專利名稱：可安裝在散熱片上的功率半導(dǎo)體模塊的擰固型組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可以在例如整流器中應(yīng)用的功率半導(dǎo)體模塊。
背景技術(shù)：
通常，功率半導(dǎo)體模塊都是安裝在散熱片上用于冷卻。此外，這些模塊還可以連接 到電子電路裝置，例如印刷電路板或者從外部與它們連接的母線。這也就是為何模塊和散 熱片需要機(jī)械對準(zhǔn)并且熱接觸對應(yīng)的熱接觸表面以進(jìn)行接觸。尤其當(dāng)在模塊和散熱片之間 使用粘滯的導(dǎo)熱膏(例如導(dǎo)熱膏)時(shí)，模塊相對于散熱片可能會(huì)變扭曲，導(dǎo)致本來已限定其 厚度分布的導(dǎo)熱膏被污染，并導(dǎo)致其施加不規(guī)則。當(dāng)只采用一個(gè)單獨(dú)的緊固件(例如螺絲釘)將功率半導(dǎo)體模塊連接到散熱片上 時(shí)，這尤其是一個(gè)問題，即使使用兩個(gè)或以上的緊固件，由于螺紋孔需要具有足夠大的尺寸 以便于旋入螺絲釘，這仍然是一個(gè)問題。在這種情況下，模塊相對于散熱片可能發(fā)生扭曲， 污染導(dǎo)熱膏。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供一種能夠可靠地?cái)Q固安裝在散熱片上的功率半導(dǎo)體模 塊。另一目的涉及一種將功率半導(dǎo)體模塊可靠地?cái)Q固安裝在散熱片上的方法。這些目的通過如權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊和如權(quán)利要求27所述的將功 率半導(dǎo)體模塊安裝在散熱片上的方法而實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的各種方面和其他實(shí)施例記載為從屬 權(quán)利要求的主題。下面將要描述的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)包括功率半導(dǎo)體模塊和散熱片以及至少一 個(gè)緊固件，通過至少一個(gè)緊固件能將功率半導(dǎo)體模塊與散熱片連接。功率半導(dǎo)體模塊包括 具有第一熱接觸表面的底部，散熱片對應(yīng)地包括具有第二熱接觸表面的頂部。那么通過將 第一熱接觸表面與第二熱接觸表面接觸實(shí)現(xiàn)功率半導(dǎo)體模塊的熱量的消散。此外，功率半導(dǎo)體模塊包括數(shù)量為m ^ ι的第一定位元件，散熱片具有數(shù)量為 N2 ^ 1的第二定位元件，每個(gè)第一定位元件對應(yīng)每個(gè)第二定位元件組成一對?，F(xiàn)在這是可 能的設(shè)置功率半導(dǎo)體模塊和散熱片，以使當(dāng)功率半導(dǎo)體模塊安裝在散熱片上的時(shí)候，每一 對的兩個(gè)定位元件能完全或至少部分地相互配合，導(dǎo)致功率半導(dǎo)體模塊和散熱片相互被擰 固并且然后利用至少一個(gè)緊固件被連接。


下面將參考附圖以實(shí)施例的形式詳細(xì)描述本發(fā)明。其中相同的附圖標(biāo)記表示具有 相同功能的相同元件。其中圖IA是以幾個(gè)構(gòu)造為凸起為特征的功率半導(dǎo)體模塊的底部的圖解視圖；圖IB是通過包括圖IA所示通過緊固件螺絲擰緊到散熱片上的功率半導(dǎo)體模塊的 功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)沿著El截面的縱剖面圖2A是以構(gòu)造為凹槽的定位元件為特征的功率半導(dǎo)體模塊的底部的圖解視圖；圖2B是通過包括圖2A所示通過緊固件螺絲擰緊到散熱片上的功率半導(dǎo)體模塊的 功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)沿著E2截面的縱剖面圖；圖3A是以幾個(gè)定位元件設(shè)置在其一個(gè)側(cè)邊上為特征的功率半導(dǎo)體模塊的底部的 圖解視圖；圖3B是圖3A所示的功率半導(dǎo)體模塊安裝到散熱片上之后的側(cè)面圖；圖3C是沿著圖3A和3B中E3截面的如圖3B所示的布置的縱剖面圖；圖4A是通過包括功率半導(dǎo)體模塊和具有彈簧定位元件的散熱片的功率半導(dǎo)體模 塊系統(tǒng)的一部分的縱剖面圖；圖4B是如圖4A所示的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)在將功率半導(dǎo)體模塊安裝在散熱片 上之后使得散熱片的定位元件與功率半導(dǎo)體模塊上對應(yīng)的定位元件相互配合時(shí)的圖解視 圖；圖5A是包括功率半導(dǎo)體模塊和散熱片的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)的一部分的縱剖面 圖，其中功率半導(dǎo)體模塊具有彈簧定位元件；圖5B是如圖5A所示的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)在將功率半導(dǎo)體模塊安裝在散熱片 上之后使得功率半導(dǎo)體模塊的定位元件與散熱片上對應(yīng)的定位元件相互配合時(shí)的圖解視 圖；圖6是功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)的一部分的縱剖面圖，其中功率半導(dǎo)體模塊包括一體 配置在功率半導(dǎo)體模塊的封裝上的彈簧定位元件；圖7A是如圖6中所示的功率半導(dǎo)體模塊的圖解視圖，其中通過篩網(wǎng)和刮刀將導(dǎo)熱 膏施加到模塊的熱接觸表面；圖7B是如圖7A中所示的功率半導(dǎo)體模塊的圖解視圖，其中移除了具有導(dǎo)熱膏的 圖案化應(yīng)用的篩網(wǎng)。
具體實(shí)施例方式在下面的詳細(xì)描述中，參考作為說明書一部分的附圖，并且其中通過示例性具體 實(shí)施例的方式顯示本發(fā)明是如何實(shí)現(xiàn)的。出于此考慮，方向性的術(shù)語，例如“頂”、“底”、 “前”、“后”、“領(lǐng)先的”、“隨后的”等等，是參考附圖中描述的方向使用的。因?yàn)閷?shí)施例中的組 件可以在數(shù)個(gè)不同的方向上定位，方向性的術(shù)語用于進(jìn)行說明，但并不作為限制。應(yīng)理解， 可以使用其它的實(shí)施例，并且在不脫離本發(fā)明范圍的情況下可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)上或邏輯上的改 變。因此，下列詳細(xì)說明，并不用于進(jìn)行限制，并且本發(fā)明的保護(hù)范圍由附加的權(quán)利要求進(jìn) 行限制。參考圖1A，示出了具有其底部12視圖的功率半導(dǎo)體模塊1。底部12的大部分被 第一熱接觸表面13占據(jù)，用來驅(qū)散在操作功率半導(dǎo)體模塊時(shí)在與第一熱接觸表面13接觸 的散熱片2的方向上產(chǎn)生的熱量。與底部12接觸的散熱片2的面限定以虛線標(biāo)出。設(shè)置 在底部12上的是多個(gè)第一定位元件15a、15b、15c，所述多個(gè)第一定位元件15a、15b、15c配 置為在散熱片2要被安裝的方向上延伸超出第一熱接觸表面13的凸起。橫向地，大致在其 中間，功率半導(dǎo)體模塊1包括唯一的中央緊固件螺紋孔1B，垂直于第一熱接觸表面13完全 穿過功率半導(dǎo)體模塊1。
參考圖1B，其示出了圖IA中所示的功率半導(dǎo)體模塊沿在其中所示的的El截面的 縱剖面圖，除了散熱片2還示出了緊固件7，所述緊固件7構(gòu)造成螺絲釘用來連接功率半導(dǎo) 體模塊1和散熱片2。不只是只有一個(gè)這樣的緊固件——在所有方面也是一樣——也可以 提供兩個(gè)或多個(gè)緊固件以將功率半導(dǎo)體模塊1連接到散熱片2上。散熱片2包括頂部21以及與其相對的底部22。頂部21主要被平坦或至少接近平 坦的第二熱接觸表面23占據(jù)，以與功率半導(dǎo)體模塊1的第一熱接觸表面13進(jìn)行熱接觸，從 而驅(qū)散在操作功率半導(dǎo)體模塊1時(shí)由例如功率半導(dǎo)體芯片Ic (例如IGBT、二極管、閘流管、 MOSFET、JFET或其它任何功率半導(dǎo)體芯片)產(chǎn)生的熱量。在功率半導(dǎo)體模塊1中，功率半 導(dǎo)體芯片Ic安裝在基底Is上，例如一面或兩面涂覆金屬的陶瓷板，例如安裝功率半導(dǎo)體芯 片Ic的直接敷銅(DCB)、直接敷鋁(DAB)或活性金屬釬焊(AMB)基底。對于第一定位元件15a、15b、15c中的每一個(gè)，散熱片2相應(yīng)地包括對應(yīng)的第二定 位元件25a、25b和25c，每一個(gè)例如構(gòu)造為散熱片2中的凹槽。功率半導(dǎo)體模塊1的第一定 位元件15a、15b、15c成形在和/或定位在底部12上，使得功率半導(dǎo)體模塊1在使功率半導(dǎo) 體模塊1的第一熱接觸表面13與散熱片2的第二熱接觸表面23之間熱接觸的同時(shí)，只能 相互配合地且擰固地安裝在散熱片2上。當(dāng)功率半導(dǎo)體模塊1安裝在散熱片2的頂部21上，將功率半導(dǎo)體模塊1對準(zhǔn)，從 而使得第一熱接觸表面13與第二熱接觸表面23彼此面對面，并且功率半導(dǎo)體模塊1的第 一定位元件15a、15b、15c中的每一個(gè)分別位于與散熱片2的相應(yīng)的第二定位元件25a、25b 和25c相對的位置上。一旦功率半導(dǎo)體模塊1相對于散熱片2對準(zhǔn)，那么功率半導(dǎo)體模塊 1就安裝在散熱片2上，使得每個(gè)第一定位元件15a、15b、15c分別與相應(yīng)的第二定位元件 25a、25b和25c相互配合，之后通過緊固件7將功率半導(dǎo)體模塊1與散熱片2連接。為此， 散熱片2包括螺紋孔2b，其螺紋在圖IB中沒有示出。在如圖IA和IB所示的功率半導(dǎo)體模塊1中，第一定位元件15a和15b構(gòu)造為具 有不同直徑的銷而定位元件15c構(gòu)造為細(xì)長的連接板，同時(shí)散熱片2相應(yīng)的第二定位元件 分別構(gòu)造為具有不同直徑的第二定位元件25a和25b，而定位元件25c構(gòu)造為槽。功率半 導(dǎo)體模塊1的第一定位元件15a、15b、15c的幾何形狀分別與相應(yīng)的第二定位元件25a、25b 和25c的幾何形狀相適應(yīng)，使得每個(gè)第一定位元件15a、15b、15c分別與相應(yīng)的第二定位元 件25a,25b和25c相互配合。如在圖IB中所示，第一定位元件15b和第二定位元件25a和25b的位置并不明顯， 因而僅畫成虛線。應(yīng)理解，在功率半導(dǎo)體模塊1的底部12上的第一定位元件15a、15b、15c的形狀和 位置以及在散熱片2的頂部21上的第二定位元件25a、25b、25c的形狀和位置僅僅是作為 例子。換言之，功率半導(dǎo)體模塊1的底部12上的第一定位元件15a、15b、15c的形狀和位置 以及在散熱片2的頂部21上的第二定位元件25a、25b、25c的形狀和位置可以是任意的，只 要其保證功率半導(dǎo)體模塊1 (關(guān)于任意可能的與第一熱接觸表面13和第二熱接觸表面23 垂直定位的旋轉(zhuǎn)軸線)僅能相互配合地被安裝在散熱片2的頂部，以使得每個(gè)第一定位元 件15a、15b、15c分別與相應(yīng)的第二定位元件25a、25b和25c相互配合。為了確保只可有唯一一個(gè)擰固的位置，例如，第一和第二定位元件全部中的至少 一個(gè)或至少兩個(gè)定位元件可以構(gòu)造成細(xì)長的、分別平行于第一熱接觸表面13和/或第二熱接觸表面23延伸。同樣地，例如，第一和第二定位元件的全部中的至少三個(gè)定位元件可以構(gòu)造成銷。參考圖2A，其示出了功率半導(dǎo)體模塊1的底部12與圖IA中所示的功率半導(dǎo)體模 塊1不同，不同之處在于第一定位元件16a、16b、16c沒有像封裝IA中所示的第一定位元件 15a、15b、15c那樣構(gòu)造成凸起，而是相對于第一熱接觸表面13構(gòu)造成凹槽。參考圖2B，其示出了圖2A中所示的功率半導(dǎo)體模塊1沿著截面E2的縱剖面圖，以 及散熱片2，功率半導(dǎo)體模塊1通過構(gòu)造為螺絲釘?shù)木o固件7而被固定到散熱片2。如在圖2B中所示，很明顯相對于功率半導(dǎo)體模塊1的第一熱接觸表面13，第一定 位元件16a、16b、16c被構(gòu)造為在功率半導(dǎo)體模塊1中的凹槽。因此，相對于散熱片2的第 二熱接觸表面23，與第一定位元件16a、16b、16c相對應(yīng)的第二定位元件26a、26b、26c被構(gòu) 造為凸起，所述凸起以功率半導(dǎo)體模塊1要被安裝在第二熱接觸表面23上的方向延伸超過 所述第二熱接觸表面23。同時(shí)在圖1A、1B、2A和2B中所示的功率半導(dǎo)體模塊1和散熱片2中，第一定位元 件15a、15b、15c或16a、16b、16c間隔離開功率半導(dǎo)體模塊1的底部12的側(cè)邊設(shè)置，而第二 定位元件25a、25b、25c或26a、26b、26c間隔離開散熱片2的頂部21的側(cè)邊設(shè)置，圖3中所 示的功率半導(dǎo)體模塊1的第一定位元件17a、17b、17c直接布置在其底部12的側(cè)邊上。參考圖3a——與圖IA和2A—樣——其中示出了沒有安裝散熱片的功率半導(dǎo)體模 塊1的底部12的視圖。構(gòu)造為銷形凸起的第一定位元件17a和17b和構(gòu)造為鑰匙形凸起 的17c，沿著散熱片要被安裝的方向延伸超過功率半導(dǎo)體模塊1的第一熱接觸表面13。參考圖3B，其中示出了圖1中所示的安裝在散熱片2上的功率半導(dǎo)體模塊1側(cè)面 圖，而圖3C是沿著圖3A和3B中所示的截面E3的組件的縱剖面圖?，F(xiàn)在參考圖3B和3C，很明顯當(dāng)功率半導(dǎo)體模塊1的第一熱接觸表面13與散熱片 2的第二熱接觸表面23彼此熱接觸的時(shí)候，構(gòu)造為功率半導(dǎo)體模塊1的凸起的每個(gè)第一定 位元件17a、17b、17c與相對第二熱接觸表面23構(gòu)造為散熱片2上的凹槽的第二定位元件 27a、27b、27c相互配合。在這種構(gòu)造中，第一定位元件17a、17b、17c布置在功率半導(dǎo)體模 塊1的底部12的側(cè)邊，第二定位元件27a、27b、27c布置在散熱片2的頂部21的側(cè)邊。第 一定位元件17a、17b、17c形成扣緊散熱片2的頂端的支架。參考圖4A，其示出了包括功率半導(dǎo)體模塊1和散熱片2的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)的 一部分的縱剖面圖。散熱片2上包括第二定位元件28，所述第二定位元件28構(gòu)造成例如在 功率半導(dǎo)體模塊1要被安裝的方向上延伸超過散熱片2的頂部21的銷。第二定位元件28 通過彈性鍵28f (例如通過壓力彈簧)被彈性地安裝，從而使得其能夠克服由按鍵式的彈性 鍵28f施加的力而完全或部分地被推進(jìn)到散熱片2的接收空間28d中。功率半導(dǎo)體模塊包 括，與第二定位元件28對應(yīng)的第一定位元件18，所述第一定位元件18相對于第一熱接觸表 面13，被構(gòu)造為在功率半導(dǎo)體模塊1中的凹槽。除了壓力彈簧28f，任何其他類型的彈性鍵 可以主要地用來沿著功率半導(dǎo)體模塊1將要被安裝的方向推動(dòng)定位元件28。現(xiàn)在參考圖4B，其示出了當(dāng)功率半導(dǎo)體模塊1被安裝在散熱片2上，使得功率半 導(dǎo)體模塊的第一熱接觸表面13與散熱片2的第二熱接觸表面23彼此面對面，并且功率半 導(dǎo)體模塊1的第一定位元件18和散熱片2的可移動(dòng)的第二定位元件28位置彼此相對定位 時(shí)，第一定位元件18和第二定位元件28如何能夠相互配合，從而關(guān)于與第一熱接觸表面13和第二熱接觸表面23垂直的旋轉(zhuǎn)軸線將功率半導(dǎo)體模塊1相對于散熱片2極化。彈性鍵28f的彈性被選擇為當(dāng)功率半導(dǎo)體模塊1被松散地放置(換言之，當(dāng)安裝 在散熱片2的合適位置上時(shí)，沒有外力作用，僅依靠其自重)在散熱片2的頂部21上時(shí)，使 得第一熱接觸表面13和第二熱接觸表面23之間具有大于施加到第一熱接觸表面13的導(dǎo) 熱膏4的厚度的間距d。導(dǎo)熱膏4可以被配置為連續(xù)的層或者——如圖所示，作為可以圖案 化的層，可包括例如，導(dǎo)熱膏。可選地或者額外地，導(dǎo)熱膏4也可以施加到第二熱接觸表面 22上。彈性鍵28f的彈性被選擇為在任何情況下，當(dāng)功率半導(dǎo)體模塊1如上面所解釋的 被松散地放置在散熱片2的頂部21上時(shí)，施加在第一熱接觸表面13和/或第二熱接觸表 面23的導(dǎo)熱膏4不會(huì)導(dǎo)致第一熱接觸表面13和第二熱接觸表面23之間的直接熱接觸。這確保了在功率半導(dǎo)體模塊1被安裝在散熱片2的頂部21上之后和功率半導(dǎo)體 模塊1和散熱片2被緊固件連接之前，施加在第一熱接觸表面13和/或第二熱接觸表面23 的導(dǎo)熱膏4不會(huì)被相對于散熱片2移動(dòng)的功率半導(dǎo)體模塊1由于疏忽而污染。當(dāng)隨后使用緊固件(未示出)，例如通過螺絲釘將功率半導(dǎo)體模塊1和散熱片2連 接之后，如圖IB和2B中所示，功率半導(dǎo)體模塊1和散熱片2被按壓在一起，使得第二定位元 件28克服彈性鍵28f的彈力，被推進(jìn)散熱片2的接收空間28d中，直到在第一熱接觸表面 13和第二熱接觸表面23之間由于夾在第一熱接觸表面13和第二熱接觸表面23中間的導(dǎo) 熱膏4而實(shí)現(xiàn)充分的熱接觸。這導(dǎo)致圖案化施加的導(dǎo)熱膏4被橫向分布到圖案的縫隙中， 使得一旦功率半導(dǎo)體模塊1被連接到散熱片2，導(dǎo)熱膏4就理想地形成一個(gè)全表面層，所述 全表面層使第一熱接觸表面13和第二熱接觸表面23之間形成連續(xù)的接觸。參考圖5A和5B，此處所示的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上與已經(jīng)參考圖4A和4B描 述過的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)具有同樣的特性，因此將其作為參考。然而，圖5A和5B中所示 的與圖4A和4B中所示的相比，區(qū)別在于功率半導(dǎo)體模塊1中包括彈性鍵19f和配置在功率 半導(dǎo)體模塊1上的接收空間19d的第一定位元件19的結(jié)構(gòu)和作用，與第二定位元件28的 結(jié)構(gòu)和作用相對應(yīng)，并且其與圖4A和4B所示的彈性鍵28f和接收空間28d相配合，并且對 應(yīng)于圖5A和5B中所示第一定位元件18的第二定位元件29，關(guān)于其結(jié)構(gòu)和與定位元件19 的配合，對應(yīng)于圖4A和4B所示的定位元件28。離開圖4A、4B、5A、5B中所示的簡化了的圖示，在這些附圖中分別示出的可移動(dòng)的 定位元件28和19可以被控制地分別通過合適的方式，例如通過閉鎖鍵或者通過構(gòu)造在可 移動(dòng)的定位元件28和19的側(cè)邊上的導(dǎo)向銷以分別與在對應(yīng)的接收空間28d或19d的側(cè)壁 中機(jī)械加工的對應(yīng)的槽相配合，來連接到散熱片2和功率半導(dǎo)體模塊1?，F(xiàn)在參考圖6，其中示出了具有可移動(dòng)定位的第一定位元件14的功率半導(dǎo)體模塊 系統(tǒng)的另一方面的縱剖面圖。第一定位元件14通過由封裝Ia的彈性部分形成的彈性鍵 14f與功率半導(dǎo)體模塊1連接。由于彈性鍵14f的彈性，定位元件14由于外力作用被充分 推到接收空間14d中，即被向下推到至少第一熱接觸表面13的層面上。設(shè)定彈性鍵14f的彈性的大小，使得當(dāng)功率半導(dǎo)體模塊1被松散地放置在散熱片 2的頂部21上(換言之，僅僅在其自重的作用下)時(shí)，第一熱接觸表面13與第二熱接觸表 面23間隔開，使得第一定位元件14插入散熱片2上構(gòu)造為凹槽的對應(yīng)的第二定位元件24 中，并且使得第一定位元件14與第二定位元件24至少部分相互配合。以相同的方式，在圖1B、2B、3B、3C、4A、4B中示出的組件中，以及在按照本發(fā)明的所有功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)中，可 以在將功率半導(dǎo)體模塊1安裝到散熱片2上之前，將導(dǎo)熱膏(圖6中未顯示)施加到功率 半導(dǎo)體模塊1的第一熱接觸表面13和/或散熱片2的第二熱接觸表面23上，以使第一熱 接觸表面13和第二熱接觸表面23之間的熱接觸最大化?，F(xiàn)在參考下面的圖7A和7B，其中示出了導(dǎo)熱膏4是如何施加到如圖6所示的包含 可移動(dòng)的定位元件14的功率半導(dǎo)體模塊1的第一熱接觸表面13上。現(xiàn)在參考圖7A，其中示出了為了這個(gè)目的，具有開口 31的篩網(wǎng)3或可選地設(shè)置有 開口的型板是怎樣按壓到功率半導(dǎo)體模塊1的底部12上的，使得第一定位元件14在彈性 鍵14f的偏壓下的篩網(wǎng)3的按壓力F的作用下能夠充分或者至少部分地被推進(jìn)接收空間 14d中，導(dǎo)致篩網(wǎng)3或型板與第一熱接觸表面13接觸或者與其間隔極小的距離，以允許利用 篩網(wǎng)3或者型板來涂覆導(dǎo)熱膏4。施加到篩網(wǎng)3或型板上的導(dǎo)熱膏4可以用刮刀5從篩網(wǎng)3的頂端撇去，從而使導(dǎo) 熱膏4填滿篩網(wǎng)3或型板中的開口 31。在從第一熱接觸表面13移除去篩網(wǎng)3或型板之后，在第一熱接觸表面13上還留 著一層根據(jù)開口 31被圖案化的導(dǎo)熱膏4。一旦移除篩網(wǎng)3或型板，第一定位元件14降低到 如圖6所示的其起始位置。當(dāng)配置適當(dāng)時(shí)，一旦導(dǎo)熱膏4施加到第一熱接觸表面13上，功率半導(dǎo)體模塊1的 任何可移動(dòng)的定位元件可以被完全或至少部分地推進(jìn)對應(yīng)的接收空間14d或19d內(nèi)(見圖 5A和5B)。此外，導(dǎo)熱膏可以對應(yīng)地施加到包含可移動(dòng)定位元件28 (見圖4A和4B)的散熱 片2的第二熱接觸表面23上，該可移動(dòng)定位元件28在克服彈性鍵28d的彈力下被暫時(shí)完 全或部分地推進(jìn)散熱片2的接收空間28f中。應(yīng)當(dāng)理解，盡管通過舉例的方式闡述了本發(fā)明，然而本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施 例。尤其功率半導(dǎo)體模塊全部的第一定位元件可以包括一個(gè)或更多的定位元件，其相對 于第一熱接觸表面可以構(gòu)造為凸塊，也可以包括構(gòu)造為凹槽或凹陷的一個(gè)或更多的定位元 件，同樣散熱片全部的第二定位元件也可以包括一個(gè)或更多的定位元件，其相對于第二熱 接觸表面可以構(gòu)造為凸塊，也可以包括構(gòu)造為凹槽或凹陷的一個(gè)或更多定位元件。此外，功率半導(dǎo)體模塊的第一定位元件和對應(yīng)的散熱片的第二定位元件可以設(shè)計(jì) 為使得在功率半導(dǎo)體模塊和散熱片之間不能形成形狀鎖定接合和/或力鎖定接合。
權(quán)利要求
一種功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，包括功率半導(dǎo)體模塊(1)和散熱片(2)以及至少一個(gè)緊固件(7)，所述功率半導(dǎo)體模塊(1)通過所述至少一個(gè)緊固件(7)與所述散熱片(2)連接，其中所述功率半導(dǎo)體模塊(1)包括具有第一熱接觸表面(13)的底部(12)；所述散熱片包括具有第二熱接觸表面(23)的頂部(21)；所述功率半導(dǎo)體模塊(1)包括數(shù)量為N1≥1的第一定位元件(14，15a，15b，15c，16a，16b，16c，17a，17b，17c，18，19)，所述散熱片(2)具有數(shù)量為N2≥1的第二定位元件(24，25a，25b，25c，26a，26b，26c，27a，27b，27c，28，29)，每個(gè)所述第一定位元件對應(yīng)于一個(gè)所述第二定位元件并與之組成一對(14，24)；(15a，25a)；(15b，25b)；(15c，25c)；(16a，26a)；(16b，26b)；(16c，26c)；(17a，27a)；(17b，27b)；(17c，27c)；(18，28)；(19，29)；所述功率半導(dǎo)體模塊(1)和所述散熱片(2)能相對彼此對準(zhǔn)，以使得當(dāng)所述功率半導(dǎo)體模塊(1)安裝到所述散熱片(2)上時(shí)，每一對中的兩個(gè)定位元件相互配合。
2.如權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中所述第一定位元件中的至少一個(gè)、 多個(gè)或每個(gè)與所述功率半導(dǎo)體模塊(1)連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中所述第二定位元件中的至少一 個(gè)、多個(gè)或每個(gè)與所述散熱片(2)連接。
4.如前述任一權(quán)利要求所述的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中所述第一定位元件(14， 15a, 15b，15c, 17a, 17b，17c, 19)中的至少一個(gè)、多個(gè)或每個(gè)被構(gòu)造為延伸超出所述第一熱 接觸表面(13)的凸起。
5.如權(quán)利要求4所述的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中所述第一定位元件(14，15a，15b， 15c, 17a, 17b，17c, 19)中的至少一個(gè)、多個(gè)或每個(gè)被構(gòu)造為銷或細(xì)長的連接板。
6.如前述任一權(quán)利要求所述的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中所述第一定位元件(14，19) 中的至少一個(gè)、多個(gè)或每個(gè)相對于所述第一熱接觸表面(13)是可移動(dòng)的。
7.如權(quán)利要求6所述的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中當(dāng)所述功率半導(dǎo)體模塊(1)安裝在 所述散熱片(2)上時(shí)，所述第一定位元件(14，19)中的至少一個(gè)、多個(gè)或每個(gè)通過至少部 分地被壓插到設(shè)置在所述功率半導(dǎo)體模塊(1)上的接收空間(14d，19d)內(nèi)的彈性鍵(14f， 19f)而被彈性地定位。
8.如前述任一權(quán)利要求所述的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中當(dāng)所述功率半導(dǎo)體模塊(1) 以其底部(12)面向下安裝在所述散熱片(2)上以使得每個(gè)所述第一定位元件與對應(yīng)的所 述第二定位元件相互配合時(shí)，所述第一熱接觸表面(13)和所述第二熱接觸表面(23)彼此 間隔開。
9.如前述任一權(quán)利要求所述的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中所述第一定位元件(16a， 16b，16c, 18)中的至少一個(gè)、多個(gè)或每個(gè)被構(gòu)造為凹槽或在所述第一熱接觸表面上的凹槽。
10.如前述任一權(quán)利要求所述的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中所述第二定位元件(26a， 26b, 26c, 28)中的至少一個(gè)、多個(gè)或每個(gè)被構(gòu)造為延伸超出所述第二熱接觸表面(23)的凸起。
11.如權(quán)利要求10所述的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中所述第二定位元件(26a，26b， 26c, 28)中的至少一個(gè)、多個(gè)或每個(gè)被構(gòu)造為銷(26a，26b，28)或細(xì)長的連接板(26c)。
12.如權(quán)利要求10或11所述的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中所述第二定位元件(28)中的至少一個(gè)、多個(gè)或每個(gè)被構(gòu)造為相對于所述第二熱接觸表面(23)可移動(dòng)的凸起。
13.如權(quán)利要求12所述的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中當(dāng)所述功率半導(dǎo)體模塊(1)安裝 在所述散熱片(2)上時(shí)，可移動(dòng)的第二定位元件(28)中的至少一個(gè)、多個(gè)或每個(gè)通過至少 部分地被壓插到設(shè)置在所述散熱片(2)上的接收空間(28d)內(nèi)的彈性鍵(28f)而被彈性地 定位。
14.如前述任一權(quán)利要求所述的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中所述第二定位元件(24， 25a，25b，25c，27b，27c，29)中的至少一個(gè)、多個(gè)或每個(gè)被構(gòu)造為凹槽(24，25a，25b，25c， 29)或在第二熱接觸表面(23)上的凹槽(27b，27c)。
15.如前述任一權(quán)利要求所述的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中所述第一定位元件和第二 定位元件的全部中的至少兩個(gè)被構(gòu)造為細(xì)長的連接板(15c)。
16.如前述任一權(quán)利要求所述的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中所述第一定位元件和第二 定位元件的全部中的至少三個(gè)被構(gòu)造為銷(14，15a，15b，26a，26b，17a，17b，19，28)。
17.如前述任一權(quán)利要求所述的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中所述第一定位元件中的至 少一個(gè)、多個(gè)或每個(gè)被設(shè)置在所述功率半導(dǎo)體模塊(1)的底部(12)上。
18.如前述任一權(quán)利要求所述的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中所述第二定位元件中的至 少一個(gè)、多個(gè)或每個(gè)被設(shè)置在所述散熱片(2)的頂部(21)上。
19.如前述任一權(quán)利要求所述的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中所述第一定位元件中的至 少一個(gè)、多個(gè)或每個(gè)被設(shè)置在所述功率半導(dǎo)體模塊(1)的底部(12)的側(cè)邊上。
20.如前述任一權(quán)利要求所述的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中所述第二定位元件中的至 少一個(gè)、多個(gè)或每個(gè)被設(shè)置在所述散熱片(2)的頂部(21)的側(cè)邊上。
21.如前述任一權(quán)利要求所述的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中所述功率半導(dǎo)體模塊(1)包括模塊外殼(Ia)；所述第一定位元件中的至少一個(gè)、多個(gè)或每個(gè)在所述模塊外殼(Ia)上與所述第一熱 接觸表面(13)間隔開設(shè)置。
22.如前述任一權(quán)利要求所述的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中所述第一定位元件和第二 定位元件不對稱地設(shè)置，以使得所述功率半導(dǎo)體模塊(1)能被擰緊固定地安裝在所述散熱 片⑵上。
23.如前述任一權(quán)利要求所述的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中所述第一定位元件和所述 對應(yīng)的第二定位元件被設(shè)計(jì)為在所述功率半導(dǎo)體模塊和所述散熱片之間不能實(shí)現(xiàn)形狀鎖 定接合和/或力鎖定接合。
24.如前述任一權(quán)利要求所述的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，包括能夠在所述功率半導(dǎo)體模 塊(1)和所述散熱片(2)之間實(shí)現(xiàn)形狀鎖定接合和/或力鎖定接合的至少一個(gè)緊固件(7)。
25.如權(quán)利要求23所述的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，包括精確的一個(gè)緊固件(7)。
26.如權(quán)利要求23或24所述的功率半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其中所述緊固件(7)中的至少一 個(gè)、多個(gè)或每個(gè)被構(gòu)造為螺絲釘，利用所述螺絲釘，能使所述功率半導(dǎo)體模塊(1)通過所述 散熱片(2)內(nèi)的對應(yīng)的螺紋孔(2b)而被擰緊到所述散熱片(2)上。
27.一種將功率半導(dǎo)體模塊(1)安裝到散熱片(2)上的方法，包括步驟提供如前述任一權(quán)利要求所述的功率半導(dǎo)體模塊；將所述功率半導(dǎo)體模塊(1)和所述散熱片(2)相對于彼此定位，使得每個(gè)第一定位元件至少部分地與所述對應(yīng)的第二定位元件相互配合；通過至少一個(gè)緊固件(7)在所述功率半導(dǎo)體模塊(1)和散熱片(2)之間形成連接。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中在將所述功率半導(dǎo)體模塊(1)和所述散熱片(2) 相對于彼此定位之前，將導(dǎo)熱膏(4)施加到所述第一熱接觸表面(13)和/或第二熱接觸表 面(23)。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中按照權(quán)利要求6或7構(gòu)造所述功率半導(dǎo)體模塊(1)；利用篩網(wǎng)(3)或利用型板將導(dǎo)熱膏(4)施加到所述第一熱接觸表面(13)上；當(dāng)施加所述導(dǎo)熱膏(4)時(shí)，相對于所述第一熱接觸表面(13)可移動(dòng)的所述第一定位元 件(14，19)被暫時(shí)地完全推進(jìn)所述功率半導(dǎo)體模塊⑴的所述接收空間(14d，19d)中。
30.如權(quán)利要求28或29所述的方法，其中按照權(quán)利要求12或13構(gòu)造所述功率半導(dǎo)體模塊(1)；利用篩網(wǎng)(3)或利用型板將所述導(dǎo)熱膏(4)施加到所述第二熱接觸表面(23)上；當(dāng)施加所述導(dǎo)熱膏(4)時(shí)，相對于所述第二熱接觸表面(23)可移動(dòng)的所述第二定位元 件(28)被暫時(shí)地完全推進(jìn)所述散熱片(2)的所述接收空間(28d)中。
31.如權(quán)利要求28到30中的任一項(xiàng)所述的方法，其中按照權(quán)利要求8構(gòu)造所述功率半 導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，所述功率半導(dǎo)體模塊(1)以其底部(12)面向下地被安裝在所述散熱片(2) 上，使得每個(gè)所述第一定位元件與所述對應(yīng)的第二定位元件相互配合，并且所述第一熱接 觸表面(13)和第二熱接觸表面(23)具有大于施加的導(dǎo)熱膏(4)的厚度的間距(d)。
全文摘要
本發(fā)明涉及可安裝在散熱片上的功率半導(dǎo)體模塊的擰固型組件，包括功率半導(dǎo)體模塊(1)和散熱片(2)以及至少一個(gè)用來將功率半導(dǎo)體模塊(1)連接到散熱片(2)上的緊固件(7)。功率半導(dǎo)體模塊包括具有第一熱接觸表面(13)的底部(12)，散熱片(2)包括具有第二熱接觸表面(23)的頂部(21)，功率半導(dǎo)體模塊(1)包括數(shù)量為N1≥1的第一定位元件(15a，15b，15c)，散熱片(2)具有數(shù)量為N2≥1的第二定位元件(25a，25b，25c)，每個(gè)第一定位元件對應(yīng)于一個(gè)第二定位元件并組成一對。功率半導(dǎo)體模塊(1)和散熱片(2)彼此對準(zhǔn)，使得當(dāng)功率半導(dǎo)體模塊(1)安裝到散熱片(2)上時(shí)，每一對當(dāng)中的兩個(gè)定位元件相互配合。
文檔編號H01L23/40GK101908512SQ20101022576
公開日2010年12月8日 申請日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月11日
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