[发明专利]半导体模块和电力母线系统布置

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体模块和电力母线系统(电流母线系统)布置。

背景技术

所述半导体模块例如为一具有一基板(电路载体、载体)、且所述基板 上安装有多个以相应方式电气相连的半导体元件的半导体模块。半导体元件 的触头在半导体模块中的内部连接通过使用接合线而实现。为实现电绝缘， 接合线和半导体元件均被灌封在一灌封材料中。所述灌封材料例如为硅。封 装半导体模块布置在一外壳中。外壳用于保护半导体模块，同时还用作电连 接件(负载端子)的载体。电连接件对外与电力母线系统导电相连。电力母 线系统具有一供电母线，通过所述供电母线可向半导体模块的其中一个触头 提供一供电电压。

WO 03/030247 A2中公开了一种通过接合线来实现触头内部连接的方 案。其中，以大面积及平面接触的方式接触布置在基板上的半导体元件的电 触头的接触面。为实现接触，在半导体元件上层压一绝缘膜。通过在绝缘膜 上开窗口来露出半导体元件的接触面，随后通过在接触面上和绝缘膜区域内 进行金属沉积处理来实现电接触。

发明内容

本发明的目的是提供一种由半导体模块及其电力母线系统构成的简单 而紧凑的布置。

为达成这一目的，提供一种由至少一个半导体模块和至少一个电力母线 构成的布置，其中，半导体模块具有至少一个基板和至少一个半导体元件， 所述半导体元件布置在该基板上，且具有一电触头和至少一个其他电触头； 所述母线系统具有至少一个用于为半导体元件的触头提供一供电电压的供 电母线；为使供电母线与半导体元件的其他触头之间彼此电绝缘，半导体元 件和/或供电母线上布置有一电绝缘膜。

所述布置对于功率半导体模块而言特别有利。因此根据一特别实施方 案，所述半导体模块为一功率半导体模块，所述半导体元件为一选自绝缘栅 双极晶体管(IGBT)、二极管、金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)、晶 闸管(Tyristor)和/或双极晶体管的功率半导体元件。

由于所述绝缘膜的存在，便无需再采取例如浇注硅而实现的附加绝缘措 施。供电母线只与待接触的电触头导电相连。此外也无需再使用外壳。半导 体元件或具有多个半导体元件的半导体模块在无外壳的情况下，与电力母线 系统相连。由此会产生一个与现有技术相比更简单、更紧凑的布置。

半导体元件优选地以一种会使其触头的电接触面远离基板的方式布置 在基板上，半导体元件的其他触头的接触面朝向基板。半导体元件例如通过 这一接触面焊接或粘接在基板上。

根据一特别的实施方案，半导体元件布置在一基板上，绝缘膜以这样的 方式安装在半导体元件和基板上，使得半导体元件的一表面轮廓和/或基板的 一表面轮廓体现在绝缘膜的表面轮廓中，该轮廓表面远离半导体元件和/或基 板的。其中，绝缘膜可采取粘接的安装方式。优选地，绝缘膜被层压在半导 体元件和基板上。最好在不使用胶粘剂的情况下实现所述层压处理，也就是 说，绝缘膜并非以粘接方式安装在半导体元件和基板上。此外也可附加地或 仅在电力母线系统的供电母线上层压或粘接一绝缘膜。

优选以平面接触的方式，也就是不通过接合线而实现对半导体模块的半 导体元件的触头的电接触。借此可充分利用绝缘膜的绝缘作用，进行大面积 接触。通过平面接触可实现对半导体元件的低电感接触。借助平面接触还可 实现比接合线接触更坚固的结构。

下面对一种具有电绝缘膜且对其半导体元件的触头进行平面接触的半 导体模块的制备方法进行详细说明：此处涉及的半导体模块具有一基板和多 个布置在所述基板上的半导体元件。为制备所述半导体模块，提供一例如为 直接铜接合(Direct Copper Bonding，DCB)基板，所述基板上借助一导电 连接件安装有制备半导体模块所需的半导体元件，这些半导体元件通过导电 通路以相应方式彼此电气相连。DCB基板具有一用氧化铝(Al₂O₃)或氮化 铝(AlN)制成的承载层。所述承载层的两侧安装有建构成导电通路的导电 铜层。所述导电连措施例如为一焊接剂或一导电胶粘剂。将半导体元件焊接 或粘接在基板上，也可考虑使用一低温连接技术(NTV)。借助上述方法不 仅可实现对半导体元件的电接触，还可将其机械固定在基板上。还可考虑将 电触头制备成一个导电的连接措施。半导体元件不采取机械固定的方式，这 一点例如通过采用一具有导电能力的膏体(导电膏)即可实现。