DE112016003111T5 - Leistungs-halbleitermodul - Google Patents

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Yasushige Mukunoki
Yoshiko Tamada
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Abstract

Es wird ein Leistungs-Halbleitermodul (10) angegeben, das eine Schalteinrichtung (111) auf der positiven Seite und eine Diodeneinrichtung (121) auf der positiven Seite aufweist, die an einem leitfähigen Muster (131) auf der positiven Seite montiert sind, und eine Schalteinrichtung (112) auf der negativen Seite und eine Diodeneinrichtung (122) auf der negativen Seite aufweist, die an einem leitfähigen Muster (132) auf der Ausgangsseite montiert sind. Wenn ein isolierendes Substrat (100) in der Draufsicht betrachtet wird, dann sind die Diodeneinrichtung (121) auf der positiven Seite und die Diodeneinrichtung (122) auf der negativen Seite zwischen der Schalteinrichtung (111) auf der positiven Seite und der Schalteinrichtung (112) auf der negativen Seite angeordnet, und die Diodeneinrichtung (122) auf der negativen Seite ist näher an der Schalteinrichtung (111) auf der positiven Seite angeordnet, als es die Diodeneinrichtung (121) auf der positiven Seite ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungs-Halbleitermodul, das Schalteinrichtungen und Dioden zur Energieumwandlung aufweist.
  • Stand der Technik
  • Bei einem Leistungs-Halbleitermodul wird eine Stoßspannung zur Zeit des Umschaltens einer Schalteinrichtung erzeugt. Eine Stoßspannung ist ein Spannungspuls, der in einem kurzen Zeitraum erzeugt wird. Wenn eine Stoßspannung erzeugt wird, dann wirkt eine plötzliche Spannungsänderung auf eine parasitäre Kapazität im Leistungs-Halbleitermodul ein, was zu einem Störstrom führt. Der Störstrom wird auf die gesamte Vorrichtung übertragen, in welcher das Leistungs-Halbleitermodul enthalten ist, und zwar durch parasitäre Komponenten in der Vorrichtung. Dies führt zu Problemen wie z. B. einer Fehlfunktion. Ferner führt eine Zunahme der Stoßspannung zu einer Zunahme der Verluste und einer nachfolgenden Wärmeerzeugung in einer Halbleitereinrichtung. Daher besteht das Risiko einer thermischen Zerstörung. Die Implementierung einer hochgradig wärmeableitenden Struktur zum Vermeiden einer thermischen Zerstörung würde zu einem Kostenanstieg führen.
  • PTD 1 ( Japanisches Patent Nr. 5550553 ) offenbart ein Leistungs-Halbleitermodul, das eine Stoßspannung verringern kann, indem es die effektive Induktivität der Drähte verringert. Genauer gesagt: Bei dem Leistungs-Halbleitermodul in diesem Dokument sind Halbleitereinrichtungen, d. h. eine Diode auf der negativen Seite, eine Schalteinrichtung auf der positiven Seite, eine Schalteinrichtung auf der negativen Seite und eine Diode auf der positiven Seite in dieser Reihenfolge in einer Reihe auf einem Substrat angeordnet. Bei dieser Konfiguration gilt Folgendes: Wenn ein Schalten der Schalteinrichtung auf der positiven Seite durchgeführt wird, dann fließt ein Stoßstrom in zwei Richtungen, nämlich im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn, und zwar durch die Diode auf der negativen Seite und die Schalteinrichtung auf der negativen Seite auf beiden Seiten der Schalteinrichtung auf der positiven Seite. Im Ergebnis wird der magnetische Fluss aufgehoben, und die effektive Induktivität des Strompfades kann verringert werden (siehe Abs. [0033] in PTD 1). Wenn ein Schalten der Schalteinrichtung auf der negativen Seite durchgeführt wird, dann fließt auf ähnliche Weise ein Stoßstrom in zwei Richtungen, nämlich im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn, und zwar durch die Schalteinrichtung auf der positiven Seite und die Diode auf der positiven Seite auf beiden Seiten der Schalteinrichtung auf der negativen Seite. Im Ergebnis kann die effektive Induktivität des Strompfades verringert werden.
  • Literaturverzeichnis
  • Patentdokument
    • PTD 1 Japanisches Patent Nr. 5 550 553
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • In dem oben beschriebenen Fall von PTD 1 sind jedoch die Schalteinrichtung auf der positiven Seite und die Schalteinrichtung auf der negativen Seite, die die hauptsächlichen Wärmeerzeuger sind, so angeordnet, dass sie einander benachbart sind, um den magnetischen Fluss aufzuheben, der von einem Stoßstrom hervorgerufen wird. Diese Konfiguration verursacht eine schwerwiegende thermische Beeinflussung zwischen den Schalteinrichtungen. Ein hochgradig wärmeableitendes Design wäre notwendig, um solch ein Problem zu vermeiden, und dies würde zu einer Zunahme der Größe und der Kosten des Leistungs-Halbleitermoduls führen. Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht solcher Probleme gemacht.
  • Es ist eine hauptsächliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Leistungs-Halbleitermodul anzugeben, das eine Stoßspannung verringern kann, indem es die Induktivitäten der Bonddrähte verringert, und das eine Vereinfachung der Wärmeableitungs-Ausrüstung erlaubt.
  • Lösung des Problems
  • Die vorliegende Erfindung ist gerichtet auf ein Leistungs-Halbleitermodul, das Folgendes aufweist: ein isolierendes Substrat, das eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche aufweist; ein leitfähiges Muster auf der positiven Seite, ein leitfähiges Muster auf der negativen Seite und ein leitfähiges Muster auf der Ausgangsseite, die auf der ersten Hauptfläche des isolierenden Substrats ausgebildet sind; einen Energieversorgungsanschluss auf der positiven Seite; einen Energieversorgungsanschluss auf der negativen Seite; einen Ausgangsanschluss; eine Schalteinrichtung auf der positiven Seite; eine Diodeneinrichtung auf der positiven Seite; eine Schalteinrichtung auf der negativen Seite; und eine Diodeneinrichtung auf der negativen Seite. Der Energieversorgungsanschluss auf der positiven Seite ist auf dem leitfähigen Muster auf der positiven Seite bereitgestellt und so konfiguriert, dass er eine Energieversorgungsspannung auf der positiven Seite entgegennimmt. Der Energieversorgungsanschluss auf der negativen Seite ist auf dem leitfähigen Muster auf der negativen Seite bereitgestellt und so konfiguriert, dass er eine Energieversorgungsspannung auf der negativen Seite entgegennimmt. Der Ausgangsanschluss ist am leitfähigen Muster auf der Ausgangsseite bereitgestellt und so konfiguriert, dass er elektrisch mit einer Last verbunden ist. Die Schalteinrichtung auf der positiven Seite weist eine erste Hauptfläche auf, auf welcher eine erste Hauptelektrode ausgebildet ist, und eine zweite Hauptfläche, auf welcher eine zweite Hauptelektrode und eine Steuerelektrode ausgebildet sind. Die erste Hauptelektrode ist am leitfähigen Muster auf der positiven Seite angebracht, und die zweite Hauptelektrode ist mit dem leitfähigen Muster auf der Ausgangsseite über einen elektrischen Verbindungskörper verbunden. Die Diodeneinrichtung auf der positiven Seite weist eine erste Hauptfläche auf, auf welcher eine Kathodenelektrode ausgebildet ist, und eine zweite Hauptfläche, auf welcher eine Anodenelektrode ausgebildet ist. Die Kathodenelektrode ist mit dem leitfähigen Muster auf der positiven Seite verbunden, und die Anodenelektrode ist mit dem leitfähigen Muster auf der Ausgangsseite über einen elektrischen Verbindungskörper verbunden. Die Schalteinrichtung auf der negativen Seite weist eine erste Hauptfläche auf, auf welcher eine erste Hauptelektrode ausgebildet ist, und eine zweite Hauptfläche, auf welcher eine zweite Hauptelektrode und eine Steuerelektrode ausgebildet sind. Die erste Hauptelektrode ist am leitfähigen Muster auf der Ausgangsseite angebracht, und die zweite Hauptelektrode ist mit dem leitfähigen Muster auf der negativen Seite über einen elektrischen Verbindungskörper verbunden. Die Diodeneinrichtung auf der negativen Seite weist eine erste Hauptfläche auf, auf welcher eine Kathodenelektrode ausgebildet ist, und eine zweite Hauptfläche, auf welcher eine Anodenelektrode ausgebildet ist. Die Kathodenelektrode ist am leitfähigen Muster auf der Ausgangsseite angebracht, und die Anodenelektrode ist mit dem leitfähigen Muster auf der negativen Seite über einen elektrischen Verbindungskörper verbunden. Wenn das isolierende Substrat in der Draufsicht betrachtet wird, dann sind die Diodeneinrichtung auf der positiven Seite und die Diodeneinrichtung auf der negativen Seite zwischen der Schalteinrichtung auf der positiven Seite und der Schalteinrichtung auf der negativen Seite angeordnet, und die Diodeneinrichtung auf der negativen Seite ist näher an der Schalteinrichtung auf der positiven Seite angeordnet, als es die Diodeneinrichtung auf der positiven Seite ist.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Bei der vorliegenden Erfindung gilt Folgendes: Da die Diodeneinrichtung auf der positiven Seite und die Diodeneinrichtung auf der negativen Seite zwischen der Schalteinrichtung auf der positiven Seite und der Schalteinrichtung auf der negativen Seite angeordnet sind, wenn das isolierende Substrat in der Draufsicht betrachtet wird, kann die thermische Beeinflussung zwischen den Schalteinrichtungen, welche die hauptsächlichen Wärmeerzeuger sind, abgeschwächt werden. Demzufolge kann die Wärmeableitungs-Ausrüstung vereinfacht werden. Da außerdem die Diodeneinrichtung auf der negativen Seite näher an der Schalteinrichtung auf der positiven Seite angeordnet ist, als es die Diodeneinrichtung auf der positiven Seite ist, können die Induktivitäten der Bonddrähte verringert werden. Demzufolge kann die Stoßspannung verringert werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Konfiguration eines Leistungs-Halbleitermoduls gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
  • 2 ist ein Diagramm, das den Fluss eines Stoßstroms zeigt, wenn die Schalteinrichtung auf der positiven Seite in 1 eingeschaltet wird.
  • 3 ist ein Diagramm, das den Fluss eines Stoßstroms zeigt, wenn die Schalteinrichtung auf der negativen Seite in 1 eingeschaltet wird.
  • 4 ist eine schematische Draufsicht, die das Layout des Leistungs-Halbleitermoduls aus 1 zeigt.
  • 5 ist ein Diagramm, das die Pfade der Stoßströme im Leistungs-Halbleitermodul aus 4 zeigt.
  • 6 ist eine schematische Draufsicht, die das Layout einer Modifikation des Leistungs-Halbleitermoduls aus 4 zeigt.
  • 7 ist eine schematische Draufsicht, die das Layout eines Leistungs-Halbleitermoduls gemäß Ausführungsform 2 zeigt.
  • 8 ist ein Diagramm, das die Pfade der Stoßströme im Leistungs-Halbleitermodul aus 7 zeigt.
  • 9 ist eine schematische Draufsicht, die das Layout der Modifikation 1 des Leistungs-Halbleitermoduls aus 7 zeigt.
  • 10 ist eine schematische Draufsicht, die das Layout der Modifikation 2 des Leistungs-Halbleitermoduls aus 7 zeigt.
  • 11 ist eine schematische Draufsicht, die das Layout eines Leistungs-Halbleitermoduls gemäß Ausführungsform 3 zeigt.
  • 12 ist eine schematische Draufsicht, die das Layout einer Modifikation des Leistungs-Halbleitermoduls aus 11 zeigt.
  • 13 ist eine schematische Draufsicht, die das Layout eines Leistungs-Halbleitermoduls gemäß Ausführungsform 4 zeigt.
  • 14 ist eine schematische Draufsicht, die das Layout der Modifikation 1 des Leistungs-Halbleitermoduls aus 13 zeigt.
  • 15 ist eine schematische Draufsicht, die das Layout der Modifikation 2 des Leistungs-Halbleitermoduls aus 13 zeigt.
  • 16 ist eine schematische Draufsicht, die das Layout eines Leistungs-Halbleitermoduls gemäß Ausführungsform 5 zeigt.
  • 17 ist ein Diagramm, das die Pfade der Stoßströme im Leistungs-Halbleitermodul aus 16 zeigt.
  • 18 ist eine schematische Draufsicht, die das Layout einer Modifikation des Leistungs-Halbleitermoduls aus 16 zeigt.
  • 19 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Konfiguration eines Leistungs-Halbleitermoduls gemäß Ausführungsform 6 zeigt.
  • 20 ist eine schematische Draufsicht, die das Layout des Leistungs-Halbleitermoduls aus 19 zeigt.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Unten werden Ausführungsformen detaillierte unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Identische oder äquivalente Bestandteile sind mit identischen Bezugszeichen versehen, und deren Erläuterung wird nicht wiederholt.
  • Ausführungsform 1
  • Schaltungskonfiguration des Leistungs-Halbleitermoduls
  • 1 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Konfiguration eines Leistungs-Halbleitermoduls gemäß Ausführungsform 1 zeigt. Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Leistungs-Halbleitermodul 10 ein Wechselrichtermodul mit einer sogenannten 2-in-1-Struktur. Das Leistungs-Halbleitermodul 10 weist Folgendes auf: Einen Energieversorgungsanschluss 101 auf der positiven Seite, um eine Energieversorgungsspannung auf der positiven Seite entgegenzunehmen, einen Ausgangsanschluss 102, der elektrisch mit einer Last verbunden werden soll, einen Energieversorgungsanschluss 103 auf der negativen Seite, um eine Energieversorgungsspannung auf der negativen Seite entgegenzunehmen, eine Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite, eine Diodeneinrichtung 121 auf der positiven Seite, eine Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite und eine Diodeneinrichtung 122 auf der negativen Seite.
  • Im Fall von 1 sind die Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite und die Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs). Sie können jedoch auch andere Typen von Halbleiter-Schalteinrichtungen sein, wie z. B. Leistungs-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) und Bipolartransistoren.
  • Die Verbindungen zwischen den Bestandteilen in 1 werden nun beschrieben. Die Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite und die Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite sind in dieser Reihenfolge in Reihe zwischen den Energieversorgungsanschluss 101 auf der positiven Seite und den Energieversorgungsanschluss 103 auf der negativen Seite geschaltet. Die Diodeneinrichtung 121 auf der positiven Seite ist parallel zur Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite geschaltet und in Umkehrrichtung vorgespannt. Die Diodeneinrichtung 122 auf der negativen Seite ist parallel zur Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite geschaltet und in Umkehrrichtung vorgespannt. Der Verbindungsknoten zwischen der Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite und der Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite ist mit dem Ausgangsanschluss 102 verbunden.
  • Der Betrieb der Schaltung aus 1 wird nun kurz beschrieben. Das Leistungs-Halbleitermodul 10 aus 1, die Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite und die Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite werden wechselweise eingeschaltet, beispielsweise mittels eines wohlbekannten Pulsweitenmodulationssignals (PWM). Demzufolge wird die DC-Energie, die zwischen dem Energieversorgungsanschluss 101 auf der positiven Seite und dem Energieversorgungsanschluss 103 auf der negativen Seite zugeführt wird, in AC-Energie umgewandelt, die aus dem Ausgangsanschluss 102 ausgegeben werden soll. Typischerweise können zwei Sätze der Schaltung aus 1, die parallel hinsichtlich einer DC-Energieversorgung geschaltet sind, einphasige AC-Energie erzeugen, und drei Sätze der Schaltung aus 1, die parallel geschaltet sind, können dreiphasige AC-Energie erzeugen.
  • Es wird nun der Stromfluss in einem stabilen Zustand in der Schaltungskonfiguration aus 1 beschrieben. Wenn sich die Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite im Einschaltzustand befindet und die Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite im Ausschaltzustand befindet, dann fließt ein Strom IA in der Richtung vom Energieversorgungsanschluss 101 auf der positiven Seite zum Ausgangsanschluss 102. Wenn sich die Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite im Ausschaltzustand befindet und die Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite im Einschaltzustand befindet, dann fließt ein Strom IB in der Richtung vom Ausgangsanschluss 102 zum Energieversorgungsanschluss 103 auf der negativen Seite. Wenn sich die Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite und die Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite beide im Ausschaltzustand befinden, dann gibt es Fälle, in welchen der Strom IA in der Richtung vom Energieversorgungsanschluss 103 auf der negativen Seite zum Ausgangsanschluss 102 durch die Diodeneinrichtung 122 auf der negativen Seite fließt, und in welchen der Strom IB in der Richtung vom Ausgangsanschluss 102 zum Energieversorgungsanschluss 101 auf der positiven Seite durch die Diodeneinrichtung 121 auf der positiven Seite fließt.
  • Hinsichtlich des Stoßstroms
  • Es wird nun ein Stoßstrom-Fluss beschrieben, der in der Schaltungskonfiguration aus 1 erzeugt wird.
  • 2 ist ein Diagramm, das den Fluss des Stoßstroms zeigt, wenn die Schalteinrichtung auf der positiven Seite in 1 eingeschaltet wird. 2 zeigt auch ein Beispiel für die periphere Schaltung, die mit dem Leistungs-Halbleitermodul 10 verbunden ist. Genauer gesagt: Es ist eine DC-Energieversorgung VS zwischen den Energieversorgungsanschluss 101 auf der positiven Seite und den Energieversorgungsanschluss 103 auf der negativen Seite geschaltet, und eine Last-Induktivität L2 ist zwischen den Ausgangsanschluss 102 und den Energieversorgungsanschluss 103 auf der negativen Seite geschaltet. Unter Bezugnahme auf 2 gilt Folgendes: Angenommen, ein Rückfluss-Strom FW2 fließt zwischen der Last-Induktivität L2 und der Diodeneinrichtung 122 auf der negativen Seite, und zwar unmittelbar, bevor die Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite eingeschaltet wird.
  • In dem Moment, in welchem die Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite eingeschaltet wird, verändert sich der Strompfad zu einem, der durch den Energieversorgungsanschluss 101 auf der positiven Seite, die Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite, die Last-Induktivität L2 und den Energieversorgungsanschluss 103 auf der negativen Seite in dieser Reihenfolge geht. Zu diesem Zeitpunkt verändert sich die Emitter-Elektrode (Elektrode auf der Niederpotentialseite) der Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite (IGBT) augenblicklich von einem niedrigen elektrischen Potential auf ein hohes elektrisches Potential, und demzufolge verändert sich auch die Spannung über die Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite und die Spannung über die Diodeneinrichtung 122 auf der negativen Seite augenblicklich. Dann wird ein Verschiebungsstrom aus einer Ausgangskapazität der Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite als ein Stoßstrom SG1 erzeugt, und ein Verschiebungsstrom von einer Sperrschichtkapazität der Diodeneinrichtung 122 auf der negativen Seite wird als ein Stoßstrom SG2 erzeugt. Der Stoßstrom SG1 fließt durch den Energieversorgungsanschluss 101 auf der positiven Seite, die Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite, die Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite und den Energieversorgungsanschluss 103 auf der negativen Seite, und zwar in dieser Reihenfolge. Der Stoßstrom SG2 fließt durch den Energieversorgungsanschluss 101 auf der positiven Seite, die Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite, die Diodeneinrichtung 122 auf der negativen Seite und den Energieversorgungsanschluss 103 auf der negativen Seite, und zwar in dieser Reihenfolge. In dem Fall, in welchem eine Positiv-Intrinsisch-Negativ-Diode (PIN-Diode) als die Diodeneinrichtung 122 auf der negativen Seite verwendet wird, ist ferner ein Leckstrom (Erholungsstrom bzw. Recovery-Strom) infolge einer Loch-Speicherwirkung im Stoßstrom SG2 enthalten. Ein Wert, der erhalten wird, indem eine Veränderung hinsichtlich der Zeit aller dieser Stoßströme (di/dt) mit einer Induktivität multipliziert wird, wird als eine Stoßspannung beobachtet. Daher ist eine Verringerung der Induktivität insbesondere wichtig, um die Stoßspannung zu verringern.
  • 3 ist ein Diagramm, das den Fluss eines Stoßstroms zeigt, wenn die Schalteinrichtung auf der negativen Seite in 1 eingeschaltet wird. 3 zeigt auch ein Beispiel für die periphere Schaltung, die mit dem Leistungs-Halbleitermodul 10 verbunden ist. Genauer gesagt: Es ist eine DC-Energieversorgung VS zwischen den Energieversorgungsanschluss 101 auf der positiven Seite und den Energieversorgungsanschluss 103 auf der negativen Seite geschaltet, und eine Last-Induktivität L1 ist zwischen den Ausgangsanschluss 102 und den Energieversorgungsanschluss 101 auf der positiven Seite geschaltet. Unter Bezugnahme auf 3 gilt Folgendes: Angenommen, ein Rückfluss-Strom FW1 fließt zwischen der Last-Induktivität L1 und der Diodeneinrichtung 121 auf der positiven Seite, und zwar unmittelbar, bevor die Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite eingeschaltet wird.
  • In dem Moment, in welchem die Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite eingeschaltet wird, verändert sich der Strompfad zu einem, der durch den Energieversorgungsanschluss 101 auf der positiven Seite, die Last-Induktivität L1, die Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite, und den Energieversorgungsanschluss 103 auf der negativen Seite in dieser Reihenfolge geht. Zu diesem Zeitpunkt verändert sich die Kollektor-Elektrode (Elektrode auf der Hochpotentialseite) der Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite (IGBT) augenblicklich von einem hohen elektrischen Potential auf ein niedriges elektrisches Potential, und demzufolge verändern sich auch die Spannung über die Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite und die Spannung über die Diodeneinrichtung 121 auf der positiven Seite augenblicklich. Dann wird ein Verschiebungsstrom aus einer Ausgangskapazität der Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite als ein Stoßstrom SG3 erzeugt, und ein Verschiebungsstrom von einer Sperrschichtkapazität der Diodeneinrichtung 121 auf der positiven Seite wird als ein Stoßstrom SG4 erzeugt. Der Stoßstrom SG3 fließt durch den Energieversorgungsanschluss 101 auf der positiven Seite, die Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite, die Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite und den Energieversorgungsanschluss 103 auf der negativen Seite und zwar in dieser Reihenfolge. Der Stoßstrom SG4 fließt durch den Energieversorgungsanschluss 101 auf der positiven Seite, die Diodeneinrichtung 121 auf der positiven Seite, die Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite und den Energieversorgungsanschluss 103 auf der negativen Seite, und zwar in dieser Reihenfolge. In dem Fall, in welchem eine Positiv-Intrinsisch-Negativ-Diode (PIN-Diode) als die Diodeneinrichtung 121 auf der positiven Seite verwendet wird, ist ferner ein Leckstrom (Erholungsstrom bzw. Recovery-Strom) infolge einer Loch-Speicherwirkung im Stoßstrom SG4 enthalten. Ein Wert, der erhalten wird, indem eine Veränderung hinsichtlich der Zeit aller dieser Stoßströme (di/dt) mit einer Induktivität multipliziert wird, wird als eine Stoßspannung beobachtet.
  • Layout des Leistungs-Halbleitermoduls
  • 4 ist eine schematische Draufsicht, die das Layout des Leistungs-Halbleitermoduls aus 1 zeigt.
  • Das Leistungs-Halbleitermodul 10 aus 4 ist eine sogenannte 2-in-1-Struktur.
  • Unter Bezugnahme auf 4 gilt Folgendes: Das Leistungs-Halbleitermodul 10 weist ein isolierendes Substrat 100 auf, das eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche aufweist. Das Leistungs-Halbleitermodul 10 weist auch ein leitfähiges Muster 131 auf der positiven Seite, ein leitfähiges Muster 132 auf der Ausgangsseite und ein leitfähiges Muster 133 auf der negativen Seite auf, die auf der ersten Hauptfläche des isolierenden Substrats 100 ausgebildet sind.
  • Das leitfähige Muster 131 auf der positiven Seite hat darauf den Energieversorgungsanschluss 101 auf der positiven Seite ausgebildet, um eine Energieversorgungsspannung auf der positiven Seite von außerhalb entgegenzunehmen. Das leitfähige Muster 132 auf der Ausgangsseite hat darauf den Ausgangsanschluss 102 ausgebildet, der mit einer Last verbunden werden soll. Das leitfähige Muster 133 auf der negativen Seite hat darauf den Energieversorgungsanschluss 103 auf der negativen Seite ausgebildet, um eine Energieversorgungsspannung auf der negativen Seite entgegenzunehmen. Jeder Energieversorgungsanschluss kann direkt mit einer Energieversorgungsplatte mit einem Lot verbunden sein, oder er kann mit einem Anschluss außerhalb des isolierenden Substrats 100 über einen Bonddraht als ein elektrischer Verbindungskörper verbunden sein. Das gleiche gilt für den Ausgangsanschluss. Hinsichtlich des isolierenden Substrats 100 kann ein isolierendes Substrat aus Keramik wie z. B. Aluminiumnitrid (AlN) verwendet werden.
  • Jedes leitfähige Muster ist beispielsweise aus einem Kupfermuster gebildet. Im Fall von 4 hat das isolierende Substrat 100 in der Draufsicht eine im Wesentliche rechteckige Form. Die Form des isolierenden Substrats 100 in der Draufsicht ist jedoch als solche nicht beschränkt.
  • Das Leistungs-Halbleitermodul 10 weist ferner die Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite, die Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite, die Diodeneinrichtung 121 auf der positiven Seite und die Diodeneinrichtung 122 auf der negativen Seite auf. Diese Halbleitereinrichtungen sind diskrete Halbleitereinrichtungen, die jeweils eine Vertikalstruktur haben. Genauer gesagt: Der Halbleiterchip, der die Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite bildet, weist eine erste Hauptfläche auf, auf der eine erste Hauptelektrode (eine Emitter-Elektrode eines IGBTs) ausgebildet ist, und er weist eine zweite Hauptfläche auf, auf der eine zweite Hauptelektrode (eine Kollektor-Elektrode eines IGBTs) und eine Steuerelektrode (eine Gate-Elektrode eines IGBTs) 161 ausgebildet sind.
  • Die erste Hauptelektrode ist am leitfähigen Muster 131 auf der positiven Seite angebracht, und die zweite Hauptelektrode ist mit dem leitfähigen Muster 132 auf der Ausgangsseite über einen Bonddraht 141 verbunden. Die Steuerelektrode 161 ist über einen Bonddraht mit einem Steueranschluss 151 auf der positiven Seite verbunden, der auf der ersten Hauptfläche des isolierenden Substrats 100 ausgebildet ist. Der Steueranschluss 151 auf der positiven Seite nimmt von außerhalb ein Steuersignal entgegen, um die Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite so zu steuern, dass sie eingeschaltet oder ausgeschaltet ist. Der Halbleiterchip, der die Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite bildet, weist eine erste Hauptfläche auf, auf der eine erste Hauptelektrode (eine Emitter-Elektrode eines IGBTs) ausgebildet ist, und er weist eine zweite Hauptfläche auf, auf der eine zweite Hauptelektrode (eine Kollektor-Elektrode eines IGBTs) und eine Steuerelektrode (eine Gate-Elektrode eines IGBTs) ausgebildet sind.
  • Die erste Hauptelektrode ist am leitfähigen Muster 132 auf der Ausgangsseite angebracht, und die zweite Hauptelektrode ist mit dem leitfähigen Muster 133 auf der negativen Seite über einen Bonddraht 144 verbunden. Die Steuerelektrode 162 ist über einen Bonddraht mit einem Steueranschluss 152 auf der negativen Seite verbunden, der auf der ersten Hauptfläche des isolierenden Substrats 100 ausgebildet ist. Der Steueranschluss 152 auf der negativen Seite nimmt von außerhalb ein Steuersignal entgegen, um die Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite so zu steuern, dass sie eingeschaltet oder ausgeschaltet ist. Der Halbleiterchip, der die Diodeneinrichtung 121 auf der positiven Seite bildet, weist eine erste Hauptfläche auf, auf welcher eine Kathodenelektrode ausgebildet ist, und er weist eine zweite Hauptfläche auf, auf welcher eine Anodenelektrode ausgebildet ist.
  • Die Kathodenelektrode ist am leitfähigen Muster 131 auf der positiven Seite angebracht, und die Anodenelektrode ist mit dem leitfähigen Muster 132 auf der Ausgangsseite über einen Bonddraht 143 verbunden. Der Halbleiterchip, der die Diodeneinrichtung 122 auf der negativen Seite bildet, weist eine erste Hauptfläche auf, auf welcher eine Kathodenelektrode ausgebildet ist, und er weist eine zweite Hauptfläche auf, auf welcher eine Anodenelektrode ausgebildet ist.
  • Die Kathodenelektrode ist am leitfähigen Muster 132 auf der Ausgangsseite angebracht, und die Anodenelektrode ist mit dem leitfähigen Muster 133 auf der negativen Seite über einen Bonddraht 142 verbunden.
  • Stromfluss im stabilen oder stationären Zustand]
  • Es wird nun der Stromfluss im stabilen Zustand des Leistungs-Halbleitermoduls 10 aus 4 beschrieben.
  • Wenn ein Strom in der Richtung des Stroms IA aus 1 fließt, und wenn die Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite im eingeschalteten Zustand (leitfähigen Zustand) ist, fließt ein Laststrom durch den Energieversorgungsanschluss 101 auf der positiven Seite, das leitfähige Muster 131 auf der positiven Seite, die Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite, den Bonddraht 141, das leitfähige Muster 132 auf der Ausgangsseite und den Ausgangsanschluss 102 in dieser Reihenfolge. Wenn die Schalteinrichtung auf der positiven Seite im ausgeschalteten Zustand ist, fließt ein Rückfluss-Strom durch den Energieversorgungsanschluss 103 auf der negativen Seite, das leitfähige Muster 133 auf der negativen Seite, den Bonddraht 142, die Diodeneinrichtung 122 auf der negativen Seite, das leitfähige Muster 132 auf der Ausgangsseite und den Ausgangsanschluss 102 in dieser Reihenfolge.
  • Wenn ein Strom in der Richtung des Stroms IB aus 1 fließt, und wenn die Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite im eingeschalteten Zustand (leitfähigen Zustand) ist, fließt ein Laststrom durch den Ausgangsanschluss 102, das leitfähige Muster 132 auf der Ausgangsseite, die Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite, den Bonddraht 144, das leitfähige Muster 133 auf der negativen Seite und den Energieversorgungsanschluss 103 auf der negativen Seite in dieser Reihenfolge. Wenn die Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite im ausgeschalteten Zustand ist, fließt ein Rückfluss-Strom durch den Ausgangsanschluss 102, das leitfähige Muster 132 auf der Ausgangsseite, den Bonddraht 143, die Diodeneinrichtung 121 auf der positiven Seite, das leitfähige Muster 131 auf der positiven Seite und den Energieversorgungsanschluss 101 auf der positiven Seite in dieser Reihenfolge.
  • Merkmale des Layouts und deren Wirkungen
  • Die Merkmale des Layouts aus 4 und deren Wirkungen werden nun beschrieben.
  • Ein Merkmal des Layouts aus 4 ist das folgende: Wenn das isolierende Substrat 100 in der Draufsicht in der Richtung betrachtet wird, die senkrecht zum isolierenden Substrat 100 ist, ist ein Teil des leitfähigen Musters 132 auf der Ausgangsseite zwischen einem Teil (insbesondere der Montageposition der Diodeneinrichtung 121 auf der positiven Seite) des leitfähigen Musters 131 auf der positiven Seite und einem Teil des leitfähigen Musters 133 auf der negativen Seite angeordnet.
  • Ein weiteres Merkmal des Layouts aus 4 ist das folgende: Wenn das isolierende Substrat 100 in der Draufsicht betrachtet wird, befinden sich die Diodeneinrichtung 121 auf der positiven Seite und die Diodeneinrichtung 122 auf der negativen Seite zwischen der Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite und der Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite. In diesem Fall ist das Layout dadurch gekennzeichnet, dass die Diodeneinrichtung 122 auf der negativen Seite näher an der Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite angeordnet ist als die Diodeneinrichtung 121 auf der positiven Seite, und dass die Diodeneinrichtung 121 auf der positiven Seite näher an der Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite als die Diodeneinrichtung 122 auf der negativen Seite angeordnet ist. Im Fall von 4 sind insbesondere die Diodeneinrichtung 121 auf der positiven Seite und die Diodeneinrichtung 122 auf der negativen Seite entlang einer Bezugslinie RL1 angeordnet, wobei die Bezugslinie RL1 den Ort der Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite (den Mittelpunkt der Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite) mit dem Ort der Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite (dem Mittelpunkt der Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite) verbindet. Mit anderen Worten: Die Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite, die Diodeneinrichtung 122 auf der negativen Seite, die Diodeneinrichtung 121 auf der positiven Seite und die Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite sind in dieser Reihenfolge entlang der Bezugslinie RL1 angeordnet. Es sei angemerkt, dass die Bezugslinie RL1 in dieser Beschreibung gemeinsam verwendet wird. Es werden nun Wirkungen der oben beschriebenen Merkmale beschrieben.
  • Zunächst gilt gemäß dem Layout aus 4 Folgendes: Da die Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite und die Diodeneinrichtung 122 auf der negativen Seite einander benachbart angeordnet sind, können sie miteinander über den kürzesten Bonddraht 141 verbunden werden. Da auf ähnliche Weise die Diodeneinrichtung 121 auf der positiven Seite und die Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite benachbart angeordnet sind, können sie miteinander über den kürzesten Bonddraht 143 verbunden werden. Da die Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite und das leitfähige Muster 133 auf der negativen Seite einander benachbart angeordnet sind, können sie miteinander über den kürzesten Bonddraht 144 verbunden werden. Die Bonddrähte dienen als die Pfade, die eine höhere Induktivität haben als die leitfähigen Muster. Daher führt eine Verringerung der Länge der Bonddrähte zu einer Verringerung der Induktivität des gesamten Pfads. Als Ergebnis der Verringerung der Impedanz kann die Stoßspannung verringert werden. Gemäß dem Layout aus 4 können ferner die Schalteinrichtungen, die die hauptsächlichen Wärmeerzeuger sind, an beiden Enden des Arrays aus den Halbleitereinrichtungen angeordnet werden.
  • Demzufolge kann die thermische Beeinflussung zwischen den Schalteinrichtungen abgeschwächt werden. Im Ergebnis kann die Wärmeableitungs-Ausrüstung vereinfacht werden. Ferner ist in dem Layout aus 4 der Steueranschluss 151 führt die Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite benachbart zu dem leitfähiges Muster 131 auf der positiven Seite, und er ist gegenüber der Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite über die Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite hinweg angeordnet.
  • Ähnlich ist der Steueranschluss 152 für die Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite benachbart zu dem leitfähigen Muster 132 auf der Ausgangsseite und gegenüber der Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite über die Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite hinweg angeordnet. Gemäß den oben beschriebenen Orten der Steueranschlüsse geht der Bonddraht, der den Steueranschluss 151 auf der positiven Seite mit der Steuerelektrode 161 der Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite verbindet, nicht über das leitfähige Muster 132 auf der Ausgangsseite und das leitfähige Muster 133 auf der negativen Seite hinweg.
  • Im Ergebnis können die Einflüsse des hauptsächlichen Stroms verringert werden, der durch die leitfähigen Muster 132, 133 fließt, und daher kann das Risiko einer Fehlfunktion der Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite verringert werden. Auf ähnliche Weise geht der Bonddraht, der den Steueranschluss 152 auf der negativen Seite mit der Steuerelektrode 162 der Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite verbindet, nicht über das leitfähige Muster 131 auf der positiven Seite und das leitfähige Muster 133 auf der negativen Seite hinweg. Im Ergebnis können die Einflüsse des hauptsächlichen Stroms verringert werden, der durch die leitfähigen Muster 131, 133 fließt, und daher kann das Risiko einer Fehlfunktion der Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite verringert werden. Ferner gilt bei dem Layout aus 4 Folgendes: Da die Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite und die Diodeneinrichtung 122 auf der negativen Seite einander benachbart angeordnet sind, kann die Länge des Stoßstroms verringert werden, der durch diese Halbleitereinrichtungen geht.
  • Konkrete Erläuterungen werden unten unter Bezugnahme auf 5 gegeben. 5 ist ein Diagramm, das die Pfade der Stoßströme im Leistungs-Halbleitermodul aus 4 zeigt.
  • In 5 ist der Pfad des Stoßstroms SG2 aus 2 mit einer unterbrochenen Linie angezeigt, und der Pfad des Stoßstroms SG4 aus 3 ist mit einer strichpunktierten Linie angezeigt. Wie in 5 gezeigt, gilt Folgendes: Indem die Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite und die Diodeneinrichtung 122 auf der negativen Seite benachbart angeordnet werden, kann die Pfadlänge des Stoßstroms SG2 verringert werden, der durch den Energieversorgungsanschluss 101 auf der positiven Seite, die Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite, die Diodeneinrichtung 122 auf der negativen Seite und den Energieversorgungsanschluss 103 auf der negativen Seite in dieser Reihenfolge fließt. Demzufolge kann die Stoßspannung verringert werden. Die Pfadlänge des Stoßstroms SG4, der durch den Energieversorgungsanschluss 101 auf der positiven Seite, die Diodeneinrichtung 121 auf der positiven Seite, die Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite und den Energieversorgungsanschluss 103 auf der negativen Seite in dieser Reihenfolge fließt, kann ebenfalls mit ausgeklügelten Orten für die leitfähigen Muster und die Energieversorgungsanschlüsse verkürzt werden.
  • Hinsichtlich solcher Fälle erfolgt die Beschreibung unter Bezugnahme auf Ausführungsform 2 (7 bis 10) und Ausführungsform 5 (16 und 17). Wie oben beschrieben, ermöglicht das Leistungs-Halbleitermodul 10 aus Ausführungsform 1 eine Verringerung der Induktivität des Bonddrahts, eine Vereinfachung der Wärmeableitungs-Ausrüstung und eine Verringerung des Risikos für eine Fehlfunktion.
  • Im Ergebnis kann ein Leistungs-Halbleitermodul mit verbesserter Zuverlässigkeit und verringerter Größe bereitgestellt werden.
  • <Modifikation von Ausführungsform 1>
  • 6 ist eine schematische Draufsicht, die das Layout einer Modifikation des Leistungs-Halbleitermoduls aus 4 zeigt.
  • Das Leistungs-Halbleitermodul 11 aus 6 unterscheidet sich von dem Fall in 4 durch die Anordnung der Diodeneinrichtung 121 auf der positiven Seite und der Diodeneinrichtung 122 auf der negativen Seite. Genauer gesagt: Der Fall von 6 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite, die Diodeneinrichtung 122 auf der negativen Seite, die Diodeneinrichtung 121 auf der positiven Seite und die Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite nicht im Wesentlichen in einer Reihe angeordnet sind, so dass die Halbleitereinrichtungen näher zueinander angeordnet sind. Folglich kann das Leistungs-Halbleitermodul weiter verkleinert werden. Es sei angemerkt, dass der Fall von 6 der gleiche wie derjenige von 4 ist, und zwar dahingehend, dass die Diodeneinrichtung 121 auf der positiven Seite und die Diodeneinrichtung 122 auf der negativen Seite zwischen der Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite und der Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite angeordnet sind.
  • Ferner ist der Fall aus 6 auch dahingehend der gleiche wie in 4, dass die Diodeneinrichtung 122 auf der negativen Seite näher an der Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite angeordnet ist als die Diodeneinrichtung 121 auf der positiven Seite, und dass die Diodeneinrichtung 121 auf der positiven Seite näher an der Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite angeordnet ist als die Diodeneinrichtung 122 auf der negativen Seite. Daher hat das Leistungs-Halbleitermodul 11 aus 6 im Wesentlichen die gleichen Wirkungen wie diejenigen des Leistungs-Halbleitermoduls 10 aus 4. Die weiteren Merkmale aus 6 sind die gleichen wie diejenigen aus 4. Identische oder entsprechende Bestandteile sind demzufolge mit identischen Bezugszeichen versehen, und deren Erläuterung wird nicht wiederholt. Es sei Folgendes angemerkt: Obwohl die elektrischen Verbindungskörper in der vorliegenden Ausführungsform mit Bonddrähten dargestellt sind, sind die elektrischen Verbindungskörper der vorliegenden Ausführungsform nicht auf Bonddrähte beschränkt.
  • Beispielsweise können die elektrischen Verbindungskörper direkt ein Bonding führen, das für einen hohen Strom entworfen ist.
  • Ausführungsform 2
  • 7 ist eine schematische Draufsicht, die das Layout eines Leistungs-Halbleitermoduls gemäß Ausführungsform 2 zeigt.
  • Ein Leistungs-Halbleitermodul 20 aus 7 ist eine Modifikation des Leistungs-Halbleitermoduls 10 aus 4.
  • Genauer gesagt: Ein isolierendes Substrat 200, ein Energieversorgungsanschluss 201 auf der positiven Seite, ein Ausgangsanschluss 202 und ein Energieversorgungsanschluss 203 auf der negativen Seite aus 7 entsprechen jeweils dem isolierenden Substrat 100, dem Energieversorgungsanschluss 101 auf der positiven Seite, dem Ausgangsanschluss 102 und dem Energieversorgungsanschluss 103 auf der negativen Seite in 4. Eine Schalteinrichtung 211 auf der positiven Seite, eine Schalteinrichtung 212 auf der negativen Seite, eine Diodeneinrichtung 221 auf der positiven Seite und eine Diodeneinrichtung 222 auf der negativen Seite aus 7 entsprechen jeweils der Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite, der Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite, der Diodeneinrichtung 121 auf der positiven Seite und der Diodeneinrichtung 122 auf der negativen Seite aus 4. Ein leitfähiges Muster 231 auf der positiven Seite, ein leitfähiges Muster 232 auf der Ausgangsseite und ein leitfähiges Muster 233 auf der negativen Seite und Bonddrähte 241–244 als elektrische Verbindungskörper aus 7 entsprechen jeweils dem leitfähigen Muster 131 auf der positiven Seite, dem leitfähigen Muster 132 auf der Ausgangsseite, dem leitfähigen Muster 133 auf der negativen Seite und den Bonddrähten 141–144 aus 4. Eine Steuerelektrode 261 der Schalteinrichtung 211 auf der positiven Seite und eine Steuerelektrode 262 der Schalteinrichtung 212 auf der negativen Seite aus 7 entsprechen jeweils der Steuerelektrode 161 der Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite und der Steuerelektrode 162 der Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite aus 4. Die entsprechenden Bestandteile sind in Funktion und Konfiguration ähnlich, und deren Erläuterung wird daher unten nicht wiederholt.
  • Das Leistungs-Halbleitermodul 20 aus 7 unterscheidet sich von dem Halbleitermodul aus 4 in der Anordnung der leitfähigen Muster, der Energieversorgungsanschlüsse und des Ausgangsanschlusses. Genauer gesagt, ist der Fall von 7 durch folgendes gekennzeichnet: Wenn das isolierende Substrat 200 in der Draufsicht betrachtet wird, ist ein Teil des leitfähigen Musters 231 auf der positiven Seite zwischen einem Teil (insbesondere der Montageposition der Diodeneinrichtung 222 auf der negativen Seite) des leitfähigen Musters 232 auf der Ausgangsseite und einem Teil des leitfähigen Musters 233 auf der negativen Seite angeordnet.
  • Im Fall von 4 ist ferner der Energieversorgungsanschluss 103 auf der negativen Seite so angeordnet, dass er an die Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite angrenzt, wohingegen im Fall von 7 der Energieversorgungsanschluss 203 auf der negativen Seite so angeordnet ist, dass er an die Schalteinrichtung 212 auf der negativen Seite angrenzt. Die Energieversorgungsanschlüsse 201, 203 und der Ausgangsanschluss 202 aus 7 sind – in einer allgemeineren Beschreibung – wie folgt angeordnet. Wenn das isolierende Substrat 200 in der Draufsicht betrachtet wird, sind der Energieversorgungsanschluss 201 auf der positiven Seite und der Energieversorgungsanschluss 203 auf der negativen Seite auf der Seite gegenüber dem Ausgangsanschluss 202 hinsichtlich der Bezugslinie RL1 angeordnet. Der Energieversorgungsanschluss 201 auf der positiven Seite ist so angeordnet, dass er der Schalteinrichtung 211 auf der positiven Seite benachbart ist und entfernter von der Bezugslinie RL1 liegt als die Schalteinrichtung 211 auf der positiven Seite. Der Energieversorgungsanschluss 203 auf der negativen Seite ist so angeordnet, dass er der Schalteinrichtung 212 auf der negativen Seite benachbart ist und entfernter von der Bezugslinie RL1 liegt als die Schalteinrichtung 212 auf der negativen Seite. Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration können die Pfadlänge (die Induktivität des Bonddrahts) des Stoßstroms SG2 zur Zeit des Einschaltens der Schalteinrichtung 211 auf der positiven Seite und die Pfadlänge (die Induktivität des Bonddrahts) des Stoßstroms SG4 zur Zeit des Einschaltens der Schalteinrichtung 212 auf der negativen Seite vorteilhaft in gleichem Ausmaß verkürzt werden.
  • Konkrete Erläuterungen werden unten unter Bezugnahme auf die dargestellten Pfade der Stoßströme gegeben.
  • 8 ist ein Diagramm, das die Pfade der Stoßströme im Leistungs-Halbleitermodul aus 7 zeigt. In 8 ist der Pfad des Stoßstroms SG2 aus 2 mit einer unterbrochenen Linie angezeigt, und der Pfad des Stoßstroms SG4 aus 3 ist mit einer strichpunktierten Linie angezeigt. Wie in 8 gezeigt, gilt Folgendes: Indem die Schalteinrichtung 211 auf der positiven Seite und die Diodeneinrichtung 222 auf der negativen Seite benachbart angeordnet werden, kann die Pfadlänge des Stoßstroms SG2 verringert werden, der durch den Energieversorgungsanschluss 201 auf der positiven Seite, die Schalteinrichtung 211 auf der positiven Seite, die Diodeneinrichtung 222 auf der negativen Seite und den Energieversorgungsanschluss 203 auf der negativen Seite in dieser Reihenfolge fließt.
  • Ähnlich gilt Folgendes: Indem die Diodeneinrichtung 221 auf der positiven Seite und die Schalteinrichtung 212 auf der negativen Seite benachbart angeordnet werden, kann die Pfadlänge des Stoßstroms SG4 verringert werden, der durch den Energieversorgungsanschluss 201 auf der positiven Seite, die Diodeneinrichtung 221 auf der positiven Seite, die Schalteinrichtung 212 auf der negativen Seite und den Energieversorgungsanschluss 203 auf der negativen Seite in dieser Reihenfolge fließt. Wie in 8 gezeigt, sind die Pfadlänge des Stoßstroms SG2 und die Pfadlänge des Stoßstroms SG4 im Wesentlichen gleich zueinander. Im Ergebnis können die Stoßspannung zur Zeit des Einschaltens der Schalteinrichtung 211 auf der positiven Seite und die Stoßspannung zur Zeit des Einschaltens der Schalteinrichtung 212 auf der negativen Seite in gleichem Ausmaß verringert werden.
  • Im Allgemeinen ist die Wärmeableitungs-Ausrüstung so entworfen, dass sie eine Einrichtung auf einer höheren Temperatur (eine Einrichtung mit größeren Verlusten) ausreichend kühlt, und demzufolge ist die Einrichtung auf der höchsten Temperatur (die Einrichtung mit den größten Verlusten) eine Beschränkung. Falls es Variationen der Verluste in Abhängigkeit der Einrichtung gibt, würde die Wärmeableitungs-Ausrüstung eine übermäßige Wärmeableitung für eine Einrichtung mit geringen Verlusten bereitstellen. Indem die Stoßspannung zur Zeit des Einschaltens der Schalteinrichtung 211 auf der positiven Seite und die Stoßspannung zur Zeit des Einschaltens der Schalteinrichtung 212 auf der negativen Seite auf ein gleiches Ausmaß verringert werden, wie oben beschrieben, können die Verluste der Halbleiter-Schalteinrichtungen angeglichen werden, und die Verluste der Diodeneinrichtungen können ebenfalls angeglichen werden. Daher kann die Wärmeableitungs-Ausrüstung vereinfacht werden.
  • Ferner wird eine Größe des Störstroms im Allgemeinen durch das Produkt einer Größe der potenzialfreien (floating) Kapazität und einer zeitlichen Ableitung der Stoßspannung. Demzufolge führt eine Angleichung der Verringerungen der Stoßspannung zu eine Angleichung der Verringerungen der Größe des Störstroms, und demzufolge kann eine Ausrüstung mit übermäßiger Verringerung der Störungen verhindert werden.
  • Die übrigen Wirkungen aus 7 sind ähnlich denjenigen in 4, und daher werden sie unten kurz zusammengefasst. Zunächst: Da die Schalteinrichtung 211 auf der positiven Seite und die Diodeneinrichtung 222 auf der negativen Seite einander benachbart angeordnet sind, können sie miteinander über den kürzesten Bonddraht 241 verbunden werden.
  • Da die Diodeneinrichtung 221 auf der positiven Seite und die Schalteinrichtung 212 auf der negativen Seite einander benachbart angeordnet sind, können sie miteinander über den kürzesten Bonddraht 243 verbunden werden. Da die Schalteinrichtung 212 auf der negativen Seite und das leitfähige Muster 233 auf der negativen Seite einander benachbart angeordnet sind, können sie miteinander über den kürzesten Bonddraht 244 verbunden werden. Demzufolge kann Verringerung der Impedanz erzielt werden, und daher kann die Stoßspannung verringert werden. Da die Schalteinrichtungen, die die hauptsächlichen Wärmeerzeuger sind, an beiden Enden des Arrays aus den Halbleitereinrichtungen angeordnet werden können, kann eine thermische Beeinflussung zwischen den Schalteinrichtungen abgeschwächt werden.
  • Im Ergebnis kann die Wärmeableitungs-Ausrüstung vereinfacht werden. Der Bonddraht, der einen Steueranschluss 251 auf der positiven Seite mit der Steuerelektrode 261 der Schalteinrichtung 211 auf der positiven Seite verbindet, geht nicht über das leitfähige Muster 232 auf der Ausgangsseite und das leitfähige Muster 233 auf der negativen Seite hinweg.
  • Auf ähnliche Weise geht der Bonddraht, der einen Steueranschluss 252 auf der negativen Seite mit der Steuerelektrode 262 der Schalteinrichtung 212 auf der negativen Seite verbindet, nicht über das leitfähige Muster 231 auf der positiven Seite und das leitfähige Muster 233 auf der negativen Seite hinweg. Im Ergebnis kann das Risiko einer Fehlfunktion der Schalteinrichtung 211 auf der positiven Seite und der Schalteinrichtung 212 auf der negativen Seite verringert werden.
  • Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Leistungs-Halbleitermodul bereitgestellt werden, das eine niedrige Induktivität, eine Vereinfachung der Wärmeableitungs-Ausrüstung, eine Verringerung der Störungen und eine Verringerung des Risikos einer Fehlfunktion bietet.
  • Modifikation 1 von Ausführungsform 2
  • 9 ist eine schematische Draufsicht, die das Layout der Modifikation 1 des Leistungs-Halbleitermoduls aus 7 zeigt. Ein Leistungs-Halbleitermodul 21 aus 9 unterscheidet sich von dem Leistungs-Halbleitermodul 20 aus 7 durch die Anordnung des Bonddrahts 243. Genauer gesagt: Im Fall von 9 ist der Bonddraht 243 in der Richtung angeordnet, die parallel zum Bonddraht 241 ist (die Richtung entlang der Bezugslinie RL1 aus 7). Dadurch können die Pfadlänge des Stoßstroms SG2 und die Pfadlänge des Stoßstroms SG4, wie oben unter Bezugnahme auf 8 beschrieben, noch zuverlässiger angeglichen werden. Im Ergebnis können die Stoßspannung zur Zeit des Einschaltens der Schalteinrichtung 211 auf der positiven Seite und die Stoßspannung zur Zeit des Einschaltens der Schalteinrichtung 212 auf der negativen Seite noch zuverlässiger gleichmäßig verringert werden.
  • Modifikation 2 von Ausführungsform 2
  • 10 ist eine schematische Draufsicht, die das Layout der Modifikation 2 des Leistungs-Halbleitermoduls aus 7 zeigt.
  • Ein Leistungs-Halbleitermodul 22 aus 10 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung 211 auf der positiven Seite, die Diodeneinrichtung 222 auf der negativen Seite, die Diodeneinrichtung 221 auf der positiven Seite und die Schalteinrichtung 212 auf der negativen Seite nicht im Wesentlichen in einer Reihe aufgereiht sind, so dass die Halbleitereinrichtungen näher zueinander angeordnet sind. Folglich kann das Leistungs-Halbleitermodul weiter verkleinert werden. Es sei angemerkt, dass der Fall von 10 der gleiche wie derjenige von 7 ist, und zwar dahingehend, dass die Diodeneinrichtung 221 auf der positiven Seite und die Diodeneinrichtung 222 auf der negativen Seite zwischen der Schalteinrichtung 211 auf der positiven Seite und der Schalteinrichtung 212 auf der negativen Seite angeordnet sind.
  • Ferner ist der Fall aus 10 auch dahingehend der gleiche wie in 7 dass die Diodeneinrichtung 222 auf der negativen Seite näher an der Schalteinrichtung 211 auf der positiven Seite angeordnet ist als die Diodeneinrichtung 221 auf der positiven Seite, und dass die Diodeneinrichtung 221 auf der positiven Seite näher an der Schalteinrichtung 212 auf der negativen Seite angeordnet ist als die Diodeneinrichtung 222 auf der negativen Seite. Daher hat das Leistungs-Halbleitermodul 22 aus 10 im Wesentlichen die gleichen Wirkungen wie diejenigen des Leistungs-Halbleitermoduls 20 aus 7.
  • Es sei Folgendes angemerkt: Obwohl die elektrischen Verbindungskörper in der vorliegenden Ausführungsform mit Bonddrähten dargestellt sind, sind die elektrischen Verbindungskörper der vorliegenden Ausführungsform nicht auf Bonddrähte beschränkt. Beispielsweise können die elektrischen Verbindungskörper direkt ein Bonding führen, das für einen hohen Strom entworfen ist.
  • Ausführungsform 3
  • 11 ist eine schematische Draufsicht, die das Layout eines Leistungs-Halbleitermoduls gemäß Ausführungsform 3 zeigt.
  • Ein Leistungs-Halbleitermodul 30 aus 11 ist eine Modifikation des Leistungs-Halbleitermoduls 10 aus 4.
  • Genauer gesagt: Ein isolierendes Substrat 300, ein Energieversorgungsanschluss 301 auf der positiven Seite, ein Ausgangsanschluss 302 und ein Energieversorgungsanschluss 303 auf der negativen Seite aus 11 entsprechen jeweils dem isolierenden Substrat 100, dem Energieversorgungsanschluss 101 auf der positiven Seite, dem Ausgangsanschluss 102 und dem Energieversorgungsanschluss 103 auf der negativen Seite in 4. Eine Schalteinrichtung 311 auf der positiven Seite, eine Schalteinrichtung 312 auf der negativen Seite, eine Diodeneinrichtung 321 auf der positiven Seite und eine Diodeneinrichtung 322 auf der negativen Seite aus 11 entsprechen jeweils der Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite, der Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite, der Diodeneinrichtung 121 auf der positiven Seite und der Diodeneinrichtung 122 auf der negativen Seite aus 4. Ein leitfähiges Muster 331 auf der positiven Seite, ein leitfähiges Muster 332 auf der Ausgangsseite und ein leitfähiges Muster 333 auf der negativen Seite und Bonddrähte 341–344 als elektrische Verbindungskörper aus 11 entsprechen jeweils dem leitfähigen Muster 131 auf der positiven Seite, dem leitfähigen Muster 132 auf der Ausgangsseite, dem leitfähigen Muster 133 auf der negativen Seite und den Bonddrähten 141–144 aus 4. Eine Steuerelektrode 361 der Schalteinrichtung 311 auf der positiven Seite und eine Steuerelektrode 362 der Schalteinrichtung 312 auf der negativen Seite aus 11 entsprechen jeweils der Steuerelektrode 161 der Schalteinrichtung 111 auf der positiven Seite und der Steuerelektrode 162 der Schalteinrichtung 112 auf der negativen Seite aus 4. Die entsprechenden Bestandteile sind in Funktion und Konfiguration ähnlich, und deren Erläuterung wird daher unten nicht wiederholt. Das Leistungs-Halbleitermodul 30 aus 11 unterscheidet sich von dem Halbleitermodul aus 4 in der Anordnung der Steueranschlüsse 351, 352 und in der Anordnung des Energieversorgungsanschlusses 301 auf der positiven Seite und des Ausgangsanschlusses 302.
  • Genauer gesagt gilt bei dem Layout aus 11 Folgendes: Wenn das isolierende Substrat 300 in der Draufsicht betrachtet wird, sind der Steueranschluss 351 auf der positiven Seite und der Steueranschluss 352 auf der negativen Seite bezogen auf die Bezugslinie RL1 auf der gleichen Seite angeordnet. Ferner ist der Steueranschluss 351 auf der positiven Seite so angeordnet, dass er dem leitfähigen Muster 331 auf der positiven Seite benachbart ist und dass er entfernter von der Bezugslinie RL1 liegt als das leitfähige Muster 331 auf der positiven Seite. Der Steueranschluss 352 auf der negativen Seite ist so angeordnet, dass er dem leitfähigen Muster 332 auf der Ausgangsseite benachbart ist und dass er entfernter von der Bezugslinie RL1 liegt als das leitfähige Muster 332 auf der Ausgangsseite. Das heißt, der Steueranschluss 351 auf der positiven Seite und der Steueranschluss 352 auf der negativen Seite sind entlang der einen Seite des isolierenden Substrats 300 angeordnet. Demzufolge kann das gesamte Leistungs-Halbleitermodul verkleinert werden. Bei dem Layout in 11 gilt außerdem Folgendes: Wenn das isolierende Substrat 300 in der Draufsicht betrachtet wird, ist der Ausgangsanschluss 302 gegenüber der Schalteinrichtung 311 auf der positiven Seite über die Schalteinrichtung 312 auf der negativen Seite hinweg angeordnet.
  • Der Energieversorgungsanschluss 301 auf der positiven Seite ist gegenüber der Schalteinrichtung 312 auf der negativen Seite über die Schalteinrichtung 311 auf der positiven Seite hinweg angeordnet. Der Energieversorgungsanschluss 303 auf der negativen ist so angeordnet, dass er dem Energieversorgungsanschluss 301 auf der positiven Seite benachbart ist und dass er entfernter vom Ausgangsanschluss 302 liegt als die Schalteinrichtung 311 auf der positiven Seite. Mit anderen Worten: Der Energieversorgungsanschluss 301 auf der positiven Seite und der Energieversorgungsanschluss 303 auf der negativen sind an dem einen Ende des isolierenden Substrats 300 in der Longitudinalrichtung angeordnet, und der Ausgangsanschluss 302 ist an dem anderen Ende des isolierenden Substrats 300 in der Longitudinalrichtung angeordnet. Gemäß einer solchen Anordnung können die Induktivität zwischen dem Energieversorgungsanschluss 301 auf der positiven Seite und dem Ausgangsanschluss 302 mit einer Induktivität zwischen dem Energieversorgungsanschluss 303 auf der negativen und dem Ausgangsanschluss 302 angeglichen werden. Die übrigen Wirkungen aus 11 sind ähnlich denjenigen in 4, und daher werden sie unten kurz zusammengefasst.
  • Zunächst: Da die Schalteinrichtung 311 auf der positiven Seite und die Diodeneinrichtung 322 auf der negativen Seite einander benachbart angeordnet sind, können sie miteinander über den kürzesten Bonddraht 341 verbunden werden. Da die Diodeneinrichtung 321 auf der positiven Seite und die Schalteinrichtung 312 auf der negativen Seite einander benachbart angeordnet sind, können sie miteinander über den kürzesten Bonddraht 343 verbunden werden. Da die Schalteinrichtung 312 auf der negativen Seite und die leitfähiges Muster 333 auf der negativen Seite einander benachbart angeordnet sind, können sie miteinander über den kürzesten Bonddraht 344 verbunden werden. Demzufolge kann Verringerung der Impedanz erzielt werden, und daher kann die Stoßspannung verringert werden. Da die Schalteinrichtungen, die die hauptsächlichen Wärmeerzeuger sind, an beiden Enden des Arrays aus den Halbleitereinrichtungen angeordnet werden können, kann eine thermische Beeinflussung zwischen den Schalteinrichtungen abgeschwächt werden.
  • Im Ergebnis kann die Wärmeableitungs-Ausrüstung vereinfacht werden.
  • Der Bonddraht, der den Steueranschluss 351 auf der positiven Seite mit der Steuerelektrode 361 der Schalteinrichtung 311 auf der positiven Seite verbindet, geht nicht über das leitfähige Muster 332 auf der Ausgangsseite und das leitfähige Muster 333 auf der negativen Seite hinweg. Auf ähnliche Weise geht der Bonddraht, der den Steueranschluss 352 auf der negativen Seite mit der Steuerelektrode 362 der Schalteinrichtung 312 auf der negativen Seite verbindet, nicht über das leitfähige Muster 331 auf der positiven Seite und das leitfähige Muster 333 auf der negativen Seite hinweg. Im Ergebnis kann das Risiko einer Fehlfunktion der Schalteinrichtung 311 auf der positiven Seite und der Schalteinrichtung 312 auf der negativen Seite verringert werden, Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Leistungs-Halbleitermodul bereitgestellt werden, das eine niedrige Induktivität, eine Vereinfachung der Wärmeableitungs-Ausrüstung und eine Verringerung des Risikos für eine Fehlfunktion ermöglicht, und dessen Induktivitäten von den Energieversorgungsanschlüssen zum Ausgangsanschluss angeglichen sind.
  • Modifikation von Ausführungsform 3
  • 12 ist eine schematische Draufsicht, die das Layout einer Modifikation des Leistungs-Halbleitermoduls aus 11 zeigt. Ein Leistungs-Halbleitermodul 31 aus 12 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung 311 auf der positiven Seite, die Diodeneinrichtung 322 auf der negativen Seite, die Diodeneinrichtung 321 auf der positiven Seite und die Schalteinrichtung 312 auf der negativen Seite nicht im Wesentlichen in einer Reihe aufgereiht sind, so dass die Halbleitereinrichtungen näher zueinander angeordnet sind. Folglich kann das Leistungs-Halbleitermodul weiter verkleinert werden.
  • Es sei angemerkt, dass der Fall von 12 der gleiche wie derjenige von 11 ist, und zwar dahingehend, dass die Diodeneinrichtung 321 auf der positiven Seite und die Diodeneinrichtung 322 auf der negativen Seite zwischen der Schalteinrichtung 311 auf der positiven Seite und der Schalteinrichtung 312 auf der negativen Seite angeordnet sind. Ferner ist der Fall aus 12 auch dahingehend der gleiche wie in 11 dass die Diodeneinrichtung 322 auf der negativen Seite näher an der Schalteinrichtung 311 auf der positiven Seite angeordnet ist als die Diodeneinrichtung 321 auf der positiven Seite, und dass die Diodeneinrichtung 321 auf der positiven Seite näher an der Schalteinrichtung 312 auf der negativen Seite angeordnet ist als die Diodeneinrichtung 322 auf der negativen Seite. Daher hat das Leistungs-Halbleitermodul 31 aus 12 im Wesentlichen die gleichen Wirkungen wie diejenigen des Leistungs-Halbleitermoduls 30 aus 11. Es sei Folgendes angemerkt: Obwohl die elektrischen Verbindungskörper in der vorliegenden Ausführungsform mit Bonddrähten dargestellt sind, sind die elektrischen Verbindungskörper der vorliegenden Ausführungsform nicht auf Bonddrähte beschränkt.
  • Beispielsweise können die elektrischen Verbindungskörper direkt ein Bonding führen, das für einen hohen Strom entworfen ist.
  • Ausführungsform 4
  • 13 ist eine schematische Draufsicht, die das Layout eines Leistungs-Halbleitermoduls gemäß Ausführungsform 4 zeigt.
  • Ein Leistungs-Halbleitermodul 40 aus 13 ist eine Modifikation des Leistungs-Halbleitermoduls 20 aus 7. Genauer gesagt: Ein isolierendes Substrat 400, ein Energieversorgungsanschluss 401 auf der positiven Seite, ein Ausgangsanschluss 402 und ein Energieversorgungsanschluss 403 auf der negativen Seite aus 13 entsprechen jeweils dem isolierenden Substrat 200, dem Energieversorgungsanschluss 201 auf der positiven Seite, dem Ausgangsanschluss 202 und dem Energieversorgungsanschluss 203 auf der negativen Seite in 7. Eine Schalteinrichtung 411 auf der positiven Seite, eine Schalteinrichtung 412 auf der negativen Seite, eine Diodeneinrichtung 421 auf der positiven Seite und eine Diodeneinrichtung 422 auf der negativen Seite aus 13 entsprechen jeweils der Schalteinrichtung 211 auf der positiven Seite, der Schalteinrichtung 212 auf der negativen Seite, der Diodeneinrichtung 221 auf der positiven Seite und der Diodeneinrichtung 222 auf der negativen Seite aus 7. Ein leitfähiges Muster 431 auf der positiven Seite, ein leitfähiges Muster 432 auf der Ausgangsseite und ein leitfähiges Muster 433 auf der negativen Seite und Bonddrähte 441–444 als elektrische Verbindungskörper aus 13 entsprechen jeweils dem leitfähigen Muster 231 auf der positiven Seite, dem leitfähigen Muster 232 auf der Ausgangsseite, dem leitfähigen Muster 233 auf der negativen Seite und den Bonddrähten 241–244 aus 7. Eine Steuerelektrode 461 der Schalteinrichtung 411 auf der positiven Seite und eine Steuerelektrode 462 der Schalteinrichtung 412 auf der negativen Seite aus 13 entsprechen jeweils der Steuerelektrode 261 der Schalteinrichtung 211 auf der positiven Seite und der Steuerelektrode 262 der Schalteinrichtung 212 auf der negativen Seite aus 7. Die entsprechenden Bestandteile sind in Funktion und Konfiguration ähnlich, und deren Erläuterung wird daher unten nicht wiederholt.
  • Das Leistungs-Halbleitermodul 40 aus 13 unterscheidet sich von dem Leistungs-Halbleitermodul 20 aus 7 in der Anordnung der Steueranschlüsse 451, 452. Genauer gesagt gilt bei dem Layout aus 13 Folgendes: Wenn das isolierende Substrat 400 in der Draufsicht betrachtet wird, sind der Steueranschluss 451 auf der positiven Seite und der Steueranschluss 452 auf der negativen Seite bezogen auf die Bezugslinie RL1 auf der gleichen Seite angeordnet. Ferner ist der Steueranschluss 451 auf der positiven Seite so angeordnet, dass er dem leitfähigen Muster 431 auf der positiven Seite benachbart ist und dass er entfernter von der Bezugslinie RL1 liegt als das leitfähige Muster 431 auf der positiven Seite. Der Steueranschluss 452 auf der negativen Seite ist so angeordnet, dass er dem leitfähigen Muster 432 auf der Ausgangsseite benachbart ist und dass er entfernter von der Bezugslinie RL1 liegt als das leitfähige Muster 432 auf der Ausgangsseite. Das heißt, der Steueranschluss 451 auf der positiven Seite und der Steueranschluss 452 auf der negativen Seite sind entlang der einen Seite des isolierenden Substrats 400 angeordnet. Demzufolge kann das gesamte Leistungs-Halbleitermodul verkleinert werden. Die übrigen Wirkungen aus 13 sind ähnlich denjenigen in 7, und daher werden sie unten kurz zusammengefasst.
  • Zunächst: Da die Schalteinrichtung 411 auf der positiven Seite und die Diodeneinrichtung 422 auf der negativen Seite einander benachbart angeordnet sind, können sie miteinander über den kürzesten Bonddraht 441 verbunden werden.
  • Da die Diodeneinrichtung 421 auf der positiven Seite und die Schalteinrichtung 412 auf der negativen Seite einander benachbart angeordnet sind, können sie miteinander über den kürzesten Bonddraht 443 verbunden werden. Da die Schalteinrichtung 412 auf der negativen Seite und die leitfähiges Muster 433 auf der negativen Seite einander benachbart angeordnet sind, können sie miteinander über den kürzesten Bonddraht 444 verbunden werden. Demzufolge kann Verringerung der Impedanz erzielt werden, und daher kann die Stoßspannung verringert werden. Da die Schalteinrichtungen, die die hauptsächlichen Wärmeerzeuger sind, an beiden Enden des Arrays aus den Halbleitereinrichtungen angeordnet werden können, kann eine thermische Beeinflussung zwischen den Schalteinrichtungen abgeschwächt werden.
  • Im Ergebnis kann die Wärmeableitungs-Ausrüstung vereinfacht werden. Der Bonddraht, der den Steueranschluss 451 auf der positiven Seite mit der Steuerelektrode 461 der Schalteinrichtung 411 auf der positiven Seite verbindet, geht nicht über das leitfähige Muster 432 auf der Ausgangsseite und das leitfähige Muster 433 auf der negativen Seite hinweg.
  • Auf ähnliche Weise geht der Bonddraht, der den Steueranschluss 452 auf der negativen Seite mit der Steuerelektrode 462 der Schalteinrichtung 412 auf der negativen Seite verbindet, nicht über das leitfähige Muster 431 auf der positiven Seite und das leitfähige Muster 433 auf der negativen Seite hinweg. Im Ergebnis kann das Risiko einer Fehlfunktion der Schalteinrichtung 411 auf der positiven Seite und der Schalteinrichtung 412 auf der negativen Seite verringert werden. Die Pfadlänge (die Induktivität des Bonddrahts) des Stoßstroms SG2 zur Zeit des Einschaltens der Schalteinrichtung 411 auf der positiven Seite und die Pfadlänge (die Induktivität des Bonddrahts) des Stoßstroms SG4 zur Zeit des Einschaltens der Schalteinrichtung 412 auf der negativen Seite können in gleichem Ausmaß verkürzt werden.
  • Daher kann die Wärmeableitungs-Ausrüstung vereinfacht werden, und es kann eine Verringerung der Störungen erzielt werden. Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Leistungs-Halbleitermodul bereitgestellt werden, das eine niedrige Induktivität, eine Vereinfachung der Wärmeableitungs-Ausrüstung, eine Verringerung der Störungen, eine Verringerung des Risikos einer Fehlfunktion und eine Verkleinerung bietet.
  • Modifikation 1 von Ausführungsform 4
  • 14 ist eine schematische Draufsicht, die das Layout der Modifikation 1 des Leistungs-Halbleitermoduls aus 13 zeigt.
  • Ein Leistungs-Halbleitermodul 41 aus 14 unterscheidet sich von dem Leistungs-Halbleitermodul 40 aus 13 durch die Anordnung des Bonddrahts 443. Genauer gesagt: Im Fall von 14 ist der Bonddraht 443 in der Richtung angeordnet, die parallel zum Bonddraht 441 ist (die Richtung entlang der Bezugslinie RL1 aus 13). Verglichen mit dem Fall aus 13 kann die Pfadlänge des Stoßstroms, der durch den Energieversorgungsanschluss 401 auf der positiven Seite, die Schalteinrichtung 411 auf der positiven Seite, die Diodeneinrichtung 422 auf der negativen Seite und den Energieversorgungsanschluss 403 auf der negativen Seite in dieser Reihenfolge fließt (entsprechend SG2 in 8) noch zuverlässiger an die Pfadlänge des Stoßstroms angeglichen werden, der durch den Energieversorgungsanschluss 401 auf der positiven Seite, die Diodeneinrichtung 421 auf der positiven Seite, die Schalteinrichtung 412 auf der negativen Seite und die Energieversorgungsanschluss 403 auf der negativen Seite in dieser Reihenfolge fließt (entsprechend SG4 in 8). Im Ergebnis können die Stoßspannung zur Zeit des Einschaltens der Schalteinrichtung 411 auf der positiven Seite und die Stoßspannung zur Zeit des Einschaltens der Schalteinrichtung 412 auf der negativen Seite noch zuverlässiger gleichmäßig verringert werden.
  • Modifikation 2 von Ausführungsform 4
  • 15 ist eine schematische Draufsicht, die das Layout der Modifikation 2 des Leistungs-Halbleitermoduls aus 13 zeigt. Ein Leistungs-Halbleitermodul 42 aus 15 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung 411 auf der positiven Seite, die Diodeneinrichtung 422 auf der negativen Seite, die Diodeneinrichtung 421 auf der positiven Seite und die Schalteinrichtung 412 auf der negativen Seite nicht im Wesentlichen in einer Reihe aufgereiht sind, so dass die Halbleitereinrichtungen näher zueinander angeordnet sind. Folglich kann das Leistungs-Halbleitermodul weiter verkleinert werden.
  • Es sei angemerkt, dass der Fall von 15 der gleiche wie derjenige von 13 ist, und zwar dahingehend, dass die Diodeneinrichtung 421 auf der positiven Seite und die Diodeneinrichtung 422 auf der negativen Seite zwischen der Schalteinrichtung 411 auf der positiven Seite und der Schalteinrichtung 412 auf der negativen Seite angeordnet sind. Ferner ist der Fall aus 15 auch dahingehend der gleiche wie in 13 dass die Diodeneinrichtung 422 auf der negativen Seite näher an der Schalteinrichtung 411 auf der positiven Seite angeordnet ist als die Diodeneinrichtung 421 auf der positiven Seite, und dass die Diodeneinrichtung 421 auf der positiven Seite näher an der Schalteinrichtung 412 auf der negativen Seite angeordnet ist als die Diodeneinrichtung 422 auf der negativen Seite. Daher hat das Leistungs-Halbleitermodul 42 aus 15 im Wesentlichen die gleichen Wirkungen wie diejenigen des Leistungs-Halbleitermoduls 40 aus 13. Es sei Folgendes angemerkt: Obwohl die elektrischen Verbindungskörper in der vorliegenden Ausführungsform mit Bonddrähten dargestellt sind, sind die elektrischen Verbindungskörper der vorliegenden Ausführungsform nicht auf Bonddrähte beschränkt.
  • Beispielsweise können die elektrischen Verbindungskörper direkt ein Bonding führen, das für einen hohen Strom entworfen ist.
  • Ausführungsform 5
  • 16 ist eine schematische Draufsicht, die das Layout eines Leistungs-Halbleitermoduls gemäß Ausführungsform 5 zeigt.
  • Ein Leistungs-Halbleitermodul 50 aus 16 ist eine Modifikation des Leistungs-Halbleitermoduls aus 11. Genauer gesagt: Ein isolierendes Substrat 500, ein Energieversorgungsanschluss 501 auf der positiven Seite, ein Ausgangsanschluss 502, und ein Energieversorgungsanschluss 503 auf der negativen Seite aus 16 entsprechen jeweils dem isolierenden Substrat 300, dem Energieversorgungsanschluss 301 auf der positiven Seite, dem Ausgangsanschluss 302, und dem Energieversorgungsanschluss 303 auf der negativen Seite in 11. Eine Schalteinrichtung 511 auf der positiven Seite, eine Schalteinrichtung 512 auf der negativen Seite, eine Diodeneinrichtung 521 auf der positiven Seite und eine Diodeneinrichtung 522 auf der negativen Seite aus 16 entsprechen jeweils der Schalteinrichtung 311 auf der positiven Seite, der Schalteinrichtung 312 auf der negativen Seite, der Diodeneinrichtung 321 auf der positiven Seite und der Diodeneinrichtung 322 auf der negativen Seite aus 11. Ein leitfähiges Muster 531 auf der positiven Seite, ein leitfähiges Muster 532 auf der Ausgangsseite und ein leitfähiges Muster 533 auf der negativen Seite und Bonddrähte 541–544 als elektrische Verbindungskörper aus 16 entsprechen jeweils dem leitfähigen Muster 331 auf der positiven Seite, dem leitfähigen Muster 332 auf der Ausgangsseite, dem leitfähigen Muster 333 auf der negativen Seite und den Bonddrähten 341–344 aus 11. Eine Steuerelektrode 561 der Schalteinrichtung 511 auf der positiven Seite und eine Steuerelektrode 562 der Schalteinrichtung 512 auf der negativen Seite aus 16 entsprechen jeweils der Steuerelektrode 361 der Schalteinrichtung 311 auf der positiven Seite und der Steuerelektrode 362 der Schalteinrichtung 312 auf der negativen Seite aus 11. Die entsprechenden Bestandteile sind in Funktion und Konfiguration ähnlich, und deren Erläuterung wird daher unten nicht wiederholt.
  • Das Leistungs-Halbleitermodul 50 aus 16 unterscheidet sich von dem Halbleitermodul aus 11 in der Anordnung des Energieversorgungsanschlusses 501 auf der positiven Seite und des Energieversorgungsanschlusses 503 auf der negativen Seite. Genauer gesagt: Wenn das isolierende Substrat 500 in der Draufsicht betrachtet wird, sind der Energieversorgungsanschluss 501 auf der positiven Seite und der Energieversorgungsanschluss 503 auf der negativen Seite entlang einer Bezugslinie RL2 angeordnet, wobei die Bezugslinie R2 zwischen der Diodeneinrichtung 521 auf der positiven Seite und der Diodeneinrichtung 522 auf der negativen Seite verläuft und senkrecht zur ersten Bezugslinie RL1 ist. Gemäß einer solchen Konfiguration können die Pfadlänge (die Induktivität des Bonddrahts) des Stoßstroms SG2 zur Zeit des Einschaltens der Schalteinrichtung 511 auf der positiven Seite und die Pfadlänge (die Induktivität des Bonddrahts) des Stoßstroms SG4 zur Zeit des Einschaltens der Schalteinrichtung 512 auf der negativen Seite vorteilhaft in gleichem Ausmaß verkürzt werden. Konkrete Erläuterungen werden unten unter Bezugnahme auf die dargestellten Pfade der Stoßströme gegeben. 17 ist ein Diagramm, das die Pfade der Stoßströme im Leistungs-Halbleitermodul aus 16 zeigt.
  • In 17 ist der Pfad des Stoßstroms SG2 aus 2 mit einer unterbrochenen Linie angezeigt, und der Pfad des Stoßstroms SG4 aus 3 ist mit einer strichpunktierten Linie angezeigt. Wie in 17 gezeigt, gilt Folgendes: Indem die Schalteinrichtung 511 auf der positiven Seite und die Diodeneinrichtung 522 auf der negativen Seite benachbart angeordnet werden, kann die Pfadlänge des Stoßstroms SG2 verringert werden, der durch den Energieversorgungsanschluss 501 auf der positiven Seite, die Schalteinrichtung 511 auf der positiven Seite, die Diodeneinrichtung 522 auf der negativen Seite und den Energieversorgungsanschluss 503 auf der negativen Seite in dieser Reihenfolge fließt. Ähnlich gilt Folgendes: Indem die Diodeneinrichtung 521 auf der positiven Seite und die Schalteinrichtung 512 auf der negativen Seite benachbart angeordnet werden, kann die Pfadlänge des Stoßstroms SG4 verringert werden, der durch den Energieversorgungsanschluss 501 auf der positiven Seite, die Diodeneinrichtung 521 auf der positiven Seite, die Schalteinrichtung 512 auf der negativen Seite und den Energieversorgungsanschluss 503 auf der negativen Seite in dieser Reihenfolge fließt. Indem der Energieversorgungsanschluss 501 auf der positiven Seite und der Energieversorgungsanschluss 503 auf der negativen Seite entlang der Bezugslinie RL2 platziert werden, können die Pfadlänge des Stoßstroms SG2 und die Pfadlänge des Stoßstroms SG4 im Wesentlichen angeglichen werden. Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration können eine Stoßspannung zur Zeit des Einschaltens der Schalteinrichtung 511 auf der positiven Seite und eine Stoßspannung zur Zeit des Einschaltens der Schalteinrichtung 512 auf der negativen Seite in gleichem Ausmaß verringert werden.
  • Demzufolge können die Verluste der Halbeiter-Schalteinrichtungen angeglichen werden, und die Verluste der Diodeneinrichtungen können ebenfalls angeglichen werden. Daher kann die Wärmeableitungs-Ausrüstung vereinfacht werden. Ferner führt eine Angleichung der Verringerungen der Stoßspannung zu einer Angleichung der Verringerungen der Größe des Störstroms, und daher kann eine Ausrüstung mit übermäßiger Verringerung der Störungen verhindert werden. Die übrigen Wirkungen aus 16 sind ähnlich denjenigen in 11, und daher werden sie unten kurz zusammengefasst.
  • Zunächst: Da die Schalteinrichtung 511 auf der positiven Seite und die Diodeneinrichtung 522 auf der negativen Seite einander benachbart angeordnet sind, können sie miteinander über den kürzesten Bonddraht 541 verbunden werden.
  • Da die Diodeneinrichtung 521 auf der positiven Seite und die Schalteinrichtung 512 auf der negativen Seite einander benachbart angeordnet sind, können sie miteinander über den kürzesten Bonddraht 543 verbunden werden. Da die Schalteinrichtung 512 auf der negativen Seite und die leitfähiges Muster 533 auf der negativen Seite einander benachbart angeordnet sind, können sie miteinander über den kürzesten Bonddraht 544 verbunden werden. Demzufolge kann Verringerung der Impedanz erzielt werden, und daher kann die Stoßspannung verringert werden. Da die Schalteinrichtungen, die die hauptsächlichen Wärmeerzeuger sind, an beiden Enden des Arrays aus den Halbleitereinrichtungen angeordnet werden können, kann eine thermische Beeinflussung zwischen den Schalteinrichtungen abgeschwächt werden.
  • Im Ergebnis kann die Wärmeableitungs-Ausrüstung vereinfacht werden.
  • Der Bonddraht, der einen Steueranschluss 551 auf der positiven Seite mit der Steuerelektrode 561 der Schalteinrichtung 511 auf der positiven Seite verbindet, geht nicht über das leitfähige Muster 532 auf der Ausgangsseite und das leitfähige Muster 533 auf der negativen Seite hinweg. Auf ähnliche Weise geht der Bonddraht, der einen Steueranschluss 552 auf der negativen Seite mit der Steuerelektrode 562 der Schalteinrichtung 512 auf der negativen Seite verbindet, nicht über das leitfähige Muster 531 auf der positiven Seite und das leitfähige Muster 533 auf der negativen Seite hinweg. Im Ergebnis kann das Risiko einer Fehlfunktion der Schalteinrichtung 511 auf der positiven Seite und der Schalteinrichtung 512 auf der negativen Seite verringert werden.
  • Indem der Steueranschluss 551 auf der positiven Seite und der Steueranschluss 552 auf der negativen Seite entlang der einen Seite des isolierenden Substrats 500 angeordnet werden, kann das gesamte Leistungs-Halbleitermodul verkleinert werden.
  • Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Leistungs-Halbleitermodul bereitgestellt werden, das eine niedrige Induktivität, eine Vereinfachung der Wärmeableitungs-Ausrüstung, eine Verringerung der Störungen, eine Verringerung des Risikos einer Fehlfunktion und eine Verkleinerung bietet.
  • Modifikation von Ausführungsform 5
  • 18 ist eine schematische Draufsicht, die das Layout einer Modifikation des Leistungs-Halbleitermoduls aus 16 zeigt.
  • Ein Leistungs-Halbleitermodul 51 aus 18 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung 511 auf der positiven Seite, die Diodeneinrichtung 522 auf der negativen Seite, die Diodeneinrichtung 521 auf der positiven Seite und die Schalteinrichtung 512 auf der negativen Seite nicht im Wesentlichen in einer Reihe aufgereiht sind, so dass die Halbleitereinrichtungen näher zueinander angeordnet sind. Folglich kann das Leistungs-Halbleitermodul weiter verkleinert werden. Es sei angemerkt, dass der Fall von 18 der gleiche wie derjenige von 16 ist, und zwar dahingehend, dass die Diodeneinrichtung 521 auf der positiven Seite und die Diodeneinrichtung 522 auf der negativen Seite zwischen der Schalteinrichtung 511 auf der positiven Seite und der Schalteinrichtung 512 auf der negativen Seite angeordnet sind.
  • Ferner ist der Fall aus 18 auch dahingehend der gleiche wie in 16 dass die Diodeneinrichtung 522 auf der negativen Seite näher an der Schalteinrichtung 511 auf der positiven Seite angeordnet ist als die Diodeneinrichtung 521 auf der positiven Seite, und dass die Diodeneinrichtung 521 auf der positiven Seite näher an der Schalteinrichtung 512 auf der negativen Seite angeordnet ist als die Diodeneinrichtung 522 auf der negativen Seite. Daher hat das Leistungs-Halbleitermodul 51 aus 18 im Wesentlichen die gleichen Wirkungen wie diejenigen des Leistungs-Halbleitermoduls 50 aus 16.
  • Es sei Folgendes angemerkt: Obwohl die elektrischen Verbindungskörper in der vorliegenden Ausführungsform mit Bonddrähten dargestellt sind, sind die elektrischen Verbindungskörper der vorliegenden Ausführungsform nicht auf Bonddrähte beschränkt. Beispielsweise können die elektrischen Verbindungskörper direkt ein Bonding führen, das für einen hohen Strom entworfen ist.
  • Ausführungsform 6
  • 19 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Konfiguration eines Leistungs-Halbleitermoduls gemäß Ausführungsform 6 zeigt.
  • Unter Bezugnahme auf 19 ist ein Leistungs-Halbleitermodul 60 eine dreiphasige Brücken-Wechselrichterschaltung, die eine sogenannten 6-in-1-Struktur ist.
  • Unter Bezugnahme auf 19 weist das Leistungs-Halbleitermodul 60 als Komponenten einer Schaltung für eine U-Phase Folgendes auf: einen Energieversorgungsanschluss 6101 auf der positiven Seite; einen Ausgangsanschluss 6102; einen Energieversorgungsanschluss 6103 auf der negativen Seite; eine Schalteinrichtung 6111 auf der positiven Seite; eine Diodeneinrichtung 6121 auf der positiven Seite; eine Schalteinrichtung 6112 auf der negativen Seite; und eine Diodeneinrichtung 6122 auf der negativen Seite. Das Leistungs-Halbleitermodul 60 weist als Komponenten einer Schaltung für eine V-Phase Folgendes auf: einen Energieversorgungsanschluss 6201 auf der positiven Seite; einen Ausgangsanschluss 6202; einen Energieversorgungsanschluss 6203 auf der negativen Seite; eine Schalteinrichtung 6211 auf der positiven Seite; eine Diodeneinrichtung 6221 auf der positiven Seite; eine Schalteinrichtung 6212 auf der negativen Seite; und eine Diodeneinrichtung 6222 auf der negativen Seite. Das Leistungs-Halbleitermodul 60 weist als Komponenten einer Schaltung für eine W-Phase Folgendes auf: einen Energieversorgungsanschluss 6301 auf der positiven Seite; einen Ausgangsanschluss 6302, einen Energieversorgungsanschluss 6303 auf der negativen Seite; eine Schalteinrichtung 6311 auf der positiven Seite; eine Diodeneinrichtung 6321 auf der positiven Seite; eine Schalteinrichtung 6312 auf der negativen Seite; und eine Diodeneinrichtung 6322 auf der negativen Seite.
  • Die Konfiguration der Schaltung für jede Phase ist die unter Bezugnahme auf 1 beschriebene, und deren Erläuterung wird daher unten nicht wiederholt. Die dreiphasige Brückenschaltung aus 19 wandelt DC-Eingangsenergie gemeinsam zwischen den Energieversorgungsanschlüssen 6101, 6201, 6301 auf der positiven Seite und den Energieversorgungsanschlüssen 6103, 6203, 6303 auf der negativen Seite in dreiphasige AC-Energie um, und zwar auf Basis eines wohlbekannten PWM-Signals, und sie gibt die dreiphasige AC-Energie, die bei der Umwandlung erhalten wurde, aus den Ausgangsanschlüssen 6102, 6202, 6302 an eine Last aus.
  • 20 ist eine schematische Draufsicht, die das Layout des Leistungs-Halbleitermoduls aus 19 zeigt. Das Layout-Diagramm aus 20 weist zusätzlich als Komponenten der Schaltung für die U-Phase Folgendes auf: ein leitfähiges Muster 6131 auf der positiven Seite; ein leitfähiges Muster 6132 auf der Ausgangsseite; ein leitfähiges Muster 6133 auf der negativen Seite; einen Steueranschluss 6151 auf der positiven Seite; einen Steueranschluss 6152 auf der negativen Seite; Steuerelektroden 6161, 6162 der Schalteinrichtungen; und Bonddrähte 6141–6144 als elektrische Verbindungskörper. Das Layout-Diagramm aus 20 weist zusätzlich als Komponenten der Schaltung für die V-Phase Folgendes auf: ein leitfähiges Muster 6231 auf der positiven Seite; ein leitfähiges Muster 6232 auf der Ausgangsseite; ein leitfähiges Muster 6233 auf der negativen Seite; einen Steueranschluss 6251 auf der positiven Seite; einen Steueranschluss 6252 auf der negativen Seite; Steuerelektroden 6261, 6262 der Schalteinrichtungen; und Bonddrähte 6241–6244 als elektrische Verbindungskörper. Das Layout-Diagramm aus 20 weist zusätzlich als Komponenten der Schaltung für die W-Phase Folgendes auf: ein leitfähiges Muster 6331 auf der positiven Seite; ein leitfähiges Muster 6332 auf der Ausgangsseite; ein leitfähiges Muster 6333 auf der negativen Seite; einen Steueranschluss 6351 auf der positiven Seite; einen Steueranschluss 6352 auf der negativen Seite; Steuerelektroden 6361, 6362 der Schalteinrichtungen; und Bonddrähte 6341–6344 als elektrische Verbindungskörper. Das Layout der Schaltung für jede Phase in 20 ist das gleiche wie das Layout des Leistungs-Halbleitermoduls 30 in Ausführungsform 3, das unter Bezugnahme auf 11 beschrieben wurde, und dessen Erläuterung wird daher unten nicht wiederholt.
  • Bei dem Leistungs-Halbleitermodul 60 aus 20 kann – ähnlich wie bei dem Fall in Ausführungsform 3 – ein Leistungs-Halbleitermodul bereitgestellt werden, das eine niedrige Induktivität, eine Vereinfachung der Wärmeableitungs-Ausrüstung und eine Verringerung des Risikos für eine Fehlfunktion ermöglicht, und dessen Induktivitäten von den Energieversorgungsanschlüssen zum Ausgangsanschluss angeglichen sind.
  • Es sei Folgendes angemerkt: Obwohl die elektrischen Verbindungskörper in der vorliegenden Ausführungsform mit Bonddrähten dargestellt sind, sind die elektrischen Verbindungskörper der vorliegenden Ausführungsform nicht auf Bonddrähte beschränkt. Beispielsweise können die elektrischen Verbindungskörper direkt ein Bonding führen, das für einen hohen Strom entworfen ist. Es sei angemerkt, dass die hierin offenbarten Ausführungsformen in jeder Hinsicht anschaulich und nicht einschränkend sind.
  • Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht durch die obige Beschreibung, sondern durch den Wortlaut der Ansprüche definiert wird, und es ist beabsichtigt, dass jegliche Modifikation innerhalb der Bedeutung und des Umfangs äquivalent zu den Ansprüchen enthalten ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 10, 11, 20, 21, 22, 30, 31, 40, 41, 42, 50, 51, 60
    Leistungs-Halbleitermodul;
    100, 200, 300, 400, 500, 6000
    isolierendes Substrat;
    101, 201, 301, 401, 501, 6101, 6201, 6301
    Energieversorgungsanschluss auf der positiven Seite;
    102, 202, 302, 402, 502, 6102, 6202, 6302
    Ausgangsanschluss;
    103, 203, 303, 403, 503, 6103, 6203, 6303
    Energieversorgungsanschluss auf der negativen Seite;
    111, 211, 311, 411, 511, 6111, 6211, 6311
    Schalteinrichtung auf der positiven Seite;
    112, 212, 312, 412, 512, 6112, 6212, 6312
    Schalteinrichtung auf der negativen Seite;
    121, 221, 321, 421, 521, 6121, 6221, 6321
    Diodeneinrichtung auf der positiven Seite;
    122, 222, 322, 422, 522, 6122, 6222, 6322
    Diodeneinrichtung auf der negativen Seite;
    131, 231, 331, 431, 531, 6131, 6231, 6331
    leitfähiges Muster auf der positiven Seite;
    132, 232, 332, 432, 532, 6132, 6232, 6332
    leitfähiges Muster auf der Ausgangsseite;
    133, 233, 333, 433, 533, 6133, 6233, 6333
    leitfähiges Muster auf der negativen Seite;
    141–144, 241–244, 341–344, 441–444, 541–544, 6141–6144, 6241–6244, 6341–6344
    Bonddraht;
    151, 251, 351, 451, 551, 6151, 6251, 6351
    Steueranschluss auf der positiven Seite;
    152, 252, 352, 452, 552, 6152, 6252, 6352
    Steueranschluss auf der negativen Seite;
    161, 162, 261, 262, 361, 362, 461, 462, 561, 562, 6161, 6162, 6261, 6262, 6361, 6362
    Steuerelektrode;
    RL1, RL2
    Bezugslinie

Claims (9)

  1. Leistungs-Halbleitermodul, das Folgendes aufweist: ein isolierendes Substrat, das eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche aufweist; ein leitfähiges Muster auf der positiven Seite, ein leitfähiges Muster auf der negativen Seite und ein leitfähiges Muster auf der Ausgangsseite, die auf der ersten Hauptfläche des isolierenden Substrats ausgebildet sind; einen Energieversorgungsanschluss auf der positiven Seite, der an dem leitfähigen Muster auf der positiven Seite bereitgestellt ist und so konfiguriert ist, dass er eine Energieversorgungsspannung auf der positiven Seite entgegennimmt; einen Energieversorgungsanschluss auf der negativen Seite, der an dem leitfähigen Muster auf der negativen Seite bereitgestellt ist und so konfiguriert ist, dass er eine Energieversorgungsspannung auf der negativen Seite entgegennimmt; einen Ausgangsanschluss, der am leitfähigen Muster auf der Ausgangsseite bereitgestellt ist und so konfiguriert, dass er elektrisch mit einer Last verbunden ist; eine Schalteinrichtung auf der positiven Seite, die Folgendes aufweist: eine erste Hauptfläche, auf welcher eine erste Hauptelektrode ausgebildet ist; und eine zweite Hauptfläche, auf welcher eine zweite Hauptelektrode und eine Steuerelektrode ausgebildet ist, wobei die erste Hauptelektrode am leitfähigen Muster auf der positiven Seite angebracht ist und die zweite Hauptelektrode mit dem leitfähigen Muster auf der Ausgangsseite über einen elektrischen Verbindungskörper verbunden ist; eine Diodeneinrichtung auf der positiven Seite, die Folgendes aufweist: eine erste Hauptfläche, auf welcher eine Kathodenelektrode ausgebildet ist; und eine zweite Hauptfläche, auf welcher eine Anodenelektrode ausgebildet ist, wobei die Kathodenelektrode mit dem leitfähigen Muster auf der positiven Seite verbunden ist und die Anodenelektrode mit dem leitfähigen Muster auf der Ausgangsseite über einen elektrischen Verbindungskörper verbunden ist; eine Schalteinrichtung auf der negativen Seite, die Folgendes aufweist: eine erste Hauptfläche, auf welcher eine erste Hauptelektrode ausgebildet ist; und eine zweite Hauptfläche, auf welcher eine zweite Hauptelektrode und eine Steuerelektrode ausgebildet ist, wobei die erste Hauptelektrode am leitfähigen Muster auf der Ausgangsseite angebracht ist und die zweite Hauptelektrode mit dem leitfähigen Muster auf der negativen Seite über einen elektrischen Verbindungskörper verbunden ist; und eine Diodeneinrichtung auf der negativen Seite, die Folgendes aufweist: eine erste Hauptfläche, auf welcher eine Kathodenelektrode ausgebildet ist; und eine zweite Hauptfläche, auf welcher eine Anodenelektrode ausgebildet ist, wobei die Kathodenelektrode am leitfähigen Muster auf der Ausgangsseite angebracht ist und die Anodenelektrode mit dem leitfähigen Muster auf der negativen Seite über einen elektrischen Verbindungskörper verbunden ist, wobei, wenn das isolierende Substrat in der Draufsicht betrachtet wird, die Diodeneinrichtung auf der positiven Seite und die Diodeneinrichtung auf der negativen Seite zwischen der Schalteinrichtung auf der positiven Seite und der Schalteinrichtung auf der negativen Seite angeordnet sind und die Diodeneinrichtung auf der negativen Seite näher an der Schalteinrichtung auf der positiven Seite angeordnet ist, als es die Diodeneinrichtung auf der positiven Seite ist.
  2. Leistungs-Halbleitermodul nach Anspruch 1, wobei, wenn das isolierende Substrat in der Draufsicht betrachtet wird, die Diodeneinrichtung auf der positiven Seite und die Diodeneinrichtung auf der negativen Seite auf oder entlang einer ersten Bezugslinie angeordnet sind, wobei die erste Bezugslinie einen Ort der Schalteinrichtung auf der positiven Seite mit einem Ort der Schalteinrichtung auf der negativen Seite verbindet.
  3. Leistungs-Halbleitermodul nach Anspruch 2, wobei bei Betrachtung des isolierenden Substrats in der Draufsicht ein Teil des leitfähigen Musters auf der Ausgangsseite zwischen der Diodeneinrichtung auf der positiven Seite und dem leitfähigen Muster auf der negativen Seite angeordnet ist.
  4. Leistungs-Halbleitermodul nach Anspruch 2, wobei bei Betrachtung des isolierenden Substrats in der Draufsicht ein Teil des leitfähigen Musters auf der positiven Seite zwischen der Diodeneinrichtung auf der negativen Seite und dem leitfähigen Muster auf der negativen Seite angeordnet ist.
  5. Leistungs-Halbleitermodul nach Anspruch 3, wobei bei Betrachtung des isolierenden Substrats in der Draufsicht der Ausgangsanschluss gegenüber der Schalteinrichtung auf der positiven Seite über die Schalteinrichtung auf der negativen Seite hinweg angeordnet ist, bei Betrachtung des isolierenden Substrats in der Draufsicht der Energieversorgungsanschluss auf der positiven Seite gegenüber der Schalteinrichtung auf der negativen Seite über die Schalteinrichtung auf der positiven Seite hinweg angeordnet ist, und bei Betrachtung des isolierenden Substrats in der Draufsicht der Energieversorgungsanschluss auf der negativen Seite so angeordnet ist, dass er zu dem Energieversorgungsanschluss auf der positiven Seite benachbart ist und entfernter von dem Ausgangsanschluss liegt als die Schalteinrichtung auf der positiven Seite.
  6. Leistungs-Halbleitermodul nach Anspruch 4, wobei bei Betrachtung des isolierenden Substrats in der Draufsicht der Energieversorgungsanschluss auf der positiven Seite und der Energieversorgungsanschluss auf der negativen Seite auf einer Seite gegenüber dem Ausgangsanschluss in Bezug auf die erste Bezugslinie angeordnet sind, bei Betrachtung des isolierenden Substrats in der Draufsicht der Energieversorgungsanschluss auf der positiven Seite so angeordnet ist, dass er zu der Schalteinrichtung auf der positiven Seite benachbart ist und entfernter von der ersten Bezugslinie liegt als die Schalteinrichtung auf der positiven Seite, und bei Betrachtung des isolierenden Substrats in der Draufsicht der Energieversorgungsanschluss auf der negativen Seite so angeordnet ist, dass er zu der Schalteinrichtung auf der negativen Seite benachbart ist und entfernter von der ersten Bezugslinie liegt als die Schalteinrichtung auf der negativen Seite.
  7. Leistungs-Halbleitermodul nach Anspruch 3, wobei bei Betrachtung des isolierenden Substrats in der Draufsicht der Energieversorgungsanschluss auf der positiven Seite und der Energieversorgungsanschluss auf der negativen Seite entlang einer zweiten Bezugslinie angeordnet sind, wobei die zweite Bezugslinie zwischen der Diodeneinrichtung auf der positiven Seite und der Diodeneinrichtung auf der negativen Seite verläuft und senkrecht zur ersten Bezugslinie ist.
  8. Leistungs-Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei das Leistungs-Halbleitermodul ferner Folgendes aufweist: einen Steueranschluss auf der positiven Seite, der auf dem isolierenden Substrat ausgebildet ist und mit der Steuerelektrode der Schalteinrichtung auf der positiven Seite über einen elektrischen Verbindungskörper verbunden ist; und einen Steueranschluss auf der negativen Seite, der auf dem isolierenden Substrat ausgebildet ist und mit der Steuerelektrode der Schalteinrichtung auf der negativen Seite über einen elektrischen Verbindungskörper verbunden ist, wobei bei Betrachtung des isolierenden Substrats in der Draufsicht der elektrische Verbindungskörper, der die Steuerelektrode der Schalteinrichtung auf der positiven Seite mit dem Steueranschluss auf der positiven Seite verbindet, nicht über das leitfähige Muster auf der negativen Seite und das leitfähige Muster auf der Ausgangsseite hinweggeht, und bei Betrachtung des isolierenden Substrats in der Draufsicht der elektrische Verbindungskörper, der die Steuerelektrode der Schalteinrichtung auf der negativen Seite mit dem Steueranschluss auf der negativen Seite verbindet, nicht über das leitfähige Muster auf der positiven Seite und das leitfähige Muster auf der Ausgangsseite hinweggeht.
  9. Leistungs-Halbleitermodul nach Anspruch 8, wobei bei Betrachtung des isolierenden Substrats in der Draufsicht der Steueranschluss auf der positiven Seite und der Steueranschluss auf der negativen Seite auf der gleichen Seite in Bezug auf die erste Bezugslinie angeordnet sind, der Steueranschluss auf der positiven Seite so angeordnet ist, dass er zu dem leitfähigen Muster auf der positiven Seite benachbart ist und entfernter von der ersten Bezugslinie liegt als das leitfähige Muster auf der positiven Seite, und der Steueranschluss auf der negativen Seite so angeordnet ist, dass er dem leitfähigen Muster auf der Ausgangsseite benachbart ist und dass er entfernter von der Bezugslinie liegt als das leitfähige Muster auf der Ausgangsseite.
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