具有缓冲器-电容器的用于变换器的半导体堆叠的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于功率变换器的半导体堆叠或者紧压封装。
【背景技术】
[0002]在许多功率电子电路的情况下电流通过换向回路从半导体器件往返或者换向到其他等同的半导体器件。例如两点变换器包括两个半导体开关，其与电容器相连并且因此与电容器一起形成换向回路。通常换向回路具有某种漏电感，其例如通过连接半导体构件的导体和电容器的电感产生。
[0003]当在两个开关出现电流的换向时，由于漏电感电流不突然下降，而是时间相关的，这导致电压尖峰，电压尖峰使半导体开关负荷。因为每个半导体开关还可以阻塞在其输入端上的仅一个受限电压，高漏电感还减少两点变换器的功率能力或者切换速度。
[0004]例如可选择具有较低电感的电容器(如薄膜电容器)以便降低漏泄阻抗。还可以在电容器和半导体开关之间使用具有较低电感的连接，如平的汇流排，扭转的导线，等等。
[0005]还可能的是，缓冲器-电容器(衰减电容器)空间上靠近半导体开关布置，这可以减小换向回路并且因此减小漏电感。
[0006]通常实施成平面的功率-半导体开关例如与冷却元件一起布置在堆叠中并且可以连接成所谓的紧压封装。紧压封装或者堆叠还可以包括缓冲器-电容器，其可以侧面地布置在紧压封装或者堆叠上。
【发明内容】
[0007]本发明的任务在于，提出用于变换器的半导体堆叠，其紧凑地构造并且具有换向回路中的低漏电感。
[0008]这个认为通过独立权利要求的对象来解决。本发明的其他实施形式从从属权利要求和下面描述给出。
[0009]本发明涉及用于变换器或者半桥的半导体堆叠，其与单元电容器一起可形成变换器。半导体堆叠还可以包括用于模块的多级变换器的单极或双极的单元(通常没有单元电容器)。在此半导体堆叠可理解为半导体元件和其他部件(如冷却元件)的堆叠，其通过共同的框架彼此相连。
[0010]根据本发明的实施方式半导体堆叠包括两个串联连接的半导体开关，如晶体管，晶闸管，1681'，16(:1'，1^-1681'和/或1^-16(:1';用于连接单元电容器的两个接头，其由两个半导体开关彼此连接;至少一个在半导体开关之间布置的冷却元件，其可以是例如电导通的并且电连接两个相邻的半导体开关;框架，用该框架使半导体开关和冷却元件彼此固定并且框架提供接头；以及至少两个机械在框架上固定的缓冲器-电容器，其并联连接，与接头相连并且与半导体开关一起分别形成换向回路。
[0011]这样可以提供构造上紧凑的半导体堆叠，其具有在换向回路中的低漏电感。因为并联连接的电感导致较低电感，多个(两个，三个，四个，等等)换向回路导致漏电感的减小。因为不是一个较大，而是多个小的电容器可以围绕半导体堆叠分布，所以可以附加地更好地利用结构空间。
[0012]根据本发明的实施方式半导体堆叠还包括至少四个机械在框架上固定的缓冲器-电容器。电容器可以例如通过共同汇流排例如成对地侧面施加到半导体堆叠上。两个缓冲器-电容器可以布置在半导体堆叠的相对的侧上。两个缓冲器-电容器备选地或附加地可以空间上并排地布置在半导体堆叠的侧上。
[0013]根据本发明的实施方式缓冲器-电容器实施成相同类型。缓冲器-电容器可以具有相同形状，相同大小和/或相同电容。通常缓冲器-电容器具有在端部具有电接触的圆柱形的身体。
[0014]根据本发明的实施方式半导体堆叠还具有缓冲器-二极管。并联的缓冲器-电容器可以通过二极管(其防止换向回路中的波动或者振荡)，与两个串联连接的半导体开关的端部相连。
[0015]根据本发明的实施方式半导体堆叠还包括缓冲器-电阻。并联连接的缓冲器-电容器可以通过缓冲器-电阻与两个串联连接的半导体开关的端部相连。缓冲器-电阻可以与缓冲器-二极管并联连接。
[0016]根据本发明的实施方式半导体堆叠还包括扼流阀-电感。扼流阀-电感可以用于调整或者控制对单元电容器的导体环路和/或换向回路的电感。例如扼流阀-电感可以插入换向回路中和/或可以将缓冲器-电阻与缓冲器-二极管相连。
[0017]根据本发明的实施方式半导体堆叠还包括第一对和第二对串联连接的半导体开关，其可分别成对地与两个单元电容器相连。半导体开关可具有两个串联连接的半桥或者实施成形成两个串联连接的(部分_)变换器。
[0018]根据本发明的实施方式半导体堆叠具有至少两个机械在框架上固定的第一缓冲器-电容器，其并联连接并且分别与第一对半导体开关一起形成换向回路；以及至少两个机械在框架上固定的第二缓冲器-电容器，其并联连接并且与第二对半导体开关一起分别形成换向回路。半导体堆叠可以对于半桥或者部分变换器的每个具有缓冲器-电路，已经如上所述。两个缓冲器-电路的组件和尤其是缓冲器-电容器还可以侧面地固定到半导体堆叠上。
[0019]根据本发明的实施方式(第一和/或第二)缓冲器-电容器通过(第一和/或第二)汇流排彼此相连。这样由两个，四个或多个电容器组成的布置可以彼此固定。(第一和/或第二)汇流排可以固定到半导体堆叠上，由此电容器和因此还有通过其提供的换向回路机械固定地与半导体堆叠相连。
[0020]根据本发明的实施方式第一缓冲器-电容器与第二缓冲器-电容器通过汇流排彼此相连，其可以固定到半导体堆叠上。该汇流排可以例如直接固定到电导通的相邻的冷却体，其布置在例如在半导体堆叠中在两个半导体开关之间。
[0021]利用多个换向回路还可以更好地利用围绕半导体堆叠的空间，这是因为可以利用空闲空间来容纳更多电容器。
【附图说明】
[0022]在下面关于附图详细描述本发明的实施例。
[0023]图1示出两点变换器的电路图。
[0024]图2示出用于可能的半导体开关的电路符号。
[0025]图3示出根据本发明的实施方式的半导体堆叠的电路图。
[0026]图4示意性示出根据本发明的实施方式的半导体堆叠。
[0027]图5示意性示出根据本发明的其他实施方式的半导体堆叠。
[0028]图6示出根据本发明的其他实施方式的半导体堆叠的电路图。
[0029]图7示出根据本发明的实施方式的半导体堆叠的三维视图。
[0030]在图中使用的附图标记和其意义以汇总的形式在附图标记列表中列示。原则上相同或类似的部件设置有相同的附图标记。
【具体实施方式】
[0031]在图1中示意性示出电压引导的两点变换器10，其包括在两个半导体开关S1,S2之间的换向回路12，其中布置了电容器Cd。。该回路12具有漏电感或换向阻抗
[0032]当在两个开关之间出现电流换向时，由于漏电感电流i不突然下降，而是时间相关地，这导致电压尖峰，电压尖峰使半导体开关受载荷。在此出现的过电压V用v=U?*di/dt计笪并ο
[0033]如在图2中所示，半导体开关S1，S2可以包括例如晶体管，晶闸管，IGBT，IGCT，RC-1GBT ,RC-1GCT 等等。
[0034]图3示出两点变换器10，其包括其他开关组件，以防止或至少减小由于漏电感Lccim产生的电压尖峰。在图3中示出的电路是所谓的RCLD-衰减电路。例如在单元电容器Cd。之外变换器的组件集成在公共模块/堆叠中，其中单元电容器Cd。可通过接头14和16与模块/堆叠相连。
[0035]首先缓冲器-电容器Ccd1可以与单元电容器Cd。并联并且与串联连接的半导体开关Si，S2并联地连接，其位于在两个半导体开关S1, S2S间附近。这样换向回路12减小并且减小线路的电感或者电感Ls从换向回路12退耦。
[0036]在缓冲器-电容器和单元或者主电容器Cd。之间未衰减的振动(振荡)的情况下，缓冲器-二极管(衰减二极管)Dcl和缓冲器-电阻(衰减电阻)Rs可以插入到换向回路12中。
[0037]当应控制断路电流或者其时间改变di/dt时，(例如在二极管Dcd和半导体开关S1,S2之间)和/或当半导体开的切换瞬时的至少一部分应导入到缓冲器-电阻Rs(例如对于作为半导体开关ShSd^IGBT)时，可以插入di/dt-扼流阀-