[实用新型]功率半导体模块及其布置

说明书

技术领域

本实用新型描述了一种具有压力施加体的功率半导体模块，功率半导体模块具有电路载体，该电路载体构造有第一导体轨道、设置在其上的功率半导体组件并且具有内部连接装置。功率半导体模块还具有壳体，该壳体具有布置在其中的引导装置，特别是用于连接元件的引导装置，该连接元件用于将电路载体连接到外部连接装置，特别是用于将电路载体连接到具有负载电流导体轨道的外部电路板。此外，功率半导体模块具有用于向电路载体施加压力的压力施加体。在具有该功率半导体模块的布置中，压力体用于实现电路载体到冷却装置的热连接和机械连接。

背景技术

现有技术，例如在DE 196 30 173 A1中公开并且基本上在图8中示出的现有技术，公开了一种由半导体组件和无源电子组件构成的功率模块，在所有负载连接和控制连接与定制电路板或其类似的外部连接元件压力接触的情况下，该功率模块允许通过螺钉简单地安装在冷却装置上并且从其无破坏地移除。为此目的，模块的壳体5设置有压力接触弹簧68，所述压力接触弹簧68对于所有电连接以及为了均匀的压力分布的目的而具有有利的松弛特性。为了测试的目的并且在使用期间，通过夹持到至少一个附接元件、压力施加体，该模块以功能上能够操作的方式配置在压力元件和散热器之间。这种配置的缺陷是已知的压力接触弹簧68的受限的载流能力，该能力在现有技术中相应地为大约10A。

实用新型内容

在获知这些规定条件的情况下，本实用新型的目的是提出一种功率半导体模块，该功率半导体模块具有连接元件的显著更高的载流能力以及类似的灵活性和紧凑性。

根据本实用新型，功率半导体模块构造为具有压力施加体，功率半导体模块具有电路载体，该电路载体构造有第一导体轨道、设置在其上的功率半导体组件以及内部连接装置，功率半导体模块具有壳体，该壳体构造有布置在其中的引导装置，以及连接元件。连接元件被实施为螺栓，所述螺栓具有第一端部区段和第二端部区段以及在它们之间形成的中间区段，其中第一端部区段搁置于电路载体上并且与其导电连接，其中第二端部区段通过切除部从壳体突出，并且其中所述连接元件布置在所分配的引导装置内。压力施加体在此具有刚性的第一部分主体和弹性的第二部分主体，刚性的第一部分主体优选由第一绝缘材料构成，弹性的第二部分主体优选由第二绝缘材料构成，其中第二部分主体在壳体的方向上从第一部分主体伸出。压力施加体和壳体优选地被实施为两个部件。因此，根据其第二部分主体在壳体的方向上从第一部分主体伸出的特征显然仅在正确使用的情况下才能满足。功率半导体模块以如此的方式构成以使得第二部分主体在背离壳体的一侧向电路板施加压力，优选以平面方式向电路板施加压力，在正确使用功率半导体模块的情况下，该电路板布置在压力施加体和带有连接元件的壳体之间，因此也布置在第二部分主体和第二端部区段之间。换言之，功率半导体模块以如此的方式实施以使得在正确使用的情况下，电路板布置在第二部分主体和第二端部区段之间。第二部分主体因此被设计成在所分配的连接元件的方向上施加压力，优选以平面方式施加压力，其中压力纵向地施加到连接元件中。

作为连接元件的具有最小横截面积的部分，中间区段优选具有在0.5mm²至10mm²之间、特别是在0.75mm²至5mm²之间的横截面积。在此，2.5mm²的横截面积对于大约100A的载流能力是足够的。

优选地，连接元件的至少一个端部区段具有接触面，该接触面具有以平面或凸形方式实施的表面形状。在这种情况下，该接触面可具有结构化的表面，优选具有同心的环形结构。该结构的拓扑构造优选具有在5μm至50μm之间、优选在10μm至25μm之间的高度差，以及具有在75μm至500μm之间、优选在150μm至250μm之间的结构之间的距离。

具体地，优选的是，连接元件的端部区段中的至少一个、特别是第二端部区段实施为蘑菇形。

优选的是，连接元件由铜或主要包含铜的合金构成，主要包含铜也就是说具有大于50％的铜质量，并且连接元件还优选具有由银或主要包含银的合金制成的表面涂层。

在一种有利的实施方式中，引导装置被设计成以如此的方式夹持所分配的连接元件使得防止其脱落，其中引导装置具有至少一个、特别是三个具有夹持面的夹持装置，所述夹持装置将连接元件在其中间区段处夹持。