(57)【要約】      （修正有）【課題】パワー半導体コンポーネント用制御接続の接触装置を提供する。【解決手段】パワー半導体モジュール１のパワー半導体コンポーネント１１の制御接続部と接触するための制御接続の接触装置２であって、絶縁材料体２０がパワー半導体コンポーネント１１からある距離に配置され、かつパワー半導体コンポーネント１１と制御接続接触するための少なくとも１つの接触装置４０を有する第１の凹部３１と第２の凹部３２とを有し、接触装置４０が、絶縁材料体２０に配置されるように意図され、かつ第１の凹部３１を貫通して、パワー半導体コンポーネント１１と接触するピン状の突起部４２を有し、かつ接触装置４０と接続装置６０との間に金属成形体５０を有し、接続装置６０を第２の凹部３２を通して差し込むことができ、かつ金属成形体５０に導電接続することができるように、接続装置６０がパワー半導体コンポーネント１１に対し平行に配置される。【選択図】図１
2010287888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワー半導体モジュール（１）におけるパワー半導体コンポーネント（１１）の制御接続部と接触するための制御接続の接触装置（２）であって、絶縁材料体（２０）が前記パワー半導体コンポーネント（１１）から間隔をおいて配置され、かつ前記パワー半導体コンポーネント（１１）と制御接続接触するための少なくとも１つの接触装置（４０）を有する第１の凹部（３１）と第２の凹部（３２）とを有し、前記接触装置（４０）が、前記絶縁材料体（２０）に配置されるように意図され、かつ前記第１の凹部（３１）を貫通して前記パワー半導体コンポーネント（１１）と接触するピン状の突起部（４２）を有し、かつ前記接触装置（４０）と接続装置（６０）との間に金属成形体（５０）が配置され、前記接続装置（６０）を前記第２の凹部（３２）を通して差し込むことができ、かつ前記金属成形体（５０）に導電接続することができるように、前記接続装置（６０）が前記パワー半導体コンポーネント（１１）に対し平行に配置される、制御接続の接触装置（２）。
【請求項２】
前記金属成形体（５０）が球形であり、前記接続装置（６０）がピンの形態であり、かつ狭窄部（６１）を有する、請求項１に記載の制御接続の接触装置（２）。
【請求項３】
前記接続装置（６０）が、前記金属成形体（５０）と接触するために一方の端部に前記狭窄部（６１）を有し、反対側端部に外部接続用の保持体（６２）を有し、前記接続装置（６０）が、少なくとも部分的にスリーブによって電気絶縁される、請求項１又は２に記載の制御接続の接触装置（２）。
【請求項４】
接続装置（６０）のスリーブ（２３）がまた、前記第２の凹部（３２）を通して第１の部分体（２１）内に突出する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の制御接続の接触装置（２）。
【請求項５】
前記絶縁材料体（２０）が、複数の部分から、互いに転回・掛止接続部（２２１）を介して配置される第１の部分体（２１）及び第２の部分体（２２）から形成される、請求項１に記載の制御接続の接触装置（２）。
【請求項６】
前記第２の部分体（２２）が、複部構成型の絶縁材料体（２０）をパワー半導体モジュール（１）に横方向に固定するために、かつ前記絶縁材料体（２０）の回転に対抗するために、窪部（２２４）とピン（２２２）とを有する、請求項５に記載の制御接続の接触装置（２）。
【請求項７】
前記接触装置（４０）が、接触ピンを有する螺旋ばねの形態である、請求項１に記載の制御接続の接触装置（２）。
【請求項８】
前記接続装置（６０）、前記金属成形体（５０）及び前記接触装置（４０）が、前記パワー半導体コンポーネント（１１）に導電接続され、導電性材料から構成されている、請求項１に記載の制御接続の接触装置（２）。
【請求項９】
前記接続装置（６０）での前記狭窄部（６１）が前記金属成形体（５０）に相互ロックして載置され、前記金属成形体（５０）が前記接触装置（４０）に相互ロックして載置される、請求項８に記載の制御接続の接触装置（２）。
【請求項１０】
少なくとも１つのパワー半導体コンポーネント（１１）を有するパワー半導体モジュール（１）のヒートシンク内に配置される、請求項１に記載の制御接続の接触装置（２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、好ましくは少なくとも１つのパワー半導体モジュールのパワー半導体コンポーネント（半導体素子）の制御接続部と圧力接触するための制御接続の接触装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３からパワー半導体コンポーネント用のような制御接触装置が公知である。特許文献１には、パワー半導体モジュール又はディスクセルのパワー半導体コンポーネントを有する装置が開示されており、この場合、成形体はパワー半導体コンポーネントの上に配置され、制御接続部の領域に支持部を有する凹部を有する。接触装置それ自体は、制御接続部と接触するばね端部にピン状の突起部を有する接触ばねを備え、この接触ばねは、金属成形体によって形成される、他方のばね端部の外部接続用の接続ケーブルとのプラグ接続部をさらに有する。このため、接触装置は、接触ばねが中に配置された絶縁材料スリーブを有し、この場合、絶縁材料スリーブは、成形体の対向支持部と共にスナップ作用・掛止接続を形成するさらに掛止タブを有する。接触装置のこの構成は、接触装置が物理的に大きく、したがって、一部のコンパクトなパワー半導体モジュール又はディスクセルに配置できないという不都合を有する。
【０００３】
さらに、特許文献２には、パワー半導体コンポーネントを有するパワー半導体モジュールが開示されており、この場合、パワー半導体モジュールは、絶縁材料のハウジングと、側面に配置され、かつ接続ケーブルを有する接続装置用のこの絶縁材料のハウジングに設けられる凹部とを有する。
【０００４】
特許文献３には、パワー半導体モジュールと回路マウントとを有するパワー半導体装置が開示されている。パワー半導体装置は、ベースプレートと接続要素とを有し、この場合、接続要素は直角にハウジングから通され、ハウジングに取り付けられる。接続要素は、圧力接触又はプラグ接触の形態とし得る。
【０００５】
従来技術は、パワー半導体コンポーネントの制御接続部の間の半田接合部と、様々な種類のばね荷重の圧力接触部とを有する。従来技術に従う不都合は、様々な種類のばね荷重の圧力接触部のため、パワー半導体モジュールの製造が複雑であることを意味することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＤＥ１０２００４０５０５８８Ａ１
【特許文献２】ＤＥ１０２００６０３４９６４Ｂ３
【特許文献３】ＤＥ１０２００７０１０８８３Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、パワー半導体モジュールのパワー半導体コンポーネント用の制御接続の接触装置の構成を提供する目的に基づいており、この構成は、汎用的に使用することができ、永続的に確実な電気接触を保証し、組み立てが簡単であり、かつ最終の組み立てステップとしてパワー半導体コンポーネントの制御接続用の圧力接触の適用ステップを有する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に従って、この目的は、請求項１の特徴構成によって達成される。好ましい実施形態が、従属請求項に規定されている。
【０００９】
本発明の基本思想は、少なくとも１つの制御されるパワー半導体コンポーネント、例えばサイリスタ又はトランジスタを有するパワー半導体モジュールに基づいている。これらは、各々のパワー半導体コンポーネントにつき１つの制御接続部を有し、その制御接続部は、パワー半導体モジュールの外側からの信号によって駆動される。
【００１０】
パワー半導体モジュールのパワー半導体コンポーネントを有する本発明に従う装置は、この場合、第１の凹部と第２の凹部とを有する複部構成型の絶縁材料体を有する制御接続の接触装置を有する。パワー半導体コンポーネントを制御接続接触するための接触装置は、絶縁材料体内に配置される。接触装置は、第１の凹部を貫通して接触接続部でパワー半導体コンポーネントと接触するピン状の突起部を有する接触ばねの形態である。
【００１１】
接続装置は、第２の凹部を通して差し込むことができるようにパワー半導体コンポーネントに対し平行に配置される。球形の金属成形体は、接触装置と接続装置との間に配置される。例えばピンの形態である接続装置を第２の凹部を貫通させることによって、圧力が球形の金属成形体に対して加えられるので、球形の金属成形体が下方に押圧され、接触装置の接触ばねが付勢される。制御接続の接触装置のこの実施形態は、一定圧力が導入されること、したがって、パワー半導体モジュールの寿命全体にわたってパワー半導体コンポーネントの制御接続部との確実な電気接触が行われることを保証するために、接触装置の接触ばねが、最終の組み立てステップにおいてのみ付勢され、したがって、組み立て工程中に接触ばねが付勢されている際にパワー半導体コンポーネントの移動が回避される利点を有する。
【００１２】
接続装置の好ましい一実施形態は、一方の端部に、本質的にピンの形態の接続装置が球形の金属成形体に相互ロックして（形状拘束的に）載置されるように設計される狭窄部を有する。この理由は、接触装置、金属成形体及び接続装置が、互いに導電結合されるからである。確実な導電性接続を保証するために、構成要素は、相互ロックして互いに接続されなければならず、例えばアルミニウム、銀又は銅の導電性材料から、あるいは他の導電性材料から構成されなければならない。さらに、接続装置と金属成形体との間、同様に金属成形体と接触装置との間の接触点に、十分な表面品質が保証されることを確実にするように、注意を払わなければならない。確実な電気接触を達成するために、接触点の間に接触点の凹凸又は汚染がないことを保証することも必要である。
【００１３】
さらに、制御接続の接触装置は、第１の部分体と第２の部分体とを備える複部構成型の絶縁材料体を有する。接触装置、球形の金属成形体、及び電気接触を行うための外部接続部用の、第１の部分体から第２の凹部を通して突出する接続装置は、絶縁材料体内に配置される。第２の部分体は、絶縁材料体を閉鎖するためのカバーとして機能し、転回・掛止接続部を介して第１の部分体に配置される。接続装置は、外面の絶縁材料体の方向に先細りし、凹部を通して第１の部分体内に突出し、接続装置をパワー半導体モジュールから絶縁するスリーブを有する。スリーブは、プラスチックを使用して射出成形される接続装置で置き換えることができる。
【００１４】
本発明の複部構成型の絶縁材料体は、窪部と、絶縁材料体を第２の部分体に固定するためのピンとを有する。このように形成された窪部は、横方向の移動を制限し、ピンは、絶縁材料体の回転に対抗し、さらに、第２の部分体が、振動のため第１の部分体から自律的に取り外されることを防止する。  
【００１５】
図１〜図４の例示的な実施形態を参照して、本発明の概念についてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に従う制御接続の接触装置の断面図である。
【図２】本発明に従う制御接続の接触装置の３次元図である。
【図３】本発明に従う制御接続の接触装置の保持体の前面図である。
【図４】本発明に従う制御接続の接触装置を有するパワー半導体コンポーネントの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明に従う制御接続の接触装置の断面図を示している。制御接続の接触装置は、第１の部分体（２１）と第２の部分体（２２）とを備える複部構成型の絶縁材料体（２０）を有する。第１の部分体（２１）と第２の部分体（２２）は、転回・掛止接続部（２２１）を介して配置される。さらに、第２の部分体（２２）は、絶縁材料体（２０）がパワー半導体モジュール（１）のホルダ内で横方向に移動できず、絶縁材料体（２０）の回転運動に対抗するように、第１の部分体（２１）の反対側の側面（２０）に配置された窪部（２２３）とピン（２２２）を有する。絶縁材料体（２０）は、第１の凹部（３１）と第２の凹部（３２）とを有する。接触装置（４０）は、絶縁材料体（２０）内に配置され、ピン状の突起部（４２）を有する接触ばね（４１）を有し、この突起部は、第１の絶縁材料体の第１の凹部（３１）を通して突出し、負荷電流を切り替えるための別の主接続部（１３）を有するパワー半導体コンポーネントと制御接続部（１２）で接触する。さらに、接続装置（６０）は、パワー半導体（１１）に対し平行に、かつ第２の凹部（３２）を通して差し込むことができるように配置される。金属成形体（５０）は、ピン状の接続装置（６０）と球形の接触装置（４０）との間に配置され、接続装置（６０）にかつ接触装置（４０）に導電接続される。一方の端部に、接続装置（６０）は、金属成形体（５０）と接触するための狭窄部（６１）を有し、反対側端部に、外部接続部用の保持体（６２）を有する。狭窄部（６１）は、金属成形体（５０）に相互ロックして載置され、金属成形体（５０）は、接触装置（４０）に相互ロックして載置される。接続装置（６０）は、プラスチックから構成されたスリーブ（２３）によって周囲領域から絶縁される。保持体（６２）は、外部接続のために回転防止部（６２２）を有する接続要素（６２１）を有する。さらに、スリーブ（２３）は、絶縁材料体（２０）の方向の外面に先細り部を有し、この先細り部に、一例として、スリーブ（２３）を例えばパワー半導体モジュール（図４の１参照）のヒートシンクに固定するために、雄ねじを配置することができる。
【００１８】
図２は、本発明に従う制御接続の接触装置（２）の３次元図を示している。接触装置は、第１の部分体（２１）と第２の部分体（２２）とを備え、この場合、絶縁材料体（２０）は第２の凹部（３２）を有し、この凹部で、接続装置（図１の６０参照）のスリーブ（２３）が突出する。さらに、スリーブ（２３）は、絶縁材料体（２０）の方向の周辺に先細り部を有し、この絶縁材料体に、例えば、接触装置（図１の６０参照）を例えばパワー半導体モジュール（１）のヒートシンクに固定するために、雄ねじを配置することができる。第２の部分体（２２）は、第１の部分体（２１）の反対側の側面（２０）に配置された窪部（２２３）とピン（２２２）を有する。窪部（２２３）は、パワー半導体モジュール（図４の１参照）のホルダに横方向に絶縁材料体（２０）を固定し、ピン（２２２）は、絶縁材料体の回転に対抗するために絶縁材料体（２０）を固定する。
【００１９】
図３は、本発明に従う制御接続の接触装置（２）の保持体（６２）の前面図を示している。保持体（６２）は、スリーブ（２３）と共に、絶縁材料体（２０）の反対側にある接続装置（図１の６０参照）の側面に配置され、外部接続用の接続要素（６２１）と、特定の接続に適合された回転防止部（６２２）とを有する。
【００２０】
図４は、本発明に従う制御接続の接触装置を有するパワー半導体モジュールの断面図を示している。制御接続の接触装置（２）は、パワー半導体モジュール（１）の部分体内に配置され、部分体は、パワー半導体コンポーネント（１１）の制御接続部（図１の１２参照）と接触するために、冷却装置としてかつ電位伝達手段として使用される。制御接続の接触装置（２）の複部構成型の絶縁材料体（図１の２０参照）は、パワー半導体モジュール（１）の部分体が互いに固定される前に、制御接続の接触装置（２）用のホルダに導入されなければならない。スリーブ（図１の２３参照）を有する接続装置（図１の６０参照）は、パワー半導体モジュール（１）の取り付け後に初めて部分体にねじ込まれるべきであり、それゆえ、一定圧力が導入されること、したがって、パワー半導体モジュール（１）の寿命全体にわたって、パワー半導体コンポーネント（１１）の制御接続部（１２）との確実な電気接触が行われることを保証するために、金属成形体（図１の５０参照）を介して接触装置（図１の４０参照）の接触ばね（図１の４１参照）を付勢する。
【符号の説明】
【００２１】
１  パワー半導体モジュール
２  制御接続の接触装置
１１  パワー半導体コンポーネント
１２  制御接続部
１３  主接続部
２０  絶縁材料体
２１  第１の部分体
２２  第２の部分体
２２１  転回・掛止接続部
２２２  ピン
２２３  窪部
２３  スリーブ
３１  第１の凹部
３２  第２の凹部
４０  接触装置
４１  接触ばね
４２  ピン状の突起部
５０  金属成形体
６０  接続装置
６１  狭窄部
６２  保持体
６２１  接続要素
６２２  回転防止部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2010287888.tif 000006
【外国語明細書】
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