CN102790043B - 功率半导体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有承载板及功率和控制连接器的功率半导体。本发明的功率半导体具有承载板和外壳，在该承载板上设置至少一个功率半导体元器件，该外壳至少部分围绕带有至少一个功率半导体元器件的承载板。该功率半导体元器件与功率和控制连接器电连接，该连接器从外壳中引出。功率连接器在外壳一面上设置为一排，并且控制连接器在外壳另一面上设置为一排，其中并排设置的功率连接器之间的间隔大于并排设置的控制连接器之间的间隔。由于外壳两侧上的功率和控制连接器的特殊布局，特别是在有高电压和强电流的使用中产生改善了的电气特性，因为与已知的功率半导体相比，用于电气间隙和爬电距离的绝缘距离更大。

Description

功率半导体
技术领域
本发明涉及一种带有外壳以及功率和控制连接器的功率半导体。
背景技术
上述功率半导体，例如已知的IGBT(绝缘栅双极晶体管)器件，应用于例如不同的电气工程领域，如电机的驱动控制器。
由EP0513410B1和DE19646396C2已知一种功率半导体模块，其均具有电绝缘基质，上面设置有带有功率半导体元器件的电路布线。该基质构成塑料外壳的基底，该塑料外壳包围电路布线。半导体元器件的借助电路布线相连通的电气功率连接器通过外壳向外延伸。为保护电路布线，外壳以浇铸材料填充。外壳上的固定点用来拧紧带有散热器的模块。
EP1976358B1描述了一种功率半导体，其具有由绝缘的陶制基质构成的承载板，该承载板构成外壳的基底。该承载板的上面和底面上设有金属层，其中上面的金属层构造得用来形成导电通路。借助该导电通路，功率半导体元器件与该半导体元器件的功率和控制连接器电连接。功率和控制连接器从外壳侧面引出。功率半导体的功率和控制连接器被设置为表面安装器件的连接器，该器件亦被称为SMD(表面安装器件)。该SMD器件被安装在电路板上。
为保持用于电气驱动所需的绝缘距离，其用于在功率和控制连接器的位于外壳内部的部段和承载板之间的电气间隙和爬电距离，并用于在功率和控制连接器的位于外壳外部的部段和电路板之间的电气间隙和爬电距离，功率和控制连接器被设置为，外壳内部的连接器首先垂直于承载板伸出，然后穿过外壳外侧向外，最后垂直伸向电路板。同时所有功率和控制连接器都具有相同的间隔。
发明内容
本发明目的在于，提供一种改善了技术特性的功率半导体。
根据本发明，该任务借助权利要求1中所述的特征得以解决。从属权利要求涉及本发明的优选实施方案。
根据本发明的功率半导体具有承载板，在该承载板上设有至少一个功率半导体元器件。该带有至少一个功率半导体元器件的承载板至少部分被外壳包围。借助该至少一个功率半导体元器件，功率和控制连接器电连接，并从外壳中引出。
根据本发明的功率半导体的特征在于，功率连接器在外壳的一个侧面上设置成一排，同时控制连接器在外壳的另一个侧面上设置为一排，其中并排的功率连接器之间的距离大于并排的控制连接器之间的距离。由于外壳两侧上的功率和控制连接器的特殊布局，特别是在有高电压和强电流的使用中产生改善了的电气特性，因为与已知的功率半导体相比，用于电气间隙和爬电距离的绝缘距离更大。
在优选的实施方案中，功率连接器具有大于控制连接器的横截面，以便该功率半导体适用于接通强电流。
除功率和控制连接器的上述排列外，关键的电气间隙和爬电距离通过连接器自身的特殊构造来避免。在另一个优选实施方案中，功率和控制连接器具有从外壳的侧面伸出的第一部段、从第一部段延伸到电路板的第二部段和从第二部段侧向向外伸出的第三部段。特别是各部段均围成一个拐角，约计90°。
承载板上可设置多个功率半导体元器件。特别优选的实施方案为在承载板上设置两个功率半导体元器件。同时该功率半导体元器件具有共同的设置在外壳的一面上的功率连接器，还具有分开的设置在外壳的另一面上的控制连接器。属于第一个功率半导体元器件的控制连接器并排设置为外壳的第一个排，属于第二个功率半导体元器件的控制连接器并排设置为第二个排。控制连接器的第一个排和第二个排之间的距离优选大于第一个排和第二个排中相邻的控制连接器之间的距离。借助该特殊的优选布局，控制连接器被划分为各组，其中每组连接器只分属一个功率半导体。由此可以确保，不同组的控制连接器(它们在电势方面可能彼此具有很大区别)以足够的绝缘距离排列，而同一组中的控制连接器(它们在由电势方面可能彼此区别很小)则更紧密并排设置。控制连接器第一个排和第二个排之间的距离可以等于或者小于相邻控制连接器间的距离。
功率半导体模块是指何种元器件，对于本发明原则上并不重要。功率半导体模块可以是例如IGBT器件，也可以是MOSFET或者其他已知的功率半导体元器件。
为在散热器上实现安装，载板面向散热器的一面优选与外壳齐平地封闭。
附图说明
下面参照附图详细地说明了本发明的实施例。
图1示出：根据本发明的功率半导体的实施例的后视透视图；和
图2示出：图1所示功率半导体的俯视图。
具体实施方式
根据本发明的功率半导体元器件具有外壳1，该外壳特别由绝缘材料例如环氧化物材料构成。但是，外壳1也可至少部分由金属制成。图1和图2从不同视面示出功率半导体的外壳。由于功率半导体如此公知，所以附图中不再描述功率半导体构件及其外壳内部的连通。在此实施例中，直角平面外壳的尺寸为25mm×23mm×5.5mm。
外壳1部分地包围由一个绝缘的陶制基质构成的承载板2，其中承载板2形成外壳1的基底3。承载板2无论面向外壳的一面还是背向外壳的一面均被设置为带有一个金属层，其中面向外壳一面的金属层按电路结构上的具有一个同导电通路来构型相匹配的电路排列的结构。在该实施例中，该结构化的金属层上设置排列有两个在本图中未示出的功率半导体元器件，例如IGBT器件。这两个功率半导体元器件可以借助结构化的金属层焊接到底面上。功率半导体元器件在上面通过未示出的连接线与同结构化金属层的导电通路电连接，其中连接线的末端分别焊接在功率半导体元器件和导电通路上。功率半导体将被安装在一个未示出的散热器上，其中外壳基底3平置在该散热器上。
两个功率半导体模块均具有功率连接器4、5、6和控制连接器7、8、9、10、11、12。在该实施例中，两个功率半导体元器件的功率连接器4、5、6组接成三个共同的功率连接器，并从外壳1的侧面引出。该两个功率半导体元器件还分别具有三个分开的控制连接器7、8、9或10、11、12，同样从外壳1中引出。
功率和控制连接器4至12被设置为扁脚型连接器，其被设置为表面安装元器件的连接器、即SMD器件(表面安装器件)的连接器。所有连接器均具有从外壳1侧面向外伸出的第一部段A。在第一部段A上连接指向未示出的电路板的第二部段B，其与第一部段围成约90°角。第二部段B转入指向外部的第三部段C，其与第二部段B同样围成约90°角。各个连接器的第三部段被导电地连接到未示出的电路板上。功率及控制连接器4至12具有不同的横截面，其中功率连接器4、5、6相对控制连接器7、8、9、10、11、12具有更大的横截面。
功率连接器4、5、6保持相同间隔a在外壳的纵向侧面上排成一排，同时相邻的控制连接器7、8、9、10、11、12以间隔b在外壳的另一个纵向侧面上排成一排。相邻的功率连接器4、5、6之间的距离a大于外侧的控制连接器和外壳边之间的距离。两个功率半导体元器件的相邻的控制连接器7、8、9、10、11、12形成第一组7、8、9和第二组10、11、12，它们以间隔c并排设置在外壳1的另一个纵向侧面上，该间隔c大于一组中相邻的控制连接器4、5、6之间的距离b。在此，间隔c等于间隔a或小于间隔a。不论是借助功率和控制连接器的特殊排列，还是借助特殊构造，均在高电压和高电流下为电气驱动提供足够的电气间隙和爬电距离，从而改善了半导体元器件的电气特性。

Claims (6)

1.一种带有承载板和外壳(1)的功率半导体，在该承载板上设置第一功率半导体元器件和第二功率半导体元器件，该外壳至少部分围绕带有所述第一功率半导体元器件和所述第二功率半导体元器件的承载板，其中所述第一功率半导体元器件和所述第二功率半导体元器件与功率和控制连接器(4至12)电连接，该连接器从外壳(1)中引出，其特征在于，功率连接器(4、5、6)在外壳(1)的一侧边上设置为一排，并且控制连接器(7、8、9、10、11、12)在外壳的与所述一侧边相对的另一侧边上设置为一排，其中所述第一功率半导体元器件和所述第二功率半导体元器件具有设置在外壳(1)的一侧边上的共同的功率连接器(4、5、6)，还具有分开的控制连接器(7、8、9、10、11、12)，其中归属于所述第一个功率半导体元器件的控制连接器(7、8、9)并排设置在外壳的与所述一侧边相对的另一侧边上的第一个排上，而归属于所述第二个功率半导体元器件的控制连接器(10、11、12)并排设置在外壳的另一侧边上的第二个排上，其中功率连接器(4、5、6)之间的间隔(a)大于每组控制连接器中的控制连接器(7、8、9或10、11、12)之间的间隔(b)，控制连接器(7、8、9、10、11、12)的第一个组和第二个组之间的间隔(c)等于或小于功率连接器之间的间隔(a)，承载板(2)由一个绝缘的陶制基质构成，且形成外壳(1)的基底(3)，承载板(2)无论面向外壳的一面还是背向外壳的一面均设置有金属层。
2.根据权利要求1所述的功率半导体，其特征在于，功率连接器(4、5、6)相对功率半导体元器件的控制连接器(7、8、9、10、11、12)具有更大的横截面。
3.根据权利要求1或2所述的功率半导体，其特征在于，功率连接器(4、5、6)和控制连接器(7、8、9、10、11、12)具有从外壳(1)中伸出第一部段(A)、从第一部段延伸到电路板的第二部段(B)以及从第二部段侧向向外延伸的第三部段(C)。
4.根据权利要求1或2的功率半导体，其特征在于，控制连接器(7、8、9、10、11、12)的第一个组和第二个组之间的间隔(c)大于每组控制连接器中的控制连接器(7、8、9或者10、11、12)之间的间隔(b)。
5.根据权利要求1或2所述的功率半导体，其特征在于，所述第一功率半导体元器件和所述第二功率半导体元器件为IGBT器件。
6.根据权利要求1或2所述的功率半导体，其特征在于，承载板的一面与外壳(1)齐平。
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