DE102019206823A1 - Process for the formation of a high-voltage power module family - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Ausbildung einer Hochvoltleistungsmodulfamilie (1) mit mindestens zwei Varianten von Hochvoltleistungsmodulen (1A) mit unterschiedlicher Stromtragfähigkeit bei identischem geometrischen Aufbau und identischen äußeren Abmessungen, sowie eine korrespondierende Hochvoltleistungsmodulfamilie (1), welche mindestens zwei Varianten von Hochvoltleistungsmodulen (1A) mit unterschiedlicher Stromtragfähigkeit umfasst. Hierbei wird eine Skalierung der Hochvoltleistungsmodule (1A) zur Anpassung an eine umzusetzende Stromtragfähigkeit durch eine Skalierung der Chipgrößen der Halbleiterbauteile (3A, 5A) bei identischer Chiptechnologie und identischer Anschluss- und Verbindungstechnologie vorgenommen, wobei jeweils mindestens ein Halbleiterbauteil (3A, 5A), mindestens eine Kollektorleiterbahn (11LA, 11HA) und mindestens eine Emitterleiterbahn (9LA, 9HA) bereitgestellt werden, wobei an der mindestens einen Emitterleiterbahn (9LA, 9HA) Positionierungsmittel (9.1LA, 9.1HA) ausgebildet sind, welche das mindestens eine Halbleiterbauteil (3A, 5A) während eines Lötvorgangs in seiner Position halten, wobei die mindestens eine Emitterleiterbahn (9LA, 9HA) der mindestens zwei Varianten von Hochvoltleistungsmodulen (1A) jeweils so ausgelegt wird, dass die geometrische Größe der Positionierungsmittel (9.1LA, 9.1HA) proportional zur Chipgröße der Halbleiterbauteile (3A, 5A) skaliert, während die Außenkontur der mindestens einen Emitterleiterbahn (9LA, 9HA) identisch ist, und wobei das mindestens eine Halbleiterbauteil (3A, 5A) über korrespondierende Lötverbindungen stoffschlüssig mit der mindestens einen Kollektorleiterbahn (11LA, 11HA) und der mindestens einen Emitterleiterbahn (9LA, 9HA) elektrisch leitend verbunden wird.Process for the formation of a high-voltage power module family (1) with at least two variants of high-voltage power modules (1A) with different current-carrying capacities with an identical geometric structure and identical external dimensions, as well as a corresponding high-voltage power module family (1) which comprises at least two variants of high-voltage power modules (1A) with different current-carrying capacities . Here, the high-voltage power modules (1A) are scaled to adapt to a current carrying capacity to be implemented by scaling the chip sizes of the semiconductor components (3A, 5A) with identical chip technology and identical connection and connection technology, with at least one semiconductor component (3A, 5A), at least a collector conductor track (11LA, 11HA) and at least one emitter conductor track (9LA, 9HA) are provided, positioning means (9.1LA, 9.1HA) being formed on the at least one emitter conductor track (9LA, 9HA), which position the at least one semiconductor component (3A, 5A ) hold in its position during a soldering process, the at least one emitter conductor track (9LA, 9HA) of the at least two variants of high-voltage power modules (1A) being designed so that the geometric size of the positioning means (9.1LA, 9.1HA) is proportional to the chip size of the Semiconductor components (3A, 5A) scaled, while the outer contour of the min At least one emitter conductor (9LA, 9HA) is identical, and the at least one semiconductor component (3A, 5A) is connected in an electrically conductive manner to the at least one collector conductor (11LA, 11HA) and the at least one emitter conductor (9LA, 9HA) via corresponding soldered connections .
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbildung einer Hochvoltleistungsmodulfamilie mit mindestens zwei Varianten von Hochvoltleistungsmodulen mit unterschiedlicher Stromtragfähigkeit. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine korrespondierende Hochvoltleistungsmodulfamilie, welche mindestens zwei Varianten von Hochvoltleistungsmodulen mit unterschiedlicher Stromtragfähigkeit umfasst.The invention relates to a method for forming a high-voltage power module family with at least two variants of high-voltage power modules with different current carrying capacities. The present invention also relates to a corresponding high-voltage power module family which comprises at least two variants of high-voltage power modules with different current-carrying capacities.
Die Leistungselektronik für Hybrid-Elektrofahrzeuge bzw. Elektrofahrzeuge samt zugehöriger Hochvoltleistungsmodule sind zunehmend hohen Bauraumforderungen unterworfen, folglich werden die Hochvoltleistungsmodule samt elektrischen Zuleitungen kleiner konstruiert. Gleichzeitig steigt die Stromdichte auf Grund gestiegener Leistungsanforderungen an. Kleinere Zuleitungen und höhere Ströme haben allerdings höhere elektrische Verluste (ohmsch als auch frequenzbehaftet) zur Folge. Daher sind bauraumoptimierte Halbleiterleistungsmodul in der Regel mechanisch in Längsrichtung aufgebaut, dies führt jedoch dazu, dass die elektrischen Eigenschafften stark asymmetrisch sind. Im Bereich der Hochvoltleistungsmodule werden Packages üblicherweise applikationsspezifisch entwickelt. Grund hierfür ist, dass sich die Anforderungsprofile sehr stark unterscheiden, und die darzustellenden Leistungen in einem weiten Leistungsbereich variieren. Je nach Applikation werden daher Packages mit unterschiedlichen Anschluss- und Verbindungstechnologiekonzepten industrialisiert.The power electronics for hybrid electric vehicles or electric vehicles including the associated high-voltage power modules are increasingly subject to high installation space requirements, and consequently the high-voltage power modules, including the electrical supply lines, are designed to be smaller. At the same time, the current density increases due to increased power requirements. However, smaller supply lines and higher currents result in higher electrical losses (ohmic as well as frequency-prone). Therefore, space-optimized semiconductor power modules are usually built mechanically in the longitudinal direction, but this means that the electrical properties are highly asymmetrical. In the area of high-voltage power modules, packages are usually developed specifically for the application. The reason for this is that the requirement profiles differ greatly and the services to be presented vary in a wide range of services. Depending on the application, packages are therefore industrialized with different connection and connection technology concepts.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das Verfahren zur Ausbildung einer Hochvoltleistungsmodulfamilie mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie die korrespondierende Hochvoltleistungsmodulfamilie, welche mindestens zwei Varianten von Hochvoltleistungsmodulen mit unterschiedlicher Stromtragfähigkeit umfasst, haben jeweils den Vorteil, dass eine Skalierung der Leistungsfähigkeit der einzelnen Varianten von Hochvoltleistungsmodulen innerhalb eines definierten Packages erlaubt wird. Dabei sind alle Schnittstellen nach außen identisch. Das bedeutet, dass externe Leistungskontakte, externe Steuerkontakte, Kühlkonzept sowie erforderlicher Bauraum für die einzelnen Varianten von Hochvoltleistungsmodulen identisch ausgeführt sind. Für den Kunden ergibt sich hierdurch der Vorteil, dass mit einmaligem Applikationsaufwand unterschiedliche Leistungsklassen in einem identischen Modul-Design abgedeckt werden können. Für den Hersteller ergibt sich der Vorteil geringerer Materialkosten durch Verwendung von Gleichteilen. Vorhandene Fertigungskapazitäten können effizienter genutzt werden, da durch die Verwendung von Gleichteilen der Rüstaufwand sinkt. Auch die Linienauslastung steigt, da schwankende Abrufe der unterschiedlichen Varianten sich gegenseitig ausgleichen können. Zudem kann auf Grund der Ähnlichkeit der Varianten innerhalb der Familie durch eine Lebensdauererprobung die gesamte Modulfamilie freigegeben werden. Ermöglicht wird dies durch den gleichartigen geometrischen Aufbau und die Verwendung identischer Anschluss- und Verbindungstechnologie und Halbleitertechnologie.The method for forming a high-voltage power module family with the features of independent claim 1 and the corresponding high-voltage power module family, which includes at least two variants of high-voltage power modules with different current carrying capacities, each have the advantage that the performance of the individual variants of high-voltage power modules can be scaled within a defined package . All external interfaces are identical. This means that external power contacts, external control contacts, cooling concept and the required installation space for the individual variants of high-voltage power modules are identical. For the customer, this has the advantage that, with a one-time application effort, different performance classes can be covered in an identical module design. For the manufacturer there is the advantage of lower material costs through the use of identical parts. Existing production capacities can be used more efficiently, since the use of identical parts reduces the set-up effort. The line utilization also increases, as fluctuating calls from the different variants can compensate each other. In addition, due to the similarity of the variants within the family, the entire family of modules can be approved through a service life test. This is made possible by the similar geometrical structure and the use of identical connection and connection technology and semiconductor technology.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Verfahren zur Ausbildung einer Hochvoltleistungsmodulfamilie mit mindestens zwei Varianten von Hochvoltleistungsmodulen mit unterschiedlicher Stromtragfähigkeit bei identischem geometrischen Aufbau und identischen äußeren Abmessungen zur Verfügung. Hierbei wird eine Skalierung der Hochvoltleistungsmodule zur Anpassung an eine umzusetzende Stromtragfähigkeit durch eine Skalierung der Chipgrößen der Halbleiterbauteile bei identischer Chiptechnologie und identischer Anschluss- und Verbindungstechnologie vorgenommen, wobei jeweils mindestens ein Halbleiterbauteil, mindestens eine Kollektorleiterbahn und mindestens eine Emitterleiterbahn bereitgestellt werden. An der mindestens einen Emitterleiterbahn sind Positionierungsmittel ausgebildet, welche das mindestens eine Halbleiterbauteil während eines Lötvorgangs in seiner Position halten, wobei die mindestens eine Emitterleiterbahn der mindestens zwei Varianten von Hochvoltleistungsmodulen jeweils so ausgelegt wird, dass die geometrische Größe der Positionierungsmittel proportional zur Chipgröße der Halbleiterbauteile skaliert, während die Außenkontur der mindestens einen Emitterleiterbahn identisch ist. Das mindestens eine Halbleiterbauteil wird über korrespondierende Lötverbindungen stoffschlüssig mit der mindestens einen Kollektorleiterbahn und der mindestens einen Emitterleiterbahn elektrisch leitend verbunden.Embodiments of the present invention provide a method for forming a high-voltage power module family with at least two variants of high-voltage power modules with different current carrying capacities with an identical geometric structure and identical external dimensions. Here, the high-voltage power modules are scaled to adapt to a current-carrying capacity to be implemented by scaling the chip sizes of the semiconductor components with identical chip technology and identical connection and connection technology, with at least one semiconductor component, at least one collector conductor track and at least one emitter conductor track being provided in each case. Positioning means are formed on the at least one emitter conductor track that hold the at least one semiconductor component in its position during a soldering process, the at least one emitter conductor track of the at least two variants of high-voltage power modules being designed in such a way that the geometric size of the positioning means scales proportionally to the chip size of the semiconductor components , while the outer contour of the at least one emitter conductor track is identical. The at least one semiconductor component is connected to the at least one collector conductor track and the at least one emitter conductor track in an electrically conductive manner by means of corresponding soldered connections.
Zudem wird eine Hochvoltleistungsmodulfamilie vorgeschlagen, welche mindestens zwei Varianten von Hochvoltleistungsmodulen mit unterschiedlicher Stromtragfähigkeit bei identischem geometrischen Aufbau und identischen äußeren Abmessungen umfasst.In addition, a high-voltage power module family is proposed which includes at least two variants of high-voltage power modules with different current carrying capacities with an identical geometric structure and identical external dimensions.
Der geometrische Aufbau der einzelnen Varianten der Hochvoltleistungsmodule sind ist so gestaltet, dass die Halbleiterbauteile symmetrisch angesteuert werden. Die Skalierung der Performance erfolgt durch Skalierung der Chipgröße der Halbleiterbauteile bei identischer Chip-Technologie. Die mindestens eine Emitterleiterbahn ist hierbei so ausgelegt, dass die Größe ihrer Positionierungsmittel proportional zur Chipgröße der Halbleiterbauteile skaliert, während ihre Außenkontur identisch ist. Die Position bzw. Anordnung der Halbleiterbauteile in den einzelnen Varianten der Hochvoltleistungsmodulen bleibt unverändert. Hierdurch kommt es zu keiner bzw. nur zu einer marginalen Änderung der Bondgeometrie. Die Belegung der externen Steuerkontakte und Leistungskontakte bleibt unverändert. Alle anderen Komponenten sind über alle Varianten Hochvoltleistungsmodule hinweg Gleichteile.The geometric structure of the individual variants of the high-voltage power modules is designed so that the semiconductor components are controlled symmetrically. The performance is scaled by scaling the chip size of the semiconductor components with identical chip technology. The at least one emitter conductor track is designed in such a way that the size of its positioning means is scaled proportionally to the chip size of the semiconductor components, while its outer contour is identical. The position or arrangement of the semiconductor components in the individual variants of the high-voltage power modules remains unchanged. This does not result in any or only to a marginal change in the bond geometry. The assignment of the external control contacts and power contacts remains unchanged. All other components are identical parts across all versions of high-voltage power modules.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Verfahrens zur Ausbildung einer Hochvoltleistungsmodulfamilie und der im unabhängigen Patentanspruch 10 angegebenen korrespondierende Hochvoltleistungsmodulfamilie möglich.The measures and developments listed in the dependent claims make it possible to improve the method specified in independent claim 1 for forming a high-voltage power module family and the corresponding high-voltage power module family specified in independent claim 10.
Besonders vorteilhaft ist, dass die korrespondierenden stoffschlüssigen Lötverbindungen des mindestens einen Hochvoltbauteils mit der mindestens einen Kollektorleiterbahn und der mindestens einen Emitterleiterbahn in einem gemeinsamen Reflow-Lötprozess ausgebildet werden können. Da die äußeren Abmessungen der einzelnen Varianten der Hochvoltleistungsmodule identisch sind, kann für alle Hochvoltleistungsmodule der gleiche Reflow-Lötofen verwendet werden.It is particularly advantageous that the corresponding materially bonded soldered connections of the at least one high-voltage component with the at least one collector conductor track and the at least one emitter conductor track can be formed in a common reflow soldering process. Since the external dimensions of the individual variants of the high-voltage power modules are identical, the same reflow soldering oven can be used for all high-voltage power modules.
In vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann die geometrische Größe der Positionierungsmittel an Abmessungen einer korrespondierenden Anschlussoberfläche des mindestens einen Halbleiterbauteils angepasst werden. Die Positionierungsmittel können vorzugsweise als Prägung in die mindestens eine Emitterleiterbahn eingebracht werden. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Realisierung der unterschiedlichen Emitterleiterbahnen mit identischen äußeren Abmessungen.In an advantageous embodiment of the method, the geometric size of the positioning means can be adapted to the dimensions of a corresponding connection surface of the at least one semiconductor component. The positioning means can preferably be introduced as an embossing into the at least one emitter conductor track. This enables simple and inexpensive implementation of the different emitter conductor tracks with identical external dimensions.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens können Menge und geometrische Größe von Lotpasten, welche zur Ausbildung der Lötverbindungen auf die mindestens eine Kollektorleiterbahn und die mindestens eine Emitterleiterbahn aufgedruckt werden, an Abmessungen von korrespondierenden Anschlussoberflächen des mindestens einen Halbleiterbauteils angepasst werden.In a further advantageous embodiment of the method, the quantity and geometric size of solder pastes, which are printed onto the at least one collector conductor track and the at least one emitter conductor track to form the soldered connections, can be adapted to the dimensions of corresponding connection surfaces of the at least one semiconductor component.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens können Form und geometrische Größe von externen Leistungskontakten und externen Steuerkontakten bei allen Varianten der Hochvoltleitungsmodule identisch ausgeführt werden. Zudem können die externen Leistungskontakte und die externen Steuerkontakte bei allen Varianten der Hochvoltleistungsmodule an identischen Positionen angeordnet werden. Des Weiteren kann mindestens eine elektrische Verbindung zwischen einem der externen Steuerkontakte und einem korrespondierenden Anschluss des mindestens einen Halbleiterbauteils oder zwischen einem der externen Steuerkontakte und der mindestens einen Emitterleiterbahn oder der mindestens einen Kollektorleiterbahn bei allen Varianten der Hochvoltleistungsmodule identisch ausgeführt werden. Die mindestens eine elektrische Verbindung wird vorzugsweise als Bondverbindung ausgeführt.In a further advantageous embodiment of the method, the shape and geometric size of external power contacts and external control contacts can be made identical for all variants of the high-voltage line modules. In addition, the external power contacts and the external control contacts can be arranged in identical positions for all versions of the high-voltage power modules. Furthermore, at least one electrical connection between one of the external control contacts and a corresponding connection of the at least one semiconductor component or between one of the external control contacts and the at least one emitter conductor track or the at least one collector conductor track can be made identically in all variants of the high-voltage power modules. The at least one electrical connection is preferably designed as a bond connection.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens können Form und Größe einer Ummoldung bei allen Varianten der Hochvoltleistungsmodule identisch ausgeführt werden. Dadurch können für die einzelnen Varianten der Hochvoltleistungsmodule das identische Moldwerkzeug verwendet werden.In a further advantageous embodiment of the method, the shape and size of a sheathing can be made identical for all variants of the high-voltage power modules. This means that the same molding tool can be used for the individual variants of the high-voltage power modules.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Hochvoltleistungsmodulfamilie können die mindestens zwei Varianten von Hochvoltleistungsmodulen jeweils einen ersten Leistungstransistor und einen zweiten Leistungstransistor umfassen, welche parallel zwischen einer ersten Kollektorleiterbahn und einer ersten Emitterleiterbahn angeordnet sind, wobei jeweils eine erste Anschlussoberfläche der Leistungstransistoren mit der ersten Kollektorleiterbahn und jeweils eine zweite Anschlussoberfläche der Leistungstransistoren mit der ersten Emitterleiterbahn elektrisch leitend verbunden ist, so dass sich ein zwischen der ersten Kollektorleiterbahn und der ersten Emitterleiterbahn fließender Strom auf die beiden Leistungstransistoren aufteilt, wenn die Leistungstransistoren jeweils über eine angelegte Steuerspannung leitend geschaltet sind. Hierbei kann ein erster externer Leistungskontakt direkt an einem ersten Kontaktbereich mit der ersten Kollektorleiterbahn kontaktiert werden, wobei ein zweiter externer Leistungskontakt über ein erstes Verbindungselement an einem zweiten Kontaktbereich mit der ersten Emitterleiterbahn kontaktiert werden kann. Vorzugsweise ist der zweite Kontaktbereich mechanisch unsymmetrisch zwischen den mit der ersten Emitterleiterbahn verbundenen Leistungstransistoren so positioniert, dass sich eine elektrische Symmetrie mit gleichen wirksamen Steuerspannungen an den beiden Leistungstransistoren ergibt. Über eine solche spezielle Leitungsführung können die effektiv wirksamen Induktivitäten und ohmschen Widerstände der beiden parallel zwischen der ersten Kollektorleiterbahn und der ersten Emitterleiterbahn angeordneten Leistungstransistoren aneinander angepasst werden. Dies führt zu symmetrischen Steuerspannungen an den beiden parallelen Leistungstransistoren und zum gleichmäßigen Einschalten bzw. Ausschalten, sodass während des Normalbetriebs und im Kurzschlussfall der Energieeintrag über die beiden parallelen Leistungstransistoren gleich verteilt wird. Im Normalbetrieb kann so eine ideale Chipfläche für beide Leistungstransistoren bestimmt werden. Im Kurzschlussfall ergibt sich durch die gleiche Aufteilung der Ströme die maximale Ausreizung der thermischen Zerstörgrenze der beiden Leistungstransistoren. Zudem kann durch die elektrische Symmetrie mit gleichen wirksamen Steuerspannungen an den beiden Leistungstransistoren der Abstand zwischen den beiden parallelen Leistungstransistoren erhöht werden, wodurch eine bessere Kühlanbindung ermöglicht wird.In an advantageous embodiment of the high-voltage power module family, the at least two variants of high-voltage power modules can each comprise a first power transistor and a second power transistor, which are arranged in parallel between a first collector conductor track and a first emitter conductor track, with a first connection surface of the power transistors in each case with the first collector conductor track and a second each Connection surface of the power transistors is electrically conductively connected to the first emitter conductor, so that a current flowing between the first collector conductor and the first emitter conductor is divided between the two power transistors when the power transistors are each switched on via an applied control voltage. In this case, a first external power contact can be contacted directly at a first contact area with the first collector conductor track, wherein a second external power contact can be contacted with the first emitter conductor track via a first connecting element at a second contact area. The second contact area is preferably positioned mechanically asymmetrically between the power transistors connected to the first emitter conductor track in such a way that electrical symmetry results with the same effective control voltages at the two power transistors. The effectively effective inductances and ohmic resistances of the two power transistors arranged in parallel between the first collector conductor track and the first emitter conductor track can be adapted to one another via such a special line routing. This leads to symmetrical control voltages at the two parallel power transistors and to even switching on and off, so that the energy input over the two parallel power transistors is evenly distributed during normal operation and in the event of a short circuit. In this way, an ideal chip area can be determined for both power transistors during normal operation. In the event of a short circuit, the equal distribution of the currents results in the maximum exploitation of the thermal destruction limit of the two power transistors. In addition, due to the electrical symmetry, the same effective control voltages can be applied to the two power transistors Distance between the two parallel power transistors can be increased, which enables a better cooling connection.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Hochvoltleistungsmodulfamilie können ein dritter Leistungstransistor und ein vierter Leistungstransistor parallel zwischen einer zweiten Kollektorleiterbahn und einer zweiten Emitterleiterbahn angeordnet werden, wobei jeweils eine erste Anschlussoberfläche der Leistungstransistoren mit der zweiten Kollektorleiterbahn und jeweils eine zweite Anschlussoberfläche der Leistungstransistoren mit der zweiten Emitterleiterbahn elektrisch leitend verbunden werden kann, so dass sich ein zwischen der zweiten Kollektorleiterbahn und der zweiten Emitterleiterbahn fließender Strom auf die beiden Leistungstransistoren aufteilt, wenn die Leistungstransistoren jeweils über eine angelegte Steuerspannung leitend geschaltet sind. Hierbei kann ein dritter externer Leistungskontakt direkt an einem dritten Kontaktbereich mit der zweiten Kollektorleiterbahn kontaktiert werden, und die zweite Emitterleiterbahn kann über ein zweites Verbindungselement an einem vierten Kontaktbereich mit der ersten Kollektorleiterbahn kontaktiert werden. Vorzugsweise kann der vierte Kontaktbereich bezogen auf den Abstand zwischen dem dritten Leistungstransistor und dem parallelgeschalteten vierten Leistungstransistor mechanisch und elektrisch symmetrisch zwischen den beiden Leistungstransistoren positioniert werden. Dies führt zu symmetrischen Steuerspannungen an den beiden parallelen Leistungstransistoren und zum gleichmäßigen Einschalten bzw. Ausschalten, sodass während des Normalbetriebs und im Kurzschlussfall der Energieeintrag über die beiden parallelen Leistungstransistoren gleich verteilt wird.In a further advantageous embodiment of the high-voltage power module family, a third power transistor and a fourth power transistor can be arranged in parallel between a second collector conductor track and a second emitter conductor track, a first connection surface of the power transistors being electrically conductive with the second collector conductor track and a second connection surface of the power transistors being electrically conductive with the second emitter conductor track can be connected, so that a current flowing between the second collector conductor track and the second emitter conductor track is divided between the two power transistors when the power transistors are each switched on via an applied control voltage. Here, a third external power contact can be contacted directly at a third contact area with the second collector conductor track, and the second emitter conductor track can be contacted with the first collector conductor track via a second connection element at a fourth contact area. The fourth contact area can preferably be positioned mechanically and electrically symmetrically between the two power transistors in relation to the distance between the third power transistor and the fourth power transistor connected in parallel. This leads to symmetrical control voltages at the two parallel power transistors and to even switching on and off, so that the energy input over the two parallel power transistors is evenly distributed during normal operation and in the event of a short circuit.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Hochvoltleistungsmodulfamilie können der erste Leistungstransistor und der parallelgeschaltete zweite Leistungstransistor einen Low-Side-Pfad zwischen dem zweiten externen Leistungskontakt und dem ersten externen Leistungskontakt ausbilden, und der dritte Leistungstransistor und der parallelgeschaltete vierte Leistungstransistor können einen High-Side-Pfad zwischen dem dritten externen Leistungskontakt und dem ersten externen Leistungskontakt ausbilden. Des Weiteren kann eine erste Freilaufdiode parallel zum ersten Leistungstransistor und zum zweiten Leistungstransistor zwischen der ersten Kollektorleiterbahn und der ersten Emitterleiterbahn angeordnet werden. Eine zweite Freilaufdiode kann parallel zum dritten Leistungstransistor und zum vierten Leistungstransistor zwischen der zweiten Kollektorleiterbahn und der zweiten Emitterleiterbahn angeordnet werden. Dadurch kann das Halbleiterleistungsmodul als B2-Brücke eingesetzt werden, wobei dann am ersten externen Leistungskontakt ein Wechselspannungspotential anliegt, am zweiten externen Leistungskontakt ein erstes Gleichspannungspotential anliegt, und am dritten externen Leistungskontakt ein zweites Gleichspannungspotential anliegt. Hierbei weisen die B2-Brücken unabhängig von der umgesetzten Stromtragfähigkeit die gleichen äußeren Abmessungen auf. Auch B6-Brücken, welche aus drei solchen B2-Brücken aufgebaut wird, weisen unabhängig von der umgesetzten Stromtragfähigkeit die gleichen äußeren Abmessungen auf die gleichen äußeren Abmessungen auf. Die Leistungstransistoren können beispielsweise als IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor), usw. ausgeführt werden.In a further advantageous embodiment of the high-voltage power module family, the first power transistor and the second power transistor connected in parallel can form a low-side path between the second external power contact and the first external power contact, and the third power transistor and the fourth power transistor connected in parallel can form a high-side path between form the third external power contact and the first external power contact. Furthermore, a first freewheeling diode can be arranged in parallel to the first power transistor and to the second power transistor between the first collector conductor track and the first emitter conductor track. A second freewheeling diode can be arranged in parallel with the third power transistor and the fourth power transistor between the second collector conductor track and the second emitter conductor track. As a result, the semiconductor power module can be used as a B2 bridge, an AC voltage potential then being applied to the first external power contact, a first DC voltage potential being applied to the second external power contact, and a second DC voltage potential being applied to the third external power contact. The B2 bridges have the same external dimensions regardless of the current carrying capacity. B6 bridges, which are made up of three such B2 bridges, also have the same external dimensions and the same external dimensions regardless of the current carrying capacity. The power transistors can be implemented as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors, metal-oxide-semiconductor field-effect transistors), etc.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the following description. In the drawing, the same reference symbols designate components or elements that perform the same or analogous functions.
FigurenlisteFigure list
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1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ausbildung einer Hochvoltleistungsmodulfamilie.1 shows a schematic flow diagram of an exemplary embodiment of a method according to the invention for forming a high-voltage power module family. -
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer ersten Variante eines Hochvoltleistungsmoduls einer erfindungsgemäßen Hochvoltleistungsmodulfamilie.2 shows a schematic representation of an embodiment of a first variant of a high-voltage power module of a high-voltage power module family according to the invention. -
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer zweiten Variante eines Hochvoltleistungsmoduls der erfindungsgemäßen Hochvoltleistungsmodulfamilie.3 shows a schematic representation of an embodiment of a second variant of a high-voltage power module of the high-voltage power module family according to the invention.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Wie aus
Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden die korrespondierenden stoffschlüssigen Lötverbindungen des mindestens einen Halbleiterbauteils
Wie aus
Wie aus
Wie aus
Wie aus
Wie durch einen Vergleich der
Wie aus
Wie aus
Zur Ausbildung der korrespondierenden stoffschlüssigen Lötverbindungen des mindestens einen Halbleiterbauteils
Wie aus
Wie aus
Wie aus
Des Weiteren sind Form und Größe einer nicht dargestellten Ummoldung bei allen Varianten der Hochvoltleistungsmodule
Claims (14)
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