[發明專利]功率電子開關裝置和具有該功率電子開關裝置的布置結構

有效

• 申請號: 201410203042.5
• 申請日: 2014-05-14
• 公開（公告）號: CN104157622B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 克里斯蒂安·約布爾
• 申請（專利權）人: 賽米控電子股份有限公司
• 主分類號: H01L23/42
• 分類號: H01L23/42;H01L25/07;H01L23/48;H01L23/16;H01L23/40
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 李楠,安翔

技術領域

本發明描述了一種功率電子開關裝置，其可以通過如下方式構造出功率半導體模塊或功率電子系統的基礎單元，即，其獨自地或者與其他優選相同的基礎單元組合地形成功率半導體模塊或功率電子系統的功率電子基本組件。

背景技術

由示例性地在DE10 2010 62 556 A1中公開的現有技術公知有形式為功率半導體模塊的半導體電路布置，其中，殼體具有帶按壓體的按壓元件，其中，按壓體要么直接壓到半導體結構元件的部分上，要么壓到基底的區段上。由US7,808,100B2同樣公知了借助沖頭直接壓到功率半導體結構元件上。這兩個設計方案的缺點是，到借助焊線連接在內部電路合理地(schaltungsgerecht)連接的功率半導體結構元件上的直接按壓由于在實際應用中有限的可供使用的表面僅可以非常挑剔地進行。因此，內部連接的載流能力減小，這是因為在按壓點上不能建立起壓焊連接。

DE 10 2007 006 706 A1同樣配屬于相關的現有技術，其描述具有基底、布置在基底上的導體軌跡(Leiterbahn)和布置在導體軌跡上的半導體結構元件的電路布置。內部連接裝置構造為復合薄膜(Folienverbund)，其將功率半導體結構元件與導體軌跡的接觸面連接。在此，絕緣材料布置在半導體結構元件的邊緣上。

由DE 10 2006 006 425 A1示例性地公知了以如下方式構造功率半導體模塊，即，構造為負載聯接元件的按壓裝置分別利用多個接觸管腳將壓力施加到接觸部位上，以便建立起基底與冷卻裝置之間的導熱接觸。但在此不利的是，盡管有多個施加壓力的接觸管腳，但仍然不能最優地構造熱連接，這是因為產生廢熱的功率半導體結構元件的熱聯接僅間接地進行。

發明內容

基于對上述情況的認識，本發明的任務是介紹一種功率電子開關裝置和具有該功率電子開關裝置的布置結構，其中，開關裝置能以多種多樣的方式使用，并且作為基礎單元確保與冷卻裝置的最優的熱壓連接。

根據本發明，該任務通過一種功率電子開關裝置，以及通過一種具有功率電子開關裝置的布置結構來解決。

根據本發明的開關裝置構造為功率電子開關裝置，其具有基底、布置在基底上的功率半導體結構元件、連接裝置、負載聯接裝置和按壓裝置，其中，基底具有彼此電絕緣的導體軌跡，并且功率半導體結構元件布置在導體軌跡上并與之材料鎖合地(stoffschlüssig)連接，其中，連接裝置構造為具有導電薄膜和電絕緣薄膜的復合薄膜并因此構造出第一主面和第二主面，并且其中，開關裝置借助連接裝置在內部電路合理地連接，其中，按壓裝置具有帶第一凹槽的按壓體，按壓元件從該第一凹槽凸出地布置，并且其中，按壓元件壓到復合薄膜的第二主面的區段上，并且在此，該區段在沿功率半導體結構元件的法線方向的投影中布置在功率半導體結構元件的表面之內。

顯然，功率半導體結構元件理解為至少一個功率半導體結構元件，其中，多個功率半導體結構元件可布置在一個或多個導體軌跡上。

優選的是，按壓體的凹槽僅構造為從第一主面出發的凹部，或者構造為從第一主面出發的、具有穿過按壓體延伸到第二主面的帶有布置在那里的開口的留空部的凹部。在此，按壓元件可以完全地或近似完全地填充按壓體的凹槽。替選地、同時地或額外地，按壓元件可從按壓體的在其第二主面上的留空部凸出。

在特別優選的實施方案中，按壓體可由耐高溫的熱塑性合成材料，尤其是聚苯硫醚制成，并且按壓元件由硅橡膠，尤其是液態硅制成。

為了構造出有效的按壓裝置，其用于功率半導體結構元件的負載不會導致功率半導體結構元件被破壞，特別有利的是，區段的面積具有功率半導體結構元件的表面的至少20％，尤其是至少50％。

此外在基礎單元的意義上優選的是，按壓裝置的與基底平面平行在兩個正交方向上的橫向(lateral)延展部小于基底本身的橫向延展部。

為了構造出特別的保護以防受環境影響也可能需要的是，基底的上側包括其導體軌跡、功率半導體結構元件和連接裝置借助澆鑄料密封防潮地澆鑄。

根據本發明，該布置結構構造有之前描述的功率電子開關裝置、冷卻裝置和壓力導入裝置，其中，壓力導入裝置間接或直接地相對冷卻裝置支撐，將壓力居中地導入到按壓裝置上，并且由此將開關裝置與冷卻裝置力鎖合地(kraftschlüssig)連接。在此，冷卻裝置尤其可以理解為底板或優選為冷卻體。

為了特別有效的壓力導入，同樣可以在基底，尤其是基底的在其上布置有功率半導體結構元件的部分與冷卻裝置之間布置有具有小于20μm，尤其是小于10μm，尤其是小于5μm的厚度的導熱膏。