[发明专利]包括多个电势面的功率电子开关器件

说明书

技术领域

本发明描述了一种作为功率半导体模块或更复杂的功率电子系统的基本元件的那种功率电子开关器件(power electronic switching device)。在这里，单个电流阀被视为基础，虽然本发明的概念当然也直接可适用于例如以半桥或全桥拓扑结构(举例来说)布置在功率半导体模块内的多个电流阀。

背景技术

被视为基础的现有技术例如由DE 10 2014 102 018 B3形成。后者公开了包括两个电流阀的功率电子开关器件，所述两个电流阀各自分别在电势面上，所述电势面形成为本领域中的常规基板的相应的导体轨道(conductor track)。电流阀在每种情况下由多个并联连接的半导体部件(在这里，IGBT和反并联连接的二极管)形成。在这里，IGBT的以及二极管的在每种情况下背向基板的第二负载接触面借助于键合引线直接地相互连接。相应的IGBT或其第二接触面此外借助于进一步设定路线的引线键合连接连接到具有不同电势的电势面。

在这样的开关器件中使用的本领域中的常规连接器件是所提及的引线键合连接(所述引线键合连接在这里也应理解为意指带状键合连接)以及基于膜堆并且例如从DE 10 2007 006 706 A1已知的现代连接器件。

本发明是基于以下目的：就已知的功率电子开关器件的载流能力及其对形成电流阀的半导体部件的均匀(homogeneous)负载而言来改进已知的功率电子开关器件。

发明内容

该目的根据本发明来实现。

根据本发明，功率电子开关器件形成有基板，该基板具有多个电势面，所述多个电势面具有分别分配给所述电势面中的至少一个的至少两个不同的电势，其中在由第一电势的至少一个电势面形成的第一导体轨道上，多个半导体部件以n×m矩阵在x-y方向上定向地布置，所述多个半导体部件相互并联连接并且形成电流阀。在这种情况下，“n”是至少一个，并且n个半导体部件在x方向上相互并排布置，而“m”大于1，并且m个半导体部件在y方向上相互并排布置。在这种情况下，半导体部件能够分布在第一电势的多个电势面之间，所述第一电势的多个电势面形成第一导体轨道。在x-y方向上的定向不应被理解为意指数学严格意义上的定向，而是包括某些位置公差的基本定向，而不脱离矩阵状布置的基本概念。

由第二电势的至少一个电势面形成的第二导体轨道在x方向上的两侧上与第一导体轨道并排布置。半导体部件通过它们的面向所述导体轨道的相应的第一负载接触面导电地连接到第一导体轨道，而在x方向上相互并排布置的n个半导体部件的第二负载接触面相互导电连接。另外，在x方向上相应的最外面的半导体部件导电连接到并排布置的第二电势的电势面(也就是第二导体轨道)。

在每种情况下，如果在功率半导体部件的第二负载接触面相互之间的导电连接借助于第一连接器件形成，并且在功率半导体部件的第二负载接触面和在x方向上与第一导体轨道横向地并排的所分配的电势面之间的相应的导电连接借助于第二连接器件形成，则是有利的。具体而言，原则上，第一和第二连接器件能够技术上相同地(identically)形成。

在这里，一个优选地变型是，如果第一或第二连接器件或两者连接器件形成为引线键合连接或如上所述的带状键合连接。

在这里，进一步优选的变型是，如果第一或第二连接器件或两者连接器件根据上述的现有技术形成为膜堆。

如果第二电势的电势面包含呈U形形式的第一导体轨道并且在这种情况下具有在x方向上与所述导体轨道横向地并排布置的区域，则可能是优选的。

如果第二电势的相应的两个电势面在x方向上与第一导体轨道横向地并排布置，并且其中所述第二电势面借助于第三连接器件相互导电连接，则是特别优选的。在这种情况下，所述第三连接器件能够横跨第一电势的一个或多个电势面。为了这个目的，第三连接器件能够形成为引线键合连接或膜堆。

此外，如果第一电势的多个电势面借助于第四连接器件相互导电地连接，则可能是优选的。为了这个目的，第四连接器件能够形成为引线键合连接或膜堆或焊桥。

在这里，如果功率电子开关器件的所有连接器件基本上相同地形成，特别地如果它们形成为膜堆，则是特别有利的。如果它们全部简化为单个膜堆，则是特别有利的。