功率模块、具有功率模块的驱动装置和整流器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于整流器的功率模块以及具有上述功率模块的整流器。此外本发明涉及具有上述功率模块的用于驱动车辆的驱动装置。
【背景技术】
[0002]整流器被使用用于运行混合动力车辆或者电动车辆的电机，所述整流器为电机提供相电流用于运行所述电机。所述整流器包括大量电子或者电组件，例如半导体器件和在半导体器件之间的电连接。所述组件在整流器中需要相应的结构空间，所述结构空间必须被足够大地确定尺寸用以容纳所述组件。较大的整流器在车辆中又要求较大的结构空间，所述结构空间于是不再可供其他车辆零件使用。
【发明内容】
[0003]本发明的任务因此在于，提供减小整流器的结构空间的可能性。
[0004]所述任务通过独立权利要求的主题解决。有利的扩展方案是从属权利要求的主题。
[0005]按照本发明的第一方面提供功率模块，所述功率模块具有第一汇流排和第一半导体器件以及第二半导体器件。在此所述第一半导体器件以平面的方式构造，并且包括具有第一电表面接触端子的第一表面，所述第一电表面接触端子用于建立到第一电压电势的平面电连接。类似地，所述第二半导体器件以平面的方式构造并且就其而言包括具有第一电表面接触端子的第一表面，所述第一电表面接触端子用于建立到第一电压电势的平面电连接。在此，不仅第一半导体器件而且第二半导体器件的电表面接触端子分别被构造为平面地伸展地实施的电接触。所述第一汇流排(根据英文为“Busbar (母线)”)由导电的和优选地导热的材料构造，并且用于传递第一电压电势到第一和第二半导体器件。在此，所述第一汇流排包括第一表面和与第一表面相对的第二表面，其中所述第一和第二表面分别被构造为伸展的面。所述第一半导体器件被布置在第一汇流排的第一表面上，并且通过第一电表面接触端子与第一汇流排的第一表面导电地、伸展地平面地并且机械地连接。
[0006]类似地，所述第二半导体器件在第一汇流排的第二表面上并且优选地与第一半导体器件相对地被布置。所述第二半导体器件通过第一电表面接触端子与第一汇流排导电地、伸展地平面地并且机械地连接。在此，在汇流排和两个半导体器件之间的这些导电的平面的连接优选地也是导热的。在此情况下，用“伸展地平面的电连接”指的是以下电连接，即所述电连接尤其是无接合线的并且因此不是逐点地、而是在伸展的接触面上平面地被构造。
[0007]通过在功率模块中实施半导体器件和在整流器的半导体器件之间的电连接给出高效地减小用于在整流器中布置这些组件所需要的结构空间的可能性。在此认识到，传统的整流器的结构空间尤其通过半导体器件之间的电连接被要求，所述电连接通常利用在半导体器件之间布线的接合线被实施为接合连接。所述接合连接通常需要接合框作为接合连接的线路结构的机械载体，所述机械载体在整流器中要求相应的结构空间。因为在整流器中使用组件、如半导体器件，所述组件在没有自己的电绝缘外壳的情况下被构造，所以此外需要所述接合连接的接合线必须离不允许将接合线与其电接触的组件具有一定的间距。这同样地要求在整流器中相应更大的结构空间。
[0008]按照这里描述的方式，不设置接合连接，而是使用与伸展地平面地实施的薄的汇流排的伸展地平面的表面连接。该连接是机电直接连接，所述连接不需要附加的结构空间。
[0009]为了进一步减小用于整流器的电路载体的结构空间，其中需要所述电路载体用于承载和保持半导体器件和电连接，所述半导体器件直接地被布置在汇流排上，并且由汇流排承载。在此，所述半导体器件分布在汇流排的两个相对的表面上，并且相对地被布置，使得半导体器件之间的电连接路径被缩短。由此在功率模块中的结构空间附加地被减小。以这种方式，实现用于整流器的功率模块，所述功率模块比传统的整流器的半导体器件之间的电连接和半导体器件总之要求更小的结构空间。因此可以提供在车辆中要求小的结构空间的整流器。
[0010]通过放弃易受整流器中的温度波动影响或者易受在整流器处的振动影响并且因此形成关于整流器的使用寿命可靠性的缺点的接合连接，并且通过使用汇流排，实现半导体器件之间的更稳定的和可靠的电连接。此外，半导体器件之间的短的和平面的电连接路径具有非常低的寄生固有电感和非常小的固有电阻(Eigenwinderstand)，这在功率模块情况下和因此在整流器情况下对损耗线路(Verlustleitung)产生积极影响。由此整流器的电的和热的特性被改善。
[0011]按照一种优选的扩展方案，所述功率模块此外包括用于传递第二电压电势的第二汇流排，所述第二汇流排由导电的和优选地导热的材料构造，并且具有第一表面。所述第一半导体器件此外包括与第一表面相对的第二表面，所述第二表面具有用于建立到第二电压电势的平面电连接的第二电表面接触端子。在此，所述第一半导体器件通过第二电表面接触端子与第二汇流排的第一表面导电地、伸展地平面地并且机械地连接。
[0012]通过所述第一和第二汇流排布置在第一半导体器件的两个彼此相对的表面上，实现具有位于其间的第一半导体器件的、第一和第二汇流排的逐层地叠加的布置。因为此外两个汇流排分别用作用于到第一半导体器件的通过电流的馈线，或者用作用于来自第一半导体器件的通过电流的回线，所以所述功率模块在两个汇流排中总共具有低的寄生耦合电感。
[0013]按照另一优选的扩展方案，第一和第二汇流排中的至少一个具有第一区域，至少一个汇流排能够通过所述第一区域与电单元、例如电线路导电地、平面地和机械地连接。
[0014]通过汇流排的该第一区域，能够实现从功率模块到外部的电单元的直接的平面的和因此低电感的电连接。
[0015]按照另一优选的扩展方案，所述第一汇流排具有第二区域，第一汇流排能够通过所述第二区域与冷却单元导热地并且优选地也电绝缘地、伸展地平面地和机械地连接。
[0016]所述扩展方案能够实现，通过在半导体器件中的损耗功率产生的热量通过第一汇流排被导出给冷却单元，并且从那里被发出给环境。汇流排的平面的实施和在汇流排与半导体器件之间或者在汇流排与冷却单元之间的伸展地平面的热连接引起半导体器件和因此功率模块的高效冷却。
[0017]按照另一优选的扩展方案，所述功率模块包括由导电的和优选导热的材料制成的第三汇流排，所述第三汇流排具有用于传递第三电压电势的第一表面。在此，所述第一半导体器件在第二表面上具有用于与第三电压电势建立伸展地平面的电连接的第三电表面接触端子。所述第一半导体器件通过所述第三电表面接触端子与第三汇流排的第一表面导电地并且优选导热地、伸展地平面地并且机械地连接。
[0018]按照另一优选的扩展方案，所述功率模块具有由导电的和优选也导热的材料制成的第四汇流排，所述第四汇流排具有用于传递第二电压电势的第一表面。所述第二半导体器件包括与第一表面相对的第二表面，所述第二表面具有用于建立到第二电压电势的平面电连接的第二电表面接触端子。在此，所述第二半导体器件通过第二电表面接触端子与第四汇流排的第一表面导电地和优选也导热地、伸展地平面地和机械地连接。
[0019]两个最后提及的扩展方案提供以下优点，即所述功率模块由于第四汇流排的叠加的和平面的布置总共具有更小的寄生连接电感，就好像所述汇流排不是重叠地而是并排地被布置。
[0020]按照另一优选的扩展方案，所述第二和第四汇流排彼此整体地被构造。在此，所述整体地构造的汇流排在沿着汇流排的表面并且尤其与汇流排的表面平行的方向上观察具有U或者Y形的横截面。汇流排可以在构成到外部电路单元的电流端子的区域中在冲压技术上被成型为，使得所有这些区域均处于一个层面上，这对于可能的其他制造过程是有利的。按照另一优选的扩展方案，所述第一半导体器件被构造为无外壳的半导体开关，例如M0SFET 开关(Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekt-Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)或者 IGBT 开关(Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode，具有绝缘栅电极的双极晶体管)。优选地，所述第二半导体器件被构造为无外壳的半导体二极管。在此情况下，此外所谓的没有嵌入式外壳的“赤裸的”半导体器件被称为“无外壳的”半导体器件，所述“赤裸的”半导体器件被构造为裸芯片(根据英语为“Bar Die (裸片)”)。
[0021]按照另一优选的扩展方案，在汇流排和半导体器件之间导电的、伸展地平面的并且机械的连接被实施为平面的焊接连接、平面的熔焊连接、平面的粘接连接或者平面的烧结连接。
[0022]按照本发明的第二方