功率电子开关装置、其布置结构及制造开关装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及功率电子开关装置、其布置结构及制造开关装置的方法。所述开关装置包括基底、连接装置和压力装置，在该基底上布置有功率半导体组件，其中，基底具有彼此电绝缘的导体轨道，并且功率半导体组件与其导电连接，其中，连接装置构造为包括导电膜和电绝缘膜的膜复合物并且由此形成第一和第二主表面，其中，开关装置借助连接装置在内部以符合电路的方式连接，并且在此情形下，连接装置的接触区域连接至导体轨道中的一个的第一接触区域，为此，压力装置具有压力体以及压力元件，其中，压力元件压到膜复合物的第二主表面的第一区段上，压力元件、所述第一区段与导体带的第一接触区域被布置成在基底的法线的方向上彼此对齐。

Power electronic switch device, its layout structure and method of making switch device

The invention relates to a power electronic switch device, a layout structure and a method for making a switch device. The switch device includes a substrate, a connecting device and a pressure device, power semiconductor module is arranged on the substrate, the substrate has mutually insulated conductor rail, and power semiconductor components and electrical connection, the connection device is configured to film composite comprising a conductive film and an electrically insulating film and formed first and the second main surface, the connecting device in the internal circuit to comply with the way of connecting with a switch device, and in this case, the contact area connecting device connected to the conductor rail in a first contact region, therefore, the pressure device with pressure and pressure elements, among them, the first section of the second main surface pressure element pressure to the membrane complex, first contact area pressure element, the first section and the conductor belt is arranged in the basement The direction of the normal line is aligned with each other.

【技术实现步骤摘要】
功率电子开关装置、其布置结构及制造开关装置的方法
本专利技术描述一种功率电子开关装置，其能够形成功率半导体模块或功率电子系统的基本单元，这是通过单独地或结合其他基本单元，优选相同的基本单元，其形成功率半导体模块或功率电子系统的功率电子基本构建块。另外，本专利技术还描述一种包括这样的功率电子开关装置的布置结构，以及一种制造这样的功率电子开关装置的特别优选实施例的方法。
技术介绍
例如在DE102013104949B3中公开的现有技术公开了一种包括基底、功率半导体组件、连接装置、负载端子装置和压力装置的开关装置。在此情形下，基底具有电绝缘的导体轨道，其中导体轨道上布置有功率半导体组件。连接装置构造为包括导电膜和电绝缘膜的膜复合物，并且具有第一和第二主表面。所述开关装置由此在内部以符合电路的方式连接。压力装置具有压力体，其具有第一切口，压力元件自所述第一切口突出地布置，其中，压力元件压到膜复合物的第二主表面的区段上，并且在此情形下，所述区段被布置于功率半导体组件在沿功率半导体组件的法线方向的投影中的区域内。
技术实现思路
在了解上述条件的情况下，本专利技术的目的在于，提出一种功率电子开关装置、其布置结构以及制造开关装置的方法，其中，该开关装置在其复杂度及其生产成本方面得以优化。根据本专利技术，借助根据本申请实施例的功率电子开关装置、包括功率电子开关装置的布置结构以及两种特定制造方法达成上述目的。在从属权利要求中描述优选实施例。根据本专利技术的功率电子开关装置构造为包括基底、连接装置和压力装置，在该基底上布置有功率半导体组件，其中，基底具有彼此电绝缘的导体轨道，并且功率半导体组件以其第一主表面布置在导体轨道中的一个上，并且与其导电连接，其中，连接装置构造为包括导电膜和电绝缘膜的膜复合物并且由此形成第一和第二主表面，其中，开关装置借助连接装置在内部以符合电路的方式连接，并且在此情形下，连接装置的接触区域以强制锁定且导电的方式连接至导体轨道中的一个的第一接触区域，为此，压力装置具有压力体以及自其向基底的方向突出的压力元件，其中，压力元件压到膜复合物的第二主表面的第一区段上，并且在此情形下，压力元件、所述第一区段与导体轨道的第一接触区域被布置成在基底的法线的方向上彼此对齐。因此，在该开关装置的情形下，明确省去连接装置的接触区域与基底、更确切而言是导体轨道的相关联的接触区域的粘聚。结果，与现有技术相比，优选构造为压力烧结连接的粘聚连接被替换成强制锁定连接。这样就有意承认，就下文所述的布置而言，仅施加压力就能对电路布置进行电功能测试。优选地，连接装置的第二接触区域以强制锁定或粘接且导电的方式连接至功率半导体组件的第二主表面的接触区域。同样地，功率半导体组件能够通过其第一主表面的接触区域以强制锁定或粘聚的方式连接至所指配的导体轨道。在此情形下，优选地，所述各个粘聚的连接被构造为焊接的、粘接的或特别是本领域中常规的压力烧结的连接。特别优选地，压力体具有第一切口，压力元件自其突出。在此情形下，还有利地，所述压力体的第一切口构造为从第一主表面起始的凹陷部，在此情形下，压力元件完全或近似完全地填充所述压力体的切口，并且压力元件自压力体在其第一主表面的切口向连接装置、更确切而言是其第二主表面的方向突出。根据本专利技术，所述布置结构构造为包括上述电子开关装置、冷却装置和压力引入装置，其中，该压力引入装置以间接或直接地紧靠在冷却装置的方式来被支撑，并且将压力优选集中地引入到压力装置上，并且开关装置由此以强制锁定的方式连接至冷却装置。同样地，为了特别有效地引入压力，能够在基底与冷却装置之间布置厚度小于20μm，特别地小于10μm，特别地小于5μm的导热层，特别是导热膏。可能同样优选地，冷却装置优选为功率半导体模块的金属基础板或热沉。用于制造上述功率电子开关装置的第一种特别优选配置的根据本专利技术的方法包括以下步骤，优选按这种顺序应用：A.提供基底，其包括彼此电绝缘的绝缘层与导体轨道，其中，在导体轨道中的一个上布置功率半导体组件并且其以粘聚的方式连接至该导体轨道；B.提供连接装置，其被构造为膜层叠体，所述膜层叠体被构造为交替地具有两个固有结构化的导电膜以及在这两个导电膜之间的电绝缘膜；C.将粘接性物质在粘接区段处布置在基底或连接装置上，所述粘接区段不用于在这两个连接方，即所述连接装置与所述基底之间的导电连接；D.借助粘接性物质，将连接装置布置且粘接至基底；E.以使得在连接装置与所指配的导体轨道之间形成强制锁定式的导电连接的方式，借助压力装置和压力引入装置将压力引入到连接装置上。有利地，此外还在连接装置与功率半导体组件之间形成强制锁定式的导电连接。用于制造上述功率电子开关装置的第二种特别优选配置的根据本专利技术的方法包括以下步骤，优选按这种顺序应用：a.提供基底，其包括绝缘层以及包括彼此电绝缘的导体轨道；b.提供连接装置，其被构造为膜层叠体，所述膜层叠体被构造为具有两个固有结构化的导电膜以及在这两个导电膜之间的电绝缘膜；c.将功率半导体组件布置在所指配的导体轨道上；d.相对于功率半导体组件并相对于所指配的导体轨道布置粘接性物质，以便将功率半导体组件粘接地固定在所述导体轨道上；e.借助粘接性物质，将连接装置布置且粘接地连接至基底；f.以使得功率半导体组件与所指配的基底的导体轨道之间形成强制锁定式的导电连接的方式，借助压力装置和压力引入装置将压力引入到连接装置上。有利地，此外在连接装置与功率半导体组件之间并且在功率半导体组件与所指配的导体轨道之间都形成强制锁定式的导电连接。不言而喻，除非本身排除，以单数所述的特征、特别是功率半导体组件能够在相应的功率半导体组件或具有该功率电子开关装置的布置结构中呈复数。不言而喻，本专利技术的不同配置以单独或任意组合的形式实现，均能获得改善。特别地，在不脱离本专利技术范围的情况下，上文和下文提及并阐述的特征不管是否在所述功率电子开关装置、所述布置结构或所述方法中的一个的上下文中有所提及，不仅能够以所示的组合使用，而且能够以其他组合或单独使用。附图说明根据下文对图1至图6中所示的示例性实施例的描述，对本专利技术的有利细节和特征的进一步阐述是显而易见的。图1示出包括根据本专利技术的功率电子开关装置的根据本专利技术的布置结构的分解图。图2至图5示出根据本专利技术的功率电子开关装置的不同配置。图6示出功率电子开关装置在不同剖面中的剖视图。具体实施方式图1示出根据本专利技术的功率电子开关装置1的第一配置的分解图。该图示出原则上以本领域中常规方式构造的基底2，并且该基底包括绝缘的基底体20以及布置在该基底体上并且相应彼此电绝缘的导体轨道22，所述导体轨道具有开关装置的不同电位，特别是负载电位，但也可具有辅助电位，特别是开关电位和测量电位。在此具体示出三个具有对于半桥拓扑结构而言典型的负载电位的导体轨道22。在两个导体轨道22上布置有相应的功率半导体组件7，该功率半导体组件以本领域常规方式构造为单个开关，例如构造为MOS-FET，或者构造为具有在此示出的反并联的功率二极管的IGBT。功率半导体组件7——更确切而言，其第一主表面(70，参见图2)的第一接触区域(700，参见图2)以本领域常规方式，优选地借助压力烧结连接84而与导体轨道22接。开关装置1的内部连接借助由膜复合物制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率电子开关装置(1)，其包括基底(2)、包括连接装置(3)、以及包括压力装置(5)，在所述基底上布置有功率半导体组件(7)，其中，所述基底(2)具有彼此电绝缘的导体轨道(22)，并且功率半导体组件(7)以其第一主表面来被布置在所述导体轨道(22)中的一个上，并且所述功率半导体组件(7)被导电地连接到该导体轨道(22)，其中，所述连接装置(3)被构造为包括导电膜(30、34)和电绝缘膜(32)在内的膜复合物并且由此形成第一主表面和第二主表面(300、340)，其中，所述开关装置借助所述连接装置(3)以符合电路的方式来被连接在内部，并且在此情形下，所述连接装置(3)的接触区域(308、342)以强制锁定且导电的方式来被连接至所述导体轨道(22)中的一个的第一接触区域(222)，为此，所述压力装置(5)具有压力体(50)以及在所述功率半导体组件(7)的方向上从所述压力体(50)突出的压力元件(52)，其中，所述压力元件(52)压到所述膜复合物(3)的所述第二主表面(340)的第一区段(346)上，并且在此情形下，所述压力元件、所述第一区段、以及所述导体轨道(22)的所述第一接触区域(222)被布置成在所述基底(2)的法线(N)的方向上彼此对齐。...

【技术特征摘要】
2016.07.22 DE 102016113539.91.一种功率电子开关装置(1)，其包括基底(2)、包括连接装置(3)、以及包括压力装置(5)，在所述基底上布置有功率半导体组件(7)，其中，所述基底(2)具有彼此电绝缘的导体轨道(22)，并且功率半导体组件(7)以其第一主表面来被布置在所述导体轨道(22)中的一个上，并且所述功率半导体组件(7)被导电地连接到该导体轨道(22)，其中，所述连接装置(3)被构造为包括导电膜(30、34)和电绝缘膜(32)在内的膜复合物并且由此形成第一主表面和第二主表面(300、340)，其中，所述开关装置借助所述连接装置(3)以符合电路的方式来被连接在内部，并且在此情形下，所述连接装置(3)的接触区域(308、342)以强制锁定且导电的方式来被连接至所述导体轨道(22)中的一个的第一接触区域(222)，为此，所述压力装置(5)具有压力体(50)以及在所述功率半导体组件(7)的方向上从所述压力体(50)突出的压力元件(52)，其中，所述压力元件(52)压到所述膜复合物(3)的所述第二主表面(340)的第一区段(346)上，并且在此情形下，所述压力元件、所述第一区段、以及所述导体轨道(22)的所述第一接触区域(222)被布置成在所述基底(2)的法线(N)的方向上彼此对齐。2.根据权利要求1所述的开关装置，其中，所述连接装置的第二接触区域(304)以强制锁定或粘聚的方式并且以导电的方式来被连接至所述功率半导体组件(7)的所述第二主表面(72)的接触区域(720)。3.根据权利要求1或2所述的开关装置，其中，所述功率半导体组件(7)通过其第一主表面(70)的接触区域(700)以强制锁定或主动锁定的方式并且以导电的方式来被连接至所指配的导体轨道(22)。4.根据权利要求1或2所述的开关装置，其中，所述压力体(50)具有第一切口(500)，所述压力元件(52)从所述第一切口(500)突出。5.根据权利要求4所述的开关装置，其中，所述压力体(50)的所述第一切口(500)被构造为从第一主表面(502)起始的凹陷部，所述压力元件(52)完全或近似完全地填充所述压力体(50)的所述切口(500)，并且所述压力元件(52)在所述压力体的所述第一主表面(502)从所述压力体的所述切口(500)突出。6.根据权利要求1或2所述的开关装置，其中，所述压力体(50)由耐高温的热塑性塑料组成，特别是由聚苯硫醚组成，并且所述压力元件(52)由弹性体组成，优选地由硅酮弹性体组成，特别是由交联的液态硅酮组成。7.根据权利要求1或2所述的开关装置，其中，各个所述粘聚的连接被构造为焊接的、粘接的或压力烧结的连接。8.一种包括根据权利要求1-7中的任一项所述的电子开关装置(1)的布置结构，其包括冷却装置(4)并且包括压力引入装置(6)，其中，所述压力引入装置(6)以间接地或直接地紧靠所述冷却装置(4)的方式...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈拉尔德·科波拉，约尔格·阿蒙，
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