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DE102004040773B3 - Semiconductor switching device for switching high currents and voltages has temperature measurement sensor attached to surface of isolating film facing away from copper layer in area of film laminated onto surface of copper layer - Google Patents

Semiconductor switching device for switching high currents and voltages has temperature measurement sensor attached to surface of isolating film facing away from copper layer in area of film laminated onto surface of copper layer Download PDF

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DE102004040773B3
DE102004040773B3 DE102004040773A DE102004040773A DE102004040773B3 DE 102004040773 B3 DE102004040773 B3 DE 102004040773B3 DE 102004040773 A DE102004040773 A DE 102004040773A DE 102004040773 A DE102004040773 A DE 102004040773A DE 102004040773 B3 DE102004040773 B3 DE 102004040773B3
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DE
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copper layer
power semiconductor
switching device
insulating film
measuring sensor
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DE102004040773A
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German (de)
Inventor
Walter Apfelbacher
Norbert Reichenbach
Johann Seitz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
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Publication date
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Abstract

The device has a planar technology power semiconductor module (10) with a base substrate consisting of a ceramic base (110) with at least one applied copper layer (130), at least one power semiconductor component (140) on a surface of the copper layer and an isolating film (150) laminated onto free surfaces of the copper layer and of the power semiconductor component. A temperature measurement sensor (20) is attached to the surface of the film facing away from the copper layer in an area of the film laminated onto the surface of the copper layer.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterschaltgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The present invention relates to a semiconductor switching device according to the preamble of claim 1

Halbleiterschaltgeräte kommen dann zur Anwendung, wenn es darum geht, bei Betriebsspannungen von einigen hundert Volt, Ströme von mehreren zehn Ampere häufig und nahezu geräuschlos zu schalten. Die in solchen Halbleiterschaltgeräten eingesetzten Leistungshalbleitermodule, wie zum Beispiel Thyristormodule oder IGBT-Module, sind sehr robust und weisen daher eine sehr hohe Lebensdauer auf.Solid-State switching devices come then to use, when it comes to operating voltages of a few hundred volts, streams of several tens of amps frequently and almost noiseless to switch. The power semiconductor modules used in such semiconductor switching devices, such as thyristor modules or IGBT modules are very robust and therefore have a very long life.

Jedes Halbleiterschaltgerät ist für einen bestimmten Betriebsspannungsbereich und Strombereich spezifiziert. Um diese elektrischen Spezifikationen auch bei hohen Schalthäufigkeiten einhalten zu können, muss die, während des Schaltens im Leistungshalbleitermodul, entstehende Wärme abgeführt werden. Über entsprechend dimensionierte Kühlkörper wird die Wärme abgeführt und damit eine wesentliche Temperaturerhöhung im Thyristormodul vermieden. Dadurch können die, für das Halbleiterschaltgerät festgelegten, Spezifikationen eingehalten werden, so dass dessen sicherer Betrieb gewährleistet ist.each Semiconductor switching device is for specified a specific operating voltage range and current range. To meet these electrical specifications even at high switching frequencies to be able to comply must be while of switching in the power semiconductor module, heat dissipated. About accordingly dimensioned heat sink is the heat dissipated and thus avoided a significant increase in temperature in the thyristor module. Thereby can the, for the semiconductor switching device specified specifications are met, so that its safe operation guaranteed is.

Zur Erfassung der Temperatur sind in Halbleiterschaltgeräten zudem Temperaturmesssensoren vorgesehen. Temperaturerhöhungen in Größenordnungen, welche die festgelegten elektrischen Spezifikationen des Halbleiterschaltgerätes einschränken, können so erkannt werden. Um entsprechend schnell auf eine Temperaturerhöhung reagieren zu können, muss die Temperaturmessung möglichst präzise, das heißt genau und zeitnah erfolgen. Zu große Abstände zwischen dem Ort der Temperaturentstehung, hier in aller Regel der Sperrschicht des Leistungshalbleitermoduls, und dem Ort des Temperaturmesssensors haben einen großen Wärmeübergangswiderstand zur Folge. Die daraus resultierende hohe Zeitkonstante wirkt sich negativ auf eine zeitnahe Auswertung des vom Temperaturmesssensor ermittelten Messsignals aus. Um die Sperrschichttemperatur zeitnah zu erfassen, muss der Temperaturmesssensor unmittelbar und damit potentialgebunden am Leistungshalbleiter angebracht werden Das kann aber dazu führen, dass aufgrund der, an dem Leistungshalbleitermodul vorhandenen, hohen Spannungspotentiale das Messsignal mit Störsignalen beaufschlagt und damit die Auswertung des Messsignals erschwert wird.to Detecting the temperature are also in semiconductor switching devices Temperature measuring sensors provided. Temperature increases in orders of magnitude, which limit the specified electrical specifications of the semiconductor switching device, so can be recognized. To respond accordingly quickly to a temperature increase to be able to the temperature measurement as possible precise, this means accurate and timely. Too long distances between the place of temperature formation, here usually the barrier layer of the power semiconductor module, and the location of the temperature measuring sensor have a large heat transfer resistance to Episode. The resulting high time constant has a negative effect to a timely evaluation of the measured signal determined by the temperature measuring sensor out. To capture the junction temperature in a timely manner, the Temperature measuring sensor directly and therefore non-electrically connected to the power semiconductor However, this can lead to the fact that, due to, on the power semiconductor module existing, high voltage potentials the measuring signal with interference signals acted upon and thus complicates the evaluation of the measurement signal becomes.

Derzeit werden Leistungshalbleitermodule in Halbleiterschaltgeräte im Wesentlichen mittels der so genannten Bonding-Technologie aufgebaut. Alternativ dazu kann ein solches Leistungshalbleitermodul auch mittels so genannter Planar-Technologie aufgebaut werden. Solch ein planarer Aufbau ist beispielsweise aus der WO 03/030247 A2 bekannt. Dabei werden auf ein Basissubstrat, das aus einer Keramikbasis mit beidseitig aufgebrachten Kupferschichten besteht, Halbleiterbauelemente aufgebracht. Über weitere auf die Oberfläche aufgebrachte Schichten aus elektrisch isolierenden und elektrisch leitenden Materialien werden die Halbleiterbauelemente dann flächig und ohne zusätzliche Drähte kontaktiert. Durch die Verwendung solcher in Planar-Technologie ausgeführter Leistungshalbleitermodule können so in Zukunft Halbleiterschaltgeräte einfacher und kompakter hergestellt werden. Aber auch hier besteht das Bedürfnis, zur Einhaltung der, für das Halbleiterschaltgerät festgelegten elektrischen Spezifikationen eine möglichst präzise Temperaturmessung durchzuführen.Currently Power semiconductor modules in semiconductor switching devices are essentially using the so-called bonding technology built up. Alternatively, such a power semiconductor module can also using so-called planar technology being constructed. Such a planar construction is for example out WO 03/030247 A2. In this case, on a base substrate, which consists of a ceramic base with copper layers applied on both sides, Semiconductor devices applied. Over further applied to the surface Layers of electrically insulating and electrically conductive materials The semiconductor devices are then flat and without additional wires contacted. By using such power semiconductor modules implemented in Planar technology can so in the future semiconductor switching devices simpler and more compact getting produced. But even here there is a need to Compliance with, for the semiconductor switching device specified electrical specifications to perform a precise temperature measurement.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Halbleiterschaltgerät mit einem in Planar-Technologie ausgeführten Leistungshalbleitermodul bereitzustellen, das eine möglichst präzise Temperaturmessung ermöglicht.task The present invention is therefore a semiconductor switching device with a executed in Planar technology Power semiconductor module to provide the one possible precise temperature measurement allows.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Halbleiterschaltgerät mit einem in Planar-Technologie ausgeführten Leistungshalb leitermodul, wobei das Leistungshalbleitermodul ein Basissubstrat, bestehend aus Keramikbasis mit zumindest einer darauf aufgebrachten Kupferschicht, und zumindest ein, an einer Oberfläche der Kupferschicht angebrachtes, Leistungshalbleiterbauelement, und eine, zumindest auf einer freien Oberfläche der Kupferschicht und einer freien Oberfläche des Leistungshalbleiterbauelementes, auflaminierte Isolierfolie aufweist, bei dem in einem Bereich der auflaminierten Isolierfolie, der die Oberfläche der Kupferschicht umfasst, ein Temperaturmesssensor an der, der Kupferschicht abgewandten, Oberfläche der Isolierfolie angebracht ist.These Task is solved by a semiconductor switching device with a power semiconductor module embodied in Planar technology, wherein the power semiconductor module is a base substrate consisting of Ceramic base with at least one copper layer applied thereto, and at least one, attached to a surface of the copper layer, Power semiconductor device, and one, at least on a free one surface the copper layer and a free surface of the power semiconductor device, laminated insulating film, in which in a range of laminated insulating film comprising the surface of the copper layer, a temperature measuring sensor at the, the copper layer facing away, surface the insulating film is attached.

Somit ist der Temperaturmesssensor unmittelbar am, das heißt auf oder direkt neben dem Leistungshalbleiterbauelement und damit nahe der Wärmequelle angebracht. Durch diese Anordnung und die durch die Isolierfolie bewirkte Potentialtrennung zwischen Temperaturmesssensor und Leistungshalbleiterbauelement ist eine präzise Temperaturmessung möglich.Consequently the temperature measuring sensor is directly on, that is on or directly next to the power semiconductor device and thus close to the heat source appropriate. By this arrangement and by the insulating film effected potential separation between temperature measuring sensor and power semiconductor component is a precise one Temperature measurement possible.

Die durch die elektrisch isolierende Isolierfolie bewirkte galvanische Trennung und die damit erreichte Potentialtrennung zwischen Leistungshalbleitermodulchip und Temperaturmesssensor ermöglicht eine potentialfreie Temperaturmessung. Aufwendige Messschaltungen zum Filtern von, das Temperaturmesssignal beeinflussenden, Spannungspotentialen des Schaltkreises können so vermieden werden.The galvanic isolation caused by the electrically insulating insulating film and the potential separation between the power semiconductor module chip and the temperature measuring sensor achieved thereby enables a potential-free temperature measurement. Elaborate measuring circuits for filtering voltage potentials influencing the temperature measuring signal of the circuit can be avoided.

Ist der Temperaturmesssensor innerhalb des Bereichs an der Stelle angebracht, die genau dem Ort des Leistungshalbleiterbauelementes entspricht, so ist der Temperaturmesssensor nur durch die Isolierfolie von der zu messenden Wärmequelle, hier der Sperrschicht des Leistungshalbleitermoduls, getrennt. Der Wärmeübergangswiderstand zwischen dem Ort der zu messenden Temperatur und dem Temperaturmesssensor ist somit im Wesentlichen nur durch die Isolierfolie bestimmt und damit weitestgehend reduziert. Aufgrund der dadurch resultierenden, relativ kleinen Zeitkonstante ist eine besonders zeitnahe und präzise Messung der Temperatur der Sperrschicht möglich. Eine möglicherweise auftretende Temperaturerhöhung in der Sperrschicht, welche die Spezifikationen des Halbleiterschaltgerätes beeinflussen könnte, kann so bestmöglichst erkannt werden.is the temperature measuring sensor is mounted within the area at the location which corresponds exactly to the location of the power semiconductor component, so is the temperature measuring sensor only by the insulating of the heat source to be measured, here the barrier layer of the power semiconductor module, separated. Of the Thermal resistance between the location of the temperature to be measured and the temperature measuring sensor is thus essentially determined only by the insulating film and thus largely reduced. Due to the resulting, relatively small time constant is a particularly timely and accurate measurement the temperature of the barrier possible. One maybe occurring temperature increase in the barrier layer, which affect the specifications of the semiconductor switching device could, can be as best as possible be recognized.

In der Regel wird es aber ausreichen, wenn der Temperaturmesssensor unmittelbar am Leistungshalbleiterbauelement und damit nahe der Wärmequelle angebracht ist. So ist bereits dann, wenn der Temperaturmesssensor direkt neben dem Leistungshalbleiterbauelement, auf der freien Oberfläche der Kupferschicht, das heißt dem Teil der Oberfläche der Kupferschicht, die nicht vom darauf aufgebrachten Leistungshalbleiterbauelement belegt ist, angebracht ist, eine präzise Temperaturmessung möglich. Durch die direkte Verbindung des Leistungshalbleiterbauelementes mit der Kupferschicht wird nämlich die im Leistungshalbleiterbauelement erzeugte Wärme auch an diese Kupferschicht übertragen, und kann somit auch durch einen an der Kupferschicht angebrachten und durch die Isolierfolie von der Kupferschicht getrennten Temperaturmesssensor noch hinreichend genau erfasst werden.In usually it will be sufficient if the temperature measuring sensor directly on the power semiconductor device and thus close to the heat source is appropriate. So is already when the temperature measuring sensor right next to the power semiconductor device, on the free surface of the Copper layer, that is the part of the surface of the Copper layer, not by the applied power semiconductor device is occupied, a precise temperature measurement is possible. By the direct connection of the power semiconductor device with the Copper layer is namely the Heat generated in the power semiconductor device also transferred to this copper layer, and thus can also be attached by a to the copper layer and a temperature measuring sensor separated from the copper layer by the insulating film still be recorded with sufficient accuracy.

Weitere vorteilhafte Ausführungen und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments and preferred embodiments of the invention are the dependent claims remove.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungen derselben werden im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren näher beschrieben. Es zeigen:The Invention and advantageous embodiments thereof are in Further described in detail with reference to the following figures. Show it:

1 in seitlicher Darstellung ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Halbleiterschaltgerätes, 1 in side view an embodiment of the semiconductor switching device according to the invention,

2 in Draufsicht eine Ausgestaltung des Leistungshalbleitermoduls des Halbleiterschaltgerätes, 2 in plan view, an embodiment of the power semiconductor module of the semiconductor switching device,

3 zeitliche Temperaturverläufe in der Sperrschicht und am Temperaturmesssensor. 3 temporal temperature profiles in the barrier layer and the temperature measuring sensor.

Der in 1 schematisch dargestellte Aufbau eines Halbleiterschaltgerätes 1 weist ein in Planar-Technologie ausgebildetes Leistungshalbleitermodul 10 auf. Das Verfahren zur Ausbildung von Leistungshalbleitermodulen in Planar-Technologie, wie beispielsweise des nachfolgend beschriebenen Thyristormoduls 10, kann der WO 03/030247 entnommen werden.The in 1 schematically illustrated structure of a semiconductor switching device 1 has a power semiconductor module designed in planar technology 10 on. The method of forming power semiconductor modules in planar technology, such as the thyristor module described below 10 , WO 03/030247 can be found.

Ein nach diesem Verfahren ausgebildetes Leistungshalbleitermodul 10, weist ein Basissubstrat auf. Dieses besteht im Wesentlichen aus einer Keramikbasis 110 mit beidseitig angebrachten Kupferschichten 120 und 130. Auf einer Oberfläche 131 des Basissubstrats 110–130 ist ein Leistungshalbleitermodulchip 140 aufgebracht.A trained according to this method power semiconductor module 10 has a base substrate. This consists essentially of a ceramic base 110 with copper layers on both sides 120 and 130 , On a surface 131 of the base substrate 110 - 130 is a power semiconductor module chip 140 applied.

Ist der Leistungshalbleitermodulchip 140 ein Thyristorchip, dann ist dieser mit einer nicht dargestellten, dem Basissubstrat zugewandten Kontaktfläche auf die Kupferschicht 130 des Basissubstrats aufgebracht. Dieser Kontaktfläche gegenüberliegend befinden sich, an der dem Basissubstrat abgewandten Oberfläche des Leistungshalbleitermodulchips 140, weitere (auch nicht näher dargestellte) Kontaktflächen. Der Thyristorchip 140 kann somit so auf die Kupferschicht 130 aufgelötet werden, dass sein Anoden-Anschluss direkt auf der Kupferschicht 130 und sein Kathoden-Anschluss auf der, der Kupferschicht 130 abgewandten Seite zum Liegen kommt. Der Thyristorchip kann so mit seinem Anoden-Anschluss über die Kupferschicht 130 direkt und mit seinem Kathoden-Anschluss über weitere in Planar-Technologie ausgebildete Schichten mit weiteren Bauelementen und/oder Anschlusssystemen im Halbleiterschaltgerät 10 verbunden werden.Is the power semiconductor module chip 140 a Thyristorchip, then this is with a, not shown, the base substrate facing contact surface on the copper layer 130 of the base substrate applied. Opposite this contact surface are located on the surface of the power semiconductor module chip facing away from the base substrate 140 , further (also not shown) contact surfaces. The thyristor chip 140 can thus be so on the copper layer 130 be soldered that its anode terminal directly on the copper layer 130 and its cathode terminal on the, the copper layer 130 opposite side comes to rest. The thyristor chip can thus with its anode connection via the copper layer 130 directly and with its cathode connection via further layers formed in planar technology with further components and / or connection systems in the semiconductor switching device 10 get connected.

Zumindest auf Teile der Oberfläche 111 und 131 des Basissubstrats 110–130 und auf die Oberfläche 141 des auf das Basissubstrat gelöteten Leistungshalbleitermodulchips 140 ist eine Isolierfolie 150 auflaminiert. Diese Isolierfolie 150 kann aus beliebigen Thermoplasten und Duroplasten, wie beispiels weise Kunststoffmaterialen auf Polyamid- oder Epoxidbasis, bestehen und weist vorzugsweise eine Dicke von 10 bis 500μm auf.At least on parts of the surface 111 and 131 of the base substrate 110 - 130 and on the surface 141 of the power semiconductor module chip soldered to the base substrate 140 is an insulating film 150 laminated. This insulating film 150 may consist of any thermoplastics and thermosets, such as plastic materials on polyamide or epoxy, and preferably has a thickness of 10 to 500 .mu.m.

Das in 1 dargestellte Halbleiterschaltgerät 1 weist neben dem zuvor beschriebenen Leistungshalbleitermodul 10 ein Gehäuse 30 sowie einen Kühlkörper 40 auf. Das als Thyristormodul ausgebildete Leistungshalbleitermodul 10 ist dabei vom Gehäuse 30 umschlossen. Auf der Oberfläche 121 des Basissubstrats 110–130, die der Oberfläche 111 mit aufgebrachtem Thyristorchip 140 gegenüberliegt, ist der Kühlkörper 40 so angebracht, dass er zumindest teilweise aus dem Gehäuse 30 herausragt. Dieser Kühlkörper dient zur Wärmeabfuhr der beim Schalten im Thyristormodul 10 entstehenden Wärme. Zur besseren Wärmeabfuhr ragt der Kühlkörper 40 dabei zumindest teilweise aus dem Gehäuse 30 heraus.This in 1 illustrated semiconductor switching device 1 points next to the power semiconductor module described above 10 a housing 30 and a heat sink 40 on. The designed as a thyristor module power semiconductor module 10 is from the case 30 enclosed. On the surface 121 of the base substrate 110 - 130 that of the surface 111 with applied Thyristorchip 140 is opposite, is the heat sink 40 so attached that it at least partially out of the housing 30 protrudes. This heat sink is used for heat dissipation during switching in the thyristor module 10 resulting heat. For better heat dissipation, the heat sink protrudes 40 in doing so at least partially out of the case 30 out.

Um eine möglichst präzise Temperaturmessung im Gehäuse 30 des Halbleiterschaltgerätes 10, insbesondere am Ort der Wärmequelle, zu erzielen, ist nun erfindungsgemäß in einem Bereich 151' der auflaminierten Isolierfolie 150, der durch die Oberfläche 131 der Kupferschicht 130 bestimmt ist, ein Temperaturmesssensor 20 an der, der Kupferschicht 130 abgewandten, Oberfläche 151 der Isolierfolie 150 angebracht. Durch den daraus resultierenden geringen Abstand zwischen dem angebrachten Temperaturmesssensor 20 und der Wärmequelle, nämlich der Sperrschicht des Leistungshalbleitermodulchips 140, ist nun eine zeitnahe und durch die isolierenden Eigenschaften der Isolierfolie 150 zudem eine genaue und damit präzise Temperaturmessung möglich.For a precise temperature measurement in the housing 30 of the semiconductor switching device 10 , in particular at the location of the heat source, is now in accordance with the invention in one area 151 ' the laminated insulating foil 150 passing through the surface 131 the copper layer 130 is determined, a temperature measuring sensor 20 at the, the copper layer 130 facing away, surface 151 the insulating film 150 appropriate. Due to the resulting small distance between the attached temperature measuring sensor 20 and the heat source, namely, the barrier layer of the power semiconductor module chip 140 , is now a timely and by the insulating properties of the insulating film 150 In addition, an accurate and therefore precise temperature measurement possible.

3 zeigt beispielhaft den ermittelten zeitlichen Temperaturverlauf in der Sperrschicht und in einem Temperaturmesssensor, der an zwei verschiedenen Orten auf dem Basissubstrat angeordnet ist. Ausgehend von einer typischerweise 100μm dicken Isolierfolie auf Epoxidharzbasis wurde ein Thyristorchip einem Verlustleistungssprung von circa 65 Watt ausgesetzt. 3 shows by way of example the determined temporal temperature profile in the barrier layer and in a temperature measuring sensor, which is arranged at two different locations on the base substrate. Based on a typically 100μm thick insulating film based on epoxy resin, a thyristor chip was subjected to a power loss of about 65 watts.

Die Kennlinie TS zeigt den daraus resultierenden zeitlichen Verlauf der Sperrschichttemperatur. Die Kennlinie TE zeigt den ermittelten zeitlichen Temperaturverlauf am Temperaturmesssensor, wenn dieser unmittelbar auf dem Halbleiterbauelement 140 angeordnet ist. Zum Vergleich zeigt der Temperaturverlauf TN den zeitlichen Verlauf, wenn der Temperaturmesssensor weiter weg von der Wärmequelle, das heißt außerhalb des Bereichs 151', der die Oberfläche 131 der Kupferschicht 130 umfasst, angeordnet ist.The characteristic curve TS shows the resulting temporal course of the junction temperature. The characteristic TE shows the determined temporal temperature profile at the temperature measuring sensor, if this directly on the semiconductor device 140 is arranged. For comparison, the temperature profile TN shows the time course when the temperature measuring sensor farther away from the heat source, that is outside the range 151 ' that the surface 131 the copper layer 130 comprises, is arranged.

Der auf dem Thyristorchip angebrachte Temperatursensor misst bereits nach knapp 3 Sekunden die Sperrschichttemperatur mit einem Fehler kleiner 10 % und ist damit ausreichend schnell für einen Überlastschutz des Leistungshalbleiters, wie sie beispielsweise für Sanftstarteranwendungen benötigt werden. Wird zusätzlich die Anstieggeschwindigkeit des vom Temperatursensor gemessenen Temperaturverlaufs ausgewertet, lässt sich die Ansprechzeit des Überlastschutzes noch einmal deutlich verkürzen. So kann bereits nach ca. 0,5 Sekunden ein deutlicher Temperaturanstieg mit dem Temperatursensor gemessen und, sofern dieser Temperaturanstieg einen vorgegebenen Wert übersteigt, das Halbleiterschaltgerät abgeschaltet werden. Der Temperaturverlauf TN zeigt dagegen ein deutlich trägeres Ansprechverhalten und zudem, dass die Thyristorchipendtemperatur überhaupt nicht erreicht wird.Of the Temperature sensor mounted on the thyristor chip is already measuring after just 3 seconds, the junction temperature with an error less than 10% and is thus sufficiently fast for overload protection of the power semiconductor, as for example for Soft starter applications are needed. Will be additional the rate of increase of the temperature profile measured by the temperature sensor evaluated, leaves the response time of the overload protection again shorten significantly. Thus, after about 0.5 seconds, a significant increase in temperature measured with the temperature sensor and, if this temperature rise exceeds a predetermined value, the semiconductor switching device be switched off. The temperature curve TN, on the other hand, indicates much sluggish Responsiveness and, in addition, that the thyristorchuffer temperature at all is not achieved.

Werden, wie in 2 dargestellt, auf der, der Kupferschicht 130 abgewandten Oberfläche 151 der Isolierfolie 150 ein oder mehrere Kontaktflächen 161, 162 aus einem elektrisch leitenden Material auf die Isolierfolie 150 aufgebracht, so kann ein als SMD-Bauelement, insbesondere als SMD-Temperaturwiderstand, ausgebildeter Temperaturmesssensor 20 direkt auf diese Kontaktflächen 161, 162 aufgelötet werden. Die Kontaktflächen 161 und 162 sind dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass sie nicht nur zum Auflöten des SMD-Temperaturwiderstandes, sondern auch zur Weiterführung des Messsignals, dienen. So können die Kontaktflächen 161 und 162 beispielsweise, so wie inBe as in 2 shown on the, the copper layer 130 remote surface 151 the insulating film 150 one or more contact surfaces 161 . 162 made of an electrically conductive material on the insulating film 150 applied, so as a SMD component, in particular as an SMD temperature resistance, formed temperature measuring sensor 20 directly on these contact surfaces 161 . 162 be soldered. The contact surfaces 161 and 162 are preferably designed so that they serve not only for soldering the SMD temperature resistance, but also for the continuation of the measurement signal. So can the contact surfaces 161 and 162 for example, as in

2 dargestellt, bis zum Rand des Basissubstrats 110 geführt werden, um dort eine entsprechende Auswerteschaltung zum Auswerten des Messsignals anzuschließen. 2 shown, to the edge of the base substrate 110 are led there to connect a corresponding evaluation circuit for evaluating the measurement signal.

Insgesamt kann gesagt werden, dass sich mit der vorliegenden Erfindung ein besonders einfacher und kompakter Aufbau eines Halbleiterschaltgeräts 1 ergibt, bei dem durch eine geeignete Temperaturmessung eine Temperaturerhöhung, insbesondere im Leistungshalbleiterbauelement, und damit eine Einschränkung der spezifizierten elektrischen Parameter des Halbleiterschaltgerätes erkannt werden können. Damit erhält man ein, für die spezifizierten Spannungen und Ströme, sicheres Halbleiterschaltgerät.Overall, it can be said that with the present invention, a particularly simple and compact construction of a semiconductor switching device 1 results in which by a suitable temperature measurement, a temperature increase, in particular in the power semiconductor device, and thus a limitation of the specified electrical parameters of the semiconductor switching device can be detected. This gives you, for the specified voltages and currents, safe semiconductor switching device.

Claims (5)

Halbleiterschaltgerät (1) mit einem in Planar-Technologie ausgeführten Leistungshalbleitermodul (10), wobei das Leistungshalbleitermodul (10) ein Basissubstrat, bestehend aus Keramikbasis (110) mit zumindest einer darauf aufgebrachten Kupferschicht (130), und zumindest ein, an einer Oberfläche (131) der Kupferschicht (130) angebrachtes, Leistungshalbleiterbauelement (140), und eine, zumindest auf einer freien Oberfläche (131') der Kupferschicht (130) und einer freien Oberfläche (140') des Leistungshalbleiterbauelementes (140), auflaminierte Isolierfolie (150) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich (151') der auflaminierten Isolierfolie (150) der die Oberfläche (131) der Kupferschicht (130) umfasst, ein Temperaturmesssensor (20) an der, der Kupferschicht (130) abgewandten, Oberfläche (151) der Isolierfolie (150) angebracht ist.Solid-state switching device ( 1 ) with a power semiconductor module embodied in Planar technology ( 10 ), wherein the power semiconductor module ( 10 ) a base substrate, consisting of ceramic base ( 110 ) with at least one copper layer ( 130 ), and at least one, on a surface ( 131 ) of the copper layer ( 130 ), power semiconductor component ( 140 ), and one, at least on a free surface ( 131 ' ) of the copper layer ( 130 ) and a free surface ( 140 ' ) of the power semiconductor component ( 140 ), laminated insulating film ( 150 ), characterized in that in one area ( 151 ' ) of the laminated insulating film ( 150 ) the surface ( 131 ) of the copper layer ( 130 ), a temperature measuring sensor ( 20 ) at the, the copper layer ( 130 ) facing away, surface ( 151 ) of the insulating film ( 150 ) is attached. Halbleiterschaltgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturmesssensor (20) innerhalb des Bereichs (151') an der Stelle (141') angebracht ist die dem Ort des Leistungshalbleiterbauelementes (140) entspricht.Solid-state switching device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the temperature measuring sensor ( 20 ) within the range ( 151 ' ) in the place ( 141 ' ) is attached to the location of the power semiconductor device ( 140 ) corresponds. Halbleiterschaltgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der, der Kupferschicht (130) abgewandten Oberfläche (151) der Isolierfolie (150) ein oder mehrere Kontaktflächen (161, 162) aus einem elektrisch leitenden Material auf die Isolierfolie (150) aufgebracht sind, auf die der Temperaturmesssensor (20) gelötet ist.Solid-state switching device ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that on the, the copper layer ( 130 ) facing away from the surface ( 151 ) of the insulating film ( 150 ) one or more contact surfaces ( 161 . 162 ) made of an electrically conductive material on the insulating film ( 150 ) are applied to the temperature measuring sensor ( 20 ) is soldered. Halbleiterschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturmesssensor (20) als SMD-Bauelement ausgebil det ist.Semiconductor switching device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the temperature measuring sensor ( 20 ) is ausgebil det as an SMD component. Halbleiterschaltgerät (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungshalbleitermodul (10) ein Thyristormodul ist und das Thyristormodul (10) von einem Gehäuse (30) umschlossen ist und auf der Oberfläche (121) des Basissubstrats (110–130), die der Oberfläche (111) mit aufgebrachtem Leistungshalbleitermodulchip (140) gegenüberliegt, ein Kühlkörper (40) angebracht ist, der zumindest teilweise aus dem Gehäuse (30) herausragt.Solid-state switching device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the power semiconductor module ( 10 ) is a thyristor module and the thyristor module ( 10 ) of a housing ( 30 ) and on the surface ( 121 ) of the base substrate ( 110 - 130 ), the surface ( 111 ) with applied power semiconductor module chip ( 140 ), a heat sink ( 40 ) is mounted, at least partially from the housing ( 30 ) stands out.
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