功率半導體模塊和接觸組件的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種功率半導體模塊和接觸組件。功率半導體模塊包括平行于基平面布置的數(shù)量N的功率半導體-開關元件，其具有一定數(shù)量的開關元件-觸點，包括控制觸點、第一功率觸點和第二功率觸點；接觸組件包括：第一連接板，其導電地與N個功率半導體-開關元件的第一開關元件-觸點相連接；第二連接板，其導電地m個功率半導體-開關元件的第二開關元件-觸點相連接，連接板中的每個具有用于接觸開關元件-觸點的大量觸點、用于外部接觸功率半導體-開關元件的至少一個接頭和用于將觸點與接頭電連接的分配平面，第一連接板的分配平面平行于第二連接板的分配平面延伸，第一連接板在分配平面的區(qū)域中具有塑料包罩，第二連接板固定在塑料包罩處。
【專利說明】功率半導體模塊和接觸組件

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及功率電子學的領域。其涉及一種根據(jù)獨立權利要求的前序部分的功率 半導體模塊以及接觸組件。

【背景技術】
[0002] 為了快速且無損失地接通電流在能量、轉換和傳輸技術中通常使用功率晶體管、 尤其帶有絕緣的門的雙極晶體管（IGBT)。為了能夠接通（尤其以lkA和在這之上的數(shù)量級 的）高電流，在此電氣并聯(lián)大量單獨的功率晶體管。在此常常將功率晶體管聯(lián)合成模塊，這 此外使在安裝和更換時能夠簡化操作、允許限定的且優(yōu)化的冷卻、用于一系列安全方面等。 在模塊內(nèi)在此常常由大量功率晶體管的部分量（Teilmenge)形成構件組或子模塊。
[0003] 在模塊方面通常希望，其能夠盡可能快地接通或切斷電流。尤其在電壓控制的功 率晶體管（在其中借助于施加在第一功率電極與控制電極之間的控制電壓可控制在第一 功率電極與第二功率電極之間的電流）中，此外通過感應效應使這困難。
[0004] 在此施加在單獨的功率晶體管的第一功率電極與控制電極之間的控制-額定電 壓（其例如通過經(jīng)由控制開關電路（Steuerschaltkreis)與功率晶體管電連接的控制單元 來產(chǎn)生）被在至第一功率電極的導線（Zuleitung)的由控制開關電路和功率開關電路劃分 的截段中的自感疊加，使得在第一功率電極與控制電極之間實際產(chǎn)生與控制-額定電壓偏 離的控制電壓。
[0005] 除了自感之外，此外由于所謂的互感性由通過其余功率晶體管的時間上可變的電 流實現(xiàn)感應影響。為了將后一效應保持得盡可能小，在已知的模塊中在最大可能的路段上 彼此盡可能靠近地常常導引有從控制單元至每個功率晶體管（或者至少對于每個子模塊） 的功率電極和控制電極的導線。為了該目的使功率晶體管的第一功率電極對于每個子模塊 被單獨的參考導線（在IGBT的情況中通常稱為輔助發(fā)射器接頭）電接觸，這在制造技術上 意味著附加的耗費。
[0006] 為了減少制造技術上的耗費，作為一個或多個導線或作為其部分常常設置有連接 板，其優(yōu)選地寬面平行地來引導。
[0007] 連接板的平行引導在此可以以不同的方式來實現(xiàn)。兩個連接板例如可借助于在功 率半導體模塊內(nèi)的一個或多個連結部位、尤其例如借助于焊接部位來保持用于電接觸。有 利地也可在模塊殼體處或在其中設置多個連結部位。然而在此風險在于，在兩個連接板之 間的間距在未導引的部位處不足夠精確地來限定，這可導致未限定的感應特性。在不利的 情況中、尤其在出現(xiàn)模塊加速時甚至兩個連接板可接觸，這可導致短路且因此導致在模塊 處、在其電氣上的或結構上的周圍處的巨大損壞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 因此本發(fā)明的目的是說明一種功率半導體模塊和一種用于功率半導體模塊的接 觸組件，其不具有上述缺點。
[0009] 該目的和另外的目的通過帶有獨立權利要求的特征的功率半導體模塊以及用于 功率半導體模塊的接觸組件來實現(xiàn)。
[0010] 本發(fā)明的另外的有利的設計方案在從屬權利要求中來說明。
[0011] 一種根據(jù)本發(fā)明的功率半導體模塊包括：平行于基平面布置的數(shù)量N的功率半導 體-開關元件，其中的每個具有一定數(shù)量的開關元件-觸點，其包括控制觸點、第一功率觸 點和第二功率觸點，其中，借助于施加在控制觸點與第一功率觸點之間的控制電壓可控制 在功率觸點之間的電流；用于接觸開關元件-觸點的接觸組件，其包括第一連接板（其導 電地與N個功率半導體-開關元件的第一開關元件-觸點相連接）、第二連接板（其導電 地與N個功率半導體-開關元件的包含m < N個功率半導體-開關元件的第一部分量的第 二開關元件-觸點相連接），其中，連接板中的每個具有用于接觸開關元件-觸點的大量觸 點、用于外部接觸功率半導體-開關元件的至少一個接頭和用于將觸點與接頭電連接的分 配平面，并且其中，第一連接板的分配平面平行于第二連接板的分配平面延伸，并且其中， 第一連接板在分配平面的區(qū)域中具有塑料包罩（Kunststoffummantelung)，并且第二連接 板固定在塑料包罩處。
[0012] 在根據(jù)本發(fā)明的功率半導體模塊的一優(yōu)選的改進方案中連接板中的每個包括觸 點平面和接頭平面，其中，大量觸點在觸點平面中形成而該至少一個接頭設置在接頭平面 中。優(yōu)選地，觸點平面和接頭平面彼此平行地延伸。
[0013] 在根據(jù)本發(fā)明的功率半導體模塊的另一優(yōu)選的改進方案中此外對于連接板中的 每個在觸點平面與接頭平面之間形成分配平面；并且優(yōu)選地平行于觸點平面或接頭平面延 伸。
[0014] 一種根據(jù)本發(fā)明的用于功率半導體模塊的接觸組件，該功率半導體模塊包括平 行于基平面布置的數(shù)量N的功率半導體-開關元件，其中的每個具有一定數(shù)量的開關元 件-觸點，其包括控制觸點、第一功率觸點和第二功率觸點，其中，借助于施加在控制觸點 與功率觸點之間的控制電壓可控制在功率觸點之間的電流；為了接觸開關元件-觸點包括 第一連接板（其導電地與N個功率半導體-開關元件的第一開關元件-觸點相連接）、第 二連接板（其導電地與N個功率半導體-開關元件的包含m < N個功率半導體-開關元件 的第一部分量的第二開關元件-觸點相連接），其中，連接板中的每個具有用于接觸開關元 件-觸點的大量觸點、用于外部接觸功率半導體-開關元件的至少一個接頭和用于將觸點 與接頭電連接的分配平面，其中，第一連接板的分配平面平行于第二連接板的分配平面延 伸，并且其中，第一連接板在分配平面的區(qū)域中具有塑料包罩，并且第二連接板固定在塑料 包罩處。
[0015] 在根據(jù)本發(fā)明的接觸組件的一優(yōu)選的改進方案中連接板中的每個包括觸點平面 和接頭平面，其中，大量觸點設置在觸點平面中而該至少一個接頭設置在接頭平面中。優(yōu)選 地，觸點平面或接頭平面彼此平行地延伸。
[0016] 在根據(jù)本發(fā)明的接觸組件的另一優(yōu)選的改進方案中此外對于連接板中的每個在 觸點平面與接頭平面之間形成分配平面；并且優(yōu)選地平行于觸點平面和/或接頭平面延 伸。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的接觸組件使能夠簡單地、快速地且成本有利地制造根據(jù)本發(fā)明的功 率半導體模塊。接觸組件可獨立于功率半導體-開關元件的尤其在基板上的組件來制造 并且接下來在一步驟中被置于其上。在此，連接板優(yōu)選地設計成使得其觸點精確地處于相 應的開關元件-觸點上，從而可簡單地且快速地、優(yōu)選地從上面將它們相互釬焊或焊接。此 夕卜，根據(jù)本發(fā)明的接觸組件確保不同的連接板的安全的且可靠的相互的電絕緣。
[0018] 在本發(fā)明的另一有利的改進方案中這三個連接板中的一個或多個分別由合適地 成型的板述（Blechzuschnitt)制成，板述優(yōu)選地借助于沖壓或激光切割來產(chǎn)生。優(yōu)選地， 接頭平面、連接平面和觸點平面通過使平的板述彎曲成形（Zurechtbiegen)來形成。由 此，觸點的位置在空間上被預設成使得其可同時與所有與相應的連接板相關聯(lián)的開關元 件-觸點導電地連接，優(yōu)選地不出現(xiàn)另外的變形和/或張緊。
[0019] 在本發(fā)明的另一有利的改進方案中這三個連接板中的一個或多個分別包括成型 的多個板坯，其尤其借助于鉚接、釬焊或焊接導電地相互連接。
[0020] 有利地，連接板也可與另外的連接元件導電地相連接、尤其與接觸螺栓或接觸軌 道，其例如可用于接觸開關元件-觸點或作為外部接頭。
[0021] 換言之，本發(fā)明在于如此來實現(xiàn)至少兩個導體、尤其連接板的平行引導，即利用塑 料來注塑包封（umspritzen)第一導體并且通過單獨的連接技術將一個或多個導體連結到 在此形成的塑料體處。在此優(yōu)選地可設置成來注塑包封門板（Gateblech)并且借助于超聲 鉚接將發(fā)射器板固定在通過注塑包封所形成的塑料體處。該方法的優(yōu)點也是，門板全面絕 緣并且通過與在發(fā)射極-電勢上的接合線（Bonddraht)接觸可防止短路。
[0022] 本發(fā)明的該和另外的目的、優(yōu)點和特征由本發(fā)明的優(yōu)選實施例的接下來的詳細說 明結合附圖可見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1顯示帶有根據(jù)本發(fā)明的接觸組件的根據(jù)本發(fā)明的功率半導體模塊的優(yōu)選的 實施例的圖示。
[0024] 圖2顯示圖1中的根據(jù)本發(fā)明的接觸組件或根據(jù)本發(fā)明的功率半導體模塊的第一 連接板。
[0025] 圖3顯示圖1中的根據(jù)本發(fā)明的接觸組件或根據(jù)本發(fā)明的功率半導體模塊的第二 連接板。
[0026] 圖4顯示圖1中的根據(jù)本發(fā)明的接觸組件或根據(jù)本發(fā)明的功率半導體模塊的第三 連接板。
[0027] 圖5顯示圖1中的連接板的電路圖。
[0028] 圖6顯示圖1中的接觸組件和功率半導體模塊的側視圖。
[0029] 圖7顯示圖1中的第一和第二連接板的圖示。
[0030] 圖8顯示圖1中的第一組子模塊2的接觸的等效電路圖。
[0031] 圖9顯示用于根據(jù)本發(fā)明的功率半導體模塊的根據(jù)本發(fā)明的接觸組件的另一優(yōu) 選的實施例的圖示。
[0032] 原則上，相同的附圖標記表示相同的部件。在等效電路圖中相應于其余附圖中的 實體部件的元件借助于置于括號中的附圖標記來表示。

【具體實施方式】
[0033] 圖1顯示帶有根據(jù)本發(fā)明的接觸組件的根據(jù)本發(fā)明的功率半導體模塊的優(yōu)選的 實施例的圖示。在限定基平面S的基板1上數(shù)量N個子模塊2 (在本情況中6個子模塊2、 也就是說N=6)以p=3組每組q=2個子模塊并排布置，子模塊2用作功率半導體-開關元件。 數(shù)值在此例如可理解成，對于N、p和q可出現(xiàn)其它值。每個子模塊2在本示例中包括5個 IGBT，其電氣并聯(lián)。在此，每個IGBT包括作為第一功率電極的發(fā)射器電極221、作為第二功 率電極的收集器電極和作為控制電極的門電極222。每個子模塊2的五個IGBT在此安裝在 電路板21上，電路板21例如涉及所謂的"先進金屬銅焊"基質(zhì)（AMB基質(zhì)），其包括陶瓷的 基體（金屬化部施加在其上），其中，在基部與金屬化部之間設置有硬焊料。備選地也可考 慮使用所謂的"直接銅結合"基質(zhì)（DCB-基質(zhì)）。發(fā)射器電極221經(jīng)由在圖1中未示出的接 合線與在電路板的上側上的第一金屬化區(qū)域（在其上形成第一功率觸點）相連接。以類似 的方式門電極經(jīng)由在圖1中未示出的接合線與在電路板的上側上的第二金屬化區(qū)域（在其 上另外形成控制觸點）導電地相連接。最后，所有收集器電極置于在電路板21的上側上的 第三金屬化區(qū)域上并且與其導電地相連接并且因此電氣并聯(lián)。第三金屬化區(qū)域的子區(qū)域用 作第二功率觸點。
[0034] 每個電路板21或每個子模塊2的控制觸點及第一功率觸點（和門電極222以及 發(fā)射器電極221與它們一起）經(jīng)由接觸組件分別與功率半導體模塊的第一接頭211和第二 接頭321相連接。接頭用于外部接觸功率半導體模塊并且分別在連接板處形成。
[0035] 在此，第一連接板（其以下也被稱為門板31)具有與子模塊2的數(shù)量相應的數(shù)量N 個第一觸點313 (其導電地與子模塊2的控制觸點相連接）以及作為門接頭311的第一接 頭。在子模塊2的控制觸點與第一觸點313之間在此優(yōu)選地分別設置有在附圖中未示出的 電阻、尤其門電阻器。
[0036] 圖2a顯示門板31的透視性的圖示，圖2b以俯視圖顯示圖2a中的門板31 ;圖2c 顯示圖2a中的門板31的側視圖。門板31在其門接頭311與第一觸點313之間形成大量 導電路徑（Leitungspfad)。在子模塊的每個組與門接頭311之間在此與每組數(shù)量q個子 模塊2相應形成q=2個門-導電路徑3141、3142,其在圖2b中示例性地對于子模塊2的第 一組（在圖1中在左側上下相疊地布置的兩個子模塊2)示出。門板此外具有大量第一孔 315,其意義和功能下面另外來闡述。在圖2b中為了清晰性起見在門-導電路徑314U3142 的區(qū)域中放棄示出第一孔315的一部分。
[0037] 第二連接板32同樣具有數(shù)量N=6個第二觸點323,其導電地與子模塊2的第一功 率觸點相連接。
[0038] 圖3a顯示第二連接板（其以下也被稱為發(fā)射器板32)的透視性的圖示。圖3b以 俯視圖顯示圖3a中的發(fā)射器板32 ;圖3c顯示圖3a中的發(fā)射器板32的側視圖。在作為第 二接頭的發(fā)射器接頭321旁邊，發(fā)射器板32此外具有以輔助發(fā)射器接頭322的形式的附加 的接頭作為參考接頭，其出于操控的目的向外引導參考電勢。其在輔助發(fā)射器板32"(其 借助于三個鉚接部324導電地安裝在主發(fā)射器板32'處）處形成。發(fā)射器板32此外包括 另外的第二接頭321'，其使功率半導體模塊的可靠接觸成為可能且允許在模塊及其導線內(nèi) 電流密度的更均勻的分配。在子模塊的每個組與輔助發(fā)射器接頭322之間在此以與在先前 的段落中所說明的門-導電路徑3141、3142類似的方式形成q=2個輔助發(fā)射器-導電路徑 3241、3242。圖3b對于與在圖2中相同的子模塊2的第一組示例性地顯示輔助發(fā)射器-導 電路徑 3241、3242。
[0039] 接觸組件此外包括三個第三連接板的組件，其實施為收集器板33且在圖4a中以 透視性的圖示示出。圖4a以俯視圖顯示圖4a中的收集器板33 ;圖4c顯示圖3a中的收集 器板33的側視圖。收集器板33中的每個具有用于各兩個子模塊2的第二功率觸點的電接 觸的n=2個第三觸點33以及作為第三接頭的收集器接頭331。
[0040] 如由圖2c、3c和4c可見，連接板中的每個在功能及尺寸方面具有彼此平行地延伸 的三個平面：帶有大量觸點的觸點平面K、帶有至少一個接頭的接頭平面A、以及在觸點平 面與接頭平面之間形成的用于將觸點與接頭電連接的分配平面VI、V2或V3。
[0041] 如此外由圖2c可見，門板31在平面的、在分配平面VI中且平行于其延伸的區(qū)域 中具有塑料包罩5。其優(yōu)選地借助于注塑方法被施加到門板31上。優(yōu)選地設置在門板31 中的第一孔315在此確保塑料包罩5在門板31處的固定的且可靠的保持。在塑料包罩5 的上側處形成多個銷（Zapfen)51。銷在此布置成使得發(fā)射器板32可被這樣安放或插到門 板31上，即銷51部分地伸過在發(fā)射器板32中形成的第二孔325。所安放的或插上的發(fā)射 器板32然后可優(yōu)選地借助于超聲鉚接（英語"ultrasonic riveting"）被與塑料包罩5并 且因此與門板41固定地且以精確限定的相互的空間位置相連接。第二孔325因此用作定 位和/或固定孔。銷51在此優(yōu)選地設置在第一孔315的至少一個第一部分上。
[0042] 圖2d顯示帶有噴注的塑料包罩5的門板31的透視性的圖示。在通向子模塊的相 鄰的組的兩個門板區(qū)域之間，分別設置有塑料接片52。其負責液態(tài)的塑料于在注塑方法中 所使用的注塑模中的更均勻的且完全的分配。
[0043] 在垂直于基平面S的方向上分配平面VI、V2和V3的間距優(yōu)選地盡可能小地來選 擇，其中，應注意在發(fā)射器板32的分配平面V2與收集器板33的分配平面V3之間的第一間 距％必須大到足以避免尤其在子模塊2的閉鎖狀態(tài)中的電擊穿。出于該目的，第一間距優(yōu) 選地被選擇成略大于擊穿間距D (其對于在標準條件（例如在海平面上的大氣壓力、室溫） 下功率半導體模塊的標稱電壓得出），優(yōu)選地在范圍L 1D〈ai〈L 5D中。在發(fā)射器板32的分 配平面V2與門板31的分配平面VI之間的第二間距a2優(yōu)選地被選擇成等于或略小于第一 或第二連接板的厚度d B，也就是說0. 5dB〈a2〈dB，其中，典型地來選擇0. lmm〈a2〈l. 5mm、優(yōu)選 地 0· 8mm〈a2〈l. 5mm 〇
[0044] 連接板本身具有在0. 5mm與3. 0mm之間、優(yōu)選地在0. 8與1. 5mm之間的厚度。
[0045] 在門板31的分配平面VI中導電路徑314U3142在此從在第一接頭311之下的 第一區(qū)域B1延伸至在第一觸點313之上的第二區(qū)域B2,如由圖2b可見。在此，導電路徑 314U3142的第一部段S1由共同的第一門板截段（其鄰接到第一接頭311處或包圍它）形 成。而導電路徑314U3142的鄰接到第一部段S1處的第二部段由單獨的第二門板截段形 成，其在空間上彼此分離地延伸且鄰接到不同的第一觸點313處或包圍它們。彼此鄰接的 板截段在此可由相互導電地連接的、然而初始分離的部分-板坯組裝而成；然而有利地也 可構造在一體的板坯處。
[0046] 輔助發(fā)射器-導電路徑3241、3242以與在之前的段落中所說明的門-導電路徑 314U3142類似的方式在發(fā)射器板32的分配平面V2中形成。
[0047] 圖4示例性地以門板31為例顯示連接板的電路圖。如可見的那樣，在分配平面VI 中形成有在門板31的接頭311與N=6個第一觸點313之間的電氣分配。優(yōu)選地在每個連 接板31、32、33、61、62的分配平面VI、V2、V3中形成有在相應的連接板的第一接頭311、第 二接頭321或第三接頭331與觸點313、323、333之間的電氣分配。
[0048] 圖6顯示圖1中的接觸組件和功率半導體模塊的側視圖。出于清晰性原因放棄示 出塑料包罩5。如可由圖6得悉，門板31的分配平面VI鄰近于基平面S布置在基平面S之 上；發(fā)射器板32的分配平面V2在與基平面的相對的側面上鄰近門板31的分配平面VI ;并 且收集器板33的分配平面V3鄰近發(fā)射器板32的分配平面V2。
[0049] 圖7a在與在圖1中的功率半導體模塊中相同的相對位置中顯示門板31和發(fā)射器 板32的透視性的圖示。圖7b以俯視圖顯示圖7a中的這兩個板，圖7c從下面、也就是說從 基板1這里觀察。如由圖7b和7c可見，門-導電路徑314U3142的第二部段延伸成使得 其被處于其上的在發(fā)射器板的分配平面V2中的第一發(fā)射器板截段至少大致完全遮蓋，由 此實現(xiàn)對感應的稱入作用（Einkoppelungseffekt)特別有效的屏蔽。門-導電路徑3141、 3142的第一部段S1在第一區(qū)域R1中同樣被處于其上的在發(fā)射器板的分配平面V2中的第 二發(fā)射器板截段至少大致完全遮蓋。而在第二區(qū)域R2中導電路徑314U3142的第一部段 S1不被在分配平面V2中的任何發(fā)射器板截段遮蓋。
[0050] 通過在第二區(qū)域R2中第一部段S1的上述走向，形成耦入回環(huán) (Einkoppelungsschlaufe)4,其位于在發(fā)射器板32中在其接頭平面A與其分配平面V2之 間的過渡部附近。概念附近在此和以下被理解成距離d，其小于功率半導體模塊的長度I M 或寬度bM、或者子模塊2的長度ITM或寬度bTM，其中，對于r=I M、b=ITM和/或b=ITM優(yōu)選地適 用 r/20〈d〈r/5、最優(yōu)選地 r/20〈d〈r/10。
[0051] 對于子模塊2中間的和右邊的組以與上面所說明的類似的方式來形成第二或第 三耦入回環(huán)4'和4〃。在此，耦入回環(huán)4、4'和4〃包圍不一樣大的面積，以考慮互感的不同 的量和符號和因此尤其子模塊2的對于每個組不同的相鄰的組的感應耦入的不同的量和 符號。
[0052] 圖8顯示圖1中的子模塊2的第一組的接觸的等效電路圖。
[0053] 在接入或接通（Durchlaessigschalten)(其通過在門接頭311與輔助發(fā)射器接頭 322之間施加正的控制-額定電壓來引起）功率半導體模塊和因此各個子模塊2的IGBT 時，導致在各個IGBT的發(fā)射器電極與收集器電極之間、且因此尤其在第二連接板32的第二 接頭321、321'和321〃與第二觸點323之間迅速升高的接通電流。通過該接通電流在耦入 回環(huán)4、4'、4〃中感應電壓脈沖，其整流控制-額定電壓并且相對于發(fā)射器電勢進一步提高 在門電極處施加的控制電勢，由此加速接通。
[0054] 與前述說明不同，子模塊也可不同于帶有6個并聯(lián)的IGBT來構建。由此例如可考 慮帶有單獨的或其它數(shù)量并聯(lián)的功率晶體管、尤其IGBT的子模塊。也可考慮帶有一個或多 個并聯(lián)或串聯(lián)的二極管的子模塊。尤其在設計為或設計用于應用在橋或半橋電路中的功率 半導體模塊有利地也可應用帶有第一數(shù)量并聯(lián)的功率晶體管和第二（不同或相同）數(shù)量反 并聯(lián)的二極管尤其作為保護二極管（英語〃freewheeling-〃、〃snubber_〃或〃flyback-〃二 極管）的子模塊。代替在電路板21上所構建的子模塊也可使用其它功率半導體-開關元 件，亦即不僅包括以子模塊的形式而且包括普遍合適地聯(lián)接的分散的和/或集成的功率半 導體元件。也可考慮帶有不同的功率半導體-開關元件的功率半導體模塊。尤其此外被功 率半導體模塊包圍的子模塊的僅一部分可借助于如之前所說明的接觸組件來接觸，也就是 說對于在功率半導體模塊中的子模塊的總數(shù)Μ可適用Μ > N。
[0055] 除了發(fā)射器板之外，一個或多個收集器板33有利地也可固定在塑料包罩5處。為 了該目的，優(yōu)選地可在塑料包罩5處設置有附加的、更長的銷，使得收集器板33借助于設置 在其處的、在附圖中未示出的第三孔以與發(fā)射器板33類似的方式可被安放或插到門板31 上。在此有利地在門板32處設置有尤其構造為塑料包罩5的部分的間隔件，以便以限定的 間距保持收集器板33,從而優(yōu)選地維持在發(fā)射器板32的分配平面V2與收集器板33的分配 平面V3之間的第一間距 &1。
[0056] 在先前所說明的實施例中發(fā)射器板32不僅具有發(fā)射器接頭321作為外部的發(fā)射 器側的功率接頭而且具有輔助發(fā)射器接頭322作為參考接頭。接觸組件因此表示電路塊， 其包括收集器電路、發(fā)射器電路、輔助收集器電路、輔助發(fā)射器電路和門電路。備選地，第 二連接板有利地也可僅具有參考接頭，其中，在功率半導體模塊中在子模塊2的第一功率 觸點與單獨的外部的發(fā)射器側的功率接頭之間構造有單獨的導線，例如以第四連接板的形 式。備選地，優(yōu)選地也可僅控制電路（其由門電路和輔助發(fā)射器電路構成）通過根據(jù)本發(fā) 明平行地來引導的第一和第二連接板來實現(xiàn)；其中，至子模塊2的第一和第二功率觸點的 導線以其它方式、例如以布線的形式來構造。
[0057] 圖9顯示用于根據(jù)本發(fā)明的功率半導體模塊的根據(jù)本發(fā)明的接觸組件的另一優(yōu) 選的實施例的圖示。
[0058] 在此，第一連接板實施為用于經(jīng)由觸點613與兩個分別與功率半導體模塊的多個 功率半導體-開關元件的發(fā)射器電極相連接的第一功率觸點導電地連接的發(fā)射器板61。第 二連接板實施為用于經(jīng)由觸點623與兩個分別與功率半導體模塊的多個功率半導體-開關 元件的收集器電極相連接的第二功率觸點導電地連接的收集器板62。第二連接板以與先 前所說明的實施例類似的方式固定在第一連接板的塑料包罩5'處，其設置在發(fā)射器板61 的優(yōu)選地平面的區(qū)域中。發(fā)射器板61的分配平面VI'在此平行于收集器板62的分配平面 V2'伸延。第一和第二連接板因此形成負載端子塊（Lastterminalblock)，其優(yōu)選地被這樣 安裝在功率半導體模塊處，即發(fā)射器板61的分配平面VI'垂直于基平面取向。塑料包罩5' 在此同時承擔在發(fā)射器板61與收集器板62之間的絕緣功能，尤其在這不通過硅膠等實現(xiàn) 的區(qū)域中。
[0059] 優(yōu)選地在第一連接板的塑料包罩處此外固定有在圖9中未示出的第三連接板，其 實施為門板。優(yōu)選地在發(fā)射器板61處又設置有在圖9中未示出的輔助發(fā)射器接頭作為參 考接頭。
[0060] 在根據(jù)本發(fā)明的功率半導體模塊的另一優(yōu)選的實施例中，第一連接板實施為收集 器板而第二連接板實施為發(fā)射器板，其中，第二連接板以與先前所說明的實施例類似的方 式固定在第一連接板的塑料包罩處，其設置在收集器板的優(yōu)選平面的區(qū)域中。在此優(yōu)選地 在發(fā)射器板處又設置有輔助發(fā)射器接頭作為參考接頭。第一和第二連接板因此又形成負載 端子塊。塑料包罩在此同時承擔在收集器板與發(fā)射器板之間的絕緣功能，尤其在這不通過 硅膠等實現(xiàn)的區(qū)域中。優(yōu)選地，在第一連接板的塑料包罩處此外固定有第三連接板，其實施 為門板。
[0061] 根據(jù)前述說明，第二和必要時第三連接板優(yōu)選地借助于超聲鉚接來鉚接在第一連 接板的塑料包罩處。備選地，在所有前述實施例中固定然而也可借助于粘接、夾緊或者搭扣 (Schnappverschluss)或者不同方式或方法的組合來實現(xiàn)。
[0062] 在全部前述實施例中對于塑料包罩優(yōu)選地應用熱塑性塑料、優(yōu)選地聚酰胺或聚 酯、尤其聚對苯二甲酸丁二脂或聚對苯二甲酸乙二酯。其優(yōu)選地尤其借助于重量含量在20 與40%之間的玻璃纖維來纖維強化。優(yōu)選地還將相同的熱塑性塑料用于模塊殼體的其它塑 料成分和/或元件、尤其用于殼體壁。
[0063] 在前述說明中平面、尤其連接板的接頭平面、分配平面或者觸點平面優(yōu)選地也 可被理解成帶有厚度dE的層或覆層，其中，對于相應的連接板的厚度dB，dE〈15d B、優(yōu)選地 dE〈5dB、優(yōu)選地dE〈2dB。在兩個相鄰的層或覆層之間的間距在該情況中定義為其兩個中心平 面的間距。
[〇〇64] 即使本發(fā)明以上參考特定的實施形式來描述和說明，其也不限于這些實施形式。 而是可在權利要求的保護范圍和等效范圍內(nèi)進行細節(jié)的不同修改，而不由此偏離本發(fā)明。
【權利要求】
1. 一種功率半導體模塊，其包括： a) 平行于基平面（S)布置的數(shù)量N的功率半導體-開關元件（2)， -其中的每個具有一定數(shù)量的開關元件-觸點，其包括： -控制觸點， -第一功率觸點以及 _第二功率觸點， -其中，借助于在控制觸點與第一功率觸點之間施加的控制電壓能夠控制在所述功率 觸點之間的電流， b) 用于接觸所述開關元件-觸點的接觸組件，其包括： -第一連接板（31，32，33，61，62)，其導電地與N個所述功率半導體-開關元件的 第一開關元件-觸點相連接， -第二連接板（31，32，33，61，62)，其導電地與N個所述功率半導體-開關元件的 包含m < N個功率半導體-開關元件的第一部分量的第二開關元件-觸點相連接， -其中，所述連接板（31，32，33，61，62)中的每個具有 -用于接觸開關元件-觸點的大量觸點（313，323，333)， -用于外部接觸所述功率半導體-開關元件（2)的至少一個接頭（311，321，331)以及 -用于將所述觸點與所述接頭（311，321，331)電連接的分配平面（VI，VI'，V2， V2'，V3)，并且其中 -所述第一連接板（31，32，33，61，62)的分配平面（VI，VI'，V2，V2'，V3)平行 于所述第二連接板（31，32，33，61，62)的分配平面（VI，VI'，V2，V2'，V3)延伸， -所述第一連接板（31，32，33，61，62)在所述分配平面的區(qū)域中具有塑料包罩（5， 5'），并且 -所述第二連接板（31，32，33，61，62)固定在所述塑料包罩（5, 5'）處。
2. 根據(jù)權利要求1所述的功率半導體模塊，其特征在于，所述連接板（31，32，33， 61，62)中的每個包括： -觸點平面（K)和接頭平面（A)，其中，大量所述觸點設置在所述觸點平面（K)中而至 少一個所述接頭（311，321，331)設置在所述接頭平面（A)中。
3. 根據(jù)權利要求2所述的功率半導體模塊，其特征在于，對于所述連接板（31，32， 33，61，62)中的每個，所述分配平面（VI，VI'，V2，V2'，V3)形成在觸點平面與接頭平 面之間。
4. 根據(jù)權利要求1、2或3所述的功率半導體模塊，其特征在于，所述接觸組件包括第三 連接板（31，32，33，61，62)，其導電地與N個所述功率半導體-開關元件的包含η 個功率半導體-開關元件的至少一個第二部分量的第三開關元件-觸點相連接。
5. 根據(jù)權利要求4所述的功率半導體模塊，其特征在于，所述第三連接板（31，32， 33，61，62)具有： -帶有用于與開關元件-觸點接觸的觸點（313，323，333)的觸點平面（K)， -帶有用于外部接觸所述功率半導體-開關元件（2)的至少一個接頭（311，321，331) 的接頭平面（A)以及 -在觸點平面與接頭平面之間形成的用于將所述觸點與所述接頭（311，321，331)電 連接的分配平面（VI，VI'，V2，V2'，V3)，并且 -其中，所述第三連接板（31，32，33，61，62)的分配平面（VI，VI'，V2，V2'，V3) 平行于所述第一連接板（31，32，33，61，62)的分配平面（VI，VI'，V2，V2'，V3)延伸。
6. 根據(jù)權利要求4或5所述的功率半導體模塊，其特征在于，所述第三連接板（31， 32，33，61，62)固定在所述塑料包罩（5，5'）處。
7. 根據(jù)權利要求4至6中任一項所述的功率半導體模塊，其特征在于，所述第三連接 板（31，32，33，61，62)導電地與N個所述功率半導體-開關元件的包含n<N個功率 半導體-開關元件的第二部分量的第二功率觸點相連接。
8. 根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的功率半導體模塊，其特征在于， a) 所述第一連接板導電地與N個所述功率半導體-開關元件的控制觸點相連接，并且 b) 所述第二連接板導電地N個所述功率半導體-開關元件的包含m < N個功率半導 體-開關元件的部分量的第一功率觸點相連接；以及 c) 在所述第二連接板處作為附加的接頭設置有參考接頭，尤其用于在所述功率半導 體-開關元件的第一功率觸點與控制觸點之間施加控制-額定電壓。
9. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的功率半導體模塊，其特征在于，所述第二連接板 (32)包括參考接頭-板（32")，其借助于導電的連接、優(yōu)選地鉚接或焊接來安裝在所述第二 連接板（32)處，并且其中，所述參考接頭（322)在所述參考接頭-板（32〃）處形成，并且其 中，所述參考接頭-板（32")優(yōu)選地在所述第二連接板（32)的一個或多個第二觸點附近安 裝在所述第二連接板（32)處。
10. 根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的功率半導體模塊，其特征在于，所述第一連接 板（31，32，33，61，62)導電地與N個所述功率半導體-開關元件的第一功率觸點相連 接，而所述第二連接板與N個所述功率半導體-開關元件的包含η < N個功率半導體-開 關元件的第二部分量的第二功率觸點相連接。
11. 根據(jù)權利要求10所述的功率半導體模塊，其特征在于，所述第一連接板（31，32， 33, 61，62)包括參考接頭（322)作為附加接頭，尤其用于在所述功率半導體-開關元件的 第一功率觸點與控制觸點之間施加控制-額定電壓。
12. 根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的功率半導體模塊，其特征在于，所述第一連接 板（31，32，33，61，62)導電地與Ν個所述功率半導體-開關元件的第二功率觸點相連 接，而所述第二連接板與Ν個所述功率半導體-開關元件的包含η < Ν個功率半導體-開 關元件的第二部分量的第一功率觸點相連接。
13. 根據(jù)權利要求10、11或12以及權利要求4至6中任一項所述的功率半導體模塊， 其特征在于，所述第三連接板（31，32，33，61，62)與Ν個所述功率半導體-開關元件的 包含η < Ν個功率半導體-開關元件的第二部分量的控制觸點相連接。
14. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的功率半導體模塊，其特征在于，所述第二連接板 (31，32，33，61，62)和/或所述第三連接板（31，32，33，61，62)借助于超聲鉚接來 固定在所述塑料包罩（5，5'）處。
15. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的功率半導體模塊，其特征在于，所述塑料包罩 (5，5'）由聚酯、尤其聚對苯二甲酸丁二脂或聚對苯二甲酸乙二酯形成并且優(yōu)選地纖維強 化、尤其玻璃纖維強化。
16. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的功率半導體模塊，其特征在于，所述塑料包罩 (5，5'）借助于注塑來形成。
17. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的功率半導體模塊，其特征在于，用于減少熱膨脹 的元件、尤其玻璃小球注入所述塑料包罩（5，5'）中。
18. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的功率半導體模塊，其特征在于，所述第一連接 板、第二連接板和第三連接板（31，32，33)布置成使得其分配平面（VI，V2，V3)平行于 所述基平面（S)延伸。
19. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的功率半導體模塊，其特征在于， a) 所述第一連接板（31)的分配平面（VI，V2, V3)鄰近于所述基平面布置在所述基平 面⑶之上， b) 所述第二連接板（32)的分配平面（VI，V2, V3)在與所述基平面（S)相對的側面上 鄰近所述第一連接板（31)的分配平面（VI，V2, V3)，并且 c) 所述第三連接板（33)的分配平面（VI，V2, V3)鄰近所述第二連接板（32)的分配 平面（VI，V2, V3)。
20. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的功率半導體模塊，其特征在于，所述功率半導 體-開關元件的至少一個部分量包括大量功率晶體管、尤其IGBT，其布置在印刷電路板、優(yōu) 選地活性金屬銅焊基質(zhì)上并且電氣并聯(lián)。
21. 根據(jù)權利要求7或8所述的功率半導體模塊，其特征在于，由所述第一連接板和第 二連接板在接頭或參考接頭與第一或第二觸點之間、優(yōu)選地在相應的所述連接板的分配平 面（VI，V2)中形成N個導電路徑。
22. 根據(jù)權利要求21所述的功率半導體模塊，其特征在于，對于每個連接板由多個板 截段形成N個所述導電路徑。
23. 根據(jù)權利要求22或23所述的功率半導體模塊，其特征在于，用于所述第一連接板 和第二連接板的N個所述導電路徑的第一部段（S1)分別由共同的、優(yōu)選地鄰近于相應的所 述連接板的接頭或參考接頭的第一或第二板截段來形成。
24. 根據(jù)權利要求21至23中任一項所述的功率半導體模塊，其特征在于，用于所述第 一連接板（31)的N個所述導電路徑的第一部段（S1)在第一區(qū)域（R1)中被所述第二連接 板（32)在其分配平面（V2)中遮蓋而在第二區(qū)域（R2)中不被第二連接板（32)在其分配平 面（V2)中遮蓋。
25. 根據(jù)權利要求21至24中任一項所述的功率半導體模塊，其特征在于， a) 所述第一連接板的N個導電路徑的第二部段由所述第一連接板（31)的單獨的第三 板截段來形成， b) 所述第二連接板（32)的N個導電路徑的第二部段由所述第二連接板的單獨的第四 板截段來形成， c) 對于i = 1，. . .，N在第三區(qū)域（R3)中所述第一連接板（31)的導電路徑在所述第 二連接板（32)的導電路徑之下延伸。
26. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的功率半導體模塊，其特征在于，所述功率半導體 模塊包括平行于所述基平面布置的另外的功率半導體-開關元件，并且所述第一連接板和 第二連接板具有另外的第一或第二觸點，其與所述第一連接板或第二連接板的接頭導電地 相連接并且接觸另外的所述功率半導體-開關元件的控制觸點或第一功率觸點。
27. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的功率半導體模塊，其特征在于，所述功率半導體 模塊包括第二類型的平行于所述基平面布置的另外的功率半導體-開關元件。
28. -種用于功率半導體模塊的接觸組件，所述功率半導體模塊包括： a) 平行于基平面（S)布置的數(shù)量N的功率半導體-開關元件（2)， -其中的每個具有一定數(shù)量的開元元件-觸點，其包括： -控制觸點 -第一功率觸點和 _第二功率觸點， -其中，借助于施加在控制觸點與第一功率觸點之間的控制電壓能夠控制在所述功率 觸點之間的電流， b) 其中，用于接觸所述開關元件-觸點的接觸組件包括： -第一連接板（31，32，33，61，62)，其導電地能夠與N個所述功率半導體-開關元 件的第一開關元件-觸點連接；第二連接板（31，32，33，61，62)，其導電地能夠與N個 所述功率半導體-開關元件的包含η < N個功率半導體-開關元件的部分量的第二開關元 件-觸點連接，并且其中 c) 所述連接板（31，32，33，61，62)中的每個具有： -用于接觸開關元件-觸點的大量觸點（313，323，333)， -用于外部接觸所述功率半導體-開關元件（2)的至少一個接頭（311，321，331)和 -用于將所述觸點與所述接頭（311，321，331)電連接的分配平面（VI，VI'，V2， V2'，V3)，并且其中 -所述第一連接板（31，32，33，61，62)的分配平面（VI，VI'，V2，V2'，V3)平行 于所述第二連接板（31，32，33，61，62)的分配平面（VI，VI'，V2，V2'，V3)并且平行 于所述第二連接板（31，32，33，61，62)的分配平面（VI，VI'，V2，V2'，V3)延伸， -所述第一連接板（31，32，33，61，62)在所述分配平面的區(qū)域中具有塑料包罩（5， 5'），并且 -所述第二連接板（31，32，33，61，62)固定在所述塑料包罩（5，5'）處。
29. 根據(jù)權利要求28所述的接觸組件，其特征在于，所述連接板（31，32，33，61， 62)中的每個包括： -觸點平面和接頭平面（Α)，其中，大量所述觸點設置在所述觸點平面（Κ)中而至少一 個所述接頭（311，321，331)設置在所述接頭平面（Α)中。
30. 根據(jù)權利要求29所述的接觸組件，其特征在于，對于所述連接板（31，32，33， 61，62)中的每個，所述分配平面（VI，VI'，V2，V2'，V3)形成在觸點平面與接頭平面之 間。
【文檔編號】H01L23/498GK203839372SQ201420056905
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年1月29日 優(yōu)先權日:2013年4月29日
【發(fā)明者】S.哈特曼恩, D.特雷斯塞, R.施內(nèi)爾 申請人:Abb 技術有限公司