[发明专利]功率半导体模块

说明书

本公开涉及一种功率半导体模块(1)，该功率半导体模块具有：被布置成至少两组(2、3、32、33)的多个半导体切换器(4)，所述半导体切换器(4)具有受控路径的第一端子和第二端子以及控制端子，每个组(2、3、32、33)具有连接到所述第一端子的第一组接触部(14)、连接到所述第二端子的第二组接触部、和连接到所述控制端子的控制组接触部(13)；互连桥(6)，所述互连桥用于连接所述至少两组(2、3、32、33)的所述控制组接触部(13)和所述第一组接触部(14)，所述互连桥(6)包括层结构，所述层结构具有被绝缘层(21)分隔开的第一导电层(17)和第二导电层(18)。

技术领域

本公开涉及一种功率半导体模块，其具有被布置成至少两组的多个半导体切换器，该半导体切换器具有受控路径的第一端子和第二端子以及控制端子。从EP 3113223 A1已知一种功率半导体模块，其中若干个功率半导体切换器使用以叠置的方式布置的单独的衬底金属化部而被连接在一起。

背景技术

为了获得功率模块的较低的切换损耗，使用原则上具有快速切换行为的宽带隙半导体是一种选项。然而，快速切换半导体的使用对模块的设计提出了新的挑战。此外，典型的宽带隙半导体器件的面积比现今的Si器件的面积要小得多。因此，必须将它们中的更多个并联连接以实现目标电流额定。

发明内容

目的是提供一种功率半导体模块，该功率半导体模块基于宽带隙半导体，并且包括并联连接的多个半导体切换器，并且具有快速切换行为。

根据一实施例，该目的通过一种功率半导体模块来实现，该功率半导体模块具有：被布置成至少两组的多个半导体切换器，所述半导体切换器具有受控路径的第一端子和第二端子以及控制端子，每个组具有连接到所述第一端子的第一组接触部、连接到所述第二端子的第二组接触部、和连接到所述控制端子的控制组接触部；互连桥，所述互连桥用于连接所述至少两组的所述控制组接触部和所述第一组接触部，所述互连桥包括层结构，所述层结构具有被绝缘层分隔开的第一导电层和第二导电层。

施加在控制组接触部之间的电压和施加在第一组接触部之间的电压被用于控制半导体器件的状态，即，电压影响打开与闭合之间的状态切换。因此，在没有临界振荡的情况下该电压的快速改变对于低损耗操作是重要的。所描述的实施例具有改善的栅极连接。由于互连桥内的非常紧密的布置，其中两个导电层仅由非常薄的绝缘层分隔开，因此与衬底之间的传统的引线接合(wire-bond)的连接相比，可以实现栅极控制回路电感的显着降低。

降低的电感的物理原因是，对于两个导体的非常紧密的布置，电感耦合显着地增加。流动通过互连桥的栅极连接层到该组的切换器的栅极端子的电流主要对栅极电极的电容进行充电。相关的电流沿另一方向流动通过互连桥的源极连接层。由于电流的反并行方向和相互的电感耦合，可以实现栅极电感的显着降低。

所提出的实施例也使得能够在功率半导体模块中并联连接大量的半导体切换器并且因此到不同组的半导体切换器的连接路径的长度非常的不同，不同的长度对不同组的半导体切换器的栅极电感的影响被衰减，并且可以实现切换行为的更好的同步和更少的振荡。这导致切换时间段期间的改善的切换行为和更少的功率损耗。

所提出的实施例的另一优点是可以省略或至少减少电阻器，该电阻器例如是直接位于模块中的栅极电阻器，通常被用于衰减切换器之间的振荡。这附加地改善了切换行为。在电阻器被省略的情况下，可以实施模块栅极接触部与多个半导体切换器的控制端子之间的直接连接，这意味着在模块栅极接触部与多个半导体切换器的控制端子之间没有电子元件。

在振荡充分降低的情况下，至少可以用容易获得的半导体电阻器代替厚膜的电阻器，这有利于模块的生产并且降低生产成本。

根据更详细的实施例，层结构被形成为“普通的”或柔性印刷电路板。在这样的实施例中，柔性绝缘材料的两侧至少部分地被诸如金属之类的导电材料覆盖。铜或铝或铜和铝的合金作为导电材料是有利的。