[发明专利]包括衬底、功率半导体部件和压力体的功率半导体模块

说明书

本发明涉及包括衬底、功率半导体部件和压力体的功率半导体模块，包括：衬底，其具有不导电的绝缘层和布置在绝缘层上并被构造用以形成导体轨道的金属层；功率半导体部件，其布置在金属层上并与金属层导电接触；压力装置，其在绝缘层的法线方向布置在衬底上方并具有压力体和朝向衬底延伸的压力元件，每个压力元件连接到压力体，以便通过压力装置的弹簧元件在绝缘层的法线方向上弹性移动，该弹簧元件与相应的压力元件相关联，压力体被设计用以通过弹簧元件在朝向衬底的方向上将压力施加到压力元件上，压力元件被布置成使得由于压力体施加的压力，压力元件压到衬底的功率半导体部件周围的区域上，该区域围绕功率半导体部件。

技术领域

本发明涉及一种功率半导体模块，包括衬底、功率半导体部件、压力体，并且包括弹簧元件。

背景技术

DE 10 2017 125 052 A1公开了一种功率半导体模块，该功率半导体模块包括衬底、布置在衬底上的功率半导体部件、通过合适的电路与功率半导体部件和衬底的导体轨道导电连接的箔堆叠、压力体以及弹簧元件。弹簧元件在朝向衬底的方向上通过箔堆叠将压力施加到相应的功率半导体部件的避开衬底的表面上。当功率半导体模块通过其衬底而被被布置在冷却装置上时，衬底的与功率半导体部件对齐地布置在功率半导体部件下方的区域因此被压靠在冷却装置上，使得这些区域以及因此在功率半导体模块操作期间变热的功率半导体部件被特别好地热耦合到冷却装置，并且因此被冷却装置特别好地冷却。这样做的一个缺点是，为了形成这样一种功率半导体模块(在该功率半导体模块中，功率半导体部件可以由冷却装置非常有效地冷却)，实践中需要使用箔堆叠来将功率半导体部件与合适的电路电连接，因为不应该将压力施加到本领域中原本通常使用的接合线上，或者施加到本领域中原本通常布置在功率半导体部件的顶侧上以将功率半导体部件与合适的电路电连接的接合线连接件上，这是因为所述压力会对接合线连接件的使用寿命产生负面影响。

发明内容

本发明基于提供一种功率半导体模块的目的，该功率半导体模块的功率半导体部件可以很好地热耦合到冷却装置，使得功率半导体部件被冷却装置有效地冷却。

根据本发明，该目的通过一种功率半导体模块来实现，该功率半导体模块包括：衬底，该衬底具有不导电的绝缘层和金属层，该金属层布置在绝缘层上并且被构造用以形成导体轨道；功率半导体部件，该功率半导体部件布置在金属层上并且与金属层导电接触；压力装置，该压力装置在绝缘层的法线方向上布置在衬底上方并且具有压力体和朝向衬底延伸的压力元件，每个压力元件连接到压力体，以便通过压力装置的弹簧元件在绝缘层的法线方向上弹性移动，该弹簧元件与相应的压力元件相关联，压力体被设计用以通过弹簧元件在朝向衬底的方向上将压力施加到压力元件上，压力元件被布置成使得由于压力体施加的压力，压力元件压到衬底的功率半导体部件周围的区域上，该区域围绕功率半导体部件。

当压力元件以这样的方式布置，即：使得由于压力体施加的压力，使压力元件直接紧挨着功率半导体部件压在衬底上时，这证明是有利的。因此，当功率半导体模块通过其衬底布置在冷却装置上时，功率半导体部件很好地热耦合到冷却装置，并且因此可以由冷却装置特别有效地冷却。

当压力元件具有不导电设计时，这进一步证明是有利的。因此，功率半导体模块具有高的介电强度。

此外，当弹簧元件被设计为布置在压力件和压力元件之间的弹性层的层区域时，这证明是有利的。因此，弹簧元件可以以特别有效的方式生产。

在这种情况下，当弹性层以被构造用以形成层区域的方式设计或者具有单件式设计时，这证明是有利的。当弹性层以被构造用以形成层区域的方式设计时，弹簧元件则以彼此明显分离的方式设计，使得压力元件在弹簧元件上的精确定位变得更容易。当弹性层具有单件式设计时，弹性层则具有特别简单的设计。

此外，当压力元件以材料结合的方式连接到层区域时，特别是通过粘合连接来连接时，这证明是有利的。因此，压力元件以特别可靠的方式连接到层区域。