[发明专利]用于大电流的功率控制的具有至少一个半导体器件、尤其是功率半导体器件的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于大电流的功率控制的具有至少一个半导体器件、尤其是功率半导体器件的装置。在该装置中，至少一个半导体器件在所有情况下都具有至少两个彼此分开布置的电连接面并且与共同的支承体本体电绝缘地被布置在该共同的支承体本体上。在支承体本体上，在至少一个半导体器件旁并且与至少一个半导体器件电绝缘地固定第一和第二汇流排。至少一个半导体器件的一个电连接面与第一汇流排电连接。该半导体器件的另外的电连接面与第二汇流排电连接。 

背景技术

这种装置在WO 03 032390 A1中进行了描述。所描述的类型的装置例如针对功率在10kW至300kW的范围中的电驱动被采用。该装置(所谓的受控的功率模块)在振动、温度、湿度方面的要求高的工作条件下工作，其中应保证尽可能高的可靠性。通过该装置将蓄电池直流电压或者电容器直流电压以无损耗的方式逆变成交流电压，对交流电压进行整流，以对蓄能器充电，或者将电压变换到另一电压电平上。 

具有一个或者更多半导体器件的装置、尤其是用于大电流的功率控制的装置通常模块化地被构建。半导体器件电绝缘地被构建在支承装置(衬底)上，大多以金属化的瓷砖的形式来构建。芯片模块被固定在底板形式的支承体本体上，该底板通常是可冷却的。对半导体器件的馈电装置通常通过跨接线(Drahtbruecke)(所谓的接合线)从衬底被引导至壳体框架中的连接脚或者连接导体，最后被引导至模块的壳体的上侧。电流供给于是在壳体上方通过母线(Verschienung)或者电路板来进行。因此，在支承体本体上不需要用于电流母线的位置，由此可以将该装置的结构尺寸保持得小。对此的缺点是，电连接件部分远离地位于支承体本体的上面，使得这些电连接件在振动时剧烈地摆动并且可以使到衬底的连接迅速疲劳或馈电线具有比较高的电感。此外，母线的热连接不是最佳的。 

在该装置工作时，必要时除了例如150℃的高环境温度之外，由于输送损耗(Durchleitungsverluste)和开关损耗而出现半导体器件和电连接的强烈升温。由于高的热损耗功率，所以通常需要有效冷却，该有效冷却例如提供与该装置邻接的冷却水循环。在将该装置用于混合动力车辆中以使功率部件冷却的情况下，由于费用通常考虑内燃机的冷却循环线路，由此冷却器表面的对其散热的温度可为直至125℃。为了可靠的工作，功率半导体器件在活动的(aktive)半导体结上允许仅具有到175℃的温度(＝T_结)。 

所描述的框架条件和使用条件因而对该装置的结构技术和连接技术提出了高要求。通常，模块的电故障(除了半导体器件的故障之外)主要是由于尤其是在以下结上的局部过热和热机械引起的跨接线疲劳而被造成：跨接线-半导体器件和跨接线-衬底表面以及跨接线-负载端子(Lastanschluss)。 

为了避免该装置的电故障，常常仅仅部分利用半导体器件的可能的开关功率。然而，由于在预给定的额定功率的情况下在电设计中需要安全加载，所以这样的装置昂贵、体积大并且相对应地重。然而，这恰好在移动应用方面是不利的。 

发明内容

因而，本发明的任务是给出一种用于大电流的功率控制的具有至少一个半导体器件、尤其是功率半导体器件的装置，该装置可以持久地在受到强烈振动负荷的并且遭受温度波动的环境中被采用。 

该任务通过具有权利要求1所述的特征的装置来解决。有利的实施形式由从属权利要求重新得到。 

根据本发明，在这类装置中，第一和/或第二汇流排具有被布置在半导体器件的对置侧上的区段，其中两个区段的与所涉及的汇流排电连接的连接面被加载有电流。 

根据本发明的装置具有如下优点：汇流排与半导体器件一样可以密集地并排直接布置在支承体本体的表面上，由此能够实现该装置的紧凑结构并且保证了对冷却系统的良好热连接。此外，通过将第一和/或第二汇流排的区段设置在半导体器件的对置侧上能够实现对称地将电流引导(电流馈入)到至少一个半导体器件。因此，可以避免局部 的电流最大值并且由此避免了过热问题。根据本发明的装置由此能够有利地实现与这在现有技术中是可能的相比更高地利用半导体器件的开关功率。 

根据优选的扩展方案，第一和/或第二汇流排的这些区段是所涉及的汇流排的腿部，这些腿部与所涉及的汇流排的梁U形连接。至少一个半导体器件在该实施形式中被布置在U形伸展的汇流排的内部，由此有利于对称的电流馈入。合乎目的地，腿部和梁一体式地被构建。