专利名称：用于封闭式半导体器件�？榈墓庋Т衅飨低澈图觳夥椒�
技术领域：
本发明涉及用于封闭式半导体器件�？榈墓庋Т衅飨低澈图觳夥椒ǎ⑶揖咛迨巧婕霸诠β实缱幽？榛蛘叽锌翘宓奈⒋砥髦惺褂玫氖凳├�。
背景技术：
功率电子�？槭侨菽啥喔龉β氏低巢考恢肿爸茫龉β氏低巢考缡峭ǔ１挥美辞谢桓叩缌骱透叩缪沟陌氲继迤骷�。在这些应用中，半导体器件通常是MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)或者IGBT (绝缘栅双极性晶体管)，因为它们提供高的效率和快速切换。一种已知的功率电子�？�10在现在将谈及到的图I和2中示出。图I示出了�？�10的外型。�？�10包括塑料壳体102，所述塑料壳体102通过一个或多个螺钉(未示出)和/或粘合剂被附接到金属基板104上。所述金属基板104提供其上能够安装壳体内部的电子部件的坚固的基部，并且允许该装置作为一个整体通过保持螺丝孔106被安装在电气柜或者其它结构中。多个金属初级电气端子108设置在模块的塑料壳体102的表面上可接近的位置上，同时多个二级端子110位于侧部处。图2示出了在图I中图示的模块的内部。在该视图中，所述金属基板104可以被看出是支撑DCB (直接覆铜陶瓷结构)204的多个部分202，每个部分202又支撑多个半导体器件。在示出的示例中，每个部分202支撑位于铜汇流条210和212之间的两个IGBT206和两个二极管部件208。每个铜汇流条210具有突片211，以用于与在初级电气端子108的下侧上的对应的连接部接合。在金属基板104上设置对应的铜端子214，以用于与二级端子110接合。塑料壳体的内部通常为了安全而填充有绝缘材料，例如灌封材料或者泡沫(未示出)。使用中,铜汇流条210或者212中的一个被用作输入端子，而另一个被用作输出端子，其中电子部件IGBT206和二极管208控制端子之间的切换动作。由于操作和切换损耗，形成IGBT206和二极管208的半导体器件会变得非常热，并且出于安全原因有必要仔细监控它们的温度，同时避免�？榈氖�。存在很多已知的测量在诸如在图I和2中所示的功率电子�？槟诓康牟考奈露鹊姆椒ǎ欢缃谙旅嫠得鞯模械姆椒壳岸际遣荒芰钊寺獾牟⑶一褂泻芏喙逃械娜钡�。一种已知的方法是根据对流过功率�？榈牟考乃彩钡缌鞯牟饬坷醇扑阍谡庑┎考械暮乃鸸β省８眉际踝魑纠赨S2008/0191686中被描述。如这样的电流分配测量在商业实施中通常是不切实际的。另一种已知的方法是使用交叉连接半导体器件IGBT206和二极管208的热电偶。然而，由于IGBT206中的切换噪音，为了测量热电偶电流，通常有必要使所述开关失效，并且之后立刻测量电流。在被有效地冷却的系统中，这样会导致测量不能准确地反映功率电子部件的运行温度。作为热电偶装置的替代，一些温度感测系统使用钼电阻温度计或者电热调节器，例如PTC (正温度系数)或NTC (负温度系数)电热调节器。然而，操作这些装置必须必要地分走一些电流。 这些技术的缺点在于为了感测和控制的目的它们需要从功率电子�？榈哪诓垦由斓酵獠康牧鞯缌�。如果该连接没有正确地隔离，这可能导致装置运行中的冲突，可能从�？槁冻鲈肷⑶铱赡芪＜鞍踩�。因此我们已经意识到存在对用于功率电子�？榈母慕拇衅飨低车男枨�。
发明内容
在将谈及的独立权利要求中对本发明进行了限定。有利特征在将谈及的从属权利要求中陈述。在本发明提供的第一方面，半导体器件�？榫哂邢薅诓康目翘澹谒瞿诓恐腥菽芍辽僖桓霭氲继迤骷凰瞿？榘ü庀耍龉庀酥辽俨糠值匚挥诳翘迥诓坎⑶冶徊贾贸杉觳庵甘究翘逯械那樾蔚脑诵胁问�。光纤的使用允许在不打断壳体内的敏感电子部件的运行的情况下进行检测。此夕卜，光纤本身不容易被模块内高的运行温度损害。在一个实施例中，运行参数是壳体内部的温度或者壳体内部的电子器件的温度。在替代实施例中，所述运行参数是壳体内部的一个位置处所经历的应变或者壳体内部的电子器件所经历的应变；壳体内部的一个位置处的电场强度或磁场强度或者流过壳体内部的电子器件的电流；或者壳体内部是否发生放电或电弧事件的指示。在一个实施例中，至少一个电子器件形成为裸片(die)，并且所述光纤通过耐热粘合剂附接到所述裸片上，因此确保安全的热接触并提高传感器的精确性。耐热粘合剂可以是玻璃增强环氧树脂。在一个实施例中，所述光纤通过形成在光纤上的键合线附接到所述裸片。在又一个实施例中，所述光纤被涂覆有柔性涂层，其可以被用来降低由光纤和裸片的热膨胀的差异引起的光纤中的应力。柔性涂层可以是硅树脂、聚酰亚胺、非粘性霜、隔热化合物、散热膏中的一种或多种。在替代实施例中，半导体器件�？榭梢园―CB，并且光纤位于DCB层中的一个层内部，和/或基板，光纤位于所述基板中。所述光纤也可以位于部件之间的焊接界面材料或热界面材料中。在一个实施例中，半导体器件�？槭枪β实缱幽？�。这些装置尤其倾向于在高温下运行，因此能够受益于上面讨论的类型的感测系统，从而确保它们运行安全。在本发明的又一个方面，半导体器件�？榭刂葡低潮簧柚贸删哂猩厦嫣致鄣陌氲继迤骷？椋患觳獯庸庀耸涑龅墓庋藕呕蛘叩绱欧涞募觳馄鳎豢刂破鳎隹刂破鞅涣拥剿黾觳馄鞑⑶也贾贸苫谒龉庋藕呕蛘叩绱欧淙范ㄖ甘究翘迥诓康那樾蔚脑诵胁问�。与上面讨论的传感器系统一起，�？榈脑诵锌梢员恢圃斓酶踩�/或更有效。在一个示例中，控制器可以布置成基于运行参数切断至所述功率电子�？榈牡缌�。另外，或者替代地，半导体器件模块控制系统包括冷却系统，该冷却系统被联接到控制器并且能够基于运行参数运行。假如要对风力涡轮机进行远程选址(remote siting)并且需要确保它们不会遇到运行问题，则上面描述的设备可以被有利地用在风力涡轮机中。然而所述�？楹拖低巢⒉唤鱿抻诖�。在又一方面，本发明提供一种相应的控制方法。
通过示例参考附图更详细地描述本发明，在附图中 图I是功率电子�？榈耐獠康氖疽馔迹煌�2是功率电子模块的内部的示意图；图3是根据本发明的示例的功率电子�？榈牡戎岵馐油迹煌�4是包括传感器套件的图3示出的功率电子模块的示意图；图5是具有附接的光纤的裸片的示意性等轴测视图；图6是具有附接的光纤的裸片的另外的等轴测视图；图7是沿图6的线YD - YD的横截面视图；图8是沿图6的线VDI - VDI的横截面视图；图9是光纤的第一示例性机械连接的示意图；图10是光纤的第二示例性机械连接的示意图。
具体实施例方式通常，本发明涉及为封闭式半导体器件例如功率电子�？榛蛘呔哂锌翘宓奈⒋砥魈峁┕庀舜衅飨低常员慵嗫厮脑诵�。现在将参考图3描述本发明功率电子�？榈南晗甘纠Ｎ怂得鞯哪康模俣üβ实缱幽？榈慕峁褂胪糏和2所示的装置基本上相同。�？�300具有带有铜基板304的塑料壳体302，DCB306焊接或者利用合适的热界面材料热连接到基板上。基板和DCB306之间的连接也可以通过所谓的烧结过程实现。基板为装置提供坚固的基部并且辅助使来自安装在DCB306上的已知为裸片的多个起作用的半导体器件的热量散布开。DCB306由陶瓷材料形成，两层铜被直接粘结到陶瓷材料上。DCB提供裸片和基板之间的电绝缘，但是同样重要地确保�？橹惺褂玫牟煌牧系娜扰蛘偷玫娇刂�。使用高温钎焊将多个起作用的半导体器件308焊接到DCB306上，但是如果合适的话也可以烧结。裸片本质上是一片硅晶体，所述硅晶体被切割并被加工成使得它可以控制穿过它的电流和隔断越过它的电压。该多个裸片通常包括一个或多个切换装置，例如以交错形式被布置在DCB306上的IGBT310和二极管312，以便更均匀地散布开基板将要受热的区域。多根键合线314被附接到IGBT310和二极管312的芯片端子316从而为功率�？�300形成必要的电连接。尽管没有在图3中示出铜汇流条或者导线以避免使附图�：侨缫郧暗模β誓？�300可能具有许多铜汇流条或者导线以连接到电源，并且将理解为并非严格是本发明的部分。
如图3所示，光纤电缆318被设置在�？�300内部，被布置成使得它位于一个或多个裸片308附近。如将在下面说明的，至少光纤的一部分优选地被设置成与裸片热接触，使得光纤的该部分在运行中可以获得与附接有光纤的裸片相同的温度。现在参考图4，光纤318被从功率电子�？榭翘�302引出到传感器套件400，传感器套件400包括用于馈送光纤的光源和用于接收返回的光信号的光探测器。将理解的是，传感器套件400还具有用于记录从光纤318接收的数据的存储器和用于分析数据的至少一个处理器，从而监控装置的情况，并且向控制器404提供输出402。基于传感器套件400的输出402，控制器可以采取各种动作来确保半导体器件�？榛蛘吖β誓？榈陌踩诵�。这样的动作可以包括下述动作中的一种或多种关闭功率电子模块300或者容纳有功率电子�？榈牡缱酉低�(例如电气柜)，调节输入到装置的功率信号，激活紧急冷却系统，发布报警信号以召唤工程师，记录事件以及记录从传感器套件接收的任何相关信息。传感器套件400和控制器404定位成离�？�300足够的距离以避免电干扰或者势能损害，同时可以被单独地设置或者作为单个的整体单元设置。在仅需要传感器数据的记录的本申请中，可以将控制器省略。 现在将更详细地说明光纤318和传感器系统400的运行。光信号由在传感器套件400中的光源产生并且被接入光纤318的端部。已经沿着光纤318行进的光随后到光能够被分析的检测器400处。取决于实施的细节，在传感器套件400处接收的光可能已经沿着光纤的整个长度行进或者可能从中间点反射回来。在一个实施例中，传感器套件400可以包括两对光源和检测器，在光纤的每个端部布置一对以提供系统冗余。如在现有技术中已知的，光纤电缆的光学特性将受到它的温度的变化的影响。例如，当光纤的一部分经历了温度变化时，它将遭受热膨胀和折射率的变化。这些变化能够通过检测接入光纤中的光的光学特性的变化而被检测，并且随后从光纤被再发射并被检测器400捕获。在干涉测量感测技术的情形中，由于光纤的物理长度或者折射率的变化引起的由光纤318提供的光学路径长度的变化被用来提供温度的指示。从光纤发射的光被允许与来自光源的还没有沿着相同的光纤经过的光干涉，以形成干涉信号。干涉信号的大小对于所接收的信号与原始的光信号相比之间的相位差是敏感的。因此，假如原始光源的波长被选择成给出对由光纤318经历的长度变化敏感的干涉信号，干涉信号的大小可以被用作光纤的温度的度量，并且因此被用作附接光纤的裸片的温度的度量。波长的适当范围是与可见光以及EM光谱的近红外区对应的波长范围。具体的波长根据光纤中波长的传播特性和传感器的预期分辨力来选择。光纤布拉格光栅(FBG)技术也是已知的,其中光栅通常使用UV激光而被形成在光纤中。就光栅将反射由光栅尺寸确定的光的特定波长的意义上来说，光栅被调谐。如果具有FBG的光纤318的一部分设置成与裸片308接近或者接触，则此时在那个位置的光纤长度的变化将导致FBG的尺寸变化以及光纤折射率的变化。这两种作用都改变了由FBG反射的和/或传播的任何光的波长，这可能因此被用作该位置处的光纤和裸片的温度的度量。长周期光栅(LPG)也可以被以与FBG类似的方式使用，尽管在LPG的实践中通常仅仅是被传播的光的被用作传感器的基础的波长，而不是被反射的光的波长。在下面的讨论中，在适当的地方，两个术语可互换使用。
FBG是有利的，因为单个光纤可以设置有多个FBG，每个FBG都对光的不同波长敏感，并且每个FBG都与不同的区域和具有裸片308的传感器位置对应。因此，具体裸片308的温度能够通过接入相应波长的光而单独地确定。在这种技术中，光源有用地可以是窄光谱或宽光谱、调谐的或者非调谐的。可能的是，使用在相同波长的基频下反射/传播光的多个FBG。在这种情况下,需要时分复用技术(Time Division Multiplexing)来分析来自每个FBG的不同的传感器信号。光源本身能够是任何适当的光电光源，如光发射二极管，类激光装置。干涉测量技术也可以基于由于温度导致的光纤的长度和折射率的变化来使用。除了对于单个裸片之外，这些可以被很容易地用来确定在较大的区域上的温度，例如通常在基板304或者DCB306上的温度。在使用干涉测量技术来检测单个裸片的温度的地方，各个光纤318可以被设置成与每个裸片位置308对应，并且可以由套件400中相应的传感器电子仪器来单独地感测。 图5更详细地示出了如何能够实现光纤318附接到裸片308的示例。光纤优选地被选择成具有与硅裸片相同的热膨胀特性。我们已经发现，尽管根据实施的任何具体需求可以使用其它结构和类型的光纤，但是来自0/ELand Inc的例如0EFBG-100A的FBG光纤，来自AOS GmbH的例如康宁SMF28 (corning SMF28)的FBG光纤，以及例如Carbon/Poly1310 11 和 CL Poly 1310 11 型号的 Clearlite 特种涂层光纤(Clearlite SpecialityCoatedPhotonic Fibre)都能产生好的结果。至裸片的安全附接可以使用胶水或粘合剂322例如玻璃强化环氧树脂来实现，所述胶水或粘合剂可以被选择成具有与硅裸片308和附接硅裸片308的光纤318相似或大致相同的热膨胀系数。热膨胀系数的小差异可能导致应变通过环氧树脂胶水322的不同膨胀引入到光纤内，并且使温度测量不精确，因此应当避免或减轻这种可能的情况。在此可以使用的环氧树脂的非限制性实例是UHU的UHU Plus Endfest300环氧树月旨，改性丙烯酸酯和EPO- TEK 353ND-T或930-4。此外，也可以使用丙烯酸粘合剂，例如Loctite Product Output 315以及类似的产物。在替代性实施例中，焊料也可以用于将光纤附接到适当位置。在图5中，环氧树脂被示出为在裸片308的边缘处被涂覆到光纤318。这允许安装FBG的位置从环氧树脂的热膨胀的影响中移开。如果喜欢的话，粘合剂322也可以远离裸片地涂覆以将光纤318附接到DCB306。替代地，光纤318可以涂覆有一层薄柔性材料层，例如硅树脂、聚酰亚胺、非粘性霜、隔热化合物、散热膏或者类似材料，同时不会显著影响光纤的特性的这些材料在光纤318和利用粘合剂322附接的点之间提供了一定的误差或余地，从而减轻光纤和裸片上的应变。在这种情况下，粘合剂的定位不是那么关键的，并且能够被涂覆到键合线下方的裸片的中部，以便将光纤318牢固地保持在适当位置。这种布置在图6、图7和图8中示出。图7和图8分别是沿线YD - YD和线珊-VDI穿过图6的等轴测视图的横截面。用来在高于50V的电压下运行的裸片308通常设置有护环。这是在裸片边缘处的玻璃绝缘屏障，使得当壳体302填满灌封材料时，所述玻璃屏障形成电压屏障，从而降低邻近的裸片之间或者同一裸片的具有高的势能差的部分之间的短路的风险。由于光纤318由玻璃或硅制成，同时它不会被污垢或者异物污染，所以护环上或护环附近的部位将对系统产生很小的影响。然而，光纤表面上的任何污染物都可能造成导电路径并且危及由护环提供的绝缘。因此确保处于安装的光纤的清洁是优先的，并且当涂覆粘合剂322时粘合剂322不应当接触护环。在上面谈及的图6、图7和图8中示出的示例中，光纤318通过粘合剂被附接到裸片308的顶部。然而在替代示例中，光纤318和裸片308之间的接触可以通过例如在图9中示出的形成在光纤上的键合线330的机械装置实现，通过如在图10中示出的弹簧附接件332实现，或者通过如在图11中的另外的电线或附接件324实现，所述另外的电线或附接件324从DCB的一侧跨越到另一侧并将光纤318保持在适当位置。在图9中，键合线不应当接触裸片或系统的任何其它部件以防止加热。在图10中，弹簧是金属钎焊、焊接或者利用粘合剂附接到在裸片上或者在裸片附近的区域，或者是通过粘合剂保持在适当位置的其它一些可弹性变形的材料，例如适当的绝缘塑料或增强塑料。在图11中，线或带附接件324可以是导电的或者绝缘的。在替代实施例中，光纤能够通过在壳体中使用的灌封材料的适当使用而被保持在适当位置，因为这在一定程度上也用作粘结剂。在所有这些示意图中，在其附接在裸片上的点处的光纤已经被示出为成一条直线地排列。在替代实施例中，然而可以有利的是，以不同方式布置光纤，例如以U的形状或者圈的形状布置光纤。另外，对于上述内容，光纤能够在成层的基部或裸片结构内的其它位置处并入到功率电子�？橹小Ｊ纠╝)例如将光纤嵌入裸片中；b)将光纤嵌入DCB306的铜层中。顶层和底层都是可接受的，因为光纤对钎焊过程·的温度不敏感，裸片308通过所述钎焊过程附接到DCB或者基板；c)将光纤嵌入DCB306的陶瓷层中；d)将光纤嵌入基板304中或者焊料中。上述的光纤318和传感器套件320形成了功率电子�？�300的感测和控制系统的一部分，所述功率电子模块300因此可以基于�？橹械囊桓龌蚨喔龅ザ赖穆闫奈露鹊木非沂凳钡牟饬坷丛诵�。这允许当通过温度读书指示错误的或者异常的情况时实现�？�300的快速且有效的控制。在一个示例中，控制系统能够被构造成当裸片308的温度被检测到太高时，关闭对功率电子�？榛蛘呷菽晒β实缱幽？榈牡缙竦牡缌┯�。这可以避免裸片308失效，同时避免能够损坏裸片或者实际上损坏�？楹腿菽筛媚？榈牡缙竦那痹诘脑帜研远搪坊虿缁∈录奈Ｏ�。由于能够使得温度的测量比已知的系统更精确，所以能够对裸片的状态更确定且还能够使裸片308更接近地运行至它的运行温度极限。这意味着芯片可以以经济有效的方式构造且具有更低的公差，并且意味着芯片和容纳芯片的模块仅仅需要少的设计边缘部分来适应运行温度的不确定性。功率电子�？榭梢砸岳嗨品绞礁行У刂瞥桑虼瞬辉傩枰闫诓炕蛲獠科叫械谋咴挡糠�。在具体示例中，其中功率电子�？楸挥迷诜缌ξ新只栈虮涞缯局校耸奔偃缢鲎爸玫奈露让挥谐踩诵邢薅龋隹刂葡低衬芄辉市砉β实缱幽？榫淌背厝员３衷诵卸换嵩斐伤鸷�。这实现了在支撑电力负载时与输电网的更好的交互作用，并且提供惯性备份(inert iabackup )。在进一步的示例中，控制系统可以操作冷却系统以确保多个裸片308中的每个裸片的运行温度保持在安全限值内。这具有将功率电子�？榈氖倜岣叩�5倍的潜能。这样，冷却系统的退化也可以被检测到，因为无效冷却将导致温度的稳定增长，该增长可以被检测到并用于在必须关闭所述装置之前触发发送给维护工程师的报警信号。在进一步的示例中，所述控制系统能够被用来更智能地操作冷却系统以提供局部阻塞气体或液体冷却的流防护功能，其中例如当来自一个裸片的热通过冷却系统进行循环时，冷却系统的激活意外导致特定裸片的温度的局部增加。假如裸片的温度被单独地监控并且冷却系统能够关于壳体的不同区域被局部地控制，则这可以实现。这样，焊接结合点或键合线脱离的早期失效检测也是可能的。另外，所述控制系统被用来收集有关功率电子�？榈氖凳痹诵械氖荩庑┦萑缓罂梢员挥糜诮徊降纳杓朴呕捅ǜ�。热模型和损耗模拟可以利用该数据被改进，并且可以向装置操作员提供装置寿命评估。对于内部并联，裸片间的损耗分布可以被监控，从而确保所有并联裸片的正确运行，而对于外部并联，分离的�？榧涞乃鸷姆植家部梢员患� 控。因此除了避免需要在壳体内安装带有流电连接的电流传感器之外，光纤传感器318和传感器套件320的结合具有超越现有技术的功率电子�？榈男矶嘤诺�。尽管已经结合用于感测温度的示例描述了光纤，但是，在其它示例中，光纤可以被安装成用来测量电流流过汇流条或者其它部件时裸片308或者基板304的应变以及壳体内电场或磁场的强度和特性。在这样的实施例中，光纤可以被构造成使得它具有检测热效应、例如温度变化的等级和光学检测磁场或电场变化的另一个等级。光纤也可以被用在具有对可见频率或红外线频率敏感的光检测器的一排光传感器系统中。这可以通过下述方法实现，即将光纤布置成使得电缆的暴露端朝向裸片308或者功率电子�？榈墓匦牡那蚨ㄏ颍佣┞抖丝梢圆痘袢魏畏⑸涔饣蚝焱馄德实牡绱欧�。如果需要，可以设置透镜或光收集系统以确保尽可能多地捕获发射的辐射。这本质上允许光纤用作热成像照相机，并且可见的裸片308或者�？榍虻奈露瓤梢酝ü淼缱由璞咐赐频�。在该实施例中不需要光源来为光纤提供能量。功率电子壳体内部的光纤的进一步的应用是在放电器或电弧传感器中。由于许多电子功率系统中可用空间的限制，电子部件经常以下面的方式布置，即部件之间的间隙不能比最小指定值更小。间隙的最小指定值根据安装的电子装备的特性和电压确定，并且是基于壳体内的大气能够基本上作为绝缘体对待的假设。高能功率电子�？橹械拇笃ǔ１痪倒喾獠牧铣榭蘸吞娲鼍倒喾獠牧夏芄槐蛔魑堤宥源敝链锏骄倒喾獠牧峡妓鸹档你兄档缪埂５缙低持械牡缙收贤ǔ？加谛〉姆诺纾鲂〉姆诺绶⑸诨等毕莼虻缙毕莸奈恢茫绱嬖谕怀龅慕鹗舨考�(如放错地方的螺钉)的地方，连接变松的地方或者在灌封材料中存在气隙的地方。最初的小火花或者放电可能部分地电离大气和引起大气的导电性增加。结果，假如涉及电压，部件之间的指定的最小间隙不再是足够的，并且在部件之间产生电弧或飞弧。这能够快速导致级联的进一步的放电，从而累积到从放电部传输到电气柜中的能量足够大从而引起电气柜和电气传输装置爆炸的点。初始微小的放电和灾难性故障之间的时间可能大约仅仅几毫秒。在该示例中，不是使用光纤的端部从闪光或产生电弧事件中收集光，而是利用荧光光纤的长度或侧部来收集发出的电磁辐射，该电磁辐射在产生电弧事件的情形下以紫外线开始并变为可见光。这允许光纤在壳体内的延伸区域上检测放电的闪光，而不再需要在电气柜外部。荧光光纤(FOF)通常包括在一个或多 个外部覆层或芯中的荧光材料。通过在制造过程中将荧光材料掺杂或溶解到纤维材料中，荧光材料可以包括在光纤中。FOF芯可以由玻璃、石英或塑料制成。塑料光纤(POF)包括由下述材料制成的光纤，所述材料是PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯、聚碳酸酯(PC)或者其它合适的聚合物，包括例如全氟聚合物的氟化塑料。所述覆层可以是与芯相似的材料，具有对于整个内反射来说适当的折射率以产生超过反射光的可能的波长，或者更一般地包括一种或多种塑料材料，单独的或者混合的，例如PMMA，PVDF (聚偏二氟乙烯)或者氟化聚合物。光纤的任何适当宽度都可使用。在该示例中，光纤的宽度可以在O. 125mm到5mm范围内。荧光材料的适当材料可以是一种或多种自然产生或者合成的荧光，例如二萘嵌苯染料(perylene dye)或者BBOT(5_叔丁基_2_苯并恶唑基噻吩)(5-tert-butyl-2_benzoxazolyl thiophene),衫离子(Sm3+),或者任何适当的稀土金属。也可以使用市场上可买到的荧光光纤。出于说明的目的，已经描述了本发明的示例性实施例。然而这些实施例不应当被认为是限制在所附权利要求中限定的本发明的保护范围。本领域技术人员可以想出进一步的变化和实施例。上述示例涉及的功率电子�？榘ㄔ谇谢挥τ弥械亩喔霭氲继迓闫�。然而，该示例的相同优点和益处在例如微处理器的其它领域中的应用是显然的，并且实际上在涉及处于封闭的或者难以接近的壳体中的半导体器件或裸片的布置的任何电子系统中是显然的。这些可以包括PC或者其它消费电子设备。通常，术语裸片可以被理解为已经被进行处理以得到多种功能元件中的一种功能元件的硅晶圆片盘的任何一部分。如本领域技术人员已知的，这样的处理可以涉及例如感光处理、抛光、金属化、蚀刻和玻璃钝化。所述功能可以包括例如PN和碳化硅器件(SiC )的二极管，例如自换整流器(SCR)、门极可关断晶闸管(GT0)、绝缘门极换流晶闸管(IGCT)的晶闸管，例如双极结晶体管(BJT)、场效应晶体管(FET)、结型场效应晶体管(JFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、金属氧化物表面场效应晶体管(MOSFET)和碳化硅器件的晶体管，例如数字信号处理器(DSP)、微处理器的处理器，快速可编程门阵列(FPGA) ASIC，RAM和R0M，以及离散逻辑电路。功率�？�300被小心地构造，因为存在影响这类装置的功能和寿命预期的很多结构和外部不确定因素。此外，当向壳体302插入任何物品或者当向裸片308附接任何物品时都必须小心。对于传统温度测量，金属传感器通常被使用，结果非测试情形的任何情况下的应用都是不可能的。然而所提出的光纤的解决方案是非侵入式的，并且能够第一次被用在本领域使用的装置中。上面描述的功率电子模块已经被应用到多种行业。由于风力涡轮机位置的不易接近性以及随之而来的远程维护风力涡轮机设备的困难，所以当在风力涡轮机中使用时是特别有利的。例如，风力涡轮机的机舱容纳应用发电的高功率电子设备和装置，并且上述的功率�？樵市矸缌ξ新只漳诘牡缱硬考话踩乜刂埔约巴ü衅魈准�320监测。来自传感器套件320的从输出部322输出的信号然后通过网络从每个单独的风力涡轮机传输到网络控制器。 已经通过多个说明性示例对本发明进行了描述，并且将理解的是，这些并非意欲限制由权利要求限定的保护范围。
权利要求
1.一种具有限定了内部的壳体的半导体器件�？椋辽僖桓霭氲继迤骷菽稍谒瞿诓恐校凰瞿？榘ü庀耍龉庀酥辽俨糠值匚挥谒隹翘迥诓坎⑶冶徊贾贸杉觳獗硎究翘逯械那樾蔚脑诵胁问�。
2.根据权利要求I所述的半导体器件�？椋涮卣髟谟冢鲈诵胁问撬隹翘迥诓康奈露然蛘咚隹翘迥诓康牡缱悠骷奈露�。
3.根据权利要求I所述的半导体器件�？椋涮卣髟谟冢鲈诵胁问撬隹翘迥诓康囊桓鑫恢么λ挠Ρ浠蛘咚隹翘迥诓康牡缱悠骷挠Ρ�。
4.根据权利要求I所述的半导体器件模块，其特征在于，所述运行参数是在所述壳体内部的一个位置处流过的电流或者流过所述壳体内部的电子器件的电流。
5.根据权利要求I所述的半导体器件�？椋涮卣髟谟冢鲈诵胁问强翘迥诓渴欠穹⑸诺缁蛘叩缁∈录闹甘�。
6.根据权利要求I所述的半导体器件模块，其特征在于，所述至少一个电子器件被形成为裸片。
7.根据权利要求6所述的半导体器件�？椋涮卣髟谟冢龉庀送ü纬稍谒龉庀松系募舷吒浇拥剿雎闫�。
8.根据权利要求6所述的半导体器件�？椋涮卣髟谟冢龉庀送ü腿日澈霞粮浇拥剿雎闫�。
9.根据权利要求8所述的半导体器件�？椋涮卣髟谟冢瞿腿日澈霞潦遣Ａг銮炕费跏髦�。
10.根据权利要求8所述的半导体器件�？椋涮卣髟谟冢龉庀送扛灿腥嵝酝坎�。
11.根据权利要求10所述的半导体器件�？椋涮卣髟谟冢鋈嵝酝坎闶枪枋髦�、聚酰亚胺、非粘性霜、隔热化合物、散热膏中的一种或多种。
12.根据权利要求I所述的半导体器件模块，其特征在于，包括DCB，其中，所述光纤位于所述DCB的多个层中的一个层内部。
13.根据权利要求I所述的半导体器件�？椋涮卣髟谟冢ɑ澹渲校龉庀宋挥谒龌迥诓�。
14.根据权利要求I所述的半导体器件�？椋涮卣髟谟冢龉庀宋挥诓考涞暮噶匣蛉冉缑娌牧现�。
15.根据权利要求I所述的半导体器件�？椋涮卣髟谟冢瞿？槭枪β实缱幽？�。
16.一种半导体器件模块控制系统，所述半导体器件�？榭刂葡低尘哂� 任何前述权利要求所述的半导体器件模块； 检测器，所述检测器用于检测从所述光纤输出的电磁辐射； 控制器，所述控制器被联接到所述检测器，并被布置成基于所述电磁辐射确定表示所述壳体内部的情形的运行参数。
17.如权利要求16所述的半导体器件模块控制系统，其特征在于，所述控制器被布置成基于所述运行参数来切断至所述功率电子模块的电力。
18.如权利要求17所述的半导体器件�？榭刂葡低常ɡ淙聪低常隼淙聪低潮� 接到所述控制器并且能够基于所述运行参数运行。
19.一种风力涡轮机，包括如权利要求I所述的半导体�？椤�
20.一种风力涡轮机，包括如权利要求16所述的半导体器件�？榭刂葡低�。
21.一种检测表示半导体器件�？榈目翘逯械那樾蔚脑诵胁问姆椒ǎń庀酥辽俨糠值匕沧霸谒隹翘迥冢唤庋藕攀淙氲剿龉庀酥校唤邮绽醋运龉庀说墓庋藕挪⑶一诮邮盏墓庋藕湃范ㄋ鲈诵胁问�。
全文摘要
论述了一种功率电子�？榈拇衅飨低澈头椒�。所述系统包括光纤318，所述光纤318安装在�？榭翘�302内部且连接到外部传感器系统320(未示出)。光纤318被布置成使得它位于壳体内的一个或多个半导体裸片308附近，并且可以感应它们的温度。所述光纤可以通过胶水、机械连接件被连接到裸片308，或者能够在其它示例中设置在例如DCB(直接覆铜陶瓷结构)或者基板304的支撑结构中。光纤可以包括例如FBG或者LPG的光栅，或者可以基于干涉测量运行以检测温度或者应变。
文档编号G01D3/08GK102947678SQ201180025605
公开日2013年2月27日 申请日期2011年4月28日 优先权日2010年4月30日
发明者T·何乔特, L·格拉韦德 申请人:维斯塔斯风力系统集团公司
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