專利名稱：用于電連接電子器件的連接系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體模塊。
背景技術：
對于如例如在功率電子器件電路中使用的電子單元的電連接器之間的許多電連接，要求電連接器具有低電阻、高安培容量并且允許快速且簡單的連接和斷開。因此需要一種改進的連接系統(tǒng)和一種用于電連接器的改進方法。

發(fā)明內容
根據一個方面，一種用于電連接電子器件的連接系統(tǒng)包括導電第一連接器、導電第二連接器和夾子元件。第一連接器可插入于第二連接器中，第一連接器或者第二連接器包括第一開口，并且夾子元件被設計成插入于第一開口中以便生成接觸壓力，第一連接器和第二連接器由于該接觸壓力而彼此相抵按壓，使得保障(safeguard)在第一連接器與第二連接器之間的電接觸。根據另一方面，一種功率半導體模塊系統(tǒng)包括功率半導體模塊、可電連接到功率半導體模塊的電部件、導電第一連接器、導電第二連接器和夾子元件。第一連接器可插入于第二連接器中。夾子元件被設計成插入于第一或者第二連接器的第一開口中。如果夾子元件插入于第一開口中，則它生成接觸壓力，第一連接器和第二連接器由于該接觸壓力而彼此相抵按壓，使得保障在第一連接器與第二連接器之間的電接觸。第一連接器為功率半導體模塊的部分而第二連接器為電部件的部分，或者第二連接器為功率半導體模塊的部分而第一連接器為電部件的部分。根據又一方面，在一種用于連接導電第一連接器和導電第二連接器的方法中，提供一種用于電連接電子器件的連接系統(tǒng)。該連接系統(tǒng)包括導電第一連接器、導電第二連接器和夾子元件。第一連接器可插入于第二連接器中。第一連接器或者第二連接器包括夾子元件插入于其中的第一開口。根據再一方面，在一種用于電連接功率半導體模塊和電部件的方法中，提供功率半導體模塊系統(tǒng)。功率半導體模塊系統(tǒng)包括功率半導體模塊、可電連接到功率半導體模塊的電部件、導電第一連接器、導電第二連接器和夾子元件。第一連接器可插入于第二連接器中。第一連接器或者第二連接器包括第一開口。第一連接器為功率半導體模塊的部分而第二連接器為電部件的部分，或者第二連接器為功率半導體模塊的部分而第一連接器為電部件的部分。將夾子元件插入于第一開口中，使得生成接觸壓力，第一連接器和第二連接器由于該接觸壓力而彼此相抵按壓，使得保障在第一連接器與第二連接器之間的電接觸。本領域技術人員將在閱讀以下具體實施方式
時并且在查看附圖時認識到附加特征和優(yōu)點。


可以參照以下附圖和描述來更好地理解本發(fā)明。圖中的部件未必按比例而是著重于圖示本發(fā)明的原理。另外，在圖中同樣的參考標號表示對應的部分。在附圖中
圖IA是功率半導體模塊的透視圖。圖IB是圖IA的功率半導體模塊的細節(jié)的放大圖。圖2A是圖IA的功率半導體模塊在裝配到印刷電路板之前的透視圖。圖2B是圖2A的功率半導體模塊的細節(jié)的放大圖，示出了壓合接觸每個具有夾子插入于其中的開口。
截面圖。圖。

圖3A是功率半導體模塊在裝配到印刷電路板之前的側視圖。
圖3B是裝配到印刷電路板的圖3A的功率半導體模塊的側視圖。
圖4A是具有開口的功率半導體模塊的壓合連接器的橫截面圖。
圖4B是圖4A的壓合連接器在夾子插入于開口中時的橫截面圖。
圖5A是功率半導體模塊的具有不止一個開口的多級壓合連接器的橫截面圖。
圖5B是圖5A的多級壓合連接器在夾子插入于每個開口中時的橫截面圖。
圖6A是功率半導體模塊的節(jié)段在帶狀線連接到功率半導體模塊的連接器時的橫
圖6B是圖6A的功率半導體模塊的連接器之一在連接到相應帶狀線之前的橫截面
圖6C是圖6B的連接器在插入于帶狀線的開口中時的橫截面圖。
圖6D是圖6C的布置在將錐形夾子插入于帶狀線的開口中之后的橫截面圖。
圖7是在錐形夾子插入于帶狀線的開口中時在功率半導體模塊的壓合連接器與帶狀線之間的連接的橫截面圖，其中夾子包括部分地布置于帶狀線的開口以內的開口。圖8A是若干夾子元件裝配到的抽取器件的底視圖。圖8B是圖8A的抽取器件的側視圖。圖8C-8E示出了功率半導體模塊、又一器件和圖8A的抽取器件的組裝。圖8F-8G示出了圖8E的布置的拆卸。
具體實施例方式在以下具體實施方式
中，參照如下附圖，這些附圖形成具體實施方式
的部分并且在附圖中通過圖示而示出其中可以實施本發(fā)明的具體實施例。就這一點而言，參照描述的各圖的定向來使用諸如“頂部”、“底部”、“前”、“后”、“前導”、“尾隨”等的方向術語。由于實施例的部件可以定位于多個不同定向，所以方向術語用于圖示目的而決非限制。要理解可以利用其它實施例并且可以進行結構或者邏輯改變而未脫離本發(fā)明的范圍。以下具體實施方式
因此不要解讀為限制意義，并且本發(fā)明的范圍由所附權利要求限定。要理解這里描述的各種示例性實施例的特征可以相互組合，除非另有明示?，F(xiàn)在參照圖1，圖示了具有基板40和外殼6的功率半導體模塊100。外殼6具有電絕緣外殼框架61和可選外殼蓋62。外殼框架61包圍隱藏于外殼6以內的至少一個功率半導體芯片(例如MOSFET、IGBT、J-FET、二極管、閘流管)?；?0被配置為如下金屬基板， 該金屬基板代表模塊100的底部外殼壁。基板40可以從O. Imm厚變動至20mm厚并且表現(xiàn)低熱阻以便允許朝著如下散熱器(未示出)耗散至少一個功率半導體芯片產生的廢熱，該散熱器可以附著到基板40的與至少一個功率半導體芯片背離的一側。例如基板40可以由銅或者鋁或者由具有銅或者鋁中的至少一種的合金制成?；?0的覆蓋區(qū)(footprint)基本上為具有圓形拐角的矩形。有與每個拐角接近的可以用于將基板40擰緊到散熱器的開 Π 41。為了將功率半導體模塊100電連接到任意外圍器件,有插入于外殼框架31中的多個第一連接器I。備選地，第一連接器I中的一個、多個或者每個第一連接器可以經過外殼蓋62延伸。例如第一連接器I可以由銅形成或者可以包括重量百分比至少為99. 8%的銅。在本示例中，第一連接器I被設計為壓合連接器即如下連接器，這些連接器可以按入外圍器件的電接觸開口中，由此在每個第一連接器I與相應接觸開口之間建立電連接。即使壓合連接器I被設計為分叉壓合連接器，但是也可以使用其它設計。在圖2A的示例中，圖IA中所示的功率半導體模塊100將電連接到印刷電路板 200。出于該目的，如圖2B的選擇性放大中可見，印刷電路板200配備有形成于印刷電路板 200的導體軌道22中的多個接觸開口 21。在本發(fā)明的意義上，每個導體軌道22與相應接觸開口 21 —起形成將連接到第一連接器I之一的第二連接器2。功率半導體模塊100可以簡單地通過將第一連接器I按入相應開口 21中來連接到印刷電路板200。進一步焊接或者熔接是可能的但是并非必需的。也如從圖2B可見，每個第一連接器I提供有如下開口 11 :在將功率半導體模塊 100裝配到印刷電路板200之前，夾子元件3可以插入于該開口中。例如，夾子元件3可以形成為閉環(huán)。然而可以改為使用設計為開環(huán)的夾子元件3’。夾子元件3和夾子元件3’兩者由于它的環(huán)形狀而分別以孔隙(clearance) 31和31’為特征。夾子元件3和3’生成如下接觸壓力，第一連接器I和第二連接器2由于該接觸壓力而彼此相抵按壓，使得保障在第一連接器I與第二連接器2之間的緊密電接觸。圖3A是另一功率半導體模塊100在借助于螺絲5裝配到印刷電路板200和散熱器300之前的側視圖。功率半導體模塊100在它的頂部側上配備有如參照圖1A、1B、2A和 2B已經描述的設計為分叉壓合連接器的多個第一連接器I。每個第一連接器I提供有環(huán)形夾子元件3插入于其中的開口 11。通過將印刷電路板200、功率半導體模塊100和散熱器 300擰緊在一起，每個第一連接器I按入印刷電路板200的印刷電路板軌道的對應開口 21 中。為了由此均勻分布由螺絲5生成的壓力，可選推力片400可以布置于印刷電路板200 與螺絲5之間。當第一連接器I按入開口 21中時，預拉伸連接器I和插入于第一連接器I 的開口 11中的夾子元件3，使得夾子元件3生成用作如下接觸壓力的向后壓力，第一連接器和第二連接器由于該接觸壓力而彼此相抵按壓并且保障在第一連接器I與第二連接器2之間的電接觸。在圖3A的視圖中，開口 21被隱藏，因此用虛線來表明。這同樣適用于推力片400 的螺絲通道401、印刷電路板200的螺絲通道201、功率半導體模塊100的螺絲通道101和散熱器300的螺紋孔301?？蛇x地，導熱膏可以布置于功率半導體模塊100與散熱器300之間。圖3B示出了在組裝狀態(tài)下的圖3A的部件。圖4A是功率半導體模塊的壓合連接器I的橫截面圖。壓合連接器I提供有如下開口 11 :如圖4B中所示，夾子元件3可以插入于該開口中。這樣的連接器I可以用作如參照圖1A、1B、2A、2B、3A和3C說明的第一連接器I。
圖5A示出了設計為多級壓合連接器(即連接器表現(xiàn)布置于不同級的不止一個壓合接觸區(qū)段)的壓合連接器I的又一示例。相同連接器I的所有壓合接觸區(qū)段彼此電連接。 然后，每個壓合接觸區(qū)段提供有開口 21。在這一示例中，每個壓合接觸區(qū)段設計為分叉。如圖5B中所示，夾子元件3可以插入于每個開口 21中。圖6A是功率半導體模塊100的如下節(jié)段的側視圖，該節(jié)段提供有兩個第一連接器
I。每個第一連接器I電連接到帶狀線2。出于這一目的，每個第一連接器I與錐形夾子元件3 —起插入于相應帶狀線2的開口中。在圖6B至6D中圖示了將第一連接器I連接到相應帶狀線2的方式。如圖6B的橫截面圖中可見，提供第一連接器I、帶狀線形式的第二連接器2和錐形夾子元件3。帶狀線2以如下開口 21為特征，第一連接器I的一端可以插入于該開口中以便實現(xiàn)如圖6C中所示的布置。然后在相同開口 21中插入錐形夾子元件3，使得如圖6D中所示，它生成如下接觸壓力，第一連接器I和第二連接器2由于該接觸壓力而彼此相抵按壓，并且使得保障在第一連接器I與第二連接器2之間的緊密電接觸。為了進一步減少在第一連接器I與第二連接器2之間的電接觸電阻，夾子元件3 可以由導電材料制成。如果希望提高夾子元件3的彈性，則它可以提供有如圖7中所示的孔隙31。在其中夾子元件3插入于第二連接器2的開口 21中的狀態(tài)下，夾子元件3的孔隙 31可以至少部分地布置于第二連接器2的開口 21內。在許多應用中，電器件可以借助于如參照示例圖6B、6C、6D或者7所示的若干連接 (即需要多個夾子元件3)而連接到另一電器件。為了有助于組裝和/或拆卸在這些器件之間的電連接，兩個或者更多夾子元件3可以裝配于共同載體500上，使得夾子元件3可以同時插入于第二連接器2的相應開口 21中。圖8A和圖8B的對應橫截面示了多個夾子元件3裝配到其底部的這樣的共同載體500的示例。如從圖SC和8D可見，功率半導體模塊100的多個第一接觸I可以插入于又一器件(例如帶狀線2)的電接觸開口 21中。隨后，布置于共同載體500上的錐形夾子元件3可以同時插入于對應接觸開口 21中，從而導致圖8E的布置。為了拆卸圖SE的布置，可轉動杠桿501可以朝著帶狀線2和功率半導體模塊100 移動，由此與帶狀線2相抵拉緊(brace)。備選地，可以設計可轉動杠桿501，使得它們在朝著功率半導體模塊100轉動時與功率半導體模塊100相抵拉緊。以這一方式繼續(xù)，如圖8G 中所示，從相應第一開口 21抽取出夾子元件3并且?guī)罹€2可以從功率半導體模塊100斷開。任意其它器件而不是帶狀線2可以以相同方式連接到功率半導體模塊100并且從功率半導體模塊100斷開。前文參照在功率半導體模塊100與印刷電路板200之間或者在功率半導體模塊 100與帶狀線2之間的電連接示例性地描述了不同連接系統(tǒng)。然而可以以相同方式連接任意其它器件。第一連接器I和第二連接器2的形狀可以變化，只要實現(xiàn)所描述的生成如下接觸壓力的效果，第一連接器I和第二連接器2由于該接觸壓力而彼此相抵按壓。為了減少在第一連接器I與對應第二連接器2之間的電阻，夾子元件3可以導電。 例如，夾子元件3可以在300K的溫度具有少于12 μ Ω ^cm或者少于3 μ Ω ^cm或者少于 2μ Ω · cm的比電阻。如根據上文示例清楚的那樣，在第一連接器I與第二連接器2之間的連接可以摩擦鎖定但是未形配鎖定(form-locked)。備選地,這樣的連接可以摩擦鎖定并且形配鎖定。另外，在第一連接器I與第二連接器2之間的電連接無需任何焊接、熔接或者粘接。為了方便描述起見，使用諸如“之下”、“下面”、“下”、“之上”、“上”等的空間相對術語以說明一個元件相對于第二元件的定位。這些術語旨在除了與圖中描繪的定向不同的定向之外還涵蓋器件的不同定向。另外，諸如“第一”、“第二”等的術語也用來描述各種元件、 區(qū)域、節(jié)段等并且也并非旨在進行限制。同樣的術語在整個描述中指代同樣的元件。如這里所用，術語“具有”、“含有”、“包含”、“包括”等是表明存在所述的元件或者特征但是并未排除附加元件或者特征的開放式術語。除非上下文另外清楚表明，冠詞“一個”、“一種”和“該”旨在包括復數以及單數。了解上述變化和應用范圍，應當理解本發(fā)明不受前文描述限制也不受附圖限制。 作為替代，本發(fā)明僅由所附權利要求及其法律等效物限制。
權利要求
1.一種用于電連接電子器件的連接系統(tǒng)，所述連接系統(tǒng)包括導電第一連接器、導電第二連接器和夾子元件，其中所述第一連接器可插入于所述第二連接器中；所述第一連接器或者所述第二連接器包括第一開口；所述夾子元件被設計成插入于所述第一開口中并且在它的插入狀態(tài)下生成接觸壓力， 所述第一連接器和所述第二連接器由于所述接觸壓力而彼此相抵按壓，使得保障在所述第一連接器與所述第二連接器之間的電接觸。
2.如權利要求I所述的連接系統(tǒng)，其中所述夾子元件即使在其中所述第一連接器未插入于所述第二連接器中的狀態(tài)下仍然以受捕獲的方式可插入于所述第一開口中。
3.如權利要求I所述的連接系統(tǒng)，其中所述夾子元件是表現(xiàn)閉環(huán)形狀或者開環(huán)形狀的彈簧環(huán)。
4.如權利要求I所述的連接系統(tǒng)，其中所述夾子元件包括錐形節(jié)段。
5.如權利要求I所述的連接系統(tǒng)，其中所述夾子元件包括孔隙。
6.如權利要求5所述的連接系統(tǒng)，其中在當所述夾子元件插入于所述第一開口中使得它生成所述接觸壓力時的狀態(tài)下，所述孔隙至少部分地布置于所述第一開口內。
7.如權利要求I所述的連接系統(tǒng)，其中所述第一連接器由銅形成或者包括重量百分比至少為99. 8%的銅。
8.如權利要求I所述的連接系統(tǒng)，其中所述夾子元件為導電。
9.如權利要求I所述的連接系統(tǒng)，其中所述夾子元件在300K的溫度具有少于 12 μ Ω · cm或者少于3 μ Ω · cm或者少于2 μ Ω · cm的比電阻。
10.如權利要求I所述的連接系統(tǒng)，其中所述第一連接器插入于所述第二連接器中；所述夾子元件插入于所述第一開口中并且生成所述接觸壓力，所述第一連接器和所述第二連接器由于所述接觸壓力而彼此相抵按壓，使得保障在所述第一連接器與所述第二連接器之間的電接觸。
11.如權利要求10所述的連接系統(tǒng)，其中所述第一連接器和所述第二連接器表現(xiàn)摩擦鎖定但是未形配鎖定的電連接。
12.—種功率半導體模塊系統(tǒng)，包括功率半導體模塊、可電連接到所述功率半導體模塊的電部件、導電第一連接器、導電第二連接器和夾子元件，其中所述第一連接器可插入于所述第二連接器中；所述第一連接器或者所述第二連接器包括第一開口；所述夾子元件被設計成插入于所述第一開口中并且在它的插入狀態(tài)下生成接觸壓力， 所述第一連接器和所述第二連接器由于所述接觸壓力而彼此相抵按壓，使得保障在所述第一連接器與所述第二連接器之間的電接觸；所述第一連接器為所述功率半導體模塊的部分而所述第二連接器為所述電部件的部分，或者所述第二連接器為所述功率半導體模塊的部分而所述第一連接器為所述電部件的部分。
13.如權利要求12所述的功率半導體模塊系統(tǒng)，其中所述電部件為帶狀線或者印刷電路板。
14.如權利要求12所述的功率半導體模塊系統(tǒng)，包括抽取器件，所述夾子元件裝配到所述抽取器件并且所述抽取器件被設計成從所述第一開口抽取出所述夾子元件。
15.如權利要求14所述的功率半導體模塊系統(tǒng)，其中所述抽取器件包括可轉動杠桿， 所述可轉動杠桿被設計成如果所述杠桿朝著所述功率半導體模塊轉動則與所述電部件相抵或者與所述功率半導體模塊相抵拉緊。
16.如權利要求12所述的功率半導體模塊系統(tǒng)，其中所述夾子元件為導電。
17.—種功率半導體模塊系統(tǒng)，包括功率半導體模塊，具有導電連接器，所述導電連接器用于電連接所述功率半導體模塊與另一電器件并且包括開口 ；以及夾子元件，可插入或者插入于所述開口中。
18.一種用于連接導電第一連接器和導電第二連接器的方法，包括以下步驟提供用于電連接電子器件的連接系統(tǒng)，所述連接系統(tǒng)包括導電第一連接器、導電第二連接器和夾子元件，其中所述第一連接器可插入于所述第二連接器中，并且其中所述第一連接器或者所述第二連接器包括第一開口；將所述夾子元件插入于所述第一開口中。
19.如權利要求18所述的方法，其中在將所述夾子元件插入于所述第一開口中的步驟之前所述第一連接器插入于所述第二連接器中。
20.如權利要求19所述的方法，其中所述夾子元件是表現(xiàn)閉環(huán)形狀或者開環(huán)形狀的彈簧環(huán)。
21.如權利要求18所述的方法，其中在將所述夾子元件插入于所述第一開口中之后所述第一連接器插入于所述第二連接器中。
22.如權利要求21所述的方法，其中所述夾子元件包括錐形節(jié)段。
23.如權利要求18所述的方法，其中所述夾子元件包括孔隙。
24.如權利要求18所述的方法，其中所述夾子元件為導電。
25.一種用于電連接功率半導體模塊和電部件的方法，包括以下步驟提供功率半導體模塊系統(tǒng)，所述功率半導體模塊系統(tǒng)包括功率半導體模塊、可電連接到所述功率半導體模塊的電部件、導電第一連接器、導電第二連接器和夾子元件，其中-所述第一連接器可插入于所述第二連接器中；-所述第一連接器或者所述第二連接器包括第一開口；-所述第一連接器為所述功率半導體模塊的部分而所述第二連接器為所述電部件的部分，或者所述第二連接器為所述功率半導體模塊的部分而所述第一連接器為所述電部件的部分；將所述夾子元件插入于所述第一開口中，使得生成接觸壓力，所述第一連接器和所述第二連接器由于所述接觸壓力而彼此相抵按壓，使得保障在所述第一連接器與所述第二連接器之間的電接觸。
全文摘要
一種用于電連接電子器件的連接系統(tǒng)包括導電第一連接器、導電第二連接器和夾子元件，其中第一連接器可插入于第二連接器中。第一連接器或者第二連接器包括夾子元件可以插入于其中的第一開口。在插入狀態(tài)下，夾子元件生成接觸壓力，第一連接器和第二連接器由于該接觸壓力而彼此相抵按壓，使得保障在第一連接器與第二連接器之間的電接觸。
文檔編號H01L23/495GK102593089SQ20111044616
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權日2010年12月28日
發(fā)明者R.巴耶雷爾 申請人:英飛凌科技股份有限公司