CN1293626C - 模块壳体和功率半导体模块 - Google Patents

模块壳体和功率半导体模块 Download PDF

Info

Publication number
CN1293626C
CN1293626C CNB021598983A CN02159898A CN1293626C CN 1293626 C CN1293626 C CN 1293626C CN B021598983 A CNB021598983 A CN B021598983A CN 02159898 A CN02159898 A CN 02159898A CN 1293626 C CN1293626 C CN 1293626C
Authority
CN
China
Prior art keywords
housing
module
insulation
wall
insulation wall
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 - Fee Related
Application number
CNB021598983A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1428849A (zh
Inventor
L·梅森克
A·哈米迪
P·约尔格
A·阿克达
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.)
ABB Research Ltd Switzerland
ABB Research Ltd Sweden
Original Assignee
ABB Research Ltd Switzerland
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 ABB Research Ltd Switzerland filed Critical ABB Research Ltd Switzerland
Publication of CN1428849A publication Critical patent/CN1428849A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1293626C publication Critical patent/CN1293626C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

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
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • 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
    • H01L25/165—Containers
    • 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
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

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)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Casings For Electric Apparatus (AREA)

Abstract

一种功率模块壳体包括两个可互相连接的电绝缘壳体件(1，2)。所述第一壳体件(2)包括至少两个用于电源端子(31，32)的开口(24)和槽状凹进部分(25)。在开口(24)之间设置了三个正交于壳体表面的绝缘壁(11，21，22)。绝缘壁(11)是所述第二壳体件(1)的一部分，可插入所述第一壳体件(2)的凹进部分(25)。同时至少一个所述第二绝缘壁(21，22)是第一壳体件(2)的一部分。电源端子的开口之间的绝缘壁可使端子具有紧凑的结构。

Description

模块壳体和功率半导体模块
技术领域
本发明涉及功率电子学领域。本发明涉及一种模块壳体和功率半导体模块。所述模块壳体包括：至少两个可互相连接的电绝缘壳体件，第一壳体件包括用于电源端子的至少两个开口；在开口之间设置了至少两个正交于壳体表面的绝缘壁；至少一个第一绝缘壁是第二壳体件的一部分；第一绝缘壁可插入第一壳体件的凹进部分。
背景技术
隔离栅双极晶体管(IGBT)模块的开发是从已有的达林顿晶体管模块基础上开始的，达林顿晶体管模块是上个世纪最后两个年代的低压驱动器工业的主要器件。最初制造者只是简单地用IGBT芯片更换达林顿芯片。这导致了所谓标准模块的封装方式的多样性。小功率器件倾向于采用6封装或全3相桥接构造。较大额定电流器件使用2封装或半桥构造，而最大额定电流的器件只用一个封装(带有反平行快速二极管的IGBT)。从双极模块的进展具有不同的封装，造成了不统一的供应基础，使完全互换的模块变得混乱。供应商希望有标准的解决方案和向新的封装工具投资。另外从旧双极晶体管发展起来的封装当用于快速开关MOS选通IGBT时具有许多局限。
在新一代的模块出现后，在封装上存在更大的变化，尤其是在小功率范围，随着供应商引入新的更高集成度的概念，并将其定位在市场的特定部分时。通过器件供应商引入更多功能性的概念，在“标准”的两个意义上已不需要生产标准模块。首先是模块的另外功能限制了模块的应用区域。第二是大部分使用者要求的标准化，即复合源，已难以在具有不同技术平台的供应商之间实现。
在最小功率器件市场的范围内，引入了如M.Feldvob等人在1996年9月7-13日于拉斯维加斯举行的Powersystem World`96PCIM会议上的论文“具有可钎焊的矮形经济封装模块的新的小型变换器概念(A new compact inverter concept with low profile solderableECONOPACK modules)”中所介绍的经济封装(Econopack)概念并达成了对标准模块的定义：由多于一家生产商所生产的和由众多用户所使用的。然而直到引入LoPak，如S.Dewar等人在ABBSemiconductors AG在线文献(www.absem.com)中的论文“21世纪的标准模块”中所介绍的，都没有出现新的特别为采用IGBT技术而设计的模块，超过了额定100A 6封装。
传统上小功率高电压的应用场合(线电压超过3KV)是由门极可关断晶闸管(GTOs)、集成门极控制晶闸管(IGCT)或隔离栅双极晶体管(IGBT)来控制。IGBT是一种与晶闸管结构的功率半导体，如要求绝缘结构容易冷却的驱动单元，相比具有多种优点的器件，其已经充分开发出和引入闭锁电压达6.5kV。闭锁电压为4.5或6.5kV的IGBT模块已经首先设计出，可用于牵引变换器，并已经用于工业驱动，以及涉及电能质量的地方。封装保持与低压模块(1.2，2.5或3.3kV)相同的标准。所有这些模块具有标准的复盖区，总尺寸和端子位置。因此，所有的蠕动和间隙距离是一致的并具有相同电绝缘。6.5kV的IGBT模块在F.Auerbach等人发表在EUPEC在线文献(www.eupec.com)的文章“6.5kV IGBT模块”中给出了介绍。
对于要求电压更高的场合，进行多个模块的串联是必要的。减少这种串联方式费用的可能方式是在模块内对这些半导体芯片串联，这造成了现在可以得到具有两倍、三倍或更多倍闭锁电压的最高电压模块。
然而，对于这些高电压模块，传统的封装设计标准，如应用于LoPak模块的标准，已经证明不能充分保证完全绝缘和没有任何电介质应力作用在模块壳体的临界区域，即在两个壳体件如壳体壁和顶盖之间的粘接接头。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种模块壳体和功率半导体模块，具有最初提到的种类并具有改进的介电强度和提高的闭锁电压。
所述目的的实现是通过以下的模块壳体和以下的功率半导体模块。
本发明的模块壳体，包括两个可互相连接的电绝缘壳体件，所述电绝缘壳体件中的第一壳体件包括电源端子的至少两个开口，在开口之间设置了至少两个正交于所述壳体表面的绝缘壁，绝缘壁中的至少一个第一绝缘壁是所述电绝缘壳体件中的第二壳体件的一部分；第一绝缘壁可插入所述第一壳体件的槽状凹进部分。同时绝缘壁中的至少一个第二绝缘壁是第一壳体件的一部分。
在电源端子的开口之间的绝缘壁允许端子有紧凑的设置。
在本发明的模块壳体的优选实施例中，带有所述第一绝缘壁的所述第二壳体件插入所述凹进部分，所述壳体件通过粘接进行连接。粘接接头通过至少一个所述第二绝缘壁与至少一个所述开口分开。
粘结剂不置于开口中的电源端子之间的电间隙或爬电通道上。因此任何电场都可以施加到粘接接头上。通道总是保持被至少一个在接头和至少一个端子之间的绝缘壁所阻断。
另外的实施例在附属权利要求中限定。
功率半导体模块包括壳体壁和顶盖，一个所述壳体件是顶盖，而另一个壳体件是壳体壁。
附图说明
通过下面详细的介绍并参考附图，可对本发明有更全面的了解，并通过对本发明的了解，可很容易地得出本发明的许多优点。
图1部分地显示了本发明的带有互相连接前的两个壳体件的模块壳体；
图2显示了图1中的模块壳体，两个壳体件互相连接并带有电源端子；
图3显示了图2的模块壳体的剖视图；
图4是图2的模块壳体的另一个实施例的剖视图。
标记表
1                 壳体
11，12            壳体绝缘壁
13                夹持孔
2                 顶盖
21，22            顶盖绝缘壁
23                夹持孔
24                端子孔
25                凹进部分
31，32            电源端子
33                夹持孔
4                 连接杆
41                阴极触点
51，52            夹持件，螺栓和螺帽
6                 粘结剂
hs               端子组套的高度
hw               壁的高度
具体实施方式
现在参考附图，在全部附图中相同的参考数字代表相同的或对应的部件。
图1显示了本发明的模块壳体的第一实施例。壳体壁1和顶盖2设计成可装配到一起。图中壳体壁1只是显示了一部分，整个壳体壁最好是矩形形状，可围绕固定半导体芯片的基板。同样只显示了一部分的顶盖2设计成可严密地安装到壳体壁的顶部，确保模块壳体的完全绝缘。壳体顶盖和壁粘接到一起，形成密封的模块壳体。
在壳体壁1顶部的小绝缘壁11设置成与壳体壁的顶表面正交。如图所示，绝缘壁11重叠在壳体壁上，朝向模块内部。
顶盖2具有开口朝模块外部的槽状凹进部分25。所述绝缘壁11当顶盖2设置在壳体壁1的顶部时可滑入所述凹进部分。
图2显示了互相连接的壳体壁1和顶盖2。顶盖2围绕位于凹进部分23的绝缘壁11。
顶盖2包括两个开口24，可插入电源端子31和32，与设置在模块内部的半导体芯片接触。这些开口设置在凹进部分25的两侧。
在顶盖2上，还设置了另外的绝缘壁21和22，正交于顶盖表面的顶部并平行于凹进部分25。顶盖绝缘壁21和22设置在凹进部分25两侧的凹进部分和电源端子31开口24之间。顶盖绝缘壁21和22要比位于中间的绝缘壁11长，甚至可以延伸超过整个顶盖。
在壳体壁1、顶盖2和电源端子31和32设置了夹持孔13、23、33。通过这些孔，螺栓或螺钉52可连接外部的连接件4到电源端子，如下两个图所示。
图3显示了前图的本发明的模块壳体的第一实施例的剖视图。显示出绝缘壁1和顶盖2牢固地互相连接。在绝缘壁11和顶盖2之间存在凹进部分的粘接接头6。顶盖绝缘壁21和22保护粘接接头，防止电蠕动和爬电通道出现。因此其优点是绝缘壁的高度hw，特别是电源端子32和粘接接头6之间的壁，至少等于电源端子32组套的高度hs。使用了连接杆4和夹持件，如螺栓2和螺帽51。
图4显示了本发明的模块壳体的第二实施例的剖视图。其中两个绝缘壁11和12设置在壳体壁1上，但只有一个顶盖绝缘壁21。对于两个绝缘壁11和12，顶盖上设置有位于顶盖绝缘壁21两侧的对应的凹进部分。
从介电的观点来看，粘接接头是一个临界点。由于很难对粘接层的介电行为定出其特征，最安全方法是限制其电场。在本发明的模块壳体中，总是在粘接接头和一个电源端子之间设置至少一个绝缘壁。
带有本发明模块壳体的功率半导体模块预计有部分放电，但不会使端子和端子间的闭锁电压达到至少16kV。
本发明的模块壳体的应用场合是高压功率电子模块，如带有串联芯片的功率电子模块，该模块可用于电力质量设备或中压驱动器。
包括绝缘壁的壳体件是用电绝缘材料如环氧树脂制成。

Claims (5)

1.一种模块壳体，包括：
可互相连接的至少两个电绝缘壳体件(1，2)；
所述至少两个电绝缘壳体件中的第一壳体件(2)包括用于电源端子(31，32)的至少两个开口(24)；
在所述至少两个开口(24)之间设置了至少两个正交于所述壳体表面的绝缘壁(11，12，21，22)；
所述绝缘壁中的至少一个第一绝缘壁(11，12)是所述至少两个电绝缘壳体件中的第二壳体件(1)的一部分；
所述第一绝缘壁(11，12)可插入所述第一壳体件(2)的槽状凹进部分(25)；
其特征在于，所述绝缘壁中的至少一个第二绝缘壁(21，22)是所述第一壳体件(2)的一部分。
2.根据权利要求1所述的模块壳体，其特征在于，至少三个所述绝缘壁(11，12，21，22)设置在所述壳体的表面，两个所述绝缘壁(11，12；21，22)是所述壳体件(1，2)中一个的一部分，并设置在第三个绝缘壁(21，11)的两侧，所述第三个绝缘壁是另一个壳体件(2，1)的一部分。
3.根据权利要求1或2所述的模块壳体，其特征在于，所述至少一个第一绝缘壁(11，12)可插入所述凹进部分(25)，所述第一壳体件(2)通过粘接接头(6)进行连接，所述粘接接头通过至少一个所述第二绝缘壁(21，22)与至少一个所述开口(24)分开。
4.根据权利要求1或2所述的模块壳体，其特征在于，所述模块包括壳体壁和顶盖，一个所述壳体件(2)是所述顶盖而另一个所述壳体件(1)是壳体壁。
5.一种功率半导体器件模块，包括权利要求1或2所述的模块壳体，和带有至少两个主电极的至少一个大功率半导体芯片，所述电极连接到至少两个电源端子(31，32)，所述电源端子设置在所述开口(24)中，用于外部电连接。
CNB021598983A 2001-12-24 2002-12-24 模块壳体和功率半导体模块 Expired - Fee Related CN1293626C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP01811273A EP1324391B1 (en) 2001-12-24 2001-12-24 Module housing and power semiconductor module
EP01811273.0 2001-12-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1428849A CN1428849A (zh) 2003-07-09
CN1293626C true CN1293626C (zh) 2007-01-03

Family

ID=8184343

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB021598983A Expired - Fee Related CN1293626C (zh) 2001-12-24 2002-12-24 模块壳体和功率半导体模块

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6734543B2 (zh)
EP (1) EP1324391B1 (zh)
JP (1) JP4287134B2 (zh)
CN (1) CN1293626C (zh)
DE (1) DE60129146T2 (zh)
RU (1) RU2298857C2 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9210826B2 (en) 2009-03-13 2015-12-08 Siemens Aktiengesellschaft Power semiconductor module having layered insulating side walls
CN102522389A (zh) * 2011-12-31 2012-06-27 嘉兴斯达微电子有限公司 一种小型的功率半导体模块
DE112014003204B4 (de) * 2013-07-11 2020-01-30 Mitsubishi Electric Corporation Leistungsmodul

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0116289A2 (en) * 1983-01-12 1984-08-22 Allen-Bradley Company Power semiconductor module and package
EP0828341A2 (en) * 1996-09-06 1998-03-11 Hitachi, Ltd. Modular type power semiconductor apparatus
US5803868A (en) * 1994-07-13 1998-09-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Slip control apparatus for motor vehicle lock-up clutch
EP0969528A1 (en) * 1998-06-30 2000-01-05 Canon Kabushiki Kaisha Drive control for vibration wave motor
US6285076B1 (en) * 1997-08-28 2001-09-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Press-connection semiconductor device and press-connection semiconductor assembly

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59177951A (ja) * 1983-03-29 1984-10-08 Toshiba Corp 半導体装置
EP0138048B1 (en) * 1983-09-29 1993-12-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Press-packed semiconductor device
JPS6081660U (ja) * 1983-11-10 1985-06-06 富士電機株式会社 ダ−リントントランジスタ
JPH0525246Y2 (zh) * 1987-02-20 1993-06-25
EP0609528A1 (en) * 1993-02-01 1994-08-10 Motorola, Inc. Low inductance semiconductor package
DE19533298A1 (de) * 1995-09-08 1997-03-13 Siemens Ag Elektronisches Modul mit Leistungsbauelementen
JP3267169B2 (ja) * 1996-09-06 2002-03-18 株式会社日立製作所 パワー半導体装置
JP3695260B2 (ja) * 1999-11-04 2005-09-14 株式会社日立製作所 半導体モジュール

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0116289A2 (en) * 1983-01-12 1984-08-22 Allen-Bradley Company Power semiconductor module and package
US5803868A (en) * 1994-07-13 1998-09-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Slip control apparatus for motor vehicle lock-up clutch
EP0828341A2 (en) * 1996-09-06 1998-03-11 Hitachi, Ltd. Modular type power semiconductor apparatus
US6285076B1 (en) * 1997-08-28 2001-09-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Press-connection semiconductor device and press-connection semiconductor assembly
EP0969528A1 (en) * 1998-06-30 2000-01-05 Canon Kabushiki Kaisha Drive control for vibration wave motor

Also Published As

Publication number Publication date
DE60129146T2 (de) 2007-12-13
US6734543B2 (en) 2004-05-11
JP4287134B2 (ja) 2009-07-01
DE60129146D1 (de) 2007-08-09
RU2298857C2 (ru) 2007-05-10
CN1428849A (zh) 2003-07-09
EP1324391B1 (en) 2007-06-27
EP1324391A1 (en) 2003-07-02
JP2003204037A (ja) 2003-07-18
US20030116841A1 (en) 2003-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3451520B1 (en) Component structure, power module and power module assembly structure
US9854708B2 (en) Unit for semiconductor device
KR101443972B1 (ko) 일체형 전력 반도체 모듈
CN1196195C (zh) 带有封闭的子模块的功率半导体模块
CN104637891B (zh) 包括两个半导体模块和横向延伸连接器的半导体封装
CN1797765A (zh) 功率模块、相脚和三相变换器
US6870253B1 (en) Power semiconductor device
KR101642754B1 (ko) 반도체장치
US6507108B1 (en) Power semiconductor module
CN114551259A (zh) 制造半桥的方法、半桥、用于逆变器的功率模块及逆变器
US6380617B1 (en) Electrode terminal connection structure of semiconductor module
CN1293626C (zh) 模块壳体和功率半导体模块
US6282077B1 (en) Ceramic capacitor mounting structure
WO2009127179A1 (de) Verfahren zur herstellung und aufbau eines leistungsmoduls
CN219180511U (zh) 一种电动压缩机控制器igbt固定结构
CN105575925B (zh) 半导体模块和具有小的爬电电流的半导体模块装置
US20220109376A1 (en) Half-bridge for an electric drive of an electric vehicle or a hybrid vehicle, power module for an inverter and inverter
CN114899153A (zh) 一种智能功率模块
CN117242569A (zh) 半导体装置及电力转换装置
US5744861A (en) Power semiconductor module
JP2005150661A (ja) 半導体装置及びその実装体
JP7487695B2 (ja) 半導体装置
KR100344225B1 (ko) 전력 반도체 모듈의 수분침투 방지장치
US20230307332A1 (en) Power Semiconductor Module and Method for Producing a Power Semiconductor Module
US11887904B2 (en) Integrally bonded semiconductor device and power converter including the same

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20070103

Termination date: 20101224