具有用于大电流功率控制的功率半导体组件的装置制造方法及图纸

用于大电流功率控制的功率半导体组件（１）的装置，其中，每一功率半导体组件电绝缘固定在一个公共的冷却载体（２）上，在该载体上在功率半导体组件旁边并与每一功率半导体组件电绝缘固定多个彼此叠置和彼此电绝缘的电流条（３），它们每一个各有一个自由连接面（３０），以及每一功率半导体组件的一个电连接面（１１）通过一个或者多个电导体桥（４）电连接在一个电流条上，该功率半导体组件的另一个电连接面（１１）通过一个或者多个电导体桥电连接在另一个电流条上。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有一个或者多个用于大电流功率控制的功率半导体组件的装置。在汽车技术中，日益增加的功能通过电子控制设备控制。于是可以把起动器和照明发动机组合在一个机组中。这种系统的电源需要大功率供电单元，这种供电单元由于它的大的热损失功率需要有源冷却，例如它提供冷却水循环。冷却水温在极端情况下可以达到125℃，这样对于所有电气组件还可能有一个很小的温升。由于车身网络电压很低只有14-42V，因此需要很大的电流，从而到用电器具的路径要短。因此控制单元应该靠近马达使用，它表示一个热的、强振动的环境。具有一个或者多个用于大功率控制的功率半导体组件的装置通常以模块构造。功率半导体组件或者半导体开关在基板大多数在金属陶瓷板上电绝缘构造。这一组件固定在形式为可冷却底盘的一个载体上。电流引线通过焊接的金属片、弹簧触点或者绑扎(Bondung)从基板引向位于一个盒子里的且最后向该盒子的上侧伸出的连接端子。然后供电在盒子的上面通过布线或者薄板实现。由此在底盘上不需要为电流布线留任何空间，从而可以保持小的结构。因为现在电连接部分有一部分远在底盘上面，因此在振动时会强烈振荡，使对底板的连接快速老化。还公知这样的结构，其中，对于正电极“+”和负电极“-”的电流引线反并联上下绝缘引导(例如参见Mitsubishi的EP585578 A1)或者另外直接通过基板引导(参见ABB Management AG的美国专利Nr.5 574 312)，以便使该结构的电感最小。还有在无布线侧低电感安排分立电容器(参见KAMANELECTROMAGNETICS CORP.的WO 9 5504 448)或者使用冷却体作为导电部分(参见REHM SCHWEISSTECHNIK GmbH & Co.的EP 443378 A)。本专利技术要解决的问题是，总的来说提供具有一个或者多个用于大电流功率控制的功率半导体组件的装置，它能够在强振动负载环境中持续应用。该问题通过具有在权利要求1中给出的特征的、具有一个或者多个用于大电流功率控制的功率半导体组件的装置解决。根据这一解决方案，在根据本专利技术的具有一个或者多个用于大电流功率控制的功率半导体组件的装置中-每一功率半导体组件电绝缘地固定在一个公共的载体的表面上，并且各具有至少两个彼此分开设置的电连接面，-在该载体表面上在所述功率半导体组件的旁边与每一功率半导体组件电绝缘地固定两个或者多个彼此分开设置的电流条，和-每一功率半导体组件的一个电连接面通过一个或者多个电导体桥电连接到一个电流条上，该功率半导体组件的另一个电连接面通过一个或者多个电导体桥电连接到另一个电流条上。在根据本专利技术的装置中，有利的是电流条同样与功率半导体组件直接彼此密集地设置在载体表面上。由此有利地使得电流条和功率半导体组件的振荡彼此相对小到可以忽略。此外由于电流条和功率半导体组件彼此密集的设置可以有利地使用短的电导体桥，其具有这样的固有频率，即在强振动环境中通常操作本专利技术的装置时几乎不会引起共振。由于这一理由，本专利技术的装置特别适用于强振动环境，特别在驱动马达附近，例如在汽车的内燃机附近，它们另外表示一个热的环境。在根据本专利技术的装置中功率半导体优选不需要一定封装，而是最好裸露固定在载体上。只是整个装置应该在一个密封在外壳中。根据本专利技术的装置的优选的和有利的改进结构见权利要求2到23。根据权利要求4或者5具有上下叠置的电流条的改进结构对于本专利技术的建造特别是紧凑结构极具优点。如上所述，本专利技术装置的一个优选的和有利的应用是在汽车马达室中—特别是但不限于—用于汽车电器的供电应用。作为汽车电器除别的外例如可理解为起动发电机，特别是理解为起动器和照明发动机、电动有源弹力、电气制动、电动水泵、电动油泵、汽车的空调机等。在下面的说明书中根据附图举例详细说明本专利技术，附图中附图说明图1表示具有彼此相邻设置的电流条的根据本专利技术的装置的一个示范实施例的透视图，图2表示具有彼此上下叠置的电流条的根据本专利技术的装置的另一示范实施例的透视图，图3表示沿图2的切割线II-II穿过按照图2的实施例的一部分的竖直断面图。在附图中表示的根据本专利技术的装置的示范实施例中，每一功率半导体组件1电绝缘固定在一个例如构成底板的公共载体2的表面20上。在根据图1的实施例中，例如有六个彼此平行的序列10安排在表面20上，每一序列由四个功率半导体组件1构成。在根据图2的另一个实施例中，表示出一半例如只有两个功率半导体组件1的更好的概观图。功率半导体组件1的数目在该另外的实施例中也可以大于2，例如和根据图1的实施例中的一样多，并例如具有和那里一样的布置。一般，功率半导体组件1的数目可以是任意自然数，亦即可以是1，该数目的上限至多由技术原因限制。每一功率半导体组件1各具有至少两个彼此分开设置的电连接面11、11，其中一个例如设置在各功率半导体组件1背离载体2的表面20的一侧，另一个设置在该功率半导体组件1朝向表面20的一侧并且在图1中不能直接看见。在载体2的表面20上，在两个表示的实施例中的每一个中，在功率半导体组件1旁边固定与每一功率半导体组件1电绝缘的多个彼此分开设置的电流条3。同样，在所示的每一实施例中，每一功率半导体组件1的一个电连接面11通过一个或者多个电导体桥4与一条电流条3电连接，该功率半导体组件1的另一个电连接面11通过一个或者多个电导体桥4与另一条电流条3电连接。特别是在两个所示的实施例的每一个中，一个功率半导体组件1的一个电连接面11通过一个或者多个电导体桥4与一条对应于电极“-”的电流条3电连接，另一功率半导体组件1的一个电连接面11通过一个或者多个电导体桥4与和一条对应于相对电极“-”设置的另一电极“+”的另一电流条3电连接，而一个功率半导体组件1的另一个电连接面11和另一个功率半导体组件1的另一个电连接面11通过一个或者多个电导体桥4与另外一条电流条3电连接。在根据图1和图2的实施例中例如优选如此安装，使得每一功率半导体组件1作为一个开关或者控制元件构建，其中，在其一个接触面11和其另一个接触面11之间流过或者不流过依赖于组件1的开关或者控制状态的电流，并使得以一个接触面11连接到对应于电极“-”的电流条3上的功率半导体组件1和以一个接触面11连接到对应于电极“+”的另一电流条3上的功率半导体组件1以推挽方式彼此被接通或控制，也就是说，一个组件被切断或者被控制，同时另一个组件被接通或者被解除控制，反过来也是一样。与这两个功率半导体组件1中每一个的另一接触面11连接的另一个电流条3在这一场合建立起一个特别的电流相位线，其在图1和图2中另外用“≈”表示。根据图1的实施例例如这样构建，即所有电流条3彼此相邻和彼此平行在载体2的表面20上设置。在该实施例中特别这样设置，-在图1中在位于最右边对应于电极“+”的第一电流条3和在与其相邻的左边用“≈”表示的第一电流相位线3之间设置一个由四个功率半导体组件1组成的第一序列10，-在第一电流相位线3和与其左邻的对应于电极“-”的第一电流条3之间设置一个由四个功率半导体组件1组成的第二序列10，-在对应于电极“-”的第一电流条3和与其左邻的用“≈”表示的第二电流相位线3之间设置一个由四个功率半导体组件1组成的第三序列1本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有一个或者多个功率半导体组件（１）、用于大电流功率控制的装置，其中，－每一功率半导体组件（１）电绝缘固定在一个公共的载体（２）的表面（２０）上，并且各具有至少两个彼此分开设置的电连接面（１１，１１），－在载体（２）的该表面 （２０）上在所述功率半导体组件（１）旁边与每一功率半导体组件（１）电绝缘地固定两个或者多个彼此分开设置的电流条（３），和－每一功率半导体组件（１）的一个电连接面（１１）通过一个或者多个电导体桥（４）电连接在一个电流条（３）上，该功率 半导体组件（１）的另一个电连接面（１１）通过一个或者多个电导体桥（４）电连接在另一个电流条（３）上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2001-9-28 10147917.4;DE 2002-3-13 10211058.11.具有一个或者多个功率半导体组件(1)、用于大电流功率控制的装置，其中，-每一功率半导体组件(1)电绝缘固定在一个公共的载体(2)的表面(20)上，并且各具有至少两个彼此分开设置的电连接面(11，11)，-在载体(2)的该表面(20)上在所述功率半导体组件(1)旁边与每一功率半导体组件(1)电绝缘地固定两个或者多个彼此分开设置的电流条(3)，和-每一功率半导体组件(1)的一个电连接面(11)通过一个或者多个电导体桥(4)电连接在一个电流条(3)上，该功率半导体组件(1)的另一个电连接面(11)通过一个或者多个电导体桥(4)电连接在另一个电流条(3)上。2.根据权利要求1的装置，其中，-一个功率半导体组件(1)的一个电连接面(11)通过一个或者多个电导体桥(4)与一个对应于一个电极(-；+)的一个电流条(3)电连接，-另一个功率半导体组件(1)的一个电连接面(11)通过一个或者多个电导体桥(4)与对应于和所述一个电极(-；+)相对的另一个电极(+；-)的另一个电流条(3)电连接，和-所述一个功率半导体组件(1)的另一个电连接面(11)和所述另一个功率半导体组件(1)的所述另一个电连接面(11)通过一个或者多个电导体桥(4)与另外一个电流条(3)电连接。3.根据权利要求1或者2的装置，其中，两个或者多个电流条(3)彼此并排设置在载体(2)的表面(20)上。4.根据前述权利要求之一的装置，其中，两个或者多个电流条(3)彼此叠置和彼此电绝缘地设置在载体(2)的表面(20)上，这些电流条(3)中的每一个具有一个自由的连接面(30)，其通过一个或者多个电导体桥(4)与至少一个功率半导体组件(1)的一个电连接面(11)连接。5.根据权利要求4的装置，其中，彼此叠置的多个电流条(3)中的一个电流条(3)的一个自由连接面(30)通过这一个电流条(3)的超出在这个电流条(3)上面设置的另一个电流条(3)露出的表面(300)构成，其中，该表面(300)有一个侧棱(31)，越过该侧棱电连接这一个电流条(3)的所述自由连接面(30)与一个功率半导体组件(1)的一个电连接面(11)的每一电导体桥(4)向外离开。6.根据前述权利要求之一的装置，其中，在载体(2)的表面(20)上在一个电流条(3)的旁边侧面绝缘地并与每一电流条(3)分开地设置至少一个中间连接面(5)，它与一个或者多个功率半导体组件(1)的一个电连接面(11)电连接，和通过一个或者多个电导体桥(4)与一个电流条(3)电连接。7.根据权利要求6的装置，其中，一个中间连接面(5)和一个功率半导体组件(1)的一个连接面(11)彼此直接电连接，并彼此固定。8.根据权利要求6或者7的装置，其中，一个中间连接面(5)和一个功率半导体组件(1)的一个连接面(11)彼此电绝缘，通过一个或者多个电导体桥(40)彼此电连接。9.根据权利要求6到8中之一的装置，其中，一个中间连接面(5)具...

【专利技术属性】
技术研发人员：N泽利格尔，H施瓦茨鲍尔，
申请(专利权)人：宇堤科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]