[发明专利]带有无线SAW温度传感器的功率半导体模块

说明书

技术领域

本申请涉及功率半导体模块，特别地带有温度传感器的功率半导体模块。

背景技术

通常使用NTC（负温度系数）热敏电阻器实现在IGBT（绝缘栅双极晶体管）模块内的温度测量。NTC热敏电阻器具有要求在模块外罩内的单独陶瓷上安置和连接到专用另外的端子的隔离要求。这种温度传感器不能靠近于系统的最关键的元件–功率晶体管–定位，并且所测量温度数据不是那么精确的。利用这种温度传感器，从使用者进行保护性分离也不是固有地可获得的，因为NTC热敏电阻器具有可在外部触及的连接端子。在使用期间可能不经意地接触这些端子，从而引起严重的电击。为了降低电击的风险而提供外部隔离电路增加了总体封装成本。而且，对于NTC温度传感器模块而言更多的空间是必要的，并且需要另外的导线连接以提供到温度传感器的电连接。额外的电连接诸如这些电连接降低了模块的寿命。

发明内容

使用无线SAW（表面声波）温度传感器提供了在功率晶体管模块内的温度测量。SAW温度传感器基于压电效应运行。与传统的NTC传感器相比，SAW温度传感器需要更少的空间，因为SAW传感器并不要求用于输入和输出信号的端子。替代地，与SAW传感器的通信是无线的。这继而提供更大的自由度以在功率晶体管模块的不可能带有传统NTC传感器的部分中安置SAW传感器。例如，在功率晶体管模块内的温度的测量能够在电力端子处、在经由基板在其上安装功率晶体管的底板处、在基板处或者在功率晶体管管芯处进行。SAW温度传感器还提供内在的保护性分离以降低电击的风险，并且SAW传感器无需在模块内的任何电源电压。

根据功率半导体模块的一个实施例，该模块包括外罩、被置放在外罩中的底板、被安装到底板的多个基板、被安装到基板的多个功率晶体管管芯、和被安装到基板并且通过外罩突出的多个端子。端子与功率晶体管管芯电连接。该功率半导体模块进一步包括被置放在功率半导体模块的外罩中的无线表面声波（SAW）温度传感器。

根据功率半导体组件的一个实施例，该组件包括功率半导体模块、电路板和RF收发器电路。该功率半导体模块包括外罩、被置放在外罩中的底板、被安装到底板的多个基板、被安装到基板的多个功率晶体管管芯、和被安装到基板并且通过外罩突出的多个端子。端子与功率晶体管管芯电连接。该功率半导体模块进一步包括被置放在功率半导体模块的外罩中的无线SAW温度传感器。电路板被安装到外罩并且具有接收从外罩突出的端子的多个电连接器。RF收发器电路被安装到电路板并且被配置为向无线SAW温度传感器发射RF脉冲并且接收由无线SAW温度传感器响应于RF脉冲产生的RF响应信号。

在阅读以下详细说明时和在观察附图时，本领域技术人员将会认识到另外的特征和优点。

附图说明

附图中的元件并不是必要地相对于彼此按照比例。类似的附图标记标注相应的类似的部分。各种示意的实施例的特征能够被组合，除非它们相互排斥。在图中描绘了并且在随后的说明中详述了实施例。

图1示意包括带有无线SAW温度传感器的功率半导体模块的功率半导体组件的实施例的透视图。

图2示意无线SAW温度传感器和用于致动和感测SAW传感器的、相应的控制器和RF收发器电路的实施例。

图3示意包括带有无线SAW温度传感器的功率半导体模块的功率半导体组件的另一实施例的截面透视图。

图4示意带有无线SAW温度传感器的功率半导体模块的实施例的透视图。

图5示意带有在功率半导体模块中包括的无线SAW温度传感器的基板的实施例的透视图。

图6示意带有在功率半导体模块中包括的无线SAW温度传感器的基板的另一实施例的透视图。

图7示意带有无线SAW温度传感器的功率半导体模块的另一实施例的透视图。

具体实施方式

图1示意功率半导体组件100的实施例。组件100包括电路板110和功率半导体模块120。各种有源和无源构件诸如电阻器、电容器、电感器、功率晶体管（例如IGBT）、二极管、端子等被封装在功率半导体模块120的外罩121内并且在图1中是不可视的。还在模块外罩121中包括一个或者多个无线表面声波（SAW）温度传感器122。利用虚线框在图1中示出一个SAW传感器122，但是为了收集有关功率半导体模块120的温度数据，能够在模块外罩121中封装任何所期数目的SAW传感器。