电模块及电转换器装置制造方法及图纸

一种电模块，包括：第一导电衬底板(101)，第二导电衬底板(102)，第一和第二衬底板之间的半导体部件(103-110)。第二衬底板构形为具有位于其边缘上的切口(115、116、122、123、124)或孔，用于提供到半导体部件的控制端子的通路，以利于形成丝焊连线到控制端子的连接。因此，可以在半导体部件已经联接到第一和第二衬底板之后形成丝焊连线到控制端子。此外，由于第二衬底板的合适构形，使得第二衬底板的面积不需要大体小于第一衬底板的面积。因此，经由第二衬底板的冷却可以与经由第一衬底板的冷却充分平衡，并由此减小了温度应力。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及包括两个衬底板和衬底板之间的一个或者多个半导体部件的电 模块。此外，本技术涉及用于制造上述类型的电模块的方法。另外，本技术涉及电 转换器装置。
技术介绍
因为在相同的工作温度下双侧冷却电模块相比单侧冷却电模块允许施加更大的 电流，所以双侧冷却电模块对于电源装置是个具有吸引力的概念。双侧冷却模块的其中一 种可能设计是包括两个导电且导热的衬底板以及衬底板之间的一个或者多个半导体部件， 这些部件以如下方式布置，即诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)的发射极和集电极或者二极 管的阳极和阴极的半导体部件的干流端子直接联接(bond)到衬底板。除了提供电接触外， 这些衬底板还具有与相关电源系统的散热器热接触的作用，并且它们一起构成了该电源系 统的干流电路的一部分。由于半导体部件的电端子直接联接到导电和导热的衬底板，所以 上述该类电模块的优点是在干流电路中不需要丝焊。然而，仍需要丝焊来使得半导体部件的控制端子(诸如，IGBT的栅极)与相关电 源系统的其它部件相接触，以便能够控制电模块。由于在操作中不需要会引发局部温度提 高的大电流负载，所以丝焊是适合用于连接半导体部件的控制端子的技术。但是，存在和半 导体部件的控制端子的丝焊相关的某些问题。将半导体部件的干流端子联接到衬底板需要一定的温度，该温度会损坏控制端子 的丝焊。这意味着必须在干流端子已经焊接到衬底板之后进行控制端子的丝焊。由于衬底 板之间的间隙相对窄，使得在将干流端子联接到衬底板之后进行丝焊变得很复杂。此外，半 导体部件的干流端子直接接附到导电衬底板。这意味着必须单独增加用于控制信号的最终 引线。这相对于单侧冷却电模块的区别在于用于控制信号的路径限定在用于半导体部件的 DCB衬底(直接铜焊)上。
技术实现思路
因此，需要一种使连接到控制端子的丝焊连线更容易且更廉价的电模块。根据本技术的第一方面，提供新的电模块。根据本技术的电模块包括第一导电衬底板，第二导电衬底板，第一和第二衬底板之间的一个或者多个半导体部件，其以以下方式布置，即每个 半导体部件的第一干流端子联接到第一衬底板并且每个半导体部件的第二干流端子联接 到第二衬底板，以及，连接到半导体部件的控制端子的一个或者多个丝焊连线(wirebonds)，其中第二衬底板具有位于其边缘上的一个或者多个切口或一个或者多个孔，用于 提供到半导体部件的控制端子的通路，以利于形成丝焊连线到半导体部件的控制端子的连接。第二衬底板的合 适构形使得在半导体部件已经联接到第一和第二衬底板之后形 成连接到控制端子的丝焊连线更容易并且更廉价。此外，由于第二衬底板的合适构形，第二 衬底板的面积不需要大体小于第一衬底板的面积。因此，经由第二衬底板的冷却仍旧有效 并且其在半导体部件周围得到充分均衡，从而不产生附加的温度应力。根据本技术的第二方面，提供用于制造电模块的新方法。根据本技术的 方法包括将一个或者多个半导体部件的第一干流端子联接到第一导电衬底板，将一个或者多个半导体部件的第二干流端子联接到第二导电衬底板，并且随后，将一个或者多个丝焊连线连接到半导体部件的控制端子，其中第二衬底板具有位于其边缘上的一个或者多个切口或一个或者多个孔，用于提 供到半导体部件的控制端子的通路，以利于形成丝焊连线到半导体部件的控制端子的连接。根据本技术的第三方面，提供新的电转换器装置。该电转换器装置包括根据 本技术的至少一个电模块。该电转换器装置可以例如是反相器、整流器和/或频率转 换器。在所附从属权利要求中描述了本技术的多个示例实施例。结合附图阅读以下特定示例实施例的描述，可以更好地理解在结构、操作方法方 面本技术的多个实施例以及其附加的目标和优点。术语“包括”用在此处是开放性限制，并不排除也不要求未在此处记载的特征的存 在。在从属权利要求中引用的特征除非明确指示否则可以相互自由组合。本技术的电模块及电转换器装置具有以下优点1)更容易并且更廉价地在半导体部件已经联接到第一和第二衬底板之后形成连 接到控制端子的丝焊连线；2)第二衬底板的面积不需要比第一衬底板的面积小；3)不产生附加的温度应力。附图说明现在参考以下附图结合例子详细解释本技术的示例实施例及其益处，其中图Ia示出根据本技术的实施例的电模块的顶视图；图Ib示出图Ia中所示电模块的侧视图；图Ic示出沿着图Ib的线A-A获得的剖视图；图2a示出根据本技术的实施例的电模块的预视图；图2b示出图2a中所示电模块的侧视图；图3a示出根据本技术实施例的电转换器装置；图3b示出图3a中所示电转换器装置的细节，并且图4示出根据本技术实施例的用于制造电模块的方法的流程图。具体实施方式图Ia示出根据本技术的实施例的电模块的顶视图并且图Ib示出电模块的侧视图。图Ic示出沿着图Ib中线A-A获取的电模块的剖视图。电模块包括第一衬底板101、 第二衬底板102和第一衬底板101和第二衬底板102之间的半导体部件103、104、105、106、 107、108、109和110，其以以下方式布置，即每个半导体部件的第一干流端子联接到第一衬 底板101并且每个半导体部件的第二干流端子联接到第二衬底板102。衬底板101和102 在电模块运行时形成干流路径的一部分。除了提供电接触，这些衬底板101和102还具有与 相关电源系统的散热器热接触的作用。衬底板101和102由铜、铝或者具有更匹配的热膨 胀系数的材料制成，例如诸如Al-石墨、AlSiC、钼等的多种金属基质复合物，用来减弱在制 备电模块期间的压力。电模块包括分别连接到半导体部件106、103、104和105的控制端子 的丝焊连线111、112、120和121。衬底板102具有位于其边缘上的切口 115、116、122、123 和124，用来提供到半导体部件的控制端子的通路，以便于丝焊连线111、112、120和121连 接到半导体部件106、103、104和105的控制端子。在图Ia-Ic中示出的电部件中，衬底板 102具有矩形构形，其拐角已经移除并且还具有位于其一个侧边的中部上的切口。 半导体部件103-110的每一个可以例如但不必是以下的其中一个绝缘栅双极晶 体管(IGBT)、场效应晶体管(FET)、栅极可关断半导体闸流管(GTO)、半导体闸流管，或者二 极管。例如，可能的，半导体部件103-106是绝缘栅双极晶体管(IGBT)，其集电极联接到衬 底板101并且发射极联接到衬底板102，并且半导体部件107-110是和IGBT反平行的二极 管。IGBT的栅极连接到丝焊连线111、112、120和121。图Ia-Ic中示出的电模块包括连接到丝焊连线的配线结构。每个配线结构113包 括绝缘层114和绝缘层的一侧上的金属带125。配线结构的绝缘层优选包括也位于相对侧 上的金属带/层，用来使得配线结构接附到衬底板。金属带可以是例如铜或者铝的。配线 结构与半导体部件可以联接到衬底板101的同一侧上。配线结构优选是DCB(直接铜焊) 衬底，这是因为DCB衬底可以经受高于200°C温度，并且因此从电模块的制造角度出发是非 常有益的。DCB衬底可以通过焊接联接到衬底板101。由于制备具有允许接入到本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电模块，适合压制在构成电转换器装置的干路部分的电导体元件之间，该电模块包括：第一导电衬底板（１０１，２０１），第二导电衬底板（１０２，２０２），第一和第二导电衬底板之间的一个或者多个半导体部件（１０３－１１０，２０３，２０４），其以如下方式布置，即，其中每个半导体部件的第一干流端子联接到第一导电衬底板并且每个半导体部件的第二干流端子联接到第二导电衬底板，以及连接到半导体部件的控制端子的一个或者多个丝焊连线（１１１、１１２、１２０、１２１、２１１），其特征在于所述第二导电衬底板具有位于其边缘上的一个或者多个切口（１１５、１１６、１２２、１２３、１２４）或一个或者多个孔（２１７），用于提供到半导体部件的控制端子的通路，以利于形成丝焊连线到半导体部件的控制端子的连接。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C·黑德尔利，S·基辛，
申请(专利权)人：ABB研究公司，
类型：实用新型
国别省市：CH