CN112420683A - 功率半导体模块以及用于制造功率半导体模块的方法 - Google Patents

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Abstract

一种功率半导体模块包括：功率半导体芯片；电耦合到功率半导体芯片的外部接触部，所述外部接触部被配置成能够载送交流电流，并且所述外部接触部包括开口；以及电流传感器组件，所述电流传感器组件包括电流传感器，并且至少部分地布置在所述开口中，其中，所述电流传感器被配置成能够测量交流电流。

Description

功率半导体模块以及用于制造功率半导体模块的方法
技术领域
本公开总体上涉及一种功率半导体模块以及一种用于制造功率半导体模块的方法。
背景技术
功率半导体模块可以被配置成能够以高电流和/或高电压操作。诸如电流传感器之类的传感器可以用于测量功率半导体模块的电性能，并且可以基于该测量结果来调整控制设置。为了在窄的性能公差内操作功率半导体模块，测量必须满足高精度要求。此外，传感器的安装可能会大大增加功率半导体模块的整体制造成本。改进的功率半导体模块和用于制造功率半导体模块的改进方法可以帮助解决这些和其它问题。
本发明所基于的问题通过独立权利要求的特征解决。在从属权利要求中描述了进一步的有利示例。
发明内容
各个方面涉及一种功率半导体模块，包括：功率半导体芯片；电耦合到功率半导体芯片的外部接触部，所述外部接触部被配置成能够载送交流电流，并且所述外部接触部包括开口；以及电流传感器组件，所述电流传感器组件包括电流传感器，并且至少部分地布置在所述开口中，其中，所述电流传感器被配置成能够测量交流电流。
各个方面涉及一种用于制造功率半导体模块的方法，该方法包括：提供功率半导体芯片和电耦合到功率半导体芯片的外部接触部，所述外部接触部被配置成能够载送交流电流；在外部接触部中提供开口，并将包括电流传感器的电流传感器组件至少部分地布置在所述开口中，其中，电流传感器被配置成能够测量交流电流。
附图说明
附图示出了示例，并且与相应的描述一起用于解释本公开的原理。通过参考下面的详细描述，将更好地理解本公开的其它示例和许多预期的优点。附图的元件不是必须相对于彼此成比例。相同的附图标记表示对应的相似部件。
图1A和1B示出了包括电流传感器组件的功率半导体模块的侧视图和顶视图。
图2示出了另一功率半导体模块的侧视图，该功率半导体模块附加地包括第一载体和第二载体。
图3示出了外部接触部和电流传感器组件的透视图，该电流传感器组件至少部分地布置在外部接触部中的开口内。
图4示出了另一功率半导体模块的细节透视图，其中，电流传感器组件被第一包封材料包封。
图5示出了另一功率半导体模块的细节透视图，其中，电流传感器组件被与第一包封材料不同的第二包封材料包封。
图6示出了在第二载体被布置在第一载体之上之前的制造阶段中的另一功率半导体模块的侧视图。
图7是用于制造功率半导体模块的方法的流程图。
具体实施方式
在下面的描述中，可以使用术语“耦合”和“连接”及其派生词。应当理解，这些术语可以用来表示两个元件相互协作或相互作用，而不管它们是直接物理接触还是电接触，或者它们不是彼此直接接触。可以在“结合的”、“附接的”或“连接的”元件之间设置居间元件或居间层。然而，“结合的”、“附接的”或“连接的”元件也可以彼此直接接触。
以下描述的功率半导体模块的示例可以使用各种类型的半导体芯片或包括在半导体芯片中的电路，例如，AC/DC或DC/DC转换器电路、功率MOS晶体管、功率肖特基二极管、JFET(结栅场效应晶体管)、功率双极晶体管、逻辑集成电路、模拟集成电路、传感器电路、功率集成电路等等。这些示例还可以使用包括MOSFET晶体管结构或垂直晶体管结构、例如IGBT(绝缘栅双极晶体管，Insulated Gate Bipolar Transistor)结构或总体而言的至少一个电接触焊盘布置在半导体芯片的第一主面上并且至少一个其它电接触焊盘布置在半导体芯片的与半导体芯片的第一主面相反的第二主面上的晶体管结构的半导体芯片。
图1A示出了功率半导体模块100，该功率半导体模块100包括功率半导体芯片110、外部接触部120和电流传感器组件130。外部接触部120电耦合到功率半导体芯片110。外部接触部120被配置成能够载送交流电流。外部接触部120还包括开口140。电流传感器组件130包括被配置成能够测量交流电流的电流传感器150，并且电流传感器组件至少部分地布置在开口140中。
功率半导体芯片110可以被配置成能够以高电流和/或高电压操作。功率半导体芯片110和/或外部接触部120可以布置在载体，例如，诸如直接铜接合(DCB)载体、直接铝接合(DAB)载体、活性金属钎焊(AMB)载体、引线框架等的被配置成可以以高电流和/或高电压操作的载体上。
根据一个示例，功率半导体模块100可以包括多于一个的半导体芯片，例如多于一个的功率半导体芯片110。多于一个的半导体芯片可以形成特殊的电路，例如半桥电路、逆变器电路等。多于一个的半导体芯片中的单个或多于一个的半导体芯片中的多个可以电耦合到外部接触部120。
外部接触部120可以被配置成能够提供功率半导体芯片110与功率半导体模块100的外部之间的电连接。外部接触部120可以例如是耦合到功率半导体芯片110的功率电极，例如耦合到源电极、漏电极、发射电极或集电极的功率接触部。
功率半导体模块100可以包括多于一个的外部接触部120。例如，功率半导体芯片110的每个功率电极可以耦合到单独的外部(功率)接触部120。此外，功率半导体芯片110的每个控制电极(例如栅电极)可以耦合到单独的外部(控制)接触部。
根据一个示例，功率半导体模块100至少包括被配置成能够承载正供电电压(VDD)的第一外部接触部120、被配置成能够承载负供电电压(VSS)的第二外部接触部120和被配置为相位接触部的第三外部接触部120。每个外部接触部120可以包括开口140和布置在相应的开口140中的电流传感器组件130。然而，也可能仅外部接触部中的一些或仅一个包括开口140和相关的电流传感器组件130。
根据一个示例，外部接触部120可以经由诸如接合导线或带的电连接器和/或经由上述载体耦合到功率半导体芯片110。根据一个示例，外部接触部120是引线框架的一部分。
外部接触部120可以具有任何合适的尺寸，例如，0.5cm或更大，1cm或更大，1.5cm或更大，或者2cm或更大的长度l1。外部接触部120可具有1cm或更大，1.4cm或更大，或者2cm或更大的宽度w1。外部接触部120可以具有0.8mm或更大，1mm或更大，或者1.2mm或更大的厚度t。
图1B示出了功率半导体模块100的顶视图。如图1B所示，开口140可以具有大致矩形的轮廓。但是，任何其它合适的轮廓都是可能的，例如方形轮廓、圆形轮廓或椭圆形轮廓。
开口140可以布置在外部接触部120中的任何合适的位置，例如，布置在外部接触部120的中心处，或布置在外部接触部120的内半部或外半部处。开口140可具有任何合适的尺寸l2、w2，例如，约4mm、约5mm、约6mm或大于6mm的长度l2和约2mm、约3mm、约4mm、约5mm或大于5mm的宽度w2。如图1A所示，开口140可以完全延伸穿过外部接触部120。
电流传感器组件130包括电流传感器150，并且它可以可选地包括其它有源或无源电子构件，例如电阻或电容。
根据一个示例，电流传感器组件130包括导电载体，电流传感器150布置在导电载体上并与导电载体电耦合。导电载体例如包括印刷电路板(PCB)。
电流传感器组件130还可以包括被配置成能够将电流传感器组件130耦合到功率半导体模块100的另一部分的一个或多个电接触部。例如，所述一个或多个电接触部可以被配置成能够将电流传感器组件130耦合到被配置成能够控制功率半导体芯片110的逻辑电路或驱动器电路。所述一个或多个电接触部可以被配置成能够将电流传感器的测量值传输到功率半导体模块100的其它部分(或传输到外部部件)并为电流传感器150提供电力。
电流传感器150可以是适合于测量流过外部接触部120的电流(特别是交流电流)的任何类型的传感器。电流传感器150可以例如被配置成能够测量由交流电流引起的磁场。例如，电流传感器150可以包括一个或多个磁传感器元件，例如霍尔元件或巨磁阻(GMR)元件。电流传感器组件130也可以包括多于一个的电流传感器150。
传感器元件(例如，磁传感器元件)可以至少部分地布置在开口140中。例如，电流传感器150可以布置在开口140中而使得电流传感器在外部接触部120的第一侧121处以及在与第一侧121相反的第二侧122处伸出由外部接触件120限定的平面。电流传感器150可以例如包括两个或更多个传感器元件，其中，第一传感器元件布置在第一侧121处或上方，第二传感器元件布置在第二侧122处或上方。传感器元件特别是可以被布置成使得可以实现特定的灵敏度。
电流传感器组件130可以布置在开口140中而使得电流传感器组件130的任何部分(特别是电流传感器150)均不接触外部接触部120。电流传感器组件130可以与外部接触部120电隔离。根据一个示例，可以不使用其它材料(例如绝缘体)填充电流传感器组件130与外部接触部120之间的空间。根据另一个示例，使用绝缘体(例如聚合物)填充电流传感器组件130与外部接触部120之间的空间。
电流传感器150可以相对于外部接触部120(基本上)垂直布置。例如，如图1A和图1B所示，外部接触部120可以布置在xy平面中，而电流传感器150可以布置在垂直于xy平面的xz平面中。
还可能的是，整个电流传感器组件130或电流传感器组件130的大部分或电流传感器组件130的至少一些部分垂直于外部接触部120布置。
与其它取向相比，垂直于外部接触部120(因此也垂直于流经外部接触部120的交流电流)布置电流传感器150可以增加电流传感器150的灵敏度。此外，与将电流传感器150布置在相对于外部接触部120的其它位置相比，将电流传感器150布置在开口140中也可以增加电流传感器150的灵敏度。
图2示出了功率半导体模块200，除了以下所述的差异之外，其可以与功率半导体模块100相似或相同。
功率半导体模块200包括以上结合功率半导体模块100所述的所有部分，并且它还附加地包括第一载体210和第二载体220。功率半导体模块200还可以包括包封至少功率半导体芯片110的包封材料230。
功率半导体芯片110和外部接触部120可以布置在第一载体210上并电耦合到第一载体210。第一载体210可以例如是DCB、DAB、AMB、引线框架、包括多层导电和非导电材料的衬底等。第二载体220可以被布置为使得它面向第一载体210。例如，第二载体220可以布置在功率半导体芯片110和/或外部接触部120上方。
第二载体220可以例如是PCB。第二载体220可以包括被配置成能够驱动功率半导体芯片110的逻辑和/或驱动器电路240。电流传感器组件130可以被连接到逻辑和/或驱动器电路240。功率半导体模块200可以包括一个或多个将第一载体210(特别是功率半导体芯片110的控制电极)耦合到第二载体220的第一电连接器250。
功率半导体模块200可以进一步包括被配置成能够存储电流传感器组件130的校准参数和/或功率半导体模块200的电性能数据的存储单元260。存储单元260可以例如布置在第二载体220上、布置在第一载体210上或者布置在电流传感器组件130上。
电流传感器组件130可以包括一个或多个第二电连接器131，该第二电连接器131将电流传感器组件130电耦合并且还可能机械耦合到第二载体220。
第一电连接器250和/或第二电连接器可以例如与第二载体220形成通孔连接或压配合连接。电流传感器组件130也可以是例如焊接到第二载体220上。
包封材料230可以至少部分地包封第一载体210。外部接触部120可以延伸出包封材料230。根据一个示例，电流传感器组件130被包封材料230包封。根据另一个示例，电流传感器组件130布置在包封材料230外。
第二载体220可以布置在包封材料230外。例如，第二载体220可布置在包封材料230的第一表面231处。第二载体220可例如使用螺钉、铆钉或胶固定到包封材料230(特别是，固定到第一表面231)。
根据一个示例，包封材料230可以包括(硬)塑料框架。塑料框架可以例如使用螺钉、铆钉或胶固定到第一载体210。包封材料230可以进一步包括(硬)塑料盖，其中，该盖布置在塑料框架之上。所述盖可以例如通过框架中包含的夹持结构或通过螺钉或通过压配合销固定到框架上。框架和盖一起可形成腔，其中，功率半导体芯片110可以布置在所述腔内。所述腔可以至少部分地填充有例如包封功率半导体芯片110的凝胶。凝胶可以例如改善腔中包含的例如接合导线的电连接部之间的电绝缘。根据一个示例，包封材料230可以包括模制体。
在电流传感器组件130被包封材料230包封并且第二载体布置在包封材料230外的情况下，第二电连接器131可以延伸穿过包封材料230(如图2所示)。包封材料230可包括用于第二电连接器131的专用通孔。
图3示出了外部接触部120和至少部分地布置在开口140内的电流传感器组件130的细节透视图。
根据一个示例，电流传感器组件130包括载体132，其中，电流传感器150机械和电耦合到载体132。电流传感器组件130可以进一步包括附加的有源或无源电子构件133。除了电流传感器150之外，可以在载体132上侧向地布置附加的电子构件133。
与包括电流传感器150并布置在开口140内的传感器部分相比，包括第二电连接器131的载体132的连接器部分可以沿x轴具有更大的延伸尺度。与开口140相比，连接器部分也可以沿x轴具有更大的延伸尺度(还可参看图1A和1B)。
连接器部分沿x轴的较大的延伸尺度可为第二电连接器131提供足够的空间，而传感器部分沿x轴的较小的延伸尺度可允许将传感器部分舒适地定位在开口140内。
如图3所示，外部接触部120可以包括另一开口123，该另一开口123可以侧向布置在开口140旁。另一开口123可以例如被配置成能够将外部接触部固定到另一个元件。另一开口123可以例如位于外部接触部120的布置在包封材料230外的一部分上。
图4示出了功率半导体模块400的细节透视图，该功率半导体模块400可以与功率半导体模块100和200相似或相同。
在功率半导体模块400中，电流传感器组件130布置在包封材料230内。为此，包封材料230可以包括被配置成能够接收电流传感器组件130的专用腔232。第二电连接器131可以从腔232的表面延伸到外部。腔232可以是包封材料230的一体部分。
根据一个示例，在将包封材料230布置在第一载体210之上、从而将电流传感器组件布置在开口140中之前，可以将电流传感器组件130布置在腔232内。根据另一示例，在将包封材料230布置在第一载体210之上之前，可以将电流传感器组件130布置在开口140中。根据又一示例，可以在包封材料230已经被布置在第一载体210之上之后将电流传感器组件130***腔232中。
包封材料230可以进一步包括被配置成能够容纳第一电连接器250的通孔。
图5示出了另一功率半导体模块500的细节透视图，除了以下所述的差异之外，该功率半导体模块500可以与功率半导体模块100、200和400相似或相同。
在功率半导体模块500中，电流传感器组件130没有布置在包封材料230内。换句话说，包封材料230没有包封电流传感器组件130。替代地，除了(第一)包封材料230之外，功率半导体模块500包括另一(第二)包封材料510。
电流传感器组件130被第二包封材料510包封。第二包封材料510可包括用于第二电连接器131延伸到外部的通孔或缝。
根据一个示例，第二包封材料510包括(硬)塑料框架。电流传感器组件130可以例如***塑料框架中。根据另一个示例，第二包封材料510包括可以在模制工具中模制在电流传感器组件130之上的模制体。
第二包封材料510可固定到第一包封材料230上或第一载体210上。例如，第二包封材料510可使用一个或多个螺钉520固定到第一包封材料230上。替代地，可以使用如铆钉或胶的其它固定措施。
在第一包封材料230已经被布置在功率半导体芯片110和第一载体210之上之后，可以将第二包封材料510固定到第一包封材料230上。替代地，在将第一包封材料230布置在功率半导体芯片110和第一载体210之上之前，可以将第二包封材料510固定到第一包封材料230上。在将第二包封材料510固定到第一包封材料230上之前，电流传感器组件130可以由第二包封材料510包封。
在第二包封材料510已经被布置在第一包封材料230上之后，可以将第二载体220(参看图2)布置在第一包封材料230和第二包封材料510之上。
图6示出了在制造阶段中的另一功率半导体模块600。除了以下所述的差异，功率半导体模块600可以与功率半导体模块100、200、400和500相似或相同。
在功率半导体模块600中，在将第二载体220布置在第一载体210之上之前，将电流传感器组件130固定到第二载体220上。当将第二载体220布置在第一载体210之上时，电流传感器模块130***开口140中。
根据一个示例，电流传感器组件130被第二包封材料510包封。第二包封材料510可以固定到第二载体220上。根据另一示例，电流传感器组件130未被第二包封材料510包封。替代地，当第二载体220布置在第一载体210之上时，电流传感器组件130***第一包封材料230的腔232中(参看图4)。
功率半导体模块600可以包括多于一个的电流传感器模块130，并且所述多于一个的电流传感器模块130可以例如在将所述多于一个的电流传感器模块130固定到第二载体220之前或者它们已经固定在第二载体220上之后通过支撑结构机械联结。
图7是用于制造功率半导体模块的方法700的流程图。方法700可以例如用于制造功率半导体模块100、200、400、500和600。
方法700包括在步骤701提供功率半导体芯片和电耦合到功率半导体芯片的外部接触部，所述外部接触部被配置成能够载送交流电流，在步骤702在外部接触部中提供开口，在步骤703将包括电流传感器的电流传感器组件至少部分地布置在开口中，其中，电流传感器被配置成能够测量交流电流。
方法700可以可选地包括用包封材料包封功率半导体芯片和/或电流传感器组件。方法700可以进一步包括将驱动器电路布置在功率半导体芯片和外部接触部上方，其中，驱动器电路被配置成能够驱动功率半导体芯片，并且在将驱动器电路布置在功率半导体芯片和外部接触部上方之前，将电流传感器组件布置在开口中。替代地，方法700可以包括将包括驱动器电路的载体布置在功率半导体芯片和外部接触部上方，其中，驱动器电路被配置成能够驱动功率半导体芯片，并且在将载体布置在功率半导体芯片和外部接触部上方之前，将电流传感器组件安装在载体上。
根据一个示例，功率半导体芯片被包封在第一包封材料中，电流传感器组件被包封在第二包封材料中，并且第二包封材料使用螺钉、铆钉或胶安装在第一包封材料上。
根据方法700的另一示例，获得电流传感器组件的校准参数并将其存储在功率半导体模块的存储单元中。
示例
在下文中，使用特定示例进一步描述功率半导体模块和用于制造功率半导体模块的方法。
示例1是一种功率半导体模块，包括：功率半导体芯片；电耦合到功率半导体芯片的外部接触部，所述外部接触部被配置成能够载送交流电流并且所述外部接触部包括开口；以及电流传感器组件，其包括电流传感器并且至少部分地布置在开口中，其中，电流传感器被配置成能够测量交流电流。
示例2是示例1的功率半导体模块，其中，电流传感器组件基本上垂直于外部接触部布置。
示例3是示例1或2的功率半导体模块，其中，外部接触部布置在一个平面中，电流传感器组件包括至少两个分别布置在所述平面的上方和下方的传感器元件。
示例4是前述示例中的一个的功率半导体模块，所述功率半导体模块还包括：第一载体，其中，功率半导体芯片和外部接触部布置在第一载体上；以及第二载体，其包括驱动器电路，所述驱动器电路被配置成能够驱动功率半导体芯片，其中，电流传感器组件基本上布置在第一载体与第二载体之间。
示例5是示例4的功率半导体模块，其中，电流传感器组件通过焊接或压配合连接方式耦合到第二载体。
示例6是示例4或5的功率半导体模块，其中，电流传感器组件包括导电载体，所述导电载体承载电流传感器和至少一个无源电子构件。
示例7是前述示例中的一个的功率半导体模块，所述功率半导体模块还包括：第一载体，其中，功率半导体芯片安装在第一载体上；以及包封材料，其包封第一载体的至少一部分和电流传感器组件。
示例8是示例1至6中的任一个的功率半导体模块，所述功率半导体模块还包括：第一载体，其中，所述功率半导体芯片安装在第一载体上；和第一包封材料，其包封第一载体的至少一部分；以及第二包封材料，其包封电流传感器组件。
示例9是示例8的功率半导体模块，其中，第二包封材料使用螺钉、铆钉或胶安装在第一包封材料上。
示例10是根据前述示例中的任一个的功率半导体模块，所述功率半导体模块还包括：存储单元，其被配置成能够存储电流传感器组件的校准参数和/或功率半导体模块的电性能数据。
示例11是一种用于制造功率半导体模块的方法，所述方法包括：提供功率半导体芯片和电耦合到功率半导体芯片的外部接触部，所述外部接触部被配置成能够载送交流电流；在外部接触部中提供开口；和将包括电流传感器的电流传感器组件至少部分地布置在开口中，其中，电流传感器被配置成能够测量交流电流。
示例12是示例11的方法，所述方法还包括：用包封材料包封电流传感器组件。
示例13是示例12的方法，所述方法还包括：将驱动器电路布置在功率半导体芯片和外部接触部上方，驱动器电路配置成能够驱动功率半导体芯片，其中，在将驱动器电路布置在功率半导体芯片和外部接触部上方之前将电流传感器组件布置在开口中。
示例14是示例12的方法，所述方法还包括：将包括驱动器电路的载体布置在功率半导体芯片和外部接触部上方，驱动器电路被配置成能够驱动功率半导体芯片，其中，在将载体布置在功率半导体芯片和外部接触部上方之前将电流传感器组件安装在载体上。
示例15是示例12或13的方法，所述方法还包括：将功率半导体芯片安装在第一载体上，其中，第一载体的至少一部分被第一包封材料包封，电流传感器组件被第二包封材料包封，并且第二包封材料使用螺钉、铆钉或胶安装在第一包封材料上。
示例16是示例11至15中的一个的方法，所述方法还包括：获得电流传感器组件的校准参数，并将校准参数存储在功率半导体模块的存储单元中。
虽然已经针对一个或多个实施方式说明和描述了本公开，但是在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，可以对所说明的示例进行改变和/或修改。特别是关于由上述构件或结构(组件、装置、电路、***等)执行的各种功能，除非另外指出，否则用于描述这些构件的术语(包括对“手段”的引述)旨在对应于执行所描述的构件的指定功能的任何构件或结构(例如，功能上等同的)，即使在结构上不等同于执行本文所示的本公开的示例性实施方式中的功能的所公开的结构。

Claims (16)

1.一种功率半导体模块(100、200、400、500、600)，包括：
功率半导体芯片(110)，
电耦合到功率半导体芯片(110)的外部接触部(120)，所述外部接触部(120)被配置成能够载送交流电流，并且所述外部接触部(120)包括开口(140)，以及
电流传感器组件(130)，其包括电流传感器(150)并且至少部分地布置在开口(140)中，其中，所述电流传感器(150)被配置成能够测量交流电流。
2.根据权利要求1所述的功率半导体模块(100、200、400、500、600)，其中，所述电流传感器组件(130)大致垂直于外部接触部(120)布置。
3.根据权利要求1或2所述的功率半导体模块(100、200、400、500、600)，其中，所述外部接触部(120)布置在一个平面中，所述电流传感器组件(130)包括至少两个分别布置在所述平面上方和下方的传感器元件。
4.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体模块(100、200、400、500、600)，其中，所述功率半导体模块(100、200、400、500、600)还包括：
第一载体(210)，其中，所述功率半导体芯片(110)和外部接触部(120)布置在第一载体(210)上，以及
第二载体(220)，其包括驱动器电路(240)，所述驱动器电路(240)被配置成能够驱动功率半导体芯片(110)，
其中，所述电流传感器组件(130)基本上布置在第一载体(210)与第二载体(220)之间。
5.根据权利要求4所述的功率半导体模块(100、200、400、500、600)，其中，所述电流传感器组件(130)通过焊接或压配合连接方式耦合到第二载体(220)。
6.根据权利要求4或5所述的功率半导体模块(100、200、400、500、600)，其中，所述电流传感器组件(130)包括导电载体(132)，所述导电载体(132)承载所述电流传感器(150)和至少一个无源电构件(133)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体模块(100、200、400、500、600)，其中，所述功率半导体模块(100、200、400、500、600)还包括：
第一载体(210)，其中，功率半导体芯片(110)安装在所述第一载体(210)上，以及
包封材料(230)，其包封第一载体(210)的至少一部分和电流传感器组件(130)。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的功率半导体模块(100、200、400、500、600)，其中，所述功率半导体模块(100、200、400、500、600)还包括：
第一载体(210)，其中，功率半导体芯片(110)安装在所述第一载体(210)上，
第一包封材料(230)，其包封第一载体(210)的至少一部分，以及
第二包封材料(510)，其包封电流传感器组件(130)。
9.根据权利要求8所述的功率半导体模块(100、200、400、500、600)，其中，所述第二包封材料(510)使用螺钉、铆钉或胶安装在第一包封材料(230)上。
10.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体模块(100、200、400、500、600)，其中，所述功率半导体模块(100、200、400、500、600)还包括：
存储单元(260)，其被配置成能够存储电流传感器组件(130)的校准参数和/或功率半导体模块(100、200、400、500、600)的电性能数据。
11.一种用于制造功率半导体模块的方法(700)，所述方法包括：
提供(701)功率半导体芯片和电耦合到功率半导体芯片的外部接触部，所述外部接触部被配置成能够载送交流电流，
在外部接触部中提供(702)开口，以及
将包括电流传感器的电流传感器组件至少部分地布置(703)在所述开口中，其中，电流传感器被配置成能够测量交流电流。
12.根据权利要求11所述的方法(700)，其中，所述方法还包括：
用包封材料包封电流传感器组件。
13.根据权利要求12所述的方法(700)，其中，所述方法还包括：
将驱动器电路布置在功率半导体芯片和外部接触部上方，所述驱动器电路被配置成能够驱动功率半导体芯片，
其中，在将驱动器电路布置在功率半导体芯片和外部接触部上方之前，将电流传感器组件布置在所述开口中。
14.根据权利要求12所述的方法(700)，其中，所述方法还包括：
将包括驱动器电路的载体布置在功率半导体芯片和外部接触部上方，所述驱动器电路被配置成能够驱动功率半导体芯片，
其中，在将载体布置在功率半导体芯片和外部接触部上方之前，将电流传感器组件安装在载体上。
15.根据权利要求12或13所述的方法(700)，其中，所述方法还包括：
将功率半导体芯片安装在第一载体上，其中，第一载体的至少一部分被第一包封材料包封，所述电流传感器组件被第二包封材料包封，并且第二包封材料使用螺钉、铆钉或胶安装在第一包封材料上。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法(700)，其中，所述方法还包括：
获得电流传感器组件的校准参数，并将校准参数存储在功率半导体模块的存储单元中。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10051160B4 (de) * 2000-10-16 2007-01-04 Infineon Technologies Ag Sensoranordnung zur kontaktlosen Messung eines Stroms
JP2006140217A (ja) * 2004-11-10 2006-06-01 Toyota Motor Corp 半導体モジュール
JP5702862B2 (ja) * 2011-08-31 2015-04-15 本田技研工業株式会社 電流検出回路モジュール
US9651581B2 (en) * 2011-09-28 2017-05-16 Infineon Technologies Ag High current sensors
US9678173B2 (en) * 2013-05-03 2017-06-13 Infineon Technologies Ag Power module with integrated current sensor
DE102013213348B4 (de) * 2013-07-08 2019-07-04 Siemens Aktiengesellschaft Leistungshalbleitermodul und elektrischer Antrieb mit einem Leistungshalbleitermodul
JP2015137892A (ja) * 2014-01-21 2015-07-30 日立金属株式会社 電流検出構造

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