MÓDULO DE SEMICONDUCTOR DE POTENCIA DE DISEÑO DE CONTACTO A PRESIÓN Y PROCEDIMIENTO DE FABRICACIÓN DEL MISMO.

Módulo de semiconductor de potencia de diseño de contacto a presión,

para la disposición en un disipador térmico, provisto de dos sustratos (12), los cuales comprenden pistas conductoras y componentes del semiconductor (20) en su cara alta (16) encarada alejada del disipador térmico, provisto de una placa base (22), en el lado inferior (24) de la cual están colocados los dos sustratos (12) y el cual está diseñado con ranuras (26), a través de las cuales pasan patas de contacto (28) en contacto a presión con las pistas conductoras (18) delos sustratos (12), las cuales sobresalen de secciones de banda (30) aisladas unas de otras, con los cuales están construidos los elementos de conexión (38) colocados en la placa base (22), provisto de una cubierta rígida dimensionalmente estable (48), la cual en posición cubre la placa base (22) en todos los lados y está conectada a la placa base (22) por medio de conexiones de bloqueo a presión (58, 60) y la cual está diseñada para la fijación del módulo de semiconductor de potencia (10) en el disipador térmico con taladros de fijación (52) y provisto de dos elementos de amortiguamiento elástico (42) los cuales están forzados entre la cubierta (48) y las secciones de banda (30) de los elementos de conexión de la carga (48)

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08006196.

Solicitante: SEMIKRON ELEKTRONIK GMBH & CO. KG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: SIGMUNDSTRASSE 200 90431 NURNBERG ALEMANIA.

Inventor/es: STEGER,JURGEN, EBERSBERGER,FRANK.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 29 de Marzo de 2008.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01L24/72
  • H01L25/07N

Clasificación PCT:

  • H01L23/48 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctrica en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 23/00 Detalles de dispositivos semiconductores o de otros dispositivos de estado sólido (H01L 25/00 tiene prioridad). › Disposiciones para conducir la corriente eléctrica hacia o desde el cuerpo de estado sólido durante su funcionamiento, p. ej. hilos de conexión o bornes.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2368413_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Módulo de semiconductor de potencia de diseño de contacto a presión y procedimiento de fabricación del mismo Los módulos de semiconductor de potencia de diseño de contacto a presión son conocidos en diferentes diseños. Por ejemplo, el documento DE 103 16 356 A1 describe un módulo de semiconductor de potencia de este tipo, el cual consiste en unaserie de sub-módulos que cada uno comprende una placa base y un alojamiento en forma de bastidor y elementos de conexión para la carga y conexiones auxiliares. Los sub-módulos individuales se montan para formar el módulo de semiconductor de potencia por medio de una cubierta común o por medio de conexiones que fijan los sub-módulos individuales al módulo de semiconductor de potencia. Un módulo de semiconductor de potencia con por lo menos un sustrato, en el cual están colocados los elementos del semiconductor de potencia, es conocido por ejemplo a partir del documento DE 101 49 886 A1. Este módulo de semiconductor de potencia conocido adicionalmente comprende un dispositivo de presión que actúa en el por lo menos un sustrato, el cual sirve para presionar el o cada sustrato en el estado montado sobre un elemento de refrigeración, a fin de transferir el calor disipado desde los componentes del semiconductor al elemento de refrigeración. En este módulo de semiconductor de potencia conocido el dispositivo de presión está formado por un alojamiento del módulo con por lo menos una zona elástica de resorte. Módulos de semiconductor de potencia adicionales se describen en los documentos EP 0 546 731 A1 y EP 1 755 163 A1. El problema al que se dirige la invención es crear un módulo de semiconductor de potencia de un diseño de contacto a presión para la colocación en un disipador térmico, el cual es de construcción simple y barato de fabricar y revelar un procedimiento para la fabricación del módulo de semiconductor de potencia. Este problema se resuelve según la invención mediante las características de la reivindicación 1, esto es con un módulo de semiconductor de potencia de diseño de contacto a presión, para la disposición en un disipador térmico, provisto de dos sustratos, los cuales comprenden pistas conductoras y componentes del semiconductor en su superficie principal encarada alejada del disipador térmico, provisto de una placa base, en el lado inferior dela cual están colocados los dos sustratos y el cual está diseñado con ranuras, a través de las cuales pasan patas de contacto en contacto a presión con las pistas conductoras delos sustratos, las cualesse mantienen apartadas de secciones de banda aisladas unas de otras, con los cuales están construidos los elementos de conexión que están colocados en la placa base, provisto de una cubierta rígida dimensionalmente estable, la cual en posición cubre la placa base en todos los lados y está conectada a la placa base por medio de conexiones de bloqueo a presión y la cual está diseñada para la fijación del módulo de semiconductor de potencia en el disipador térmico con taladros de fijación y provisto de dos elementos de amortiguamiento elástico los cuales están forzados entre la cubierta y las secciones de banda de los elementos de conexión de la carga. En esta disposición ha probado ser ventajoso que la placa base tengan dos secciones periféricas del bastidor en su lado inferior para una colocación precisa de los dos sustratos. Las secciones periféricas del bastidor tienen las dimensiones interiores pequeñas, las cuales se acoplan para adecuarse a las dimensiones periféricas exteriores de los sustratos. Es ventajoso que la placa base tenga las ranuras para las prolongaciones de los canales que encierran las patas de contacto en su lado inferior. Estas prolongaciones de los canales ventajosamente forman canales de guía para las patas de contacto de las conexiones de la carga, por medio de las cuales se optimiza la colocación de las patas de contacto con relación a las pistas conductoras de los sustratos. Según la invención la placa base puede tener un borde periférico del bastidor en su superficie superior, desde el cual sobresalen dedos de bloqueo elásticos y la cubierta está entonces diseñada preferiblemente con taladros de bloqueo para los dedos de bloqueo. Los dedos de bloqueo de la placa base y los taladros de bloqueo de la cubierta forman las conexiones de bloqueo a presión entre la placa base y la cubierta. En el módulo de semiconductor de potencia según la invención ha probado ser ventajoso que en su superficie superior la placa base esté diseñada con plataformas para los elementos de conexión de la carga y la cubierta con canales que se acoplen para adecuarse a las plataformas. Un diseño de este tipo resulta en la ventaja de que la cubierta puede ser colocada con precisión en la placa base que está equipada con los elementos de conexión de la carga y con los elementos de conexión auxiliares, simple y rápidamente. Antes de la conexión de la cubierta a la placa base sin embargo los elementos de amortiguamiento se disponen en las secciones de banda de los elementos de conexión de la carga. Casquillos roscados, los cuales están enrasados axialmente con taladros pasantes construidos en los contactos terminales de los elementos de conexión de la carga, preferiblemente están incorporados en las plataformas de la placa base. Estos contactos terminales son accesibles desde el exterior a través de canales construidos en la cubierta y que se acoplan a las plataformas, de modo que en la condición montada del módulo de semiconductor de potencia según la invención, después de la fijación del mismo en un disipador térmico, es posible conectar, esto es fijar con tornillos, cables de conexión o similares a los contactos terminales. 2   Para proveer una fijación adicional del módulo de semiconductor de potencia en el disipador de calor la cubierta ventajosamente está diseñada de tal manera que entre los dos canales tiene un canal de fijación con un taladro de fijación. La cubierta del módulo de semiconductor de potencia según la invención ventajosamente es una cubierta moldeada por inyección fabricada de un material plástico adecuado, la cual para obtener la rigidez y la estabilidad dimensional deseadas preferiblemente está diseñada con nervios de refuerzo en su cara alta. Estos nervios de refuerzo preferiblemente están configurados de tal modo que en su cara alta la cubierta está diseñada con compartimientos de retención para condensadores. En el semiconductor de potencia según la invención es preferible que los sustratos estén en contacto a presión por medio de elementos de conexión auxiliares montados sobre resortes colocados en la placa base a una tarjeta de circuitos, la cual está colocada en la cubierta, y sobresale de los contactos auxiliares. En este caso es preferible que la cubierta esté diseñada con canales auxiliares para los contactos auxiliares. De forma similar, en un diseño de este tipo se prefiere que la placa base esté diseñada con plataformas auxiliares para los canales auxiliares, en el interior de los cuales están integrados los casquillos roscados, los cuales están enrasados axialmente con taladros formados en los elementos de conexión auxiliares. El problema al que se dirige la invención se resuelve según el procedimiento de la invención por el hecho de que los elementos de conexión de la carga aislados unos de otros se disponen primero sobre la placa base, porque las patas de contacto de los elementos de conexión de la carga son empujadas a través de las ranuras construidas en la placa base de modo que las patas de contacto se prolongan desde el lado inferior de la placa base, porque los elementos de amortiguamiento se disponen entonces en las secciones de banda de los elementos de conexión de la carga, antes o después de lo cual los elementos de contacto auxiliares elásticos se colocan en la placa base, porque la cubierta se coloca entonces sobre la placa base y se conecta a la placa base por medio de las conexiones de bloqueo a presión y porque finalmente los sustratos recubiertos con una capa aislante se fijan sobre el lado inferior de la placa base por medio de la capa aislante. Esta capa aislante es por ejemplo un gel de silicona, el cual se aplica al sustrato respectivo por medio de un procedimiento de recubrimiento conocido. Esto resulta en un aislamiento interior eficaz del módulo de semiconductor de potencia. Detalles, características y ventajas adicionales se obtienen a partir de la siguiente descripción de una forma de realización ejemplar ilustrada en el dibujo del módulo de semiconductor de potencia según la invención. La figura muestra una vista en perspectiva del despiece de una forma de realización del módulo de semiconductor de potencia 10 en un diseño de contacto a presión. El módulo de semiconductor de potencia 10 comprende dos sustratos 12. Cada... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Módulo de semiconductor de potencia de diseño de contacto a presión, para la disposición en un disipador térmico, provisto de dos sustratos (12), los cuales comprenden pistas conductoras y componentes del semiconductor (20) en su cara alta (16) encarada alejada del disipador térmico, provisto de una placa base (22), en el lado inferior (24) de la cual están colocados los dos sustratos (12) y el cual está diseñado con ranuras (26), a través de las cuales pasan patas de contacto (28) en contacto a presión con las pistas conductoras (18) delos sustratos (12), las cuales sobresalen de secciones de banda (30) aisladas unas de otras, con los cuales están construidos los elementos de conexión (38) colocados en la placa base (22), provisto de una cubierta rígida dimensionalmente estable (48), la cual en posición cubre la placa base (22) en todos los lados y está conectada a la placa base (22) por medio de conexiones de bloqueo a presión (58, 60) y la cual está diseñada para la fijación del módulo de semiconductor de potencia (10) en el disipador térmico con taladros de fijación (52) y provisto de dos elementos de amortiguamiento elástico (42) los cuales están forzados entre la cubierta (48) y las secciones de banda (30) de los elementos de conexión de la carga (48). 2. Módulo de semiconductor de potencia según la reivindicación 1 caracterizado porque la placa base (22) comprende dos secciones periféricas del bastidor (54) en su lado inferior (24) para la colocación precisa de los dos sustratos (12). 3. Módulo de semiconductor de potencia según la reivindicación 1 caracterizado porque la placa base (22) comprende las ranuras (26) para las prolongaciones de los canales que encierran las patas de contacto (28) en su lado inferior (24). 4. Módulo de semiconductor de potencia según la reivindicación 1 caracterizado porque la placa base (22) comprende un borde periférico del bastidor (56) en su cara alta, desde el cual sobresalen dedos de bloqueo elásticos (58) de las conexiones de bloqueo a presión y porque la cubierta (48) está diseñada con taladros de bloqueo (60) para los dedos de bloqueo (58). 5. Módulo de semiconductor de potencia según la reivindicación 1 caracterizado porque en su superficie superior la placa base (22) está diseñada con plataformas (62) para los elementos de conexión de la carga (38) y la cubierta (48) está diseñada con canales (64) que se acoplan a las plataformas (62). 6. Módulo de semiconductor de potencia según la reivindicación 5 caracterizado porque casquillos roscados (66) están integrados en el interior de las plataformas (62), los cuales están axialmente enrasados con taladros pasantes (68) construidos en contactos terminales (34) de los elementos de conexión de la carga (38). 7. Módulo de semiconductor de potencia según la reivindicación 1 caracterizado porque para proveer una fijación adicional del módulo del semiconductor de potencia (10) en el disipador térmico, la cubierta (48) comprende un canal de fijación (70) con un taladro de fijación entre dos canales (64). 8. Módulo de semiconductor de potencia según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 caracterizado porque la cubierta (48) está diseñada con nervios de refuerzo (72) en su superficie superior. 9. Módulo de semiconductor de potencia según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 caracterizado porque la cubierta (48) está diseñada con compartimientos de retención (74) para condensadores eléctricos en su superficie superior. 10. Módulo de semiconductor de potencia según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 caracterizado porque los sustratos (12) están en contacto a presión por medio de elementos de conexión auxiliares elásticos (76) colocados en la placa base (22) a una tarjeta de circuitos (78), la cual está colocada en la cubierta (48) y desde la cual sobresalen contactos auxiliares (80). 11. Módulo de semiconductor de potencia según la reivindicación 10 caracterizado porque la cubierta (48) está diseñada con canales auxiliares (82) para los contactos auxiliares (80). 12. Módulo de semiconductor de potencia según la reivindicación 1 caracterizado porque la placa base (22) está diseñada con plataformas auxiliares (84) en el interior de las cuales están integrados casquillos roscados (86), los cuales están axialmente enrasados con taladros formados en los elementos de conexión auxiliares (80). 13. Procedimiento para la fabricación de un módulo de semiconductor de potencia según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que en primer lugar los elementos de conexión de la carga (38) aislados unos de otros se disponen sobre la placa base (22), en el que las patas de contacto (28) de los elementos de conexión de la carga (38) son empujadas a través de las ranuras (26) construidas en la placa base (22),de modo que las patas de contacto sobresalen desde el lado inferior de la placa base (22), los elementos de amortiguamiento (42) se disponen entonces en las secciones de banda (30) de los elementos de conexión de la carga (38), antes o después de lo cual elementos de contacto auxiliares elásticos (76) se colocan en la placa 6   base (22), la cubierta (48) se coloca entonces sobre la placa base (22) y se conecta a la placa base (22) por medio de las conexiones de bloqueo a presión (50) y finalmente los sustratos (12) recubiertos con una capa aislante se fijan sobre el lado inferior (24) de la placa base (22) por medio de la capa aislante. 7   8

 

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