DE102017105351B4 - Power semiconductor module with power semiconductor components and a capacitor - Google Patents

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Abstract

Leistungshalbleitermodul mit Leistungshalbleiterbauelementen (T1 ,T2,D1 ,D2), die auf mindestens einer elektrisch leitenden Leiterbahn (3) angeordnet sind, mit einer elektrisch nicht leitenden Isolationsschicht (15), auf der die mindestens eine Leiterbahn (3) angeordnet ist, und mit einem Folienverbund (5), wobei der Folienverbund (5) eine elektrisch leitende erste Folie (6), eine elektrisch leitende dritte Folie (8), eine zwischen der ersten und dritten Folie (6,8) angeordnete elektrisch nicht leitende zweite Folie (7) und eine elektrisch nicht leitende vierte Folie (12) aufweist, wobei die dritte Folie (8) zwischen der zweiten und vierten Folie (7,12) angeordnet ist, wobei die Leistungshalbleiterbauelemente (T1,T2,D1,D2) mit dem Folienverbund (5) stoffschlüssig elektrisch leitend kontaktiert sind, wobei das Leistungshalbleitermodul (1) einen in Form eines aufgewickelten Abschnitts (19) des Folienverbunds (5) ausgebildeten ersten Kondensator (C1) als integralen Bestandteil des Folienverbunds (5) aufweist und wobei die erste und die dritte Folie (6, 8) die Elektroden des ersten Kondensators (C1) ausbilden und die zweite Folie (7) das Dielektrikum des ersten Kondensators (C1) ausbildet.Power semiconductor module with power semiconductor components (T1, T2, D1, D2), which are arranged on at least one electrically conductive conductor track (3), with an electrically non-conductive insulation layer (15), on which the at least one conductor track (3) is arranged, and with a film composite (5), wherein the film composite (5) comprises an electrically conductive first film (6), an electrically conductive third film (8), an electrically non-conductive second film (7 ) and an electrically non-conductive fourth film (12), the third film (8) being arranged between the second and fourth film (7, 12), the power semiconductor components (T1, T2, D1, D2) having the film composite ( 5) are materially bonded electrically conductively contacted, wherein the power semiconductor module (1) in the form of a wound section (19) of the composite film (5) formed first capacitor (C1) as an integral part of the foil erbunds (5) and wherein the first and the third film (6, 8) form the electrodes of the first capacitor (C1) and the second film (7) forms the dielectric of the first capacitor (C1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Leistungshalbleitermodul mit Leistungshalbleiterbauelementen und einem Kondensator.The invention relates to a power semiconductor module with power semiconductor components and a capacitor.

Aus der DE 10 2012 202 765 B3 ist ein Leistungshalbleitermodul mit einem einen ersten und einen zweiten elektrischen Kondensatoranschluss aufweisenden Kondensator, mit Leistungshalbleiterbauelementen und mit einem Folienverbund, der mit den Leistungshalbleiterbauelementen elektrisch leitend verbunden ist, bekannt. Der Kondensator ist dabei auf einem Substrat, auf dem auch die Leistungshalbleiterbauelemente angeordnet sind, angeordnet. Die elektrischen Verbindungen zwischen den Leistungshalbleiterbauelementen und gegebenenfalls weiteren Elementen weisen parasitäre Induktivitäten auf, die im Betrieb des Leistungshalbleitermoduls zu Überspannungen an den Leistungshalbleiterbauelementen führen können. Um diese Überspannungen zu vermeiden oder zu reduzieren, sind die Leistungshalbleiterbauelemente mit dem Kondensator elektrisch leitend verbunden. Ein zur Vermeidung oder zur Reduktion von Überspannungen dienender Kondensator, wird fachspezifisch auch als Snubberkondensator bezeichnet. Als Kondensatortypen werden beispielsweise Folien- oder Keramikkondensatoren genannt. Über spezielle Ausgestaltungen bzw. Möglichkeiten einer Anbindung des Kondensators an das Leistungshalbleitermodul macht die DE 10 2012 202 765 B3 keine Angaben.From the DE 10 2012 202 765 B3 discloses a power semiconductor module with a capacitor having a first and a second electrical capacitor connection, with power semiconductor components and with a composite film which is electrically conductively connected to the power semiconductor components. In this case, the capacitor is arranged on a substrate on which the power semiconductor components are also arranged. The electrical connections between the power semiconductor components and optionally further elements have parasitic inductances which can lead to overvoltages on the power semiconductor components during operation of the power semiconductor module. In order to avoid or reduce these overvoltages, the power semiconductor components are electrically conductively connected to the capacitor. A capacitor that is used to avoid or reduce overvoltages is also known as a snubber capacitor. Film or ceramic capacitors are mentioned as capacitor types, for example. About special configurations or ways of connecting the capacitor to the power semiconductor module makes the DE 10 2012 202 765 B3 not specified.

Selbstverständlich kann der Kondensator aber auch für andere Zwecke vorhanden sein und z.B. als Zwischenkreiskondensator dienen.Of course, the capacitor can also be used for other purposes, e.g. as an intermediate circuit capacitor.

Nachteilig dabei ist, dass der Kondensator als diskretes Bauelement realisiert ist und somit bei der Herstellung erst noch mit dem Folienverbund und/oder dem Substrat elektrisch leitend kontaktiert werden muss. Dies macht die Herstellung des Leistungshalbleitermoduls aufwändig und wirkt sich infolge der Verwendung eines weiteren Bauelements negativ auf die Zuverlässigkeit des Leistungshalbleitermoduls aus.The disadvantage here is that the capacitor is implemented as a discrete component and must therefore first be electrically conductively contacted with the film composite and/or the substrate during production. This makes the production of the power semiconductor module complex and, as a result of the use of a further component, has a negative effect on the reliability of the power semiconductor module.

Aus der EP 1 861 878 B1 ist ein Leistungshalbleitermodul mit einem Leistungshalbleiterelement und einen mit dem Leistungshalbleiterelement elektrisch leitend verbundenen Folienkondensator bekannt, wobei der Folienkondensator links und rechts beidseitig angelötete Elektroden aufweist, über die der Folienkondensator mit dem Leistungshalbleiterelement verbunden ist. Die Anbringung des Folienkondensators ist demnach auch gemäß der EP 1 861 878 B1 insofern nachteilig, als dass der Folienkondensator über die angelöteten Elektroden und weitere Bauelemente mit dem Substrat des Leistungshalbleitermoduls verbunden werden muss. In der EP 1 861 878 B1 ist eine Ausführungsform beschrieben, bei der die Elektroden des Folienkondensators neben jeweils einer Verbindung mit Mikrokanalkühlelementen durch isolierende Harzschichten mit dem Halbleitersubstrat über Elektroden durch elektrisch leitende Harzschichten verbunden sind.From the EP 1 861 878 B1 discloses a power semiconductor module with a power semiconductor element and a film capacitor electrically conductively connected to the power semiconductor element, the film capacitor having electrodes soldered on on both sides on the left and right, via which the film capacitor is connected to the power semiconductor element. The attachment of the film capacitor is therefore also in accordance with EP 1 861 878 B1 disadvantageous in that the film capacitor has to be connected to the substrate of the power semiconductor module via the soldered electrodes and other components. In the EP 1 861 878 B1 describes an embodiment in which the electrodes of the film capacitor are connected to the semiconductor substrate via electrodes through electrically conductive resin layers in addition to being connected to microchannel cooling elements through insulating resin layers, respectively.

Aus der DE 103 10 210 B4 ist eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung eines Elektromagnetventils für Verbrennungskraftmaschinen mit einer Spule mit Wicklungen und einer Ansteuerschaltung, die in Reihe zur Spule geschaltet ist, bekannt, wobei die Ansteuerschaltung eine Parallelschaltung aus einem Widerstand und einem Kondensator aufweist, wobei der Kondensator als Folienkondensator und der Widerstand als Folienwiderstand ausgeführt sind und die Spulenwicklung, der Folienkondensator und der Folienwiderstand auf einen Wickelkörper gewickelt sind.From the DE 103 10 210 B4 discloses an electromagnetic actuating device for an electromagnetic valve for internal combustion engines, having a coil with windings and a control circuit connected in series with the coil, the control circuit having a parallel circuit made up of a resistor and a capacitor, the capacitor being a film capacitor and the resistor being a film resistor are performed and the coil winding, the film capacitor and the film resistor are wound onto a bobbin.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, ein einfach herstellbares zuverlässiges Leistungshalbleitermodul zu schaffen, welches insbesondere ohne zusätzliche Bauelemente zur Anbindung eines Folienkondensators an das Kontaktmedium des Halbleitersubstrats auskommt.It is accordingly the object of the invention to create a reliable power semiconductor module which is easy to produce and which, in particular, manages without additional components for connecting a film capacitor to the contact medium of the semiconductor substrate.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Leistungshalbleitermodul mit Leistungshalbleiterbauelementen, die auf mindestens einer elektrisch leitenden Leiterbahn angeordnet sind, mit einer elektrisch nicht leitenden Isolationsschicht auf der die mindestens eine Leiterbahn angeordnet ist und mit einem Folienverbund, wobei der Folienverbund eine elektrisch leitende erste Folie, eine elektrisch leitende dritte Folie, eine zwischen der ersten und dritten Folie angeordnete elektrisch nicht leitende zweite Folie und eine elektrisch nicht leitende vierte Folie aufweist, wobei die dritte Folie zwischen der zweiten und vierten Folie angeordnet ist, wobei die Leistungshalbleiterbauelemente mit dem Folienverbund stoffschlüssig elektrisch leitend kontaktiert sind, wobei das Leistungshalbleitermodul einen in Form eines aufgewickelten Abschnitts des Folienverbunds ausgebildeten ersten Kondensator als integralen Bestandteil des Folienverbunds aufweist und wobei die erste und die dritte Folie die Elektroden des ersten Kondensators ausbilden und die zweite Folie das Dielektrikum des ersten Kondensators ausbildet.This object is achieved by a power semiconductor module with power semiconductor components that are arranged on at least one electrically conductive conductor track, with an electrically non-conductive insulation layer on which the at least one conductor track is arranged, and with a film composite, the film composite having an electrically conductive first film, an electrically conductive third film, an electrically non-conductive second film arranged between the first and third film and an electrically non-conductive fourth film, the third film being arranged between the second and fourth film, the power semiconductor components being electrically conductively bonded to the film composite , wherein the power semiconductor module has a formed in the form of a wound portion of the film composite first capacitor as an integral part of the film composite and wherein the first and the third film, the electrodes form the first capacitor and the second film forms the dielectric of the first capacitor.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Advantageous developments of the invention result from the dependent claims.

Es erweist sich als vorteilhaft, wenn der aufgewickelte Abschnitt des Folienverbunds in senkrechte Richtung zur Normalenrichtung der Isolationsschicht neben den Leistungshalbleiterbauelementen angeordnet ist. Hierdurch werden die Leistungshalbleiterbauelemente nicht durch das Gewicht des ersten Kondensators belastet.It has proven to be advantageous if the wound-up section of the film composite is arranged next to the power semiconductor components in the direction perpendicular to the normal direction of the insulation layer. As a result, the performance half conductor components not burdened by the weight of the first capacitor.

Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn der aufgewickelte Abschnitt des Folienverbunds um eine parallel zur Isolationsschicht verlaufende virtuelle Achse aufgewickelt angeordnet ist, da der Folienverbunds dann leicht aufgewickelt werden kann.Furthermore, it proves to be advantageous if the wound up section of the film composite is arranged wound up around a virtual axis running parallel to the insulation layer, since the film composite can then be easily wound up.

Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn der aufgewickelte Abschnitt des Folienverbunds um einen Wickelkörper herum aufgewickelt angeordnet ist, da der erste Kondensator dann mechanisch stabil ausgebildet ist.Furthermore, it proves to be advantageous if the wound-up section of the film composite is wound around a winding body, since the first capacitor is then designed to be mechanically stable.

Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn ein elektrischer zweiter Laststromanschluss eines ersten Leistungshalbleiterbauelements des Leistungshalbleitermoduls mit einem elektrischen ersten Laststromanschluss eines zweiten Leistungshalbleiterbauelements des Leistungshalbleitermoduls elektrisch leitend verbunden ist, wobei der erste Kondensator elektrisch parallel zum ersten und zweiten Leistungshalbleiterbauelement geschaltet ist und mit einem elektrischen ersten Laststromanschluss des ersten Leistungshalbleiterbauelements und mit einem elektrischen zweiten Laststromanschluss des zweiten Leistungshalbleiterbauelements elektrisch leitend verbunden ist, da dann eine in der Leistungselektronik typische Schaltung ausgebildet wird.It has also proven to be advantageous if an electrical second load current connection of a first power semiconductor component of the power semiconductor module is electrically conductively connected to an electrical first load current connection of a second power semiconductor component of the power semiconductor module, the first capacitor being electrically connected in parallel with the first and second power semiconductor components and having an electrical first Load current connection of the first power semiconductor component and is electrically conductively connected to an electrical second load current connection of the second power semiconductor component, since a typical circuit in power electronics is then formed.

Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn im Bereich des aufgewickelten Abschnitts des Folienverbunds erste Randkanten der ersten Folie mittels eines elektrisch leitenden ersten Verbindungselements miteinander elektrisch leitend verbunden sind und erste Randkanten der dritten Folie mittels eines elektrisch leitenden zweiten Verbindungselements miteinander elektrisch leitend verbunden sind. Hierdurch wird ein homogenere Stromaufteilung auf die Windungen der ersten und dritten Folie erzielt.It has also proven to be advantageous if, in the region of the wound-up section of the composite film, first edges of the first film are electrically conductively connected to one another by means of an electrically conductive first connecting element and first edge edges of the third film are electrically conductively connected to one another by means of an electrically conductive second connecting element. This achieves a more homogeneous distribution of current to the windings of the first and third foil.

In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn zu den ersten Randkanten der ersten Folie gegenüberliegend angeordnete zweite Randkanten der ersten Folie gegenüber den ersten Randkanten der dritten Folie zurückversetzt angeordnet sind und zu den ersten Randkanten der dritten Folie gegenüberliegend angeordnete zweite Randkanten der dritten Folie gegenüber den ersten Randkanten der ersten Folie zurückversetzt angeordnet sind. Hierdurch wird die Gefahr der Ausbildung eines Kurzschlusses zwischen der ersten und dritten Folie durch das erste und zweite Verbindungselement stark reduziert.In this context, it has proven to be advantageous if the second edges of the first film, which are arranged opposite the first edges of the first film, are set back in relation to the first edges of the third film and if the second edges of the third film are arranged opposite the first edges of the third film are arranged set back from the first marginal edges of the first film. This greatly reduces the risk of a short circuit forming between the first and third foils due to the first and second connecting elements.

Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn der erste Kondensator als Snubberkondensator dient, da dann an den Leistungshalbleiterbauelementen auftretende Überspannungen vermieden oder zumindest reduziert werden.Furthermore, it proves to be advantageous if the first capacitor is used as a snubber capacitor, since overvoltages occurring at the power semiconductor components are then avoided or at least reduced.

Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Leistungshalbleitermodul einen zum ersten Kondensator elektrisch parallel geschalteten zweiten Kondensator aufweist. Hierdurch kann auf einfache Art und Weise die wirksame elektrische Kapazität erhöht werden.Furthermore, it has proven to be advantageous if the power semiconductor module has a second capacitor which is electrically connected in parallel with the first capacitor. As a result, the effective electrical capacitance can be increased in a simple manner.

Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn ein erster elektrischer Anschluss des zweiten Kondensators mit der ersten Randkanten der ersten Folie elektrisch leitend kontaktiert ist und ein zweiter elektrischer Anschluss des zweiten Kondensators mit der ersten Randkanten der dritten Folie elektrisch leitend kontaktiert ist. Hierdurch kann der zweite Kondensator sehr geschickt an die elektrische Schaltung des Leistungshalbleitermodul angeschlossen werden.It also proves to be advantageous if a first electrical connection of the second capacitor is electrically conductively contacted with the first edge of the first film and a second electrical connection of the second capacitor is electrically conductively contacted with the first edge of the third film. As a result, the second capacitor can be very cleverly connected to the electrical circuit of the power semiconductor module.

Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn der zweite Kondensator als Zwischenkreiskondensator dient. Hierdurch kann auf einfache Art und Weise ein Zwischenkreiskondensator an die elektrische Schaltung des Leistungshalbleitermoduls angeschlossen werden.It also proves to be advantageous if the second capacitor is used as an intermediate circuit capacitor. As a result, an intermediate circuit capacitor can be connected to the electrical circuit of the power semiconductor module in a simple manner.

Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Leistungshalbleitermodul eine Grundplatte aufweist, wobei die Isolationsschicht zwischen der mindestens einen elektrisch leitenden Leiterbahn und der Grundplatte angeordnet ist, da dann das Leistungshalbleitermodul mechanisch besonders stabil ausgebildet ist.Furthermore, it proves to be advantageous if the power semiconductor module has a base plate, with the insulation layer being arranged between the at least one electrically conductive conductor track and the base plate, since the power semiconductor module is then designed to be mechanically particularly stable.

In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Grundplatte integraler Bestandteil eines Kühlkörpers ist, wobei der Kühlkörper von der Grundplatte ausgehende Erhebungen aufweist. Hierdurch wird eine gute Kühlung der Leistungshalbeleiterbauelemente erzielt.In this context, it proves to be advantageous if the base plate is an integral part of a heat sink, with the heat sink having elevations starting from the base plate. This achieves good cooling of the power semiconductor components.

In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Erhebungen als Kühlfinnen oder Kühlpins ausgebildet sind, da dann eine effiziente Wärmeabgabe vom Kühlkörper auf ein den Kühlkörper umgebendes flüssiges oder gasförmiges Medium gewährleistet ist.In this context, it proves to be advantageous if the elevations are designed as cooling fins or cooling pins, since efficient heat dissipation from the heat sink to a liquid or gaseous medium surrounding the heat sink is then ensured.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die unten stehenden Figuren erläutert. Dabei zeigt:

  • 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls,
  • 2 eine Schnittansicht durch einen Teil eines aufgewickelten Abschnitts eines Folienverbunds des erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls entlang der in 1 dargestellten Schnittlinie A und
  • 3 ein elektrisches Schaltbild eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls.
Exemplary embodiments of the invention are explained below with reference to the figures below. It shows:
  • 1 a sectional view of a power semiconductor module according to the invention,
  • 2 a sectional view through part of a wound section of a film composite of the power half according to the invention ladder module along the in 1 illustrated section line A and
  • 3 an electrical circuit diagram of a power semiconductor module according to the invention.

In 1 ist eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls 1 dargestellt. Es handelt sich bei 1 und 2 um schematisierte Darstellungen bei denen insbesondere die Abmessungen der Elemente nicht maßstabsgerecht dargestellt sind. Der Übersichtlichkeit halber sind in 1 eventuell vorhandene Löt- oder Sintermetallschichten nicht dargestellt.In 1 a sectional view of a power semiconductor module 1 according to the invention is shown. It is at 1 and 2 Schematic representations in which the dimensions of the elements in particular are not shown to scale. For the sake of clarity, in 1 any soldering or sintered metal layers that may be present are not shown.

Das erfindungsgemäße Leistungshalbleitermodul 1 weist mehrere Leistungshalbleiterbauelemente T1, T2, D1 und D2 auf, die auf mindestens einer elektrischen leitenden Leiterbahn 3 des Leistungshalbleitermoduls 1, in 1 z.B. auf zwei Leiterbahnen 3, angeordnet sind. Die Leistungshalbleiterbauelemente T1, T2, D1 und D2 sind dabei mit den Leiterbahnen 3, vorzugsweise über eine zwischen den Leistungshalbleiterbauelementen T1, T2, D1 und D2 und den Leiterbahnen 3 angeordnete Löt- oder Sintermetallschicht, elektrisch leitend verbunden. Die Leiterbahnen 3 werden durch eine elektrisch leitende strukturierte erste Leitungsschicht ausgebildet. Das jeweilige Leistungshalbleiterbauelement liegt vorzugweise in Form eines Leistungshalbleiterschalters T1 bzw. T2 oder einer Diode D1 bzw. D2 vor. Die Leistungshalbleiterschalter liegen dabei vorzugsweise in Form von Transistoren, wie z.B. IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) vor.The power semiconductor module 1 according to the invention has a plurality of power semiconductor components T1, T2, D1 and D2, which are on at least one electrically conductive conductor track 3 of the power semiconductor module 1, in 1 eg on two conductor tracks 3 are arranged. The power semiconductor components T1, T2, D1 and D2 are electrically conductively connected to the conductor tracks 3, preferably via a soldering or sintered metal layer arranged between the power semiconductor components T1, T2, D1 and D2 and the conductor tracks 3. The conductor tracks 3 are formed by an electrically conductive structured first line layer. The respective power semiconductor component is preferably in the form of a power semiconductor switch T1 or T2 or a diode D1 or D2. The power semiconductor switches are preferably in the form of transistors, such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) or MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors).

Weiterhin weist das Leistungshalbleitermodul 1 eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht 15 und vorzugsweise eine Grundplatte 9 auf, wobei die Isolationsschicht 15 zwischen den Leiterbahnen 3 und der Grundplatte 9 angeordnet ist. Die Leiterbahnen 3 sind mit der Isolationsschicht 15 verbunden. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels ist zwischen der Isolationsschicht 15 und der Grundplatte 9 eine elektrisch leitende vorzugweise unstrukturierte zweite Leitungsschicht 14 angeordnet, die mit der Isolationsschicht 15 verbunden ist. Die Isolationsschicht 15 liegt vorzugsweise in Form eines Keramikkörpers vor. Die jeweilige Leiterbahn 3, die zweite Leitungsschicht 14 und die Isolationsschicht 15 werden zusammen vorzugsweise durch ein Direct Copper Bonded Substrat 13 (DCB-Substrat) ausgebildet.Furthermore, the power semiconductor module 1 has an electrically non-conductive insulation layer 15 and preferably a base plate 9 , with the insulation layer 15 being arranged between the conductor tracks 3 and the base plate 9 . The conductor tracks 3 are connected to the insulation layer 15 . Within the scope of the exemplary embodiment, an electrically conductive, preferably unstructured, second line layer 14 is arranged between the insulation layer 15 and the base plate 9 and is connected to the insulation layer 15 . The insulating layer 15 is preferably in the form of a ceramic body. The respective interconnect 3, the second line layer 14 and the insulating layer 15 are preferably formed together by a direct copper bonded substrate 13 (DCB substrate).

Die Grundplatte 9 kann einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein. Die Grundplatte 9 kann aus einem einzelnen oder aus mehreren Metallen bestehen. Die Grundplatte 9 kann z.B. aus übereinander angeordneten Teilgrundplatten bestehen. Die zweite Leitungsschicht 14 kann stoffschlüssig, z.B. über eine zwischen der zweiten Leitungsschicht 14 und der Grundplatte 9 angeordnete Löt- oder Sintermetallschicht, mit der Grundplatte 9 verbunden sein oder gegen die Grundplatte 9 gedrückt angeordnet sein. Wenn die zweite Leitungsschicht 14 gegen die Grundplatte 9 gedrückt angeordnet ist, dann kann zwischen der zweite Leitungsschicht 14 und Grundplatte 9 eine Wärmeleitpaste angeordnet sein.The base plate 9 can be designed in one piece or in several pieces. The base plate 9 can consist of a single metal or of several metals. The base plate 9 can consist, for example, of sub-base plates arranged one above the other. The second line layer 14 can be materially bonded to the base plate 9 , e.g. via a soldering or sintered metal layer arranged between the second line layer 14 and the base plate 9 , or it can be arranged pressed against the base plate 9 . If the second line layer 14 is arranged pressed against the base plate 9 , then a thermally conductive paste can be arranged between the second line layer 14 and the base plate 9 .

Die Grundplatte 9 kann, z.B. mittels einer kraftschlüssigen Verbindung, wie z.B. einer Schraubverbindung, oder mittels einer stoffschlüssigen Verbindung mit einem Kühlkörper verbunden sein. Alternativ kann die Grundplatte 9 integraler Bestandteil eines Kühlkörpers 11 sein, wobei der Kühlkörper 11 von der Grundplatte 9 ausgehende, vorzugsweise metallische, Erhebungen 10 aufweist, die z.B. als Kühlfinnen oder Kühlpins ausgebildet sein können. Die Erhebungen 10 sind in 1 gestrichelt gezeichnet dargestellt. Wenn die Grundplatte 9 mittels einer kraftschlüssigen Verbindung mit einem Kühlkörper verbunden ist bzw. allgemeiner ausgedrückt gegen den Kühlkörper gedrückt angeordnet ist, dann kann zwischen der Grundplatte 9 und dem Kühlkörper eine Wärmeleitpaste angeordnet sein.The base plate 9 can be connected to a heat sink, for example by means of a non-positive connection, such as a screw connection, or by means of an integral connection. Alternatively, the base plate 9 can be an integral part of a heat sink 11, the heat sink 11 having, preferably metallic, elevations 10 extending from the base plate 9, which elevations 10 can be designed, for example, as cooling fins or cooling pins. The bumps 10 are in 1 shown in dashed lines. If the base plate 9 is connected to a heat sink by means of a non-positive connection or, to put it more generally, is arranged pressed against the heat sink, then a thermally conductive paste can be arranged between the base plate 9 and the heat sink.

Die Leistungshalbleiterbauelemente T1, T2, D1 und D2 sind mit einem Folienverbund 5 elektrisch leitend verbunden. Die Leistungshalbleiterbauelemente T1, T2, D1 und D2 sind mittels des Folienverbunds 5 und den Leiterbahnen 3 zu einer elektrischen Schaltung, insbesondere einer Halbbrückenschaltung; elektrisch verschalten. Der Folienverbund 5 weist eine elektrisch leitende erste Folie 6, eine elektrisch leitende dritte Folie 8, eine zwischen der ersten und dritten Folie 6 und 8 angeordnete elektrisch nicht leitende zweite Folie 7 und eine elektrisch nicht leitende vierte Folie 12 auf, wobei die dritte Folie 8 zwischen der zweiten und vierten Folie 7 und 12 angeordnet ist. Die erste Folie 6 ist vorzugsweise stoffschlüssig mit der zweiten Folie 7 verbunden. Die dritte Folie 8 ist vorzugsweise stoffschlüssig mit der zweiten Folie 7 verbunden. Die vierte Folie 12 ist vorzugsweise stoffschlüssig mit der dritten Folie 8 verbunden.The power semiconductor components T1, T2, D1 and D2 are electrically conductively connected to a film composite 5. The power semiconductor components T1, T2, D1 and D2 are connected to an electrical circuit, in particular a half-bridge circuit, by means of the film composite 5 and the conductor tracks 3; electrically connected. The composite film 5 has an electrically conductive first film 6, an electrically conductive third film 8, an electrically non-conductive second film 7 arranged between the first and third films 6 and 8, and an electrically non-conductive fourth film 12, with the third film 8 between the second and fourth foil 7 and 12 is arranged. The first film 6 is preferably bonded to the second film 7 . The third film 8 is preferably bonded to the second film 7 . The fourth film 12 is preferably bonded to the third film 8 .

Es sei bezüglich des Folienverbunds 5 folgendes angemerkt: Die erste Folie 6 ist vorzugsweise als Metallfolie ausgebildet. Die erste Folie 6 kann unstrukturiert, oder strukturiert ausgebildet sein und infolge ihrer Struktur mehrere voneinander elektrisch isoliert angeordnete Leiterbahnen ausbilden. Die zweite Folie 7 ist vorzugsweise als Kunststofffolie ausgebildet. Die dritte Folie 8 ist vorzugsweise als Metallfolie ausgebildet. Die dritte Folie 8 kann unstrukturiert oder strukturiert ausgebildet sein und infolge ihrer Struktur mehrere voneinander elektrisch isoliert angeordnete Leiterbahnen ausbilden. Die vierte Folie 12 ist vorzugsweise als Kunststofffolie ausgebildet. Der Folienverbund 5 kann selbstverständlich noch eine oder mehrere weitere strukturierte oder unstrukturierte elektrisch leitende Folien (z.B. Metallfolien) aufweisen, zwischen denen jeweilig eine elektrisch nicht leitende Folie (z.B. Kunststofffolie) angeordnet ist. Die jeweilige Metallfolie kann eine einzelne oder mehrere übereinander liegende Metallschichten aufweisen.The following should be noted with regard to the film composite 5: The first film 6 is preferably designed as a metal film. The first film 6 can be unstructured or structured and, as a result of its structure, can form a plurality of interconnects that are electrically isolated from one another. The second film 7 is preferably designed as a plastic film. The third foil 8 is preferably designed as a metal foil. The third film 8 can be unstructured or structured and, as a result of its structure, can form a plurality of interconnects that are electrically isolated from one another. The fourth film 12 is preferably designed as a plastic film. The composite film 5 can selbstver naturally also have one or more further structured or unstructured electrically conductive foils (eg metal foils), between which an electrically non-conductive foil (eg plastic foil) is arranged in each case. The respective metal foil can have a single metal layer or a plurality of metal layers lying one on top of the other.

Der Folienverbund 5, genauer ausgedrückt die erste bzw. dritte Folie 6 bzw. 8, ist schaltungsgerecht mit dem jeweiligen Leistungshalbleiterbauelement und /oder der jeweiligen Leiterbahn 3 stoffschlüssig, z.B. über eine jeweilige Löt- oder Sinterschicht, elektrisch leitend kontaktiert. Ein jeweiliger Kontaktierungsbereich 8' der dritten Folie 8 kann mittels Durchkontaktierungen 20 mit der ersten Folie 6 elektrisch leitend verbunden sein. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels sind, wie beispielhaft in 3 dargestellt, die Leistungshalbleiterbauelemente T1 und T2 des Leistungshalbleitermoduls 1 mittels des Folienverbunds 5 und den Leiterbahnen 3 zu einer Halbbrückenschaltung 25 elektrisch verschalten. Die Halbbrückenschaltung 25 weist weiterhin vorzugsweise die erste und zweite Diode D1 und D2 auf, die ebenfalls mittels des Folienverbunds 5 und den Leiterbahnen 3, wie beispielhaft in 3 dargestellt, elektrisch verschalten sind. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels weist das Leistungshalbleitermodul 1 Gleichspannungslastanschlusselemente DC+ und DC- und ein Wechselspannungslastanschlusselement AC auf, die, wie beispielhaft in 3 dargestellt, mit der Halbbrückenschaltung 25 elektrisch leitend verbunden sind. Im Betrieb des Leistungshalbleitermodul 1 liegt zwischen den Gleichspannungslastanschlusselementen DC+ und DC- eine Gleichspannung U an.The composite film 5, more precisely the first or third film 6 or 8, is electrically conductively contacted with the respective power semiconductor component and/or the respective conductor track 3, for example via a respective soldering or sintered layer. A respective contacting area 8 ′ of the third film 8 can be electrically conductively connected to the first film 6 by means of vias 20 . As part of the exemplary embodiment, as exemplified in 3 shown, electrically interconnect the power semiconductor components T1 and T2 of the power semiconductor module 1 by means of the film composite 5 and the conductor tracks 3 to form a half-bridge circuit 25 . The half-bridge circuit 25 also preferably has the first and second diodes D1 and D2, which are also connected by means of the film composite 5 and the conductor tracks 3, as shown in an example in 3 shown, are electrically interconnected. In the context of the exemplary embodiment, the power semiconductor module 1 has direct voltage load connection elements DC+ and DC- and an alternating voltage load connection element AC, which, as shown by way of example in 3 shown, are electrically conductively connected to the half-bridge circuit 25. During operation of the power semiconductor module 1, a direct voltage U is present between the direct voltage load connection elements DC+ and DC-.

Bei der Erfindung weist das Leistungshalbleitermodul 1 einen in Form eines aufgewickelten Abschnitts 19 des Folienverbunds 5 ausgebildeten ersten Kondensator C1 auf. Die erste und dritte Folie 6 und 8 bilden dabei die Elektroden des ersten Kondensators C1 aus und die zweite Folie 7 bildet das Dielektrikum des Kondensators C1 aus. Der erste Kondensator C1 ist somit bei der Erfindung nicht als diskretes Bauelement realisiert sondern integraler Bestandteil des Folienverbunds 5 und muss somit nicht mehr bei der Herstellung mit dem Folienverbund 5 und/oder mit den Leiterbahnen 3 elektrisch leitend kontaktiert werden. Hierdurch werden der für die Herstellung des Leistungshalbleitermoduls 1 benötigte Aufwand und die Anzahl der elektrischen Bauelemente, die zur Realisierung des Leistungshalbleitermoduls 1 benötigt werden, reduziert, wodurch die Zuverlässigkeit des Leistungshalbleitermoduls 1 deutlich erhöht wird.In the case of the invention, the power semiconductor module 1 has a first capacitor C1 embodied in the form of a wound-up section 19 of the film composite 5 . The first and third foils 6 and 8 form the electrodes of the first capacitor C1 and the second foil 7 forms the dielectric of the capacitor C1. In the invention, the first capacitor C1 is therefore not implemented as a discrete component but as an integral part of the composite film 5 and therefore no longer has to be electrically conductively contacted with the composite film 5 and/or with the conductor tracks 3 during manufacture. As a result, the outlay required for producing the power semiconductor module 1 and the number of electrical components required to implement the power semiconductor module 1 are reduced, as a result of which the reliability of the power semiconductor module 1 is significantly increased.

Der erste Kondensator C1 dient vorzugsweise als Snubberkondensator. Der erste Kondensator C1 weist vorzugsweise eine Kapazität von 0,5µP bis 5gF, insbesondere von 2,2µF, auf. Der erste Kondensator C1 kann jedoch auch als Zwischenkreiskondensator dienen.The first capacitor C1 preferably serves as a snubber capacitor. The first capacitor C1 preferably has a capacitance of 0.5 μP to 5 gF, in particular 2.2 μF. However, the first capacitor C1 can also serve as an intermediate circuit capacitor.

Der aufgewickelte Abschnitt 19 des Folienverbunds 5 ist vorzugsweise in senkrechte Richtung zur Normalenrichtung N der Isolationsschicht 15 neben den Leistungshalbleiterbauelementen T1, T2, D1 und D2 angeordnet. Der aufgewickelte Abschnitt 19 des Folienverbunds 5 ist vorzugsweise mit mindestens einer elektrisch leitenden Leiterbahn 3 und/oder der Isolationsschicht 15 mechanisch, insbesondere stoffschlüssig z.B. mittels einer Kleberverbindung, verbunden. Der aufgewickelte Abschnitt 19 des Folienverbunds 5 ist vorzugsweise um eine parallel zur Isolationsschicht 15 verlaufende virtuelle Achse Z aufgewickelt angeordnet. Der aufgewickelte Abschnitt 19 des Folienverbunds 5 ist vorzugsweise um einen Wickelkörper 22, der z.B. quaderförmig oder zylinderförmig ausgebildet sein kann, herum aufgewickelt angeordnet.The wound-up section 19 of the film composite 5 is preferably arranged in the direction perpendicular to the normal direction N of the insulation layer 15 next to the power semiconductor components T1, T2, D1 and D2. The wound-up section 19 of the film composite 5 is preferably mechanically connected to at least one electrically conductive conductor track 3 and/or the insulating layer 15, in particular materially, e.g. by means of an adhesive connection. The wound-up section 19 of the film composite 5 is preferably arranged wound around a virtual axis Z running parallel to the insulation layer 15 . The wound-up section 19 of the film composite 5 is preferably wound around a winding body 22, which can be cuboidal or cylindrical, for example.

Im Bereich des aufgewickelten Abschnitts 19 des Folienverbunds 5 sind vorzugsweise, wie beispielhaft in 2 dargestellt, erste Randkanten 6' der ersten Folie 6 mittels eines elektrisch leitenden ersten Verbindungselements 16 miteinander elektrisch leitend verbunden und erste Randkanten 8' der dritten Folie 8 mittels eines elektrisch leitenden zweiten Verbindungselements 17 miteinander elektrisch leitend verbunden. Das jeweilige Verbindungselement 16 bzw. 17 kann z.B. in Form einer Metallplatte oder in Form einer aufgebrachten Metallisierung vorliegen. Vorzugsweise sind zu den ersten Randkanten 6' der erste Folie 6 gegenüberliegend angeordnete zweite Randkanten 6" der erste Folie 6 gegenüber den ersten Randkanten 8' der dritten Folie 8 zurückversetzt angeordnet und zu den ersten Randkanten 8' der dritten Folie 8 gegenüberliegend angeordnete zweite Randkanten 8" der dritten Folie 8 gegenüber den ersten Randkanten 6' der ersten Folie 6 zurückversetzt angeordnet.In the area of the wound-up section 19 of the film composite 5 are preferably, as exemplified in 2 shown, first edge edges 6 ′ of the first film 6 are electrically conductively connected to one another by means of an electrically conductive first connecting element 16 and first edge edges 8 ′ of the third film 8 are electrically conductively connected to one another by means of an electrically conductive second connecting element 17 . The respective connecting element 16 or 17 can be present, for example, in the form of a metal plate or in the form of an applied metallization. Second edge edges 6" of the first film 6 arranged opposite the first edge edges 6' of the first film 6 are preferably arranged set back in relation to the first edge edges 8' of the third film 8 and second edge edges 8 arranged opposite the first edge edges 8' of the third film 8 " of the third film 8 is arranged set back relative to the first marginal edges 6' of the first film 6.

Nachfolgend wird das Leistungshalbleiterbauelement T1 als erstes Leistungshalbleiterbauelement T1 und das Leistungshalbleiterbauelement T2 als zweite Leistungshalbleiterbauelements T2 bezeichnet. Wie beispielhaft in 3 dargestellt, ist vorzugsweise ein elektrischer zweiter Laststromanschluss E des ersten Leistungshalbleiterbauelements T1 mit einem elektrischen ersten Laststromanschluss C des zweiten Leistungshalbleiterbauelements T2 elektrisch leitend verbunden, wobei der erste Kondensator C1 elektrisch parallel zum ersten und zweiten Leistungshalbleiterbauelement T1 und T2 geschaltet ist und mit einem elektrischen ersten Laststromanschluss C des ersten Leistungshalbleiterbauelements T1 und mit einem elektrischen zweiten Laststromanschluss E des zweiten Leistungshalbleiterbauelements T2 elektrisch leitend verbunden ist.The power semiconductor component T1 is referred to below as the first power semiconductor component T1 and the power semiconductor component T2 as the second power semiconductor component T2. As exemplified in 3 shown, an electrical second load current connection E of the first power semiconductor component T1 is preferably electrically conductively connected to an electrical first load current connection C of the second power semiconductor component T2, with the first capacitor C1 being electrically connected in parallel with the first and second power semiconductor components T1 and T2 and having an electrical first load current connection C of the first power semiconductor component T1 and having an electrical second load current connection E of the second power semiconductor component T2 is electrically conductively connected.

Das Leistungshalbleitermodul 1 kann, wie beispielhaft in 2 und 3 dargestellt, einen zum ersten Kondensator C1 elektrisch parallel geschalteten zweiten Kondensator C2, der vorzugsweise eine höhere Kapazität als der erste Kondensator C1 aufweist, aufweisen. Der zweite Kondensator C2 dient vorzugsweise als Zwischenkreiskondensator. Der zweite Kondensator C2 weist vorzugsweise eine Kapazität von mindestens 100µP auf. Der zweite Kondensator C2 kann jedoch auch als Snubberkondensator dienen. Gegebenenfalls können sowohl der erste Kondensator C1 als auch der zweite Kondensator C2 gemeinsam als Snubberkondensatoren oder als Zwischenkreiskondensatoren dienen.The power semiconductor module 1 can, as exemplified in 2 and 3 shown, have a second capacitor C2, which is electrically connected in parallel with the first capacitor C1 and preferably has a higher capacitance than the first capacitor C1. The second capacitor C2 preferably serves as an intermediate circuit capacitor. The second capacitor C2 preferably has a capacitance of at least 100 μP. However, the second capacitor C2 can also serve as a snubber capacitor. If necessary, both the first capacitor C1 and the second capacitor C2 can be used together as snubber capacitors or as intermediate circuit capacitors.

Ein erster elektrischer Anschluss C2' des zweiten Kondensators C2 ist vorzugsweise mit der ersten Randkanten 6' der ersten Folie 6 elektrisch leitend kontaktiert und ein zweiter elektrischer Anschluss C2" des zweiten Kondensators C2 ist vorzugsweise mit der ersten Randkanten 8' der dritten Folie 8 elektrisch leitend kontaktiert. Die jeweilige Kontaktierung kann dabei z.B. über eine Lötverbindung erfolgen.A first electrical connection C2' of the second capacitor C2 is preferably in electrically conductive contact with the first edge 6' of the first film 6 and a second electrical connection C2" of the second capacitor C2 is preferably electrically conductive with the first edge 8' of the third film 8 The respective contact can be made, for example, via a soldered connection.

Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn der aufgewickelte Abschnitt des Folienverbunds (5) mit der mindestens einen elektrisch leitenden Leiterbahn und/oder der Isolationsschicht (15) mechanisch verbunden ist, da dann der erste Kondensator (C1) mit dem übrigen Leistungshalbleitermodul mechanisch stabil verbunden ist und an die Isolationsschicht thermisch leitend angekoppelt ist, so dass der erste Kondensator (C1) über die Isolationsschicht (15) gut gekühlt werden kann.It has also proven to be advantageous if the rolled-up section of the film composite (5) is mechanically connected to the at least one electrically conductive conductor track and/or the insulating layer (15), since the first capacitor (C1) is then mechanically stably connected to the rest of the power semiconductor module and is thermally conductively coupled to the insulation layer, so that the first capacitor (C1) can be well cooled via the insulation layer (15).

Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass selbstverständlich Merkmale von verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, sofern sich die Merkmale nicht gegenseitig ausschließen, beliebig miteinander kombiniert werden können.It should be noted at this point that, of course, features of different exemplary embodiments of the invention can be combined with one another as desired, provided the features are not mutually exclusive.

Claims (14)

Leistungshalbleitermodul mit Leistungshalbleiterbauelementen (T1 ,T2,D1 ,D2), die auf mindestens einer elektrisch leitenden Leiterbahn (3) angeordnet sind, mit einer elektrisch nicht leitenden Isolationsschicht (15), auf der die mindestens eine Leiterbahn (3) angeordnet ist, und mit einem Folienverbund (5), wobei der Folienverbund (5) eine elektrisch leitende erste Folie (6), eine elektrisch leitende dritte Folie (8), eine zwischen der ersten und dritten Folie (6,8) angeordnete elektrisch nicht leitende zweite Folie (7) und eine elektrisch nicht leitende vierte Folie (12) aufweist, wobei die dritte Folie (8) zwischen der zweiten und vierten Folie (7,12) angeordnet ist, wobei die Leistungshalbleiterbauelemente (T1,T2,D1,D2) mit dem Folienverbund (5) stoffschlüssig elektrisch leitend kontaktiert sind, wobei das Leistungshalbleitermodul (1) einen in Form eines aufgewickelten Abschnitts (19) des Folienverbunds (5) ausgebildeten ersten Kondensator (C1) als integralen Bestandteil des Folienverbunds (5) aufweist und wobei die erste und die dritte Folie (6, 8) die Elektroden des ersten Kondensators (C1) ausbilden und die zweite Folie (7) das Dielektrikum des ersten Kondensators (C1) ausbildet.Power semiconductor module with power semiconductor components (T1, T2, D1, D2), which are arranged on at least one electrically conductive conductor track (3), with an electrically non-conductive insulation layer (15), on which the at least one conductor track (3) is arranged, and with a film composite (5), wherein the film composite (5) comprises an electrically conductive first film (6), an electrically conductive third film (8), an electrically non-conductive second film (7 ) and an electrically non-conductive fourth film (12), the third film (8) being arranged between the second and fourth film (7, 12), the power semiconductor components (T1, T2, D1, D2) having the film composite ( 5) are electrically conductively contacted in a materially integral manner, the power semiconductor module (1) having a first capacitor (C1) designed as an integral part of the film composite (5) in the form of a wound-up section (19) of the film composite erbunds (5) and wherein the first and the third film (6, 8) form the electrodes of the first capacitor (C1) and the second film (7) forms the dielectric of the first capacitor (C1). Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aufgewickelte Abschnitt (19) des Folienverbunds (5) in senkrechte Richtung zur Normalenrichtung (N) der Isolationsschicht (15) neben den Leistungshalbleiterbauelementen (T1,T2,D1,D2) angeordnet ist.power semiconductor module claim 1 , characterized in that the wound-up section (19) of the composite film (5) is arranged in the direction perpendicular to the normal direction (N) of the insulation layer (15) next to the power semiconductor components (T1, T2, D1, D2). Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aufgewickelte Abschnitt (19) des Folienverbunds (5) um eine parallel zur Isolationsschicht (15) verlaufende virtuelle Achse (Z) aufgewickelt angeordnet ist.Power semiconductor module according to one of the preceding claims, characterized in that the wound-up section (19) of the film composite (5) is wound up around a virtual axis (Z) running parallel to the insulation layer (15). Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aufgewickelte Abschnitt (19) des Folienverbunds (5) um einen Wickelkörper (22) herum aufgewickelt angeordnet ist.Power semiconductor module according to one of the preceding claims, characterized in that the wound-up section (19) of the film composite (5) is arranged wound around a winding body (22). Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer zweiter Laststromanschluss (E) eines ersten Leistungshalbleiterbauelements (T1) des Leistungshalbleitermoduls (1) mit einem elektrischen ersten Laststromanschluss (C) eines zweiten Leistungshalbleiterbauelements (T2) des Leistungshalbleitermoduls (1) elektrisch leitend verbunden ist, wobei der erste Kondensator (C1) elektrisch parallel zum ersten und zweiten Leistungshalbleiterbauelement (T1 ,T2) geschaltet ist und mit einem elektrischen ersten Laststromanschluss (C) des ersten Leistungshalbleiterbauelements (T1) und mit einem elektrischen zweiten Laststromanschluss (E) des zweiten Leistungshalbleiterbauelements (T2) elektrisch leitend verbunden ist.Power semiconductor module according to one of the preceding claims, characterized in that an electrical second load current connection (E) of a first power semiconductor component (T1) of the power semiconductor module (1) is electrically conductive with an electrical first load current connection (C) of a second power semiconductor component (T2) of the power semiconductor module (1). is connected, the first capacitor (C1) being electrically connected in parallel with the first and second power semiconductor component (T1, T2) and with an electrical first load current connection (C) of the first power semiconductor component (T1) and with an electrical second load current connection (E) of the second Power semiconductor component (T2) is electrically conductively connected. Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des aufgewickelten Abschnitts (19) des Folienverbunds (5) erste Randkanten (6') der ersten Folie (6) mittels eines elektrisch leitenden ersten Verbindungselements (16) miteinander elektrisch leitend verbunden sind und erste Randkanten (8') der dritten Folie (8) mittels eines elektrisch leitenden zweiten Verbindungselements (17) miteinander elektrisch leitend verbunden sind.Power semiconductor module according to one of the preceding claims, characterized in that in the region of the wound-up section (19) of the film composite (5) first edge edges (6') of the first film (6) are electrically conductively connected to one another by means of an electrically conductive first connecting element (16). and first marginal edges (8') of the third film (8) are electrically conductively connected to one another by means of an electrically conductive second connecting element (17). Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zu den ersten Randkanten (6') der ersten Folie (6) gegenüberliegend angeordnete zweite Randkanten (6") der ersten Folie (6) gegenüber den ersten Randkanten (8') der dritten Folie (8) zurückversetzt angeordnet sind und dass zu den ersten Randkanten (8') der dritten Folie (8) gegenüberliegend angeordnete zweite Randkanten (8") der dritten Folie (8) gegenüber den ersten Randkanten (6') der ersten Folie (6) zurückversetzt angeordnet sind.power semiconductor module claim 6 , characterized in that second edge edges (6") of the first film (6) arranged opposite to the first edge edges (6') of the first film (6) are set back with respect to the first edge edges (8') of the third film (8). and that the second edges (8") of the third film (8) opposite the first edges (8') of the third film (8) are set back from the first edges (6') of the first film (6). Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kondensator (C1) als Snubberkondensator dient.Power semiconductor module according to one of the preceding claims, characterized in that the first capacitor (C1) serves as a snubber capacitor. Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungshalbleitermodul (1) einen zum ersten Kondensator (C1) elektrisch parallel geschalteten zweiten Kondensator (C2) aufweist.Power semiconductor module according to one of the preceding claims, characterized in that the power semiconductor module (1) has a second capacitor (C2) electrically connected in parallel with the first capacitor (C1). Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 9 soweit dieser auf Anspruch 7 oder 8 zurückbezogen ist, wobei ein erster elektrischer Anschluss (C2') des zweiten Kondensators (C2) mit der ersten Randkanten (6') der ersten Folie (6) elektrisch leitend kontaktiert ist und ein zweiter elektrischer Anschluss (C2") des zweiten Kondensators (C2) mit der ersten Randkanten (8') der dritten Folie (8) elektrisch leitend kontaktiert ist.power semiconductor module claim 9 as far as this one claim 7 or 8th is withdrawn, with a first electrical connection (C2') of the second capacitor (C2) making electrically conductive contact with the first edge (6') of the first film (6) and a second electrical connection (C2") of the second capacitor (C2 ) is electrically conductively contacted with the first edge (8') of the third film (8). Leistungshalbleitermodul nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kondensator (C2) als Zwischenkreiskondensator dient.Power semiconductor module according to one of claims 9 or 10 , characterized in that the second capacitor (C2) serves as an intermediate circuit capacitor. Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungshalbleitermodul (1) eine Grundplatte (9) aufweist, wobei die Isolationsschicht (15) zwischen der mindestens einen elektrisch leitenden Leiterbahn (3) und der Grundplatte (9) angeordnet ist.Power semiconductor module according to one of the preceding claims, characterized in that the power semiconductor module (1) has a base plate (9), the insulating layer (15) being arranged between the at least one electrically conductive conductor track (3) and the base plate (9). Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (9) integraler Bestandteil eines Kühlkörpers (11) ist, wobei der Kühlkörper (11) von der Grundplatte (9) ausgehende Erhebungen (10) aufweist.power semiconductor module claim 12 , characterized in that the base plate (9) is an integral part of a heat sink (11), wherein the heat sink (11) from the base plate (9) emanating elevations (10). Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (10) als Kühlfinnen oder Kühlpins ausgebildet sind.power semiconductor module Claim 13 , characterized in that the elevations (10) are designed as cooling fins or cooling pins.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2023545030A (en) * 2020-10-05 2023-10-26 ヴァレオ、イーオートモーティブ、ジャーマニー、ゲーエムベーハー Electrical system with electrical power module and DC link capacitor, and method for manufacturing such an electrical system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10310210B4 (en) 2003-03-08 2006-01-26 Pierburg Gmbh Electromagnetic actuator
EP1861878B1 (en) 2005-03-23 2010-08-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power semiconductor module
DE102012202765B3 (en) 2012-02-23 2013-04-18 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Semiconductor module

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10310210B4 (en) 2003-03-08 2006-01-26 Pierburg Gmbh Electromagnetic actuator
EP1861878B1 (en) 2005-03-23 2010-08-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power semiconductor module
DE102012202765B3 (en) 2012-02-23 2013-04-18 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Semiconductor module

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