功率半导体模块系统和功率半导体模块系统的制造方法技术方案

本发明专利技术提出一种用于制造功率半导体模块系统的方法，包括：a)制造第一功率半导体模块和第二功率半导体模块，其中，功率半导体模块分别具有功率半导体电路；b)将第一接触电极和第二接触电极与相应的功率半导体电路连接；c)利用公共壳体至少部分地包围两个功率半导体模块，其中，两个功率半导体模块的第一接触电极和第二接触电极分别通过公共壳体中构成的缺口穿过公共壳体向外被引导，并且其中，公共壳体具有第一接触区域、第二接触区域和第三接触区域，并且其中，在第一接触区域中第一功率半导体模块的第一接触电极和第二接触电极能够接触在一起，并且在第二接触区域中第二功率半导体模块的第一接触电极和第二接触电极能够接触在一起，并且在第三接触区域中第一功率半导体模块的第二接触电极和第二功率半导体模块的第二接触电极能够接触在一起。模块的第二接触电极能够接触在一起。模块的第二接触电极能够接触在一起。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率半导体模块系统和功率半导体模块系统的制造方法


[0001]本专利技术涉及一种功率半导体模块系统。此外，本专利技术涉及一种用于功率半导体模块系统的壳体。本专利技术还涉及功率半导体模块系统组件和用于制造功率半导体模块系统的方法。

技术介绍

[0002]功率半导体电路通常封装在壳体中。主要为了较高功率，将多个功率半导体电路集成在壳体中，以实现较高的电流。“半桥”的半导体通常共同地集成在壳体中，以确保低电感互连。
[0003]壳体须完成许多不同的任务，出于该原因开发耗费和制造耗费(注入模具、弯曲工具、自动化等)非常高，进而仅对于高的件数才可获益。
[0004]如果功率半导体模块的性能更高，就必须使用其他的且较大的功率半导体电路，以安置所需的半导体面积。原则上，功率半导体模块的件数随着最大模块额定电流(芯片面积)的增加而减少，即模块越大，所需/可实现的模块件数越少。
[0005]另一方面，模块的复杂度也随着模块的大小而增加。用于构件、主要是底板和壳体的耗费过度增加。这同样适用于实际的制造进程。在此，一方面能够是必要工艺步骤的数量(例如，在多次钎焊的情况下)。另一方面能够需要其他工艺步骤，例如超声波焊接。然后，这主要通过较高的废品率(良品率)可观察到。附加地，对于小的功率半导体模块件数，高生产自动化程度在经济上并不有利可图。
[0006]替代地，也能够通过在功率半导体模块内并联连接多个功率半导体电路的方式来增加功率半导体模块的功率。为此，必须专门设计各个功率半导体电路的母线连接、驱动器和冷却系统，以确保足够的静态和动态的电流对称性。功率半导体模块本身的设计(电端子和内部布局)也能够对功率半导体模块内的电流分布产生显著影响。
[0007]附加地，并联连接的模块通常必须由其电特性、例如彼此间的流动电压进行选择。这主要能够对于数理逻辑或对于维修情况是非常复杂的。
[0008]为了在大功率半导体模块的情况下改进或消除低件数和高废品率的问题，能够使用不同的实施方案。功率半导体模块能够分解成更小的子单元。然后，尽可能对所述子单元进行预测试。
[0009]能够尽可能预先制造诸如DCB(直接铜键合)的电路载体，例如通过焊接芯片和键合DCB内的连接。然后，能够借助低压测试预先制造的DCB。但是，所述测试仅能够检测可能的故障中的一部分。
[0010]于是然后将各个子单元拼接成完整的功率半导体模块，并且补充其他部件(例如底板、壳体、接触电极、凝胶等)。在拼接后，于是最后能够对功率半导体模块进行完整的电测试。
[0011]在EP 1 467 607 B1中公开了一种具有安置在功率半导体的壳体处的接触电极的功率开关模块。
[0012]DE 20 2013 105 809 U1公开一种功率半导体模块和一种用于接触开关元件触点的接触装置。

技术实现思路

[0013]本专利技术所基于的目的在于，提出一种功率半导体模块系统和一种所属的制造方法，其实现简单且有效地缩放待切换的电流。
[0014]该目的通过根据权利要求1的功率半导体模块系统实现。该目的还通过根据权利要求10的用于功率半导体模块系统的壳体来实现。该目的还通过根据权利要求11的功率半导体模块系统组件实现以及根据权利要求12的用于制造功率半导体模块系统的方法实现。有利的改进形式从从属权利要求中得出。
[0015]根据权利要求1，根据本专利技术的功率半导体模块系统具有两个带有公共壳体的功率半导体模块。在此，每个功率半导体模块具有功率半导体电路，其中，公共壳体至少部分地包围两个功率半导体电路，并且其中，功率半导体模块分别具有第一接触电极和第二接触电极，第一接触电极和第二接触电极分别与功率半导体电路导电地连接，并且第一接触电极和第二接触电极分别被向外引导通过公共壳体中的构造用于第一接触电极和第二接触电极的缺口穿过壳体，其中，公共壳体具有第一接触区域、第二接触区域和第三接触区域，
[0016]并且其中，在第一接触区域中第一功率半导体模块的第一接触电极和第二接触电极能够接触在一起，并且其中，在第二接触区域中第二功率半导体模块的第一接触电极和第二接触电极能够接触在一起，并且其中，在第三接触区域中第一功率半导体模块的第二接触电极和第二功率半导体模块的第二接触电极能够接触在一起。
[0017]功率半导体电路能够用于控制和切换具有相对高电流强度、例如超过50安培的电流。功率半导体电路能够包括设置在基底上的功率半导体构件、即例如IGBT(绝缘栅双极晶体管)、MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)、晶闸管、二极管等，它们能够借助于基底的导体层以及键合线和/或薄膜复合件彼此导电地连接。设置在基底上的功率半导体构件能够电互连以成单个的或多个所谓的半桥电路，该半桥电路例如用于对电压和电流进行整流和逆变。
[0018]属于用于功率半导体模块系统的壳体的任务能够是机械应力消除、各个接触电极的引导和绝缘。在本专利技术的范围内，能够使用任何壳体，该壳体至少部分地包围两个功率半导体电路，以实现上述功能。同样，处于本专利技术的范围内的是：两个功率半导体模块具有附加的(分开的)壳体，该壳体以铸造框架的形式(部分地)包围各个功率半导体模块。还可行的是：就本专利技术意义的“公共壳体”示出为一种遮盖两个功率半导体模块和包含在其中的功率半导体电路的“壳体盖”。
[0019]接触电极的任务是将电功率传递到半导体电路。为此，接触电极构成为，使得其能够与外部电压/电流源导电地连接(例如通过钎焊、熔焊或机械连接，例如毂缩或螺接)。为此目的，接触电极必须至少在子区域中具有不可忽略的导电性，以便能够将功率引导给半导体电路。接触电极例如能够由铜、铁镍或导电硅构成。
[0020]根据本专利技术的功率半导体模块系统具有带至少三个接触区域的壳体。该接触区域设计用于：两个接触电极能够分别在壳体处分别在接触区域之一中接触。
[0021]根据本专利技术的功率半导体模块系统实现：为了在较高功率的情况下使用简单的方式和方法将两个完全自给自足的功率半导体模块彼此机械连接和电连接，而为此不必进行对原本的功率半导体电路的任何改变。有利地，现在可行的是：各个功率半导体模块不直接并排地分组，由此所形成的损失功率不那么强烈地集中。因此，对于功率半导体模块系统所需的冷却系统的设计能够被显著地简化。
[0022]连接面积/接触选项通过根据本专利技术的功率半导体模块系统增加。各个功率半导体模块在其组合成大的功率半导体模块系统之前已经能够进行预制造和最终测试。整体上，得到较少的废品(在模块生产中的更高的“良品率”)。因此，可能有缺陷的单独部件的值下降进而改进成本状况。
[0023]优选地，在第一接触区域中，第一功率半导体模块的第一接触电极和第二接触电极共同与外部电压/电流源接触，并且在第二接触区域中，第二功率半导体模块的第一接触电极和第二接触电极共同与外部电压/电流源接触，并且在第三接触区域中，第一功率半导体模块的第二接触电极和第二功率半导体模块的第二接触电极共同地与外部电压/电流源接触。相应的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种功率半导体模块系统(1，1')，所述功率半导体模块系统具有带有公共的壳体(6)的第一功率半导体模块(4)和第二功率半导体模块(5)，其中，每个功率半导体模块(4，5)具有功率半导体电路(2，3)，并且其中，公共的所述壳体(6)至少部分地包围两个所述功率半导体电路(2，3)，并且其中，功率半导体模块(4，5)分别具有第一接触电极(7，9，23，25，27，29)和第二接触电极(8，10，24，26，28，30)，所述第一接触电极和所述第二接触电极分别与所述功率半导体电路(2，3)导电地连接，并且所述第一接触电极和所述第二接触电极分别被向外引导通过公共的所述壳体(6)中的构造用于所述第一接触电极和所述第二接触电极的缺口(11，12，13，14)穿过所述壳体(6)，其中，公共的所述壳体(6)具有第一接触区域(15)、第二接触区域(16)和第三接触区域(17)，其中，所述第一功率半导体模块(4)的第一接触电极(7，23，27)和第二接触电极(8，24，28)能够在所述第一接触区域(15)中接触在一起，其中，所述第二功率半导体模块(5)的第一接触电极(9，25，29)和第二接触电极(10，26，30)能够在所述第二接触区域(16)中接触在一起，并且其中，所述第一功率半导体模块(4)的第二接触电极(8，24，28)和所述第二功率半导体模块(5)的第二接触电极(10，26，30)能够在所述第三接触区域(17)中接触在一起。2.根据权利要求1所述的功率半导体模块系统(1，1')，其中，所述第一功率半导体模块(4)的第一接触电极(7，23，27)和第二接触电极(8，24，28)在所述第一接触区域(15)中与外部电压/电流源接触在一起，并且所述第二功率半导体模块(5)的第一接触电极(9，25，29)和第二接触电极(10，26，30)在所述第二接触区域(16)中与外部电压/电流源接触在一起，并且，所述第一功率半导体模块(4)的第二接触电极(8，24，28)和所述第二功率半导体模块(5)的第二接触电极(10，26，30)在所述第三接触区域(17)中与外部电压/电流源接触在一起。3.根据权利要求1或2所述的功率半导体模块系统(1，1')，所述功率半导体模块系统具有整数倍的两个第一接触电极(7，9，23，25，27，29)和两个第二接触电极(8，10，24，26，28，30)以及数倍的三个接触区域(15，16，17)，其中，在所述壳体(6)处分别设有根据权利要求1或2所述的接触电极(7，8，9，10，23，24，25，26，27，28，29，30)和接触区域(15，16，17)。4.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体模块系统(1，1')，其中，第一接触电极(7，9，23，25，27，29)和第二接触电极(8，10，24，26，28，30)分别能够围绕所述壳体(6)的至少一个边缘(31，32)弯曲。5.根据权利要求4所述的功率半导体模块系统(1，1')，其中，所述边缘(31，32)具有倒圆部，以使接触电极(7，8，9，10，23，24，25，26，27，28，29，30)容易弯曲。6.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体模块系统(1，1')，其中，接触电极(7，8，9，10，23，24，25，26，27，28，29，30)在所述缺口(11，12，13，14)的区域中被电绝缘材料包围，接触电极(7，8，9，10，23，24，25，26，27，28，29，30)被向外引导通过所述缺口穿过所述壳体(6)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体模块系统(1，1')，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗兰，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：