本實用新型涉及一種功率半導(dǎo)體模塊裝置，具有半導(dǎo)體組件和兩個散熱器，以及具有將半導(dǎo)體組件固定地定位在散熱器處的至少一個緊固件，其中，半導(dǎo)體組件具有帶有第一熱接觸面的下側(cè)面，并且其中，第一散熱器具有帶有第二熱接觸面的上側(cè)面，并且其中，半導(dǎo)體組件具有帶有第三熱接觸面的上側(cè)面，并且其中，第二散熱器具有帶有第四熱接觸面的下側(cè)面。

背景技術(shù)：

為了通過電負(fù)載控制電流，常常使用交流電調(diào)節(jié)器或三相電流調(diào)節(jié)器。在交流電調(diào)節(jié)器中，電的功率部分組件位于兩個饋電線路中的一個中。在三相電流調(diào)節(jié)器中，電的功率部分組件位于三個饋電線路中的兩個中又或者全部三個中。電的功率部分組件通常由反并聯(lián)連接的半導(dǎo)體組件構(gòu)成。

由半導(dǎo)體元件以及由不同的如盤、板或類似物的平的組件構(gòu)成的組合被稱作半導(dǎo)體組件，所述組件在半導(dǎo)體元件的兩個側(cè)面中的一個上與其接觸。半導(dǎo)體元件能夠例如是晶閘管、反向阻斷絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)或類似物。在平的組件和半導(dǎo)體之間、以及在平的組件彼此之間的接觸能夠是材料配合的和/或力配合的。

在電流控制器中，在半導(dǎo)體組件中產(chǎn)生電的功率損耗，其加熱半導(dǎo)體組件，并且在沒有相應(yīng)的散熱的情況下會導(dǎo)致過熱引起的半導(dǎo)體組件的損壞。半導(dǎo)體組件的散熱能夠經(jīng)由兩個平的側(cè)面中的一個或也經(jīng)由兩個平的側(cè)面實現(xiàn)。經(jīng)由兩個平的側(cè)面的散熱也被稱作雙側(cè)散熱，并且相對于僅經(jīng)由一個平的側(cè)面的散熱具有的優(yōu)點是，在功率半導(dǎo)體的相同的溫度升高的情況下，能夠大約導(dǎo)出雙倍數(shù)量的電損耗。因此，雙側(cè)散熱比單側(cè)散熱允許半導(dǎo)體組件的約兩倍的效用。在雙側(cè)散熱中，半導(dǎo)體組件經(jīng)由兩個平的側(cè)面排出在散熱器處的熱量，該散熱器通常由實心的材料、優(yōu)選鋁或銅構(gòu)成。散熱器能夠附加地配備有用于擴大表面的、例如是散熱片的裝置，以便改進(jìn)在周圍的散熱。此外，散熱體和散熱器的概念的使用意義相同。

半導(dǎo)體組件的功率優(yōu)化的熱傳遞和由此的盡可能少的發(fā)熱隨后能夠?qū)崿F(xiàn)，當(dāng)在半導(dǎo)體組件和散熱器之間實現(xiàn)更小的接觸熱阻時。在此，在半導(dǎo)體組件上施加機械的壓力，其中，散熱器設(shè)有相應(yīng)的構(gòu)造的裝置。在此要考慮的是，接觸熱阻隨著壓力增加而降低，這導(dǎo)致了追求高的壓力。這樣施加壓力因此與半導(dǎo)體組件的高的機械的壓力負(fù)載相連。為了避免機械的損傷，同時也為了保證在接觸面中均勻的熱傳遞，機械的壓力必須盡可能均勻地施加在兩個半導(dǎo)體組件上。這導(dǎo)致了，接觸面必須平整地實施在半導(dǎo)體組件處和散熱器處。

因為半導(dǎo)體組件由厚度不同的多個平的元件構(gòu)成，且該厚度常常具有不可避免的公差，半導(dǎo)體組件的總厚度也同樣地具有公差。如果由相應(yīng)的實心材料構(gòu)成的散熱器具有相應(yīng)的最小的可塑性，則由于兩個半導(dǎo)體組件的厚度不同而很難或不可能同時對兩個半導(dǎo)體組件施加均勻的壓力。由于該原因，在兩個散熱器的一個中常常配置機械的阻尼部，例如裝配凹槽。替選地，兩個散熱器中的一個兩件式地實施，其中，兩個部分隨后與靈活的連接部、例如扁銅接頭互相導(dǎo)電地連接，因為通常散熱器也用于將電流傳導(dǎo)給半導(dǎo)體組件。

對此，從DE 100 22 341 B4中已知一種電功率模塊，其具有兩個電的反向并聯(lián)連接的半導(dǎo)體元件并且具有至少一個用于排出半導(dǎo)體元件的損耗熱量的散熱器。此外，該電功率模塊具有兩個電的并且導(dǎo)熱的軌道，在軌道之間，兩個半導(dǎo)體元件經(jīng)由壓力接觸夾緊。

從E 10 2006 045 696 B3中已知一種電功率模塊，其具有兩個電反向并聯(lián)連接的半導(dǎo)體元件并且具有至少兩個導(dǎo)電的軌道，在軌道之間，半導(dǎo)體元件經(jīng)由壓力接觸夾緊。電功率模塊提出，在位于與兩個半導(dǎo)體元件接觸的區(qū)域之間的中間區(qū)域中的至少一個軌道具有兩個第一凹槽，其從軌道的彼此對置的側(cè)在到相應(yīng)另外的側(cè)的方向上直到經(jīng)過兩側(cè)之間的中心地延伸，其中凹槽如下地互相布置，即軌道的剩余部分在凹槽之間形成接片。

從已知解決方案的現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)的缺點在于，這些解決方案需要很高的構(gòu)造耗費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本實用新型的目的在于提出一種功率半導(dǎo)體模塊裝置，其提供一種很簡單的構(gòu)造。

根據(jù)本實用新型，該目的通過功率半導(dǎo)體模塊裝置實現(xiàn)。

根據(jù)本實用新型，該目的通過一種功率半導(dǎo)體模塊裝置實現(xiàn)，其具有半導(dǎo)體組件和兩個散熱器，以及具有將半導(dǎo)體組件固定地定位在散熱器處的至少一個緊固件，其中，半導(dǎo)體組件具有帶有第一熱接觸面的下側(cè)面，并且其中，第一散熱器具有帶有第二熱接觸面的上側(cè)面，并且其中，半導(dǎo)體組件具有帶有第三熱接觸面的上側(cè)面，并且其中，第二散熱器具有帶有第四熱接觸面的下側(cè)面。本實用新型的特征在于，緊固件設(shè)計為夾緊螺栓(11)，夾緊螺栓安置在第一彈性元件單元(12)中。

根據(jù)本實用新型，使用夾緊螺栓和彈性元件單元，以便同時且均勻地給兩個半導(dǎo)體組件施加壓力。彈性元件單元能夠是具有相應(yīng)的彈性常數(shù)的合適的軟的壓板。其也能夠由硬的壓板和以堆疊的彈性墊圈形式的彈簧組組成。同樣地，由軟的壓板和彈簧組構(gòu)成的組合也是可行的。力和由此在兩個半導(dǎo)體組件上的壓力能夠利用認(rèn)知彈性元件單元的彈性常數(shù)和夾緊螺栓的螺距而通過固定數(shù)量的旋轉(zhuǎn)以及部件、無需另外的輔助工具就進(jìn)行施加。

與此相反，在迄今為止的解決方案中需要高耗費的生產(chǎn)工具，以實現(xiàn)各個彈簧組的相同的應(yīng)力。在此設(shè)置的單元的生產(chǎn)是簡單的，并且利用少耗費的生產(chǎn)工具就能實現(xiàn)，同樣地，半導(dǎo)體組件的更換在維修情況中也能夠簡單地進(jìn)行。

在此提出的解決方案的特征在于非常簡單的夾緊裝置，其使用明顯更少的材料成本。此外，生產(chǎn)過程非常簡單，并且借助于少量的生產(chǎn)投資就能實現(xiàn)。制造能夠因此成本節(jié)約地實現(xiàn)。

此外，關(guān)于要求的在半導(dǎo)體組件上平均的壓力施加必須沒有限制。維修理念，如在如今常常要求的那樣，能夠因此同樣簡單地進(jìn)行。由于半導(dǎo)體組件的平均的壓力施加，總的功率半導(dǎo)體組件的提高的穩(wěn)健性提高了設(shè)備的壽命，并因此減少了故障，故障的排除會產(chǎn)生成本。

根據(jù)本實用新型的理念的改進(jìn)方案能夠在于，第一彈性元件單元以彈性墊圈的形式設(shè)計。在此提出，夾緊螺栓首先通過彈性墊圈，隨后通過墊片進(jìn)入隔離套，并且通過第二彈性元件單元引導(dǎo)，在其穿過第二散熱器之前，到達(dá)半導(dǎo)體組件和第一散熱器。

在根據(jù)本實用新型的理念的另外的改進(jìn)方案中能夠提出，夾緊螺栓通過隔離套引導(dǎo)。隔離套對于壓力施加的機械的任務(wù)不是必要的。其以如下的方式僅僅保證了電的功能，即其通過導(dǎo)電的夾緊螺栓避免了兩個主要導(dǎo)體組件的短路。

在根據(jù)本實用新型的另外的理念的特定設(shè)計方案中能夠提出，夾緊螺栓通過第二彈性元件單元引導(dǎo)。第二彈性元件單元能夠具有平的壓力面，其對于半導(dǎo)體組件在中心放置。由此實現(xiàn)在平均的壓力分布上將中心的力引入到半導(dǎo)體組件的接觸面處。

在根據(jù)本實用新型的理念的另外特定的改進(jìn)方案中能夠提出，第二彈性元件單元設(shè)計為壓板。力和因此在兩個半導(dǎo)體組件上的壓力能夠利用認(rèn)知彈性元件單元的彈性常數(shù)和夾緊螺栓的螺距而通過固定數(shù)量的旋轉(zhuǎn)以及部件、無需另外的輔助工具就進(jìn)行施加。彈性結(jié)構(gòu)因此兩件式地配置，并且能夠基于彈性常數(shù)適配相應(yīng)的功率半導(dǎo)體模塊裝置。

在本實用新型的另外的理念的特定設(shè)計方案中能夠提出，壓板設(shè)計為U形，并且具有兩個支臂和一個過渡區(qū)域，其中，夾緊螺栓由壓板的過渡區(qū)域引導(dǎo)。壓板的這種特定的配置實現(xiàn)了具有小的結(jié)構(gòu)高度的功率半導(dǎo)體模塊裝置。

在根據(jù)本實用新型的理念的另外特定的改進(jìn)方案中能夠提出，壓板的過渡區(qū)域布置在第二散熱器內(nèi)部的凹部中。該布置導(dǎo)致功率半導(dǎo)體模塊裝置的小的結(jié)構(gòu)高度。

在根據(jù)本實用新型的理念的另外特定的改進(jìn)方案中能夠提出，第二散熱器具有兩個散熱元件，其通過接片互相連接。第二散熱器優(yōu)選地設(shè)有雙接片，以便能夠在兩個半導(dǎo)體組件的結(jié)構(gòu)高度方面補償公差，無需阻礙平均的壓力分布。

根據(jù)本實用新型的功率半導(dǎo)體模塊裝置具有帶有下側(cè)面的半導(dǎo)體組件，其作為第一熱接觸面。在半導(dǎo)體組件的下側(cè)面處布置有優(yōu)選具有散熱片的第一散熱器和上側(cè)面，其作為第二熱接觸面。半導(dǎo)體組件的第一熱接觸面位于第一散熱器的第二熱接觸面處。圍繞半導(dǎo)體組件能夠構(gòu)造殼體框架。在殼體框架上方布置有第二散熱器，其優(yōu)選具有兩個散熱元件，其經(jīng)由至少一個接片、優(yōu)選雙接片互相連接，其中，半導(dǎo)體組件具有帶有第三熱接觸面的上側(cè)面，并且其中，第二散熱器具有帶有第四熱接觸面的下側(cè)面。由半導(dǎo)體組件、殼體框架和兩個散熱器構(gòu)成的布置通過夾緊裝置位置固定地互相固定。夾緊裝置具有夾緊螺栓，其由第一彈性元件單元、例如彈性墊圈引導(dǎo)。此外，夾緊螺栓能夠通過墊片、隔離套和第二彈性元件單元引導(dǎo)。第二彈性元件單元在此能夠設(shè)計為壓板。如此裝備的夾緊螺栓通過第二散熱器和半導(dǎo)體組件旋入到第一散熱器中。

附圖說明

本實用新型另外的優(yōu)點和實施方式接下來根據(jù)實施例以及依據(jù)附圖詳細(xì)地闡述。

在此示意性地示出：

圖1以分解圖示出根據(jù)本實用新型的功率半導(dǎo)體模塊裝置；

圖2以立體圖示出根據(jù)圖1在組裝狀態(tài)下的根據(jù)本實用新型的功率半導(dǎo)體模塊裝置；

圖3以截面圖示出根據(jù)圖1和圖2的、根據(jù)本實用新型的功率半導(dǎo)體模塊裝置；

圖4以立體圖示出第一散熱器的實施例；

圖5以立體圖示出第二散熱器的實施例；

圖6以俯視圖示出根據(jù)圖5的散熱器；

圖7以立體圖示出第二彈性元件單元。

具體實施方式

圖1示出了根據(jù)本實用新型的功率半導(dǎo)體模塊裝置。根據(jù)本實用新型的功率半導(dǎo)體模塊裝置具有帶有下側(cè)面2的半導(dǎo)體組件1，下側(cè)面作為第一熱接觸面。在半導(dǎo)體組件1的下側(cè)面2處布置有第一散熱器3，其優(yōu)選具有散熱片4和上側(cè)面5，上側(cè)面作為第二熱接觸面。半導(dǎo)體組件1的第一熱接觸面位于第一散熱器3的第二熱接觸面處。圍繞半導(dǎo)體組件1能夠構(gòu)造殼體框架6。在殼體框架6的上方布置有第二散熱器7，其優(yōu)選具有兩個散熱元件8，9，其經(jīng)由至少一個接片10、優(yōu)選雙接片互相連接，其中，半導(dǎo)體組件(1)具有帶有第三熱接觸面的上側(cè)面(2a)，并且其中，第二散熱器(7)具有帶有第四熱接觸面的下側(cè)面(7a)。這種由半導(dǎo)體組件1、殼體框架6和兩個散熱器3，7構(gòu)成的布置通過夾緊裝置而位置固定地彼此固定。

夾緊裝置具有夾緊螺栓11，其通過第一彈性元件單元12、例如彈性墊圈來引導(dǎo)。此外，夾緊螺栓11能夠通過墊片13、隔離套14和第二彈性元件單元15引導(dǎo)。第二彈性元件單元15在此能夠設(shè)計為壓板。如此裝備的夾緊螺栓11通過第二散熱器7和半導(dǎo)體組件1旋入到第一散熱器3中。

圖2和圖3示出了在組裝狀態(tài)下的根據(jù)本實用新型的功率半導(dǎo)體模塊裝置。圖2和圖3示出了夾緊螺栓11，其通過第一彈性元件單元12、例如彈性墊圈引導(dǎo)。此外，夾緊螺栓11能夠通過墊片13、隔離套14和以壓板的形式的第二彈性元件單元15來引導(dǎo)。如此裝備的夾緊螺栓11通過第二散熱器7和半導(dǎo)體組件1旋入到第一散熱器3中。

圖4示出了第一散熱器3的實施例。第一散熱器3能夠設(shè)有散熱片4，并且優(yōu)選具有兩個銑出的平面區(qū)域，其對應(yīng)于第二熱接觸或上側(cè)面5，并且接納半導(dǎo)體元件，并且固定在其位置上。

圖5示出了第二散熱器7的實施例。第二散熱器7優(yōu)選具有兩個方形構(gòu)造的散熱元件8，9，其經(jīng)由接片、尤其是雙接片互相連接。

圖6以俯視圖示出了具有接片10的散熱器7。

在圖7中以壓板的形式示出了用于第二彈性元件單元15的實施例。壓板優(yōu)選構(gòu)造為方形的，并且優(yōu)選地在中心具有通孔16。

根據(jù)本實用新型的功率半導(dǎo)體模塊裝置的特征在于，能夠確保半導(dǎo)體組件的平均的壓力施加，其中，夾緊裝置具有簡單的操作，并且能夠利用小的材料成本實現(xiàn)。由于半導(dǎo)體組件的平均的壓力施加，總的功率半導(dǎo)體模塊裝置的提高的穩(wěn)健性提高了設(shè)備的壽命，并因此減少了設(shè)備故障，其中，在根據(jù)本實用新型的功率半導(dǎo)體模塊裝置中的維護(hù)能夠簡單地實施。有利的是特別兩件式實施的彈性概念，其具有優(yōu)選以彈性墊圈的形式的第一彈性元件單元和優(yōu)選以壓板形式的第二彈性元件單元。該彈性概念的特征通過變化性得出，其實現(xiàn)了對相應(yīng)的期望的條件的適配。

附圖標(biāo)記列表

1 半導(dǎo)體組件

2 下側(cè)面

2a 上側(cè)面

3 第一散熱器

4 散熱片

5 上側(cè)面

6 殼體框架

7 第二散熱器

7a 下側(cè)面

8 散熱元件

9 散熱元件

10 接片

11 夾緊螺栓

12 第一彈性元件單元

13 墊片

14 隔離套

15 第二彈性元件單元

16 通孔