。为了与这个盖子102持久的连接，压铸成型件72在其外圆柱面722上具有凸起724，它们尤其是做成绕压铸成型件70的垂直轴线设置的凸鼻。第二连接装置的压铸成型件72在其内圆柱面720上具有一内螺纹。
此外还示出一负载接线元件60，它在与第二连接装置72相邻的一段600内具有一尤其是长孔形的穿通的孔602，它与第二连接装置的配设的压铸成型件72的内圆柱面720这样同心地设置，使得实现外部电流导线与连接装置和设置在它们之间的电流导线接触元件进行螺钉连接。

Claims (10)

1.功率半导体模块(1)，包括：一种带有第一连接装置(70)的壳体(10)，用来安装在一外部冷却构件上；至少一个基片载体(40)，该基片载体具有在它上面构成的功率电子电路装置(50)；以及从所述功率电子电路装置引出到第二连接装置(72)的负载接线元件(60)，用于与外部电流导线连接，
其中第一连接装置(70)和/或第二连接装置(72)做成基本上空心圆柱形的金属压铸成型件，它们和壳体(10)用注塑工艺连接。
2.按权利要求1的功率半导体模块，其特征在于，
基片载体(40)设置在壳体(10)的一凹部内并被壳体(10)从侧面包围。
3.按权利要求1的功率半导体模块，其特征在于，
至少一个负载接线元件(60)是用冲压-折弯工艺制成的金属成形体。
4.按权利要求1的功率半导体模块，其特征在于，
第一连接装置(70)和/或第二连接装置(72)的相应的压铸成型件由铝或锌压铸件制成。
5.按权利要求1的功率半导体模块，其特征在于，
第一连接装置(70)和/或第二连接装置(72)的相应的压铸成型件在其外圆柱面(702，722)上具有凸起(704，724)，它们适合于和壳体(10)的塑料用注塑工艺连接。
6.按权利要求5的功率半导体模块，其特征在于，
第一连接装置(70)的压铸成型件的这些凸起(704)做成绕第一连接装置(70)的压铸成型件的外圆柱面(702)的垂直轴线旋转对称。
7.按权利要求5的功率半导体模块，其特征在于，
第二连接装置(72)的压铸成型件的这些凸起(724)做成绕第二连接装置(72)的压铸成型件的外圆柱面(722)的垂直轴线的各单独的凸鼻。
8.按权利要求1的功率半导体模块，其特征在于，
第一连接装置(70)的压铸成型件在其内圆柱面(700)上具有一光滑的表面。
9.按权利要求1的功率半导体模块，其特征在于，
第二连接装置的压铸成型件在其内圆柱面(720)上具有内螺纹。
10.按权利要求8的功率半导体模块，其特征在于，
至少一个负载接线元件(60)在一段(600)内具有一穿通的孔(602)，并且该穿通的孔与第二连接装置(72)的配设的压铸成型件的内圆柱面(720)同心地设置。
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