專利名稱：具有至少一個用于襯底的定位裝置的功率半導(dǎo)體模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種緊湊的功率半導(dǎo)體模塊，其具有框架狀或者杯狀的殼體以及至少一個襯底，該襯底借助所配屬的定位裝置被相對于功率半導(dǎo)體模塊的殼體地布置。
背景技術(shù)：
如由EP 2 037 498 Al所公知的那樣的功率半導(dǎo)體模塊形成了本發(fā)明的出發(fā)點。 EP 2 037 498 Al公開了具有襯底的功率半導(dǎo)體模塊，所述襯底帶有布置于襯底上的功率半導(dǎo)體構(gòu)件以及輔助和負(fù)載接線元件。同樣地，殼體具有用于容納襯底的凹處。所述襯底與殼體的固定例如借助粘接連接件來進行。由普遍現(xiàn)有技術(shù)公知了功率半導(dǎo)體模塊的其它設(shè)計方案，該功率半導(dǎo)體模塊同樣具有帶用于容納襯底的凹處的殼體，其中，所述襯底在凹處中僅通過如下方式得到固定， 即，將殼體以鑄造物料填充，該鑄造物料例如實施為有機硅凝膠，所述有機硅凝膠在注入過程之后固化，并且因此構(gòu)成粘附作用，通過該粘附作用而將在殼體的凹處中的襯底保持粘附在殼體的邊緣上。借助鑄造物料的連接_如那些借助專用粘接連接件的連接一樣，在如下方面是不利的，即，襯底在固化或硬化時，必須占據(jù)所設(shè)置的位置，并且必須保持一定的時間段。因此，襯底的精確定位在常用的生產(chǎn)工藝中僅以高消耗才可行。此外，在這樣的固定方案中， 在運行中，在受到變換的溫度負(fù)荷的誘導(dǎo)，連接可能部分地斷開，這可能導(dǎo)致在襯底相對于散熱體(功率半導(dǎo)體模塊定位于該散熱體上)的電絕緣方面引發(fā)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于如下任務(wù)，即，提出一種功率半導(dǎo)體模塊，其中，襯底在殼體中的布置方案得到改進，并且該布置方案使得簡單地裝配成功率半導(dǎo)體模塊是行得通的。依據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1的特征的功率半導(dǎo)體模塊得以解決。優(yōu)選的實施方式在從屬權(quán)利要求中被加以介紹。本發(fā)明基于如下構(gòu)思，S卩，將至少一個動態(tài)的定位裝置布置在殼體中，該定位裝置構(gòu)成了用于襯底的力配合的固定，由此，可以使制造公差和裝配公差最小化。本發(fā)明的構(gòu)思由具有優(yōu)選為框架狀或杯狀的殼體和至少一個襯底的功率半導(dǎo)體模塊出發(fā)，其中，所述襯底優(yōu)選至少部分地形成功率半導(dǎo)體模塊的外側(cè)。同樣地，殼體可以被構(gòu)造為較大的功率電子復(fù)合件中的保持框架，并且襯底以適合于此的方式來布置。襯底自身優(yōu)選地構(gòu)造為開關(guān)襯底/切換襯底/轉(zhuǎn)換襯底(Schaltsubstrat)或構(gòu)造為帶有布置于其上的開關(guān)襯底/切換襯底/轉(zhuǎn)換襯底的基板。公知的開關(guān)襯底這里例如是IMS(絕緣金屬襯底)或DCB (直接敷銅)襯底，其中，直接敷銅襯底具有絕緣材料體，該絕緣材料體具有布置于其第一主面和第二主面上的金屬遮蓋部，并且在這種情況下，各朝向功率半導(dǎo)體模塊內(nèi)部的金屬遮蓋部被結(jié)構(gòu)化，并且由此構(gòu)造彼此絕緣的導(dǎo)體帶。在襯底的導(dǎo)體帶上，布置有至少一個功率半導(dǎo)體模塊。該功率半導(dǎo)體模塊依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)還具有功率半導(dǎo)體構(gòu)件以及接線和連接元件，但功率半導(dǎo)體構(gòu)件以及接線和連接元件的具體的設(shè)計方案對于這里提到的襯底相對于殼體的布置方案而言并不重要。依據(jù)本發(fā)明，將至少一個襯底布置在殼體的所配屬的凹處中，其中，襯底優(yōu)選地居中布置在該凹處中。為此，殼體的凹處具有至少一個一但優(yōu)選為至少三個定位裝置。同樣優(yōu)選的是，為至少一個定位裝置優(yōu)選地配屬有至少一個一但又優(yōu)選為至少三個用于居中布置方案的支座。在此情況下，各支座在本發(fā)明的意義上構(gòu)造為止擋元件或者構(gòu)造為專用的定位裝置。

定位裝置在其那方面具有彈性部段以及接觸元件。彈性部段用于將壓力施加到襯底上，由此，接觸元件力配合地貼靠在襯底上。為此，接觸元件優(yōu)選具有斜切部，以便當(dāng)將襯底裝配在殼體的凹處中時，能夠容易地實施裝配過程。通過該斜切部，彈性部段在裝配過程中由于襯底的布置而自行預(yù)緊。在至少一個具有彈性部段和接觸元件的定位裝置的各個設(shè)計方案中，通過所述的預(yù)緊，產(chǎn)生接觸元件與襯底的所配屬的側(cè)面的力配合的接觸，其中，所述襯底布置在殼體的凹處中。原則上可行的是，定位裝置與殼體一件式或者多件式地構(gòu)造。在多件式布置方案中，例如可以設(shè)置有各自特別構(gòu)造的定位裝置與殼體的插接連接件。此外有利的是，定位裝置的接觸元件或者是止擋元件與襯底的接觸面，分別僅為襯底的整個側(cè)面的5%。優(yōu)選的是，定位裝置以如下方式相對于襯底的相應(yīng)側(cè)面來布置，即， 襯底不僅是居中地置于凹處中，而且作用到襯底上的旋轉(zhuǎn)力將盡可能小的力施加到定位裝置的彈性部段上。因此，例如優(yōu)選在襯底的第一側(cè)面上，將一個定位裝置相對于襯底的第一側(cè)面居中地布置。于是，為與第一側(cè)面正交的第二側(cè)面配屬有兩個定位裝置，使得力的導(dǎo)入盡可能地在襯底的角部附近進行。定位裝置的數(shù)目和構(gòu)造方案依賴于襯底的重量和尺寸，使得不會導(dǎo)致對襯底過高的壓力加載，并且同時施加足夠的定位力到襯底上。


本發(fā)明的構(gòu)思結(jié)合在圖1至圖6中的實施例被詳細(xì)闡述圖1以剖視圖示意地示出依據(jù)本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊的第一設(shè)計方案的概要圖；圖2以剖面圖示意地示出依據(jù)本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊的第二設(shè)計方案的概要圖；圖3示出依據(jù)本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊的第三設(shè)計方案的三維視圖；圖4至6示出依據(jù)本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊的定位裝置的不同的實施方式。
具體實施例方式圖1示出地示出依據(jù)本發(fā)明的帶有襯底30的功率半導(dǎo)體模塊1的第一設(shè)計方案的概要圖，襯底30這里構(gòu)造為基板38，并且基板38帶有布置于基板上的開關(guān)襯底36。開關(guān)襯底36在其那方面來講，由絕緣材料本體組成，并且該絕緣材料本體帶有在其第一主面和第二主面上布置的金屬遮蓋部，其中，金屬遮蓋部在朝向功率半導(dǎo)體模塊內(nèi)部的主面上，本身可以被結(jié)構(gòu)化，并且因此構(gòu)造彼此絕緣的導(dǎo)體帶。輔助和負(fù)載接線元件自導(dǎo)體帶出發(fā)， 用于對功率半導(dǎo)體模塊進行外部連接。在開關(guān)襯底的導(dǎo)體帶上，布置有功率半導(dǎo)體構(gòu)件，例如大多呈功率晶體管形式的功率二極管和/或功率開關(guān)，并且功率半導(dǎo)體構(gòu)件彼此以適合于電路的方式被連接。 此外，功率半導(dǎo)體元件1具有帶有凹處200的框架狀或杯狀殼體20，襯底30布置在該凹處200中。由此，襯底在這里構(gòu)造了功率半導(dǎo)體模塊1的殼體底部。為了優(yōu)選居中地布置襯底30，在殼體20的凹處200中，作為該殼體的一部分設(shè)置有多個定位裝置60，所述定位裝置60分別與襯底30的所配屬的側(cè)面300保持接觸。在此情況下，定位裝置60優(yōu)選分別具有彈性部段68和帶有接觸面620 (也可以參考圖4至6)的接觸元件62。借助彈性部段68，接觸元件62以其接觸面620壓向襯底30 的側(cè)面300，并且持久地、力配合地貼靠在所述側(cè)面300上。在此情況下，優(yōu)選的是，接觸元件62的接觸面620的尺寸不多于所配屬的側(cè)面300的尺寸的5%。為了接受壓力，或者為了建立反作用力，殼體20在定位裝置60的相對置的側(cè)上配屬于定位裝置60地具有至少一個支座50。通過合適的定位裝置60還有支座50的設(shè)計方案，可行的是，襯底30力配合地居中地布置在殼體20的凹處200中。在此情況下，有利的是，但僅在很少的應(yīng)用情況中必需的是，通過定位裝置60施加的力足夠?qū)⒁r底30無需要其它輔助機構(gòu)的情況下就被保持在凹部200中。圖2示意地以剖面圖示出依據(jù)本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊1的第二設(shè)計方案的概要圖。與依據(jù)圖1的設(shè)計方案相對照地，在這里襯底30被構(gòu)造為不具有附加基板38 (參考圖 1)的開關(guān)襯底36。此外，在這里至少一個定位裝置60具有突起64，該突起64貼靠在朝向功率半導(dǎo)體模塊內(nèi)部的面310-襯底30的主面上。該突起64附加地具有的任務(wù)是，使得呈止擋形式的襯底30正交于定位裝置60的兩個基本定位方向地定位。在此情況下，定位裝置60必要時連同所配屬的支座50 —起，對襯底30的水平位置加以確定，而突起64阻止襯底30朝向功率半導(dǎo)體模塊1內(nèi)部的方向運動。圖3示出依據(jù)本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊的第三設(shè)計方案的三維視圖。在這里，示出了殼體20的一部分，該殼體20在這里僅構(gòu)造為保持框架，并且具有用于容納襯底30的凹處200。該襯底30被縮小地示出，以便闡明定位裝置60的布置方案和功能。在殼體20的兩個彼此正交布置的內(nèi)部面上分別設(shè)置有兩個定位裝置60，而在各相對置的內(nèi)部面上設(shè)置有所配屬的支座50。在這里，在較長的側(cè)上設(shè)置有三個支座50，在較短的側(cè)上僅設(shè)置了兩個這樣的支座50。這些支座50構(gòu)造為從邊緣突出的凸鼻，并且分別具有與襯底30的所配屬的側(cè)面相接觸的接觸面，所述接觸面的尺寸最大為這些所配屬的側(cè)面的尺寸的5%。定位裝置60以兩種設(shè)計方案來設(shè)置，其具體的設(shè)計方案在圖4或者6中放大地示出。各定位裝置60具有彈性部段68和接觸元件62，接觸元件62在這里分別設(shè)置有斜切部 66。該斜切部66用于在將襯底30裝配在殼體20的凹處200中時，在無需其它輔助機構(gòu)的情況下，對定位裝置60加以預(yù)緊。定位裝置60在裝配之后借助接觸元件62以接觸元件62 的接觸面620貼靠在襯底30的側(cè)面300、302上，并且借助彈性部段68產(chǎn)生與襯底30的力配合，該力配合通過相對置的支座50而受到其反作用力。在襯底30裝配之后，襯底30由此為了功率半導(dǎo)體模塊的其它裝配過程以及為了功率半導(dǎo)體模塊居中地在殼體20的凹處中運行而被定中心。 圖4至6示出依據(jù)本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊的定位裝置的不同的實施方式。圖4 示出殼體的附加的留空部(Freisparimg) 202以及在其中朝襯底方向突出的定位裝置第一設(shè)計方案。該定位裝置與殼體是一體化構(gòu)造，殼體在其那方面由合適的塑料構(gòu)成。彈性部段68在這里構(gòu)造為可運動的接片，接觸元件62直接連接到該接片上。該接觸元件62具有接觸面620，用以力配合地與襯底30的側(cè)面300接觸。為了將殼體20與定位裝置60和襯底30彼此之間較容易地布置，接觸元件62具有已經(jīng)介紹過的斜切部66。圖5示出殼體20的定位裝置60的第二實施方式。彈性部段68在此情況下構(gòu)造為彈簧弓形件，該彈簧弓形件優(yōu)選朝向功率半導(dǎo)體模塊內(nèi)部的方向伸出，由此，獲得定位裝置60的非常緊湊的設(shè)計方案。圖6示出殼體20的定位裝置60的第三實施方式。在此情況下，彈性部段68呈波浪狀地構(gòu)造，由此，實現(xiàn)了較高的彈簧力，并且同時實現(xiàn)了接觸元件的較大的運動區(qū)域。
權(quán)利要求
1.功率半導(dǎo)體模塊(1)，具有框架狀或者杯狀殼體(20)，所述殼體00)具有用于至少一個襯底(30)的至少一個凹處000)，所述襯底(30)構(gòu)造為開關(guān)襯底(36)或者構(gòu)造為基板(38)，所述基板(38)具有至少一個布置于所述基板(38)上的開關(guān)襯底(36)，其中，所述殼體00)在所述凹處Q00)中具有至少一個帶彈性部段(68)和接觸元件(6 的定位裝置(60)，其中，至少一個所述接觸元件(6 力配合地貼靠在所述襯底(30)的所配屬的側(cè)面(300,302)上，并且由此，將壓力施加到所述側(cè)面(300,302)上。
2.按照權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊(1)，其中，所述接觸元件(60)大致呈點狀地以占所配屬的所述側(cè)面(300、302)的小于5%的接觸面(620)貼靠在所述側(cè)面(300、 302)上。
3.按照權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊(1)，其中，為一側(cè)的至少一個所述定位裝置 (60)配屬有在所述殼體00)的所述凹處Q00)的相對置的側(cè)上的至少一個支座(50)，并且所述支座(50)構(gòu)造為止擋元件。
4.按照權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊(1)，其中，為一側(cè)的至少一個所述定位裝置 (60)配屬有在所述殼體00)的所述凹處Q00)的相對置的側(cè)上的至少一個支座(50)，所述支座(50)同樣構(gòu)造為定位裝置(60)。
5.按照權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊(1)，其中，至少一個所述定位裝置(60)具有突起(64)，所述突起(64)貼靠在所述襯底(30)的主面朝向所述功率半導(dǎo)體模塊內(nèi)部的面(310)上。
6.按照權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊(1)，其中，為所述襯底(30)的第一側(cè)面 (300)配屬有一個定位裝置(60)，并且為所述襯底(30)的與所述第一側(cè)面(300)正交的第二側(cè)面(30 配屬有兩個定位裝置(60)。
7.按照權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊(1)，其中，所述接觸元件(62)在所述接觸元件(62)的朝向所述襯底(30)的側(cè)上具有斜切部(66)。
8.按照權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊(1)，其中，至少一個所述定位裝置(60)與所述殼體00) —體地由絕緣的塑料構(gòu)造。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有至少一個用于襯底的定位裝置的功率半導(dǎo)體模塊，所述功率半導(dǎo)體模塊具有框架狀或者杯狀殼體；以及用于至少一個襯底的至少一個凹處。該襯底僅構(gòu)造為開關(guān)襯底或者構(gòu)造為基板，所述基板帶有至少一個布置于該基板上的開關(guān)襯底。此外，殼體在所述凹處中具有至少一個帶彈性部段和接觸元件的定位裝置，其中，至少一個接觸元件力配合地貼靠在襯底的所配屬的側(cè)面上，并且由此將壓力施加到該側(cè)面上。通過根據(jù)本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊，襯底在殼體中的布置方案得到改進，并且該布置方案使得簡單地裝配成功率半導(dǎo)體模塊是行得通的。
文檔編號H01L23/32GK102347289SQ20111022197
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者雷納爾·波浦, 馬可·萊德雷爾 申請人:賽米控電子股份有限公司