RU2656302C1 - Power semiconductor module half-bridge sub-module - Google Patents

Power semiconductor module half-bridge sub-module Download PDF

Info

Publication number
RU2656302C1
RU2656302C1 RU2017122507A RU2017122507A RU2656302C1 RU 2656302 C1 RU2656302 C1 RU 2656302C1 RU 2017122507 A RU2017122507 A RU 2017122507A RU 2017122507 A RU2017122507 A RU 2017122507A RU 2656302 C1 RU2656302 C1 RU 2656302C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
submodule
bridge
current
semiconductor elements
power
Prior art date
Application number
RU2017122507A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Анатольевич Данилов
Иван Владимирович Викторов
Анатолий Леонидович Иванов
Виктор Александрович Карпеев
Владимир Николаевич Никитин
Андрей Николаевич Семенов
Дмитрий Анатольевич Токмаков
Александр Витальевич Шепелин
Андрей Витальевич Шепелин
Вячеслав Юрьевич Семенов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ЧЭАЗ-ЭЛПРИ"
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
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ЧЭАЗ-ЭЛПРИ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ЧЭАЗ-ЭЛПРИ"
Priority to RU2017122507A priority Critical patent/RU2656302C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2656302C1 publication Critical patent/RU2656302C1/en

Links

Images

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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

FIELD: electrical equipment.
SUBSTANCE: invention relates to power semiconductor modules and can be used in converting equipment. Power semiconductor module half-bridge submodule containing an electrically insulating heat-conducting substrate with a current-carrying layer having power polygons: first DC+ and AC, on which power semiconductor elements parallel rows are located, forming the half-bridge arms; half bridge three maximum possible wide strip power outputs, located in parallel to the semiconductor elements rows, wherein the submodule AC output being connected to the AC polygon along its entire width, and the submodule DC+ and DC- terminals are located at a distance from each other, equal to the necessary insulation thickness, characterized in that it contains an additional substrate with a current conducting layer located on the AC polygon along and between the power semiconductor elements rows, wherein the current conducting layer is divided into the power polygons: second DC+ and DC- so, that the DC- polygon is located along and in close proximity to the half bridge lower arm power semiconductor elements row, to the polygons: second DC+ and DC- on their entire width are connected the submodule corresponding power outputs DC+ and DC-, the submodule AC output the is connected to the AC polygon outside the submodule crystals rows, and necessary for the formation of half bridge circuit connections between the polygons and (or) semiconductor elements are made by flexible current conductors, which width ensures their maximum coverage of the submodule current conductors width.
EFFECT: invention allows to reduce the voltage ejections on the power semiconductor module half-bridge submodule power semiconductor elements, occurring due to presence of the parasitic inductances in the half-bridge submodule current conductors.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к силовым полупроводниковым модулям и может использоваться в преобразовательной технике.The invention relates to power semiconductor modules and can be used in converting technology.

Основной проблемой, которую решают производители полупроводниковых модулей (подмодулей) со схемой полумоста (транзисторного, транзисторно-диодного, диодного), является снижение «выбросов» напряжения на транзисторах (после их запирания) или на диодах (после восстановления из непроводящего состояния) за пределы напряжения DC-конденсатора. Эти выбросы возникают вследствие наличия паразитных индуктивностей как во внутренних и внешних тоководах DC, включая паразитную индуктивность контура DC, образуемого как внутренними тоководами самого подмодуля: DC+, DC- и тоководами, соединяющими полупроводниковые элементы плеч молумоста между собой, так и внешними тоководами, соединяющими внутренние тоководы модуля DC+ и DC- с буферным DC-конденсатором. Например, в транзисторном полумосте при запирании нижнего ключа, через который от токовода АС к тоководу DC- протекает ток внешней индуктивной цепи, скорость роста напряжения на запираемом ключе вначале ограничивается собственной емкостью полупроводниковых элементов и конструктивными емкостями подмодуля. После достижения напряжением на запираемом ключе уровня напряжения DC полумоста открывается диод в верхнем плече полумоста, который перенаправляет внешний ток АС через токовод DC+ в DC-конденсатор. При этом в диоде ток должен увеличиться скачком на величину, равную внешнему току АС. Но упомянутая паразитная индуктивность препятствует этому процессу: для разгона в ней тока требуется наличие на ней определенного напряжения, равного ЭДС самоиндукции, которое и будет вышеупомянутым «выбросом напряжения».The main problem that manufacturers of semiconductor modules (submodules) with a half-bridge (transistor, transistor-diode, diode) circuitry solve is the reduction of voltage "surges" on transistors (after they are locked) or on diodes (after restoration from a non-conducting state) outside the voltage limits DC capacitor. These emissions occur due to the presence of stray inductors in both internal and external DC current leads, including the stray inductance of the DC circuit, formed as internal current conductors of the submodule itself: DC +, DC- and current conductors connecting the semiconductor elements of the molod bridge arms to each other, and external current conductors connecting the internal current leads of the DC + and DC- module with a DC buffer capacitor. For example, in the transistor half-bridge, when the lower key is locked, through which the current of the external inductive circuit flows from the AC lead to the DC-current lead, the voltage growth rate on the lockable key is initially limited by the intrinsic capacitance of the semiconductor elements and the structural capacities of the submodule. After the voltage across the lockable key reaches the DC voltage level of the half-bridge, a diode opens in the upper arm of the half-bridge, which redirects the external AC current through the DC + current lead to the DC capacitor. In this case, the current in the diode should increase abruptly by an amount equal to the external current of the AC. But the parasitic inductance mentioned above impedes this process: to accelerate the current in it, a certain voltage is required on it, equal to the self-induction EMF, which will be the aforementioned "voltage surge".

Оценим допустимую величину паразитной индуктивности LП упомянутого контура полумоста для модулей IGBT. Возьмем допустимую величину «выброса напряжения» равной 200 В.Let us estimate the allowable stray inductance L P of the mentioned half-bridge circuit for IGBT modules. We take the permissible value of "surge" equal to 200 V.

Скорость спада тока для одного кристалла IGBT среднего быстродействия на ток 100 А равна

Figure 00000001
Тогда для модуля на 600 А, т.е. с ключами из 6-и кристаллов:The current decay rate for one medium-speed IGBT chip per current 100 A is
Figure 00000001
Then for a 600 A module, i.e. with keys of 6 crystals:

Figure 00000002
Figure 00000002

Приблизительно такое значение индуктивности (15 нГ) и имеют, например, серийные модули SKM600GB126D [1] в корпусе SEMITRANS-3.The inductance value (15 nG) is approximately the same, for example, have the serial modules SKM600GB126D [1] in the SEMITRANS-3 package.

Переход на более высокие рабочие частоты преобразования и повышение КПД требует применения более быстродействующих транзисторов, что влечет необходимость разработки менее индуктивных корпусов. Для более быстродействующих силовых SiC транзисторов на 1200 В C2M0080120D [2] время спада тока менее 20 нс, поэтому для коммутируемого тока 600 А модулем из таких кристаллов имеем:Switching to higher operating conversion frequencies and increasing efficiency requires the use of faster transistors, which necessitates the development of less inductive cases. For faster high-power SiC transistors for 1200 V C2M0080120D [2], the current decay time is less than 20 ns; therefore, for a switched current of 600 A, a module of such crystals has:

Figure 00000003
Figure 00000003

Это подтверждает последняя разработка ф.Cree - низкопрофильный модуль CAS325M12HM2 [3] - он имеет индуктивность около 5 нГ.This is confirmed by the latest development of the Cree f - the low-profile module CAS325M12HM2 [3] - it has an inductance of about 5 nG.

В эту оценку индуктивности входят в качестве слагаемого и паразитная индуктивность вешних буферных конденсаторов между внешними DC-тоководами и индуктивность внешних DC-тоководов. Например, для конденсатора B32656S (ф.Epcos) емкостью 2,2 мкФ (1250 В) [4] имеем величину суммы упомянутых паразитных индуктивностей 1 нГ. Параллельное соединение таких конденсаторов снизит паразитную индуктивность до долей нГ. Поэтому необходимо отметить, что необходимость в постановке буферных DC-конденсаторов внутрь модуля непосредственно на подложку с целью минимизации упомянутых паразитных индуктивностей практически отпадает (исключение составляет случай, когда длительности фронтов - менее единиц нс, а коммутируемые токи - более десятков А).The stray inductance of the external buffer capacitors between the external DC current leads and the inductance of the external DC current leads are included in this inductance estimate. For example, for a capacitor B32656S (f.Epcos) with a capacitance of 2.2 μF (1250 V) [4] we have a sum of the mentioned parasitic inductances of 1 nG. The parallel connection of such capacitors will reduce the stray inductance to fractions of nG. Therefore, it should be noted that the need to put buffer DC capacitors inside the module directly onto the substrate in order to minimize the mentioned stray inductances practically disappears (the exception is the case when the front durations are less than several ns and the switched currents are more than tens of A).

Таким образом, для обеспечения гарантированного безопасного режима работы современных модулей на сотни Ампер суммарная величина паразитных индуктивностей DC-контура внутри подмодуля не должна превышать (2÷3) нГ.Thus, to ensure a guaranteed safe operation mode of modern modules for hundreds of Amps, the total value of the parasitic inductances of the DC circuit inside the submodule should not exceed (2 ÷ 3) nG.

Тоководы упомянутого контура полумоста современных низкоиндуктивных подмодулей выполнены полосковыми так, что их длина в разы меньше ширины. Например, низкопрофильный серийный силовой полумостовой модуль CAS325M12HM2 характеризуется расположением полупроводниковых элементов параллельными рядами при параллельном их соединении внутри каждого ряда. Ток протекает в поперечном направлении к этим рядам по сплошным токоведущим полигонам подложки. Сужение линий тока происходит только в областях токопроводящих перемычек, соединяющих кристаллы полупроводниковых элементов с полигонами. Однако выводы DC-тоководов разнесены по разные стороны от рядов полупроводниковых элементов, что существенно увеличивает площадь петли упомянутого контура и препятствует получению минимально возможной паразитной индуктивности даже при максимальном приближении буферного конденсатора питания к подмодулю.The current leads of the aforementioned half-bridge contour of modern low-inductance submodules are strip-shaped so that their length is several times less than the width. For example, the CAS325M12HM2 low-profile serial power half-bridge module is characterized by the arrangement of semiconductor elements in parallel rows with their parallel connection inside each row. The current flows in the transverse direction to these rows along the solid current-carrying polygons of the substrate. The narrowing of the current lines occurs only in the areas of conductive jumpers connecting the crystals of semiconductor elements with polygons. However, the conclusions of the DC current leads are spaced on opposite sides from the rows of semiconductor elements, which significantly increases the loop area of the mentioned circuit and prevents obtaining the smallest possible stray inductance even when the buffer power capacitor is as close to the submodule as possible.

Действительно, индуктивность контура, ограничиваемого двумя полосковыми плоскопараллельными тоководами шириной b и длиной

Figure 00000004
расположенными друг над другом с зазором h, определяется в приближении (h<<b) формулой [5]:Indeed, the inductance of the circuit limited by two strip plane-parallel current conductors of width b and length
Figure 00000004
located one above the other with a gap h, is determined in the approximation (h << b) by the formula [5]:

Figure 00000005
Figure 00000005

Для рассмотренного подмодуля CAS325M12HM2 имеем: h≈10 мм, b≈100 мм,

Figure 00000006
Тогда получаем L≈6 нГ, что достаточно близко к заявленному (5 нГ).For the considered submodule CAS325M12HM2 we have: h≈10 mm, b≈100 mm,
Figure 00000006
Then we get L≈6 nG, which is close enough to the declared value (5 nG).

Одним из путей снижения паразитной индуктивности контура является снижение толщины DC контура до h≈1 мм, ограничиваемого технологическими и физическими факторами. В этом случае основной вклад в суммарную индуктивность уже будут вносить неоднородности тоководов, например токопроводящие перемычки. Они обычно выполняются шлейфом, состоящим из проволочек или полосок. Суммарная ширина этих шлейфов в каждом ряду в несколько раз меньше ширины b сплошного токовода, особенно при выполнении перекрестий тоководов в виде «гребенок». Поэтому при суммарной длине этих участков примерно 20 мм и длине

Figure 00000007
имеем ощутимый вклад в паразитную индуктивность DC контура.One of the ways to reduce the stray inductance of the circuit is to reduce the thickness of the DC circuit to h≈1 mm, limited by technological and physical factors. In this case, the main contribution to the total inductance will already be made by the heterogeneity of the current leads, for example, conductive jumpers. They are usually performed by a train consisting of wires or strips. The total width of these loops in each row is several times smaller than the width b of a solid current lead, especially when performing crosshairs of current leads in the form of “combs”. Therefore, with a total length of these sections of approximately 20 mm and a length of
Figure 00000007
we have a significant contribution to the stray inductance of the DC circuit.

Таким образом, при оценке величины паразитной индуктивности DC контура подмодуля необходимо учитывать не только соотношение габаритных размеров этого контура, но и неоднородности тоководов.Thus, when assessing the parasitic inductance of a DC circuit of a submodule, it is necessary to take into account not only the ratio of the overall dimensions of this circuit, but also the heterogeneity of the current leads.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа [6, fig.8c], является силовой полумостовой полупроводниковый модуль, содержащий электроизоляционную теплопроводящую подложку с токоведущим слоем, имеющим силовые полигоны расположенные по порядку: DC+, первый полигон AC; DC- и второй полигон АС. На полигонах DC+ и втором АС расположены параллельные ряды силовых полупроводниковых элементов, образующие, соответственно, верхнее и нижнее плечи полумоста. Три максимально возможно широких полосковых силовых вывода модуля расположены параллельно рядам полупроводниковых элементов и присоединены к соответствующим полигонам по всей ширине: выводы DC+ и DC- подсоединены к соответствующим полигонам, а вывод АС - к перемычке между полигонами АС. Все три вывода максимально возможно сближены между собой на толщину необходимой изоляции.The closest technical solution, selected as a prototype [6, fig.8c], is a power half-bridge semiconductor module containing an insulating heat-conducting substrate with a current-conducting layer having power polygons arranged in order: DC +, first AC polygon; DC- and second speaker range. At the DC + test sites and the second AC, parallel rows of power semiconductor elements are located, forming, respectively, the upper and lower shoulders of the half-bridge. Three as wide as possible wide strip power outputs of the module are parallel to the rows of semiconductor elements and are connected to the corresponding polygons along the entire width: the DC + and DC- terminals are connected to the corresponding polygons, and the AC terminal is connected to the jumper between the AC polygons. All three conclusions are as close as possible to each other by the thickness of the required insulation.

Недостатком такой конструкции является невозможность сделать количество перекрестий тоководов меньше трех. Это оставляет нереализованным потенциал снижения паразитных индуктивностей тоководов.The disadvantage of this design is the inability to make the number of crosshairs of conductors less than three. This leaves unrealized the potential for reducing parasitic inductances of current leads.

Задача изобретения - повышение надежности полупроводникового силового подмодуля.The objective of the invention is to increase the reliability of a semiconductor power submodule.

Техническим результатом заявленного изобретения является снижение выбросов напряжения на силовых полупроводниковых элементах полумостового подмодуля, возникающих вследствие наличия паразитных индуктивностей в тоководах полумостового подмодуля.The technical result of the claimed invention is to reduce voltage surges on power semiconductor elements of a half-bridge submodule, arising from the presence of stray inductances in the current leads of a half-bridge submodule.

Технический результат достигается тем, что в подмодуль полумостовой силового полупроводникового модуля, содержащий электроизоляционную теплопроводящую подложку с токоведущим слоем, имеющим силовые полигоны: первый DC+ и АС, на которых расположены параллельные ряды силовых полупроводниковых элементов, образующие плечи полумоста; три максимально возможно широких полосковых силовых вывода полумоста, расположенных параллельно рядам полупроводниковых элементов, причем вывод АС подмодуля подсоединен по всей своей ширине к полигону АС, а выводы DC+ и DC-подмодуля расположены друг от друга на расстоянии, равном толщине необходимой изоляции, введена дополнительная подложка с токоведущим слоем, расположенная на полигоне АС вдоль и между рядами силовых полупроводниковых элементов, причем токоведущий слой разделен на силовые полигоны: второй DC+ и DC- так, что полигон DC- расположен вдоль и в непосредственной близости от ряда силовых полупроводниковых элементов нижнего плеча полумоста, к полигонам: второй DC+ и DC- по всей своей ширине подсоединены соответствующие силовые выводы DC+ и DC-подмодуля, вывод АС подмодуля подсоединен к полигону АС за пределами рядов кристаллов подмодуля, а необходимые для образования полумостовой схемы соединения между полигонами и(или) полупроводниковыми элементами выполнены гибкими тоководами, ширина которых обеспечивает максимальное покрытие ими ширины тоководов подмодуля.The technical result is achieved in that in a submodule of a half-bridge power semiconductor module containing an insulating heat-conducting substrate with a current-conducting layer having power ranges: the first DC + and AC, on which parallel rows of power semiconductor elements are located that form the shoulders of the half-bridge; three as wide as possible wide stripe power leads of the half-bridge parallel to the rows of semiconductor elements, with the AC output of the submodule connected across its entire width to the AC polygon, and the terminals of the DC + and DC submodule spaced from each other at a distance equal to the thickness of the required insulation, an additional substrate is introduced with a current-carrying layer located on the AC range along and between the rows of power semiconductor elements, and the current-conducting layer is divided into power ranges: the second DC + and DC- so that the DC- polygon is located lies along and in the immediate vicinity of a number of power semiconductor elements of the lower half-bridge arm, to the polygons: the second DC + and DC- are connected across their entire widths to the corresponding power terminals of the DC + and DC submodule, the AC output of the submodule is connected to the AC polygon outside the rows of crystals of the submodule, and the necessary connections for the formation of a half-bridge circuit between the polygons and (or) semiconductor elements are made of flexible current conductors, the width of which ensures the maximum coverage of the width of the current conductors of the submodule.

Сущность заявленного изобретения поясняется чертежом, на котором схематично показан вертикальный разрез одного из вариантов полумостового подмодуля, выполненный в поперечном направлении к рядам полупроводниковых элементов.The essence of the claimed invention is illustrated by the drawing, which schematically shows a vertical section of one of the variants of the half-bridge submodule, made in the transverse direction to the rows of semiconductor elements.

Токоведущий слой электроизолирующей теплопроводящей подложки 1 разделен на токоведущие полигоны 2 и 3, на которых соответственно размещены ряды кристаллов транзисторов 4 верхнего плеча и 5 нижнего плеча полумоста, а также дополнительная электроизолирующая подложка 6, токоведущий слой которой разделен на токоведущие полигоны 7 и 8, к которым подсоединены, соответственно, выводы полумоста 9 (DC+) и 10 (DC-). С помощью перемычек 11, 12 и 13 выполнены соединения между элементами и полигонами, требуемые для построения схемы полумоста. Вывод 14 представляет собой АС-токовод полумоста.The current-conducting layer of the electrically insulating heat-conducting substrate 1 is divided into current-carrying polygons 2 and 3, on which respectively the rows of transistor crystals 4 of the upper arm and 5 lower half-bridge arms are located, as well as an additional electrically insulating substrate 6, the current-conducting layer of which is divided into current-carrying polygons 7 and 8, to which connected, respectively, the conclusions of the half-bridge 9 (DC +) and 10 (DC-). With the help of jumpers 11, 12 and 13, connections between elements and polygons are made, which are required to construct a half-bridge circuit. Conclusion 14 is an AC current lead of the half-bridge.

Перемычки 11 и 12 образуют единственное пререкрестие тоководов (в виде «гребенки»). Тем самым количество перекрестий по сравнению с прототипом уменьшается с трех до одного.Jumpers 11 and 12 form the only pre-termination of current leads (in the form of a "comb"). Thus, the number of crosshairs in comparison with the prototype is reduced from three to one.

Оценим дополнительную индуктивность одного перекрестия. Его можно осуществить в виде «гребенки» с шагом Н, равным шагу расположения полупроводниковых кристаллов в ряду, т.е. Н≈14 мм. Тогда при величине зазора между зубцами «гребенки» 3 мм (определяется требованием к электропрочности), ширина зубца будет: (14 мм / 2 зубца) - 3 мм = 4 мм.We estimate the additional inductance of one crosshair. It can be implemented in the form of a “comb” with a step H equal to the step of the arrangement of semiconductor crystals in a row, i.e. N≈14 mm. Then, when the gap between the teeth of the "comb" is 3 mm (determined by the requirement for electrical strength), the width of the tooth will be: (14 mm / 2 teeth) - 3 mm = 4 mm.

Оценка индуктивности одного зубца шириной b≈4 мм и длиной

Figure 00000008
при h≈2 мм по формуле (1) дает значение около 9 нГ.Assessment of the inductance of one tooth with a width of b≈4 mm and a length
Figure 00000008
at h≈2 mm according to formula (1) gives a value of about 9 nG.

Пренебрегая взаимоиндукцией между соседними зубцами при числе зубцов на каждом тоководе, равном 100 мм / 14 мм/шаг ≈ 7 зубцов, и учитывая, что на каждой гребенке пересекаются два токовода: прямой и обратный, получим по формуле (1) индуктивность тоководов на участке одной гребенки:Neglecting the mutual induction between adjacent teeth with the number of teeth on each current lead equal to 100 mm / 14 mm / step ≈ 7 teeth, and taking into account that two current leads intersect on each comb: direct and reverse, we obtain, according to formula (1), the inductance of the current leads in one section combs:

LГРЕБЕНКИ≈(8 нГ / 7 зубцов) * 2ТОКОВОДА ≈ 2 нГ.L COMBERS ≈ (8 nG / 7 teeth) * 2 CONDUCTORS ≈ 2 nG.

Если бы вместо перекрестья тоководов была бы полосковая линия с теми же параметрами: b=100 мм,

Figure 00000009
и h≈1 мм, то ее индуктивность была бы около 0,2 нГ. Таким образом, устранение только одного перекрестия при сохранении прежней длины контура питания уменьшает индуктивность контура питания на 2 нГ - 0,2 нГ = 1,8 нГ. В нашем случае устраняются два перекрестья, что дает снижение паразитной индуктивности примерно на 3,6 нГ, что сопоставимо с ранее посчитанной предельной величиной, составляющей 5 нГ.If instead of the crosshairs of the current leads there would be a strip line with the same parameters: b = 100 mm,
Figure 00000009
and h≈1 mm, then its inductance would be about 0.2 nG. Thus, eliminating only one crosshair while maintaining the same length of the power circuit reduces the inductance of the power circuit by 2 nG - 0.2 nG = 1.8 nG. In our case, two crosshairs are eliminated, which gives a decrease in parasitic inductance by about 3.6 nG, which is comparable to the previously calculated limiting value of 5 nG.

Пересчет на «выброс» напряжения на полупроводниковом элементе для

Figure 00000010
дает значение:Recalculation on the "surge" voltage on the semiconductor element for
Figure 00000010
gives the value:

Figure 00000011
Figure 00000011

что является значительной частью допустимого полного запаса, приблизительно равного 200 В.which is a significant part of the allowable total margin of approximately 200 V.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет снизить выбросы напряжения на силовых полупроводниковых элементах полумостового подмодуля силового полупроводникового модуля, возникающие вследствие наличия паразитных индуктивностей в тоководах полумостового подмодуля.Thus, the claimed invention allows to reduce voltage surges on the power semiconductor elements of the half-bridge submodule of the power semiconductor module, resulting from the presence of spurious inductances in the current leads of the half-bridge submodule.

Источники информацииInformation sources

1. www.semikron.com/dl/service-support/downloads/download/semikron-datasheet-skm600gb12t4-228920981.www.semikron.com/dl/service-support/downloads/download/semikron-datasheet-skm600gb12t4-22892098

2. www.wolfspeed.com/downloads/dl/file/id/167/product/10/c2m0080120d.pdf2. www.wolfspeed.com/downloads/dl/file/id/167/product/10/c2m0080120d.pdf

3. www.wolfspeed.com/downloads/dl/file/id/967/product/204/cas325m12hm2.pdf3.www.wolfspeed.com/downloads/dl/file/id/967/product/204/cas325m12hm2.pdf

4. en.tdk.eu/inf/20/20/db/fc_2009/MKP_B32651_658.pdf4. en.tdk.eu/inf/20/20/db/fc_2009/MKP_B32651_658.pdf

5. П.Л. Калантаров, Л.А. Цейтлин. Расчет индуктивностей. 1986.5. P.L. Kalantarov, L.A. Zeitlin Calculation of inductances. 1986.

6. Патент US 7,791,208 В2, Power semiconductor arrangement, Infineon Technologies AG, 2010, Priority 2007, Fig.8c.6. US patent 7,791,208 B2, Power semiconductor arrangement, Infineon Technologies AG, 2010, Priority 2007, Fig. 8c.

Claims (1)

Подмодуль полумостовой силового полупроводникового модуля, содержащий электроизоляционную теплопроводящую подложку с токоведущим слоем, имеющим силовые полигоны: первый DC+ и АС, на которых расположены параллельные ряды силовых полупроводниковых элементов, образующие плечи полумоста; три максимально возможно широких полосковых силовых вывода полумоста, расположенных параллельно рядам полупроводниковых элементов, причем вывод АС подмодуля подсоединен по всей своей ширине к полигону АС, а выводы DC+ и DC- подмодуля расположены друг от друга на расстоянии, равном толщине необходимой изоляции, отличающийся тем, что содержит дополнительную подложку с токоведущим слоем, расположенную на полигоне АС вдоль и между рядами силовых полупроводниковых элементов, причем токоведущий слой разделен на силовые полигоны: второй DC+ и DC- так, что полигон DC- расположен вдоль и в непосредственной близости от ряда силовых полупроводниковых элементов нижнего плеча полумоста, к полигонам: второй DC+ и DC- по всей своей ширине подсоединены соответствующие силовые выводы DC+и DC- подмодуля, вывод АС подмодуля подсоединен к полигону АС за пределами рядов кристаллов подмодуля, а необходимые для образования полумостовой схемы соединения между полигонами и(или) полупроводниковыми элементами выполнены гибкими тоководами, ширина которых обеспечивает максимальное покрытие ими ширины тоководов подмодуля.A submodule of a half-bridge power semiconductor module containing an insulating heat-conducting substrate with a current-conducting layer having power ranges: the first DC + and AC, on which parallel rows of power semiconductor elements are located that form the shoulders of the half-bridge; three as wide as possible wide stripe power leads of the half-bridge parallel to the rows of semiconductor elements, with the AC output of the submodule connected across its entire width to the AC polygon, and the terminals of DC + and DC- submodule located at a distance equal to the thickness of the required insulation, characterized in that which contains an additional substrate with a current-carrying layer located on the AC polygon along and between the rows of power semiconductor elements, and the current-carrying layer is divided into power ranges: the second DC + and DC- such that the DC- polygon is located along and in close proximity to a series of power semiconductor elements of the lower half-bridge arm, to the polygons: the second DC + and DC- are connected across their entire widths with the corresponding power terminals of the DC + and DC- submodule, the AC terminal of the submodule is connected to the polygon ACs outside the rows of crystals of the submodule, and the connections necessary for the formation of a half-bridge circuit between polygons and (or) semiconductor elements are made of flexible current conductors, the width of which provides the maximum coverage of the current width vodov submodule.
RU2017122507A 2017-06-26 2017-06-26 Power semiconductor module half-bridge sub-module RU2656302C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017122507A RU2656302C1 (en) 2017-06-26 2017-06-26 Power semiconductor module half-bridge sub-module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017122507A RU2656302C1 (en) 2017-06-26 2017-06-26 Power semiconductor module half-bridge sub-module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2656302C1 true RU2656302C1 (en) 2018-06-04

Family

ID=62560222

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017122507A RU2656302C1 (en) 2017-06-26 2017-06-26 Power semiconductor module half-bridge sub-module

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2656302C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU198866U1 (en) * 2020-03-19 2020-07-31 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" POWER SEMICONDUCTOR MODULE
RU2740028C1 (en) * 2020-03-19 2020-12-30 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" Potential-free power module housing

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
UA60298C2 (en) * 1997-06-23 2003-10-15 Абб Швайц Холдінг Аг POWER semiconductor assembly unit CONSISTING OF MODULAR ELEMENTS
RU86813U1 (en) * 2009-04-16 2009-09-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "ЭНЕРГОМОДУЛЬ" CONTROLLED ELECTRONIC MODULE
US7791208B2 (en) * 2007-09-27 2010-09-07 Infineon Technologies Ag Power semiconductor arrangement
US8390968B2 (en) * 2007-04-16 2013-03-05 Siemens Aktiengesellschaft Apparatus for protection of converter modules
US8981712B2 (en) * 2009-11-19 2015-03-17 Siemens Aktiengesellschaft Converter and submodule of a converter for charging or discharging an energy store
US20150130071A1 (en) * 2013-11-12 2015-05-14 Infineon Technologies Ag Semiconductor Package Comprising a Transistor Chip Module and a Driver Chip Module and a Method for Fabricating the Same
US20160240470A1 (en) * 2011-12-07 2016-08-18 Transphorm Inc. Semiconductor modules and methods of forming the same
RU2600125C2 (en) * 2012-06-28 2016-10-20 Сименс Акциенгезелльшафт Converter and method of its operation to convert voltages

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
UA60298C2 (en) * 1997-06-23 2003-10-15 Абб Швайц Холдінг Аг POWER semiconductor assembly unit CONSISTING OF MODULAR ELEMENTS
US8390968B2 (en) * 2007-04-16 2013-03-05 Siemens Aktiengesellschaft Apparatus for protection of converter modules
US7791208B2 (en) * 2007-09-27 2010-09-07 Infineon Technologies Ag Power semiconductor arrangement
RU86813U1 (en) * 2009-04-16 2009-09-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "ЭНЕРГОМОДУЛЬ" CONTROLLED ELECTRONIC MODULE
US8981712B2 (en) * 2009-11-19 2015-03-17 Siemens Aktiengesellschaft Converter and submodule of a converter for charging or discharging an energy store
US20160240470A1 (en) * 2011-12-07 2016-08-18 Transphorm Inc. Semiconductor modules and methods of forming the same
RU2600125C2 (en) * 2012-06-28 2016-10-20 Сименс Акциенгезелльшафт Converter and method of its operation to convert voltages
US20150130071A1 (en) * 2013-11-12 2015-05-14 Infineon Technologies Ag Semiconductor Package Comprising a Transistor Chip Module and a Driver Chip Module and a Method for Fabricating the Same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU198866U1 (en) * 2020-03-19 2020-07-31 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" POWER SEMICONDUCTOR MODULE
RU2740028C1 (en) * 2020-03-19 2020-12-30 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" Potential-free power module housing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9685879B2 (en) Power semiconductor module and power conversion device
US8228113B2 (en) Power semiconductor module and method for operating a power semiconductor module
US8300443B2 (en) Semiconductor module for use in power supply
US10003280B2 (en) Semiconductor module, upper and lower arm kit, and three-level inverter
US9214459B2 (en) Semiconductor device
CN102195502A (en) Semiconductor device
RU2656302C1 (en) Power semiconductor module half-bridge sub-module
RU2706732C1 (en) Exciter
KR102063101B1 (en) Interdigit device on leadframe for evenly distributed current flow
US20220302075A1 (en) Power semiconductor module
JP2018032871A (en) Monolithic cell for integrated circuit and especially monolithic switching cell
JP5595617B2 (en) Power converter
JP2010011605A (en) Power conversion device
JP2023099760A (en) Semiconductor device
KR101281281B1 (en) Power conversion device
CN102939650A (en) Semiconductor device
JP2005216876A (en) Power semiconductor module
RU2677253C2 (en) Power semiconductor module half-bridge sub-module
DE102010038731B3 (en) Submodule and power semiconductor module
US20220173078A1 (en) Semiconductor arrangements
RU217893U1 (en) POWER SEMICONDUCTOR MODULE
US20220068777A1 (en) Low-inductance connecting device for connecting a semiconductor module and an intermediate circuit capacitor
JPH0541474A (en) Semiconductor device
CN109121456B (en) Multi-stage power conversion device
JP2005197433A (en) Power semiconductor module

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20200116