包括多个电势面的功率电子开关器件制造技术

涉及一种包括多个电势面的功率电子开关器件。提出了一种功率电子开关器件，该功率电子开关器件形成有基板，该基板具有多个电势面，其中至少两个不同的电势分别被分配给所述电势面中的至少一个，其中在由第一电势的至少一个电势面形成的第一导体轨道上，多个半导体部件以n×m矩阵在x‑y方向上定向地布置，所述多个半导体部件相互并联连接并且形成电流阀。在这种情况下，半导体部件能够分布在第一电势的多个电势面之间，所述第一电势的多个电势面形成第一导体轨道。

【技术实现步骤摘要】
包括多个电势面的功率电子开关器件
本专利技术描述了一种作为功率半导体模块或更复杂的功率电子系统的基本元件的那种功率电子开关器件(powerelectronicswitchingdevice)。在这里，单个电流阀被视为基础，虽然本专利技术的概念当然也直接可适用于例如以半桥或全桥拓扑结构(举例来说)布置在功率半导体模块内的多个电流阀。
技术介绍
被视为基础的现有技术例如由DE102014102018B3形成。后者公开了包括两个电流阀的功率电子开关器件，所述两个电流阀各自分别在电势面上，所述电势面形成为本领域中的常规基板的相应的导体轨道(conductortrack)。电流阀在每种情况下由多个并联连接的半导体部件(在这里，IGBT和反并联连接的二极管)形成。在这里，IGBT的以及二极管的在每种情况下背向基板的第二负载接触面借助于键合引线直接地相互连接。相应的IGBT或其第二接触面此外借助于进一步设定路线的引线键合连接连接到具有不同电势的电势面。在这样的开关器件中使用的本领域中的常规连接器件是所提及的引线键合连接(所述引线键合连接在这里也应理解为意指带状键合连接)以及基于膜堆并且例如从DE102007006706A1已知的现代连接器件。本专利技术是基于以下目的：就已知的功率电子开关器件的载流能力及其对形成电流阀的半导体部件的均匀(homogeneous)负载而言来改进已知的功率电子开关器件。
技术实现思路
该目的根据本专利技术来实现。根据本专利技术，功率电子开关器件形成有基板，该基板具有多个电势面，所述多个电势面具有分别分配给所述电势面中的至少一个的至少两个不同的电势，其中在由第一电势的至少一个电势面形成的第一导体轨道上，多个半导体部件以n×m矩阵在x-y方向上定向地布置，所述多个半导体部件相互并联连接并且形成电流阀。在这种情况下，“n”是至少一个，并且n个半导体部件在x方向上相互并排布置，而“m”大于1，并且m个半导体部件在y方向上相互并排布置。在这种情况下，半导体部件能够分布在第一电势的多个电势面之间，所述第一电势的多个电势面形成第一导体轨道。在x-y方向上的定向不应被理解为意指数学严格意义上的定向，而是包括某些位置公差的基本定向，而不脱离矩阵状布置的基本概念。由第二电势的至少一个电势面形成的第二导体轨道在x方向上的两侧上与第一导体轨道并排布置。半导体部件通过它们的面向所述导体轨道的相应的第一负载接触面导电地连接到第一导体轨道，而在x方向上相互并排布置的n个半导体部件的第二负载接触面相互导电连接。另外，在x方向上相应的最外面的半导体部件导电连接到并排布置的第二电势的电势面(也就是第二导体轨道)。在每种情况下，如果在功率半导体部件的第二负载接触面相互之间的导电连接借助于第一连接器件形成，并且在功率半导体部件的第二负载接触面和在x方向上与第一导体轨道横向地并排的所分配的电势面之间的相应的导电连接借助于第二连接器件形成，则是有利的。具体而言，原则上，第一和第二连接器件能够技术上相同地(identically)形成。在这里，一个优选地变型是，如果第一或第二连接器件或两者连接器件形成为引线键合连接或如上所述的带状键合连接。在这里，进一步优选的变型是，如果第一或第二连接器件或两者连接器件根据上述的现有技术形成为膜堆。如果第二电势的电势面包含呈U形形式的第一导体轨道并且在这种情况下具有在x方向上与所述导体轨道横向地并排布置的区域，则可能是优选的。如果第二电势的相应的两个电势面在x方向上与第一导体轨道横向地并排布置，并且其中所述第二电势面借助于第三连接器件相互导电连接，则是特别优选的。在这种情况下，所述第三连接器件能够横跨第一电势的一个或多个电势面。为了这个目的，第三连接器件能够形成为引线键合连接或膜堆。此外，如果第一电势的多个电势面借助于第四连接器件相互导电地连接，则可能是优选的。为了这个目的，第四连接器件能够形成为引线键合连接或膜堆或焊桥。在这里，如果功率电子开关器件的所有连接器件基本上相同地形成，特别地如果它们形成为膜堆，则是特别有利的。如果它们全部简化为单个膜堆，则是特别有利的。就功率半导体部件的布置而言以及就具有第一或第二电势的电势面而言，如果所述开关器件相对于y方向上的第一对称轴线对称地形成，则根据本专利技术的功率电子开关器件的一个有利变型出现。此外，就功率半导体部件的布置而言以及就具有第一或第二电势的电势面而言，如果开关器件相对于在x方向上的第二对称轴线对称地形成，则是有利的。在这种情况下，具有辅助电势的第三电势的电势面的位置，诸如例如用于驱动可开关功率半导体部件的栅极电势(gatepotential)，原则上是无关紧要的。为了进一步有利的构造的目的，所述第三电势面能够被包括在对称构造中。不言而喻，能够单独地或以本身不相互排他的任何组合实现本专利技术的不同的构造以便实现改进。具体而言，上文和下文所提及的以及所解释的特征不仅能够以所指示的组合使用，而且在不脱离本专利技术的范围的情况下，也能够以其它组合或独自地使用。附图说明本专利技术的进一步的解释、有利的细节和特征将从根据如图1至图7中所示的本专利技术或其部分的功率电子开关器件的示例性实施例的以下描述变得明显。图1示出根据本专利技术的包括以1×3矩阵布置的半导体部件的功率电子电路的第一构造。图2示出根据本专利技术的包括以3×3矩阵布置的半导体部件的功率电子电路的第二构造。图3示出根据本专利技术的包括以1×3矩阵布置的半导体部件的功率电子电路的第三构造。图4示出根据本专利技术的包括以3×3矩阵布置的半导体部件的功率电子电路的第四构造。图5示出根据本专利技术的包括以3×3矩阵布置的半导体部件的功率电子电路的第五构造。图6以剖面图示出包括连接器件的第一构造的功率电子电路的第五构造。图7以剖面图示出包括连接器件的第二构造的功率电子电路的第五构造。具体实施方式在图1至图5中的图示示出x-y平面中的相应的开关器件的平面图，而图6和图7示出x-z平面中的剖面图。图1示出根据本专利技术的包括以1×3矩阵布置的半导体部件50的功率电子开关器件的第一构造。图示示出三个并联连接的半导体部件50，在此形成为具有集成续流二极管(integratedfreewheelingdiode)的功率晶体管，该集成续流二极管通过它们的第一后侧负载接触面500(参见图6)布置在第一电势的电势面20上并且导电地连接到电势面20。这种连接在本领域中以常规方式实现，也就是说，例如借助于焊料连接或烧结连接来实现。所述第一电势面20在此对应于开关器件的第一导体轨道。此外，所述第一导体轨道具有用于外部电连接的接触面200。所述接触面200能够例如对应于功率半导体模块中的AC电压负载端子，而不限制普遍性。此外，该图示示出了第二电势的电势面30，该第二电势的电势面30以U形形式包围第一电势的电势面并且从而包围第一导体轨道，并且形成第二导体轨道。所述电势面30同样具有用于外部电连接的接触面300。所述接触面300例如对应于示例性功率半导体模块中的负极性的DC电压负载端子。为了驱动功率晶体管50，开关器件此外包括第三电势的两个电势面40、400。这些电势面中的第一电势面40借助于可开关功率半导体部件50的栅极接触面的引线键合连接(wirebondconnection)42本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率电子开关器件，包括基板(10)，所述基板(10)具有多个电势面(20、22、24，30、32、34)，所述基板(10)具有分别分配给所述电势面中的至少一个的至少两个不同的电势，其中在由第一电势的至少一个电势面(20、22、24)形成的第一导体轨道上，多个半导体部件(50、52)以n×m矩阵在x‑y方向上定向地布置，所述多个半导体部件(50、52)相互并联连接并且形成电流阀，并且其中由第二电势的至少一个电势面(30、32、34)形成的第二导体轨道在x方向上的两侧上与所述第一导体轨道并排布置，其中所述半导体部件(50、52)通过它们的面向所述导体轨道的相应的第一负载接触面(500)导电地连接到所述第一导体轨道，并且其中在所述x方向上相互并排布置的所述n个半导体部件(50、52)的第二负载接触面(502)相互导电连接，并且其中在所述x方向上相应的最外面的所述半导体部件50导电地连接到并排布置的所述第二电势的电势面(30、32)。

【技术特征摘要】
2015.11.20 DE 102015120157.71.一种功率电子开关器件，包括基板(10)，所述基板(10)具有多个电势面(20、22、24，30、32、34)，所述基板(10)具有分别分配给所述电势面中的至少一个的至少两个不同的电势，其中在由第一电势的至少一个电势面(20、22、24)形成的第一导体轨道上，多个半导体部件(50、52)以n×m矩阵在x-y方向上定向地布置，所述多个半导体部件(50、52)相互并联连接并且形成电流阀，并且其中由第二电势的至少一个电势面(30、32、34)形成的第二导体轨道在x方向上的两侧上与所述第一导体轨道并排布置，其中所述半导体部件(50、52)通过它们的面向所述导体轨道的相应的第一负载接触面(500)导电地连接到所述第一导体轨道，并且其中在所述x方向上相互并排布置的所述n个半导体部件(50、52)的第二负载接触面(502)相互导电连接，并且其中在所述x方向上相应的最外面的所述半导体部件50导电地连接到并排布置的所述第二电势的电势面(30、32)。2.根据权利要求1所述的功率电子开关器件，其中，在所述功率半导体部件(50、52)的所述第二负载接触面(502)之间相互的导电连接借助于第一连接器件600、610形成，并且在所述功率半导体部件(50、52)的所述第二负载接触面(502)与所述第二电势的所分配的电势面(30、32)之间的相应的导电连接借助于第二连接器件(602、604、612、614)形成。3.根据权利要求2所述的功率电子开关器件，其中，所述第一和第二连接器件原则上在技术上相同地形成。4.根据权利要求2或3所述的功率电子开关器件，其中，所述第一或第二连接器件或两者连接器件(600、602、604)形成为引线键合连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克·施蒂格勒，斯特凡·施米特，哈拉尔德·科波拉，
申请(专利权)人：赛米控电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE