[发明专利]带有多个子模件的功率半导体模件

说明书

本发明涉及功率电子学领域，涉及一种带有多个子模件的功率半导体模件，这些子模件并排安装在一个共同的底板上，其功率侧通过感应小的平板形导体相互电连接，并且与外面电连接。

与本发明有关的这类功率半导体模件例如可参见EP-A1-0597144号欧洲专利。

众所周知，混合式功率半导体模件是在一个共同的底板上和一个共同的壳体内安装有多个相互连接的并排布置的单个半导体芯片(也可参见DE-PS-3669017)。

这种模块结构要满足各种不同的要求。首先，单个半导体必须耦合在壳体的外侧上，相互间具有狭窄的间隔，它们工作时由于大功率而发热，因此必须对于单个半导体能够良好地冷却。其次，在壳体内的电连接和与外面的电连接必须能够承受大电流功率分配，同时相互间具有足够的间隔或绝缘，以便当局部出现高电位差时不会产生电压击穿现象。再者，模块的结构和组合应当尽可能简单和经济。还有，现代快速大功率半导体要求小的开关时间，例如IGBT(绝缘栅极双向场效应晶体管)所显示的，更重要的是电气连接和接线应无电感或少电感，以便能够使模块内采用的半导体构件具有尽可能高的电流增加时间。

为了满足上述要求，本文开头的现有技术文献中描述了一种混合式大功率电子学装置，其中采用了一个叠式装置，它由绝缘层和电子轨道层相互交叠而形成，用于连接各子模件和与外面连接。采用这种方式，能够简化模块结构和降低成本，所得到的模块具有良好的功能可靠性，并且是少电感或无电感的。

尽管如此，这种公知的模块结构不是尽善尽美的，在子模件区域内要为绝缘层和导电层留出空间，以便提供子模件的磷酸盐处理(冷变形)所需的环境条件(图4，5)。因此绝缘层和导电层采用栅流结构形式，即在子模件之间形成桥形接片。其结果是在平面布线的基础上必须增加辅助的平面，为此，这种模块要求大于其它模块的平面，它的接线通常是从子模件垂直向上延伸，一直伸到模件表面上的接线端处。

本发明的目的是提供一种功率半导体模件，它不仅保持了内电感很小及外接线感应少的优点，而且克服了表面损耗大的缺陷。

根据本发明的功率半导体模件，是这样实现的：在前面所说的大功率半导体模件上，平板形导体各自在高于子模件的平面上单端固定地安装，这些平面相互间由子模件分隔开，并且具有足够的电绝缘垂直间距，平板形导体通过附加的竖立的线路元件与各个子模件实现电气连接。通过在子模件上单端固定延伸的平板形导体的装置，可以将子模件相互并排地密封包装在底板上，这样可减少模件所需的基面，同时又不会放弃连接导线内电感小和外接线感应少的优点或使该性能劣化。

在本发明的功率半导体模件的一个优选实施例中，所述竖立的线路元件由多次最好为直角弯曲的带钢制成，这些竖立的线路元件是这样弯曲的，它能够补偿平行于底板的平面的子模件或底板的有条件的热膨胀，从而在小电感的前提下，能够实现高的交变负荷稳定性。并且由于带钢的采用，子模件之间的连接和与外接线之间的连接采用焊接方式，于是，根据进一步的实施例，竖立的线路元件与平板形导体和子模件焊接连接在一起。

根据本发明的模件的另一个实施例，平板形导体的中间部分带有冲孔，竖立的线路元件从孔中穿出延伸到对面的平板形导体上，用于连接子模件。这种结构简单，电感小，并且节省空间。

根据本发明的另一个实施例，子模件与有关的平板形导体和竖立的线路元件安装在一个壳体内，并且浇铸在绝缘物质内。从而避免了在平板形导体的具有不同的电位的部分之间所存在的局部放电问题。

从属权利要求书中给出了其它实施例。

下面将根据附图进一步说明本发明的实施例及其良好效果。

在附图中图示了本发明的实施例，它们是：

图1是本发明的功率半导体模件中所用的子模件的实施例的透视图；

图2表示图1中的子模件带有发射极固定件形式的竖立的线路元件；

图3是本发明的大功率半导体模件的一个实施例的俯视图，在其底板上安装有9个子模件(没有功率连接和接线)；

图4是图3的模件的透视图，带有集电极固定件形式的竖立的线路元件；

图5是图3或图4的模件的发射极固定件布置的俯视图，并且展示了与图4的集电极固定件连接的集电极板；

图6是图5的装置的俯视图，带有附加的发射极板，它部分地盖住集电极板，并且与发射极固定件相连接；

图7是图6的模件的发射极固定件，集电极固定件，集电极板和发射极板的布置的侧视图。