【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有半导体元件和用于检测半导体元件温度的温度传感器单元的组件以及具有至少一个这种组件的开关装置。
技术介绍
1、(半桥开关)组件可以例如用在整流器中，例如用作逆整流器或用于直流电压和交流电压之间相互转换的逆变器。例如，这种开关装置可以用在(机动)车中的整流器或变流器中，以便在直流电气系统和利用多相交流电压可操作的电机之间转换电压。
2、这种整流器每相具有一个半桥，每个半桥具有高侧开关和低侧开关。单独的、分立的半导体元件分别可以用作高侧或低侧开关，例如单独的晶体管，例如fet、mosfet、igbt等。此外，大量的这样的分别具有第一半导体元件和第二半导体元件的半桥可以每相并联连接，其中这些并联半桥的第一半导体元件形成高侧开关，并且其中这些并联半桥的第二半导体元件形成低侧开关。
3、温度传感器可以用于检测半桥内的温度，例如用于过热保护或功率降低。然而，这种温度传感器的放置常常被证明是困难的，例如由于电源模块内的机械或空间限制或者由于电隔离距离。
技术实现思路
1、在此背景下，提出了具有独立专利权利要求的特征的一种具有半导体元件和用于检测半导体元件温度的温度传感器单元的组件以及具有至少一个这种组件的开关装置。有利的改进是从属权利要求和以下描述的主题。
2、本专利技术采用将专门设计的温度传感器单元与具有凹部(特别是通孔)的(通常的)半导体元件组合成组件的措施，其中一方面，温度传感器元件布置在凹部中，因此尽可能靠近阻挡层并且不受环境影响，
3、温度传感器单元具有壳体元件和温度传感器元件，其中壳体元件具有第一壳体区段和第二壳体区段，其中第二壳体区段从第一壳体区段突出或凸出。温度传感器元件至少部分地布置在第二壳体区段中。第二壳体区段装配到凹部中，特别是其精确地装配，即，第二壳体区段和凹部是互补的，以便保持半导体元件和温度传感器单元之间的热阻尽可能小。例如，第二壳体区段可以具有柱形形状以与通孔互补。
4、在本专利技术的实施例中，第一壳体区段形成温度传感器单元的基体，并且第二壳体区段形成从基体升起或突出的凸起。
5、温度传感器元件用于测量温度并且可以例如是热敏电阻，特别是具有负温度系数(负温度系数，英语：“negative temperature coefficient”，ntc)的热敏电阻。
6、本专利技术还涉及一种具有至少一个组件和至少一个另外的半导体元件的开关装置，其中至少一个组件的半导体元件和至少一个另外的半导体元件并联连接，或者其中至少一个组件的半导体元件和至少一个另外的半导体元件形成半桥。
7、至少一个另外的半导体元件也可以是根据本专利技术的组件的一部分，但不是必须如此。如果多个另外的半导体元件是开关装置的一部分，那么多个另外的半导体元件中的一个或多个或全部可以是根据本专利技术的组件的一部分，但不是必须如此。
8、这种由并联连接的多个半导体元件组成的开关装置可以用作开关来切换超过单个半导体元件的电流传导率的电流。这种开关装置还可以具有两组并联连接的半导体元件，其在本专利技术的实施例中形成半桥。例如，一组可以用作高侧开关，另一组可以用作低侧开关。
9、根据本专利技术的组件和根据本专利技术的开关装置的改进和优点以相应的方式从本说明书中得出。
10、温度传感器单元有利地是模块化构件，其可以灵活地布置在半导体元件上，以便检测相应半导体元件的温度。在此，温度传感器单元以第二壳体区段位于半导体元件的凹部内的方式紧固或固定到相应的半导体元件或相对于相应的半导体元件紧固或固定。如上所述，第一壳体区段例如可以形成基体。例如，第一壳体区段可以被设计成将温度传感器单元紧固或固定在半导体元件上。第二壳体区段用于容纳实际的测量传感器系统。第二壳体区段的形状和尺寸特别适配于凹部的形状和尺寸。壳体元件可以例如由塑料制成并且可以例如通过塑料注射成型方法来生产。
11、有利地，可以例如根据开关装置的温度分布、最高温度和/或最低温度灵活地选择，在哪个特定半导体元件上或者在开关装置的哪个特定半导体元件上分别布置相应的温度传感器单元。
12、因此，本专利技术提供了以结构简单且节省空间的方式方便地将温度传感器直接或紧邻相应半导体元件布置的可能性，使得该传感器例如能够可靠且精确地检测半导体元件的温度用于过热保护或降低功率。温度传感器元件可以有利地被放置为相对于半导体元件尽可能近或根据需要尽可能近。温度传感器单元，特别是壳体元件的形状和尺寸可以适配于具有开关装置的相应功率模块内的条件和空间条件或者机械或空间限制。该凹部可以例如完全穿透半导体元件并且可以常规地设置用于机械紧固，例如通过螺钉、螺栓等。该凹部已经存在于半导体元件中，现在用于放置温度感应器。以这种方式，温度传感器可以非常靠近半导体元件的阻挡层，使得测量温度与实际阻挡层温度的任何偏差可以容易地补偿，例如使用软件。此外，温度传感器元件可以通过在壳体元件内的布置而电绝缘，特别是与电开关装置的高电压电势电绝缘。
13、传统上，温度传感器通常布置在相应功率模块的壳体上，但这可能涉及传感器的复杂且艰难的紧固。此外，这样的布置可能使得确保传感器的连接以及保护传感器免受机械或环境危害变得更加困难。相反，本专利技术的温度传感器单元可以以简单的方式布置在半导体元件上，从而提供针对机械或环境影响的保护。此外，温度传感器单元使得温度传感器元件的连接能够容易地固定。
14、根据一个实施例，温度传感器单元还具有至少两个电气线路元件。每个电气线路元件具有第一线路区段和第二线路区段。相应的第一线路区段布置在第一壳体区段内部并且电连接到温度传感器元件。相应的第二线路区段从第一壳体区段突出。因此，这些线路元件特别地被设置为用于温度传感器元件的电连接。可以方便地提供两个这样的线路元件。
15、用于传感器元件电接触的第一线路区段因此能够以结构简单且节省空间的方式布置在壳体元件内部，由此尤其能够实现针对外部影响的保护和电绝缘。通过将温度传感器和与其连接的第一线路区段布置在壳体元件内部，它们可以电绝缘，特别是与半导体元件的高压电势电绝缘。
16、第二线路区段可以从第一壳体区段突出，例如以引脚或销的形式。第二线路区段可以特别地被提供用于将温度传感器元件连接到电源和/或计算单元以用于评估检测到的传感器值。
17、例如，温度传感器元件的电连接装置或电连接部可以从第二壳体区段引导到第一壳体区段中，以便在那里电连接到第一线路区段。例如，为了生产温度传感器单元，温度传感器元件可以首先连接到线路元件，然后壳体元件可以例如通过注射模制方法形成在温度传感器元件和线路元件的单元周围。替代地，壳体元件可以本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种组件(10)，包括半导体元件(310)和用于检测半导体元件(310)的温度的温度传感器单元(100、200)，
2.根据权利要求1所述的组件(10)，其中，温度传感器单元(100、200)具有至少两个电气线路元件(130、230)，至少两个电气线路元件(130、230)中的每一个具有第一线路区段(131、231)和第二线路区段(132、232)，其中相应的第一线路区段(131、231)布置在第一壳体区段(111、211)内部并且电连接到温度传感器元件(120、220)，并且其中相应的第二线路区段(132、232)从第一壳体区段(111、211)突出。
3.根据权利要求2所述的组件(10)，其中，半导体元件(310)具有至少两个连接部(313)，其中温度传感器单元(100、200)的第二线路区段(132、232)平行于或至少基本上平行于半导体元件(310)的连接部(313)定向。
4.根据权利要求2或3所述的组件(10)，其中，至少两个电气线路元件(130、230)各自被设计为带或条，特别是设计为铜带。
5.根据前述权利要求中
6.根据权利要求5所述的组件(10)，其中，至少一个机械连接元件(140、240)以预定角度邻接到第一壳体区段(111、211)和/或至少一个机械连接元件(140、240)的主延伸方向平行于或至少基本上平行于第二壳体区段(112、212)的主延伸方向定向。
7.一种开关装置(300)，包括至少一个根据权利要求1至6中任一项所述的组件(10)以及至少一个另外的半导体元件(310)，
8.根据权利要求7所述的开关装置(300)，还包括作为载体的冷却主体(320)，其中，组件的半导体元件(310)与另外的半导体元件(310)布置在冷却主体(320)上。
9.根据引用权利要求5时的权利要求8所述的开关装置(300)，其中，组件的至少一个机械连接元件(140、240)机械地连接到冷却主体(320)。
10.根据权利要求8或9所述的开关装置(300)，包括至少两个根据权利要求1至6中任一项所述的组件(10)，组件(10)布置在冷却主体(320)的相应侧表面(321)的相对端处，特别是在相对于冷却流体通过冷却主体(320)的流动方向的相对端处。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的开关装置(300)，还包括至少一个夹紧元件，夹紧元件被设计成使半导体元件(310)中的一个或多个压靠冷却主体(320)。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的开关装置(300)，还包括控制电路板(330)，其中，控制电路板(330)的主延伸平面垂直于或至少基本上垂直于各个半导体元件(310)的主延伸平面定向，其中各个半导体元件(310)的每个单独的或多个连接部(313)连接到控制电路板(330)。
13.根据权利要求12所述的开关装置(300)，其中，温度传感器单元(100)的第二线路区段(132、232)电连接到半桥开关装置(300)的控制电路板(330)。
...【技术特征摘要】
1.一种组件(10)，包括半导体元件(310)和用于检测半导体元件(310)的温度的温度传感器单元(100、200)，
2.根据权利要求1所述的组件(10)，其中，温度传感器单元(100、200)具有至少两个电气线路元件(130、230)，至少两个电气线路元件(130、230)中的每一个具有第一线路区段(131、231)和第二线路区段(132、232)，其中相应的第一线路区段(131、231)布置在第一壳体区段(111、211)内部并且电连接到温度传感器元件(120、220)，并且其中相应的第二线路区段(132、232)从第一壳体区段(111、211)突出。
3.根据权利要求2所述的组件(10)，其中，半导体元件(310)具有至少两个连接部(313)，其中温度传感器单元(100、200)的第二线路区段(132、232)平行于或至少基本上平行于半导体元件(310)的连接部(313)定向。
4.根据权利要求2或3所述的组件(10)，其中，至少两个电气线路元件(130、230)各自被设计为带或条，特别是设计为铜带。
5.根据前述权利要求中任一项所述的组件(10)，其中，温度传感器单元(100、200)具有至少一个机械连接元件(140、240)，机械连接元件被设计为机械连接到用于半导体元件(310)的载体，特别是机械连接到其上安装有半导体元件(310)的冷却主体(320)。
6.根据权利要求5所述的组件(10)，其中，至少一个机械连接元件(140、240)以预定角度邻接到第一壳体区段(111、211)和/或至少一个机械连接元件(140、240)的主延伸方向平行于或至少基...
【专利技术属性】
技术研发人员：妮玛·萨达特，安德烈亚斯·温特尔，马蒂斯·卢尔茨，
申请(专利权)人：SEG汽车德国有限公司，
类型：发明
国别省市：
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