MODULO DE SEMICONDUCTOR DE ALTO RENDIMIENTO CON UN PORTADOR DEL SUSTRATO CONECTADO Y EL CORRESPONDIENTE PROCEDIMIENTO DE FABRICACION.

Un módulo de semiconductor de potencia con un alojamiento (10),

por lo menos un portador del sustrato (40) con una disposición del circuito (50) diseñada sobre el mismo y elementos de conexión eléctricos (60, 62) que emanan de la disposición del circuito, en el que el portador del sustrato (40) forma la parte de un lado exterior del módulo de semiconductor de potencia (1) y en el que el portador del sustrato (40) se une junto con el alojamiento (10) del módulo de semiconductor de potencia (1) por medio de una conexión, en el que el portador del sustrato (40) tiene por lo menos un orificio (42) que se extiende continuamente desde su superficie principal interior (46) encarada hacia el interior del módulo de semiconductor de potencia (1) hacia su superficie principal exterior (44), el diseño del orificio el cual tiene un área abierta en la superficie principal interior (46) que es menor que su área abierta en la superficie principal exterior (44) y en el que el alojamiento (10) en la zona de este portador del sustrato (40) tiene por lo menos una prolongación (20) la cual se extiende dentro de estos orificios (42) el portador del sustrato (40) y en el que la conexión del alojamiento con el portador del sustrato es una junta remachada, la cual está formada por la deformación de las prolongaciones (20) de tal modo que el volumen del orificio (42) acomoda completamente el volumen de la prolongación deformada

Módulo de semiconductor de alto rendimiento con un portador del sustrato conectado y el correspondiente procedimiento de fabricación.

La invención describe un módulo de semiconductor de potencia con un alojamiento, por lo menos un portador del sustrato, preferiblemente dispuesto en una ranura del alojamiento y lateralmente encerrado por el alojamiento, con una disposición de circuito electrónico de potencia diseñada en el que portador del sustrato y elementos de conexión eléctricos que emanan de la disposición del circuito.

Un módulo de semiconductor de potencia del tipo citado se revela, por ejemplo, en el documento DE 101 00 460 A1; en sus características básicas éste ha sido la técnica conocida durante un largo tiempo. Los módulos de semiconductor de potencia de este tipo según la técnica anterior tienen un portador del sustrato, el cual forma la envoltura inferior del módulo de semiconductor de potencia. Aquí el alojamiento de material aislante se prolonga ligeramente más allá de este portador del sustrato en sus lados longitudinales de modo que lo encierra. Los portadores del sustrato de este tipo a menudo están diseñados como un moldeado de metal plano, preferiblemente de cobre. Esto proporciona una baja resistencia térmica con una disipación eficaz del calor para el transporte del calor desde la disposición del circuito electrónico de potencia al componente de refrigeración.

Según la técnica anterior es adicionalmente conocido en la técnica que el portador del sustrato esté unido mediante adhesivo al alojamiento, de tal forma que si el alojamiento se llena con un material aislante, por ejemplo un caucho de silicona que esté fluido en ese momento, se evitará cualquier derrame del caucho de silicona. Además el alojamiento está conectado con el portador del sustrato por medio de juntas metálicas remachadas. Estas juntas remachadas están diseñadas como un cuerpo hueco con un orificio continuo, de modo que también permite la sujeción del módulo de semiconductor de potencia a un componente de refrigeración por medio de una junta roscada. Según la técnica anterior estas juntas remachadas están diseñadas como remaches de latón, puesto que en virtud del componente de plomo del latón, éstos facilitan una cierta deformación y por lo tanto hacen posible una junta remachada.

En el propio portador del sustrato está dispuesta la disposición de circuito del módulo de semiconductor de potencia, aislada del portador del sustrato. Aquí son conocidas en la técnica diversas disposiciones del circuito con transistores de potencia, diodos de potencia o tiristores de potencia. La disposición del circuito se aísla del portador del sustrato por medio de sustratos aislantes, por ejemplo, sustratos de unión de cobre directa DCB (direct copper bonding).

También se asignan a la técnica anterior los elementos de conexión de diversas configuraciones para conexiones de potencia y auxiliares, por ejemplo, conexiones de control para componentes de semiconductor de potencia que están controlados. Aquí son conocidas en la técnica diversas tecnologías para la conexión de estos elementos de conexión con el sustrato o los componentes del semiconductor de potencia de la disposición de circuito. Particularmente preferidas son las juntas soldadas, las juntas de contacto por presión o las juntas sinterizadas por presión.

Lo que es un inconveniente en los módulos de semiconductor de potencia según la técnica anterior es que el portador del sustrato está conectado con el alojamiento por medio de ambas, una junta adhesiva y también una junta remachada; esto asegura una conexión fiable, pero también excesiva en recursos en términos de fabricación.

El objeto de la invención es presentar un módulo de semiconductor de potencia con un portador del sustrato, en el que el último esté unido junto con el alojamiento del módulo de semiconductor de potencia por medio de conexiones que sean responsables un procedimiento de fabricación rentable que también para ser automático.

Este objeto se consigue según la invención por medio de un sujeto con las características de la reivindicación 1 y también por medio del procedimiento según la reivindicación 8. Formas de realización preferidas se describen en las reivindicaciones subordinadas.

El punto de arranque de la invención está formado por un módulo de semiconductor de potencia con un alojamiento y por lo menos un portador del sustrato preferiblemente dispuesto en una ranura del alojamiento y encerrado por sus lados, preferiblemente en todos sus lados, por el alojamiento. En este portador del sustrato está diseñada una disposición del circuito electrónico desde la cual emanan elementos de conexión eléctricos para conexiones de potencia y auxiliares. El portador del sustrato de ese modo forma un lado exterior encarado hacia el componente de refrigeración o parte de un lado exterior del módulo de semiconductor de potencia.

Según la invención el portador del sustrato aquí tiene por lo menos un orificio continuo que se extiende hacia fuera desde el interior del módulo de semiconductor de potencia. El área abierta de este por lo menos un orificio del portador del sustrato en su superficie principal interior encarada hacia el interior del módulo de semiconductor de potencia es menor que el área abierta en su superficie principal exterior encarada hacia el exterior del módulo de semiconductor de potencia.

Además el alojamiento tiene por lo menos una prolongación, la cual se extiende dentro del orificio asignado el portador del sustrato y cuyo grosor en el interior del portador del sustrato aumenta desde el interior hacia fuera. Por este medio ésta por lo menos una prolongación en cada caso forma una junta remachada con el portador del sustrato.

El procedimiento según la invención para la fabricación de un módulo de semiconductor de potencia de este tipo tiene las siguientes etapas esenciales:

- Diseño de un alojamiento fabricado de un material plástico con por lo menos una prolongación en forma de un pasador, el cual está alineado en la dirección del exterior del módulo de semiconductor de potencia. Aquí por lo menos una prolongación está preferiblemente dispuesta en la zona de un orificio para un portador del sustrato. Aquí la prolongación particular está diseñada de tal modo que se prolonga a través del área de la superficie formada según su disposición mediante la superficie principal exterior del portador del sustrato.

- Disposición de por lo menos un portador del sustrato preferiblemente en un orificio asignado del alojamiento. Aquí la por lo menos una prolongación del alojamiento se extiende a través del orificio asignado del portador del sustrato y se prolonga más allá de su superficie principal exterior.

- La deformación del extremo particular de la por lo menos una prolongación del alojamiento de tal modo que por este medio su extremo se ensanche, como resultado de lo cual se forma la junta remachada particular. Al mismo tiempo la prolongación particular se dispone dentro del área de la superficie formada por la superficie principal exterior del portador del sustrato por este medio. Esta deformación preferiblemente tiene lugar por medio de la acción de la temperatura o ultrasonidos.

Aquí se puede preferir cerrar herméticamente el orificio asignado del portador del sustrato suficientemente de forma hermética por medio de esta deformación de la por lo menos una prolongación del alojamiento de modo que se llene el espacio interior del módulo de semiconductor de potencia con un compuesto de relleno, sin salida alguna del último en la zona del orificio.

Se puede preferir otra vez particularmente que el portador del sustrato en su funcionalidad sea reemplazado por el propio sustrato. Aquí el sustrato forma los límites del módulo de semiconductor de potencia y tiene él mismo los orificios necesarios para la junta remachada.

Se puede preferir que el alojamiento tenga un dispositivo de junta elástica. Aquí ésta está preferiblemente dispuesta periféricamente alrededor de la ranura y está alineada con la superficie principal interior del portador del sustrato.

Por medio del diseño descrito del módulo de semiconductor de potencia se consigue una conexión del alojamiento con por lo menos un portador del sustrato que es simple de fabricar. Esta junta remachada es suficientemente rígida de modo que acomoda también las fuerzas que son ejercidas sobre el portador del sustrato, si por lo menos uno de los elementos de conexión está diseñado como...

1. Un módulo de semiconductor de potencia con un alojamiento (10), por lo menos un portador del sustrato (40) con una disposición del circuito (50) diseñada sobre el mismo y elementos de conexión eléctricos (60, 62) que emanan de la disposición del circuito, en el que el portador del sustrato (40) forma la parte de un lado exterior del módulo de semiconductor de potencia (1) y en el que el portador del sustrato (40) se une junto con el alojamiento (10) del módulo de semiconductor de potencia (1) por medio de una conexión, en el que el portador del sustrato (40) tiene por lo menos un orificio (42) que se extiende continuamente desde su superficie principal interior (46) encarada hacia el interior del módulo de semiconductor de potencia (1) hacia su superficie principal exterior (44), el diseño del orificio el cual tiene un área abierta en la superficie principal interior (46) que es menor que su área abierta en la superficie principal exterior (44) y en el que el alojamiento (10) en la zona de este portador del sustrato (40) tiene por lo menos una prolongación (20) la cual se extiende dentro de estos orificios (42) el portador del sustrato (40) y en el que la conexión del alojamiento con el portador del sustrato es una junta remachada, la cual está formada por la deformación de las prolongaciones (20) de tal modo que el volumen del orificio (42) acomoda completamente el volumen de la prolongación deformada.

2. El módulo de semiconductor de potencia según la reivindicación 1 en el que el portador del sustrato (40) está configurado como una placa de cobre recubierta superficialmente, en la superficie principal interior (46) de la cual está dispuesta una disposición de circuito electrónico de potencia (50) construida de modo que está eléctricamente aislada de la placa de cobre.

3. El módulo de semiconductor de potencia según la reivindicación 1 en el que el portador del sustrato (40) está dispuesto en una ranura (12) del alojamiento (10) y está lateralmente encerrado por el alojamiento (10).

4. El módulo de semiconductor de potencia según la reivindicación 1 en el que la junta remachada del alojamiento (10) con el portador del sustrato (40) está diseñada de tal modo que el orificio particular (42) del portador del sustrato (40) está suficientemente herméticamente cerrado y el interior del módulo de semiconductor de potencia está lleno de un compuesto de relleno.

5. El módulo de semiconductor de potencia según la reivindicación 1 en el que la prolongación particular (20) del alojamiento (10) está diseñada integralmente con el último y la ranura (12) del alojamiento (10) tiene un dispositivo de junta elástica periférica (30) alineado con la superficie principal interior (46) el portador del sustrato (40).

6. El módulo de semiconductor de potencia según la reivindicación 1 en el que por lo menos un elemento de conexión (62) está diseñado como un dispositivo de contacto de resorte.

7. El módulo de semiconductor de potencia según la reivindicación 1 en el que el orificio particular (42) del portador del sustrato (40) está diseñado en forma de un cono truncado con su base en la superficie principal exterior (44).

8. El procedimiento de fabricación de un módulo de semiconductor de potencia (1) según la reivindicación 1, con las etapas:

- Diseño de un alojamiento (10) fabricado de un plástico con por lo menos una prolongación (20) en forma de un pasador, el cual está alineado en la dirección del exterior del módulo de semiconductor de potencia (1) y está dispuesto en la zona de un orificio asignado (12) para un portador del sustrato (40) en el que estas prolongaciones (20) se prolongan a través del área de la superficie formada por la superficie principal exterior (44) del portador del sustrato (40).

- Disposición del por lo menos un portador del sustrato (40) el cual forma parte de un lado exterior del módulo de semiconductor de potencia (1) y el cual tiene por lo menos un orificio (42) que se extiende continuamente desde su superficie principal interior (46) encarada hacia el interior del módulo de semiconductor de potencia (1) hasta su superficie principal exterior (44), el diseño del orificio el cual tiene un área abierta en la superficie principal interior (46) que es menor que su área abierta en la superficie principal exterior (44) en la que por lo menos una prolongación (20) del alojamiento (10) se extiende a través del orificio asignado (42) del portador del sustrato (40) y se prolonga más allá de su superficie principal exterior (44).

- La deformación del extremo de la por lo menos una prolongación (20) del alojamiento (10) de tal modo que como resultado este extremo se ensancha, formando de ese modo la junta remachada y al mismo tiempo se dispone dentro del área de la superficie formada por la superficie principal exterior (44) del portador del sustrato (40).

9. El procedimiento según la reivindicación 8 en el que la deformación tiene lugar por medio de la acción de la temperatura o ultrasonidos.

10. El procedimiento según la reivindicación 8 en el que el espacio interior del módulo de semiconductor de potencia (1) se llena a continuación por lo menos parcialmente con un compuesto de relleno eléctricamente aislante.