[发明专利]对用电器进行可控的电功率供应的功率模块

说明书

描述了一种用于对用电器的进行可控的电功率供应的功率模块。功率模块具有多个封装式功率半导体、电路板和冷却体并且可能补充性地具有密封料。封装式功率半导体具有可导电的连接元件并且在外侧面上各自具有散热面。功率模块的突出之处在于：封装式功率半导体中的每个封装式功率半导体被布置在冷却体的冷却表面上，并且以其散热面与冷却体的冷却表面以可传导热量的方式相连接，并且电路板被布置在功率半导体的在正交方向上与冷却体相反的一侧，其中在冷却体沿正交方向朝电路板的投影不遮盖连接元件的区域中，例如侧向地在冷却体的边缘旁，功率半导体的连接元件与电路板上的连接面电接触。

本发明涉及一种用于对用电器进行可控的电功率供应的、具有封装式功率半导体的功率模块。

功率模块被用于以可控的方式向用电器(例如电动马达)供应用于其运行所需的电功率。这样的功率模块有时也被称为电源模块、换向器、转换器或逆变器。

这些功率模块例如可以被用于在交通工具中以经调节的方式从电池向用作驱动器的电动马达提供电功率。在此，可控的功率供应可以达到从几千瓦到几百千瓦的范围。

为此，功率模块通常具有功率半导体结构元件(下文被简称为“功率半导体”)，例如呈由操控电路控制的IGBT(具有绝缘栅极电极的双极晶体管；英文：Insulated-GateBipolar Transistor)、SiC(具有碳化硅-MOSFET的功率模块)或功率MOSFET的形式。

在常规的功率模块中，IGBT或SiC芯片被施加(即，例如被钎焊或烧结)到所谓的DCB(英文：Direct Copper Bonded)上，即能够使电子构件与芯片藉由铜实现紧密的电连接及热连接的结构上。随后，DCB例如可以被烧结或被钎焊到具有冷却结构的铜板上。随后可以以对介质密封的方式对整个结构进行包覆模制。

替代性地，在常规的功率模块中，IGBT构件藉由所谓的热界面材料(例如箔片或可导热的膏)被装配到冷却体上。替代性地，这样的构件的电绝缘的壳体可以被直接地钎焊或烧结到冷却体上。在这种情况下，例如藉由焊接到冲裁网格上来实现电连接，或者通过将构件藉由通孔技术与电路板钎焊的方式来实现电连接。

常规的功率模块通常具有相对复杂的结构并且因此须高耗费地制造。此外，功率模块通常针对特定的应用而设计，并且其设计方案一般来说并不能容易地与其他应用的要求相适配或扩展到其他应用的要求。更容易制造的和/或可对用途专用地适配的功率模块通常需要较大的结构空间和/或相对昂贵的构件。

因此可以被视为本发明目的的是，提供一种功率模块，该功率模块至少克服常规功率模块的前述缺点中的至少一些缺点。尤其可能存在对容易地并且用成本有效的部件构造的、可以用较少的耗费制造的、和/或需要较小的结构空间的功率模块的需求。

这样的目的可以通过独立权利要求的主题来实现。本发明的其他实施方式自从属权利要求以及从以下说明中得出。

本发明的一个方面涉及一种用于对用电器进行可控的电功率供应的功率模块。在此，所述功率模块具有多个封装式功率半导体、电路板以及冷却体。所述封装式功率半导体具有可导电的连接元件并且在外侧面上还各自具有散热面。所述功率模块的突出之处在于：所述封装式功率半导体中的每个封装式功率半导体被布置在所述冷却体的冷却表面上，并且以其散热面与所述冷却体的冷却表面以可传导热量的方式相连接；并且所述电路板被布置在所述功率半导体的在正交方向上与所述冷却体相反的一侧，其中在所述冷却体沿正交方向朝所述电路板的投影不遮盖所述连接元件的区域中，所述功率半导体的连接元件与所述电路板上的连接面电接触。(权利要求1)

在本文中所描述的功率模块的实施方式与常规功率模块的区别尤其在于，在功率模块的整体结构方案方面使用分离的部件。