功率半导体模块的制作方法

本实用新型描述了一种功率半导体模块，该功率半导体模块包括至少一个、优选至少三个开关装置，其中压力通过压力装置在功率半导体模块的基板方向上施加在相应的开关装置上。

背景技术：

从现有技术已知功率半导体模块和包括其的装置，例如如DE 10 2014 106 570 A1中所公开的那样。功率半导体模块形成有：壳体；包括连接到壳体的基底的开关装置；布置在所述基底上的功率半导体组件；连接装置；负载连接装置；和压力装置，所述压力装置形成为能够相对于壳体移动。在这种情况下，基底具有第一中心通道开口和从彼此电绝缘的导体迹线，其中功率半导体组件布置在导体迹线上。在这种情况下，连接装置具有第一主区域和第二主区域并且形成为具有导电膜。压力装置还具有压力体，该压力体具有与第一通道对准的第二通道开口并且具有第一凹部，压力元件布置成从该第一凹部突出，其中压力元件压在连接装置的第二主区域的一部分上并且在这种情况下，所述部分沿着基底的法线方向布置在功率半导体组件的区域内。在这种情况下，第一通道开口和第二通道开口形成为接收紧固装置，该紧固装置以力配合的方式将该布置中的功率半导体模块紧固到冷却装置。这样做的缺点是基底具有中央通道开口，这妨碍了基底的成本有效生产。

技术实现要素：

在了解所述情况的情况下，本实用新型的目的在于提供一种功率半导体模块，所述功率半导体模块包括基板并且包括至少一个开关装置和作用于所述开关装置上的压力装置，其中以简单且有效的方式引入压力。

该目的根据本实用新型通过如下所述的功率半导体模块来实现。

根据本实用新型的功率半导体模块形成有基板，在所述基板上布置有壳体和由所述壳体包围的开关装置，其中所述开关装置具有基底和连接装置，所述连接装置具有第一主区域和第二主区域，并且其中功率半导体组件布置在所述基底的导体迹线上，并且具有形成为能够在所述基底的法线方向上移动的压力装置，所述压力装置具有压力体和压力引入体，其中压力元件以从压力体突出的方式布置，其中压力元件压在连接装置的第二主区域的一部分上，并且在这种情况下，所述部分布置在功率半导体组件沿着基底法线方向的投影区域内，并且其中压力引入体借助于至少两个紧固装置支撑在基板上，所述紧固装置接合在基板的相对的轴承中，并且其中相对的轴承、更具体地说是相对轴承的相应中心，和基底的几何中心点布置在一条直线上。

在优选的配置中，功率半导体模块具有至少三个基底，所述至少三个基底以它们的几何中心点位于一条直线上的方式连续地布置。

当每个基底与单独的压力引入体相关联时，可能是有利的。然而，当所有基底与共同的压力引入体相关联时，也可能是优选的。

特别优选的是，相应的基底为矩形形式并且相对的轴承布置为邻近彼此对角地对置的拐角区域，并且优选地与所述拐角区域布置在一条直线上，或者相对的轴承布置成靠近相对的两侧，并且优选地与所述侧的相应中心点布置在一条直线上。这样在这种情况下，中心点本身也可以仅仅是虚拟的，也就是说不布置在基底本身上。

相应的基底优选具有紧邻相对轴承之一的凹口，特别是为了形成适于紧固装置的空间。

当然，在根据本实用新型的功率半导体模块中，特别是分别以单数形式提及的功率半导体组件和压力元件可以复数存在，除非上述被明确排除或本身被排除或者与本实用新型的概念不一致。

不言而喻的是，本实用新型的不同配置可以单独地或以任何期望的组合实现以实现改进，而不管所述配置是否结合压力传输装置或结合压力烧结方法被提及。具体地，在不脱离本实用新型范围的情况下，上文和下文中提到和解释的特征不仅可以所示出的组合使用，而且可以其它组合或通过其自身使用。

附图说明

根据以下对图1至图6中示意性示出的本实用新型的示例性实施例的描述或从其各个部分的描述，本实用新型的进一步解释、有利的细节和特征是显而易见的。

图1示出根据本实用新型的功率半导体模块的第一配置的侧视图。

图2至图6示出根据本实用新型的功率半导体模块的各种配置的平面视图。

具体实施方式

图1示出根据本实用新型的功率半导体模块1的第一配置的侧向截面视图，该功率半导体模块1包括基板4并且包括布置在基板4上的开关装置10。该图示出作为电路装置10的一部分的基底2，该基底2原则上以本领域内的常规方式形成，并且包括绝缘材料主体20和布置在其上并且彼此电绝缘的导体迹线22，所述导体迹线在操作期间具有不同的电势，特别是开关装置的负载电势，但也可以是开关装置的辅助电势，特别是开关和测量电势。在此具体示出了具有诸如典型的半桥拓扑的负载电势的三个导体迹线22。

功率半导体组件26(在这种情况下更特别地是功率开关)被布置在两个导体迹线22中的每一个上，该功率开关以本领域内的常规方式形成为MOSFET或者形成为包括反向并联连接的功率二极管的IGBT。功率开关以本领域内常规的方式优选通过烧结连接与导体迹线22导电连接。

开关装置10的内部连接通过连接装置3形成，连接装置3由现有技术中常规的薄膜复合物或薄膜叠层形成，其由第一导电薄膜30、电绝缘薄膜34和第二导电薄膜32组成。所述连接装置3特别是将相应的功率半导体组件26(更确切地是其在背离基底2的一侧上的接触面)连接到基底2的导体迹线22。在优选的配置中，连接装置3的导体迹线部分通过烧结连接以材料结合的方式连接到接触面。当然，功率半导体组件26之间和基底2的导体迹线22之间的连接也可以相同的方式并且同时形成。第一导电膜30的表面(该表面面向基底2)在此形成第一主区域300，而第二导电膜32的相对表面形成第二主区域320。

在此未明确示出的功率半导体模块具有用于外部电连接目的的负载和辅助连接元件。

此外，功率半导体模块1具有壳体6，该壳体6利用粘合剂连接与基底2连接并且可以是单件式或多件式的，其中壳体的一部分可以形成框架，该框架由另一部分覆盖。图1中示出所述壳体的框架状部分。壳体6布置在基板4上并且包围开关装置10以及压力装置5，压力装置5可以在基底的法线方向N上移动并且形成为对开关装置10施加压力。

压力装置5具有压力体50和多个压力元件52，图中示出了两个这样的压力元件。压力体50具有特别是刚性的形式，以便能够以均匀的方式将引入到其上的压力传递到压力元件52。为此目的并且在功率半导体模块1的操作期间的热负荷背景下，压力体50由耐高温热塑性塑料、特别是聚苯硫醚构成。压力元件52在操作期间必须能够施加基本恒定的压力，并且在这种情况下特别是在不同的温度下。为此目的，压力元件52由硅橡胶、特别是所谓的液体硅树脂构成。原则上，如从现有技术已知的那样，可以在此处提供压力装置5的所有变型。

此外，压力装置5具有压力引入体54，其形成为弹簧弹性夹子，优选为金属夹子。所述压力引入体54借助于两个紧固装置7支撑在基板4上，所述紧固装置7接合在基板4的相对轴承40中，并且在压力体50上居中地施加压力。为此目的，在该配置中，尽管不是必须的，压力引入体54在其相应的端部部分540,542抵靠壳体6的框架状部分。形成为螺钉的紧固装置7在每种情况下穿过相应的端部部分540,542并且还穿过壳体6突出。所述螺钉7接合到设有内螺纹的基板4的凹部40中，其中所述凹部形成相对的轴承40。

通过将端部部分540,542拧到基板4上，压力引入体54以其中心部分544在压力体50上居中地产生压力，该压力体50在法向方向上与基底2的几何中心点200齐平地布置，参照图2。例如也参照图2，相对轴承40的中心和基底2的几何中心点200位于一条直线上。

借助于压力体50和压力元件52将压力引入体54的压力引入到连接装置3的第二主区域320的部分322上。所述引入在第二主区域320的部分322上进行，该部分沿基底2的法线方向N布置在功率半导体组件26的投影区域260内。因此压力被传递，由此基底2以特别有效的方式在功率半导体组件26的位置处被压到基板4上。通过这种方式，热量从相应的功率半导体组件特别有效地传递到基底用于冷却和进一步散热。

图2至图6示出根据本实用新型的功率半导体模块1的各种配置的平面视图，没有明确示出壳体和连接装置。在每种情况下，示出功率半导体模块1的基板4，该功率半导体模块1包括串联布置的三个开关装置10，该开关装置10的一部分由相应的基底2构成，如参考图1所述的那样形成相应的基底2。未明确示出的连接装置也如参照图1所述的那样形成。

图2和图3分别示出三个串联的基底2，其中基板4的相对轴承40分别布置为与基底2的两个相对的侧面206,208相邻并且在那里布置在侧面206，208的相应的中心点216处。

为了特别节省空间的布置，基底2还分别具有根据图3的凹口24。因此，侧面206,208的相应中心点216是虚拟的中心点，因为它不位于基底2本身上。

相应基底2的几何中心点200与同所述基底2关联的相对轴承40(更确切地说与其中心相关联)处于一条直线上。

每个基底2在每种情况下与压力引入体54相关联，其中在两个基底2之间分别仅布置一个相对的轴承40，所述一个相对的轴承因此与两个相邻的基底2相关联。原则上，三个压力引入体54(仅示出其中一个)也可简并为单个压力体，其然后与所有三个基底2相关联。

图4至图6在每种情况下又示出三个串联的基底2，其中基板4的相对轴承40分别与基底2的相互相对的两个拐角区域202，204相邻布置，或者在图5和图6的情况下，基板4的相对轴承40分别与基底2的相互相对的全部四个拐角区域202，204相邻布置。为了特别节省空间的布置，相应的基底2在每种情况下具有凹口24，原则上这是有利的但不是必需的。

相应基底2的几何中心点200与同所述基底2(更准确地与其中心)关联的相对轴承40处于一条直线上。

在根据图4的实施例中，每个基底2在每种情况下与支撑在两个相对轴承40上的压力引入体54相关联。

在根据图5的实施例中，每个基底2在每种情况下与压力引入体54相关联，该压力引入体54支撑在四个相对的轴承40上，其中基底2之间的相对的轴承40在每种情况下关联两次，也就是说在每种情况下与两个相邻的基底2相关联。

在根据图6的实施例中，所有基底2共同与单个压力引入体54相关联，该压力引入体54在每种情况下支撑在四个相对的轴承40上，其中基底2之间的相对轴承40同样是在每种情况下只关联两次。