(57)【要約】【課題】ディスクセル及びパワー半導体モジュール内のパワー半導体素子の制御端子及び／又は補助端子用のコンタクト装置を有する装置を紹介する。【解決手段】コンタクト装置（４００）が、パワー半導体素子（６００）の上側に配置される成形体（７００）の穴（７１０）内に設けられ、また、パワー半導体素子（６００）の方に向けられている第１バネ端部にピン状の突起（１１０）をもち且つ第２バネ端部に外部接続のための金属成形体（２００）が配置されるコンタクトバネ（１００）と、コンタクトバネ（１００）及び金属成形体（２００）の配置のための複部構成式の絶縁材料ハウジング（３００）とから成り、絶縁材料ハウジング（３００）が、ピン状の突起（１１０）用の第１穴（３１０）と、外部接続のために側方に配置された第２穴（３２０）とを有すること。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワー半導体モジュール（８００）又はディスクセル内にパワー半導体素子（６００）を有する装置において、
パワー半導体素子（６００）の上側に成形体（７００）が配置されていて、この成形体が少なくとも１つの穴（７１０）を有し、
当該装置が、パワー半導体素子（６００）の補助端子コンタクト又は制御端子コンタクトのための少なくとも１つのコンタクト装置（４００）を有し、
このコンタクト装置（４００）が、前記の穴（７１０）内に配置されるために設けられていて、また、パワー半導体素子（６００）の方に向けられている第１バネ端部にピン状の突起（１１０）を有するコンタクトバネ（１００）から成り、更に、第２バネ端部に配置されている金属成形体（２００）を有し、この金属成形体（２００）が、パワー半導体素子（６００）に対して平行に配置される金属成形体（２００）の平坦部分として構成されている第１接続装置（２１０）と、端子ケーブル（５００）との接続のための第２接続装置（２２０）とを有し、更にこのコンタクト装置（４００）が、コンタクトバネ（１００）及び金属成形体（２００）の配置のための複部構成式の絶縁材料ハウジング（３００）から成り、この絶縁材料ハウジング（３００）が、ピン状の突起（１１０）用の第１穴（３１０）と、第２接続装置（２２０）用の側方に配置された第２穴（３２０）とを有することを特徴とする装置。
【請求項２】
絶縁材料ハウジング（３００）が２部材式で形成されていて、両部分（３０２、３０４）がスナップ・ロック・接続部を介して互いに配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
絶縁材料ハウジング（３００）が２部材式で形成されていて、両部分（３０２、３０４）が互いに入り込むかたちで配置されていて、それにより金属成形体（２００）が第２バネ端部上に押し付けられ、バネ（１００）自体が僅かに緊張されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
コンタクトバネ（１００）がコイルバネとして形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
金属成形体（２００）の第２接続装置（２２０）が端子ケーブル（５００）に対する圧着接続部として形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
コンタクト装置（４００）が、制御端子のコンタクトのため、部分的に、パワー半導体素子（６００）と成形体（７００）の間に配置されている少なくとも１つの平坦な金属成形体（６５０、８１２）の少なくとも１つの穴（６５２、８１４）を通じて延びていて、ピン状の突起（１１０）がパワー半導体素子（６００）の制御コンタクト面（６１０）と電導接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
コンタクト装置（４００）のコンタクトバネ（１００）のピン状の突起（１１０）が、補助端子のコンタクトのために、パワー半導体素子（６００）と成形体（７００）の間に配置されている平坦な金属成形体（６５０、８１２）と電導接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスクセル及びパワー半導体モジュール内のパワー半導体素子の制御端子用のコンタクト装置を有する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のコンタクト装置は、例えば特許文献１及び特許文献２から知られている。
【０００３】
特許文献１は、パワー半導体素子の制御コンタクトのための制御端子を有するディスクセルを開示し、この際、その制御端子は、パワー半導体素子の領域でプラスチックスリーブ内に案内されているワイヤ要素として形成されている。そのプラスチックスリーブ、従って制御コンタクトのためのワイヤのコンタクト面は、バネを用いてパワー半導体素子の方向に押し付けられる。従来技術に従うこの種の構成は、予め製造される個々の構造グループをできるだけ少数とする能率的で経済的な製造には向いていない。
【０００４】
特許文献２は、パワー半導体モジュール又はディスクセル内にパワー半導体素子を有する装置を開示し、この際、パワー半導体素子の上側には成形体が配置されていて、この成形体は、制御端子の領域で、支持部を備えた穴を有している。コンタクト装置自体は、制御端子にコンタクトするバネ端部においてピン状の突起を有するコンタクトバネと、他方のバネ端部において金属成形部材を用いて形成されていて外部接続のための端子ケーブルを有する接続部とから成っている。更にこのコンタクト装置は、コンタクトバネが内部に配置されている絶縁材料スリーブを有し、この際、更にこの絶縁材料スリーブはロックノーズを有し、これらのロックノーズは、成形体の支持部と共にスナップ・ロック・接続部を形成する。コンタクト装置のこの構成の短所は、このコンタクト装置が大きな構成高を有し、それにより、コンパクトな多くのパワー半導体モジュール又はディスクセル内には配置することができないということである。
【０００５】
【特許文献１】ドイツ特許出願第１０２００４０５８９４６号明細書
【特許文献２】ドイツ特許出願第１０２００４０５０５８８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の基礎を成す課題は、コンパクトで汎用的に使用可能であり、永続的に確実な電気コンタクトを保証し、構造グループの形式で簡単に組み立てが成される、ディスクセル及びパワー半導体モジュール内のパワー半導体素子の制御端子及び／又は補助端子用のコンタクト装置を有する装置を紹介することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題は、本発明に従い、請求項１の構成要件を有する装置により解決される。有利な実施形態については下位請求項に記載されている。
【０００８】
本発明の基本思想は、１つの又は複数のパワー半導体素子又は１つのディスクセルが好ましくは押圧コンタクト（プレッシャコンタクト）状態にあるパワー半導体モジュールから出発している。１つのディスクセル内には典型的に１つだけのパワー半導体素子が配置されているが、ハウジング内に複数のパワー半導体素子を有する特殊形式もある。
【０００９】
本発明は、サイリスタやトランジスタのような少なくとも１つの被制御式パワー半導体素子を有するパワー半導体モジュール又はディスクセルに関する。それらの被制御式パワー半導体素子は、それらのパワー半導体素子ごとに制御端子（制御ターミナル：ゲートターミナル）を有し、多くの場合は少なくとも１つの補助端子をも有し、これらは、各々、外部コンタクト装置と接続されている。
【００１０】
パワー半導体モジュール又はディスクセル内にパワー半導体素子を有する本発明に従う装置は、パワー半導体素子の上側に、少なくとも１つの穴を備えた成形体を有する。パワー半導体素子の補助端子コンタクト又は制御端子コンタクトのための少なくとも１つのコンタクト装置は、その種の穴内に配置されるために設けられている。
【００１１】
コンタクト装置自体は、パワー半導体素子の方に向けられている第１バネ端部にピン状の突起を有するコンタクトバネから成る。第２バネ端部には金属成形体が設けられていて、この金属成形体は、パワー半導体素子に対して平行に配置される金属成形体の平坦部分として構成されている第１接続装置と、端子ケーブルとの接続のための第２接続装置とを有している。更にこのコンタクト装置は、コンタクトバネ及び金属成形体の配置のための複部構成式の絶縁材料ハウジングを有する。更にこの絶縁材料ハウジングは、ピン状の突起用の第１穴と、第２接続装置用の側方に配置された第２穴とを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に本発明の思想を図１〜図３に示す実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１は、コンタクト装置（４００）を有するパワー半導体モジュール（８００）の構成として本発明に従う装置の３次元分解図を示している。押圧コンタクト技術で取り付けられる２つのサイリスタ（６００）を備えたパワー半導体モジュール（８００）が図示されている。ベースプレート（８０２）上には適切な方式で以下の構成部品が配置されている：
・  パワー半導体モジュール（８００）の電流案内部分をベースプレート（８０２）から電気絶縁するための絶縁マテリアル
・  適切な電気負荷接続要素（８１２）を有する両方のサイリスタ（６００）
・  コンタクト装置（４００）を受容するため及びパワー半導体素子上に押圧力を導入するための２つの成形体（７００）
・  押圧コンタクト装置（８０８）
・  蓋（８１０）を有するハウジング（８０４）
【００１４】
押圧コンタクトされたパワー半導体モジュール（８００）及びディスクセル内においてパワー半導体素子（６００）は、多くの場合、その両側で各々につき平坦な金属体（６５０）と接続され、その熱膨張係数は、パワー半導体素子（６００）に対する熱ストレスを減少するために、パワー半導体素子（６００）の熱膨張係数と、電力端子に接続するコンタクト装置（８１２）の熱膨張係数との間に位置する。好ましくはモリブデンから成る平坦な金属体（６５０）とパワー半導体素子（６００）との接続は様々な方法で実現され得て、両方のパートナーにおける、例えば、ロウ付け、接着、又は押圧コンタクトによるものである。平坦な金属体（６５０）は、典型的には、十分の数ミリメートルから数ミリメートルに至るまでのサイズオーダーの厚さを有する。
【００１５】
ここでコンタクト装置（４００）はパワー半導体モジュール（８００）の組み立てにとって１つの構造グループであり、この構造グループは成形体（７００）内に配置さていて、それによりパワー半導体モジュール（８００）の簡単な組み立てに寄与している。この際、各々の２つのコンタクト装置（４００）は、割り当てられた成形体（７００）内に嵌め込まれる。これらの成形体（７００）は熱硬化性プラスチックから形成されていて、その理由はこれらの成形体（７００）が押圧コンタクト装置（８０８）を介した押圧力導入のためにだけ用いられ、電力端子（８１２）がここでは金属性の端子プレートとして実施されているのでこれらの成形体（７００）が電気接続のためには用いられないからである。外部へのコンタクト装置（４００）の電気接続部は、各々、プラグ（５２０）の接続されているケーブル（５００）を用いて形成される。このケーブル（５００）は、好ましくは圧着（クリンプ）接続部（２２０、５１０）を用いてコンタクト装置（４００）と接続されている。
【００１６】
コンタクト装置（４００）のプラスチックハウジング（３００）は、付加的に、例えば制御信号であって金属性の成形体（８１２）により形成される電力端子の制御信号の電気絶縁のために用いられる。
【００１７】
図２は、図１の詳細図として成形体（７００）内に配置されている本発明に従う２つのコンタクト装置（４００）を示している。各々のコンタクト装置（４００）用に２つの穴（７１０）を有し、好ましくは熱硬化性プラスチックから成る成形体（７００）が図示されている。各コンタクト装置（４００）はプラスチックハウジング（３００）を有し、この際、パワー半導体素子（６００、図１参照）の方を向いた側には穴（３１０）が設けられている。この穴（３１０）を通じ、コンタクトバネ（１００、図３参照）のピン状の突起（１１０）が突出する。
【００１８】
このピン状の突起（１１０）は、コンタクト装置（４００）が中央に配置される場合、パワー半導体素子（６００）の制御端子（６１０、制御ターミナル：ゲートターミナル）のコンタクトのために用いられる。またコンタクト装置（４００）は、制御端子のコンタクトのため、部分的に、パワー半導体素子（６００）と成形体（７００）の間に配置されている少なくとも１つの平坦な金属成形体（６５０、８１２、図１参照）の穴（６５２、８１４、図１参照）を通じて延びている。従ってピン状の突起（１１０）がパワー半導体素子（６００）の制御コンタクト面（６１０）と電導接続されている。
【００１９】
中央に配置されないコンタクト装置（４００）は、例えば補助エミッタとして知られているようにパワー半導体素子（６００）の補助コンタクトのために用いられる。また、中央に配置されるコンタクト装置（４００）と同一に形成されている他のコンタクト装置（４００）は同様に成形体（７００）内に配置されている。しかし、対応する穴（７１０）はより深く形成されていて、それによりコンタクト装置（４００）のピン状の突起（１１０）が、補助端子のコンタクトのために、パワー半導体素子（６００）と成形体（７００）の間に配置されている平坦な金属成形体（６５０）又は電力端子要素（８１２）と電導接続されている。
【００２０】
同様に、コンタクト装置（４００）から出発し、各々のプラグ（５２０）に向かう端子ケーブル（５００）が図示されていて、そのプラグ（５２０）は、パワー半導体モジュール（８００）の対応する外部端子を形成する。
【００２１】
図３は、本発明に従うコンタクト装置（４００）を一方では分解図として他方では断面図として示した詳細図である。このコンタクト装置（４００）は、複部構成式、ここでは２部構成式の絶縁材料ハウジング（３００）と、コンタクトバネ（１００）と、金属成形体（２００）とから構成されている。
【００２２】
コンタクトバネ（１００）自体は、第１バネ端部にピン状の突起（１１０）を有するコイルバネとして形成されている。その突起（１１０）は、例としてパワー半導体素子（６００）の制御端子（６１０）のコンタクトのために用いられる。コンタクトバネ（１００）の弾性部分は、ディスクセル或いはパワー半導体モジュール（８００）の寿命に渡り一定である押圧力導入のため、従って制御端子（６１０）の確実なコンタクトのために用いられる。第２バネ端部は金属成形体（２００）に対する電気コンタクトのために用いられる。
【００２３】
この金属成形体（２００）は、コンタクトバネ（１００）に対する第１接続装置（２１０）として、パワー半導体素子（６００）に対して平行に配置される第１平坦部分を有する。同様にこの金属成形体（２００）は、端子ケーブル（５００）との接続のために第２接続装置（２２０）を有する。金属成形体（２００）のこの接続装置（２２０）は端子ケーブル（５００）に対する圧着（クリンプ）接続部として形成されている。
【００２４】
絶縁材料ハウジング（３００）は２部材式で構成されていて、この際、上部分（３０４）が下部分（３０２）内に部分的に突出し、それにより両部分が互いに固定されている。選択的には両部分間に非図示のスナップ・ロック・接続部が設けられ得る。両部分（３０２、３０４）の接続により、平坦部分、即ち金属成形体（２００）の第１接続装置（２１０）が第２バネ端部を押し付け、同時にバネ（１００）自体を適度に緊張させる。
【００２５】
絶縁材料ハウジング（３００）の下部分（３０２）は、パワー半導体素子（６００、図１及び図２を参照）の方を向いた側にて、コンタクトバネ（１００）のピン状の突起（１１０）用の通過案内部として穴（３１０）を有する。絶縁材料ハウジング（３００）の上部分（３０４）は、金属成形体（２００）の接続装置（２２０）の通過案内のための穴（３２０）を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に従うコンタクト装置を有するパワー半導体モジュールの３次元分解図を示す図である。
【図２】成形体内に配置された本発明に従う２つのコンタクト装置を示す図である。
【図３】本発明に従うコンタクト装置の詳細図を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１００      コンタクトバネ
１１０      突起
２００      金属成形体
２１０      第１接続装置
２２０      第２接続装置
３００      プラスチックハウジング
３０２      下部分
３０４      上部分
３１０      穴
３２０      穴
４００      コンタクト装置
５００      ケーブル
５１０      圧着接続部
５２０      プラグ
６００      パワー半導体素子／サイリスタ
６１０      制御端子（制御ターミナル）
６５０      金属体
６５２      穴
７００      成形体
７１０      穴
８００      パワー半導体モジュール
８０２      ベースプレート
８０４      ハウジング
８０８      押圧コンタクト装置
８１０      蓋
８１２      負荷接続要素
８１４      穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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