DE102013210146A1 - SEMICONDUCTOR POWER MODULE ARRANGEMENT - Google Patents
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- H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Halbleitermodulanordnung sowie ein Verfahren zu deren Betrieb. Die Halbeitermodulanordnung umfasst ein Hauptsubstrat (3) mit einem isolierenden Träger (30), der mit einer strukturierten Metallisierungsschicht (31) versehen ist und die einen ersten und einen zweiten Metallisierungsabschnitt (311, 312) aufweist. Auf dem ersten Metallisierungsabschnitt (311) ist ein erstes Teilsubstrat (1) angeordnet, das einen ersten Isolationsträger (10) aufweist, sowie eine erste obere Metallisierungsschicht (11). Auf dem zweiten zusammenhängenden Metallisierungsabschnitt (312) ist ein zweites Teilsubstrat (2) angeordnet, das einen zweiten Isolationsträger (20) aufweist, eine zweite obere Metallisierungsschicht (21), sowie eine zweite untere Metallisierungsschicht (22), die auf eine Unterseite des zweiten Isolationsträgers (20) aufgebracht ist. Auf einem ersten Abschnitt (111) der ersten oberen Metallisierungsschicht (11) ist ein erster steuerbarer Halbleiterchip (6) angeordnet, der einen ersten Lastanschluss (61) und einen Steueranschluss (63) aufweist, die an einer der ersten oberen Metallisierungsschicht (11) abgewandten Oberseite des ersten Halbleiterchips (6) angeordnet sind, sowie einen zweiten Lastanschluss (62), der an einer Unterseite des ersten Halbleiterchips (6) angeordnet ist. Auf einem ersten Abschnitt (211) der zweiten oberen Metallisierungsschicht (21) ist ein zweiter steuerbarer Halbleiterchip (7) angeordnet, welcher einen ersten Lastanschluss (71) und einen Steueranschluss (73) aufweist, die an einer Oberseite des zweiten Halbleiterchips (7) angeordnet sind, sowie einen zweiten Lastanschluss (72), der an einer Unterseite des zweiten Halbleiterchips (7) angeordnet ist. Der erste zusammenhängende Metallisierungsabschnitt (311) weist eine erste Grundfläche (A311) auf. Der zweite zusammenhängende Metallisierungsabschnitt (312) weist eine zweite Grundfläche (A312) auf, die kleiner ist als das 1/0,95-fache der ersten Grundfläche (A311) und größer als das 1/1,05-fache der ersten Grundfläche (A311).The invention relates to a semiconductor module arrangement and a method for its operation. The semiconductor module assembly comprises a main substrate (3) having an insulating support (30) provided with a patterned metallization layer (31) and having first and second metallization sections (311, 312). On the first metallization section (311), a first sub-substrate (1) is arranged which has a first insulation carrier (10) and a first upper metallization layer (11). Disposed on the second contiguous metallization section (312) is a second sub-substrate (2) having a second isolation support (20), a second top metallization layer (21), and a second bottom metallization layer (22) disposed on an underside of the second isolation support (20) is applied. A first controllable semiconductor chip (6) having a first load terminal (61) and a control terminal (63) facing away from one of the first upper metallization layer (11) is arranged on a first section (111) of the first upper metallization layer (11) Top of the first semiconductor chip (6) are arranged, and a second load terminal (62) which is arranged on an underside of the first semiconductor chip (6). On a first section (211) of the second upper metallization layer (21), a second controllable semiconductor chip (7) is arranged, which has a first load terminal (71) and a control terminal (73) arranged on an upper side of the second semiconductor chip (7) and a second load terminal (72) disposed on an underside of the second semiconductor chip (7). The first contiguous metallization section (311) has a first base area (A311). The second contiguous metallization section (312) has a second footprint (A312) that is less than 1 / 0.95 times the first footprint (A311) and greater than 1 / 1.05 times the first footprint (A311 ).
Description
Beim Betrieb von Leistungshalbleitermodulen mit wenigstens zwei Leistungshalbleiterchips kommt es aufgrund unvermeidlicher Induktivitäten und Kapazitäten zur Ausbildung von Störströmen, die sich einerseits gleichsinnig ("common mode Ströme" oder „Gleichtaktströme“) und andererseits gegensinnig („differential mode Ströme“ oder „Gegentaktströme“) durch die leistungselektronische Anordnung ausbilden. Beide Arten von Störströmen sind Ursache für die einerseits geleiteten und andererseits gestrahlten Störaussendungen eines Stromrichtergeräts. In the operation of power semiconductor modules with at least two power semiconductor chips occurs due to unavoidable inductances and capacitances for the formation of interference currents on the one hand in the same direction ("common mode currents" or "common mode currents") and on the other hand in opposite directions ("differential mode currents" or "push-pull currents") train the power electronic device. Both types of interference currents are the cause of the on the one hand conducted and on the other hand radiated emissions of a converter device.
Ein wesentlicher Einflussfaktor ist beispielsweise die Größe der Ausgangskapazität, die zwischen einem Ausgang des Leistungshalbleitermoduls und Masse besteht. Typischer Weise wird die Ausgangskapazität ganz erheblich von der Größe einer Metallisierungsfläche einer Leiterplatte bestimmt, die auf dem elektrischen Potenzial des betreffenden Ausgangs liegt. Um den durch die Ausgangskapazität bedingten Anteil der Störstrahlung gering zu halten, ist es grundsätzlich wünschenswert, die Ausgangskapazität so gering wie möglich zu gestalten. Entsprechendes gilt für die Kapazitäten zwischen Masse und Metallisierungsflächen, die auf einem positiven bzw. negativen elektrischen Potenzial, z. B. zur elektrischen Spannungsversorgung des Halbleitermoduls, liegen. A significant influencing factor is, for example, the size of the output capacitance that exists between an output of the power semiconductor module and ground. Typically, the output capacitance is determined very significantly by the size of a metallization surface of a printed circuit board, which is based on the electrical potential of the relevant output. In order to keep the caused by the output capacitance fraction of the interference, it is generally desirable to make the output capacitance as low as possible. The same applies to the capacitances between ground and metallization surfaces, which are at a positive or negative electrical potential, for. B. to the electrical power supply of the semiconductor module, are.
Wenn die Laststrecken der beiden Leistungshalbleiterchips elektrisch zu einer Halbbrücke in Reihe geschaltet sind, besitzt die Reihenschaltung zwischen den Laststrecken einen Schaltungsknoten, der üblicher Weise auf dem elektrischen Potenzial des Ausgangs liegt. Der an ein positives Versorgungspotenzial der Halbbrücke angeschlossene Leistungshalbleiterchip wird dann häufig als "High-Side Chip" bezeichnet, der an ein negatives Versorgungspotenzial der Halbbrücke angeschlossene Leistungshalbleiterchip entsprechend als "Low-Side Chip". Wenn in einem ersten Schaltzustand der High-Side Chip leitet und der Low-Side Chip sperrt, befindet sich der Schaltungsknoten im Wesentlichen auf dem positiven Versorgungspotenzial. Wenn umgekehrt in einem zweiten Schaltzustand der High-Side Chip sperrt und der Low-Side Chip leitet, befindet sich der Schaltungsknoten im Wesentlichen auf dem negativen Versorgungspotenzial. Somit kann dem Ausgang durch eine geeignete Ansteuerung der Leistungshalbleiterchips entweder ein positives oder ein negatives Versorgungspotenzial zugeführt werden. Beim Wechsel von ersten zum zweiten Schaltzustand oder vom zweiten zum ersten Schaltzustand kommt es in dem System mit der Halbbrücke und einem an die Halbbrücke angeschlossenen Zwischenkreiskondensator einschließlich der zugehörigen Anschlussleitungen, abhängig von der Symmetrie des Systems, zur Ausbildung von unvermeidbaren Gleich- und Gegentaktströmen (im Folgenden Störströme genannt) die sich auch gegenseitig beeinflussen können und in der Konsequenz die Aussendung von Störemissionen nach sich ziehen. When the load paths of the two power semiconductor chips are electrically connected in series to a half-bridge, the series connection between the load paths has a circuit node which is usually at the electrical potential of the output. The power semiconductor chip connected to a positive supply potential of the half-bridge is then often referred to as a "high-side chip", the power semiconductor chip connected to a negative supply potential of the half-bridge accordingly as a "low-side chip". If, in a first switching state, the high-side chip conducts and the low-side chip blocks, the circuit node is essentially at the positive supply potential. Conversely, in a second switching state, if the high-side chip blocks and the low-side chip conducts, the circuit node is essentially at the negative supply potential. Thus, either a positive or a negative supply potential can be supplied to the output by a suitable control of the power semiconductor chips. When changing from the first to the second switching state or from the second to the first switching state occurs in the system with the half-bridge and connected to the half-bridge intermediate circuit capacitor including the associated connecting lines, depending on the symmetry of the system, to form unavoidable DC and balanced currents (im The following interference currents) which can also influence one another and consequently result in the emission of interfering emissions.
Einen weiteren Einflussfaktor stellen Metallisierungsflächen von Leiterplatten dar, die auf dem elektrischen Potenzial von Steueranschlüssen wie Gate oder Basis der Leistungshalbleiterchips liegen. Diese bilden zusammen mit Masseflächen ebenfalls Kapazitäten aus, welche zu Störströmen und damit einhergehend zur Aussendung von Störemissionen führen. Während sich bei einer auf dem elektrischen Potenzial des Steueranschlusses eines Low-Side Halbleiterchips befindlichen Metallisierungsfläche bis zu einem gewissen Grad eine Verbesserung durch die Geometrie dieser Metallisierungsfläche erreichen lässt, kann bei einer auf dem elektrischen Potenzial des Steueranschlusses eines High-Side Halbleiterchips liegenden Metallisierungsfläche im Wesentlichen nur durch eine Verringerung der Größe dieser Metallisierungsfläche eine Verbesserung erreicht werden. Another influencing factor is the metallization of printed circuit boards, which are based on the electrical potential of control terminals such as gate or base of the power semiconductor chips. Together with ground planes, these also form capacitances which lead to interference currents and, consequently, to the emission of interfering emissions. While a metallization surface located on the electrical potential of the control terminal of a low-side semiconductor chip can achieve an improvement by the geometry of this metallization surface to a certain extent, a metallization surface lying on the electrical potential of the control terminal of a high-side semiconductor chip can substantially only by reducing the size of this metallization area an improvement can be achieved.
Bei manchen Modulkonstruktionen lässt sich eine Verringerung der Aussendung von Störemissionen durch die Verwendung eines Leistungshalbleiterchips vom p-Kanal Typ erreichen, allerdings besitzen jedoch im Vergleich zu n-Kanal Typen einen höheren Einschaltwiderstand, was ebenfalls unerwünscht ist. In some module designs, a reduction in the emission of spurious emissions can be achieved through the use of a p-channel type power semiconductor chip, but have higher on-resistance than n-channel types, which is also undesirable.
Weitere Modulkonstruktionen sehen die Verwendung von Leistungshalbleiterchips in Flip-Chip-Montagetechnik vor, d.h. der betreffende Leistungshalbleiterchip wird so auf einer Leiterplatte montiert, dass sich der Steueranschluss und ein Lastanschluss auf der der Leiterplatte zugewandten Seite des Leistungshalbleiterchips befinden. Zwar lassen sich hierdurch kurze Steueranschlussleitungen realisieren, allerdings ist eine derartige Montagetechnik sehr aufwändig und bringt Nachteile in der Chipentwärmung mit sich. Other module designs provide for the use of power semiconductor chips in flip-chip mounting technique, i. the relevant power semiconductor chip is mounted on a printed circuit board such that the control terminal and a load terminal are located on the side of the power semiconductor chip facing the printed circuit board. Although this makes it possible to realize short control connection lines, such a mounting technique is very complicated and involves disadvantages in chip heating.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Leistungshalbleitermodulanordnung bereitzustellen, die beim Betrieb wenig Störemissionen aussendet, sowie ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Leistungshalbleitermodulanordnung. Diese Aufgabe wird durch Leistungshalbleitermodulanordnungen gemäß den Patentansprüchen 1 und 12 bzw. durch ein Verfahren zum Betrieb einer Halbleitermodulanordnung gemäß Patentanspruch 19 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen. The object of the invention is to provide a power semiconductor module arrangement which emits little interference emissions during operation, and a method for operating such a power semiconductor module arrangement. This object is achieved by power semiconductor module arrangements according to
Eine Leistungshalbleitermodulanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Hauptsubstrat mit einem isolierenden Träger, der eine Oberseite aufweist, auf die eine strukturierte Metallisierungsschicht aufgebracht ist. Diese weist einen ersten zusammenhängenden Metallisierungsabschnitt und einen von diesem getrennten zweiten zusammenhängenden Metallisierungsabschnitt auf. A power semiconductor module assembly according to the present invention comprises a main substrate having an insulating support having an upper surface to which a patterned metallization layer is applied. This points a first contiguous metallization section and a second contiguous metallization section separated therefrom.
Auf einem ersten Abschnitt der ersten zusammenhängenden Metallisierungsabschnitt ist ein erstes Teilsubstrat angeordnet. Dieses weist einen ersten Isolationsträger auf, sowie eine erste obere Metallisierungsschicht. Die erste obere Metallisierungsschicht ist auf eine dem ersten zusammenhängenden Metallisierungsabschnitt abgewandte Oberseite des ersten Isolationsträgers aufgebracht. A first sub-substrate is disposed on a first portion of the first contiguous metallization section. This has a first insulating support, as well as a first upper metallization. The first upper metallization layer is applied to an upper side of the first insulation carrier facing away from the first contiguous metallization section.
Entsprechend ist auf einem ersten Abschnitt der zweiten zusammenhängenden Metallisierungsabschnitt ein zweites Teilsubstrat angeordnet. Dieses weist einen zweiten Isolationsträger auf, sowie eine zweite obere Metallisierungsschicht. Die zweite obere Metallisierungsschicht ist auf eine dem zweiten zusammenhängenden Metallisierungsabschnitt abgewandte Oberseite des zweiten Isolationsträgers aufgebracht. Correspondingly, a second sub-substrate is arranged on a first section of the second contiguous metallization section. This has a second insulating support, and a second upper metallization. The second upper metallization layer is applied to an upper side of the second insulation carrier facing away from the second contiguous metallization section.
Weiterhin ist auf der ersten oberen Metallisierungsschicht ein erster steuerbarer Halbleiterchip angeordnet. Dieser weist einen ersten Lastanschluss und einem Steueranschluss auf, die beide an einer der ersten oberen Metallisierungsschicht abgewandten Oberseite des ersten steuerbaren Halbleiterchips angeordnet sind, sowie einen zweiten Lastanschluss, der an einer der ersten oberen Metallisierungsschicht zugewandten Unterseite des ersten steuerbaren Halbleiterchips angeordnet ist. Furthermore, a first controllable semiconductor chip is arranged on the first upper metallization layer. This has a first load terminal and a control terminal, which are both disposed on an upper side of the first controllable semiconductor chip facing away from the first upper metallization layer, and a second load terminal which is arranged on an underside of the first controllable semiconductor chip facing the first upper metallization layer.
Entsprechend ist auf der zweiten oberen Metallisierungsschicht ein zweiter steuerbarer Halbleiterchip angeordnet. Dieser weist ebenfalls einen ersten Lastanschluss und einem Steueranschluss auf, die beide an einer der zweiten oberen Metallisierungsschicht abgewandten Oberseite des zweiten steuerbaren Halbleiterchips angeordnet sind, sowie einen zweiten Lastanschluss, der an einer der zweiten oberen Metallisierungsschicht zugewandten Unterseite des zweiten steuerbaren Halbleiterchips angeordnet ist. Accordingly, a second controllable semiconductor chip is arranged on the second upper metallization layer. This likewise has a first load connection and a control connection, both of which are arranged on an upper side of the second controllable semiconductor chip remote from the second upper metallization layer, and a second load connection, which is arranged on an underside of the second controllable semiconductor chip facing the second upper metallization layer.
Der erste zusammenhängende Metallisierungsabschnitt besitzt eine erste und der zweite zusammenhängende Metallisierungsabschnitt eine zweite Grundfläche. Die zweite Grundfläche ist kleiner ist als das 1/0,95-fache der ersten Grundfläche und größer als das 1/1,05-fache der ersten Grundfläche. The first contiguous metallization section has a first and the second contiguous metallization section has a second base area. The second footprint is less than 1 / 0.95 times the first footprint and greater than 1 / 1.05 times the first footprint.
Im Sinn der vorliegenden Erfindung wird als Grundfläche einer Metallisierung oder eines Metallisierungsabschnittes die größte Fläche angesehen, die diese bei einer orthogonalen Projektion auf eine Ebene besitzt. In the context of the present invention, the base area of a metallization or of a metallization section is considered to be the largest area that it possesses on a plane in the case of an orthogonal projection.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Halbleitermodulanordnung mit einer Anzahl N1 ≥ 1 erster Metallisierungsabschnitte, die im Fall von N1 > 1 galvanisch miteinander verbunden sind. Ein jeder dieser ersten Metallisierungsabschnitte ist als dünne Metallisierungsschicht ausgebildet ist und weist eine Grundfläche auf. Die Gesamtsumme all dieser Grundflächen ergibt eine erste Grundfläche. Die Halbleitermodulanordnung weist außerdem eine Anzahl N2 ≥ 1 zweiter Metallisierungsabschnitte auf, die im Fall von N2 > 1 galvanisch miteinander verbunden sind. Ein jeder dieser zweiten Metallisierungsabschnitte ist als dünne Metallisierungsschicht ausgebildet und weist eine Grundfläche auf. Die Gesamtsumme all dieser Grundflächen ergibt eine zweite Grundfläche, die kleiner ist als das 1/0,95-fache der ersten Grundfläche und größer als das 1/1,05-fache der ersten Grundfläche. A further aspect of the invention relates to a semiconductor module arrangement having a number N1 ≥ 1 of first metallization sections, which are galvanically connected together in the case of
Weiterhin enthält die Halbleitermodulanordnung einen ersten steuerbaren Halbleiterchip und einen zweiten steuerbaren Halbleiterchip, von denen jeder einen ersten Lastanschluss, einen zweiten Lastanschluss und einen Steueranschluss aufweist. Furthermore, the semiconductor module arrangement contains a first controllable semiconductor chip and a second controllable semiconductor chip, each of which has a first load terminal, a second load terminal and a control terminal.
Der erste Lastanschluss und der Steueranschluss des ersten Halbleiterchips sind an Oberseite des ersten steuerbaren Halbleiterchips angeordnet, während sich der zweite Lastanschluss des ersten Halbleiterchips an dessen der Oberseite abgewandter Unterseite befindet. Entsprechend sind der erste Lastanschluss und der Steueranschluss des zweiten Halbleiterchips an Oberseite des zweiten steuerbaren Halbleiterchips angeordnet, während sich der zweite Lastanschluss des zweiten Halbleiterchips an dessen der Oberseite abgewandter Unterseite befindet. Der erste und der zweite Halbleiterchip sind miteinander zu einer Halbbrücke verschaltet, indem der erste Lastanschluss des ersten steuerbaren Halbleiterchips und der zweite Lastanschluss des zweiten steuerbaren Halbleiterchips galvanisch miteinander verbunden sind. The first load terminal and the control terminal of the first semiconductor chip are arranged on top of the first controllable semiconductor chip, while the second load terminal of the first semiconductor chip is located on its underside facing away from the top. Accordingly, the first load terminal and the control terminal of the second semiconductor chip are arranged on the upper side of the second controllable semiconductor chip, while the second load terminal of the second semiconductor chip is located on its underside facing away from the upper side. The first and the second semiconductor chip are interconnected to form a half-bridge by the first load terminal of the first controllable semiconductor chip and the second load terminal of the second controllable semiconductor chip are galvanically connected together.
Weiterhin ist der zweite Lastanschluss des ersten steuerbaren Halbleiterchips mit den ersten Metallisierungsabschnitten galvanisch verbunden, und der erste Lastanschluss des zweiten steuerbaren Halbleiterchips ist mit den zweiten Metallisierungsabschnitten galvanisch verbunden. Furthermore, the second load connection of the first controllable semiconductor chip is galvanically connected to the first metallization sections, and the first load connection of the second controllable semiconductor chip is galvanically connected to the second metallization sections.
Indem die erste Grundfläche und die zweite Grundfläche in Ihrer Größe nicht oder allenfalls geringfügig unterscheiden, kann die beim Betrieb der Halbleitermodulanordnung auftretende Aussendung von Störemissionen gegenüber herkömmlichen Anordnungen deutlich verringert werden. Durch die Wahl ähnlich großer erster und zweiter Grundflächen lässt sich erreichen, dass die Gesamtheit der N1 ersten Metallisierungsabschnitte gegenüber dem elektrischen Masseelement eine erste Kapazität besitzt, und die Gesamtheit der N2 zweiten Metallisierungsabschnitte gegenüber dem elektrischen Masseelement eine zweite Kapazität, die kleiner ist als das 1/0,95-fache der ersten Kapazität und größer als das 1/1,05-fache der ersten Kapazität. Since the size of the first base area and the second base area are not or only slightly different in size, the emission of interference emissions occurring during operation of the semiconductor module arrangement can be significantly reduced compared to conventional arrangements. By choosing similarly sized first and second base areas, it can be achieved that the entirety of the N1 first metallization sections has a first capacitance relative to the electrical ground element, and the entirety of the N2 second metallization sections opposite the electrical ground element has a second capacitance less than 1/95 times the first capacitance and greater than 1/105 times the first capacitance.
Bei dem Verfahren zum Betrieb einer der vorangehend beschriebenen Halbleitermodulanordnungen wird ein erstes elektrisches Versorgungspotenzial an den zweiten Lastanschluss des ersten steuerbaren Halbleiterchips angelegt, und ein von dem ersten elektrischen Versorgungspotenzial verschiedenes zweites elektrisches Versorgungspotenzial wird an den ersten Lastanschluss des zweiten steuerbaren Halbleiterchips angelegt. In the method for operating one of the semiconductor module arrangements described above, a first electrical supply potential is applied to the second load terminal of the first controllable semiconductor chip, and a second electrical supply potential different from the first electrical supply potential is applied to the first load terminal of the second controllable semiconductor chip.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente. Es zeigen: The invention will be explained below with reference to embodiments with reference to the accompanying figures. In the figures, like reference numerals designate like elements. Show it:
Um den jeweiligen Aufbau zu verdeutlichen, sind die in den Figuren gezeigten Anordnungen nicht maßstäblich dargestellt. In order to clarify the respective structure, the arrangements shown in the figures are not shown to scale.
Um den thermischen Übergangswiderstand zwischen dem Kühlkörper
Weiterhin ist ein optionales Gehäuse
Die obere Metallisierungsschicht
Zwischen den beiden Metallisierungsabschnitten
Auf dem ersten zusammenhängenden Metallisierungsabschnitt
Das erste Teilsubstrat
Entsprechend weist das zweite Teilsubstrat
Der elektrisch isolierende Träger
Bei dem Trägersubstrat
Das erste Teilsubstrat
Entsprechend ist das zweite Teilsubstrat
Die Verbindungsschichten
Die Verbindungsschichten
Sofern das erste Teilsubstrat
Auf dem ersten Abschnitt
Entsprechend ist auf dem ersten Abschnitt
Im Sinne der vorliegenden Erfindung werden als Last- bzw. Steueranschlüsse Anschlusskontakte des betreffenden Halbleiterchips
Die Halbleiterchips
Optional können die Halbleiterchips
Der erste Halbleiterchip
Die Halbleiterchips
Durch Anlegen geeigneter Steuersignale an die Steueranschlüsse
Alternativ oder ergänzend zu dem oder den Bonddrähten
Die Spannungsversorgung der Halbbrücke erfolgt über den ersten zusammenhängenden Metallisierungsabschnitt
Im Ergebnis liegen das positive Versorgungspotenzial DC+ an dem ersten zusammenhängenden Metallisierungsabschnitt
Um den zweiten Lastanschluss
Entsprechend sind, um den ersten Lastanschluss
Um dem ersten zusammenhängenden Metallisierungsabschnitt
Entsprechend ist, um dem zweiten zusammenhängenden Metallisierungsabschnitt
Ein dritter elektrisch leitender Verbindungsanschluss
Um dem Steueranschluss
Entsprechend ist, um dem Steueranschluss
Wie in
Das Schaltbild gemäß
Eine Kapazität C+ zwischen der oder den Metallisierungsschichten, an der oder an denen beim Betrieb dauerhaft das positive Versorgungspotential DC+ anliegt, und der oder den Metallisierungsschichten, die beim Betrieb auf Massepotenzial (GND-Potenzial) liegen, ist bei dem gezeigten Beispiel im Wesentlichen durch die Kapazität zwischen dem ersten zusammenhängenden Metallisierungsabschnitt
Eine Kapazität CGH zwischen der oder den Metallisierungsschichten, die beim Betrieb dauerhaft auf dem elektrischen Potenzial des Steueranschlusses
Außerdem ist eine Ausgangskapazität Cout der Halbbrücke im Wesentlichen durch die Kapazität zwischen der oder den Metallisierungsschichten, die beim Betrieb dauerhaft auf dem elektrischen Potenzial des Phasenausgangs Ph liegen, und der oder den Metallisierungsschichten, an der oder an denen beim Betrieb dauerhaft das negative Versorgungspotential DC– anliegt gegeben. Bei dem gezeigten Beispiel ist Cout im Wesentlichen durch die Kapazität zwischen dem ersten Abschnitt
Ebenfalls dargestellt in
Anders ausgedrückt gilt für jede Stelle S211 des ersten Abschnitts
Störströme gegen Masse GND können auch über die Kapazität fließen, welche zwischen Masse GND und dem elektrisch an den Steueranschluss
Entsprechend können Störströme gegen Masse GND auch über die Kapazität fließen, welche zwischen Masse GND und dem elektrisch an den Steueranschluss
Im Vergleich zu dem Halbleitermodul
Bei der Anordnung gemäß
Beim Betrieb der Halbbrücke liegt das wechselndes Potenzial des Phasenausgangs PH, PH',
Schaltungstechnisch entspricht damit die Anordnung gemäß
Bei der Anordnung gemäß
Unabhängig von der Anzahl der auf dem ebenen Oberflächenabschnitt
Entsprechend kann die Halbleitermodulanordnung eine Anzahl N2 ≥ 1 zweiter Metallisierungsabschnitte
Die Anzahl N1 kann dabei identisch sein mit sämtlichen Metallisierungsabschnitten
Entsprechend kann die Anzahl N2 identisch sein mit sämtlichen Metallisierungsabschnitten
Anders als bei den gezeigten Beispielen müssen die Grundflächen der N1 ersten Metallisierungsabschnitte
Um nur einen geringen Unterschied der Kapazitäten C+ und C– (entsprechend
Um außerdem die Kapazitäten der Metallisierungsabschnitte
Analog können bei einer Halbleitermodulanordnung der vorliegenden Erfindung auch sämtliche Metallisierungen/Metallisierungsabschnitte
Um außerdem die Kapazitäten der Metallisierungsabschnitte
Bei den vorangehend erläuterten Metallisierungsschichten
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102013210146A1 (en) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015210587A1 (en) | 2015-06-10 | 2016-12-15 | Infineon Technologies Ag | SEMICONDUCTOR MODULE, SEMICONDUCTOR MODULE ASSEMBLY AND METHOD FOR OPERATING A SEMICONDUCTOR MODULE |
US10211133B2 (en) | 2016-11-14 | 2019-02-19 | Infineon Technologies Ag | Package with interconnections having different melting temperatures |
CN110534493A (en) * | 2018-05-25 | 2019-12-03 | 赛米控电子股份有限公司 | Module and power semiconductor with plastic mould and face terminals element |
CN111146179A (en) * | 2018-11-02 | 2020-05-12 | 英飞凌科技股份有限公司 | Semiconductor substrate |
EP3770962A1 (en) * | 2019-07-26 | 2021-01-27 | Infineon Technologies AG | Semiconductor module arrangement |
EP3780100A1 (en) * | 2019-08-01 | 2021-02-17 | STMicroelectronics S.r.l. | Packaged power electronic device with plural dbc substrates and assembling process thereof |
CN112398310A (en) * | 2020-11-09 | 2021-02-23 | 合肥阳光电动力科技有限公司 | Power tube structure and power converter |
WO2021180639A1 (en) * | 2020-03-10 | 2021-09-16 | Rogers Germany Gmbh | Electronics module and method for producing an electronics module |
FR3131503A1 (en) * | 2021-12-28 | 2023-06-30 | Thales | Power component with local filtering and converter implementing several power components with local filtering |
US12035477B2 (en) | 2020-03-10 | 2024-07-09 | Rogers Germany Gmbh | Electronic module and method for producing an electronic module |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012213407A1 (en) * | 2011-08-16 | 2013-02-21 | Infineon Technologies Ag | A semiconductor device |
-
2013
- 2013-05-31 DE DE201310210146 patent/DE102013210146A1/en not_active Ceased
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012213407A1 (en) * | 2011-08-16 | 2013-02-21 | Infineon Technologies Ag | A semiconductor device |
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9627356B2 (en) | 2015-06-10 | 2017-04-18 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor module, semiconductor module arrangement and method for operating a semiconductor module |
DE102015210587B4 (en) * | 2015-06-10 | 2020-10-29 | Infineon Technologies Ag | SEMICONDUCTOR MODULE, SEMICONDUCTOR MODULE ARRANGEMENT AND METHOD OF OPERATING A SEMICONDUCTOR MODULE |
DE102015210587A1 (en) | 2015-06-10 | 2016-12-15 | Infineon Technologies Ag | SEMICONDUCTOR MODULE, SEMICONDUCTOR MODULE ASSEMBLY AND METHOD FOR OPERATING A SEMICONDUCTOR MODULE |
US10211133B2 (en) | 2016-11-14 | 2019-02-19 | Infineon Technologies Ag | Package with interconnections having different melting temperatures |
CN110534493A (en) * | 2018-05-25 | 2019-12-03 | 赛米控电子股份有限公司 | Module and power semiconductor with plastic mould and face terminals element |
CN110534493B (en) * | 2018-05-25 | 2024-04-09 | 赛米控电子股份有限公司 | Module and power semiconductor component with plastic molding and load terminal element |
CN111146179A (en) * | 2018-11-02 | 2020-05-12 | 英飞凌科技股份有限公司 | Semiconductor substrate |
US11538725B2 (en) | 2019-07-26 | 2022-12-27 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor module arrangement |
EP3770962A1 (en) * | 2019-07-26 | 2021-01-27 | Infineon Technologies AG | Semiconductor module arrangement |
CN112309994A (en) * | 2019-07-26 | 2021-02-02 | 英飞凌科技股份有限公司 | Semiconductor module device |
CN112309994B (en) * | 2019-07-26 | 2024-04-26 | 英飞凌科技股份有限公司 | Semiconductor module device |
EP3780100A1 (en) * | 2019-08-01 | 2021-02-17 | STMicroelectronics S.r.l. | Packaged power electronic device with plural dbc substrates and assembling process thereof |
US11864361B2 (en) | 2019-08-01 | 2024-01-02 | Stmicroelectronics S.R.L. | Packaged power electronic device, in particular bridge circuit comprising power transistors, and assembling process thereof |
WO2021180639A1 (en) * | 2020-03-10 | 2021-09-16 | Rogers Germany Gmbh | Electronics module and method for producing an electronics module |
US12035477B2 (en) | 2020-03-10 | 2024-07-09 | Rogers Germany Gmbh | Electronic module and method for producing an electronic module |
CN112398310B (en) * | 2020-11-09 | 2023-04-07 | 合肥阳光电动力科技有限公司 | Power tube structure and power converter |
CN112398310A (en) * | 2020-11-09 | 2021-02-23 | 合肥阳光电动力科技有限公司 | Power tube structure and power converter |
FR3131503A1 (en) * | 2021-12-28 | 2023-06-30 | Thales | Power component with local filtering and converter implementing several power components with local filtering |
EP4239674A1 (en) * | 2021-12-28 | 2023-09-06 | Thales | Power component with local filtering and converter using several power components with local filtering |
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