專利名稱：用于大功率半導(dǎo)體構(gòu)件的控制接頭接觸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制接頭接觸裝置，用于對優(yōu)選至少一個(gè)大功率半導(dǎo)體模塊的大 功率半導(dǎo)體構(gòu)件的控制接頭的進(jìn)行壓力接觸導(dǎo)通。大功率半導(dǎo)體構(gòu)件的這種控制接觸裝置 例如由 DE 10 2004 050 588A1、DE 10 2006 034 964B3 和 DE 10 2007 010 883A1 有所公開。
背景技術(shù)：
先前提到的出版文獻(xiàn)公開了大功率半導(dǎo)體構(gòu)件在大功率半導(dǎo)體模塊或者圓片單 元內(nèi)的布置方案，其中，在大功率半導(dǎo)體構(gòu)件的上方設(shè)置有成型體，該成型體在控制接頭的 區(qū)域內(nèi)具有帶反支承的凹口。接觸裝置本身由接觸彈簧組成，該接觸彈簧在與控制接頭接 觸導(dǎo)通的端部上具有銷狀的凸起部并此外在另一端部上具有借助金屬成型件形成的插接 連接件，該插接連接件具有用于在另一端部上進(jìn)行外部連接的連接線纜。接觸裝置為此具 有絕緣材料套筒，該絕緣材料套筒具有設(shè)置于其中的接觸彈簧，其中，絕緣材料套筒此外具 有卡位凸鼻，該卡位凸鼻與成型體的反支承共同形成扣合卡位連接件。接觸裝置的這種構(gòu) 造方案的缺點(diǎn)是該構(gòu)造方案具有很大的結(jié)構(gòu)高度并因此不能設(shè)置在某些緊湊式的大功率 半導(dǎo)體模塊或者圓片單元內(nèi)。此外，由DE 10 2006 034 964B3公開了一種具有大功率半導(dǎo)體構(gòu)件的大功率半 導(dǎo)體模塊，其中，大功率半導(dǎo)體模塊具有絕緣材料殼體并且在該絕緣材料殼體內(nèi)設(shè)置有帶 連接線纜的連接裝置用的側(cè)向設(shè)置的凹口。由DE 10 2007 010 883A1公開了一種具有大功率半導(dǎo)體模塊和電路載體的大功 率半導(dǎo)體系統(tǒng)。該大功率半導(dǎo)體系統(tǒng)具有基板和連接元件，其中，連接元件從殼體垂直弓I出 并固定在該殼體上。連接元件可以構(gòu)成為壓力觸點(diǎn)或者構(gòu)成為插接觸點(diǎn)。該現(xiàn)有技術(shù)具有大功率半導(dǎo)體構(gòu)件的控制接頭之間的釬焊連接件以及不同類型 的由彈簧加載的壓力接觸導(dǎo)通件。該現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是，不同類型的由彈簧加載壓力接觸 導(dǎo)通件使大功率半導(dǎo)體模塊的制造非常復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于如下任務(wù)，S卩，完成一種大功率半導(dǎo)體模塊中的大功率半導(dǎo)體構(gòu)件用 的控制接頭接觸裝置的布置，該布置可以廣泛使用、確保持續(xù)可靠的電接觸、簡單的裝配以 及作為最后的裝配步驟對大功率半導(dǎo)體構(gòu)件的控制接頭施加壓力接觸。依據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過權(quán)利要求1特征的措施得以解決。優(yōu)選的實(shí)施方式在從 屬權(quán)利要求中進(jìn)行介紹。本發(fā)明的基本設(shè)想由一種具有至少一個(gè)受控制的大功率半導(dǎo)體構(gòu)件的大功率半 導(dǎo)體模塊出發(fā)，該功率半導(dǎo)體模塊例如是晶閘管或者晶體管。每個(gè)大功率半導(dǎo)體構(gòu)件都具 有控制接頭，該控制接頭由大功率半導(dǎo)體模塊外面的信號來控制。大功率半導(dǎo)體模塊內(nèi)的大功率半導(dǎo)體構(gòu)件依據(jù)本發(fā)明的布置在這種情況下具有控制接頭接觸裝置，該控制接頭接觸裝置具有帶第一凹口和第二凹口的多件式絕緣材料 體。在絕緣材料體內(nèi)部設(shè)置有用于對大功率半導(dǎo)體構(gòu)件進(jìn)行控制接頭接觸導(dǎo)通的接觸裝 置。該接觸裝置構(gòu)成為帶銷狀凸起部的接觸彈簧，該銷狀凸起部穿過第一凹口并在控制接 頭處接觸導(dǎo)通大功率半導(dǎo)體構(gòu)件。連接裝置以平行于大功率半導(dǎo)體構(gòu)件可穿過第二凹口插接的方式來設(shè)置。接觸裝 置與連接裝置之間設(shè)置有球形的金屬成型體。通過例如呈銷狀構(gòu)成的連接裝置穿過第二凹 口的插接，向球形的金屬成型體施加壓力，由此將球形的金屬成型體下壓并且使接觸裝置 的接觸彈簧偏置?？刂平宇^接觸裝置的這種構(gòu)成方案的優(yōu)點(diǎn)是，接觸裝置的接觸彈簧在最 后的裝配步驟中才發(fā)生偏置并因此避免裝配期間在接觸彈簧偏置的情況下使大功率半導(dǎo) 體構(gòu)件運(yùn)動(dòng)，從而在大功率半導(dǎo)體模塊的使用壽命期間保證恒定的壓力導(dǎo)入并因此保證大 功率半導(dǎo)體構(gòu)件控制接頭電可靠的接觸導(dǎo)通。連接裝置的一種優(yōu)選構(gòu)造方案在一端上具有如下構(gòu)成的收縮部，使基本上呈銷狀 構(gòu)成的連接裝置形狀配合置于呈球形構(gòu)成的金屬成型體上。對此的原因是，接觸裝置、金屬 成型體以及連接裝置相互導(dǎo)電連接。為保證可靠的導(dǎo)電連接，這些部件必須形狀配合相互 連接并由導(dǎo)電材料組成，例如由鋁、銀或者銅或者其他導(dǎo)電材料組成。此外需要注意的是， 連接裝置與金屬成型體以及金屬成型體與接觸裝置之間的接觸部位上保證足夠的表面質(zhì) 量。此外，對于可靠的導(dǎo)電接觸需要注意的是，不存在粗糙的接觸部位，或者在接觸部位之 間不存在污物。此外，控制接頭接觸裝置具有由第一分體和第二分體組成的多件式的絕緣材料 體。在絕緣材料體內(nèi)部設(shè)置有接觸裝置、球形金屬成型體和連接裝置，該連接裝置穿過第二 凹口從第一分體伸出，用以為產(chǎn)生電接觸導(dǎo)通進(jìn)行外部連接。第二分體起到封閉絕緣材料 體的蓋的作用并通過轉(zhuǎn)動(dòng)卡位連接件設(shè)置在第一分體上。連接裝置具有套筒，該套筒朝向 絕緣材料體的方向在殼面上變細(xì)并穿過凹口伸入第一分體內(nèi)，使連接裝置與大功率半導(dǎo)體 模塊絕緣。套筒可以通過以塑料注塑制成的連接裝置來替代。本發(fā)明的多件式絕緣材料體在第二分體上具有凹進(jìn)部和栓，用以固定絕緣材料 體。這樣構(gòu)成的凹進(jìn)部對旁側(cè)方向上的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行界定，并且栓反作用于絕緣材料體的旋轉(zhuǎn) 并且還防止第二分體由于振動(dòng)而自行與第一分體松開。


現(xiàn)借助圖1至圖4的實(shí)施例對依據(jù)本發(fā)明的設(shè)想進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1示出依據(jù)本發(fā)明的控制接頭接觸裝置的剖面圖；圖2示出依據(jù)本發(fā)明的控制接頭接觸裝置的立體圖；圖3示出依據(jù)本發(fā)明的控制接頭接觸裝置的容納體的前視圖；圖4示出具有依據(jù)本發(fā)明的控制接頭接觸裝置的大功率半導(dǎo)體構(gòu)件的剖面圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出依據(jù)本發(fā)明的控制接頭接觸裝置的剖面圖?？刂平宇^接觸裝置具有由第 一分體21和第二分體22組成的多件式的絕緣材料體20。第一分體21和第二分體22通過 轉(zhuǎn)動(dòng)卡位連接件221設(shè)置。第二分體22還具有凹進(jìn)部223和栓222，凹進(jìn)部223和栓222
4設(shè)置在背向第一分體21的側(cè)20上，以便使絕緣材料體20在大功率半導(dǎo)體模塊1的容納處 內(nèi)部在旁側(cè)方向上不發(fā)生推移以及反作用于絕緣材料體20的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。絕緣材料體20具 有第一凹口 31和第二凹口 32。絕緣材料體20的內(nèi)部設(shè)置有接觸裝置40，該接觸裝置40 具有帶銷狀凸起部42的接觸彈簧41，接觸彈簧41穿過第一絕緣材料體的第一凹口 31凸起 并在控制接頭12處接觸導(dǎo)通具有所要連接的負(fù)載電流用的其他主接頭13的大功率半導(dǎo)體 構(gòu)件。此外，連接裝置60以平行于大功率半導(dǎo)體構(gòu)件11并可穿過第二凹口 32插接的方式 來設(shè)置。金屬成型體50設(shè)置在銷狀的連接裝置60與球形的接觸裝置40之間并與連接裝 置60以及接觸裝置40導(dǎo)電連接。連接裝置60在一端上具有用于與金屬成型體50接觸導(dǎo) 通的收縮部61，在相對端上具有用于外部連接的容納體62。收縮部61形狀配合地置于金 屬成型體50上并且金屬成型體50形狀配合地置于接觸裝置40上。連接裝置60通過塑料 制成的套筒23與環(huán)境絕緣。容納體62具有帶防扭轉(zhuǎn)件622的連接元件621，用于進(jìn)行外部 連接。此外，套筒23的殼面朝向絕緣材料體20的方向變細(xì)，套筒23上面例如可以設(shè)置外 螺紋，用于將套筒23例如固定在大功率半導(dǎo)體模塊1的冷卻體內(nèi)(參見圖4)。圖2示出依據(jù)本發(fā)明的控制接頭接觸裝置2的立體圖。該控制接頭接觸裝置2由 第一分體21和第二分體22組成，其中，絕緣材料體20具有第二凹口 32，帶套筒23的連接 裝置60 (參見圖1)伸入該第二凹口 32中。此外，套筒23朝向絕緣材料體20的方向外周 變細(xì)，套筒23上面例如可以設(shè)置外螺紋，用于將連接裝置60(參見圖1)例如固定在大功率 半導(dǎo)體模塊1的冷卻體內(nèi)。第二分體22具有凹進(jìn)部223和栓222，凹進(jìn)部223和栓222設(shè) 置在背向第一分體21的側(cè)20上。凹進(jìn)部223將絕緣材料體20在旁側(cè)方向上固定在大功 率半導(dǎo)體模塊1 (參見圖4)的容納處內(nèi)，并且栓222固定絕緣材料體20，以便反作用于絕緣 材料體的旋轉(zhuǎn)。圖3示出依據(jù)本發(fā)明的控制接頭接觸裝置2容納體62的前視圖。容納體62設(shè)置 在帶套筒23的連接裝置60 (參見圖1)的背向絕緣材料體20側(cè)上，容納體62具有用于外 部連接的連接元件621和與確定的接頭相配合的防扭轉(zhuǎn)件622。圖4示出帶有依據(jù)本發(fā)明的控制接頭接觸裝置的大功率半導(dǎo)體構(gòu)件的剖面圖?？?制接頭接觸裝置2設(shè)置在用作冷卻裝置以及電位傳遞機(jī)構(gòu)的大功率半導(dǎo)體模塊1的分體內(nèi) 部，以便接觸導(dǎo)通大功率半導(dǎo)體構(gòu)件11的控制接頭12 (參見圖1)?？刂平宇^接觸裝置2的 多件式絕緣材料體20 (參見圖1)必須在大功率半導(dǎo)體模塊1的分體彼此固定之前裝入用 于控制接頭接觸裝置2的容納處內(nèi)。具有套筒23 (參見圖1)的連接裝置60 (參見圖1)應(yīng) 當(dāng)在大功率半導(dǎo)體模塊1裝配之后才旋入分體內(nèi)并由此通過金屬成型體50(參見圖1)使 接觸裝置40 (參見圖1)的接觸彈簧41 (參見圖1)偏置，以便在大功率半導(dǎo)體模塊1的使 用壽命期間保證壓力恒定的導(dǎo)入并因此保證大功率半導(dǎo)體構(gòu)件11的控制接頭12電可靠的
接觸導(dǎo)通。
附圖標(biāo)記
1大功率半導(dǎo)體模塊
2控制接頭接觸裝置
11大功率半導(dǎo)體構(gòu)件
12控制接頭
13主接頭
20絕緣材料體
21第一分體
22第二分體
221轉(zhuǎn)動(dòng)卡位連接件
222栓
223凹進(jìn)部
23套筒
31第一凹口
32第二凹口
40接觸裝置
41接觸彈簧
42銷狀凸起部
50金屬成型體
60連接裝置
61收縮部
62容納體
621連接元件
622防扭轉(zhuǎn)件。
權(quán)利要求
控制接頭接觸裝置(2)，用于對大功率半導(dǎo)體模塊(1)內(nèi)的大功率半導(dǎo)體構(gòu)件(11)的控制接頭進(jìn)行接觸導(dǎo)通，其中，與所述大功率半導(dǎo)體構(gòu)件(11)保持間距地設(shè)置有絕緣材料體(20)，所述絕緣材料體(20)具有第一凹口(31)和第二凹口(32)，具有至少一個(gè)用于對所述大功率半導(dǎo)體構(gòu)件(11)的進(jìn)行控制接頭接觸導(dǎo)通的接觸裝置(40)，其中，所述接觸裝置(40)被設(shè)置用于布置在所述絕緣材料體(20)內(nèi)并具有銷狀的凸起部(42)，所述銷狀的凸起部(42)穿過所述第一凹口(31)并接觸導(dǎo)通所述大功率半導(dǎo)體構(gòu)件(11)，并且其中，在所述接觸裝置(40)與所述連接裝置(60)之間設(shè)置有金屬成型體(50)，其中，所述連接裝置(60)以平行于所述大功率半導(dǎo)體構(gòu)件(11)能穿過所述第二凹口(32)插接的方式來設(shè)置并能與所述金屬成型體(50)導(dǎo)電連接。
2.按權(quán)利要求1所述的控制接頭接觸裝置(2)，其中，所述金屬成型體(50)呈球形地 構(gòu)造，并且所述連接裝置(60)呈銷狀地構(gòu)造有收縮部(61)。
3.按權(quán)利要求1和2所述的控制接頭接觸裝置(2)，其中，所述連接裝置(60)在一端 上具有用于與所述金屬成型體(60)接觸導(dǎo)通的所述收縮部(61)，在相對端上具有用于外 部連接的容納體(62)，并且所述連接裝置(60)至少部分通過套筒(23)電絕緣。
4.按權(quán)利要求1至3所述的控制接頭接觸裝置(2)，其中，所述連接裝置(60)的所述 套筒(23)同樣穿過所述第二凹口(32)伸入第一分體(21)內(nèi)。
5.按權(quán)利要求1所述的控制接頭接觸裝置(2)，其中，所述絕緣材料體(20)由第一分 體(21)和第二分體(22)多件式地構(gòu)成，所述第一分體(21)和所述第二分體(22)彼此通 過轉(zhuǎn)動(dòng)卡位連接件(221)來設(shè)置。
6.按權(quán)利要求1和5所述的控制接頭接觸裝置(2)，其中，所述第二分體(22)具有凹 進(jìn)部(224)和栓(222)，以便將多件式的所述絕緣材料體(20)在旁側(cè)方向上固定在所述大 功率半導(dǎo)體模塊(1)內(nèi)以及反作用于所述絕緣材料體(20)的旋轉(zhuǎn)。
7.按權(quán)利要求1所述的控制接頭接觸裝置(2)，其中，所述接觸裝置(40)構(gòu)成為具有 接觸銷的螺旋彈簧。
8.按權(quán)利要求1所述的控制接頭接觸裝置(2)，其中，所述連接裝置(60)、所述金屬成 型體(50)和所述接觸裝置(40)與所述大功率半導(dǎo)體構(gòu)件(11)導(dǎo)電連接并由導(dǎo)電材料組 成。
9.按權(quán)利要求1和8所述的控制接頭接觸裝置(2)，其中，所述連接裝置(60)的所述 收縮部(61)形狀配合地置于所述金屬成型體(50)上，以及所述金屬成型體(50)形狀配合 地置于所述接觸裝置(40)上。
10.按權(quán)利要求1所述的控制接頭接觸裝置(2)，其中，所述控制接頭接觸裝置(2)設(shè) 置在具有至少一個(gè)大功率半導(dǎo)體構(gòu)件(11)的大功率半導(dǎo)體模塊(1)的冷卻體內(nèi)部。
全文摘要
用于大功率半導(dǎo)體構(gòu)件的控制接頭接觸裝置，用于對其控制接頭進(jìn)行接觸導(dǎo)通，其中，與大功率半導(dǎo)體構(gòu)件保持間距地設(shè)置有絕緣材料體，該絕緣材料體具有第一凹口和第二凹口，具有至少一個(gè)用于對大功率半導(dǎo)體構(gòu)件進(jìn)行控制接頭接觸導(dǎo)通的接觸裝置，其中，接觸裝置被設(shè)置用于布置在絕緣材料體內(nèi)并具有銷狀的凸起部，該銷狀的凸起部穿過第一凹口并接觸導(dǎo)通大功率半導(dǎo)體構(gòu)件，以及在接觸裝置與連接裝置之間具有金屬成型體，其中，連接裝置以平行于大功率半導(dǎo)體構(gòu)件可穿過第二凹口插接的方式來設(shè)置并可與金屬成型體導(dǎo)電連接。該布置可以廣泛使用、確保持續(xù)可靠的電接觸、簡單的裝配以及作為最后的裝配步驟對大功率半導(dǎo)體構(gòu)件的控制接頭施加壓力接觸。
文檔編號H01L23/48GK101924086SQ201010199939
公開日2010年12月22日 申請日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月9日
發(fā)明者安德里亞斯·塞德勒, 弗蘭克·埃伯斯貝格爾 申請人:賽米控電子股份有限公司