接觸裝置的製作方法

2023-04-30 10:29:56 1

專利名稱：接觸裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及到功率電子部件領域。它基於根據專利權利要求1前序部分的功率半導體模塊。
背景技術：
所謂「冰球」半導體模塊，是用於例如包含多個模塊的疊層中的半導體模塊，這些模塊通常具有冰球的圓餅形狀亦即帶有兩個相反的基底區的大致圓柱形的形狀。這些基底區以導電的方式被形成並連接到半導體的功率電極即主電極(發射極，收集極)，而基底區之間的側壁以電絕緣的方式形成。在具有多個串聯連接的模塊的疊層中，在各種情況下排列在兩個模塊之間的熱沉(Kuehl koerper)都位於主電流路徑中。為了控制和監視各個功率半導體元件，控制端子(柵)和輔助端子(輔助發射極)在各種情況下都被引出模塊外殼。在常規「冰球」模塊的情況下，所述端子包含凸起的插腳，輔助端子被焊接到一個基底區(發射極)上。
在外力的作用下，這些插腳容易斷裂。焊接點可能被損傷。此外，各個插腳狀接觸之間的電感比較大。
EP 0772235公開了一種半導體模塊，它包含由電絕緣外殼中的IGBT組成的半導體電路。連接到IGBT主電極的是兩個通過側壁引出模塊外殼的功率端子。這些功率端子大致以被絕緣層隔離的方式被製作成彼此平行排列的平板。IGBT的控制端子通過側壁在另一位置處被引出。

發明內容
本發明的目的是提供一種引言中所述類型的功率半導體模塊，此功率半導體模塊在接觸穩定性和接觸之間的電感方面得到了改善。
利用具有專利權利要求1的特徵的功率半導體模塊，來達到此目的。
本發明的核心在於，從模塊外殼引出的功率半導體電路的兩個端子被排列在從模塊外殼引出的印刷電路板(PCB)的相反的區域上，且印刷電路板以鎖緊的方式被固定裝置固定到蓋板，致使排列在印刷電路板與蓋板之間的蓋板端子被電連接到蓋板，最好將固定裝排列在連接位置區域中。
結果，各個端子就具有提高了的穩定性以及降低了的電感。而且，確保了蓋板與蓋板端子之間的最佳電連接。
蓋板和/或蓋板端子在連接位置區域中有利地具有滾花。結果，電連接被進一步改善。從而即使在變化的條件(溫度，溼度)下，也能夠在更長的時間內實現更可靠的電連接。
在根據本發明的功率半導體模塊的另一優選實施方案中，蓋板和印刷電路板各具有至少兩個凸起。蓋板和印刷電路板的各個凸起被彼此層疊排列，且固定裝置被排列在凸起區域中。此外，印刷電路板在兩個凸起之間還具有至少另一個凸起。
蓋板的兩個凸起確保了防止印刷電路板的另一個凸起被衝擊。所述凸起被有利地形成為基本上矩形式樣，以便能夠用常規的連接件來進行接觸連接。


下面基於附圖所述的各個示例實施方案對本發明進行詳細描述，在這些附圖中圖1示意地示出了根據本發明的具有蓋板和印刷電路板的功率半導體模塊，圖2示出了根據圖1的具有蓋板和印刷電路板第一實施方案的功率半導體模塊部分，圖3示出了根據圖2的功率半導體模塊沿III-III線的剖面圖，圖4示出了根據圖2的功率半導體模塊沿IV-IV線的剖面圖，圖5示出了根據圖2的印刷電路板的第二實施方案的俯視圖，而圖6示出了根據圖5的印刷電路板的仰視圖。
具體實施例方式
在所有附圖中，相同的參考號涉及到功能相同的零件。
圖1中的功率半導體模塊包含由兩個功率半導體組成的功率半導體電路1。功率半導體電路的功能和構造是任意的，且與本發明無關。於是，舉例來說，多個半導體元件可以被組合在能夠被預先製造的子模塊中。
功率半導體電路1被安置在主要包含導電蓋板2、導電基底板9、以及排列在之間的電絕緣外殼壁3的模塊外殼中。
如在常規「冰球」模塊中那樣，功率半導體電路1的功率端子即主端子被電連接到導電蓋板和基底板。
功率半導體的控制信號，例如絕緣柵雙極電晶體(IGBT)的柵控制信號，經由匯流母線和控制端子導體6從外殼通過。
根據本發明，控制端子導體6被排列在兩側均被金屬化的印刷電路板4的一側上。位於印刷電路板另一側上的是電連接到蓋板2的蓋板端子導體5。
圖2示出了根據本發明的功率半導體模塊部分的俯視圖。
將兩側均有金屬化塗層的印刷電路板4排列在外殼壁3與蓋板2之間。蓋板端子導體5位於面對蓋板的上側。兩個控制端子導體6被置於面對外殼壁的下側。
蓋板2具有兩個伸出模塊外殼邊沿的凸起21。如從圖3可見，印刷電路板具有兩個排列在蓋板凸起21下方的對應的凸起41。凸起21與41被連接到固定裝置7，例如鉚釘或螺釘。從而在排列於印刷電路板上側的蓋板端子導體51與蓋板21之間產生導電連接。滾花22(糙化表面)被嵌入到蓋板凸起21的下側中。將長度直至幾百微米的滾花的尖端壓入到印刷電路板的金屬化塗層中，就得到改善了的電連接。
印刷電路板在兩個凸起41之間具有另一個凸起42。如從圖4可見，所述凸起42用來接納連接件8。連接件8沿箭頭方向被推到凸起42上。排列在連接件中的各個接觸元件被推到排列在印刷電路板4二側上的端子52和61上。常規的印刷電路板連接件能夠被用作此連接件。
凸起42被蓋板凸起21保護免受來自上方和來自側面的衝擊。
圖5和圖6示出了僅僅具有一個控制端子61的印刷電路板的另一個實施方案。而且，滾花53被嵌入到固定裝置的開口71區域中的蓋板端子導體51中。糙化的表面改善了對蓋板的電連接。
印刷電路板還包含模塊外殼內部的其它凸起43，所述其它凸起用於控制匯流母線的接觸連接。垂直的接觸元件(未示出)將控制端子導體62連接到匯流母線。除了嵌入在凸起21中的開口71之外，還可以為其它固定裝置提供開口。
除了所示的各個實施方案之外，可以設想對多個連接件採用彼此並排排列的多個凸起。用來保護各個凸起的蓋板凸起在各種情況下可以設置在各個連接件之間。
此外，可以設想為每個印刷電路板凸起提供一個或兩個以上的控制端子。
尤其是，具有其中各個導電層包含至少一個端子的三層或多層印刷電路板的示例實施方案，也是可能的。
參考號表1功率半導體電路2導電蓋板，發射極板3絕緣外殼4絕緣印刷電路板5，51蓋板端子導體6，62控制端子導體7固定裝置8端子連接件9導電基底板21，41，42，43 凸起22，53 滾花52 蓋板端子61 控制端子71 固定裝置開口
權利要求
1.一種功率半導體模塊，它包含-模塊外殼，具有導電蓋板(2)和基本上平行於蓋板排列的導電基底板(9)以及排列在蓋板與基底板之間的絕緣外殼壁(3)，-安置在模塊外殼中且具有至少兩個功率端子的功率半導體電路(1)，兩個功率端子中的一個被電連接到蓋板，而另一個被電連接到基底板，以及-從模塊外殼引出的功率半導體電路的至少兩個端子(5，52；6，61)，此至少兩個端子之一(5，52)被用於蓋板(2)的接觸連接，其特徵在於以大致平面方式製作的印刷電路板(4)從模塊外殼被引出，此印刷電路板(4)被製作層至少二層中，兩個端子被製作成印刷電路板(4)的導體(5，6)，且導體(5，6)被排列成基本上平行於印刷電路板(4)的基底區，並且-印刷電路板(4)通過固定裝置(7)以鎖緊的方式固定到蓋板(2)，致使排列在面對蓋板的側上的蓋板端子導體(5)被電連接到蓋板。
2.權利要求1所述的功率半導體模塊，其特徵在於-固定裝置(7)被排列在連接位置區域中。
3.權利要求1或2所述的功率半導體模塊，其特徵在於-蓋板(2)和/或蓋板端子導體(5，51)在連接位置區域中具有優化接觸的滾花(22，53)。
4.權利要求1-3之一所述的功率半導體模塊，其特徵在於-蓋板(2)和印刷電路板(4)各具有至少兩個凸起(21)，-蓋板的凸起(21)和印刷電路板的凸起(41)被彼此疊層排列，-固定裝置(7)被安排在凸起(21，41)區域中，-印刷電路板(4)在兩個凸起(41)之間具有至少另一個凸起(42)，-端子(52，61)被安排在所述另一個凸起(42)上。
全文摘要
根據本發明，功率半導體模塊包含模塊外殼，它具有導電蓋板(2)、導電基底板、以及排列在蓋板與基底板之間的絕緣外殼壁(3)。功率半導體電路被置於模塊外殼中。功率半導體電路的兩個連接(5，6)通過模塊外殼被引出，至少兩個連接中的第一個(5)被提供來接觸蓋板。兩個連接(5，6)被排列在通過模塊外殼被引出的印刷電路板(4)的相反表面上，並能夠與標準插頭形成接觸。就穩定性和電感而言，本發明的功率半導體模塊具有改善了的接觸。
文檔編號H01L25/00GK1513207SQ02810910
公開日2004年7月14日 申請日期2002年5月30日 優先權日2001年6月1日
發明者S·考夫曼, S 考夫曼 申請人:Abb瑞士有限公司