[发明专利]半导体模块以及半导体模块的叠层布置

说明书

提出一种半导体模块(10)和半导体模块(10a)的叠层布置(100)。半导体模块(10)包括绝缘栅双极晶体管(12)、宽带隙开关(14)、基板(48)和紧压装置(62)。绝缘栅双极晶体管(12)和宽带隙开关(14)并联连接，并且各以第一平面端子(16、34)来安装到基板(48)的一侧(46)。此外，绝缘栅双极晶体管(12)的第二平面端子(18)和宽带隙开关(14)的第二平面端子(36)与导电连接元件(50)相连接，以及紧压装置(62)布置在绝缘栅双极晶体管(12)的第二平面端子(18)上。因此，当按照叠层布置(100)来布置半导体模块(10)时，任何压力主要施加到半导体模块(10)的绝缘栅双极晶体管(12)。

技术领域

本发明涉及功率半导体电子器件的领域。具体来说，本发明涉及功率半导体模块以及功率半导体模块的叠层布置。

背景技术

基于宽带隙(WBG)材料、具体来说是单极材料(例如比如碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN))的半导体开关因这些材料的固有优点(例如，比如在高操作温度下的低泄漏电流以及在低电流下的低损耗)而提供低切换损耗。因此，这类半导体开关还适合于高频应用。

但是，例如，SiC基开关当前限制到与双极硅(Si)基的开关相比更小大小的芯片。例如，半导体模块中采用的双极Si开关的基区的典型尺寸为大约17×17 mm²，而SiC开关因关于关联较高成本的缺陷和产率问题而最多不超过那些值的一半。

此外，与双极Si基的开关相比，小型的宽带隙开关可具有某些缺点，例如振荡行为、在高温度和电流下的高通态损耗以及较小故障电流操控能力。

US 2014/0185346 A1涉及一种混合功率装置，其包括包含第一和第二不相等的带隙半导体材料的第一和第二切换装置，其中切换装置是不同类型的三端子或更多端子的切换装置。

EP 0443155 B1涉及一种用于接通和关断的开关设备，其具有用于切换MOS-FET半导体(其并联连接)和IGBT功率半导体的驱动器。

US 2004/0188706 A1公开一种具有IGBT并且具有宽带隙二极管的半导体模块，由此IGBT和宽带隙二极管布置在基板上。

EP 0637080 A1公开一种压力接触类型功率模块，其具有布置在IGBT结构上的紧压装置（press device）。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有宽带隙开关和双极Si基开关的半导体模块，其可易于按照叠层布置串联连接，以便增加功率和/或电压。

这个目的通过独立权利要求的主题来实现。根据从属权利要求和下面描述，另外的示范实施例是显而易见的。

本发明的一个方面涉及一种半导体模块。该半导体模块具体可以是高功率半导体模块，其适合于处理高于大约10 A的电流和/或高于大约100 V的电压。