功率半導(dǎo)體模塊的制作方法
【專利摘要】一種功率半導(dǎo)體模塊，其具有第一殼體件和形成結(jié)構(gòu)單元的直流電壓負(fù)載連接設(shè)備，第一殼體件具有凹隙，直流電壓負(fù)載連接設(shè)備具有第一和第二直流電壓負(fù)載連接元件，第一直流電壓負(fù)載連接元件具有布置在凹隙中的第一穿通區(qū)段，第二直流電壓負(fù)載連接元件具有布置在凹隙中的第二穿通區(qū)段，在第一與第二穿通區(qū)段之間構(gòu)造有間隙，第一和第二穿通區(qū)段利用彈性體來包裹，彈性體填充間隙，彈性體與第一和第二穿通區(qū)段材料鎖合地連接，使得第一和第二穿通區(qū)段相對于第一殼體件密封。直流電壓負(fù)載連接元件可靠地并且具有很高的溫度變化耐受性地相對于功率半導(dǎo)體模塊的殼體密封，直流電壓負(fù)載連接元件之間的間距能夠很小地實(shí)施。
【專利說明】功率半導(dǎo)體模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種功率半導(dǎo)體模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]在由現(xiàn)有技術(shù)公知的功率半導(dǎo)體模塊中，普遍在基底上布置有功率半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件，例如功率半導(dǎo)體開關(guān)和二極管，并且借助基底的導(dǎo)體層以及焊線和/或薄膜復(fù)合結(jié)構(gòu)彼此導(dǎo)電連接。在此，功率半導(dǎo)體開關(guān)普遍以晶體管的形式，例如IGBT(Insulated GateBipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)或者 MOSFET (Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor,金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)或者晶閘管的形式存在。
[0003]在此，布置在基底上的功率半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件通常電連接成一個或多個所謂的例如用于對電壓和電流進(jìn)行整流和逆變的半橋電路。
[0004]技術(shù)上常見的功率半導(dǎo)體模塊為了引導(dǎo)負(fù)載電流而具有直流電壓負(fù)載連接元件，借助該直流電壓負(fù)載連接元件使得功率半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件與外界導(dǎo)電連接。在此，負(fù)載電流通常不同于例如用于操控功率半導(dǎo)體開關(guān)的輔助電流而具有很高的電流強(qiáng)度。直流電壓負(fù)載連接元件通常必須引導(dǎo)穿過功率半導(dǎo)體模塊的殼體。在此，對功率半導(dǎo)體模塊經(jīng)常提出如下要求，即例如相對于噴水(例如IP54)受到保護(hù)，從而必須使得直流電壓負(fù)載連接元件相對于殼體密封。因為直流電壓負(fù)載連接元件普遍為了實(shí)現(xiàn)盡可能小的自感而以理想的方式平行地以相對于彼此很窄的間距地引導(dǎo)，所以直流電壓負(fù)載連接元件相對于殼體的密封難以實(shí)現(xiàn)。在技術(shù)上常見的功率半導(dǎo)體模塊中，將直流電壓負(fù)載連接元件噴射到通常由熱塑性塑料組成的殼體中，或者在安裝功率半導(dǎo)體模塊之后借助澆鑄工具來澆鑄功率半導(dǎo)體模塊的內(nèi)部。
[0005]因此，在常見的功率半導(dǎo)體模塊中，為了實(shí)現(xiàn)直流電壓負(fù)載連接元件相對于殼體的密封，將直流電壓負(fù)載連接元件與殼體材料鎖合地(stoffschliissig)連接。
[0006]在此，用于實(shí)現(xiàn)直流電壓負(fù)載連接元件相對于殼體的密封的技術(shù)上常見的解決方案僅具有很差的溫度變化耐受性。此外，如果直流電壓負(fù)載連接元件噴射到殼體中，那么直流電壓負(fù)載連接元件之間的間距必須相對大，因此熱塑性塑料可以在直流電壓負(fù)載連接元件之間流過，并且避免構(gòu)造出在直流電壓負(fù)載連接元件之間延伸的焊縫(Flie β naht)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型的任務(wù)在于提供一種功率半導(dǎo)體模塊，其中直流電壓負(fù)載連接元件可靠地并且具有很高的溫度變化耐受性地相對于功率半導(dǎo)體模塊的殼體密封，并且直流電壓負(fù)載連接元件之間的間距能夠很小地實(shí)施。
[0008]該任務(wù)通過一種功率半導(dǎo)體模塊解決，其具有基底和布置在基底上的并且與基底連接的功率半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件，其中，功率半導(dǎo)體模塊具有第一殼體件和形成結(jié)構(gòu)單元的直流電壓負(fù)載連接設(shè)備，該第一殼體件具有凹隙，其中，直流電壓負(fù)載連接設(shè)備具有導(dǎo)電的第一直流電壓負(fù)載連接元件和導(dǎo)電的第二直流電壓負(fù)載連接元件，它們分別與至少一個功率半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件導(dǎo)電連接，其中，第一直流電壓負(fù)載連接元件具有布置在第一殼體件外部的第一外部連接區(qū)段，而第二直流電壓負(fù)載連接元件具有布置在第一殼體件外部的第二外部連接區(qū)段，其中，第一直流電壓負(fù)載連接元件具有布置在第一殼體件內(nèi)部的第一內(nèi)部連接區(qū)段，而第二直流電壓負(fù)載連接元件具有布置在第一殼體件內(nèi)部的第二內(nèi)部連接區(qū)段，其中，第一直流電壓負(fù)載連接元件具有布置在凹隙中的第一穿通區(qū)段，而第二直流電壓負(fù)載連接元件具有布置在凹隙中的第二穿通區(qū)段，其中，在第一穿通區(qū)段與第二穿通區(qū)段之間構(gòu)造有間隙，其中，第一穿通區(qū)段和第二穿通區(qū)段利用不導(dǎo)電的彈性體來包裹，并且彈性體填充間隙，其中，彈性體與第一穿通區(qū)段和第二穿通區(qū)段材料鎖合地連接，并且與第一殼體件非材料鎖合地連接，其中，彈性體將第一穿通區(qū)段和第二穿通區(qū)段相對于第一殼體件密封。
[0009]此外，該任務(wù)通過一種用于制造功率半導(dǎo)體模塊的方法解決，該功率半導(dǎo)體模塊具有基底和布置在基底上的并且與基底連接的功率半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件，其中，功率半導(dǎo)體模塊具有第一殼體件，該第一殼體件具有凹隙，該方法具有如下方法步驟:
[0010].將形成結(jié)構(gòu)單元的直流電壓負(fù)載連接設(shè)備布置在凹隙中，其中，直流電壓負(fù)載連接設(shè)備具有導(dǎo)電的第一直流電壓負(fù)載連接元件和導(dǎo)電的第二直流電壓負(fù)載連接元件，其中，第一直流電壓負(fù)載連接元件具有第一外部連接區(qū)段，而第二直流電壓負(fù)載連接元件具有第二外部連接區(qū)段，其中，第一直流電壓負(fù)載連接元件具有第一內(nèi)部連接區(qū)段，而第二直流電壓負(fù)載連接元件具有第二內(nèi)部連接區(qū)段，其中，第一直流電壓負(fù)載連接元件具有布置在第一內(nèi)部連接區(qū)段與第一外部連接區(qū)段之間的第一穿通區(qū)段，而第二直流電壓負(fù)載連接元件具有布置在第二內(nèi)部連接區(qū)段與第二外部連接區(qū)段之間的第二穿通區(qū)段，其中，在第一穿通區(qū)段與第二穿通區(qū)段之間構(gòu)造有間隙，其中，第一穿通區(qū)段和第二穿通區(qū)段利用彈性體來包裹，并且彈性體填充間隙，其中，彈性體與第一穿通區(qū)段和第二穿通區(qū)段材料鎖合地連接，其中，直流電壓負(fù)載連接設(shè)備通過如下方式布置在凹隙中，即，在布置直流電壓負(fù)載連接設(shè)備之后，第一外部連接區(qū)段和第二外部連接區(qū)段布置在第一殼體件外部，并且第一內(nèi)部連接區(qū)段和第二內(nèi)部連接區(qū)段布置在第一殼體件內(nèi)部，并且第一穿通區(qū)段和第二穿通區(qū)段布置在凹隙中，其中，彈性體將第一穿通區(qū)段和第二穿通區(qū)段相對于第一殼體件密封；
[0011].使得第一直流電壓負(fù)載連接元件和第二直流電壓負(fù)載連接元件分別與至少一個功率半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件導(dǎo)電連接。
[0012]本實(shí)用新型有利的設(shè)計方案由從屬權(quán)利要求得知。
[0013]本方法有利的設(shè)計方案類似于功率半導(dǎo)體模塊的有利的設(shè)計方案而得知，反之亦然。
[0014]表明有利的是，彈性體構(gòu)造為硅酮(Silikon)，這是因為硅酮具有很高的電絕緣強(qiáng)度。
[0015]此外表明有利的是，彈性體構(gòu)造出密封唇，其中，密封唇相對于第一殼體件按壓。由此實(shí)現(xiàn)第一穿通區(qū)段和第二穿通區(qū)段相對于第一殼體件的特別可靠的密封。
[0016]此外表明有利的是，功率半導(dǎo)體模塊具有第二殼體件，其中，第二殼體件與第一殼體件連接，其中，在第一殼體件與第二殼體件之間并且在彈性體與第二殼體件之間布置有密封裝置，密封裝置將第二殼體件相對于第一殼體件密封并且將第二殼體件相對于彈性體密封。由此提供一種能夠特別簡單地制造的功率半導(dǎo)體模塊。
[0017]此外表明有利的是，密封裝置與第二殼體件材料鎖合地連接。由此提供一種能夠特別簡單地制造的功率半導(dǎo)體模塊。
[0018]此外表明有利的是，間隙超過布置在凹隙中的第一穿通區(qū)段和第二穿通區(qū)段的長度地延伸，并且彈性體在間隙的整個長度上填充間隙，并且第一直流電壓負(fù)載連接元件和第二直流電壓負(fù)載連接元件在間隙的整個長度上被彈性體所包裹。由此提供一種直流電壓負(fù)載連接設(shè)備，其具有很高的電絕緣強(qiáng)度。此外，由此也提供一種功率半導(dǎo)體模塊，其具有很高的電絕緣強(qiáng)度。
[0019]此外表明有利的是，將第二殼體件與第一殼體件連接，其中，在第二殼體件上布置有密封裝置并且密封裝置與第二殼體件材料鎖合地連接，其中，第二殼體件與第一殼體件通過如下方式連接并且密封裝置通過如下方式布置，即，在將第二殼體件與第一殼體件連接之后，密封裝置布置在第一殼體件與第二殼體件之間并且布置在彈性體與第二殼體件之間，并且密封裝置將第二殼體件相對于第一殼體件密封并且將第二殼體件相對于彈性體密封。由此提供一種能夠特別簡單地制造的功率半導(dǎo)體模塊。
[0020]此外表明有利的是，將密封裝置布置在第二殼體件上或者布置在第一殼體件上，并且接下來將第二殼體件與第一殼體件連接，其中，第二殼體件與第一殼體件通過如下方式連接并且密封裝置通過如下方式布置，即，在將第二殼體件與第一殼體件連接之后，密封裝置布置在第一殼體件與第二殼體件之間并且布置在彈性體與第二殼體件之間，并且密封裝置將第二殼體件相對于第一殼體件密封并且將第二殼體件相對于彈性體密封。由此可以實(shí)現(xiàn)密封裝置的特別簡單的設(shè)計方案。
[0021]此外表明有利的是，彈性體在所有三個空間方向上與第一直流電壓負(fù)載連接元件和第二直流電壓負(fù)載連接元件形狀鎖合地連接。如果除了彈性體與第一穿通區(qū)段和第二穿通區(qū)段的存在的材料鎖合的連接之外，彈性體還在所有三個空間方向上與第一直流電壓負(fù)載連接元件和第二直流電壓負(fù)載連接元件形狀鎖合地連接，那么彈性體與第一直流電壓負(fù)載連接元件和第二直流電壓負(fù)載連接元件之間的特別牢固的連接得以實(shí)現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]本實(shí)用新型的實(shí)施例在附圖中示出并且下面對其進(jìn)行詳細(xì)闡述。在此:
[0023]圖1示出直流電壓負(fù)載連接設(shè)備的立體圖；
[0024]圖2示出直流電壓負(fù)載連接設(shè)備的剖面圖；
[0025]圖3示出還未完成的根據(jù)本實(shí)用新型的功率半導(dǎo)體模塊的立體圖；
[0026]圖4示出根據(jù)本實(shí)用新型的功率半導(dǎo)體模塊的基底和該功率半導(dǎo)體模塊的與該基底連接的元件的示意性的剖面圖；
[0027]圖5示出根據(jù)本實(shí)用新型的功率半導(dǎo)體模塊的立體圖；
[0028]圖6示出根據(jù)本實(shí)用新型的功率半導(dǎo)體模塊的立體圖，該功率半導(dǎo)體模塊帶有還未與第一殼體件連接的第二殼體件；以及
[0029]圖7示出根據(jù)本實(shí)用新型的功率半導(dǎo)體模塊的立體圖，該功率半導(dǎo)體模塊帶有與第一殼體件連接的第二殼體件?！揪唧w實(shí)施方式】
[0030]在圖1中示出直流電壓負(fù)載連接設(shè)備I的立體圖，該直流電壓負(fù)載連接設(shè)備I根據(jù)本實(shí)用新型用于引導(dǎo)直流電通過根據(jù)本實(shí)用新型的功率半導(dǎo)體模塊14的第一殼體件13 (參見圖5)。在圖2中示出直流電壓負(fù)載連接設(shè)備I的剖面圖，其中，剖面沿著在圖1中示出的線A延伸。直流電壓負(fù)載連接設(shè)備I具有導(dǎo)電的第一直流電壓負(fù)載連接元件2和導(dǎo)電的第二直流電壓負(fù)載連接元件5。第一直流電壓負(fù)載連接元件2具有第一外部連接區(qū)段3，而第二直流電壓負(fù)載連接元件5具有第二外部連接區(qū)段6。此外，第一直流電壓負(fù)載連接元件2具有第一內(nèi)部連接區(qū)段4，而第二直流電壓負(fù)載連接元件5具有第二內(nèi)部連接區(qū)段
7。此外，第一直流電壓負(fù)載連接元件2具有第一穿通區(qū)段10，而第二直流電壓負(fù)載連接元件5具有第二穿通區(qū)段11。第一穿通區(qū)段10布置在第一外部連接區(qū)段3與第一內(nèi)部連接區(qū)段4之間。第二穿通區(qū)段11布置在第二外部連接區(qū)段6與第二內(nèi)部連接區(qū)段7之間。
[0031]在第一穿通區(qū)段10與第二穿通區(qū)段11之間構(gòu)造有間隙12。第一穿通區(qū)段10和第二穿通區(qū)段11就這樣相對于彼此很窄地相距開地布置。第一穿通區(qū)段10和第二穿通區(qū)段11利用不導(dǎo)電的彈性體8來包裹，其中，彈性體8填充間隙12。彈性體8與第一穿通區(qū)段10和第二穿通區(qū)段11材料鎖合地連接。因此，直流電壓負(fù)載連接設(shè)備I以結(jié)構(gòu)單元的形式存在，并且具有第一直流電壓負(fù)載連接元件2和第二直流電壓負(fù)載連接元件5以及彈性體8，彈性體8使得第一直流電壓負(fù)載連接元件2和第二直流電壓負(fù)載連接元件5彼此材料鎖合地連接。第一直流電壓負(fù)載連接元件2和第二直流電壓負(fù)載連接元件5優(yōu)選分別一體式地構(gòu)造。
[0032]優(yōu)選額外地，彈性體8還在所有三個空間方向X、Y、Z上與第一直流電壓負(fù)載連接元件2和第二直流電壓負(fù)載連接元件5形狀鎖合地連接。為此，在本實(shí)施例的范圍內(nèi)，第一直流電壓負(fù)載連接元件2具有相對于第一穿通區(qū)段10伸展開的第一區(qū)段30，而第二直流電壓負(fù)載連接元件5具有相對于第二穿通區(qū)段11伸展開的第二區(qū)段31，其中，彎曲的第一區(qū)段30和第二區(qū)段31利用彈性體8來包裹。彈性體8在兩個空間方向X和Z上與第一穿通區(qū)段10和第二穿通區(qū)段11形狀鎖合地連接，并且在兩個空間方向Y和Z上與彎曲的第一區(qū)段30和第二區(qū)段31形狀鎖合地連接，從而彈性體8在所有三個空間方向X、Y、Z上與第一直流電壓負(fù)載連接元件2和第二直流電壓負(fù)載連接元件5形狀鎖合地連接。
[0033]彈性體8優(yōu)選構(gòu)造為硅酮。硅酮優(yōu)選以交聯(lián)的液態(tài)硅酮橡膠的形式或者以交聯(lián)的固態(tài)硅酮橡膠的形式存在。在本實(shí)施例中，彈性體8以交聯(lián)的液態(tài)硅酮橡膠的形式存在。為了制造直流電壓負(fù)載連接設(shè)備1，第一直流電壓負(fù)載連接元件2和第二直流電壓負(fù)載連接元件5優(yōu)選布置在兩件式的模具中。接下來，使得彈性體8的例如能夠以液態(tài)硅酮橡膠的形式存在的液態(tài)預(yù)成型體噴射到該模具中。接下來進(jìn)行溫度加載，由此使得液態(tài)硅酮橡膠交聯(lián)并且固化成彈性體8。不同于熱塑性塑料，液態(tài)硅酮橡膠可以非常好地滲入間隙12中，并且在不會形成焊縫的情況下完全且均勻地填充該間隙，從而第一直流電壓負(fù)載連接元件2和第二直流電壓負(fù)載連接元件5可靠地并且耐受溫度變化地彼此電絕緣。
[0034]在圖3中示出還未完成的根據(jù)本實(shí)用新型的功率半導(dǎo)體模塊14的立體圖。在圖4中示出根據(jù)本實(shí)用新型的功率半導(dǎo)體模塊14的基底19和功率半導(dǎo)體模塊14的與基底19連接的元件的示意性的剖面圖，其中，剖面沿著在圖3中示出的線B延伸。功率半導(dǎo)體模塊14具有第一殼體件13，該第一殼體件13在本實(shí)施例中在側(cè)面方向上包圍功率半導(dǎo)體模塊14的功率半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件22。在本實(shí)施例的范圍內(nèi)，第一殼體件13具有三個用于引導(dǎo)直流電的凹隙，其中，出于概覽的原因，在附圖中僅給一個凹隙15設(shè)有附圖標(biāo)記。在這里要說明的是，在本實(shí)施例的范圍內(nèi)，功率半導(dǎo)體模塊是三相功率半導(dǎo)體模塊14，其中使得直流電壓逆變成三相交流電壓或者將三相交流電壓整流成直流電壓。在此，關(guān)于產(chǎn)生單相交流電壓，在基底和配屬于基底的元件的方面，下面的說明書示例性地描述功率半導(dǎo)體模塊14的結(jié)構(gòu)。在此，在本實(shí)施例的范圍內(nèi)，基底19或者用于產(chǎn)生單相交流電壓的相關(guān)系統(tǒng)以相同的實(shí)施形式三重地存在，從而(如在上面已經(jīng)描述的那樣)由功率半導(dǎo)體模塊14從直流電壓中產(chǎn)生三相交流電壓或者將三相交流電壓整流成直流電壓。第一殼體件13優(yōu)選由熱塑性塑料組成，并且優(yōu)選以注塑件的形式存在。
[0035]功率半導(dǎo)體模塊14具有基底19和布置在基底19上的并且與基底19連接的功率半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件22，該基底在本實(shí)施例中以DCB基底的形式存在。相應(yīng)的功率半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件優(yōu)選以功率半導(dǎo)體開關(guān)或者二極管的形式存在。在此，功率半導(dǎo)體開關(guān)普遍以晶體管的形式，例如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)或者M(jìn)OSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)或者晶閘管的形式存在。在本實(shí)施例的范圍內(nèi)，功率半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件22在其面向基底19的側(cè)上相應(yīng)具有第一功率半導(dǎo)體負(fù)載電流連接部(例如發(fā)射極)并且在其遠(yuǎn)離基底19的側(cè)上相應(yīng)具有第二功率半導(dǎo)體負(fù)載電流連接部(例如集電極)。
[0036]基底19具有絕緣材料體25和布置在絕緣材料體25的第一側(cè)上的并且與絕緣材料體25連接的導(dǎo)電的、結(jié)構(gòu)化的第一導(dǎo)電層20，該第一導(dǎo)電層在本實(shí)施例的范圍內(nèi)構(gòu)造出導(dǎo)體電路21。優(yōu)選地，基底19具有導(dǎo)電的、優(yōu)選非結(jié)構(gòu)化的第二導(dǎo)電層24，其中，絕緣材料體25布置在結(jié)構(gòu)化的第一導(dǎo)電層20與第二導(dǎo)電層24之間。基底19的結(jié)構(gòu)化的第一導(dǎo)電層20可以例如由銅組成。基底19能夠如本實(shí)施例中那樣以直接覆銅基底(DCB基底)或者以絕緣金屬基底(IMS)的形式存在。在DCB基底的情況下，絕緣材料體25可以例如由陶瓷組成，而基底19的第二導(dǎo)電層24可以例如由銅組成。在絕緣金屬基底的情況下，絕緣材料體25可以由聚酰亞胺或者環(huán)氧樹脂層組成，而基底19的第二導(dǎo)電層24由金屬成型體組成。金屬成型體可以例如由鋁或者鋁合金組成。
[0037]此外，功率半導(dǎo)體模塊14具有導(dǎo)電的直流電壓連接元件16和17，它們在功率半導(dǎo)體模塊14完成的情況下使得基底19，更準(zhǔn)確地說是，使得基底19的第一導(dǎo)電層20與直流電壓負(fù)載連接設(shè)備I的相應(yīng)配屬的導(dǎo)電的直流電壓負(fù)載連接元件連接。此外，功率半導(dǎo)體模塊14具有交流電壓連接元件18，該交流電壓連接元件在功率半導(dǎo)體模塊14完成的情況下使得基底19，更準(zhǔn)確地說是，使得基底19的第一導(dǎo)電層20與配屬的導(dǎo)電的交流電壓負(fù)載連接元件29連接。在此，不同于例如在功率半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件構(gòu)造為功率半導(dǎo)體開關(guān)時例如用于操控功率半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件的輔助電流，流過直流電壓負(fù)載連接設(shè)備I和交流電壓負(fù)載連接元件29的負(fù)載電流通常具有很高的電流強(qiáng)度。
[0038]優(yōu)選地，功率半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件22與基底19之間的連接，和/或直流電壓連接元件16和17與基底19之間的連接，和/或交流電壓連接元件18與基底19之間的連接，分別實(shí)現(xiàn)為材料鎖合的或者力鎖合的連接。相應(yīng)的材料鎖合的連接可以例如以熔焊連接部、釬焊連接部、粘貼連接部或者燒結(jié)連接部的形式存在，其中，在功率半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件22與基底19之間的連接部的情況下，連接部優(yōu)選以釬焊連接部、粘貼連接部或者燒結(jié)連接部的形式存在。在粘貼連接部的情況下使用導(dǎo)電的膠粘劑。
[0039]在本實(shí)施例的范圍內(nèi)，在前面的段落中提到的連接部實(shí)現(xiàn)為燒結(jié)連接部，從而在本實(shí)施例中，在功率半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件22與基底19之間，并且在直流電壓連接元件16和17與基底19之間，并且在交流電壓連接元件18與基底19之間布置有各一個燒結(jié)層12。
[0040]基底19優(yōu)選在其遠(yuǎn)離功率半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件22的側(cè)上與金屬成型體26連接。金屬成型體26可以例如構(gòu)造為用于將基底19熱聯(lián)接到散熱器上的金屬板或如本實(shí)施例那樣構(gòu)造為散熱器。散熱器優(yōu)選具有散熱鰭片或者散熱塊?；?9與金屬成型體26之間的連接部可以實(shí)現(xiàn)為材料鎖合的或者力鎖合的連接部。材料鎖合的連接部可以例如以熔焊連接部、釬焊連接部、粘貼連接部或者燒結(jié)連接部的形式存在，其中，使用燒結(jié)連接部是特別有利的，這是因為燒結(jié)連接部具有很高的機(jī)械硬度和很高的熱傳導(dǎo)性。在本實(shí)施例中，基底19與金屬成型體26之間的連接部實(shí)現(xiàn)為燒結(jié)連接部，從而在基底19與金屬成型體26之間布直有燒結(jié)層23。
[0041]要說明的是，在本實(shí)用新型的意義上，散熱器理解為如下固體，該固體在功率半導(dǎo)體模塊運(yùn)行中用于從另一固體吸收熱量，并且所吸收的熱量或者所吸收的熱量的大部分交給與散熱器接觸的液態(tài)介質(zhì)和/或氣態(tài)介質(zhì)。必要時，散熱器所吸收的熱量的小部分交給
另一固體。
[0042]此外要說明的是，功率半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件22在其遠(yuǎn)離基底19的側(cè)上例如借助焊線和/或薄膜復(fù)合結(jié)構(gòu)彼此連接，并且與基底19的導(dǎo)體電路21根據(jù)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)功率半導(dǎo)體模塊14的理想的電路彼此導(dǎo)電連接。出于概覽的原因，這些電連接部在圖4中未示出。
[0043]如圖3中所示，功率半導(dǎo)體模塊14優(yōu)選具有電路板40，在該電路板上實(shí)現(xiàn)了用于操控功率半導(dǎo)體模塊14的功率半導(dǎo)體開關(guān)所需要的電驅(qū)動電路。
[0044]下面描述用于制造根據(jù)本實(shí)用新型的功率半導(dǎo)體模塊14的根據(jù)本發(fā)明的方法。
[0045]在第一方法步驟中，實(shí)現(xiàn)形成結(jié)構(gòu)單元的直流電壓負(fù)載連接設(shè)備I在第一殼體件13的凹隙15中的布置，其中，直流電壓負(fù)載連接設(shè)備I通過如下方式布置在凹隙15中，SP，在布置直流電壓負(fù)載連接設(shè)備I之后，直流電壓負(fù)載連接設(shè)備I的第一外部連接區(qū)段3和第二外部連接區(qū)段6布置在第一殼體件13的外部，而直流電壓負(fù)載連接設(shè)備I的第一內(nèi)部連接區(qū)段4和第二內(nèi)部連接區(qū)段7布置在第一殼體件13的內(nèi)部，并且第一穿通區(qū)段10和第二穿通區(qū)段11布置在凹隙15中，其中，由直流電壓負(fù)載連接設(shè)備I的彈性體8使得第一穿通區(qū)段10和第二穿通區(qū)段11相對于第一殼體件13密封。因此，彈性體8與第一殼體件13非材料鎖合地連接。彈性體8與第一殼體件13形狀鎖合地，尤其是優(yōu)選僅形狀鎖合地連接。彈性體8與第一殼體件13能松開地連接。在本實(shí)施例的范圍內(nèi)，使得形成結(jié)構(gòu)單元的直流電壓負(fù)載連接設(shè)備I在凹隙15中的布置以將直流電壓負(fù)載連接設(shè)備I放入凹隙15中的形式來實(shí)現(xiàn)。
[0046]在圖5中示出根據(jù)本實(shí)用新型的功率半導(dǎo)體模塊14的立體圖，其中直流電壓負(fù)載連接設(shè)備I放入第一殼體件13的凹隙15中。
[0047]優(yōu)選地，間隙12超過布置在凹隙15中的第一穿通區(qū)段10和第二穿通區(qū)段11的長度11地延伸，并且彈性體8在間隙12的整個長度12上填充在第一直流電壓負(fù)載連接元件2與第二直流電壓負(fù)載連接元件5之間構(gòu)造的間隙12，并且第一直流電壓負(fù)載連接元件2和第二直流電壓負(fù)載連接元件5在間隙12的整個長度12上由彈性體8包裹(參見圖2)。由此在第一直流電壓負(fù)載連接元件2與第二直流電壓負(fù)載連接元件5之間實(shí)現(xiàn)很高的電絕緣強(qiáng)度。
[0048]在這里要說明的是，第一殼體件13的凹隙15也能夠以穿過第一殼體件13的貫穿孔的形式構(gòu)造，并且將形成結(jié)構(gòu)單元的直流電壓負(fù)載連接設(shè)備I布置到第一殼體件13的凹隙15中能夠以將直流電壓負(fù)載連接設(shè)備I插入貫穿孔中的形式存在，其中，在這種情況下，直流電壓負(fù)載連接設(shè)備I的第一內(nèi)部連接區(qū)段4和第二內(nèi)部連接區(qū)段7并不像本實(shí)施例中那樣優(yōu)選具有相對于第一穿通區(qū)段10和第二穿通區(qū)段11彎曲的區(qū)域，而是至少基本上與第一穿通區(qū)段10和第二穿通區(qū)段11的延伸方向一致。
[0049]優(yōu)選地，彈性體8構(gòu)造出密封唇9 (參見圖2)，其中，密封唇9相對于第一殼體件13按壓。優(yōu)選地，彈性體8如本實(shí)施例中那樣構(gòu)造出多個依次布置的密封唇，這些密封唇相對于第一殼體件13按壓。
[0050]此外要說明的是，功率半導(dǎo)體模塊14的殼體也可以僅由第一殼體件組成。
[0051]在另一方法步驟中，實(shí)現(xiàn)第一直流電壓負(fù)載連接元件2和第二直流電壓負(fù)載連接元件5分別與功率半導(dǎo)體模塊14的至少一個功率半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件22的導(dǎo)電連接。為此，在本實(shí)施例的范圍內(nèi)，第一直流電壓負(fù)載連接元件2的第一內(nèi)部連接區(qū)段4與直流電壓連接元件17連接，而第二直流電壓負(fù)載連接元件5的第二內(nèi)部連接區(qū)段7與直流電壓連接元件16連接，其中，相應(yīng)的連接部可以例如以熔焊連接部、釬焊連接部、粘貼連接部或者燒結(jié)連接部的形式存在。以類似的方式，交流電壓負(fù)載連接元件29優(yōu)選與交流電壓連接元件18連接。
[0052]要說明的是，在本實(shí)用新型的意義上，將“兩個元件導(dǎo)電連接或者彼此導(dǎo)電連接”的表達(dá)不僅理解為兩個元件例如借助存在于兩個元件之間的熔焊連接部、釬焊連接部或者燒結(jié)連接部直接地導(dǎo)電連接，而且理解為兩個元件例如借助一個或多個導(dǎo)電元件，例如導(dǎo)體電路、焊線、導(dǎo)電的薄膜復(fù)合結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電軌、直流電壓連接元件、交流電壓連接元件或者電纜(它們將兩個元件彼此電連接)間接地導(dǎo)電連接，從而可以在兩個彼此導(dǎo)電連接的元件之間實(shí)現(xiàn)雙向的電流流動。
[0053]優(yōu)選地，在另一方法步驟中實(shí)現(xiàn)第二殼體件27與第一殼體件13的連接，其中，在第二殼體件27上布置有密封裝置28，并且該密封裝置與第二殼體件27材料鎖合地連接，其中，第二殼體件27與第一殼體件13通過如下方式連接并且密封裝置通過如下方式布置，即，在第二殼體件27與第一殼體件13連接之后，密封裝置28布置在第一殼體件13與第二殼體件27之間，并且布置在直流電壓負(fù)載連接設(shè)備I的彈性體8與第二殼體件27之間，并且由密封裝置28使得第二殼體件27相對于第一殼體件13密封，并且使得第二殼體件27相對于彈性體8密封。在本實(shí)施例的范圍內(nèi)，第二殼體件27構(gòu)造為殼體蓋。在圖6中示出根據(jù)本實(shí)用新型的功率半導(dǎo)體模塊14的立體圖，其帶有還未與第一殼體件13連接的第二殼體件27，而在圖7中示出根據(jù)本實(shí)用新型的功率半導(dǎo)體模塊14的立體圖，其帶有與第一殼體件13連接的第二殼體件27。密封裝置28布置在第二殼體件27的面向第一殼體件13的側(cè)上。在本實(shí)施例的范圍內(nèi)，密封裝置28由閉合環(huán)繞地布置的彈性材料，例如硅酮或者、橡膠組成。
[0054]在此要說明的是，密封裝置28不必與第二殼體件27材料鎖合地連接，而是也可以構(gòu)造為單獨(dú)的元件，該單獨(dú)的元件例如能夠以密封圈的形式構(gòu)造，并且由彈性材料例如硅酮或者橡膠組成。在這種情況下，實(shí)現(xiàn)密封裝置28在第二殼體件27或第一殼體件13上的布置，并且接下來實(shí)現(xiàn)第二殼體件27與第一殼體件13的連接，其中，第二殼體件27與第一殼體件13通過如下方式連接并且通過如下方式布置密封裝置28，S卩，在第二殼體件27與第一殼體件13連接之后，密封裝置28布置在第一殼體件13與第二殼體件27之間，并且布置在彈性體8與第二殼體件27之間，并且由密封裝置28使得第二殼體件27相對于第一殼體件13密封，并且使得第二殼體件27相對于彈性體8密封。
[0055]在本實(shí)施例的范圍內(nèi)，第二殼體件27與第一殼體件13借助螺旋連接部彼此連接。替選地，第二殼體件27也可以與第一殼體件13例如借助卡接連接部或者其他的連接類型彼此連接。
[0056]在本實(shí)施例的范圍內(nèi)，在根據(jù)本實(shí)用新型的功率半導(dǎo)體模塊14運(yùn)行時，第一直流電壓負(fù)載連接元件2具有正的電壓電位，而第二直流電壓負(fù)載連接元件5具有負(fù)的電壓電位。
[0057]在本實(shí)施例的范圍內(nèi)，功率半導(dǎo)體模塊14的殼體具有第一殼體件13和第二殼體件27。
【權(quán)利要求】
1.一種功率半導(dǎo)體模塊，其具有基底(19)和布置在所述基底(19)上的并且與所述基底(19)連接的功率半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件(22)，其中，所述功率半導(dǎo)體模塊(14)具有第一殼體件(13)和形成結(jié)構(gòu)單元的直流電壓負(fù)載連接設(shè)備(I)，所述第一殼體件具有凹隙(15)，其中，所述直流電壓負(fù)載連接設(shè)備(I)具有導(dǎo)電的第一直流電壓負(fù)載連接元件(2)和導(dǎo)電的第二直流電壓負(fù)載連接元件(5)，所述第一直流電壓負(fù)載連接元件和所述第二直流電壓負(fù)載連接元件分別與至少一個功率半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件(22)導(dǎo)電連接，其中，所述第一直流電壓負(fù)載連接元件(2)具有布置在所述第一殼體件(13)外部的第一外部連接區(qū)段(3)，而所述第二直流電壓負(fù)載連接元件(5)具有布置在所述第一殼體件(13)外部的第二外部連接區(qū)段(6)，其中，所述第一直流電壓負(fù)載連接元件(2)具有布置在所述第一殼體件(13)內(nèi)部的第一內(nèi)部連接區(qū)段(4)，而所述第二直流電壓負(fù)載連接元件(5)具有布置在所述第一殼體件(13)內(nèi)部的第二內(nèi)部連接區(qū)段(7)，其中，所述第一直流電壓負(fù)載連接元件(2)具有布置在所述凹隙(15)中的第一穿通區(qū)段(10)，而所述第二直流電壓負(fù)載連接元件(5)具有布置在所述凹隙(15)中的第二穿通區(qū)段(11)，其中，在所述第一穿通區(qū)段(10)與所述第二穿通區(qū)段(11)之間構(gòu)造有間隙(12)，其中，所述第一穿通區(qū)段(10)和所述第二穿通區(qū)段(11)利用不導(dǎo)電的彈性體(8)來包裹，并且所述彈性體(8)填充所述間隙(12)，其中，所述彈性體(8)與所述第一穿通區(qū)段(10)和所述第二穿通區(qū)段(11)材料鎖合地連接，并且與所述第一殼體件(13)非材料鎖合地連接，其中，所述彈性體(8)將所述第一穿通區(qū)段(10)和所述第二穿通區(qū)段(11)相對于所述第一殼體件(13)密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述彈性體(8)構(gòu)造為硅酮。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述彈性體(8)構(gòu)造出密封唇(9)，其中，所述密封唇(9)相對于所述第一殼體件(13)按壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求 1或2所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述功率半導(dǎo)體模塊(14)具有第二殼體件(27)，其中，所述第二殼體件(27)與所述第一殼體件(13)連接，其中，在所述第一殼體件(13)與所述第二殼體件(27)之間并且在所述彈性體(8)與所述第二殼體件(27)之間布置有密封裝置(28)，所述密封裝置將所述第二殼體件(27)相對于所述第一殼體件(13)密封并且將所述第二殼體件(27)相對于所述彈性體(8)密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述密封裝置(28)與所述第二殼體件(27)材料鎖合地連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述間隙(12)超過布置在所述凹隙(15)中的第一穿通區(qū)段(10)和第二穿通區(qū)段(11)的長度(11)地延伸，并且所述彈性體(8)在所述間隙(12)的整個長度(12)上填充所述間隙(12)，并且所述第一直流電壓負(fù)載連接元件(2)和所述第二直流電壓負(fù)載連接元件(5)在所述間隙(12)的整個長度上(12)上被所述彈性體(8)所包裹。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述彈性體(8)在所有三個空間方向(Χ、y、ζ)上與所述第一直流電壓負(fù)載連接元件(2)和所述第二直流電壓負(fù)載連接元件(5)形狀鎖合地連接。
【文檔編號】H01L21/50GK203774279SQ201420143846
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月27日
【發(fā)明者】英戈·博根, 克里斯蒂安·約布爾, 帕特里克·格拉施爾, 約恩·格羅斯曼, 克里斯蒂安·沃爾特 申請人:賽米控電子股份有限公司