本公開涉及一種被配置用于在功率半導(dǎo)體模塊中形成按壓接觸的彈簧元件，該彈簧元件包括待壓靠對(duì)應(yīng)的接觸區(qū)域的第一接觸部和第二接觸部。本公開進(jìn)一步涉及一種包括彈簧元件的功率半導(dǎo)體模塊。

背景技術(shù)：

1、文獻(xiàn)wo?2016/207118?a1涉及一種用于功率半導(dǎo)體模塊的彈簧元件，其中，該彈簧元件包括由第一材料制成的第一部分和由第二材料制成的第二部分。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開的實(shí)施例涉及一種用于形成按壓接觸的替代性彈簧元件。例如，需要可以使用更少的步驟或零件來制造或者更容易地安裝在半導(dǎo)體功率模塊中的彈簧元件。

2、根據(jù)本公開的第一方面，提供了一種被配置用于在功率半導(dǎo)體模塊中形成按壓接觸的彈簧元件。彈簧元件包括具有第一接觸部的第一接觸部分和具有第二接觸部的第二接觸部分。彈簧元件適于將彈簧力施加到第一接觸部分和第二接觸部分上，以便將第一接觸部按壓到功率半導(dǎo)體模塊的第一接觸區(qū)域并將第二接觸部按壓到功率半導(dǎo)體模塊的第二接觸區(qū)域。彈簧元件包括由第一材料制成的芯部和由第二材料制成的導(dǎo)電涂層，該第一材料不同于該第二材料。優(yōu)選地，芯部在所有側(cè)上都涂布有導(dǎo)電涂層。由第一材料制成的芯部具有比由第二材料制成的導(dǎo)電涂層更高的彈性，以便提供彈簧力的很大一部分。由第二材料制成的導(dǎo)電涂層具有比由第一材料制成的芯部更高的電導(dǎo)率，以便攜載在第一接觸部與第二接觸部之間流動(dòng)的電流的很大一部分。電流可從第一接觸部流到第二接觸部或者從第二接觸部流到第一接觸部。

3、使用包括由第一材料制成的彈性芯部和由第二材料制成的導(dǎo)電涂層的彈性彈簧元件允許形成一件式彈簧元件，這些一件式彈簧元件易于制造和安裝例如在功率半導(dǎo)體模塊中。例如，不再需要從不同的零件組裝彈簧元件，這些零件在功率半導(dǎo)體模塊的組裝或操作期間可潛在地分離。

4、第一材料和/或第二材料可以是純物質(zhì)(示例性地，金屬)，或者它可以是合金(示例性地，金屬合金或包括至少一種金屬的合金)。

5、根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例，彈簧元件進(jìn)一步包括用于將彈簧力提供給第一接觸部分和第二接觸部分的變形部分，其中，第一接觸部分相對(duì)于變形部分定位成與第二接觸部分相對(duì)。

6、根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例，變形部分、第一接觸部分和第二接觸部分可包括彎曲的、長(zhǎng)形金屬條。

7、根據(jù)不同的實(shí)施例，變形部分可基本為s形或c形。此類形狀容易制造并且是對(duì)稱的，從而導(dǎo)致所需的彈簧力一致且相等地施加到相應(yīng)的接觸區(qū)域。

8、根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例，彈簧元件進(jìn)一步包括由第三材料制成并涂布導(dǎo)電涂層的至少部分的保護(hù)性涂層，該第三材料不同于第二材料。此類導(dǎo)電涂層可防止氧化或類似的不希望的化學(xué)過程，并且可以涂覆在例如接觸區(qū)域外部。

9、根據(jù)本公開的第二方面，提供了一種功率半導(dǎo)體模塊，其包括根據(jù)第一方面或其實(shí)施例中的一個(gè)的至少一個(gè)彈簧元件。

10、在至少一個(gè)實(shí)施例中，彈簧元件形成用于控制功率半導(dǎo)體模塊的控制路徑的一部分。例如，彈簧元件可用于接觸半導(dǎo)體開關(guān)的控制柵極，諸如igbt、mosfet、misfet或另一個(gè)功率半導(dǎo)體器件。

11、根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例，彈簧元件具有預(yù)定義的電阻率并且被配置成充當(dāng)控制路徑中的外部柵極電阻器。通過為彈簧元件選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾瓦m當(dāng)?shù)膸缀涡螤?，彈簧元件可以用作外部柵極電阻器，從而消除對(duì)在控制路徑中提供單獨(dú)的電阻元件的需要。

12、根據(jù)本公開的第三方面，提供了一種用于制造彈簧元件的方法，該彈簧元件包括第一接觸部分、第二接觸部分和變形部分。該方法包括：提供由第一材料制成的芯部；以及在芯部上、優(yōu)選地在所有側(cè)上提供由第二材料制成的導(dǎo)電涂層，以形成包括第一接觸部分上的至少一個(gè)第一接觸部和第二接觸部分上的至少一個(gè)第二接觸部的導(dǎo)電路徑，該第一材料不同于該第二材料；形成芯部以產(chǎn)生用于提供彈簧力的變形部分，其中，第一接觸部分相對(duì)于變形部分位于第二接觸部分的相對(duì)側(cè)上，其中，芯部具有比導(dǎo)電涂層更高的彈性，以便提供彈簧力(fs)的很大一部分，并且其中，導(dǎo)電涂層具有比芯部更高的電導(dǎo)率，以便攜載在第一接觸部與第二接觸部之間流動(dòng)的電流的很大一部分。

13、以上步驟易于實(shí)施并且允許制造適合于功率半導(dǎo)體模塊的單件式彈簧元件。例如，以上步驟允許通過以下步驟來制造根據(jù)第一方面的彈簧元件：首先用第二材料涂布由第一材料制成的芯部，且然后將已涂布的芯部成形為彈簧形狀。

14、根據(jù)本公開的第四方面，提供了一種用于制造彈簧元件的方法，該彈簧元件包括第一接觸部分、第二接觸部分和變形部分。該方法包括：提供由第一材料制成的芯部以及用于提供彈簧力的變形部分，其中，第一接觸部分相對(duì)于變形部分位于第二接觸部分的相對(duì)側(cè)上；通過用由第二材料制成的導(dǎo)電涂層涂布芯部或?qū)π静窟M(jìn)行電鍍而在芯部上、優(yōu)選地在所有側(cè)上形成該導(dǎo)電涂層，以形成包括第一接觸部分上的至少一個(gè)第一接觸部和第二接觸部分上的至少一個(gè)第二接觸部的導(dǎo)電路徑，該第一材料不同于該第二材料，其中，芯部具有比導(dǎo)電涂層更高的彈性，以便提供彈簧力的很大一部分，并且其中，導(dǎo)電涂層具有比芯部更高的電導(dǎo)率，以便攜載在第一接觸部與第二接觸部之間流動(dòng)的電流的很大一部分。

15、以上步驟易于實(shí)施并且允許制造適合于功率半導(dǎo)體模塊的單件式彈簧元件。以上步驟允許通過用第二材料涂布由第一材料制成的彈簧形芯部來制造根據(jù)第一方面的彈簧元件。例如，用由第二材料制成的涂層涂布彈簧元件的芯部的步驟可包括用第二金屬材料對(duì)由第一金屬材料制成的芯部進(jìn)行電鍍。

16、本公開包括實(shí)用新型的幾個(gè)方面。關(guān)于這些方面中的一個(gè)描述的每個(gè)特征也在本文中關(guān)于另一方面進(jìn)行了公開，即使相應(yīng)特征沒有在特定方面的上下文中明確提及。

17、包括附圖以提供進(jìn)一步的理解。在附圖中，相同結(jié)構(gòu)和/或功能的元件可由相同的參考符號(hào)來參考。將理解，附圖中所示的實(shí)施例是圖示性表示并且不一定按比例繪制。

18、雖然本實(shí)用新型可進(jìn)行各種修改和替代形式，但其細(xì)節(jié)已通過示例的方式在附圖中示出并且將進(jìn)行詳細(xì)描述。然而，應(yīng)理解，意圖并非將本實(shí)用新型限制到所描述的特定實(shí)施例。相反，意圖涵蓋落在由所附權(quán)利要求定義的本實(shí)用新型的范圍內(nèi)的所有修改、等同物和替代方案。

技術(shù)特征：

1.一種彈簧元件(110)，被配置用于在功率半導(dǎo)體模塊(200)中形成按壓接觸，其特征在于，所述彈簧元件(110)包括具有第一接觸部(116)的第一接觸部分(126)和具有第二接觸部(118)的第二接觸部分(128)；其中，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈簧元件(110)，其特征在于，所述第一金屬材料具有由等于或超過100gpa的楊氏模量確定的彈性。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的彈簧元件(110)，其特征在于，所述芯部(140)由彈簧鋼或不銹鋼制成并且厚度在0.2mm與2.5mm之間。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈簧元件(110)，其特征在于，所述第二金屬材料的電導(dǎo)率等于或超過5.0x?106s/m。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的彈簧元件(110)，其特征在于，出現(xiàn)以下情況中的至少一種：所述導(dǎo)電涂層(142)由銅、銀、金或鋁制成，以及所述導(dǎo)電涂層(142)的厚度在2μm與20μm之間。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的彈簧元件(110)，其特征在于，進(jìn)一步包括用于將所述彈簧力(fs)提供給所述第一接觸部分(126)和所述第二接觸部分(128)的變形部分(124)，其中，所述第一接觸部分(126)相對(duì)于所述變形部分(124)定位成與所述第二接觸部分(128)相對(duì)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的彈簧元件(110)，其特征在于，所述變形部分(124)、所述第一接觸部分(124)和所述第二接觸部分(128)中的至少一個(gè)包括彎曲的長(zhǎng)形金屬條。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的彈簧元件(110)，其特征在于，所述變形部分(124)關(guān)于中心點(diǎn)(p)點(diǎn)對(duì)稱或關(guān)于布置在所述第一接觸部(116)與所述第二接觸部(118)之間的中心軸線(a)鏡面對(duì)稱。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的彈簧元件(110)，其特征在于，所述變形部分(124)基本為s形或c形。

10.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的彈簧元件(110)，其特征在于，進(jìn)一步包括由第三材料制成并涂布所述導(dǎo)電涂層(142)的至少部分的保護(hù)性涂層(144)，所述第三材料不同于所述第二金屬材料。

11.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的彈簧元件(110)，其特征在于，用所述第二金屬材料電鍍由所述第一金屬材料制成的芯部。

12.一種功率半導(dǎo)體模塊(200)，其特征在于，包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的至少一個(gè)彈簧元件(110)。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的功率半導(dǎo)體模塊(200)，其特征在于，所述彈簧元件(110)形成用于控制所述功率半導(dǎo)體模塊(200)的控制路徑的一部分。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率半導(dǎo)體模塊(200)，其特征在于，所述彈簧元件(110)具有預(yù)定義的電阻率并且被配置成用作所述控制路徑中的外部柵極電阻器。

15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的功率半導(dǎo)體模塊(200)，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本公開涉及一種彈簧元件(110)。彈簧元件(110)包括具有第一接觸部(110)的第一接觸部分(126)和具有第二接觸部(118)的第二接觸部分(128)，其中彈簧元件(110)適于將彈簧力(F<subgt;S</subgt;)施加到第一接觸部分(126)和第二接觸部分(128)上。彈簧元件(110)包括由第一材料制成的芯部(140)和由第二材料制成的導(dǎo)電涂層(142)，其中該第一材料具有比該第二材料更高的彈性，以便提供彈簧力(F<subgt;S</subgt;)的很大一部分，并且該第二材料具有比該第一材料更高的電導(dǎo)率，以便攜載從第一接觸部(116)流到第二接觸部(118)的電流的很大一部分，或反之亦然。本公開進(jìn)一步涉及一種包括對(duì)應(yīng)的彈簧元件(110)的功率半導(dǎo)體模塊(200)。

技術(shù)研發(fā)人員：F·杜加爾
受保護(hù)的技術(shù)使用者：日立能源有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10