具有緩沖器-電容器的用于變換器的半導體堆疊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于功率變換器的半導體堆疊或者緊壓封裝。
【背景技術(shù)】
[0002]在許多功率電子電路的情況下電流通過換向回路從半導體器件往返或者換向到其他等同的半導體器件。例如兩點變換器包括兩個半導體開關(guān)，其與電容器相連并且因此與電容器一起形成換向回路。通常換向回路具有某種漏電感，其例如通過連接半導體構(gòu)件的導體和電容器的電感產(chǎn)生。
[0003]當在兩個開關(guān)出現(xiàn)電流的換向時，由于漏電感電流不突然下降，而是時間相關(guān)的，這導致電壓尖峰，電壓尖峰使半導體開關(guān)負荷。因為每個半導體開關(guān)還可以阻塞在其輸入端上的僅一個受限電壓，高漏電感還減少兩點變換器的功率能力或者切換速度。
[0004]例如可選擇具有較低電感的電容器(如薄膜電容器)以便降低漏泄阻抗。還可以在電容器和半導體開關(guān)之間使用具有較低電感的連接，如平的匯流排，扭轉(zhuǎn)的導線，等等。
[0005]還可能的是，緩沖器-電容器(衰減電容器)空間上靠近半導體開關(guān)布置，這可以減小換向回路并且因此減小漏電感。
[0006]通常實施成平面的功率-半導體開關(guān)例如與冷卻元件一起布置在堆疊中并且可以連接成所謂的緊壓封裝。緊壓封裝或者堆疊還可以包括緩沖器-電容器，其可以側(cè)面地布置在緊壓封裝或者堆疊上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的任務在于，提出用于變換器的半導體堆疊，其緊湊地構(gòu)造并且具有換向回路中的低漏電感。
[0008]這個認為通過獨立權(quán)利要求的對象來解決。本發(fā)明的其他實施形式從從屬權(quán)利要求和下面描述給出。
[0009]本發(fā)明涉及用于變換器或者半橋的半導體堆疊，其與單元電容器一起可形成變換器。半導體堆疊還可以包括用于模塊的多級變換器的單極或雙極的單元(通常沒有單元電容器)。在此半導體堆疊可理解為半導體元件和其他部件(如冷卻元件)的堆疊，其通過共同的框架彼此相連。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的實施方式半導體堆疊包括兩個串聯(lián)連接的半導體開關(guān)，如晶體管，晶閘管，1681'，16(:1'，1^-1681'和/或1^-16(:1';用于連接單元電容器的兩個接頭，其由兩個半導體開關(guān)彼此連接;至少一個在半導體開關(guān)之間布置的冷卻元件，其可以是例如電導通的并且電連接兩個相鄰的半導體開關(guān);框架，用該框架使半導體開關(guān)和冷卻元件彼此固定并且框架提供接頭；以及至少兩個機械在框架上固定的緩沖器-電容器，其并聯(lián)連接，與接頭相連并且與半導體開關(guān)一起分別形成換向回路。
[0011]這樣可以提供構(gòu)造上緊湊的半導體堆疊，其具有在換向回路中的低漏電感。因為并聯(lián)連接的電感導致較低電感，多個(兩個，三個，四個，等等)換向回路導致漏電感的減小。因為不是一個較大，而是多個小的電容器可以圍繞半導體堆疊分布，所以可以附加地更好地利用結(jié)構(gòu)空間。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的實施方式半導體堆疊還包括至少四個機械在框架上固定的緩沖器-電容器。電容器可以例如通過共同匯流排例如成對地側(cè)面施加到半導體堆疊上。兩個緩沖器-電容器可以布置在半導體堆疊的相對的側(cè)上。兩個緩沖器-電容器備選地或附加地可以空間上并排地布置在半導體堆疊的側(cè)上。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的實施方式緩沖器-電容器實施成相同類型。緩沖器-電容器可以具有相同形狀，相同大小和/或相同電容。通常緩沖器-電容器具有在端部具有電接觸的圓柱形的身體。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的實施方式半導體堆疊還具有緩沖器-二極管。并聯(lián)的緩沖器-電容器可以通過二極管(其防止換向回路中的波動或者振蕩)，與兩個串聯(lián)連接的半導體開關(guān)的端部相連。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的實施方式半導體堆疊還包括緩沖器-電阻。并聯(lián)連接的緩沖器-電容器可以通過緩沖器-電阻與兩個串聯(lián)連接的半導體開關(guān)的端部相連。緩沖器-電阻可以與緩沖器-二極管并聯(lián)連接。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的實施方式半導體堆疊還包括扼流閥-電感。扼流閥-電感可以用于調(diào)整或者控制對單元電容器的導體環(huán)路和/或換向回路的電感。例如扼流閥-電感可以插入換向回路中和/或可以將緩沖器-電阻與緩沖器-二極管相連。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的實施方式半導體堆疊還包括第一對和第二對串聯(lián)連接的半導體開關(guān)，其可分別成對地與兩個單元電容器相連。半導體開關(guān)可具有兩個串聯(lián)連接的半橋或者實施成形成兩個串聯(lián)連接的(部分_)變換器。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的實施方式半導體堆疊具有至少兩個機械在框架上固定的第一緩沖器-電容器，其并聯(lián)連接并且分別與第一對半導體開關(guān)一起形成換向回路；以及至少兩個機械在框架上固定的第二緩沖器-電容器，其并聯(lián)連接并且與第二對半導體開關(guān)一起分別形成換向回路。半導體堆疊可以對于半橋或者部分變換器的每個具有緩沖器-電路，已經(jīng)如上所述。兩個緩沖器-電路的組件和尤其是緩沖器-電容器還可以側(cè)面地固定到半導體堆疊上。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的實施方式(第一和/或第二)緩沖器-電容器通過(第一和/或第二)匯流排彼此相連。這樣由兩個，四個或多個電容器組成的布置可以彼此固定。(第一和/或第二)匯流排可以固定到半導體堆疊上，由此電容器和因此還有通過其提供的換向回路機械固定地與半導體堆疊相連。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的實施方式第一緩沖器-電容器與第二緩沖器-電容器通過匯流排彼此相連，其可以固定到半導體堆疊上。該匯流排可以例如直接固定到電導通的相鄰的冷卻體，其布置在例如在半導體堆疊中在兩個半導體開關(guān)之間。
[0021]利用多個換向回路還可以更好地利用圍繞半導體堆疊的空間，這是因為可以利用空閑空間來容納更多電容器。
【附圖說明】
[0022]在下面關(guān)于附圖詳細描述本發(fā)明的實施例。
[0023]圖1示出兩點變換器的電路圖。
[0024]圖2示出用于可能的半導體開關(guān)的電路符號。
[0025]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的半導體堆疊的電路圖。
[0026]圖4示意性示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的半導體堆疊。
[0027]圖5示意性示出根據(jù)本發(fā)明的其他實施方式的半導體堆疊。
[0028]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的其他實施方式的半導體堆疊的電路圖。
[0029]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的半導體堆疊的三維視圖。
[0030]在圖中使用的附圖標記和其意義以匯總的形式在附圖標記列表中列示。原則上相同或類似的部件設(shè)置有相同的附圖標記。
【具體實施方式】
[0031]在圖1中示意性示出電壓引導的兩點變換器10，其包括在兩個半導體開關(guān)S1,S2之間的換向回路12，其中布置了電容器Cd。。該回路12具有漏電感或換向阻抗
[0032]當在兩個開關(guān)之間出現(xiàn)電流換向時，由于漏電感電流i不突然下降，而是時間相關(guān)地，這導致電壓尖峰，電壓尖峰使半導體開關(guān)受載荷。在此出現(xiàn)的過電壓V用v=U?*di/dt計笪并ο
[0033]如在圖2中所示，半導體開關(guān)S1，S2可以包括例如晶體管，晶閘管，IGBT，IGCT，RC-1GBT ,RC-1GCT 等等。
[0034]圖3示出兩點變換器10，其包括其他開關(guān)組件，以防止或至少減小由于漏電感Lccim產(chǎn)生的電壓尖峰。在圖3中示出的電路是所謂的RCLD-衰減電路。例如在單元電容器Cd。之外變換器的組件集成在公共模塊/堆疊中，其中單元電容器Cd。可通過接頭14和16與模塊/堆疊相連。
[0035]首先緩沖器-電容器Ccd1可以與單元電容器Cd。并聯(lián)并且與串聯(lián)連接的半導體開關(guān)Si，S2并聯(lián)地連接，其位于在兩個半導體開關(guān)S1, S2S間附近。這樣換向回路12減小并且減小線路的電感或者電感Ls從換向回路12退耦。
[0036]在緩沖器-電容器和單元或者主電容器Cd。之間未衰減的振動(振蕩)的情況下，緩沖器-二極管(衰減二極管)Dcl和緩沖器-電阻(衰減電阻)Rs可以插入到換向回路12中。
[0037]當應控制斷路電流或者其時間改變di/dt時，(例如在二極管Dcd和半導體開關(guān)S1,S2之間)和/或當半導體開的切換瞬時的至少一部分應導入到緩沖器-電阻Rs(例如對于作為半導體開關(guān)ShSd^IGBT)時，可以插入di/dt-扼流閥-