[发明专利]带有相互电绝缘的连接元件的功率半导体模块

说明书

技术领域

本发明介绍一种用来安装在冷却构件上的压力接触结构的功率半导体模块。

背景技术

例如由DE 197 19 70 A1所知的功率半导体模块是本发明的出发点。

按照现有技术这种功率半导体模块由一带有至少一个设置在它里面的尤其是用来直接安装在一冷却构件上的电绝缘基体的壳体组成。该基体本身由一带有许多位于它上面的相互绝缘的金属连接轨线和位于它上面并与这些连接轨线按线路连接的功率半导体构件的绝缘材料体组成。此外已知功率半导体模块具有用于外部负载和辅助接头以及设置在内部的连接件的连接元件。这些用于在功率半导体模块内部按线路的连接的连接件大多设计成引线连接。

同样还知道一些压力接触功率半导体模导体模块，如其由DE4237632A1、DE 19903875A1或DE 10127947C1所知。在所述的第一份文献中压力装置具有一稳固的尤其是用来建立压力的金属加压元件、一用来储存压力的弹性衬垫元件和一用来将压力传到基体表面单独区域上的桥接元件。桥接元件尤其设计成一具有朝向衬垫元件的表面的塑料成形体，从该表面上伸出许多朝向基体表面方向的压紧爪。

借助于这种加压装置将基体压紧在一冷却构件上，从而在基体和冷却构件之间持续可靠地建立热传递。这里弹性衬垫元件用来在不同热负荷和在功率半导体模块的整个寿命周期内保持恒定的压紧状态。

DE 19903875A1这样改进已知加压元件，使它一方面具有特别有利的重量和稳定性之比，另一方面具有电绝缘的引线。为此加压元件设计成一具有位于内部的金属芯部的塑料成形体。该金属芯部具有用于连接元件尤其是弹簧触点结构的辅助连接元件穿过的孔。塑料成形体这样包围这些孔，使得辅助连接元件借助于塑料成形体与金属芯部电绝缘。

还已知改进的在其朝向基体的表面上具有许多压紧指的加压元件。这里尤其是金属芯部还具有一预先调整好的弯曲量。通过这两种措施的组合这种加压元件可以提供上述加压装置的全部功能。

由DE 101 57 947 C1已知一种功率半导体模块，其中负载连接元件设计成这样，使它们按区段紧密相邻地垂直于基体表面分布，并具有从那里出发的内部接触机构、触脚，它们与印制导线建立导电接触，同时对基体施加压力，从而建立其与冷却构件的导热接触。这里压力用按现有技术的方法引入。

发明内容

本发明的目的是提供一种压力接触结构的功率半导体模块，其中改善功率半导体模块的内绝缘并简化压力接触结构的形成。

按照本发明这个目的通过以下措施实现。优选实施形式下面叙述。

按本发明的用于安装在冷却构件上的功率半导体模块，具有至少一个基体、至少两个安装在基体上的功率半导体构件、一个壳体及向外引出的负载连接元件和控制连接元件，其中基体具有一绝缘材料体，并在其朝向功率半导体模块内部的第一主平面上设有带负载电位的印制导线，其中负载连接元件分别设计成带有外接触机构、一带状段和由该带状段出发的内接触机构的金属成形体，内接触机构从带状段伸展到基体并按线路与基体导电接通，其中，各带状段平行于基体表面并且形成一堆叠，设有用于功率半导体模块和冷却构件导热连接和用于使负载连接元件与基体的印制导线触点接通的加压装置，并且负载连接元件除内、外接触机构区域外完全被绝缘材料包裹，并因此相互电绝缘。

本发明的构想从功率半导体模块按压力接触结构设置在冷却构件上出发，它具有至少一个基体、至少两个安装在它上面的功率半导体构件例如二极晶体管、一个壳体和向外引出的负载和控制连接元件。基体本身具有一绝缘材料体，并在其朝向功率半导体模块内部的第一主平面上具有带负载电位的印制导线。此外基体最好还具有至少一个带控制电位的印制导线，以控制功率半导体构件。

其次功率半导体模块还具有分别做成带内、外接触机构和一带状段的金属成形体的负载连接元件。各个负载连接元件相应的带状段最好平行于基体表面并离它一定距离设置。从带状段出发的内接触机构伸展到基体，并在那里按线路形成负载接头的触点。为此它们尤其是在基体上与带负载电位的印制导线触点接通，作为另一种选择直接与功率半导体构件触点接通。

按本发明负载连接元件具有一带绝缘材料的外壳。负载连接元件除内外接触机构区域外最好完全用这种绝缘材料包裹，同时由此相互电绝缘。此外如果包裹的负载连接元件形成一个堆叠，从而是一个加工单元，则特别优选。