CN115249670A - 功率半导体模块及用于生产功率半导体模块的方法 - Google Patents

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temperature sensor
power semiconductor
metal layer
semiconductor module
plastic
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马蒂亚斯·哈格尔
斯特凡·厄尔林
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Semikron Electronics Co ltd
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Semikron Electronics Co ltd
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Abstract

本发明涉及功率半导体模块及用于生产功率半导体模块的方法，该功率半导体模块包括：衬底，该衬底具有非导电绝缘层和金属层，该金属层布置在该绝缘层上并且构造用以形成导体轨道；功率半导体部件，该功率半导体部件布置在金属层上并且被导电地连接到金属层；外壳元件；以及温度测量装置，该温度测量装置具有温度传感器、导热的第一扁平热导体元件以及第一连接元件和第二连接元件，该温度传感器包括第一温度传感器电连接和第二温度传感器电连接，该第一扁平热导体元件被导热地连接到该金属层和温度传感器并且远离金属层延伸，该第一连接元件被导电地连接到该第一温度传感器连接，并且该第二连接元件被导电地连接到该第二温度传感器连接。

Description

功率半导体模块及用于生产功率半导体模块的方法
技术领域
本发明涉及一种功率半导体模块和一种用于生产功率半导体模块的方法。
背景技术
在功率半导体开关的操作期间，电损耗以热量的形式发生并且导致功率半导体开关发热。如果在功率半导体开关的操作期间，该功率半导体开关的温度例如由于动态或稳态过载而超过允许的极限值，则这可能导致功率半导体开关发生故障、并且在极端情况下导致功率半导体开关损坏。
为了防止这种情况，从DE 10 2012 205 209 A1中已知将温度传感器布置在功率半导体模块的衬底上，并测量该衬底的衬底温度，功率半导体开关将它们的电损耗发射到衬底，由此衬底被加热。基于衬底温度，确定这些功率半导体开关中的一个功率半导体开关的温度。
因此，可以监测衬底温度或功率半导体开关的温度。
为此，本领域中的常规温度传感器(诸如，例如，NTC热敏电阻或PTC热敏电阻)例如通过钎焊或烧结连接而以本领域中的常规方式被材料结合到衬底，并且具有第一温度传感器电连接和第二温度传感器电连接，该第一温度传感器电连接和第二温度传感器电连接通过结合线被导电地连接到该功率半导体模块的相应分配的连接元件。经由这些连接元件，布置在例如印刷电路板上的评估电路被导电地连接到该功率半导体模块、更准确地说，被导电地连接到该功率半导体模块的上述温度传感器连接。特别是由于各种连接技术(钎焊/烧结连接和结合线连接)，这种设有温度传感器的功率半导体模块的生产成本高且复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种可高效生产的、具有温度传感器的功率半导体模块。
该目的通过一种功率半导体模块来实现，该功率半导体模块包括：衬底，该衬底具有非导电绝缘层和金属层，该金属层布置在该绝缘层上并且构造用以形成导体轨道；功率半导体部件，这些功率半导体部件布置在金属层上并且被导电地连接到金属层；外壳元件；以及温度测量装置，该温度测量装置具有温度传感器、导热的第一扁平热导体元件以及第一连接元件和第二连接元件，该温度传感器包括第一温度传感器电连接和第二温度传感器电连接，该第一扁平热导体元件被导热地连接到该金属层和温度传感器并且远离金属层延伸，该第一连接元件被导电地连接到该第一温度传感器连接，并且该第二连接元件被导电地连接到该第二温度传感器连接。
证明有利的是，相应的连接元件的一段突出超过该外壳元件的背对衬底的一侧。结果，相应的连接元件能够有效地与用于评估来自温度传感器的信号的评估装置的相应的电气连接进行导电接触。
此外，证明有利的是，该温度测量装置具有导热的第二扁平热导体元件，该第二扁平热导体元件被导热地连接到金属层和温度传感器并且远离金属层延伸，该第一扁平热导体元件被导热地连接到该第一温度传感器连接，并且该第二扁平热导体元件被导热地连接到该第二温度传感器连接。结果，实现了温度传感器与衬底的特别良好的热链接。
此外，证明有利的是，通过使得相应的扁平热导体元件以材料结合方式、特别是通过焊接、钎焊或烧结连接而与金属层导电地接触，相应的扁平热导体元件被导热地连接到金属层。结果，实现了温度传感器与衬底的特别良好的热链接。
此外，证明有利的是，该外壳元件围绕衬底在侧向上延伸。结果，功率半导体部件受到保护，以免受污染影响。
此外，证明有利的是，第一扁平热导体元件与第一连接元件一体地实施，并且/或者，如果存在第二扁平热导体元件的话，则证明有利的是，该第二扁平热导体元件与第二连接元件一体地实施。结果，该温度测量装置是可有效生产的并且从机械角度来看特别稳定地实施。
此外，证明有利的是，该温度测量装置由塑料元件包封并且被材料结合到塑料元件，使得相应的扁平热导体元件的一部分和相应的连接元件的一部分从该塑料元件中突出。通过该塑料元件，该温度测量装置受到保护，以免受机械影响和灰尘颗粒的影响。
在这种情况下，证明有利的是，通过使得该温度测量装置借助注塑模制技术被材料结合到塑料元件、特别是被注塑模制到该塑料元件中，将该温度测量装置材料结合到塑料元件。结果，该温度测量装置特别可靠地连接到该塑料元件。
此外，证明有利的是，该外壳元件具有容座，该容座用于将塑料元件连接到外壳元件，该塑料元件的至少一个部分布置在该容座中，该容座和塑料元件具有彼此对应的形状，使得该塑料元件在至少两个空间方向上以形状锁定方式连接到该容座。结果，该塑料元件且由此该温度测量装置以简单的方式被机械稳定地连接到该外壳元件。如果该外壳元件具有沿着外壳元件布置的多个容座，则该温度测量装置可以在不同位置处连接到外壳元件，并且由此测量该衬底在其不同位置处的温度。
此外，证明有利的是，该塑料元件被材料结合到该外壳元件。结果，该塑料元件可靠地连接到该外壳元件。
在这种情况下，证明有利的是，该外壳元件由塑料构成，并且，通过使得该塑料元件借助注塑模制技术被材料结合到该外壳元件、特别是被注塑模制到该外壳元件中，将该塑料元件材料结合到该外壳元件。结果，该塑料元件特别可靠地连接到该外壳元件。
此外，证明有利的是，该温度测量装置由外壳元件包封并且材料结合到外壳元件，使得相应的扁平热导体元件的一部分和相应的连接元件的一部分从该外壳元件中突出。结果，由于省略了塑料元件，所以该功率半导体模块特别简单实施。
在这种情况下，证明有利的是，通过使得该温度测量装置借助注塑模制技术材料结合到外壳元件、特别是被注塑模制到该外壳元件中，将该温度测量装置材料结合到外壳元件。结果，该温度测量装置特别可靠地连接到该外壳元件。
此外，证明有利的是，相应的扁平热导体元件实施为金属片，特别是具有优选250μm到2000μm、尤其优选500μm到1500μm的厚度。结果，相应的扁平热导体元件具有良好的导热性。
此外，所述目的通过根据本发明的用于生产功率半导体模块的方法来实现，其中，该外壳元件具有容座，该容座用于将塑料元件连接到外壳元件，该塑料元件的至少一个部分布置在该容座中，该容座和塑料元件具有彼此对应的形状，以使得该塑料元件在至少两个空间方向上以形状锁定方式连接到该容座，该方法包括以下方法步骤，其中，方法步骤d)在方法步骤e)之前执行，或者，方法步骤e)在方法步骤d)之前执行：
a)提供衬底和功率半导体部件，该衬底具有非导电绝缘层和金属层，该金属层布置在绝缘层上并且构造用以形成导体轨道，这些功率半导体部件布置在金属层上并且被导电地连接到金属层，
b)提供温度测量装置，该温度测量装置具有温度传感器、导热的第一扁平热导体元件以及第一连接元件和第二连接元件，该温度传感器包括第一温度传感器电连接和第二温度传感器电连接，该第一扁平热导体元件被导热地连接到该温度传感器，该第一连接元件被导电地连接到该第一温度传感器连接，并且该第二连接元件被导电地连接到该第二温度传感器连接，该温度测量装置由塑料元件包封并且材料结合到塑料元件，使得第一扁平热导体元件的一部分和相应的连接元件的一部分从该塑料元件中突出，
c)提供外壳元件，该外壳元件具有容座，该容座用于将塑料元件连接到外壳元件，该容座和塑料元件具有彼此对应的形状，使得该塑料元件能够在至少两个空间方向上以形状锁定方式连接到容座，
d)将塑料元件的至少一个部分布置在容座中，并且同时将塑料元件在至少两个空间方向上以形状锁定的方式连接到容座，
e)将第一扁平热导体元件导热地连接到金属层。
此外，这一目的通过根据本发明的用于生产功率半导体模块的方法来实现，其中，该塑料元件被材料结合到外壳元件，该方法包括以下方法步骤：
a)提供衬底和功率半导体部件，该衬底具有非导电绝缘层和金属层，该金属层布置在绝缘层上并且构造用以形成导体轨道，这些功率半导体部件布置在金属层上并且被导电地连接到金属层，
b)提供温度测量装置，该温度测量装置具有温度传感器、导热的第一扁平热导体元件以及第一连接元件和第二连接元件，该温度传感器包括第一温度传感器电连接和第二温度传感器电连接，该第一扁平热导体元件被导热地连接到该温度传感器，该第一连接元件被导电地连接到该第一温度传感器连接，并且该第二连接元件被导电地连接到该第二温度传感器连接，该温度测量装置由塑料元件包封并且被材料结合到塑料元件，使得第一扁平热导体元件的一部分和相应的连接元件的一部分从该塑料元件中突出，塑料元件被材料结合到该功率半导体模块的外壳元件，
c)将第一扁平热导体元件导热地连接到金属层。
此外，这一目的通过根据本发明的用于生产功率半导体模块的方法来实现，其中，该温度测量装置由外壳元件包封并且被材料结合到外壳元件，使得相应的扁平热导体元件的一部分和相应的连接元件的一部分从该外壳元件中突出，该方法包括以下方法步骤：
a)提供衬底和功率半导体部件，该衬底具有非导电绝缘层和金属层，该金属层布置在绝缘层上并且构造用以形成导体轨道，这些功率半导体部件布置在金属层上并且被导电地连接到金属层，
b)提供温度测量装置，该温度测量装置具有温度传感器、导热的第一扁平热导体元件以及第一连接元件和第二连接元件，该温度传感器包括第一温度传感器电连接和第二温度传感器电连接，该第一扁平热导体元件被导热地连接到该温度传感器，该第一连接元件被导电地连接到该第一温度传感器连接，并且该第二连接元件被导电地连接到该第二温度传感器连接，该温度测量装置被材料结合到该功率半导体模块的外壳元件，
c)将第一扁平热导体元件导热地连接到金属层。
这些方法的有利实施例类似于功率半导体模块的有利实施例是显而易见的，并且反之亦然。
附图说明
下面参照附图解释本发明的示例性实施例，在附图中：
图1示出了根据本发明的功率半导体模块的一个实施例的透视图，
图2示出了来自图1的区域A的详细视图，
图3示出了根据本发明的功率半导体模块的温度测量装置的透视图，
图4示出了根据本发明的功率半导体模块的温度测量装置的透视图，所述温度测量装置由塑料元件包封，
图5示出了处于尚未完成的生产状态下的、根据本发明的功率半导体模块的详细透视图，
图6示出了根据本发明的另一功率半导体模块的一个实施例的透视图，
图7示出了来自图6的区域B的详细视图，
图8示出了根据本发明的另一功率半导体模块的一个实施例的透视图，以及
图9示出了来自图8的区域C的详细视图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的功率半导体模块1的一个实施例的透视图，并且图2示出了来自图1的细节视图。图3示出了功率半导体模块1的温度测量装置3的透视图。在图4中的视图中，温度测量装置3由塑料元件8包封。
根据本发明的功率半导体模块1具有衬底5，该衬底5具有非导电的绝缘层5a和金属层5b，该金属层5b布置在绝缘层5a上并且构造用以形成导体轨道5ba、5bb和5bc。优选地是，衬底5具有导电的、优选地是非结构化的另一金属层5c，绝缘层5a布置在金属层5b和所述另一金属层5c之间。绝缘层5a可以例如实施为陶瓷板。衬底5可以例如实施为直接铜结合衬底(DCB衬底)，实施为活性金属铜焊衬底(AMB衬底)，或者实施为绝缘金属衬底(IMS)。
功率半导体模块1还具有功率半导体部件6，该功率半导体部件6布置在金属层5b上并且被导电地连接到金属层5b。功率半导体部件6优选地是通过钎焊或烧结连接而与金属层5b导电地接触。相应的功率半导体部件6优选地是以功率半导体开关或二极管的形式存在。在这种情况下，功率半导体开关6通常以晶体管(诸如，例如IGBT(绝缘栅双极晶体管)或MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管))的形式存在，或者以晶闸管的形式存在。
应该注意到的是，依据旨在由功率半导体模块1实现的期望电路(例如，半桥电路)，功率半导体部件6在其背对衬底5的一侧处例如通过结合线和/或导电膜复合物而彼此导电地连接，并且导电地连接到衬底5的导体轨道5ba、5bb和5bc。出于清楚起见，并未在图中示出这些电连接。
功率半导体模块1具有外壳元件2和温度测量装置3。外壳元件2优选地是围绕衬底5在侧向上延伸。外壳元件2优选地是由聚苯硫醚或聚对苯二甲酸丁二醇酯构成的。温度测量装置3具有温度传感器4和导热的、优选弯曲的第一扁平热导体元件6a，该温度传感器4包括第一温度传感器电连接4a和第二温度传感器电连接4b，该第一扁平热导体元件6a被导热地连接到金属层5b和温度传感器4并且远离金属层5b延伸。第一扁平热导体元件6a优选地被导热地连接到第一温度传感器连接4a。温度传感器4优选地实施为电气的NTC热敏电阻或PTC热敏电阻，即实施为具有负温度系数的电阻器或实施为所具有的正温度系数高于普通电阻器的正温度系数的电阻器。温度传感器4用于测量衬底5的温度。功率半导体部件9中的至少一个功率半导体部件的温度可以基于衬底5的温度来确定。
此外，温度测量装置3优选地是还具有导热的、优选弯曲的第二扁平热导体元件6b，该第二扁平热导体元件6b被导热地连接到金属层5b和温度传感器4并且远离金属层5b延伸，该第一扁平热导体元件6a被导热地连接到该第一温度传感器连接4a，并且该第二扁平热导体元件6b被导热地连接到该第二温度传感器连接4b。
优选地是，通过使得相应的扁平热导体元件6a或6b以材料结合的方式、特别地是通过焊接、钎焊或烧结连接而接触金属层5b，将相应的扁平热导体元件6a或6b导热地连接到金属层5b。如果不仅以导热方式而且特别地是通过焊接、钎焊或烧结连接而还以导电方式将第一扁平热导体元件6a连接到第一温度传感器连接4a，并且将第二扁平热导体元件6b连接到第二温度传感器连接4b，则扁平热导体元件6a和6b与金属层5b的不同导体轨道5ba、5bb导电地接触。第一扁平热导体元件6a优选地是与第一连接元件7a一体地实施的。如果存在第二扁平热导体元件6b，则第二扁平热导体元件6b优选地是与第二连接元件7b一体地实施的。
相应的扁平热导体元件6a或6b优选地是实施为金属板，特别是具有优选250μm到2000μm、尤其优选500μm到1500μm的厚度。
相应的扁平热导体元件6a或6b优选地是由铜或铜合金构成的。
温度测量装置3还具有第一连接元件7a和第二连接元件7b，该第一连接元件被导电地连接到第一温度传感器连接4a，并且该第二连接元件被导电地连接到第二温度传感器连接4b。连接元件7a和7b优选地是用于电气地连接评估装置，该评估装置用于评估来自温度传感器4的信号。相应的连接元件7a和7b的一段7a'和7b'优选地是突出超过外壳元件2的背对衬底5的相应一侧2a或2b。
第一连接元件7a和第二连接元件7b优选地是具有至少一个销形段。第一连接元件7a和第二连接元件7b可以特别地是被实施为压配合元件。
由于连接元件7a和7b与温度传感器连接4a和4b的导电连接并不实施为结合线连接，并且温度传感器4不再布置在衬底5上，因此根据本发明的功率半导体模块1可有效地生产。由于温度传感器4不再布置在衬底5上，而是衬底5的热量通过相应的扁平热导体元件6a或6b传导到温度传感器4，因此温度传感器4可布置在功率半导体模块1的任何期望位置处。温度测量装置3优选地是形成结构单元，使得温度测量装置3在功率半导体模块1的生产期间已经作为预制单元存在。
温度测量装置4优选地是由塑料元件8包封并且被材料结合到塑料元件8，使得相应的扁平热导体元件6a和6b的一部分6a'和6b'以及相应的连接元件7a和7b的一部分7ac和7bc从塑料元件8突出。温度测量装置4与塑料元件8一起优选地是形成结构单元，使得温度测量装置3与塑料元件8一起在功率半导体模块1的生产期间已经作为预制单元存在。
塑料元件4优选地是由聚苯硫醚或聚对苯二甲酸丁二醇酯构成的。
优选地是，通过使得温度测量装置3借助注塑模制技术被材料结合到塑料元件8、特别是被注塑模制到塑料元件8中，将温度测量装置3材料结合到塑料元件8。
外壳元件2优选地是具有容座10a，该容座用于将塑料元件8连接到外壳元件2，该塑料元件8的至少一个部分8a布置在该容座10a中，该容座10和塑料元件8具有彼此对应的形状，使得该塑料元件8在至少两个空间方向X和Y上以形状锁定方式连接到该容座10。在该示例性实施例的情形中，外壳元件2优选地是具有另一容座10b，该另一容座用于将塑料元件8连接到外壳元件2，该塑料元件8的至少一个部分8b布置在该另一容座10b中，该容座10和塑料元件8具有彼此对应的形状，以使得该塑料元件8在至少两个空间方向X和Y上以形状锁定的方式连接到该容座10。
下面描述一种用于生产功率半导体模块1的方法，其中，功率半导体模块1具有容座10a，该容座10a用于将塑料元件8连接到外壳元件2，该塑料元件8的至少一个部分8a布置在该容座10a中，该容座10和塑料元件8具有彼此对应的形状，以使得该塑料元件8沿至少两个空间方向X和Y以形状锁定的方式连接到该容座10。
方法步骤a)包括提供衬底5和功率半导体部件9，该衬底5具有非导电的绝缘层5a和金属层5b，该金属层5b布置在绝缘层5a上并且构造用以形成导体轨道5ba、5bb和5bc，这些功率半导体部件9布置在金属层5b上并且导电地连接到金属层5b。
另一方法步骤b)包括提供温度测量装置3，该温度测量装置3具有温度传感器4、导热的第一扁平热导体元件6a以及第一连接元件7a和第二连接元件7b，该温度传感器4包括第一温度传感器电连接4a和第二温度传感器电连接4b，该第一扁平热导体元件6a被导热地连接到该温度传感器4，该第一连接元件7a被导电地连接到该第一温度传感器连接4a，并且该第二连接元件7b被导电地连接到该第二温度传感器连接4b。温度测量装置3由塑料元件8包封并且被材料结合到塑料元件8，使得第一扁平热导体元件6a的一部分6a'以及相应的连接元件7a和7b的一部分7ac和7bc从塑料元件8突出。温度测量装置3与塑料元件8一起形成结构单元。
另一方法步骤c)包括提供外壳元件2，该外壳元件2具有容座10，该容座10用于将塑料元件8连接到外壳元件2，该容座10和塑料元件8具有彼此对应的形状，使得该塑料元件8能够在至少两个空间方向X和Y上以形状锁定的方式连接到容座10。
另一方法步骤d)包括将塑料元件8的至少一个部分8a和/或8b分别布置在容座10a和/或10b中，并且同时将塑料元件8在至少两个空间方向X和Y上以形状锁定的方式连接到容座10。在该示例性实施例的情形中，为此，如在图5中通过示例示出的是，塑料元件8的突起部8a和8b被插入到容座10a和10b中。为此，塑料元件8与温度测量装置3一起沿负Z方向移动。
另一方法步骤e)包括将第一扁平热导体元件6a导热地连接到金属层5b。为此，第一扁平热导体元件6a与金属层5b接触，优选地是使得该第一扁平热导体元件被材料结合到(特别是通过焊接、钎焊或烧结连接)金属层5b，更确切地是被材料结合到导体轨道5ba。
方法步骤d)优选地是在执行方法步骤e)之前执行。然而，方法步骤e)也可能在执行方法步骤d)之前执行。
图6示出了根据本发明的另一功率半导体模块1'的一个实施例的透视图，并且图7示出了来自图6的细节视图。与根据本发明的上述功率半导体模块1相比，在功率半导体模块1'的情况下，塑料元件8被材料结合到外壳元件2。在其它方面，功率半导体模块1'与功率半导体模块1相一致，包括可能的有利实施例或其它实施例变型。外壳元件2优选地是由塑料构成的。优选地是，通过使得塑料元件8借助注塑模制技术被材料结合到外壳元件2、特别是被注塑模制到外壳元件2中，将塑料元件8材料结合到外壳元件2。
下面描述根据本发明的用于生产功率半导体模块1'的方法。
方法步骤a)包括提供衬底5和功率半导体部件9，该衬底具有非导电的绝缘层5a和金属层5b，该金属层5b布置在绝缘层5a上并且构造用以形成导体轨道5ba、5bb和5bc，这些功率半导体部件9布置在金属层5b上并且导电地连接到金属层5b。
另一方法步骤b)包括提供温度测量装置3，该温度测量装置具有温度传感器4、导热的第一扁平热导体元件6a以及第一连接元件7a和第二连接元件7b，该温度传感器4包括第一温度传感器电连接4a和第二温度传感器电连接4b，该第一扁平热导体元件6a被导热地连接到该温度传感器4，该第一连接元件7a被导电地连接到该第一温度传感器连接4a，并且该第二连接元件7b被导电地连接到该第二温度传感器连接4b。温度测量装置3由塑料元件8包封并且材料结合到塑料元件8，使得第一扁平热导体元件6a的一部分6a'以及相应的连接元件7a和7b的一部分7ac和7bc从塑料元件8突出，塑料元件8材料结合到功率半导体模块1'的外壳元件2。温度测量装置3与塑料元件8和外壳元件2一起形成结构单元。在方法步骤b)中，外壳元件2优选地是由塑料构成的，并且，优选地是，该塑料元件8借助注塑模制技术被材料结合到该外壳元件2、特别地是被注塑模制到该外壳元件2中，将该塑料元件8材料结合到该外壳元件2。
另一方法步骤c)包括将第一扁平热导体元件6a导热地连接到金属层5b。为此，第一扁平热导体元件6a优选地是与金属层5b接触，使得该第一扁平热导体元件6a特别地是通过焊接、钎焊或烧结连接而被材料结合到金属层5b、更确切地是被材料结合到导体轨道5ba。
图8示出了根据本发明的另一功率半导体模块1”的一个实施例的透视图，并且图9示出了来自图8的细节视图。与根据本发明的上述功率半导体模块1和1'相比，功率半导体模块1”并不具有塑料元件8。在其它方面，功率半导体模块1”与功率半导体模块1和1'相一致，包括可能的有利实施例或其它实施例变型。在功率半导体模块1”的情况下，温度测量装置3由外壳元件2包封并且材料结合到外壳元件2，使得相应的扁平热导体元件6a和6b的一部分6a'和6b'以及相应的连接元件7a和7b的一部分7a”和7b”从外壳元件2突出。优选地是，通过使得温度测量装置3借助注塑模制技术被材料结合到外壳元件2、特别是被注塑模制到外壳元件2中，将温度测量装置3材料结合到外壳元件2。
下面描述根据本发明的用于生产功率半导体模块1”的方法。
方法步骤a)包括提供衬底5和功率半导体部件9，该衬底5具有非导电的绝缘层5a和金属层5b，该金属层5b布置在绝缘层5a上并且构造用以形成导体轨道5ba、5bb和5bc，这些功率半导体部件9布置在金属层5b上并且导电地连接到金属层5b。
另一方法步骤b)包括提供温度测量装置3，该温度测量装置3具有温度传感器4、导热的第一扁平热导体元件6a以及第一连接元件7a和第二连接元件7b，该温度传感器4包括第一温度传感器电连接4a和第二温度传感器电连接4b，该第一扁平热导体元件6a被导热地连接到该温度传感器4，该第一连接元件7a被导电地连接到该第一温度传感器连接4a，并且该第二连接元件7b被导电地连接到该第二温度传感器连接4b，温度测量装置3材料结合到功率半导体模块1”的外壳元件2。温度测量装置3与外壳元件2一起形成结构单元。在方法步骤b)中，优选地是，通过使得温度测量装置3借助注塑模制技术被材料结合到外壳元件2、特别是被注塑模制到外壳元件2中，将温度测量装置3材料结合到外壳元件2。
另一方法步骤c)包括将第一扁平热导体元件6a导热地连接到金属层5b。为此，第一扁平热导体元件6a优选地是与金属层5b接触，使得该第一扁平热导体元件特别地是通过焊接、钎焊或烧结连接而被材料结合到金属层5b、更确切地是被材料结合到导体轨道5ba。
在此，应当注意到的是，只要本发明的不同示例性实施例的特征不相互排斥，则这些特征当然可以以任何期望的方式彼此组合，而不会脱离本发明的范围。

Claims (18)

1.一种功率半导体模块，所述功率半导体模块包括：衬底(5)，所述衬底具有非导电绝缘层(5a)和金属层(5b)，所述金属层(5b)布置在所述绝缘层(5a)上并且构造用以形成导体轨道(5ba、5bb、5bc)；功率半导体部件(9)，所述功率半导体部件(9)布置在所述金属层(5b)上并且被导电地连接到所述金属层(5b)；外壳元件(2)；以及温度测量装置(3)，所述温度测量装置(3)具有温度传感器(4)、导热的第一扁平热导体元件(6a)以及第一连接元件(7a)和第二连接元件(7b)，所述温度传感器包括第一温度传感器电连接(4a)和第二温度传感器电连接(4b)，所述第一扁平热导体元件(6a)被导热地连接到所述金属层(5b)和所述温度传感器(4)并且远离所述金属层(5b)延伸，所述第一连接元件(7a)被导电地连接到所述第一温度传感器连接(4a)，并且所述第二连接元件(7b)被导电地连接到所述第二温度传感器连接(4b)。
2.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其特征在于，相应的所述连接元件(7a、7b)的一段(7a'、7b')突出超过所述外壳元件(2)的背对所述衬底(5)的一侧(2a、2b)。
3.根据权利要求1-2中的任一项所述的功率半导体模块，其特征在于，所述温度测量装置(3)具有导热的第二扁平热导体元件(6b)，所述第二扁平热导体元件(6b)被导热地连接到所述金属层(5b)和所述温度传感器(4)并且远离所述金属层(5b)延伸，所述第一扁平热导体元件(6a)被导热地连接到所述第一温度传感器连接(4a)，并且所述第二扁平热导体元件(6b)被导热地连接到所述第二温度传感器连接(4b)。
4.根据权利要求1-2中的任一项所述的功率半导体模块，其特征在于，通过使相应的所述扁平热导体元件(6a、6b)以材料结合的方式、特别是通过焊接、钎焊或烧结连接与所述金属层(5b)导电地接触，相应的所述扁平热导体元件(6a、6b)被导热地连接到所述金属层(5b)。
5.根据权利要求1-2中的任一项所述的功率半导体模块，其特征在于，所述外壳元件(2)围绕所述衬底(5)在侧向上延伸。
6.根据权利要求1-2中的任一项所述的功率半导体模块，其特征在于，所述第一扁平热导体元件(6a)与所述第一连接元件(7a)一体地实施，并且/或者，如果存在所述第二扁平热导体元件(6b)的话，则所述第二扁平热导体元件(6b)与所述第二连接元件(7b)一体地实施。
7.根据权利要求1-2中的任一项所述的功率半导体模块，其特征在于，所述温度测量装置(4)由塑料元件(8)包封并且被材料结合到所述塑料元件(8)，使得相应的所述扁平热导体元件(6a、6b)的一部分(6a'、6b')以及相应的所述连接元件(7a、7b)的一部分(7ac、7bc)从所述塑料元件(8)突出。
8.根据权利要求7所述的功率半导体模块，其特征在于，通过所述温度测量装置(3)借助注塑模制技术被材料结合到所述塑料元件(8)、特别是注塑模制到所述塑料元件(8)中，所述温度测量装置(3)被材料结合到所述塑料元件(8)。
9.根据权利要求7所述的功率半导体模块，其特征在于，所述外壳元件(2)具有容座(10)，所述容座(10)用于将所述塑料元件(8)连接到所述外壳元件(2)，所述塑料元件(8)的至少一个部分(8a)布置在所述容座(10)中，所述容座(10)和所述塑料元件(8)具有彼此对应的形状，使得所述塑料元件(8)在至少两个空间方向(X、Y)上以形状锁定方式连接到所述容座(10)。
10.根据权利要求7所述的功率半导体模块，其特征在于，所述塑料元件(8)被材料结合到所述外壳元件(2)。
11.根据权利要求10所述的功率半导体模块，其特征在于，所述外壳元件(2)由塑料构成，并且，通过所述塑料元件(8)借助注塑模制技术被材料结合到所述外壳元件(2)、特别是被注塑模制到所述外壳元件(2)中，所述塑料元件(8)被材料结合到所述外壳元件(2)。
12.根据权利要求1到2中的任一项所述的功率半导体模块，其特征在于，所述温度测量装置(3)由所述外壳元件(2)包封并且被材料结合到所述外壳元件(2)，使得相应的所述扁平热导体元件(6a、6b)的一部分(6a'、6b')以及相应的所述连接元件(7a、7b)的一部分(7a”、7b”)从所述外壳元件(2)突出。
13.根据权利要求12所述的功率半导体模块，其特征在于，通过所述温度测量装置(3)借助注塑模制技术被材料结合到所述外壳元件(2)、特别是被注塑模制到所述外壳元件(2)中，所述温度测量装置(3)被材料结合到所述外壳元件(2)。
14.用于生产根据权利要求9所述的功率半导体模块(1)的方法，所述方法包括以下方法步骤，其中，方法步骤d)在方法步骤e)之前执行，或者方法步骤e)在方法步骤d)之前执行：
a)提供衬底(5)和功率半导体部件(9)，所述衬底具有非导电绝缘层(5a)和金属层(5b)，所述金属层布置在所述绝缘层(5a)上并且构造用以形成导体轨道(5ba、5bb、5bc)，所述功率半导体部件布置在所述金属层(5b)上并且被导电地连接到所述金属层(5b)，
b)提供温度测量装置(3)，所述温度测量装置具有温度传感器(4)、导热的第一扁平热导体元件(6a)以及第一连接元件(7a)和第二连接元件(7b)，所述温度传感器包括第一温度传感器电连接(4a)和第二温度传感器电连接(4b)，所述第一扁平热导体元件(6a)被导热地连接到所述温度传感器(4)，所述第一连接元件被导电地连接到所述第一温度传感器连接(4a)，并且所述第二连接元件被导电地连接到所述第二温度传感器连接(4b)，所述温度测量装置(3)由塑料元件(8)包封并且被材料结合到所述塑料元件(8)，使得所述第一扁平热导体元件(6a)的一部分(6a')以及相应的所述连接元件(7a、7b)的一部分(7ac、7bc)从所述塑料元件(8)突出，
c)提供外壳元件(2)，所述外壳元件具有容座(10)，所述容座用于将所述塑料元件(8)连接到所述外壳元件(2)，所述容座(10)和所述塑料元件(8)具有彼此对应的形状，使得所述塑料元件(8)能够在至少两个空间方向(X、Y)上以形状锁定方式连接到所述容座(10)，
d)将所述塑料元件(8)的至少一个部分(8a)布置在所述容座(10)中，并且同时将所述塑料元件(8)在至少两个空间方向(X、Y)上以形状锁定方式连接到所述容座(10)，
e)将所述第一扁平热导体元件(6a)导热地连接到所述金属层(5b)。
15.用于生产根据权利要求10或11所述的功率半导体模块(1')的方法，所述方法包括以下方法步骤：
d)提供衬底(5)和功率半导体部件(9)，所述衬底具有非导电绝缘层(5a)和金属层(5b)，所述金属层布置在所述绝缘层(5a)上并且构造用以形成导体轨道(5ba、5bb、5bc)，所述功率半导体部件被布置在所述金属层(5b)上并且被导电地连接到所述金属层(5b)，
e)提供温度测量装置(3)，所述温度测量装置具有温度传感器(4)、导热的第一扁平热导体元件(6a)以及第一连接元件(7a)和第二连接元件(7b)，所述温度传感器包括第一温度传感器电连接(4a)和第二温度传感器电连接(4b)，所述第一扁平热导体元件(6a)被导热地连接到所述温度传感器(4)，所述第一连接元件被导电地连接到所述第一温度传感器连接(4a)，并且所述第二连接元件被导电地连接到所述第二温度传感器连接(4b)，所述温度测量装置(3)由塑料元件(8)包封并且被材料结合到所述塑料元件(8)，使得所述第一扁平热导体元件(6a)的一部分(6a')以及相应的所述连接元件(7a、7b)的一部分(7ac、7bc)从所述塑料元件(8)突出，所述塑料元件(8)被材料结合到所述功率半导体模块(1')的外壳元件(2)，
f)将所述第一扁平热导体元件(6a)导热地连接到所述金属层(5b)。
16.根据权利要求15所述的用于生产功率半导体模块(1')的方法，其中，在方法步骤b)中，所述外壳元件(2)由塑料构成，并且通过使所述塑料元件(8)借助注塑模制技术被材料结合到所述外壳元件(2)、特别是被注塑模制到所述外壳元件(2)中，所述塑料元件(8)被材料结合到所述外壳元件(2)。
17.用于生产根据权利要求12或13所述的功率半导体模块(1”)的方法，所述方法包括以下方法步骤：
a)提供衬底(5)和功率半导体部件(9)，所述衬底具有非导电绝缘层(5a)和金属层(5b)，所述金属层布置在所述绝缘层(5a)上并且构造用以形成导体轨道(5ba、5bb、5bc)，所述功率半导体部件布置在所述金属层(5b)上并且被导电地连接到所述金属层(5b)，
b)提供温度测量装置(3)，所述温度测量装置具有温度传感器(4)、导热的第一扁平热导体元件(6a)以及第一连接元件(7a)和第二连接元件(7b)，所述温度传感器包括第一温度传感器电连接(4a)和第二温度传感器电连接(4b)，所述第一扁平热导体元件(6a)被导热地连接到所述温度传感器(4)，所述第一连接元件被导电地连接到所述第一温度传感器连接(4a)，并且所述第二连接元件被导电地连接到所述第二温度传感器连接(4b)，所述温度测量装置(3)被材料结合到所述功率半导体模块(1”)的外壳元件(2)，
c)将所述第一扁平热导体元件(6a)导热地连接到所述金属层(5b)。
18.根据权利要求17所述的用于生产功率半导体模块(1”)的方法，其中，在方法步骤b)中，通过使得所述温度测量装置(3)借助注塑模制技术被材料结合到所述外壳元件(2)、特别是被注塑模制到所述外壳元件(2)中，所述温度测量装置(3)被材料结合到所述外壳元件(2)。
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