專利名稱：功率半導(dǎo)體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有外殼以及功率和控制連接器的功率半導(dǎo)體。
背景技術(shù)：
上述功率半導(dǎo)體，例如已知的IGBT (絕緣柵雙極晶體管)器件，應(yīng)用于例如不同的電氣工程領(lǐng)域，如電機的驅(qū)動控制器。由EP0513410B1和DE19646396C2已知一種功率半導(dǎo)體模塊，其均具有電絕緣基質(zhì)，上面設(shè)置有帶有功率半導(dǎo)體元器件的電路布線。該基質(zhì)構(gòu)成塑料外殼的基底，該塑料外殼包圍電路布線。半導(dǎo)體元器件的借助電路布線相連通的電氣功率連接器通過外殼向外延伸。為保護電路布線，外殼以澆鑄材料填充。外殼上的固定點用來擰緊帶有散熱器的模塊。
EP1976358B1描述了一種功率半導(dǎo)體，其具有由絕緣的陶制基質(zhì)構(gòu)成的承載板，該承載板構(gòu)成外殼的基底。該承載板的上面和底面上設(shè)有金屬層，其中上面的金屬層構(gòu)造得用來形成導(dǎo)電通路。借助該導(dǎo)電通路，功率半導(dǎo)體元器件與該半導(dǎo)體元器件的功率和控制連接器電連接。功率和控制連接器從外殼側(cè)面引出。功率半導(dǎo)體的功率和控制連接器被設(shè)置為表面安裝器件的連接器，該器件亦被稱為SMD (表面安裝器件)。該SMD器件被安裝在電路板上。為保持用于電氣驅(qū)動所需的絕緣距離，其用于在功率和控制連接器的位于外殼內(nèi)部的部段和承載板之間的電氣間隙和爬電距離，并用于在功率和控制連接器的位于外殼外部的部段和電路板之間的電氣間隙和爬電距離，功率和控制連接器被設(shè)置為，外殼內(nèi)部的連接器首先垂直于承載板伸出，然后穿過外殼外側(cè)向外，最后垂直伸向電路板。同時所有功率和控制連接器都具有相同的間隔。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于，提供一種改善了技術(shù)特性的功率半導(dǎo)體。根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)借助權(quán)利要求I中所述的特征得以解決。從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。根據(jù)本發(fā)明的功率半導(dǎo)體具有承載板，在該承載板上設(shè)有至少一個功率半導(dǎo)體元器件。該帶有至少一個功率半導(dǎo)體元器件的承載板至少部分被外殼包圍。借助該至少一個功率半導(dǎo)體元器件，功率和控制連接器電連接，并從外殼中引出。根據(jù)本發(fā)明的功率半導(dǎo)體的特征在于，功率連接器在外殼的一個側(cè)面上設(shè)置成一排，同時控制連接器在外殼的另一個側(cè)面上設(shè)置為一排，其中并排的功率連接器之間的距離大于并排的控制連接器之間的距離。由于外殼兩側(cè)上的功率和控制連接器的特殊布局，特別是在有高電壓和強電流的使用中產(chǎn)生改善了的電氣特性，因為與已知的功率半導(dǎo)體相t匕，用于電氣間隙和爬電距離的絕緣距離更大。在優(yōu)選的實施方案中，功率連接器具有大于控制連接器的橫截面，以便該功率半導(dǎo)體適用于接通強電流。
除功率和控制連接器的上述排列外，關(guān)鍵的電氣間隙和爬電距離通過連接器自身的特殊構(gòu)造來避免。在另一個優(yōu)選實施方案中，功率和控制連接器具有從外殼的側(cè)面伸出的第一部段、從第一部段延伸到電路板的第二部段和從第二部段側(cè)向向外伸出的第三部段。特別是各部段均圍成一個拐角，約計90°。承載板上可設(shè)置多個功率半導(dǎo)體元器件。特別優(yōu)選的實施方案為在承載板上設(shè)置兩個功率半導(dǎo)體元器件。同時該功率半導(dǎo)體元器件具有共同的設(shè)置在外殼的一面上的功率連接器，還具有分開的設(shè)置在外殼的另一面上的控制連接器。屬于第一個功率半導(dǎo)體元器件的控制連接器并排設(shè)置為外殼的第一個排，屬于第二個功率半導(dǎo)體元器件的控制連接器并排設(shè)置為第二個排。控制連接器的第一個排和第二個排之間的距離優(yōu)選大于第一個排和第二個排中相鄰的控制連接器之間的距離。借助該特殊的優(yōu)選布局，控制連接器被劃分為各組，其中每組連接器只分屬一個功率半導(dǎo)體。由此可以確保，不同組的控制連接器(它們在電勢方面可能彼此具有很大區(qū)別)以足夠的絕緣距離排列，而同一組中的控制連接器(它們在由電勢方面可能彼此區(qū)別很小)則更緊密并排設(shè)置?？刂七B接器第一個排和第二個排之間的距離可以等于或者小于相鄰控制連接器間的距離。功率半導(dǎo)體模塊是指何種元器件，對于本發(fā)明原則上并不重要。功率半導(dǎo)體模塊 可以是例如IGBT器件，也可以是MOSFET或者其他已知的功率半導(dǎo)體元器件。為在散熱器上實現(xiàn)安裝，載板面向散熱器的一面優(yōu)選與外殼齊平地封閉。


下面參照附圖詳細地說明了本發(fā)明的實施例。圖I示出根據(jù)本發(fā)明的功率半導(dǎo)體的實施例的后視透視圖；和圖2示出圖I所示功率半導(dǎo)體的俯視圖。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明的功率半導(dǎo)體元器件具有外殼1，該外殼特別由絕緣材料例如環(huán)氧化物材料構(gòu)成。但是，外殼I也可至少部分由金屬制成。圖I和圖2從不同視面示出功率半導(dǎo)體的外殼。由于功率半導(dǎo)體如此公知，所以附圖中不再描述功率半導(dǎo)體構(gòu)件及其外殼內(nèi)部的連通。在此實施例中，直角平面外殼的尺寸為25mmX23mmX5· 5mm。外殼I部分地包圍由一個絕緣的陶制基質(zhì)構(gòu)成的承載板2,其中承載板2形成外殼I的基底3。承載板2無論面向外殼的一面還是背向外殼的一面均被設(shè)置為帶有一個金屬層，其中面向外殼一面的金屬層按電路結(jié)構(gòu)上的具有一個同導(dǎo)電通路來構(gòu)型相匹配的電路排列的結(jié)構(gòu)。在該實施例中，該結(jié)構(gòu)化的金屬層上設(shè)置排列有兩個在本圖中未示出的功率半導(dǎo)體元器件，例如IGBT器件。這兩個功率半導(dǎo)體元器件可以借助結(jié)構(gòu)化的金屬層焊接到底面上。功率半導(dǎo)體元器件在上面通過未示出的連接線與同結(jié)構(gòu)化金屬層的導(dǎo)電通路電連接，其中連接線的末端分別焊接在功率半導(dǎo)體元器件和導(dǎo)電通路上。功率半導(dǎo)體將被安裝在一個未示出的散熱器上，其中外殼基底3平置在該散熱器上。兩個功率半導(dǎo)體模塊均具有功率連接器4、5、6和控制連接器7、8、9、10、11、12。在該實施例中，兩個功率半導(dǎo)體元器件的功率連接器4、5、6組接成三個共同的功率連接器，并從外殼I的側(cè)面引出。該兩個功率半導(dǎo)體元器件還分別具有三個分開的控制連接器7、8、9或10、11、12，同樣從外殼I中引出。 功率和控制連接器4至12被設(shè)置為扁腳型連接器，其被設(shè)置為表面安裝元器件的連接器、即SMD器件(表面安裝器件)的連接器。所有連接器均具有從外殼I側(cè)面向外伸出的第一部段A。在第一部段A上連接指向未示出的電路板的第二部段B，其與第一部段圍成約90°角。第二部段B轉(zhuǎn)入指向外部的第三部段C，其與第二部段B同樣圍成約90°角。各個連接器的第三部段被導(dǎo)電地連接到未示出的電路板上。功率及控制連接器4至12具有不同的橫截面，其中功率連接器4、5、6相對控制連接器7、8、9、10、11、12具有更大的橫截面。功率連接器4、5、6保持相同間隔a在外殼的縱向側(cè)面上排成一排，同時相鄰的控制連接器7、8、9、10、11、12以間隔b在外殼的另一個縱向側(cè)面上排成一排。相鄰的功率連接器4、5、6之間的距離a大于外側(cè)的控制連接器和外殼邊之間的距離。兩個功率半導(dǎo)體元器件的相鄰的控制連接器7、8、9、10、11、12形成第一組7、8、9和第二組10、11、12，它們以間隔c并排設(shè)置在外殼I的另一個縱向側(cè)面上，該間隔c大于一組中相鄰的控制連接器4、5、6之間的距離b。在此，間隔c等于間隔a或小于間隔a。不論是借助功率和控制連接器的 特殊排列，還是借助特殊構(gòu)造，均在高電壓和高電流下為電氣驅(qū)動提供足夠的電氣間隙和爬電距離，從而改善了半導(dǎo)體元器件的電氣特性。
權(quán)利要求
1.一種帶有承載板和外殼(I)的功率半導(dǎo)體，在該承載板上設(shè)置至少一個功率半導(dǎo)體元器件，該外殼至少部分圍繞帶有至少一個功率半導(dǎo)體元器件的承載板，其中該至少一個功率半導(dǎo)體元器件與功率和控制連接器(4至12)電連接，該連接器從外殼(I)中引出，其特征在于，功率連接器(4、5、6)在外殼(I) 一面上設(shè)置為一排，并且控制連接器(7、8、9、10、11、12)在外殼另一面上設(shè)置為一排，其中并排設(shè)置的功率連接器(4、5、6)之間的間隔(a)大于并排設(shè)置的控制連接器(7、8、9或10、11、12)之間的間隔(b)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率半導(dǎo)體，其特征在于，功率連接器(4、5、6)相對功率半導(dǎo)體元器件的控制連接器(7、8、9、10、11、12)具有更大的橫截面。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的功率半導(dǎo)體，其特征在于，功率連接器(4、5、6)和控制連接器(7、8、9、10、11、12)具有從外殼(I)中伸出第一部段(A)、從第一部段延伸到電路板的第二部段(B)以及從第二部段側(cè)向向外延伸的第三部段(C)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的功率半導(dǎo)體，其特征在于，在承載板上設(shè)置兩個功率半導(dǎo)體元器件，其中功率半導(dǎo)體元器件具有設(shè)置在外殼(I) 一面上的共同的功率連接器(4、5、6)，還具有分開的控制連接器(7、8、9、10、11、12)，其中歸屬于第一個功率半導(dǎo)體元器件的控制連接器(7、8、9)并排設(shè)置在外殼的另一面上的第一個排上，而歸屬于第二個功率半導(dǎo)體元器件的控制連接器(10、11、12)并排設(shè)置在外殼的另一面上的第二個排上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的功率半導(dǎo)體，其特征在于，控制連接器(7、8、9、10、11、12)的第一個排和第二個排之間的間隔(c)大于在第一個排和第二個排中的控制連接器(7、8、9或者10、11、12)之間的間隔(b)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的功率半導(dǎo)體，其特征在于，控制連接器(7、8、9、10、11、12)的第一個排和第二個排之間的間隔(C)大致等同于功率連接器之間的間隔(a)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項所述的功率半導(dǎo)體，其特征在于，至少一個功率半導(dǎo)體元器件為IGBT器件。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項所述的功率半導(dǎo)體，其特征在于，承載板的一面與外殼(I)齊平。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有承載板及功率和控制連接器的功率半導(dǎo)體。本發(fā)明的功率半導(dǎo)體具有承載板和外殼，在該承載板上設(shè)置至少一個功率半導(dǎo)體元器件，該外殼至少部分圍繞帶有至少一個功率半導(dǎo)體元器件的承載板。該功率半導(dǎo)體元器件與功率和控制連接器電連接，該連接器從外殼中引出。功率連接器在外殼一面上設(shè)置為一排，并且控制連接器在外殼另一面上設(shè)置為一排，其中并排設(shè)置的功率連接器之間的間隔大于并排設(shè)置的控制連接器之間的間隔。由于外殼兩側(cè)上的功率和控制連接器的特殊布局，特別是在有高電壓和強電流的使用中產(chǎn)生改善了的電氣特性，因為與已知的功率半導(dǎo)體相比，用于電氣間隙和爬電距離的絕緣距離更大。
文檔編號H01L25/07GK102790043SQ201210153450
公開日2012年11月21日 申請日期2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者安德斯·拉施克·恩德斯, 歐拉夫·茲施昌 申請人:Ixys半導(dǎo)體有限公司