DE102008056145A1 - Vorrichtung zum Schutz eines Halbleiterelements - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz eines Halbleiterelementes (1), insbesondere eines Leistungstransistors, gegen Spannungsspitzen und/oder Überströmen, wobei mittels einer integrierten, pyrotechnischen Ladung (9) ein Stromfluss im Halbleiterelement (1) bei Auftreten von Spannungsspitzen und/oder Überströmen unterbrechbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz eines Halbleiterelements, insbesondere eines Leistungstransistors, gegen Spannungsspitzen und/oder Überströme.
  • Halbleiterelemente, welche insbesondere als Leistungstransistoren ausgebildet sind, werden beispielsweise zum Schalten hoher Ströme in Fahrzeugen eingesetzt. Ein wichtiger Eigenschaftsparameter von Halbleiterelementen ist deren Sperrschichttemperatur. Leistungstransistoren sind beispielsweise für eine Sperrschichttemperatur unterhalb von 200°C ausgelegt. Wird diese Sperrschichttemperatur überschritten, beispielsweise durch Auftreten von Spannungsspitzen und/oder Überströmen, führt dies zu Beschädigungen des Halbleiterelementes, wie beispielsweise ein Durchlegieren des Leistungstransistors. Durchlegierte Halbleiterelemente sind weder vollständig einschaltbar noch vollständig abschaltbar. Spannungsspitzen und/oder Überströme entstehen beispielsweise bei Versagen der Ansteuerschaltung des Halbleiterelementes oder bei linearem Betrieb des Halbleiterelementes. Dabei verhält sich der Leistungstransistor ähnlich einem Widerstand und heizt sich und eventuell seine Umgebung durch die in ihm umgesetzte Leistung derart auf, dass ein Brand entstehen kann.
  • Nach dem Stand der Technik sind zur Kontaktierung eines Halbleiterelements mit einer Source-Seite und einer Drain-Seite Vorrichtungen bekannt, bei denen drain-seitig und source-seitig jeweils ein Kontaktelement angeordnet ist. Das drain-seitige und das source-seitige Kontaktelement sind jeweils mit dem Halbleiterelement elektrisch verbunden, also kontaktiert. Das source-seitige Kontaktelement weist dabei eine axiale durchgehende Aussparung zur nachträglichen Kontaktierung eines Gate-Anschlusses des Halbleiterelements auf. Im Allgemeinen ist zur Isolierung sowohl des Halbleiterelements als auch der drain-seitigen beziehungsweise source-seitigen Kontaktelemente ein außenseitiges isoliertes Gehäuse angeordnet, in welchem das drain- seitige und das source-seitige Kontaktelement angeordnet sind. Damit ist eine niederohmige Kontaktierung zwischen den Kontaktelementen und dem Halbleiterelement ohne weitere Befestigungselemente, wie z. B. Bonddrähte, möglich.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zum Schutz eines Halbleiterelements anzugeben, welche das Halbleiterelement bei Auftreten von Spannungsspitzen und/oder Überströmen vor Beschädigungen schützt.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Vorrichtung zum Schutz eines Halbleiterelementes, insbesondere eines Leistungstransistors, schützt das Halbleiterelement vor Spannungsspitzen und/oder Überströmen. Erfindungsgemäß ist hierzu in die Vorrichtung eine pyrotechnische Ladung, mittels derer ein Stromfluss im Halbleiterelement bei Auftreten von Spannungsspitzen und/oder Überströmen unterbrechbar ist, integriert. Spannungsspitzen und/oder Überströme erzeugen gegenüber normalen Betriebszuständen hohe Temperaturen, welche zur Zündung der pyrotechnischen Ladung genutzt werden können. Durch Zündung der pyrotechnischen Ladung erfolgt eine mechanische und daraus resultierend eine elektrische Trennung des Halbleiterelements von einem weiteren Element des Strompfades.
  • Die pyrotechnische Ladung ist besonders bevorzugt in einen Strompfad integriert, welcher durch Zündung der pyrotechnischen Ladung derart auftrennbar ist, dass der Stromfluss unterbrochen ist. Hierzu wird eine thermische Kopplung zwischen dem Halbleiterelement und der pyrotechnischen Ladung hergestellt.
  • Zur Zündung der pyrotechnischen Ladung nur bei Auftreten von Spannungsspitzen und/oder Überströmen ist die Zündtemperatur der pyrotechnischen Ladung zweckmäßigerweise unterhalb einer eine Durchlegierung des Halbleiterelementes, insbesondere unterhalb einer eines niederohmigen Widerstands des Strompfades bewirkenden Temperatur, wie beispielsweise 350°C, ausgelegt. Dadurch ist sichergestellt, dass das Halbleiterelement vor hitzebedingten Beschädigungen geschützt ist.
  • Bevorzugt ist das Halbleiterelement ein Transistor, welcher insbesondere als Leistungstransistor oder als Thyristor ausgebildet sein kann. Derartige Transistoren sind vorzugsweise zum Schalten hoher Ströme in Fahrzeugen geeignet.
  • Zum Schutz des Transistors sind bevorzugt ein Drain-Anschluss und ein Source-Anschluss des Transistors jeweils mit einem leitenden, niederohmigen Kontaktelement kontaktiert. Die Kontaktelemente sind dabei besonders bevorzugt stempelförmig, insbesondere rotationssymmetrisch, ausgebildet, wobei das source-seitige Kontaktelement eine axiale Aussparung zur nachträglichen Kontaktierung eines Gate-Anschlusses des Transistors aufweist.
  • Das drain-seitige Kontaktelement und das source-seitige Kontaktelement sind gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung durch ein mindestens einseitig isoliertes Gehäuse, vorzugsweise außenseitig isoliert, welches die Vorrichtung teilweise umgibt, kraftschlüssig, beispielsweise durch Anpressdruck, auf dem Transistor befestigt. Damit wird eine niederohmige Kontaktierung des Halbleiterelementes mit den Kontaktelementen hergestellt, ohne dass zusätzliche Kontaktelemente, wie beispielsweise Bonddrähte, benötigt werden. Bevorzugt ist dabei das Gehäuse vorgespannt und derart ausgebildet, dass dieses wie eine Ziehharmonika längs auseinander ziehbar ist. Durch die Verlängerbarkeit des Gehäuses bleibt dieses auch nach Zünden der pyrotechnischen Ladung und einer daraus resultierenden Vergrößerung der Länge der erfindungsgemäßen Vorrichtung, vorzugsweise umfassend das Halbleiterelement und das drain-seitige sowie das source-seitige Kontaktelement, erhalten.
  • Die Vorrichtung umfasst gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einen ersten, isolierenden Führungskörper, welcher mit dem drain-seitigen Kontaktelement verbunden ist und den Transistor seitlich umgibt. Der erste Führungskörper nimmt vorzugsweise den Druck, welcher durch die Zündung der integrierten, pyrotechnischen Ladung entsteht, auf. Bevorzugt umfasst dabei die erfindungsgemäße Vorrichtung einen zweiten, leitenden oder isolierenden Führungskörper, welcher besonders bevorzugt stoffschlüssig mit dem source-seitigen Kontaktelement verbunden ist, wobei vorzugsweise der zweite Führungskörper das source-seitige Kontaktelement ringförmig umgebend angeordnet ist. Damit wird bei Zündung der pyrotechnischen Ladung dieser zweite Führungskörper zusammen mit dem source-seitigen Kontaktelement derart verschoben, dass der Strompfad aufgetrennt ist und der Stromfluss unterbrochen ist.
  • Bevorzugt sind der erste Führungskörper und der zweite Führungskörper hülsenförmig ausgebildet, wobei der zweite Führungskörper in den ersten Führungskörper eingeführt ist; das heißt, dass die äußere Wandung des zweiten Führungskörpers mit der inneren Wandung des ersten Führungskörpers korrespondiert. Durch die formschlüssige Einführung des zweiten Führungskörpers in den ersten Führungskörper wird ein Herausgleiten des zweiten Führungskörpers aus dem ersten Führungskörper und daraus resultierend eine mechanische und elektrische Trennung des source-seitigen Kontaktelementes mit dem Transistor nach Zündung der pyrotechnischen Ladung ermöglicht.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Rastvorrichtung zum Einrasten des zweiten Führungskörpers in den ersten Führungskörper angeordnet. Damit ist ein erneutes Kontaktieren der Kontaktelemente mit dem Halbleiterelement nach Zündung der pyrotechnischen Ladung nicht möglich.
  • Die Rastvorrichtung ist dabei so ausgebildet, dass am ersten Führungskörper Rastnasen, und am zweiten Führungskörper mit den Rastnasen korrespondierende Rastvertiefungen angeordnet sind. Der erste Führungskörper und der zweite Führungskörper sind somit derart miteinander verrastet, dass die Rastvorrichtung nicht wieder zerstörungsfrei geöffnet werden kann und nach Zündung der pyrotechnischen Ladung zerstört wird.
  • Besonders bevorzugt ist die pyrotechnische Ladung ringförmig derart zwischen dem ersten Führungskörper und dem zweiten Führungskörper eingesetzt, dass beim Zünden der pyrotechnischen Ladung der zweite Führungskörper aus dem ersten Führungskörper die Rastvorrichtung zerstörend zumindest teilweise herausschiebbar ist. Damit ist der Stromfluss bei Auftreten von Spannungsspitzen und/oder Überströmen auf einfache Weise unterbrechbar.
  • Zur Abdichtung des Transistors gegen möglicherweise aus der pyrotechnischen Ladung ausdiffundierende Partikel, wie zum Beispiel Gaspartikel ist gemäß einer Ausführungsform ein Dichtelement zwischen dem source-seitigen Kontaktelement und dem ersten Führungskörper angeordnet, insbesondere eingelegt, welches der pyrotechnischen Ladung zugewandt ist. Dieses Dichtelement verhindert, dass aus der pyrotechnischen Ladung ausdiffundierende Partikel den Transistor beschädigen und/oder dieser in seiner Funktion, beispielsweise zum Schalten hoher Ströme, beeinträchtigt wird.
  • Um das Auseinandergleiten des zweiten Führungskörpers aus dem ersten Führungskörper zusätzlich zu unterstützen, weist das source-seitige Kontaktelement bevorzugt an seinem den Transistor zugewandten Ende eine außenseitige Fase auf, die der pyrotechnischen Ladung zugewandt ist. Der somit entstehende Freiraum ist mit pyrotechnischer Ladung füllbar, was eine Verstärkung der pyrotechnischen Reaktion und somit eine Trennung des Strompfades in einer einfachen Weise zur Folge hat.
  • In einer alternativen Ausführungsform ist die pyrotechnische Ladung im drain-seitigen Kontaktelement zentriert eingesetzt. Die pyrotechnische Ladung ist dabei durch die bei Auftreten von Spannungsspitzen und/oder Überströmen resultierenden hohen Temperaturen im drain-seitigen Kontaktelement zündbar. Bevorzugt weist dabei das drain-seitige Kontaktelement eine umlaufende Sollbruchstelle auf, die bei Zündung der pyrotechnischen Ladung derart brechbar ist, dass das drain-seitige Kontaktelement in zwei Teile brechbar ist, wodurch der Strompfad auftrennbar und somit der Stromfluss unterbrechbar ist. Die Sollbruchstelle bricht dabei durch einen aus der Zündung der pyrotechnischen Ladung resultierenden Überdruck auf. Durch das vorgespannte Gehäuse, welches nach Zündung der pyrotechnischen Ladung in seiner Länge anpassbar ist, ist die vor Zündung der pyrotechnischen Ladung bestehende kraftschlüssige Verbindung zwischen dem drain-seitigen Kontaktelement und dem Transistor gelöst und ein erneutes Kontaktieren nicht möglich. Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist die pyrotechnische Ladung mittels einer in der Vorrichtung integrierten Zündvorrichtung, beispielsweise einem Glühdraht zündbar. Die Zündvorrichtung ist vorzugsweise im drain-seitigen Kontaktelement angeordnet und mit einer externen Messeinheit, beispielsweise einer Messeinheit zur Messung des Drain-Source-Spannungsabfalls, verbunden.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zum Schutz eines Halbleiterelementes das Halbleiterelement, insbesondere der Leistungstransistor, und die Umgebung des Halbleiterelementes bei Auftreten von Spannungsspitzen und/oder Überströmen vor Beschädigungen geschützt sind, in dem der Stromfluss sicher unterbrochen wird.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 schematisch eine Schnittdarstellung einer ersten Alternative der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
  • 2 schematisch eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 1 nach Zündung einer pyrotechnischen Ladung und
  • 3 schematisch eine Schnittdarstellung einer zweiten Alternative der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In 1 ist schematisch eine Schnittdarstellung einer ersten Alternative der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schutz eines als Halbleiterelement 1 fungierenden Transistors 1.1 dargestellt.
  • Der Transistor 1.1 ist drain-seitig von einem drain-seitigen Kontaktelement 2 und source-seitig von einem source-seitigen Kontaktelement 3 umgeben. Sowohl das source-seitige Kontaktelement 3 als auch das drain-seitige Kontaktelement 2 sind rotationssymmetrisch ausgebildet und bestehen aus einem elektrisch leitenden Material, wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium. Das source-seitige Kontaktelement 3 weist zudem eine axiale vollständig durchgehende Aussparung 4 zur nachträglichen Kontaktierung eines Gates-Anschlusses des Transistors 1.1 auf.
  • Das drain-seitige Kontaktelement 2 und das source-seitige Kontaktelement 3 sind hülsenförmig von einem Gehäuse 5 teilweise umgeben, welches zumindest außenseitig isoliert ist. Das Gehäuse 5 ist vorgespannt und derart ausgebildet, dass dieses wie eine Ziehharmonika längs auseinander ziehbar ist. Das Gehäuse 5 klemmt einerseits das drain-seitige Kontaktelement 2 und das source-seitige Kontaktelement 3 ein und bewirkt andererseits einen Anpressdruck, durch welchen das drain-seitige Kontaktelement 2 und das source-seitige Kontaktelement 3 jeweils auf den Transistor 1.1 gedrückt werden.
  • Ein mit einem Pfeil dargestellter Strompfad 6, welcher einen Stromfluss symbolisiert, verläuft durch das source-seitige Kontaktelement 3, durch den Transistor 1.1 und durch das drain-seitige Kontaktelement 2.
  • Der Transistor 1.1 ist von einem ersten Führungskörper 7 seitlich vollständig umgeben. Der erste Führungskörper 7, welcher aus einem isolierenden Material ausgebildet ist, ist hülsenförmig ausgebildet und weist transistorseitig einen nach innen gerichteten Schenkel mit einer oberseitigen ringförmige Aussparung in Form einer U-förmigen Nut auf. Der erste Führungskörper 7 ist mit dem drain-seitigen Kontaktelement 2 fest verbunden.
  • Ein zweiter Führungskörper 8, welcher aus einem elektrisch leitenden oder isolierenden Material ausgebildet ist, ist fest mit dem source-seitigen Kontaktelement 3 verbunden. Der zweite Führungskörper 8 ist ebenfalls hülsenförmig ausgebildet und ist innerhalb des ersten Führungskörpers 7 derart längsverschieblich eingeführt, dass die innere Wandung des ersten Führungskörpers 7 mit der äußeren Wandung des zweiten Führungskörpers 8 korrespondiert. Der zweite Führungskörper 8 ist dabei nur teilweise in den ersten Führungskörper 7 eingeführt, das heißt dass das dem Transistor 1.1 zugewandten Ende des zweiten Führungskörpers 8 ringförmig überstehend an der äußeren Wandung des ersten Führungskörpers 7 angeordnet ist.
  • In der Nut des ersten Führungskörpers 7 ist eine pyrotechnische Ladung 9 in Form eines Treibladungspulverses ringförmig angeordnet. Durch Zündung der pyrotechnischen Ladung 9 soll der zweite Führungskörper 8 aus dem ersten Führungskörper 7 heraus geschoben werden, damit das mit dem zweiten Führungskörper 8 fest verbundene source-seitige Kontaktelement 3 vom Transistor 1.1 getrennt wird und dadurch der Stromfluss unterbrochen wird. Dabei nimmt der erste Führungskörper 7 den Druck, welcher durch die Zündung der pyrotechnischen Ladung 9 entsteht, auf. Die längsverschiebliche Ausbildung zwischen dem ersten Führungskörper 7 und dem zweiten Führungskörper 8 ermöglicht das Trennen des source-seitigen Kontaktelements 3 vom Transistor 1.1 und daraus resultierend die sichere Unterbrechung des Strompfades 6 ohne eine Beschädigung des Transistors 1.1. Insbesondere wird dabei ein Durchlegieren des Transistors 1.1, oder eine Beschädigung der Umgebung des Transistors 1.1 verhindert.
  • Zwischen dem ersten Führungskörper 7 und dem zweiten Führungskörper 8 ist eine Rastvorrichtung angeordnet. Dabei sind am ersten Führungskörper 7 nach innen gerichtete Rastnasen 10 angeordnet. Im befestigten Zustand der erfindungsgemäßen Vorrichtung, also vor Zündung der pyrotechnischen Ladung 9, greifen die Rastnasen 10 in im zweiten Führungskörper 8 ausgebildete, mit der Rastnase 10 korrespondierende Rastvertiefungen 11 ein. Die Rastnase 10 ist als ein elastisches Element ausgebildet, welches beim Einführen in die Rastvertiefung 11 derart verformbar ist, dass es mit der Form der Rastvertiefung 11 korrespondiert. Durch die vorgespannte Rastnase 10 entsteht eine formschlüssige Verbindung des ersten Führungskörpers 7 mit dem zweiten Führungskörper 8. Bei Zündung der pyrotechnischen Ladung 9 wird die Rastnase 10 zerstörend aus der formschlüssigen Verbindung gelöst, in dem die Rastnase 10 abbricht.
  • In einer nicht dargestellten Weise ist zur Abdichtung des Transistors 1.1 gegen aus der pyrotechnischen Ladung 9 ausdiffundierende Partikel, z. B. Gaspartikel, ein zusätzliches Dichtelement, beispielsweise ein Elastomer, zwischen dem ersten Führungskörper 7 und dem source-seitigen Kontaktelement 3 angeordnet, welches der pyrotechnischen Ladung zugewandt ist. Dieses Dichtelement verhindert, dass aus der pyrotechnischen Ladung 9 mögliche ausdiffundierende Partikel den Transistor 1.1 beschädigen und/oder dieser in seiner Funktion, beispielsweise zum Schalten hoher Ströme, beeinträchtigt wird.
  • Um das Auseinandergleiten des zweiten Führungskörpers 8 aus dem ersten Führungskörper 7 zu unterstützen, weist das source-seitige Kontaktelement 3 an seinem den Transistor 1.1 zugewandten Ende eine außenseitige Fase 8.1 auf, die der pyrotechnischen Ladung 9 zugewandt ist. Ein aus dieser Fase resultierender, zusätzliche Freiraum ist mit der pyrotechnischen Ladung 9 befüllt. Daraus wird eine verstärkte pyrotechnische Reaktion erzielt, bei der eine Trennung des Strompfades 6 nach Zündung der pyrotechnischen Ladung 9 in einfacher Weise erfolgt.
  • In 2 ist schematisch eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 1 nach Zündung der pyrotechnischen Ladung 9 dargestellt.
  • Das source-seitige Kontaktelement 3 ist zusammen mit dem zweiten Führungskörper 8 in die zur Richtung des Strompfades entgegensetzte Richtung derart verschoben, dass das source-seitige Kontaktelement 3 nicht mehr mit dem Transistor 1.1 kontaktiert ist. Die Rastvorrichtung ist dabei zerstört, in dem die Rastnasen 10 des ersten Führungskörpers 7 aus den zu den Rastnasen 10 korrespondierenden Rastvertiefungen 11 des zweiten Führungskörpers 8 irreversibel herausgebrochen sind oder irreversibel vom ersten Führungskörper 7 getrennt sind. Damit ist der Strompfad 6 unterbrochen, ohne dass der Transistor 1.1 beschädigt ist. Das Gehäuse 5 ist in seiner Länge entsprechend der aus der Verschiebung des zweiten Führungskörpers 8 aus dem ersten Führungskörper 7 resultierenden Längenänderung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ziehharmonikaartig vergrößert und dabei derart plastisch verformt, dass das source-seitige Kontaktelement 3 von dem Transistor 1.1 entfernt bleibt und der Strompfad 6 unterbrochen bleibt.
  • 3 zeigt eine Schnittdarstellung einer zweiten Alternative der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Die pyrotechnische Ladung 9 ist im drain-seitigen Kontaktelement 2 zentriert angeordnet. Dabei ist die pyrotechnische Ladung 9 durch die bei Spannungsspitzen und/oder Überströmen resultierenden, hohen Temperaturen im drain-seitigen Kontaktelement 2 zündbar.
  • Am drain-seitigen Kontaktelement 2 ist eine umlaufende Sollbruchstelle 12 an der Außenseite des drain-seitigen Kontaktelementes 2 angeordnet. Die Sollbruchstelle 12 ist im Ausführungsbeispiel in Form einer Querschnittsverjüngung oder optional durch Versprödung mittels Laserschnitt des drain-seitigen Kontaktelementes 2 derart ausgebildet, dass diese bei Zündung der pyrotechnischen Ladung 9 derart brechbar ist, dass das drain-seitige Kontaktelement 2 in zwei Teile brechbar ist. Daraus resultierend ist der Strompfad nach Zündung der pyrotechnischen Ladung 9 aufgetrennt und somit der Stromfluss unterbrochen.
  • Zusätzlich ist im Ausführungsbeispiel eine Zündvorrichtung 13 in Form eines Glühdrahtes in das drain-seitige Kontaktelement 2 angeordnet. Die Zündvorrichtung 13 ist in dem Bereich, in welchem die pyrotechnische Ladung 9 angeordnet ist, als Wendel ausgebildet. Die elektrischen Zuleitungen der Zündvorrichtung 13 verlaufen durch das drain-seitige Kontaktelement 2 und sind in nicht näher dargestellter Art und Weise mit einer externen Messeinheit verbunden, welche beispielsweise den Drain-Source-Spannungsabfall misst und bei Auftreten eines Fehlers die Zündvorrichtung 13 derart steuert, dass der Glühdraht bei Auftreten eines Fehlers erhitzt wird und somit die Zündung der pyrotechnischen Ladung 9 zur Folge hat, ohne dass der Transistor 1.1 und/oder seine Umgebung beschädigt wird.
  • Diese Ausführungsform ist vorzugsweise in sicherheitskritischen Systemen, beispielsweise ein Fahrerassistenz-System, zur redundanten Abschaltung des Systems eingesetzt.
  • Optional zu den in 1 und 3 beschriebenen Ausführungsformen kann die pyrotechnische Ladung 9 auch derart in bekannten Gehäusen eingesetzt werden, dass bei Zündung der pyrotechnischen Ladung 9 der Strompfad 6 aufgetrennt und daraus resultierend der Stromfluss unterbrochen wird. Dazu wird die pyrotechnische Ladung 9 an geeigneter Stelle in einem Bereich des Strompfades 6 integriert.
  • 1
    Halbleiterelement
    1.1
    Transistor
    2
    Drain-seitiges Kontaktelement
    3
    Source-seitiges Kontaktelement
    4
    Aussparung
    5
    Gehäuse
    6
    Strompfad
    7
    erster Führungskörper
    8
    zweiter Führungskörper
    8.1
    Fase
    9
    pyrotechnische Ladung
    10
    Rastvertiefung
    11
    Rastnase
    12
    Sollbruchstelle
    13
    Zündvorrichtung

Claims (17)

  1. Vorrichtung zum Schutz eines Halbleiterelements (1), insbesondere eines Leistungtransistors, gegen Spannungsspitzen und/oder Überströme, gekennzeichnet durch eine integrierte, pyrotechnische Ladung (9), mittels derer ein Stromfluss im Halbleiterelement (1) bei Auftreten von Spannungsspitzen und/oder Überströmen unterbrechbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die pyrotechnischen Ladung (9) in einen Strompfad (6) integriert ist und der Strompfad (6) durch Zündung der pyrotechnischen Ladung (9) derart auftrennbar ist, dass der Stromfluss unterbrochen ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zündtemperatur der pyrotechnischen Ladung (9) im Bereich unterhalb einer eine Durchlegierung des Halbleiterelements (1) bewirkenden Temperatur ausgelegt ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterelement (1) ein Transistor (1.1), insbesondere ein Leistungstransistor oder ein Thyristor ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drain-Anschluss und ein Source-Anschluss des Transistors (1.1) jeweils mit einem leitenden, niederohmigen Kontaktelement (2), (3) kontaktiert sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das drain-seitige Kontaktelement (2) und das source-seitige Kontaktelement (3) mittels eines mindestens einseitig isolierten Gehäuses (5) kraftschlüssig auf dem Transistor (1.1) befestigt sind.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster, isolierender Führungskörper (7), welcher mit dem drain-seitigen Kontaktelement (2) verbunden ist, den Transistor (1.1) seitlich umgibt.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter, leitender oder isolierender Führungskörper (8) mit dem source-seitigen Kontaktelement (3) verbunden ist, wobei vorzugsweise der zweite Führungskörper (8) das source-seitige Kontaktelement (3) ringförmig umgebend angeordnet ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Führungskörper (7) und der zweite Führungskörper (8) hülsenförmig ausgebildet sind, wobei der zweite Führungskörper (8) in den ersten Führungskörper (7) eingeführt ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rastvorrichtung zum Einrasten des zweiten Führungskörpers (8) in den ersten Führungskörper (7) angeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten Führungskörper (7) Rastnasen (11) und am zweiten Führungskörper (8) mit den Rastnasen korrespondierende Rastvertiefungen (10) angeordnet sind.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die pyrotechnische Ladung (9) ringförmig derart zwischen dem ersten Führungskörper (7) und dem zweiten Führungskörper (8) eingesetzt ist, dass beim Zünden der pyrotechnischen Ladung (9) der zweite Führungskörper (8) aus dem ersten Führungskörper (7) die Rastvorrichtung zerstörend zumindest teilweise herausschiebbar ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dichtelement zwischen dem source-seitigen Kontaktelement (3) und dem ersten Führungskörper (7) angeordnet, insbesondere eingelegt ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das source-seitige Kontaktelement (3) an seinem den Transistor 1.1 zugewandten Ende eine außenseitige Fase (8.1) aufweist, die der pyrotechnischen Ladung (9) zugewandt ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die pyrotechnische Ladung (9) im drain-seitigen Kontaktelement (2) eingesetzt ist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das drain-seitige Kontaktelement (2) eine umlaufende Sollbruchstelle (12) aufweist, die bei Zündung der pyrotechnischen Ladung (9) derart brechbar ist, dass der Strompfad (6) auftrennbar ist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die pyrotechnische Ladung (9) mittels einer in der Vorrichtung integrierten Zündvorrichtung (13), welche mit einer externen Messeinheit verbunden ist, zündbar ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014221687B4 (de) 2014-10-24 2019-07-04 Danfoss Silicon Power Gmbh Leistungshalbleitermodul mit kurzschluss-ausfallmodus
WO2020182800A1 (en) * 2019-03-12 2020-09-17 Signify Holding B.V. A holder for snap-fitting a thermal fuse to an electronic component

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2725847C3 (de) * 1977-06-08 1980-05-29 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Anordnung zur Druckkontaktierung einer Halbleiterscheibe
DE19805785C1 (de) * 1998-02-12 1999-06-17 Siemens Ag Leistungshalbleiter-Modul mit thermischer Laststromsicherung
US20020167065A1 (en) * 2001-05-09 2002-11-14 Alfons Graf Semiconductor module

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2725847C3 (de) * 1977-06-08 1980-05-29 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Anordnung zur Druckkontaktierung einer Halbleiterscheibe
DE19805785C1 (de) * 1998-02-12 1999-06-17 Siemens Ag Leistungshalbleiter-Modul mit thermischer Laststromsicherung
US20020167065A1 (en) * 2001-05-09 2002-11-14 Alfons Graf Semiconductor module

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014221687B4 (de) 2014-10-24 2019-07-04 Danfoss Silicon Power Gmbh Leistungshalbleitermodul mit kurzschluss-ausfallmodus
WO2020182800A1 (en) * 2019-03-12 2020-09-17 Signify Holding B.V. A holder for snap-fitting a thermal fuse to an electronic component
CN113597656A (zh) * 2019-03-12 2021-11-02 昕诺飞控股有限公司 用于将热熔断器卡接到电子部件上的保持件
US11764024B2 (en) 2019-03-12 2023-09-19 Signify Holding B.V. Holder for snap-fitting a thermal fuse to an electronic component

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