(57)【要約】【課題】端子要素が弾性的にバネ形式で形成されていて、脱落に対して保護されていて、パワー半導体モジュールが容易に製造され得る、パワー半導体モジュールを紹介する。【解決手段】少なくとも１つの端子要素（４、７）が、第１接触装置（７２）と弾性部分（７４）と第２接触装置（７６）とを有する接触バネ（７０）として形成されていること、ハウジング（３）の穴（３０）の第１部分穴（３２）内には中空体（８０）が配置されていて、この中空体（８０）内には接触バネ（７０）の主要な部分が配置されていて接触バネ（７０）の第２接触装置（７６）の方向の脱落に対して保護されていること、及び、この中空体（８０）がハウジング（３）とのスナップロック接続部（８２、８２０、３６０）を有し、ハウジング（３）が接触バネ（７０）の第１接触装置（７２）を通過させるための第２部分穴（３４）を有すること。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（３）と、少なくとも１つの金属性の導体パス（５４）を有する基板（５）と、導体パス（５４）から又は導体パス（５４）上に配置されているパワー半導体素子（６０）の接触面から外部へと通じる少なくとも１つの端子要素（４、７）とを有するパワー半導体モジュール（１）において、
少なくとも１つの端子要素（４、７）が、第１接触装置（７２）と弾性部分（７４）と第２接触装置（７６）とを有する接触バネ（７０）として形成されていること、
ハウジング（３）の穴（３０）の第１部分穴（３２）内には中空体（８０）が配置されていて、この中空体（８０）内には接触バネ（７０）の主要な部分が配置されていて接触バネ（７０）の第２接触装置（７６）の方向の脱落に対して保護されていること、及び、
この中空体（８０）がハウジング（３）とのスナップロック接続部（８２、８２０、３６０）を有し、ハウジング（３）が接触バネ（７０）の第１接触装置（７２）を通過させるための第２部分穴（３４）を有すること
を特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項２】
中空体（８０）が円筒状のベースボディ（８６）を有し、パワー半導体モジュール（１）の内部とは反対側で、ハウジング（３）の穴（３０）の支持部（３８）で位置決めするためのストッパ手段（８６）を有することを特徴とする、請求項１に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項３】
スナップロック接続部（８２、８２０、３６０）が中空体（８０）の複数のロックノーズ（８２）により形成されていて、それらの支持部（３６０）がハウジング（３）の内側の部分により形成されることを特徴とする、請求項１に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項４】
ハウジング（３）の穴（３０）が、ロックノーズ（８２）を通過させるための複数の他の部分穴（３６）を有し、これらの他の部分穴（３６）が第２部分穴（３４）の回りに同心に配置されていることを特徴とする、請求項３に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項５】
中空体（８０）が、接触バネ（７０）の第２接触装置（７６）を通過させるためのスリット状の穴（８４）を有することを特徴とする、請求項１に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項６】
接触バネ（７０）の弾性部分（７４）がコイルスプリングとして形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項７】
第１部分穴（３２）が円錐形状で第２部分穴（３４）へと移行し、これらの両方の穴が互いに一列に並んで配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のパワー半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触バネ（コンタクトスプリング）として形成されている少なくとも１つの端子要素を有する押付接触式（プレッシャコンタクト式）のパワー半導体モジュールに関する。例えば特許文献１から知られているようなパワー半導体モジュールが本発明の出発点である。
【背景技術】
【０００２】
この種のパワー半導体モジュールは、従来技術により、ハウジングと、このハウジング内に配置されていて好ましくは冷却構成部品上に直接的に取り付ける電気絶縁式の少なくとも１つの基板とを有する。この基板の方は絶縁材料ボディを有し、この絶縁材料ボディは、この絶縁材料ボディ上に設けられていて互いに絶縁されている金属性の複数の接続パス（導電トラック）と、これらの接続パス上に設けられていて回路に適してこれらの接続パスと接続されている複数のパワー半導体素子とを備えている。更に周知のパワー半導体モジュールは、外部負荷端子及び外部補助端子用の端子要素（ターミナル要素）と、内部に配置されている接続要素とを有する。パワー半導体モジュールの内部における回路に適した接続部用のこれらの接続要素は、多くの場合、ワイヤボンディング接続部として形成されている。
【０００３】
特許文献２から押付接触式のパワー半導体モジュールが同様に知られている。この文献において押付装置は、押圧力形成のための安定性があり好ましくは金属性の押付要素と、押圧力蓄積のための柔軟性のあるクッション要素と、基板表面の別々の範囲上に押圧力を導入するためのブリッジ要素とを有する。このブリッジ要素は、好ましくは多数の押付フィンガーが基板表面の方向へと出てゆくクッション要素側の面を有するプラスチック成形体として構成されている。
【０００４】
この種の押付装置を用いることで基板が冷却構成部品上に押し付けられ、それにより基板と冷却構成部品の間の熱伝導が永続的に確実に確立される。この際、柔軟性のあるクッション要素は、熱的負荷が異なる場合、パワー半導体モジュールの全ライフサイクルに渡り、一定の押付状況を維持するために用いられる。
【０００５】
特許文献３からは、ベースプレートと、接触バネとして形成された補助端子要素とを有するパワー半導体モジュールが知られている。この文献に従い、接触バネは確実な電気接触のためにカバーを用いて押圧力で付勢される。この際、接触バネは、詳細には開示されていないハウジングの保持器内に配置されている。
【０００６】
前公開されていない特許文献４からは、第１接触装置と弾性部分（バネ部分）と第２接触装置とを有する接触バネとして形成されている少なくとも１つの端子要素を有するパワー半導体モジュールが知られている。この際、第１プラスチック成形体が、基板に対して垂直に配置されていて端子要素を受容するための竪穴を有する。この竪穴の方は、端子要素を回り止めして配置するための側方の穴と、第２プラスチック成形体の付設の部分ボディ用の凹部とを有し、この際、この部分ボディは、同様に側方の穴と、基板とは反対側で端子要素の第１接触装置用の穴とを有し、第１接触装置はここを通じて延びている。
【０００７】
【特許文献１】ＤＥ１９７１９７０３Ａ１
【特許文献２】ＤＥ４２３７６３２Ａ１
【特許文献３】ＤＥ１０２００４０２５６０９Ａ１
【特許文献４】ＤＥ１０２００６００６４２１Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の基礎を成す課題は、端子要素が弾性的にバネ形式で形成されていて、脱落に対して保護されていて、パワー半導体モジュールが容易に製造され得る、パワー半導体モジュールを紹介することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題は、本発明に従い、請求項１の構成要件の措置により解決される。有利な実施形態は下位請求項に記載されている。
【００１０】
本発明の思想は、ハウジングと、少なくとも１つの金属性の導体パス（導電トラック）を有する基板とを有する、上記の形式のパワー半導体モジュールから出発する。少なくとも１つの導体パスから又は導体パス上に配置されているパワー半導体素子の少なくとも１つの接触面から、少なくとも１つの端子要素がハウジングから外部へと通じている。
【００１１】
これらの端子要素の少なくとも１つが、第１接触装置と弾性部分と第２接触装置とを有する接触バネとして形成されている。ハウジングはこの接触バネを受容するための穴を有し、この穴は複数の部分穴から形成される。ハウジングの第１部分穴内には中空体が配置されていて、この中空体内には接触バネの主要な部分が配置されていて接触バネの第２接触装置の方向の脱落に対して保護されている。更にこの中空体はハウジングとのスナップロック接続部を有する。同様にハウジングは接触バネの第１接触装置を通過させるための第２部分穴を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に本発明の解決策を図１〜図５の実施例に基づいて更に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、従来技術によるパワー半導体モジュール（１）を示している。このパワー半導体モジュール（１）はベースプレート（２）を有し、ベースプレート（２）上には、好ましくはＤＣＢ（ダイレクト・カッパー・ボンディング）基板として形成されている基板（５）が配置されている。各々の基板（５）は、両側に金属積層部（５４、５６）を有する絶縁セラミック（５２）から形成されている。パワー半導体モジュール（１）の内部側の金属積層部（５４）は、構造化（パターン化）により、回路に適してワイヤボンディング接続部（６２）を用いて接続されるパワー半導体素子（６０）を配置するための複数の導体パス（導電トラック、５４）を形成し、また端子要素（４、７）用の接触面としても用いられる。
【００１４】
ベースプレート（２）と、複数の基板（５）を包囲するハウジング（３）とを有するパワー半導体モジュール（１）が図示されている。ハウジング（３）は、外部接続のための端子要素（４、７）用の複数の通過部或いは穴（３０）を有する。ここでは、平坦な金属成形体の形式の負荷端子要素（４）と、接触バネ（コンタクトスプリング、７０）の形式の補助端子要素（７）とが図示されている。
【００１５】
これらの接触バネ（７０）は、導体パスとの接触のための第１接触装置、或いは非図示であるがパワー半導体素子の接触面との接触のための第１接触装置と、弾性部分（バネ部分）と、外部接続のための第２接触装置とを有する（図２参照）。
【００１６】
図１はパワー半導体モジュール（１）の一形態を例として示しているが、この際、これを基礎とする本発明に従う以下の形態は、例えばベースプレートを伴わない又は他の基板バリエーションを伴う又は別のハウジング形成を伴うなどのパワー半導体モジュールの他の形成のためにも適している。また、特に低出力のパワー半導体モジュールでは、ここで図示されているように接触バネを用いて補助端子を形成することのみならず、接触バネを用いて負荷端子をも形成することが有利であり得る。
【００１７】
図２は、接触バネ（７０）の一形態を示している。この接触バネ（７０）は、ピン状に成形された第１接触装置（７２）を有し、第１接触装置（７２）は、好ましくは基板（５）の導体パス（５４）との接触のために用いられる。中央の弾性部分（７４）はコイルスプリングとして形成されている。第２接触装置（７６）は、パワー半導体モジュール（１）を好ましくは導体プレート（プリント回路板）と外部接触させるための湾曲部分を有する。
【００１８】
図３は、本発明に従うパワー半導体モジュール（１）の接触バネ（７０）が中に配置された中空体（８０）の一形態を２つの描写で示している。左側には簡素化された３次元ワイヤフレームモデルが示され、右側には断面図が示されている。この際、中空体（８０）は円筒状のベースボディ（８６）を有する。このベースボディ（８６）内に接触バネ（７０）の弾性部分（７４）が配置されている。コイルスプリングとして形成されているこの部分（７４）にはパワー半導体モジュール（１）の外側の方向で第２バネ部分（７６）が続いている。第２バネ部分（７６）は部分的に中空体（８０）から突き出ていて、外部接触のために用いられる。そのために中空体（８０）は、スリット形状の穴（８４）を有する閉じたトップ面を有し、このトップ面を通じ、第２接触装置（７６）が部分的に突き出ている。穴（８４）のスリット形状のこの形態により、接触バネ（７４）が、コイルスプリングとして形成されている弾性部分（７４）に基づき、中空体（８０）からパワー半導体モジュール（１）の外部の方向で脱落不能であることが保証されている。
【００１９】
更に中空体（８０）は、パワー半導体モジュール（１）の内部とは反対側で、円錐形状に形成されていてハウジング（３）の穴（３０）の付設の支持部（３８、図５参照）で位置決めするためのストッパ手段（８６）を有する。
【００２０】
中空体（８０）をハウジング（３）内で更に固定するためにスナップロック接続部（８２、８２０、３６０）が設けられている。この接続部は、好ましくは複数のロックノーズ（８２）により形成されていて、中空体（８０）においてパワー半導体モジュール（１）の内部側に配置されている。ロックノーズ（８２）のロック面（８２０）はハウジング（３）の内側の部分或いは部分面（図５参照）でその支持部（３６０）を得る。
【００２１】
図４は、本発明に従うパワー半導体モジュール（１）のハウジング（３）内の穴（３０）を２つの描写で示している。上側の図は、中空体（８０）を受容するためのハウジング（３）の穴（３０）を視線方向（Ａ、図１及び図５参照）から見たものである。下側の図は、簡素化された３次元ワイヤフレームモデルを示している。
【００２２】
円筒形状の第１部分穴（３２）が各々に図示されていて、第１部分穴（３２）は、パワー半導体モジュール（１）の外側の方向で続いていて中空体（８０）のストッパ手段（８６）用の円錐形状の開口支持部（３８）を有する。パワー半導体モジュール（１）の内側の方向では、接触バネ（７０）の第１接触装置（７２）を受容するための第２部分穴（３４）が続いている。第２部分穴（３４）は第１部分穴（３２）と一列に並んでいて（インライン式であり）、この際、第１部分穴（３２）は少なくとも部分的に円錐形状の延在形態をもって第２部分穴（３４）の方向に閉じてゆく。
【００２３】
第２部分穴（３４）の回りで同心に、中空体（８０）とハウジング（３）の間のスナップロック接続部（８２、８２０、３６０）のロックノーズ（８２）を受容するためのここでは３つの他の部分穴（３６）が配置されている。
【００２４】
図５は、本発明に従うパワー半導体モジュール（１）の部分断面を示している。ここでは穴（３０）を有するハウジング（３）の一部分が図示されていて、この穴（３０）は、実質的に円筒形状を有する第１部分穴（３２）から形成されていて、パワー半導体モジュール（１）の外側の方の端部には中空体（８０）のストッパ手段（８６）用の支持部（３８）が配置されている。
【００２５】
パワー半導体モジュール（１）の内部側で第１部分穴（３２）は円錐形状で第２部分穴（３４）へと移行する。第２部分穴（３４）は、接触バネ（７０）のピン状の第１接触装置（７２）を配置するために用いられる。この第２部分穴（３４）の回りには同心に複数の他の部分穴（３６）が配置されている。これらの他の部分穴（３６）は中空体（８０）のロックノーズ（８２）を通過させるために用いられる。
【００２６】
穴（３０）内に配置される中空体（８０）は円筒形状のベースボディ（８６）を有し、この際、ベースボディ（８６）は、パワー半導体モジュール（１）の内部とは反対側で、ハウジング（３）の穴（３０）の支持部（３８）に位置決めするためのストッパ手段（８６）を有する。同様にこの側で中空体（８０）は、接触バネ（７０）の第２接触装置（７６）を通過させるためのスリット状の穴（８４）を備えた閉じた面を有する。
【００２７】
パワー半導体モジュール（１）の内部側で中空体（８０）は、ハウジング（３）と中空体（８０）のスナップロック接続部を形成するための複数のロックノーズ（８２）を有する。これらのロックノーズ（８２）は、ハウジング（３）の内側で支持部（３６０）として作用する部分上に配置されるロック面（８２０）を有する。
【００２８】
接触バネ（７０）はその弾性部分（７４）を用いて中空体（８０）の内部に配置されている。パワー半導体モジュール（１）の内部の方向でこれに続く第１接触装置（７２）はピン形状に形成されていて、第２部分穴（３４）を通じ、パワー半導体モジュール（１）の導体パス（５４）上の接触面又はパワー半導体素子（６０）の接触面上に至るまで突き出ていて、それにより電導接続を確立する。
【００２９】
第２接触装置（７６）は部分的に中空体（８０）の穴（８４）を通じてパワー半導体モジュール（１）の外領域へと突き出ていて、そこで例えば導体プレートとの電気接触のために用いられる。
【００３０】
中空体（８０）内及びハウジング（３）の穴（３０）内に接触バネ（７０）を上述のごとく配置構成することにより、接触バネ（７０）は、基板（５）上にハウジング（３）を組み立てる際の脱落に対しても、備え付けの完了したパワー半導体モジュール（１）からの脱落に対しても保護されている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来技術による端子要素を備えたパワー半導体モジュールを示す図である。
【図２】接触バネの一形態を示す図である。
【図３】中空体の一形態を２つの描写で示す図であり、この中空体内には本発明に従うパワー半導体モジュールの接触バネが配置されている。
【図４】本発明に従うパワー半導体モジュールの穴を２つの描写で示す図である。
【図５】本発明に従うパワー半導体モジュールの一部分の断面を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１                      パワー半導体モジュール
２                      ベースプレート
３                      ハウジング
３０                    穴
３２                    第１部分穴
３４                    第２部分穴
３６                    部分穴
３６０                  支持部
３８                    支持部
４                      負荷端子要素
５                      基板
５２                    絶縁セラミック
５４、５６              金属積層部
６０                    パワー半導体素子
６２                    ワイヤボンディング接続部
７                      補助端子要素
７０                    接触バネ
７２                    第１接触装置
７４                    弾性部分
７６                    第２接触装置
８０                    中空体
８２                    ロックノーズ
８２０                  ロック面
８４                    スリット形状の穴
８６                    ベースボディ／ストッパ手段
【図１】
2008153657.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008153657.tif 000006
【図５】
2008153657.tif 000007