具有电子功率部件及直接检测这种部件的温度的电子器件制造技术

描述了包括温度检测部件(2)和集成的电子功率部件(3)的电子器件(1)，所述器件(1)适于安装到基板(S)上。集成的电子功率部件(3)具有适于安装在基板(S)上的第一表面部分(31)以与第一表面部分(31)相反的第二表面部分(32)。温度检测部件(2)包括适于通过引线接合(W)连接到基板(S)的两个传感器端子(21，22)，还包括温度传感器(20)，其配置成检测表示集成的电子功率部件(3)温度(T3)的温度(T)，并通过两个传感器端子(21，22)提供表示所检测到温度(T)的电信号(V)。温度检测部件(2)还包括电绝缘支撑件(23)，其具有胶合到集成的电子功率部件(3)的所述第二表面部分(32)上的胶合表面(24)。温度传感器(20)和传感器端子(21，22)以平面构造布置在支撑件(23)的与胶合表面(24)相反的表面(25)上，使得温度检测部件(2)叠加在集成的电子功率器件(3)上，并使得温度传感器(20)和两个传感器端子(21，22)相对于集成的电子功率器件(3)电绝缘。

Electronic device with electronic power component and temperature for directly detecting such component

An electronic device (1) comprising a temperature detecting member (2) and an integrated electronic power member (3) is described, which is adapted to be mounted to a substrate (S). The integrated electronic power unit (3) has a first surface portion (31) adapted to be mounted on the substrate (S) to be opposite to the first surface portion (31) of the surface portion (32). A temperature detecting unit (2) includes a housing adapted by wire bonding (W) connected to the substrate (S) of the two sensor terminals (21, 22), also includes a temperature sensor (20) configured to detect, said electronic power integrated components (3) temperature (T3) temperature (T), and by two sensor terminals (21, 22) provide a representation of the detected temperature (T), (V). A temperature detecting member (2) further includes an electrically insulating support member (23) having a cemented surface (24) glued to the integrated surface of the integrated electronic power unit (3) (). The temperature sensor (20) and sensor terminal (21, 22) with planar structure arranged on the support member (23) and the bonding surface (24) opposite surface (25), the temperature detection member (2) superposed on the integrated electronic power device (3), and the temperature sensor (20) and the two sensor terminals (21, 22) relative to the power electronic device integration (3) electrical insulation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子功率器件的
具体地，本专利技术涉及一种电子器件，其设置有集成的电子功率部件并且能够执行对这种部件的温度的直接、准确检测。此外，本专利技术涉及一种使用这种器件来测量器件本身的集成的电子功率部件的操作温度的方法。本专利技术还涉及包括上述器件的电子模块和电子系统，其适于管理能量流，特别是(但不限于)在用于电动或混合动力牵引机动车辆的运动系统和电池的领域内管理能量流。
技术介绍
控制电池和马达/逆变器组合件之间的能量流的电子功率模块/器件在汽车领域内、特别是在用于电动或混合动力牵引机动车辆的运动系统和电池的上述环境中发挥关键作用。这样的电子模块/器件配置成在各种电压和功率水平下操作，可在“高电压”(例如380V或450V)和“高功率”(例如50kW)以及在电压(例如48V或60V)和功率(例如，10kW)下，它们在该上下文中被定义为“低的”，但仍然相当高。起作用的高功率使得需要布置和控制适当的耗散机制(例如，利用水进行冷却)和监测电子部件所达到温度。更具体地，在这种情况下，控制电子功率部件的温度是非常重要的，以便既避免由异常导致的过热(并且因此实现保护或安全过程)，又获得关于电流的指示(并且因此在需要时实施对这种电流进行受控限制的过程)。参考后一方面，值得指出的是，即使在电动或混合动力马达的某些正常操作条件下，电流(如果不受限制的话)可能达到非常高的不可接受的值：例如当电动马达从静止或上坡起动时处于“0RPM”状态时发生这种情况。通常使用的控制策略包括估计存在于电子功率模块/部件处的温度，并在该温度超过预定阈值时执行电流限制，即功率降低或降额。因此，需要以精确的方式估计温度并且尽可能快速地跟踪其变化。在属于上述技术背景的已知系统和方法(在图5A中示出了其简化图示)中，温度估计基于在“电子模块”级别进行的温度测量：例如，借助于与电子功率部件39(其温度预期要被估计)不同的热敏电阻29，其通常安装在同一陶瓷基板上，即安装“电子模块”的陶瓷基板上，其包括功率部件39和热敏电阻29。在本文中通常使用的热敏电阻是“垂直”结构的热敏电阻29，即具有热敏元件、两个电极和布置于热敏元件的下表面和上表面(其中词语“上”、“下”是指热敏电阻的组装方向)上的相应端子。因此，当安装热敏电阻器29时，热敏电阻的一个端子在基板上获得的专用焊盘49处与模块的基板(例如陶瓷基板)接触。在这种情况下，需要将热敏电阻相对于电子功率器件保持在电绝缘条件下，这会迫使热敏电阻相对于其温度要被测量的部件安装在相对远的焊盘上(例如，铜焊盘之间的最小距离为0.5mm，以符合电绝缘)。这意味着明显的缺点，即由热敏电阻测量的温度可能与功率器件的实际温度显著不同：仅举一个示例，在电子功率部件中70℃量级的热偏移通常对应于热敏电阻中15℃量级的热偏移。因此基于校准因数来估计功率部件温度，该校准因数基于分别测量的部件的检测温度T和实际温度的时间演变曲线来定义，其在表征模块的步骤中初始确定(参见例如图4A中的图表)。这种校准因数可以被存储，然后在能够执行估计所需计算的处理器中使用。上述已知解决方案意味着在模块的操作寿命期间随时间推移的低的温度估计精度和/或性能衰减的缺点。甚至更严重的是与热敏电阻的动态特性相关的缺点。由于热惯性以及热敏电阻和电子功率部件之间的给定距离，如果它具有非常短的持续时间，则部件中的快速电流峰值以及因此温度峰值的检测可能被延迟或可能完全未被检测到。这样的缺点可能彻底地损坏整个电流控制和/或保护和安全过程的正确操作。考虑到已知系统和方法的上述缺点，原则上解决方案可以本身已知的方式将温度传感器集成在与电子功率器件相同的集成电路或芯片中：例如通过集成作为温度传感器操作的硅二极管。然而，由于额外的成本以及在芯片的硅基板中占用额外的空间，这样的解决方案是不利的，或者甚至在某些情况下(包括在此考虑的情况)是完全不可行的。实际上，由于温度传感器必须相对于电源电路电绝缘，如上所述，为了确保其电绝缘的唯一目的，必须在温度传感器周围提供足够的“未使用的”硅基板空间。总之，目前可用或可设想到的现有技术解决方案不能充分满足电子功率器件/部件温度估计的精确性、快速性和保真度的要求，而且还具有所有上述缺点。鉴于上述，主要在汽车应用的环境中，而且在其它应用环境中，强烈地感觉到需要一种电子器件，其设有集成的电子功率部件，并且还能够执行这种部件温度的直接且精确的检测，并且同时其不提供温度传感器在与电子功率部件在同一芯片中集成。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电子器件，其设置有集成的电子功率部件并且能够执行这种部件温度的直接且精确的检测，该器件设置为使得其能够在例如适于电动或混合动力牵引车辆的运动系统中使用，并且以便允许至少部分地解决上面参考现有技术所指出的缺点并且满足在所考虑到的
中特别感觉到的上述需要。本专利技术的另一个目的在于提供包括前述器件的电子模块和电子系统，其适于管理能量流，例如在用于电动或混合动力牵引机动车辆的运动系统和电池领域中管理能量流。本专利技术的另一个目的在于用于测量器件本身的集成的电子功率部件的操作温度的方法。这种目的通过根据权利要求1所述的电子器件来实现。该器件的其它实施例在权利要求2至8中限定。根据本专利技术的模块在权利要求9中限定。该模块的其它实施例在权利要求10至11中限定。根据本专利技术的系统在权利要求12中限定。这种系统的另一实施例在权利要求13中限定。根据本专利技术的方法在权利要求14中限定。这种方法的另一实施例在权利要求15中限定。附图说明根据本专利技术的电子器件、模块和系统的进一步特征和优点将从以下示出优选实施例的描述中得以明晰，所述优选实施例通过示例性的非限制性示例的方式参照附图给出，其中：-图1示出根据本专利技术实施例的电子器件的侧截面的示意图；-图2示出图1中所示器件的示意性俯视图；-图3示意性地示出根据本专利技术实施例的系统，其包括根据本专利技术的三个模块，每个模块进而包括诸如图1和图2中所示的器件；-图4A示出在现有技术器件中估计温度和实际温度的典型时间趋势；-图4B是示出在根据本专利技术的器件中估计温度和实际温度的时间趋势的图表；-图5A示出包括现有技术器件的模块的布局的局部透视图；-图5B示出包括根据本专利技术实施例的器件的模块的布局的局部透视图。应当指出的是，上述附图中的相同或相似的元件将用相同的数字或字母数字附图标记指示。具体实施方式现在将参照图1和图2描述电子器件1，该器件包括温度检测部件2和集成的电子功率部件3。电子器件1适于安装在基板S上。集成的电子功率部件3具有适于安装在基板S上的第一表面部分31和与第一表面部分31相反的第二表面部分32。温度检测部件2包括适于通过引线接合W连接到基板S的两个传感器端子21、22，并且还包括温度传感器20。温度传感器20配置成检测温度T并通过两个传感器端子21、22提供电信号V，其中温度T表示集成的电子功率部件3的温度T3，电信号V表示检测到的温度T。温度检测部件2还包括电绝缘支撑件23，其具有胶合到集成的电子功率部件3的所述第二表面部分32上的胶合表面24。温度传感器20和传感器端子21、22以平面构造布置在支撑件23的与胶粘表面24相反的表面25上，使得温度检测部件2叠加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子器件(1)，其适于安装到基板(S)上，所述器件(1)包括温度检测部件(2)和集成的电子功率部件(3)，所述集成的电子功率部件(3)具有适于安装在所述基板(S)上的第一表面部分(31)以及与所述第一表面部分(31)相反的第二表面部分(32)；其中所述温度检测部件(2)包括：‑两个传感器端子(21，22)，其适于通过引线接合(W)连接到所述基板(S)；‑温度传感器(20)，其配置成检测温度(T)并通过所述两个传感器端子(21，22)提供电信号(V)，其中所述温度(T)表示集成的电子功率部件(3)的温度(T3)，所述电信号(V)表示所检测到的温度(T)；‑电绝缘支撑件(23)，其具有胶合到集成的电子功率部件(3)的所述第二表面部分(32)上的胶合表面(24)；并且其中所述温度传感器(20)和所述传感器端子(21，22)以平面构造布置在所述支撑件(23)的与所述胶合表面(24)相反的表面(25)上，使得所述温度检测部件(2)叠加在集成的电子功率器件(3)上，并且使得温度传感器(20)和两个传感器端子(21，22)相对于集成的电子功率器件(3)电绝缘。

【技术特征摘要】
2015.11.04 IT 1020150000689861.一种电子器件(1)，其适于安装到基板(S)上，所述器件(1)包括温度检测部件(2)和集成的电子功率部件(3)，所述集成的电子功率部件(3)具有适于安装在所述基板(S)上的第一表面部分(31)以及与所述第一表面部分(31)相反的第二表面部分(32)；其中所述温度检测部件(2)包括：-两个传感器端子(21，22)，其适于通过引线接合(W)连接到所述基板(S)；-温度传感器(20)，其配置成检测温度(T)并通过所述两个传感器端子(21，22)提供电信号(V)，其中所述温度(T)表示集成的电子功率部件(3)的温度(T3)，所述电信号(V)表示所检测到的温度(T)；-电绝缘支撑件(23)，其具有胶合到集成的电子功率部件(3)的所述第二表面部分(32)上的胶合表面(24)；并且其中所述温度传感器(20)和所述传感器端子(21，22)以平面构造布置在所述支撑件(23)的与所述胶合表面(24)相反的表面(25)上，使得所述温度检测部件(2)叠加在集成的电子功率器件(3)上，并且使得温度传感器(20)和两个传感器端子(21，22)相对于集成的电子功率器件(3)电绝缘。2.根据权利要求1所述的器件(1)，其特征在于：-所述温度检测部件(2)包括通过第一芯片制成的平面热敏电阻(2)-所述集成的电子功率部件(3)通过第二芯片制成，其中所述第二表面部分(32)是导电部分；-所述温度检测部件(2)通过非导电胶(G)胶合在所述集成的电子功率部件(3)上；-所述第一芯片和第二芯片以“芯片堆叠”的构造叠置。3.根据权利要求1或2所述的器件(1)，其特征在于，所述集成的电子功率部件(3)包括属于下述集合的至少一个有源元件，所述集合包括功率绝缘栅双极晶体管(IGBT)和/或二极管和/或功率MOS场效应晶体管(MOSFET)。4.根据权利要求3所述的器件(1)，包括多个所述有源元件，所述多个有源元件包括：至少一个MOSFET晶体管；或至少一个功率绝缘栅双极晶体管(IGBT)和至少一个二极管。5.根据权利要求1至4中任一项所述的器件(1)，其特征在于，所述电绝缘支撑件(23)包括绝缘陶瓷层。6.根据权利要求1至4中任一项所述的器件(1)，其特征在于，所述电绝缘支撑件(23)包括氧化硅层。7.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述温度传感器(2)包括具有电阻(R)的电阻器元件(R)，所述电阻(R)根据温度能够以已知方式变化。8.根据前述权利要求中任一项所述的器件(1)，其特征在于，所述温度传感器(2)通过平面...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·蒂齐亚尼，F·索利奥，G·F·朱丽亚尼，
申请(专利权)人：马涅蒂马瑞利公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT