本公开涉及一种功率模块及制造功率模块的方法。功率模块可用于电力电子应用，例如，电动车(ev)中的电机驱动器或功率转换器。
背景技术：
1、功率模块是包括两组功率半导体器件的半桥功率模块，其中，一组功率半导体器件包括一个或多个高侧器件，另一组功率半导体器件包括一个或多个低侧器件。两组功率半导体器件可以被独立监测和控制，使得两个单独的监测或控制电路可用于高侧器件和低侧器件。例如，控制电路可以包括栅极连接和辅助发射极或源极连接。
2、wo2020008874和wo2020158057a1公开了一种半桥配置的功率模块。cn110867419a公开了一种全桥配置的功率模块。us20190115275a1公开了功率模块的另一示例。
3、us2012/256194a1公开了一种半桥配置的功率模块，其中，高侧和低侧端子具有镜像对称的形状。
技术实现思路
1、本公开的实施例涉及一种改进的功率模块。至少一些实施例可以具有改进的开关行为。
2、根据第一方面，功率模块包括一个或多个衬底以及位于这些衬底的一个或多个衬底上的一个或多个高侧开关器件和一个或多个低侧开关器件。功率模块包括至少一个高侧辅助端子和至少一个低侧辅助端子，用于控制和/或监测相应的开关器件。辅助端子中的每一个包括连接到至少一个衬底的至少一个内部连接部分和用于连接到外部连接器的至少一个外部连接部分。辅助端子还包括连接内部连接部分和外部连接部分的中间部分。高侧(hs)辅助端子和低侧(ls)辅助端子具有相同的几何形状。在下文中，还公开了辅助端子的镜像对称的形状。然而，本发明如独立权利要求中所定义。
3、辅助端子可以是(例如)金属片的形式。每个辅助端子可以由单个零件形成。
4、中间部分可以包括水平延伸的至少一个水平分段和/或相对于衬底的主表面倾斜延伸的至少一个倾斜分段。因此，水平分段仅在水平方向上以恒定高度延伸。例如，水平分段可以是条形的。内部连接部分可以具有与同一辅助端子的外部连接部分不同的、相对于衬底的主表面的垂直和水平位置。内部连接部分也可以与外部连接部分位于不同的垂直位置但相同的水平位置。在这种情况下，辅助端子可以包括(例如)u形中间部分。
5、因此，辅助端子具有三维结构，而不是仅从衬底向上延伸的简单针形端子的形式。作为示例，辅助端子可以是辅助电路中的部件，例如，用于将外部连接器连接到开关器件的栅极的信号路径。作为另一个示例，辅助电路可以是到开关器件的发射极或源极的辅助连接。在实施例中，具有相同的几何形状或镜像对称的几何形状的辅助端子是对应的端子。“对应的”端子对高侧开关器件和低侧开关器件具有相同的功能。例如，连接到开关器件的栅极的辅助端子是对应的端子。连接到开关器件的发射极的辅助端子是对应的端子。
6、开关器件可以是(例如)igbt、mosfet、hemt、jfet、或misfet的形式。功率模块可以包括多个高侧开关器件和多个低侧开关器件，其中，同侧的开关器件可以彼此并联电连接。
7、通过在高侧开关器件和低侧开关器件的对应电气路径中使用相同形状的辅助端子，这些路径中的寄生电感被相互调整，从而提高了高侧器件和低侧器件的开关行为的均匀性，或者在最好的情况下可以实现相同的开关行为。此外，相同的零件可被用于高侧辅助端子和低侧辅助端子。因此，由于规模经济和工具成本的降低，生产成本和装配故障的风险也降低。
8、在实施例中，相同的形状或镜像对称的形状适用于功率模块中的所有对应的高侧和低侧辅助端子。相同的形状或镜像对称的形状也可能仅适用于一个或多个对应的高侧和低侧辅助端子，而不是适用于所有对应的辅助端子。
9、同侧的至少两个辅助端子可以机械地接合在一起以形成单元，例如，栅极和辅助发射极端子或源极端子的单元。在将辅助端子连接到衬底之前，可以将辅助端子接合在一起。因此，可以简化制造过程。不同侧的辅助端子的单元可以具有相同的几何形状或镜像对称的几何形状。
10、具有相同形状的高侧器件和低侧器件的辅助端子可以呈180°旋转对称地布置在功率模块中。旋转对称可以相对于与衬底的主表面垂直延伸的轴线。例如，该轴线可以延伸通过功率模块的中心。
11、在实施例中，不仅辅助端子而且衬底或者用于高侧开关器件和低侧开关器件的对应辅助电路的整个电气路径都具有相同的几何形状或镜像对称的几何形状。如果功率模块包括两个以上衬底，则用于高侧开关器件和低侧开关器件的一对或多对衬底可以具有相同的几何形状或镜面对称的形状。对于高侧开关器件和低侧开关器件的所有对，可能存在相同的几何形状或镜像对称的形状。
12、如果高侧开关器件和低侧开关器件位于同一衬底上，则该衬底可以具有180°的旋转对称性。对称轴可以位于衬底的中心。如果高侧开关器件和低侧开关器件位于不同衬底上，则衬底可能围绕位于衬底之间的轴线存在180°的镜像对称。整个电气路径可以呈180°旋转对称地布置在功率模块中。电气路径包括衬底布局、诸如引线键合的连接器和辅助端子。
13、对于具有镜面对称的形状的辅助端子，一个或多个衬底可以具有相对于镜像平面的镜像对称性。在单个衬底的情况下，镜像平面可以延伸通过衬底，在多个衬底的情况下，镜像平面可以在衬底之间延伸。整个电气路径可以相对于对称平面呈镜像对称地布置在功率模块中。
14、功率模块可以包括两个或更多个高侧开关器件和两个或更多个低侧开关器件。同侧的开关器件可以并联电连接。辅助端子中的每一个可以包括至少两个内部连接部分，用于电连接到同侧的至少两个开关器件。在这种情况下，同侧的开关器件所在的衬底可以彼此分开。如果同侧的开关器件位于同一衬底上，则仅一个内部连接部分可能就足够了。
15、在每侧包括多个高侧开关器件和多个低侧开关器件和/或多个衬底的情况下，对称性可能仅存在于一对、几对、或所有对的开关器件和/或衬底中。
16、根据本公开的另一方面，一种制造功率模块的方法包括以下步骤：提供一个或多个衬底以及位于一个或多个衬底上的一个或多个高侧开关器件和一个或多个低侧开关器件；提供具有相同的几何形状或镜像对称的几何形状的至少两个辅助端子；将辅助端子连接到一个或多个衬底，使得辅助端子中的一个电连接到高侧开关器件，并且辅助端子中具有相同形状或镜像对称形状的另一个电连接到低侧开关器件。
17、每个辅助端子可以包括连接到至少一个衬底的至少一个内部连接部分、用于连接到外部连接器的至少一个外部连接部分、以及连接内部部分和外部部分的中间部分。中间部分包括在水平方向延伸的至少一个水平分段和/或相对于衬底的主表面在水平和垂直方向上都延伸的至少一个倾斜分段，其中，内部连接部分具有与外部连接部分不同的、相对于衬底的主表面的垂直和水平位置。该方法可以产生如前所述的功率模块。该方法和功率模块可以具有相同的电气和功能特性。
18、在该方法中，可以提供多个辅助端子，并在将这些辅助端子连接到衬底之前将该多个辅助端子彼此机械连接。可以为高侧开关器件和低侧开关器件提供机械连接的辅助端子的单元。例如，端子可以通过绝缘胶彼此连接，或者可以嵌入形成一种端子块的树脂材料中。因此，生产过程进一步简化。
19、本公开包括多个方面和实施例。即使在此上下文中没有明确提及相应的特征，本文也针对其他方面和实施例公开了关于一个方面和实施例描述的每个特征。
1.一种功率模块(1)，所述功率模块包括一个或多个衬底(28，29，30，31)、位于所述衬底(28，29，30，31)中的一个或多个衬底上的一个或多个高侧开关器件(2、19)和一个或多个低侧开关器件(3，20)，
2.根据权利要求1所述的半桥功率模块(1)，其中，所述辅助端子(5，6，7，8)为弯曲金属片的形式。
3.根据前述权利要求中任一项所述的半桥功率模块(1)，其中，所述高侧辅助端子(5，7)和所述低侧辅助端子(6，8)中的每一个包括连接所述至少一个内部连接部分(11，12)和所述外部连接部分(13，14)的中间部分(15，16)，其中，所述中间部分(15，16)包括条形的至少一个水平分段(25)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的半桥功率模块(1)，其中，至少一个高侧开关器件(2，19)和至少一个低侧开关器件(3，20)包括栅极，其中，具有相同的对称形状的至少一个高侧辅助端子(5，7)和至少一个低侧辅助端子(6，8)电连接到相应的栅极。
5.根据前述权利要求中任一项所述的半桥功率模块(1)，其中，至少一个高侧开关器件(2，19)和至少一个低侧开关器件(3，20)包括发射极或源极，其中，具有相同的几何形状的至少一个高侧辅助端子(5，7)和至少一个低侧辅助端子(6，8)电连接到相应的发射极或源极。
6.根据前述权利要求中任一项所述的半桥功率模块(1)，其中，至少一个高侧辅助端子(2，19)和至少一个低侧辅助端子(3，20)具有相同的形状并且相对于对称轴线(a)呈180°旋转对称地布置。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的半桥功率模块(1)，其中，具有相同的几何形状的至少一个高侧辅助端子(2，19)和至少一个低侧辅助端子(3，20)相对于对称平面(p)呈镜像对称地布置。
8.根据前述权利要求中任一项所述的半桥功率模块，包括具有相同几何形状的、同侧的至少两个辅助端子(5，6，7，8)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的功率模块，包括彼此机械接合的、同侧的至少两个辅助端子(5，6，7，8)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的功率模块，其中，包括具有相同的几何形状的辅助端子(5，6，7，8)的所述高侧开关器件(2、19)和所述低侧开关器件(2，20)布置在不同的衬底(28，29，30，31)上，其中，所述衬底(28，29，30，31)的金属化图案具有相同的几何形状或镜像对称的几何形状。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的功率模块，其中，包括具有相同的几何形状的辅助端子(5，6，7，8)的所述高侧开关器件(2，19)和所述低侧开关器件(2，20)布置在相同的衬底上，其中，所述衬底的金属化图案具有相对于对称轴线(a)的180°旋转对称性或相对于对称平面(p)的镜像对称性。
12.根据前述权利要求中任一项所述的半桥功率模块，包括至少两个高侧开关器件(2，19)和至少两个低侧开关器件(3，20)，其中，具有相同形状的辅助端子(5，6，7，8)中的每一个包括至少两个内部连接部分(11，12，21，22)，用于电连接到同侧的至少两个开关器件(2，3，19，20)。
13.一种制造功率模块(1)的方法，包括以下步骤：
14.根据权利要求13所述的方法，其中，提供两个以上辅助端子(5，6，7，8)，并且在将所述辅助端子(5，6，7，8)中的至少两个连接到所述一个或多个衬底(28，29，30，31)之前将所述辅助端子(5，6，7，8)中的至少两个彼此机械连接。
