用于生产具有防潮电绝缘盖的开关器件的方法以及用于生产具有该开关器件的装置的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于生产具有防潮电绝缘盖的电力电子开关器件的方法，其通过 以下事实能够形成功率半导体模块或者电力电子系统的基本单元，该事实即其本身或者与 其他优选相同的基本单元组合可形成功率半导体模块或者电力电子系统的电力电子基本 构建块。此外，本发明涉及包括这种电力电子开关器件的装置。
【背景技术】
[0002] 现有技术（例如公开于DE 10 2013 104 949 B3中）公开了一种开关器件，其包 括基板、功率半导体组件、连接装置、光端子装置以及压力装置。在该情况下，基板具有电绝 缘导体轨道，其中功率半导体组件布置于导体轨道上。连接装置实施为复合膜，其包括导 电膜以及电绝缘膜，并且具有第一主表面和第二主表面。从而开关器件在内部以遵循电路 (circuit-conforming)的方式连接。压力装置包括具有第一切除部的压力主体，具有以从 压力主体上突出的方式布置的压力元件，其中压力元件按压在复合膜的第二主表面的部段 上，并且在该情况下，在沿着法向于功率半导体组件的方向的投影中，该部段布置在功率半 导体组件的区域内。
[0003] 在以适于使用目的的方式防止湿气进入而不在该情况下限制其他功能方面，这种 类型的系统始终具有缺陷。
【发明内容】
[0004] 了解了有关上文提到的这些情况的知识，本发明所基于的目的是提供用于生产电 力电子开关器件的方法，该方法允许灵活地产生对湿气的非常有效防护，并且还提供了使 用这种开关器件的装置。
[0005] 根据本发明的用于生产电力电子开关器件的方法包括以下步骤，其中电力电子开 关器件包括基板、布置于基板上的功率半导体组件、连接装置和端子装置，该方法的步骤 为：
[0006] A、提供基板，该基板包括绝缘片层（insulation ply)并且包括彼此电绝缘的导体 轨道，其中功率半导体组件布置于导体轨道上并且粘合地连接至导体轨道；
[0007] B、布置连接装置，其实施为膜层叠体（film stack)，膜层叠体由内部构造的至少 两个导电膜以及分别位于两个导电膜之间的电绝缘膜交替布置而实施；
[0008] C、布置薄的耐压耐温防潮绝缘层（insulation layer)，其遵循连接装置的表面轮 廓，并包括位于连接装置上的覆盖部段且包括重叠部段，重叠部段沿周向在所有侧与连接 装置重叠并且在周向接触区域中覆盖基板；
[0009] D、将连接装置粘合地连接至基板，由此开关器件在内部通过连接装置以遵循电路 的方式连接；
[0010] E、将绝缘层的覆盖部段连接至连接装置；
[0011] F、将绝缘层的重叠部段连接至基板的接触区域。
[0012] 在该情况下，步骤E和F中的术语"连接"尤其理解为将膜粘合地连接至基板，例 如用层压工艺进行连接。可替换地，如果绝缘层在固化之前呈现为液体，则理解为固化液体 同时粘合地连接至基板。
[0013] 优选地，以A-B-C-D-E-F或者A-B-D-C-E-F的顺序执彳丁方法步骤，并且在该情况 下同时执行方法步骤E和F，或者其中以A-E-B-C-D-F或者A-E-B-D-C-F的顺序执行方法 步骤，或者其中以A-B-C-D-E-F的顺序执行方法步骤并且在该情况下同时执行方法步骤 D、E和F。如果绝缘层的至少覆盖部段具有的厚度为最大1_，优选最大500 μ m以及最小 50 μπι，优选最小150 μπι，那么这将是有利的。特别优选的是，绝缘层由聚苯硫醚PPS或者 液晶聚合物（liquid crystal polymer)LCP组成，例如已知为来自Ticona?的商品名为 Vectra LCP?1 的材料。
[0014] -方面有利的是绝缘层实施为膜并且按上述方式布置。所述膜可以实施为一个或 多个片层。同样地，膜可以包括至少三个片层，且在该情况下包括至少一个金属中间片层。 在该情况下，膜能够直接承载在连接装置上达至少90%的范围，尤其至少95%的范围。
[0015] 另一方面有利的是绝缘层在被布置之前实施为液体并且以喷涂或者浇注方法布 置。在该情况下，液体可以在被布置之后固化。
[0016] 尤其，优选的是，基板的接触区域包括导体轨道的区域部段以及绝缘片层的区域 部段，在其走向上这些区域部段之间的过渡以连续方式实施。在该情况下，连续方式应该理 解为意思是过渡不具有边缘的技术实施方案。
[0017] 根据本发明的用于生产包括上述电力电子开关器件的装置的方法包括下列步骤， 其中该装置包括冷却装置以及包括压力装置，该方法包括以此顺序的以下步骤：
[0018] a)提供根据上文所述的方法所生产的电力电子开关器件；
[0019] b)将电力电子开关器件布置在冷却装置上；
[0020] c)布置压力装置，压力装置包括具有第一切除部的压力主体，以及以从压力主体 上突出的方式布置的弹性压力元件，其中压力元件按压在绝缘层的部段上，在沿着法向于 功率半导体组件的方向的投影中，该部段布置在功率半导体组件的区域内；
[0021] d)施加压力至压力装置，从而将电路装置的基板热联接至冷却装置。
[0022] 在该情况下，有利的是，冷却装置是功率半导体模块或者散热器的底板。
[0023] 优选的是，在投影中，压力元件覆盖功率半导体组件的区域的至少60%。
[0024] 此外，压力装置可以具有在压力装置上居中地施加压力的弹簧弹性压力引入主 体。
[0025] 毫无疑问，除非被排除，否则以单数形式提到的特征，特别是功率半导体组件中以 单数形式提到的特征，也可以以复数个出现在电力电子开关器件中。
[0026] 毫无疑问，为了实现改进，本发明的不同构造可以单独地或者以任意组合实现。尤 其，以上提到的以及此处或者下文解释的特征不仅能够使用在特定组合中，而且还能够使 用在其他不相互排斥的组合中，或者能够它们自身单独使用，这并不超出本发明的范围。
【附图说明】
[0027] 图1至图4中示意地示出的或者其相应部分示出的本发明的示范实施例的以下描 述中，本发明的进一步解释、有利细节以及特征将变得明显。
[0028] 图1示出了根据本发明生产并包括电力电子开关器件的装置的示意分解图。
[0029] 图2示出了通过根据本发明的方法生产的电力电子开关器件的第一构造的截面 图。
[0030] 图3示出了通过根据本发明的方法生产的电力电子开关器件的第二构造的截面 图。
[0031] 图4示出了通过根据本发明的方法生产的电力电子开关器件的第二构造的俯视 图以及还有截面图。
【具体实施方式】
[0032] 图1以示意分解图示出了根据本发明生产的装置，其包括电力电子开关器件1。所 述电力电子开关器件1包括基板2,基板2包括绝缘片层20,此处呈绝缘陶瓷的形式且具有 的厚度为300 μ m，由铜组成的导体轨道22布置于基板2中，其具有的厚度为300 μ m。该类 型的基板2总体上公知于现有技术中，即，包括与其存在厚度上的偏差的情况。功率半导体 组件24布置在这些导体轨道22中的两个上，并且导电地连接至导体轨道22。所述功率半 导体组件24具有横向伸展范围246,横向伸展范围246平行于基板2的平面，因而是分配区 ±或（assigned area)〇
[0033] 连接装置3用作将功率半导体组件24进一步电连接至另一功率半导体组件或者 其他导体轨道22。连接装置3本身实施为膜层叠体，膜层叠体由两个导电膜30、34以及布 置于它们之间的电绝缘膜32组成。导电膜30、34以结构化方式实施，因而具有多个传导部 段。以本领域的常规方式，两个膜的各个传导部段通过镀通孔（未示出）彼此连接。在这 种镀通孔处，电绝缘膜32因而具有切除部。
[0034] 遵循连接装置3的表面轮廓的绝缘层5布置在所述连接装置3上。依然参见图4， 所述绝缘层5具有两个部段：覆盖部段50和重叠部段52。覆盖部段50直接覆盖整个连接 装置3。重叠部段52在所有侧突出超出连接装置3,因而在所有侧以及沿周向直接毗连覆 盖部段50。
[0035] 因为考虑到其材料属性LCP特别合适，所以此处绝缘层5由LCP形成。LCP具有 非常低的湿气吸收性。尽管在覆盖部段50的区域中具有小的厚度，在此为300 μ m的厚度， 但是这可带来优异的防潮效果，使得由于整个区域覆盖而没有湿气能够渗入连接装置3或 者通过连接装置3。此外，LCP具有足够的压力稳定性及温度稳定性。例如，每单位区域 lOMPa的压力不会导致对绝缘层5的破坏。诸如高负载时电力电子开关器件中会出现的高 至200°C的温度仅会导致对绝缘层5的很小的破坏。
[0036] 参见图2至图4,绝缘层5的重叠部段52覆盖基板2的接触区域28,其中所述接 触区域28沿周向布置并且以封闭方式围绕连接装置3,并且在绝缘片层20的一部分上延 伸，还在导体轨道22的一部分上延伸。
[0037] 此外，电力电子开关器件1包括用于外部电接触的端子元件10、12。所述端子元件 可以实施为刚性金属成形主体1〇(如果合适的话可以具有可变形的接触装置），或者实施 为弹簧接触装置12。原则上，如果适合于不同类型的端子，电力电子开关器件1可以同时包 括不同构造的端子元件10、12。端子元件10、12布置在基板2的导体轨道22上并且导电地 连接至所述导体轨道。
[0038] 此外，该装置包括散热器4,散热器4的表面覆盖有导热层40,电力电子开关器件 1 (更精确地来说其基板2)布置在导热层40上。
[0039] 可替换地，基板2的绝缘片层20可以实施为直接层压至散热器4上的电绝缘膜。 在该情况下，导体轨道22也可以实施为由铜组成的平面传导元件。然后后者有利地具有的 厚度为〇. 5mm至1. 0_。
[0040] 此外该装置包括压力装置6,压力装置6布置于具有绝缘层5的连接装置3上方， 并包括压力主体60和压力引入元件62。压力主体60具有多个切除部600作为其一部分， 弹性压力元件62布置于切除部600中，并沿连接装置3的方向突出于切除部600。压力元 件62被分配至功率半导体组件24并且具有对应于区域的横向伸展范围546，其中该区域对 应于分配的功率半导体组件24的区域的至少60%。结果，压力不是在各点上施加至功率半 导体组件24,而是在较大区域上施加。
[0041] 通过压力引入元件64将压力引入至压力主体60上。通过压力元件