FR3006103A1

FR3006103A1 - POWER SEMICONDUCTOR MODULE AND METHOD FOR MANUFACTURING POWER SEMICONDUCTOR MODULE

Info

Publication number: FR3006103A1
Application number: FR1401075A
Authority: FR
Inventors: Gunnar Dietz; Markus Eichner; Michael Leipenat
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2013-05-22
Filing date: 2014-05-13
Publication date: 2014-11-28
Also published as: DE102013209431A1; DE102013209431B4

Abstract

Module (10) à semi-conducteur de puissance, comprenant un circuit ( 12 ) à semi-conducteur et un condensateur ( 16 ) qui a un premier élément ( 20 ) formant borne et un deuxième élément (22) formant borne, dans lequel un contact conducteur de l'électricité peut être provoqué entre les éléments ( 20, 22 ) formant bornes et le circuit ( 12 ) à semi-conducteur au moyen du boîtier ( 18 ).A power semiconductor module (10) comprising a semiconductor circuit (12) and a capacitor (16) having a first terminal element (20) and a second terminal element (22), wherein a Electrically conductive contact can be caused between the terminal members (20, 22) and the semiconductor circuit (12) by means of the housing (18).

Description

Module à semi-conducteur de puissance et procédé de fabrication d'un module à semi-conducteur de puissance L'invention concerne en tout premier lieu un module à semi-conducteur de puissance, notamment un module IGBT, servant de module à semi-conducteur convertisseur, comprenant un circuit à semi-conducteur ayant une multiplicité de semi-conducteurs de puissance disposée dans un boîtier commun, donc une combinaison de plusieurs IGBT et des diodes de roues libres associées (IGBT- Insulated Gate Bipolar Transistor soit transistor bipolaire à grille isolée). L'invention concerne en outre un procédé de fabrication d'un module à semi-conducteur de puissance de ce genre. On utilise dans ce qui suit, par souci de simplification du langage, habituellement l'expression module à semiconducteur de puissance. Cette expression englobe toutefois toujours des modules IGBT comme mode de réalisation particulier d'un module à semi-conducteur de puissance servant de module à semi-conducteur convertisseur. On sait qu'un convertisseur est un appareil électrique qui transforme de la tension continue en de la tension alternative et du courant continu en un courant alternatif ou de la tension alternative en tension 25 continue et un courant alternatif en courant continu. Un convertisseur qui transforme de la tension continue en de la tension alternative est désigné aussi comme étant un onduleur. Un convertisseur qui transforme de la tension alternative en de la tension continue est désigné aussi d'une manière correspondante comme étant un redresseur. Un convertisseur, notamment un convertisseur de fréquence, et un entraînement formé par un convertisseur comprend, d'une manière en soi connue, un redresseur 5 servant de convertisseur d'entrée et alimentant un circuit intermédiaire en tension continue ainsi qu'un onduleur alimenté par le circuit intermédiaire et servant de convertisseur de sortie. Lors d'une alimentation à partir d'une batterie, le convertisseur se réduit à un 10 circuit intermédiaire en tension continue alimenté directement par la batterie ou par une autre source de tension et à un onduleur alimenté par le circuit intermédiaire et servant de convertisseur de sortie. Cette situation apparaît par exemple pour un moteur 15 électrique alimenté au moyen du convertisseur et servant de dispositif de traction de véhicules routiers électriques alimentés par batterie. Le circuit intermédiaire sert d'accumulateur d'énergie. Une possibilité, en soi connue, de réalisation d'un 20 accumulateur d'énergie de ce genre est constitué sous la forme d'un condensateur ou d'un réseau de condensateurs, désigné dans ce qui suit en résumé et, conformément à la terminologie habituelle, par condensateur de circuit intermédiaire. 25 On connaît des modules IGBT qui sont constitués par exemple sous la forme de parallélépipèdes et qui sont pourvus de trous dans leurs zones de coin. Un module IGBT de ce genre est, à des fins de refroidissement, mis en application par la plaque de fond sur un dissipateur de 30 chaleur. Le module IGBT est, pour la fixation, vissé au dissipateur de chaleur par les trous. Par le DE 10 2005 055 608 B3 on connaît un module à semi- conducteur de puissance qui comprend une multiplicité de condensateurs montés en parallèle. Pour la mise en contact des condensateurs, il est prévu deux barres de courant par lesquelles les éléments formant borne des 5 condensateurs sont mis en contact. On cherche à garantir un contact conducteur de l'électricité durable en faisant en sorte qu'une pièce d'application d'une pression et ayant des bras constitués élastiquement presse les éléments formant borne des condensateurs sur les barres 10 de courant respectives, celles-ci étant soutenues sur leur côté inférieur par une pièce de contre-pression. L'inconvénient de cet état connu de la technique réside dans le nombre des éléments individuels nécessaires et dans la nécessité d'une mise en position correcte de ces 15 éléments les uns par rapport aux autres. L'invention vise un module à semi-conducteur de puissance du type mentionné ci-dessus qui, en faisant l'économie d'éléments nécessaires jusqu'ici, peut être fabriqué d'une manière peu coûteuse et, en outre, en raison des 20 éléments dont on fait l'économie, d'une manière simple et peu compliquée. L'invention vise en outre un procédé de fabrication d'un module à semi-conducteur de puissance de ce genre. L'invention a donc pour objet un module à semi-conducteur 25 de puissance, notamment un module IGBT, comprenant un circuit à semi-conducteur ayant une multiplicité de semiconducteurs de puissance disposée dans un boîtier commun, caractérisé par au moins un condensateur, qui est disposé dans le même boîtier, qui sert dans le module à semi- 30 conducteur de puissance de condensateur intermédiaire et qui a au moins un premier élément formant borne et un deuxième élément formant borne, dans lequel un contact conducteur de l'électricité peut être provoqué entre les éléments formant borne et le circuit à semi-conducteur au moyen du boîtier, en pouvant appliquer au moyen du boîtier une force sur les éléments formant borne, qui maintient les éléments formant borne en contact avec des surfaces de contact du circuit à semi-conducteur. Dans un module à semi-conducteur de puissance, notamment dans un module IGBT, qui comprend un circuit à semiconducteur ayant une multiplicité de semi-conducteurs de puissance disposée dans un boîtier commun, notamment des IGBT, il est prévu ce qui suit : au moins un condensateur servant de condensateur de circuit intermédiaire est mis dans le boîtier du module à semi-conducteur de puissance. Le condensateur de circuit intermédiaire a un premier élément formant borne et un deuxième élément formant borne désigné dans ce qui suit en résumé comme étant les éléments formant borne. Un contact conducteur de l'électricité entre les éléments formant borne et le circuit à semi-conducteur peut être provoqué au moyen du boîtier et est provoqué au moyen du boîtier lorsqu'un module à semi-conducteur de puissance est monté. Cela s'effectue par le fait que l'on peut, au moyen du boîtier, appliquer une force aux éléments formant borne et qu'elle est appliquée lorsque le module à semi- conducteur de puissance est monté, force qui maintient les éléments formant borne en contact avec des surfaces de contact du circuit à semi-conducteur. Le module à semi-conducteur de puissance ainsi proposé comprend sous la forme d'un circuit à semi-conducteur correspondant un convertisseur d'entrée et/ou un convertisseur de sortie ayant des semi-conducteurs de puissance adéquats, notamment ce que l'on appelle des IGBT. Le module à semi-conducteur de puissance comprend également le condensateur de circuit intermédiaire. Le convertisseur d'entrée et/ou le convertisseur de sortie sont ensemble avec le condensateur de circuit intermédiaire rassemblés en une forme de construction prenant peu de place de manière à obtenir dans l'ensemble un module à semi-conducteur de puissance. L'avantage de l'invention réside dans le fait que des éléments nécessaires jusqu'ici, par exemple dans le DE 10 2005 055 608 B3 les barres de courant nécessaires en plus des éléments formant borne proprement dits des condensateurs, ne sont plus nécessaires et qu'ainsi également, la fabrication de module à semi-conducteur de puissance de ce genre est simplifiée car, il était nécessaire jusqu'ici, par exemple dans le DE 10 2005 055 608 B3, de mettre en position les éléments formant borne des condensateurs par rapport aux barres de courant et ainsi de mettre en position les barres de courant par rapport au module à semi-conducteur de puissance. On se dispense maintenant de cette double mise en position. Dans le module à semi-conducteur de puissance suivant l'invention, on prévoit bien plutôt que les éléments formant borne viennent directement en contact avec le circuit à semi-conducteur en les repoussant directement sur des surfaces de contact du circuit à semi-conducteur. Cette pression est appliquée au moyen du boîtier et est obtenue ainsi lors du montage du module à semi-conducteur lors de sa mise dans le boîtier. Un boîtier de ce genre est réalisé habituellement en deux parties ou au moins en deux parties en ayant une partie de base et un couvercle. Dans un boîtier de ce genre, la pression décrite peut être appliquée au moyen du couvercle du boîtier.The invention relates in the first place to a power semiconductor module, in particular an IGBT module, serving as a semiconductor module. converter, comprising a semiconductor circuit having a multiplicity of power semiconductors disposed in a common housing, thus a combination of several IGBTs and associated free wheel diodes (IGBT-Insulated Gate Bipolar Transistor) ). The invention further relates to a method of manufacturing a power semiconductor module of this kind. In the following, for the sake of simplification of the language, the term power semiconductor module is used. This expression, however, still includes IGBT modules as a particular embodiment of a power semiconductor module serving as a semiconductor converter module. It is known that a converter is an electrical apparatus which converts DC voltage into AC voltage and DC into AC or AC voltage into DC voltage and AC direct current. A converter that converts DC voltage into AC voltage is also referred to as an inverter. A converter which converts AC voltage into DC voltage is also referred to correspondingly as a rectifier. A converter, in particular a frequency converter, and a drive formed by a converter comprises, in a manner known per se, a rectifier 5 serving as an input converter and supplying an intermediate circuit in DC voltage as well as an inverter powered by the intermediate circuit and serving as output converter. When powering from a battery, the converter is reduced to an intermediate DC circuit fed directly by the battery or other voltage source and to an inverter fed by the intermediate circuit and serving as a converter. exit. This situation appears, for example, for an electric motor powered by means of the converter and serving as a traction device for battery-powered electrical road vehicles. The intermediate circuit serves as an energy accumulator. One possibility, known per se, of producing such an energy accumulator is in the form of a capacitor or capacitor network, hereinafter referred to in summary and, in accordance with the terminology usual, by intermediate circuit capacitor. IGBT modules are known which are for example in the form of parallelepipeds and which are provided with holes in their corner areas. An IGBT module of this kind is, for cooling purposes, implemented by the bottom plate on a heat sink. The IGBT module is, for fastening, screwed to the heat sink through the holes. DE 10 2005 055 608 B3 discloses a power semiconductor module which comprises a multiplicity of capacitors connected in parallel. For contacting the capacitors, two current bars are provided by which the terminal elements of the capacitors are brought into contact. It is sought to ensure conductive contact of the durable electricity by ensuring that a pressure-applying part having elastically formed arms press the terminal elements of the capacitors onto the respective current bars. they are supported on their lower side by a piece of back pressure. The disadvantage of this known state of the art is the number of individual elements required and the need for proper positioning of these elements relative to one another. The invention relates to a power semiconductor module of the type mentioned above which, saving the necessary elements up to now, can be manufactured inexpensively and, moreover, because of 20 elements that we save, in a simple and uncomplicated way. The invention is further directed to a method of manufacturing a power semiconductor module of this kind. The invention therefore relates to a power semiconductor module, in particular an IGBT module, comprising a semiconductor circuit having a multiplicity of power semiconductors arranged in a common housing, characterized by at least one capacitor, which is disposed in the same housing, which serves in the intermediate condenser power semiconductor module and which has at least a first terminal element and a second terminal element, in which an electrically conductive contact can be caused by the terminal means and the semiconductor circuit by means of the housing, by being able to apply a force on the terminal elements by means of the housing, which maintains the terminal elements in contact with contact surfaces of the semiconductor circuit. -driver. In a power semiconductor module, particularly in an IGBT module, which comprises a semiconductor circuit having a multiplicity of power semiconductors arranged in a common housing, especially IGBTs, the following is provided: at least a capacitor acting as an intermediate circuit capacitor is placed in the housing of the power semiconductor module. The intermediate circuit capacitor has a first terminal element and a second terminal element, hereinafter referred to as the terminal elements. An electrically conductive contact between the terminal members and the semiconductor circuit may be caused by means of the housing and is caused by means of the housing when a power semiconductor module is mounted. This is accomplished by the fact that, by means of the housing, a force can be applied to the terminal elements and is applied when the power semiconductor module is mounted, which holds the terminal elements together. in contact with contact surfaces of the semiconductor circuit. The power semiconductor module thus proposed comprises in the form of a corresponding semiconductor circuit an input converter and / or an output converter having suitable power semiconductors, in particular what is call IGBTs. The power semiconductor module also includes the intermediate circuit capacitor. The input converter and / or the output converter together with the intermediate circuit capacitor are combined into a space-saving construction form so as to obtain a power semiconductor package as a whole. The advantage of the invention lies in the fact that hitherto necessary elements, for example in the DE, the necessary current bars in addition to the terminal elements themselves of the capacitors, are no longer necessary and In this way also, the manufacture of power semiconductor modules of this kind is simplified because it was necessary up to now, for example in DE 2005 055 608 B3, to position the terminal elements of the capacitors. relative to the current bars and thus to position the current bars relative to the power semiconductor module. We now dispense with this double positioning. In the power semiconductor module according to the invention, it is rather provided that the terminal elements come directly into contact with the semiconductor circuit by pushing them directly on contact surfaces of the semiconductor circuit. This pressure is applied by means of the housing and is thus obtained during the assembly of the semiconductor module when it is placed in the housing. A housing of this kind is usually made in two parts or at least two parts having a base part and a cover. In such a housing, the pressure described can be applied by means of the housing cover.

L'invention vise également un procédé de fabrication d'un module à semi-conducteur de puissance du type décrit ci-après. On met le condensateur de circuit intermédiaire par ses éléments formant borne en relation ou en position par rapport au circuit à semi-conducteur, notamment dans une partie adéquate du boîtier, de manière à ce que les extrémités libres des éléments formant borne se trouvent au-dessus des surfaces de contact du circuit à semiconducteur. Dans un autre stade du procédé, on presse alors, lorsqu'on met dans le boîtier ou lorsque l'on ferme le boîtier, les extrémités libres des éléments formant borne sur les surfaces de contact au moyen du boîtier. La pression d'application ainsi appliquée se maintient tant que le boîtier est fermé. Celui-ci reste fermé au moins pendant que le module à semi-conducteur de puissance est en fonctionnement et que le boîtier complète les éléments disposés dans le boîtier, à savoir au moins le circuit à semi-conducteur et le condensateur intermédiaire en un module à semi-conducteur de puissance. On peut automatiser aussi facilement un procédé de ce genre de fabrication de module à semi-conducteur de puissance. On met d'abord le circuit à semi-conducteur et le condensateur intermédiaire de la manière décrite dans une partie inférieure du boîtier. On met ensuite la partie supérieure du boîtier. La partie supérieure du boîtier et la partie inférieure du boîtier enferment le montage et forment le boîtier du module à semi-conducteur de puissance obtenu. On obtient ainsi en mettant la partie supérieure du boîtier la mise en contact décrite des surfaces de contact du circuit à semi-conducteur par les éléments formant borne du condensateur de circuit intermédiaire.The invention also relates to a method of manufacturing a power semiconductor module of the type described below. The intermediate circuit capacitor is placed by its terminal elements in relation to or in position with respect to the semiconductor circuit, in particular in a suitable part of the housing, so that the free ends of the terminal elements are above the contact surfaces of the semiconductor circuit. In another stage of the process, the free ends of the terminal elements on the contact surfaces by means of the housing are then pressed into the housing or when the housing is closed. The application pressure thus applied is maintained as long as the housing is closed. It remains closed at least while the power semiconductor module is in operation and the housing completes the elements arranged in the housing, namely at least the semiconductor circuit and the intermediate capacitor into a module. semiconductor power. A process of this kind of power semiconductor module fabrication can be automated as easily. The semiconductor circuit and the intermediate capacitor are first set in the manner described in a lower part of the housing. Then put the upper part of the case. The upper part of the housing and the lower part of the housing enclose the assembly and form the housing of the power semiconductor module obtained. This is achieved by putting the upper part of the housing into contact with the contact surfaces of the semiconductor circuit by the terminal elements of the intermediate circuit capacitor.

On décrira maintenant des perfectionnements de l'invention. Les caractéristiques mentionnées ne signifient pas que l'on renonce à l'obtention d'une protection autonome pour les combinaisons de caractéristique. Dans un mode de réalisation du module à semi-conducteur de puissance, il est prévu un module à semi-conducteur de puissance, caractérisé en ce que la force appliquée par le boîtier aux éléments formant borne peut être transmise aux éléments formant borne au moyen d'un élément formant ressort se trouvant entre le boîtier et les éléments formant borne. Un élément formant ressort rend possible une application simple et peu compliquée de force par le boîtier, donc par exemple, d'une partie du boîtier servant de partie supérieure aux éléments formant borne. Un ressort hélicoïdal est envisagé comme mode de réalisation possible de l'élément formant ressort ou de chaque élément formant ressort. Le module suivant l'invention peut comporter plusieurs ressorts hélicoïdaux comme éléments formant ressort. Si le ou si chaque élément formant ressort, donc par exemple un ressort hélicoïdal, ou une multiplicité de ressorts hélicoïdaux, est mis sur le boîtier ou sur un élément formant borne ou sur les éléments formant borne, 25 il n'est plus nécessaire de mettre séparément en position l'élément formant ressort ou chaque élément formant ressort, car par la mise sur le boîtier ou sur l'élément formant borne, l'élément formant ressort se trouve déjà dans une position conforme. 30 Si l'élément formant ressort, ou si chaque élément formant ressort, est mis par exemple sur le boîtier donc sur la face intérieure du boîtier ou de la partie supérieure du boîtier, et y est mis dans une position appropriée pour la mise en contact d'un élément formant ressort, il se trouve en raison de cette situation dans une position (position conforme) qui fait que, lorsque l'on met le boîtier/la partie supérieure du boîtier, l'élément formant ressort vient en contact mécaniquement avec l'élément formant borne. Il en va de même si l'élément formant ressort est mis sur une face supérieure, tournée vers le boîtier à mettre 10 ultérieurement, de l'élément formant borne. L'élément formant ressort se trouve alors aussi dans une position conforme qui fait que, lorsque le boîtier est mis, l'élément formant ressort vient mécaniquement en contact avec l'élément formant borne. 15 Lors d'une application de ce genre de l'élément formant ressort ou de chaque élément formant ressort, il est possible d'appliquer une force du boîtier à l'élément formant borne, ce qui en définitive fait que l'élément formant borne est pressé sur la surface de contact 20 respective du circuit à semi-conducteur. Par cette pression d'application, appliquée à l'élément formant ressort au moyen du boîtier, on obtient un contact électrique plus sûr et durable entre l'élément formant borne et la surface de contact. Le condensateur de 25 circuit intermédiaire est ainsi raccordé au circuit à semi-conducteur. Le raccordement s'effectue seulement au moyen des éléments formant borne du condensateur de circuit intermédiaire et sans utilisation d'autres conducteurs. 30 Pour fabriquer rapidement et simplement un module à semiconducteur de puissance de ce genre, un façonnage défini des éléments formant borne du condensateur de circuit intermédiaire et une position définie du condensateur de circuit intermédiaire à l'intérieure du module à semiconducteur de puissance sont suffisants. En mettant le condensateur de circuit intermédiaire en la position définie, les extrémités libres des éléments formants borne se trouvent en raison de leur façonnage défini déjà « sur » les surfaces de contact du circuit à semiconducteur. Le raccordement conducteur d'électricité du condensateur de circuit intermédiaire au circuit à semi- conducteur est alors finalement ménagé en pressant les éléments formant borne sur les surfaces de contact du circuit à semi-conducteur au moyen du boîtier. Dans un mode de réalisation particulier du module à semiconducteur de puissance, il est prévu qu'au moins deux éléments formant ressort soient guidés au moins par endroit en étant superposés en couches et qu'une couche isolante se trouve entre les éléments formant ressort au moins dans la région du guidage de type en couches. Pour des éléments formant borne de ce genre, empilés quasiment en raison de l'agencement de type en couches, il suffit, pour presser plusieurs éléments formant borne sur leur surface de contact du circuit à semi-conducteur, d'un seul élément formant ressort ou d'une transmission de force sinon appropriée, du boîtier aux éléments formant borne. L'élément formant ressort, ou tout dispositif approprié à cet égard, transmet la force du boîtier à la pile d'éléments formant borne de manière à mettre ainsi chaque élément individuel formant borne d'une manière sûre en contact avec la surface de contact respective du circuit à semi-conducteur. Un exemple de réalisation de l'invention sera explicité d'une manière plus précise dans ce qui suit à l'aide du dessin. Des parties ou des éléments qui se correspondent sont munis dans toutes les figures des mêmes repères. Aux dessins : FIG 1 représente une partie d'un module à semi- conducteur de puissance du type suivant l'invention et FIG 2 représente un mode de réalisation particulier de deux éléments formant borne compris dans le module à semi-conducteur de puissance suivant la figure 1. La figure 1 représente une partie d'un module 10 semi- conducteur de puissance en une vue en élévation coupée en partie. Le module 10 à semi-conducteur de puissance comprend un circuit 12 à semi-conducteur qui n'est pas représenté ici avec plus de détail, un dissipateur 14 de chaleur et un condensateur 16 de circuit intermédiaire.We will now describe improvements of the invention. The characteristics mentioned do not mean that we give up obtaining an autonomous protection for the characteristic combinations. In one embodiment of the power semiconductor module, there is provided a power semiconductor module, characterized in that the force applied by the housing to the terminal elements can be transmitted to the terminal elements by means of a power semiconductor module. a spring element located between the housing and the terminal elements. A spring element makes possible a simple and uncomplicated application of force by the housing, for example, a portion of the housing serving as an upper part of the terminal elements. A coil spring is contemplated as a possible embodiment of the spring member or each spring member. The module according to the invention may comprise several helical springs as spring elements. If the or each spring element, for example a helical spring, or a multiplicity of helical springs, is placed on the housing or on a terminal element or on the terminal elements, it is no longer necessary to separately in position the spring element or each spring element, because by placing on the housing or on the terminal element, the spring element is already in a position compliant. If the spring element, or each spring element, is, for example, placed on the housing and therefore on the inside of the housing or the upper part of the housing, and is placed therein in a suitable position for contacting. of a spring element, it is due to this situation in a position (conforming position) that, when the casing / upper part of the casing is put in place, the spring element comes into mechanical contact with the terminal element. The same applies if the spring element is placed on an upper face, facing the housing to be placed later, of the terminal element. The spring member is then also in a conformal position whereby when the casing is fitted, the spring member mechanically engages the terminal member. In such an application of the spring member or each spring member, it is possible to apply a force from the housing to the terminal member, which ultimately causes the terminal member to is pressed onto the respective contact surface of the semiconductor circuit. By this application pressure, applied to the spring element by means of the housing, a safer and more durable electrical contact is obtained between the terminal element and the contact surface. The intermediate circuit capacitor is thus connected to the semiconductor circuit. The connection is made only by means of the terminal elements of the intermediate circuit capacitor and without the use of other conductors. In order to quickly and simply manufacture a power semiconductor module of this type, a definite shaping of the intermediate circuit capacitor terminal elements and a defined position of the intermediate circuit capacitor within the power semiconductor module is sufficient. By putting the intermediate circuit capacitor into the defined position, the free ends of the terminal forming elements are located due to their already defined "on" shaping of the contact surfaces of the semiconductor circuit. The electrically conductive connection of the intermediate circuit capacitor to the semiconductor circuit is then finally provided by pressing the terminal elements on the contact surfaces of the semiconductor circuit by means of the housing. In a particular embodiment of the power semiconductor module, it is provided that at least two spring elements are guided at least in places by being superimposed in layers and that an insulating layer is between the spring elements at least in the region of the layer type guidance. For terminal elements of this kind, stacked almost due to the layer-type arrangement, it suffices, for pressing a plurality of terminal elements on their contact surface of the semiconductor circuit, of a single spring element or otherwise appropriate force transmission from the housing to the terminal members. The spring element, or any suitable device in this regard, transmits the force of the housing to the stack of terminal elements so as to thereby each individual terminal element in a secure manner in contact with the respective contact surface. of the semiconductor circuit. An exemplary embodiment of the invention will be explained in a more precise manner in the following with the aid of the drawing. Corresponding parts or elements are provided in all the figures with the same references. In the drawings: FIG. 1 represents a part of a power semiconductor module of the type according to the invention and FIG. 2 represents a particular embodiment of two terminal elements included in the power semiconductor module according to FIG. Figure 1. Figure 1 shows a portion of a power semiconductor module 10 in an elevation view partially cut away. The power semiconductor module 10 comprises a semiconductor circuit 12 not shown here in greater detail, a heat sink 14 and an intermediate circuit capacitor 16.

Le circuit 12 à semi-conducteur comprend un ou plusieurs commutateurs à semi-conducteur qui ne sont pas représentés, par exemple ce que l'on appelle des IGBT. Le circuit 12 à semi-conducteur réalise la fonction d'un convertisseur, donc par exemple la fonction d'un redresseur ou d'un onduleur. Le circuit 12 à semiconducteur peut être réalisé aussi de manière à assumer à la fois la fonction d'un redresseur et d'un onduleur. Le raccordement du condensateur 16 de circuit intermédiaire au circuit 12 à semi-conducteur s'effectue sur un côté de sortie d'un circuit 12 à semi-conducteur servant de redresseur et/ou sur un côté d'entrée d'un circuit 12 à semi-conducteur servant d'onduleur. Le circuit 12 à semi-conducteur est appliqué à un substrat connu en soi dans l'électronique de puissance, 30 et désigné dans la terminologie spécialisée sous le nom de DCB (Direct Copper Bonded). Ce substrat procure les liaisons conductrices de l'électricité à l'intérieur du circuit 12 à semi-conducteur et assure une bonne dissipation de la chaleur. Le dissipateur 14 de chaleur est relié en conséquence suivant une grande surface au circuit 12 à semi-conducteur. Le circuit 12 à semiconducteur, le dissipateur 14 de chaleur et le condensateur 16 de circuit intermédiaire sont mis ensemble dans un boîtier 18. On ne peut voir dans la représentation de la figure 1 qu'une partie du boîtier 18. La partie du boîtier représentée est par exemple une partie supérieure de boîtier. Le condensateur 16 de circuit intermédiaire est raccordé au circuit 12 à semi-conducteur par au moins deux éléments 20, 22 formant borne. Dans le mode de réalisation représenté, le condensateur 16 de circuit intermédiaire est raccordé par exactement deux éléments 20,22 formant borne (premier élément 20 formant borne ; deuxième élément 22 formant borne) au circuit 12 à semi- conducteur. Une couche 24 isolante facultative se trouve entre les éléments 20, 22 formant borne. La couche 24 isolante est prévue spécialement lorsque les éléments 20,22 formant borne sont empilés comme le montre la figure 2.The semiconductor circuit 12 includes one or more semiconductor switches that are not shown, for example, so-called IGBTs. The semiconductor circuit 12 performs the function of a converter, thus for example the function of a rectifier or an inverter. The semiconductor circuit 12 may also be designed to assume both the function of a rectifier and an inverter. The connection of the intermediate circuit capacitor 16 to the semiconductor circuit 12 is effected on an output side of a semiconductor circuit 12 serving as a rectifier and / or on an input side of a circuit 12 to semiconductor as inverter. The semiconductor circuit 12 is applied to a substrate known per se in the power electronics, and referred to in the specialized terminology as DCB (Direct Copper Bonded). This substrate provides the conductive connections of the electricity inside the semiconductor circuit 12 and ensures good heat dissipation. The heat sink 14 is accordingly connected in a large area to the semiconductor circuit 12. The semiconductor circuit 12, the heat sink 14 and the intermediate circuit capacitor 16 are put together in a housing 18. Only one part of the housing 18 can be seen in the representation of FIG. is for example an upper housing part. The intermediate circuit capacitor 16 is connected to the semiconductor circuit 12 by at least two terminal elements 20, 22. In the embodiment shown, the intermediate circuit capacitor 16 is connected by exactly two terminal members 20,22 (first terminal member 20, second terminal member 22) to the semiconductor circuit 12. An optional insulating layer 24 is between the terminal members 20, 22. The insulating layer 24 is especially provided when the terminal elements 20, 22 are stacked as shown in FIG.

Pour le raccordement du condensateur 16 de circuit intermédiaire au circuit 12 à semi-conducteur, les deux éléments 20, 22 formant borne entrent en contact respectivement avec une surface 26, 28 de contact (première surface 26 de contact ; deuxième surface 28 de contact) du circuit 12 à semi-conducteur. Il est prévu à cet effet qu'un contact conducteur de l'électricité entre les éléments 20, 22 formant borne et le circuit 12 à semi-conducteur, donc les surfaces 26 , 28 de contact du circuit 12 à semi-conducteur, soit provoqué au moyen du boîtier 18. A cet effet, une force est appliquée aux éléments 20, 22 formant borne au moyen du boîtier 18.For the connection of the intermediate circuit capacitor 16 to the semiconductor circuit 12, the two terminal elements 20, 22 come into contact respectively with a contact surface 26, 28 (first contact surface 26, second contact surface 28). of the semiconductor circuit 12. It is provided for this purpose that an electrically conductive contact between the elements 20, 22 forming a terminal and the semiconductor circuit 12, so that the contact surfaces 26, 28 of the semiconductor circuit 12 are caused. by means of the housing 18. For this purpose, a force is applied to the terminal elements 20, 22 by means of the housing 18.

Cette force appliquée par le boîtier 18 maintient les éléments 20, 22 formant borne en contact avec les surfaces 26, 28 de contact du circuit 12 à semiconducteur. Par ce contact mécanique on obtient finalement également un contact conducteur de l'électricité. Par la force de pression appliquée au moyen du boîtier 18, on obtient une mise en contact conductrice de l'électricité qui est sûre et qui garantit, même s'il se produit des vibrations ou des secousses du module 10 à semi-conducteur de puissance, un raccordement fiable du condensateur 16 de circuit intermédiaire au circuit 12 à semi-conducteur. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 1 du module 10 à semi-conducteur de puissance, des éléments 30 formant ressort sont représentés sous la forme de ressorts hélicoïdaux comme exemple de moyen approprié pour l'application de la force du boîtier 18 aux éléments 20, 22 formant borne. La figure ne permet pas de voir directement que les éléments 30 formant ressorts ou les ressorts hélicoïdaux 25 sont appliqués facultativement, par exemple à la surface intérieur du boîtier 18 ou au côté supérieur, tourné vers la surface intérieure du boîtier 18, des éléments 20, 22 formant borne. Lorsque l'on applique de la sorte les éléments 30 formant ressort par exemple sur le côté 30 supérieur des éléments 20, 22 formant borne, ceux-ci se trouvent, lors de la fermeture du boîtier 18, directement dans une position qui les rend efficaces pour appliquer une force du boîtier 18 aux éléments 20, 22 formant borne. Une mise en position manuelle des éléments 30 formant ressort ou des ressorts hélicoïdaux, en liaison avec la fermeture du boîtier 18 n'est ainsi pas nécessaire. Cela rend la fabrication du module 10 à semiconducteur de puissance particulièrement rapide et peu compliquée. Il en va de même pour une application des ressorts 30 hélicoïdaux à la face intérieure du boîtier 18. Pour mettre les ressorts 30 hélicoïdaux sur les éléments 20, 22 formant borne sur la face intérieure du boîtier 18, on peut envisager par exemple un collage ou une brasure. La figure 2 représente un mode de réalisation particulier des éléments 20, 22 formant borne. Ceux-ci sont, par endroits, guidés l'un sur l'autre à la manière d'une couche et ont au moins dans la région du guidage de type en couches, une couche 24 isolante entre les éléments 20, 22 formant borne. Cet agencement, couche par couche ou en couches (dans ce cas trois couches : premier élément 20 formant borne, couche 24 isolante, deuxième élément 22 formant borne) et désigné en d'autres endroits de cette description également comme un agencement empilé. La flèche tournée vers le bas, à la figure 2, représente la direction d'une force telle qu'elle est obtenue au moyen du boîtier 18 et par exemple peut être transmise au moyen d'un élément 30 formant ressort ou de plusieurs éléments 30 formant ressort ou sinon à l'aide de moyens de transmission de force appropriés aux éléments 20, 22 formant borne. La force ainsi appliquée sert à obtenir une mise en contact sur des surfaces 26, 28 de contact. La flèche, tournée dans la direction du prolongement des éléments 20, 22 formant borne réalisés en barre de courant, illustre l'emplacement du condensateur 16 de circuit intermédiaire qui n'est pas représenté soi-même à la figure 2. L'agencement représenté à la figure 2 des éléments 20, 22 formant borne peut être désigné aussi comme un agencement 5 entrecroisé des éléments 20 , 22 formant borne et peut s'envisager aussi pour plus de deux éléments 20, 22 formant borne, par exemple en partant d'un plan médian vertical les extrémités libres des éléments 20, 22 formant borne s'étendent en alternance vers la droite et 10 vers la gauche pour venir en contact ainsi de plus en plus avec des surfaces 26, 28 de contact à distance du plan médian. L'avantage d'une conformation des éléments 20, 22 en forme de borne comme représenté à la figure 2 et de 15 l'agencement empilé qui s'ensuit réside dans le fait que, à l'aide du boîtier 18 plusieurs éléments 20,22 formant borne peuvent être pressés ensemble sur les surfaces 26, 28 de contact et rester pressés lorsque le boîtier 18 est monté.This force applied by the housing 18 maintains the terminal elements 20, 22 in contact with the contact surfaces 26, 28 of the semiconductor circuit 12. By this mechanical contact is finally also obtained a conductive contact of electricity. By the pressing force applied by means of the housing 18, electrically conductive contact is obtained which is safe and which ensures, even if vibrations or jolts of the semiconductor power module 10 occur. , a reliable connection of the intermediate circuit capacitor 16 to the semiconductor circuit 12. In the embodiment shown in FIG. 1 of the power semiconductor module 10, spring elements are shown in the form of helical springs as an example of suitable means for applying the force of the housing 18 to the elements. 20, 22 forming a terminal. The figure does not allow to see directly that the spring elements or the coil springs 25 are optionally applied, for example to the inner surface of the housing 18 or to the upper side, facing the inner surface of the housing 18, elements 20, 22 forming a terminal. When the spring elements, for example, are thus applied to the upper side of the terminal elements 20, 22, they are, when closing the housing 18, directly in a position which makes them effective. for applying a force of the housing 18 to the terminal members 20, 22. Manual positioning of the spring elements or helical springs in connection with the closure of the housing 18 is thus not necessary. This makes the manufacture of the power semiconductor module 10 particularly fast and uncomplicated. The same applies to the application of the helical springs to the inner face of the housing 18. To put the helical springs on the terminal elements 20, 22 on the inside of the housing 18, it is possible to envisage for example a gluing or a solder. Figure 2 shows a particular embodiment of the elements 20, 22 forming a terminal. These are, in places, guided one on the other in the manner of a layer and have at least in the region of the layer-type guide, an insulating layer 24 between the elements 20, 22 forming a terminal. This arrangement, layer-by-layer or layered (in this case three layers: first terminal member, insulating layer 24, second terminal member 22) and designated elsewhere in this specification also as a stacked arrangement. The arrow pointing downwards in FIG. 2 represents the direction of a force as obtained by means of the housing 18 and can, for example, be transmitted by means of a spring element or several elements 30. forming spring or otherwise using means of force transmission appropriate to the elements 20, 22 forming a terminal. The force thus applied serves to obtain a contact on contact surfaces 26, 28. The arrow, turned in the direction of the extension of the elements 20, 22 forming terminal made of current bar, illustrates the location of the intermediate circuit capacitor 16 which is not shown itself in Figure 2. The arrangement shown in FIG. 2, terminal elements 20, 22 may also be designated as a crisscross arrangement 5 of the terminal elements 20, 22 and may also be considered for more than two terminal elements 20, 22, for example starting from a vertical median plane the free ends of the elements 20, 22 forming a terminal extend alternately to the right and to the left to come into contact thus more and more with contact surfaces 26, 28 remote from the median plane. The advantage of a conformation of the terminal-shaped elements 20, 22 as shown in FIG. 2 and the ensuing stacked arrangement lies in the fact that with the aid of the housing 18 several elements 20, 22 terminal can be pressed together on the contact surfaces 26, 28 and remain pressed when the housing 18 is mounted.

20 Bien que l'invention ait été illustrée et décrite plus précisément en détail par l'exemple de réalisation, l'invention n'est pas limitée par l'exemple ou par les exemples exposés et d'autres variantes peuvent en être déduites par l'homme du métier sans sortir de la portée 25 de protection de l'invention. Des aspects individuels à mettre au premier plan de la description ainsi déposée peuvent être résumés brièvement de la manière suivante : Il est indiqué un module 10 semi-conducteur de puissance 30 comprenant un circuit 12 à semi-conducteur ayant une multiplicité de semi-conducteurs de puissance disposée dans un boîtier 18 commun, qui se caractérise par au moins un condensateur disposé dans le même boîtier 18 et servant dans le module 10 à semi-conducteur de puissance de condensateur 16 de circuit intermédiaire et ayant au moins un premier élément 20 formant borne et un deuxième élément 22 formant borne, un contact conducteur d'électricité entre les éléments 20, 22 formant borne et le circuit 12 à semi-conducteur pouvant être provoqué au moyen du boîtier 18 en appliquant à l'aide du boîtier 18 une force sur les éléments 20, 22 formant borne, force qui maintient les éléments 20, 22 formant borne en contact avec les surfaces 26, 28 de contact du circuit 12 à semi-conducteur.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the exemplary embodiment, the invention is not limited by the example or by the examples set forth and other variations can be deduced therefrom. skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention. Individual aspects to be brought to the foreground of the description thus filed can be briefly summarized as follows: A power semiconductor module 30 is disclosed which includes a semiconductor circuit 12 having a multiplicity of semiconductors of power disposed in a common housing 18, which is characterized by at least one capacitor disposed in the same housing 18 and serving in the intermediate circuit capacitor power semiconductor module 16 and having at least one first terminal element and a second terminal member 22, an electrically conductive contact between the terminal members 20, 22 and the semiconductor circuit 12 being provable by means of the housing 18 by applying a force on the housing 18 the elements 20, 22 forming a terminal, which force maintains the elements 20, 22 forming a terminal in contact with the contact surfaces 26, 28 of the circ uit 12 to semiconductor.

Claims

REVENDICATIONS1. Power semiconductor module (10), in particular an IGBT module, comprising a semiconductor circuit (12) having a multiplicity of power semiconductors arranged in a common housing (18) characterized by at least one capacitor which is disposed in the same housing (18), which serves in the intermediate capacitor power semiconductor module (16) and which has at least a first terminal element (20) and a second terminal element (22) , wherein an electrically conductive contact can be caused between the terminal elements (20, 22) and the semiconductor circuit (12) by means of the housing (18), by being able to apply by means of the housing ( 18) a force on the terminal members (20, 22) which holds the terminal members (20, 22) in contact with contact surfaces (26, 28) of the semiconductor circuit (12).

2. Power semiconductor module (10) according to claim 1, characterized in that the force applied by the housing (18) to the terminal elements (20, 22) can be transmitted to the elements (20, 22). terminal member by means of a spring element (30) between the housing (18) and the terminal elements (20, 22).

The power semiconductor module (10) according to claim 1, characterized by a helical spring or several helicals as spring elements (30).

The power semiconductor module (10) according to claim 2 or 3, characterized in that the or each spring element (30) is applied to the housing (18) or to a terminal element (20, 22). or to the terminal elements (20, 22).

5. Module (10) power semiconductor according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises two elements (20, 22) forming guided terminal layered at least in places and a layer (24) insulation between the terminal members (20, 22) at least in the region of the layer-type guide.

Method for manufacturing a power semiconductor module (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate circuit capacitor (16) is connected by these elements (20, 22) forming terminal in connection with the semiconductor circuit (12), in that the free ends of the terminal elements (20, 22) are above the contact surfaces (26, 28) and in which the ends are pressed free of the terminal elements (20, 22) on the contact surfaces (26, 28) by means of the housing (18).