DE102007042444A1 - Electronic component with receiving and control device, in particular wireless control contact - Google Patents

Electronic component with receiving and control device, in particular wireless control contact Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die elektrische Kontaktierung von elektronischen Bauelementen (1), insbesondere von schaltenden Leistungshalbleitern, wie beispielsweise Thyristoren, MOSFETs oder Insulated Gate Bipolar Transistoren. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Kontaktierung von elektronischen Bauelementen (1) derart zu verbessern, dass die Kontaktierung vereinfacht ist und/oder die Kontaktflächen von Leistungskontakten (11) zum Stand der Technik vergrößert sind. Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß dem Hauptanspruch gelöst, und zwar dadurch, dass mindestens ein herkömmlicher Steuerkontakt (7) vermieden wird. Auf diese Weise ist planares Kontaktieren gemäß der WO 03030247 vereinfacht ausführbar.The present invention relates to the electrical contacting of electronic components (1), in particular of switching power semiconductors, such as thyristors, MOSFETs or insulated gate bipolar transistors. It is an object of the present invention to improve the contacting of electronic components (1) in such a way that the contacting is simplified and / or the contact surfaces of power contacts (11) of the prior art are increased. The object is achieved by a device according to the main claim, namely by the fact that at least one conventional control contact (7) is avoided. In this way planar contacting according to WO 03030247 can be carried out in a simplified manner.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, sowie ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Nebenanspruchs.The The present invention relates to a device according to the The preamble of the main claim, and a method according to the Generic term of the secondary claim.

Leistungshalbleiter werden auf herkömmliche Weise mittels Drahtbondtechnik und dünnen Drähten oder in der drahtbondfreien- planaren Verbindungstechnologie gemäß der WO 03030247 mittels abgeschiedener Leiterbahnen kontaktiert.Power semiconductors are conventionally produced by wire bonding and thin wires or in wire bondless planar connection technology according to the WO 03030247 contacted by means of deposited interconnects.

Bei einer Kontaktierung von Bauelementen, beispielsweise Leitungshalbleiter, insbesondere MOSFETs, Thyristoren oder Insulated Gate Bipolar Transistoren (IGBTs) werden die Steuerkontakte kontaktiert. Nachteiligerweise nehmen Steuerkontaktflächen auf einer Bauteiloberfläche viel Platz ein, der die Fläche der Leitungskontakte reduziert. Des Weiteren muss ein derartiger Kontakt auf herkömmliche Weise mittels Drähte oder Leiterbahnen elektrisch kontaktiert werden.at a contacting of components, for example, line semiconductors, in particular MOSFETs, thyristors or insulated gate bipolar transistors (IGBTs), the tax contacts are contacted. Unfortunately, take control contact surfaces on a component surface a lot of space, which reduces the surface of the line contacts. Furthermore, such contact must be in a conventional manner electrically contacted by wires or conductors become.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Kontaktierung und/oder das Ansteuern von elektronischen Bauelementen, insbesondere von Leistungshalbleitern, wie beispielsweise Thyristoren oder Insulated Gate Bipolar Transistoren, derart zu verbessern, dass die Kontaktierung und/oder das Ansteuern derartiger Bauelemente vereinfacht ist und/oder die Kontaktflächen von Leistungskontakten Vergrößerungen aufweisen können. Des Weiteren sollen Störgrößen und die Anzahl der Anschlussflächen verringert werden.It Object of the present invention, the contact and / or the driving of electronic components, in particular of Power semiconductors, such as thyristors or Insulated Gate bipolar transistors, so as to improve the contacting and / or the driving of such components is simplified and / or the contact surfaces of power contacts enlargements can have. Furthermore, disturbance variables and the number of pads are reduced.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß dem Hauptanspruch gelöst, und zwar dadurch, dass mindestens ein herkömmlicher Steuerkontakt vermieden wird. Beispielsweise dreikontaktige Bauelemente weisen lediglich zwei Kontakte auf. Durch die dadurch mögliche Vergrößerung der verbleibenden Kontakt flächen können derartige Vorrichtungen vorteilhaft einfach elektrisch kontaktiert werden und/oder größere Leistungen schalten.The Task is achieved by a device according to the Main claim solved, namely by the fact that at least a conventional control contact is avoided. For example three-contact components have only two contacts. By the thereby possible enlargement of the remaining Contact surfaces can such devices advantageous simply be contacted electrically and / or larger Switch services.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments can be found in the subclaims.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Einrichtung zur Erzeugung von Signalen zur Ansteuerung ein Sender. Die Empfangs- und Ansteuerungseinrichtung weist eine Antenne auf, die insbesondere eine Funkantenne ist. Auf diese Weise ist besonders einfach ein drahtloser Steuerkontakt erzeugt. Besonders vorteilhaft sind die galvanische Trennung von Sender und Antenne und eine damit verbundene Reduzierung von Störgrößen. Des Weiteren ist vorteilhaft, dass alle schaltenden und nichtschaltenden (Dioden-)Elemente eines Leistungsmoduls lediglich jeweils eine Anschlussfläche oben und eine Anschlussfläche unten aufweisen. Auf diese Weise ist eine Vielzahl von zusätzlichen Kontaktierungsmöglichkeiten bereit gestellt.According to one advantageous embodiment, the device for generating Signals for controlling a transmitter. The receiving and driving device has an antenna, which is in particular a radio antenna. On this way is particularly easy a wireless control contact generated. Particularly advantageous are the galvanic isolation of transmitter and Antenna and associated reduction of disturbances. Furthermore, it is advantageous that all switching and non-switching (Diode) elements of a power module only one pad at a time at the top and a bottom surface. In this way is a variety of additional contacting options provided.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Antenne eine Ringantenne. Auf diese Weise ist besonders einfach Platz für die verbleibenden Kontakte geschaffen. Eine Ringantenne ist ein metallisierter Rahmen mit auf die Übertragungsfrequenz abgestimmten Abmessungen.According to one In another advantageous embodiment, the antenna is a ring antenna. This way, there is room for the remaining ones Contacts created. A ring antenna is a metallized frame with dimensions adapted to the transmission frequency.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Antenne eine Patch-Antenne. Diese kann auf dem elektronischen Bauelement integriert sein. Eine Patch-Antenne ist eine metallisierte Fläche mit auf die Übertragungsfrequenz abgestimmten Abmessungen.According to one Further advantageous embodiment, the antenna is a patch antenna. This can be integrated on the electronic component. A Patch antenna is a metallized surface with on the transmission frequency coordinated dimensions.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Antenne in einem Außenbereich des Bauelements ausgebildet. Dadurch ist ebenso ausreichend Platz für die verbleibenden Kontakte bereitstellbar.According to one Further advantageous embodiment, the antenna is in an outdoor area formed of the device. This is enough space ready for the remaining contacts.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Empfang- und Ansteueranrichtung eine Logikeinrichtung auf. Diese ist besonders vorteilhaft in das Bauelement integriert, so dass eine Ansteuerung besonders einfach ausführbar ist.According to one Further advantageous embodiment, the receiving and driving device has a Logic device on. This is particularly advantageous in the device integrated, so that a control particularly easy to carry out is.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Logikeinrichtung ein Application-Specific-Integrated-Circuit (ASIC). Dass heißt die Logikeinrichtung ist an die individuellen Erfordernisse des elektronischen Bauelements anpassbar.According to one Another advantageous embodiment, the logic device is a Application-Specific Integrated Circuit (ASIC). That means the logic device is adapted to the individual requirements of the electronic Component adaptable.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Sender in unmittelbarer Nähe zu der Empfangs- und Ansteuereinrichtung positioniert. Beispielsweise ist der Sender auf einer Ansteuerungsplatine angeordnet.According to one Another advantageous embodiment of the transmitter is in the immediate Positioned near the receiving and control device. For example, the transmitter is arranged on a control circuit board.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Flächen der Leistungskontakte im Vergleich zu herkömmlichen Größen eine Vergrößerung aufweisen.According to one Further advantageous embodiment, the surfaces the power contacts compared to conventional sizes have an enlargement.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren näher beschrieben. Es zeigen:The The invention will be described with reference to exemplary embodiments described in more detail with the figures. Show it:

1 ein Ausführungsbeispiel einer herkömmlichen Vorrichtung; 1 an embodiment of a conventional device;

2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; 2 an embodiment of a device according to the invention;

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer herkömmlichen Vorrichtung mit einem elektronischen Bauelement 1. 1 shows an embodiment of a conventional device with an electronic module 1 ,

Ein derartiges elektronisches Bauelement ist beispielsweise ein schaltbarer Leistungshalbleiter, wie beispielsweise ein Thyristor, ein MOSFET oder ein Insulated-Gate-Bepolar-Transistor (IGBT). Dieser schaltende Leistungshalbleiter befindet sich auf einem Substrat 13, wobei dessen unterer Leistungskontakt elektrisch kontaktiert und befestigt ist. Auf der Oberseite des Leistungshalbleiters befinden sich ein Leistungskontakt 11, sowie ein herkömmlicher Steuerkontakt 7 zur Ansteuerung des Bauelements 1. 1 zeigt zudem eine Einrichtung 3 zur Erzeugung von Signalen zur Ansteuerung des elektronischen Bauelements 1. Anstelle eines IGBTs kann ebenso ein MOSFET, ein Thyristor oder vergleichbare Leistungshalbleiter verwendet werden. Bei Scheibenthyristoren für Ströme größer 1000 A kann eine Zündung mittels Licht, mittels einer integrierten Lumineszenzdiode erfolgen. Für die Dioden wird ebenso ein leitungsgeführter Steueranschluss verwendet.Such an electronic component is for example a switchable power semiconductor, such as a thyristor, a MOSFET or an insulated gate Bepolar transistor (IGBT). This switching power semiconductor is located on a substrate 13 , Whose lower power contact is electrically contacted and fixed. On the top of the power semiconductor are a power contact 11 , as well as a conventional control contact 7 for controlling the component 1 , 1 also shows a device 3 for generating signals for driving the electronic component 1 , Instead of an IGBT, a MOSFET, a thyristor or comparable power semiconductors can also be used. With disc thyristors for currents greater than 1000 A, ignition by means of light can take place by means of an integrated light-emitting diode. For the diodes also a line-controlled control connection is used.

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das elektronische Bauelement 1 ist hier ebenso beispielsweise ein schaltbarer Leistungshalbleiter. Auf einer Unterseite befindet sich ein unterer Leitungskontakt. Auf der Oberseite befindet sich ein oberer Leitungskontakt 11. Der Leistungshalbleiter ist auf einem Substrat 13 elektrisch kontaktiert und befestigt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung 3 zur Erzeugung von Signalen zur Ansteuerung ein Sender 3b. Die Empfang- und Ansteuereinrichtung 5 weist eine Antenne 5a, insbesondere Funkantenne, auf. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann die Antenne 5a eine Ringantenne sein. Die Antenne 5a ist vorteilhaft in einem Außenbereich des Bauelements 1 ausgebildet, jedoch nicht außerhalb des Siliziums, sondern auf der Oberseite im Außenbereich – direkt neben der Sägekante. 2 zeigt die Ringantenne im Querschnitt. Eine Antenne 5a kann ebenso eine Patch-Antenne sein. Gemäß 2 weist die Empfangs- und Ansteuerungseinrichtung 5 eine, insbesondere in das Bauelement 1 integrierte, Logikeinrichtung 5b auf. Die Logikeinrichtung 5b kann beispielsweise ein Application-Specific-Integrated-Circuit (ASIC) sein, damit kann auf besondere Weise eine Anpassung der Logikeinrichtung 5b an das elektronische Bauelement 1 bereitgestellt werden. Gemäß 2 ist der Sender 3b in unmittelbarer Nähe zu der Empfangs- und Ansteuereinrichtung 5, 5a, 5b, auf einer Ansteuerungsplatine 9 positioniert. 2 zeigt ebenso, dass die Fläche des oberen Leistungskontakts 11 im Vergleich mit der herkömmlichen Größe eine Vergrößerung 11a aufweisen kann, da ein herkömmlicher Steuerkontakt 7 vermieden werden kann. Auf diese Weise ist z. B. planares Kontaktieren gemäß der WO 03030247 vereinfacht ausführbar. 2 shows an embodiment of a device according to the invention. The electronic component 1 Here is also a switchable power semiconductor, for example. On a bottom there is a lower line contact. On the top there is an upper line contact 11 , The power semiconductor is on a substrate 13 electrically contacted and attached. According to this embodiment, the device 3 to generate signals for driving a transmitter 3b , The receiving and driving device 5 has an antenna 5a , in particular radio antenna on. According to this embodiment, the antenna 5a to be a ring antenna. The antenna 5a is advantageous in an outdoor area of the device 1 formed, but not outside of the silicon, but on the top in the outer area - right next to the saw edge. 2 shows the ring antenna in cross section. An antenna 5a may also be a patch antenna. According to 2 has the receiving and driving device 5 one, in particular in the component 1 integrated, logic device 5b on. The logic device 5b For example, it can be an application-specific integrated circuit (ASIC), which can be used in a special way to adapt the logic device 5b to the electronic component 1 to be provided. According to 2 is the transmitter 3b in close proximity to the receiving and control device 5 . 5a . 5b , on a control board 9 positioned. 2 also shows that the area of the upper power contact 11 in comparison with the conventional size an enlargement 11a may have, as a conventional control contact 7 can be avoided. In this way, z. B. planar contacting according to the WO 03030247 simplified executable.

Durch das Aufbringen einer Ringantenne 5a im Außenbereich des Bauelements 1 wird eine Empfangs- und Ansteuerungseinrichtung 5 zum Empfangen der Signale und zur Ansteuerung des Bauelements 1 bereitgestellt, welche über Funksignale ausgehend von einem in der unmittelbaren Nähe gelegenen Sender 3b (beispielsweise auf einer Ansteuerungsplatine 9) in der Lage ist, die Steuerfunktion für einen Chip zu gewährleisten. Dadurch kann auf einen mechanischen Kontakt 7 verzichtet werden und es steht mehr Fläche für einen Leistungskontakt 11 zur Verfügung. Ein im Bauelement 1 integrierter ASIC stellt die Logikeinrichtung 5b für die Ansteuerung bereit.By applying a ring antenna 5a in the exterior of the device 1 becomes a receiving and driving device 5 to receive the signals and to drive the device 1 provided via radio signals from a transmitter located in the immediate vicinity 3b (For example, on a control board 9 ) is able to provide the control function for a chip. This can be due to a mechanical contact 7 be dispensed with and there is more surface for a power contact 11 to disposal. One in the component 1 integrated ASIC provides the logic device 5b ready for the control.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - WO 03030247 [0002, 0020] WO 03030247 [0002, 0020]

Claims (10)

Vorrichtung mit elektronischem Bauelement (1), insbesondere schaltendem Leistungshalbleiter, wie beispielsweise Thyristor, Metall-Oxid-Semiconductor-Feldeffekttransistor oder Insulated Gate Bipolar Transistor, mit einer Einrichtung (3) zur Erzeugung von Signalen zur Ansteuerung des elektronischen Bauelements (1); dadurch gekennzeichnet, dass zur Ansteuerung des Bauelements (1) eine Empfangs- und Ansteuereinrichtung (5) zum Empfangen der Signale und zur Ansteuerung des Bauelements (1) bereitgestellt ist.Device with electronic component ( 1 ), in particular switching power semiconductor, such as thyristor, metal oxide semiconductor field effect transistor or insulated gate bipolar transistor, with a device ( 3 ) for generating signals for driving the electronic component ( 1 ); characterized in that for controlling the component ( 1 ) a receiving and driving device ( 5 ) for receiving the signals and for driving the component ( 1 ). Vorrichtung mit elektronischem Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (3) zur Erzeugung von Signalen zur Ansteuerung einen Sender (3b) aufweist; die Empfangs- und Ansteuereinrichtung (5) eine Antenne (5a), insbesondere Funkantenne, aufweist.Device with electronic component according to claim 1, characterized in that the device ( 3 ) for generating signals for controlling a transmitter ( 3b ) having; the receiving and driving device ( 5 ) an antenna ( 5a ), in particular radio antenna. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (5a) eine Ringantenne ist.Device according to claim 2, characterized in that the antenna ( 5a ) is a ring antenna. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (5a) eine Patch-Antenne ist.Device according to claim 2, characterized in that the antenna ( 5a ) is a patch antenna. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (5a) in einem Außenbereich des Bauelements (1) ausgebildet ist.Apparatus according to claim 2, 3 or 4, characterized in that the antenna ( 5a ) in an exterior of the device ( 1 ) is trained. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangs- und Ansteuereinrichtung (5) eine, insbesondere in das Bauelement (1) integrierte, Logikeinrichtung (5b) aufweist.Device according to one or more of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the receiving and driving device ( 5 ) one, in particular in the component ( 1 ) integrated, logic device ( 5b ) having. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Logikeinrichtung (5b) ein ASIC ist.Apparatus according to claim 6, characterized in that the logic device ( 5b ) is an ASIC. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (3b) in unmittelbarer Nähe zu der Empfangs- und Ansteuereinrichtung (5; 5a, 5b), beispielsweise auf einer Ansteuerungsplatine (9), positioniert ist.Device according to one or more of the preceding claims 2 to 7, characterized in that the transmitter ( 3b ) in the immediate vicinity of the receiving and control device ( 5 ; 5a . 5b ), for example on a control board ( 9 ) is positioned. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen der Leistungskontakte (11) eine Vergrößerung (11a) aufweisen.Device according to one or more of the preceding claims 1 to 8, characterized in that the surfaces of the power contacts ( 11 ) an enlargement ( 11a ) exhibit. Verfahren zum Ansteuern einer Vorrichtung mit elektronischem Bauelement (1), insbesondere schaltendem Leistungshalbleiter, wie beispielsweise Thyristor, Metall-Oxid-Semiconductor-Feldeffekttransistor oder Insulated Gate Bipolar Transistor, nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9, mit mittels einer Einrichtung (3) erfolgendem Erzeugen von Signalen zur Ansteuerung des elektronischen Bauelements (1); gekennzeichnet durch zur Ansteuerung des Bauelements (1) mittels einer Empfangs- und Ansteuereinrichtung (5) erfolgendes Empfangen der Signale und Ansteuern des Bauelements (1).Method for driving a device with an electronic component ( 1 ), in particular switching power semiconductor, such as thyristor, metal oxide semiconductor field effect transistor or insulated gate bipolar transistor, according to one or more of the preceding claims 1 to 9, by means of a device ( 3 ) generating signals for driving the electronic component ( 1 ); characterized by for driving the device ( 1 ) by means of a receiving and control device ( 5 ) receiving the signals and driving the device ( 1 ).
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