DE102021123308A1 - Semiconductor module with at least one first semiconductor element and a second semiconductor element connected in series with the first semiconductor element, electrical full bridge, power factor correction circuit and resonant converter - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Halbleitermodul (22a, 22b) mit zumindest einem ersten Halbleiterelement (24) und einem zweiten Halbleiterelement (26), welche gemeinsam auf einer Oberseite (20) einer Leiterplatte (18) angeordnet sind und bei welchem auf einer Unterseite (30) der Leiterplatte (18) zumindest ein Zwischenkreiskondensator (32) angeordnet ist, wobei die Leiterplatte (18) eine erste Zwischenschicht (38) und eine zweite Zwischenschicht (42) aufweist, wobei in der ersten Zwischenschicht (38) eine erste flächig ausgebildete metallische Struktur (44) ausgebildet ist, welche mit Flächen des ersten Halbleiterelements (24) und des zweiten Halbleiterelements (26) korrespondiert, wobei in der zweiten Zwischenschicht (42) eine zweite flächig ausgebildete metallische Struktur (46) ausgebildet ist, welche mit der Fläche der ersten metallisch Struktur (44) korrespondiert, und wobei die erste metallische Struktur (44) und die zweite metallische Struktur (46) an jeweiligen Enden (48) miteinander elektrisch kontaktiert sind. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Vollbrücke (16a, 16b), eine Leistungskorrekturfaktorschaltung (14) sowie einen Resonanzwandler (12).The invention relates to a semiconductor module (22a, 22b) with at least a first semiconductor element (24) and a second semiconductor element (26), which are arranged together on an upper side (20) of a circuit board (18) and in which on an underside (30) at least one intermediate circuit capacitor (32) is arranged on the printed circuit board (18), the printed circuit board (18) having a first intermediate layer (38) and a second intermediate layer (42), a first metallic structure ( 44) is formed, which corresponds to surfaces of the first semiconductor element (24) and the second semiconductor element (26), wherein a second planar metallic structure (46) is formed in the second intermediate layer (42), which is metallic to the surface of the first Structure (44) corresponds, and wherein the first metallic structure (44) and the second metallic structure (46) at respective ends (48) with each other are electrically contacted. The invention also relates to an electrical full bridge (16a, 16b), a power correction factor circuit (14) and a resonant converter (12).
Description
Die Erfindung betrifft ein Halbleitermodul mit zumindest einem ersten Halbleiterelement und einem seriell zum ersten Halbleiterelement verschalteten zweiten Halbleiterelement gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Vollbrücke, eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung sowie einen Resonanzwandler.The invention relates to a semiconductor module having at least a first semiconductor element and a second semiconductor element connected in series with the first semiconductor element. The invention also relates to an electrical full bridge, a power factor correction circuit and a resonant converter.
Leistungselektronische Halbbrücken, welche vorliegend auch als Halbleitermodul bezeichnet werden, sind aus mindestens einem aktiv schaltenden Element, beispielsweise einem Diode-Transistor oder einem Transistor-Transistor, ausgebildet und erzeugen im Moment des Umschaltvorgangs zwischen den beiden Potentialen eine Spannungsänderung am mittleren Schaltknoten. Deren Geschwindigkeit wird dabei maßgeblich von der eingesetzten Transistortechnologie sowie effektiver Gateansteuerungsimpedanzen bestimmt. Diese Schalttransiente am Schaltknoten führen in den beteiligten Leitkanälen und Ausgangskapazitäten der Transistoren sowie in extern verorteten Zwischenkreiskondensatoren zu Stromänderungen, die wiederum in allen induktiven Parasitärbehaftungen beteiligter Kommutierungspfade, insbesondere sogenannter Lastkommutierungskreis, nach dem Induktionsgesetz zu Spannungsüberhöhungen, insbesondere zu periodischen Schwingungen, führen. Geometrisch ausgedehnte Kommutierungskreise sind, insbesondere in derzeit industrialisierbaren diskret verorteten PCB-Aufbauten, unvermeidbar. Als unerwünschter Nebeneffekt sind sie jedoch zu minimieren.Electronic power half bridges, which are also referred to here as semiconductor modules, are formed from at least one actively switching element, for example a diode transistor or a transistor transistor, and generate a voltage change at the middle switching node at the moment of the switching process between the two potentials. Their speed is largely determined by the transistor technology used and effective gate drive impedances. These switching transients at the switching node lead to current changes in the involved control channels and output capacitances of the transistors as well as in externally located intermediate circuit capacitors, which in turn lead to voltage increases, in particular to periodic oscillations, in all inductive parasitic effects of commutation paths involved, in particular the so-called load commutation circuit, according to the law of induction. Geometrically extensive commutation circuits are unavoidable, especially in currently industrializable, discretely located PCB structures. As an undesirable side effect, however, they must be minimized.
Die
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Halbleitermodul, eine elektrische Vollbrücke, eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung sowie einen Resonanzwandler zu schaffen, mittels welchen ein verbesserter Schaltvorgang realisiert werden kann.The object of the present invention is to create a semiconductor module, an electrical full bridge, a power factor correction circuit and a resonant converter, by means of which an improved switching process can be implemented.
Diese Aufgabe wird durch ein Halbleitermodul, eine elektrische Vollbrücke, eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung sowie einen Resonanzwandler gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a semiconductor module, an electrical full bridge, a power factor correction circuit and a resonant converter according to the independent patent claims. Advantageous embodiments are specified in the dependent claims.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Halbleitermodul mit zumindest einem ersten Halbleiterelement und einem seriell zum ersten Halbleiterelement verschalteten zweiten Halbleiterelement, bei welchem das erste Halbleiterelement und das zweite Halbleiterelement gemeinsam auf einer Oberseite einer Leiterplatte angeordnet sind und bei welchem auf einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite der Leiterplatte zumindest ein Zwischenkreiskondensator des Halbleitermoduls angeordnet ist.One aspect of the invention relates to a semiconductor module having at least a first semiconductor element and a second semiconductor element connected in series with the first semiconductor element, in which the first semiconductor element and the second semiconductor element are arranged together on an upper side of a printed circuit board and in which on an underside of the printed circuit board opposite the upper side at least one intermediate circuit capacitor of the semiconductor module is arranged.
Es ist vorgesehen, dass die Leiterplatte eine erste Zwischenschicht und eine zweite Zwischenschicht zwischen der Oberseite und der Unterseite aufweist, wobei in der ersten Zwischenschicht eine erste flächig ausgebildete metallische Struktur ausgebildet ist, welche im Wesentlichen mit Flächen des ersten Halbleiterelements und des zweiten Halbleiterelements korrespondiert, wobei in der zweiten Zwischenschicht eine zweite flächig ausgebildete metallische Struktur ausgebildet ist, welche mit der Fläche der ersten metallischen Struktur korrespondiert, und wobei die erste metallische Struktur und die zweite metallische Struktur an jeweiligen Enden miteinander elektrisch kontaktiert sind.Provision is made for the printed circuit board to have a first intermediate layer and a second intermediate layer between the upper side and the lower side, with a first planar metallic structure being formed in the first intermediate layer, which essentially corresponds to surfaces of the first semiconductor element and the second semiconductor element. wherein a second planar metallic structure is formed in the second intermediate layer, which corresponds to the surface of the first metallic structure, and wherein the first metallic structure and the second metallic structure are electrically contacted with one another at respective ends.
Insbesondere ist somit ein Halbleitermodul vorgeschlagen, welches insbesondere auf einer vierlagigen Leiterplatte ausgebildet ist. Auf der ersten Schicht der Leiterplatte werden die zumindest zwei Halbleiterelemente bereitgestellt. In der ersten Zwischenschicht wird die erste metallische Struktur bereitgestellt und in der zweiten Zwischenschicht wird die zweite metallische Struktur bereitgestellt. In der unteren Schicht wiederum wird der Zwischenkreiskondensator bereitgestellt. Die aufgezählten Schichten sind bevorzugt in aufgezählten Reihenfolge von oben nach unten ausgebildet.In particular, a semiconductor module is thus proposed, which is formed in particular on a four-layer printed circuit board. The at least two semiconductor elements are provided on the first layer of the circuit board. The first metallic structure is provided in the first intermediate layer and the second metallic structure is provided in the second intermediate layer. In turn, the intermediate circuit capacitor is provided in the lower layer. The enumerated layers are preferably formed in the enumerated order from top to bottom.
Insbesondere wird somit die effektiv aufgespannte Fläche der Kommutierungszelle reduziert, da innerhalb der Zwischenschichten ein sogenannter Spiegelstromfluss entsteht, welcher genau entgegengesetzt gerichtet ist zu dem induzierten Stromfluss, welcher durch die beiden Halbleiterelemente beim Schaltvorgang induziert wird. Auf der Unterschicht, welche auch als Bottom Layer bezeichnet wird, wird eine weitere geeignete Verortungsebene von Komponenten bereitgestellt, die an der Kommutierung beteiligt sind, insbesondere kann dort der Zwischenkreiskondensator bereitgestellt werden. Der thermische Pfad nach oben wird durch den Zwischenkreiskondensator nicht versperrt beziehungsweise eingeschränkt, sodass beispielsweise auf der Oberseite, welche auch als Top-Layer bezeichnet wird, insbesondere auf den Halbleiterelementen, beispielsweise eine Kühleinrichtung, auch als Topside-Cooling bezeichnet, bereitgestellt werden kann.In particular, the effectively spanned area of the commutation cell is thus reduced, since a so-called mirror current flow occurs within the intermediate layers, which is directed exactly in the opposite direction to the induced current flow, which is induced by the two semiconductor elements during the switching process. On the underlayer, also known as the bottom layer is provided, a further suitable localization level of components involved in the commutation is provided, in particular the intermediate circuit capacitor can be provided there. The thermal path upwards is not blocked or restricted by the intermediate circuit capacitor, so that, for example, a cooling device, also referred to as topside cooling, can be provided on the upper side, which is also referred to as a top layer, in particular on the semiconductor elements.
Insbesondere ist der Zwischenkreiskondensator dazu ausgebildet, entsprechend die leistungselektronische Halbbrücke, welche durch das Halbleitermodul gebildet ist, zu puffern. Insbesondere bei einem steilflankigen Schalten ist die Hochvolt-Gleichspannungs-Quelle über die parasitäre Induktivität entkoppelt und der Schaltvorgang maßgeblich durch den Zwischenkreiskondensator als Teil der gesamten Kommutierungszelle bestimmt. Seine niederinduktive Ausführung und Anbindung ist daher von Interesse.In particular, the intermediate circuit capacitor is designed to correspondingly buffer the electronic power half bridge, which is formed by the semiconductor module. Particularly in the case of switching with a steep edge, the high-voltage DC voltage source is decoupled via the parasitic inductance and the switching process is largely determined by the intermediate circuit capacitor as part of the entire commutation cell. Its low-inductance design and connection is therefore of interest.
Insbesondere wird somit ein induktives Cancelling über die Zwischenschichten der Leiterplatte realisiert. Auf der Cancelling-Ebene, also auf der ersten Zwischenschicht und der zweiten Zwischenschicht, entsteht ein sogenannter Spiegelstrom, welcher genau dem induzierten Strom während des Schaltvorgangs entspricht. Dadurch werden die induzierten Ströme sozusagen „gelöscht“ (gecancelt), wodurch keine zumindest aber geringere parasitäre Induktivitäten entstehen. Dies ermöglicht insbesondere einen verbesserten und schnelleren Schaltvorgang der Halbleiterbrücke.In particular, an inductive canceling is thus realized via the intermediate layers of the printed circuit board. On the canceling level, i.e. on the first intermediate layer and the second intermediate layer, a so-called mirror current arises, which corresponds exactly to the induced current during the switching process. As a result, the induced currents are “erased” (cancelled), so to speak, which means that no parasitic inductances arise, but at least they are lower. In particular, this enables an improved and faster switching operation of the semiconductor bridge.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform sind die Oberseite, die erste Zwischenschicht, die zweite Zwischenschicht und die Unterseite voneinander elektrisch isoliert angeordnet. Insbesondere sind diese lediglich über entsprechend vordefinierte Pins beziehungsweise Verbindungselemente eventuell miteinander kontaktiert. Beispielsweise sind die erste Zwischenschicht und die zweite Zwischenschicht voneinander elektrisch isoliert, jedoch über entsprechende Verbindungselemente an den jeweiligen Enden der Schichten elektrisch miteinander verbunden, sodass ein Stromfluss zwischen der ersten Zwischenschicht und der zweiten Zwischenschicht ausgebildet ist. Somit können ungewollte Kurzschlüsse innerhalb der jeweiligen Schichten verhindert werden.According to an advantageous embodiment, the upper side, the first intermediate layer, the second intermediate layer and the lower side are arranged such that they are electrically isolated from one another. In particular, they may only be contacted with one another via appropriately predefined pins or connecting elements. For example, the first intermediate layer and the second intermediate layer are electrically insulated from one another, but are electrically connected to one another via corresponding connecting elements at the respective ends of the layers, so that a current flow is formed between the first intermediate layer and the second intermediate layer. In this way, unwanted short circuits within the respective layers can be prevented.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn auf einer jeweiligen Oberseite des ersten Halbleiterelements und/oder des zweiten Halbleiterelements eine Kühleinrichtung angeordnet ist. Insbesondere sind das erste Halbleiterelement und/oder das zweite Halbleiterelement mit der Unterseite der Halbleiterelemente an der Oberseite der Leiterplatte ausgebildet. Die Oberseite der Halbleiterelemente bildet somit eine Kühlfläche, was insbesondere bei einem Betrieb der Halbleiterelemente zu einer Kühlung beitragen kann. Beim Betrieb der Halbleiterelemente, insbesondere da diese als leistungselektronische Halbleiterelemente bereitgestellt werden, entsteht Wärme, welche zu einem Defekt der Halbleiterelemente führen kann beziehungsweise die Leistungsfähigkeit der Halbleiterelemente herunterstufen kann. Durch die Kühleinrichtung, welche beispielsweise mit Kühllamellen oder als eine fluidische Kühleinrichtung bereitgestellt werden kann, kann somit eine Kühlung der Halbleiterelemente realisiert werden, was wiederum zur Leistungssteigerung des Halbleitermoduls führen kann.Furthermore, it has proven to be advantageous if a cooling device is arranged on a respective upper side of the first semiconductor element and/or the second semiconductor element. In particular, the first semiconductor element and/or the second semiconductor element are formed with the underside of the semiconductor elements on the top side of the printed circuit board. The upper side of the semiconductor elements thus forms a cooling surface, which can contribute to cooling, in particular when the semiconductor elements are in operation. When the semiconductor elements are in operation, in particular since they are provided as power electronic semiconductor elements, heat is generated which can lead to a defect in the semiconductor elements or can downgrade the performance of the semiconductor elements. The cooling device, which can be provided with cooling fins or as a fluidic cooling device, for example, can thus be used to cool the semiconductor elements, which in turn can lead to an increase in the performance of the semiconductor module.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform sind das erste Halbleiterelement und/oder das zweite Halbleiterelement als ein Gallium-Nitrid-Transistor ausgebildet. Insbesondere kann mittels des Gallium-Nitrid-Transistors eine sehr steile Schaltflanke erreicht werden, sodass niedrige Schaltzeiten in der Halbleiterbrücke realisiert sind. Dadurch kann ein verbessertes Halbleitermodul, beispielsweise für den Kraftfahrzeugbau, realisiert werden.In a further advantageous embodiment, the first semiconductor element and/or the second semiconductor element are designed as a gallium nitride transistor. In particular, a very steep switching edge can be achieved by means of the gallium nitride transistor, so that short switching times are realized in the semiconductor bridge. As a result, an improved semiconductor module, for example for motor vehicle construction, can be implemented.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist das erste Halbleiterelement mit dem Hochvolt-Plus-Potential elektrisch kontaktiert und/oder das zweite Halbleiterelement mit einem Hochvolt-Minus-Potential kontaktiert. Beispielsweise kann das Halbleitermodul als Teil einer elektrischen Vollbrücke innerhalb eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden. Beispielsweise können dann entsprechende Schaltvorgänge über das Halbleitermodul beispielsweise zum Bereitstellen eines DC/DC-Wandlers bereitgestellt werden.According to a further advantageous embodiment, the first semiconductor element is electrically contacted with the high-voltage plus potential and/or the second semiconductor element is contacted with a high-voltage minus potential. For example, the semiconductor module can be used as part of an electrical full bridge inside a motor vehicle. For example, corresponding switching processes can then be provided via the semiconductor module, for example to provide a DC/DC converter.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform sind das erste Halbleiterelement und das zweite Halbleiterelement für eine Spannungslage von zumindest 650 Volt und eine Stromstärke von zumindest 60 Ampere ausgelegt. Insbesondere können somit die Halbleiterelemente in einem elektrischen Bordnetz eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs eingesetzt werden. Insbesondere kann durch den Einsatz des vorgeschlagenen Halbleitermoduls auch bei einer entsprechend hohen Spannung und einer entsprechend hohen Stromstärke ein steilflankiges Schalten realisiert werden.In a further advantageous embodiment, the first semiconductor element and the second semiconductor element are designed for a voltage level of at least 650 volts and a current of at least 60 amperes. In particular, the semiconductor elements can thus be used in an on-board electrical system of an at least partially electrically operated motor vehicle. In particular, by using the proposed semiconductor module, steep-edged switching can be implemented even with a correspondingly high voltage and a correspondingly high current intensity.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn zumindest zwischen dem ersten Halbleiterelement und dem zweiten Halbleiterelement ein vorgegebener Abstand auf der Oberseite eingehalten ist, sodass Luftstrecken und/oder Kriechstrecken in Abhängigkeit von einer Spannungslage und/oder in Abhängigkeit von einer Stromstärke berücksichtigt werden. Insbesondere sind entsprechende Abstände zwischen den Halbleiterelementen einzuhalten, sodass beispielsweise bei einem Schaltvorgang keine Überschläge stattfinden können. Diese Abstände sind wiederum abhängig von der Spannungslage und/oder von einer eingestellten Stromstärke. Dadurch wiederum vergrößert sich die Fläche, wodurch mehr parasitärer Strom induziert werden kann. Durch das erfindungsgemäße Halbleitermodul ist es jedoch ermöglicht, dass auch bei entsprechenden Abständen dennoch zuverlässig ein Spiegelstrom innerhalb der ersten Zwischenschicht und der zweiten Zwischenschicht erzeugt werden kann, wodurch ein verbessertes Halbleitermodul bereitgestellt werden kann und dennoch hohe Spannungen und Stromstärken erreicht werden können.It has also proven to be advantageous if a predetermined distance is maintained on the upper side at least between the first semiconductor element and the second semiconductor element, so that clearances and/or creepage distances depend on a voltage level and/or in Depending on a current are taken into account. In particular, appropriate distances between the semiconductor elements must be maintained so that, for example, no flashovers can take place during a switching process. These distances are in turn dependent on the voltage level and/or a set current intensity. This in turn increases the area, allowing more parasitic current to be induced. However, the semiconductor module according to the invention makes it possible for a mirror current to be reliably generated within the first intermediate layer and the second intermediate layer even with corresponding distances, as a result of which an improved semiconductor module can be provided and high voltages and currents can nevertheless be achieved.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine elektrische Vollbrücke mit einem ersten Halbleitermodul nach dem vorhergehenden Aspekt und mit einem zweiten Halbleitermodul nach dem vorhergehenden Aspekt. Die elektrische Vollbrücke ist insbesondere für den Betrieb in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeug, ausgebildet.A further aspect of the invention relates to an electrical full bridge with a first semiconductor module according to the preceding aspect and with a second semiconductor module according to the preceding aspect. The electrical full bridge is designed in particular for operation in a motor vehicle, in particular an at least partially electrically operated motor vehicle.
Weiterhin betrifft die Erfindung auch eine Leistungskorrekturfaktorschaltung, welche auch als Power Factor Correction (PFC) bezeichnet wird, mit zumindest einer elektrischen Vollbrücke nach dem vorhergehenden Aspekt.Furthermore, the invention also relates to a power correction factor circuit, which is also referred to as power factor correction (PFC), with at least one electrical full bridge according to the preceding aspect.
Weiterhin betrifft die Erfindung auch einen Resonanzwandler für ein elektrisches Bauteil, beispielsweise für einen sogenannten Onbord-Lader, mit einer elektrischen Vollbrücke nach dem vorhergehenden Aspekt. Der Resonanzwandler ist insbesondere als sogenannter LLC (Induktivität-Induktivität-Kapazität)-Wandler ausgebildet.Furthermore, the invention also relates to a resonant converter for an electrical component, for example for a so-called onboard charger, with an electrical full bridge according to the preceding aspect. The resonant converter is designed in particular as a so-called LLC (inductance-inductance-capacitance) converter.
Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Vollbrücke nach dem vorhergehenden Aspekt und/oder einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach dem vorhergehenden Aspekt und/oder einem Resonanzwandler nach dem vorhergehenden Aspekt. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als zumindest teilweise elektrisch betriebenes, insbesondere als vollelektrisch betriebenes, Kraftfahrzeug ausgebildet.Yet another aspect of the invention relates to a motor vehicle with an electrical full bridge according to the preceding aspect and/or a power factor correction circuit according to the preceding aspect and/or a resonant converter according to the preceding aspect. The motor vehicle is designed in particular as an at least partially electrically operated motor vehicle, in particular as a fully electrically operated motor vehicle.
Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Halbleitermoduls sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen der elektrischen Vollbrücke, der Leistungskorrekturfaktorschaltung, des Resonanzwandlers sowie des Kraftfahrzeugs anzusehen.Advantageous configurations of the semiconductor module are to be regarded as advantageous configurations of the electrical full bridge, the power correction factor circuit, the resonance converter and the motor vehicle.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.Further features of the invention result from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs; -
2 eine schematische Draufsicht auf eine Leiterplatte; -
3 eine schematische Draufsicht auf eine Unterseite der Leiterplatte gemäß2 ; -
4 eine schematische Ansicht einer Oberseite der Leiterplatte gemäß2 ; -
5 eine schematische Ansicht der Unterseite der Leiterplatte gemäß2 ; -
6 eine schematische Draufsicht auf eine erste Zwischenschicht einer Leiterplatte; -
7 eine weitere schematische Draufsicht auf eine zweite Zwischenschicht einer Leiterplatte; -
8 eine schematische Schnittansicht gemäß einer Ausführungsform eines Halbleitermoduls; und -
9 eine schematische Perspektivansicht gemäß einer weiteren Ausführungsform eines Halbleitermoduls.
-
1 a schematic side view of an embodiment of a motor vehicle; -
2 a schematic plan view of a printed circuit board; -
3 a schematic plan view of an underside of the printed circuit board according to FIG2 ; -
4 a schematic view of a top side of the circuit board according to FIG2 ; -
5 a schematic view of the underside of the circuit board according to FIG2 ; -
6 a schematic plan view of a first intermediate layer of a printed circuit board; -
7 a further schematic plan view of a second intermediate layer of a printed circuit board; -
8th a schematic sectional view according to an embodiment of a semiconductor module; and -
9 a schematic perspective view according to a further embodiment of a semiconductor module.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Elements that are the same or have the same function are provided with the same reference symbols in the figures.
Auf der Oberseite 20 sind ferner jeweilige Treiberstufen 28 für die Halbleiterelemente 24, 26 gezeigt.Respective driver stages 28 for the
Insbesondere ist somit vorgeschlagen, dass das Halbleitermodul 22a, 22b mit zumindest dem ersten Halbleiterelement 24 und einem seriell zum ersten Halbleiterelement 24 verschalteten zweiten Halbleiterelement 26 bereitgestellt wird, bei welchem das erste Halbleiterelement 24 und das zweite Halbleiterelement 26 gemeinsam auf der Oberseite 20 der Leiterplatte 18 angeordnet sind und bei welchem auf der der Oberseite 20 gegenüberliegenden Unterseite 30 der Leiterplatte 18 zumindest der eine Zwischenkreiskondensator 32 des Halbleitermoduls 22a, 22b angeordnet ist. Es ist dabei vorgesehen, dass die Leiterplatte 18 die erste Zwischenschicht 38 und die zweite Zwischenschicht 42 zwischen der Oberseite 20 und der Unterseite 30 aufweist, wobei in der ersten Zwischenschicht 38 eine erste flächig ausgebildete metallische Struktur 44 ausgebildet ist, welche im Wesentlichen mit den Flächen des ersten Halbleiterelements 24 und des zweiten Halbleiterelements 26 korrespondiert, wobei in der zweiten Zwischenschicht 42 eine zweite flächig ausgebildete metallische Struktur 46 ausgebildet ist, welche mit der Fläche der ersten metallischen Struktur 44 korrespondiert, und wobei die erste metallische Struktur 44 und die zweite metallische Struktur 46 an jeweiligen Enden 48 miteinander elektrisch kontaktiert sind.In particular, it is therefore proposed that the
Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass jeweils die Oberseite 20, die erste Zwischenschicht 38, die zweite Zwischenschicht 42 und die Unterseite 30 voneinander elektrisch isoliert angeordnet sind, wobei diese über entsprechende Verbindungspins miteinander verbunden werden können.In particular, it is provided that the
Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass das erste Halbleiterelement 24 und/oder das zweite Halbleiterelement 26 als ein Gallium-Nitrid-Transistor ausgebildet sind. Ferner ist insbesondere vorgesehen, dass das erste Halbleiterelement 24 und das zweite Halbleiterelement 26 für eine Spannungslage von zumindest 650 Volt und eine Stromstärke von 60 Ampere ausgelegt sind. Die
Ferner zeigt dir
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 1212
- Resonanzwandlerresonant converter
- 1414
- Leistungskorrekturfaktorschaltungpower correction factor circuit
- 16a, 16b16a, 16b
- Vollbrückefull bridge
- 1818
- Leiterplattecircuit board
- 2020
- Oberseitetop
- 22a, 22b22a, 22b
- Halbleitermodulsemiconductor module
- 2424
- erstes Halbleiterelementfirst semiconductor element
- 2626
- zweites Halbleiterelementsecond semiconductor element
- 2828
- Treiberstufedriver stage
- 3030
- Unterseitebottom
- 3232
- Zwischenkreiskondensatorintermediate circuit capacitor
- 3434
- Hochvolt-Plus-PotentialHigh-voltage plus potential
- 3636
- Hochvolt-Minus-PotentialHigh-voltage minus potential
- 3838
- erste Zwischenschichtfirst intermediate layer
- 4040
- Spiegelstrommirror current
- 4242
- zweite Zwischenschichtsecond intermediate layer
- 4444
- erste metallische Strukturfirst metallic structure
- 4646
- zweite metallische Struktursecond metallic structure
- 4848
- Endenend up
- 5050
- AbstandDistance
- 5252
- metallischer Blockmetallic block
- 5454
- Kühleinrichtungcooling device
- 5656
- Oberseitetop
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 69233450 T2 [0003]DE 69233450 T2 [0003]
- DE 19947476 A1 [0004]DE 19947476 A1 [0004]
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2021
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