功率半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种功率半导体装置，具有多个并联接线的、布置在一个平面中的同类型的功率半导体开关元件，其具有用于负载电流馈入以及用于负载电流馈出的负载电流接头，功率半导体装置限定来自负载电流馈入和负载电流馈出的每个负载电流方向的至少一个外部负载电流接头和至少一个内部负载电流接头，功率半导体装置还具有至少一个接触设备，以用于多个，尤其是所有来自负载电流馈入和负载电流馈出的同一个负载电流方向的负载电流接头一起电接触，接触设备具有多个接线片，其分别被固定在相应的负载电流接头处且外部负载电流接头的接线片的几何形状和/或曲线走向与同一个接触设备的内部负载电流接头的接线片的几何形状和/或曲线走向不同。

Power semiconductor device

The invention relates to a power semiconductor device having a plurality of parallel connection and arranged in a plane in the same type of power semiconductor switching devices, which has used the load current and load current feed for joint load current feeder, power semiconductor device limit at least one set from each external load current feed and load the current feeder load current direction of load current joint and at least one internal load current connector, power semiconductor device has at least one contact device for multiple, especially from load current and load current feed feeder with a load current direction of load current joint with electrical contact the contact device has a plurality of lugs, which are respectively fixed in the corresponding load current joint and external lug joint several load current What shape and / or curve goes with the internal load current of the same contact device, the geometry and / or the curve of the connector.

【技术实现步骤摘要】
功率半导体装置
本专利技术涉及功率电子器件领域。本专利技术涉及一种功率半导体装置，具有多个并联接线的、相同类型的，优选被构造为完全一致的布置在一个平面中或尤其是一排中的功率半导体开关元件。对于每个开关元件设置用于负载电流馈入的负载电流接头以及用于负载电流馈出的负载电流接头。为了快速地以及无损耗地接通电流，在能量、转换以及传输技术中通常使用功率晶体管，特别是具有绝缘栅的双极型晶体管(IGBT’s)。为了能够接通更高(尤其是在1kA的数量级或更高)的电流，在此多个单独的功率半导体开关元件(下文中也称作功率晶体管)被电并联地连接。因此，功率晶体管通常被汇集在模块中，这实现了在安装和更换时的简化的操作，允许了限定的和优化的冷却、起到了一些安全方面的作用等。因此在模块的内部通常形成由功率晶体管的子集组成的部件组或子模块。
技术介绍
在功率半导体装置的开关特性方面被普遍期望的是，能够尽可能快速地接通和切断电流。尤其是在电压控制的功率晶体管的情况下，在这种情况下在第一功率电极和第二功率电极之间的电流能够借助施加在第一控制电极和第二控制电极之间的控制电压来接通，这会由于电感效应而复杂化。该电感效应不仅仅涉及控制电压以及引起有效的控制电压与预定的控制电压的偏差，还涉及负载电流馈出和负载电流馈入。此外，由于所谓的反电感，电感的影响还由在时间上变化的电流通过剩余的功率晶体管实现。在有电流流过的导体中，也在负载电流接头的周围形成磁场。在接头流过的电路引起磁通的形成。该磁场如何在围绕有电流流过的导体的空间中扩展以及由此导致的磁通量的大小取决于环境的磁特性。因此不仅仅是在环境的中的材料的磁特性，由其他负载接头引起的已经存在的其他磁场同样扮演着决定性的因素。通过并联连接的至少两个功率半导体开关，产生单个引导负载电流的路径磁性影响，使得其电感强度可以是不同的。这导致了首先在接通瞬间期间的非对称的电流分布，使得总的功率半导体装置的开关特性由此被影响。已经示出，当用于负载电流馈入以及用于负载电流馈出的负载电流接头在几何构造上被非常近的，例如尽可能相邻的布置，由于反电感引起的效应在由多个功率半导体元件组成的功率半导体装置的情况下能够保持得尽可能小，从而使得其磁场能够被电感衰减地彼此影响。这在这样的装置的内部能够无问题的实现，然而，由于几何布置这个问题仍然存在于外部的负载电流接头，其没有能够对应于相反电流方向的负载电流接头，以引起电感的衰减。总体来说，对于由多个功率半导体开关元件组成的装置来说，仍留的问题在于，设置的、由关于装置的几何中点处在外部的负载电流接头或外部的配对围城的磁场与由关于装置的几何中点处在内部的负载电流接头或内部的配对围成的磁场不同，并且进而由于该差异性，尤其是非对称性，外部功率半导体开关元件的开关特性的不期望的故障有别于内部功率半导体开关元件的开关特性的不期望的故障。基于上述
技术介绍
，本专利技术的目的在于，提供一种具有多个并联接线的、优选被构造为完全一致的布置在一个平面中或尤其是一排中的功率半导体开关元件的功率半导体装置，其开关特性被优化，尤其是在单个功率半导体开关元件的开关特性更好地彼此适配的情况下。该目的通过根据权利要求1所述的功率半导体装置实现。优选的实施方案分别是从属权利要求的内容。需要指明的是，在权利要求中的单独实施的特征能以任意地、在技术上有意义的方式彼此组合并说明本专利技术的其他实施方式。尤其是结合附图的说明书附加地表征并详细说明了本专利技术。
技术实现思路
本专利技术涉及一种功率半导体装置，其具有多个并联接线的、布置在一个平面中的相同类型的功率半导体开关元件。每个功率半导体开关元件具有每个负载电流方向的一个负载电流接头，也就是用于负载电流馈入的负载电流接头以及用于相反的负载电流方向的负载电流接头，也就是负载电流馈出。因此根据本专利技术提出，功率半导体装置涉及每个来自负载电流馈入和负载电流馈出的负载电流方向的多个负载电流接头。术语“相同类型的”是广义的并且表示这些功率半导体开关元件例如是在构造的方面一致且并不强制其具有完全一致的开关特性。例如对于功率半导体开关元件而言分别涉及IGBT(绝缘栅双极型晶体管)或MOSFET(金属氧化物半导体-场效应晶体管)。此外，能够设置第二(不同的或相同的)数量的反并联连接的二极管，尤其是防护二极管(Schutzdioden)(英语：“空转”二极管、“吸收”二极管或“回扫”二极管，尤其是在功率半导体开关元件中，其作为或是被使用在桥或半桥电路中。优选功率半导体装置的至少功率半导体开关元件的子集被构造为完全一致的。对于绝缘布置的功率半导体开关元件理解为基本上具有完全一致的电开关特性。附加的，还能设置完全一致的构造方式和/或完全一致的尺寸和/或完全一致的电连接。根据本专利技术，所述功率半导体装置还具有至少一个接触设备，以用于多个，尤其是所有来自负载电流馈入和负载电流馈出的同一个负载电流方向的负载电流接头电接触。例如两个接触设备，一个设置用于负载电流馈入而另一个设置用于负载电流馈出。接触设备例如由能导电的材料，例如金属或金属合金构成。接触设备具有多个接线片，其被构造为并且设置为分别被固定在相应的负载电流接头处。上述固定意味着例如借助螺旋固定件固定在相应的负载电流接头处。接触设备被理解为负载电流接头处的一部分，其至少包括用于直接邻接的布置在对应的负载电流接头处的特定的部段。优选的，接触设备具有关于负载电流馈入或关于负载电流馈出的共同导体部段，并且接线片是在这个共同的导体部段与所述的负载电流接头之间布置的用于向着所述的负载电流接头或来自所述的负载电流接头的电流支路的其余的特定的部段。优选的，负载电流馈入和负载电流馈出的接触设备被构造为彼此对称的。接线片例如光刻地或冲压地以及如可能的由压印成型的扁平导体，例如金属条带。依据本专利技术，功率半导体装置限定，也就是限定多个功率半导体开关元件的几何上的和空间上的布置，对于相应的负载电流方向考虑至少一个外部负载电流接头和至少一个内部负载电流接头。术语“内部”和“外部”分别涉及相应的负载电流接头与功率半导体装置的几何中点的距离，从而使得在数值上，分别相对于功率半导体装置的几何中点，外部负载电流接头的间距大于内部负载电流接头的间距。为了改善开关特性，至少内部功率半导体开关元件优选设置为使得除了最外部的负载电流接头位置，也就是除了距功率半导体装置的几何中点的最远处布置的负载电流接头，负载电流布置的其余的负载电流接头被布置为，一个功率半导体开关元件的负载电流馈入与另一个功率半导体开关元件的负载电流馈出紧邻地布置。通过不同的功率半导体开关元件的负载电流接头的几何上的配对能够使其的开关特性通过减小电感性的电阻来改善。根据本专利技术，至少一个最外部的负载电流接头的接线片的几何形状和/或曲线走向与同一个接触设备的内部负载电流接头的接线片的几何形状或曲线走向不同。术语几何形状是广义的并且例如涉及尺寸。通过几何形状的变化或接线片的曲线走向或它们的组合可能的是，如开头所描述的，由接头的布置的给出的不均匀性，特别是围绕负载电流的磁场的不对称性以及由此带来的电感反作用进而多个功率半导体开关元件的开关特性能够相互适配。优选的，接触设备的至少一个最外部负载电流接头的接线片的几何形状和/或曲线走向与内部负载电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率半导体装置(1)，具有多个并联接线的、布置在一个平面中的相同类型的功率半导体开关元件(2a，2b，2c)，所述功率半导体开关元件具有用于负载电流馈入(S)的负载电流接头(3a)以及用于负载电流馈出(S`)的负载电流接头(3b)，其中所述功率半导体装置(1)限定来自负载电流馈入和负载电流馈出的每个负载电流方向的至少一个外部负载电流接头和至少一个内部负载电流接头，其中所述功率半导体装置(1)还具有至少一个接触设备(5，5`)，以用于将来自负载电流馈入和负载电流馈出的同一个负载电流方向的多个，尤其是所有的负载电流接头(3a，3b)一起电接触，其中所述接触设备(5，5`)具有多个接线片(5a，5b，5c，5a`，5b`，5c`)，其分别被固定在相应的负载电流接头处，并且其中外部负载电流接头(5a，5a`)的所述接线片的几何形状和/或曲线走向与同一个接触设备(5，5`)的内部负载电流接头的所述接线片(5b，5b`)的几何形状和/或曲线走向不同。

【技术特征摘要】
2015.11.12 DE 102015119563.1;2016.02.17 DE 10201611.一种功率半导体装置(1)，具有多个并联接线的、布置在一个平面中的相同类型的功率半导体开关元件(2a，2b，2c)，所述功率半导体开关元件具有用于负载电流馈入(S)的负载电流接头(3a)以及用于负载电流馈出(S`)的负载电流接头(3b)，其中所述功率半导体装置(1)限定来自负载电流馈入和负载电流馈出的每个负载电流方向的至少一个外部负载电流接头和至少一个内部负载电流接头，其中所述功率半导体装置(1)还具有至少一个接触设备(5，5`)，以用于将来自负载电流馈入和负载电流馈出的同一个负载电流方向的多个，尤其是所有的负载电流接头(3a，3b)一起电接触，其中所述接触设备(5，5`)具有多个接线片(5a，5b，5c，5a`，5b`，5c`)，其分别被固定在相应的负载电流接头处，并且其中外部负载电流接头(5a，5a`)的所述接线片的几何形状和/或曲线走向与同一个接触设备(5，5`)的内部负载电流接头的所述接线片(5b，5b`)的几何形状和/或曲线走向不同。2.根据前述权利要求所述的功率半导体装置(1)，其中被固定在所述内部负载电流接头的所述接线片(5b)相较于被固定在所述外部负载电流接头的同一个接触设备(5)的所述接线片(5a)具有不同的，例如更小的最小横截面。3.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体装置(1)，其中被固定在所述内部负载电流接头的所述接线片(5b)的曲线走向相较于被固定在所述外部负载电流接头的同一个接触设备(5，5`)的所述接线片(5a)具有不同的，例如更大数量的弯折和/或不同的，例如更大数量的曲率和/或不同的，例如更大程度的曲率。4.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体装置(1)，其中固定在所述内部负载电流接头的所述接线片(5b)相较于被固定在所述外部负载电流接头的所述接线片(5a)具有不同的，例如更大数量的间隙和/或不同的，例如更大数量的断面。5.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体装置(1)，其中固定在所述内部负载电流接头的接线片(5b)相较于被固定在所述外部负载电流接头的、一个负载电流方向的同一个接触设备的所述接线片(5a)具有不同的、例如更小的与具有相反的负载电流方向的另一接触装置的接线片的重叠(U)。6.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·多梅斯，R·拜雷尔，W·布雷克尔，
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