半导体模块、半导体模块装置和操作半导体模块的方法制造方法及图纸

技术编号:14253476 阅读:29 留言:0更新日期:2016-12-22 15:49
本发明专利技术涉及一种半导体模块,具有第一和第二半导体开关,其中每个具有第一和第二负载接口,在第一和第二负载接口之间形成的负载线路电串联在第一和第二电路节点之间。还包括电路载体装置,具有:介电的第一绝缘载体区段,具有第一顶面和第一底面;介电的第二绝缘载体区段,具有第二顶面和第二底面;施加到第一顶面上的第一上部金属化层;施加到第二顶面上的第二和第三上部金属化层;施加到第一底面上的第一下部金属化层;施加到第二底面上的第二下部金属化层;所述半导体模块具有非陶瓷介电绝缘层,被施加到第一以及第二下部金属化层上,并且非陶瓷介电绝缘层具有背向第一和第二下部金属化层的底面,该底面形成半导体模块的导热接触面。

【技术实现步骤摘要】

半导体模块、半导体模块装置和操作半导体模块的方法

本专利技术涉及电路领域,更具体地涉及一种半导体模块、半导体模块装置和操作半导体模块的方法
技术介绍
在半导体模块中,其具有两个可控的功率半导体开关,所述大功率半导体开关电串联成半电桥,串联电路在负载线路之间具有电路节点,所述电路节点通常处于输出端的电势上。与半电桥的正电源电势连接的功率半导体芯片则通常称为“High-Side Chip(高边芯片)”,与半电桥的负电源电势连接的功率半导体芯片相应地作为“Low-Side Chip(低边芯片)”。当在第一接通状态中使High-Side Chip导通并且使Low-Side Chip阻断时,电路节点基本上处于正电源电势上。当反之在第二接通状态中使High-Side Chip阻断并且使Low-Side Chip导通时,电路节点基本上处于负电源电势上。因此,通过适合地控制功率半导体芯片可以或者将正电源电势或者将负电源电势传导到输出端。在从第一接通状态变换到第二接通状态或者从第二接通状态变换到第一接通状态时,这在具有半电桥和与半电桥连接的包括相应的接口电路的中间电路电容器的系统中与系统的对称性相关地导致形成不可避免的共模电流和推挽电流,所述共模电流和推挽电流可以相互影响并且结果随之导致发射寄生辐射。例如DE 10 2013 210 146 A1公知的是,可以减少所述寄生发射,其方式是,一方面在正电源电势和接地线之间的电容与另一方面在负电源电势和接地线之间的电容选择为尽可能相等的。当半导体模块应借助于冷却体来冷却时,冷却体通常与地连接。在此必须确保,冷却体相对于电源电势被充分地绝缘。为此,通常使用两侧金属化的陶瓷衬底,在所述陶瓷衬底中,陶瓷层布置在陶瓷层
的两个电绝缘的金属化层之间。在DE 10 2013 210 146 A1中,为此,两个分别金属化的陶瓷层布置在冷却体和通过冷却体散热的半导体芯片之间。在此,最紧邻冷却体安置的陶瓷层在其朝向冷却体的侧上具有下部金属化层,所述下部金属化层不仅确定了正电源电势和地线之间的电容,而且确定了负电源电势和地线之间的电容。因为两个陶瓷层布置在每个半导体芯片和下部金属化层之间,以及由于需要的所述陶瓷层的厚度,这种布置具有在半导体芯片和安装在半导体模块上的冷却体之间高的热传递阻值。此外,这种基于各两个陶瓷层的布置由于其与此相关的材料使用并且以及与此相关的生产耗费的原因,成本非常高的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于,提供一种半导体模块和一种半导体模块装置,其在操作中发射少的寄生辐射,以及提供一种用于操作所述半导体模块的方法。该目的通过根据权利要求1所述的半导体模块、通过根据权利要求15所述的半导体模块装置或者通过根据权利要求16所述的用于操作半导体模块的方法来实现。第一方面涉及一种半导体模块。该半导体模块具有第一半导体开关、第二半导体开关、电路载体装置和非陶瓷介电绝缘层。所述第一半导体开关和第二半导体开关中的每一个具有一个第一负载接口和一个第二负载接口,在所述第一负载接口和所述第二负载接口之间形成负载线路。第一半导体开关的负载线路和第二半导体开关的负载线路电串联在第一电路节点和第二电路节点之间。电路载体装置具有:介电的第一绝缘载体区段,所述介电的第一绝缘载体区段具有第一顶面以及与所述第一顶面对置的第一底面;介电的第二绝缘载体区段,所述介电的第二绝缘载体区段具有第二顶面以及与所述第二顶面对置的第二底面;第一上部金属化层,所述第一上部金属化层被施加到第一顶面上;第二上部金属化层和第三上部金属化层,所述第二上部
金属化层和第三上部金属化层被施加到第二顶面上;第一下部金属化层,所述第一下部金属化层被施加到第一底面上;以及第二下部金属化层,所述第二下部金属化层被施加到第二底面上。非陶瓷介电绝缘层被施加到第一下部金属化层上并且被施加到第二下部金属化层上,并且所述非陶瓷介电绝缘层的背向第一下部金属化层和第二下部金属化层的底面形成半导体模块的导热接触面。第二方面涉及一种半导体模块装置,其具有根据第一方面所构造的半导体模块以及冷却体,所述冷却体能拆卸地或者材料配合地与半导体模块的介电绝缘层的底面连接。第三方面涉及一种用于操作半导体模块的方法。为此,提供根据第一方面所构造的半导体模块。将第一电路节点连接到第一电源电势,并且将第一电路节点连接到不同于第一电源电势的第二电源电势连接。附图说明下面根据实施例参考附图说明本专利技术。在附图中,相同的附图标记表示相同的元件。附图中:图1示出具有半导体模块和冷却体的半导体模块装置的电路图。图2示出根据第一实例的半导体模块装置的竖直剖面图。图3示出根据第二实例的半导体模块装置的竖直剖面图。图4示出根据第三实例的半导体模块装置的竖直剖面图。图5示出根据第四实例的半导体模块装置的竖直剖面图。图6示出根据第五实例的半导体模块装置的竖直剖面图。图7示出根据第六实例的半导体模块装置的竖直剖面图。图8示出半导体模块的区段的竖直剖面图,其中,绝缘载体的上部金属化层和绝缘载体的下部金属化层之间的电连接围绕绝缘载体的侧向边缘。图9示出半导体模块的俯视图,由所述俯视图得出第一下部金属化层的基面和第二下部金属化层的基面。为了对相应的构造加以说明,附图中所示的布置不是按比例尺示出的。具体实施方式图1示出半导体模块装置的电路图,其具有半导体模块100和金属冷却体200。示出了第一半导体开关1和第二半导体开关2,所述第一半导体开关和第二半导体开关仅仅示例性地构造为n沟道IGBT。原则上,第一半导体开关1和第二半导体开关2彼此无关地并且彼此任意组合地构造为p沟道元件或n沟道元件,和/或构造为自导通的或自关断的元件。在任何情况中,第一半导体开关1具有第一负载接口11和第二负载接口12,在所述第一负载接口和所述第二负载接口之间半导体开关1形成第一负载线路,并且第二半导体开关2具有第一负载接口21和第二负载接口22,在所述第一负载接口和所述第二负载接口之间形成第二负载线路。第一负载线路和第二负载线路电串联在第一电路节点71’和第二电路节点72’之间。为此,第一半导体开关1的第二负载接口12与第二半导体开关2的第一负载接口21电连接。第一电路节点71’可以例如与半导体模块100的第一外部电接口71连接,或者所述第一电路节点可以通过半导体模块100的第一外部电接口71产生。相应地,第二电路节点72’可以例如与半导体模块100的第二外部电接口72连接,或者所述第二电路节点可以通过半导体模块100的第二外部电接口72产生。半导体模块100的“外部电接口”一般理解为下述的接口,半导体模块100可以从外部与所述接口电连接。下述元件类型可以考虑用于第一半导体开关1和第二半导体开关2、特别是可控的半导体开关,这些开关具有控制接口,借助于所述控制接口可以使相关的半导体开关1,2的负载线路根据施加到控制接口上的控制电势可选地处于导通状态中(半导体开关被接通)或者处于关断状态中(半导体开关被关断)中。在图1中所示的电路图中,
第一半导体开关1具有控制接口13,第二半导体开关2具有控制接口23。适用于第一半导体开关1和第二半导体开关2的元件类型例如是MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect 本文档来自技高网
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半导体模块、半导体模块装置和操作半导体模块的方法

【技术保护点】
一种半导体模块,所述半导体模块具有:第一半导体开关(1)和第二半导体开关(2),所述第一半导体开关和所述第二半导体开关中的每一个具有一个第一负载接口(11、21)和一个第二负载接口(12、22),在所述第一负载接口和所述第二负载接口之间形成负载线路,其中所述第一半导体开关(1)的负载线路和所述第二半导体开关(2)的负载线路电串联在第一电路节点(71’)和第二电路节点(72’)之间;电路载体装置(3),所述电路载体装置具有:介电的第一绝缘载体区段(301),所述介电的第一绝缘载体区段具有第一顶面(301t)以及与所述第一顶面对置的第一底面(301b);介电的第二绝缘载体区段(302),所述介电的第二绝缘载体区段具有第二顶面(302t)以及与所述第二顶面对置的第二底面(302b);第一上部金属化层(311),所述第一上部金属化层被施加到所述第一顶面(301t)上;第二上部金属化层(312)和第三上部金属化层(313),所述第二上部金属化层和所述第三上部金属化层被施加到所述第二顶面(302t)上;第一下部金属化层(321),所述第一下部金属化层被施加到所述第一底面(301b)上;第二下部金属化层(322),所述第二下部金属化层被施加到所述第二底面(302b)上;以及非陶瓷介电绝缘层(4),所述非陶瓷介电绝缘层被施加到所述第一下部金属化层(321)上并且被施加到所述第二下部金属化层(322)上,并且所述非陶瓷介电绝缘层具有背向所述第一下部金属化层(321)和所述第二下部金属化层(322)的底面(4b),所述底面形成所述半导体模块(100)的导热接触面。...

【技术特征摘要】
2015.06.10 DE 102015210587.31.一种半导体模块,所述半导体模块具有:第一半导体开关(1)和第二半导体开关(2),所述第一半导体开关和所述第二半导体开关中的每一个具有一个第一负载接口(11、21)和一个第二负载接口(12、22),在所述第一负载接口和所述第二负载接口之间形成负载线路,其中所述第一半导体开关(1)的负载线路和所述第二半导体开关(2)的负载线路电串联在第一电路节点(71’)和第二电路节点(72’)之间;电路载体装置(3),所述电路载体装置具有:介电的第一绝缘载体区段(301),所述介电的第一绝缘载体区段具有第一顶面(301t)以及与所述第一顶面对置的第一底面(301b);介电的第二绝缘载体区段(302),所述介电的第二绝缘载体区段具有第二顶面(302t)以及与所述第二顶面对置的第二底面(302b);第一上部金属化层(311),所述第一上部金属化层被施加到所述第一顶面(301t)上;第二上部金属化层(312)和第三上部金属化层(313),所述第二上部金属化层和所述第三上部金属化层被施加到所述第二顶面(302t)上;第一下部金属化层(321),所述第一下部金属化层被施加到所述第一底面(301b)上;第二下部金属化层(322),所述第二下部金属化层被施加到所述第二底面(302b)上;以及非陶瓷介电绝缘层(4),所述非陶瓷介电绝缘层被施加到所述第一下部金属化层(321)上并且被施加到所述第二下部金属化层(322)上,并且所述非陶瓷介电绝缘层具有背向所述第一下部金属化层(321)和所述第二下部金属化层(322)的底面(4b),所述底面形
\t成所述半导体模块(100)的导热接触面。2.根据权利要求1所述的半导体模块,其中,所述第一半导体开关(1)的第一负载接口(11)与所述第一上部金属化层(311)持久地导电连接;以及所述第二半导体开关(2)的第二负载接口(22)与所述第二上部金属化层(312)持久地导电连接。3.根据权利要求1或2所述的半导体模块,其中,所述第一上部金属化层(311)和所述第一下部金属化层(321)借助于第一导电连接(51)持久地导电连接,所述第一导电连接被构造为在所述第一绝缘载体区段(301)中的通孔敷镀,或者所述第一导电连接围绕所述第一绝缘载体区段(301)的侧向边缘;和/或所述第二上部金属化层(312)和所述第二下部金属化层(322)借助于第二导电连接(52)持久地导电连接,所述第二导电连接被构造为所述第二绝缘载体区段(302)的通孔敷镀,或者所述第二导电连接围绕所述第二绝缘载体区段(302)的侧向边缘。4.根据前述权利要求中任一项所述的半导体模块,其中,所述第一下部金属化层(321)具有第一基面尺寸(A321);所述第二下部金属化层(322)具有第二基面尺寸(A3...

【专利技术属性】
技术研发人员:O·霍尔菲尔德
申请(专利权)人:英飞凌科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:德国;DE

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