[发明专利]具有双基底和减小电感的功率模块组件

说明书

一种功率模块组件，其具有第一基底，该第一基底包括第一层、第二层以及第三层。该第一层配置为载送沿第一方向流动的开关电流。第二基底操作地连接于第一基底并且包括第四层、第五层以及第六层。导电结合层连接第一基底的第三层和第二基底的第四层。导电结合层可以是第一烧结层。第一基底的第三层、第一烧结层和第二基底的第四层配置为作为单体导电层一起起作用，该单体导电层载送沿第二方向的开关电流，该第二方向基本上与第一方向相反。净电感通过沿相反方向行进的开关电流的抵消效应来减小。

背景技术

本发明涉及一种具有双基底和减小电感的功率模块组件。具有用于产生功率的半导体装置的功率模块用在各种设置中。例如，混合动力车辆可利用功率模块来对电动机/发电机供电。期望生产一种功率模块组件，该功率模块组件提供高功率密度，同时产生低寄生电感。组件的布置影响其产生功率以及电感的能力。

发明内容

功率模块组件具有第一基底，该第一基底包括第一层、第二层以及第三层，该第一层和第三层是导电的。第一层配置为载送沿第一方向流动的开关电流。第二层是电绝缘层，该电绝缘层定位在第一和第三层之间并且配置为使得它们电气地隔离。第二基底操作地连接于第一基底并且包括第四层、第五层以及第六层。第四层和第六层配置为是导电的。第五层是电绝缘层，该电绝缘层定位在第四和第六层之间并且配置为使得它们电气地隔离。导电结合层连接第一基底的第三层和第二基底的第四层。第一基底的第三层、导电结合层以及第二基底的第四层配置为作为单体导电层一起起作用，该单体导电层载送沿第二方向的开关电流，该第二方向基本上与第一方向相反。换句话说，净电感通过开关电流在第一层和单体导电层中沿相反方向行进的抵消效应而减小。

导电结合层可以是第一烧结层，该第一烧结层配置为结合第一和第二基底。形成组件的方法包括经由烧结工艺来生产第一烧结层。烧结工艺包括经由在预定温度下加热预定时间来促使预定金属的微粒子聚结成固体形式。烧结工艺可包括在预定压力下将预定金属的微粒子压缩在第一和第二基底之间。

该组件配置为支持半导体装置的高切换频率操作，并且在低寄生电感的情形下提供高功率密度。该组件的布置实现低电感换向路径，该低电感换向路径通过将单体导电层用作用于开关电流的返回路径来实现。

第一层、第三层、第四和第六层可各自由铝和铜的至少一个构成。第二和第五层可由氮化硅、氮化铝和氧化铝的至少一个构成。第一烧结层可由银构成。

该组件包括第一半导体堆叠，该第一半导体堆叠在第一结合部处操作地连接于第一层。第一外部构件在第二结合部处操作地连接于第一层。第二半导体堆叠在第三结合部处操作地连接于第一层。第二外部构件在第四结合部处操作地连接于第四层。

第一和第二外部构件具有相应的第一、第二以及第三部段，相应的第一和第三部段基本上是平行的。相应的第二部段可基本上垂直于相应的第一和第三部段。第一外部构件可具有由相应间隙隔开的第一多个指部。第二外部构件可具有由相应间隙隔开的第二多个指部。

该组件可包括第一端子和第二端子，该第一端子操作地连接于第一基底，且该第二端子操作地连接于第二基底。开关电流在第一和第二端子之间限定切换环路。切换环路配置为：从第一端子延伸至第一层；从第一层延伸至第一结合部处的第一半导体堆叠；以及从第一半导体堆叠延伸至第一外部构件。切换环路进一步配置为：从第一外部构件延伸至第二结合部处的第一层；从第一层延伸至第三结合部处的第二半导体堆叠；从第二半导体堆叠延伸至第二外部构件；从第二外部构件延伸至第四结合部处的单体导电层；以及从单体导电层延伸至第二端子。

第一半导体堆叠可包括第一半导体装置、第一金属层以及第二金属层。第一半导体装置夹在第一和第二金属层之间。第二烧结层可定位在第一金属层和第一半导体装置之间。第三烧结层可定位在第二金属层和第一半导体装置之间。第一半导体堆叠进一步包括：第四烧结层，该第四烧结层定位在第一外部构件和第一金属层之间。第五烧结层可定位在第二金属层和第一基底的第一层之间。