半导体模块和用于测定流过负载接口的电流的方法技术

本发明专利技术涉及一种半导体模块。半导体模块包括电路载体、壳体、以及具有集成的分流电阻的连接片。电路载体具有绝缘载体，以及安置在绝缘载体的上侧面上的金属化层。连接片包括第一负载连接部段、第二负载连接部段以及电地布置在第一负载连接部段和第二负载连接部段之间的、并且与其串联连接的分流电阻区域。此外，分流电阻区域具有欧姆电阻，其温度系数在温度为20℃时小于0.00002/K。在第二负载连接部段的区域内，连接片借助第一材料配合的连接与金属化层的第一部段导电连接。此外，第一负载连接部段从壳体中引出，并且具有布置在壳体的外侧上的自由端。

Semiconductor module and method for determining current flowing through a load interface

The invention relates to a semiconductor module. The semiconductor module includes a circuit carrier, a housing, and a connecting piece having an integrated shunt resistance. The circuit carrier has an insulating carrier and a metallization layer disposed on the upper side of the insulating carrier. The connecting piece includes a first load connecting section, a second load connecting section, and a shunt resistance region electrically arranged between the first load connecting section and the second load connecting section and connected in series. In addition, the shunt resistance region has ohmic resistance, and the temperature coefficient is less than 0.00002/K when the temperature is 20 degrees centigrade. In the region of the second load connecting section, the connecting piece is electrically connected with the first part of the metallization layer by means of a connection which is matched with the first material. In addition, the first load connecting section is drawn from the housing and has a free end disposed on the outer side of the housing.

【技术实现步骤摘要】
半导体模块和用于测定流过负载接口的电流的方法
本专利技术涉及一种半导体模块。
技术介绍
半导体模块通常包括一个或者多个半导体芯片，高电流流经其负载路段，通过分流电阻测量这些高电流。这种分流电阻通常装配在电路载体上，在该电路载体上还装配着一个或者多个半导体芯片。在此，必须为分流电阻在电路载体上提供足够大的装配面积。特别是当电路载体通常是非常昂贵的以陶瓷为基础的电路载体时，这会提高模块的生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供半导体模块，其中能够成本低廉地测定在半导体模块中出现的电流。本专利技术的另一个任务在于提供相应的、用于测定这种电流的方法。该目的通过根据本专利技术的半导体模块或者是通过根据本专利技术的用于测定流经半导体模块的负载接口的电流的方法得以解决。本专利技术的第一个方面涉及具有电路载体、壳体和连接片的半导体模块。电路载体包括具有上侧面的绝缘载体，金属化层安置在该上侧面上。绝缘载体例如可以是扁平的小陶瓷板。此外，绝缘载体的上侧面可以是平坦的。连接片包括集成的分流电阻。为此，连接片具有第一负载连接部段和第二负载连接部段，以及电地布置在第一负载连接部段和第二负载连接部段之间的并且与第一负载连接部段和第二负载连接部段串联连接的分流电阻区域。分流电阻区域还具有欧姆电阻，其温度系数值在温度为20℃时小于0.00002/K。在第二负载连接部段的区域内，连接片借助第一材料配合的连接与金属化层的第一部段导电连接。第一负载连接部段从壳体中引出，并且具有布置在壳体的外侧上的自由端。在自由端上例如可以连接外部负载或者供电电压用于为半导体模块供电。通过将分流电阻区域集成到连接片中，可以避免将单独的分流电阻装配到电路载体上，并且因此节省了电路载体上的装配面积。可选择地，分流电阻区域也可以具有大于第一负载连接部段和第二负载连接部段的电阻率。在这种半导体模块中，可以通过以下方式测定流经负载接口的电流，即，结合分流电阻区域的欧姆电阻，从在分流电阻区域上下降的电压中推导出流经负载接口的电流。附图说明下面借助实施例参照附图阐述本专利技术。图中示出：图1是穿过具有连接片的半导体模块的垂直截面图，在连接片中集成了分流电阻，并且该连接片借助连接层与电路载体的金属化层材料配合地连接；图2是穿过半导体模块的垂直截面图，其与根据图1所示的半导体模块的区别在于，连接片与电路载体的金属化层直接连接；图3是根据图1和2所示的半导体模块的俯视图，其中，去除了填料，并且其中，连接片具有负载连接部段和传感连接部段，其与电路载体的金属化层的不同部段材料配合地连接；图4是根据图1和2所示的半导体模块的可替换的设计方案的俯视图，其中，连接片的负载连接部段与金属化层的两个单独的部段分别材料配合地连接；图5是穿过半导体模块的垂直截面图，其根据图1和3构造而成；图6是穿过半导体模块的垂直截面图，其根据图1和4构造而成；图7是穿过半导体模块的垂直截面图，其根据图2和3构造而成；图8是穿过半导体模块的垂直截面图，其根据图2和4构造而成；图9是根据图1或2的半导体模块的俯视图；图10是具有集成的分流电阻的连接片的电路图，其符合在图3，5，7中所示的构造；图11是具有集成的分流电阻的连接片的电路图，其符合在图4，6，8中所示的构造；图12是穿过半导体模块的垂直截面图，其与根据图1所示的半导体模块仅仅只有导热媒介不同，该导热媒介放置在半导体模块的连接片和底板之间，并且该导热媒介不仅接触分流电阻，而且还接触底板；图13是分流电阻的电路图，其与可控的半导体元器件的负载路段串联地电连接；以及图14是分流电阻的电路图，其与二极管的负载路段串联地电连接。具体实施方式图1示出穿过半导体模块的垂直截面图。该半导体模块具有电路载体2，在电路载体上装配着一个或者多个半导体芯片1。电路载体2包括绝缘载体20，以及上面的、安置在绝缘载体20的上侧面25的金属化层21。正如所示的那样，上金属化层21可以选择地制造成导电带(Leiterbahn)和/或导电面的结构。不同的导电带或导电面在此可以彼此电隔离。可选择地，绝缘载体20在其与上侧面25相对置的上侧面26上可以具有下金属化层22。下金属化层22可以结构化，或者如所示的那样没有结构化。同样可选择地，电路载体2可以借助连接层55与大的底板9、例如由铜或者由薄涂层的铜制成的板连接。连接层55可以是钎焊层、烧结层或者粘合层。然而，假如在半导体模块中不存在底板9，电路载体5就构成半导体模块的外表面。半导体模块的内部连接特别是可以在上金属化层21中使用导电带和/或导电面的情况下实现。为了这个目的，在有需要的情况下同样也可以设计其它的电连接元件8。这些其它的连接元件8例如可以是粘合线(Bonddraehte)、粘合带(Bondbaendchen)或连接薄片。用于外部地连接半导体模块，设计了连接片3和3'，其能从模块的外侧接触到。这些连接片3，3'例如可以用于，将外部的负载连接至半导体模块，或者向半导体模块输送供电电压。为了测定在半导体模块运行时流经连接片3的电流，连接片3具有集成的、具有欧姆电阻的分流电阻区域30，其温度系数在温度为20℃时小于0.00002/K。适合用于分流电阻区域30的材料例如含有原子百分比为53％至57％的铜、43％至45％的镍和0.5％到1.2％的锰的合金。其余的部分可以部分地或者完全地由铁制成。另一种合适的合金可以包括原子百分比为82％至84％的铜、2％至4％的镍和12％至15％的锰。还有一种合适的合金由大约原子百分比为84％的铜、13％的锰和3％的铝构成。分流电阻区域30布置在连接片的第一负载连接部段31和第二负载连接部段32之间，并且与部段31和32以串联的方式电连接。分流电阻区域30具有大于负载连接部段31和第二负载连接部段32的电阻率。在电流经过连接片3时，分流电阻区域30上的电压下降，结合分流电阻区域30的(已知的)欧姆电阻，可以从该电路中以简单的方式按照欧姆定律以高的准确度测定流经连接片3的电流。连接片3具有带有第一端311和第二端312的第一负载连接部段31，以及同样具有第一端321和第二端322的第二负载连接部段。第一负载连接部段31由半导体模块的壳体中引出，使得能够从模块的外侧触及第一端311，并且能够连接在模块外部的负载上或者为模块供电的模块外部的供电电压上。为此，第一负载连接部段31在其自由端(311)上可选择地具有螺纹开口35。在所示例子中，模块的壳体由环形的壳体框架71、以及填充在壳体框架71内的填料72构成。可选择地，在至少一个半导体芯片1的背离电路载体2的一侧上还可以存在壳盖。在这种情况下，第一负载连接部段31也可以穿过壳体框架71和壳盖之间的间隙，或者穿过壳盖本身。不管是否存在壳盖，连接片3都可以穿过壳体框架71。为此，可以将连接片3插入壳体框架71的插入通道中。还有一种可能性在于，用注塑造型工艺制造壳体框架71，并且同时将连接片3喷注到壳体框架71中。与模块壳体的设计方案无关地，第一负载连接部段31从壳体中引出，使得第一端311构成连接片3的自由端，其能够从模块的外侧触及。在第二负载连接部段32的区域内，连接片3借助第一材料配合的连接与上金属化层21的第一部段211连接。在根据图1的实例中，第一材料配合的连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体模块包括：具有绝缘载体（20）以及具有安置在所述绝缘载体（20）的上侧面（25）上的金属化层（21）的电路载体（2）；具有集成的分流电阻的、具有第一负载连接部段（31）和第二负载连接部段（32）的连接片（3），以及电地布置在所述第一负载连接部段（31）和所述第二负载连接部段（32）之间的并且与所述第一负载连接部段和所述第二负载连接部段串联连接的分流电阻区域（30）；和壳体（71，72）；其中，所述分流电阻区域（30）具有欧姆电阻，所述欧姆电阻的温度系数值在温度为20℃时小于0.00002/K；在所述第二负载连接部段（32）区域内，所述连接片（3）借助第一材料配合的连接与所述金属化层（21）的第一部段（211）导电连接；所述第一负载连接部段（31）从所述壳体（71，72）中引出，并且具有布置在所述壳体（71，72）的外侧上的自由端（311）。

【技术特征摘要】
2012.07.09 DE 102012211924.81.一种半导体模块包括：具有绝缘载体(20)以及具有安置在所述绝缘载体(20)的上侧面(25)上的金属化层(21)的电路载体(2)；具有集成的分流电阻的、具有第一负载连接部段(31)和第二负载连接部段(32)的连接片(3)，以及电地布置在所述第一负载连接部段(31)和所述第二负载连接部段(32)之间的并且与所述第一负载连接部段和所述第二负载连接部段串联连接的分流电阻区域(30)；和壳体(71，72)；其中，所述分流电阻区域(30)具有欧姆电阻，所述欧姆电阻的温度系数值在温度为20℃时小于0.00002/K；在所述第二负载连接部段(32)区域内，所述连接片(3)借助第一材料配合的连接与所述金属化层(21)的第一部段(211)导电连接；所述第一负载连接部段(31)从所述壳体(71，72)中引出，并且具有布置在所述壳体(71，72)的外侧上的自由端(311)，其中，所述上侧面(25)是平坦的，并且其中，所述分流电阻区域(30)完全地或者至少部分地布置在空间区域(29)以外，所述空间区域垂直地位于所述绝缘载体(20)的所述上侧面(25)上方和侧边缘的内部，并且所述空间区域至少延伸至覆盖所述半导体模块。2.根据权利要求1所述的半导体模块，其中，所述分流电阻区域(30)具有大于所述第一负载连接部段(31)和所述第二负载连接部段(32)的电阻率。3.根据权利要求1或2所述的半导体模块，其中，所述分流电阻区域(30)在20℃时具有至少为40*10-8Ω·m的电阻率。4.根据权利要求1或2所述的半导体模块，其中，所述第一材料配合的连接是粘结连接或熔焊连接，其中，所述第二负载连接部段(32)与所述金属化层(21)的所述第一部段(211)直接连接；或者是钎焊或烧结连接，其中，所述第二负载连接部段(32)借助构造成钎焊层或烧结层的第一连接层(51)与所述金属化层(21)的所述第一部段(211)间接连接，其中，所述第一连接层(51)不仅直接接触所述金属化层(21)的所述第一部段(211)而且还直接接触所述第二负载连接部段(32)。5.根据权利要求3所述的半导体模块，其中，所述第一材料配合的连接是粘结连接或熔焊连接，其中，所述第二负载连接部段(32)与所述金属化层(21)的所述第一部段(211)直接连接；或者是钎焊或烧结连接，其中，所述第二负载连接部段(32)借助构造成钎焊层或烧结层的第一连接层(51)与所述金属化层(21)的所述第一部段(211)间接连接，其中，所述第一连接层(51)不仅直接接触所述金属化层(21)的所述第一部段(211)而且还直接接触所述第二负载连接部段(32)。6.根据权利要求1或2所述的半导体模块，具有第一传感连接部段(33)，所述第一传感连接部段在所述分流电阻区域(30)的与所述第一负载连接部段(31)相同的一侧上与所述分流电阻区域导电连接。7.根据权利要求5所述的半导体模块，具有第一传感连接部段(33)，所述第一传感连接部段在所述分流电阻区域(30)的与所述第一负载连接部段(31)相同的一侧上与所述分流电阻区域导电连接。8.根据权利要求6所述的半导体模块，其中，所述第一传感连接部段(33)从所述壳体(71，72)中引出，使得所述第一传感连接部段(33)的自由端(331)位于所述壳体(71，72)的外侧上，并且由此构成所述半导体模块的外部接口。9.根据权利要求7所述的半导体模块，其中，所述第一传感连接部段(33)从所述壳体(71，72)中引出，使得所述第一传感连接部段(33)的自由端(331)位于所述壳体(71，72)的外侧上，并且由此构成所述半导体模块的外部接口。10.根据权利要求1或2所述的半导体模块，具有第二传感连接部段(34)，所述第二传感连接部段在所述分流电阻区域(30)的与所述第二负载连接部段(32)相同的一侧上与所述分流电阻区域导电连接。11.根据权利要求9所述的半导体模块，具有第二传感连接部段(34)，所述第二传感连接部段在所述分流电阻区域(30)的与所述第二负载连接部段(32)相同的一侧上与所述分流电阻区域导电连接。12.根据权利要求10所述的半导体模块，其中，所述第二传感连接部段(34)材料配合地在所述第二传感连接部段(34)的区域内借助第二材料配合的连接与所述金属化层(21)的第二部段(212)导电连接，其中，所述第二材料配合连接是粘结连接或熔焊连接，其中，所述第二传感连接部段(34)与所述金属化层(21)的所述第二部段(212)直接连接；或者是钎焊或烧结连接，其中，所述第二传感连接部段(34)借助构造成钎焊层或烧结层的第二连接层与所述金属化层(21)的所述第二部段(212)间接连接，其中，所述第二连接层不仅直接接触所述金属化层(21)的所述第二部段(212)而且还直接接触所述第二传感连接部段(34)。13.根据权利要求11所述的半导体模块，其中，所述第二传感连接部段(34)材料配合地在所述第二传感连接部段(34)的区域内借助第二材料配合的连接与所述金属化层(21)的第二部段(212)导电连接，其中，所述第二材料配合连接是粘结连接或熔焊连接，其中，所述第二传感连接部段(...

【专利技术属性】
技术研发人员：托尔斯滕·库尔茨，安德烈亚斯·舒尔茨，
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：