Módulo de semiconductor de potencia con contacto de presión con un acumulador de presión híbrido.

Un módulo de semiconductor de potencia con contacto por presión (1) con por lo menos un sustrato (5) que tiene componentes del semiconductor de potencia (60) dispuestos sobre el mismo,

un alojamiento (3) y elementos de conexión de la carga (40, 42, 44) que conducen al exterior y con un dispositivo de presión (70) que comprende un elemento de presión (72), en el que el sustrato (5) en su primera superficie principal encarada hacia el interior del módulo de semiconductor de potencia, comprende pistas conductoras (54) con un potencial de carga, en el que un primer (40) y por lo menos un elemento de conexión de la carga adicional (42, 44) están formados como un moldeado de plástico con una sección de transferencia de la presión (402, 422, 442) Y por lo menos un pasador de contacto (400, 420, 440), respectivamente, que se extiende en desde la misma, la sección de transferencia de la presión respectiva (402, 422, 442) está instalada aproximadamente en paralelo con la superficie del sustrato y separada de la misma y los pasadores de contacto (400, 420, 440) llegan desde la sección de transferencia de la presión (402, 422, 442) hasta el sustrato (5) y en contacto con el mismo de una manera apropiada para el circuito, caracterizado porque la transferencia el de presión desde el elemento de presión (72) hasta una primera sección de transferencia de la presión (402) o entre por lo menos una sección de transferencia de la presión (422) hasta una sección de transferencia de la presión adyacente adicional (442) se implanta por medio de un moldeado de plástico elástico híbrido (80) con por lo menos dos áreas parciales (800, 802) que tienen una constante elástica diferente, en el que el moldeado de plástico (80) está provisto para una transferencia variable de la presión cuando se mira a través de la superficie en paralelo con el sustrato (5) .

Módulo de semiconductor de potencia con contacto de presión con un acumulador de presión híbrido

La invención se refiere a un módulo de semiconductor de potencia con contacto por presión para la instalación en un componente de refrigeración. Los módulos de semiconductor de potencia como son conocidos a partir del documento DE 197 19 703 A 1, por ejemplo, forman la base de esta invención.

Según el estado general de la técnica los módulos de semiconductor de potencia de esta clase normalmente consisten en un alojamiento con por lo menos un sustrato eléctricamente aislante en su interior para el montaje preferiblemente directamente en un componente de refrigeración. El sustrato, a su vez, consiste en un cuerpo fabricado de un material aislante con una pluralidad de pistas conductoras metálicas dispuestas sobre el mismo y aisladas una contra la otra y los componentes del semiconductor de potencia instalados en estas pistas conductoras y conectadas a ellas de una manera apropiada al circuito. Los módulos de semiconductor de potencia conocidos también comprenden elementos de conexión para las conexiones de cargas externas y las conexiones auxiliares y elementos de conexión dispuestos en el interior de los módulos de semiconductor. Estos elementos de conexión para las conexiones interiores apropiadas del circuito del módulo de semiconductor de potencia a menudo están implantados como conexiones de fijación de los hilos de conexión.

También son conocidos los módulos de semiconductor de potencia con contacto por presión como se revela en el documento DE 10 2006 006 423 A 1. El módulo de semiconductor de potencia según esta memoria es de un diseño con contacto por presión para la conexión del módulo de semiconductor de potencia de una manera térmicamente conductora al componente de refrigeración. Además, un módulo de semiconductor de potencia de esta clase también tiene por lo menos un sustrato con elementos del semiconductor de potencia dispuestos en el mismo. El módulo de semiconductor de potencia también comprende un alojamiento y elementos de conexión de la carga y elementos de conexión de control que conducen hacia el exterior. El sustrato, por ejemplo un sustrato DCB (Direct Copper Bonding -Unión al cobre directa) , comprende un cuerpo fabricado de un material aislante la primera superficie principal del cual está encarada al módulo de semiconductor de potencia y tiene pistas conductoras con un potencial de carga instalado en el mismo.

Los elementos de conexión de la carga revelados en este documento están diseñados como moldeados de metal, respectivamente, con por lo menos un dispositivo de contacto exterior, una sección en forma de cinta y pasadores de contacto que se extiende desde la sección en forma de cinta. La sección en forma de cinta respectiva está instalada en paralelo con la superficie del sustrato y separada de la misma. Los pasadores de contacto llegan desde la sección en forma de cinta hasta el sustrato y entran en contacto con el mismo de una manera apropiada para el circuito. Para el aislamiento eléctrico y la transferencia de presión entre los elementos de conexión de la carga individuales éstos comprenden una capa intermedia elástica, respectivamente, en el área de las respectivas secciones en forma de cinta.

El documento DE 10 2007 003 587 A1 finalmente revela un módulo de semiconductor de potencia de la clase mencionada antes en este documento, en el que un cuerpo de presión está dispuesto entre el dispositivo de presión y no directamente adyacente al elemento de conexión de la carga adicional. Una parte de este cuerpo de presión llega de lado a lado del elemento de conexión de la carga directamente adyacente al dispositivo de presión, ejerciendo de ese modo presión desde el dispositivo de presión directamente sobre un punto de recepción de la presión de este elemento de conexión de la carga adicional. El documento DE 10 2006 006 424 A 1 revela un módulo de semiconductor de potencia con contacto por presión según el preámbulo de la reivindicación 1.

La invención se basa en el requisito de proponer otro módulo de semiconductor de potencia con contacto por presión, el cual además mejore la introducción de la presión en por lo menos un elemento de conexión de la carga para que el mismo entre en contacto con las pistas conductoras del sustrato de una manera simple.

Según la invención el requisito se consigue mediante un módulo de semiconductor de potencia que comprende las características de la reivindicación 1. Formas de realización preferidas se describen en las reivindicaciones subordinadas.

La idea inventiva se basa en un módulo de semiconductor de potencia con contacto por presión que se puede disponer en un dispositivo de refrigeración con por lo menos un sustrato, componentes del semiconductor de potencia dispuestos en el mismo, por ejemplo IGBT (transistores bipolares de puerta aislada) con diodos conectados en anti paralelo, un alojamiento y elementos de conexión de la carga y elementos de conexión de control que conducen hacia el exterior. El sustrato como tal comprende un cuerpo fabricado de un material aislante y pistas conductoras con potencial de carga en su primera superficie principal encarada hacia el interior del módulo de semiconductor de potencia. Además, el sustrato preferiblemente comprende también por lo menos una pista conductora con potencial de control para el accionamiento de los componentes del módulo de semiconductor de potencia.

Un primer y por lo menos un elemento de conexión de la carga adicional del módulo de semiconductor de potencia

están diseñados cada uno como moldeados metálicos con un dispositivo de contacto para la conexión exterior, una sección de transferencia de la presión y por lo menos un pasador de contacto que se extiende desde el mismo. Las respectivas secciones de transferencia de la presión están instaladas en paralelo con la superficie del sustrato y están separadas del mismo. El por lo menos un pasador de contacto que se extiende desde la respectiva sección de transferencia de la presión llega tan lejos como el sustrato en donde forma el contacto del elemento de conexión de la carga de una manera apropiada para el circuito. Con este propósito el pasador de contacto en el sustrato preferiblemente está en contacto con la pista conductora asociada con potencial de carga o alternativamente directamente un componente del semiconductor de potencia.

El dispositivo de presión comprende un elemento de presión para la introducción de presión en la dirección del sustrato, elemento de presión el cual preferiblemente está formado como una pieza del alojamiento del módulo de semiconductor de potencia. Este elemento de presión dirige la presión generada a la sección de transferencia de la presión de un elemento de conexión de la carga encarado al mismo y desde allí hasta la sección de transferencia de la presión de por lo menos un elemento de conexión de la carga adicional. Según la invención por lo menos un cuerpo elástico híbrido moldeado de plástico está instalado en el interior de este dispositivo de presión. Este moldeado de plástico preferiblemente ya está conformado y comprende dos superficies principales dispuestas perpendicularmente a la dirección de la presión. Una posición preferida del moldeado de plástico descansa entre el elemento de presión y la sección de transferencia de la presión adyacente de un elemento de conexión de la carga. Una posición preferida adicional del moldeado de plástico descansa entre las secciones de transferencia de la presión de dos elementos de conexión de la carga adyacentes. Puede ser especialmente ventajoso seleccionar simultáneamente ambos diseños.

El moldeado de plástico híbrido implantado según la invención está instalado para que sea elástico, en donde este moldeado de plástico comprende por lo menos dos áreas parciales de diferentes constantes de elasticidad, resultando en una fuerza elástica diferente en diferentes posiciones de la extensión lateral a lo largo de las superficies principales del moldeado de plástico. Es ventajoso que este moldeado de plástico comprenda una pluralidad de segundas áreas parciales que se extienden desde la primera hasta la segunda superficie principal y que se extiendan en paralelo con sus superficies principales, áreas parciales segundas las cuales comprenden una constante elástica mayor que las áreas parciales primeras dispuestas entre ellas. Es especialmente ventajoso que todas las segundas áreas parciales estén encerradas por una primera área parcial... [Seguir leyendo]

1. Un módulo de semiconductor de potencia con contacto por presión (1) con por lo menos un sustrato (5) que tiene componentes del semiconductor de potencia (60) dispuestos sobre el mismo, un alojamiento (3) y elementos de conexión de la carga (40, 42, 44) que conducen al exterior y con un dispositivo de presión (70) que comprende un elemento de presión (72) , en el que el sustrato (5) en su primera superficie principal encarada hacia el interior del módulo de semiconductor de potencia, comprende pistas conductoras (54) con un potencial de carga, en el que un primer (40) y por lo menos un elemento de conexión de la carga adicional (42, 44) están formados como un moldeado de plástico con una sección de transferencia de la presión (402, 422, 442) Y por lo menos un pasador de contacto (400, 420, 440) , respectivamente, que se extiende en desde la misma, la sección de transferencia de la presión respectiva (402, 422, 442) está instalada aproximadamente en paralelo con la superficie del sustrato y separada de la misma y los pasadores de contacto (400, 420, 440) llegan desde la sección de transferencia de la presión (402, 422, 442) hasta el sustrato (5) y en contacto con el mismo de una manera apropiada para el circuito, caracterizado porque la transferencia el de presión desde el elemento de presión (72) hasta una primera sección de transferencia de la presión (402) o entre por lo menos una sección de transferencia de la presión (422) hasta una sección de transferencia de la presión adyacente adicional (442) se implanta por medio de un moldeado de plástico elástico híbrido (80) con por lo menos dos áreas parciales (800, 802) que tienen una constante elástica diferente, en el que el moldeado de plástico (80) está provisto para una transferencia variable de la presión cuando se mira a través de la superficie en paralelo con el sustrato (5) .

2. Módulo de semiconductor de potencia (1) según la reivindicación 1 en el que el moldeado de plástico (80) , en su estado sin comprimir, comprende un grosor constante en todas las áreas parciales (800, 802) Y por lo tanto dos superficies principales paralelas (804, 806) .

3. Módulo de semiconductor de potencia (1) según la reivindicación 1 en el que el moldeado de plástico (80) , en su estado sin comprimir, comprende un grosor diferente en las respectivas áreas parciales (800, 802) con el grosor medio variando como máximo el ± 10% Y por lo tanto superficies principales sustancialmente paralelas.

4. Módulo de semiconductor de potencia (1) según la reivindicación 2 o 3 en el que el moldeado de plástico

(80) comprende una pluralidad de segundas áreas parciales (802) que se extienden desde la primera hasta la segunda superficie principal (804, 806) Y en paralelo con estas superficies principales, segundas áreas parciales las cuales comprenden una constante elástica mayor que las primeras áreas parciales (800) instaladas entre ellas.

5. Módulo de semiconductor de potencia (1) según la reivindicación 4 en el que las primeras áreas parciales

(800) comprenden una constante elástica menor que las segundas áreas parciales (802) .

6. Módulo de semiconductor de potencia (1) según la reivindicación 4 en el que todas las segundas áreas parciales (802) , cuando se mira en la parte superior de una superficie principal (804, 806) están encerradas por una primera área parcial (800) .

7. Módulo de semiconductor de potencia (1) según la reivindicación 1 en el que las segundas áreas parciales

(802) están sustancialmente alineadas en dirección de la presión con los pasadores de contacto (400, 420, 440) .