DE4418426B4 - Halbleiterleistungsmodul und Verfahren zur Herstellung des Halbleiterleistungsmoduls - Google Patents

Halbleiterleistungsmodul und Verfahren zur Herstellung des Halbleiterleistungsmoduls Download PDF

Info

Publication number
DE4418426B4
DE4418426B4 DE4418426A DE4418426A DE4418426B4 DE 4418426 B4 DE4418426 B4 DE 4418426B4 DE 4418426 A DE4418426 A DE 4418426A DE 4418426 A DE4418426 A DE 4418426A DE 4418426 B4 DE4418426 B4 DE 4418426B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
substrate
plate
semiconductor
power
power module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE4418426A
Other languages
English (en)
Other versions
DE4418426A1 (de
Inventor
Seiichi Oshima
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP5223389A priority Critical patent/JP2781329B2/ja
Priority claimed from JP5223389A external-priority patent/JP2781329B2/ja
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to DE4418426A priority patent/DE4418426B4/de
Publication of DE4418426A1 publication Critical patent/DE4418426A1/de
Priority to US08/675,337 priority patent/US5747875A/en
Application granted granted Critical
Publication of DE4418426B4 publication Critical patent/DE4418426B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/14—Structural association of two or more printed circuits
    • H05K1/141—One or more single auxiliary printed circuits mounted on a main printed circuit, e.g. modules, adapters
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/0091—Housing specially adapted for small components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • H01L2224/48139—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate with an intermediate bond, e.g. continuous wire daisy chain
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4911—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain
    • H01L2224/49111—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain the connectors connecting two common bonding areas, e.g. Litz or braid wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00011—Not relevant to the scope of the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01015—Phosphorus [P]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/1515—Shape
    • H01L2924/15153—Shape the die mounting substrate comprising a recess for hosting the device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/1517—Multilayer substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/161—Cap
    • H01L2924/1615—Shape
    • H01L2924/16195—Flat cap [not enclosing an internal cavity]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H05K1/182—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with components mounted in the printed circuit board, e.g. insert mounted components [IMC]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09—Shape and layout
    • H05K2201/09009—Substrate related
    • H05K2201/09072—Hole or recess under component or special relationship between hole and component
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/04—Soldering or other types of metallurgic bonding
    • H05K2203/049—Wire bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/0058—Laminating printed circuit boards onto other substrates, e.g. metallic substrates
    • H05K3/0061—Laminating printed circuit boards onto other substrates, e.g. metallic substrates onto a metallic substrate, e.g. a heat sink
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/328—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by welding
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/36—Assembling printed circuits with other printed circuits
    • H05K3/368—Assembling printed circuits with other printed circuits parallel to each other

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Halbleiterleistungsmodul (200) mit einem nach oben und unten offenen Gehäuse (201), in das ein Halbleiterelement (220) zum Leistungsumschalten aufgenommen ist, welches wiederholt einen Strom ab- und anschaltet, der als Antwort auf ein Steuersignal einer Last zuzuführen ist, und mit einem Bodenteil (221, 231) für das Gehäuse (201), das integriert vorgesehen ist mit:
einem Substrat (221) für Leistungshalbleiterchips, welches
eine erste Grundschicht (222) aus einem hitzebeständigen Isoliermaterial,
eine erste thermisch und elektrisch leitende Leiterstruktur (223, 224), welche auf der oberen Oberfläche des Substrats (221) für Leistungshalbleiterchips angeordnet ist und mit dem Halbleiterelement (220) zum Leistungsumschalten verbunden ist, und
eine erste thermisch leitende Platte (225) enthält, welche auf der unteren Oberfläche des Substrats (221) für Leistungshalbleiterchips angeordnet ist, wobei die erste Platte (225) ein Material aufweist, welches identisch zu demjenigen der ersten Leiterstruktur (223, 224) ist, und die untere Seite der ersten Platte (225) die Außenseite des Bodenteils...

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterleistungsmodul und insbesondere auf eine Verbesserung bezüglich der Verhinderung der Deformation einer Schaltungsplatine infolge Temperaturveränderung.
  • Ein Halbleiterleistungsmodul ist eine Einheit, welche eine Schaltung zum Einstellen von Leistung aufweist, welche einer Last zugeführt wird, mit einem aktiven Halbleiterelement zum Umschalten von Leistung, welches eine Schaltoperation durchführt. Es ist ein Halbleiterleistungsmodul entwickelt worden, das insbesondere "intelligentes Leistungsmodul" genannt wird, welches des weiteren eine Steuerschaltung aufweist, die ein aktives Halbleiterelement zum Steuern des Betriebs der vorher erwähnten Schaltung besitzt, welche als Hauptschaltung dient, durch Austauschen von Signalen mit der Hauptschaltung. Ein solches Halbleiterleistungsmodul wird hauptsächlich als Inverter zum Steuern des Betriebs eines Motors oder von ähnlichem verwendet.
  • Schaltungsdiagramm einer konventionellen Einheit
  • 12 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches einen prinzipiellen Teil einer Schaltung 110 darstellt, der in einem konventionellen Halbleiterleistungsmodul 100 vorgesehen ist. Diese Einheit 100 besitzt eine bemessene Ausgangsspannung und einen maximalen Ausgangsstrom von 440 V bzw. 100 A. Des weiteren beträgt die Frequenz eines Betriebs zum Abschalten oder Anschalten des Ausgangsstroms 10 kHz.
  • Die Schaltung 110 besitzt zwei Schaltungsteile 120 und 130. Die Hauptschaltung 120 ist ein Schaltungsteil zum Ausgeben von eingestellter Leistung an eine Last. Ein hohes Gleichstrompotential P und ein niedriges Gleichstrompotential N werden von einer (nicht gezeigten) externen Leistungsquelle an zwei Leistungszufuhranschlüsse PS(P) bzw. PS(N) angelegt. Die Hauptschaltung 120 wird von der externen Leistungsquelle über die Leistungszufuhranschlüsse PS (P) und PS(N) mit Leistung versorgt. Die Hauptschaltung 120 umfaßt sechs IGBT-Elemente (insulated gate bipolar transistors, Bipolartransistoren mit isoliertem Gate) T1 bis T6, welche aktive Elemente zur Leistungssteuerung sind. Jedes IGBT-Element ist ein Halbleiterelement zur Leistungsumschaltung, welches jeweils einen Strom ab- und anschaltet, welcher einer Last zuzuführen ist. Diese IGBT-Elemente T1 bis T6 steuern die eingegebene Leistung entsprechend dreier Phasen U, V und W und geben die gesteuerte Leistung der Last über die Ausganganschlüsse OUT(U), OUT(V) und OUT(W) aus. Freilaufdioden D1 bis D6 sind parallel zu den IGBT-Elementen T1 bis T6 jeweils angeschlossen, um die IGBT-Elemente T1 bis T6 vor daran angelegte invertierte Spannungen durch Umleiten der Lastströme zu schützen.
  • Die Steuerschaltung 130 ist ein Schaltungsteil zum Steuern der Operationen der IGBT-Elemente T1 bis T6. Diese Steuerschaltung 130 weist sechs aktive Halbleiterelemente IC1 bis IC6 auf. Diese Halbleiterelemente IC1 bis IC6 leiten Gate-Spannungssignale VG1 bis VG6 an die Gates G der IGBT-Elemente T1 bis T6 als Antwort auf Eingangssignale VIN1 bis VIN6, welche über Signaleingangsanschlüsse IN1 bis IN6 jeweils eingegeben werden. Die IGBT-Elemente T1 bis T6 schalten Ströme über Kollektoren C und Emitter E als Antwort auf die Gate-Spannungsignale VG1 bis VG6 ab und ein.
  • Vier (nicht gezeigte) unabhängige externe DC-Spannungsquellen sind an jeweilige Paare (positiver) Leistungszufuhranschlüsse VCC1 bis VCC4 für hohes Potential und (negativer) Leistungszufuhranschlüsse VEE1 bis VEE4 für niedriges Potential angeschlossen, so daß durch diese Leistungszufuhranschlüsse DC-Spannungen den Halbleiterelementen IC1 bis IC6 zugeführt werden. Die negativen Leistungszufuhranschlüsse VEE1 bis VEE3 sind elektrisch mit den Emittern E der IGBT-Elemente T1 bis T3 jeweils verbunden, während der negative Leistungszufuhranschluß VEE4 an die Emitter 4 der IGBT-Elemente T4 bis T6 angeschlossen ist, welche sich auf den gemeinsamen Potentialen befinden.
  • Die Hauptschaltung 120, welcher ein relativ großer Strom zugeführt wird, ist derart ausgebildet, um resistent gegen einen hohen Strom und auf den hohen Strom folgende Hitzeerzeugung zu sein. Andererseits wird der Steuerschaltung 130, welche angepaßt ist, um Spannungssignale zu verarbeiten, ein kleiner Strom zugeführt. Die Steuerschaltung 130 ist daher nicht entworfen, einen hohen Strom zu bewältigen.
  • Ausbildung der Einheit 100
  • 13 zeigt eine perspektivische Ansicht, welche die Ausbildung der Einheit 100 darstellt. Die Einheit 100 umfaßt ein Gehäuse 101, welches aus einem Isolator wie synthetischem Harz gefertigt ist, und auf der oberen Oberfläche ist eine Abdeckung 102 vorgesehen. Anschlüsse 103 der Hauptschaltung 120 und Anschlüsse 104 der Steuerschaltung 130 sind nach außen bloßgelegt auf der oberen Oberfläche des Gehäuses 101 angeordnet. Bei diesen Anschlüssen 103 und 104 werden Teile, welche identisch denjenigen in dem Schaltungsdiagramm von 12 sind, durch dieselben Symbole bezeichnet.
  • Anordnung der Schaltungselemente der Hauptschaltung 120
  • 14 zeigt eine Draufsicht auf eine Schaltungsplatine 121 bezüglich der Hauptschaltung 120, welche in einer vorgeschriebenen Position des Gehäuses 101 aufgenommen ist. Die Schaltungsplatine 121 weist vier Schaltungsplatinenkörper 121a bis 121d auf. Diese Schaltungsplatinenkörper 121a bis 121d sind auf einer oberen Oberfläche einer Kupferbasis 122 eines Plattentyps angeordnet, welche die Grundoberfläche des Gehäuses 101 bildet. Die IGBT-Elemente T1 bis T6, die Freilaufdioden D1 bis D6, welche dazugehörige passive Schaltungselemente sind, und Verbindungsmuster sind auf den Schaltungsplatinenkörpern 121a und 121b vorgesehen. Die Verbindungsmuster P(P), P(N), P(U), P(V) und P(W) entsprechen jenen der Ausgänge des hohen Potentials P, des niedrigen Potentials N, einer U-Phase, einer V-Phase bzw. einer W-Phase. Diese Verbindungsmuster sind zum Durchlassen eines hohen Stroms hinreichend bezüglich ihrer Breite und Dicke ausgebildet. Die Verbindungsmuster sind jeweils an die entsprechenden Leistungszufuhranschlüsse PS(P) und PS(N) und an die Ausgangsanschlüsse OUT(U), OUT(V) und OUT(W) in zueinander geneigten Teilen angeschlossen.
  • Die Schaltungsplatinenkörper 121c und 121d sind Körperteile der Schaltungsplatine 121, welche die IGBT-Elemente T1 bis T6 und die Steuerschaltung 130 miteinander verbinden. Unter jenen, welche auf diesen Schaltungsplatinenkörpern 121c und 121d gebildet sind, sind die Verbindungsmuster P(E1) bis P(E6) jeweils an die Emitter E der IGBT-Elemente T1 bis T5 angeschlossen, während die Verbindungsmuster P(61) bis P(66) jeweils an die Gates G der IGBT-Elemente T1 bis T6 angeschlossen sind. Jedes der IGBT-Elemente T1 bis T6 weist eine Erfassungsschaltung auf, welche einen Stromwert (Kollektorstrom) erfaßt, der in einen Kollektor C jedes Elementes fließt, zum Übertragen eines Spannungssignals entsprechend dem Kollektorstrom. Verbindungsmuster P(S1) bis P(S6) sind an die Erfassungsschaltungen angeschlossen, welche jeweils in den IGBT-Elementen T1 bis T6 vorgesehen sind, um die Erfassungssignale bezüglich der Kollektorströme zu übertragen. Verbindungsmuster P(EX) sind angepaßt, andere Signale zu übertragen.
  • Diese Verbindungsmuster sind an die Enden einer Mehrzahl von (später beschriebenen) Leiterstiften angeschlossen, welche in zueinander geneigten Teilen jeweils an die Steuerschaltung 130 angeschlossen sind. Diese Verbindungsmuster sind elektrisch mit der Steuerschaltung 130 über die Leiterstifte verbunden. Eine Zahl von Leitungsdrähten w stellt geeignete elektrische Verbindungen bezüglich der vorher erwähnten Elemente untereinander und zu den Verbindungsmustern her.
  • Anordnung der Schaltungselemente der Steuerschaltung 130
  • 15 zeigt eine Draufsicht auf eine Schaltungsplatine 131 der Steuerschaltung 130. Die Steuerschaltung 130 ist auf der Platine entwickelt, welche unterschiedlich gegenüber derjenigen der Hauptschaltung 120 ist, welche große Hitze erzeugt. Die aktiven Halbleiterelemente IC1 bis IC7, verschiedene dazugehörige passive Schaltungselemente EL und Verbindungsmuster sind auf der Schaltungsplatine 131 vorgesehen. Das Halbleiterelement IC7 ist mit einem Gegenstand versehen, welcher sich zu jenen der Halbleiterelemente IC1 bis IC6 unterscheidet.
  • Die Schaltungsplatine 131 ist mit Durchgangslöchern TH versehen, welche mit den Verbindungsmustern verbunden sind, und andere Enden der vorher erwähnten Leiterstifte sind an diese Durchgangslöcher TH angeschlossen. Die Durchgangslöcher TH(E1) bis TH(E6), TH(G1) bis TH(G6), TH(S1) bis TH(S6) und TH(EX) sind an die vorher erwähnten Verbindungsmuster P(E1) bis P(E6), P(G1) bis P(G6), P(S1) bis P(S6) bzw. P(EX) angeschlossen. Die Schaltungsplatine 131 ist mit den Anschlüssen 104 versehen, welche an die Verbindungsmuster ebenso wie an die vorher erwähnte externe Leistungsquelle und ähnliches angeschlossen sind.
  • Querschnittsstruktur der Einheit 100
  • 16 zeigt eine vordere Querschnittsansicht der Einheit 100. Die Schaltungsplatinen 131 und 121 sind auf den oberen und unteren Teilen der Einheit 100 entegengesetzt zueinander angeordnet. Die Schaltungen, welche auf den Schaltungsplatinen 121 und 131 vorgesehen sind, sind geeignet elektrisch miteinander über die vorher erwähnte Mehrzahl von Leiterstiften PI verbunden. Die Schaltungsplatinenkörper 121a und 121b, welche mit den IGBT-Elementen T1 bis T6 versehen sind, die der Erzeugung von großer Hitze unterworfen sind, sind aus Keramik wie Aluminiumoxid (Al2O3) oder Aluminiumnitrid (AlN) gefertigt, das Hitzebeständigkeit und elektrisches Isolationsvermögen besitzt, während die Grundoberflächen vollständig mit dünnen Kupferplatten CF bedeckt sind. Die Oberflächen dieser dünnen Kupferplatten CF sind auf eine obere Oberfläche der Kupferbasis 122 gelötet, um die Schaltungsplatinenkörper 121a und 121b auf der Kupferbasis 122 zu befestigen. Kupferverbindungsmuster so wie die Verbindungsmuster P(N), P(W) und ähnliche sind auf der oberen Oberfläche der Schaltungsplatine 121 gebildet, während die Schaltungselemente wie die IGBT-Elemente T3, T6 und ähnliches auf die oberen Oberflächen davon gelötet sind. Die Verbindungsmuster und die dünnen Kupferplatten CF sind metallisch an die Schaltungsplatinenkörper 121a und 121b gebondet. Diese Substrate, welche durch Metallisierungsbonden gebildet sind, werden DBC-Substrate genannt. In den DBC-Substraten betragen die Dicken der isolierenden Schaltungsplatinenkörper 121a und 121b, der dünnen Kupferplatten CF und der Verbindungsmuster beispielsweise 0,635 mm; 0,2 mm bzw. 0,3 mm.
  • Die Kupferbasis 122, welche im wesentlichen vollständig die Bodenoberfläche der Einheit 100 einnimmt, ist weitgehend angepaßt, Hitze abzustrahlen. Die Einheit 100 ist nämlich derart angebracht, daß sich die Kupferbasis 122 in Kontakt mit einer extern vorgesehenen Wärmeableitungsvorrichtung (heat slinger, auch als Hitzeschleuder bezeichnet) oder ähnlichem befindet zum Abführen eines Hitzeverlustes, welcher in der Hauptschaltung 120 hervorgerufen wird, an einen externen Hitzeabstrahlungsmechanismus wie die Hitzeschleuder, wodurch verhindert wird, daß die Temperatur der Hauptschaltung 120 und der Steuerschaltung 130 übermäßig ansteigt.
  • Der Körper der Abdeckung 102 ist aus einem elektrischen Isolator wie synthetischem Harz gebildet, und eine Kupferplatte 105 ist im wesentlichen vollständig an der unteren Oberfläche davon befestigt. Ein innerer Raum 109, welcher durch die Kupferbasis 122, das Gehäuse 101 und die Abdeckung 102 gebildet wird, ist mit Siliziumharz und Epoxydharz zum Schutz der Schaltungselemente aufgefüllt. Insbesondere sind die Teile, welche sich nahe den DBC-Substraten und den s-förmig gebogenen Teilen so wie den Leistungszufuhranschlüssen PS(P) und PS(N) und den Leiterstiften PI befinden, mit Siliziumharz aufgefüllt, während andere Teile des inneren Raums mit Epoxydharz aufgefüllt sind.
  • Probleme, die bei der konventionellen Einheit auftreten
  • In dem konventionellen Halbleiterleistungsmodul sind die DBC-Substrate, die mit den Schaltungselementen versehen sind, die mit der Erzeugung von Hitze in Verbindung stehen, wie die IGBT-Elemente T1 bis T6, an die Kupferbasis 122 gelötet, wie oben beschrieben ist. Die thermischen Expansionskoeffizienten von Aluminiumoxid und Aluminiumnitrid betragen 7,3 μm pro Grad bzw. 4,7 μm pro Grad, während der von der Kupferbasis 122 16,6 μm pro Grad beträgt. Der Isolationssubstratkörper, welcher bezüglich der thermischen Expansion der DBC-Substrate vorherrscht, und die Kupferbasis 122 unterscheiden sich bezüglich ihrer thermischen Expansionskoeffizienten wesentlich voneinander. Diese Elemente sind bei einer Temperatur, die beim Verlöten untereinander auftritt, keiner thermischen Verzerrung unterworfen, d.h. bei der Schmelztemperatur des Lötmetalls. Wenn sich die Tempe ratur jedoch nach Abschluß des Lötens auf Raumtemperatur reduziert, werden die Elemente durch den sogenannten Bimetalleffekt thermisch verzerrt, welcher durch die oben erwähnte Differenz bezüglich der thermischen Expansionskoeffizienten hervorgerufen wird. Als Ergebnis wird eine Krümmungsdeformation in den DBC-Substraten und der Kupferbasis 122 bei Raumtemperatur hervorgerufen. Eine solche Krümmungsdeformation erhöht sich, wenn die Einheit 100 bei einer niedrigen Temperatur verwendet wird, während sie sich verringert, wenn die Einheit 100 bei einer hohen Temperatur verwendet wird. Darüber hinaus verändern sich im allgemeinen die Aufheizwerte der IGBT-Elemente T1 bis T6 usw. infolge der Verwendung der Einheit 100, wobei sich die Temperatur als Antwort darauf ebenso verändert, um die Beträge der Krümmungsdeformation zu variieren. Die Verschiebung bei jedem Teil der DBC-Substrate und der Kupferbasis 122, welche durch die Beträge der Krümmungsdeformation hervorgerufen wird, erreicht das Maximum bei etwa 300 μm.
  • Die DBC-Substrate können infolge der Krümmungsdeformation durch den internen Druck, welcher eine Bruchstärke überschreitet, gebrochen werden. Des weiteren können die DBC-Substrate einen Ermüdungsbruch infolge wiederholten Drucks hervorrufen, welcher im Inneren durch wiederholte Temperaturänderung verursacht wird. Somit können die DBC-Substrate durch den Bimetalleffekt in der konventionellen Einheit gebrochen werden.
  • Darüber hinaus können die Halbleiterelemente IC1 bis IC7, welche die Steuerschaltung 130 bilden, nicht auf stark verschobenen DBC-Substraten oder den Substraten, welche auf der Kupferbasis 122 befestigt sind, angeordnet werden, da diesbezüglich eine hohe Betriebszuverlässigkeit erfordert wird. Wie in 16 gezeigt, ist das Schaltungssubstrat 131, welches mit den Halbleiterelementen IC1 bis IC7 usw. versehen ist, räumlich von der Schaltungsplatine 121 getrennt, welche auf die Kupferbasis 122 gelötet ist, so daß diese Substrate sich aus diesem Grund in einer "Doppeldeck"-Struktur befinden. Somit besitzt die konventionelle Einheit eine unvorteilhaft komplizierte Struktur, wodurch hohe Herstellungskosten hervorgerufen werden.
  • Darüber hinaus besitzen die Leiterstifte PI und die Anschlüsse so wie die Leistungszufuhranschlüsse PS(P) und PS(N), welche an die Hauptschaltung 120 angeschlossen sind, s-förmig gebogene Strukturen, um geeignet für die folgende Verschiebung der Schaltungsplatine 121 zu sein. Solche s-förmig gebogenen Strukturen dürfen nicht bezüglich einer Deformation durch den Füllstoff gehindert werden, welcher sich damit in Kontakt befindet. Es ist somit nötig, den Rand der s-förmig gebogenen Strukturen mit dem weichen Siliziumharz zu schützen, das Druck absorbieren kann, wie oben beschrieben ist. Dies beinhaltet jedoch ebenso die Probleme der komplizierten Struktur und der hohen Herstellungskosten bezüglich der Einheit.
  • In den letzten Jahren sind die IGBT-Elemente T1 bis T6 zunehmend verbessert worden, und es sind Elemente entwickelt worden, welche für einen Betrieb bei einer hohen Frequenz von 50 kHz geeignet sind. Bei der konventionellen Einheit werden jedoch Hochgeschwindigkeitsschaltoperationen der IGBT-Elemente T1 bis T6 durch hohe Reaktanzen der Anschlüsse verhindert, welche s-förmig gebogene Strukturen besitzen, die mit der Hauptschaltung 120 verbunden sind.
  • Des weiteren ist es bei der konventionellen Einheit nötig, den Abstand zwischen den Schaltungsplatinen 121 und 131 infolge der s-förmig gebogenen Strukturen über einen bestimmten Grad hinaus zu erhöhen, und daher muß die Höhe der Einheit unvermeidlich einen bestimmten Betrag überschreiten. Mit anderen Worten, die konventionelle Einheit verhindert die Implementierung der Miniaturisierung, welche eine starke Anforderung des Marktes darstellt.
  • Aus der JP 05136333 A ist ein Halbleiterleistungsmodul mit einem nach oben und unten offenen Gehäuse zur Aufnahme eines Halbleiterelements zum Leistungsumschalten bekannt, welches wiederholt einen Strom ab- und anschaltet, der als Antwort auf eine Last zuzuführen ist, mit einem Bodenteil für das Gehäuse, welches ein Substrat für Leistungshalbleiterchips aufweist, das integriert vorgesehen ist mit: einem Substrat für Leistungshalbleiterchips, welches ein hitzebeständiges Isoliermaterial beinhaltet, einer thermisch und elektrisch leitenden Leiterstruktur, welche auf der oberen Oberfläche des Substrats angeordnet ist, um mit dem Halbleiterelement zum Leistungsumschalten verbunden zu sein, und einer thermisch leitenden Platte, welche auf der unteren Oberfläche des Substrats angeordnet ist, wobei die untere Seite der Platte die Außenseite des Gehäusebodens darstellt.
  • Aus der JP 06077350 A sowie aus der JP 03025962A ist die Möglichkeit bekannt, für die Leiterstruktur auf der Ober- und Unterseite des Isolationsmaterials dasselbe Material zu verwenden.
    •
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein kompaktes Halbleitermodul mit gutem Wärmeableitungsvermögen bereitzustellen bzw. herzustellen.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 21.
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung weist ein Halbleiterleistungsmodul ein nach oben und unten offenes Gehäuse (hier auch als schachtelförmige Umhüllung oder Hülle bezeichnet) auf, welche ein leistungschaltendes Halbleiterelement aufgenommen hat, welches wiederholt einen Strom aus- und einschaltet, der als Antwort auf ein Steuersignal einer Last zugeführt werden soll, und ein Bodenteil der Hülle weist ein Substrat für Leistungshalbleiterchips (auch als Leistungssubstrat bezeichnet) auf, welches integriert mit einem Substrat (auch als Leistungs substratkörper bezeichnet) versehen ist, das ein hitzebeständiges Isolierungsmaterial beinhaltet, eine thermisch und elektrisch leitende Leiterstruktur (auch als Verbindungsmuster oder Leitungsverbindungsmuster bezeichnet), welche auf eine obere Oberfläche (auch als obere Hauptoberfläche bezeichnet) des Leistungssubstratkörpers gebondet bzw. darauf angeordnet ist, um mit dem Halbleiterelement zum Leistungumschalten verbunden zu sein, und eine thermisch leitende Platte, welche auf eine untere Oberfläche (auch als untere Hauptoberfläche bezeichnet) des Leistungssubstratkörpers gebondet ist bzw. darauf angeordnet ist, während die Platte ein Material besitzt, welches identisch demjenigen des Leistungsverbindungsmusters ist, welches auf einer unteren Oberfläche der Hülle bloßgelegt ist.
  • Vorzugsweise weist die Hülle ein bodenloses Gehäuse auf, welches auf den Bodenteil durch ein Klebemittel zum Bedecken eines oberen Raums des Bodenteils gebondet ist.
  • Vorzugsweise besteht das hitzebeständige Isolierungsmaterial aus Keramik, weist das Leistungsverbindungsmuster Kupfermaterial auf und ist auf der oberen Hauptoberfläche des Leistungssubstratkörpers durch Metallisierungsbonden angeordnet, und weist die Platte Kupfermaterial auf und ist auf der unteren Oberfläche des Leistungssubstratkörpers durch Metallisierungsbonden angeordnet.
  • Vorzugsweise weist das Bodenteil der Hülle ein Substrat für Steuerchips (auch als Steuersubstrat bezeichnet) auf, welches eine Grundschicht (auch als Steuersubstratkörper bezeichnet) besitzt, die einen Isolator aufweist, aus einer elektrisch leitenden Leiterstruktur (auch als Steuerverbindungsmuster bezeichnet), welche auf einer oberen Hauptoberfläche des Steuersubstratkörpers angeordnet ist und mit einem Steuerschaltungselement zum Erzeugen des Steuersignals und Zuführen desselben dem Halbleiterelement zum Leistungsumschalten verbunden ist, und aus einer druckfesten Platte (auch als plattenförmiges Druckteil bezeichnet), welche eine Festigkeit besitzt, wodurch eine Vielschichtstruktur mit dem Steuersubstratkörper gebildet wird, während das Steuersubstrat um das Leistungssubstrat angeordnet ist und sich im Eingriff mit einem Randteil des Leistungssubstrats befindet.
  • Vorzugsweise weist das Bodenteil der Hülle des weiteren eine Abstandsplatte (auch als plattenförmige Trenneinrichtung bezeichnet) auf, welche einen inneren Rand (auch als innerer Umfangsrand bezeichnet) besitzt, der um das Leistungssubstrat herum vorgesehen ist, um mit einem äußeren Rand (auch als äußerer Umfangsrand bezeichnet) des Leistungssubstrats in Kontakt zu sein, wobei sich die plattenförmige Trenneinrichtung in Kontakt mit einer unteren Hauptoberfläche des Steuersubstrats befindet.
  • Das Verhältnis der Dicke des Leistungsverbindungsmusters zu derjenigen der Platte ist vorzugsweise derart bestimmt, daß das Leistungssubstrat auf eine Temperaturveränderung folgend sich nicht verzieht.
  • Die Trenneinrichtung besitzt vorzugsweise Elastizität, und eine untere Oberfläche der Trenneinrichtung schließt bündig mit derjenigen der Platte ab.
  • Die Trenneinrichtung besitzt vorzugsweise Elastizität, und die untere Hauptoberfläche der Trenneinrichtung springt nach unten über diejenige der Platte hinaus.
  • Eine untere Hauptoberfläche der Platte springt vorzugsweise nach unten über diejenige der Trenneinrichtung hinaus.
  • Das Leistungssubstrat weist des weiteren vorzugsweise ein Kontaktteil auf, welches auf einem oberen Rand der oberen Hauptoberfläche des Leistungssubstratkörpers angeordnet ist, um mit dem Steuersubstrat in Kontakt zu sein, wobei das Kontaktteil im wesentlichen aus einem Metall besteht.
  • Das Druckteil umfaßt vorzugsweise eine Metallplatte.
  • Das Steuersubstrat ist vorzugsweise mit einer Öffnungsdurchführung durch ein Zentralteil der Hauptoberfläche versehen, und das Leistungssubstrat ist in der Öffnung angebracht.
  • Eine obere Hauptoberfläche des Leistungssubstrats ist vorzugsweise in der Öffnung angebracht, welche sich nach unten über das Steuersubstrat hinaus erstreckt, und vorummantelndes Harz ist in der Öffnung zum Bedecken des Leistungsschaltelements vorgesehen.
  • Der innere Umfangsrand der Trenneinrichtung befindet sich vorzugsweise in Kontakt mit dem äußeren Umfangsrand des Leistungssubstrats durch ein flexibles Klebemittel.
  • Eine obere Hauptoberfläche der Trenneinrichtung befindet sich vorzugsweise in Kontakt mit der unteren Hauptoberfläche des Steuersubstrats, und die Trenneinrichtung und das Steuersubstrat sind aneinander befestigt.
  • Die Trenneinrichtung und das Steuersubstrat sind vorzugsweise aneinander durch ein Klebemittel befestigt.
  • Die Trenneinrichtung und das Steuersubstrat sind vorzugsweise aneinander mittels einer Schraube befestigt.
  • Das Halbleiterleistungsmodul weist des weiteren vorzugsweise eine thermisch leitende hitzeleitende Platte eines Plattentyps auf, welche vorgesehen ist, um in Kontakt mit einem unteren Teil des Bodenteils der Hülle zu sein, und die hitzeleitende Platte besitzt eine obere Hauptoberfläche, welche entlang einer unteren Hauptoberfläche der Platte verschiebbar ist.
  • Die hitzeleitende Platte ist vorzugsweise an der Trenneinrichtung befestigt.
  • Die obere Hauptoberfläche der hitzeleitenden Platte ist auf der unteren Hauptoberfläche der Platte mittels eines flexiblen Klebemittels angebracht.
  • Die vorliegende Erfindung ist ebenso auf ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterleistungsmoduls gerichtet. Entsprechend der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren des Herstellens eines Halbleiterleistungsmoduls (a) einen Schritt des Erlangens eines Substratstrukturkörpers auf, welcher ein Leistungssubstrat aufweist, das mit einem elektrisch leitenden Leistungsverbindungsmuster versehen ist, welches auf einer oberen Hauptoberfläche eines Leistungsubstratkörpers angeordnet ist, der ein hitzebeständiges Isolierungsmaterial und eine thermisch leitende Platte besitzt, und ein Material besitzt, welches im wesentlichen identisch demjenigen des Leistungsverbindungsmusters ist, und auf einer unteren Hauptoberfläche des Leistungssubstratkörpers vorgesehen ist, (b) einen Schritt des Verbindens eines Halbleiterelements zum Leistungsumschalten mit dem Leistungsverbindungsmuster und (c) einen Schritt des Koppelns eines bodenlosen Gehäuses an den Substratstrukturkörper, wodurch eine Hülle gebildet wird, deren Leistungssubstrat ein Teil des Bodenteils ist und das Halbleiterelement zum Leistungsumschalten in seinem Inneren aufnimmt, und wobei der Schritt (c) einen Schritt (c-1) zum Koppeln des Gehäuses an das Leistungssubstrat aufweist, damit eine untere Hauptoberfläche der Platte auf dem Bodenteil der Hülle bloßgelegt ist.
  • Der Schritt (c-1) weist vorzugsweise einen Schritt des Bondens des Substratstrukturkörpers mit dem Gehäuse durch ein Klebemittel auf.
  • Das Verfahren des Herstellens eines Halbleiterleistungsmoduls weist vorzugsweise des weiteren (d) einen Schritt auf des Bildens eines Steuersubstrats durch Anordnen eines elektrisch leitenden Steuerverbindungsmusters auf einer oberen Hauptoberfläche eines Steuersubstratkörpers, welcher im wesentlichen aus einem Isolator besteht, und Aufschichten eines Druckteils eines Plattentyps, welches eine Festigkeit besitzt, auf einer unteren Hauptoberfläche des Steuersubstratkörpers, und (e) einen Schritt des Verbindens eines Steuerschaltungselements mit dem Steuerverbindungsmuster, wobei der Schritt (c) einen Schritt (c-2) des In-Eingriff-bringens des Steuersubstrats mit einem Rand des Leistungssubstrats aufweist, während das erstere um das letztere herum angeordnet ist.
  • Das Verfahrens des Herstellens eines Halbleiterleistungsmoduls weist des weiteren vorzugsweise (f) einen Schritt des Ausbildens einer Trenneinrichtung eines Plattentyps auf, welche einen inneren Umfangsrand besitzt, wobei der Schritt (c) des weiteren (c-3) einen Schritt des Anordnens der Trenneinrichtung um das Leistungssubstrat herum aufweist, so daß sich der innere Umfangsrand in Kontakt mit dem äußeren Umfangsrand des Leistungssubstrats befindet.
  • Vorzugsweise besitzt die Trenneinrichtung Elastizität, und der Schritt (c-3) weist (c-3-1) einen Schritt des Anordnens der Trenneinrichtung auf, so daß eine untere Hauptoberfläche der Trenneinrichtung im wesentlichen bündig mit derjenigen der Platte abschließt.
  • Der Schritt (c-3) weist vorzugsweise (c-3-2) einen Schritt des Anordnens der Trenneinrichtung auf, so daß eine untere Hauptoberfläche der Trenneinrichtung nach unten über diejenige der Platte hinaus angebracht ist.
  • Der Schritt (c-3) weist vorzugsweise (c-3-3) einen Schritt des In-Kontakt-bringens des inneren Umfangsrands der Trenneinrichtung mit dem äußeren Umfangsrand des Leistungssubstrats durch ein flexibles Klebemittel auf.
  • Der Schritt (c-3) weist vorzugsweise (c-3-4) einen Schritt des In-Kontakt-bringens einer unteren Hauptoberfläche der Trenneinrichtung mit dem Steuersubstrat auf, während die Trenneinrichtung und das Steuersubstrat aneinander befestigt sind.
  • Der Schritt (c-3-4) weist vorzugsweise einen Schritt des Befestigens der Trenneinrichtung und des Steuersubstrats aneinander durch Einfügen eines Klebemittels dazwischen auf.
  • Der Schritt (c-3-4) weist vorzugsweise einen Schritt des Befestigens der Trenneinrichtung und des Steuersubstrats aneinander durch eine Schraube auf.
  • Das Verfahren des Herstellens eines Halbleiterleistungsmoduls weist des weiteren vorzugsweise (g) einen Schritt des Anordnens einer thermisch leitenden hitzeleitenden Platte eines Plattentyps auf, so daß deren obere Hauptoberfläche sich verschiebbar in Kontakt mit einer unteren Hauptoberfläche der Platte befindet.
  • Der Schritt (g) weist vorzugsweise (g-1) einen Schritt des Anordnens der hitzeleitenden Platte auf, so daß sich deren obere Hauptoberfläche verschiebbar in Kontakt mit der unteren Hauptoberfläche der Platte durch Befestigen derselben an der Trenneinrichtung befindet.
  • Der Schritt (g) weist vorzugsweise (g-2) einen Schritt des Befestigens der oberen Hauptoberfläche der hitzeleitenden Platte an der unteren Hauptoberfläche der Platte durch ein flexibles Klebemittel auf.
  • Entsprechend dem erfindungsgemäßen Halbleiterleistungsmodul ist die thermisch leitende Platte, welche auf dem Leistungssubstrat vorgesehen ist, auf der äußeren Oberfläche der Hülle der Einheit bloßgelegt. Es ist daher möglich, die Hitze, welche in der Schaltung erzeugt wird, nach außen abzuführen, ohne eine Kupferbasisplatte durch Anbringen der Einheit derart vorzusehen, daß die Platte sich direkt in Kontakt mit einer externen Hitzeschleuder oder ähnlichem befindet. Es wird kein Bimetalleffekt hervorgerufen, da keine Kupferplatte benötigt wird. Es ist somit möglich, eine Hochgeschwindigkeits-Miniatureinheit zu implementieren, welche unter niedrigen Kosten bei einer einfachen Struktur ohne Bruch eines Leistungssubstrats hergestellt werden kann.
  • In dem Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung besteht das hitzebeständige Isolierungsmaterial für den Leistungssubstratkörper aus Keramik, während das Leistungsverbindungsmuster und die Platte durch Metallisierungsbonden angeordnet werden, wodurch Hitzeverlust, welcher in dem Halbleiterelement zum Leistungsumschalten und dem Leistungsverbindungsmuster hervorgerufen wird, wirksam auf die Platte übertragen wird.
  • In dem Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Steuersubstrat, welches zum Erzeugen des Steuersignals und Übertragen desselben an das Halbleiterelement zum Leistungsumschalten mit dem Steuerschaltungselement versehen ist, um das Leistungssubstrat herum angeordnet. Es ist daher möglich, eine Miniatureinheit zu implementieren, welche weiter bezüglich der Dicke reduziert ist. Darüber hinaus besitzt das Steuersubstrat das Druckteil und befindet sich im Eingriff mit dem Rand des Leistungssubstrats, wodurch die Platte, welche auf der äußeren Oberfläche der Hülle bloßgelegt ist, in Druckkontakt mit einer externen Hitzeschleuder oder ähnlichem bei einem hinreichenden Druck gebracht werden kann.
  • Das Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt die Trenneinrichtung, welche sich in Kontakt mit dem Rand des Leistungssubstrats befindet, wodurch das Leistungssubstrat an einer vorgeschriebenen Position angeordnet ist, welche durch die Trenneinrichtung bestimmt wird.
  • In dem Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Verhältnis der Dicke des Leistungsverbindungsmusters zu der Dicke der Platte eingestellt, wodurch das Leistungssubstrat seiner Temperaturveränderung folgend sich nicht verzieht. So wird ein Bruch des Leistungssubstrats verhindert, während ein Teil, welcher das Leistungsverbindungsmuster mit dem Halbleiterelement zum Leistungsumschalten verbindet, vor der durch einen Hitzezyklus hervorgerufenen Verringerung der Lebensdauer bewahrt wird.
  • In dem Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt die Trenneinrichtung Elastizität, und die Oberfläche der Trenneinrichtung schließt im wesentlichen bündig mit der Oberfläche der Platte ab, welche auf dem Leistungssubstrat vorgesehen ist, wodurch ermöglicht wird, die Platte wirksam in Druckkontakt mit einer externen Hitzeschleuder oder ähnlichem bei einem hinreichenden Druck zu bringen. Da die Trenneinrichtung Elastizität besitzt, wird des weiteren keine hohe Genauigkeit bezüglich der Dimensionen des Leistungssubstrats usw., welches sich in Kontakt damit befindet, erfordert.
  • In dem Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt die Trenneinrichtung Elastizität, und ihre Oberfläche tritt nach außen über die Oberfläche der Platte hervor, welche auf dem Leistungssubstrat vorgesehen ist, wodurch die Trenneinrichtung als Dichtung (packing) wirkt, wenn die Einheit auf einer externen Hitzeschleuder oder ähnlichem angebracht wird. Somit wird das Halbleiterelement zum Leistungsumschalten vor der äußeren Luft geschützt. Folglich wird beim Halbleiterelement eine durch Feuchtigkeit hervorgerufene Verschlechterung unterdrückt, welche in der äußeren Luft oder ähnlichem vorhanden ist. Da die Trenneinrichtung Elastizität besitzt, wird des weiteren bezüglich der Dimensionen des Leistungssubstrats usw., welches sich in Kontakt damit befindet, keine hohe Genauigkeit erfordert.
  • In dem Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Oberfläche der Platte, welche auf dem Leistungssubstrat vorgesehen ist, nach außen über die Oberfläche der Trenneinrichtung hinaus angebracht, wodurch es möglich ist, die Platte wirksam in Druckkontakt mit einer externen Hitzeschleuder oder ähnlichem bei einem hinreichenden Druck zu bringen.
  • In dem Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung befindet sich das Leistungssubstrat in Kontakt mit dem Steuersubstrat in dem Kontaktteil, wodurch das Kontaktteil als ein dämpfendes bzw. abfederndes Material wirkt, so daß es möglich ist, einen Bruch des Leistungssubstratkörpers hervorgerufen durch einen Eingriff mit dem Steuersubstrat zu verhindern. Darüber hinaus wird die Stärke des Leistungssubstratkörpers verbessert.
  • In dem Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Druckteil eine Metallplatte auf, wodurch es ermöglicht wird, die Platte, welche auf der äußeren Oberfläche der Hülle bloßgelegt ist, in Druckkontakt mit einer externen Hitzeschleuder oder ähnlichem bei einem weiteren hinreichenden Druck zu bringen. Darüber hinaus schirmt die Metallplatte vor elektromagnetischem Wellenrauschen ab, welches auf den Betrieb des Steuerschaltungselements folgend erzeugt wird, wodurch ein Austreten des Rauschens aus der Einheit heraus verhindert wird.
  • In dem Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt das Steuersubstrat eine Öffnung, so daß das Leistungssubstrat in der Öffnung angebracht wird, wodurch das Grundoberflächenteil der Hülle bezüglich der Größe weiter reduziert wird, um die Einheit weiter zu miniaturisieren.
  • Das Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung weist das vorumhüllende Harz zum Abdecken des Leistungsschaltselements auf, wodurch das Schaltelement zuverlässig vor Feuchtigkeit geschützt wird. Somit wird die Aushaltespannung des Schaltelements über eine lange Zeit aufrechterhalten. Des weiteren wird ein Schritt zwischen den Hauptoberflächen des Leistungssubstrats und des Steuersubstrats definiert, so daß das Schaltelement, welches mit dem vorumhüllenden Harz bedeckt werden soll, auf einer zurückgezogenen Oberfläche dieses Schritts angeordnet ist. In einem Prozess des Abdeckens des Schaltelementes mit vorumhüllenden Harz verhindert daher dieser Schritt das Zerstreuen des vorumhüllenden Harzes, wodurch das vorumhüllende Harz nicht in einen unnötigen Bereich hinein zerstreut wird. Folglich werden die Schritte des Herstellens des Halbleiterleistungsmoduls vereinfacht, und es gibt keine Möglichkeit des übermäßigen Verbrauchs des vorumhüllenden Harzes.
  • In dem Halbleitermodul gemäß der vorliegenden Erfindung befinden sich das Leistungssubstrat und die Trenneinrichtung durch das flexible Klebemittel in Kontakt miteinander, wodurch eine durch die Differenz der thermischen Expansi onskoeffizienten zwischen dem Leistungssubstrat und der Trenneinrichtung hervorgerufene Deformation des Leistungssubstrats verhindert wird.
  • In dem Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung befinden sich die Hauptoberflächen des Steuersubstrats, welches den Bodenoberflächenteil der Hülle bildet, und die Trenneinrichtung in Kontakt miteinander bzw. sind aneinander befestigt. Somit kann das Bodenoberflächenteil bezüglich der Dicke reduziert werden, während ein Abfallen bzw. Absenken (droppage) der Trenneinrichtung verhindert wird.
  • In dem Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung befindet sich die thermisch leitende Hitzeleitungsplatte verschiebbar in Kontakt mit der Platte des Leistungssubtrats. Somit zerstreut sich der Hitzeverlust, welcher in der Schaltung erzeugt wird, gegen eine externe Hitzeschleuder durch die Hitzeleitungsplatte, wodurch der Hitzeverlust sich wirksam zerstreut, ebenso wenn die Hitzeschleuder untergeordnet bezüglich der Oberflächenglätte ist.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren des Herstellens eines Halbleiterleistungsmoduls ist es möglich, effektiv das Halbleiterleistungsmodul entsprechend der vorliegenden Erfindung herzustellen.
  • Es ist bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, Hitze, welche in der Schaltung erzeugt wird, nach außen ohne Vorsehen einer Kupferbasisplatte durch Anbringen der Einheit derart abzuführen, daß die Platte, welche auf dem Leistungssubstrat vorgesehen ist, sich direkt in Kontakt mit einer externen Hitzeschleuder oder ähnlichem befindet, wodurch kein Bimetalleffekt hervorgerufen wird. Somit wird bewirkt, daß bei der erfindungsgemäßen Einheit das Leistungssubstrat nicht gebrochen wird. Ein Hochgeschwindigkeitsbetrieb der Einheit wird ermöglicht, da infolge des Nichtvorhandenseins eines Bimetalleffekts keine s-förmig gebogene Struktur benötigt wird, während die Einheit bezüglich ihrer Struktur vereinfacht werden kann und die Herstellungskosten reduziert werden können, da keine Füllung mit Siliziumgel erfordert wird. Darüber hinaus kann die Einheit bezüglich ihrer Dicke reduziert werden und infolge der Abwesenheit einer s-förmig gebogenen Struktur miniaturisiert werden. Des weiteren schließen das Leistungssubstrat und das Steuersubstrat im wesentlichen zueinander bündig ab, wodurch die Einheit bezüglich ihrer Dicke reduziert werden kann und ebenso dadurch miniaturisiert werden kann.
  • In dem Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung wird das hitzebeständige Isolierungssmaterial für den Leistungssubstratkörper aus Keramik gebildet, während das Leistungsverbindungsmuster und die Platte durch Metallisierungsbonden angeordnet werden, wodurch der Hitzeverlust, welcher in dem Halbleiterelement zum Leistungsumschaltung und dem Leistungsverbindungsmuster hervorgerufen wird, wirksam auf die Platte übertragen wird. Des weiteren ist die Haftstärke zwischem dem Leistungsverbindungsmuster, der Platte und dem Leistungssubstratkörper so groß, daß eine Verschlechterung durch Trennung oder ähnliches kaum hervorgerufen werden kann und die Produktlebensdauer verbessert wird.
  • In dem Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Steuersubstrat, welches mit dem Steuerschaltungselement zum Erzeugen des Steuersignal und Übertragen desselben an das Halbleiterelement zum Leistungsschalten versehen ist, um das Leistungssubstrat herum angeordnet. Es ist daher möglich, eine Miniatureinheit zu implementieren, welche bezüglich der Dicke weiter reduziert ist. Des weiteren besitzt das Steuersubstrat das Druckteil und befindet sich im Eingriff mit dem Rand des Leistungs substrats, wodurch die Platte, welche auf der äußeren Oberfläche der Hülle bloßgelegt ist, in Kontakt mit einer externen Hitzeschleuder oder ähnlichem bei einem hinreichenden Druck gebracht werden kann.
  • In dem Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt das Bodenoberflächenteil der Hülle die Trenneinrichtung, welche sich in Kontakt mit dem Rand des Leistungssubstrats befindet, wodurch das Leistungssubstrat an einer vorgeschriebenen Position angebracht ist, welche durch die Trenneinrichtung bestimmt ist.
  • In dem Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Verhältnis der Dicke des Leitungsverbindungsmuster zu der Dicke der Platte eingestellt, wodurch das Leistungssubstrat folgend seiner Temperaturänderung sich nicht verzieht. Somit wird ein Bruch des Leistungssubstrats verhindert, während ein Teil, welches das Leistungsverbindungsmuster mit dem Halbleiterelement zum Leistungsumschalten verbindet, vor einer Verringerung der Lebensdauer bewahrt wird, welche durch einen Hitzezyklus hervorgerufen wird.
  • In dem Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt die Trenneinrichtung Elastizität, und die Oberfläche der Trenneinrichtung schließt im wesentlichen bündig mit der Oberfläche der Platte ab, welche auf dem Leistungssubstrat vorgesehen ist, wodurch ermöglicht wird, daß die Platte mit einer externen Hitzeschleuder oder ähnlichem bei einem hinreichenden Druck wirksam in Kontakt gebracht wird. Da die Trenneinrichtung Elastizität besitzt, wird des weiteren für die Dimensionen des Leistungssubstrats usw., welches sich damit in Kontakt befindet, keine hohe Genauigkeit erfordert.
  • In dem Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt die Trenneinrichtung Elastizität, und ih re Oberfläche reicht bis über die Oberfläche der Platte hinaus, welche auf dem Leistungssubstrat vorgesehen ist, wodurch die Trenneinrichtung als Dichtung wirkt, wenn die Einheit auf einer externen Hitzeschleuder oder ähnlichem angebracht wird. Somit wird das Halbleiterelement zur Leistungsumschaltung vor der äußeren Luft geschützt, wodurch eine Verschlechterung des Halbleiterelements hervorgerufen durch in der äußeren Luft oder ähnlichem erhaltener Feuchtigkeit unterdrückt wird. Da die Trenneinrichtung Elastizität besitzt, wird bezüglich der Dimensionen des Leistungssubstrats usw., welches sich in Kontakt damit befindet, keine hohe Genauigkeit erfordert.
  • In dem Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Oberfläche der Platte, welche auf dem Leistungssubstrat vorgesehen ist, nach außen über die Oberfläche der Trenneinrichtung angebracht, wodurch ermöglicht wird, daß die Platte wirksam in Druckkontakt mit einer externen Hitzeschleuder oder ähnlichem bei hinreichendem Druck gebracht wird.
  • In dem Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung befindet sich das Leistungssubstrat in Kontakt mit dem Steuersubstrat in dem Kontaktteil, wodurch das Kontaktteil als abfederndes bzw. dämpfendes Material wirkt, so daß es möglich wird, einen durch den Eingriff mit dem Steuersubstrat hervorgerufenen Bruch des Leistungssubstratkörpers zu verhindern. Des weiteren wird die Stärke des Leistungssubstratkörpers verbessert.
  • In dem Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Druckteil die Metallplatte auf, wodurch ermöglicht wird, die Platte, welche auf der äußeren Oberfläche der Hülle bloßgelegt ist, in Druckkontakt mit einer externen Hitzeschleuder oder ähnlichem bei einem weiteren hinreichenden Druck zu bringen. Des weiteren schirmt die Metallplatte vor elektromagnetischem Wellenrauschen ab, welches auf einen Betrieb des Steuerschaltungselementes folgend erzeugt wird, wodurch ein Ausströmen des Rauschens auf das Äußere der Einheit verhindert wird.
  • In dem Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt das Steuersubstrat die Öffnung, so daß das Leistungssubstrat in der Öffnung angebracht wird, wodurch das Bodenoberflächenteil der Hülle weiter bezüglich der Größe reduziert wird, um die Einheit weiter zu miniaturisieren.
  • Das Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung weist das vorumhüllende Harz auf, welches das Leistungsschaltelement bedeckt, wodurch das Schaltelement zuverlässig vor Feuchtigkeit geschützt wird. Somit wird die Aushaltespannung der Schaltelemente über eine lange Zeit aufrechterhalten. Des weiteren wird eine Stufe zwischen den Hauptoberflächen des Leistungssubstrats und dem Steuersubstrat definiert, so daß das Schaltelement, welches mit den voreinhüllenden Harz bedeckt werden soll, auf einer zurückgenommenen Oberfläche dieser Stufe angeordnet wird. In einem Prozess des Bedeckens des Schaltelementes mit dem voreinhüllenden Harz verhindert diese Stufe, daß das voreinhüllende Harz ausläuft, wodurch die Schritte des Herstellens des Leistungsmoduls vereinfacht werden und das voreinhüllende Harz nicht übermäßig verbraucht wird.
  • In dem Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung befinden sich das Leistungssubstrat und die Trenneinrichtung über das flexible Klebemittel in Kontakt miteinander, wodurch eine Deformation des Leistungssubstrats verhindert wird, welche durch die Differenz der thermischen Expansionkoeffizienten zwischen dem Leistungssubstrat und der Trenneinrichtung hervorgerufen wird.
  • In dem Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung befinden sich die Hauptoberflächen des Steuersubstrats, welches den Bodenoberflächenteil der Hülle bildet, und die Trenneinrichtung in Kontakt miteinander bzw. sind aneinander befestigt. Somit kann der Bodenoberflächenteil bezüglich der Dicke reduziert werden, während ein Abfall bzw. Absenken der Trenneinrichtung verhindert wird.
  • In dem Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung befindet sich die thermisch leitende Hitzeleitungsplatte verschiebbar in Kontakt mit der Platte des Leistungssubstrats. Somit wird der Hitzeverlust, welcher in der Schaltung erzeugt wird, auf eine externe Hitzeschleuder durch die Hitzeleitungsplatte zerstreut, wodurch der Hitzeverlust wirksam zerstreut wird, auch wenn die Hitzeschleuder untergeordnet bezüglich ihrer Oberflächenglätte ist.
  • In Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren des Herstellens eines Halbleiterleistungsmoduls ist es möglich, leicht das Halbleiterleistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Halbleiterleistungsmodul einfacher Struktur zu erlangen, bei welchem kein Bruch eines Leistungssubstrats hervorgerufen wird, wobei das Halbleiterleistungsmodul unter geringen Kosten zum Implementieren eines Geschwindigkeitsanstiegs und zur Miniaturisierung hergestellt werden kann, und eine Verfahren zu erlangen, welches zum Herstellen dieser Einheit geeignet ist.
  • Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
  • Es zeigt:
  • 1 eine vordere Querschnittsansicht einer Einheit entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 2 ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches einen Schaltungsteil der Einheit entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt,
  • 3 eine perspektivische Ansicht, welche die Anordnung der Einheit entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt,
  • 4 eine Draufsicht, welche ein zusammengesetztes Substrat und darauf angeordnete Schaltungselemente in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt,
  • 5(a) und 5(b) strukturelle Diagramme, welche ein Leistungssubstrat in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen,
  • 6 eine perspektivische Explosionsansicht, welche das zusammengesetzte Substrat in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt,
  • 7 eine vordere Querschnittsansicht der Einheit entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 8 eine vordere Querschnittsansicht einer Einheit entprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 9 eine vordere Querschnittsansicht einer Einheit entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 10 eine vordere Querschnittsansicht einer Einheit entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 11 eine vordere Querschnittsansicht einer Einheit entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 12 ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches einen Schaltungsteil einer konventionellen Einheit darstellt,
  • 13 eine perspektivische Ansicht, welche die Ausbildung der konventionellen Einheit darstellt,
  • 14 eine Draufsicht, welche eine Hauptschaltung der konventionellen Einheit darstellt,
  • 15 eine Draufsicht, welche eine Steuerschaltung der konventionellen Einheit darstellt, und
  • 16 eine vordere Querschnittsansicht, welche die konventionelle Einheit darstellt.
  • Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen beschrieben.
  • In den dazugehörigen Figuren werden Teile, welche identisch zu denjenigen der konventionellen Einheit sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, um eine redundante Beschreibung auszulassen.
    •
  • Ausführungsform 1
  • Schaltungstruktur und Betrieb der Einheit
  • 2 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches einen prinzipiellen Teil einer Schaltung 210 eines Halbleiterleistungsmoduls 200 entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Schaltung 210 der Einheit 200 besitzt eine Hauptschaltung 220 zum Zuführen einer eingestellten Leistung einer Last und eine Steuerschaltung 230 zum Steuern des Betriebs der Hauptschaltung 220. Sechs IGBT-Elemente (Halbleiterelemente zur Leistungsumschaltung) T1 bis T6, mit welchen die Hauptschaltung 220 versehen ist, schalten wiederholt Ströme, welche einer Last zugeführt werden sollen, als Antwort auf Gate-Spannungssignale (Steuersignale) VG1 bis VG6 aus oder ein, welche von vier Halbleiterelementen (Steuerschaltungselementen) IC1 bis IC4 ausgegeben werden, mit welchen die Steuerschaltung 230 versehen ist. Drei IGBT-Elemente T3 bis T6, welche gemeinsame negative Spannungszufuhrpotentiale besitzen, werden mit den Gate-Spannungssignalen VG4 bis VG6 durch ein gemeinsames Halbleiterelement IC4 versorgt.
  • Die Hauptschaltung 220, welcher ein relativer großer Strom zugeführt wird, ist einem Schaltungsentwurf unterworfen, um widerstandsfähig gegenüber einem hohen Strom und auf den hohen Strom folgende Hitzeerzeugung zu sein, ähnlich wie die konventionelle Einheit. Andererseits wird der Steuerschaltung 230, welche angepaßt ist, um Spannungssignale zu verarbeiten, ein kleiner Strom zugeführt. Somit ist die Steuerschaltung 230 nicht dem Schaltungsentwurf unterworfen, einen hohen Strom zu bewältigen.
  • Ausbildung der Einheit
  • 3 zeigt eine perspektivische Ansicht, welche die Ausbildung der Einheit 200 darstellt. Die Einheit 200 weist ein Gehäuse 201 auf, welches aus einem Isolator wie synthetischem Harz gebildet ist. Anschlüsse 203 und 204 der Hauptschaltung 220 und der Steuerschaltung 230 sind nach außen an einer Hauptoberfläche eines Körperteils bloßgelegt. Bezüglich dieser Anschlüsse 203 und 204 sind die Anschlüsse, welche identisch den Anschlüssen des in 2 gezeigten Schaltungsdiagramm sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
  • Anordung der Schaltungselemente der Hauptschaltung
  • 4 zeigt eine Draufsicht, welche ein zusammengesetztes Substrat 205 darstellt, das ein Schachtelteil (Hülle) der Einheit 200 mit dem Gehäuse 201 bildet und die Schaltungselemente, welche darauf angeordnet sind. Das zusammengesetzte Substrat 205 besitzt ein Leistungssubstrat 221, welches die Hauptschaltung 220 entwickelt, und ein Steuersubstrat 231, welches die Steuerschaltung 230 entwickelt. Das Steuersubstrat 231 ist mit passiven Schaltungselementen EL versehen, darüber hinaus mit den Halbleiterelementen IC1 bis IC4. Die jeweiligen Schaltungselemente und die Anschlüsse sind durch Leitungsdrähte w miteinander verbunden.
  • Struktur des Leistungssubstrats
  • 5(a) und 5(b) zeigen Draufsichten auf das Leistungssubstrat 221 bzw. eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in 5(a). Das Leistungssubstrat 221 besitzt die Struktur eines DBC-Substrats (Direct Bonded Copper). Das Leistungssubstrat 221 weist nämlich einen Leistugssubstratkörper 222 eines Plattentyps auf, welcher aus Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid gebildet ist, die hervorragende Hitzewiderstandsfähigkeit, Hitzeleitfähigkeit und mechanische Festigkeit besitzen, und welcher auf dessen Oberfläche (erste Hauptoberfläche) mit den Mustern des flachen Plattentyps (Leistungsverbindungsmuster) 223 und 224, welche hauptsächlich aus Kupfer bestehen, vorgesehen ist. Oberflächen der Muster 223 und 224 sind beispielsweise mit Nickel oder ähnlichem überzogen. Diese Muster 223 und 224 sind metallisch an den Leistungssubstratkörper 222 gebondet.
  • Das Muster 223, welches ein Verbindungsmuster ist, das mit den IGBT-Elementen T1 bis T6, den Schaltungselementen D1 bis D6 und ähnlichem verbunden ist, besitzt fünf Teile einschließlich der Verbindungsmuster P(P), P(N), P(U), P(V) und P(W). Wie in 4 gezeigt, sind die Verbindungsmuster P(P) und P(N) mit den Leistungszufuhranschlüssen PS(P) bzw. PS(N) verbunden, um Quellenpotentiale zu übertragen. Die Verbindungsmuster P(U), P(V) und P(W) sind mit den Ausgangsanschlüssen OUT(U), OUT(V) bzw. OUT(W) verbunden, um Lastströme zu übertragen. Das Muster 224, welches hinsichtlich des Materials und der Dicke dem Muster 223 identisch ist, ist insbesondere entlang von Randteilen des Leistungssubstrats 221 angeordnet. Das Leistungssubstrat 221 befindet sich im Eingriff mit dem Steuersubstrat 231 auf der Hauptoberfläche des Musters 224, wie später beschrieben wird.
  • Ein Muster (Platte) eines flachen Plattentyps 225, welche identisch bezüglich des Materials den Mustern 223 und 224 ist, ist auf der gesamten rückseitigen Oberfläche (zweite Hauptoberfläche) des Leistungssubstrats 221 durch Metallisierungsbonden vorgesehen. Die Dicke des Leistungssubstratkörpers 222 wird unter Berücksichtigung einer mechanischen Festigkeit und dem Vermögen der Hitzeabstrahlung bestimmt, während die Dicke der Muster 223, 224 und 225 in Übereinstimmung mit dem Verhältnis einer Fläche, welche durch die Muster 223 und 224 bedeckt wird, zu der Gesamt fläche des Leistungssubstratkörpers 222 bestimmt wird, so daß das Leistungssubstrat 221 sich selbst nicht infolge seiner Temperaturveränderung verzieht.
  • Struktur des Steuersubstrats
  • 1 zeigt eine vordere Querschnittsansicht der Einheit 200. Das Steuersubstrat 231 besitzt die Struktur eines isolierenden Metallsubstrats. Das Steuersubstrat 231 besitzt nämlich eine Metallplatte (Druckteil) 232 aus Eisen oder Aluminium, und es ist eine Ummantelung (Isolierungsschicht) 233 aus Epoxydharz, welches ein Isolierungsmaterial ist, auf einer Hauptfläche der Metallplatte 232 vorgesehen. Des weiteren ist ein Steuersubstratkörper 235 aus Epoxydharz, welches mit Glasfiber (GFRP) verstärkt ist, der auf beiden Hauptoberflächen mit Verbindungsmustern (Steuerverbindungsmustern) 236 und 237 versehen ist, die hauptsächlich jeweils aus Kupfer bestehen, auf der Oberfläche der Hülle 233 mit einem Klebemittel 234 befestigt. Das Steuersubstrat 231 ist an seinem Mittelteil mit einer Öffnung versehen, welche einen inneren Rand besitzt, der etwas kleiner ist als der äußere Rand des Leistungssubstrats 221, welches um das Leistungssubstrat 221 herum im Eingriff mit dem Muster 224 angeordnet werden soll.
  • Struktur der Trenneinrichtung
  • Eine Trenneinrichtung eines Plattentyps 240, welche mit einer Öffnung versehen ist, die einen inneren Rand besitzt, welcher sich in Übereinstimmung mit dem äußeren Rand des Leistungssubstrats 221 befindet oder etwas größer ist, ist entlang dem Rand des Leistungssubstrats 221 vorgesehen. Die Trenneinrichtung 240 ist aus Harz sowie Epoxydharz gebildet, welches hervorragend bezüglich Hitzebeständigkeit ist, oder aus einem Metall. Hauptoberflächen der Trenneinrichtung 240 und des Steuersubstrats 231 befinden sich mitein ander in Kontakt und sind durch ein Klebemittel aneinander gebondet. Des weiteren sind ein innerer Umfangsrand der Trenneinrichtung 240 und ein äußerer Umfangsrand des Leistungssubstrats 221, welche sich miteinander in Kontakt befinden, beispielsweise durch ein flexibles Klebemittel 260 aus Silizium aneinander gebondet. Untere Oberflächen des Musters 225 und der Trenneinrichtung 240 schließen bündig aneinander ab.
  • Struktur der Hülle
  • Das Leistungssubstrat 221, das Steuersubstrat 231 und die Trenneinrichtung 240 bilden das zusammengesetzte Substrat 205. 6 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des zusammengesetzten Substrats 205, wobei typischerweise Positionsbeziehungen zwischen dem Leistungssubstrat 221, dem Steuersubstrat 231 und der Trenneinrichtung 240 erläutert werden.
  • Bezugnehmend auf 1 bildet das zusammengesetzte Substrat 205 eine Bodenoberfläche mit der Einheit 200 und strukturiert eine Hülle, welche die Schaltungselemente so wie die IGBT-Elemente T1 bis T6 und die Halbleiterelemente IC1 bis IC4 in ihrem Innenraum mit dem Gehäuse 201 aufnimmt, welche ein oberes Öffnungsende besitzt. Das Gehäuse 201 selbst ist bodenlos, und daher wird ein Bodenteil der Hülle durch das zusammengesetzte Substrat 205 gebildet. Dieses zusammengesetzte Substrat 205 ist an dem Gehäuse 201 mittels eines Klebemittels befestigt. Der Innenraum der Hülle ist mit einem Füllstoff 250 aus Epoxydharz aufgefüllt, um die Schaltungselemente zu schützen. Eine Abdeckung kann auf der oberen Oberfläche der Einheit 200 ähnlich wie die Abdeckung 102 in der konventionellen Einheit 100 vorgesehen werden.
  • Funktion der Einheit
  • In dieser Einheit 200 ist das Muster 225, welches auf der Bodenoberfläche des Leistungssubstrats 221 vorgesehen ist, auf einer äußeren Oberfläche der Hülle bloßgelegt. Es ist daher möglich, wirksam Hitze, welche in der Hauptschaltung 220 erzeugt wird, nach außen ohne Vorsehen einer Kupferbasisplatte durch derartiges Anbringen der Einheit 200 abzuführen, daß das Muster 225 sich direkt in Kontakt mit einer externen (nicht gezeigten) Hitzeschleuder befindet. Das Steuersubstrat 231 befindet sich im Eingriff mit dem Leistungssubstrat 221 des Musters 224 und weist die Metallplatte 232 auf, wodurch das Muster 225 des Leistungssubstrats 221 in Druckkontakt mit der Hitzeschleuder bei einem beträchtlichen Druck gebracht wird, wenn das Gehäuse 201 oder ähnliches an der Hitzeschleuder mit einer Schraube oder ähnlichem befestigt wird. Die Druckkraft auf die Hitzeschleuder wird nämlich wirksam von dem Gehäuse 201 auf das Leistungssubstrat 221 durch die Metallplatte 232 übertragen, welche Festigkeit besitzt und als Druckteil wirkt. Somit bildet das Muster 225 einen ausgezeichneten Hitzekontakt zu der Hitzeschleuder, wodurch die Hitze wirksam abgeführt wird.
  • Die Einheit 200 benötigt keine Kupferbasisplatte, wodurch auf die Temperaturveränderung folgend kein Bimetalleffekt hervorgerufen wird. Somit wird das Leistungssubstrat 221 nicht gebrochen. Des weiteren benötigt die Einheit 200 keine s-förmig gebogenen Strukturen, welche bei der konventionellen Einheit benötigt werden, wodurch ein Hochgeschwindigkeitsbetrieb der Einheit 200 ermöglicht wird. Da das Leistungssubstrat 221 nicht durch einen Bimetalleffekt deformiert wird und keine s-förmig gebogenen Strukturen benötigt werden, ist es möglich, den inneren Raum der Hülle lediglich mit Epoxydharz aufzufüllen, ohne Siliziumgel um die Schaltungselemente herum anzufüllen.
  • Die Schaltungseinheit 200 ist mit der Trenneinrichtung 240 versehen, welche die Öffnung besitzt, die sich in Kontakt mit dem äußeren Rand des Leistungssubstrats 221 befindet, wodurch das Leistungssubstrat 221, welches in der Öffnung der Trenneinrichtung 240 aufgenommen ist, regulär an einer vorgeschriebenen Position angeordnet ist. Des weiteren befindet sich das Leistungssubstrat 221 und die Trenneinrichtung 240 mit einem flexiblen Klebemittel 260 in Kontakt miteinander, wodurch ermöglicht wird, das Auftreten einer inneren Verzerrung und Deformation zu verhindern, welche durch die Differenz der thermischen Expansionskoeffizienten zwischen dem Leistungssubstrat 221 und der Trenneinrichtung 240 hervorgerufen wird, zum regulären Beibehalten des Musters 225 und der Hitzeschleuder in einem ausgezeichneten Hitzekontakt zueinander. Darüber hinaus befinden sich die Hauptoberflächen des Steuersubstrats 231 und die Trenneinrichtung 240 in Kontakt miteinander, welche mit einem Klebemittel aneinander befestigt sind. Somit kann das zusammengesetzte Substrat 205 bezüglich seiner Dicke reduziert werden, während ein Abfall bzw. Absenken der Trenneinrichtung verhindert wird. Haftung zwischen dem Gehäuse 201 und dem zusammengesetzten Substrat 205 verhindert einen Abfall bzw. ein Absenken des zusammengesetzten Substrats. Des weiteren ist das Steuersubstrat 231 um das Leistungssubstrat 221 herum angeordnet, wodurch die Einheit 200 bezüglich der Dicke reduziert werden kann, um miniaturisiert zu sein.
  • Ausführungsform 2
  • In der Einheit 200 entsprechend der ersten Ausführungsform kann die Trenneinrichtung 240 alternativ aus Harz so wie Siliziumharz gebildet werden, welches ebenso Hitzebeständigkeit wie auch Elastizität besitzt. In diesem Fall kann das Klebemittel 260 alternativ Harz sein, und der innere Umfangsrand der Öffnung der Trenneinrichtung 240 darf nicht größer als der äußere Umfangsrand des Leistungssubstrats 221 sein. Da die Trenneinrichtung 240 Elastizität besitzt, wird das Muster 225 des Leistungssubstrats 221 weiter effektiv in Druckkontakt mit der Hitzeschleuder gebracht, wenn das Gehäuse 201 oder ähnliches an der Hitzeschleuder mit einer Schraube oder ähnlichem befestigt wird. Entsprechend dieser Ausführungsform ist es möglich, einen Hitzestrahlungseffekt zu erzielen, welcher demjenigen der Einheit 200 entsprechend der ersten Ausführungsform überlegen ist.
  • Ausführungsform 3
  • 7 zeigt eine Querschnittsansicht, welche eine Einheit entsprechend einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. In dieser Einheit entsprechend dieser Ausführungsform springt eine Oberfläche eines Musters 225 eines Leistungssubstrats 221 leicht über die Oberfläche einer Trenneinrichtung 240 in einer Struktur hinaus, welche ähnlich derjenigen der Einheit 200 entsprechend der ersten Ausführungsform überlegen ist. Wenn ein Gehäuse 201 oder ähnliches an einer Hitzeschleuder mit einer Schraube oder ähnlichem befestigt wird, wird daher das Muster 225 weiter wirksam in Kontakt mit der Hitzeschleuder gebracht. In der Einheit entsprechend dieser Ausführungsform ist es möglich, einen Hitzestrahlungseffekt zu erzielen, welcher demjenigen der Einheit 200 entsprechend der ersten Ausführungsform überlegen ist.
  • Ausführungsform 4
  • 8 zeigt eine vordere Querschnittsansicht, welche eine Einheit entsprechend einer vierten Ausführungsform der Erfindung darstellt. In dieser Einheit entsprechend dieser Ausführungsform werden ein Steuersubstrat 231 und eine Trenneinrichtung 240 nicht mit einem Klebemittel aneinander gebondet, sondern mit einer Schraube 241 aneinander befe stigt, in einer Struktur, welche derjenigen der Einheit 200 entsprechend der ersten Ausführungsform ähnlich ist. Somit wird ein Abfallen bzw. Absenken der Trenneinrichtung 240 ähnlich der Einheit 200 entsprechend der ersten Ausführungsform verhindert.
  • Ausführungsform 5
  • 9 zeigt eine vordere Querschnittsansicht, welche eine Einheit 200 entsprechend einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. In der Einheit 200 entsprechend dieser Ausführungsform ist eine thermisch leitende Hitzeleitungsplatte 270 aus Kupfer oder Aluminium auf einer Grundoberfläche einer Hülle vorgesehen. Die Hitzeleitungsplatte 270 ist an einer Trenneinrichtung 240 mit einer Schraube 271 befestigt. Eine obere Oberfläche der Hitzeleitungsplatte 270 befindet sich in Kontakt mit einer Bodenfläche eines Musters 225. Bei Verwendung der Einheit 200 wird ein Gehäuse 201 oder ähnliches an einer (nicht gezeigten) Hitzeschleuder befestigt, welche außerhalb der Einheit 200 vorgesehen ist, mit einer Schraube oder ähnlichem, so daß eine Grundoberfläche der Hitzeleitungsplatte 270 in Druckkontakt mit der Hitzeschleuder gebracht wird. Somit wird ein Hitzeverlust, welcher in einer Hauptschaltung 220 erzeugt wird, von dem Muster 225 zu der Hitzeleitungsplatte 270 übertragen und weiter auf die externe Hitzeschleuder zu zerstreut.
  • Es ist möglich, das Muster 225 und die Hitzeleitungsplatte 270 in einem ausgezeichneten Hitzekontakt durch Verbessern der oberen Oberfläche der Hitzeleitungsplatte 270 bezüglich der Oberflächenglätte ähnlich der Bodenoberfläche des Musters 225 zu halten. Somit wird die Hitze, welche in der Hauptschaltung 220 erzeugt wird, wirksam auf die Hitzeleitungsplatte 270 übertragen, welche ein relativ breites Oberflächengebiet besitzt. Die Hitzeleitungsplatte 270 wirkt nämlich selbst als Miniaturhitzeschleuder. Sogar wenn die Hitzeschleuder, welche sich in Druckkontakt mit der Grundplatte der Hitzeleitungsplatte 270 befindet, bezüglich der Oberflächenglätte mittelmäßig ist und diese Teile bezüglich des Hitzekontakts zueinander mittelmäßig sind, ist es daher möglich, die Hitze, welche in der Hauptschaltung 220 erzeugt wird, ohne Probleme zu der Hitzeschleuder zu zerstreuen. Es ist nämlich nicht nötig, exakt den Typ der Hitzeschleuder, welche außerhalb vorgesehen werden soll, infolge der Bereitstellung der Hitzeleitungsplatte 270 auszuwählen.
  • Während sich die Hitzeleitungsplatte 270 und das Muster 225 zueinander in einem Hitzekontakt befinden, sind diese Teile entlang der Kontaktoberflächen verschieblich. Somit wird keine Deformation eines Leistungssubstrats 221 auf dessen Temperaturveränderung folgend hervorgerufen, im Unterschied zu der konventionellen Einheit 100.
  • Die Hitzeschleuder 270 kann an der Bodenoberfläche des Leistungssubstrats 221 oder der Trenneinrichtung 240 oder an beiden Bodenoberflächen mit einem Klebemittel anstelle einer Befestigung an der Trenneinrichtung 240 mit einer Schraube 271 befestigt werden. Wenn die Hitzeleitungsplatte 270 an der Bodenoberfläche des Leistungssubstrats 221 befestigt ist, wird das Klebemittel durch ein flexibles Klebemittel gebildet. Somit sind die obere Oberfläche der Hitzeleitungsplatte 270 und die Bodenoberfläche des Leistungssubstrats 221 entlang dieser Oberflächen verschiebbar, wodurch eine thermische Deformation des Leistungssubstrats 221 verhindert wird.
  • Ausführungsform 6
  • 10 zeigt eine vordere Querschnittsansicht, welche eine Einheit entsprechend einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. In der Einheit dieser Ausführungsform ist eine obere Hauptoberfläche eines Lei stungssubstrats 221 mit einem voreinhüllenden Harz 280 in einer ähnlichen Struktur wie derjenigen der Einheit 200 entsprechend der ersten Ausführungsform ummantelt. Das vorumhüllende Harz 280 bedeckt Schaltungselemente so wie IGBT-Elemente T1 bis T6 und Schaltungselemente D1 bis D6, um diese Schaltungselemente vor Feuchtigkeit zu schützen, wodurch eine Verschlechterung derselben Elemente bezüglich der Aushaltespannung verhindern wird. Das vorumhüllende Harz 280, welches hauptsächlich angepaßt ist, eine Isolationsverschlechterung zu verhindern, muß aus einem Material gebildet sein, das eine hohe Reinheit so wie beispielsweise Epoxydharz hoher Reinheit besitzt. Alternativ kann das umhüllende Harz 280 aus Epoxydharz hoher Reinheit gebildet werden, das Puder von Aluminium oder Siliziumoxid beinhaltet. In diesem Fall ist es möglich, daß der Temperatur-Expansionkoeffizient des vorumhüllenden Harzes 280 mit demjenigen des Leistungssubstrats 221 durch Einstellen des Gehalts des Puders übereinstimmt, wodurch das vorumhüllende Harz 280 schwer abzutrennen ist und die Lebensdauer der Einheit erhöht ist.
  • Da das Material für das vorumhüllende Harz 280 kostbar ist, wird es bevorzugt, eine unwirtschaftliche Verwendung zu vermeiden. Wie in 10 gezeigt, wird eine Stufe zwischen oberen Hauptflächen des Leistungssubstrats 221 und einem Steuersubstrat 231 in der Einheit entsprechend dieser Ausführungsform definiert, so daß die obere Hauptoberfläche des Leistungssubstrats 221 nach unten über die Oberfläche des Steuersubstrats 231 hinaus zurückgenommen ist. Somit wird verhindert, daß das vorumhüllende Harz 280, welches für die obere Hauptoberfläche des Leistungssubstrats 221 verwendet wird, aus einer Öffnung des Steuersubstrats 231 in einem flüssigen Zustand vor der Aushärtung herausfließt. Folglich wird das kostbare vorumhüllende Harz 280 nicht unnötig zerstreut und nicht vergeblich verbraucht. Es wird nicht notwendigerweise erfordert, die Öffnung des Steuersubstrats 231 mit dem vorumhüllenden Harz 280 bis zu ihrem oberen Ende aufzufüllen, jedoch sollten die Schaltungselemente wie die IGBT-Elemente T1 bis T6 hinreichend bedeckt werden.
  • Ausführungsform 7
  • 11 zeigt eine vordere Querschnittsansicht, welche eine Einheit 200 entsprechend einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. In der Einheit 200 dieser Ausführungsform wird eine Trenneinrichtung 240a aus einem Harz mit einer Festigkeit so wie Siliziumharz ähnlich wie bei der Einheit 200 entsprechend der zweiten Ausführungsform gebildet, während eine untere Hauptoberfläche der Trenneinrichtung 240a nach unten über diejenige eines Musters 225 um etwa 0,5 bis 1 mm beispielsweise hinaus hervorspringt. Wenn die Einheit 200 derart angebracht ist, daß eine untere Hauptoberfläche des Musters 225 sich in Kontakt mit einer externen Hitzeschleuder befindet, wird daher die Trenneinrichtung 240a gegen die Hitzeschleuder mit einer elastischen Kraft gedrückt. Die Trenneinrichtung 240a befindet sich nämlich in einem engen Kontakt mit der Hitzeschleuder, um als Dichtung zu wirken. Somit werden Schaltungselemente so wie IGBT-Elemente T1 bis T6 und das Muster 225, welche auf einem Leistungssubstrat 221 angeordnet sind, das in der Trenneinrichtung 240a eingeschlossen ist, vor der Außenluft geschützt. Folglich wird bezüglich der Schaltungselemente des Musters 225 usw. eine durch die in der Außenluft usw. enthaltene Feuchtigkeit hervorgerufene Verschlechterung unterdrückt.
  • Da die Trenneinrichtung 240a Elastizität besitzt, kann ein Klebemittel 260 ähnlich der Einheit entsprechend der zweiten Ausführungsform hart sein. Darüber hinaus wird bezüglich der Dimensionen eines Leistungssubstrats 221, welches in einer Öffnung der Trenneinrichtung 240a positioniert ist, keine hohe Genauigkeit erfordert.
  • Ausführungsform 8
  • Ein beispielhaftes Verfahren zur Erzeugung der Einheit 200 entsprechend der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform wird nun beschrieben.
    • (1) Zuerst wird der Leistungssubstratkörper 222, die Schaltungselemente der Hauptschaltung 220 so wie die IGBT-Elemente T1 bis T6, die Anschlüsse 203 der Hauptschaltung 220 so wie die Leistungszuführungsanschlüsse PS(P) und PS(N), die Metallplatte 232, welche mit der Ummantelung 232 ummantelt ist, die Schaltungselemente der Steuerschaltung 230 so wie die Halbleiterelemente IC1 bis IC4, die Anschlüsse 204 der Steuerschaltung 230 so wie die Leistungszufuhranschlüsse VEE1 bis VEE4, die Trenneinrichtung 240 und das Gehäuse 201 gebildet.
    • (2) Die Muster 223 und 224 werden auf der oberen Hauptoberfläche des Leistungssubstratkörpers 222 durch Metallisierungsbonden angeordnet.
    • (3) Des weiteren wird das Muster 225 auf der unteren Hauptoberfläche des Leistungssubstratkörpers 222 durch Metallisierungsbonden angeordnet, wodurch das Hauptsubstrat 221 gebildet wird.
    • (4) Die Hauptschaltungselemente so wie die IGBT-Elemente T1 bis T6 und die Anschlüsse 203 werden an das Muster 223 angeschlossen.
    • (5) Der Steuersubstratkörper 235 des GFRP, welcher mit den Verbindungsmustern 236 und 237 versehen ist, wird an die Oberfläche der Ummantelung 233 mittels des Klebemittels 234 befestigt, wodurch das Steuersubstrat 231 gebildet wird.
    • (6) Die Schaltungselemente der Steuerschaltung 230 so wie die Halbleiterelemente IC1 bis IC4 und die Anschlüsse 204 sind an das Verbindungsmuster 236 angeschlossen.
    • (7) Das Steuersubstrat 231 befindet sich im Eingriff mit dem Muster 224 des Leistungssubstrats 221, um um das Leistungssubstrat 221 herum angeordnet zu sein.
    • (8) Der innere Umfangsrand der Öffnung der Trenneinrichtung 240 wird im Kontakt mit dem äußeren Umfangsrand des Leistungssubstrats 221 durch ein Siliziumklebemittel gebracht, während deren Hauptoberfläche in Kontakt mit der Oberfläche des Steuersubstrats 231 mittels einem Klebemittel gebracht wird. Somit ist die Trenneinrichtung 240 an dem Rand des Leistungssubstrats 221 befestigt.
    • (9) Das zusammengesetzte Substrat 205, welches integriert durch das Leistungssubstrat 221 gebildet ist, die Trenneinrichtung 240 und das Steuersubstrat 231 sind an dem Gehäuse 201 mit einem Klebemittel befestigt.
    • (10) Die Schaltungselemente und die Anschlüsse werden geeignet miteinander durch die Leitungsdrähte w miteinander verbunden.
    • (11) Die Füllung 250 aus Epoxydharz wird in den inneren Raum der Hülle bezüglich der Einheit 200 gefüllt, welche durch das zusammengesetzte Substrat 205 und das Gehäuse 201 gebildet ist, um thermisch gehärtet zu werden.
  • Ausführungsform 9
  • In einem Verfahren des Herstellens der Einheit entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Trenneinrichtung 240, welche hauptsächlich aus Siliziumharz zusammengesetzt ist, in dem vorher erwähnten Schritt (1) gebildet. In dem Schritt (8) ist des weite ren das Klebemittel, welches zum Bonden der Öffnung der Trenneinrichtung 240 und des Leistungssubstrats 221 miteinander verwendet wird, nicht auf ein flexibles Klebemittel so wie auf ein Siliziumklebemittel beschränkt.
  • Ausführungsform 10
  • Ein Verfahren des Herstellens der Einheit entsprechend der dritten Ausführungsform ist ähnlich dem bezüglich der achten Ausführungsform, während die Dicken des Leistungssubstratkörpers 222 und der Trenneinrichtung 240, welche in dem Schritt (1) gebildet werden, und jenen der Muster 223, 224 und 225, welche auf dem Leistungssubstratkörper 222 in den Schritten (2) und (3) angeordnet werden, eingestellt werden.
  • Ausführungsform 11
  • In einem Verfahren des Herstellens der Einheit entsprechend der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Löcher zur Aufnahme der Schraube 241 in der Steuereinheit 231 und der Einrichtung 240 vor dem Schritt (8) der achten Ausführungsform gebildet. In dem Schritt (8) wird des weiteren der innere Umfangsrand der Öffnung der Trenneinrichtung 240 in Kontakt mit dem äußeren Umfangsrand des Leistungssubstrates 221 durch ein Siliziumklebemittel gebracht, während die Trenneinrichtung 240 an dem Steuersubstrat 231 durch die Schraube 241 befestigt wird. Somit wird die Trenneinrichtung 240 an dem Rand des Leistungssubstrats 221 befestigt.
  • Ausführungsform 12
  • In einem Verfahren des Herstellens der Einheit entsprechend der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Hitzeleitungsplatte 270 gebildet, die Löcher zur Aufnahme der Schraube 271 werden in dem Steuersubstrat 231 und der Trenneinrichtung 240 gebildet, und es wird ein Schraubenloch, welches an die Schraube 271 anzupassen ist, in der Hitzeleitungsplatte 270 vor dem Schritt (8) der achten Ausführungsform gebildet. Des weiteren wird die Hitzeleitungsplatte 270 an der Trenneinrichtung 240 durch die Schraube 271 vor dem Schritt (11) befestigt.
  • Ein Verfahren des Herstellens einer Einheit, welche die Hitzeleitungsplatte 270 besitzt, die an der Bodenoberfläche des Leistungssubstrats 221 usw. durch ein Klebemittel ohne die Schraube 271 befestigt ist, was eine Modifizierung der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bedeutet, beinhaltet: zuerst wird die Hitzeleitungsplatte 270 vor dem Schritt (8) der achten Ausführungsform gebildet. Des weiteren wird die Hitzeleitungsplatte 270 an der Bodenoberfläche der Trenneinrichtung 240 oder des Leistungssubstrats 221 oder an beiden Bodenoberflächen mit einem Klebemittel vor dem Schritt (11) befestigt. Wenn die Hitzeleitungsplatte 270 an der Bodenoberfläche des Leistungssubstrats 221 befestigt wird, wird das Klebemittel durch ein flexibles Klebemittel gebildet.
  • Während die Erfindung detailliert gezeigt und beschrieben wurde, ist die vorhergehende Beschreibung bezüglich aller Aspekte erläuternd und nicht darauf beschränkt. Es ist daher zu verstehen, daß verschiedene Modifikationen und Variationen ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen abgeleitet werden können.

Claims (33)

  1. Halbleiterleistungsmodul (200) mit einem nach oben und unten offenen Gehäuse (201), in das ein Halbleiterelement (220) zum Leistungsumschalten aufgenommen ist, welches wiederholt einen Strom ab- und anschaltet, der als Antwort auf ein Steuersignal einer Last zuzuführen ist, und mit einem Bodenteil (221, 231) für das Gehäuse (201), das integriert vorgesehen ist mit: einem Substrat (221) für Leistungshalbleiterchips, welches eine erste Grundschicht (222) aus einem hitzebeständigen Isoliermaterial, eine erste thermisch und elektrisch leitende Leiterstruktur (223, 224), welche auf der oberen Oberfläche des Substrats (221) für Leistungshalbleiterchips angeordnet ist und mit dem Halbleiterelement (220) zum Leistungsumschalten verbunden ist, und eine erste thermisch leitende Platte (225) enthält, welche auf der unteren Oberfläche des Substrats (221) für Leistungshalbleiterchips angeordnet ist, wobei die erste Platte (225) ein Material aufweist, welches identisch zu demjenigen der ersten Leiterstruktur (223, 224) ist, und die untere Seite der ersten Platte (225) die Außenseite des Bodenteils (221, 231) darstellt, und einem Substrat (231) für Steuerchips, wobei das Substrat (231) für Steuerchips und das Substrat (221) für Leistungshalbleiterchips in horizontaler und vertikaler Richtung derart zueinander versetzt angeordnet sind, daß lediglich ein Randbereich des Substrats (231) für Steuerchips einen Randbereich des Substrats (221) für Leistungshalbleiterchips überdeckt.
  2. Halbleiterleistungsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (201) mit einem Klebemittel auf das Bodenteil (221, 231) für das Gehäuse gebondet ist.
  3. Halbleiterleistungsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hitzebeständige Isolationsmaterial der ersten Grundschicht (222) aus Keramik besteht, die erste Leiterstruktur (223, 224) Kupfermaterial aufweist und auf der oberen Oberfläche des Substrats (221) für Leistungshalbleiterchips mittels Metallisierungsbonden angeordnet ist, und die erste Platte (225) Kupfermaterial aufweist und auf der unteren Oberfläche des Substrats (221) für Leistungshalbleiterchips mittels Metallisierungsbonden angeordnet ist.
  4. Halbleiterleistungsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenteil (221, 231) für das Gehäuse das Substrat (231) für Steuerchips aufweist mit: einer zweiten Grundschicht (235), die einen Isolator aufweist, einer zweiten elektrisch leitenden Leiterstruktur (236), welche auf der oberen Oberfläche der zweiten Grundschicht angeordnet ist und mit einem Steuerschaltungselement (230) zum Erzeugen des Steuersignals verbunden ist und das Steuersignal dem Halbleiterelement zum Leistungsumschalten zuführt, und einer druckfesten Platte (232), welche eine Vielschichtstruktur mit der zweiten Grundschicht bildet, wobei das Substrat (231) für Steuerchips um das Substrat (221) für Leistungshalbleiterchips herum angeordnet ist und sich die Randbereiche der Substrate im Eingriff miteinander befinden.
  5. Halbleiterleistungsmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenteil (221, 231) für das Gehäuse des weiteren eine Abstandsplatte (240) aufweist, welche einen inneren Rand besitzt, der um das Substrat (221) für Leistungshalbleiterchips herum vorgesehen ist und einen äu ßeren Rand des Substrats (221) für Leistungshalbleiterchips kontaktiert, wobei die Abstandsplatte sich in Kontakt mit der unteren Oberfläche des Substrat (231) für Steuerchips befindet.
  6. Halbleiterleistungsmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Dicke der ersten Leiterstruktur (223, 224) zu der Dicke der ersten Platte (225) derart bestimmt ist, daß das Substrat (221) für Leistungshalbleiterchips sich folgend auf seine Temperaturänderung nicht verzieht.
  7. Halbleiterleistungsmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsplatte (240) elastisch ist und eine untere Oberfläche der Abstandsplatte bündig mit derjenigen der ersten Platte (225) abschließt.
  8. Halbleiterleistungsmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsplatte (240) elastisch ist und eine untere Oberfläche der Abstandsplatte nach unten über diejenige der ersten Platte (225) hinaus vorspringt.
  9. Halbleiterleistungsmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine untere Oberfläche der ersten Platte (225) nach unten über diejenige der Abstandsplatte (240) hinaus vorspringt.
  10. Halbleiterleistungsmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (221) für Leistungshalbleiterchips des weiteren ein Teil (224) aufweist, welches auf einem Rand der oberen Oberfläche des Substrats (221) für Leistungshalbleiterchips angeordnet ist, das Substrat (231) für Steuerchips kontaktiert und Metall aufweist.
  11. Halbleiterleistungsmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die druckfeste Platte (232) eine Metallplatte aufweist.
  12. Halbleiterleistungsmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (231) für Steuerchips mit einer Öffnung versehen ist, welche einen Abschnitt in der Mitte seiner oberen und unteren Oberflächen durchdringt, wobei das Substrat (221) für Leistungshalbleiterchips in der Öffnung angebracht ist.
  13. Halbleiterleistungsmodul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Oberfläche des Substrats (221) für Leistungshalbleiterchips, welches in der Öffnung positioniert ist, sich bis unter die untere Oberfläche des Substrats (231) für Steuerchips erstreckt, und ein Harz (280) in der Öffnung zum Bedecken des Halbleiterelements (220) zum Leistungsumschalten vorgesehen ist.
  14. Halbleiterleistungsmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Rand der Abstandsplatte (240) sich über einen flexiblen Klebstoff (260) in Kontakt mit dem äußeren Rand des Substrats (221) für Leistungshalbleiterchips befindet.
  15. Halbleiterleistungsmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Oberfläche der Abstandsplatte (240) sich in Kontakt mit der unteren Oberfläche des Substrats (231) für Steuerchips befindet, wobei die Abstandsplatte und das Substrat (231) für Steuerchips aneinander befestigt sind.
  16. Halbleiterleistungsmodul nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsplatte (240) und das Substrat (231) für Steuerchips aneinander mit einem Klebemittel befestigt sind.
  17. Halbleiterleistungsmodul nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsplatte (240) und das Substrat (231) für Steuerchips aneinander mit einer Schraube befestigt sind.
  18. Halbleiterleistungsmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite thermisch leitende Platte (270) vorgesehen ist, die einen unteren Abschnitt des Bodenteils (221, 231) für das Gehäuse kontaktiert, wobei die zweite Platte eine obere Oberfläche besitzt, welche entlang der unteren Oberfläche der ersten Platte (225) verschiebbar ist.
  19. Halbleiterleistungsmodul nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Platte (270) an der Abstandsplatte (240) befestigt ist.
  20. Halbleiterleistungsmodul nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Oberfläche der zweiten Platte (270) an der unteren Oberfläche der ersten Platte (225) mit einem flexiblen Klebemittel befestigt ist.
  21. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterleistungsmoduls mit den Schritten: (a) Bereitstellen eines bodenlosen Gehäuses (201), in welches ein Halbleiterelement (220) zum Leistungsumschalten, welches wiederholt einen Strom ab- und anschaltet, der als Antwort auf ein Steuersignal einer Last zuzuführen ist, aufgenommen wird, (b) Bilden eines Substrats (221) für Leistungshalbleiterchips aus einer ersten Grundschicht (222), die ein hitzebeständiges Isoliermaterial aufweist, einer ersten thermisch und elektrisch leitenden Leiterstruktur (223, 224), die auf der oberen Oberfläche der ersten Grundschicht angeordnet ist, und einer ersten thermisch leitenden Platte (225), die auf der unteren Oberfläche der ersten Grund schicht angeordnet ist und ein Material aufweist, welches identisch zu demjenigen der ersten Leiterstruktur ist, (c) Verbinden des Halbleiterelements (220) zum Leistungsumschalten mit der ersten Leiterstruktur, (d) Bilden und Anordnen eines Substrat (231) für Steuerchips derart, daß das Substrat (231) für Steuerchips und das Substrat (221) für Leistungshalbleiterchips in horizontaler und vertikaler Richtung zueinander versetzt sind und lediglich ein Randbereich des Substrats (231) für Steuerchips einen Randbereich des Substrats (221) für Leistungshalbleiterchips überdeckt, wobei das Substrat (221) für Leistungshalbleiterchips und das Substrat (231) für Steuerchips ein Bodenteil für das Gehäuse bilden, und (e) Verbinden des Gehäuses mit dem Bodenteil derart, daß das Halbleiterelement zum Leistungsumschalten im Inneren des Gehäuses aufgenommen wird und die untere Oberfläche der ersten Platte unter dem Bodenteil freiliegt.
  22. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterleistungsmoduls nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch den Schritt: Bonden des Bodenteils (221, 231) auf das Gehäuse (201) durch Kleben.
  23. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterleistungsmoduls nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch die Schritte: Bilden eines Substrats (231) für Steuerchips aus einer zweiten Grundschicht (235), die einen Isolator aufweist, einer zweiten elektrisch leitenden Leiterstruktur (236), die auf der oberen Oberfläche der zweiten Grundschicht angeordnet ist, und einer druckfesten Platte (232), die unterhalb der unteren Oberfläche der zweiten Grundschicht angeordnet ist, Verbinden eines Steuerelements (230) mit der zweiten Leiterstruktur, und In-Eingriff-Bringen des inneren Randbereichs des Substrats (231) für Steuerchips mit dem äußeren Randbereich des Substrats (221) für Leistungshalbleiterchips derart, daß das Substrat (231) für Steuerchips um das Substrat (221) für Leistungshalbleiterchips herum angeordnet ist.
  24. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterleistungsmoduls nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch die Schritte: Bilden einer Abstandsplatte (240), welche einen inneren Rand besitzt, und Anordnen der Abstandsplatte um das Substrat (221) für Leistungshalbleiterchips herum derart, daß der innere Rand der Abstandsplatte sich mit dem äußeren Rand des Substrats (221) für Leistungshalbleiterchips in Kontakt befindet.
  25. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterleistungsmoduls nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsplatte (240) elastisch ausgebildet und derart angeordnet wird, daß ihre untere Oberfläche bündig mit derjenigen der ersten Platte (225) abschließt.
  26. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterleistungsmoduls nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsplatte (240) derart ausgebildet und angeordnet wird, daß ihre untere Oberfläche nach unten über diejenige der ersten Platte (225) herausragt.
  27. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterleistungsmoduls nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der inneren Rand der Abstandsplatte (240) durch ein flexibles Klebemittel (260) mit dem äußeren Rand des Substrats (221) für Leistungshalbleiterchips in Kontakt gebracht wird.
  28. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterleistungsmoduls nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Oberfläche der Abstandsplatte (240) mit der unteren Oberfläche des Substrats (231) für Steuerchips in Kontakt gebracht wird, während die Abstandsplatte und das Substrat (231) für Steuerchips aneinander befestigt werden.
  29. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterleistungsmoduls nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigen der Abstandsplatte (240) und des Substrats (231) für Steuerchips aneinander durch Einfügen eines Klebemittels dazwischen erfolgt.
  30. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterleistungsmoduls nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigen der Abstandsplatte (240) und des Substrats (231) für Steuerchips aneinander mittels einer Schraube erfolgt.
  31. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterleistungsmoduls nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch den Schritt: Anordnen einer zweiten thermisch leitenden Platte (270) derart, daß deren obere Oberfläche sich verschiebbar in Kontakt mit der unteren Oberfläche der ersten Platte (225) befindet.
  32. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterleistungsmoduls nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Anordnen der zweiten Platte (270) verschiebbar in Kontakt mit der ersten Platte (225) durch Befestigen der zweiten Platte an der Abstandsplatte (240) erfolgt.
  33. Verfahren des Herstellens eines Halbleiterleistungsmoduls nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigen der oberen Oberfläche der zweiten Platte (270) an der unteren Oberfläche der ersten Platte (225) mit einem flexiblen Klebemittel erfolgt.
DE4418426A 1992-10-21 1994-05-26 Halbleiterleistungsmodul und Verfahren zur Herstellung des Halbleiterleistungsmoduls Expired - Lifetime DE4418426B4 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5223389A JP2781329B2 (ja) 1992-10-21 1993-09-08 半導体パワーモジュールおよびその製造方法
DE4418426A DE4418426B4 (de) 1993-09-08 1994-05-26 Halbleiterleistungsmodul und Verfahren zur Herstellung des Halbleiterleistungsmoduls
US08/675,337 US5747875A (en) 1993-09-08 1996-07-02 Semiconductor power module with high speed operation and miniaturization

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5223389A JP2781329B2 (ja) 1992-10-21 1993-09-08 半導体パワーモジュールおよびその製造方法
DE4418426A DE4418426B4 (de) 1993-09-08 1994-05-26 Halbleiterleistungsmodul und Verfahren zur Herstellung des Halbleiterleistungsmoduls
US08/675,337 US5747875A (en) 1993-09-08 1996-07-02 Semiconductor power module with high speed operation and miniaturization

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4418426A1 DE4418426A1 (de) 1995-11-30
DE4418426B4 true DE4418426B4 (de) 2007-08-02

Family

ID=27206431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4418426A Expired - Lifetime DE4418426B4 (de) 1992-10-21 1994-05-26 Halbleiterleistungsmodul und Verfahren zur Herstellung des Halbleiterleistungsmoduls

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5747875A (de)
DE (1) DE4418426B4 (de)

Families Citing this family (59)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29511510U1 (de) * 1995-07-17 1995-09-14 Siemens AG, 80333 München Leistungshalbleiter-Baustein
DE19627858A1 (de) * 1996-07-11 1998-01-22 Eurotec Ges Fuer Energiesparte Komplexes Leistungsbauelement
DE19645635C1 (de) * 1996-11-06 1998-04-23 Telefunken Microelectron Steuergerät zur Ansteuerung des Elektromotors von Kraftfahrzeugen
US6049470A (en) * 1997-05-30 2000-04-11 Dalsa, Inc. Package with reticulated bond shelf
DE19726534A1 (de) * 1997-06-23 1998-12-24 Asea Brown Boveri Leistungshalbleitermodul mit geschlossenen Submodulen
DE19729677B4 (de) * 1997-07-11 2006-05-18 Curamik Electronics Gmbh Gehäuse für Halbleiterbauelemente, insbesondere für Leistungshalbleiterbauelemente
US6280546B1 (en) 1997-10-24 2001-08-28 Jhrg, Llc Method of making a cut and abrasion resistant laminate
US6147869A (en) * 1997-11-24 2000-11-14 International Rectifier Corp. Adaptable planar module
KR100563122B1 (ko) * 1998-01-30 2006-03-21 다이요 유덴 가부시키가이샤 하이브리드 모듈 및 그 제조방법 및 그 설치방법
FR2780577B1 (fr) * 1998-06-26 2000-09-15 Valeo Equip Electr Moteur Sous-ensemble a composants electroniques pour un alternateur de vehicule automobile
US6166464A (en) * 1998-08-24 2000-12-26 International Rectifier Corp. Power module
JP3445511B2 (ja) * 1998-12-10 2003-09-08 株式会社東芝 絶縁基板、その製造方法およびそれを用いた半導体装置
JP3547333B2 (ja) * 1999-02-22 2004-07-28 株式会社日立産機システム 電力変換装置
JP2000307056A (ja) * 1999-04-22 2000-11-02 Mitsubishi Electric Corp 車載用半導体装置
JP3625692B2 (ja) * 1999-05-28 2005-03-02 三菱電機株式会社 車載用電力変換装置
ATE244981T1 (de) * 1999-05-31 2003-07-15 Tyco Electronics Logistics Ag Intelligentes leistungsmodul
US6362964B1 (en) * 1999-11-17 2002-03-26 International Rectifier Corp. Flexible power assembly
KR20010058771A (ko) * 1999-12-30 2001-07-06 구자홍 전기/전자 제품용 원 시스템 모듈
JP4151209B2 (ja) * 2000-08-29 2008-09-17 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
US6888235B2 (en) * 2001-09-26 2005-05-03 Molex Incorporated Power delivery system for integrated circuits utilizing discrete capacitors
US6774465B2 (en) * 2001-10-05 2004-08-10 Fairchild Korea Semiconductor, Ltd. Semiconductor power package module
EP1318547B1 (de) * 2001-12-06 2013-04-17 ABB Research Ltd. Leistungshalbleiter-Modul
EP1336990A1 (de) * 2002-02-14 2003-08-20 Abb Research Ltd. Gehäuse für ein hochspannungsfestes Leistungshalbleitermodul
DE10243981B4 (de) * 2002-09-20 2015-06-03 Robert Bosch Gmbh Elektronische Baueinheit, insbesondere Regler für Generatoren in Kraftfahrzeugen
WO2004073065A1 (ja) 2003-02-14 2004-08-26 Hitachi, Ltd. 半導体素子駆動用集積回路及び電力変換装置
JP2005191147A (ja) * 2003-12-24 2005-07-14 Sanyo Electric Co Ltd 混成集積回路装置の製造方法
DE102004019431A1 (de) * 2004-04-19 2005-11-10 Siemens Ag Hybrider Leiterplattenaufbau zur kompakten Aufbautechnik von elektrischen Bauelementen
DE102004020172A1 (de) * 2004-04-24 2005-11-24 Robert Bosch Gmbh Monolithischer Regler für die Generatoreinheit eines Kraftfahrzeugs
DE102005062783A1 (de) * 2005-12-28 2007-07-05 Robert Bosch Gmbh Elektronikmodul sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen
US7233502B1 (en) * 2006-03-15 2007-06-19 Universal Scientific Industrial Co., Ltd. Twin-substrate wireless electronic module and method for making the same
JP5024289B2 (ja) * 2006-05-30 2012-09-12 国産電機株式会社 樹脂封止型半導体装置及びこの半導体装置を用いた電子装置
JP2008118067A (ja) * 2006-11-08 2008-05-22 Hitachi Ltd パワーモジュール及びモータ一体型コントロール装置
KR101221807B1 (ko) * 2006-12-29 2013-01-14 페어차일드코리아반도체 주식회사 전력 소자 패키지
US9466545B1 (en) * 2007-02-21 2016-10-11 Amkor Technology, Inc. Semiconductor package in package
JP5127929B2 (ja) * 2007-11-13 2013-01-23 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト パワー半導体素子モジュール
US7763970B2 (en) * 2008-02-27 2010-07-27 Infineon Technologies Ag Power module
US7808100B2 (en) * 2008-04-21 2010-10-05 Infineon Technologies Ag Power semiconductor module with pressure element and method for fabricating a power semiconductor module with a pressure element
JP5588666B2 (ja) * 2009-12-22 2014-09-10 矢崎総業株式会社 混成回路
DE102010006850A1 (de) * 2010-02-04 2011-08-04 Compact Dynamics GmbH, 82319 Elektronische Baugruppe zum Schalten elektrischer Leistung
JP6086863B2 (ja) * 2011-06-27 2017-03-01 ローム株式会社 半導体モジュール
JP5798412B2 (ja) * 2011-08-25 2015-10-21 日産自動車株式会社 半導体モジュール
FR2990795B1 (fr) * 2012-05-16 2015-12-11 Sagem Defense Securite Agencement de module electronique de puissance
CN103051188B (zh) * 2012-12-07 2015-03-11 聚信科技有限公司 一种隔离直流电源模块
KR102034717B1 (ko) * 2013-02-07 2019-10-21 삼성전자주식회사 파워모듈용 기판, 파워모듈용 터미널 및 이들을 포함하는 파워모듈
DE102013102829B4 (de) * 2013-03-20 2017-10-19 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul und Anordnung hiermit
DE102013223430A1 (de) * 2013-11-18 2015-05-21 BSH Hausgeräte GmbH Vorrichtung mit einem Leistungselektronikmodul zum Versorgen eines elektrischen Verbrauchers eines Haushaltsgeräts mit elektrischer Versorgungsspannung, Haushaltsgerät und Verfahren zum Herstellen einer derartigen Vorrichtung
DE102014007443A1 (de) * 2014-05-21 2015-11-26 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Hallstadt Elektrische Baugruppe für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Montage einer solchen elektrischen Baugruppe
JP6515694B2 (ja) * 2015-06-12 2019-05-22 富士電機株式会社 半導体装置
CN106340513B (zh) * 2015-07-09 2019-03-15 台达电子工业股份有限公司 一种集成控制电路的功率模块
CN106684076B (zh) * 2015-11-05 2019-09-06 台达电子企业管理（上海）有限公司 封装结构及其制造方法
US10825748B2 (en) * 2015-12-15 2020-11-03 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor package system and related methods
US11342237B2 (en) 2015-12-15 2022-05-24 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor package system and related methods
JP6490027B2 (ja) 2016-06-10 2019-03-27 三菱電機株式会社 半導体装置
CN110462826B (zh) 2017-03-29 2023-09-19 株式会社村田制作所 功率模块以及功率模块的制造方法
JP6753364B2 (ja) * 2017-06-21 2020-09-09 三菱電機株式会社 半導体装置
JP7014012B2 (ja) * 2018-03-30 2022-02-01 三菱電機株式会社 半導体装置、半導体装置の製造方法および電力変換装置
DE112020005830A5 (de) * 2019-11-28 2022-09-08 Vitesco Technologies Germany Gmbh Schaltungsträger für ein Elektronikmodul, Leistungselektronikmodul mit einem Schaltungsträger
EP4346343A1 (de) * 2022-09-28 2024-04-03 Siemens Aktiengesellschaft Substrat, leistungsmodul, elektrisches gerät und verfahren zur herstellung eines leistungsmoduls
DE102023202126A1 (de) 2022-12-20 2024-04-04 Vitesco Technologies Germany Gmbh Inverter

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0325962A (ja) * 1989-06-23 1991-02-04 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置
DE4034674A1 (de) * 1990-01-25 1991-08-01 Mitsubishi Electric Corp Halbleiterbauelement
EP0471938A1 (de) * 1990-07-23 1992-02-26 International Business Machines Corporation Thermischer Träger hoher Schaltungsdichte
DE4124757A1 (de) * 1991-01-21 1992-07-30 Mitsubishi Electric Corp Halbleitervorrichtung
JPH04273150A (ja) * 1991-02-28 1992-09-29 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置
JPH05136333A (ja) * 1991-11-13 1993-06-01 Sansha Electric Mfg Co Ltd インテリジエントパワーモジユール
JPH05304248A (ja) * 1991-12-10 1993-11-16 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置
JPH0677350A (ja) * 1992-07-15 1994-03-18 Toshiba Corp 多層セラミックス回路基板
EP0838855A2 (de) * 1991-09-20 1998-04-29 Hitachi, Ltd. Halbleitermodul
DE69325232T2 (de) * 1992-10-20 2000-02-17 Fujitsu General Ltd Leistungshalbleitermodul
EP0467259B1 (de) * 1990-07-18 2001-10-31 Hitachi, Ltd. Elektronische Vorrichtung

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61185954A (ja) * 1985-02-14 1986-08-19 Toshiba Corp 電力用樹脂封止型半導体装置
JP2656416B2 (ja) * 1991-12-16 1997-09-24 三菱電機株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法、並びに半導体装置に用いられる複合基板および複合基板の製造方法
JP2879503B2 (ja) * 1992-10-29 1999-04-05 新電元工業株式会社 面実装型電子回路装置
JP2912526B2 (ja) * 1993-07-05 1999-06-28 三菱電機株式会社 半導体パワーモジュールおよび複合基板

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0325962A (ja) * 1989-06-23 1991-02-04 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置
DE4034674A1 (de) * 1990-01-25 1991-08-01 Mitsubishi Electric Corp Halbleiterbauelement
EP0467259B1 (de) * 1990-07-18 2001-10-31 Hitachi, Ltd. Elektronische Vorrichtung
EP0471938A1 (de) * 1990-07-23 1992-02-26 International Business Machines Corporation Thermischer Träger hoher Schaltungsdichte
DE4124757A1 (de) * 1991-01-21 1992-07-30 Mitsubishi Electric Corp Halbleitervorrichtung
JPH04273150A (ja) * 1991-02-28 1992-09-29 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置
EP0838855A2 (de) * 1991-09-20 1998-04-29 Hitachi, Ltd. Halbleitermodul
JPH05136333A (ja) * 1991-11-13 1993-06-01 Sansha Electric Mfg Co Ltd インテリジエントパワーモジユール
JPH05304248A (ja) * 1991-12-10 1993-11-16 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置
JPH0677350A (ja) * 1992-07-15 1994-03-18 Toshiba Corp 多層セラミックス回路基板
DE69325232T2 (de) * 1992-10-20 2000-02-17 Fujitsu General Ltd Leistungshalbleitermodul

Also Published As

Publication number Publication date
US5747875A (en) 1998-05-05
DE4418426A1 (de) 1995-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4418426B4 (de) Halbleiterleistungsmodul und Verfahren zur Herstellung des Halbleiterleistungsmoduls
DE19601372B4 (de) Halbleitermodul
DE10013255B4 (de) Harzgekapselte elektronische Vorrichtung zur Verwendung in Brennkraftmaschinen
DE19625240B4 (de) Halbleitervorrichtung
DE112013007047B4 (de) Halbleitermodul
DE102009002191B4 (de) Leistungshalbleitermodul, Leistungshalbleitermodulanordnung und Verfahren zur Herstellung einer Leistungshalbleitermodulanordnung
DE69935628T2 (de) Hybridmodul
DE10322745B4 (de) Leistungshalbleiter-Bauelement mit hoher Abstrahlungseffizienz
DE102012206596B4 (de) Halbleitervorrichtung
DE3786861T2 (de) Halbleiteranordnung mit Gehäuse mit Kühlungsmitteln.
DE69433736T2 (de) Mehrchipmodul
DE102014212376B4 (de) Halbleitervorrichtung
DE10031678C2 (de) Leistungsmodul
DE3241508C2 (de)
DE102016206865B4 (de) Halbleitervorrichtung
DE69937739T2 (de) Halbleitervorrichtung
DE102011083927A1 (de) Leistungsmodul und Verfahren zur Herstellung desselben
DE102015110653A1 (de) Doppelseitiges Kühl-Chipgehäuse und Verfahren zum Herstellen desselben
DE112014005694B4 (de) Halbleitermodul
DE102019115513B4 (de) Halbleitervorrichtung
DE102013219959B4 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben
DE102014104856A1 (de) Explosionsgeschütztes Leistungshalbleitermodul
DE4446527A1 (de) Leistungshalbleitermodul
EP0881866B1 (de) Steuergerät
DE69728648T2 (de) Halbleitervorrichtung mit hochfrequenz-bipolar-transistor auf einem isolierenden substrat

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8364 No opposition during term of opposition
8320 Willingness to grant licences declared (paragraph 23)
R071 Expiry of right
R071 Expiry of right