專利名稱：半導(dǎo)體模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體模塊。
背景技術(shù)：
在由現(xiàn)有技術(shù)公知的半導(dǎo)體模塊中，半導(dǎo)體開關(guān)和二極管布置在襯底上并且借助于襯底的導(dǎo)體層、焊線和/或膜層相互導(dǎo)電地連接。半導(dǎo)體開關(guān)在此通常以晶體管，例如絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)或金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)的形式存在。布置在襯底上的半導(dǎo)體開關(guān)和二極管在此通常與單個(gè)或多個(gè)所謂的半橋電路互連，這些半橋電路通常用于電壓和電流的整流和逆變。由DE 103 55 925 Al公知了如下功率半導(dǎo)體模塊，其中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件借助于膜復(fù)合物相互電連接。由DE 10 2009 001 919 Al公知了半導(dǎo)體電容器。在二極管、半導(dǎo)體開關(guān)與必要時(shí)另外的元件之間的電連接具有如下寄生電感，其在半導(dǎo)體開關(guān)斷開時(shí)導(dǎo)致過壓。為了減少該過壓，一個(gè)半橋電路或多個(gè)半橋電路與電容器導(dǎo)電地連接，專業(yè)上該電容器也被稱為所謂的緩沖電容器。此外為了最小化過壓，一個(gè)半橋電路或多個(gè)半橋電路的特別低電感的結(jié)構(gòu)以及電容器與一個(gè)半橋電路或多個(gè)半橋電路的特別低電感的電連接是值得期待的。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的任務(wù)是提出一種具有至少一個(gè)電容器和至少一個(gè)電橋電路的半導(dǎo)體模塊，該半導(dǎo)體模塊具有特別低電感的結(jié)構(gòu)。該任務(wù)通過一種具有襯底和電容器的半導(dǎo)體模塊來解決，其中，襯底具有絕緣材料體和布置在該絕緣材料體上的導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層，其中，第一和第二半導(dǎo)體開關(guān)以及第一和第二二極管布置在結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層上并且與該結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層連接，其中，半導(dǎo)體模塊具有膜復(fù)合物，其具有第一和第二金屬膜層以及布置在第一與第二金屬膜層之間的電絕緣膜層，其中，金屬膜層中的至少一個(gè)是結(jié)構(gòu)化的，其中，第一半導(dǎo)體開關(guān)和第二二極管與膜復(fù)合物連接，其中，電容器的第一電接口與膜復(fù)合物連接，而電容器的第二電接口與襯底的結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層導(dǎo)電地連接，其中，第一半導(dǎo)體開關(guān)的集電極與第一二極管的陰極并且與電容器的第二電接口導(dǎo)電地連接，并且第一半導(dǎo)體開關(guān)的發(fā)射極與第二半導(dǎo)體開關(guān)的集電極、第一二極管的陽極和第二二極管的陰極導(dǎo)電地連接，并且第二半導(dǎo)體開關(guān)的發(fā)射極與第二二極管的陽極并且與電容器的第一電接口導(dǎo)電地連接。本實(shí)用新型具有優(yōu)點(diǎn)的構(gòu)造方案將在下文中做進(jìn)一步介紹。如下證明是具有優(yōu)點(diǎn)的，即，電容當(dāng)電容器的第二電接口與襯底的結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層導(dǎo)電地連接，其方式為:電容器的第二接口與結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層連接。由此可以實(shí)現(xiàn)特別緊湊的半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)。此外如下證明是具有優(yōu)點(diǎn)的，即，電容當(dāng)電容器的第二電接口與襯底的結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層導(dǎo)電地連接，其方式為:電容器的第二電接口與第二金屬膜層連接，而第二金屬膜層與結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層連接，其中，電容器布置在第一與第二金屬膜層之間，因?yàn)橛纱丝梢詫?shí)現(xiàn)電容器的可變的布置和半導(dǎo)體模塊的靈活的結(jié)構(gòu)。此外如下證明是具有優(yōu)點(diǎn)的，即，第二二極管和第一半導(dǎo)體開關(guān)沿著第一線布置在結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層上，而第二半導(dǎo)體開關(guān)和第一二極管沿著第二線布置在結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層上，其中，第一線平行于第二線分布或者相對(duì)于第二線呈角度α分布，其中，第一和第二半導(dǎo)體開關(guān)彼此成對(duì)角線地布置在結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層上，其中，第一和第二二極管彼此成對(duì)角線地布置在結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層上。由此實(shí)現(xiàn)了特別低電感的半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)。此外如下證明是具有優(yōu)點(diǎn)的，S卩，電容器沿著第一線布置，因?yàn)橥ㄟ^電容器的這種布置實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體模塊的特別低電感的結(jié)構(gòu)。此外如證明是具有優(yōu)點(diǎn)的，S卩，電容器具有集成在電容器中的電阻，因?yàn)橥ㄟ^該電阻可以快速地減小過壓振蕩。此外如下證明是具有優(yōu)點(diǎn)的，S卩，電容器具有在InF至IOOOnF范圍內(nèi)或在0.1mF至IOOmF范圍內(nèi)的電容。當(dāng)電容器用作緩沖電容器時(shí)，電容器優(yōu)選具有在InF至IOOOnF范圍內(nèi)的電容。當(dāng)電容器用作中間電路電容器時(shí)，電容器優(yōu)選具有在0.1mF至IOOmF范圍內(nèi)的電容。此外如下證明是具有優(yōu)點(diǎn)的，即，電容器以半導(dǎo)體電容器的形式存在，因?yàn)橛谑菍?shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體模塊的特別低電感的結(jié)構(gòu)。但是顯然地，電容器可以以其它電容器類型，例如薄膜電容器或陶瓷電容器的形式存在。此外如下證明是具有優(yōu)點(diǎn)的，S卩，第二半導(dǎo)體開關(guān)和第一二極管與膜復(fù)合物連接，因?yàn)橛纱藢?shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體模塊的特別低電感的結(jié)構(gòu)。此外如下證 明是具有優(yōu)點(diǎn)的，S卩，半導(dǎo)體模塊具有另外的電容器，其中，另外的電容器的第一電接口與膜復(fù)合物連接，而另外的電容器的第二電接口與襯底的結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層導(dǎo)電地連接。由此實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體模塊的特別緊湊的結(jié)構(gòu)。此外如下證明是具有優(yōu)點(diǎn)的，即，另外的電容器的第二電接口與襯底的結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層導(dǎo)電地連接，其方式為:另外的電容器的第二接口與結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層連接。由此實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體模塊的特別緊湊的結(jié)構(gòu)。此外如下證明是具有優(yōu)點(diǎn)的，即，另外的電容器的第二電接口與襯底的結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層導(dǎo)電地連接，其方式為:另外的電容器的第二電接口與第二金屬膜層連接，而第二金屬膜層與結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層連接，其中，另外的電容器布置在第一與第二金屬膜層之間，因?yàn)橛纱藢?shí)現(xiàn)了另外的電容器的可變的布置。此外如下證明是具有優(yōu)點(diǎn)的，S卩，第二二極管和第一半導(dǎo)體開關(guān)沿著第一線布置在結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層上，而第二半導(dǎo)體開關(guān)和第一二極管沿著第二線布置在結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層上，其中，第一線平行于第二線分布或者相對(duì)于第二線呈角度α分布，其中，第一和第二半導(dǎo)體開關(guān)彼此成對(duì)角線地布置在結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層上，其中，第一和第二二極管彼此成對(duì)角線地布置在結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層上，其中，另外的電容器沿著第二線布置。由此實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體模塊的特別低電感的結(jié)構(gòu)。此外如下證明是具有優(yōu)點(diǎn)的，S卩，另外的電容器具有集成在另外的電容器中的電阻，因?yàn)橥ㄟ^該電阻可以快速地減小過壓振蕩。[0022]此外如下證明是具有優(yōu)點(diǎn)的，S卩，另外的電容器具有在InF至IOOOnF范圍內(nèi)或在0.1mF至IOOmF范圍內(nèi)的電容。當(dāng)另外的電容器用作緩沖電容器時(shí)，另外的電容器優(yōu)選具有在InF至IOOOnF范圍內(nèi)的電容。當(dāng)另外的電容器用作中間電路電容器時(shí)，另外的電容器優(yōu)選具有在0.1mF至IOOmF范圍內(nèi)的電容。此外如下證明是具有優(yōu)點(diǎn)的，S卩，另外的電容器以半導(dǎo)體電容器的形式存在，因?yàn)橛谑菍?shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體模塊的特別低電感的結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型的實(shí)施例在附圖中示出并且在下面詳細(xì)闡述。其中:圖1示出當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體開關(guān)接通時(shí)，依據(jù)本實(shí)用新型的半導(dǎo)體模塊和流過該半導(dǎo)體模塊的電流的電路圖，圖2示出當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體開關(guān)剛剛斷開并且電流流過第二二極管時(shí)，依據(jù)本實(shí)用新型的半導(dǎo)體模塊和流過該半導(dǎo)體模塊的電流的電路圖，圖3示出當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體開關(guān)接通時(shí)，依據(jù)本實(shí)用新型的半導(dǎo)體模塊沿著半導(dǎo)體模塊的第一線分布的示意性剖面圖，以及流過該半導(dǎo)體模塊的電流走向的圖示，圖4示出當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體開關(guān)接通時(shí)，從上面看依據(jù)本實(shí)用新型的半導(dǎo)體模塊的示意圖，以及流過該半導(dǎo)體模塊的電流走向的圖示，圖5示出當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體開關(guān)剛剛斷開并且電流流過第二二極管時(shí)，依據(jù)本實(shí)用新型的半導(dǎo)體模塊沿著半導(dǎo)體模塊的第二線分布的示意性剖面圖，以及流過該半導(dǎo)體模塊的電流走向的圖示，圖6示出當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體開關(guān)剛剛斷開并且電流流過第二二極管時(shí)，從上面看依據(jù)本實(shí)用新型的半導(dǎo)體模塊的示意圖，以及流過該半導(dǎo)體模塊的電流走向的圖示，圖7示出依據(jù)本實(shí)用新型的半導(dǎo)體模塊的另外的構(gòu)造方案，圖8示出依據(jù)本實(shí)用新型的半導(dǎo)體模塊的另外的構(gòu)造方案，圖9示出依據(jù)本實(shí)用新型的半導(dǎo)體模塊沿著半導(dǎo)體模塊的第二線分布的示意性剖面圖，以及圖10示出依據(jù)本實(shí)用新型的半導(dǎo)體模塊的另外的構(gòu)造方案。
具體實(shí)施方式
在圖1中示出了當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體開關(guān)Tl接通時(shí)，依據(jù)本實(shí)用新型的半導(dǎo)體模塊I和流過該半導(dǎo)體模塊I的電流的電路圖。在此，在圖1中電流走向以箭頭的形式示出。依據(jù)本實(shí)用新型的半導(dǎo)體模塊I具有第一半導(dǎo)體開關(guān)Tl、第二半導(dǎo)體開關(guān)T2、第一二極管Dl和第二二極管D2。在此，第一半導(dǎo)體開關(guān)Tl、第二半導(dǎo)體開關(guān)T2、第一二極管Dl和第二二極管D2電互連成所謂的半橋電路30，也就是說，第一半導(dǎo)體開關(guān)Tl的集電極C與第一二極管Dl的陰極導(dǎo)電地連接，并且第一半導(dǎo)體開關(guān)Tl的發(fā)射極E與第二半導(dǎo)體開關(guān)T2的集電極C、第一二極管Dl的陽極以及第二二極管D2的陰極導(dǎo)電地連接，并且第二半導(dǎo)體開關(guān)T2的發(fā)射極E與第二二極管D2的陽極導(dǎo)電地連接。此外，半導(dǎo)體模塊I具有如下電容器2,其具有第一和第二電接口。電容器2的第二電接口與第一半導(dǎo) 體開關(guān)Tl的集電極C以及第一二極管Dl的陰極導(dǎo)電地連接。電容器2的第一電接口與第二半導(dǎo)體開關(guān)T2的發(fā)射極E以及第二二極管D2的陽極導(dǎo)電地連接。在此需要說明的是，除了所示的半橋電路30之外半導(dǎo)體模塊I還可以具有另外的半橋電路，其優(yōu)選以與半橋電路30相同的方式與電容器2連接。因此半導(dǎo)體模塊I可以具有例如三個(gè)半橋電路，借助于這些半橋電路，通過相應(yīng)地控制電橋電路的半導(dǎo)體開關(guān)，由直流電壓US產(chǎn)生例如用于控制馬達(dá)的3相交變電壓。在本實(shí)施例的框架中，電容器2與如下直流電壓產(chǎn)生裝置3導(dǎo)電地連接，該直流電壓產(chǎn)生裝置3產(chǎn)生直流電壓US。電橋電路30與負(fù)載11導(dǎo)電地連接。在所示的實(shí)施例中，直流電壓產(chǎn)生裝置3從外面聯(lián)接到半導(dǎo)體模塊I。這不必是必需方式。半導(dǎo)體模塊I也可以具有直流電壓產(chǎn)生裝置3并且直流電壓產(chǎn)生裝置3因此是半導(dǎo)體模塊I的集成組件。在二極管、半導(dǎo)體開關(guān)和電容器2之間的電連接具有寄生電感4、5、6、7、8和9，它們?cè)诎雽?dǎo)體開關(guān)斷開時(shí)導(dǎo)致過壓。電容器2用于減少這種過壓并且專業(yè)上也被稱為所謂的緩沖電容器。當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體開關(guān)Tl接通時(shí)，電流流過第一半導(dǎo)體開關(guān)Tl和負(fù)載11。當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體開關(guān)Tl斷開時(shí)，由于負(fù)載11的電感，電流繼續(xù)在同樣的方向上流過負(fù)載11并且從第一半導(dǎo)體開關(guān)Tl轉(zhuǎn)換到第二二極管D2上。電流然后流過第二二極管D2。這種狀態(tài)在圖2中示出。從第二半導(dǎo)體開關(guān)T2到第一二極管Dl上的電流轉(zhuǎn)換過程以相似的形式進(jìn)行。圖3示出了當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體開關(guān)Tl接通時(shí)，依據(jù)本實(shí)用新型的半導(dǎo)體模塊I的示意性剖面圖，以及借助于箭頭示出流過該半導(dǎo)體模塊的電流走向。在此，在圖3中相同的元件配備有與在圖1和圖2中相同的附圖標(biāo)記。在此，所示的剖面沿著在圖4中所示的第一線28分布。依據(jù)本實(shí)用新型的半導(dǎo)體模塊I具有襯底12。在本實(shí)施例的框架中，襯底12具有不導(dǎo)電的絕緣材料體14和布置在絕緣材料體14上導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15，其由于它的結(jié)構(gòu)構(gòu)造為導(dǎo)電軌跡。優(yōu)選地，襯底12具有另外的導(dǎo)電的優(yōu)選為非結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層13，其中，絕緣材料體14布置在結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15與另外的傳導(dǎo)層13之間。在另外的傳導(dǎo)層13上通常布置有如下冷卻體，其用于冷卻布置在襯底上的元件。結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15和另外的傳導(dǎo)層13可以由例如銅構(gòu)成。襯底12可以例如以DCB襯底或絕緣金屬襯底的形式存在。第一和第二半導(dǎo)體開關(guān)Tl和T2以及第一和第二二極管Dl和D2布置在結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15上并且與結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15連接。在此，半導(dǎo)體開關(guān)和二極管與結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15各自的連接可以例如以釬焊連接或燒結(jié)連接的形式存在。第一和第二半導(dǎo)體開關(guān)Tl和T2以及第一和第二二極管Dl和D2因此與該結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15直接連接。在此，半導(dǎo)體開關(guān)和二極管在它們面向結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15的側(cè)上與結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15連接。此外，半導(dǎo)體模塊I具有如下膜復(fù)合物16，其具有第一金屬膜層17和第二金屬膜層19以及布置在第一與第二金屬膜層之間的電絕緣膜層18，其中，金屬膜層中的至少一個(gè)是結(jié)構(gòu)化的。在此，絕緣膜層18同樣可以是結(jié)構(gòu)化的，也就是說，膜復(fù)合物16可以具有至少一個(gè)如下區(qū)域，在該區(qū)域中，沒有電絕緣膜層18布置在第一與第二金屬膜層之間。絕緣膜層18因此不需要在膜復(fù)合物16的整個(gè)面上布置在第一與第二金屬膜層之間。膜層優(yōu)選借助于粘合連接相互連接。金屬膜層是導(dǎo)電的并且可以例如由鋁或銅構(gòu)成。在本實(shí)施例的框架中第二金屬膜層19在此結(jié) 構(gòu)化地構(gòu)造并且因此在本實(shí)施例的框架中具有中斷部25和30 (見圖7和圖8)。第一半導(dǎo)體開關(guān)Tl和第二二極管D2與膜復(fù)合物16連接，其中，在本實(shí)施例的框架中，第一半導(dǎo)體開關(guān)Tl和第二二極管D2背對(duì)結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15的側(cè)與第二金屬膜層19連接。第一半導(dǎo)體開關(guān)Tl和第二二極管D2與第二金屬膜層19的連接在此可以例如以釬焊連接或燒結(jié)連接的形式存在。第一半導(dǎo)體開關(guān)Tl和第二二極管D2因此與膜復(fù)合物16直接連接。在本實(shí)施例的框架中，像在圖9中所示的那樣，第二半導(dǎo)體開關(guān)T2和第一二極管Dl也與膜復(fù)合物16連接，其中，在本實(shí)施例的框架中，第二半導(dǎo)體開關(guān)T2和第一二極管Dl背對(duì)結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15的側(cè)與第二金屬膜層19連接。第二半導(dǎo)體開關(guān)T2和第一二極管Dl與第二金屬膜層19的連接在此同樣可以例如以釬焊連接或燒結(jié)連接的形式存在。第二半導(dǎo)體開關(guān)T2和第一二極管Dl因此與膜復(fù)合物16直接連接。此外，像上面已經(jīng)描述的那樣，半導(dǎo)體模塊I具有如下電容器2，其中，該電容器2的第一電接口 26與膜復(fù)合物16連接并且電容器2的第二電接口 23與襯底12的結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15導(dǎo)電地連接。在圖3和圖5所描述的實(shí)施例中以及在圖8所描述的實(shí)施例中，電容器2的第二電接口 23與襯底12的結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15導(dǎo)電地連接，其方式為:電容器2的第二電接口 23與結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15連接。電容器2布置在襯底12的結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15上。在電容器2的第二電接口 23與結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15之間的連接可以例如以釬焊連接或燒結(jié)連接的形式存在。電容器2的第二電接口 23因此與結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15直接連接。在此，電容器2的第一電接口 26與膜復(fù)合物16連接,其方式為:電容器2的第一電接口 26與第一金屬膜層17連接。在電容器2的第一電接口與第一金屬膜層17之間的連接可以例如以釬焊連接或燒結(jié)連接的形式存在。電容器2的第一電接口 26因此與膜復(fù)合物16直接連接。
在本實(shí)施例的框架中，膜復(fù)合物16具有穿過絕緣膜層18分布的貫穿接觸部20，其在貫穿接觸部20的區(qū)域中將第一和第二金屬膜層17和19導(dǎo)電地相互連接。貫穿接觸部20由有導(dǎo)電能力的材料構(gòu)成。通過電容器2借助于膜復(fù)合物16和襯底12與第一半導(dǎo)體開關(guān)Tl以及第二二極管D2的依據(jù)本實(shí)用新型的電連接，實(shí)現(xiàn)了電容器2到電橋電路30上的低電感的電連接，以及實(shí)現(xiàn)了低電感的電橋電路30的結(jié)構(gòu)。圖4示出當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體開關(guān)Tl接通時(shí)，從上面看依據(jù)本實(shí)用新型的半導(dǎo)體模塊I的示意圖，并且借助于箭頭示出流過該半導(dǎo)體模塊I的電流走向。在此，在圖4中為了清晰起見膜復(fù)合物16沒有示出。在此，在圖4中相同的元件配備有與在圖3中相同的附圖標(biāo)記。在圖3和圖4中，附屬于圖1的流過半導(dǎo)體模塊I的電流走向借助于箭頭示出。在本實(shí)施例的框架中，第二二極管D2和第一半導(dǎo)體開關(guān)Tl沿著并且尤其在第一線28上布置在結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15上，并且第二半導(dǎo)體開關(guān)T2和第一二極管Dl沿著并且尤其在第二線29上布置在結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15上，其中，第一線28平行于第二線29分布，其中，第一和第二半導(dǎo)體開關(guān)彼此成對(duì)角線地布置在結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15上，其中，第一和第二二極管彼此成對(duì)角線地布置在結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15上(見圖4中的虛線箭頭)。第一和第二線28和29彼此相隔地布置。在本實(shí)施例的框架中，第一半導(dǎo)體開關(guān)Tl、第二半導(dǎo)體開關(guān)T2、第一二極管Dl和第二二極管D2就像在圖4中所示的那樣彼此呈矩形地布置。[0054]圖5相應(yīng)于圖3的半導(dǎo)體模塊的物理結(jié)構(gòu)。圖6相應(yīng)于圖4的半導(dǎo)體模塊的物理結(jié)構(gòu)，從而在圖5和圖6中相同的元件配備有與在圖3和圖4中相同的附圖標(biāo)記。圖3和圖4示出當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體Tl接通時(shí)，流過半導(dǎo)體模塊I的電流走向，而在圖5和圖6中示出當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體開關(guān)Tl剛剛斷開并且電流流過第二二極管D2時(shí)，流過半導(dǎo)體模塊I的電流走向。在圖5和圖6中，附屬于圖2的流過半導(dǎo)體模塊I電流走向借助于箭頭示出。像從圖5和圖6顯而易見的那樣，由于上面所描述的第一半導(dǎo)體開關(guān)Tl、第二半導(dǎo)體開關(guān)T2、第一二極管Dl和第二二極管D2的具有優(yōu)點(diǎn)的布置，在電流從第一半導(dǎo)體開關(guān)Tl轉(zhuǎn)換到第二二極管D2時(shí)，電流始終沿著第一線28并且始終沿著相同的方向流過半導(dǎo)體模塊，從而使得在電流轉(zhuǎn)換時(shí)在元件之間的這種連接的有效的寄生電感最小化。在本實(shí)施例的框架中，電容器2沿著并且尤其在第一線28上布置，由此有效的寄生電感被進(jìn)一步減小。在此，電容器2優(yōu)選布置在由第一半導(dǎo)體開關(guān)Tl和第二二極管D2形成的第一單元旁。在圖7中示出了依據(jù)本實(shí)用新型的半導(dǎo)體模塊I的另外的構(gòu)造方案。半導(dǎo)體模塊I的結(jié)構(gòu)相應(yīng)于在圖3中所示的結(jié)構(gòu)，其中，與在圖3中所示的構(gòu)造方案不同，在圖7中所示的構(gòu)造方案中電容器2的第二電接口 23與襯底12的結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15導(dǎo)電地連接，其方式為:電容器2的第二電接口 23與第二金屬膜層19連接并且第二金屬膜層19與結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15連接，其中，電容器2布置在第一和第二金屬膜層之間。這種連接可以例如以釬焊連接或燒結(jié)連接的形式存在。在這種情況下，電容器2的第二電接口 23因此與第二金屬膜層19直接連接并且第 二金屬膜層19與結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15直接連接。由此能夠?qū)崿F(xiàn)特別靈活的半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)。在圖7中相同的元件配備有與在圖3中相同的附圖標(biāo)記。在此，電容器2在本實(shí)施例的框架中布置在襯底2的上方。在圖8中示出了依據(jù)本實(shí)用新型的半導(dǎo)體模塊I的另外的構(gòu)造方案。半導(dǎo)體模塊I的結(jié)構(gòu)基本上相應(yīng)于在圖3中所示的結(jié)構(gòu)，其中，在圖8中所示的電容器2的構(gòu)造方案以半導(dǎo)體電容器的形式存在。半導(dǎo)體電容器例如由公開文獻(xiàn)DE 10 2009 001 919 Al公知并且特征在于特別平的結(jié)構(gòu)，從而與膜復(fù)合物16—起實(shí)現(xiàn)了特別平的并且由此低電感的半導(dǎo)體模塊I的結(jié)構(gòu)。在圖8中電容器2的第一電接口 26與膜復(fù)合物16連接，其方式為:電容器2的第一電接口 26與第二金屬膜層19連接。在本實(shí)施例的框架中，膜復(fù)合物16具有穿過絕緣膜層18分布的貫穿接觸部21，其在貫穿接觸部21的區(qū)域中將第一和第二金屬膜層17和19導(dǎo)電地相互連接。貫穿接觸部21由有導(dǎo)電能力的材料構(gòu)成。在此需要說明的是，顯然地，在圖3和圖4中所示的電容器2可以替選地以與圖8相同的方式實(shí)現(xiàn)地與第一金屬膜層17導(dǎo)電地連接。圖10示出了依據(jù)本實(shí)用新型的半導(dǎo)體模塊I的另外的構(gòu)造方案。在此，相同的元件配備有與在圖4和圖6中相同的附圖標(biāo)記。在本實(shí)施例的框架中，第二二極管D2和第一半導(dǎo)體開關(guān)Tl沿著并且尤其在第一線28上布置在結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15上，而第二半導(dǎo)體開關(guān)T2和第一二極管Dl沿著并且尤其在第二線29上布置在結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15上，其中，第一線28相對(duì)于第二線29呈角度α分布，其中，第一和第二半導(dǎo)體開關(guān)彼此成對(duì)角線地布置在結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15上，其中，第一和第二二極管彼此成對(duì)角線地布置在結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15上(見圖10中的虛線箭頭)。在本實(shí)施例的框架中，電容器2沿著并且尤其在第一線28上布置，由此有效的寄生電感被進(jìn)一步減小。在此，電容器2優(yōu)選布置在由第一半導(dǎo)體開關(guān)Tl和第二二極管D2形成的第一單元旁。通過這種元件布置，可以實(shí)現(xiàn)由半導(dǎo)體模塊的交變電流接口到布置在襯底上的半導(dǎo)體開關(guān)、二極管和電容器的相同的路徑長(zhǎng)度并且因此相同的寄生電感。因此得出元件的這種呈星形的布置。圖9示出了依據(jù)本實(shí)用新型的半導(dǎo)體模塊I沿著半導(dǎo)體模塊I的第二線29(見圖4、圖6和圖10)分布的示意性剖面圖。在此，在圖9中相同的元件配備有與在圖3中相同的附圖標(biāo)記。在本實(shí)施例的框架中，半導(dǎo)體模塊I具有另外的電容器2’，其中，另外的電容器2’的第一電接口 26’與膜復(fù)合物16連接，而另外的電容器2’的第二電接口 23’與襯底12的結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15導(dǎo)電地連接。與依據(jù)圖7相似的圖示，另外的電容器2’的第二電接口 23’可以與襯底12的結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15導(dǎo)電地連接，其方式為:另外的電容器2’的第二電接口 23’與第二金屬膜層19連接，而第二金屬膜層19與結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15連接，其中，另外的電容器2’布置在第一和第二金屬膜層之間。與依據(jù)圖7相似的圖示，另外的電容器2’在此布置在襯底12上方。這種連接可以例如以釬焊連接或燒結(jié)連接的形式存在。另外的電容器2’的第二電接口 23’因此與第二金屬膜層19直接連接，而第二金屬膜層19因此與結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15直接連接。與依據(jù)圖3相似的圖示，另外的電容器2’的第二電接口 23’可以與襯底12的結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15導(dǎo)電地連接，其方式為:另外的電容器2’的第二電接口 23’與結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15連接。這·種連接可以例如以釬焊連接或燒結(jié)連接的形式存在。在這種情況下，另外的電容器2’的第二電接口 23’因此與結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15直接連接。另外的電容器2’布置在在襯底12的結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15上。在本實(shí)施例·的框架中，像圖4、圖6、圖10所示的那樣，另外的電容器2’沿著并且尤其在第二線29上布置，由此有效的寄生電感被進(jìn)一步減小。電容器2配屬于第一半導(dǎo)體開關(guān)Tl和第二二極管D2，而另外的電容器2’配屬于第二半導(dǎo)體開關(guān)T2和第一二極管D1。以與在電流從第一半導(dǎo)體開關(guān)Tl轉(zhuǎn)換到第二二極管D2上時(shí)相似的形式，由于上面所描述的第一半導(dǎo)體開關(guān)Tl、第二半導(dǎo)體開關(guān)T2、第一二極管Dl和第二二極管D2的具有優(yōu)點(diǎn)的布置，在當(dāng)?shù)诙雽?dǎo)體開關(guān)T2斷開時(shí)，電流從第二半導(dǎo)體開關(guān)T2轉(zhuǎn)換到第一二極管Dl上時(shí)，電流始終沿著第二線29并且始終朝著相同的方向流過半導(dǎo)體模塊，從而使得在電流轉(zhuǎn)換時(shí)在元件之間的這種連接的有效的寄生電感最小化。在電流從第二半導(dǎo)體開關(guān)T2轉(zhuǎn)換到第一二極管Dl上時(shí)的電流方向與在圖4和圖6所示的電流從第一半導(dǎo)體開關(guān)Tl轉(zhuǎn)換到第二二極管D2上時(shí)的電流方向相反。像在圖1和圖2中用虛線示出的那樣，電容器2與另外的電容器2’電并聯(lián)，其中，由于在圖4、圖6和圖10中所示的電容器2和另外的電容器2’的具有優(yōu)點(diǎn)的布置，在電流從第一半導(dǎo)體開關(guān)Tl轉(zhuǎn)換到第二二極管D2上的情況下，電流基本上流過電容器2，而在電流從第二半導(dǎo)體開關(guān)T2轉(zhuǎn)換到二極管Dl上的情況下，電流基本上流過另外的電容器2’，由此使有效的寄生電感在此最小化。顯然地，另外的電容器2’也可以具有集成在另外的電容器2’中的電阻。此外，另外的電容器2’也可以以半導(dǎo)體電容器的形式存在。像上面所描述的那樣，通常作為所謂的緩沖電容器的電容器2和另外的電容器2’用于減少如下過壓，其在轉(zhuǎn)換過程時(shí)出現(xiàn)。當(dāng)電容器2和/或另外的電容器2’用作緩沖電容器時(shí)，各自的電容器優(yōu)選具有在InF至IOOOnF范圍內(nèi)的電容。但是，電容器2和/或另外的電容器2’也可以用作所謂的中間電路電容器，該中間電路電容器緩沖存儲(chǔ)由直流電壓產(chǎn)生裝置3產(chǎn)生的電能并且使由直流電壓產(chǎn)生裝置3產(chǎn)生的電壓平滑。當(dāng)電容器2和/或另外的電容器2’用作中間電路電容器時(shí)，各自的電容器優(yōu)選具有在0.1mF至IOOmF范圍內(nèi)的電容。在此需要說明的是，顯然地另外的電容器2’可以以與在圖7和圖8的實(shí)施例中關(guān)于電容器2所描述的相同的方式,與膜復(fù)合物16并且與結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層15連接。在本實(shí)施例的框架中，膜復(fù)合物一件式地構(gòu)成。但是，膜復(fù)合物也可以多件式地并且尤其兩件式地構(gòu)成，其中例如，膜復(fù)合物的第一塊一件沿著第一線28與第一半導(dǎo)體開關(guān)Tl、第二二極管D2和電容器2相互電連接，而膜復(fù)合物的第二塊沿著第二線29與第二半導(dǎo)體開關(guān)T2、第一二極管Dl和另外的電容器2’相互電連接。此外在此需要說明的是，在圖3至圖10中的圖示是示意性的圖示并且所示的元件沒有按正確比例示出。此外在此需要說明的是，額外的第一電容器可以與第一二極管Dl電并聯(lián)，而額外的第二電容器可以與第二二極管D2電并聯(lián)。額外的第二電容器可以在此沿著并且尤其在第一線28上布置，而額外的第一電容器可以在此沿著并且尤其在第二線29上布置。額外的第一電容器和額外的第二電容器可以在此分別具有集成在額外的第一電容器和額外的第二電容器中的電阻。額外的第一電容器和額外的第二電容器尤其可以以半導(dǎo)體電容器的形式存在。在本實(shí)施例的框架中，第一和第二半導(dǎo)體開關(guān)構(gòu)造為IGBT。但是顯然地，半導(dǎo)體開關(guān)也可以以其它半導(dǎo)體開關(guān)類型，例如以MOSFET的形式存在。在本實(shí)用新型意義上，發(fā)射極概念也包括在其它半導(dǎo)體開關(guān)類型中與發(fā)射極相似的接口在內(nèi)，而柵極概念也包括在其它半導(dǎo)體開關(guān)類型中與柵極相似的接口在內(nèi)。在MOSFET中，例如專業(yè)上在IGBT中被稱為發(fā)射極的接口被稱為 源極，而在IGBT中被稱為集電極的接口被稱為漏極。因此在此需要說明的是，在本實(shí)用新型的意義上，發(fā)射極概念也包括源極概念在內(nèi)，而集電極概念也包括漏極概念在內(nèi)。
權(quán)利要求1.半導(dǎo)體模塊，具有襯底(12)和電容器(2)，其中，所述襯底(12)具有絕緣材料體(14)和布置在所述絕緣材料體(14)上的導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層(15)，其中，第一和第二半導(dǎo)體開關(guān)(T1、T2)以及第一和第二二極管(D1、D2)布置在所述結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層(15)上并且與所述結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層(15)連接，其中，所述半導(dǎo)體模塊(I)具有膜復(fù)合物(16)，所述膜復(fù)合物具有第一和第二金屬膜層(17、19)以及布置在所述第一金屬膜層與第二金屬膜層(17、19)之間電絕緣膜層(18)，其中，所述金屬膜層(17、19)中的至少一個(gè)是結(jié)構(gòu)化的，其中，所述第一半導(dǎo)體開關(guān)(Tl)和所述第二二極管(D2)與所述膜復(fù)合物(16)連接，其中，電容器(2)的第一電接口(26)與所述膜復(fù)合物(16)連接，而所述電容器(2)的第二電接口(23)與所述襯底(12)的結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層(15)導(dǎo)電地連接，其中，所述第一半導(dǎo)體開關(guān)(Tl)的集電極(C)與所述第一二極管(Dl)的陰極并且與所述電容器(2)的第二電接口(23)導(dǎo)電地連接，并且所述第一半導(dǎo)體開關(guān)(Tl)的發(fā)射極(E)與所述第二半導(dǎo)體開關(guān)(T2)的集電極(C)、所述第一二極管(Dl)的陽極和所述第二二極管(D2)的陰極導(dǎo)電地連接，并且所述第二半導(dǎo)體開關(guān)(T2)的發(fā)射極(E)與所述第二二極管(D2)的陽極并且與所述電容器(2)的第一電接口(26)導(dǎo)電地連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述電容器(2)的第二電接口(23)與所述襯底(12)的結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層(15)導(dǎo)電地連接，其方式為:所述電容器(2)的第二接口(23)與所述結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層(15)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述電容器(2)的第二電接口(23)與所述襯底(12)的結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層(15)導(dǎo)電地連接，其方式為:所述電容器(2)的第二電接口(23)與所述第二金屬膜層(19)連接，而所述第二金屬膜層(19)與所述結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層(15)連接，其中，所述電容器(2)布置在所述第一金屬膜層與所述第二金屬膜層(17、19)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述第二二極管(D2)和所述第一半導(dǎo)體開關(guān)(Tl)沿著第一線(28)布置在所述結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層(15)上，而所述第二半導(dǎo)體開關(guān)(T2)和所述第一二極管(Dl)沿著第二線(29)布置在所述結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層(15)上，其中，所述第一·線(28)平行于所述第二線(29)分布或者與所述第二線(29)呈角度α分布，其中，所述第一和第二半導(dǎo)體開關(guān)(Tl、Τ2)彼此成對(duì)角線地布置在所述結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層(15)上，其中，所述第一和第二二極管(Dl、D2)彼此成對(duì)角線地布置在所述結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層(15)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述電容器(2)沿著所述第一線(28)布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述電容器(2)具有集成在所述電容器(2)中的電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述電容器(2)具有在InF至IOOOnF范圍內(nèi)或在0.1mF至IOOmF范圍內(nèi)的電容。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述電容器(2)以半導(dǎo)體電容器的形式存在。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述第二半導(dǎo)體開關(guān)(Τ2 )和所述第一二極管(Dl)與所述膜復(fù)合物(16 )連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述半導(dǎo)體模塊(I)具有另外的電容器(2’)，其中，所述另外的電容器(2’)的第一電接口(26’)與所述膜復(fù)合物(16)連接，而所述另外的電容器(2’)的第二電接口(23’)與所述襯底(12)的結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層(15)導(dǎo)電地連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述另外的電容器(2’)的第二電接口(23’)與所述襯底(12)的結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層(15)導(dǎo)電地連接，其方式為:所述另外的電容器(2’)的第二接口(23’)與所述結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層(15)連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述另外的電容器(2’)的第二電接口(23’)與所述襯底(12)的結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層(15)導(dǎo)電地連接，其方式為:所述另外的電容器(2’)的第二電接口(23’)與所述第二金屬膜層(19)連接，而所述第二金屬膜層(19)與所述結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層(15)連接，其中，所述另外的電容器(2’)布置在所述第一金屬膜層與所述第二金屬膜層(17、19)之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12之一所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述第二二極管(D2)和所述第一半導(dǎo)體開關(guān)(Tl)沿著第一線(28)布置在所述結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層(15)上，而所述第二半導(dǎo)體開關(guān)(T2)和所述第一二極管(Dl)沿著第二線(29)布置在所述結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層(15)上，其中，所述第一線(28)平行于所述第二線(29)分布或者與所述第二線(29)呈角度α分布，其中，所述第一和第二半導(dǎo)體開關(guān)(Tl、Τ2)彼此成對(duì)角線地布置在所述結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層(15)上，其中，所述第一和第二二極管(D1、D2)彼此成對(duì)角線地布置在所述結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層(15)上，其中，所述另外的電容器(2’)沿著所述第二線(29)布置。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至12之一所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述另外的電容器(2 ’)具有集成在所述另外的電容器(2 ’)中的電阻。
15.根據(jù)權(quán)利要求1 0至 12之一所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述另外的電容器(2，)具有在InF至IOOOnF范圍內(nèi)或在0.1mF至IOOmF范圍內(nèi)的電容。
16.根據(jù)權(quán)利要求10至12之一所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述另外的電容器(2’)以半導(dǎo)體電容器的形式存在。
專利摘要本申請(qǐng)涉及一種半導(dǎo)體模塊，具有襯底和電容器，其中，襯底具有絕緣材料體和布置在該絕緣材料體上的導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層，其中，第一和第二半導(dǎo)體開關(guān)以及第一和第二二極管布置在結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層上并且與該結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層連接，其中，半導(dǎo)體模塊具有膜復(fù)合物，其具有第一和第二金屬膜層以及布置在第一與第二金屬膜層之間的電絕緣膜層，其中，金屬膜層中的至少一個(gè)是結(jié)構(gòu)化的，其中，第一半導(dǎo)體開關(guān)和第二二極管與膜復(fù)合物連接，其中，電容器的第一電接口與膜復(fù)合物連接，而電容器的第二電接口與襯底的結(jié)構(gòu)化的傳導(dǎo)層導(dǎo)電地連接。本實(shí)用新型提供一種具有至少一個(gè)電容器和至少一個(gè)電橋電路的半導(dǎo)體模塊，該半導(dǎo)體模塊具有特別低電感的結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01L25/07GK203165891SQ20132008522
公開日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2013年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月23日
發(fā)明者羅蘭·比特納, 伯恩哈特·卡爾克曼, 安德烈亞斯·毛爾 申請(qǐng)人:賽米控電子股份有限公司