[发明专利]具有在基板上的功率电子器件的功率模块和具有这种功率模块的功率电子电路

说明书

本发明涉及一种功率模块(11)，其具有第一功率电子器件(31)和第二功率电子器件(32)。此外，本发明还涉及一种功率电子电路，在功率电子电路中使用这种功率模块。根据本发明规定，电子器件(31、32)可以预安装在基板(12、13)上，从而相应形成芯片陶瓷复合件。可以为了制造功率模块以简单的方式堆叠相应的芯片陶瓷复合件，由此，模块化的结构和有利地节约空间的布置是可能的。此外，大比例的相同部件使得模块化构建的功率电子电路的设计便宜。

本发明涉及一种功率模块，其具有安装在第一基板上的第一功率电子器件。此外，本发明还涉及具有多个功率模块的功率电子电路。

功率电子电路通常匹配于相关联的给定的应用情况。这些应用情况各不相同，由此，在设计功率电子电路时并且在其制造时形成大量费用。个体化的应用情况尤其对制造功率模块的可自动化性造成障碍。

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种功率模块或功率电子电路，其中，尤其在功率模块的单个制造或很小的件数的情况下，利用所述功率模块可以以在设计或制造方面的很小的费用产生功率电子电路。

根据本发明，利用上述功率模块以如下方式实现所说明的技术问题的解决方案，即设置安装在第二基板上的第二功率电子器件，其中，第一基板、第一器件、第二基板和第二器件形成堆叠件和/或(必要时堆叠件的)面状的布置。由此有利地能够实现功率电子器件的非常节约空间的布置。此外，功率电子器件和相关联的基板分别可以形成可预安装的功率电子结构单元(随后被称为“基本单元”和因此最小形式的功率模块)，从而功率模块可以通过堆叠和/或对接所述基本单元容易地匹配于不同的应用。多个基本单元的复合件、即例如堆叠件可以此外被预安装，以便构建具有不同数量的堆叠的和/或对接的模块的功率电子电路。在没有更大的费用的情况下，通过使用高比例的相同部件有利地实现功率模块的用于不同的应用情况的规格设计。

根据本发明的有利的设计方案规定，第二器件的上侧与第一基板的下侧电连接。术语“上侧”和“下侧”在此不与功率模块在运行时的安装位置或定位有关。相反地，器件是安装在表面的器件，其中，器件通常安装在基底的上侧，即利用器件的下侧安装在基底的上侧。因此，与功率模块的安装位置无关地通过表面安装产生参考点，参考点随后也用于定义“上侧”和“下侧”。

第二器件的上侧与第一基板的下侧的电连接具有以下优点，即所使用的器件不仅可以通过其下侧与第一基板电气连通，而且可以通过其上侧与第二基板电气连通。换言之，可以使用一种器件，该器件在其上侧和其下侧具有电接触面。由此，尤其可以接触具有有利地大面积的接触面的功率电子器件，这允许更大的电流的线路，并且此外改进损耗热量的热导出。

根据本发明的另一设计方案规定，第二器件与第一器件通过电连接路径接触。通过设置这种电连接路径有利地可能的是，将第一器件和第二器件相互连通。这能够实现在设计通过功率模块实现的电路时的附加的应用，因为器件以直接的方式的电连接是可能的。

有利地，在第一器件与第二器件之间的电连接路径可以构造为金属化通孔、尤其构造为导通孔(Via)。由此有利地能够实现特别直接的接触，其中，在第一电路载体的任一侧上的器件安装在基板的上侧和下侧。金属化通孔在最短的路径上导致器件之间的电连接。由此，更高的电流可以少损耗地在器件之间流动，由此，可以构建有效工作的功率电子电路。

根据本发明的特别的设计方案规定，电连接路径实施为半桥，半桥提供相触点。由此，例如可以(在同时使用多个其他的功率模块的情况下)实现一种功率电子电路，在该功率电子电路中，直流电流被转换为单相或多相的交流电流。相触点在此提供连接可能性，使得可以由功率模块或利用功率模块实现的电子电路输出交流电流。由此可能的是，制造具有每个单位体积中的高的功率密度的功率电子电路。

根据本发明的另一设计方案规定，在第一基板与第二基板之间布置有至少一个间隔件，间隔件使第一基板与第二基板相互连接。由此可能的是，使功率模块附加地机械稳定化。此外，间隔件也可以用作距离保持器，以便实现电子器件的定义的电接触。

根据本发明的有利的实施方式，间隔件具有导电路径并且实现为，使得间隔件