DE102023110306A1

DE102023110306A1 - Leistungsmodul

Info

Publication number: DE102023110306A1
Application number: DE102023110306.7A
Authority: DE
Inventors: Han Jin Do; Jin Myeong Yang; Sung Won Park
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2022-11-29
Filing date: 2023-04-24
Publication date: 2024-05-29
Also published as: US20240178147A1; CN118116905A; KR20240079698A

Abstract

Ein Leistungsmodul umfasst ein oberes Substrat, ein unteres Substrat, einen ersten Halbleiterchip, einen ersten Abstandshalter, der derart eingerichtet ist, dass er eine erste Metallschicht mit einer zweiten Metallschicht elektrisch verbindet, einen zweiten Abstandshalter, der derart eingerichtet ist, dass er den ersten Halbleiterchip mit der ersten Metallschicht elektrisch verbindet, eine Leitfähigkeit aufweisende erste Verbindungsschicht, die zwischen dem oberen Substrat und dem unteren Substrat angeordnet ist und derart eingerichtet ist, dass der erste Abstandshalter und der zweite Abstandshalter die erste Verbindungsschicht durchdringen können, und eine Stromleitung.

Description

HINTERGRUND DER VORLIEGENDEN OFFENBARUNG
Gebiet der vorliegenden Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Leistungsmodul, und insbesondere ein Leistungsmodul, bei dem zur Verbesserung der Betriebseffizienz zusätzlich eine Verbindungsschicht zwischen einem oberen Substrat und einem unteren Substrat angeordnet ist.
Beschreibung des Standes der Technik
Mit dem wachsenden Interesse an der Umwelt steigt heutzutage die Zahl von umweltfreundlichen Fahrzeugen, die Elektromotoren als Antriebsquelle aufweisen. Die umweltfreundlichen Fahrzeuge können auch als elektrifizierte Fahrzeuge bezeichnet werden, und als repräsentative Beispiele gibt es Elektrofahrzeuge (Electric Vehicles - EVs) und Hybrid-Elektrofahrzeuge (Hybrid Electric Vehicles - HEVs).
Ein solches elektrifiziertes Fahrzeug weist einen Wechselrichter auf, der derart eingerichtet ist, dass er zum Zeitpunkt des Ansteuerns eines Motors Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt, und der Wechselrichter umfasst im Allgemeinen ein oder eine Vielzahl von Leistungsmodulen mit Halbleiterchips, die eine Schaltfunktion durchführen.
Bei einem Prozess des Betreibens des Leistungsmoduls kommt es, da ein Starkstrom fließt, zur Erwärmung der Halbleiterchips in dem Leistungsmodul. Um das Leistungsmodul stabil zu betreiben, ist es notwendig, die Erwärmung der Halbleiterchips zu verhindern, und zu diesem Zweck können verschiedene Verfahren eingesetzt werden.
Leistungsmodule umfassen abhängig von der Art des Kühlverfahrens ein Leistungsmodul mit einseitiger Kühlung, bei dem die von den Halbleiterchips erzeugte Wärme auf ein Substrat übertragen wird, um das Leistungsmodul zu kühlen, und ein Leistungsmodul mit doppelseitiger Kühlung, bei dem die von den Halbleiterchips erzeugte Wärme dispersiv auf ein oberes Substrat und ein unteres Substrat übertragen wird, um das Leistungsmodul zu kühlen.
Bei den Leistungsmodulen mit doppelseitiger Kühlung haben die Größe und die elektrischen Eigenschaften des Leistungsmoduls einen großen Einfluss auf die Zuverlässigkeit des Leistungsmoduls, und je kleiner die Größe des Leistungsmoduls und je besser die elektrischen Eigenschaften des Leistungsmoduls sind, desto besser ist die Zuverlässigkeit des Leistungsmoduls.
Da die Anforderungen an die Leistung des Wechselrichters schrittweise erhöht werden, wird auch die von den Halbleiterchips erzeugte Wärmemenge erhöht, um eine hohe Leistung zu ermöglichen, und um die erhöhte Wärmemenge zu bewältigen, werden die Größen der Hauptelemente, wie z.B. der Halbleiterchips, Substrate usw., erhöht.
Mit zunehmender Größe des Leistungsmoduls wird eine Stromschleife länger und komplizierter, was zu Zuverlässigkeitsproblemen führen kann, wie z.B. Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften des Leistungsmoduls, Verformung der Substrate usw., weshalb Maßnahmen zur Lösung dieser Probleme vorgeschlagen werden müssen.
Die in diesem Hintergrund der vorliegenden Offenbarung umfassten Informationen dienen lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der vorliegenden Offenbarung und dürfen nicht als Anerkennung oder irgendeine Form von Anregung dafür verstanden werden, dass diese Informationen den Stand der Technik bilden, der einem Fachmann bereits bekannt ist.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
Verschiedene Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung sind darauf gerichtet, ein Leistungsmodul bereitzustellen, bei dem eine Verbindungsschicht zusätzlich zwischen einem oberen Substrat und einem unteren Substrat angeordnet ist, um eine Stromschleife zu vereinfachen und einen Stromüberlagerungseffekt zu verbessern.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung können die obigen und andere Gegenstände durch die Bereitstellung eines Leistungsmoduls realisiert werden, umfassend ein oberes Substrat mit einer ersten Isolierschicht und einer ersten Metallschicht, die auf einer unteren Oberfläche der ersten Isolierschicht angeordnet ist, ein unteres Substrat, das unter dem oberen Substrat angeordnet ist und eine zweite Isolierschicht und eine zweite Metallschicht umfasst, die auf einer oberen Oberfläche der zweiten Isolierschicht angeordnet ist, um der ersten Metallschicht gegenüberzuliegen, einen ersten Halbleiterchip, der auf der zweiten Metallschicht angeordnet ist, einen ersten Abstandshalter bzw. Spacer, der sich in einer vertikalen Richtung des Leistungsmoduls erstreckt und die erste Metallschicht mit der zweiten Metallschicht elektrisch verbindet, einen zweiten Abstandshalter bzw. Spacer, der sich in der vertikalen Richtung erstreckt und den ersten Halbleiterchip mit der ersten Metallschicht elektrisch verbindet, eine erste Verbindungsschicht, die eine Leitfähigkeit aufweist und zwischen dem oberen Substrat und dem unteren Substrat angeordnet ist, um einen mittleren Abschnitt sowohl des ersten Abstandshalters als auch des zweiten Abstandshalters zu durchqueren, und eine Stromleitung (Power Lead), die auf der zweiten Metallschicht angeordnet ist.
Die erste Verbindungsschicht kann ermöglichen, dass zumindest einer des ersten oder des zweiten Abstandshalters die erste Verbindungsschicht durchdringt.
In der ersten Verbindungsschicht kann zumindest eines vorgesehen sein von einem ersten Durchgangsloch, das eine ebene Fläche aufweist, die einer ebenen Fläche des ersten Abstandshalters entspricht, und das es dem ersten Abstandshalter ermöglicht, die erste Verbindungsschicht zu durchdringen, und einem zweiten Durchgangsloch, das eine ebene Fläche aufweist,
die einer ebenen Fläche des zweiten Abstandshalters entspricht, und das es dem zweiten Abstandshalter ermöglicht, die erste Verbindungsschicht zu durchdringen.
Zumindest einer des ersten Abstandshalters oder des zweiten Abstandshalters kann in einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt getrennt bzw. unterteilt sein, und die erste Verbindungsschicht kann zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt des zumindest einen des ersten Abstandshalters oder des zweiten Abstandshalters angeordnet sein, um den oberen Abschnitt und den unteren Abschnitt zu verbinden.
Die erste Verbindungsschicht kann durch ein auf einer Ebene gebildetes Muster elektrische Verbindungsbeziehungen bilden.
Das Muster kann durch eine Kombination aus einer Vielzahl von getrennten Platten gebildet werden, die nebeneinander angeordnet sind, um in horizontaler Richtung davon voneinander beabstandet zu sein.
Eine Dicke der ersten Verbindungsschicht kann gleich oder größer sein als eine Dicke der Stromleitung.
Die erste Verbindungsschicht kann umfassen einen einem Substrat entsprechenden Abschnitt, der derart eingerichtet ist, dass zumindest ein Abschnitt davon das obere Substrat und das untere Substrat in einer Ebene überlappt, und einen einer Leitung entsprechenden Abschnitt, der eine Breite aufweist, die geringer ist als eine Breite des dem Substrat entsprechenden Abschnitts, und der sich von dem dem Substrat entsprechenden Abschnitt derart erstreckt, dass er außerhalb des oberen Substrats und des unteren Substrats in der Ebene hervorsteht, und der derart vorgesehen ist, dass Strom in den der Leitung entsprechenden Abschnitt eingegeben bzw. eingespeist oder von dem der Leitung entsprechenden Abschnitt ausgegeben wird.
Der der Leitung entsprechende Abschnitt kann einem von einem Pluspol bzw. positiven Anschluss, einem Minuspol bzw. einem negativen Anschluss und einem Ausgangsanschluss entsprechen, und die Stromleitung kann einem anderen von dem positiven Anschluss, dem negativen Anschluss und dem Ausgangsanschluss entsprechen.
Das Leistungsmodul kann ferner eine zweite Verbindungsschicht umfassen, die zwischen dem oberen Substrat und dem unteren Substrat angeordnet ist, um von der ersten Verbindungsschicht in vertikaler Richtung beabstandet zu sein, und die zweite Verbindungsschicht kann einem verbleibenden von dem positiven Anschluss, dem negativen Anschluss und dem Ausgangsanschluss entsprechen.
Der der Leitung entsprechende Abschnitt kann derart angeordnet sein, dass er von der Stromleitung nach oben hin beabstandet ist, um die Stromleitung in der Ebene zu überlappen.
Der der Leitung entsprechende Abschnitt kann von dem dem Substrat entsprechenden Abschnitt nach unten gebogen sein und sich außerhalb des oberen Substrats und des unteren Substrats derart erstrecken, dass er in horizontaler Richtung auf gleicher Höhe von der Stromleitung beabstandet ist und neben der Stromleitung angeordnet ist.
Der dem Substrat entsprechende Abschnitt kann parallel zu dem oberen Substrat und zu dem unteren Substrat angeordnet werden, um in vertikaler Richtung von dem oberen Substrat und von dem unteren Substrat beabstandet zu sein.
Das Leistungsmodul kann ferner einen dritten Abstandshalter bzw. Spacer umfassen, der von dem zweiten Abstandshalter in horizontaler Richtung beabstandet ist, wobei der erste Abstandshalter dazwischen vorgesehen ist, und der dem Substrat entsprechende Abschnitt kann zwischen dem ersten Abstandshalter und dem dritten Abstandshalter nach oben oder unten gebogen und mit dem oberen Substrat oder dem unteren Substrat verbunden sein.
Das Leistungsmodul kann ferner einen dritten Abstandshalter umfassen, das von dem zweiten Abstandshalter in horizontaler Richtung beabstandet ist, wobei der erste Abstandshalter dazwischen angeordnet ist, und die erste Verbindungsschicht kann ermöglichen, dass der dritte Abstandshalter die erste Verbindungsschicht durchdringt.
Das Leistungsmodul kann ferner einen dritten Abstandshalter umfassen, der von dem zweiten Abstandshalter in horizontaler Richtung beabstandet ist, wobei der erste Abstandshalter dazwischen angeordnet ist, und die erste Verbindungsschicht kann mit einer Seitenfläche des dritten Abstandshalters verbunden sein.
Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Offenbarung weisen weitere Merkmale und Vorteile auf, die aus den beigefügten Zeichnungen, die hierin enthalten sind, und der folgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich sind oder detaillierter dargelegt werden, die zusammen dazu dienen, bestimmte Grundsätze der vorliegenden Offenbarung zu erläutern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung

1 zeigt eine Draufsicht eines Abschnitts eines Leistungsmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, gesehen in Richtung einer ersten Achse;
2 zeigt eine Seitenansicht des Leistungsmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, gesehen in Richtung einer zweiten Achse;
3 zeigt eine Draufsicht einer ersten Verbindungsschicht gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, gesehen in Richtung der ersten Achse; und
4, 5 und 6 zeigen Seitenansichten, die beispielhaft Stromschleifen von ersten Verbindungsschichten mit unterschiedlichen Strukturen gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellen.

Es versteht sich, dass die beigefügten Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener Merkmale darstellen, die die Grundsätze der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Offenbarung, wie sie hierin umfasst sind, einschließlich z.B. spezifischer Abmessungen bzw. Dimensionen, Ausrichtungen bzw. Orientierungen, Positionen und Formen, werden zum Teil durch die besonders beabsichtigte Anwendung und Einsatzumgebung bestimmt.
In den Figuren beziehen sich die Bezugszeichen auf die gleichen oder gleichwertigen Teile der vorliegenden Offenbarung in den verschiedenen Figuren der Zeichnung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es wird nun im Detail auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung(en) Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und im Folgenden beschrieben sind. Obwohl die vorliegende(n) Offenbarung(en) in Verbindung mit Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung beschrieben wird (werden), versteht es sich, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu dienen soll, die vorliegende(n) Offenbarung(en) auf diese Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung zu beschränken. Andererseits soll(en) die vorliegende(n) Offenbarung(en) nicht nur die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen abdecken, die im Sinne und Umfang der vorliegenden Offenbarung umfasst sein können, wie dies durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
Spezifische strukturelle oder funktionale Beschreibungen in Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, die in der folgenden Beschreibung dargelegt werden, werden bespielhaft bereitgestellt, um die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung zu beschreiben. Die vorliegende Offenbarung kann jedoch in vielen alternativen Formen ausgebildet werden und sollte nicht als auf die hier dargelegten Ausführungsbeispiele beschränkt verstanden werden.
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung können in vielfältiger Weise modifiziert und verändert werden, und daher werden spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in den Zeichnungen dargestellt und in der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung detailliert beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung nur vorgesehen sind, um die vorliegende Offenbarung vollständig zu umfassen und Modifikationen, Äquivalente oder Alternativen abzudecken, die in den Umfang und technischen Bereich der vorliegenden Offenbarung fallen.
Sofern nicht anders definiert, weisen alle in der folgenden Beschreibung verwendeten Begriffe, einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe, die gleiche Bedeutung auf wie die einem Fachmann allgemein verstandenen Begriffe. Begriffe, die in allgemein gebräuchlichen Wörterbüchern definiert sind, werden so ausgelegt, dass sie Bedeutungen haben, die mit den kontextuellen Bedeutungen in der damit verbundenen Technologie übereinstimmen, und sind nicht so auszulegen, dass sie ideale oder übermäßig formale Bedeutungen haben, es sei denn, sie sind in der Beschreibung eindeutig definiert.
Im Folgenden wird nun ausführlich auf Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Wo immer möglich, werden in den Zeichnungen dieselben Bezugszeichen verwendet, um auf gleiche oder gleiche Teile zu verweisen.
In der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen werden Suffixe wie „Modul“, „Teil“ und „Einheit“ lediglich aus Gründen der leichteren Verständlichkeit der Patentschrift austauschbar verwendet und weisen keine voneinander abweichenden Bedeutungen oder Funktionen auf.
In der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung wird auf eine detaillierte Beschreibung von bekannten Funktionen und Konfigurationen verzichtet, die hierin enthalten sind, wenn dadurch der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eher unklar wird. Darüber hinaus werden die beigefügten Zeichnungen beispielhaft bereitgestellt, um die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung zu beschreiben, und sollten nicht als auf die hierin dargelegten Ausführungsbeispiele beschränkt ausgelegt werden, und es wird davon ausgegangen, dass die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung nur bereitgestellt werden, um die vorliegende Offenbarung vollständig zu umfassen und Änderungen, Äquivalente oder Alternativen abzudecken, die in den Umfang und den technischen Bereich der vorliegenden Offenbarung fallen.
In der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen werden Begriffe wie „erster/erste/erstes“ und „zweiter/zweite/zweites“ nur verwendet, um verschiedene Elemente zu beschreiben, und diese Elemente sollten nicht so ausgelegt werden, dass sie durch diese Begriffe eingeschränkt werden. Diese Begriffe werden nur verwendet, um ein Element von anderen Elementen zu unterscheiden.
Wenn ein Element oder eine Schicht als „verbunden mit“ oder „gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht bezeichnet wird, kann es direkt mit dem anderen Element oder der anderen Schicht verbunden oder gekoppelt sein, oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wird ein Element oder eine Schicht hingegen als „direkt mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht bezeichnet, so sind keine dazwischenliegenden Elemente oder Schichten vorhanden.
Wie hierin verwendet, können Singularformen auch Pluralformen umfassen, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt.
In der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen verstehen sich die Begriffe „aufweisen/aufweist/weist auf“, „aufweisend“, „umfassend/einschließlich“ und „mit“ einschließend und geben daher das Vorhandensein der genannten Merkmale, ganzen Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Kombinationen davon an, schließen aber nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Kombinationen davon aus.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung schlägt eine Vereinfachung einer Stromschleife und eine Erhöhung des Grades der Stromüberlagerung durch den Aufbau eines Leistungsmoduls vor, das eine erste Verbindungsschicht 410 umfasst, die zwischen einem oberen Substrat 110 und einem unteren Substrat 120 angeordnet ist und von einer Vielzahl von Abstandshaltern 300 durchdrungen ist.
Dabei kann die Stromschleife als ein Pfad definiert werden, in dem ein von außen zugeführter Strom durch jeweilige Elemente in dem Leistungsmodul fließt und dann nach außen abgegeben wird.
Da der Grad der Stromüberlagerung mit zunehmender Verengung der Stromschleife zunimmt, kann außerdem der Betriebswirkungsgrad des Leistungsmoduls aufgrund der Gegeninduktion verbessert werden, wenn der Grad der Stromüberlagerung erhöht wird.
Nachfolgend werden die Anordnung und der Aufbau des Leistungsmoduls mit einem verbesserten Betriebswirkungsgrad gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung mit unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben.
1 zeigt eine Draufsicht eines Teils des Leistungsmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, gesehen in Richtung einer ersten Achse, und 2 zeigt eine Seitenansicht des Leistungsmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, gesehen in Richtung einer zweiten Achse.
Konkret zeigt 1 eine Draufsicht eines Teils des Leistungsmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung mit Ausnahme des oberen Substrats 110, betrachtet von oben in der Richtung der ersten Achse, und 2 zeigt eine Seitenansicht des Leistungsmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, betrachtet von rechts in der Richtung der zweiten Achse, in dem Zustand, in dem das obere Substrat 110 zu dem in 1 gezeigten Teil des Leistungsmoduls hinzugefügt wird.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 kann das Leistungsmodul gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung das obere Substrat 110, das untere Substrat 120, erste Halbleiterchips 201, zweite Halbleiterchips 202, erste, zweite und dritte Abstandshalter 300, die erste Verbindungsschicht 410 und eine Stromleitung 501 umfassen.
1 und 2 stellen hauptsächlich Elemente in Bezug auf die vorliegende Offenbarung dar, und das Leistungsmodul kann im Wesentlichen eine größere oder kleinere Anzahl von Elementen umfassen.
Nachfolgend werden die jeweiligen Elemente des Leistungsmoduls und der Aufbau des Leistungsmoduls beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 2 umfasst das obere Substrat 110 zunächst eine erste Isolierschicht 111 und eine erste Metallschicht 112, die auf der unteren Oberfläche der ersten Isolierschicht 111 angeordnet ist.
Das untere Substrat 120 kann unterhalb des oberen Substrats 110 in der Richtung der ersten Achse angeordnet sein, um von dem oberen Substrat 110 beabstandet zu sein, und umfasst eine zweite Isolierschicht 121 und eine zweite Metallschicht 122, die auf der oberen Oberfläche der zweiten Isolierschicht 121 angeordnet ist, um der ersten Metallschicht 112 gegenüberzuliegen.
Außerdem kann eine dritte Metallschicht 113 auf der oberen Oberfläche bzw. Oberseite der ersten Isolierschicht 111 des oberen Substrats 110 angeordnet sein und eine vierte Metallschicht 123 kann auf der unteren Oberfläche bzw. Unterseite der ersten unteren Oberfläche 121 des unteren Substrats 120 angeordnet sein.
Die erste Isolierschicht 111 und die zweite Isolierschicht 121 können das Innere und das Äußere des Leistungsmoduls elektrisch voneinander isolieren und von den Halbleiterchips 201 und 202 erzeugte Wärme von der ersten Metallschicht 112 und der zweiten Metallschicht 122, die im Inneren des Leistungsmoduls angeordnet sind, aufnehmen. Wenn die dritte Metallschicht 113 und die vierte Metallschicht 123 angeordnet sind, können die erste Isolierschicht 111 und die zweite Isolierschicht 121 die von der ersten Metallschicht 112 und der zweiten Metallschicht 122 aufgenommene Wärme an die dritte Metallschicht 113 und die vierte Metallschicht 123 weiterleiten bzw. übertragen.
Die erste Metallschicht 112 und die zweite Metallschicht 122 können im Inneren des Leistungsmoduls einander gegenüberliegend angeordnet sein und können durch ein Muster elektrische Verbindungsbeziehungen zwischen den ersten Halbleiterchips 201 und den zweiten Halbleiterchips 202 bilden.
Andererseits sind die dritte Metallschicht 113 und die vierte Metallschicht 123 derart eingerichtet, um die aufgenommene Wärme nach außen abzugeben und das Leistungsmodul durch Wärmeaustausch mit der Außenseite zu kühlen, und können somit die Betriebstemperatur des Leistungsmoduls reduzieren, so dass das Leistungsmodul stabil betrieben werden kann.
Um die Kühlleistung des Leistungsmoduls zu verbessern, kann außerdem ein Kühlkanal außerhalb der dritten Metallschicht 113 oder der vierten Metallschicht 123 vorgesehen werden. Der Kühlkanal kann beispielsweise einen Kühlkanal mit Luftkühlung oder einen Kühlkanal mit Wasserkühlung verwenden und kann die Kühleffizienz durch ein Kühlmittel verbessern, um die Kühlleistung des Leistungsmoduls zu erhöhen.
Die ersten bis vierten Metallschichten 112, 113, 122 und 123 können z.B. aus Kupfer (Cu) gebildet sein, und die erste Isolierschicht 111 und die zweite Isolierschicht 121 können aus Keramik gebildet sein. Im vorliegenden Fall können das obere Substrat 110 und das untere Substrat 120 als AMB(active metal brazed)-Substrate oder DBC(direct bonded copper)-Substrate realisiert sein.
Die ersten Halbleiterchips 201 können auf der zweiten Metallschicht 122 angeordnet sein, und die zweiten Halbleiterchips 202 können auf der zweiten Metallschicht 122 angeordnet sein, um von den ersten Halbleiterchips 201 in der Richtung einer dritten Achse beabstandet zu sein. Die Anordnung der ersten Halbleiterchips 201 und der zweiten Halbleiterchips 202 ist jedoch nicht darauf beschränkt, und zum Beispiel können die zweiten Halbleiterchips 202 in einem umgedrehten Zustand auf der ersten Metallschicht 112 angeordnet werden, um von den ersten Halbleiterchips 201 beabstandet zu sein.
Die ersten Halbleiterchips 201 und die zweiten Halbleiterchips 202 können in Abhängigkeit von Schaltsignalen ein-/ausgeschaltet werden, und dementsprechend kann bestimmt werden, ob die oberen und unteren Abschnitte jedes der ersten Halbleiterchips 201 und der zweiten Halbleiterchips 202 elektrisch verbunden sind oder nicht.
Hier können die Schaltsignale in Form von Spannung über Signalpads bzw. Signalanschlüsse eingegeben werden, die auf den ersten Halbleiterchips 201 und den zweiten Halbleiterchips 202 vorgesehen sind, und wenn die Schaltsignale eingegeben werden, sind die oberen und unteren Abschnitte jedes der ersten Halbleiterchips 201 und der zweiten Halbleiterchips 202 elektrisch verbunden, und somit kann Strom zu Leistungspads bzw. Leistungsanschlüssen fließen, die zusammen mit den Signalanschlüssen vorgesehen sind.
Bei den ersten Halbleiterchips 201 und den zweiten Halbleiterchips 202 kann es sich um Schaltelemente handeln, z.B. Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (Insulated Gate Bipolar Transistors - IGBTs) oder Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors - MOSFETs).
Außerdem können die Halbleiterchips 200 aus einem Material wie Silizium (Si) oder Siliziumkarbid (SiC) gebildet sein.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann die erste Metallschicht 112 eine rechte erste Metallschicht 112-1 und eine linke erste Metallschicht 112-2 umfassen und die zweite Metallschicht 122 kann eine rechte zweite Metallschicht 122-1 und eine linke zweite Metallschicht 122-2 umfassen.
Der erste Abstandshalter 301 erstreckt sich in der vertikalen Richtung (d.h. in der Richtung der ersten Achse) und verbindet die erste Metallschicht 112 mit der zweiten Metallschicht 122 elektrisch, so dass Strom vertikal in der Richtung der ersten Achse fließen kann. Der erste Abstandshalter 301 kann auch als „Durchkontaktierungs-Abstandshalter“ bezeichnet werden.
Die zweiten Abstandshalter 302 erstrecken sich in der vertikalen Richtung (d.h. in der Richtung der ersten Achse), verbinden die ersten Halbleiterchips 201 elektrisch mit der ersten Metallschicht 112 und können auf den Leistungsanschlüssen der ersten Halbleiterchips 201 angeordnet werden und eine ebene Fläche aufweisen, die unter Berücksichtigung der Wärmeübertragungseffizienz bestimmt wird. In gleicher Weise wie der erste Abstandshalter 301 ermöglichen die zweiten Abstandshalter 302, dass ein Strom vertikal in der Richtung der ersten Achse fließt.
Ferner kann das Leistungsmodul gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung dritte Abstandshalter 303 umfassen, die von den zweiten Abstandshaltern 302 in der horizontalen Richtung (in der Richtung der dritten Achse) beabstandet sind, wobei der erste Abstandshalter 301 dazwischen vorgesehen ist. Die zweiten Abstandshalter 302 und die dritten Abstandshalter 303 können als „Chip-Abstandshalter“ bezeichnet werden.
Der erste Abstandshalter 301, die zweiten Abstandshalter 302 und die dritten Abstandshalter 303 können aus einem leitfähigen Material gebildet sein, um die erste Metallschicht 112, die zweite Metallschicht 122, die ersten Halbleiterchips 201 usw. elektrisch miteinander zu verbinden.
Die erste Verbindungsschicht 410 weist eine Leitfähigkeit auf, ist zwischen dem oberen Substrat 110 und dem unteren Substrat 120 angeordnet und ist konkret derart angeordnet, dass sie die mittleren Abschnitte des ersten Abstandshalters 301 und der zweiten Abstandshalter 302 durchquert.
In dem vorliegenden Fall ermöglicht die erste Verbindungsschicht 410, dass zumindest einer des ersten Abstandshalters 301 oder des zweiten Abstandshalters 302 die erste Verbindungsschicht 410 durchdringt, um derart angeordnet zu werden, um den ersten Abstandshalter 301 und die zweiten Abstandshalter 302 zu durchqueren. Das heißt, der erste Abstandshalter 301 und die zweiten Abstandshalter 302 können die erste Verbindungsschicht 410 in der Richtung der ersten Achse durchdringen.
Zumindest ein Durchgangsloch 413 kann durch die erste Verbindungsschicht 410 gebildet werden und kann zumindest einem des ersten Abstandshalters 301 oder der zweiten Abstandshalter 302 ermöglichen, die erste Verbindungsschicht 410 durch das zumindest eine Durchgangsloch 413 zu durchdringen.
Konkret kann das zumindest eine Durchgangsloch 413 zumindest eines umfassen von einem ersten Durchgangsloch, das eine ebene Fläche umfasst, die der ebenen Fläche des ersten Abstandshalters 301 entspricht und derart eingerichtet ist, dass der erste Abstandshalter 301 die erste Verbindungsschicht 410 durchdringen kann, oder zweiten Durchgangslöchern, die eine ebene Fläche umfassen, die der ebenen Fläche der zweiten Abstandshalter 302 entspricht und derart eingerichtet ist, dass die zweiten Abstandshalter 302 die erste Verbindungsschicht 410 durchdringen können.
Ferner kann zumindest einer des ersten Abstandshalters 301 oder der zweiten Abstandshalter 302 in einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt unterteilt bzw. getrennt sein, und die erste Verbindungsschicht 410 kann zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt des zumindest einen des ersten Abstandshalters 301 oder der zweiten Abstandshalter 302 angeordnet sein, um beide Abschnitte zu verbinden, und kann somit derart angeordnet sein, um den ersten Abstandshalter 301 und die zweiten Abstandshalter 302 zu durchqueren.
Die erste Verbindungsschicht 410 kann als Bauteil bzw. Komponente mit Leitfähigkeit realisiert werden, z.B. als Niedertemperatur-Einbrand-Keramik (Co-fired Ceramic), eine Leiterplatte (PCB) oder ein Metall, unabhängig von dessen Art.
Die erste Verbindungsschicht 410, die Leitfähigkeit aufweist, ist mit den jeweiligen Elementen des Leistungsmoduls verbunden, um elektrische Verbindungsbeziehungen in dem Leistungsmodul zu bilden, und die erste Verbindungsschicht 410 kann eine Stromschleife in Abhängigkeit von Verbindungsbeziehungen mit dem oberen Substrat 110, dem unteren Substrat 120, den ersten Halbleiterchips 201, dem ersten Abstandshalter 301 und den zweiten Abstandshaltern 302 bilden.
Darüber hinaus kann die erste Verbindungsschicht 410 durch das auf einer Ebene gebildete Muster die oben beschriebenen Verbindungsbeziehungen bilden.
Hier kann das Muster die elektrische Verbindung zwischen einer Vielzahl von Bereichen blockieren, um elektrische Verbindungsbeziehungen zwischen den Elementen zu bestimmen, und kann als ein Injektionspfad eines Füllmaterials in einem Formgebungsverfahren verwendet werden.
Darüber hinaus kann das Muster durch eine Kombination aus einer Vielzahl von getrennten Platten gebildet werden, die parallel angeordnet sind, um in horizontaler Richtung (d.h. in der Richtung der zweiten oder dritten Achse) voneinander beabstandet zu sein.
Außerdem kann die Dicke T1 der ersten Verbindungsschicht 410 gleich oder größer sein als die Dicke T2 der Stromleitung 501. Da in der ersten Verbindungsschicht 410 ein großer Strom fließt, weist die erste Verbindungsschicht 410 eine Dicke auf, die gleich oder größer ist als die Dicke der Stromleitung 510, in der ebenfalls ein großer Strom fließt, und somit kann die richtige Dicke der ersten Verbindungsschicht 410 sichergestellt werden.
Ein detaillierterer Aufbau der ersten Verbindungsschicht 410 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Die Stromleitung 501 ist auf der zweiten Metallschicht 122 derart angeordnet, dass Strom von außen in die Stromleitung 501 eingespeist oder von der Stromleitung 501 ausgegeben werden kann. Die Stromleitung 501 kann einem von einem negativen Anschluss N, einem positiven Anschluss P und einem Ausgangsanschluss 0 entsprechen.
In 1 und 2 gezeigten Flüsse stellen den Stromfluss dar.
In dem Leistungsmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist die erste Verbindungsschicht 410, die von dem ersten Abstandshalter 301 und den zweiten Abstandshaltern 302 durchdrungen ist, zwischen dem oberen Substrat 110 und dem unteren Substrat 120 angeordnet, und dementsprechend kann eine Stromschleife, in der Strom in der Reihenfolge der Stromleitung 501, der zweiten Metallschicht 122, der ersten Halbleiterchips 201, der zweiten Abstandshalter 302, der ersten Metallschicht 112, des ersten Abstandshalters 301, der zweiten Metallschicht 122, der zweiten Halbleiterchips 202, der dritten Abstandshalter 303 und der ersten Verbindungsschicht 410, wie in 2 gezeigt, oder in umgekehrter Reihenfolge fließt, gebildet werden.
Durch eine Bildung der Stromschleife durch die erste Verbindungsschicht 410 muss der Strom nicht wiederholt durch den ersten Abstandshalter 301 oder die zweiten Abstandshalter 302 fließen, und somit kann die Stromschleife vereinfacht werden.
Wie in 1 gezeigt, wird die Stromschleife darüber hinaus verengt und somit wird ein Grad der Stromüberlagerung verbessert, fast alle Bereiche der ersten Verbindungsschicht 410 sind in einem vorgegebenen Stromüberlagerungsbereich 01 umfasst, und die Betriebseffizienz des Leistungsmoduls kann aufgrund des Stromflusses in dem vorgegebenen Stromüberlagerungsbereich 01 verbessert werden.
Außerdem wird im Gegensatz zu 2 ein dem Substrat entsprechender Abschnitt 411 nicht mit dem oberen Substrat 110 oder dem unteren Substrat 120 verbunden, und kann mit den Seitenflächen der dritten Abstandshalter 303 verbunden werden. Auch in diesem Fall ist die in 2 gezeigte Stromschleife gebildet. Ein detaillierter Aufbau der ersten Verbindungsschicht wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
3 zeigt eine Draufsicht der ersten Verbindungsschicht gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, gesehen in der Richtung der ersten Achse.
Unter Bezugnahme auf 3 kann die erste Verbindungsschicht 410 den dem Substrat entsprechenden Abschnitt 411 und einen der Leitung entsprechenden Abschnitt 412 umfassen.
Zumindest ein Abschnitt des dem Substrat entsprechenden Abschnitts 411 überlappt das obere Substrat und das untere Substrat in einer Ebene, wobei er eingerichtet ist, um den Grad der Stromüberlagerung zu erhöhen.
Der der Leitung entsprechende Abschnitt 412 weist eine Breite D1 auf, die geringer ist als die Breite D2 des dem Substrat entsprechenden Abschnitts 411 in der horizontalen Richtung, und erstreckt sich von dem dem Substrat entsprechenden Abschnitt 411 in der horizontalen Richtung (d.h. in der Richtung der zweiten Achse oder der dritten Achse), um außerhalb des oberen Substrats und des unteren Substrats auf der Ebene hervorzustehen, und Strom kann in den der Leitung entsprechenden Abschnitt 412 eingespeist oder von dem der Leitung entsprechenden Abschnitt 412 ausgegeben werden.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 die Stromschleife des Leistungsmoduls in Abhängigkeit von dem Aufbau der ersten Verbindungsschicht 410 beschrieben.
4, 5 und 6 zeigen Seitenansichten, die beispielhaft Stromschleifen von ersten Verbindungsschichten mit unterschiedlichen Strukturen gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellen.
Erstens kann unter Bezugnahme auf 4 bestätigt werden, dass der der Leitung entsprechende Abschnitt 412 einem negativen Anschluss N entspricht, und die Stromleitung 501 einem positiven Anschluss P entspricht. Das heißt, der der Leitung entsprechende Abschnitt 412 kann einem von einem positiven Anschluss P, einem negativen Anschluss N und einem Ausgangsanschluss O entsprechen, und die Stromleitung 501 kann einem anderen davon entsprechen.
Die erste Verbindungsschicht 410 kann eine Stromschleife zwischen dem der Leitung entsprechenden Abschnitt 412 und der Stromleitung 501 unter Verwendung des der Leitung entsprechenden Abschnitts 412 und der Stromleitung 501 als beide Anschlüsse bilden.
Darüber hinaus kann der der Leitung entsprechende Abschnitt 412 derart angeordnet werden, dass er von der Stromleitung 501 nach oben hin beabstandet ist, um die Stromleitung 501 in einer Ebene zu überlappen. Eine solche Anordnung des der Leitung entsprechenden Abschnitts 412 und der Stromleitung 501 kann den Grad der Stromverteilung weiter verbessern.
Der dem Substrat entsprechende Abschnitt 411 kann zwischen dem ersten Abstandshalter 301 und den dritten Abstandshaltern 303 nach oben oder unten gebogen werden, um mit dem oberen Substrat 110 oder dem unteren Substrat 120 verbunden zu werden.
Auf der Grundlage der oben beschriebenen Struktur kann eine Stromschleife gebildet werden, in der Strom in der Reihenfolge der Stromleitung 501, der zweiten Metallschicht 122, der ersten Halbleiterchips 201, der zweiten Abstandshalter 302, der ersten Metallschicht 112, des ersten Abstandshalters 301, der zweiten Metallschicht 122, der zweiten Halbleiterchips 202, der dritten Abstandshalter 303, der ersten Metallschicht 112 und der ersten Verbindungsschicht 410 oder in umgekehrter Reihenfolge fließt.
Unter Bezugnahme auf 5 kann als nächstes bestätigt werden, dass der der Leitung entsprechende Abschnitt 412 von dem dem Substrat entsprechenden Abschnitt 411 nach unten gebogen sein kann und sich außerhalb des oberen Substrats 110 und des unteren Substrats 120 (d.h. in der Richtung der dritten Achse) erstreckt, so dass der der Leitung entsprechende Abschnitt 412 parallel zu der Stromleitung 501 angeordnet ist, um von der Stromleitung 501 in der horizontalen Richtung (d.h. in der Richtung der zweiten Achse) auf derselben Höhe beabstandet zu sein.
Auf der Grundlage der oben beschriebenen Struktur kann eine Stromschleife gebildet werden, in der Strom in der Reihenfolge der Stromleitung 501, der zweiten Metallschicht 122, der ersten Halbleiterchips 201, der zweiten Abstandshalter 302, der ersten Metallschicht 112, des ersten Abstandshalters 301, der zweiten Metallschicht 122, der zweiten Halbleiterchips 202, der dritten Abstandshalter 303, der ersten Metallschicht 112 und der ersten Verbindungsschicht 410 oder in umgekehrter Reihenfolge fließt.
Ferner kann unter Bezugnahme auf 6 der dem Substrat entsprechende Abschnitt 411 parallel zum oberen Substrat 110 und zum unteren Substrat 120 angeordnet sein und kann dementsprechend den Grad der Stromüberlagerung verbessern.
Darüber hinaus kann die erste Verbindungsschicht 410 ermöglichen, dass die dritten Abstandshalter 303 dort hindurch zu dringen, um von den dritten Abstandshaltern 303 durchdrungen zu werden.
Darüber hinaus kann zusätzlich zu der ersten Verbindungsschicht 410 eine zweite Verbindungsschicht 420 zwischen dem oberen Substrat 110 und dem unteren Substrat 120 angeordnet werden, um von der ersten Verbindungsschicht 410 in der vertikalen Richtung (d.h., in der Richtung der ersten Achse) beabstandet zu sein.
In dem vorliegenden Fall kann ein der Leitung entsprechender Abschnitt 422 der zweiten Verbindungsschicht 420 einem verbleibenden von einem negativen Anschluss N, einem positiven Anschluss P und einem Ausgangsanschluss O entsprechen, mit Ausnahme von Anschlüssen, die dem der Leitung entsprechenden Abschnitt 412 der ersten Verbindungsschicht 410 und der Stromleitung 501 entsprechen.
Auf der Grundlage der oben beschriebenen Struktur kann eine Stromschleife gebildet werden, in der Strom in der Reihenfolge der Stromleitung 501, der zweiten Metallschicht 122, der ersten Halbleiterchips 201, der zweiten Abstandshalter 302, der ersten Metallschicht 112, des ersten Abstandshalters 301, der zweiten Metallschicht 122, der zweiten Halbleiterchips 202, der dritten Abstandshalter 303, der ersten Metallschicht 112 und der ersten Verbindungsschicht 410 oder in umgekehrter Reihenfolge fließt, und in dem vorliegenden Fall kann ein Wechselstrom durch den der Leitung entsprechenden Abschnitt 422 der zweiten Verbindungsschicht 420, der dem Ausgangsanschluss O entspricht, ausgegeben werden.
Wie oben beschrieben, kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die Verbindungsschicht, die zusätzlich zwischen dem oberen und dem unteren Substrat angeordnet ist und von den Abstandshaltern durchdrungen wird, die Stromschleife des Leistungsmoduls vereinfachen.
Außerdem kann die durch die Verbindungsschicht vereinfachte Stromschleife einen Stromüberlagerungseffekt verbessern.
Darüber hinaus können das Isolationsmuster und der zum Bilden der Stromschleife vorgesehene Durchkontaktierungs-Abstandshalter reduziert werden, wodurch die Größe des Leistungsmoduls verringert werden kann.
Außerdem können die Vereinfachung der Stromschleife und die Verringerung der Größe des Leistungsmoduls die Zuverlässigkeit des Leistungsmoduls verbessern.
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung eine Verbindungsschicht, die zusätzlich zwischen einem oberen Substrat und einem unteren Substrat angeordnet ist und von Abstandshaltern durchdrungen wird, die Stromschleife eines Leistungsmoduls vereinfachen.
Außerdem kann die durch die Verbindungsschicht vereinfachte Stromschleife einen Stromüberlagerungseffekt verbessern.
Darüber hinaus können ein Isolationsmuster und ein zum Bilden der Stromschleife vorgesehener Durchkontaktierungs-Abstandshalter reduziert werden, wodurch die Größe des Leistungsmoduls verringert werden kann.
Außerdem können die Vereinfachung der Stromschleife und die Verringerung der Größe des Leistungsmoduls die Zuverlässigkeit des Leistungsmoduls verbessern.
Zur Vereinfachung der Erläuterung und genauen Definition in den beigefügten Ansprüchen werden die Ausdrücke/Begriffe „oben“, „unten“, „innen“, „außen“, „oben/aufwärts“, „unten/abwärts“, „nach oben“, „nach unten“, „vorne“, „hinten“, „rückwärtig“, „innerhalb“, „außerhalb“, „nach innen“, „nach außen“, „intern/innen“, „extern/außen“, „innere“, „äußere“, „vorwärts“ und „rückwärts“ verwendet, um Merkmale der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Positionen solcher Merkmale zu beschreiben, wie sie in den Figuren dargestellt sind. Es versteht sich ferner, dass sich der Begriff „verbinden“ oder seine Derivate sowohl auf eine direkte als auch auf eine indirekte Verbindung beziehen.
Die vorhergehenden Beschreibungen von bestimmten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung sind zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung dargelegt worden. Sie sollen nicht erschöpfend sein oder die vorliegende Offenbarung auf die exakten offenbarten Formen beschränken, und offensichtlich sind viele Modifikationen und Änderungen im Lichte der oberhalb genannten Lehre möglich. Die Ausführungsbeispiele wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der vorliegenden Offenbarung und ihre praktische Anwendung zu erläutern, um es einem anderen Fachmann zu ermöglichen, verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung, ebenso wie verschiedene Alternativen und Modifikationen hiervon zu bilden und zu verwenden. Es ist vorgesehen, dass der Umfang der vorliegenden Offenbarung durch die hierzu beigefügten Ansprüche und ihren Äquivalenten festgelegt wird.

Claims

Leistungsmodul, aufweisend: ein oberes Substrat, das eine erste Isolierschicht und eine erste Metallschicht, die auf einer unteren Oberfläche der ersten Isolierschicht angeordnet ist, umfasst; ein unteres Substrat, das unterhalb des oberen Substrats angeordnet ist und eine zweite Isolierschicht und eine zweite Metallschicht, die auf einer oberen Fläche der zweiten Isolierschicht derart angeordnet ist, dass sie der ersten Metallschicht gegenüberliegt, umfasst; einen ersten Halbleiterchip, der auf der zweiten Metallschicht angeordnet ist; einen ersten Abstandshalter, der sich in einer vertikalen Richtung des Leistungsmoduls erstreckt und die erste Metallschicht mit der zweiten Metallschicht elektrisch verbindet; einen zweiten Abstandshalter, der sich in der vertikalen Richtung erstreckt und den ersten Halbleiterchip mit der ersten Metallschicht elektrisch verbindet; eine erste Verbindungsschicht, die Leitfähigkeit aufweist und zwischen dem oberen Substrat und dem unteren Substrat angeordnet ist, um einen mittleren Abschnitt jedes des ersten Abstandshalters und des zweiten Abstandshalters zu durchqueren; und eine Stromleitung, die auf der zweiten Metallschicht angeordnet ist.
Leistungsmodul nach Anspruch 1, bei zumindest einer von dem ersten Abstandshalter oder dem zweiten Abstandshalter derart angeordnet ist, dass er die erste Verbindungsschicht durchdringt.
Leistungsmodul nach Anspruch 2, wobei in der ersten Verbindungsschicht zumindest eines von einem ersten Durchgangsloch mit einer ebenen Fläche, die einer ebenen Fläche des ersten Abstandshalters entspricht, um zu ermöglichen, dass der erste Abstandshalter die erste Verbindungsschicht durchdringt, oder von einem zweiten Durchgangsloch mit einer ebenen Fläche, die einer ebenen Fläche des zweiten Abstandshalters entspricht, um zu ermöglichen, dass der zweite Abstandshalter die erste Verbindungsschicht durchdringt, vorgesehen ist.
Leistungsmodul nach Anspruch 1, wobei zumindest einer von dem ersten Abstandshalter oder dem zweiten Abstandshalter in einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt unterteilt ist, und wobei die erste Verbindungsschicht zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt des zumindest einen von dem ersten Abstandshalter oder dem zweiten Abstandshalter angeordnet ist, um den oberen Abschnitt und den unteren Abschnitt zu verbinden.
Leistungsmodul nach Anspruch 1, wobei die erste Verbindungsschicht elektrische Verbindungsbeziehungen durch ein auf einer Ebene gebildetes Muster betrifft.
Leistungsmodul nach Anspruch 5, wobei das Muster durch eine Kombination aus einer Vielzahl von getrennten Platten gebildet ist, die nebeneinander angeordnet sind, um in einer horizontalen Richtung voneinander beabstandet zu sein.
Leistungsmodul nach Anspruch 1, wobei eine Dicke der ersten Verbindungsschicht gleich oder größer ist als eine Dicke der Stromleitung.
Leistungsmodul nach Anspruch 1, wobei die erste Verbindungsschicht umfasst: einen einem Substrat entsprechenden Abschnitt, der derart eingerichtet ist, dass zumindest ein Abschnitt davon das obere Substrat und das untere Substrat in einer Ebene überlappt; und einen einer Leitung entsprechenden Abschnitt, der eine Breite aufweist, die geringer ist als eine Breite des dem Substrat entsprechenden Abschnitts, und der sich von dem dem Substrat entsprechenden Abschnitt erstreckt, um außerhalb des oberen Substrats und des unteren Substrats auf der Ebene hervorzustehen, und der derart vorgesehen ist, dass Strom in den der Leitung entsprechenden Abschnitt eingespeist wird oder von dem der Leitung entsprechenden Abschnitt ausgegeben wird.
Leistungsmodul nach Anspruch 8, wobei der der Leitung entsprechende Abschnitt einem von einem positiven Anschluss, einem negativen Anschluss und einem Ausgangsanschluss entspricht, und wobei die Stromleitung einem anderen von dem positiven Anschluss, dem negativen Anschluss und dem Ausgangsanschluss entspricht.
Leistungsmodul nach Anspruch 9, wobei die erste Verbindungsschicht eine Stromschleife zwischen dem der Leitung entsprechenden Abschnitt und der Stromleitung bildet.
Leistungsmodul nach Anspruch 9, ferner umfassend eine zweite Verbindungsschicht, die zwischen dem oberen Substrat und dem unteren Substrat angeordnet ist, um von der ersten Verbindungsschicht in der vertikalen Richtung beabstandet zu sein, wobei die zweite Verbindungsschicht einem verbleibenden von dem positiven Anschluss, dem negativen Anschluss und dem Ausgangsanschluss entspricht.
Leistungsmodul nach Anspruch 8, wobei der der Leitung entsprechende Abschnitt derart angeordnet ist, dass er nach oben von der Stromleitung beabstandet ist, um die Stromleitung in der Ebene zu überlappen.
Leistungsmodul nach Anspruch 8, wobei der der Leitung entsprechende Abschnitt von dem dem Substrat entsprechenden Abschnitt nach unten gebogen ist und sich außerhalb des oberen Substrats und des unteren Substrats derart erstreckt, dass er von der Stromleitung in einer horizontalen Richtung auf gleicher Höhe beabstandet ist und neben der Stromleitung angeordnet ist.
Leistungsmodul nach Anspruch 8, wobei der dem Substrat entsprechende Abschnitt parallel zu dem oberen Substrat und dem unteren Substrat angeordnet ist, um von dem oberen Substrat und dem unteren Substrat in der vertikalen Richtung beabstandet zu sein.
Leistungsmodul nach Anspruch 8, ferner umfassend: einen dritten Abstandshalter, der in einer horizontalen Richtung vom zweiten Abstandshalter beabstandet ist, wobei der erste Abstandshalter dazwischen vorgesehen ist, wobei der dem Substrat entsprechende Abschnitt zwischen dem ersten Abstandshalter und dem dritten Abstandshalter nach oben oder unten gebogen ist und mit dem oberen Substrat oder dem unteren Substrat verbunden ist.
Leistungsmodul nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen dritten Abstandshalter, der in einer horizontalen Richtung von dem zweiten Abstandshalter beabstandet ist, wobei der erste Abstandshalter dazwischen vorgesehen ist, wobei der dritte Abstandshalter derart angeordnet ist, dass er die erste Verbindungsschicht durchdringt.
Leistungsmodul nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen dritten Abstandshalter, der in einer horizontalen Richtung vom zweiten Abstandshalter beabstandet ist, wobei der erste Abstandshalter dazwischen vorgesehen ist, wobei die erste Verbindungsschicht mit einer Seitenfläche des dritten Abstandshalters verbunden ist.
Leistungsmodul nach Anspruch 1, wobei die erste Metallschicht eine rechte erste Metallschicht und eine linke erste Metallschicht umfasst und die zweite Metallschicht eine rechte zweite Metallschicht und eine linke zweite Metallschicht umfasst, wobei sich der erste Abstandshalter in der vertikalen Richtung des Leistungsmoduls erstreckt und die rechte zweite Metallschicht mit der linken ersten Metallschicht elektrisch verbindet.
Leistungsmodul nach Anspruch 18, wobei sich der zweite Abstandshalter in der vertikalen Richtung erstreckt und den auf der linken zweiten Metallschicht angeordneten ersten Halbleiterchip elektrisch mit der linken ersten Metallschicht verbindet.
Leistungsmodul nach Anspruch 18, wobei sich ein dritter Abstandshalter in der vertikalen Richtung erstreckt und den auf der rechten zweiten Metallschicht angeordneten zweiten Halbleiterchip elektrisch mit der rechten ersten Metallschicht verbindet.