具有带多个同样构造导体迹线组的基底的功率半导体模块制造技术

本申请涉及一种具有带多个同样构造导体迹线组的基底的功率半导体模块，带有基底和至少两个负载连接元件，该基底具有多个围绕基底的中点同心布置的导体迹线组。每个导体迹线组设置有不同电势的至少两个导体迹线，并且在这些导体迹线中的至少两个上分别设置有功率半导体器件。负载连接元件分别具有基体和至少一个接触元件，其中，基体相对彼此且相对于基底的中点同心地以及彼此紧邻地布置。此外，各接触元件处在与所配属的导体迹线的接触面的或者与至少一个布置在导体迹线上的功率半导体器件的接触面的导电接触中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术介绍了一种半导体模块，所述半导体模块具有至少一个基底、布置在所述基底的导体迹线上的半导体元件和电路适宜的连接装置。根据一般公知的现有技术，这种功率半导体模块具有多个不同的电路拓扑。最广泛公知的是带有两个功率开关或整流电路的半桥电路电路，所述整流电路具有功率二极管和/或功率晶闸管。
技术介绍
由还未发表的DE 10 2009 037 257 A1示例性地公知这种功率半导体模块。该功率半导体模块具有底板和布置在所述底板上的多个基底，其中，为了电路适宜地布置功率半导体器件，在每个基底上设置导体迹线。此外，所述功率半导体模块具有负载连接元件，所述负载连接元件与基底接触并且具有外部连接装置。这些负载连接元件以如下方式构造，即，这些元件彼此紧邻地分布在基本区段上，以便使不期望的寄生电感保持得尽可能小。此外，例如由DE 10 2006 006 425 A1公知的是，功率半导体模块无底板地构造成，并且通过加压装置与基底导电地连接。此外，带状构造的负载连接元件具有单独的接触引脚，所述接触引脚传过壳体的缺口穿伸到基底。同样在这个设计方案中，负载连接元件在基本区段彼此平行且紧邻地布置。
技术实现思路
本专利技术基于如下任务，即，设想一种功率半导体模块，所述功率半导体模块在紧凑的结构中使得有效率地散热到冷却装置成为可能，并且具有有效率的、以低寄生电感造成的内部电流导通。根据本专利技术，该任务通过带有权利要求1的特征的功率半导体模块来解决。优选的实施方式在从属权利要求中介绍。根据本专利技术的功率半导体模块具有至少一个基底，所述基底用于直接布置在冷却装置上或用于布置在优选金属的底板上。基底构造了功率半导体模块的功率电子电路的电路载体。优选的是，基底由合成材料壳体覆盖，该合成材料壳体也包围功率半导体模块的其它内部组件，并且对接触电绝缘。基底本身优选以如下方式构造，即，所述基底的背离功率半导体模块内部的一侧与内部电路电绝缘并且仅用于将热引走到冷却装置。对于该设计方案而言，特别优选两侧铜包覆的基底，其中，面向功率半导体模块内部的铜覆层在其内部结构化，并且这样构造成电路的导体迹线。外部的铜覆层主要用于有效率的散热，并且由此构造功率半导体模块的外侧(多为底面)。根据本专利技术的功率半导体模块在至少一个基底上具有多个围绕基底的中点同心布置的导体迹线组。在这种情况下，导体迹线组理解为至少两个用于引导不同电势的导体迹线的布置。在共同的导体迹线组的不同电势的这些导体迹线中的至少两个上分别设置有至少一个功率半导体器件。例如，在半桥电路的情况下，两个导体迹线设有不同符号的直流电压电势，且另一个导体迹线设有交变电压电势。第一半导体开关优选地由双极的功率晶体管和功率二极管的反并联连接电路构造，在这种情况下，在导体迹线上布置有正的直流电压电势，第二半导体开关布置在带有交变电势的导体迹线上。用于构造半桥电路的电路适宜的连接借助模块内部的例如设计为打线接合连接的连接装置构造。作为备选地，显然也可设置其它功率半导体器件如晶闸管或场效应管，由此几乎可以实现任意的其它电路拓扑。此外优选的是，基底呈盘形地构造有呈圆形的底面，并且导体迹线组构成基底的扇形。在这种情况下尤其优选的是，设置有恰好三个、二的低倍数、或者恰好五个扇形。通过该设计方案实现了功率半导体模块的特别紧凑的构造。此外有利的是，所有的导体迹线组同样方式地以相同的几何设计方案构造，并且彼此偏转地布置。对此，例如是扇形的导体迹线也就是导体迹线组，功率半导体器件布置在其上，构造为在径向上彼此跟随的扇形段。在这种情况下，每个扇形段的功率半导体器件都特别有效地得到冷却。此外，功率半导体模块具有配属于基底电势的负载连接元件，所述负载连接元件分别具有基体和至少一个接触元件。至少两个、优选是正的和负的直流电压电势的那些负载连接元件的基体相对彼此且相对基底的中点同心地布置。此外优选的是，每一个基体圆柱对称地构造，优选构造为空心圆柱。通过在近邻的基体中的内部电流导通，通过电流(例如在半桥的换向阶段期间)产生的寄生电感特别小。此外，这实现了高载流能力的有效率的电流导通。优选的是，至少一个接触元件与基体一件式地构造，并且负载连接元件电传导地与所配属的导体迹线或与至少一个布置在导体迹线上的功率半导体器件连接。优选地，每个负载连接元件具有外部连接装置，所述外部连接装置由负载连接元件的一部分本身以及接触装置例如以螺纹连接方式组成。此外有利的是，基底具有中心缺口。当负载连接元件，具体而言是所述负载连接元件的接触元件，力锁合地(kraftschlüssig)与基底的或功率半导体器件的至少一个接触面连接时，这是非常有利的。在这种情况下，借助于加压装置的穿过中心缺口到达的导入压力的装置而可行的是，将压力导入到负载连接元件上，进而导入到所述负载联接元件的对称于中点的力锁合的接触上。作为对于负载连接元件与基底的导体迹线的或与布置在这样的导体迹线上的功率半导体器件的力锁合连接的备选，材料锁合的(stoffschlüssig)连接例如借助于钎焊或加压烧结可能同样是有利的。附图说明对本专利技术的解决方案根据图1至图4中的实施例作进一步阐释。图1示意性地示出半桥电路。图2以俯视图示出根据本专利技术的功率半导体模块的第一设计方案。图3以俯视图示出根据本专利技术的功率半导体模块的第二设计方案。图4以横截面示出该第二设计方案。具体实施方式图1示意性地示出具有第一和第二功率开关12、22的半桥电路，其中，所述功率开关构造为带有反并联连接的二极管12b、22b的双极的晶体管12a、22a。不言而喻地，也能代替一个晶体管地设置多个并联连接的晶体管。以上同样也适用于二极管。在所述电路拓扑中，第一功率开关12接在正的直流电压电势和交变电势(电路输出)之间。第二功率开关22接在交变电势和负的直流电压电势之间。图2以俯视图示出根据本专利技术的带有半桥电路的电路拓扑的功率半导体模块1(参见图1)的第一设计方案。此处，功率半导体模块1具有基底2，所述基底具有5个由点状虚线简示出的导体迹线组4，其中，当然不是在每一个导体迹线组中示出所有细节。在这种情况下，基底2构造为呈盘形的工业陶瓷，在所述工业陶瓷上导体迹线组4的导体迹线10、20、30构造为铜覆层。每一个导体迹线组4构成扇形，其中五个扇形中的每一个原则上相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2010.11.04 DE 102010043362.41.功率半导体模块(1)，所述功率半导体模块具有至少一个基
底(2)和至少两个负载连接元件(50、60、70)，所述基底具有多个
同心地围绕所述基底的中点布置的导体迹线组(4)，其中，每个导体
迹线组(4)设置有不同电势的至少两个导体迹线(10、20、30)，并
且在不同电势的至少两个导体迹线(10、20)上分别设置有至少一个
功率半导体器件(12a/b、22a/b)，所述负载连接元件分别具有基体(52、
62、72)和至少一个接触元件(54、64、74)，其中，所述基体(52、
62、72)相对彼此且相对于所述基底(2)的中点同心地以及彼此紧邻
地布置，并且其中，各自至少一个接触元件(52、62、72)处在与所
配属的导体迹线(10、20、30)的接触面(16、26、36)或者与至少
一个布置在导体迹线(20)上的功率半导体器件(22a、22b)的接触面
(38)的导电接触中。
2.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其中，
每个导体迹线组(4)设置有恰好三个导体迹线(10、20、30)，
一个带有正的电势、一个带有负的电势且一个带有交变的电势，并且
在这种情况下，在带有正的直流电压电势的那个导体迹线(10)上和
在带有交变的电势的那个导体迹线(20)上设置有所述功率半导体器
件(12a/b、22a/b)。
3.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其中，
所述至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·约布尔，
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：