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  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    DasLeistungshalbleitermodul umfasst mehrere Substrate (2, 3, 4, 5),auf denen jeweils mindestens ein Halbleiterbauelement (7) verschaltetist, und mindestens eine elektrische Steuerstrom-Zuleitung (42),die jeweils übereine Leiterbahn und eine Stromabnahme (41) zu einem Substrat (3)verläuft.Umbei einem derartigen Leistungshalbleitermodul notwendige Vorwiderstände mitgeringem Fertigungs- und Bauteilaufwand zu realisieren, ist in derZuleitung (42) als integraler Bestandteil ein Substrat-Vorwiderstand(44) vorgesehen.
    公开号:DE102004008208A1
    申请号:DE102004008208
    申请日:2004-02-19
    公开日:2005-09-15
    发明作者:Christof Klos；Oliver Dr. Schilling；Reinhold Spanke
    申请人:EUPEC GmbH；
    IPC主号:H01L25-07
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Leistungshalbleitermodul mit mehreren Substraten,auf denen jeweils mindestens ein Halbleiterbauelement angeordnet undverschaltet ist und die überjeweils einen Substrat-Vorwiderstand z.B. mit Steuersignalen beaufschlagbarsind.
    [0002] InLeistungshalbleitermodulen werden üblicherweise zur Schaltunghoher Strömeein oder mehrere Halbleiterbauelemente (nachfolgend auch Halbleiterchipsgenannt) auf (Keramik-) Substraten montiert und – bei mehreren Halbleiterchipsparallel – verschaltet.Zur weiteren Erhöhungder schaltbaren Stromstärkenkönnenwiederum mehrere derartiger Substrate elektrisch parallel geschaltetwerden.
    [0003] Ausschaltungstechnischen Gründenist jedem dieser Substrate ein Substratvorwiderstand zugeordnet.Es ist möglich,diese Substrat-Vorwiderständeebenso wie die Halbleiterchips auf dem jeweiligen Substrat anzuordnen.Dies erhöhtaber den Platzbedarf auf den Substraten und den Bauteil- und Montageaufwandder individuellen Substrateinheiten.
    [0004] Dervorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Leistungshalbleitermodulnotwendige Vorwiderständemit geringem Fertigungs- und Bauteilaufwand zu realisieren.
    [0005] DieAufgabe wird gelöstdurch ein Leistungshalbleitermodul gemäß Patentanspruch 1. Ausgestaltungenund Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand vonUnteransprüchen.
    [0006] Daserfindungsgemäße Leistungshalbleitermodulumfasst mehrere Substrate, auf denen jeweils mindestens ein Halbleiterbauelementverschaltet ist, und mindestens eine elektrische Zuleitung, die über eineLeiterbahn und eine Stromabnahme zu einem Substrat verläuft, wobeiin der Zuleitung als integraler Bestandteil ein Substrat-Vorwiderstandvorgesehen ist.
    [0007] Einwesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, dassdurch die integrale Ausbildung des bzw. der Substrat-Vorwiderstände der Raumbedarfdes erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermodulserheblich reduziert ist. Außerdemkann die Anzahl zu handhabender und zu montierender Bauteile damitvermindert werden.
    [0008] Indiesem Zusammenhang sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindungvor, dass das Material der Stromabnahme zumindest abschnittsweise inseinem Widerstandswert so bemessen ist, dass die Stromabnahme denVorwiderstand bildet.
    [0009] Hierfür geeigneteMaterialien zur Bildung der Stromabnahme sind beispielsweise stromleitfähige Polymerewie z.B. ein unter dem Namen Polythiopen bekannt gewordene Polymermit einer Leitfähigkeit vonca. 100 S/cm. Ein sehr stabiles stromleitfähiges Polymer ist unter demBegriff Polypyrrol bekannt, das gegen Luftsauerstoff und thermischeZersetzung mit einer Leitfähigkeitvon 100 S/cm angegeben (Quelle: Rechenzentrum der Münchner Hochschulen).Ein weiteres geeignetes Polymer ist das von der Fa. Bayer Polymersunter dem Namen Baytron P. vertriebene Produkt.
    [0010] Esist auch möglich,die Zuleitung oder Stromabnahme abschnittsweise in ihrem Widerstandswertdadurch anzupassen, dass ein z.B. mäanderförmig gestalteter Verlauf einerMetal lisierung (z.B. Kupfer oder andere leitende Materialien) aufeinem nichtleitenden Trägervorgesehen ist.
    [0011] Esist auch möglich,den Vorwiderstand in die Leiterbahn zu integrieren, indem ein Widerstandselementin die Leiterbahn eingefügtwird.
    [0012] ZurRealisierung der vorstehend genannten Ausgestaltungen ist es vorteilhaft,wenn die Leiterbahn auf einer dem Anschluss mehrerer Substrate dienendenLeiterkarte ausgebildet ist.
    [0013] DieErfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung beispielhaft weitererläutert;es zeigen:
    [0014] 1:in schematischer Darstellung einen Leistungshalbleitermodulaufbauin Aufsicht,
    [0015] 2:einen Querschnitt durch ein Substrat eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls,
    [0016] 3:einen Querschnitt durch einen Leiterbahnabschnitt, in den ein Widerstandselementintegriert ist, und
    [0017] 4:einen Querschnitt durch einen weiteren Leiterbahnabschnitt, in denein Widerstandselement integriert ist.
    [0018] 1 zeigtein Leistungshalbleitermodul 1 mit vier Substraten 2, 3, 4, 5.Auf jedem Substrat sind mehrere Halbleiterbauelemente in Form vonHalbleiterchips (z.B. 7, 8, 9) angeordnetund in an sich bekannter Weise z.B. über Bonddrähte (2) elektrischverschaltet. Jedem Substrat ist ein – in 1 nur schematischsymbolisierter – Vorwiderstand 10, 11, 12, 13 zugeordnet,der sich in einem von einer Leiterbahn und einem Steuerstromabnehmer(nachfolgend auch als Steuerstromabnahme bezeichnet) gebildetenSteuerstrompfad zu dem jeweiligen Substrat befindet.
    [0019] 2 zeigtausschnittsweise (nämlichnur ein Substrat) im Querschnitt den Gesamtaufbau eines Leistungshalbleitermoduls,umfassend eine metallische Bodenplatte 20, die über eineLotschicht 21 mit dem Substrat 3 verlötet ist.Mit in Leiterbahnen strukturierten metallischen Kaschierungen aufder Substratoberseite sind die Halbleiterchips (z.B. 7) durchLotschichten 22 verbunden. Die Halbleiterchips sind mit(den bereits im Zusammenhang mit 1 erwähnten) Bonddrähten 24, 25, 26, 27 verschaltet.
    [0020] Fernersind in ein Modulgehäuse 30 führende Laststromabnahmen 32, 33 undSteuerstromlaschen 35, 36 zu erkennen. Die Steuerstromlaschen 35, 36 führen zueiner Steuerstromkreisleiterkarte 40. Auf dieser Karte 40 sindnicht näherdargestellte Leiterbahnen ausgebildet, die zu den substratindividuellenSteuerstromabnehmern 41 führen. Diese Leiterbahnen unddie Steuerstromabnehmer 41 bilden somit eine zum SubstratführendeZuleitung, die auch als Strompfad 42 bezeichnet wird.
    [0021] Indiesen Strompfad 42 ist nach Maßgabe der individuellen funktionellenAnforderungen ein Substrat-Vorwiderstand 44 integriert.Dies kann dadurch erfolgen, dass das Material der Steuerstromabnahme 41 derartausgewähltund bemessen ist, dass die Steuerstromabnahme zumindest einen Abschnitterhöhtenelektrischen Widerstandes aufweist.
    [0022] Eskann aber auch eine lokale Widerstandserhöhung im Verlauf der auf derKarte 40 ausgebildeten Leiterbahn realisiert sein. Dazukann das Material der Leiterbahn lokal so modifiziert sein, dassein den betriebsgemäßen Anforderungengenügender Leitungswiderstandbesteht.
    [0023] Eskann aber auch vorgesehen sein, dass der Vorwiderstand 44 indie Leiterbahn integriert ist, indem ein Widerstandselement in dieLeiterbahn eingefügtist.
    [0024] DerInnenraum des Gehäuses 30 istmit einem Weichverguss 45 unterhalb der Stromsteuerkreiskarte 40 undkann (optional) mit einem Hartverguss 46 oberhalb der Stromsteuerkreiskartegefüllt sein.
    [0025] DasMaterial der Stromabnahme ist zumindest abschnittsweise in seinemWiderstandswert so bemessen ist, dass die Stromabnahme den Vorwiderstandbildet.
    [0026] 3 zeigteinen Querschnitt durch einen Bereich 50 einer Leiterbahn 51,in den ein Widerstandselement 52 integriert ist. Die Leiterbahn 51 ist alsleitfähigeMetallisierung 53 auf einem isolierenden Träger 54 (z.B.einem Keramiksubstrat) aufgebracht. Sie weist eine Lücke 55 auf,die von einer Folie 56 eines stromleitfähigen Polymers 57,z.B. auf Polythiopenbasis, gebildet ist. Der von dem Polymer gebildeteWiderstand ist damit als Vorwiderstand 58 in den Leitungszugeiner den Bereich 50 enthaltenden Zuleitung integriert.
    [0027] 4 zeigteine Variante der Ausgestaltung eines Bereichs 60 einerLeiterbahn 61, in den ein Widerstandselement 62 integriertist. Die Leiterbahn 61 ist wie in der Ausführung nach 3 alsleitfähige Metallisierung 63 aufeinem isolierenden Träger 64 (z.B.einem Keramiksubstrat) aufgebracht. Sie weist ebenfalls eine Lücke 65 auf,die mit einem strom leitfähigenPolymer 67, z.B. auf Polythiopenbasis, vergossen ist. DasPolymer 67 bildet damit einen integrierten Vorwiderstand 68.Statt dem Polymer kann auch ein geeigneter Leitkleber verwendetwerden.
    1 Leistungshalbleitermodul 2,3, 4, 5 Substrate 7,8, 9 Halbleiterbauelemente(Halbleiterchips) 10,11, 12, 13 Vorwiderstände 20 Bodenplatte 21 Lotschicht 22 Lotschichten 24,25, 26, 27 Bonddrähte 30 Modulgehäuse 32,33 Laststromabnahmen 35,36 Steuerstromlaschen 40 Steuerstromkreisleiterkarte 41 Steuerstromabnahme 42 Strompfad 44 Substrat-Vorwiderstand 45 Weichverguss 46 Hartverguss 50 Bereich 51 Leiterbahn 52 Widerstandselement 53 Metallisierung 54 Träger 55 Lücke 56 Abschnitt 57 Polymer 58 Vorwiderstand 60 Bereichs 61 Leiterbahn 62 Widerstandselement 63 Metallisierung 64 Träger 65 Lücke 67 Polymer 68 Vorwiderstand
    权利要求:
    Claims (4)
    [1] Leistungshalbleitermodul (1) mit mehrerenSubstraten (2, 3, 4, 5), aufdenen jeweils mindestens ein Halbleiterbauelement (7) verschaltet ist,und mit mindestens einer elektrischen Zuleitung (42),die jeweils übereine Leiterbahn und eine Stromabnahme (41) zu einem Substrat(3) verläuft, wobeiin der Zuleitung (42) als integraler Bestandteil ein Substrat-Vorwiderstand(44) vorgesehen ist.
    [2] Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, bei demdas Material der Stromabnahme (41) zumindest abschnittsweisein seinem Widerstandswert so bemessen ist, dass die Stromabnahmeden Vorwiderstand (44) bildet.
    [3] Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, bei demder Vorwiderstand (44) als in die Leiterbahn integriertesWiderstandselement in die Leiterbahn ausgebildet ist.
    [4] Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 2, oder 3,bei dem die Leiterbahn auf einer dem Anschluss mehrerer Substrate(2, 3, 4, 5) dienenden Leiterkarte(40) ausgebildet ist.
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004008208B4|2008-04-03|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-09-15| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2006-08-17| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: INFINEON TECHNOLOGIES AG, 81669 MüNCHEN, DE |
    2008-09-25| 8364| No opposition during term of opposition|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE102004008208A|DE102004008208B4|2004-02-19|2004-02-19|Leistungshalbleitermodul|DE102004008208A| DE102004008208B4|2004-02-19|2004-02-19|Leistungshalbleitermodul|
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