垂直分流电阻制造技术

本发明专利技术涉及垂直分流电阻。描述了一种用于测量电流的测量电阻。根据本发明专利技术的实施例，该测量电阻具有第一和第二金属层、电绝缘的中间层以及电阻层。第一金属层布置在第一层面中。第二金属层布置在基本上平行于第一层面并且与该第一层面相间隔的第二层面中。电绝缘的中间层布置在第一和第二金属层之间并且将所述第一和第二金属层相互机械连接。电阻层将第一和第二金属层相互电连接。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及垂直分流电阻。描述了一种用于测量电流的测量电阻。根据本专利技术的实施例，该测量电阻具有第一和第二金属层、电绝缘的中间层以及电阻层。第一金属层布置在第一层面中。第二金属层布置在基本上平行于第一层面并且与该第一层面相间隔的第二层面中。电绝缘的中间层布置在第一和第二金属层之间并且将所述第一和第二金属层相互机械连接。电阻层将第一和第二金属层相互电连接。【专利说明】 垂直分流电阻
本专利技术涉及借助测量电阻(分流电阻)测量电流的领域，尤其是涉及测量电阻的构建及其到功率半导体模块中的集成。
技术介绍
功率半导体器件以及由其构建的功率电子电路极其经常被集成在所谓的功率半导体模块(也为功率电子模块或“Power Electronic Module”)中。例如，换流器(例如变频器，逆变器等)可以集成在功率半导体模块中。借助功率晶体管(例如MOSFET或IGBT)构建的换流器例如可以被用于操控电动机。其它应用是逆变器，其例如将来自太阳能设备的直流变换为交变电流以便能够将该交变电流电流馈入公共电网中。不仅在这些应用中负载电流路径中的电流测量可能是值得期望的。在操控电动机的情况下，可以从所测量的电流中例如求得发动机转矩。 测量电流的非常简单的可能性在于，经由具有已知电阻值的测量电阻(分流电阻)引导待测量的负载电流并且测量在该测量电阻上的得出的电压降。该电压降与所寻找的电流成比例。在高功率(例如在电动车辆中的电动机情况下大于20kW)的情况下出现非常高的电流(例如直至100A或更大)并且测量电阻必须是非常低欧姆的(例如在几毫欧姆的范围内)，以便将损耗功率保持得尽可能地小。因为由于在测量电阻中耗散的损耗功率，测量电阻的温度可能波动，因此在这种测量电阻的情况下值得期望的是电阻值的小的温度梯度。尽管如此仍可能有利的是:冷却测量电阻，以将温度保持在定义的范围中。在将测量电阻装入功率半导体模块中的情况下，足够的冷却通常得以保证，因为该模块在运行中大多总归都耦合到冷却系统。适用于装入功率半导体模块中以及适用于测量较高电流的已知测量电阻比较大并且在模块中使用值得一提的空间。
技术实现思路
本专利技术所基于的任务是实现一种用于高电流的测量电阻，其可以非常节省空间地集成到功率半导体模块中。 所提到的任务通过根据权利要求1的测量电阻以及通过根据权利要求6和9的方法和根据权利要求12的功率半导体模块解决。本专利技术的不同实施例和改进方案是从属权利要求的主题。 本专利技术的第一方面涉及用于测量电流的测量电阻。根据本专利技术的实施例，该测量电阻具有第一和第二金属层、电绝缘的中间层以及电阻层。第一金属层布置在第一层面中。第二金属层布置在基本上平行于第一层面并且与该第一层面相间隔的第二层面中。电绝缘的中间层布置在第一和第二金属层之间并且将所述第一和第二金属层相互机械连接。电阻层将第一和第二金属层相互电连接。 本专利技术的另一方面涉及一种用于制造测量电阻的方法。根据本专利技术的示例，该方法包括提供近似U形的结构，其中该U形的两个近似平行的柱(Schenkel)构成两个相互相间隔并且彼此平行的金属层，所述金属层经由电阻层相互电连接。在U形的平行的柱之间布置由绝缘材料制成的中间层，使得该绝缘材料将U形的两个平行的柱机械连接。 根据本专利技术的另一示例，该方法包括提供功率电子衬底，该功率电子衬底具有由陶瓷或电绝缘金属制成的绝缘载体以及两侧的金属化部。将电阻层固定在功率电子衬底的侧面上，使得该电阻层将两个金属化部电连接。 本专利技术的另一方面涉及功率半导体模块，该功率半导体模块包括具有结构化的金属化部的功率电子衬底以及至少一个布置在该功率电子衬底上的电子器件和测量电阻，其中该金属化部具有多个接触焊盘。测量电阻具有第一金属层以及第二金属层，其中该第一金属层布置在结构化的金属化部的接触焊盘之一上并且与该金属化部机械和电连接，该第二金属层布置在与结构化的金属化部平行并且与该结构化的金属化部相间隔的层面中。电绝缘的中间层布置在第一和第二金属层之间并且将该第一和第二金属层相互机械连接。电阻层负责将第一与第二金属层电连接。通过测量电阻的主电流方向基本上法向于功率电子衬底的结构化的金属化部位于其中的层面。本专利技术的另一方面涉及一种用于制造这种功率半导体模块的方法。 【专利附图】【附图说明】 下面根据在附图中示出的示例更详细地阐述本专利技术。这些图示不强制性地按比例的并且本专利技术不仅仅局限于所示出的方面。更确切地说，重视的是示出本专利技术所基于的原理。在附图中:图1示出具有集成的测量电阻的功率半导体模块(以横截面图示)的示例；图2示出如图1中的但是具有另一种构造类型的测量电阻的功率半导体模块；图3示出根据本专利技术一种实施例的具有测量电阻的功率半导体模块的另一示例；图4示出图3的测量电阻的放大的横截面图；图5示出图3的测量电阻的透视图示；图6示出测量电阻的替换结构形式的示例；图7示出根据图6的测量电阻固定在功率半导体模块的功率电子衬底上的示例；以及图8示出测量电阻的替换结构形式的另一示例。 在图中，相同的附图标记表示分别具有相同或类似含义的相同或类似部件。不同实施例的各个技术特征只要在技术上可能且有意义就可以一般地与其它实施例的特征组合，即使这未被明确提及。 【具体实施方式】 首先借助在图1中所示的示意性图示完全一般性地描述功率半导体模块I的示例。该功率半导体模块I包括平坦的基板10，该基板构成模块壳体的壳体底部并且因此也被称为底板。模块壳体可以由多个部分组成并且在本示例中还包括构成模块壳体的侧壁的壳体框20以及壳体盖21。根据实施方式可以将模块框20以及壳体盖21 —体地构造。 模块I包括至少一个功率电子衬底11 (power electronic substrate)。每个衬底11拥有具有高导热性的例如介电的绝缘载体，该绝缘载体配备有上金属化部12和可选的下金属化部13。该绝缘载体用于将上金属化部12相对于底板10电绝缘。功率电子衬底11 尤其可以是 DCB 衬底(DCB=direct copper bonded,直接铜接合)、DAB 衬底(DAB=directaluminum bonded,直接招接合)或 AMB 衬底(AMB=active metal braze,活性金属钎焊)，其中绝缘载体20通常由陶瓷组成。另一功率电子衬底是所谓的MS衬底aMS=insulatedmetal substrate,绝缘金属衬底),其中金属载体通过薄绝缘层与金属化部12绝缘。上金属化部12被结构化并因此具有印制导线、接触焊盘(例如焊接焊盘，接合焊盘等)等等。功率电子衬底此外用作半导体芯片用的载体并且不能与用作半导体芯片的基本材料的半导体衬底(例如娃晶片)搞混。 在功率电子衬底11上布置一个或多个功率半导体芯片15。在此大多是无壳体的芯片，即所谓的“裸片(Bare Dies)”。在根据图1的实施例中，每个功率半导体芯片I都可以具有可控的功率半导体开关，例如IGBT (绝缘栅双极晶体管(insulatedgate bipolar transistor))、MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxidesemiconductor fiel本文档来自技高网...

【技术保护点】
测量电阻，该测量电阻具有以下方面：第一金属层（171,171'），其布置在第一层面中；第二金属层（172,172'），其布置在平行于第一层面并且与该第一层面相间隔的第二层面中；电绝缘的中间层（174,174'），其布置在第一和第二金属层（171,172；171',172'）之间并且将所述第一和第二金属层相互机械连接；电阻层（173,173'），其将第一和第二金属层（171,172；171',172'）相互电连接。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P坎沙特，T施托尔策，
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