專利名稱：具有用于大電流功率控制的功率半導體組件的裝置及應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有一個或者多個用于大電流功率控制的功率半導體組件的裝置。
在汽車技術中，日益增加的功能通過電子控制設備控制。于是可以把起動器和照明發(fā)動機組合在一個機組中。這種系統(tǒng)的電源需要大功率供電單元，這種供電單元由于它的大的熱損失功率需要有源冷卻，例如它提供冷卻水循環(huán)。
冷卻水溫在極端情況下可以達到125℃，這樣對于所有電氣組件還可能有一個很小的溫升。由于車身網(wǎng)絡電壓很低只有14-42V，因此需要很大的電流，從而到用電器具的路徑要短。因此控制單元應該靠近馬達使用，它表示一個熱的、強振動的環(huán)境。
具有一個或者多個用于大功率控制的功率半導體組件的裝置通常以模塊構造。功率半導體組件或者半導體開關在基板大多數(shù)在金屬陶瓷板上電絕緣構造。這一組件固定在形式為可冷卻底盤的一個載體上。電流引線通過焊接的金屬片、彈簧觸點或者綁扎(Bondung)從基板引向位于一個盒子里的且最后向該盒子的上側(cè)伸出的連接端子。然后供電在盒子的上面通過布線或者薄板實現(xiàn)。由此在底盤上不需要為電流布線留任何空間，從而可以保持小的結構。
因為現(xiàn)在電連接部分有一部分遠在底盤上面，因此在振動時會強烈振蕩，使對底板的連接快速老化。
還公知這樣的結構，其中，對于正電極“+”和負電極“-”的電流引線反并聯(lián)上下絕緣引導(例如參見Mitsubishi的EP585578 A1)或者另外直接通過基板引導(參見ABB Management AG的美國專利Nr.5 574 312)，以便使該結構的電感最小。還有在無布線側(cè)低電感安排分立電容器(參見KAMANELECTROMAGNETICS CORP.的WO 9 5504 448)或者使用冷卻體作為導電部分(參見REHM SCHWEISSTECHNIK GmbH & Co.的EP 443378 A)。
本發(fā)明要解決的問題是，總的來說提供具有一個或者多個用于大電流功率控制的功率半導體組件的裝置，它能夠在強振動負載環(huán)境中持續(xù)應用。
該問題通過具有在權利要求1中給出的特征的、具有一個或者多個用于大電流功率控制的功率半導體組件的裝置解決。
根據(jù)這一解決方案，在根據(jù)本發(fā)明的具有一個或者多個用于大電流功率控制的功率半導體組件的裝置中-每一功率半導體組件電絕緣地固定在一個公共的載體的表面上，并且各具有至少兩個彼此分開設置的電連接面，-在該載體表面上在所述功率半導體組件的旁邊與每一功率半導體組件電絕緣地固定兩個或者多個彼此分開設置的電流條，和-每一功率半導體組件的一個電連接面通過一個或者多個電導體橋電連接到一個電流條上，該功率半導體組件的另一個電連接面通過一個或者多個電導體橋電連接到另一個電流條上。
在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，有利的是電流條同樣與功率半導體組件直接彼此密集地設置在載體表面上。由此有利地使得電流條和功率半導體組件的振蕩彼此相對小到可以忽略。此外由于電流條和功率半導體組件彼此密集的設置可以有利地使用短的電導體橋，其具有這樣的固有頻率，即在強振動環(huán)境中通常操作本發(fā)明的裝置時幾乎不會引起共振。由于這一理由，本發(fā)明的裝置特別適用于強振動環(huán)境，特別在驅(qū)動馬達附近，例如在汽車的內(nèi)燃機附近，它們另外表示一個熱的環(huán)境。
在根據(jù)本發(fā)明的裝置中功率半導體優(yōu)選不需要一定封裝，而是最好裸露固定在載體上。只是整個裝置應該在一個密封在外殼中。
根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選的和有利的改進結構見權利要求2到23。
根據(jù)權利要求4或者5具有上下疊置的電流條的改進結構對于本發(fā)明的建造特別是緊湊結構極具優(yōu)點。
如上所述，本發(fā)明裝置的一個優(yōu)選的和有利的應用是在汽車馬達室中—特別是但不限于—用于汽車電器的供電應用。
作為汽車電器除別的外例如可理解為起動發(fā)電機，特別是理解為起動器和照明發(fā)動機、電動有源彈力、電氣制動、電動水泵、電動油泵、汽車的空調(diào)機等。
在下面的說明書中根據(jù)附圖舉例詳細說明本發(fā)明，附圖中


圖1表示具有彼此相鄰設置的電流條的根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個示范實施例的透視圖，圖2表示具有彼此上下疊置的電流條的根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一示范實施例的透視圖，圖3表示沿圖2的切割線II-II穿過按照圖2的實施例的一部分的豎直斷面圖。
在附圖中表示的根據(jù)本發(fā)明的裝置的示范實施例中，每一功率半導體組件1電絕緣固定在一個例如構成底板的公共載體2的表面20上。
在根據(jù)圖1的實施例中，例如有六個彼此平行的序列10安排在表面20上，每一序列由四個功率半導體組件1構成。
在根據(jù)圖2的另一個實施例中，表示出一半例如只有兩個功率半導體組件1的更好的概觀圖。功率半導體組件1的數(shù)目在該另外的實施例中也可以大于2，例如和根據(jù)圖1的實施例中的一樣多，并例如具有和那里一樣的布置。
一般，功率半導體組件1的數(shù)目可以是任意自然數(shù)，亦即可以是1，該數(shù)目的上限至多由技術原因限制。
每一功率半導體組件1各具有至少兩個彼此分開設置的電連接面11、11，其中一個例如設置在各功率半導體組件1背離載體2的表面20的一側(cè)，另一個設置在該功率半導體組件1朝向表面20的一側(cè)并且在圖1中不能直接看見。
在載體2的表面20上，在兩個表示的實施例中的每一個中，在功率半導體組件1旁邊固定與每一功率半導體組件1電絕緣的多個彼此分開設置的電流條3。
同樣，在所示的每一實施例中，每一功率半導體組件1的一個電連接面11通過一個或者多個電導體橋4與一條電流條3電連接，該功率半導體組件1的另一個電連接面11通過一個或者多個電導體橋4與另一條電流條3電連接。
特別是在兩個所示的實施例的每一個中，一個功率半導體組件1的一個電連接面11通過一個或者多個電導體橋4與一條對應于電極“-”的電流條3電連接，另一功率半導體組件1的一個電連接面11通過一個或者多個電導體橋4與和一條對應于相對電極“-”設置的另一電極“+”的另一電流條3電連接，而一個功率半導體組件1的另一個電連接面11和另一個功率半導體組件1的另一個電連接面11通過一個或者多個電導體橋4與另外一條電流條3電連接。
在根據(jù)圖1和圖2的實施例中例如優(yōu)選如此安裝，使得每一功率半導體組件1作為一個開關或者控制元件構建，其中，在其一個接觸面11和其另一個接觸面11之間流過或者不流過依賴于組件1的開關或者控制狀態(tài)的電流，并使得以一個接觸面11連接到對應于電極“-”的電流條3上的功率半導體組件1和以一個接觸面11連接到對應于電極“+”的另一電流條3上的功率半導體組件1以推挽方式彼此被接通或控制，也就是說，一個組件被切斷或者被控制，同時另一個組件被接通或者被解除控制，反過來也是一樣。與這兩個功率半導體組件1中每一個的另一接觸面11連接的另一個電流條3在這一場合建立起一個特別的電流相位線，其在圖1和圖2中另外用“≈”表示。
根據(jù)圖1的實施例例如這樣構建，即所有電流條3彼此相鄰和彼此平行在載體2的表面20上設置。
在該實施例中特別這樣設置，-在圖1中在位于最右邊對應于電極“+”的第一電流條3和在與其相鄰的左邊用“≈”表示的第一電流相位線3之間設置一個由四個功率半導體組件1組成的第一序列10，-在第一電流相位線3和與其左鄰的對應于電極“-”的第一電流條3之間設置一個由四個功率半導體組件1組成的第二序列10，-在對應于電極“-”的第一電流條3和與其左鄰的用“≈”表示的第二電流相位線3之間設置一個由四個功率半導體組件1組成的第三序列10，-在第二電流相位線3和與其左鄰的、重新對應于電極“+”的第二電流條3之間設置一個由四個功率半導體組件1組成的第四序列10，-在對應于電極“+”的第二電流條3和與其左鄰的用“≈”表示的第三電流相位線3之間設置一個由四個功率半導體組件1組成的第五序列10，-在第三電流相位線3和與其左鄰的、重新對應于電極“-”的第二電流條3之間設置一個由四個功率半導體組件1組成的第六序列10，在其間設置用“≈”表示的電流相位線3的每兩個相鄰的序列10的兩個彼此相對設置的功率半導體組件1彼此對應而構成一對在上述彼此推挽意義上開關的功率半導體組件1。
圖1中彼此對應的功率半導體組件1的兩個這樣的對通過下述突顯出來，即它們的功率半導體組件1當通過單個電導體橋4與相關的電流條3連接時而被表示。例如，一個導體橋4連接所涉及的一對的每一組件1的一個朝向載體2的表面20的電連接面11與一個電流條3，而另一個導體橋4連接背離表面20的電連接面11與另一個電流條3。在一個實際的實施例中，每一單個的導體橋4優(yōu)選分別通過多個這樣的橋4實現(xiàn)，就像在圖2中所示。
每一電流條3優(yōu)選通過一個由良導電材料例如銅形成的金屬條實現(xiàn)，它具有足夠大的截面，以保證沒有問題地傳導預先給定的大電流強度。
當用“≈”表示的電流相位線3通過單個金屬條構建時，對應于電極“+”的電流條3通過一個公共的電流條33彼此連接是適宜的。優(yōu)選公共電流條33是一個由良導電材料形成的、在載體2的表面20上設置的板，對應于電極“+”的電流條3從該板作為梳齒狀金屬條凸出，這里板和金屬條優(yōu)選作為一塊整體構造。
對應于電極“-”的電流條3也優(yōu)選通過一個公共的電流條彼此連接，對應于電極“-”的電流條3必須與對應于電極“+”的電流條3和公共電流條33電絕緣。
與按照圖1的實施例相反，在按照圖2的實施例中，電流條3彼此電絕緣地在載體2的表面20上上下設置，每一這樣的電流條3具有一個自由的接觸面30，它通過特別是多個電導體橋4與至少一個功率半導體組件1的一個電連接面11連接。這將有利地允許本發(fā)明的裝置在構造上緊湊的結構。
在本實施例中特別可以使在上面彼此推挽開關或者被控制的意義上的每一對彼此對應的功率半導體組件1設置在所有電流條3的同一側(cè)，這與按照圖1的實施例相反，在按照圖1的實施例中這樣的一對的功率半導體組件1設置在一個電流相位線3的兩側(cè)，在其兩側(cè)還有對應于彼此不同電極的電流條3。
在按照圖2和3的實施例中，功率半導體組件1的這樣的對中的一個單個的對例如設置在成批的電流條3的右側(cè)。但是(未在圖中表示)優(yōu)選在該右側(cè)上沿成批的電流條3一個接一個地設置兩個或者多個彼此對應的功率半導體組件1的這樣的對，并且每個以和圖2中表示的功率半導體組件1的對同樣的方式連接在成批的電流條3上。
此外，彼此對應的功率半導體組件1的這樣的對也可以前后相繼設置在背離右側(cè)的成批的電流條3的左側(cè)，并且以和圖2中表示的功率半導體組件1的對類似的方式連接在成批的電流條3上。
在圖2中表示的對的功率半導體組件1例如這樣連接在成批的電流條3上，
-該對的一個功率半導體組件1的背離載體2的表面20的一個電連接面11通過多個導體橋4與例如直接在載體2的表面20上設置的對應于電極“-”的電流條3電連接，-該對的另一個功率半導體組件1的朝向載體2的表面20的一個電連接面11通過多個電導體橋4與例如在對應于電極“-”的電流條3上設置的、并且通過由電絕緣材料構成的層32與該電流條3分開的對應于電極“+”的電流條3電連接，-該對的一個功率半導體組件1的朝向載體2的表面20的另一個電連接面11通過多個電導體橋4與例如在對應于電極“+”的電流條3上設置的、并且通過由電絕緣材料構成的層32與該電流條3分開的用“≈”表示的電流條3電連接，-該對的另一個功率半導體組件1的背離載體2的表面20的另一個電連接面11通過多個電導體橋4與電流相位線3電連接。
一個成批的或者彼此上下疊置的電流條3中的一個電流條3的一個自由接觸面30例如通過一個在該電流條3上設置的另一個電流條3構成這個電流條3的凸出的表面300，這里，該表面300具有一個側(cè)棱31，通過該側(cè)棱，電連接該一個電流條3的自由接觸面30與一個功率半導體組件1的一個電連接面的每一個電導體橋4向外離開。
在彼此上下疊置的電流條3的旁邊側(cè)面設置中間電連接面5，它在載體2的表面20上絕緣并與每一電流條3分開，其每一個與一個或者多個功率半導體組件1的接觸面11電連接并通過多個電導體橋4與電流條3電連接。
在按照圖2和3的實施例中例如對于每一個功率半導體組件1各提供一個中間接觸面5，它與這些功率半導體組件1的朝向載體2的表面20的接觸面11直接接觸并固定在其上。
在按照圖2和3的實施例中例如還存在一個中間接觸面5，它與功率半導體組件1的該接觸面11電絕緣，但是它通過多個電導體橋40與一個功率半導體組件1的背離載體2的表面20的接觸面11電連接。
特殊的是在按照圖2和3的實施例中這樣構造，-兩個彼此對應的功率半導體組件1中的每一個都設置在對應于該一個功率半導體組件1的電中間接觸面5上，使得該功率半導體組件1的朝向載體2的表面20的接觸面11與該對應的中間接觸面5彼此直接電氣接觸，
-對應于一個功率半導體組件1的中間接觸面5通過優(yōu)選多個電導體橋4與對應于一個電極例如電極“+”的電流條3電連接，-這一個功率半導體組件1的背離載體2的表面20的接觸面11通過優(yōu)選多個電導體橋40與對應于另一個功率半導體組件1的中間接觸面5電連接，后者再次通過優(yōu)選多個電導體橋4與用“≈”表示的電流條3電連接，-另一個功率半導體組件1的背離載體2的表面20的電連接面11通過優(yōu)選多個電中間導體橋40和一個與該功率半導體組件1的接觸面11電絕緣的中間接觸面5電連接，后者通過優(yōu)選多個電導體橋4與對應于另一個電極在該例中是電極“-”的電流條3電連接。
每一中間接觸面5優(yōu)選具有一個側(cè)棱51，越過該側(cè)棱在該中間接觸面5連接的每一電導體橋4或者40向外離開。
雖然沒有示出，但是這樣的電中間接觸面5同樣可以良好地在按照圖1的實施例中設置。例如可以在那里把一個或者每一個序列10的功率半導體組件1這樣設置在一個公共的中間接觸面5上，使得每一功率半導體組件1的一個朝向載體2的表面20的接觸面11與該公共中間接觸面5直接電氣接觸，并且該中間接觸面5可以通過一個或者多個電導體橋4與在該序列10所在其間設置的兩個電流條3之一連接。
在一個電流條3和一個相鄰的功率半導體組件1的序列10之間例如還可以設置一個與該功率半導體組件1的電連接面11電絕緣的電中間接觸面5，它一方面通過一個或者多個電導體橋4與該電流條3電連接，另一方面各通過一個或者多個電中間導體橋4與每一個功率半導體組件1的背離載體2的表面20的電連接面11電連接。
載體2的表面20優(yōu)選導電，并且如圖2所示，每一功率半導體組件1和每一電中間接觸面5通過在載體2的表面20上由電絕緣材料形成的層6與該表面20電絕緣。層6例如可以是陶瓷-DCB-基片。
在按照圖2和3的實施例中，所有功率半導體組件1和所有中間接觸面5例如固定在一個由電絕緣材料形成的公共層6上。在按照圖1的實施例中，也沒有另外表示，每一序列10的功率半導體組件1和在該序列10中或許有的中間接觸面5也固定在一個由電絕緣材料形成的公共層6上。
載體2的導電表面20優(yōu)選對應于一個電極，和對應于該電極的一個電流條3優(yōu)選直接與該表面20連接，這里，與表面20直接連接的電流條可通過該表面20本身限定。
在按照圖2和3的實施例中，載體2的導電表面20例如對應于電極“-”，對應于該電極“-”的最下面的電流條3直接固定在載體2的導電表面20上。它也可以通過載體2的導電表面20自身構建。
在按照圖1的實施例中例如同樣采用，載體2的導電表面20例如對應于電極“-”，每一對應于該電極“-”的電流條3直接固定在載體2的導電表面20上或者通過載體2的該導電表面20自身構建。與對應于電極“-”的電流條3電分開和彼此之間電分開的另外的電流條3，亦即對應于電極“+”的電流條3和用“≈”表示的電流條3，必須與載體2的導電表面20電絕緣，例如各通過一個由電絕緣材料形成的層，就像在按照圖2和3的實施例中它通過一個這樣的層32給出。
一個單個的電流條3優(yōu)選由一個薄的片組成，在考慮冷卻的情況下，它例如能在數(shù)百安培的大電流和高達165℃的溫度以及強振動環(huán)境下工作。
在載體2的表面20上固定一個由電絕緣材料形成的薄板7，其上至少固定一個驅(qū)動電路8和一個或者多個電連接面71，其中，薄板7的每個接觸面71通過至少一個電導體橋41與一個功率半導體組件1的一個接觸面12電連接，接觸面12優(yōu)選是該組件1的控制接觸面。
在圖1中有三個薄板7例如彼此相鄰設置在公共電流條33上，它們中的每一個各對應于一個用“≈”表示的電流相位線3。只在中間的薄板7上以示意方式表示出該薄板7的驅(qū)動電路8。雖然沒有示出，顯然在另外兩個薄板7上也各有這樣的驅(qū)動電路。在圖1中在每一薄板7上也存在相應于圖2中的薄板7上的接觸面和在每一功率半導體組件1上存在相應于圖2中的接觸面12的接觸面，但為簡單起見未表示。
圖1中的每一薄板7的一個這樣的接觸面通過一個電導體橋41與位于屬于該薄板的電流相位線3一側(cè)的序列10的第一功率半導體組件1的相應于該接觸面的接觸面電連接，該薄板7的另一個接觸面通過一個電導體橋41與位于該電流相位線3的另一側(cè)的序列10的第一功率半導體組件1的相應于該接觸面的接觸面電連接。在每一對這樣的序列10中，相鄰的功率半導體組件1的彼此相應的接觸面通過各個導體橋41電連接，所述導體橋41在圖1只表示出一個。在每一對這樣的序列10中，一個序列10的所有功率半導體組件1例如與另一序列10的所有功率半導體組件1推挽開關或者控制，反之亦然。
電導體橋4、40和/或41可以由一個特別是焊接的帶組成或者由一個焊接跨接線組成的搭接線構成。在使用搭接線或者帶用作導體橋4、40時，由于用于電功率連接功率半導體組件1的一個單個的接觸面11與一個中間接觸面5或者一個電流條3同樣如用于電功率連接一個單個的中間接觸面5到一個電流條3的小的橫截面，因此推薦使用兩個或者多個這樣的搭接線或者帶，如在圖2中所示。與此相反，焊接跨接線可以用非常大的截面實現(xiàn)，所以可以用單個這樣的焊接跨接線建立這樣的電功率連接。
為冷卻該裝置，載體2連接到一個散熱器9，其優(yōu)選具有冷卻體90，其在載體2的表面20下面與載體2熱連接。冷卻體90優(yōu)選和載體2成為一體。
在一個在強振動高熱內(nèi)燃機附近設置的示例性本發(fā)明裝置中，一個電流條3和載體2的背離載體2的表面20的一個表面20’通過一個由導電材料形成的夾持載體2的夾持設備100一起夾持，通過該夾持設備100引導通往或者離開電流條3的電流。
此外，例如在載體2的背離載體2的表面20的表面20’上設置一個具有由一個絕緣物113彼此絕緣的兩個電極111和112的電容器110，其中一個電極111對應于兩個彼此相對設置的電極之一，在圖示例子中例如電極“-”，并且與載體2的背離載體2的表面20的表面20’平面接觸，另一個電極112對應于電極“+”。
電容器110的與載體2的背離載體2的表面20的一個表面20’平面接觸并且例如對應于電極“-”的電極111與對應于電極“-”的一個電流條3電氣連通，同時電容器110的另一個電極112與對應于另一個電極“+”的一個電流條3電氣連通。
本發(fā)明裝置的一個優(yōu)選的和有利的應用是在汽車的馬達室中，特別是在那里對汽車用電器的供電的應用，這里，所述的用電器指上面已經(jīng)提過的汽車電器。
在本發(fā)明為這樣的應用的一個優(yōu)選的改進結構中，一個或者多個電絕緣層6與在其上固定的功率半導體組件1在以底盤形式構造的載體2的表面20上構建。例如使用由電絕緣材料形成的層6，其彼此背離的扁側(cè)面鍍一層金屬，其中，該層6以一個鍍金屬的扁側(cè)平面置于載體2的導電表面20上，并與該表面20焊接，而在該層6在表面20上背離的另一個鍍金屬的扁側(cè)面上平放一個或者多個各具有一個接觸面11的功率半導體組件1并與其固定焊接，并在該鍍金屬的另一扁側(cè)面上構造用于建立中間接觸面5的隔離槽。
載體2也可以包括已經(jīng)集成的冷卻體90，它包含用于流過冷卻介質(zhì)的通道91。載體例如由金屬構成，并且導電。它另外可以作為電極“-”使用。以薄條形式的電流條3緊鄰襯底6絕緣粘接在載體2的表面20上，或者與用于電極“-”的電流條3在最下面焊接。與形式為電絕緣層6的襯底的接觸通過多個搭接線、焊接帶或者焊接搭接片形式的短導體橋4實現(xiàn)。用于功率半導體的驅(qū)動電路優(yōu)選是MOSFETs，它同樣在電絕緣層6旁邊集成在載體2上。
構成支座電容器的電容器110由于大的波動電流產(chǎn)生不可忽略的損耗，其由于本來已經(jīng)很高的環(huán)境溫度必須被導出。為此有利的是把電容器110與冷卻體90的背面熱接觸，例如通過與用作+電極的電極112粘接或者壓接，在電極112上在按照圖2和3的實施例中完全平面緊貼一個由導電材料形成的外殼60，它以邊緣61與由電絕緣材料形成的層34緊貼，該層在載體2的背離表面20并且朝向電容器110的表面20’上疊置在電容器110對應于電極“-”的電極111的旁邊。
電容器110的用于電極“-”的電極111與載體2朝向電容器110的表面20’直接平面接觸。與一個對應于電極“+”的電流條3的導電連接以及對一個連接電纜的一個電纜接頭103的導電連接通過夾持設備100實現(xiàn)，它例如具有為連接電極“+”的一個導電的、與載體2和電容器110對應于電極“-”的電極111電絕緣的螺絲接線夾101，其帶有一個由電絕緣材料形成的用于用手操作的手動操作件102，螺絲接線夾101用于夾持載體2與冷卻體90，并通過外殼60把電容器110壓在載體2上。
夾持設備100在按照圖2和3的實施例中也可以如按照圖1的實施例中那樣構造。在該實施例中，夾持設備100具有多個夾子101，它們每一個從載體2的一個表面20到電容器110對應于電極“+”的電極112夾持載體2和電容器110。一個對應于電極“+”的夾子101是導電的，與電容器110對應于電極“+”的電極112和與對應于電極“+”的電流條3或者公共電流條33接觸，并且與載體2和電容器110對應于電極“-”的電極111電絕緣。例如提供兩個這樣的導電夾子101。
所有其它的夾子101基本上僅用于彼此機械夾持載體2和電容器110，并且每個都從載體2的一個表面20到電容器110對應于電極“+”的電極112夾持載體2和電容器110。如果這樣的一個機械夾子導電的話，則它必須與電容器對應于電極“+”的電極112電絕緣。
在圖1中另外存在一些板條形式的電流條3，它們中的每一個另外彼此電連接電容器110對應于電極“+”的電極112和對應于電極“-”的電流條3，特別通過公共電流條33，以便進一步改善在電容器110的電極112和對應于電極“+”的電流條3之間的導電性能。
電容器110例如優(yōu)選這樣構造，每一電極111和112由一個金屬板或者金屬薄膜111’或者112’組成，從它們豎直放置梳齒狀薄平面形狀的、彼此平行的金屬薄片114，其中的一些在圖3中在電容器110的一個外壁115的一個實際上不存在的開孔116中在截面中可見，其在圖3中豎直排列。兩個板111’、112’這樣組裝，直到在每一板端部的一個薄片一個板的每一薄片設置在另一板的兩個薄片之間，并且通過電介質(zhì)113與這兩個薄片分開。
在圖示實施例中電流的采樣從用“≈”表示的電流相位線3實現(xiàn)。電極“-”優(yōu)選接地，電極“+”例如取6V、12V或者24V。
應該想到，所有離開載體2的具有水的部分在振動時容易振蕩。這特別在預期的高溫下導致迅速老化連接部分。由于需要數(shù)百安培的電流，電流引線必須要用很大的橫截面實現(xiàn)，以便它在高熱環(huán)境中不會過熱。通過在冷卻的載體2上粘接，可以引開功率損失，使得用薄片作電流條3就已夠用。因為電流條3和絕緣材料層6同樣直接在載體2上彼此密集設置，使得彼此相對的振蕩可以忽略。短的導體橋4、40、41具有這樣的固有頻率，即它幾乎不會產(chǎn)生共振。通過夾持設備100以導電夾子101的形式和具有冷卻體90的載體接觸，另外保證了粗的連接電纜不會扯掉粘接的電流條3。
權利要求
1.具有一個或者多個功率半導體組件(1)、用于大電流功率控制的裝置，其中，-每一功率半導體組件(1)電絕緣固定在一個公共的載體(2)的表面(20)上，并且各具有至少兩個彼此分開設置的電連接面(11，11)，-在載體(2)的該表面(20)上在所述功率半導體組件(1)旁邊與每一功率半導體組件(1)電絕緣地固定兩個或者多個彼此分開設置的電流條(3)，和-每一功率半導體組件(1)的一個電連接面(11)通過一個或者多個電導體橋(4)電連接在一個電流條(3)上，該功率半導體組件(1)的另一個電連接面(11)通過一個或者多個電導體橋(4)電連接在另一個電流條(3)上。
2.根據(jù)權利要求1的裝置，其中，-一個功率半導體組件(1)的一個電連接面(11)通過一個或者多個電導體橋(4)與一個對應于一個電極(-；+)的一個電流條(3)電連接，-另一個功率半導體組件(1)的一個電連接面(11)通過一個或者多個電導體橋(4)與對應于和所述一個電極(-；+)相對的另一個電極(+；-)的另一個電流條(3)電連接，和-所述一個功率半導體組件(1)的另一個電連接面(11)和所述另一個功率半導體組件(1)的所述另一個電連接面(11)通過一個或者多個電導體橋(4)與另外一個電流條(3)電連接。
3.根據(jù)權利要求1或者2的裝置，其中，兩個或者多個電流條(3)彼此并排設置在載體(2)的表面(20)上。
4.根據(jù)前述權利要求之一的裝置，其中，兩個或者多個電流條(3)彼此疊置和彼此電絕緣地設置在載體(2)的表面(20)上，這些電流條(3)中的每一個具有一個自由的連接面(30)，其通過一個或者多個電導體橋(4)與至少一個功率半導體組件(1)的一個電連接面(11)連接。
5.根據(jù)權利要求4的裝置，其中，彼此疊置的多個電流條(3)中的一個電流條(3)的一個自由連接面(30)通過這一個電流條(3)的超出在這個電流條(3)上面設置的另一個電流條(3)露出的表面(300)構成，其中，該表面(300)有一個側(cè)棱(31)，越過該側(cè)棱電連接這一個電流條(3)的所述自由連接面(30)與一個功率半導體組件(1)的一個電連接面(11)的每一電導體橋(4)向外離開。
6.根據(jù)前述權利要求之一的裝置，其中，在載體(2)的表面(20)上在一個電流條(3)的旁邊側(cè)面絕緣地并與每一電流條(3)分開地設置至少一個中間連接面(5)，它與一個或者多個功率半導體組件(1)的一個電連接面(11)電連接，和通過一個或者多個電導體橋(4)與一個電流條(3)電連接。
7.根據(jù)權利要求6的裝置，其中，一個中間連接面(5)和一個功率半導體組件(1)的一個連接面(11)彼此直接電連接，并彼此固定。
8.根據(jù)權利要求6或者7的裝置，其中，一個中間連接面(5)和一個功率半導體組件(1)的一個連接面(11)彼此電絕緣，通過一個或者多個電導體橋(40)彼此電連接。
9.根據(jù)權利要求6到8中之一的裝置，其中，一個中間連接面(5)具有一個側(cè)棱(51)，越過該側(cè)棱每一個連接在該中間連接面(5)上的電導體橋(4，40)向外離開。
10.根據(jù)前述權利要求之一的裝置，其中，-載體(2)的所述表面(20)導電，-每一功率半導體組件(1)和每一電中間連接面(5)通過一個在載體(2)的導電表面(20)上由電絕緣材料形成的層(6)與該表面(20)電絕緣。
11.根據(jù)權利要求10的裝置，其中，兩個或者多個功率半導體組件(1)和或一個或者多個中間連接面(5)固定在一個由電絕緣材料形成的公共層(6)上。
12.根據(jù)權利要求10或者11的裝置，其中，-載體(2)的導電表面(20)對應于一個電極(-；+)，和-一個對應于該電極(-；+)的電流條(3)直接與該表面(20)連接。
13.根據(jù)權利要求12的裝置，其中，與該表面(20)直接連接的電流條(3)由該表面(20)本身限定。
14.根據(jù)前述權利要求之一的裝置，其中，在載體(2)的該表面(20)上固定一個由電絕緣材料形成的薄板(7)，其上固定至少一個驅(qū)動電路(8)和一個或者多個電連接面(71)，其中，薄板(7)的每一電連接面(71)通過至少一個電導體橋(41)與一個功率半導體組件(1)的一個電連接面(12)電連接。
15.根據(jù)前述權利要求之一的裝置，其中，一個電導體橋(4，40，41)由一個搭接線組成。
16.根據(jù)前述權利要求之一的裝置，其中，一個電導體橋(4，40，41)由一個帶組成。
17.根據(jù)前述權利要求之一的裝置，其中，一個電導體橋(4，40，41)由一個焊接搭接片組成。
18.根據(jù)前述權利要求之一的裝置，其中，載體(2)連接到一個散熱體(9)上。
19.根據(jù)權利要求18的裝置，其中，散熱體(9)具有一個冷卻體(90)，它在載體(2)的表面(20)下與載體(2)熱連接。
20.根據(jù)權利要求19的裝置，其中，冷卻體(90)集成在載體(2)內(nèi)。
21.根據(jù)前述權利要求之一的裝置，其中，一個電流條(3)與載體(2)的背離載體(2)的所述表面(20)的一個表面(20’)通過一個由導電材料形成的、夾持載體(2)的夾持設備(100)夾持在一起，通過該夾持設備(100)電流可以流入或流出該電流條(3)。
22.根據(jù)前述權利要求之一的裝置，其中，在載體(2)的背離載體(2)的所述表面(20)的一個表面(20’)上設置一個電容器(110)，其具有兩個通過電介質(zhì)(113)彼此絕緣的電極(111，112)，其中一個電極(111)對應于兩個彼此相對設置的電極(-；+)之一，并與載體(2)背離所述表面(20)的表面(20’)平面接觸，另一個電極(112)對應于另一個電極(+；-)。
23.根據(jù)權利要求22的裝置，其中，與載體(2)背離所述表面(20)的表面(20’)平面接觸的并對應于一個電極(-；+)的電容器(110)的一個電極(111)與對應于該電極(-；+)的一個電流條(3)導電連接，其中，電容器(110)的另一電極(112)與對應于另一電極(+；-)的一個電流條(3)導電連接。
24.根據(jù)前述權利要求之一的裝置在汽車的馬達室中的應用。
25.根據(jù)權利要求1到24之一的裝置對汽車電器供電的應用，特別是根據(jù)權利要求26對汽車電器供電的應用。
全文摘要
用于大電流功率控制的功率半導體組件(1)的裝置，其中，每一功率半導體組件電絕緣固定在一個公共的冷卻載體(2)上，在該載體上在功率半導體組件旁邊并與每一功率半導體組件電絕緣固定多個彼此疊置和彼此電絕緣的電流條(3)，它們每一個各有一個自由連接面(30)，以及每一功率半導體組件的一個電連接面(11)通過一個或者多個電導體橋(4)電連接在一個電流條上，該功率半導體組件的另一個電連接面(11)通過一個或者多個電導體橋電連接在另一個電流條上。
文檔編號H01L25/18GK1559087SQ02818856
公開日2004年12月29日 申請日期2002年9月10日 優(yōu)先權日2001年9月28日
發(fā)明者N·澤利格爾, N 澤利格爾, H·施瓦茨鮑爾, 嘰謀 申請人:西門子公司