ES2345349T3 - Modulo de semiconductor de potencia. - Google Patents
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Abstract
Módulo de semiconductor de potencia con condensadores (12) conectados entre sí en paralelo, los primeros elementos de conexión (20) de los cuales están en contacto con un primer carril conductor (14) y los segundos elementos de conexión (22) de los cuales están en contacto con un segundo carril conductor (16), en el que un elemento aislante (18) está provisto entre los dos carriles conductores (14, 16) y el cual tiene un dispositivo de compresión (24), en el que el dispositivo de compresión (24) tiene por lo menos un cuerpo de compresión (26) y un cuerpo de compresión de contrapartida asociado (28), en el que los elementos de conexión primeros y segundos (20 y 22) están cargados con presión y eléctricamente en contacto con los carriles conductores asociados (14, 16) por medio del dispositivo de compresión (24), caracterizado porque el por lo menos un cuerpo de compresión (26) para la carga de presión de los primeros elementos de conexión (20) tiene brazos elásticamente construidos (38) y el cuerpo de compresión de contrapartida asociado (28) está construido rígidamente y en el que por lo menos un cuerpo de compresión (26) para la carga de presión de los segundos elementos de conexión (22) tiene segundos brazos rígidamente construidos (40) y el cuerpo de compresión de contrapartida asociado (28) tiene secciones elásticamente construidas (36, 48).
Description
Módulo de semiconductor de potencia.
La invención se refiere a un módulo de
semiconductor de potencia con condensadores conectados entre sí en
paralelo, los primeros elementos de conexión de los cuales están en
contacto con un primer carril conductor y los segundos elementos de
conexión de los cuales están en contacto con un segundo carril
conductor, en el que un elemento aislante está provisto entre los
dos carriles conductores y el cual tiene un dispositivo de
compresión.
Los módulos de semiconductor de potencia de este
tipo son conocidos por ejemplo en el caso de sistemas convertidores
en los cuales los condensadores están eléctricamente conectados a
dos carriles conductores por medio de contactos soldados al estaño,
soldados o roscados con respecto a su fiabilidad. Los contactos
soldados al estaño, soldados o roscados de este tipo todavía dejan
algo que desear.
En el caso de módulos de semiconductor altamente
fiables, se prefieren los contactos de presión en el caso de una
unión de pastilla o de unión de cobre directa (DCB direct copper
bonding). En el caso de los elementos de conexión de los
condensadores, un contacto de presión de este tipo no ha sido
realizado hasta ahora porque los elementos de conexión de los
condensadores están orientados en un plano diferente o en una
dirección diferente de los contactos de unión de cobre directa y
por consiguiente todavía se requeriría un sistema de compresión
adicional.
El documento US 2004/0179341 A1 revela un módulo
de semiconductor de potencia con un módulo de filtro de condensador
el cual consiste en una pluralidad de condensadores individuales y
el cual tiene elementos de conexión principales para un contacto
directo con los elementos de conexión del módulo de semiconductor de
potencia. El módulo de filtro de condensador tiene un alojamiento
separado con una placa de retención en su lado superior y un cuerpo
de refrigeración en su lado inferior, en el que la placa de
retención se utiliza para fijar los condensadores individuales en
sus posiciones por medio de una carga de presión.
Con el conocimiento de estas realidades, la
invención se basa en el objeto de la creación de un módulo de
semiconductor de potencia del tipo mencionado al principio con un
contacto fiable de los elementos de conexión de los condensadores y
el cual puede ser fabricado rentablemente.
Este objeto se consigue según la invención por
medio de las características de la reivindicación 1, es decir se
consigue porque el dispositivo de compresión tiene por lo menos un
cuerpo de compresión y un cuerpo de compresión de contrapartida
asociado, en el que los elementos de conexión primeros y segundos de
los condensadores están cargados con una presión y eléctricamente
en contacto con los carriles conductores asociados por medio del
dispositivo de compresión.
En el caso de los condensadores del módulo de
semiconductor de potencia según la invención, los elementos de
conexión están construidos por ejemplo como patas del condensador
soldadas al estaño. Los condensadores de este tipo durante un largo
tiempo han estado en contacto con los carriles conductores por medio
de conexiones soldadas al estaño. En lugar de las conexiones
soldadas al estaño de este tipo, según la invención, se sugiere un
contacto de compresión, como se realiza únicamente para los
contactos de unión de pastilla o de unión de cobre directa en el
caso de sistemas altamente fiables de sistemas convertidores o
similares.
Ha probado ser un recurso en el caso del módulo
de semiconductor de potencia según la invención el que por lo menos
un cuerpo de compresión para la carga de presión de los primeros
elementos de conexión tenga primeros brazos construidos
elásticamente y el cuerpo de compresión de contrapartida asignado
esté construido rígidamente y que por lo menos un cuerpo de
compresión a la carga de presión de los segundos elementos de
conexión tenga segundos brazos rígidamente construidos y el cuerpo
de compresión de contrapartida asociado tenga secciones
elásticamente construidas. Las secciones elásticamente construidas
del cuerpo de compresión de contrapartida se pueden construir como
redes expuestas.
Ha probado ser ventajoso que, en el caso de un
módulo de semiconductor de potencia según la invención, los brazos
primeros y segundos del por lo menos un cuerpo de compresión estén
provistos próximamente adyacentes entre sí y se prolonguen
alejándose del cuerpo de compresión en paralelo. Además, es un
recurso que los brazos primeros y segundos se prolonguen alejándose
del cuerpo de compresión la misma distancia.
Un contacto de compresión fiable de los
elementos de conexión de los condensadores resulta si las secciones
elásticamente construidas del cuerpo de compresión de contrapartida
están provistas de forma congruente con los segundos brazos del por
lo menos un cuerpo de compresión.
Ha probado ser un recurso que los condensadores
se fijen de una manera segura entre los cuerpos de compresión y de
compresión de contrapartida del dispositivo de compresión, a fin de
cubrir los respectivos requisitos con referencia a la resistencia a
la vibración y al impacto del módulo de semiconductor de potencia.
Para este propósito, un medio de retención longitudinal el cual se
orienta paralelo a los carriles conductores primero y segundo y
tiene un elemento de relleno que se puede prolongar alejándose del
cuerpo de compresión y el cuerpo de compresión de contrapartida
puede estar construido con elementos de colocación para los
condensadores. El elemento de relleno puede ser una tira fabricada
a partir de un material de espuma de plástico la cual se fija al
lado del medio de retención el cual está encarado al cuerpo de
compresión de contrapartida. Los elementos de colocación del cuerpo
de compresión de contrapartida pueden estar formados mediante
canales o mediante redes contorneadas las cuales están construidas
materialmente integrales con el cuerpo de compresión de
contrapartida.
En el caso del módulo de semiconductor de
potencia según la invención, los condensadores están provistos
paralelos adyacentes entre sí en una fila cerca de los carriles
conductores primero y segundo y descansan por lo menos
aproximadamente en el plano de los carriles conductores primero y
segundo.
Detalles, características y ventajas adicionales
resultan a partir de la siguiente descripción de una forma de
realización ejemplar del módulo de semiconductor de potencia según
la invención, representada en secciones en los dibujos.
En las figuras:
La figura 1 muestra una vista en perspectiva de
una configuración del módulo de semiconductor de potencia,
la figura 2 muestra una vista parcial en
perspectiva del módulo de semiconductor de potencia para clarificar
el contacto de compresión de los dos elementos de conexión de los
condensadores con los carriles conductores asociados, y
la figura 3 muestra otra vista parcial en
perspectiva del módulo de semiconductor de potencia, particularmente
para clarificar los elementos de colocación para los condensadores,
así como un elemento elástico para un segundo elemento de conexión
de un condensador.
La figura 1 muestra una vista del módulo de
semiconductor de potencia 10 con condensadores 12 los cuales están
dispuestos en una fila próximamente adyacentes entre sí y los cuales
están conectados entre sí en paralelo. Esta conexión en paralelo
tiene lugar por medio de un primer carril conductor 14 y un segundo
carril conductor 16, entre los cuales está dispuesto un elemento
aislante 18. El primer carril conductor 14 está en contacto con los
primeros elementos de conexión 20 de los condensadores 12 y el
segundo carril conductor 16 está en contacto con los segundos
elementos de conexión 22 (véase también la figura 2) de los
condensadores 12. Este contacto de los elementos de conexión 20 y
22 con los carriles conductores 14 y 16 se efectúa con un
dispositivo de compresión 24 del módulo de semiconductor de
potencia 10 el cual tiene un cuerpo de compresión 26 y un cuerpo de
compresión de contrapartida 28. El dispositivo de compresión 24 se
utiliza al mismo tiempo para pastillas de semiconductor de contacto
de compresión con una tarjeta de circuito impreso o un sustrato de
circuito o similar.
El cuerpo de compresión 26 está tensado con el
cuerpo de compresión de contrapartida 28 por medio de elementos de
tornillo 30. Otra posibilidad consiste por ejemplo en tensar el
cuerpo de compresión 26 con el cuerpo de compresión de
contrapartida 28 con la ayuda de elementos de tornillo 30 los cuales
se roscan dentro del cuerpo de refrigeración 32 del módulo de
semiconductor de potencia 10.
Como se puede ver a partir de la figura 2, en la
cual detalles idénticos están designados con los mismos números de
referencia que en la figura 1, el cuerpo de compresión 26 tiene
elementos de compresión 34 para los primeros elementos de conexión
20 y el cuerpo de compresión de contrapartida 28 tiene secciones de
compresión 36 para los segundos elementos de conexión 22 de los
condensadores 12 (véase la figura 1).
Como se puede ver adicionalmente a partir de la
figura 1, los condensadores 12 están fijados entre los cuerpos de
compresión y de compresión de contrapartida 26 y 28 del dispositivo
de compresión 24.
Los primeros brazos 38, sobre los cuales están
provistos los elementos de compresión 34, se prolongan alejándose
del cuerpo de compresión 26. Además, segundos brazos 40, los cuales
son presionados contra el primer carril conductor 14 con medios de
compresión 42 y están provistos de forma congruente con los segundos
elementos de conexión 22 de los condensadores, se prolongan
alejándose del cuerpo de compresión 26. Los brazos primeros y
segundos 38 y 40 del cuerpo de compresión 26 están provistos
paralelos entre sí y separados ligeramente entre sí. El respectivo
elemento de compresión 34 y los medios de compresión 42 adyacentes
al mismo están a la misma distancia alejados del cuerpo de
compresión 26 del dispositivo de compresión 24.
Como se puede ver a partir de la figura 2, las
secciones de compresión 36 están formadas por canales 44 los cuales
están construidos en la superficie principal 46 del cuerpo de
compresión de contrapartida 28 la cual está encarada al segundo
carril conductor 16. Un elemento elástico 48 para el segundo
elemento de conexión asociado 22 del respectivo condensador está
provisto en el canal respectivo 44 (véase la figura 3).
Los condensadores 12 están fijados de una manera
flexible definida entre el cuerpo de compresión 26 y el cuerpo de
compresión de contrapartida 28 del dispositivo de compresión 24.
Para este propósito, un medio de retención longitudinal 50 el cual
tiene un elemento de relleno 52 se prolonga alejándose del cuerpo de
compresión 26 (véase la figura 1). El cuerpo de compresión de
contrapartida 28 está construido con elementos de colocación 54
para los condensadores 12. Los elementos de colocación 54 están
construidos como nervios los cuales poseen contornos del nervio 58
que corresponden en términos de forma a los condensadores 12.
\newpage
Los mismos detalles a los cuales se hace
referencia en cada caso tienen los mismos números de referencia en
las figuras 1, 2 y 3, de modo que no es necesario describir todos
los detalles en detalle en cada caso en relación con estas
figuras.
\vskip1.000000\baselineskip
- 10
- Módulo de semiconductor de potencia
- 12
- Condensadores (de 10)
- 14
- Primer carril conductor (de 10 para 12)
- 16
- Segundo carril conductor (de 10 para 12)
- 18
- Elemento aislante (entre 14 y 16)
- 20
- Primer elemento de conexión (de 12)
- 22
- Segundo elemento de conexión (de 12)
- 24
- Dispositivo de compresión (de 10 para 12)
- 26
- Cuerpo de compresión (de 24)
- 28
- Cuerpo de compresión de contrapartida (de 24)
- 30
- Elementos de tornillo (de 24)
- 32
- Cuerpo de refrigeración (de 10)
- 34
- Elementos de compresión (de 26 para 20)
- 36
- Secciones de compresión (de 28 para 22)
- 38
- Primeros brazos (de 26 para 34)
- 40
- Segundos brazos (de 26 para 42)
- 42
- Medios de compresión (en 40)
- 44
- Canal (de 36)
- 46
- Superficie principal (de 28)
- 48
- Elemento elástico (en 44)
- 50
- Medio de retención (de 26 para 52)
- 52
- Elemento de relleno (en 50 para 12)
- 54
- Elementos de colocación (de 28 para 12)
- 58
- Contornos del nervio (de 54)
Claims (8)
1. Módulo de semiconductor de potencia con
condensadores (12) conectados entre sí en paralelo, los primeros
elementos de conexión (20) de los cuales están en contacto con un
primer carril conductor (14) y los segundos elementos de conexión
(22) de los cuales están en contacto con un segundo carril conductor
(16), en el que un elemento aislante (18) está provisto entre los
dos carriles conductores (14, 16) y el cual tiene un dispositivo de
compresión (24), en el que el dispositivo de compresión (24) tiene
por lo menos un cuerpo de compresión (26) y un cuerpo de compresión
de contrapartida asociado (28), en el que los elementos de conexión
primeros y segundos (20 y 22) están cargados con presión y
eléctricamente en contacto con los carriles conductores asociados
(14, 16) por medio del dispositivo de compresión (24),
caracterizado porque el por lo menos un cuerpo de compresión
(26) para la carga de presión de los primeros elementos de conexión
(20) tiene brazos elásticamente construidos (38) y el cuerpo de
compresión de contrapartida asociado (28) está construido
rígidamente y en el que por lo menos un cuerpo de compresión (26)
para la carga de presión de los segundos elementos de conexión (22)
tiene segundos brazos rígidamente construidos (40) y el cuerpo de
compresión de contrapartida asociado (28) tiene secciones
elásticamente construidas (36, 48).
2. Módulo de semiconductor de potencia según la
reivindicación 1 caracterizado porque las secciones
elásticamente construidas del cuerpo de compresión de contrapartida
(28) están construidas como redes expuestas.
3. Módulo de semiconductor de potencia según la
reivindicación 2 caracterizado porque los brazos primeros y
segundos (38 y 40) están provistos próximamente adyacentes entre sí
y se prolongan alejándose del cuerpo de compresión (26) en
paralelo.
4. Módulo de semiconductor de potencia según la
reivindicación 2 caracterizado porque los brazos primeros y
segundos (38 y 40) se prolongan alejándose del cuerpo de compresión
(26) la misma distancia.
5. Módulo de semiconductor de potencia según la
reivindicación 3 caracterizado porque las secciones
elásticamente construidas (36, 48) del cuerpo de compresión de
contrapartida (28) están provistas de forma congruente con los
segundos brazos (40) del por lo menos un cuerpo de compresión
(26).
6. Módulo de semiconductor de potencia según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado porque
los condensadores (12) están fijados de una manera flexible
definida entre el cuerpo de compresión (26) y el cuerpo de
compresión de contrapartida (28) del dispositivo de compresión
(24).
7. Módulo de semiconductor de potencia según la
reivindicación 6 caracterizado porque un medio de retención
longitudinal (50) el cual está orientado paralelo a los carriles
conductores primero y segundo (14, 16) tiene un elemento de relleno
(52) que se prolonga alejándose del cuerpo de compresión (26) y
porque el cuerpo de compresión de contrapartida (28) está
construido con elementos de colocación (54) para los condensadores
(12).
8. Módulo de semiconductor de potencia según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 caracterizado porque
los condensadores (12) están dispuestos paralelos adyacentes entre
sí en una fila cerca de los carriles conductores primero y segundo
(14, 16) y descansan por lo menos aproximadamente en el plano de los
carriles conductores primero y segundo (14, 16).
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