包括多個電勢面的功率電子開關器件制造技術

涉及一種包括多個電勢面的功率電子開關器件。提出了一種功率電子開關器件，該功率電子開關器件形成有基板，該基板具有多個電勢面，其中至少兩個不同的電勢分別被分配給所述電勢面中的至少一個，其中在由第一電勢的至少一個電勢面形成的第一導體軌道上，多個半導體部件以n×m矩陣在x?y方向上定向地布置，所述多個半導體部件相互并聯連接并且形成電流閥。在這種情況下，半導體部件能夠分布在第一電勢的多個電勢面之間，所述第一電勢的多個電勢面形成第一導體軌道。

【技術實現步驟摘要】
包括多個電勢面的功率電子開關器件
本專利技術描述了一種作為功率半導體模塊或更復雜的功率電子系統的基本元件的那種功率電子開關器件(powerelectronicswitchingdevice)。在這里，單個電流閥被視為基礎，雖然本專利技術的概念當然也直接可適用于例如以半橋或全橋拓撲結構(舉例來說)布置在功率半導體模塊內的多個電流閥。
技術介紹
被視為基礎的現有技術例如由DE102014102018B3形成。后者公開了包括兩個電流閥的功率電子開關器件，所述兩個電流閥各自分別在電勢面上，所述電勢面形成為本領域中的常規基板的相應的導體軌道(conductortrack)。電流閥在每種情況下由多個并聯連接的半導體部件(在這里，IGBT和反并聯連接的二極管)形成。在這里，IGBT的以及二極管的在每種情況下背向基板的第二負載接觸面借助于鍵合引線直接地相互連接。相應的IGBT或其第二接觸面此外借助于進一步設定路線的引線鍵合連接連接到具有不同電勢的電勢面。在這樣的開關器件中使用的本領域中的常規連接器件是所提及的引線鍵合連接(所述引線鍵合連接在這里也應理解為意指帶狀鍵合連接)以及基于膜堆并且例如從DE102007006706A1已知的現代連接器件。本專利技術是基于以下目的：就已知的功率電子開關器件的載流能力及其對形成電流閥的半導體部件的均勻(homogeneous)負載而言來改進已知的功率電子開關器件。
技術實現思路
該目的根據本專利技術來實現。根據本專利技術，功率電子開關器件形成有基板，該基板具有多個電勢面，所述多個電勢面具有分別分配給所述電勢面中的至少一個的至少兩個不同的電勢，其中在由第一電勢的至少一個電勢面形成的第一導體軌道上，多個半導體部件以n×m矩陣在x-y方向上定向地布置，所述多個半導體部件相互并聯連接并且形成電流閥。在這種情況下，“n”是至少一個，并且n個半導體部件在x方向上相互并排布置，而“m”大于1，并且m個半導體部件在y方向上相互并排布置。在這種情況下，半導體部件能夠分布在第一電勢的多個電勢面之間，所述第一電勢的多個電勢面形成第一導體軌道。在x-y方向上的定向不應被理解為意指數學嚴格意義上的定向，而是包括某些位置公差的基本定向，而不脫離矩陣狀布置的基本概念。由第二電勢的至少一個電勢面形成的第二導體軌道在x方向上的兩側上與第一導體軌道并排布置。半導體部件通過它們的面向所述導體軌道的相應的第一負載接觸面導電地連接到第一導體軌道，而在x方向上相互并排布置的n個半導體部件的第二負載接觸面相互導電連接。另外，在x方向上相應的最外面的半導體部件導電連接到并排布置的第二電勢的電勢面(也就是第二導體軌道)。在每種情況下，如果在功率半導體部件的第二負載接觸面相互之間的導電連接借助于第一連接器件形成，并且在功率半導體部件的第二負載接觸面和在x方向上與第一導體軌道橫向地并排的所分配的電勢面之間的相應的導電連接借助于第二連接器件形成，則是有利的。具體而言，原則上，第一和第二連接器件能夠技術上相同地(identically)形成。在這里，一個優選地變型是，如果第一或第二連接器件或兩者連接器件形成為引線鍵合連接或如上所述的帶狀鍵合連接。在這里，進一步優選的變型是，如果第一或第二連接器件或兩者連接器件根據上述的現有技術形成為膜堆。如果第二電勢的電勢面包含呈U形形式的第一導體軌道并且在這種情況下具有在x方向上與所述導體軌道橫向地并排布置的區域，則可能是優選的。如果第二電勢的相應的兩個電勢面在x方向上與第一導體軌道橫向地并排布置，并且其中所述第二電勢面借助于第三連接器件相互導電連接，則是特別優選的。在這種情況下，所述第三連接器件能夠橫跨第一電勢的一個或多個電勢面。為了這個目的，第三連接器件能夠形成為引線鍵合連接或膜堆。此外，如果第一電勢的多個電勢面借助于第四連接器件相互導電地連接，則可能是優選的。為了這個目的，第四連接器件能夠形成為引線鍵合連接或膜堆或焊橋。在這里，如果功率電子開關器件的所有連接器件基本上相同地形成，特別地如果它們形成為膜堆，則是特別有利的。如果它們全部簡化為單個膜堆，則是特別有利的。就功率半導體部件的布置而言以及就具有第一或第二電勢的電勢面而言，如果所述開關器件相對于y方向上的第一對稱軸線對稱地形成，則根據本專利技術的功率電子開關器件的一個有利變型出現。此外，就功率半導體部件的布置而言以及就具有第一或第二電勢的電勢面而言，如果開關器件相對于在x方向上的第二對稱軸線對稱地形成，則是有利的。在這種情況下，具有輔助電勢的第三電勢的電勢面的位置，諸如例如用于驅動可開關功率半導體部件的柵極電勢(gatepotential)，原則上是無關緊要的。為了進一步有利的構造的目的，所述第三電勢面能夠被包括在對稱構造中。不言而喻，能夠單獨地或以本身不相互排他的任何組合實現本專利技術的不同的構造以便實現改進。具體而言，上文和下文所提及的以及所解釋的特征不僅能夠以所指示的組合使用，而且在不脫離本專利技術的范圍的情況下，也能夠以其它組合或獨自地使用。附圖說明本專利技術的進一步的解釋、有利的細節和特征將從根據如圖1至圖7中所示的本專利技術或其部分的功率電子開關器件的示例性實施例的以下描述變得明顯。圖1示出根據本專利技術的包括以1×3矩陣布置的半導體部件的功率電子電路的第一構造。圖2示出根據本專利技術的包括以3×3矩陣布置的半導體部件的功率電子電路的第二構造。圖3示出根據本專利技術的包括以1×3矩陣布置的半導體部件的功率電子電路的第三構造。圖4示出根據本專利技術的包括以3×3矩陣布置的半導體部件的功率電子電路的第四構造。圖5示出根據本專利技術的包括以3×3矩陣布置的半導體部件的功率電子電路的第五構造。圖6以剖面圖示出包括連接器件的第一構造的功率電子電路的第五構造。圖7以剖面圖示出包括連接器件的第二構造的功率電子電路的第五構造。具體實施方式在圖1至圖5中的圖示示出x-y平面中的相應的開關器件的平面圖，而圖6和圖7示出x-z平面中的剖面圖。圖1示出根據本專利技術的包括以1×3矩陣布置的半導體部件50的功率電子開關器件的第一構造。圖示示出三個并聯連接的半導體部件50，在此形成為具有集成續流二極管(integratedfreewheelingdiode)的功率晶體管，該集成續流二極管通過它們的第一后側負載接觸面500(參見圖6)布置在第一電勢的電勢面20上并且導電地連接到電勢面20。這種連接在本領域中以常規方式實現，也就是說，例如借助于焊料連接或燒結連接來實現。所述第一電勢面20在此對應于開關器件的第一導體軌道。此外，所述第一導體軌道具有用于外部電連接的接觸面200。所述接觸面200能夠例如對應于功率半導體模塊中的AC電壓負載端子，而不限制普遍性。此外，該圖示示出了第二電勢的電勢面30，該第二電勢的電勢面30以U形形式包圍第一電勢的電勢面并且從而包圍第一導體軌道，并且形成第二導體軌道。所述電勢面30同樣具有用于外部電連接的接觸面300。所述接觸面300例如對應于示例性功率半導體模塊中的負極性的DC電壓負載端子。為了驅動功率晶體管50，開關器件此外包括第三電勢的兩個電勢面40、400。這些電勢面中的第一電勢面40借助于可開關功率半導體部件50的柵極接觸面的引線鍵合連接(wirebondconnection)42本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種功率電子開關器件，包括基板(10)，所述基板(10)具有多個電勢面(20、22、24，30、32、34)，所述基板(10)具有分別分配給所述電勢面中的至少一個的至少兩個不同的電勢，其中在由第一電勢的至少一個電勢面(20、22、24)形成的第一導體軌道上，多個半導體部件(50、52)以n×m矩陣在x?y方向上定向地布置，所述多個半導體部件(50、52)相互并聯連接并且形成電流閥，并且其中由第二電勢的至少一個電勢面(30、32、34)形成的第二導體軌道在x方向上的兩側上與所述第一導體軌道并排布置，其中所述半導體部件(50、52)通過它們的面向所述導體軌道的相應的第一負載接觸面(500)導電地連接到所述第一導體軌道，并且其中在所述x方向上相互并排布置的所述n個半導體部件(50、52)的第二負載接觸面(502)相互導電連接，并且其中在所述x方向上相應的最外面的所述半導體部件50導電地連接到并排布置的所述第二電勢的電勢面(30、32)。

【技術特征摘要】
2015.11.20 DE 102015120157.71.一種功率電子開關器件，包括基板(10)，所述基板(10)具有多個電勢面(20、22、24，30、32、34)，所述基板(10)具有分別分配給所述電勢面中的至少一個的至少兩個不同的電勢，其中在由第一電勢的至少一個電勢面(20、22、24)形成的第一導體軌道上，多個半導體部件(50、52)以n×m矩陣在x-y方向上定向地布置，所述多個半導體部件(50、52)相互并聯連接并且形成電流閥，并且其中由第二電勢的至少一個電勢面(30、32、34)形成的第二導體軌道在x方向上的兩側上與所述第一導體軌道并排布置，其中所述半導體部件(50、52)通過它們的面向所述導體軌道的相應的第一負載接觸面(500)導電地連接到所述第一導體軌道，并且其中在所述x方向上相互并排布置的所述n個半導體部件(50、52)的第二負載接觸面(502)相互導電連接，并且其中在所述x方向上相應的最外面的所述半導體部件50導電地連接到并排布置的所述第二電勢的電勢面(30、32)。2.根據權利要求1所述的功率電子開關器件，其中，在所述功率半導體部件(50、52)的所述第二負載接觸面(502)之間相互的導電連接借助于第一連接器件(600、610)形成，并且在所述功率半導體部件(50、52)的所述第二負載接觸面(502)與所述第二電勢的所分配的電勢面(30、32)之間的相應的導電連接借助于第二連接器件(602、604、612、614)形成。3.根據權利要求2所述的功率電子開關器件，其中，所述第一和第二連接器件原則上在技術上相同地形成。4.根據權利要求2或3所述的功率電子開關器件，其中，所述第一或第二連接器件或兩者連接器件(600、602、604)形成為引線鍵合連接...

【專利技術屬性】
技術研發人員：弗蘭克·施蒂格勒，斯特凡·施米特，哈拉爾德·科波拉，
申請(專利權)人：賽米控電子股份有限公司，
類型：新型
國別省市：德國,DE