[發明專利]模塊

有效

• 申請號: 201780021936.4
• 申請日: 2017-04-05
• 公開（公告）號: CN108885940B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: M.科伊尼;J.康拉德;G.屈格爾
• 申請（專利權）人: 埃普科斯股份有限公司
• 主分類號: H01G4/30
• 分類號: H01G4/30;H01G4/38;H01G4/40;H01G2/08;H01G4/008;H01G4/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 姬亞東;劉春元

本發明涉及一種模塊（1），其具有功率半導體器件（2）和陶瓷電容器（3），所述陶瓷電容器被設計用于冷卻所述功率半導體器件（2）。

技術領域

本發明涉及一種具有功率半導體器件的模塊。

特別是，本發明涉及冷卻功率半導體器件的問題。為了在具有功率半導體器件的模塊中實現高集成度和高封裝密度，需要對模塊的元件進行有效的熱管理。

背景技術

在現有技術中，已知功率半導體器件，其可以與散熱器連接。通常與其空間分離地存在中間回路功率電容器或緩沖器功率電容器，所述中間回路功率電容器或緩沖器功率電容器在功率半導體器件運行中用于電壓穩定。

發明內容

現在，本發明的目的是說明一種改進的模塊，其具有例如高集成度和/或高封裝密度。

該目的通過根據本發明的模塊來實現。

提出了一種模塊，其具有功率半導體器件和陶瓷電容器，該陶瓷電容器被設計用于冷卻功率半導體器件。

通過陶瓷電容器用于冷卻功率半導體器件的方式可以省去額外的散熱器。以這種方式，可以實現更緊湊的模塊的構造。此外，可以以這種方式省去陶瓷電容器和功率半導體器件之間的空間分離。由此，可以縮短陶瓷電容器和功率半導體器件之間的導電路徑。這對于模塊的電功能是有利的，因為可以顯著減少通過功率半導體器件和電容器之間的導電路徑產生的寄生電感。寄生電感的減小例如對于具有開關或形成電路的功率半導體器件是重要的，以便在切換功率半導體器件時減小過電壓。

這里將以下部件裝置稱為模塊，所述部件裝置至少具有功率半導體器件和陶瓷電容器，其中部件裝置可以作為單元安裝在電路裝置中。例如，部件裝置可以作為單元安裝在印刷電路板上。模塊的元件、即至少功率半導體器件和陶瓷電容器可以布置在共同的殼體中。

功率半導體器件可以是任意的半導體器件。特別地，功率半導體器件可以是在功率電子裝置中被設計用于控制和切換高電流和電壓的器件。在此，其可以是例如功率二極管，晶閘管，三端雙向可控硅開關元件或晶體管。

功率半導體器件可以具有襯底，半導體元件嵌入到該襯底中。襯底可具有例如FR-4級材料。襯底可以設計成，使得其具有高導電性和導熱性，并且還滿足高的熱機械應力要求。

陶瓷電容器可以是多層器件，其中陶瓷材料層和內電極在堆疊方向上交替相疊地堆疊。此外，陶瓷電容器可以具有兩個外電極，其中每個內電極可以與外電極之一連接。

陶瓷電容器和功率半導體器件通過至少具有銀作為組分的層來相互連接。該層可以具有良好的導熱性，通過這種方式能夠實現熱量從功率半導體器件上導出。與此相應地，由于其高導熱性，該層可以在電容器的冷卻功能上支持電容器。

該層可具有銀作為主要組分。替代地，該層可以是含銀合金，其中銀不是主要組分。

陶瓷電容器可具有鋯鈦酸鉛鑭（PLZT）陶瓷。該陶瓷同樣具有高導熱性，并且由此可以有助于電容器的冷卻功能。此外，PLZT陶瓷可以與由銅構成的內電極組合。在此，銅特別好地適合作為電容器內電極的材料，因為銅具有高導熱性。

陶瓷電容器和功率半導體器件通過其彼此連接的層可以至少99重量百分比由銀構成。陶瓷電容器和功率半導體器件通過其彼此連接的層可以通過燒結方法制成。

陶瓷電容器可以形成載體，功率半導體器件固定在該載體上。陶瓷電容器可以用作功率半導體器件的襯底。

與此相應地，在模塊的倒裝芯片安裝中，陶瓷電容器可以直接固定在印刷電路板上，該印刷電路板例如形成電路裝置。該模塊也可以在表面安裝中作為所謂的SMD元件（SMD=表面安裝器件）固定在印刷電路板上，其中陶瓷電容器在此可以直接固定在印刷電路板上。替代地，模塊也可以以背離電容器的側面以表面安裝的方式固定在印刷電路板上。