專利名稱：具有并聯(lián)電阻的電路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及借助于并聯(lián)電阻的電阻測量。并聯(lián)電阻具有兩個在下面被稱為主接線端子的接線端子，借助于這些接線端子，電阻元件與要測量的電流串聯(lián)。通過確定在電阻元件上下降的電壓，可以結(jié)合電子元件的已知電阻值來確定在主接線端子之間流動的負(fù)載電流。為了在此獲得盡可能高的測量精度，原則上所期望的是盡可能高的測量電壓，這要求高的電阻值。但是，另一方面，應(yīng)當(dāng)將電阻值保持得盡可能小，因?yàn)閾p耗功率與電阻元件的電阻成比例地升高。除了高的損耗功率本身由于與此聯(lián)系的發(fā)熱而已經(jīng)是不期望的以外，這樣的發(fā)熱還改變電阻元件的電流電壓特征曲線。因此，在實(shí)際中，必須始終找出恰好仍允許的損耗功率與所要求的測量精度之間的折衷。但是不是總能找出滿足全部競爭性邊界條件的折衷。
背景技術(shù)：
造成困難的還有，在電路裝置中要利用并聯(lián)電阻來測量的電流例如在該電流在電路板的導(dǎo)體平面中流動時可能在其在導(dǎo)體平面上的電流分布方面根據(jù)相應(yīng)的電路狀態(tài)而變化，使得電流測量的結(jié)果高度地取決于電路裝置的相應(yīng)電路狀態(tài)下的電流分布。因此，在具有橋電路的功率半導(dǎo)體模塊中的電路裝置的情況下，確定總電流值與實(shí)際電流值之間的取決于電流方向的偏差為高達(dá)2%。但是所期望的是實(shí)現(xiàn)或更低的偏差。在制造多個尤其是具有用于利用并聯(lián)電阻進(jìn)行電流測量的組件的相同電路裝置時，同樣可能出現(xiàn)測量不精確性。在理想情況下，用來分接出在并聯(lián)電阻上下降的電壓的分接頭在不同的電路裝置中恰好安裝在對應(yīng)的相同位置處。但是在實(shí)際中，由于不可避免的制造公差而得出與理想情況的偏差，使得在不同電路裝置中，在意義上分別相同的電勢分接頭在不同電路裝置的一般相同的構(gòu)造和相同的通電關(guān)系的情況下分接出不同的電勢。此外，常規(guī)的并聯(lián)電阻通常具有兩個主接線端子，這兩個主接線端子都被焊接到電路載體的金屬化部上。這樣的構(gòu)造要求電路載體上的許多空間，這轉(zhuǎn)化為費(fèi)用。這尤其是在將昂貴的陶瓷襯底用作電路載體時是重要的。此外，這樣的并聯(lián)電阻在電路載體上的安裝要求特有的工藝技術(shù)，這同樣提高了制造成本和制造費(fèi)用。此外，這些并聯(lián)電阻由于其構(gòu)造方式而要求較長的通電線路，由此顯著提高了電感。但是由此尤其是可能在快速開關(guān)過程中導(dǎo)致高的感應(yīng)電壓，由于該感應(yīng)電壓，在并聯(lián)電阻處分接的測量信號可能失真。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種具有并聯(lián)電阻的電路裝置，該電路裝置實(shí)現(xiàn)利用并聯(lián)電阻的精確測量，其中并聯(lián)電阻要求盡可能小的空間，并且該電路裝置可以以小的成本來制造。本發(fā)明的另一任務(wù)在于，提供一種具有這樣的電路裝置的功率半導(dǎo)體模塊。這些任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路裝置以及通過根據(jù)權(quán)利要求17所述的功率半導(dǎo)體模塊來解決。本發(fā)明的配置和改進(jìn)是從屬權(quán)利要求的主題。本發(fā)明設(shè)置了具有所裝配的電路載體的電路裝置，該電路載體具有帶有上側(cè)的扁平絕緣載體以及在該上側(cè)施加的結(jié)構(gòu)化的金屬化層。此外，該電路裝置包括第一功率半導(dǎo)體芯片，該第一功率半導(dǎo)體芯片布置在金屬化層的第一片段上并且具有第一下芯片負(fù)載接線端子，該第一下芯片負(fù)載接線端子與第一片段導(dǎo)電地連接。此外，設(shè)置有并聯(lián)電阻，該并聯(lián)電阻布置在金屬化層的第二片段上并且具有下主接線端子，該下主接線端子與第二片段導(dǎo)電地連接。在第一片段與第二片段之間構(gòu)造有導(dǎo)電連接，該導(dǎo)電連接包括在第一片段與第二片段之間構(gòu)造的狹窄部，在電路裝置運(yùn)行時，在第一下芯片負(fù)載接線端子與并聯(lián)電阻的第一主接線端子之間流動的電流必然經(jīng)過該狹窄部。利用一個或多個這樣的電路載體， 可以實(shí)現(xiàn)功率半導(dǎo)體模塊。


下面參考附圖根據(jù)多個實(shí)施例來闡述本發(fā)明。圖1示出具有并聯(lián)電阻的電路裝置的原理圖，該電路裝置可以采取不同的開關(guān)狀態(tài)，在這些開關(guān)狀態(tài)中電流以不同的方向流經(jīng)該并聯(lián)電阻；
圖2A示出具有結(jié)構(gòu)化的金屬化層的電路載體，該金屬化層具有兩個通過該金屬化層的狹窄部導(dǎo)電地彼此連接的片段，其中一個片段裝配有功率半導(dǎo)體芯片，并且另一片段裝配有并聯(lián)電阻；
圖2B示出具有在圖2A中所示的在其被裝配有兩個功率半導(dǎo)體芯片和一個并聯(lián)電阻以后的電路載體的電路裝置；
圖2C以截平面El示出通過圖2B中所示的所裝配的電路載體的縱截面； 圖2D在一個圖示中示出根據(jù)圖2A的未裝配的電路載體，從該圖示中可以看出，狹窄部對在金屬化層中在其通過狹窄部彼此連接的片段之間流動的電流進(jìn)行引流并且由此基本上與電路狀態(tài)無關(guān)地負(fù)責(zé)并聯(lián)電阻區(qū)域中的電流分布；
圖3示出根據(jù)圖2A和2D的未裝配的電路載體，其中被設(shè)置用于安裝并聯(lián)電阻的安裝面位于與根據(jù)圖2A和2D的電路載體不同的位置；
圖4示出另一電路載體，該電路載體與根據(jù)圖2A、2D和3的電路載體的不同在于狹窄部的另一位置；
圖5示出未裝配的電路載體，該電路載體與根據(jù)圖4的電路載體相同，但是其中設(shè)置有另一位置以用于安裝并聯(lián)電阻；
圖6示出未裝配的電路載體，其中用于并聯(lián)電阻的安裝面被槽包圍，該槽在去除狹窄部的情況下完全包圍該安裝面；
圖7示出未裝配的電路載體，該電路載體與根據(jù)圖6的未裝配的電路載體的不同在于， 在金屬化層的連續(xù)片段上設(shè)置有安裝面以用于安裝兩個功率半導(dǎo)體芯片；
圖8示出未裝配的電路載體，其中金屬化部的上面應(yīng)布置并聯(lián)電阻的片段與金屬化層的上面設(shè)置有用于兩個功率半導(dǎo)體芯片的安裝面的另一片段被兩個朝向彼此的狹長槽分開，在所述槽的末端之間構(gòu)造有狹窄部；
圖9示出未裝配的電路載體，其中狹窄部位于上金屬化部中的狹長槽的一端與連續(xù)片段的側(cè)面邊緣之間；
圖10示出未裝配的電路載體，其中并聯(lián)電阻布置在兩個功率半導(dǎo)體芯片之間，其中每個功率半導(dǎo)體芯片都通過金屬化層的狹窄部與并聯(lián)電阻連接；圖IlA示出根據(jù)圖2A和2D的在其被裝配以一個并聯(lián)電阻和兩個功率半導(dǎo)體芯片以后的所裝配的電路載體，其中狹窄部為了減小電阻而借助于接合線進(jìn)行橋接； 圖IlB示出狹窄部的放大圖示，該狹窄部具有對其進(jìn)行橋接的接合線； 圖IlC以圖IlA和IlB所示的截平面示出通過所裝配的電路載體在狹窄部區(qū)域中的縱截面；
圖12A示出根據(jù)圖IlA至IlC的裝置的可替代的配置，其中狹窄部的橋接借助于焊劑進(jìn)行；
圖12B以截平面E3示出通過根據(jù)圖12A的電路裝置的縱截面； 圖13A示出根據(jù)圖IlA至IlC的裝置的可替代的配置，其中橋接通過超出狹窄部所焊接的金屬片進(jìn)行橋接；
圖13B以截平面E4示出通過根據(jù)圖13A的電路裝置的縱截面； 圖14示出功率半導(dǎo)體模塊的俯視圖，該功率半導(dǎo)體模塊具有三個電路裝置，其中每個電路裝置都被裝配以半橋，其中金屬化部的布局在三個電路載體中都是相同的，但是其中分別有一個并聯(lián)電路位于對應(yīng)布局上的不同位置；以及
圖15示出另一功率半導(dǎo)體模塊的俯視圖，該功率半導(dǎo)體模塊被構(gòu)造成變頻器模塊并且具有三個電路裝置，其中上金屬化部的第一、第二和第三片段分別被相同地構(gòu)造，并且其中第二片段分別與并聯(lián)電阻連接，該并聯(lián)電阻在三個電路裝置中位于第二片段上的不同位置。如果未另行說明，則相同的附圖標(biāo)記表示具有相同功能的相同的元件。
具體實(shí)施例方式圖1示出具有并聯(lián)電阻的電路裝置的原理圖，該電路裝置可以采取不同的開關(guān)狀態(tài)，例如諸如在變頻器中使用的半橋。該半橋包括兩個電串聯(lián)的開關(guān)元件1和2，這些開關(guān)元件例如可以是可控功率半導(dǎo)體開關(guān)，如MOSFET、IGBT、J-FET、晶閘管、二極管或任意其他的開關(guān)元件。半橋在串聯(lián)的開關(guān)元件1和2之間的電路節(jié)點(diǎn)K處提供用于運(yùn)行要連接到相位輸出端P上的負(fù)載的電勢。該電勢尤其是取決于開關(guān)元件1和2的開關(guān)狀態(tài)。給具有開關(guān)元件1和2的半橋供應(yīng)正供電電勢V+和負(fù)電勢V-。在這樣的半橋正常運(yùn)行時，總是最多連接開關(guān)元件1和2之一，以便避免短路，也就是說，如果連接開關(guān)元件1、2之一，則另一開關(guān)元件2、1被打開。為了測量負(fù)載電流設(shè)置并聯(lián)電阻3，該并聯(lián)電阻3 —方面連接到電路節(jié)點(diǎn)K并且另一方面連接到相位接線端子P。此外，為了確定在并聯(lián)電阻3上下降的電壓，設(shè)置第一電勢接線端子V31和第二電勢接線端子V32。在第一開關(guān)元件1閉合并且第二開關(guān)元件2打開的情況下，在電路節(jié)點(diǎn)K處存在電勢V+，這在電路節(jié)點(diǎn)K與相位接線端子P之間導(dǎo)致電流II，該電流Il取向?yàn)閺碾娐饭?jié)點(diǎn) K到相位接線端子P的方向。而在開關(guān)元件1打開并且開關(guān)元件2閉合的情況下，在電路節(jié)點(diǎn)K處存在電勢V-，這導(dǎo)致電流12，該電流12取向?yàn)閺南辔唤泳€端子P到電路節(jié)點(diǎn)K。因此，電流12與電流Il相反。根據(jù)電路布局的幾何結(jié)構(gòu)，電流分布取決于相應(yīng)電流Il或12的方向，使得并聯(lián)電阻3上的電壓降的絕對值、即第一電勢接線端子V31與第二電勢接線端子V32之間的電勢差的絕對值對于電流Il和12而言即使在電流Il和12的絕對值相等的情況下仍然可能是不同的。并聯(lián)電阻上的電壓降的取決于電流方向的偏差尤其是在電路被構(gòu)造在具有大面積印制導(dǎo)線的電路板上時是顯著的，這些大面積印制導(dǎo)線允許電流絕對值的取決于電流方向的不同分布。為了在利用并聯(lián)電阻3測量電流時提高測量精度，針對例如在圖2A至2D 中示出的電路示出一種電路裝置，利用該電路裝置可以在通過并聯(lián)電阻檢測電流時減小取決于電流方向的測量不精確性。圖2以俯視圖示出未裝配的電路載體8，該電路載體具有帶有上側(cè)的介電絕緣載體5，在該上側(cè)上施加有結(jié)構(gòu)化的上金屬化層6。因此，電路載體8形成電路板。上金屬化層6具有第一片段61、第二片段62和第三片段63。片段61和62借助于導(dǎo)電連接4彼此連接。在所示的示例中，電連接4被實(shí)現(xiàn)在上金屬化層6內(nèi)，使得片段61和62構(gòu)成上金屬化層6的連續(xù)片段65的構(gòu)件。在該示例中，導(dǎo)電連接4完全以并聯(lián)電阻3的朝向?qū)щ娺B接4 一側(cè)的高度延伸。換言之，并聯(lián)電阻3位于并聯(lián)電阻3的橫向側(cè)面的兩個延長部之間，所述延長部連接到并聯(lián)電阻3的朝向狹窄部40的(同樣為橫向的)側(cè)面。在片段61、62、63上以虛線示出的方式標(biāo)出了安裝面11’、13’以及12’。如結(jié)合圖 2B可以看出的那樣，安裝面11’和12’被設(shè)置為在其上安裝第一功率半導(dǎo)體芯片1或第二功率半導(dǎo)體芯片2。對應(yīng)地，第三安裝面13’被設(shè)置為安裝并聯(lián)電阻3?，F(xiàn)在，導(dǎo)電連接4 被構(gòu)造為使得其形成連續(xù)片段65的片段61和62之間的狹窄部40。由于狹窄部40，安裝在安裝面11’上的第一功率半導(dǎo)體芯片1與安裝在第三安裝面13’上的并聯(lián)電阻3之間的電流必然、更具體而言與電流方向無關(guān)地經(jīng)過狹窄部40處的導(dǎo)電連接4。因此，與常規(guī)電流裝置相比，并聯(lián)電阻3的電勢連接、以及伴隨于此第二片段62內(nèi)的電流分布比在沒有這樣的狹窄部的對應(yīng)常規(guī)裝置中以顯著更小的程度取決于電流方向。狹窄部40可以具有最小的寬度b40，該寬度b40例如可以處于比并聯(lián)電阻3的長度13小90%的范圍中。并聯(lián)電阻 3的長度13及其寬度b3分別與絕緣載體5的上側(cè)fe平行地和以彼此垂直的方向被測得， 其中長度13大于寬度b3?？蛇x地，寬度b40可以被選擇為大于650 μ m,以便實(shí)現(xiàn)一定的最小電流承載能力?？商娲鼗蚋郊拥?，狹窄部40的寬度b40既可以被選擇為小于第一下芯片負(fù)載接線端子11的最小寬度bll，又可以被選擇為小于下主接線端子31的最小寬度b31，其中寬度b40、bll和b31分別與絕緣載體5的上側(cè)平行地被確定。圖2B示出在圖2A中所示的在其在第一安裝面11’上裝配以第一功率半導(dǎo)體芯片 1、可選地在第二安裝面12’上裝配以第二功率半導(dǎo)體芯片2、以及在第三安裝面13’上裝配以并聯(lián)電阻3以后的電路載體8。此外，該電路與接合線81、82、83、85、86以符合電路的方式接線。接合線81被電并聯(lián)，并且連接在相位接線端子P上，這如圖1所示。接合線82用于將功率半導(dǎo)體芯片1 和2的負(fù)載線路與半橋串聯(lián)以及按照根據(jù)圖1的電路圖將該半橋連接到正供電電勢V+以及負(fù)供電電勢V-上。接合線83分別與第一以及第二功率半導(dǎo)體芯片1及2的未詳細(xì)示出的控制接線端子相連接。此外還設(shè)置有接合線85、86，這些接合線用于確定在并聯(lián)電阻3上下降的電勢差以及如圖1所示的那樣分接出電勢V31以及V32。從該電勢差中可以確定流經(jīng)并聯(lián)電阻3 的電流11、12的強(qiáng)度和方向。為此，接合線85在并聯(lián)電阻3附近靠近安裝面13’地與第二片段62接合。而另一接合線86與并聯(lián)電阻3的金屬化部32接合。如從圖2A和2B中可以明顯地認(rèn)識到的那樣，可以生成兩個朝向彼此的槽51以及 52的末端之間的狹窄部40，這兩個槽被引入到上金屬化層6中，并且以垂直方向、即與絕緣載體5的上側(cè)fe垂直地完全穿透該金屬化層6。圖2C以截平面El示出通過根據(jù)圖2B的裝置的縱截面。在該截面圖中能夠認(rèn)識到，電路載體8除了金屬化層6以外還可以具有可選的、施加到絕緣載體5的下側(cè)恥上的下金屬化層7。該下金屬化層7可以任選地被結(jié)構(gòu)化或者未結(jié)構(gòu)化。上金屬化層6和可選的下金屬化層6固定地與絕緣載體5的上側(cè)fe以及下側(cè)恥連接。絕緣載體5例如可以是陶瓷。適于作為用于此的陶瓷材料例如有氮化鋁(A1N)、氧化鋁(A1203)、氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、或者氧化鈹(BeO)。上金屬化層6和可選的下金屬化層7可以完全或至少主要由銅或鋁制成。電路載體8例如可以是DCB襯底(DCB = Direct Copper Bonding，直接銅接合)、AMB襯底(AMB = Active Metal Brazing，活性金屬釬焊)、或者 DAB 襯底(DAB = Direct Aluminum Bonding, 直接鋁接合)。可選地，金屬化層6和/或7還可以薄薄地用材料銀、NiAu、NiPd、NiPdAu中的一種或多種來鍍層，以便產(chǎn)生可焊接的表面或借助于低溫壓力燒結(jié)連接技術(shù)來使芯片連接變得容易。第一功率半導(dǎo)體芯片1是具有半導(dǎo)體本體10的垂直功率半導(dǎo)體器件，其配備有下負(fù)載接線端子11和上負(fù)載接線端子12。第一功率半導(dǎo)體芯片1的負(fù)載電流流經(jīng)負(fù)載接線端子11、12。負(fù)載接線端子11、12例如可以是漏極/源極、發(fā)射極/集電極或者陽極/陰極。為了將下負(fù)載接線端子11與所屬的安裝面11’(參見圖2A)導(dǎo)電地連接，設(shè)置有焊劑層15。對應(yīng)地，在圖2C中被遮蓋的第二功率半導(dǎo)體芯片2具有半導(dǎo)體本體20，該半導(dǎo)體本體20配備有下負(fù)載接線端子21和上負(fù)載接線端子22。在此，下負(fù)載接線端子21也利用焊劑層25與所屬的安裝面12’連接。并聯(lián)電阻3同樣被構(gòu)造成垂直器件并且具有摻雜的半導(dǎo)體本體30，該半導(dǎo)體本體 30是并聯(lián)電阻3的電阻元件。半導(dǎo)體本體30例如可以由基體材料硅制成，但是也可以由每種任意的其他半導(dǎo)體材料——例如碳化硅、鍺、砷化鎵等制成。但是原則上也可以使用每種任意的其他材料來制造電阻元件30。盡管半導(dǎo)體材料的電阻特征曲線取決于溫度，但是例如功率半導(dǎo)體模塊在許多情況下總歸具有例如利用NTC電阻傳感器、例如硅溫度傳感器的溫度測量，使得在電阻測量時的溫度漂移可以容易地被補(bǔ)償。此外，并聯(lián)電阻3在電阻元件30的朝向電路載體8的下側(cè)具有下主接線端子31、 以及上主接線端子32，該上主接線端子32位于半導(dǎo)體本體30的背向電路載體8的上側(cè)上。 下主接線端子31借助于焊劑35與所屬安裝面13’導(dǎo)電地連接。因此，這樣的并聯(lián)電阻3如功率半導(dǎo)體芯片1、2那樣同樣分別具有一個上接線端子和一個下接線端子以及半導(dǎo)體本體。這所具有的優(yōu)點(diǎn)是，并聯(lián)電阻3可以與功率半導(dǎo)體芯片1、2利用相同的工藝技術(shù)并且在相同的裝配步驟中在電路載體8上被裝配和布線。與利用常規(guī)技術(shù)、例如通過簡單焊接與電路載體8連接的常規(guī)并聯(lián)電阻不同，所闡述的并聯(lián)電阻3可以與要求高溫的現(xiàn)代工藝技術(shù)、例如擴(kuò)散焊接或低溫壓力燒結(jié)(NTV，英語LTJT)兼容。功率半導(dǎo)體芯片1、2的負(fù)載接線端子11、12、21、22以及并聯(lián)電阻3的主接線端子 31、32可以是相應(yīng)半導(dǎo)體本體10、20以及30的金屬化部。替代于焊劑層15、25以及35，也可以使用任意其他的導(dǎo)電連接材料——例如導(dǎo)電粘膠劑——或者壓力燒結(jié)層，該壓力燒結(jié)層用銀粉和含有熔劑的膏體制成。圖2D以俯視圖再次示出來自圖2A至2C的未裝配的電路載體8。根據(jù)本發(fā)明的一個可能的配置，狹窄部40所具有的位置和寬度b40被選擇為使得在其末端之間構(gòu)造有狹窄部40的槽51、52中的每一個處都存在直線gl和g2，該直線gl和g2從安裝面11’以及 12’向安裝面13’延伸并且與第一以及第二槽51以及52相交。圖3以俯視圖示出另一電路載體8，該電路載體與根據(jù)圖2A至2D的電路載體8的區(qū)別在于狹窄部40的位置并且因此片段61與62之間的導(dǎo)電連接4的位置、以及第二片段 62上的安裝面13’的位置。在該布局下，可以不確定從第一安裝面11’向安裝面13’延伸并且在此與狹窄部40相交的直線。因此，安裝面13’位于從安裝面11’來看為準(zhǔn)“死角” 處。圖4和5中所示的電路載體8具有上金屬化層6的相同結(jié)構(gòu)化。它們的區(qū)別僅僅在于安裝面13’在第二片段62上的位置。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由于如本發(fā)明中設(shè)置的狹窄部40，在確定并聯(lián)電阻3的電阻值時取決于電流方向的測量誤差基本上不取決于其安裝面13’在上金屬化層6的片段62上的位置。在根據(jù)圖5的裝置中，槽51延伸到并聯(lián)電阻3的朝向槽51的橫向側(cè)面的全部長度上。在根據(jù)圖6的裝置中，對應(yīng)的情況適用于槽52。在圖6中所示的示例中，安裝面13’在安裝并聯(lián)電阻3時在四個側(cè)面被槽51環(huán)形地包圍，該槽51在去除狹窄部40的情況下形成圍繞安裝面13’的閉合圓環(huán)。在所有迄今為止所示的布局中，第三安裝面63相對于連續(xù)片段65以及因此相對于其片段61和62間隔開，其中該第三安裝面63被設(shè)置用于安裝可選的第二功率半導(dǎo)體芯片2。但是如示例性地在圖7中所示的那樣，這不是一定必需的。在該示例中，用于第一以及第二功率半導(dǎo)體芯片1以及2的兩個安裝面11’和12’都被設(shè)置在金屬化層6的第一片段61上。在該示例中，安裝面13’也被槽51包圍，該槽51在與絕緣載體5的上側(cè)fe垂直的垂直方向上在其整個長度上完全穿透金屬化層6，并且除了狹窄部40以外環(huán)形地包圍安裝面13’。在圖8和9中示出另外的配置，其中安裝面11’和12’為了安裝第一以及第二功率半導(dǎo)體芯片1以及2被布置在上金屬化層6的相同片段61上，而被設(shè)置為安裝并聯(lián)電阻 3的安裝面13’位于上金屬化層6的第二片段62上，該第二片段62僅僅通過狹窄部40處的導(dǎo)電連接4與第一片段61連接。在根據(jù)圖8和9的布局下，安裝面11’、12’、13’相對于彼此位于相同位置。兩個裝置的區(qū)別僅僅在于，狹窄部40位于不同位置，并且狹窄部40在根據(jù)圖8的裝置中位于上金屬化層6中的兩個朝向彼此的槽51和52的末端之間，而狹窄部40在根據(jù)圖9的裝置中位于上金屬化層6中的槽51的末端與連續(xù)片段65的側(cè)邊之間。圖10中示出本發(fā)明的另一配置。在此，并聯(lián)電阻3布置在上金屬化層6的第二片段62的安裝面13’上的兩個功率半導(dǎo)體芯片1和2之間。該第二片段62僅僅借助于兩個狹窄部40和40’與上金屬化層6的第一片段61連接。用于第一以及第二功率半導(dǎo)體芯片 1以及2的安裝面11’和12’分別位于第一片段61上，使得第一狹窄部40位于安裝面12’ 和13’之間，而第二狹窄部40’位于安裝面11’和13’之間。本申請的另一方面在于，通過將電流集中在特定的盡可能狹窄的區(qū)域中來精確地定義電流分布。為了同樣好地在狹窄部的區(qū)域中實(shí)現(xiàn)足夠小的功率電阻，可選地可以超出狹窄部40地通過施加一個或多個接合線88或扁平接合帶(后者未示出)來設(shè)置功率電阻， 所述接合線88或扁平接合帶延伸得超出狹窄部40并且分別在狹窄部4的兩側(cè)與連續(xù)片段 65導(dǎo)電地連接。圖IlA示出對此的一個示例，其中示例性地有三個接合線88延伸得超出狹窄部40并且其中每個接合線都在狹窄部40的兩側(cè)與上金屬化層6的連續(xù)片段65接合。 換言之，接合線88中的每一個都與第一片段61以及第二片段62接合。圖IlB示出來自狹窄部40的區(qū)域的放大片段。圖IlC是根據(jù)圖IlB的放大片段的以狹窄部40的區(qū)域中的截平面方式的截面圖。僅僅在狹窄部40的區(qū)域中進(jìn)行第一片段 61與第二片段62之間的整個電連接4，由此可以實(shí)現(xiàn)將電流最大化地集中到狹窄部40的區(qū)域上。在該裝置中，導(dǎo)電連接4包括上金屬化層6中的被構(gòu)造在第一片段61與第二片段 62之間的連接路段、以及接合線88。因此，針對第一片段61與第二片段62之間的整個導(dǎo)電連接存在至少一個截平面 E2，在該截平面中，導(dǎo)電連接4的整個截面可以布置在具有預(yù)先給定的直徑D40的圓內(nèi)。直徑D40例如可以處于650 μ m至并聯(lián)電阻3的長度13的90%的范圍中。圖12A示出對此的另一示例，該圖再次示出電路裝置的放大片段，該放大片段對應(yīng)于根據(jù)圖IlB的片段。與該圖不同，焊劑層89超出狹窄部地被施加到上金屬化層6上， 該上金屬化層6在狹窄部40的兩側(cè)接觸連續(xù)片段65。圖12B以截平面E3示出通過狹窄部的上面施加有焊劑89的縱截面。因此，焊劑層89在狹窄部40的每側(cè)都與連續(xù)片段65 導(dǎo)電地連接。換言之，焊劑層89接觸第一片段61以及第二片段62。圖13A示出又一示例。在該圖中，設(shè)置有導(dǎo)電金屬片90，該金屬片延伸得超出狹窄部40并且在狹窄部40的兩側(cè)與連續(xù)片段65導(dǎo)電地連接。該導(dǎo)電連接例如可以借助于焊劑89來進(jìn)行。圖13B以截平面E4示出根據(jù)圖13A的裝置的截面圖。在該截面圖中可以看出，焊劑89位于金屬片90與上金屬化層6之間。替代于焊劑89例如也可以使用壓力燒結(jié)層或?qū)щ娔z粘劑來產(chǎn)生金屬片90與上金屬化層6之間的導(dǎo)電連接。換言之，金屬片90被焊接到第一片段61以及第二片段62上。對應(yīng)于根據(jù)圖IlC的裝置，在根據(jù)圖12和13B的裝置中也分別示出圓，該圓具有直徑D40并且在該圓中分別存在第一片段61與第二片段62之間的整個電連接4的整個截面。為根據(jù)圖IlC的裝置所給定的直徑D40的尺寸同樣也適用于根據(jù)圖12B和1 的裝置。圖14示出具有殼體101的功率半導(dǎo)體模塊，該殼體具有安裝孔102，并且在該殼體的情況下蓋板被移除。在該模塊中相疊地存在三個電路裝置，這些電路裝置分別具有上金屬化層6的相同結(jié)構(gòu)化。對于這些電路裝置中的上面一個而言，使用與迄今為止的圖中相同的附圖標(biāo)記，但是其中在中間和下面的電路裝置中，同樣作為補(bǔ)充給其配備單上標(biāo)或雙上標(biāo)，以用于區(qū)分。在所示的示例中，用于不同電路裝置的上金屬化層6、6’、6”布置在相同絕緣載體5上。但是可替代于此地，也可以為三個電路載體中的每一個設(shè)置單獨(dú)的絕緣載體5、5’以及5”。在該實(shí)施例中，附圖標(biāo)記1、1，以及1”分別表示布置在第一片段61、61，以及61” 上的功率半導(dǎo)體芯片，而附圖標(biāo)記2、2’以及2”分別表示位于第三片段63、63’以及63”上的功率半導(dǎo)體芯片。對應(yīng)地用附圖標(biāo)記3、3’以及3”來表示位于上金屬化層6、6’以及6” 的第二片段62、62’以及62”上的并聯(lián)電阻。用附圖標(biāo)記1、1’、1’’、2、2’、以及2’，表示的較大的功率半導(dǎo)體芯片分別是可控功率半導(dǎo)體芯片^列如而化肌、〗 ^—^!·;^ J— FET)，這也可以通過從其上側(cè)分別示出的控制接線端子來認(rèn)識到，該控制接線端子在該示例中位于相應(yīng)上負(fù)載接線端子內(nèi)。而用附圖標(biāo)記1、1’、1’’、2、2’、以及2’’表示的較小的功率半導(dǎo)體芯片分別是續(xù)流二極管，這些續(xù)流二極管連接到有關(guān)的距其最近的較大的功率半導(dǎo)體芯片1、1’、1’ ’、2、2’、以及2’ ’?？商娲兀娲诜謩e與可控功率半導(dǎo)體芯片和續(xù)流二極管并聯(lián)，也可以分別與 SiC J — FET 和 M0SFET、尤其是 SiC J — FET 和 Si — MOSFET 并聯(lián)。如所提到的那樣，上金屬化部6、6’以及6’’可以被相同地結(jié)構(gòu)化，并且可選地被裝配以相同的功率半導(dǎo)體芯片1/2、1’ /2’、1’’ /2’’。在所示的示例中，三個電路裝置在相應(yīng)功率半導(dǎo)體芯片1/2、1’ /2’、1’’ /2’’的布置方面彼此無區(qū)別。但是區(qū)別在于有關(guān)并聯(lián)電阻3、3’以及3’ ’在有關(guān)上金屬化層6、6’以及6’，的相應(yīng)第二片段62、62’以及62’ ’上的位置。為了對功率半導(dǎo)體模塊中的并聯(lián)電阻3、3’以及3’，進(jìn)行電布線，除了相應(yīng)的上金屬化層6、6，以及6，，以外還設(shè)置有接合線81、81，、81，，、85、85，、85，，、86、86，、86，，，所述接合線在電路載體側(cè)與根據(jù)圖2B的裝置相對應(yīng)地與相應(yīng)并聯(lián)電阻3、3’、3’’的上側(cè)接合以及在有關(guān)并聯(lián)電阻3、3’、3’ ’附近與所屬上金屬化部6、6’、6”的第二片段62、62’、62’，接合。接合線81、81，、81，，、85、85，、85，，、86、86，、86，，的另一側(cè)為了模塊外的接觸能力而與置入到模塊的殼體框中的連接片的腳區(qū)域接合。出于清楚的原因未示出模塊中包含的另外的接合線。適于作為用于在本發(fā)明中所使用的接合線的材料的尤其是鋁和/或銅。替代于接合線，在根據(jù)圖14的裝置的情況下同樣可以如在所有其他裝置的情況下那樣由其他電連接線來代替接合線。示例性地提出有扁平帶或板材，這些扁平帶或板材被焊接、擴(kuò)散焊接、接合、超聲焊接、或者借助于低溫壓力燒結(jié)連接被連接。此外，在功率半導(dǎo)體模塊的情況下可以設(shè)置接線端子、例如所提到的接線片，所述接線片用于外部接觸模塊。這些接線端子可以構(gòu)造在被設(shè)置為在模塊外部進(jìn)行接觸的那側(cè)，被構(gòu)造成焊接接線端子或旋擰接線端子或者被構(gòu)造成壓入接觸部或彈簧接觸部。由于在根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的情況下設(shè)置的狹窄部40，在并聯(lián)電阻3的區(qū)域中導(dǎo)致電勢的非常平坦的梯度，使得在安裝用于檢測在并聯(lián)電阻上下降的電壓的分接頭 85/86,85' /86’、85’’ /86’’時，由于制造技術(shù)造成的位置不精確性不至于導(dǎo)致電壓測量的顯著分散以及伴隨于此的電流測量的顯著分散。最后應(yīng)當(dāng)指出，在所有前述電路裝置的情況下，第一片段61與第二片段62之間的整個導(dǎo)電連接4持久地將這些片段61和62導(dǎo)電地彼此連接。同樣應(yīng)當(dāng)指出，導(dǎo)電連接4不必一定包括上金屬化層6的片段。原則上，狹窄部40 也可以借助于一個或多個根據(jù)圖1IA至1 所闡述的導(dǎo)電連接裝置(接合線或接合帶88、焊劑層、粘接層或燒結(jié)層89、金屬片90)來實(shí)現(xiàn)。
圖15示出另一功率半導(dǎo)體模塊的俯視圖。該功率半導(dǎo)體模塊與根據(jù)圖14的功率半導(dǎo)體模塊的區(qū)別在于，設(shè)置有分別具有絕緣載體5、5’和5’’的三個單獨(dú)的電路載體8、 8’和8’ ’，以及在于功率半導(dǎo)體模塊1、2、1’、2’、1’ ’、2’ ’的數(shù)目。布置在上金屬化層6、6’、 6，，的同一第一或第三片段61、61，、61，，或63、63，、63，，上并且與其負(fù)載線路電并聯(lián)的所有功率半導(dǎo)體芯片分別通過虛線橢圓標(biāo)出，該虛線橢圓針對有關(guān)功率半導(dǎo)體芯片用附圖標(biāo)記 1、2、1，、2，、1，，以及 2，，標(biāo)出。該模塊總共具有三個半橋，其中每個半橋都具有相位輸出端P、P’和P’’，其中每個相位輸出端同時形成整個功率半導(dǎo)體模塊的主接線端子。三個半橋的供電通過功率半導(dǎo)體模塊的另外的主接線端子V+和V-來輸送并且通過上金屬化部6、6’和6’’的另外的片段連接到各個半橋上。主接線端子V+、V-、P、P’被實(shí)施成旋擰接線端子，而該模塊的所有其他電接線端子都借助于大量壓入接觸部104來實(shí)現(xiàn)，所述壓入接觸部104在其制造時被注入到殼體101 中，并且根據(jù)殼體框101被布置為環(huán)形地圍繞電路載體8、8’、8’，的整體分布。這些壓入接觸部例如可以氣密地壓入到例如包含用于模塊的控制和/或調(diào)節(jié)和/或監(jiān)視電子系統(tǒng)和/ 或保護(hù)電路的電路板的接觸孔中。此外，根據(jù)圖15的功率半導(dǎo)體模塊具有金屬接合板103，該接合板103完全或至少基本上由銅制成并且通過該接合板103可以將模塊中聚集的熱排出到冷卻體。為了將功率半導(dǎo)體模塊與這樣的冷卻體旋擰在一起，設(shè)置有安裝孔102。同樣如在根據(jù)圖14的功率半導(dǎo)體模塊中那樣，在根據(jù)圖15的功率半導(dǎo)體模塊中， 各個并聯(lián)電阻3、3’、3’ ’布置在被相同地成形的第二片段62、62’、62’，上，以及布相對于這些片段布置在不同位置處。在其上側(cè)，并聯(lián)電阻3、3’、3’’分別利用多個電并聯(lián)的接合線 81,81'和81，，連接到形成相位輸出端P、P，和P，’的主接線端子的腳區(qū)域。為此，從模塊外側(cè)可到達(dá)的主接線端子穿過殼體框101延伸到模塊的內(nèi)部空間，在那里，至少這些主接線端子的腳區(qū)域露出，并且因此對于接合線81、81，、81，，的聯(lián)合(Anbondimg)是可到達(dá)的。
權(quán)利要求
1.一種具有所裝配的電路載體(2)的電路裝置，包括具有上側(cè)(5a)的扁平絕緣載體(5)以及施加到該上側(cè)(5a)上的結(jié)構(gòu)化的金屬化層(6)；第一功率半導(dǎo)體芯片(1 )，該第一功率半導(dǎo)體芯片(1)布置在金屬化層(6)的第一片段(61)上并且具有第一下芯片負(fù)載接線端子(11)，該第一下芯片負(fù)載接線端子(11)與第一片段(61)導(dǎo)電地連接；并聯(lián)電阻(3)，該并聯(lián)電阻(3)布置在金屬化層(6)的第二片段(62)上并且具有下主接線端子(31)，該下主接線端子(31)與第二片段(62)導(dǎo)電地連接；其中在第一片段(61)與第二片段(62)之間構(gòu)造有導(dǎo)電連接(4)，該導(dǎo)電連接(4)包括構(gòu)造在第一片段與第二片段之間的狹窄部(40)，在電路裝置運(yùn)行時，在第一下芯片負(fù)載接線端子(11)與下主接線端子(31)之間流動的電流必然經(jīng)過該狹窄部(40)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路裝置，其中第一片段(61)和第二片段(62)是結(jié)構(gòu)化的金屬化層(6)的連續(xù)片段(65)的構(gòu)件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路裝置，其中狹窄部(40)處的連續(xù)片段(65)具有寬度 (b40)，該寬度(b40)小于第一下芯片負(fù)載接線端子(11)的最小寬度(bll)并且小于下主負(fù)載接線端子(31)的最小寬度(b31)，其中所述寬度(b40，bll, b31)分別與絕緣載體(5)的上側(cè)(5a)平行地被確定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路裝置，其中狹窄部(40)處的連續(xù)片段(65)的寬度(b40) 大于650 μ m0
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電路裝置，其中在連續(xù)片段(65)中引入狹長的第一槽 (51)，該第一槽(51)延伸直到狹窄部(40)并且以垂直于上側(cè)(5a)的方向(ν)在第一槽(51) 的整個長度(151)上完全穿透所述連續(xù)片段(65)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的電路裝置，其中能夠確定從第一片段(61)向第二片段(62)延伸并且與第一槽(51)相交的直線(gl，g2)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的電路裝置，其中不能夠確定從第一片段(61)向第二片段(62)延伸并且在此與狹窄部(40)相交的直線。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7之一所述的電路裝置，其中第一槽(51)沿著并聯(lián)電阻(3)的一側(cè)、兩側(cè)、三側(cè)或四側(cè)延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至8之一所述的電路裝置，其中第一槽(51)圍繞第二片段(62)延伸，使得狹窄部(40 )布置在第一槽(51)的兩個彼此相對的末端之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求4至8之一所述的電路裝置，其中將狹長的第二槽(52)引入到連續(xù)片段(65)中，該第二槽(52)延伸直到狹窄部(40)并且以垂直于上側(cè)(5a)的方向(ν)在第二槽(52)的整個長度(152)上完全穿透所述連續(xù)片段(65)。
11.根據(jù)權(quán)利要求2至10之一所述的電路裝置，其中導(dǎo)電連接(4)在第一片段(61)與第二片段(62)之間僅僅由連續(xù)片段(65)形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一所述的電路裝置，其中導(dǎo)電連接(4)包括至少一個導(dǎo)電元件(88，89，90)，其中每個導(dǎo)電元件(88，89，90)在狹窄部(40)的一側(cè)上被導(dǎo)電地施加到金屬化層(6)上并且在那里與第一片段(61) 導(dǎo)電地連接；以及在狹窄部(40)的另一側(cè)上被導(dǎo)電地施加到金屬化層(6)上并且在那里與第二片段 (62)導(dǎo)電地連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電路裝置，其中至少一個導(dǎo)電元件(41)被構(gòu)造成接合到金屬化層(6)上的接合線或扁平接合帶(88)；被施加到金屬化層(6)上的焊劑層(89)；被施加到金屬化層(6)上并且與該金屬化層(6)導(dǎo)電地焊接、粘接或燒結(jié)在一起的金屬片(89)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的電路裝置，具有第二功率半導(dǎo)體芯片(2)，該第二功率半導(dǎo)體芯片(2)被布置在金屬化層(6)的第三片段(63)上，其中第三片段(63)與第一片段(61)間隔開；具有第二下芯片負(fù)載接線端子(21)，該第二下芯片負(fù)載接線端子(21)與第三片段 (61)導(dǎo)電地連接；與第一功率半導(dǎo)體芯片(1)串聯(lián)成半橋。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的電路裝置，其中并聯(lián)電阻(3)具有寬度(b3)和大于該寬度(b3)的長度(13)；在第一片段(61)與第二片段(62)之間在狹窄部(40)處的整個導(dǎo)電連接(4)在至少一個截平面(E2，E3，E4)中具有圓直徑小于所述長度(13)的90%和/或大于650 μ m的截面。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的電路裝置，其中并聯(lián)電阻(3)具有摻雜的半導(dǎo)體本體(30)，下主接線端子(31)被施加到該半導(dǎo)體本體(30)上；以及上主接線端子(32)，該上主接線端子(32)在摻雜的半導(dǎo)體本體(30)的背向下主接線端子(31)那側(cè)被施加到半導(dǎo)體本體(30)上。
17.一種具有一個或至少兩個分別根據(jù)權(quán)利要求1至16之一構(gòu)造的電路裝置的功率半導(dǎo)體模塊，其中在至少兩個電路裝置的情況下成立的是，這些電路裝置在相應(yīng)的扁平絕緣載體和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)化的金屬化層方面被以如下尺寸相同地構(gòu)造，即使得并聯(lián)電阻(3，3’， 3’ ’)相對于相應(yīng)的第二片段(62，62’，62")被布置在不同位置處。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的功率半導(dǎo)體模塊，其中在至少兩個電路裝置的情況下成立的是，所述至少兩個電路裝置中的每個的絕緣載體(8)都被一體化構(gòu)造。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有并聯(lián)電阻的電路裝置。本發(fā)明涉及一種具有裝配有并聯(lián)電阻(3)的電路載體(2)的電路裝置。該裝置包括具有上側(cè)(5a)的扁平絕緣載體(5)以及施加到該上側(cè)(5a)上的結(jié)構(gòu)化的金屬化層(6)；第一功率半導(dǎo)體芯片(1)，其布置在金屬化層(6)的第一片段(61)上并且具有與第一片段(61)導(dǎo)電地連接的第一下芯片負(fù)載接線端子(11)。并聯(lián)電阻(3)布置在金屬化層(6)的第二片段(62)上并且具有與第二片段(62)導(dǎo)電連接的下主接線端子(31)。在第一片段(61)與第二片段(62)之間構(gòu)造有導(dǎo)電連接(4)，其包括構(gòu)造在第一片段與第二片段之間的狹窄部(40)，在電路裝置運(yùn)行時在第一下芯片負(fù)載接線端子(11)與下主接線端子(31)之間流動的電流必然經(jīng)過狹窄部(40)。
文檔編號G01R1/30GK102364345SQ201110167479
公開日2012年2月29日 申請日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月21日
發(fā)明者托本 M., 洪 T. 申請人:英飛凌科技股份有限公司