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

技术编号:17163787 阅读:31 留言:0更新日期:2018-02-01 21:36
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。该开关装置包括基底以及功率半导体组件,包括连接装置和压力装置,基底具有彼此电绝缘的导体轨道,并且功率半导体组件被布置在导体轨道中的一个上,连接装置被构造为包括导电膜和电绝缘膜的膜复合物,并且从而形成第一和第二主表面,开关装置通过连接装置在内部以符合电路的方式连接,并且功率半导体组件的第一主表面的接触区域以强制锁定且导电的方式与基底的所指配的导体轨道的第一接触区域连接,压力装置具有压力体以及压力元件,压力元件压在膜复合物的第二主表面的第一区段上,并且所述第一区段被布置在功率半导体组件的区域之内,以在沿着功率半导体组件的法线方向上突出。

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 comprises a base and a power semiconductor module comprises a connecting device and a pressure device, the base has mutually insulated conductor rail, and power semiconductor components are arranged in a conductor rail on the connecting device is configured to film composite comprising a conductive film and electrical insulating film, and thus formed the first and the second main surface, a switching device connected to the device in the internal coincidence circuit connected through the contact area, and the first principal surface of the semiconductor power device to force the lock and the conductive way and the substrate, referred to in the first contact area with the conductor rail connection, pressure device with pressure and pressure components, the first section of the second main the surface pressure element of pressure in the membrane complex, and the first section is disposed within the semiconductor power device area, It is protruding in the normal direction of the power semiconductor assembly.

【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
本专利技术描述了一种功率电子开关装置,该功率电子开关装置通过下述事实可形成功率半导体模块或功率电子系统的基本单元:通过其自身或与优选地相同的其他基本单元的组合而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。此外,本专利技术描述了一种包括这种功率电子开关装置的布置结构,以及用于制造这种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中所公开的现有技术公开了一种开关装置,该开关装置包括基底、功率半导体组件、连接装置、负载端子装置、以及压力装置。在这种情况下,基底具有电绝缘的导体轨道,其中功率半导体组件被布置在导体轨道上。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。开关装置由此以符合电路的方式内部连接。压力装置具有拥有第一切口的压力体,压力元件被布置成从所述压力体突出,其中压力元件压在膜复合物的第二主表面的区段上,并且在这种情况下,所述区段被布置在功率半导体组件的区域之内以在沿着功率半导体组件的法线方向上突出。通过了解所提到的条件,本专利技术基于提出一种功率电子开关装置及其布置结构以及制造开关装置的方法的目的,其中就其复杂性及其制造成本而言该开关装置被优化。
技术实现思路
根据本专利技术,通过根据本专利技术实施例的的功率电子开关装置、具有功率电子开关装置的布置结构、以及两种特定制造方法来实现所述目的。在从属权利要求中描述了优选实施例。根据本专利技术的开关装置构造为包括基底、布置在其上的功率半导体组件,包括连接装置并且包括压力装置,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被布置在导体轨道中的一个上,其中连接装置构造为包括导电膜和电绝缘膜的膜复合物,并且从而形成第一和第二主表面,其中开关装置通过连接装置在内部以符合电路的方式连接,并且其中功率半导体组件的第一主表面的接触区域以强制锁定且导电的方式与基底的所指配的导体轨道的第一接触区域相连,为此目的,压力装置具有压力体以及在功率半导体组件的方向从其突出的压力元件,其中压力元件压在膜复合物的第二主表面的第一部分上并且在这种情况下所述第一部分被布置在功率半导体组件的区域之内以在沿着功率半导体组件的法线方向上突出。因此,在该开关装置的情况下,明确地省略了功率半导体组件的第一主表面的接触区域与基底的所指配的接触区域实质性键合连接。其结果是,与现有技术相比,实质性键合的连接,优选地被构造为压力烧结的连接被由强制锁定的连接替代了。优选的是连接装置的第二接触区域以强制锁定或实质性键合且导电的方式与指配给其的基底的导体轨道的接触区域相连。同样地,功率半导体组件可通过其第二主表面以强制锁定或主动锁定的方式与连接装置的第一主表面的所指配的接触区域电连接。在这种情况下优选的是相应实质性键合连接构造为本领域常规的焊接的、粘接的、或者尤其是压力烧结的连接。特别优选的是压力体具有压力元件从其突出的第一切口。在这种情况下,进一步有利的是压力体的第一切口构造为从第一主表面开始的凹陷部,在这种情况下,压力元件完全或近似完全地填充压力体的切口,并且压力元件在连接装置的方向上在其第一主表面上从压力体的切口突出,更准确地说是其第二主表面。在这种情况下,压力体的横向广度与垂直广度的比率应具有大于2比1的比率,特别是大于4比1的比率。优选地,膜复合物的第二主表面的第一部分的表面面积至少具有所指配的功率半导体组件的区域的20%,特别是至少50%。在这种情况下,功率半导体组件的区域被理解为意味着其整个面积延伸,也就是说不仅仅是终端或接触区域的面积延伸。根据本专利技术,布置结构构造为包括上述电子开关装置,包括冷却装置,并且包括压力引入装置,其中该压力引入装置间接地或直接地紧靠冷却装置来被被支撑并且优选地以集中的方式将压力引入到压力装置上,并且从而开关装置以强制锁定的方式与冷却装置连接。同样地,由于压力的特别有效的引入,可以将具有小于20μm,特别是小于10μm,特别是小于5μm的厚度的导热层布置在基底——特别是布置有功率半导体组件的基底的一部分与冷却装置之间,所述导热层特别是导热膏。同样优选的是冷却装置是功率半导体模块的优选金属基础板或热沉。根据本专利技术的用于制造上述功率电子开关装置的第一特别优选配置的方法包括以下步骤,优选地按以下顺序应用:A.提供基底,该基底包括绝缘层并且包括彼此电绝缘的导体轨道;B.提供连接装置,该连接装置被构造为膜层叠体,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与在这两个导电膜之间的电绝缘膜,其中功率半导体组件按照实质地键合且导电的方式与连接装置的第一主表面的接触位置连接;C.在不用于这两个连接方——即连接装置和基底之间的导电连接的粘接区段上,在基底或连接装置上布置粘接性物质;D.通过粘接性物质,布置并使连接装置与基底粘接性地连接;在这种情况下,功率半导体组件的第一主表面位于指配给其的基底的导体轨道上;E.按照在基底与所指配的功率半导体组件之间形成强制锁定且导电地连接的方式,通过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,另外还在连接装置与所指配的导体轨道之间形成强制锁定的且导电地连接。根据本专利技术的用于制造上述功率电子开关装置的第二特别优选配置的方法包括以下步骤,优选地按以下顺序应用:a.提供基底,该基底包括绝缘层并且包括彼此电绝缘的导体轨道;b.提供连接装置,所述连接装置被构造为膜层叠体,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且相对于所指配的导体轨道来布置粘接性物质,用于将所述功率半导体组件粘接性地固定在所述导体轨道上;e.通过粘接性物质,将所述连接装置布置并粘接性地连接到所述基;f.以在所述功率半导体组件与基底的所指配的导体轨道之间形成强制锁定的且导电地连接的方式,通过压力装置和压力引入装置将压力引入到连接装置上。有利的是,在连接装置与功率半导体组件之间以及在连接装置与所指配的导体轨道之间另外形成了强制锁定的且导电地连接。不言而喻,除非本身排除,以单数所提到的特征,特别是功率半导体组件,还可在功率电子开关装置或者及其布置结构中呈现为多个。不言而喻本专利技术的不同配置可单独实现或者以任意组合实现以实现改进。特别是,在不脱离本专利技术的范围的情况下,在上述及下文中所提到且说明的特征不仅能够以所指示的组合被使用,而且能够以其它组合或本身被使用,而与它们是在功率电子开关装置、布置结构、或者方法之一的上下文中被提到无关。附图说明从在图1至图5中所说明的示例性实施例的以下描述可显而易见地得知本专利技术的进一步阐述、有利详情、以及特征。图1以分解图示示出了根据本专利技术的的布置结构,其包括根据本专利技术的功率电子开关装置布置结构。图2至4示出了根据本专利技术的功率电子开关装置的不同配置。图5示出了不同截面的功率电子开关装置的平面图。具体实施方式图1以示意性分解图示出了根据本专利技术的功率电子开关装置1的第一配置。该图示示出了基底2,其以本领域中的常规方式构造,并且包括绝缘物质体20以及布置在其上的并且相应地彼此电绝缘的导体轨道22,所述导体轨道具有不同电位——特别是负载本文档来自技高网...
功率电子开关装置、其布置结构及制造开关装置的方法

【技术保护点】
一种功率电子开关装置(1),所述功率电子开关装置包括基底(2)、被布置在所述基底(2)上的功率半导体组件(7),所述功率电子开关装置包括连接装置(3)并且包括压力装置(5),其中,所述基底(2)具有彼此电绝缘的导体轨道(22),并且所述功率半导体组件(7)被布置在导体轨道(22)中的一个上,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,并且因此形成第一主表面和第二主表面(300,340),其中,所述开关装置借助于所述连接装置(3)以符合电路的方式来被连接在内部,并且,其中,所述功率半导体组件(7)的所述第一主表面(70)的接触区域以强制锁定且导电的方式来被连接到所述基底(2)的所指配的导体轨道(22)的第一接触区域(220),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)压在所述膜复合物(3)的所述第二主表面(340)的第一区段(344)上,并且在这种情况下,所述第一区段被布置成在所述功率半导体组件(7)的区域(74)之内沿着所述功率半导体组件(7)的法线的方向(N)突出。...

【技术特征摘要】
2016.07.22 DE 102016113538.01.一种功率电子开关装置(1),所述功率电子开关装置包括基底(2)、被布置在所述基底(2)上的功率半导体组件(7),所述功率电子开关装置包括连接装置(3)并且包括压力装置(5),其中,所述基底(2)具有彼此电绝缘的导体轨道(22),并且所述功率半导体组件(7)被布置在导体轨道(22)中的一个上,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,并且因此形成第一主表面和第二主表面(300,340),其中,所述开关装置借助于所述连接装置(3)以符合电路的方式来被连接在内部,并且,其中,所述功率半导体组件(7)的所述第一主表面(70)的接触区域以强制锁定且导电的方式来被连接到所述基底(2)的所指配的导体轨道(22)的第一接触区域(220),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)压在所述膜复合物(3)的所述第二主表面(340)的第一区段(344)上,并且在这种情况下,所述第一区段被布置成在所述功率半导体组件(7)的区域(74)之内沿着所述功率半导体组件(7)的法线的方向(N)突出。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(308)以强制锁定或实质性键合的方式并且以导电的方式来被连接到所述基底(2)的所指配的导体轨道(22)的接触区域(228)。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)通过其第二主表面(72)以强制锁定或实质性键合的方式来被导电地连接到所述连接装置(3)的所述第一主表面(300)的所指配的接触区域。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)在其所述第一主表面(502)处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)是由耐高温的热塑性塑料构成的,特别是由聚苯硫醚构成的,并且所述压力元件(52)是由弹性体构成的,优选地是由硅酮弹性体构成的,特别是由交联的液态硅酮构成的。7.根据权利要求1或2所述的开关装置,其中,所述压力体(52)的横向广度(544)与垂直广度(520)的比率具有大于2比1的比率,特别是具有大于4比1的比率。8.根据权利要求1或2所述的开关装置,其中,所述第一区段(344)的表面面积至少具有所指配的功率半导体组件(7)的区域(74)的20%,特别是至少50%。9.根据权利要求1或2所述的开关装置,其中,各个导电的且实质性键合的连接被构造为焊接的、粘接的、或者压力烧结的连接。10.一种布置结构,该布置结构包括根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员:约尔格·阿蒙哈拉尔德·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

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