專利名稱：功率半導(dǎo)體模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率電子學(xué)領(lǐng)域。尤其涉及如權(quán)利要求1前序部分的功率半導(dǎo)體模塊。
背景技術(shù)：
在高功率領(lǐng)域，應(yīng)用壓接技術(shù)制造功率半導(dǎo)體模塊。這些壓接模塊用作在高電壓達(dá)到1000KV、電流高達(dá)幾千安培的高功率開關(guān)。因?yàn)榻^緣柵雙極晶體管(IGBT)，正如它在今天壓接模塊內(nèi)應(yīng)用的那樣，只耐約幾千伏電壓，所以為了一只高壓開關(guān)，許多壓接模塊串聯(lián)成至少一疊層。包含高達(dá)幾打壓接模塊的該疊層使用約100KN的力壓緊在一起。
傳統(tǒng)的壓接模塊，如EP762,496描繪的那樣，通常具有許多彼此并排安排、并且第一主電極安裝在基板上的半導(dǎo)體芯片。半導(dǎo)體芯片的第二主電極通過許多接觸凸片接觸?；迮c第一主引線連接，而接觸凸片與第二主引線連接。主引線可能具有圓盤狀結(jié)構(gòu)，并且借助法蘭彼此連接。接觸凸片包含例如對(duì)單個(gè)芯片加壓的彈簧元件。
壓接模塊內(nèi)的各個(gè)半導(dǎo)體芯片形成為幾組，并且可以組合成所謂子模塊的單元。在這種情況下，半導(dǎo)體芯片彼此并聯(lián)，例如與一只IGBT和一只二極管芯片彼此連接成一個(gè)子模塊。
這樣的壓接模塊在具有申請(qǐng)?zhí)?1810539.5的未決的歐洲專利申請(qǐng)中描述過，并在圖1中概略地加以說明。該圖分為兩半，其中左半部分示出處于裝配前狀態(tài)的模塊的一半，而在右半部分示出以三模塊疊層形式安裝狀態(tài)的模塊的另一半。
在這種情況下，具有所述3個(gè)子模塊2的模塊壓緊在高熱和高電傳導(dǎo)的基板12上，該基板12可能是例如通過致冷體流過的冷卻板。
即使在裝配前狀態(tài)下，從上導(dǎo)入絕緣外殼5內(nèi)的子模塊2具有加在其上的彈簧壓力，并且緊壓到與絕緣外殼固定連接的蓋板11上。彈簧壓力由單個(gè)子模塊內(nèi)的彈簧元件所產(chǎn)生，并且傳送到第一主引線3。為了保證與基板12的可靠接觸，第二主引線4向下從絕緣外殼5伸出。
在裝配狀態(tài)，子模塊的第二主引線4借助給予基板和蓋板的接觸力壓入模塊外殼的內(nèi)部。這時(shí)，彈簧元件受到壓縮，所以作用在子模塊內(nèi)部半導(dǎo)體芯片電極上的接觸力上升。這時(shí)絕緣外殼確保彈簧元件不會(huì)太強(qiáng)地壓縮，所以接觸力不會(huì)變得太大。
帶有壓接模塊的疊層延伸達(dá)到幾米的長(zhǎng)度。為了在這樣的長(zhǎng)度上可以產(chǎn)生上述的壓力，必須采取耗費(fèi)的措施。因此，為了對(duì)于一給定的電壓能用較少的壓接模塊解決問題，希望在疊層內(nèi)增加單位長(zhǎng)度的最高截止電壓。
疊層高度，以及與此相應(yīng)的價(jià)格，可能通過提高單個(gè)壓接模塊的截止電壓得以降低。遺憾的是，應(yīng)用當(dāng)前的技術(shù)，上述的功率半導(dǎo)體芯片的最高截止電壓的提高幾乎是不可能的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供每單位結(jié)構(gòu)高度具有更高截止電壓的、本文開始所述類型的功率半導(dǎo)體模塊。
本目的可以根據(jù)本發(fā)明通過具有權(quán)利要求1特征的功率半導(dǎo)體模塊實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊在安排在彼此對(duì)置、基本平行的模塊主表面上的兩個(gè)導(dǎo)電主引線之間具有至少兩個(gè)子模塊。子模塊各具有安排在兩彼此對(duì)置、基本上平行的子模塊主表面之一上的兩個(gè)導(dǎo)電主引線。子模塊各包含至少一只半導(dǎo)體芯片，該芯片具有與子模塊的主引線導(dǎo)電連接的兩個(gè)主電極。子模塊彼此并排安排，并且其兩主表面之一壓緊在蓋板上。至少兩只子模塊電串聯(lián)。
與傳統(tǒng)的壓接模塊比較，通過兩只或多只彼此并排安排的子模塊的串聯(lián)可以使截止電壓加倍或上升幾倍。
因?yàn)閷?duì)于同一截止電壓要求較少的元件，尤其是較少的冷卻元件，所以減少了疊層的長(zhǎng)度和價(jià)格。
根據(jù)本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)高度只稍許大于傳統(tǒng)的壓接模塊。然而，附加的尺寸增加導(dǎo)致模塊的機(jī)械強(qiáng)度更佳，并且這尤其在長(zhǎng)的疊層中特別有利。
此外，對(duì)于相同或更高的截止電壓，與傳統(tǒng)的壓接模塊相比，也可能更佳地利用具有較低截止電壓的半導(dǎo)體芯片。因?yàn)榫哂幸话虢刂闺妷旱倪@樣的半導(dǎo)體芯片與具有完全的截止電壓的單個(gè)半導(dǎo)體芯片相比，產(chǎn)生的損耗更低，所以也可以通過應(yīng)用本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊降低具有相同尺寸的傳統(tǒng)疊層內(nèi)的損耗。
在功率半導(dǎo)體模塊的第一實(shí)施形式中，至少一個(gè)第一子模塊的第一主引線與蓋板導(dǎo)電連接。第一電絕緣層安排在至少一個(gè)第一子模塊的第二主引線和與蓋板對(duì)置的模塊主表面之間，并且第二電絕緣層安排在至少一個(gè)第二子模塊的第一主引線和蓋板之間。至少一個(gè)第二子模塊的第二主引線導(dǎo)電連接到模塊的第二主引線上。至少一個(gè)第一子模塊的第二主引線經(jīng)一連接線導(dǎo)電連接到至少一個(gè)第二子模塊的第一主引線。
子模塊串聯(lián)，所以具有IGBT的功率半導(dǎo)體模塊的截止電壓加倍。
在功率半導(dǎo)體模塊的第二實(shí)施例中，第一電絕緣層安排在至少一個(gè)第一子模塊的第一主引線和與蓋板對(duì)置的模塊主表面之間。至少一個(gè)第一子模塊的第一主引線經(jīng)第一連接線導(dǎo)電連接到蓋板。第二電絕緣層安排在至少一個(gè)第一子模塊的第二主引線和蓋板之間，以及在至少一個(gè)第二子模塊的第一主引線和蓋板之間。至少一個(gè)第二子模塊的第二主引線導(dǎo)電連接到模塊的第二主引線。至少一個(gè)第一子模塊的第二主引線經(jīng)第二連接線導(dǎo)電連接到至少一個(gè)第二子模塊的第一主引線。
在模塊中采取相同的對(duì)準(zhǔn)調(diào)整，子模塊背對(duì)背串聯(lián)。由此，應(yīng)用IGBT半導(dǎo)體可以得到可關(guān)斷并可例如在矩陣變流器內(nèi)用作交流開關(guān)器的四象限功率半導(dǎo)體。
在相關(guān)的從屬權(quán)利要求內(nèi)給出了其它實(shí)施例和優(yōu)點(diǎn)。


參考實(shí)施形式和相關(guān)的附圖，本發(fā)明更加詳細(xì)說明如下，即圖1示出通過現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體模塊的斷面，圖的左側(cè)為裝配前狀態(tài)，圖的右側(cè)為裝配狀態(tài)。
圖2示出通過具有兩串聯(lián)子模塊的本發(fā)明的功率半導(dǎo)體第一實(shí)施形式的斷面，和圖3示出通過具有兩背對(duì)背串聯(lián)的子模塊的圖2所示的功率半導(dǎo)體模塊的斷面，和圖4示出圖2所示功率半導(dǎo)體模塊的概略圖，圖5示出圖3所示功率半導(dǎo)體模塊的概略圖，和圖6示出在安裝時(shí)通過圖3所示半導(dǎo)體模塊的斷面。
在附圖中使用的參考符號(hào)及其意義以參考符號(hào)表的形式綜合列出。原則上相同的部件在圖中使用相同的參考符號(hào)。
具體實(shí)施例方式
圖2和圖3示出本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊的兩實(shí)施形式。模塊具有導(dǎo)電蓋板11，與蓋板合理連接的電絕緣外殼5和許多子模塊21和22。
蓋板11由電和熱高傳導(dǎo)性金屬制造，例如，銅或鋁。它形成模塊的第一主導(dǎo)電引線E21，例如以疊層形式電連接到處于其上的模塊的主引線。
外殼5由能夠承受機(jī)械和熱負(fù)載的電絕緣材料(例如環(huán)氧樹脂)制造。外殼具有側(cè)壁區(qū)，它承受在壓接疊層內(nèi)的模塊上經(jīng)受的大部分壓力，以及具有底座區(qū)。外殼的蓋板和底座區(qū)形成模塊的兩個(gè)對(duì)置的，基本上平行的主表面。在底座區(qū)，開口51插入外殼內(nèi)，通過該開口，模塊的第二主引線C22從外殼引出。
兩只公知的功率半導(dǎo)體子模塊21和22在模塊內(nèi)彼此并列安排。通常如圖1所示，子模塊具有許多半導(dǎo)體芯片，這些芯片與第一主電極(陽極、發(fā)射極)在底板上彼此并列安排，并且彼此并聯(lián)。半導(dǎo)體芯片的第二主電極(陰極，集電極)通過接觸片接觸。接觸片連接到第一主引線3，底板連接到第二主引線4。主引線可以具有圓盤形式，可以通過法蘭彼此連接。接觸片可以具有例如壓在單個(gè)芯片上的彈簧元件。為了實(shí)現(xiàn)接觸，半導(dǎo)體芯片的其它引線(控制/柵極引線)可以在側(cè)邊，或在主引線3或4的側(cè)邊之一從子模塊引出。
兩個(gè)子模塊壓入在模塊兩主面之間，尤其是在蓋板11和未示出的從底面通向模塊的底板之間。底板，例如以冷卻液通過的冷卻板的形式，是電和熱高傳導(dǎo)性的。
模塊在側(cè)邊具有從模塊外殼引出的引線，并且取決于功率半導(dǎo)體類型，這些引線是柵極引線G21和G22，以及與子模塊的相應(yīng)主引線連接的引線E21和C21/E22。
根據(jù)圖2所示的本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊的第一實(shí)施形式，第一子模塊21的第一主引線3直接處在模塊的蓋板11上，并與其導(dǎo)電連接。第一子模塊21的第二主引線4處于絕緣支撐板6上，該板6主要由電絕緣和高熱傳導(dǎo)材料層61構(gòu)成。絕緣支撐板以有利方式包含一個(gè)陶瓷襯底，并具有在兩側(cè)通過銅薄層包圍的陶瓷層。銅薄層保證好的熱接觸，并且有助于板的牢固性。
第二子模塊22的第一主引線3也處于模塊的蓋板11上，但是通過由電絕緣和高熱傳導(dǎo)材料構(gòu)成的層62與其電絕緣。第二子模塊22的第二主引線4在外殼5的底座區(qū)開口51之一內(nèi)這樣安排，使得在模塊安裝在底板或冷卻板上時(shí)，第二主引線4形成模塊C22的第二主引線，并且與絕緣支撐板6一起形成與蓋板11對(duì)置的模塊主表面。
絕緣支撐板6和第二子模塊22在開孔內(nèi)這樣安排，使得它們可以移動(dòng)。如果模塊安裝在底板或冷卻板上，并且具有以相應(yīng)方式加到其上的壓力，絕緣支撐板6和第二子模塊22便壓入模塊外殼的內(nèi)部，并且緊壓住蓋板。移動(dòng)范圍受限于絕緣外殼，尤其是壁區(qū)。在開口區(qū)提供防護(hù)裝置，所以在模塊未安排在底板或冷卻板上時(shí)，絕緣支撐板6和子模塊22不會(huì)從模塊外殼落下。例如，防護(hù)裝置可能是安裝到外殼的制動(dòng)器，并且，合適地限制絕緣支撐板和子模塊的移動(dòng)自由。
如圖2所示的本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊的第一實(shí)施形式的兩個(gè)子模塊電連接，以便形成串聯(lián)電路。子模塊，例如各自裝配一只或多只IGBT，以及并行的空轉(zhuǎn)二極管，所以這導(dǎo)致具有圖4所示的電路的模塊。
通過絕緣層各與模塊的相鄰主表面分離的子模塊的兩個(gè)主電極，即第一子模塊21的第二主電極4和第二子模塊22的第一主電極3彼此電連接。
第一導(dǎo)電連接層71安排在第一子模塊21的絕緣層71和第二主引線4之間的絕緣支撐板6上。例如，這是如上所述的在陶瓷襯底上的銅薄層，或者是加在該銅層上的其它金屬層。子模塊21的第二主引線或者是與連接層71相連，例如通過焊接或借助于低溫膠接(LTB)手段，或經(jīng)導(dǎo)熱膏層和合適的接觸壓力連接。
在對(duì)置一側(cè)，在第二子模塊22的第一主引線3的區(qū)域，第二導(dǎo)電連接層72安排在子模塊的絕緣層62和主引線3之間。
兩連接層71和72經(jīng)一連接元件8彼此導(dǎo)電連接。連接元件8例如類似于兩子模塊21和22的構(gòu)成，并且具有一底板以及具有彈簧元件的一個(gè)或多個(gè)接觸片。這允許以與相應(yīng)接觸表面之間的子模塊同樣的方式使連接元件8受到壓縮。通常不包含任何電子元件的接觸元件8也可以被具有半導(dǎo)體芯片的傳統(tǒng)的子模塊或其它電子元件所取代。連接元件8以與第一子模塊類似的方式安排或固定在絕緣支撐板上。
在絕緣支撐板6的邊緣區(qū)提供了由電絕緣材料構(gòu)成的突出部分63。這些突出部分一方面與外殼部件50上的制動(dòng)器共同作用，另一方面它們防止沿著相鄰的外殼部分的蠕變電流(漏電)或跳火。此外，與安排在第一子模塊21和連接元件8之間的定位元件64一起，它們確保子模塊21和連接元件8準(zhǔn)確對(duì)絕緣支撐板6和其余模塊。
在發(fā)射極一側(cè)，即在第一主引線3的區(qū)域內(nèi)，控制引線安置在子模塊21和22上。在子模塊內(nèi)部，這些引線連接到半導(dǎo)體芯片相應(yīng)的控制極。這些控制引線G21和G22借助連接線從模塊外殼引出，其中，與第一子模塊的發(fā)射極引線E21或組合引線C21/E22一起，它們可以與第一子模塊的集電極引線和第二子模塊的發(fā)射極引線接觸，后面這些引線也可以用連接線從外殼引出。
在導(dǎo)通狀態(tài)，從模塊的第二主引線到第二子模塊22的集電極引線C22的電流通過第二子模塊經(jīng)第二子模塊的發(fā)射極引線E22，第二連接層72，連接元件8，第一連接層71和第一子模塊21的集電極引線C21通過第一子模塊到達(dá)子模塊的第一主引線，蓋板11，和第一子模塊的發(fā)射極引線C21。
在截止?fàn)顟B(tài)，分別有截止電壓的一半降落在兩個(gè)子模塊的每一個(gè)上。
在如圖3所示的本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊的第二實(shí)施形式中，兩個(gè)子模塊電連接，形成背對(duì)背串聯(lián)。這意味著，第一子模塊21經(jīng)第二主引線4連接到蓋板，并且連接到模塊的第一主引線，第一子模塊3的第一主引線3連接到第二子模塊22的第一主引線3上。如果再次裝配了IGBT和并聯(lián)空轉(zhuǎn)二極管，這便導(dǎo)致具有圖5所示的模塊電路方案。
當(dāng)準(zhǔn)確地按照第一實(shí)施例同一方式安排和電連接第二子模塊22時(shí)，則在第二實(shí)施形式內(nèi)的第一子模塊21顯然地按照同一方式安排，但按照相反極性電連接。
雖然第一子模塊21的第一主引線3再次處于模塊的蓋板11上，然而并非與其導(dǎo)電連接。在子模塊的主引線和蓋板之間安排絕緣層62。這是安排在第二子模塊22和蓋板11之間的加長(zhǎng)的絕緣層62。兩子模塊的兩第一主引線3經(jīng)連接層7 2彼此電連接。在這種情況下，連接層安排在主引線和絕緣層62之間。
第一子模塊21的第二主引線4再次處在絕緣支撐板6上。第一子模塊的第二主引線4經(jīng)連接元件8和安排在絕緣支撐板6上的連接層61電連接到蓋板11上。在所述的有利的實(shí)施形式中，連接元件8經(jīng)絕緣層62和連接層72上的中央孔引到蓋板11上。
因?yàn)樽幽K21和22兩者都有相同的結(jié)構(gòu)高度，所以在第二子模塊22的第一主引線3范圍內(nèi)，連接層72具有比在第一子模塊21的第一主引線范圍內(nèi)更大厚度，相差約為包括其上任何的連接層71在內(nèi)的絕緣支撐板6的厚度。
因此，在每一種情況下集電極—發(fā)射極電流從模塊C21和C22的兩個(gè)主引線要末經(jīng)連接層71和第一子模塊21的第二主引線4流過連接元件8，和流過第一子模塊21到第一子模塊的第一主引線3和發(fā)射極引線E21，要末流過第二子模塊22到相應(yīng)的發(fā)射極引線E22。借助連接層72彼此導(dǎo)電連接的發(fā)射極引線E21和E22從模塊外殼引出，以便經(jīng)連接線與相應(yīng)的控制引線G21和G21一起進(jìn)行外部接觸，也可以只用兩條發(fā)射極引線之一從外殼引出，以取代兩條發(fā)射極引線。
在圖2和圖3所示的說明中，從外殼引出的兩子模塊的兩引線的每一條安排在模塊的相反側(cè)。在本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊的有利的實(shí)施形式中，所有引線都安排在模塊的一側(cè)，所以它容易經(jīng)該引線與模塊外部接觸。為此目的，連接線以合適方式引入到模塊外殼內(nèi)的一側(cè)。
在本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊的極其有益的實(shí)施形式中，連接線應(yīng)用絕緣材料與第二連接層72和蓋板11一起封裝起來，以便形成蓋單元10。電絕緣材料是有利地高導(dǎo)熱性的，可耐溫度達(dá)160℃，耐壓力達(dá)30巴，耐蠕變，可以進(jìn)行沒有任何氣孔的澆鑄，并且具有與銅匹配的膨脹系數(shù)。組合了這些特性的一種材料，例如是環(huán)氧樹脂。為了產(chǎn)生蓋單元，環(huán)氧樹脂要末圍繞導(dǎo)電部件以合適形狀澆鑄，要末通過噴霧法沉積。
圖6的說明示出了在安裝期間，本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊的單個(gè)元件是如何裝配的。
在安裝的第一步，絕緣支撐板6嵌入到提供開口51的外殼內(nèi)。絕緣支撐板6通過在開口區(qū)51內(nèi)的外殼部分50的制動(dòng)器而保持住。絕緣端63安裝在絕緣板6上的邊緣區(qū)，正如從圖所看到的，與在外殼部件50上的相應(yīng)的制動(dòng)器相互合作。
在隨后的步驟，子模塊21和22以及連接元件8引入外殼。第一子模塊1和連接元件8安裝在絕緣支撐板6上，而第二子模塊22嵌入為此目的提供的開口51內(nèi)。第二子模塊22也借助于在外殼部件50上的合適制動(dòng)器防止脫落。定位元件64安排在絕緣支撐板6上，用于第一子模塊21和連接元件8在絕緣支撐板6上的準(zhǔn)確定位。絕緣端也用于定位。
另外，第一子模塊21和連接元件8安裝在絕緣支撐板6上，如果需要，是在絕緣支撐板被放入外殼內(nèi)之前安裝在其上。
在其它的安裝步驟中，蓋單元10放置在外殼上。由于副模板的準(zhǔn)確定位，被集成在蓋單元內(nèi)的連接層和連接引線接到子模塊相應(yīng)的接觸連接線上。在外殼蓋上的接觸力保證加到子模塊的壓接接觸連接必須的接觸力。為了改善電和熱過渡，可以在壓接接觸表面之間加相應(yīng)的導(dǎo)熱性膏。
前述的半導(dǎo)體芯片的串聯(lián)電路或背對(duì)背串聯(lián)電路也可能通過子模塊相應(yīng)的倒置(反轉(zhuǎn))或通過安排在子模塊內(nèi)的半導(dǎo)體芯片的倒置來實(shí)現(xiàn)。例如，根據(jù)圖5所示的背對(duì)背電路，可借助上述第一實(shí)施形式內(nèi)的倒置的第一模塊(倒裝子模塊)來產(chǎn)生。因此，簡(jiǎn)單地通過相應(yīng)的子模塊與外殼一起倒置，可以產(chǎn)生具有上升的截止電壓的開關(guān)以及上述的交流開關(guān)。
按照本發(fā)明的目的，串聯(lián)電路的一般觀念也含蓋彼此串聯(lián)的相反極性的兩元件(背對(duì)背串聯(lián)電路)。
參考符號(hào)清單1功率半導(dǎo)體模塊，10蓋單元，11蓋板，2，21，22子模塊，3，4主引線，5，50絕緣外殼，51，52開口，6絕緣支撐板，61，62絕緣層，63絕緣端，64定位元件，71，72連接層，8連接元件，C，C21，C22集電極引線，E，E21，E22發(fā)射極引線，G，G21，G22柵極引線。
權(quán)利要求
1.功率半導(dǎo)體模塊，包含—在相互對(duì)置且基本上平行的模塊主表面上安排的兩導(dǎo)電主引線，其中兩主引線的第一引線以導(dǎo)電蓋板(11)的形式構(gòu)成，—連接到蓋板并安排在兩主引線之間的電絕緣外殼(5)，以及—至少兩個(gè)子模塊(2，21，22)，其中子模塊—具有兩條導(dǎo)電主引線(3，4)，它們安排在子模塊的兩個(gè)相互對(duì)置且基本上平行的模塊主表面之一上，—各包含至少一只半導(dǎo)體芯片，該芯片具有導(dǎo)電連接到子模塊的主引線(3，4)上的兩個(gè)主電極，—彼此并排安排，通過施加的壓力以其兩主表面之一壓緊到蓋板(11)上，其特征為，至少兩只子模塊(21，22)電串聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征為，—串聯(lián)的子模塊(21，22)經(jīng)各一條主引線(3，4)和一條連接線(71，72，8)彼此導(dǎo)電連接，以及—電絕緣層(61，62)安排在子模塊(21，22)的彼此連接的主引線(3，4)和模塊的各主表面之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征為，—至少第一子模塊(21)的第一主引線(3，4)導(dǎo)電連接到蓋板(11)上，—第一電絕緣層(61)安排在至少一個(gè)第一子模塊(21)的第二主引線(4，3)和與蓋板(11)對(duì)置的模塊主表面之間，—第二電絕緣層(62)安排在至少一個(gè)第二子模塊(22)的第一主引線(3)和蓋板(11)之間，—至少一個(gè)第二子模塊(22)的第二主引線(4)導(dǎo)電連接到模塊的第二主引線上，以及—至少一個(gè)第一子模塊(21)的第二主引線(4，3)經(jīng)一連接線(71，72，8)導(dǎo)電連接到至少一個(gè)第二子模塊(22)的第一主引線(3)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征為，—所述連接線包含—安排在至少一個(gè)第一子模塊(21)的第二主引線(3，4)和第一絕緣層(61)之間的第一導(dǎo)電連接層(71)，—安排在至少一個(gè)第二子模塊(22)的第一主引線(3)和第二絕緣層(62)之間的第二導(dǎo)電連接層(72)，以及—導(dǎo)電連接第一連接層(71)到第二連接層(72)的連接元件(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征為，—第一電絕緣層(61)安排在至少一個(gè)第一子模塊(21)的第一主引線(3，4)和與蓋板(11)對(duì)置的模塊主表面之間，—至少一個(gè)第一子模塊(21)的第一主引線(3，4)經(jīng)第一連接線(71，8)導(dǎo)電連接到蓋板(11)，—第二電絕緣層(62)安排在至少一個(gè)第一子模塊(21)的第二主引線(4，3)和蓋板(11)之間以及安排在至少一個(gè)第二子模塊(22)的第一主引線(3)和蓋板(11)之間，—至少一個(gè)第二子模塊(22)的第二主引線(4)導(dǎo)電連接到模塊的第二主引線上，以及—至少一個(gè)第一子模塊(21)的第二主引線(4，3)經(jīng)第二連接線(72)導(dǎo)電連接到至少一個(gè)第二子模塊(22)的第一主引線(3)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征為，—所述第一連接線包含—安排在至少一個(gè)第一子模塊(21)的第一主引線(3，4)和第一絕緣層(61)之間的第一導(dǎo)電連接層(71)，—導(dǎo)電連接第一連接層(71)到蓋板(11)的連接元件(8)，以及—所述第二連接線包含—安排在至少一個(gè)第一子模塊(21)的第二主引線(4，3)和第二絕緣層(62)之間，以及安排在至少一個(gè)第二子模塊(22)的第一主引線(3)和第二絕緣層(62)之間的第二導(dǎo)電連接層(72)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征為，—在第二連接層(72)和第二絕緣層(61)內(nèi)裝入開口，—用于連接第一連接層(71)到蓋板(11)的連接元件(8)通過開口引出。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征為，—第二連接層(72)在至少一個(gè)第二子模塊(22)的第一主引線(3)和第二絕緣層(62)之間的區(qū)域內(nèi)具有比在至少一個(gè)第一子模塊(21)的第二主引線(4，3)和第二絕緣層(62)之間的區(qū)域更大的厚度，其相差尤其為第一絕緣層(61)的厚度和第一連接層(71)的厚度之和。
9.根據(jù)權(quán)利要求3~8之一所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征為，—第一絕緣層(62)為絕緣支撐板(6)的一部分，—在與蓋板(11)對(duì)置的模塊主表面區(qū)向外殼(5)放入至少一個(gè)開口(51)，—絕緣支撐板(6)安排在該開口(51)內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征為，絕緣支撐板(6)能以對(duì)蓋板(11)呈直角移動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征為，在開口(51)區(qū)安排用于限制絕緣支撐板(6)的移動(dòng)范圍的裝置，尤其在外殼(5)上和/或在第一絕緣層(62)上安排制動(dòng)器。
12.根據(jù)權(quán)利要求1~11之一所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征為，—為了與連接引線接觸，子模塊的主引線(3，4)和/或其它引線(G21，G22)從模塊外殼(5)引出。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征為，—蓋板(11)，連接引線，安排在子模塊和蓋板之間的絕緣層(62)和安排在子模塊和蓋板之間的連接層(72)是以預(yù)制的蓋單元(10)的形式構(gòu)成。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征為，—蓋板(11)，連接引線和安排在子模塊和蓋板之間的連接層(72)用電絕緣材料澆鑄而成。
全文摘要
功率半導(dǎo)體模塊(1)包含外殼(5),蓋板(11)和至少兩個(gè)子模塊(21,22)。子模塊(21,22)各包含至少一只半導(dǎo)體芯片,該芯片具有導(dǎo)電連接到子模塊的主引線(3,4)的兩主電極。子模塊(21,22)彼此并排安排,并且其兩主表面之一壓緊到模塊的蓋板(11)上。子模塊電串聯(lián)。通過彼此并排安排的子模塊的串聯(lián),模塊的最高截止電壓加倍。這降低了用于高壓開關(guān)的疊層長(zhǎng)度和價(jià)格,因?yàn)閷?duì)同一截止電壓而言,要求更少的元件,尤其是要求更少的模塊和冷卻元件。
文檔編號(hào)H01L25/10GK1423330SQ0215404
公開日2003年6月11日 申請(qǐng)日期2002年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月6日
發(fā)明者B·比倫加, F·滋維克, S·林德, P·厄恩 申請(qǐng)人:Abb研究有限公司