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，其具有基板(6)、布置在基板(6)上并导电地连接于基板(6)的功率半导体元件(24)、导电的第一负载电流元件(4)、导电的第一负载电流连接元件(2)和压力装置(7)，其中，压力装置(7)在基板(6)的法线方向(N)上将第一负载电流连接元件(2)的第一接触装置(2a)压靠于基板(6)的导电的第一接触区域(6b’)，并且将第一负载电流连接元件(2)的第二接触装置(2b)压靠于第一负载电流元件(4)，并因此使得第一负载电流连接元件(2)与基板(6)的第一接触区域(6b’)以及与第一负载电流元件(4)间形成分别的导电压力接触连接。

Power Semiconductor Device

【技术实现步骤摘要】
功率半导体装置
本专利技术涉及一种功率半导体装置。
技术介绍
DE103013209431A1公开了一种功率半导体装置，其基板通过负载电流元件而导电地连接于链路电容器，所述负载电流元件导电地压力接触连接于基板。在功率半导体装置中，技术上希望将负载电流元件及其与基板的电连接设计为尽可能低电感，以便电气设备(如链路电容器)可以例如通过负载电流元件而以低电感方式导电地连接于基板。在功率半导体装置的操作期间，由于温度升高的较大变化，负载电流元件可以在相对较大的程度上膨胀和再次收缩，因此，保证负载电流元件与基板的导电连接是可靠的(特别是低电感的)，从长远来看是一个技术挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种功率半导体装置，其中，功率半导体装置的至少一个负载电流元件以可靠的方式导电地连接于该功率半导体装置的基板。该目的通过功率半导体装置实现，该功率半导体装置具有：基板、布置在基板上并导电地连接于基板的功率半导体元件、导电的第一负载电流元件、导电的第一负载电流连接元件和压力装置，其中压力装置在基板的法线方向上将第一负载电流连接元件的第一接触装置压靠于基板的导电的第一接触区域，并将第一负载电流连接元件的第二接触装置压靠于第一负载电流元件，从而使第一负载电流连接元件分别与基板的第一接触区域和第一负载电流元件导电压力接触连接。证明有利的是，功率半导体装置具有导电的第二负载电流元件、导电的第二负载电流连接元件和非导电的绝缘元件，其中，压力装置在基板的法线方向上将第二负载电流连接元件的第一接触装置压靠于基板的导电的第二接触区域，该第二接触区域以与基板的第一接触区域电绝缘的方式布置，并且压力装置将第二负载电流连接元件的第二接触装置压靠于第二负载电流元件，并因此使得第二负载电流连接元件与基板的第二接触区域以及与第二负载电流元件间形成相应的导电压力接触连接，其中第一负载电流连接元件的至少一个区域和第二负载电流连接元件的区域在基板法线的方向上彼此上下布置，并且绝缘元件的第一区域布置在第一负载电流连接元件和第二负载电流连接元件之间。这使得可以以可靠的低电感的方式将电气设备(如链路电容器)导电地连接至例如功率半导体装置的基板。此外，证明有利的是，绝缘元件的第二区域布置在第一负载电流元件和第二负载电流元件之间，因为这增加了功率半导体装置的电绝缘强度。进一步，证明有利的是，相应的负载电流连接元件的第二接触装置相应的压靠相应负载电流元件的前侧，该前侧连接相应的负载电流元件的两个主侧。这实现了第一负载电流元件和第二负载电流元件与基板间非常低电感的导电连接。此外，证明有利的是，相应的负载电流连接元件为U形设计，其中相应的第一接触装置的相应前侧(该前侧连接相应的第一接触装置的两个主侧)压靠于基板的相应接触区域，并且相应的第二接触装置的相应前侧(该前侧连接相应的第二接触装置的两个主侧)压靠于相应的负载电流元件。这实现了第一负载电流元件和第二负载电流元件与基板间的极低电感的导电连接。进一步，证明有利的是，压力装置具有在基板的法线方向上压靠于第一负载电流连接元件的第一压力元件，因为这实现了第一负载电流连接元件上的有针对性的压力引入。就此而言，证明有利的是，压力装置具有第一弹簧元件，该第一弹簧元件在基板的法线方向上压靠于第一压力元件。因此，基本恒定的压力可靠地施加在第一压力元件上。此外，证明有利的是，压力装置具有在基板的法线方向上压靠于第二负载电流连接元件的第二压力元件，因为这实现了在第二负载电流连接元件上有针对性的引入压力。就此而言，证明有利的是，压力装置具有第二弹簧元件，该第二弹簧元件在基板的法线方向上压靠于第二压力元件。因此，基本恒定的压力可靠地施加在第二压力元件上。此外，证明有利的是，第二负载电流连接元件具有在相对于基板的法线方向的垂直方向上凸出超过第一负载电流连接元件的第一凸出部，其中通过第二压力元件压靠第一凸出部，第二压力元件在基板的法线方向上压靠于第二负载电流连接元件。因此，可以以简单的方式压靠布置在第一负载电流连接元件下方的第二负载电流连接元件。进一步，证明有利的是，绝缘元件具有第一通道，第二压力元件的一部分穿过第一通道。由于第一通道而延展电蠕变路径的延伸，从而增加功率半导体装置的电绝缘强度。此外，证明有利的是：绝缘元件具有保持元件，保持元件以形状适配的方式而将绝缘元件连接于第一负载电流连接元件和第二负载电流连接元件；或者通过以材料接合的方式连接于第一负载电流连接元件和第二负载电流连接元件的绝缘元件，绝缘元件与第一负载电流连接元件和第二负载电流连接元件一起形成结构单元，因为绝缘元件然后以特别简单的方式连接于第一负载电流连接元件和第二负载电流连接元件。此外，证明有利的是，压力装置具有板，该板压靠于相应的压力元件，因为可以通过板以特别简单的方式压靠相应的压力元件。进一步，证明有利的是，相应的弹簧元件设计成板的相应的弹簧区域的形式，弹簧区域通过引入板的至少一个槽形成，因为相应的弹簧元件因此以特别简单的方式设计。此外，证明有利的是，第一负载电流元件和第二负载电流元件彼此电绝缘，其中功率半导体装置具有链路电容器，其电气第一端子导电地连接于第一负载电流元件，并其电气第二端子与第二负载电流元件导电连接。附图说明下面参考以下的附图解释本专利技术的示例性实施例，其中：图1示出了根据本专利技术的功率半导体装置的立体剖面图；图2示出了图1的详细视图；图3示出了第一负载电流连接元件、第二负载电流连接元件以及绝缘元件的立体剖面图；以及图4示出了第一负载电流连接元件、第二负载电流连接元件、绝缘元件和压力元件的立体剖面图。具体实施方式图1示出了根据本专利技术的功率半导体装置1的立体剖面图，图2示出了布置在图1右侧的功率半导体装置1的区域的详细视图。图3和图4示出了第一负载电流连接元件2和第二负载电流连接元件3以及绝缘元件8的立体剖面图，其中图4另外示出了压力元件9、10和10'的立体剖面图。应当注意的是，在示例性实施例中，借助于功率半导体装置1将DC电压逆变为3相AC电压，或者将3相AC电压整流为DC电压。根据本专利技术的功率半导体装置1具有基板6，基板6上布置有与基板导电连接的功率半导体元件24。优选的，各个功率半导体元件24是功率半导体开关或二极管的形式。在此情况下，功率半导体开关通常为晶体管形式(例如，IGBT(绝缘栅双极晶体管)或MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管))或晶闸管形式。基板6具有不导电的绝缘层6a(其可以设计为例如陶瓷体或塑料层)以及施加到绝缘层6a第一侧的导电的、结构化的第一导电层6b，该导电层由于其结构而在绝缘层6a上形成彼此间隔开的导电接触区域。所述接触区域以彼此电绝缘的方式布置在绝缘层6a上。优选地，基板6具有施加在绝缘层6a第二侧的、导电的、优选为非结构化的第二导电层6c，其中绝缘层6a布置在结构化的第一导电层6b和第二导电层6c之间。基板6可被设计成例如直接覆铜基板(DCB基板)、活性金属钎焊基板(AMB基板)或绝缘金属基板(IMS)。功率半导体元件24优选地以材料接合的方式(例如通过焊接或烧结层)导电地连接于基板6的接触区域。在示例性实施例中，功率半导体元件24通过例如导电膜复合物(图1和图2中未示出)而电互联，以形成例如半桥电路(其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率半导体装置，其特征在于，其具有基板(6)、布置在基板(6)上并导电地连接于基板(6)的功率半导体元件(24)、导电的第一负载电流元件(4)、导电的第一负载电流连接元件(2)和压力装置(7)，其中，压力装置(7)在基板(6)的法线方向(N)上将第一负载电流连接元件(2)的第一接触装置(2a)压靠于基板(6)的导电的第一接触区域(6b')，并在基板(6)的法线方向(N)上将第一负载电流连接元件(2)的第二接触装置(2b)压靠于第一负载电流元件(4)，并因此使得第一负载电流连接元件(2)与基板(6)的第一接触区域(6b')以及与第一负载电流元件(4)间形成相应的导电压力接触连接。

【技术特征摘要】
2018.02.14 DE 102018103316.81.一种功率半导体装置，其特征在于，其具有基板(6)、布置在基板(6)上并导电地连接于基板(6)的功率半导体元件(24)、导电的第一负载电流元件(4)、导电的第一负载电流连接元件(2)和压力装置(7)，其中，压力装置(7)在基板(6)的法线方向(N)上将第一负载电流连接元件(2)的第一接触装置(2a)压靠于基板(6)的导电的第一接触区域(6b')，并在基板(6)的法线方向(N)上将第一负载电流连接元件(2)的第二接触装置(2b)压靠于第一负载电流元件(4)，并因此使得第一负载电流连接元件(2)与基板(6)的第一接触区域(6b')以及与第一负载电流元件(4)间形成相应的导电压力接触连接。2.根据权利要求1所述的功率半导体装置，其特征在于，所述功率半导体装置(1)具有导电的第二负载电流元件(5)、导电的第二负载电流连接元件(3)和非导电的绝缘元件(8)，其中所述压力装置(7)在基板(6)的法线方向(N)上将第二负载电流连接元件(3)的第一接触装置(3a)压靠于基板(6)的导电的第二接触区域(6b”)，所述第二接触区域以与所述基板(6)的第一接触区域(6b')电绝缘的方式布置，并且所述压力装置(7)将所述第二负载电流连接元件(3)的第二接触装置(3b)压靠于所述第二负载电流元件(5)，并因此使得第二负载电流连接元件(3)与基板(6)的第二接触区域(6b”)以及与第二负载电流元件(5)间形成相应的导电压力接触连接，其中，第一负载电流连接元件(2)的至少一个区域(2c)和第二负载电流连接元件(3)的一个区域(3c)在基板(6)的法线方向(N)上彼此上下布置，并且绝缘元件(8)的第一区域(8a)布置在第一负载电流连接元件(2)和第二负载电流连接元件(3)之间。3.根据权利要求2所述的功率半导体装置，其特征在于，绝缘元件(8)的第二区域(8b)布置在第一负载电流元件(4)和第二负载电流元件(5)之间。4.根据权利要求1-3中任一项所述的功率半导体装置，其特征在于，相应的负载电流连接元件(2，3)的第二接触装置(2b，3b)分别压靠对应的负载电流元件(4，5)的前侧(4c，5c)，所述前侧连接相应的负载电流元件(4，5)的两个主侧(4a，4b，5a，5b)。5.根据权利要求1-3中任一项所述的功率半导体装置，其特征在于，相应的负载电流连接元件(2，3)为U形设计，其中相应的第一接触装置(2a，3a)的相应的前侧(2a”'，3a”')压靠于基板(6)相应的接触区域(6b'，6b')，该前侧(2a”'，3a”')连接相应的第一接触装置(2a，3a)的两个主侧(2a'，2a”，3a'，3a”)，并且相应的第二接触装置(2b，3b)的相应的前侧(2b”'，3b”')压靠于相应的负载电流元件(4，5)，该前侧(2b”'，3b”')连接相应的第二接触装置(2b，3b)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·博根，
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