功率半导体模块及其制造方法技术

一种功率半导体模块包括：布置于第一和第二衬底之间并且电耦合到第一和第二衬底的功率半导体芯片；以及温度传感器，其布置于第一和第二衬底之间并且横向地布置在功率半导体芯片旁边，使得温度传感器的第一侧面向第一衬底，并且温度传感器的第二侧面向第二衬底，其中温度传感器的第一电接触部布置于第一侧上并且电耦合到第一衬底，并且其中温度传感器的第二电接触部布置于第二侧上并且电耦合到第二衬底。

【技术实现步骤摘要】
功率半导体模块及其制造方法
本公开总体上涉及功率半导体模块及用于制造功率半导体模块的方法。
技术介绍
功率半导体模块被用于各种应用中，例如汽车行业中。可能希望在宽温度范围中以低功率裕度操作功率半导体模块。还可能希望测量功率半导体模块中包括的功率芯片的结温度，例如以提高操作效率。然而，将温度传感器添加到功率半导体模块可能会使电气布线复杂化，并且可能增大功率半导体模块中的杂散电感。将温度传感器放置在功率半导体模块的周边可以减少这些问题，但可能导致不正确的或慢的温度读数。针对功率半导体模块的新概念和用于制造功率半导体模块的新方法可以有助于克服这些问题。通过独立权利要求的特征解决本专利技术所基于的问题。在从属权利要求中描述了其他有利的示例。
技术实现思路
各方面涉及一种功率半导体模块，包括：布置于第一和第二衬底之间并且电耦合到第一和第二衬底的功率半导体芯片；以及温度传感器，其布置于第一和第二衬底之间并且横向地布置在功率半导体芯片旁边，使得温度传感器的第一侧面向第一衬底，并且温度传感器的第二侧面向第二衬底，其中温度传感器的第一电接触部布置于第一侧上并且电耦合到第一衬底，并且其中温度传感器的第二电接触部布置于第二侧上并且电耦合到第二衬底。各方面涉及一种功率半导体模块，包括：布置于第一和第二衬底之间并且电耦合到第一和第二衬底的功率半导体芯片；以及温度传感器，其布置于功率半导体芯片和第二衬底之间，使得温度传感器的第一侧面向功率半导体芯片，并且温度传感器的第二侧面向第二衬底，其中温度传感器的第一和第二电接触部布置于第二侧上并且电耦合到第二衬底。各方面涉及一种用于制造功率半导体模块的方法，该方法包括：在第一和第二衬底之间布置功率半导体芯片，并且将功率半导体芯片电耦合到第一和第二衬底，以及在第一和第二衬底之间并且横向地在功率半导体芯片旁边布置温度传感器，使得温度传感器的第一侧面向第一衬底，并且温度传感器的第二侧面向第二衬底，其中温度传感器的第一电接触部布置于第一侧上并且电耦合到第一衬底，并且其中温度传感器的第二电接触部布置于第二侧上并且电耦合到第二衬底。各方面涉及一种用于制造功率半导体模块的方法，该方法包括：在第一和第二衬底之间布置功率半导体芯片，并且将功率半导体芯片电耦合到第一和第二衬底，以及在功率半导体芯片和第二衬底之间布置温度传感器，使得温度传感器的第一侧面向功率半导体芯片，并且温度传感器的第二侧面向第二衬底，其中温度传感器的第一和第二电接触部布置于第二侧上并且电耦合到第二衬底。附图说明附图示出了示例，并且连同说明书一起用以解释本公开的原理。本公开的其他示例和很多期望的优点将容易理解，因为它们通过参考下面的具体实施方式而变得更好理解。附图的元件未必相对于彼此成比例。类似附图标记指示对应的类似部分。图1示出了第一功率半导体模块的侧视图，其中温度传感器横向地布置于功率半导体芯片旁边。图2示出了第二功率半导体模块的侧视图，其中温度传感器横向地布置于功率半导体芯片旁边并且在两个散热器之间。图3示出了第三功率半导体模块的侧视图，其中温度传感器布置于功率半导体芯片的顶部上。图4示出了第四功率半导体模块的侧视图，其中温度传感器布置于功率半导体芯片上方的绝缘层的顶部上。图5示出了用于制造功率半导体模块的方法的流程图。图6示出了用于制造功率半导体模块的另一种方法的流程图。具体实施方式在以下具体实施方式中，参考了附图。然而，对本领域的技术人员而言显而易见的是，可以在具有更少程度的特定细节的情况下实践本公开的一个或多个方面。在其他实例中，以示意图的形式示出了已知结构和元件，以便方便描述本公开的一个或多个方面。就这一点而言，诸如“顶部”、“底部”、“左”、“右”、“上部”、“下部”等的方向性术语，是参考所描述的(一个或多个)附图的取向而使用的。因为本公开的部件可以定位成若干不同的取向，所以方向性术语用于说明的目的。可以使用术语“耦合”和“连接”，连同其派生词。应当理解，这些术语可以用于指示两个元件彼此协作或交互，无论它们是否直接物理或电接触，或者它们彼此不直接接触；在“耦合”、“附接”或“连接”的元件之间可以提供居间元件或居间层。然而，“耦合”、“附接”或“连接”的元件也可能彼此直接接触。下文描述的(一个或多个)半导体芯片可以由特定的半导体材料(例如Si、SiC、SiGe、GaAs、GaN)或任何其他半导体材料制作而成。下文描述的功率半导体模块可以包括AC/DC或DC/DC转换器电路、功率MOS晶体管、功率肖特基二极管、JFET(结栅场效应晶体管)、功率双极型晶体管、逻辑集成电路等。图1示出了功率半导体模块100的侧视图，功率半导体模块100包括第一衬底101和第二衬底102、功率半导体芯片103和温度传感器104。第一和第二衬底101、102彼此相对地布置，并且功率半导体芯片103布置在第一和第二衬底101、102之间并且电耦合到第一和第二衬底101、102。温度传感器104包括第一侧104_1和相对的第二侧104_2，其中温度传感器104布置于第一和第二衬底101、102之间，横向地位于功率半导体芯片103旁边，使得第一侧104_1面向第一衬底101并且第二侧104_2面向第二衬底102。此外，温度传感器104的第一电接触部105布置于第一侧104_1上并且电耦合到第一衬底101，并且温度传感器104的第二电接触部106布置于第二侧104_2上并且电耦合到第二衬底102。功率半导体模块100可以被配置为处理高电流和/或高电压并且可以例如包括半桥电路、单极开关或三相电路。功率半导体模块100可以被配置为用于交通工具(例如汽车)中。功率半导体模块100可以包括外部接触部，例如功率接触部和控制接触部。根据示例，功率接触部包括被配置为耦合到正电源电压(VDD)的第一功率接触部、被配置为耦合到负电源电压(Vss)的第二功率接触部和被配置作为相位的第三功率接触部。外部接触部可以布置在第一和第二衬底101、102之间，例如布置在第一衬底101上和/或第二衬底102上并且可以例如焊接或烧结到第一和/或第二衬底101、102。外部接触部可以是引线框架的一部分。功率半导体模块100可以被配置为用于双侧冷却。换言之，功率半导体模块100可以被配置为在第一衬底101处进行冷却，并且也可以在第二衬底102处进行冷却。例如，第一热沉可以布置于第一衬底101上，并且第二热沉可以布置于第二衬底102上。(一个或多个)热沉可以包括金属板、包括冷却流体的冷却通道等。第一和/或第二衬底101、102可以直接地耦合到(一个或多个)热沉，或者第一和/或第二衬底101、102可以经由热界面材料层间接地耦合到(一个或多个)热沉。功率半导体模块100可以具有任何适当的尺寸和形状，并且可以具有(例如)1cm或更长、5cm或更长、10cm或更长等的边缘长度。功率半导体模块100还可以具有任何适当的总厚度t1。例如，总厚度t1可以是1.5c本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率半导体模块，包括：/n功率半导体芯片，所述功率半导体芯片布置于第一衬底和第二衬底之间并且电耦合到所述第一衬底和所述第二衬底，/n温度传感器，所述温度传感器布置于所述功率半导体芯片和所述第二衬底之间，使得所述温度传感器的第一侧面向所述功率半导体芯片，并且所述温度传感器的第二侧面向所述第二衬底，/n其中，所述温度传感器的第一电接触部和第二电接触部布置于所述第二侧上并且电耦合到所述第二衬底。/n

【技术特征摘要】
20190405 DE 102019108988.31.一种功率半导体模块，包括：
功率半导体芯片，所述功率半导体芯片布置于第一衬底和第二衬底之间并且电耦合到所述第一衬底和所述第二衬底，
温度传感器，所述温度传感器布置于所述功率半导体芯片和所述第二衬底之间，使得所述温度传感器的第一侧面向所述功率半导体芯片，并且所述温度传感器的第二侧面向所述第二衬底，
其中，所述温度传感器的第一电接触部和第二电接触部布置于所述第二侧上并且电耦合到所述第二衬底。


2.根据权利要求1所述的功率半导体模块，还包括：
导电间隔体，所述导电间隔体布置于所述功率半导体芯片和所述第二衬底之间，并且将所述功率半导体芯片的功率电极电耦合到所述第二衬底。


3.根据权利要求2所述的功率半导体模块，其中，所述温度传感器布置于所述间隔体中的腔体内。


4.根据权利要求3所述的功率半导体模块，还包括：
电绝缘层，所述电绝缘层形成于所述温度传感器和所述间隔体之间以使所述温度传感器与所述间隔体电绝缘。


5.根据权利要求2所述的功率半导体模块，还包括：
电绝缘载体，所述电绝缘载体布置于所述功率半导体芯片和所述第二衬底之间，横向地在所述间隔体旁边，
其中，所述温度传感器布置于所述载体上，并且通过所述载体与所述功率半导体芯片电绝缘。


6.根据权利要求5所述的功率半导体模块，其中，所述载体包括陶瓷或由陶瓷构成。


7.一种功率半导体模块，包括：
功率半导体芯片，所述功率半导体芯片布置于第一衬底和第二衬底之间并且电耦合到所述第一衬底和所述第二衬底，
温度传感器，所述温度传感器布置于所述第一衬底和所述第二衬底之间并且横向地布置在所述功率半导体芯片旁边，使得所述温度传感器的第一侧面向所述第一衬底，并且所述温度传感器的第二侧面向所述第二衬底，
其中，所述温度传感器的第一电接触部布置于所述第一侧上并且电耦合到所述第一衬底，并且其中，所述温度传感器的第二电接触部布置于所述第二侧上并且电耦合到所述第二衬底。


8.根据权利要求7所述的功率半导体模块，还包括：
第一散热器和第二散热器，所述第一散热器布置于所述温度传感器的所述第一侧和所述第一衬底之间，并且所述第二散热器布置于所述第二侧和所述第二衬底之间。


9.根据权利要求8所述的功率半导体模块，其中，所述第一散热器是第...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·施魏克特，J·赫格尔，O·霍尔菲尔德，W·雅各比，
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