DE102005052756A1 - Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine Halbleitervorrichtung weist wenigstens ein Halbleitermodul auf, das einen Halbleiterchip, eine mit dem Halbleiterchip thermisch verbundene Wärmesenke und ein Dichtungselement zum Abdecken und Abdichten des Halbleiterchips und der Wärmesenke in solcher Weise, dass die Wärmeabstrahlungsoberfläche der Wärmesenke freigelegt ist, enthält. Die Wärmeabstrahlungsoberfläche wird durch ein Kühlmittel gekühlt. In einem Teil des Dichtungselements ist eine Öffnung als ein Kühlmittelweg ausgebildet, durch welchen das Kühlmittel strömt.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung, die ein Halbleitermodul aufweist, das durch Versiegeln bzw. Abdichten eines mit einer Wärmeabstrahlungs-Metallplatte, von welcher eine Oberfläche durch ein Kältemittel bzw. Kühlmittel gekühlt wird, verbundenen Halbleiterelements hergestellt ist, und betrifft auch eine Halbleitervorrichtung, die einen Stapel von Halbleitermodulen aufweist.
  • Die Halbleitervorrichtung dieser Art weist herkömmlicherweise ein Halbleitermodul auf, das wenigstens ein Halbleiterelement, wenigstens eine Metallplatte, die thermisch mit dem Halbleiterelement verbunden ist, um die Wärme aus dem Halbleiterelement zu übertragen, und ein Dichtungselement zum Aufnehmen und Abdichten des Halbleiterelements und der Metallplatte in solcher Weise, dass die Wärmeabstrahlungsoberfläche der Metallplatte freiliegt, aufweist. Die Abstrahlungsoberfläche wird durch ein Kühlmittel gekühlt.
  • Diese Halbleitervorrichtung ist so aufgebaut, dass sie die in dem Halbleiterelement erzeugte Wärme leicht abstrahlt. Daher wird die Halbleitervorrichtung z.B. für einen Leistungswandler verwendet. In den vergangenen Jah ren ist ein Bedarf nach niedrigeren Kosten und einer geringeren Größe dieser Anordnung gewachsen.
  • Es ist eine herkömmliche Halbleitervorrichtung mit einer einfachen Kühlstruktur zur Wärmeabstrahlung vorgeschlagen worden, bei welcher ein mit einem Dichtungselement abgedichtetes Halbleitermodul an einer oberen Wand und einer Bodenplatte in einem Umgehäuse befestigt ist, um einen Kühlmittelweg zwischen dem Halbleitermodul und dem Umgehäuse auszubilden (vgl. die japanische Offenlegungsschrift Nr. 2004-119667).
  • Die Kühlmittelwege der herkömmlichen Technik sind jedoch zwischen dem Halbleitermodul und dem Umgehäuse ausgebildet, und daher wird der Raum zur Anordnung der Umgehäuse benötigt, wodurch sich die Größe der Anordnung im Vergleich mit dem Halbleitermodul entsprechend vergrößert.
    •
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • In Anbetracht des vorstehend erwähnten Problems besteht die Aufgabe dieser Erfindung darin, eine kompakte, einfache Kühlstruktur in einer Halbleitervorrichtung zu verwirklichen, die wenigstens ein Halbleitermodul aufweist, welches ein Halbleiterelement aufweist, das mit einer Wärmeabstrahlungs-Metallplatte verbunden ist, die mit einem Dichtungselement abgedichtet ist, wobei die Wärmeabstrahlungsoberfläche der Metallplatte durch ein Kühlmittel gekühlt wird.
  • Um diese Aufgabe zu lösen, wird gemäß dieser Erfindung eine Halbleitervorrichtung vorgesehen, die wenigstens ein Halbleitermodul (1) aufweist, welches ein Halbleiterelement (11, 12), eine Metallplatte (20, 30), die zur Übertragung der Wärme aus dem Halbleiterelement (11, 12) thermisch mit dem Halbleiterelement (11, 12) verbunden ist, und ein Dichtungselement (50) zum Abdecken und Abdichten der Halbleiterelemente (11, 12) und der Metallplatte (20, 30) in solcher Weise, dass die Wärmeabstrahlungsoberfläche (21, 31) der Metallplatte (20, 30) freiliegt, enthält, wobei die Wärmeabstrahlungsoberfläche (21, 31) der Metallplatte (20, 30) mit einem Kühlmittel gekühlt wird, und wobei ein Teil des Dichtungselements (50) als ein Kühlmittelweg (53) ausgebildet ist, in welchem das Kühlmittel strömt.
  • In Anbetracht der Tatsache, dass ein Teil des Dichtungselements (50) des Halbleitermoduls (1) als der Kühlmittelweg (53) ausgebildet ist, werden zusätzliche Teile wie etwa ein Kühlrohr und ein Umgehäuse, die in dem Stand der Technik erforderlich sind, beseitigt, und daher kann die Größe der Halbleitervorrichtung verringert werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine kompakte, einfache Kühlstruktur in einer Halbleitervorrichtung verwirklicht werden, die das Halbleitermodul (1) aufweist, welches das mit der Metallplatte (20, 30), die mit dem Dichtungselement (50) abgedichtet ist, verbundene Halbleiterelement (11, 12) enthält, wobei die Abstrahlungsoberflächen (21, 31) der Metallplatte (20, 30) durch das Kühlmittel gekühlt werden.
  • Das Dichtungselement (50) enthält einen Abdichtungsteil (51) zum Abdichten des Halbleiterelements (11, 12) und der Metallplatte (20, 30) sowie den Wandteil (52), der um den Abdichtungsteil (51) herum angeordnet ist und ein offenes Ende aufweist, das weit von der Abstrahlungsoberfläche (21, 32) der Metallplatte (20, 30) entfernt angeordnet ist. Eine Öffnung (53) des Abdichtungsteils (51) ist als der Kühlmittelweg zwischen der Metallplatte (20, 30) und dem Wandteil (52) ausgebildet.
  • Der Wandteil (52) kann so angeordnet sein, dass er die Seite der Metallplatte (20, 30) umgibt.
  • Das Dichtungselement (50) enthält den Abdichtungsteil (51) zum Abdichten des Halbleiterelements (11, 12) und der Metallplatte (20, 30) sowie den Wandteil (52), der um den Abdichtungsteil (51) herum angeordnet ist, wobei ein offenes Ende hiervon weit von der Wärmeabstrahlungsoberfläche (21, 31) der Metallplatte (20, 30) entfernt angeordnet ist. Eine Öffnung des Wandteils (52) ist als der Kühlmittelweg ausgebildet.
  • Das Dichtungselement (50) kann aus Kunstharz ausgebildet sein.
  • Die Abstrahlungsoberflächen (21, 31) der Metallplatte (20, 30) können uneben sein. Die Abstrahlungsoberflächen (21, 31) der Metallplatte (20, 30) kann wenigstens eine Rippe (83) aufweisen, die von der gleichen Oberfläche aus hervorragt. Auf diese Weise kann das Wärmeabstrahlungsverhalten des Halbleitermoduls (1) verbessert werden.
  • Die Wärmeabstrahlungsoberfläche (21, 31) der Metallplatte (20, 30) kann elektrisch von dem Halbleiterelement (11, 12) isoliert sein. Auf diese Weise kann die Schaltung des Halbleiterelements (11, 12) in geeigneter Weise isoliert sein, wenn das Kühlmittel Wasser oder ein ähnliches leitfähiges Material ist. In diesem Fall kann die Wärmeabstrahlungsoberfläche (21, 31) der Metallplatte (20, 30) die Oberfläche einer auf der Oberfläche der Metallplatte (20, 30) ausgebildeten Isolationsschicht (21a, 31a) sein.
  • Die Wärmeabstrahlungsoberfläche (21, 31) der Metallplatte (20, 30) kann elektrisch unisoliert sein. In dem Fall, dass das Kühlmittel ein elektrisch isolierendes Material wie etwa Luft oder Öl ist, ist es nicht erforderlich, die Wärmeabstrahlungsoberflächen (21, 31) der Metallplatte (20, 30) zu isolieren.
  • Die innere Wandoberfläche des Kühlmittelweges kann mit einem Film (84) bedeckt sein, der eine Korrosionsbeständigkeit gegenüber dem Kühlmittel aufweist. Auf diese Weise wird die Korrosionsbeständigkeit gegenüber dem Kühlmittel in vorteilhafter Weise verbessert.
  • Von einer Seite des Halbleitermoduls (1) aus können Elektrodenanschlüsse für einen Hauptstrom (60) hervorragen, und auf der gegenüberliegenden Seite des Halbleitermoduls (1) können Steueranschlüsse (70) angeordnet sein. Gemäß dieser Erfindung können aufgrund der Abwesenheit eines Umgehäuses die Elektrodenanschlüsse (60) und die Steueranschlüsse (70) in zwei Richtungen von den zwei gegenüberliegenden Seiten des Halbleitermoduls (1) aus hervorragen.
  • Bei der herkömmlichen Halbleitervorrichtung würde ein Vorspringen von Anschlüssen in zwei entgegengesetzten Richtungen die Abdichtungspunkte der Bodenplatte des Umgehäuses vergrößern und sowohl die Struktur als auch die Montagetätigkeit komplizieren. Daher sind die Anschlüsse oft nur in einer Richtung aus dem Halbleitermodul herausgeführt worden. So müssen die Anschlussdrähte in einem Raum angeordnet werden, und der Isolationsabstand zwischen den Anschlussdrähten kann nicht groß sein. Daher war es unvermeidlich, zur Vermeidung dieses Mißstandes eine Vorrichtungsgröße zu vergrößern. Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung können die Anschlüsse dagegen in zwei Richtungen angeordnet werden und kann daher in vorteilhafter Weise eine kompaktere Vorrichtung erhalten werden.
  • Es kann eine Mehrzahl der Halbleitermodule (1) gestapelt und verbunden sein, während die jeweiligen Kühlmittelwege (53) miteinander kommunizieren können. Ebenso können die gestapelten Halbleitermodule (1) miteinander verbunden sein, während die jeweiligen Kühlmittelwege (53) miteinander kommunizieren können, und gleichzeitig kann jedes Halbleitermodul (1) an der Seiten- oder Endoberfläche des Wandteils (52) verbunden sein.
  • Bei der herkömmlichen, aus den gestapelten Halbleitermodulen aufgebauten Halbleitervorrichtung wird das folgende Problem aufgeworfen. Insbesondere in Anbetracht der Tatsache, dass die Kühlelemente wie etwa das Kühlrohr zum Kühlen der Halbleitermodule mit den Halbleitermodulen gestapelt sind, ist die Stapelstruktur aus unterschiedlichen Typen von Bauteilen aufgebaut. Daher wird eine Mehrzahl von zu verbindenden Kühlrohren benötigt, und es wird eine Vielzahl von Flüssigkeitsdichtpunkten benötigt, wodurch die Montagetätigkeit kompliziert wird. Auch wird ein Pressmechanismus benötigt, um die Kühlelemente und die Abstrahlungsoberflächen der Metallplatte durch Pressen der Kühlelemente gegen die Abstrahlungsoberflächen der Metallplatte in Kontakt miteinander zu halten. So muss z.B. ein zusammenziehbares Bauteil wie etwa ein Faltenbalg zwischen einer Mehrzahl der Kühlelement angeordnet sein. Dies macht eine Vorrichtung groß und kompliziert den Aufbau. Ebenso wächst in Anbetracht der Tatsache, dass unterschiedliche Typen von Bauteilen einschließlich der Halbleitermodule und der Kühlelemente gestapelt werden, der kumulative Fehler zwischen diesen ebenso wie die Dickenabweichungen entlang der Richtung des Stapels. Dies verursacht auch Abweichungen der Anschlusspositionen der Halbleitermodule, was es schwierig macht, die Anschlüsse zur Montage der Halbleitervorrichtung auf einer Leiterplatte in Position zu bringen.
  • Um dieses Problem zu bewältigen, erzeugt eine Halbleitervorrichtung, welche die gestapelten Halbleitermodule gemäß Gesichtspunkten der Erfindung aufweist, eine einzigartige Wirkung, die nachstehend beschrieben ist. Nachdem insbesondere ein Teil des Dichtungselements (50) des Halbleitermoduls (1) als der Kühlmittelweg ausgebildet ist, kann der gesamte Kühlmittelweg einfach durch Verbinden der einzelnen Halbleitermodule (1) aufgebaut werden. Demzufolge werden der Pressmechanismus und die zusätzlichen Kühlelemente, die in dem Stand der Technik verwendet wurden, beseitigt, und die Kühlstruktur kann auf einfache Weise verwirklicht werden. Auch wird das Halbleitermodul (1) durch Formen des Dichtungselements (50) hergestellt, und daher kann eine äußere Maßhaltigkeit sehr hoch oder z.B. so hoch wie ±0,1 mm oder geringer auf einfache Weise im Vergleich mit dem Stand der Technik erreicht werden. Auch in dem Fall, dass eine Vielzahl von Halbleitermodulen (1) verbunden werden, ist daher die Positionsgenauigkeit der Anschlüsse gegenüber dem Stand der Technik verbessert.
  • Des Weiteren weist die Verbindungsoberfläche des Wandteils (53) eine positionierende konkave oder konvexe Form auf, und daher können die Wandteile (52) auf einfache Weise miteinander verbunden werden.
  • Die Wandteile (53) können durch einen Klebstoff miteinander verbunden sein.
  • Die gestapelten Halbleitermodule (1) sind in solcher Weise angeordnet, dass die Abstrahlungsoberflächen (21, 31) der Metallplatte (20, 30) einander gegenüber angeordnet sind und jede wenigstens eine Rippe (83) davon hervorragend aufweist. Die Beziehung kann erfüllt sein, dass hf < D, wobei hf die Höhe der Rippen (83) und die D die Höhe des Wandteils (52) von den Abstrahlungsoberflächen (21, 31) der Metallplatte (20, 30) aus ist. Ersatzweise kann die Beziehung erfüllt sein, dass hf = D, und können sich die Positionen der Rippen auf den Wärmeabstrahlungsoberflächen (21, 31) zwischen einer der Wärmeabstrahlungsoberflächen und der anderen, gegenüberliegenden Wärmeabstrahlungsoberfläche unterscheiden. In diesem Fall liegen die Rippen (83) in der Form von Kammzinken vor, die von den Wärmeabstrahlungsoberflächen (21, 31) der Metallplatten (20, 30) hervorragen, und die Rippen (83) auf der einen der Wärmeabstrahlungsoberflächen sind zwischen den Rippen (83) auf der anderen, gegenüberliegenden Wärmeabstrahlungsoberfläche angeordnet. Auf diese Weise wird in vorteilhafter Weise vermieden, dass die auf den Wärmeabstrahlungsoberflächen (21, 31) der Metallplatte (20, 30) in gegenüberliegender Beziehung zueinander in Bezug auf die gestapelten Halbleitermodule (1) ausgebildeten Rippen (83) einander stören.
  • Die Seitengestalt des Wandteils des Dichtungselements kann ein umgekehrtes Trapezoid sein. Die gestapelten Halbleitermodule können durch Verbinden der offenen Enden der Wandteile ausgebildet sein, um mit allen Kühlmittelwegen in Verbindung zu stehen. In dem Fall, dass die Halbleitervorrichtung gemäß diesem Gesichtspunkt der Erfindung als ein Wechselrichter eines Motors oder dergleichen verwendet wird, kann die Ähnlichkeit der Halbleitervorrichtung mit der Rotationsmaschine wie etwa dem Motor den Verdrahtungsabstand reduzieren, die Verbindungen vereinfachen und Geräusche wirksam reduzieren.
  • Auch können die gestapelten Halbleitermodule (1) als eine Leistungsschaltung aufgebaut sein. Eine erste Sammelschiene (91) und eine zweite Sammelschiene (92), welche die Eingangsverbindungsdrähte der Leistungsschaltung ausbilden, sind vorzugsweise parallel zueinander und nahe beieinander angeordnet.
  • Zwischen der ersten Sammelschiene (91) und der zweiten Sammelschiene (92) kann ein Isolationselement (94) angeordnet sein. Ersatzweise sind die erste Sammelschiene (91) und die zweite Sammelschiene (92) durch ein Isolationselement (95) abgedeckt und abgedichtet. Mit dem Aufbau der Halbleitervorrichtung unter Verwendung der Isolationselemente (94, 95) gemäß diesen Gesichtspunkten der Erfindung ist die elektrische Isolierung zwischen der ersten Sammelschiene (91) und der zweiten Sammelschiene (92) sichergestellt und kann daher der Abstand zwischen der ersten Sammelschiene (91) und der zweiten Sammelschiene (92) reduziert werden, was es ermöglicht, sowohl die Vorrichtungsgröße als auch die parasitäre Induktivität der Verdrahtung in vorteilhafter Weise zu reduzieren.
  • Eine Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner wenigstens ein anderes Komponentenmodul aufweisen, das mit einem einen Kühlmittelteil aufweisenden Dichtungselement abgedichtet ist. Die Komponentenmodule (85, 86, 87) können mit den Halbleitermodulen (1) gestapelt sein und durch das Kühlmittel gemeinsam gekühlt werden.
  • Die Metallplatte (20, 30) des Halbleitermoduls (1) ist auf wenigstens einer Seite des Halbleiterelements (11, 12) angeordnet, und nur die Oberfläche der auf der einen Seite des Halbleiterelements (11, 12) ausgebildeten Metallplatte (20, 30) ist von dem Dichtungselement (50) freigelegt. Diese freigelegte Oberfläche der Metallplatte (20, 30) kann als die Wärmeabstrahlungsoberfläche (21, 31) ausgebildet sein.
  • Sichtbare Oberflächen der gestapelten Halbleitermodule (1) können die Bedruckungsoberflächen der Halbleitermodule (1) ausbilden. Auf diese Weise können auch bei den gestapelten Halbleitermodulen (1) die Bedruckungsoberflächen visuell geprüft werden und können daher die Seriennummern etc. in vorteilhafter Weise bestätigt werden.
  • Gemäß einem noch anderen Gesichtspunkt der Erfindung sind die gestapelten Halbleitermodule (1) dadurch miteinander verbunden, dass sie unter dem Druck durch an den Enden hiervon angeordneten Deckplatten (80) gehalten werden. Jeweils aneinander stoßende Halbleitermodule (1) werden mit einem O-Ring (8a) in Kontakt gehalten, um Kontaktabschnitte zwischen den Halbleitermodulen (1) abzudichten. Demzufolge wird der Kühlmittelweg durch Kontaktdruck über den O-Ring (82a) ausgebildet, und daher kann ein defektes Modul, sofern in der Mehrzahl der gestapelten Halbleitermodule (1) enthalten, auf einfache Weise ersetzt oder repariert werden.
  • Die Bezugszeichen in den Klammern, welche die vorstehend beschriebenen Komponentenelemente bezeichnen, geben ein Beispiel einer Korrespondenz mit den spezifischen Mitteln an, die in den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen enthalten sind.
    •
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Diese und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, die mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird, klarer werden, wobei.
  • 1A eine perspektivische Ansicht ist, welche eine Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung schematisch zeigt;
  • 1B eine Schnittansicht ist, die in einer Linie A-A in 1A genommen ist;
  • 2 eine vergrößerte Schnittansicht ist, welche die Nachbarschaft der Wärmeabstrahlungsoberflächen gemäß einer Abwandlung der ersten Ausführungsform schematisch zeigt;
  • 3A einen Aufbau einer Halbleitervorrichtung zeigt, die eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Halbleitermodulen gemäß der ersten Ausführungsform aufweist;
  • 3B eine Schnittansicht ist, die in einer Linie B-B in 3A genommen ist;
  • 4 eine perspektivische Ansicht ist, welche eine Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung schematisch zeigt;
  • 5A ein Diagramm ist, welches ein Beispiel der Schnittkonfiguration zeigt, die in einer Linie C-C in 4 genommen ist;
  • 5B ein anderes Beispiel der Schnittkonfiguration zeigt, die in der Linie C-C in 4 genommen ist;
  • 6A eine perspektivische Ansicht ist, welche einen allgemeinen Aufbau einer Halbleitervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 6B eine Seitenansicht ist, die entlang einem Pfeil A' in 6A genommen ist;
  • 7A einen Aufbau einer Halbleitervorrichtung zeigt, die eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Halbleitermodulen gemäß der dritten Ausführungsform aufweist;
  • 7B eine Schnittansicht ist, die in einer Linie D-D in 7A genommen ist;
  • 8 eine perspektivische Ansicht ist, welche eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Abwandlung der dritten Ausführungsform zeigt;
  • 9 ein Diagramm ist, welches eine Schnittkonfiguration einer Halbleitervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 10A eine perspektivische Ansicht ist, welche einen allgemeinen Aufbau einer Halbleitervorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 10B eine Schnittansicht ist, die in einer Linie E-E in 10A genommen ist;
  • 11 eine Schnittansicht ist, welche einen allgemeinen Aufbau einer Halbleitervorrichtung zeigt, die eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Halbleitermodulen gemäß der fünften Ausführungsform aufweist;
  • 12 eine Schnittansicht ist, welche einen allgemeinen Aufbau eines Leistungswandlers als eine Halbleitervorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 13 ein Diagramm ist, welches ein Ersatzschaltbild des Leistungswandlers von 12 zeigt;
  • 14A eine Vorderansicht ist, welche den genauen Verdrahtungsaufbau des Halbleitermoduls des in 13 gezeigten Leistungswandlers zeigt;
  • 14B eine Draufsicht der in 14A gezeigten Konfiguration ist;
  • 14C ein Diagramm ist, welches ein Ersatzschaltbild zeigt;
  • 15A eine Vorderansicht ist, welche ein anderes Beispiel des Verdrahtungsaufbaus des Halbleitermoduls des in 13 gezeigten Leistungswandlers zeigt;
  • 15B eine Draufsicht der in 15A gezeigten Konfiguration ist;
  • 15C ein Diagramm ist, welches ein Ersatzschaltbild zeigt;
  • 16 ein Diagramm ist, welches eine erste Abwandlung der sechsten Ausführungsform zeigt; und
  • 17 ein Diagramm ist, welches eine zweite Abwandlung der sechsten Ausführungsform zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In jeder nachstehend beschriebenen Ausführungsform werden zur Vereinfachung der Erläuterung die gleichen oder äquivalenten Komponententeile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • (Erste Ausführungsform)
  • 1A ist eine perspektivische Ansicht, welche einen allgemeinen Aufbau einer Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. 1B ist ein Diagramm, welches eine Schnittkonfiguration entlang der strichpunktierten Linie A-A in 1A zeigt.
  • Wie in 1A, 1B gezeigt, ist die Halbleitervorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform hauptsächlich aus einem Halbleitermodul 1a aufgebaut.
  • Das in 1A, 1B gezeigte Halbleitermodul 1 enthält einen ersten Halbleiterchip 11 und einen zweiten Halbleiterchip 12 als Halbleiterelemente, eine untere Wärmesenke 20 als eine erste Metallplatte, eine obere Wärmesenke 30 als eine zweite Metallplatte, Lot 41, 42 als leitfähige Verbindungsstelle zwischen den Halbleiterelementen und der unteren Wärmesenke 20 oder der oberen Wärmesenke 30, und ein Formharz 50 als ein Dichtungselement.
  • Bei dem Halbleitermodul 1a gemäß dieser Ausführungsform sind der erste Halbleiterchip 11 und der zweite Halbleiterchip 12 gemäß der Darstellung in 1A und 1B parallel zueinander auf einer Ebene angeordnet. Obschon in 1B zwei Halbleiterelement gezeigt sind, kann ersatzweise nur ein Halbleiterelement oder können drei oder mehr Halbleiterelemente enthalten sein.
  • Bei diesem Aufbau des Halbleitermoduls 1a sind die hinteren Oberflächen (unteren Oberflächen in 1B) der Halbleiterchips 11, 12 und die obere Oberfläche der unteren Wärmesenke 20 durch das erste Lot 41 miteinander verbunden.
  • Ebenso sind gemäß der Darstellung in 1B die vorderen Oberflächen (oberen Oberflächen in 1B) der Halbleiterchips 11, 12 und die untere Oberfläche der oberen Wärmesenke 30 durch das zweite Lot 42 miteinander verbunden.
  • Die unteren Teile der oberen Wärmesenke 30 ragen in Richtung der Halbleiterchips 11, 12 hervor, und die Oberflächen der hervorragenden Teile und die oberen Oberflächen der Halbleiterchips 11, 12 sind durch das zweite Lot 42 jeweils miteinander verbunden.
  • Bei dieser oberen Wärmesenke 30 besteht die Funktion der vorstehend beschriebenen, hervorragenden Teile darin, die Höhe der von den Halbleiterchips 11, 12 aus gezogenen Bonddrähte sicherzustellen. Die hervorragenden Teile, wenn auch in 1A, 1B nicht gezeigt, dienen auch dazu, die Höhe zwischen den Halbleiterchips 11, 12 und der oberen Wärmesenke 30 sicherzustellen.
  • Anstelle der hervorragenden Teile können unabhängige Wärmesenkenblöcke für die Halbleiterchips 11, 12 zwischen den oberen Oberflächen der Halbleiterchips 11, 12 und der oberen Wärmesenke 30 angeordnet sein.
  • Diese Wärmesenkenblöcke können durch Lot oder dergleichen angeordnet sein, in welchem Fall die Wärmesenkenblöcke dazu dienen, die Höhe zwischen den Halbleiterchips 11, 12 und der oberen Wärmesenke 30 sicherzustellen.
  • Gemäß dieser Ausführungsform kann irgendeines der weit verbreiteten bleifreien Lote wie etwa ein Sn-Pb- oder Sn-Ag-Lot als das Lot 41, 42 verwendet werden.
  • Im Ergebnis wird bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau Wärme durch das zweite Lot 42 und die obere Wärmesenke 30 auf den vorderen Oberflächen des ersten und des zweiten Halbleiterchips 11, 12 abgestrahlt, während Wärme durch das erste Lot 41 und die untere Wärmesenke 20 auf den hinteren Oberflächen des ersten und des zweiten Halbleiterchips 11, 12 abgestrahlt wird.
  • Wie vorstehend beschrieben, sind die untere Wärmesenke 20 und die obere Wärmesenke 30 mit Metallplatten ausgebildet, welche thermisch mit dem ersten und dem zweiten Halbleiterchip 11, 12, die Halbleiterelemente sind, verbunden sind, und übertragen Wärme aus den Halbleiterchips 11, 12.
  • Bei der unteren Wärmesenke 20 ist die untere Oberfläche hiervon in 1B die Wärmeabstrahlungsoberfläche 21. Bei der oberen Wärmesenke 30 ist andererseits die obere Oberfläche hiervon in 1B die Wärmeabstrahlungsoberfläche 31. Wie in 1A und 1B gezeigt, sind die Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 von dem Formharz 50a freigelegt.
  • Der erste Halbleiterchip 11 kann, wenn auch nicht speziell darauf beschränkt, z.B. ein Halbleiterelement wie etwa ein IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) oder ein Thyristor sein.
  • Gleichermaßen kann der zweite Halbleiterchip 12 z.B. eine FWD (Freilaufdiode) sein. Insbesondere können der erste und der zweite Halbleiterchip 11, 12 eine Gestalt bspw. einer rechteckigen dünnen Platte aufweisen.
  • Auf den vorderen Oberflächen des ersten und des zweiten Halbleiterchips 11, 12 sind Schaltungselemente wie etwa Transistoren ausgebildet, während auf der hinteren Oberfläche hiervon keine Elemente ausgebildet sind.
  • Gemäß dieser Ausführungsform sind auf den vorderen und hinteren Oberflächen des ersten und des zweiten Halbleiterchips 11, 12 Elektroden (nicht näher dargestellt) ausgebildet. Die Elektroden sind elektrisch mit den Loten 41, 42 verbunden.
  • Die Elektroden auf den hinteren Oberflächen des ersten und des zweiten Halbleiterchips 11, 12 sind durch das erste Lot 41 elektrisch mit der unteren Wärmesenke 20, oder der ersten Metallplatte, verbunden, während die Elektroden auf den vorderen Oberflächen des ersten und des zweiten Halbleiterchips 11, 12 durch das zweite Lot 42 elektrisch mit der oberen Wärmesenke 30, oder der zweiten Metallplatte, verbunden sind.
  • Die untere Wärmesenke 20 und die obere Wärmesenke 30 sind aus einem Metall, das hohe Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit aufweist, wie etwa einer Kupferlegierung oder eine Aluminiumlegierung hergestellt. Ebenso können die untere Wärmesenke 20 und die obere Wärmesenke 30 z.B. mit einer rechteckigen Platte ausgebildet sein.
  • Elektrodenanschlüsse für einen Hauptstrom 60 sind mit der unteren Wärmesenke 20 und der oberen Wärmesenke 30 integriert und ragen aus dem Formharz 50a hervor.
  • Die Elektrodenanschlüsse 60 dienen als Anschlusselektroden der Halbleiterchips 11, 12, wodurch die Halblei tervorrichtung 100 mit einer externen Verdrahtung wie etwa einer Sammelschiene verbunden werden kann.
  • Somit sind die untere Wärmesenke 20 und die obere Wärmesenke 30 als die erste und die zweite Metallplatte, die sowohl als eine Elektrode als auch als ein Wärmeabstrahler dienen, ausgebildet. D.h., die untere Wärmesenke 20 und die obere Wärmesenke 30 weisen die doppelten Funktionen eines Abstrahlens von Wärme aus den Halbleiterchips 11, 12 und eines Leitens von Elektrizität an die Halbleiterchips 11, 12 der Halbleitervorrichtung 100 auf.
  • Es ist ersichtlich, dass die thermische und elektrische Verbindung zwischen den Halbleiterchips 11, 12 und den Wärmesenken 20, 30 auch durch Verwendung eines leitfähigen Klebstoffs oder dergleichen anstelle des Lots 41, 42 möglich ist.
  • Das Halbleitermodul 1a weist auch Steueranschlüsse 70 auf, die aus Leiterrahmen oder dergleichen um die Halbleiterchips 11, 12 herum ausgebildet sind. Die Steueranschlüsse 70 sind durch das Formharz 50a hermetisch befestigt, und jedes Ende der Anschlüsse 70 ragt aus dem Formharz 50 hervor.
  • Das Ende jeder der Steueranschlüsse 70 kann elektrisch mit beispielsweise einer externen Steuerkreiskarte verbunden sein. Somit ist die Halbleitervorrichtung 100 elektrisch mit der Steuerkreiskarte verbunden.
  • Die Steueranschlüsse 70 enthalten einen Referenzanschluss oder einen mit einer auf den Oberflächen der Halbleiterchips 11, 12 ausgebildeten Signalelektrode (wie etwa einer Gateelektrode) verbundenen Anschluss auf. Die Steueranschlüsse 70 sind durch Bonddrähte oder derglei chen (nicht näher dargestellt) elektrisch mit den Halbleiterchips 11, 12 verbunden.
  • Die Elektrodenanschlüsse für Hauptstrom 60 ragen von einer Seite des Halbleitermoduls 1a hervor, und die Steueranschlüsse 70 sind auf der gegenüberliegenden Seite des Halbleitermoduls 1a angeordnet. Mit anderen Worten, die Hauptstromelektrodenanschlüsse 60 und die Steueranschlüsse 70 sind in zwei entgegengesetzten Richtungen auf beiden Seiten des Halbleitermoduls 1a angeordnet.
  • Des Weiteren ist das Halbleitermodul 1a gemäß dieser Ausführungsform durch das Formharz 50a, das ein Dichtungselement ist, in solcher Weise versiegelt bzw. abgedichtet oder geformt, dass die Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 der Wärmesenken 20, 30 freigelegt sind. Insbesondere ist das Formharz 50 gemäß der Darstellung in 1B in den Spalt zwischen dem Paar der Wärmesenken 20, 30 und um die Halbleiterchips 11, 12 herum gefüllt.
  • Für das Formharz 50 kann gewöhnliches Gussmaterial wie etwa Epoxydharz verwendet werden. Die Wärmesenken 20, 30 können durch ein Verfahren wie etwa Vergießen oder Spritzgießen unter Verwendung einer Gießform auf einfache Weise mit dem Formharz 50a geformt bzw. gegossen werden.
  • Wie vorstehend beschrieben, weist die Halbleitervorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform grundsätzlich das Halbleitermodul 1a einschließlich der Halbleiterchips 11, 12 als Halbleiterelementen, der Wärmesenken 20, 30 als Metallplatten, die zur Übertragung von Wärme aus den Halbleiterchips 11, 12 thermisch mit den Halbleiterchips 11, 12 verbunden sind, und des Formharzes 50 als eines Dichtungselements zum hermetischen Abdichten der Halbleiterchips 11, 12 und der Wärmesenken 20, 30 derart, dass die Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 der Wärmesenken 20, 30 freigelegt sind, auf.
  • Ferner werden bei der Halbleitervorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform die Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 der Wärmesenken 20, 30 des Halbleitermoduls 1a durch ein Kühlmittel gekühlt. Das Kühlmittel ist ein Fluid wie etwa Luft, Wasser oder Öl. Insbesondere ist das Kühlmittel das Kühlwasser oder das Öl für Kraftfahrzeuge, in welche die Halbleitervorrichtung 100 eingebaut ist.
  • Die vorstehend beschriebene Kühlstruktur ist dieser Ausführungsform eigentümlich, bei der gemäß der Darstellung in 1A, 1B ein Teil des Formharzes 50a, welches ein Dichtungselement ist, des Halbleitermoduls 1a als der Kühlmittelweg 53 verwendet wird.
  • Insbesondere enthält das Formharz 50a gemäß der Darstellung in 1A und 1B einen Abdichtungsteil 51a zum Abdichten der Halbleiterchips 11, 12 und der Wärmesenken 20, 30 sowie einen Wandteil 52a, der um den Abdichtungsteil 51a herum angeordnet ist und offene Enden 55a aufweist, die mehr als die Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 der Wärmesenken 20, 30 hervorragen. Bei dieser Ausführungsform ist der Wandteil 52a in einer ringförmigen, die Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 umgebenden Form angeordnet.
  • Bei der Halbleitervorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform sind Öffnungen 53a zwischen den Wärmesenken 20, 30 des Abdichtungsteils 51 und des Wandteils 52 ausgebildet, und die Öffnungen 53a werden als ein Kühlmittelweg verwendet.
  • Der Aufbau des Formharzes 50a kann mit einem Formguss- oder ähnlichen Prozess auf einfache Weise verwirklicht werden. Ebenso können in dem Formharz 50a der Abdichtungsteil 51a und der Wandteil 52a getrennt sein. Nach Ausbilden des Abdichtungsteils 51 kann der Wandteil 52a beispielsweise durch Bonden bzw. Zusammenfügen bzw. Kleben oder dergleichen mit dem Abdichtungsteil 51a integriert ausgebildet werden.
  • Als nächstes wird mit Bezug auf 1A und 1B ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung 100 mit dem vorstehend erwähnten Aufbau kurz erläutert werden.
  • Zuerst werden auf der oberen Oberfläche der unteren Wärmesenke 20 der erste und der zweite Halbleiterchip 11, 12 angelötet. In diesem Fall werden der erste und der zweite Halbleiterchip 11, 12 auf der oberen Oberfläche der unteren Wärmesenke 20 z.B. über eine Sn-Lotfolie gestapelt.
  • Danach wird die Baugruppe des Lots durch ein Heizgerät über den Schmelzpunkt hinaus erwärmt (Aufschmelzlöten). Auf diese Weise wird die Lotfolie, nachdem sie aufgeschmolzen wurde, abgekühlt und ausgehärtet. Dann werden die Steueranschlüsse 70 nach Bedarf durch Bonddrähte mit den Halbleiterchips 11, 12 verbunden.
  • Dann wird die obere Wärmesenke 30 auf dem ersten und dem zweiten Halbleiterchip 11, 12 angelötet. Bei diesem Prozess wird die obere Wärmesenke 30 über eine Lotfolie jeweils auf den Halbleiterchips 11, 12 angeordnet und wird die Lotfolie durch ein Heizgerät aufgeschmolzen und ausgehärtet.
  • Jede aufgeschmolzene Lotfolie wird, nachdem sie auf diese Weise ausgehärtet wurde, das erste Lot 41 und das zweite Lot 42, die vorstehend beschrieben wurden. Über Lote 41, 42 können die untere Wärmesenke 20, der erste und der zweite Halbleiterchip 11, 12 und die obere Wärmesenke 30 mechanisch, elektrisch und thermisch miteinander verbunden werden.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann anstelle des Lots 41, 42 ein leitfähiger Klebstoff verwendet werden. In einem solchen Fall wird der Verbindungsprozess unter Verwendung des leitfähigen Klebstoffs anstelle des Lots ausgeführt.
  • Danach wird das Formharz 50a durch Spritzpressen bzw. Transferpressen oder Vergießen in den Spalt und auf den äußeren Rand der Wärmesenken 20, 30 gefüllt. Zur gleichen Zeit werden die Öffnungen 53a als ein Kühlmittelweg ausgebildet.
  • Im Ergebnis wird gemäß der Darstellung in 1A und 1B das Formharz 50a in den Spalt und auf den äußeren Rand der Wärmesenken 20, 30 gefüllt, um dadurch die Halbleiterchips 11, 12 und die Wärmesenken 20, 30 abzudichten, während gleichzeitig die Öffnungen 53a als ein Kühlmittelweg ausgebildet werden. Auf diese Weise wird die Halbleitervorrichtung 100, die das Halbleitermodul 1a aufweist, fertiggestellt.
  • Gemäß dieser Ausführungsform wird eine Halbleitervorrichtung 100 vorgesehen, die das Halbleitermodul 1a aufweist, welches die Halbleiterchips 11, 12 als Halbleiterelemente, die Wärmesenken 20, 30 als zur Übertragung von wärme aus den Halbleiterchips 11, 12 thermisch mit den Halbleiterchips 11, 12 verbundene Metallplatten und das Formharz 50a als ein Dichtungselement zum Abdecken und Abdichten der Halbleiterchips 11, 12 und der Wärmesenke 20, 30 in solcher Weise, dass die Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 der Wärmesenken 20, 30 freigelegt sind, enthält, wobei die Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 durch das Kühlmittel gekühlt werden und wobei ein Teil des Formharzes 50a als ein Kühlmittelweg 53 ausgebildet ist.
  • Ein Teil des Formharzes 50a des Halbleitermoduls 1 ist als die Kühlmittelwege 53 aufgebaut, durch welche das Kühlmittel strömt, und daher sind im Gegensatz zum Stand der Technik solche unabhängigen Bauelemente wie ein Kühlrohr und ein Umgehäuse nicht erforderlich, wodurch die Größe der Vorrichtung reduziert wird.
  • Daher wird gemäß dieser Ausführungsform eine kompakte, einfache Kühlstruktur einer Halbleitervorrichtung 100 mit einem Halbleitermodul 1 einschließlich der mit den Wärme abstrahlenden Wärmesenken 20, 30 verbundenen und mit dem Formharz 50 abgedichteten Halbleiterchips 11, 12 vorgesehen, wobei die Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 der Wärmesenke 20, 30 durch das Kühlmittel gekühlt werden.
  • Insbesondere sind gemäß dem Stand der Technik Kühlrohre, Kühlrippen oder ein Umgehäuse zur Ausbildung eines Kühlmittelweges außerhalb des Halbleitermoduls angeordnet, welches ein Gehäuse aufweist, um den Halbleiter durch ein Dichtungselement aus Harz oder dergleichen abzudichten, wodurch die Größe der Vorrichtung anwächst. Die Größe der Halbleitervorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform kann dagegen im Wesentlichen innerhalb des Umrisses des Dichtungselements, d.h. der Größe des Halbleitergehäuses, gehalten werden.
  • Ebenso enthält das Formharz 50a gemäß dieser Ausführungsform den Abdichtungsteil 51a zum Abdichten der Halbleiterchips 11, 12 und der Wärmesenken 20, 30 sowie den Wandteil 52a, der den Abdichtungsteil 51a umgibt und sich öffnende Enden aufweist, die weiter als die Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 der Wärmesenken 20, 30 hervorragen, wobei die Öffnungen 53a des Abdichtungsteils 51a als der Kühlmittelweg zwischen der Metallplatte 20, 30 und dem Wandteil 52a ausgebildet sind.
  • Ferner liegt eines der Merkmale dieser Ausführungsform darin, dass der Wandteil 52a in einer Ringform angeordnet ist, um die Seite der Wärmesenken 20, 30 zu umgeben. Gemäß dieser Ausführungsform kann das Formharz 50a mit dem Wandteil 52a die Öffnungen 53 in geeigneter Weise als ein Kühlmittelweg verwirklichen.
  • Gemäß dieser Ausführungsform wird das Formharz 50a als das Dichtungselement verwendet. Nichtsdestoweniger kann zur Abdichtung der Bauteile außer Harz jedes beliebige elektrisch isolierende Material, wie etwa Keramik, verwendet werden.
  • Des Weiteren ragen als ein anderes Merkmal dieser Ausführungsform die Elektrodenanschlüsse für den Hauptstrom 60 gemäß der Darstellung in 1A von einer Seite des Halbleitermoduls 1a hervor und sind die Steueranschlüsse 70 auf der gegenüberliegenden Seite des Halbleitermoduls 1a angeordnet.
  • Wie vorstehend beschrieben, macht mit der Halbleitervorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform die Abwesenheit des Umgehäuses oder dergleichen es möglich, dass die Elektrodenanschlüsse 60 und die Steueranschlüsse 70 von den gegenüberliegenden Seiten des Halbleitermoduls 1a aus hervorragen.
  • Die herkömmliche Halbleitervorrichtung ist unvermeidlich in der Größe angewachsen, da die Anschlüsse nur in einer Richtung aus dem Halbleitermodul herausgeführt werden mussten und der Isolationsabstand der mit den Anschlüssen verbundenen Drähte in dem gleichen Raum sichergestellt werden musste.
  • Gemäß dieser Ausführungsform können die zwei Typen der Anschlüsse 60, 70 dagegen in zwei entgegengesetzten Richtungen angeordnet werden und kann daher die Größe der Halbleitervorrichtung 100 in vorteilhafter Weise reduziert werden.
  • 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche die Nachbarschaft der Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 der Wärmesenken 20, 30 der Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer Abwandlung der ersten Ausführungsform zeigt.
  • Wie in 2 gezeigt, sind auf den Oberflächen der Wärmesenken 20, 30, die von der Formmasse 50 freiliegen, elektrische Isolationsschichten 21a, 31a ausgebildet. Die Oberflächen 21a, 31a werden als die Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 verwendet.
  • In 2 sind die Isolationsschichten 21a, 31a in dem gleichen Teil gezeigt. Tatsächlich ist jedoch selbstverständlich die Isolationsschicht 21a auf der Oberfläche der unteren Wärmesenke 20 und die Isolationsschicht 31a auf der Oberfläche der oberen Wärmesenke 30 angeordnet.
  • Dieser Aufbau isoliert die Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 der Wärmesenken 20, 30 von dem Kühlmittel. Im Ergebnis können auch dann, wenn das Kühlmittel ein elektrisch leitfähiges Material wie etwa Wasser ist, die Schaltkreise der Halbleiterchips 11, 12 nicht nachteilig beeinflusst werden.
  • Die Isolationsschichten 21a, 31a können aus einem Harz einer hohen Wärmeleitfähigkeit wie etwa Polyamid, vermischt mit einem Aluminium- oder Glasfüllstoff, oder einem metallisierten oder mit einer Metallfolie hartgelöteten und an die Wärmesenken 20, 30 gelöteten Keramiksubstrat hergestellt sein.
  • Falls das Kühlmittel ein elektrisch isolierendes Material wie etwa Luft oder Öl ist, müssen die Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 der Wärmesenken 20, 30 nicht elektrisch von den Halbleiterchips 11, 12 isoliert sein. In einem solchen Fall sind die Isolationsschichten 21a, 31a nicht ausgebildet und dienen die Oberflächen der Wärmesenken 20, 30 als die Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31.
  • 1A und 1B zeigen nur ein Halbleitermodul 1a. Gemäß dieser Ausführungsform kann die Halbleitervorrichtung jedoch eine Mehrzahl von verbundenen Halbleitermodulen enthalten.
  • 3A, 3B sind Diagramme, welche ein Beispiel der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform zeigen, die eine Mehrzahl der verbundenen Halbleitermodule 1 mit den jeweiligen, miteinander kommunizierenden Kühlmittelwegen 53a aufweist. 3A ist eine perspektivische Explosionsansicht der Halbleitervorrichtung und 3B eine Schnittansicht der Halbleitervorrichtung, die in der strichpunktierten Linie B-B in 3A genommen ist.
  • Bei der in 3A und 3B gezeigten Halbleitervorrichtung sind eine Mehrzahl (drei Stück in dem gezeigten Fall) von Halbleitermodulen 1 in einer Abfolge gestapelt und verbunden, wobei die Kühlmittelwege hiervon als die Öffnungen 53a miteinander kommunizieren bzw. in Verbindung stehen.
  • Das erste Halbleitermodul 1a in der Stapelstruktur weist eine Deckplatte 80a auf, die einen Kühlmitteleinlass 81a und einen Kühlmittelauslass 81b aufweist. Der Einlass 81a und der Auslass 81b kommunizieren mit den Öffnungen 53.
  • Das letzte Halbleitermodul 1a des Stapels weist andererseits eine Deckplatte 80b auf, die weder Einlass noch Auslass aufweist, wodurch das offene Ende des letzten Halbleitermoduls 1a geschlossen wird. Auf diese Weise sind der Einlass 81a, der Auslass 81b und die Öffnungen 53 so miteinander verbunden, dass das in den Einlass 81a eintretenden Kühlmittel durch die Öffnungen 53 und aus dem Auslass 81b strömt, so dass es in Kontakt mit den Metallplatten 20, 30 kommt.
  • Die Deckplatte 80a, die den Einlass 81a und den Auslass 81b aufweist, und die Deckplatte 80b ohne Einlass oder Auslass können durch Formen oder Pressen eines Materials wie etwa Harz, Metall oder Keramik hergestellt werden.
  • Bei der Mehrzahl der gestapelten Halbleitermodule 1 sind die Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 hiervon in gegenüberliegender Beziehung zueinander angeordnet und strömt das Kühlmittel durch den Kühlmittelweg zwischen den gegenüberliegenden Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 hindurch.
  • Die Halbleitermodule 1a sind mit den angrenzenden Halbleitermodulen 1a an den Enden jedes Wandteils 52a verbunden, und das erste und das letzte der Halbleitermo dule 1a ist jeweils mit den Deckplatten 80a, 80b an dem anderen Ende des Wandteils 52a verbunden. Die Enden der Wandteile 52a sind durch Verwenden eines Klebstoffs 82 bzw. 82a verbunden.
  • Des Weiteren weisen gemäß der Darstellung in 3B die Endoberflächen jedes Wandteils 52a, der zur Verbindung der Module oder Deckplatten verwendet wird, vorzugsweise einen konkaven oder einen konvexen Abschnitt für Positionierzwecke auf. In 3B weist die Endoberfläche jedes Wandteils 52a jeweils einen konvexen Abschnitt 54a oder einen korrespondierenden konkaven Abschnitt auf. Der konvexe Abschnitt des Wandteils 52a wird verwendet, um in den konkaven Abschnitt des angrenzenden Wandteils 52 einzugreifen.
  • Bei der in 3A, 3B gezeigten Halbleitervorrichtung ist eine Mehrzahl der Halbleitermodule 1 gestapelt und dienen in dem Formharz 50a jedes Halbleitermoduls 1a ausgebildete Öffnungen 53a als ein Teil des Kühlmittelweges. Daher kann der Kühlmittelweg einfach durch Verbinden der einzelnen Halbleitermodule 1a ausgebildet werden.
  • Beim Ausbilden des Kühlmittelweges werden, anders als in dem Stand der Technik, keine Druckmechanismen und zusätzliche Kühlelemente benötigt, und daher kann die Kühlstruktur gemäß der Ausführungsform auf einfache Weise verwirklicht werden. Im Ergebnis wird die Vorrichtung in der Größe reduziert und vereinfacht, wodurch es möglich gemacht wird, die Montagetätigkeit zu vereinfachen.
  • Da jedes Halbleitermodul 1a durch Formharz ausgebildet wird, kann im Vergleich mit dem Stand der Technik eine sehr hohe äußere Maßhaltigkeit (z.B. ±0,1 mm oder weniger) auf einfache Weise erzielt werden.
  • Auch in dem Fall, dass eine Vielzahl der Halbleitermodule 1 verbunden werden, kann daher die Positionsgenauigkeit der Anschlüsse, d.h. der Hauptstromelektrodenanschlüsse 60 und der Steueranschlüsse 70 der gestapelten Halbleitermodule 1 gegenüber dem Stand der Technik verbessert werden, was die Positionierung der Anschlüsse der Halbleitervorrichtung bei Montage auf einer externen Leiterplatte in vorteilhafter Weise erleichtert.
  • Bei der in 3A, 3B gezeigten Halbleitervorrichtung weisen die Endoberflächen der zu verbindenden Wandteile 52 zum Zwecke der Positionierung einen konvexen Abschnitt oder einen dem konvexen Abschnitt entsprechenden konkaven Abschnitt auf und wird daher die Verbindung zwischen den Wandteilen 52 erleichtert.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung sind die Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 der Wärmesenken 20, 30 mit Rippen oder dergleichen ausgebildet, um das Wärmeabstrahlungsverhalten zu verbessern.
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Aufbau einer Halbleitervorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt. 5A ist ein Diagramm, welches ein Beispiel der Schnittkonfiguration entlang einer strichpunktierten Linie C-C in 4 zeigt, und 5B ein Diagramm, welches ein anderes Beispiel der Schnittkonfiguration entlang einer strichpunktierten Linie C-C in 4 zeigt.
  • Bei der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform wird Wärme von den Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 der Wärmesenken 20, 30, die aus Metall hergestellt sind, abgestrahlt. Um das Wärmeabstrahlungsverhal ten zu verbessern, weisen daher die Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 vorzugsweise unebene Oberflächen auf.
  • Die unebenen Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 werden dadurch ausgebildet, dass sie durch Ätzen oder spannende Bearbeitung aufgerauht oder gerillt werden.
  • Ebenso sind zur Verbesserung der Wärmeabstrahlung von den Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 der Wärmesenken 20, 30 gemäß der Darstellung in 4 vorzugsweise Rippen 83 ausgebildet, die von den Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 der Wärmesenken 20, 30 aus hervorragen.
  • Die Rippen 83 sind beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium hergestellt. Die Rippen 83 können mit den Wärmesenken 20, 30 durch integrales Formen in Pressbearbeitung ausgebildet werden. Ersatzweise können die Rippen 83 getrennt hergestellt und mit den Wärmesenken 20, 30 verbunden werden.
  • Die in 4, 5A, 5B gezeigte Halbleitervorrichtung 200 ist ebenfalls aus einer Mehrzahl der miteinander verbundenen Halbleitermodule 1 aufgebaut. Die Verbindungsstruktur und die Betriebswirkung sind im Wesentlichen die Gleichen wie die der in 3A, 3B gezeigten Halbleitervorrichtung.
  • Insbesondere kann auch in der Halbleitervorrichtung 200, welche gemäß der Darstellung in 4, 5A, 5B eine Mehrzahl der gestapelten Halbleitermodule 1 aufweist, der Kühlmittelweg gemäß dieser Ausführungsform einfach durch Verbinden der einzelnen Halbleitermodule 1a aufgebaut werden. Somit kann die Kühlstruktur auf einfache Weise verwirklicht werden mit dem Ergebnis, dass die Vorrichtung verkleinert und vereinfacht werden kann, was es ermöglicht, die Montagetätigkeit zu vereinfachen.
  • Auch bei der Halbleitervorrichtung 200 ist trotz der Tatsache, dass eine Vielzahl der Halbleitermodule 1 verbunden sind, die Anschlusspositionsgenauigkeit gegenüber dem Stand der Technik verbessert. Somit wird die Positionierung der Anschlüsse bei Montage der Halbleitervorrichtung auf der Leiterplatte erleichtert.
  • Des Weiteren sind bei der Halbleitervorrichtung 200 gemäß dieser Ausführungsform gemäß der Darstellung in 4, 5A, 5B die Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 der Mehrzahl der gestapelten Halbleitermodule 1 in gegenüberliegender Beziehung zueinander angeordnet und sind die Rippen 83, 83a, 83b auf den Oberflächen der Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 angeordnet.
  • In diesem Fall ist gemäß der Darstellung in 4 hf die Höhe jeder Rippe 83 und ist D die Höhe jedes Wandteils 52 von den Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 aus.
  • In dem in 5A gezeigten Beispiel ragt der Wandteil 52 weiter als die Rippen 83a hervor. Insbesondere weist die Rippenhöhe hf und die Wandteilhöhe D die Beziehung hf < D auf, und daher stören sich vorteilhafterweise die auf den Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 in gegenüberliegender Beziehung zueinander angeordneten Rippen 83a gegenseitig nicht.
  • In dem in 5B gezeigten Beispiel ragen die Rippen 83b dagegen weiter und höher als der Wandteil 52a hervor. Mit anderen Worten, die Rippenhöhe hf und die Wandteilhöhe D erfüllen die Beziehung hf > D.
  • Auf den Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 in gegenüberliegender Beziehung zueinander sind die Rippen 83b auf einer der Wärmeabstrahlungsoberflächen bezüglich den Rippen 83b auf der anderen Wärmeabstrahlungsoberfläche verlagert. Daher stören sich vorteilhafterweise die auf den Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 in gegenüberliegender Beziehung zueinander angeordneten Rippen 83b gegenseitig nicht.
  • Auf den Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 in gegenüberliegender Beziehung zueinander sind die Rippen 83 auf einer der Wärmeabstrahlungsoberflächen und die Rippen 83 auf der anderen Wärmeabstrahlungsoberfläche vorzugsweise auch in dem Fall, dass die Rippenhöhe hf und die Wandteilhöhe D die Beziehung hf = D erfüllen, in bezug aufeinander verlagert. Auf diese Weise kann vorteilhafterweise verhindert werden, dass sich die Rippen 83 gegenseitig stören.
  • In dem in 4, 5A, 5B gezeigten Beispiel weisen die Rippen 83, 83a, 83b die Form auf, die den Zinken eines Kammes ähnelt, welche von den Oberflächen der Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 der Wärmesenken 20, 30 aus hervorragen.
  • In dem Fall, dass die Rippenhöhe hf und die Wandteilhöhe D die Beziehung hf ≥ D erfüllen, sind die Rippen 83b auf den Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 in gegenüberliegender Beziehung zueinander in solcher Weise angeordnet, dass sie ineinander greifen.
  • Die Unebenheit der Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 der Wärmesenken 20, 30 und die von den Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 aus hervorragenden Rippen 83 können zur Verbesserung des Wärmeabstrahlungsverhaltens selbstverständlich auch in der Halbleitervorrichtung ausgebildet sein, die nur ein Halbleitermodul 1 aufweist.
  • 5A, 5B zeigen, dass ein Ende jeder der Hauptstromelektrodenanschlüsse 60, die einstückig mit der oberen Wärmesenke 30 ausgebildet sind, aus dem Formharz 50a hervorragen.
  • 5A, 5B zeigen auch, dass die Steueranschlüsse 70 für die Halbleiterchips 11, 12 aus dem Formharz 50a hervorragen und elektrisch durch die Bonddrähte 71 mit den Halbleiterchips 11 verbunden sind.
  • Auch in dieser Ausführungsform sind die in den vorangegangenen Ausführungsformen beschriebenen Abwandlungen anwendbar, soweit es möglich ist.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich eine Position der als ein Kühlmittelweg in dem Formharz ausgebildeten Öffnungen von jener der Öffnung in der ersten und zweiten Ausführungsform. 6A, 6B sind schematische Diagramme, welche eine Halbleitervorrichtung 300 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigen. 6A ist eine perspektivische Ansicht und 6B eine Seitenansicht, genommen in der Richtung eines Pfeils A'.
  • Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform ist der Kühlmittelweg 53 als Öffnungen 53 zwischen dem Abdichtungsteil 51 und dem Wandteil 52 des Formharzes 50 ausgebildet.
  • Bei der Halbleitervorrichtung 300 gemäß dieser Ausführungsform enthält das Formharz 50b dagegen gemäß der Darstellung in 6A, 6B den Abdichtungsteil 51b und den Wandteil 52b und ist der Kühlmittelweg als die Öffnungen 53b in dem Wandteil 52b ausgebildet. Diese Öffnun gen 53b sind in 6B der Einfachheit halber als ein schraffierter Bereich angegeben.
  • Auch gemäß dieser Ausführungsform weist die Halbleitervorrichtung 300 das Halbleitermodul 1b einschließlich der Halbleiterchips 11, 12 als Halbleiterelemente, der Wärmesenken 20, 30 als die Metallplatten und des Formharzes 50 als Dichtungselement auf, wobei die Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 der Wärmesenken 20, 30 des Halbleitermoduls 1b durch das Kühlmittel gekühlt werden und wobei ein Teil des Formharzes 50b den Kühlmittelweg 53 ausbildet, in welchem das Kühlmittel strömt.
  • Auch bei der Halbleitervorrichtung 300 gemäß dieser Ausführungsform ist es nicht erforderlich, das Kühlrohr und die zusätzlichen Bauteile, die in dem Stand der Technik verwendet werden, zu verwenden, und wird daher die Größe der Vorrichtung nicht vergrößert, was zu einer kompakten, einfachen Kühlstruktur führt.
  • Des Weiteren kann die Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform entweder ein einzelnes oder eine Mehrzahl von in einer Abfolge verbundenen Halbleitermodulen 1b aufweisen.
  • 7A, 7B zeigen eine Beispiel der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform, bei welchem eine Mehrzahl der Halbleitermodule 1 in einer Abfolge gestapelt und miteinander verbunden sind und die jeweiligen Kühlmittelwege 53 kommunizieren. 7A ist eine perspektivische Ansicht der Halbleitervorrichtung und 7B eine Schnittansicht, die in einer strichpunktierten Linie D-D in 7A genommen ist.
  • Bei der in 7A, 7B gezeigten Halbleitervorrichtung sind eine Mehrzahl (2 × 3 in dem gezeigten Fall) von Halbleitermodulen 1b in einer Abfolge gestapelt und verbunden und kommunizieren die als die jeweiligen Kühlmittelwege ausgebildeten Öffnungen 53b miteinander.
  • Des Weiteren ist diese Stapelstruktur mit einer Deckplatte 80c mit einem Kühlmitteleinlass 81c, einer Deckplatte 80e mit einem Kühlmittelauslass 81a und Deckplatten 80d, 80f, die weder Einlass noch Auslass aufweisen, verbunden, wobei der Einlass 81c, der Auslass 81e und die Öffnungen 53 miteinander kommunizieren. Auf diese Weise sind der Einlass 81c, der Auslass 81e und die Öffnungen 53b so miteinander verbunden, dass das in den Einlass 81c eintretende Kühlmittel durch die Öffnungen 53b aus dem Auslass 81e austritt.
  • Ein Beispiel einer Zusammenbaus der Halbleitervorrichtung mit sechs Halbleitermodulen 1, das in 7A und 7B gezeigt ist, ist wie folgt. Zuerst wird ein Paar von zwei Halbleitermodulen 1b ausgebildet, indem die Oberflächen 55b der Wandteile 52b der zwei Halbleitermodule 1 verbunden werden. Als Nächstes werden drei Stück des Paars zweier Halbleitermodule 1 in einer Abfolge verbunden, indem die Seitenflächen 55b der Wandteile 52b des Paares verbunden werden. Schließlich wird die Halbleitervorrichtung ausgebildet, indem vier Seiten, die keine Anschlüsse der Halbleitermodule aufweisen, mit den Deckplatten 80c–80f abgedeckt werden. Falls die Halbleitervorrichtung nur drei Halbleitermodule aufweist, werden die drei Halbleitermodule durch Verbinden der Seitenflächen 55b der Wandteile 52b der drei Halbleitermodule in einer Abfolge verbunden. Es ist festzuhalten, dass die Halbleitervorrichtung in 7A und 7B ersatzweise durch Verbinden eines Paars der drei Halbleitermodule an den Endoberflächen 55b der Wandteile 52b ausgebildet werden kann.
  • Ferner können gemäß dieser Ausführungsform die Oberflächen der Wandteile 52 zur Verbindung der Module und der Abdeckungen, d.h. die Seiten- und Endoberflächen der Wandteile 52, einen konvexen oder einen konkaven Abschnitt zur Positionierung aufweisen, wie es in 3A, 3B gezeigt ist.
  • Gemäß vorstehender Beschreibung ist auch in dieser Ausführungsform die Halbleitervorrichtung aus einer Mehrzahl der gestapelten und miteinander verbundenen Halbleitermodule 1 aufgebaut, während die jeweiligen Kühlmittelwege 53 miteinander kommunizieren. Mit dieser Halbleitervorrichtung ist die Größe reduziert und sind der Rufbau und die Montagetätigkeit so vereinfacht, dass auch in dem Fall, dass eine Vielzahl der Halbleitermodule 1 verbunden sind, die Anschlusspositionsgenauigkeit gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist.
  • 8 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Halbleitervorrichtung als eine Abwandlung der dritten Ausführungsform zeigt.
  • Wie in 8 gezeigt, sind die Wärmesenken 20, 30 auf die Form des Wandteils 52b modifiziert und ist die freiliegende Fläche der Wärmesenken 20, 30 vergrößert. Somit wächst die Fläche der Wärmesenken 20, 30, die in Kontakt mit dem Kühlmittel zu stehen hat, um das Wärmeabstrahlungsverhalten zu verbessern.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform kann auch entweder ein einzelnes Halbleitermodul 1b oder verbundene Halbleitermodule 1b aufweisen.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform kann auch mit einer beliebigen der Ausführungsformen oder Abwandlung hiervon, die vorstehend beschrieben wurden, kombiniert werden, soweit es möglich ist.
  • Auch in dieser Ausführungsform können beispielsweise die Isolationsschichten 21, 31 (2) als die Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 der Wärmesenken 20, 30 ausgebildet sein, können die Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 aufgerauht sein oder können die Rippen 83 ( 4, 5A, 5B) auf den Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 angeordnet sein.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • Eine vierte Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, um die Korrosionsbeständigkeit gegenüber dem in dem Kühlmittelweg strömenden Kühlmittel zu verbessern. 9 ist ein Diagramm, welches eine schematische Schnittkonfiguration einer Halbleitervorrichtung 400 gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
  • Wie in 9 gezeigt, sind bei der Halbleitervorrichtung 400 gemäß dieser Ausführungsform Filme 84, die eine Korrosionsbeständigkeit gegenüber dem Kühlmittel aufweisen auf den inneren Wandoberflächen der Öffnungen 53, die Kühlmittelwege sind, ausgebildet. Die Filme 84 sind beispielsweise aus Keramik, Glas oder Parylen hergestellt.
  • Die Halbleitervorrichtung 400 gemäß dieser Ausführungsform weist das Halbleitermodul 1a auf, das die Halbleiterchips 11, 12, die Wärmesenken 20, 30 als Metallplatten und das Formharz 50 als ein Dichtungselement enthält, wobei die Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 der Wärmesenken 20, 30 des Halbleitermoduls 1a durch das Kühlmittel gekühlt werden und wobei die die Korrosionsbeständigkeit gegenüber dem Kühlmittel aufweisenden Filme 84 auf den inneren Wandoberflächen der Kühlmittelwege 53 ausgebildet sind.
  • Mit der Halbleitervorrichtung 400 gemäß dieser Ausführungsform sind im Gegensatz zum Stand der Technik die zusätzlichen Bauelemente wie etwa das Kühlrohr und der Umgehäuse nicht erforderlich, wodurch die Größe nicht vergrößert wird. Im Ergebnis wird eine kompakte, einfache Kühlstruktur verwirklicht und wird die Korrosionsbeständigkeit gegenüber dem Kühlmittel verbessert.
  • Nach Belieben kann eine Aufrauhung der Wärmeabstrahlungsoberfläche, eine Ausbildung von Rippen auf den Wärmeabstrahlungsoberflächen und eine Stapelung der Halbleitermodule 1a auf die Halbleitervorrichtung 400 gemäß dieser Ausführungsform angewendet werden. Auf diese Weise kann diese Ausführungsform mit jeder beliebigen der vorstehend erwähnten Ausführungsformen oder Abwandlungen hiervon in geeigneter Weise kombiniert werden, soweit es möglich ist.
  • (Fünfte Ausführungsform)
  • Die fünfte Ausführungsform der Erfindung wird durch Verwenden eines anderen Verfahrens eines Stapelns der Halbleitermodule 1c verwirklicht. Mit anderen Worten, die Halbleitermodule 1c werden unter einem Winkel, d.h. schräg, gestapelt. Die Halbleitervorrichtung 500 gemäß dieser Ausführungsform weist wenigstens ein Halbleitermodul 1c auf.
  • 10a, 10b sind schematische Diagramme, welche die Halbleitervorrichtung 500 mit dem Halbleitermodul 1c gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung zeigen. 10A ist eine perspektivische Ansicht und 10B eine Schnittansicht, die in der strichpunktierten Linie E-E in 10A genommen ist.
  • Wie in 10A, 10B gezeigt, ist bei der Halbleitervorrichtung 500 gemäß dieser Ausführungsform ein Abschnitt des Wandteils 52c des Formharzes 50c kürzer als der gegenüberliegende Abschnitt des Wandteils 52c ausgebildet.
  • Die Halbleitervorrichtung 500 gemäß der Darstellung in 10A, 10B ist durch Abwandeln der in 6A, 6B gezeigten Halbleitervorrichtung 300 ausgebildet. Gemäß der Halbleitervorrichtung 500 ist der untere Wandteil 52c-2 kürzer als der obere Wandteil 52c-1 ausgebildet. Im Ergebnis weist der Querschnitt der Halbleitervorrichtung 500 gemäß der Darstellung in 10B eine Sektorgestalt auf.
  • Auch bei der Halbleitervorrichtung 500 gemäß dieser Ausführungsform ist ein Teil des Formharzes 50c als ein Kühlmittelweg 53 aufgebaut, in welchem das Kühlmittel strömt, wodurch eine kompakte, einfache Kühlstruktur verwirklicht wird.
  • Ferner wird gemäß dieser Ausführungsform der Vorteil des Sektorabschnitts der Halbleitervorrichtung 500 in dem Fall bemerkenswert, dass eine Mehrzahl von Halbleitermodulen 1c verbunden sind. 11 ist eine Schnittansicht, welche den Aufbau der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform schematisch zeigt, bei dem eine Mehrzahl von Halbleitermodulen 1 mit den jeweiligen, miteinander kommunizierenden Kühlmittelwegen 53 verbunden sind.
  • Wie in 11 gezeigt, ist gemäß dieser Ausführungsform eine Halbleitervorrichtung vorgesehen, die gesta pelte und verbundene Halbleitermodule 1c aufweist, welche in einer Sektorform verbunden sind.
  • Die sektorielle Verbindung der Mehrzahl der Halbleitermodule 1c umfasst einen Fall, in welchem zusätzliche Halbleitermodule 1c in einer ringartigen oder polygonalen Form verbunden sind.
  • In dem Fall, dass die Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform als ein Wechselrichter für den Motor oder dergleichen verwendet wird, kann die Ähnlichkeit der Gestalt der Halbleitervorrichtung zu einer Rotationsmaschine wie etwa einem Motor den Verdrahtungsabstand verkürzen und die Verbindung vereinfachen, wodurch Geräusche wirksam reduziert werden.
  • Die in 10A, 10B gezeigte Halbleitervorrichtung 500 weist die Kühlmittelwege, d.h., Öffnungen 53 der Wandteile 52c auf. Die Kühlmittelwege gemäß der vorliegenden Ausführungsform können jedoch als Öffnungen 53 des Abdichtungsteils 51 zwischen der Wärmesenke 20, 30 und dem Wandteil 52 aufgebaut sein.
  • Insbesondere kann die in 1 gezeigte Halbleitervorrichtung auch so ausgebildet sein, dass sie einen dieser Ausführungsform eigentümlichen sektoriellen Querschnitt aufweist, indem die Höhe des oberen und des unteren Abschnitts der Wandteile 52 gemäß der Darstellung in 10A, 10B unterschieden wird.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform kann auch in geeigneter Weise mit einer beliebigen der vorstehend erwähnten Ausführungsformen oder Abwandlungen hiervon kombiniert werden.
  • (Sechste Ausführungsform)
  • Gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung ist eine Halbleitervorrichtung vorgesehen, bei welcher eine Mehrzahl von Halbleitermodulen 1 gestapelt sind, um eine Leistungsschaltung herzustellen.
  • 12 ist eine Schnittansicht, welche einen allgemeinen Rufbau eines Leistungswandlers 600 als einer Halbleitervorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung schematisch zeigt. Der in 12 gezeigte Leistungswandler 600 stellt ein Beispiel dar, welches das Halbleitermodul 1 gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform verwendet.
  • Der Leistungswandler 600 ist eine Leistungsschaltung, welche durch Stapeln einer Mehrzahl der Halbleitermodule 1a, Kondensatoren 85, 86 und einer Drossel 87, die ebenfalls Wärme erzeugende Elemente sind, ausgebildet ist. Die resultierende Baugruppe ist elektrisch mit einer ersten Sammelschiene 91, einer zweiten Sammelschiene 92 und einer dritten Sammelschiene 93 verbunden.
  • Die erste Sammelschiene 91 und die zweite Sammelschiene 92 sind Eingangssammelschienen für die Eingangsverbindung der Leistungsschaltung, und die dritte Sammelschiene 93 ist eine Ausgangssammelschiene für die Ausgangsverbindung.
  • Der erste Kondensator 85, der zweite Kondensator 86 und die Drossel 87, welche die Wärme erzeugenden Teile sind, wie auch das Halbleitermodul 1a sind mit dem Formharz 50d, welches ein Dichtungselement ist, das Öffnungen 53d als einen Kühlmittelweg aufweist, abgedichtet.
  • Die Halbleitermodule 1a, die Kondensatoren 85, 86 und die Drossel 87 sind gemäß der Darstellung in 12 ge stapelt. An den Enden der Stapelstruktur sind eine Deckplatte 80a, die einen Einlass 81a und einen Auslass 81b aufweist, und eine Deckplatte 80b, die weder Einlass noch Auslass aufweist, angeordnet und sind jeweils durch Verwenden eines Klebstoffs 82 verbunden.
  • Bei dem Leistungswandler 600 sind Kühlmittelwege durch die miteinander kommunizierenden Öffnungen 53 ausgebildet und strömt das Kühlmittel von dem Einlass 81a durch den Kühlmittelweg zu dem Auslass 81b und kühlt dadurch die Kondensatoren 85, 86 und die Drossel 87 wie auch die Halbleitermodule 1.
  • Der Schaltungsaufbau des Leistungswandlers 600 ist in 13 gezeigt. Eine Mehrzahl der Halbleitermodule 1 und der zweite Kondensator 86 bilden eine Wechselrichter 102, während das Halbleitermodul 1, der erste Kondensator 85 und die Drossel 87 einen Wechselrichter 101 bilden.
  • Wie vorstehend beschrieben, sieht diese Ausführungsform den Leistungswandler 600 als eine Halbleitervorrichtung mit einer Mehrzahl der Halbleitermodule 1a vor, die gestapelt und verbunden sind, wobei die jeweiligen Kühlmittelwege 53 miteinander kommunizieren und wobei die gestapelten Halbleitermodule 1 als eine Leistungsschaltung aufgebaut sind.
  • Im Ergebnis zeigt der Leistungswandler 600 gemäß dieser Ausführungsform die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie die Halbleitervorrichtung mit der Mehrzahl der Halbleitermodule 1a, die gemäß vorstehender Beschreibung verbunden sind.
  • Ferner sind als ein Merkmal dieser Ausführungsform die Wärme erzeugenden Elemente 85, 86, 87 mit den Halb leitermodulen 1 gestapelt und durch das Kühlmittel gekühlt.
  • Ebenso besteht gemäß der Darstellung in 12 ferner ein Merkmal der Leistungsumwandlungsschaltung 600 gemäß dieser Ausführungsform darin, dass die erste Sammelschiene 91 und die zweite Sammelschiene 92, welche die Eingangsverdrahtungen der Leistungsschaltung sind, nahe und parallel zueinander angeordnet sind. Durch Verwendung dieser Sammelschienenanordnung kann die Vorrichtungsgröße verringert werden.
  • 14A, 14B, 14C sind Diagramme, welche einen genauen Verdrahtungsaufbau der Sammelschienen des Halbleitermoduls 1 in dem Leistungswandler 600 zeigen. 14A ist eine Vorderansicht, 14B eine Draufsicht des Halbleitermoduls und 14C ein Diagramm, das ein Ersatzschaltbild des Verdrahtungsaufbaus zeigt. In 14B ist die Schnittansicht des Aufbaus des Formharzes 50 des Halbleitermoduls 1a gezeigt.
  • Wie in 14A gezeigt, sind die erste Sammelschiene 91 und die zweite Sammelschiene 92, welche die Eingangssammelschienen sind, durch Schrauben oder Schweißen an dem Elektrodenanschluss 60 des Halbleitermoduls 1a angeschlossen, der als ein Eingangsanschluss des Leistungswandlers 600 ausgebildet ist, und ist die dritte Sammelschiene 93, welche die Ausgangssammelschiene ist, durch Schrauben oder Schweißen an dem Elektrodenanschluss 60 des Halbleitermoduls 1 angeschlossen, der als ein Ausgangsanschluss ausgebildet ist
  • Die Steueranschlüsse 70 des Halbleitermoduls 1 sind elektrisch mit der Steuerkreiskarte 110 verbunden. Die Steueranschlüsse 70 sind in die in einer Steuerkreiskarte 110 ausgebildeten Öffnungen eingesetzt und durch Löten mit der Steuerkreiskarte 110 verbunden.
  • In diesem Fall sind gemäß der Darstellung in 14C die zwei Leistungsschaltungen in jedem Halbleitermodul 1 enthalten. Als eine Alternative kann gemäß der Darstellung in 15A, 15B, 15C ein Schaltungsaufbau äquivalent der in 14A, 14B, 14C gezeigten Schaltung unter Verwendung zweier Halbleitermodule 1 verwirklicht werden.
  • 15A, 15B, 15C sind Diagramme, welche ein anderes Beispiel des Verdrahtungsaufbaus der Sammelschienen der Halbleitermodule 1 in dem Leistungswandler 600 zeigen. 15A ist eine Vorderansicht, 15B eine Draufsicht des Halbleitermoduls und 15C ein Diagramm, das ein Ersatzschaltbild des Verdrahtungsaufbaus zeigt. 15B zeigt auch eine Schnittkonfiguration des Formharzes 50a des Halbleitermoduls 1a.
  • In dem in 15A gezeigten Beispiel sind Sammelschienen 91, 92 durch Schrauben oder Schweißen mit dem Hauptstromelektrodenanschluss 60 verbunden, der als ein Eingangsanschluss ausgebildet ist, und ist eine Ausgangssammelschiene 93 durch Schrauben oder Schweißen mit dem Hauptstromelektrodenanschluss 60 verbunden, der als ein Ausgangsanschluss ausgebildet ist. Die Steueranschlüsse 70 sind auch elektrisch mit der Steuerkreiskarte 110 verbunden.
  • Somit ist der in 15A, 15B, 15C gezeigte Aufbau ein Beispiel, in welchem die zwei gestapelten Halbleitermodule 1 durch die Sammelschienen 91 bis 93 elektrisch miteinander verbunden sind, wodurch der Schaltungsaufbau verwirklicht wird, welcher der in 14A, 14B, 14C gezeigten Schaltung äquivalent ist. Dieser Aufbau ist auf den Leistungswandler 600 in 12 anwendbar.
  • 16, 17 sind Diagramme, welche eine erste und eine zweite Abwandlung dieser Ausführungsform zeigen.
  • Bei der ersten Abwandlung, die in 16 gezeigt ist, ist ein elektrisches Isolationselement 94 aus einem Material wie etwa Harz oder Keramik zwischen der erste Sammelschiene 91 und der zweiten Sammelschiene 92 angeordnet, die nahe und parallel zueinander angeordnet sind.
  • Bei der zweiten Abwandlung dagegen, die in 17 gezeigt ist, sind die erste Sammelschiene 91 und die zweite Sammelschiene 92, die nahe und parallel zueinander angeordnet sind, durch das elektrische Isolationselement 95 aus einem Material wie etwa Harz oder Keramik aufgenommen und abgedichtet.
  • Der Aufbau, der das Isolationselement 94, 95 verwendet, stellt die elektrische Isolierung zwischen der ersten Sammelschiene 91 und der zweiten Sammelschiene 92 sicher, die nahe und parallel zueinander angeordnet sind, und kann daher den Abstand zwischen der ersten Sammelschiene 91 und der zweiten Sammelschiene 92, die als die Eingangssammelschienen vorliegen, verringern, was es vorteilhafterweise ermöglicht, die Größe und die parasitäre Induktivität der Verdrahtung zu reduzieren.
  • Mit der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform kann auch jede beliebige der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und der Abwandlungen hiervon in geeigneter Weise kombiniert werden, soweit dies möglich ist.
  • (Andere Ausführungsformen)
  • Gemäß jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind gestapelte Halbleitermodule 1 verbunden, um eine Halbleitervorrichtung auszubilden, wobei die Klebstoffe 82 verwendet werden. Die Halbleitermodule 1 sind jedoch nicht notwendig durch Bonden bzw. Zusammenfügen bzw. Kleben verbunden, sondern können durch andere Mittel verbunden sein.
  • Bei der in 3A und 3B gezeigten Halbleitervorrichtung können beispielsweise O-Ringe 82a anstelle des Klebstoffs 82 verwendet werden (vgl. 3B).
  • Wenn die O-Ringe 82a verwendet werden, werden die gestapelten Halbleitermodule 1, die durch die Deckplatten 80a, 80b gehalten werden, durch Pressen der gestapelten Module durch die an den Enden der gestapelten Module angeordneten Deckplatten 80a, 80b verbunden. Die Deckplatten 80 können durch Befestigungsmittel wie etwa Schrauben (nicht näher dargestellt) aneinander befestigt sein.
  • In einem solchen Fall werden mit der in 3A und 3B gezeigten Halbleitervorrichtung jeweils aneinandergrenzende Halbleitermodule 1 durch den O-Ring 82a so in Kontakt miteinander gehalten, dass der Kontaktabschnitt der Halbleitermodule 1a durch den O-Ring 82a abgedichtet wird.
  • Auf diese Weise werden die Kühlmittelwege, d.h. Öffnungen 53, unter Druck durch die O-Ringe 82a ausgebildet und wird daher die Ersatz- oder Reparaturtätigkeit erleichtert, wenn die gestapelten Halbleitermodule 1 ein fehlerhaftes Element aufweisen. Der Verbindungsaufbau unter Verwendung der O-Ringe kann in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt werden, soweit es möglich ist.
  • In dem Fall, dass die Halbleitervorrichtung aus eine Mehrzahl der miteinander verbundenen Halbleitermodule 1 in der vorstehend erwähnten Ausführungsformen aufgebaut ist, wird wünschenswerterweise eine sichtbare Oberfläche der Stapelstruktur der Mehrzahl der Halbleitermodule 1 als die Bedruckungsoberfläche der Halbleitermodule 1 verwendet.
  • Beispielsweise bildet bei der in 3A und 3B gezeigten Halbleitervorrichtung die äußere Seitenfläche des Wandteils 52a des Formharzes 50a jedes in der Stapelstruktur enthaltenen Halbleitermoduls 1a eine sichtbare Oberfläche, d.h. eine Bedruckungsoberfläche, aus.
  • Wenn Zeichen oder Ziffern auf die Druckoberfläche der gestapelten Halbleitermodule 1 gedruckt werden, kann die Druckoberfläche visuell geprüft werden und können daher z.B. die Seriennummern etc. der Halbleitermodule 1a in vorteilhafter Weise vom Standpunkt der Wartung aus bestätigt werden.
  • Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind die Wärmesenken 20, 30, die Metallplatten sind, jeweils auf den zwei Seiten der Halbleiterelemente 11, 12 angeordnet und sind die Wärmeabstrahlungsoberflächen 21, 31 der Wärmesenken 20, 30 beide von dem Formharz 50a freigelegt. Als eine Alternative kann die Wärmeabstrahlungsoberfläche nur einer der Wärmesenken 20, 30 von dem Formharz 50a freigelegt sein.
  • Ferner kann die Wärmesenke ersatzweise nur auf einer Seite der Halbleiterelemente 11, 12 angeordnet sein und kann die Wärmeabstrahlungsoberfläche der speziellen Wärmesenke von dem Formharz 50a freigelegt sein. Bei der in 1A und 1B gezeigten Halbleitervorrichtung 100 beispielsweise kann die untere Wärmesenke 20 weggelassen und nur die obere Wärmesenke 30 verwendet werden. Ersatzweise kann nur die untere Wärmesenke 20 ohne die obere Wärmesenke 30 verwendet werden.
  • Insbesondere sind die Wärmesenken 20, 30, die die Metallplatten des Halbleitermoduls 1 sind, wenigstens auf einer Oberfläche der Halbleiterchips 11, 12 als Halbleiterelemente angeordnet und können nur die Oberflächen der auf der einen Oberfläche der Halbleiterchips 11, 12 ausgebildeten Wärmesenken 20, 30 von dem Formharz 50a, das ein Dichtungselement ist, freigelegt sein.
  • Ebenso sind in 1A und 1B die zwei großen Öffnungen 53 als der Kühlmittelweg des Abdichtungsteils 51a zwischen den Metallplatten 20, 30 und dem Wandteil 52a ausgebildet. Es kann jedoch wenigstens eine der Öffnungen durch eine Mehrzahl von Öffnungen oder Durchgangslöchern ersetzt werden.
  • Die Halbleitermodule 1b der 6A und 6B weisen den Kühlmittelweg auf, der mit den Öffnungen 53 in dem Wandteil 52 als eine Nut, die von einem Teil des Wandteils 52 aus geschnitten ist, ausgebildet ist. Die in dem Wandteil 52 ausgebildeten Öffnungen können selbstverständlich den äußeren Rahmen verlassen, um eine Öffnung oder eine Mehrzahl von Öffnungen auszubilden.
  • In aller Kürze sieht diese Erfindung eine Halbleitervorrichtung vor, welche als wesentliche Teile Halbleiterelemente, mit den Halbleiterelementen zur Übertragung von Wärme aus den Halbleiterelementen thermisch verbundene Metallplatten und ein Dichtungselement zum Aufnehmen und Abdichten der Halbleiterelemente und der Metallplatten in solcher Weise, dass die Wärmeabstrahlungsoberflächen der Metallplatte freiliegen, aufweist, wobei die Wärmeabstrahlungsoberflächen durch das Kühlmittel gekühlt werden und wobei ein Teil des Dichtungselements als ein Kühlmittelweg ausgebildet ist, in welchem das Kühlmittel strömt. Die anderen Bauteile können in geeigneter Weise ausgelegt werden.

Claims (45)

  1. Halbleitervorrichtung mit wenigstens einem Halbleitermodul, welches aufweist: ein Halbleiterelement; eine Metallplatte, die thermisch mit dem Halbleiterelement verbunden ist, zum Übertragen von Wärme aus dem Halbleiterelement; und ein Dichtungselement zum Abdecken und Abdichten des Halbleiterelements und der Metallplatte in solcher Weise, dass die Wärmeabstrahlungsoberfläche der Metallplatte freiliegt; wobei die Wärmeabstrahlungsoberfläche der Metallplatte durch ein Kühlmittel gekühlt wird, und wobei ein Teil des Dichtungselements als ein Kühlmittelweg ausgebildet ist, in welchem das Kühlmittel strömt.
  2. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement einen Abdichtungsteil zum Abdichten des Halbleiterelements und der Metallplatte und einen Wandteil aufweist, der um den Abdichtungsteil herum angeordnet ist und ein offenes Ende hiervon von der Wärmeabstrahlungsoberfläche der Metallplatte beabstandet angeordnet aufweist, und eine Öffnung des Abdichtungsteils als der Kühlmittelweg zwischen der Metallplatte und dem Wandteil ausgebildet ist.
  3. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandteil so angeordnet ist, dass er die Seite der Metallplatte umgibt.
  4. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement 50 einen Abdichtungsteil 51 zum Abdichten des Halbleiterelements und der Metallplatte 20 sowie ein Wandteil 52, welches um den Abdichtungsteil herum angeordnet ist und ein offenes Ende hiervon von der Wärmeabstrahlungsoberfläche der Metallplatte beabstandet angeordnet aufweist, enthält, und eine Öffnung des Wandteils als der Kühlmittelweg ausgebildet ist.
  5. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement aus Harz hergestellt ist.
  6. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil oder die Gesamtheit des Dichtungselements aus einem Thermoplast hergestellt ist.
  7. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeabstrahlungsoberfläche der Metallplatte uneben bzw. aufgerauht ist.
  8. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeabstrahlungsoberfläche der Metallplatte wenigstens eine Rippe aufweist, die von der selben Oberfläche aus hervorragt.
  9. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeabstrahlungsoberfläche der Metallplatte elektrisch von dem Kühlmittel isoliert ist.
  10. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeabstrahlungsoberfläche der Metallplatte als die Oberfläche der Isolationschicht auf der Oberfläche der Metallplatte ausgebildet ist.
  11. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeabstrahlungsoberfläche der Metallplatte nicht elektrisch von dem Kühlmittel isoliert ist.
  12. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Wandoberfläche des Kühlmittelweges mit einem Film bedeckt ist, der eine Korrosionsbeständigkeit gegenüber dem Kühlmittel aufweist.
  13. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Elektrodenanschlüsse für Hauptstrom von einer Seite des Halbleitermoduls aus hervorragen, und Steueranschlüsse auf der gegenüberliegenden Seite des Halbleitermoduls angeordnet sind.
  14. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl der Halbleitermodule gestapelt und verbunden sind und die jeweiligen Kühlmittelwege miteinander kommunizieren.
  15. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl der Halbleitermodule gestapelt und miteinander verbunden sind und die jeweiligen Kühlmittelwege miteinander kommunizieren, und die Halbleitermodule an den offenen Endoberflächen der Wandteile verbunden sind.
  16. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die offenen Endoberflächen der Wandteile einen konvexen oder einen konkaven Teil zur Positionierung aufweisen.
  17. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die offenen Endoberflächen der Wandteile verklebt sind.
  18. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Endoberflächen der Wandteile durch Schmelzen der Endoberflächen verklebt sind.
  19. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandteile aus wenigstens einem Thermoplast hergestellt sind und die Endoberflächen des Wandteils durch Schmelzen des Thermoplasts verklebt sind.
  20. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeabstrahlungsoberflächen der Metallplatten der gestapelten Halbleitermodule gegenüber voneinander angeordnet sind, die Wärmeabstrahlungsoberflächen der Metallplatten wenigstens eine Rippe aufweisen, die hiervon hervorragt, und die Höhe hf der Rippe und die Höhe D des Wandteils von der Wärmeabstrahlungsoberfläche der Metallplatte aus die Beziehung hf < D aufweisen.
  21. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeabstrahlungsoberflächen der Metallplatte der gestapelten Halbleitermodule gegenüber voneinander angeordnet sind, die Wärmeabstrahlungsoberflächen der Metallplatte wenigstens eine Rippe aufweisen, die hiervon hervorragt, die Höhe hf der Rippe und die Höhe D des Wandteils von der Wärmeabstrahlungsoberfläche der Metallplatte aus die Beziehung hf ≥ D erfüllen, und sich Positionen der Rippen auf den Wärmeabstrahlungsoberflächen zwischen einer Wärmeabstrahlungsoberfläche und der anderen, gegenüberliegenden Wärmeabstrahlungsoberfläche unterscheiden.
  22. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen eine Form aufweisen, die den Zinken eines Kammes ähneln, die von den Wärmeabstrahlungsoberflächen der Metallplatte aus hervorragen, und die Rippen auf einer der Wärmeabstrahlungsoberflächen zwischen den Rippen auf der anderen, gegenüberliegenden Wärmeabstrahlungsoberfläche angeordnet sind.
  23. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenform des Wandteils des Dichtungselements ein umgekehrtes Trapezoid ist.
  24. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl der Halbleitermodule gestapelt und miteinander verbunden sind und die jeweiligen Kühlmittelwege miteinander kommunizieren, und die Halbleitermodule an den Seitenflächen der Wandteile verbunden sind.
  25. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenoberflächen der Wandteile eine Konvexe oder eine Konkave zur Positionierung aufweisen.
  26. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenoberflächen der Wandteile verklebt sind.
  27. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenoberflächen der Wandteile durch Schmelzen der Endseitenflächen verklebt sind.
  28. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandteile aus wenigstens einem Thermoplast hergestellt sind und die Seitenoberflächen des Wandteils durch Schmelzen des Thermoplasts verklebt sind.
  29. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl der Halbleitermodule gestapelt und miteinander verbunden sind und die jeweiligen Kühlmittelwege miteinander kommunizieren, und die Halbleitermodule an den Endoberflächen der Wandteile verbunden sind.
  30. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Endoberflächen der Wandteile eine Konvexe oder eine Konkave zur Positionierung aufweisen.
  31. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Endoberflächen der Wandteile verklebt sind.
  32. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenoberflächen der Wandteile durch Schmelzen der Endoberflächen verklebt sind.
  33. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandteile aus wenigstens einem Thermoplast hergestellt sind und die Endoberflächen des Wandteils durch Schmelzen des Thermoplasts verklebt sind.
  34. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeabstrahlungsoberflächen der Metallplatten der gestapelten Halbleitermodule gegenüber voneinander angeordnet sind, die Wärmeabstrahlungsoberflächen der Metallplatten wenigstens eine Rippe aufweisen, die hiervon hervorragt, und die Höhe hf der Rippe und die Höhe D des Wandteils von der Wärmeabstrahlungsoberfläche der Metallplatte aus die Beziehung hf < D aufweisen.
  35. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeabstrahlungsoberflächen der Metallplatte der gestapelten Halbleitermodule gegenüber voneinander angeordnet sind, die Wärmeabstrahlungsoberflächen der Metallplatte wenigstens eine Rippe aufweisen, die hiervon hervorragt, die Höhe hf der Rippe und die Höhe D des Wandteils von der Wärmeabstrahlungsoberfläche der Metallplatte aus die Beziehung hf ≥ D aufweisen, und sich Positionen der Rippen auf den Wärmeabstrahlungsoberflächen zwischen einer der Wärmeabstrah lungsoberfläche und der anderen, gegenüberliegenden Wärmeabstrahlungsoberfläche unterscheiden.
  36. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen eine Form aufweisen, die den Zinken eines Kammes ähneln, die von den Wärmeabstrahlungsoberflächen der Metallplatte aus hervorragen, und die Rippen auf einer der Wärmeabstrahlungsoberflächen zwischen den Rippen auf der andere, gegenüberliegenden Wärmeabstrahlungsoberfläche angeordnet sind.
  37. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 29 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandteil einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt aufweist, wobei der obere Abschnitt mehr von der Wärmeabstrahlungsoberfläche der Metallplatte hervorragt als der untere Abschnitt.
  38. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die gestapelten Halbleitermodule als eine Leistungsschaltung aufgebaut sind.
  39. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Sammelschiene und eine zweite Sammelschiene, welche die Eingangsverdrahtung der Leistungsschaltung ausbilden, nahe und parallel zueinander angeordnet sind.
  40. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass ein Isolationselement zwischen der erste Sammelschiene und der zweiten Sammelschiene angeordnet ist.
  41. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sammelschiene und die zweite Sammelschiene durch das Isolationselement abgedeckt und abgedichtet sind.
  42. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14 bis 41, weiter gekennzeichnet durch wenigstens ein anderes Komponentenmodul, das mit einem Dichtungselement mit einem Kühlmittelweg abgedichtet ist, wobei die Komponentenmodule zusammen mit den Halbleitermodulen gestapelt sind und zusammen durch das Kühlmittel gekühlt werden.
  43. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallplatte auf wenigstens einer Oberfläche des Halbleiterelements ausgebildet ist, und nur die Oberfläche der auf der einen Oberfläche des Halbleiterelements ausgebildeten Metallplatte von dem Dichtungselement freigelegt ist und als die wärmeabstrahlungsoberfläche ausgebildet ist.
  44. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass sichtbare Oberflächen der gestapelten Halbleitermodule als Bedrukkungsoberflächen der Halbleitermodule ausgebildet sind.
  45. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 14 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass die gestapelten Halbleitermodule dadurch miteinander verbunden werden, dass sie durch an den Enden der gestapelten Halbleitermodule angeordnete Deckplatten unter Druck gehalten werden, und ferner die aneinandergrenzenden Halbleitermodule mit einem O-Ring so in Kontakt gehalten werden, dass Kontaktabschnitte zwischen den Halbleitermodulen abgedichtet werden.
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