DE102009027351A1 - Leistungshalbleitermodul - Google Patents

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Sunao Funakoshi
Katsumi Ishikawa
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Hitachi Ltd
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Abstract

Ein Leistungshalbleitermodul beinhaltet: eine Leistungshalbleitervorrichtung 1, 2; eine erste Wärmeverteilungsplatte 18; eine zweite Wärmeverteilungsplatte 25; einen ersten Kanal 38; einen zweiten Kanal 39; eine erste Kanalwand; eine zweite Kanalwand; einen ersten Kühlmittelauslass 33, der in der ersten Kanalwand in einer Position, die der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 2 entspricht, vorgesehen ist; einen zweiten Kühlmittelauslass 36, der in der zweiten Kanalwand in einer Position, die der Leistungshalbleitervorrichtung 1, 2 entspricht, vorgesehen ist; erste Stiftrippen 32, die auf zumindest einer von der ersten Wärmeverteilungsplatte 18 und der zweiten Wärmeverteilungsplatte 25 so vorgesehen sind, dass sie radial rund um zumindest einen von dem ersten Kühlmittelauslass 33 und dem zweiten Kühlmittelauslass 36 angeordnet sind; und zweite Stiftrippen, die in gestaffelter Weise oder in schachbrettartiger Weise rund um die ersten Stiftrippen 32 angeordnet sind, welche radial angeordnet sind.

Description

  • Die Offenbarung der folgenden Prioritätsanmeldung wird hier durch Bezugnahme aufgenommen:
    • Japanische Patentanmeldung Nr. 2008-169779 , eingereicht am 30. Juni 2008
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungshalbleitermodul.
  • 2. Beschreibung der verwandten Technik
  • In den letzten Jahren hat sich die Nachfrage nach der Leistungszunahme in einem Wechselrichter, der bei einem Hybridfahrzeug oder dergleichen eingesetzt wird, zunehmend erhöht, was von einem Leistungsmodul, das den Wechselrichter bildet, eine höhere Leistungsausgabe erfordert. Da andererseits ein Fahrzeug nur begrenzten Raum zur Platzierung seiner Bestandteile aufweist, ist es erforderlich, dass ein Leistungsmodul von möglichst kleiner Größe ist. Es ist wesentlich, die Kühlleistung eines Leistungsmoduls zu verbessern, um zuzulassen, dass hohe Leistung und kleine Größe miteinander vereinbar sind. Konventionelle Technologien zur Erhöhung der Kühlleistung beinhalten einen Aufbau, bei dem, wie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2007-251076 (Patentliteratur 1) offenbart, isolierende Substrate mit daran angebrachten Elektro den, Wärmeverteilungsplatten und Wärmesenken über und unter einer Leistungshalbleitervorrichtung vorgesehen sind, um die Leistungshalbleitervorrichtung von oben und unten abzukühlen.
  • Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2007-281163 (Patentliteratur 2) offenbart einen Aufbau, bei dem ein Kühlmittel auf die Wärmeverteilungsplatte unter der Leistungshalbleitervorrichtung ausströmt und auf ihr auftrifft, um die Kühlleistung zu erhöhen.
  • Jedoch ist eine sogar noch höhere Kühlleistung gefordert, um zu gestatten, dass die Leistungshalbleitervorrichtung von hoher Leistung und geringer Größe ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Leistungshalbleitermodul gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Leistungshalbleitervorrichtung; eine erste Wärmeverteilungsplatte, die auf einer Seite der Leistungshalbleitervorrichtung vorgesehen ist; eine zweite Wärmeverteilungsplatte, die auf einer anderen Seite der Leistungshalbleitervorrichtung vorgesehen ist; einen ersten Kanal, durch den ein Kühlmittel strömt, um auf die erste Wärmeverteilungsplatte zu treffen; einen zweiten Kanal, durch den ein Kühlmittel strömt, um auf die zweite Wärmeverteilungsplatte zu treffen; eine erste Kanalwand, die im Wesentlichen parallel zur ersten Wärmeverteilungsplatte angeordnet ist, um den ersten Kanal zu teilen; eine zweite Kanalwand, die im Wesentlichen parallel zur zweiten Wärmeverteilungsplatte angeordnet ist, um den zweiten Kanal zu teilen; einen ersten Kühlmittelauslass, der in der ersten Kanalwand in einer Position, die der Leistungshalbleitervorrichtung entspricht, vorgesehen ist; einen zweiten Kühlmittelauslass, der in der zweiten Kanalwand in einer Position, die der Leistungshalbleitervorrichtung entspricht, vorgesehen ist; erste Stift rippen, die auf zumindest einer von der ersten Wärmeverteilungsplatte und der zweiten Wärmeverteilungsplatte so vorgesehen sind, dass sie radial rund um zumindest einen von dem ersten Kühlmittelauslass und dem zweiten Kühlmittelauslass angeordnet sind; und zweite Stiftrippen, die in gestaffelter Weise oder in schachbrettartiger Weise rund um die ersten Stiftrippen angeordnet sind, welche radial angeordnet sind.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es in dem Leistungshalbleitermodul gemäß dem ersten Aspekt bevorzugt, dass die Leistungshalbleitervorrichtung mehrere Leistungshalbleiterchips mit hohem Wärmewert und einen Leistungshalbleiterchip mit niedrigem Wärmewert umfasst; mehrere der ersten Kühlmittelauslässe in der ersten Kanalwand in der Position vorgesehen sind, die den Leistungshalbleiterchips mit hohem Wärmewert entspricht; mehrere der zweiten Kühlmittelauslässe in der zweiten Kanalwand in der Position vorgesehen sind, die den Leistungshalbleiterchips mit hohem Wärmewert entspricht; die ersten Stiftrippen auf zumindest einer von der ersten Wärmeverteilungsplatte und der zweiten Wärmeverteilungsplatte so vorgesehen sind, dass sie radial rund um zumindest einen von den ersten Kühlmittelauslässen oder den zweiten Kühlmittelauslässen angeordnet sind; und die zweiten Stiftrippen in gestaffelter Weise rund um die ersten Stiftrippen angeordnet sind.
  • Ein Leistungshalbleitermodul gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Leistungshalbleitervorrichtung; eine erste Wärmeverteilungsplatte, die auf einer Seite der Leistungshalbleitervorrichtung vorgesehen ist; eine zweite Wärmeverteilungsplatte, die auf einer anderen Seite der Leistungshalbleitervorrichtung vorgesehen ist; einen ersten Kanal, durch den ein Kühlmittel strömt, um auf die erste Wärmeverteilungsplatte zu treffen; einen zweiten Kanal, durch den ein Kühlmittel strömt, um auf die zweite Wärmeverteilungsplatte zu treffen; eine erste Kanalwand, die im Wesentlichen parallel zur ersten Wärmeverteilungsplatte angeordnet ist, um den ersten Kanal zu teilen; eine zweite Kanalwand, die im Wesentlichen parallel zur zweiten Wärmeverteilungsplatte angeordnet ist, um den zweiten Kanal zu teilen; einen ersten Kühlmittelauslass, der in der ersten Kanalwand in einer Position, die der Leistungshalbleitervorrichtung entspricht, vorgesehen ist; einen zweiten Kühlmittelauslass, der in der zweiten Kanalwand in einer Position, die der Leistungshalbleitervorrichtung entspricht, vorgesehen ist; erste Löcher, die auf zumindest einer von der ersten Wärmeverteilungsplatte und der zweiten Wärmeverteilungsplatte so vorgesehen sind, dass sie konzentrisch rund um zumindest einen von dem ersten Kühlmittelauslass und dem zweiten Kühlmittelauslass angeordnet sind, wobei jedes Loch in zylindrischer Form, in konischer Form oder in halbkonischer Form ausgebildet ist; und zweite Löcher, die in gestaffelter Weise rund um die ersten Löcher angeordnet sind, die radial angeordnet sind, wobei jedes Loch in zylindrischer Form, in konischer Form oder in halbkonischer Form ausgebildet ist.
  • Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es bei dem Leistungshalbleitermodul gemäß dem dritten Aspekt bevorzugt, dass die Leistungshalbleitervorrichtung mehrere Leistungshalbleiterchips mit hohem Wärmewert und einen Leistungshalbleiterchip mit niedrigem Wärmewert umfasst; mehrere der ersten Kühlmittelauslässe in der ersten Kanalwand in der Position vorgesehen sind, die den Leistungshalbleiterchips mit hohem Wärmewert entspricht; mehrere der zweiten Kühlmittelauslässe in der zweiten Kanalwand in der Position vorgesehen sind, die den Leistungshalbleiterchips mit hohem Wärmewert entspricht; die ersten Löcher auf zumindest einer von der ersten Wärmeverteilungsplatte und der zweiten Wärmeverteilungsplatte so vorgesehen sind, dass sie konzentrisch rund um zumindest einen von den ersten Kühlmittelauslässen oder den zweiten Kühlmittelauslässen angeordnet sind; und die zweiten Löcher in gestaffelter Weise rund um die ersten Löcher angeordnet sind.
  • Ein Leistungshalbleitermodul gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Leistungshalbleitervorrichtung; eine erste Wärmeverteilungsplatte, die auf einer Seite der Leistungshalbleitervorrichtung vorgesehen ist; eine zweite Wärmeverteilungsplatte, die auf einer anderen Seite der Leistungshalbleitervorrichtung vorgesehen ist; einen ersten Kanal, durch den ein Kühlmittel strömt, um auf die erste Wärmeverteilungsplatte zu treffen; einen zweiten Kanal, durch den ein Kühlmittel strömt, um auf die zweite Wärmeverteilungsplatte zu treffen; eine erste Kanalwand, die im Wesentlichen parallel zur ersten Wärmeverteilungsplatte angeordnet ist, um den ersten Kanal zu teilen; eine zweite Kanalwand, die im Wesentlichen parallel zur zweiten Wärmeverteilungsplatte angeordnet ist, um den zweiten Kanal zu teilen; einen ersten Kühlmittelauslass, der in der ersten Kanalwand in einer Position, die der Leistungshalbleitervorrichtung entspricht, vorgesehen ist; einen zweiten Kühlmittelauslass, der in der zweiten Kanalwand in einer Position, die der Leistungshalbleitervorrichtung entspricht, vorgesehen ist; erste Flachrippen, die auf zumindest einer von der ersten Wärmeverteilungsplatte und der zweiten Wärmeverteilungsplatte so vorgesehen sind, dass sie radial um zumindest einen von dem ersten Kühlmittelauslass und dem zweiten Kühlmittelauslass angeordnet sind; und zweite Flachrippen, die parallel zueinander rund um die ersten Flachrippen angeordnet sind, die radial angeordnet sind.
  • Ein Leistungshalbleitermodul gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Leistungshalbleitervorrichtung; eine erste Wärmeverteilungsplatte, die auf einer Seite der Leistungshalbleitervorrichtung vorgesehen ist; eine zweite Wär meverteilungsplatte, die auf einer anderen Seite der Leistungshalbleitervorrichtung vorgesehen ist; einen ersten Kanal, durch den ein Kühlmittel strömt, um auf die erste Wärmeverteilungsplatte zu treffen; einen zweiten Kanal, durch den ein Kühlmittel strömt, um auf die zweite Wärmeverteilungsplatte zu treffen; eine erste Kanalwand, die im Wesentlichen parallel zur ersten Wärmeverteilungsplatte angeordnet ist, um den ersten Kanal zu teilen; eine zweite Kanalwand, die im Wesentlichen parallel zur zweiten Wärmeverteilungsplatte angeordnet ist, um den zweiten Kanal zu teilen; einen ersten Kühlmittelauslass, der in der ersten Kanalwand in einer Position, die der Leistungshalbleitervorrichtung entspricht, vorgesehen ist; einen zweiten Kühlmittelauslass, der in der zweiten Kanalwand in einer Position, die der Leistungshalbleitervorrichtung entspricht, vorgesehen ist; erste Nuten, die auf zumindest einer von der ersten Wärmeverteilungsplatte und der zweiten Wärmeverteilungsplatte so ausgebildet sind, dass sie radial rund um zumindest einen von dem ersten Kühlmittelauslass und dem zweiten Kühlmittelauslass angeordnet sind; und zweite Nuten, die parallel zueinander rund um die ersten Nuten angeordnet sind, die radial angeordnet sind.
  • Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es in dem Leistungshalbleitermodul gemäß dem fünften oder sechsten Aspekt bevorzugt, dass die Leistungshalbleitervorrichtung mehrere Leistungshalbleiterchips mit hohem Wärmewert und einen Leistungshalbleiterchip mit niedrigem Wärmewert umfasst; mehrere der ersten Kühlmittelauslässe in der ersten Kanalwand in der Position vorgesehen sind, die den Leistungshalbleiterchips mit hohem Wärmewert entspricht; mehrere der zweiten Kühlmittelauslässe in der zweiten Kanalwand in der Position vorgesehen sind, die den Leistungshalbleiterchips mit hohem Wärmewert entspricht; die ersten Flachrippen oder die ersten Nuten auf zumindest einer von der ersten Wärmeverteilungsplatte und der zweiten Wärmeverteilungsplatte so vorgesehen sind, dass sie radial rund um zumindest einen von den ersten Kühlmittelauslässen oder den zweiten Kühlmittelauslässen angeordnet sind; und die zweiten Flachrippen oder die zweiten Nuten parallel rund um die ersten Flachrippen oder die ersten Nuten angeordnet sind.
  • Gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung können in dem Leistungshalbleitermodul gemäß dem zweiten Aspekt die mehreren Kühlmittelauslässe konzentrisch angeordnet sein.
  • Gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann in dem Leistungshalbleitermodul gemäß dem ersten bis sechsten Aspekt ein Querschnittsbereich des ersten Kühlmittelauslasses, der auf einer Gateseite der Leistungshalbleitervorrichtung vorgesehen ist, kleiner sein als ein Querschnittsbereich des zweiten Kühlmittelauslasses.
  • Gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann in dem Leistungshalbleitermodul gemäß dem ersten Aspekt ein maximaler Teil des Durchmessers von jeder der Stiftrippen gleich oder kleiner als 1 mm sein.
  • Gemäß einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann in dem Leistungshalbleitermodul gemäß dem dritten Aspekt ein maximaler Teil des Durchmessers von jedem der Löcher gleich oder kleiner als 1 mm sein.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Querschnittsansicht eines Leistungshalbleitermoduls in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abdichtungsteils des Leistungshalbleitermoduls in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt die Anordnung strahlenförmig ausgebreiteter Rippen des Leistungshalbleitermoduls in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4 zeigt die Anordnung strahlenförmig ausgebreiteter Rippen eines Leistungshalbleitermoduls, in der die Anzahl von Leistungshalbleitervorrichtungen in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhöht ist.
  • 5 zeigt die Anordnung von Kühlrippen eines Leistungshalbleitermoduls, in dem die Anzahl von Leistungshalbleitervorrichtungen in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weiter erhöht ist.
  • 6 zeigt die Anordnung mehrerer Kühlmittelauslässe und Rippen eines Leistungshalbleitermoduls in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 7 zeigt die Form und Anordnung strahlenförmig ausgebreiteter Rippen eines Leistungshalbleitermoduls in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 8 zeigt die Anordnung strahlenförmig ausgebreiteter Rippen des Leistungshalbleitermoduls, in der die Anzahl von Leistungshalbleitervorrichtungen in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhöht ist.
  • 9 ist eine Querschnittsansicht eines Leistungshalbleitermoduls in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 10 ist eine Querschnittsansicht eines Leistungshalbleitermoduls in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 11 ist eine Querschnittsansicht eines Leistungshalbleitermoduls in einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 12A und 12B zeigen die Anordnung von Löchern des Leistungshalbleitermoduls in der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Das Folgende ist eine Erläuterung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die unter Bezugnahme auf Zeichnungen erfolgt.
  • – Erste Ausführungsform –
  • 1 ist eine Querschnittsansicht eines Leistungshalbleitermoduls in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 1 schließt das Leistungshalbleitermodul Leistungshalbleitervorrichtungen 1 und 2, wie etwa einen IGBT oder eine Freilaufdiode, ein. Die Unterseite der Leistungshalbleitervorrichtungen 1 und 2 ist mit einer Kupferfolie 15 verbunden, welche vorgesehen ist, um ein Schaltkreismuster auf der oberen Oberfläche eines unteren isolierenden Substrats 14 durch Bindeeinrichtungen 3 und 4, wie etwa eine erste Lötung oder dergleichen, auszubilden. Die Oberseiten der Leistungshalbleitervorrichtungen 1 und 2 sind jeweils durch Bindeeinrichtungen 8, 9 und 10, wie etwa eine zweite Lötung oder dergleichen, mit Abstandsstücken 5, 6 und 7 verbunden.
  • Beispielsweise sind in dem Fall, in dem die Leistungshalbleitervorrichtung 1 eine IGBT-Vorrichtung ist, eine (nicht gezeigte) Emitterelektrode und eine (nicht gezeigte) Gate-Elektrode, die auf der Oberseite der Leistungshalbleitervorrichtung vorgesehen worden sind, durch die Bindeeinrichtungen 8 und 10, wie etwa eine Lötung oder dergleichen, jeweils mit den Abstandsstücken 5 und 7 verbunden. In dem Fall, in dem die Leistungshalbleitervorrichtung 2 eine Freilaufdiodenvorrichtung ist, ist eine (nicht gezeigte) Anodenelektrode, die auf der Oberseite der Leistungshalbleitervorrichtung vorgesehen worden ist, durch das Bindematerial 9, wie etwa eine Lötung oder dergleichen, mit dem Abstandsstück 6 verbunden.
  • Die Abstandsstücke 5, 6 und 7 dienen zur Einstellung der Höhe, wenn sich die Dicken der Leistungshalbleitervorrichtungen 1 und 2 voneinander unterscheiden. Des Weiteren verhindern die Abstandsstücke 5, 6 und 7 eine elektrische Entladung, die verursacht werden kann, wenn ein Abstand zwischen den Elektroden 27 und 28, die unter bzw. über den Abstandstücken liegen, zu klein ist.
  • Es ist bevorzugt, dass die Abstandsstücke sowohl von geringem elektrischem Widerstand als auch geringem Wärmewiderstand sind. Die Abstandsstücke sind aus Kupfer/Kohlenstoff-Verbundwerkstoff, Kupfer/Invar-Dichtungsstoff oder dergleichen, sowie aus Kupfer hergestellt. Da der Wärmeausdehnungskoeffizient von Kupfer/Kohlenstoff-Verbundwerkstoff, Kupfer/Invar-Bindematerial und dergleichen kleiner als derjenige von Kupfer ist, wird eine Wär meverformung aufgrund der Wärme von den Lötungen 3 und 4 verringert, wodurch die Zuverlässigkeit verbessert wird.
  • Das untere isolierende Substrat 14 ist beispielsweise aus Aluminiumnitrid (AlN), Aluminiumoxid (Al2O3), Siliciumnitrid (Si3N4), Bornitrid (BN) oder dergleichen hergestellt. Die Kupferfolien oder Aluminiumfolien 15 und 16 werden vorab direkt oder durch Löten auf den beiden Seiten des unteren isolierenden Substrats 14 aufgetragen.
  • Die Oberseiten der Abstandsstücke 5, 6 und 7 sind mit Kupferfolien 21 und 22 verbunden, welche vorgesehen sind, um Schaltkreismuster auf der unteren Oberfläche eines oberen isolierenden Substrats 20, jeweils durch Bindeeinrichtungen 11, 12 und 13, wie etwa eine dritte Lötung oder dergleichen, auszubilden.
  • Beispielsweise werden in dem Fall, in dem eine IGBT-Vorrichtung eingesetzt wird, die Kupferfolie 15 und eine (nicht gezeigte) Kollektorelektrode der Leistungshalbleitervorrichtung 1 über die Lötung 3 elektrisch miteinander verbunden und eine Ableitelektrode 27 steht von der Kupferfolie 15 hervor. Die Kupferfolie 16, die auf der unteren Oberfläche des unteren isolierenden Substrats 14 vorgesehen ist, und eine untere Wärmeverteilungsplatte 18 sind durch eine Bindeeinrichtung 17, wie etwa eine vierte Lötung oder dergleichen, miteinander verbunden. Die Wärmeverteilungsplatte 18 ist aus Kupfer, Kupfermolybdän, AlSiC oder dergleichen hergestellt.
  • Die Rippen 32 sind direkt auf dem unteren Teil der Wärmeverteilungsplatte 18 vorgesehen. Die Rippen 32 sind durch Schweißen, Hartlöten oder dergleichen an der Wärmeverteilungsplatte 18 befestigt oder mit der Wärmeverteilungsplatte 18 einstückig ausgebildet. Ein Gehäuse 19 ist auf der Unterseite der Wärmeverteilungsplatte 18 vorgesehen. Innen ist das Gehäuse 19 mit einem Kühlkanal versehen, der durch eine Teilvorrichtung (Kanalwand) 34 in einen unteren Kühlkanal 38 und einen oberen Kühlkanal 39 geteilt ist.
  • Auf einem Teil der Teilvorrichtung 34 direkt unterhalb der Leistungshalbleitervorrichtung 1 ist ein Kühlmittelauslass 33 ausgebildet. Ein Kühlmittel, wie etwa eine Gefrierschutzflüssigkeit im unteren Kühlkanal 38, strömt durch den Kühlmittelauslass 33 und trifft auf der Wärmeverteilungsplatte 18 auf. Die Art von Aufbau wird als Konvektionskühlaufbau bezeichnet.
  • Wie 2 zeigt, ist das Gehäuse 19 mit einer Nut 42 für einen O-Ring versehen und die Lücke zwischen der Wärmeverteilungsplatte 18 und dem Gehäuse 19 ist mit einem O-Ring 43 abgedichtet. Die Wärmeverteilungsplatte 18 und das Gehäuse 19 sind unter Verwendung eines Bolzens 30 und einer Innenschraube 31 miteinander verbunden, welche auf einer Basis vorgesehen ist, um mit dem Bolzen zusammengepasst zu werden. Die Innenschraube 31 kann mit einem Wendeldrahtschraubengewindeeinsatz ausgebildet sein.
  • Das obere isolierende Substrat 20 ist aus demselben Material wie jenem hergestellt, das für das untere isolierende Substrat 14 verwendet wird. Die Kupferfolien oder Aluminiumfolien 21 und 22 werden direkt oder durch Löten auf der Unterseite des unteren isolierenden Substrats 14 aufgetragen, während die Kupferfolie oder Aluminiumfolie 23 direkt oder durch Löten auf die Oberseite des unteren isolierenden Substrats 14 aufgetragen wird. Die Oberseiten der Abstandsstücke 5, 6 und 7 sind durch Bindeeinrichtungen 11, 12 und 13, wie etwa die dritte Lötung oder dergleichen, mit den Kupferfolien 21 bzw. 22 verbunden. Ableitelektroden 28 und 29 stehen von den Kupferfolien 21 bzw. 22 nach außen vor.
  • Die auf die Oberseite des oberen isolierenden Substrats 20 aufgetragene Kupferfolie 23 ist durch eine Bindeeinrichtung 24, wie etwa eine fünfte Lötung oder dergleichen, mit einer. oberen Wärmeverteilungsplatte 25 verbunden. Die obere Wärmeverteilungsplatte 25 ist aus Kupfer, Kupfermolybdän, AlSiC oder dergleichen hergestellt.
  • Die Rippen 35 sind direkt auf dem oberen Teil der oberen Wärmeverteilungsplatte 25 vorgesehen. Die Rippen 35 sind durch Schweißen, Hartlöten oder dergleichen befestigt oder mit der Wärmeverteilungsplatte 25 einstückig ausgebildet. Ein Gehäuse 26 ist auf der Oberseite der Wärmeverteilungsplatte 25 vorgesehen. Innen ist das Gehäuse 26 mit einem Kühlkanal versehen, der durch eine Teilvorrichtung 37 in einen oberen Kühlkanal 40 und einen unteren Kühlkanal 41 geteilt ist.
  • Auf einem Teil der Teilvorrichtung 37 direkt über der Leistungshalbleitervorrichtung 1 ist ein Kühlmittelauslass 36 ausgebildet. Ein Kühlmittel in dem oberen Kühlkanal 40 strömt durch den Kühlmittelauslass 36 und trifft auf der Wärmeverteilungsplatte 25 auf. Die Lücke zwischen der Wärmeverteilungsplatte 25 und dem Gehäuse 26 wird mit dem O-Ring 43 abgedichtet.
  • Die Gesamtheit oder Teile von Oberflächen oder Seiten der Leistungshalbleitervorrichtungen 1, 2, der isolierenden Substrate 14, 20 und der Kupferfolien 15, 16, 21, 22, 23, die Elektroden 27, 28 und 29, die mit den isolierenden Substraten verbunden worden sind, werden nach dem Härten mit einem elastischen Harz, zum Beispiel auf Polyimidbasis oder Polyamidimidbasis, dünn beschichtet und mit einem Harz 44 auf Epoxybasis abgedichtet.
  • Unter Berücksichtigung der Umweltschutzprobleme ist es bevorzugt, ein bleifreies Bindematerial für alle Bindematerialien zu verwenden. Ein Hochtemperatur-Bindematerial, in dem beispielsweise Kupferteilchen und Zinnteilchen vermischt sind, wird für die ersten Bindematerialien 3 und 4, die die Leistungshalbleitervorrichtungen 1 und 2 mit der Kupferfolie 15 verbinden, die zweiten Bindematerialien 8, 9 und 10, die die Leistungshalbleitervorrichtungen 1 und 2 mit dem Abstandsstück 5, 6 und 7 verbinden, und das dritte Bindematerial, das das Abstandsstück 5, 6 und 7 mit den Kupferfolien 21 und 22 verbindet, verwendet.
  • Ein Bindematerial mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als demjenigen des ersten, zweiten oder dritten Bindematerials, zum Beispiel eine bleifreie Sn-3Ag-0,5Cu-Lötung, wird für das vierte Bindematerial 17, das das untere isolierende Substrat 14 mit der unteren Wärmeverteilungsplatte 18 verbindet, und das fünfte Bindematerial 24 verwendet, das das untere isolierende Substrat 20 mit der oberen Wärmeverteilungsplatte 25 verbindet.
  • Die Anordnung der auf der unteren Wärmeverteilungsplatte 18 vorgesehenen Rippen 32 wird nun unter Bezugnahme auf 3 gezeigt. In der Anordnung der 3 werden Stiftrippen als die Rippen 32 verwendet. Ein Wärmewert der Leistungshalbleitervorrichtung 1 (kann als Chip 1 bezeichnet werden) ist höher als der Wärmewert der Leistungshalbleitervorrichtung 2 (kann als Chip 2 bezeichnet werden). Wie in 3 gezeigt, ist der Kühlmittelauslass 33 auf der Teilvorrichtung 34 so ausgebildet, dass er direkt unter dem Chip 1 positioniert ist, dessen Verlust höher als der Verlust des Chips 2 ist. Auf der unteren Wärmeverteilungsplatte 18 sind die Stiftrippen 32 radial rund um eine Position angeordnet, die dem Kühlmittelauslass 33 entspricht. Die Stiftrippen 32 in von dem Chip 1 entfernten Umfangsbereichen sind in gestaffelter Weise angeordnet oder können git terartig angeordnet sein. Da sich die Strömung des Kühlmittels nahe der Grenze zwischen dem radial angeordneten Bereich und seinem Umgebungsbereich ändert, ist die Rippenbeabstandung breit angeordnet, um eine ruhige bzw. störungsfreie Strömung sicherzustellen und den Druckverlust zu verringern. Ausgänge für das Kühlmittel sind in dem Gehäuse 19 an Positionen vorgesehen, die den oberen und unteren Enden der Wärmeverteilungsplatte 18 in 3 entsprechen. Eine radiale Anordnung der Rippen 32 nahe dem Strahlteil, das dem Auslass 33 entspricht, und eine gestaffelte Anordnung der Umfangsrippen 32s ermöglichen die Verringerung des Wegverlusts zwischen dem Strahlteil und den Ausgängen des Kühlmittels.
  • Wenn die Rippen 32 Stiftrippen sind, bei denen der Durchmesser des maximalen Teils gleich oder kleiner 1 mm ist und die Höhe ungefähr 1 mm–5 mm beträgt, wird eine hohe Kühlwirkung erzielt. Die Anordnung der auf der oberen Wärmeverteilungsplatte 25 vorgesehenen Rippen 35 ist ähnlich der obigen. Der Kühlmittelauslass 36 ist auf einer vertikalen Achse positioniert, die sich von der Mitte des Abstandsstücks 5 erstreckt und als kreisförmige Öffnung um die vertikale Achse ausgebildet ist. Die Rippen 35 sind radial rund um den kreisförmigen Auslass 36 angeordnet. Diese Anordnung wird unter der Berücksichtigung verwendet, dass der Hauptwärmeverteilungsweg von der Oberseite des Chips 1 durch das Abstandsstück 5 hindurchgeht.
  • In 1 ist der Bereich des Kühlmittelauslasses 36 auf der Gateseite kleiner als der Bereich des Kühlmittelauslasses 33 auf der anderen Seite eingestellt. Da das Kühlmittel in konzentrierter Weise auf einem Abschnitt auftrifft, der dem Chip mit einem höheren Wärmewert entspricht, wird durch diese Konfiguration die Kühlwirkung verbessert.
  • 4 zeigt die Anordnung der Rippen 32 in dem Fall, in dem zwei Chips 1 mit hohem Wärmewert und hohem Verlust und zwei Chips 2 mit niedrigerem Wärmewert und niedrigem Verlust in dem Modul vorgesehen sind. Zwei Kühlmittelauslässe 33 sind auf der Teilungsvorrichtung 34 jeweils direkt unter den beiden Chips 1 mit hohem Verlust ausgebildet. Auf der unteren Wärmeverteilungsplatte 18 sind Stiftrippen 32 radial rund um Positionen angeordnet, die jeweils einem der Kühlmittelauslässe 33 entsprechen. In dem Bereich, in dem sich zwei konzentrische Kreise schneiden, ist die Anzahl der Stiftrippen 32 korrekt reduziert, um einen Druckverlust durch Erhöhung zu verhindern.
  • 5 zeigt die Anordnung der Rippen 32 in dem Fall, in dem drei Sätze aus dem Chip 1 und dem Chip 2 in dem Modul vorgesehen sind. Im Grunde genommen sind in 5 die Anordnungen der in 4 gezeigten Rippen 32 nebeneinander gestellt. In diesem Fall ist es bevorzugt, mehrere Ausgänge für das Kühlmittel in dem Gehäuse 19 an Positionen vorzusehen, die den oberen und unteren Enden der Wärmeverteilungsplatte 18 in 5 entsprechen.
  • 6 zeigt ein Beispiel, bei dem mehrere der Kühlmittelausgänge 33 in der Teilvorrichtung 34 ausgebildet sind, so dass sie direkt unter dem Chip 1 positioniert sind. Mehrere Auslässe 36 können in ähnlicher Weise über dem Chip 1 auf der Teilvorrichtung 37 vorgesehen sein. Wie in 6 gezeigt, sind die Kühlmittelauslässe 33 radial angeordnet. Das Anordnen der mehreren Kühlmittelauslässe erhöht die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels und verbessert den Wärmeübertragungskoeffizienten.
  • Gemäß dem Aufbau der ersten Ausführungsform sind die feinen Stiftrippen 32 und 35 in Kombination aus einer radialen Weise und einer gestaffelten Weise so angeordnet, dass sie die Leistungs halbleitervorrichtung 1 von oben und unten Konvektionskühlen, so dass eine hohe Kühlleistung mit kleinem Druckverlust erzielt werden kann. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Leistungshalbleitervorrichtung und infolgedessen das gesamte Leistungshalbleitermodul verkleinert werden.
  • Begriffe wie etwa „oben” und „unten” werden in den obigen Erläuterungen aus praktischen Gründen verwendet. Jedoch kann die Anordnung horizontal oder in einer anderen Richtung ausgeführt sein, wobei die Begriffe oben und unten durch die Begriffe rechts und links oder dergleichen, beispielsweise in dem horizontalen Fall, ersetzt werden können.
  • – Zweite Ausführungsform –
  • 7 und 8 zeigen die Formen und Anordnungen der Rippen 32 der unteren Wärmeverteilungsplatte 18 in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der zweiten Ausführungsform werden flache Rippen als die Rippen 32 verwendet. In 7 sind die flachen Rippen 32 auf der Wärmeverteilungsplatte 18 radial rund um eine Position angeordnet, die dem Kühlmittelauslass 33 entspricht. Mit anderen Worten, die Oberfläche von jeder Rippe 32 ist längs der Radialrichtung, wie in 7 gezeigt, eingestellt. Auf dem von der dem Kühlmittelauslass 33 entsprechenden Position entfernten Umfang sind die flachen Rippen 32 parallel zueinander angeordnet. Die radiale Anordnung der flachen Rippen 32 nahe dem Auslass 33, der ein Strahlteil ist, und die parallele Anordnung der Umfangsrippen ermöglichen die Reduzierung des Wegverlusts zwischen dem Strahlteil und den Ausgängen des Kühlmittels. Es ist bevorzugt, dass die flachen Rippen 32 im maximalen Teil gleich oder kleiner als 1 mm dünn sind, längs der Wärmeverteilungsplatte 18 ungefähr 2 mm bis 5 mm lang sind und in vertikaler Richtung bezüglich der Wärmeverteilungsplatte 18 ungefähr 1 mm–5 mm hoch sind.
  • 8 zeigt die Anordnung der flachen Rippen 32 in dem Fall, in dem zwei Chips 1 mit hohem Wärmewert und hohem Verlust und zwei Chips 2 mit niedrigerem Wärmewert und niedrigem Verlust in dem Modul vorgesehen sind. Wie in 8 gezeigt, sind die flachen Rippen 32 radial rund um einen im Allgemeinen ovalen Bereich angeordnet, der zwei der Kühlmittelauslässe 33 einschließt. Auf dem von den Kühlmittelauslässen 33 entfernten Umfang sind die flachen Rippen 32 parallel zueinander angeordnet. Ausgänge für das Kühlmittel sind in dem Gehäuse 19 an Positionen vorgesehen, die den rechten und linken Enden der Wärmeverteilungsplatte 18 in 7 und 8 entsprechen.
  • Die Rippen 35 auf der oberen Wärmeverteilungsplatte 25 können auch als flache Rippen ausgebildet und in ähnlicher Weise, wie in 7 und 8 gezeigt, angeordnet sein.
  • In 7 und 8 können geeignet ausgebildete Nuten anstelle von Rippen in ähnlicher Weise auf der Wärmeverteilungsplatte 18 angeordnet sein. Aufgrund einer Vergrößerung des Wärmeübertragungsbereichs können die Nuten ebenfalls den Wärmeübertragungskoeffizienten oder die Kühlleistung verbessern.
  • Gemäß der zweiten Ausführungsform sind feine flache Rippen 32 und 35 in einer Kombination aus einer radialen Weise und einer parallelen Weise angeordnet, um die Leistungsvorrichtung von oben und unten konvektionszukühlen, so dass eine hohe Kühlleistung mit geringem Druckverlust erzielt werden kann. Auf diese Weise wird erreicht, die Leistungshalbleitervorrichtung und infolgedessen das gesamte Leistungshalbleitermodul zu verkleinern.
  • – Dritte Ausführungsform –
  • 9 zeigt einen Querschnittsaufbau des Leistungshalbleitermoduls in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In der dritten Ausführungsform wird die Isolierung durch Isolierharzmaterialien 51 und 53 anstelle der isolierenden Substrate 14 und 20 in der ersten Ausführungsform der 1 sichergestellt. Eine Elektrode 50 ist auf dem Isolierharz 51 vorgesehen. Die Elektrode 50 und die Leistungsvorrichtungen 1 und 2 sind durch die Bindematerialien 3 und 4, wie etwa eine Lötung, miteinander verbunden. Die Elektrode 50 erstreckt sich mittels der Ableitelektrode 27 nach außen. Eine Elektrode 52 ist unter dem Isolierharz 53 vorgesehen. Die Elektrode 52 und die Abstandsstücke 5 und 6 sind durch die Bindematerialien 11 und 12, wie etwa eine Lötung, miteinander verbunden. Beispielsweise ist eine Gate-Elektrode eines IGBT 1 mit einem Aluminiumdraht 60 und der Elektrode 29 so verbunden, dass sie nach außen vorsteht. Die Elektrode 50, das Isolierharz 51 und die Wärmeverteilungsplatte 18 sind in einem Verfahren, wie etwa Thermokompressionsverbinden, miteinander verbunden. Dies gilt auch für die Elektrode 52, das Isolierharz 53 und die Wärmeverteilungsplatte 18. Aufbauten anderer Teile, wie etwa die Formen und Anordnungen der Rippen 32 und 35, sind dieselben wie diejenigen der ersten Ausführungsform.
  • Gemäß der dritten Ausführungsform wird die Leistungsvorrichtung 1 von oben und unten konvektionsgekühlt, so dass eine hohe Kühlleistung mit geringem Druckverlust erzielt werden kann. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Leistungshalbleitervorrichtung und infolgedessen das gesamte Leistungshalbleitermodul verkleinert werden.
  • – Vierte Ausführungsform –
  • 10 zeigt einen Querschnittsaufbau des Leistungsmoduls in der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die vierte Ausführungsform gemäß 10 zeigt ein Beispiel einer einseitigen Kühlung. Die Aluminiumdrähte 60 dienen zur Verdrahtung auf den Chips 1 und 2. Ein Silikongel oder dergleichen wird als Abdichtungsmaterial 61 verwendet. Die Formen und Anordnungen der Rippen 32 oder dergleichen sind dieselben wie diejenigen der ersten Ausführungsform. Auch eine einseitige Kühlung wie in der vierten Ausführungsform kann durch Anwenden eines Konvektionskühlens und der in 3 bis 8 gezeigten Rippenanordnungen eine höhere Kühlleistung erzielen als konventionelle Kühlungen. Dies ermöglicht es, dass die Leistungshalbleitervorrichtung und infolgedessen das gesamte Leistungshalbleitermodul verkleinert werden.
  • – Fünfte Ausführungsform –
  • 11 zeigt eine Querschnittsansicht eines Leistungshalbleitermoduls in der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der fünften Ausführungsform sind kreis- oder zylinderförmige Löcher 62 und 65 in den Wärmeverteilungsplatten 18 und 25 ausgebildet. Das Kühlmittel spritzt durch die Kühlmittelauslässe 33 und 36 und trifft auf diesen Löcher 62 und 65 auf, wobei es bewirkt, dass die Strömung auf der Oberfläche der Wärmeverteilungsplatten 18 und 25 gestört wird. Als Ergebnis können die hohen Wärmeverteilungswirkungen erzielt werden.
  • 12A und 12B zeigen den Aufbau der Wärmeverteilungsplatte 18 und der Löcher 62. 12A zeigt einen Querschnitt der Wärmeverteilungsplatte 18 und 12B zeigt die Anordnung der Löcher 62 auf der Wärmeverteilungsplatte 18. Durch Einstellen des Durchmessers des Lochs 62, so dass er an einem maximalen Teil gleich oder kleiner als 1 mm ist, kann ein hoher Wärmeübertragungskoeffizient am Kollisionsteil erzielt werden, um die Wärmeverteilungseffizienz zu verbessern. Das Loch 62 kann in konischer oder halbkonischer Form anstelle der kreisrunden Form ausgebildet sein, die in die Wärmeverteilungsplatte geschnitten sind.
  • Die in den 12A und 12B gezeigte Konfiguration der Löcher 62 kann mit der Anordnung mehrerer der in 6 gezeigten Kühlmittelauslässe 33 kombiniert werden. Wenn die Nuten in der in den 7 und 8 gezeigten Anordnung ausgebildet sind, kann die Anordnung mehrerer der Kühlmittelauslässe 33 ebenfalls verwendet werden.
  • Gemäß dem Leistungshalbleitermodul der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird der Leistungshalbleiter von beiden Seiten gekühlt und der Wärmeübertragungskoeffizient zwischen dem Kühlmittel und den Wärmeverteilungsplatten wird verbessert, daher kann eine hohe Kühlleistung erzielt werden.
  • Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können für eine Vielfalt von Leistungshalbleitermodulen verwendet werden, insbesondere Leistungshalbleitermodule auf einem Gebiet, das eine Leistungserhöhung erfordert, wie etwa Fahrzeuge.
  • Die im Vorangehenden genannten Merkmale und beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können teilweise oder als Ganzes beliebig miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die an entsprechende Anwendungen der Erfindung angepasst sind. Sofern sich solche Ausführungsformen für einen Fachmann aus den vorgenannten Ausführungsbeispielen ergeben, sollen diese als mit den vorgenannten Ausführungsbeispielen implizit offenbart gelten.
    • 1,2
    Leistungshalbleitervorrichtungen
    3,4
    Erste Bindematerialien
    5, 6, 7
    Abstandsstücke
    8, 9, 10
    Zweite Bindematerialien
    11, 12, 13
    Dritte Bindematerialien
    14
    Untere Isolierplatte
    15, 16
    Kupferfolien
    17
    Viertes Bindematerial
    18
    Untere Wärmeverteilungsplatte
    19
    Unteres Gehäuse
    20
    Obere Isolierplatte
    21, 22, 23
    Kupferfolien
    24
    Fünftes Bindematerial
    25
    Obere Wärmeverteilungsplatte
    26
    Oberes Gehäuse
    27, 28, 29
    Elektroden
    32, 35
    Rippen
    33, 36
    Kühlmittel-Ausgangsöffnungen
    34, 37
    Teilvorrichtungen
    44
    Abdichtungsharz
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 2008-169779 [0001]
    • - JP 2007-251076 [0003]
    • - JP 2007-281163 [0004]

Claims (11)

  1. Leistungshalbleitermodul mit: einer Leistungshalbleitervorrichtung (1, 2); einer ersten Wärmeverteilungsplatte (18), die auf einer Seite der Leistungshalbleitervorrichtung (1, 2) vorgesehen ist; einer zweiten Wärmeverteilungsplatte (25), die auf einer anderen Seite der Leistungshalbleitervorrichtung (1, 2) vorgesehen ist; einem ersten Kanal (38), durch den ein Kühlmittel strömt, um auf die erste Wärmeverteilungsplatte (18) zu treffen; einem zweiten Kanal (39), durch den ein Kühlmittel strömt, um auf die zweite Wärmeverteilungsplatte (25) zu treffen; einer ersten Kanalwand, die im Wesentlichen parallel zur ersten Wärmeverteilungsplatte (18) angeordnet ist, um den ersten Kanal (38) zu teilen; einer zweiten Kanalwand, die im Wesentlichen parallel zur zweiten Wärmeverteilungsplatte (25) angeordnet ist, um den zweiten Kanal (39) zu teilen; einem ersten Kühlmittelauslass (33), der in der ersten Kanalwand in einer Position, die der Leistungshalbleitervorrichtung (1, 2) entspricht, vorgesehen ist; einem zweiten Kühlmittelauslass (36), der in der zweiten Kanalwand in einer Position, die der Leistungshalbleitervorrichtung (1, 2) entspricht, vorgesehen ist; ersten Stiftrippen (35), die auf zumindest einer von der ersten Wärmeverteilungsplatte (18) und der zweiten Wärmeverteilungsplatte (25) so vorgesehen sind, dass sie radial rund um zumindest einen von dem ersten Kühlmittelauslass (33) und dem zweiten Kühlmittelauslass (36) angeordnet sind; und zweiten Stiftrippen, die in gestaffelter Weise oder in schachbrettartiger Weise rund um die ersten Stiftrippen (32) angeordnet sind, welche radial angeordnet sind.
  2. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, wobei: die Leistungshalbleitervorrichtung (1, 2) mehrere Leistungshalbleiterchips mit hohem Wärmewert und einen Leistungshalbleiterchip mit niedrigem Wärmewert umfasst; mehrere der ersten Kühlmittelauslässe (33) in der ersten Kanalwand in der Position vorgesehen sind, die den Leistungshalbleiterchips mit hohem Wärmewert entspricht; mehrere der zweiten Kühlmittelauslässe (36) in der zweiten Kanalwand in der Position vorgesehen sind, die den Leistungshalbleiterchips mit hohem Wärmewert entspricht; die ersten Stiftrippen (32) auf zumindest einer von der ersten Wärmeverteilungsplatte (18) und der zweiten Wärmeverteilungsplatte (25) so vorgesehen sind, dass sie radial rund um zumindest einen von den ersten Kühlmittelauslässen (33) oder den zweiten Kühlmittelauslässen (36) angeordnet sind; und die zweiten Stiftrippen in gestaffelter Weise rund um die ersten Stiftrippen (32) angeordnet sind.
  3. Leistungshalbleitermodul mit: einer Leistungshalbleitervorrichtung (1, 2); einer ersten Wärmeverteilungsplatte (18), die auf einer Seite der Leistungshalbleitervorrichtung (1, 2) vorgesehen ist; einer zweiten Wärmeverteilungsplatte (25), die auf einer anderen Seite der Leistungshalbleitervorrichtung (1, 2) vorgesehen ist; einem ersten Kanal (38), durch den ein Kühlmittel strömt, um auf die erste Wärmeverteilungsplatte (18) zu treffen; einem zweiten Kanal (39), durch den ein Kühlmittel strömt, um auf die zweite Wärmeverteilungsplatte (25) zu treffen; einer ersten Kanalwand, die im Wesentlichen parallel zur ersten Wärmeverteilungsplatte (18) angeordnet ist, um den ersten Kanal (38) zu teilen; einer zweiten Kanalwand, die im Wesentlichen parallel zur zweiten Wärmeverteilungsplatte (25) angeordnet ist, um den zweiten Kanal (39) zu teilen; einem ersten Kühlmittelauslass (33), der in der ersten Kanalwand in einer Position, die der Leistungshalbleitervorrichtung (1, 2) entspricht, vorgesehen ist; einem zweiten Kühlmittelauslass (36), der in der zweiten Kanalwand in einer Position, die der Leistungshalbleitervorrichtung (1, 2) entspricht, vorgesehen ist; ersten Löchern, die auf zumindest einer von der ersten Wärmeverteilungsplatte (18) und der zweiten Wärmeverteilungsplatte (25) so vorgesehen sind, dass sie konzentrisch rund um zumindest einen von dem ersten Kühlmittelauslass (33) und dem zweiten Kühlmittelauslass (36) angeordnet sind, wobei jedes Loch in zylindrischer Form, in konischer Form oder in halbkonischer Form ausgebildet ist; und zweiten Löchern, die in gestaffelter Weise rund um die ersten Löcher angeordnet sind, die radial angeordnet sind, wobei jedes Loch in zylindrischer Form, in konischer Form oder in halbkonischer Form ausgebildet ist.
  4. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 3, wobei: die Leistungshalbleitervorrichtung (1, 2) mehrere Leistungshalbleiterchips mit hohem Wärmewert und einen Leistungshalbleiterchip mit niedrigem Wärmewert umfasst; mehrere der ersten Kühlmittelauslässe (33) in der ersten Kanalwand in der Position vorgesehen sind, die den Leistungshalbleiterchips mit hohem Wärmewert entspricht; mehrere der zweiten Kühlmittelauslässe (36) in der zweiten Kanalwand in der Position vorgesehen sind, die den Leistungshalbleiterchips mit hohem Wärmewert entspricht; die ersten Löcher auf zumindest einer von der ersten Wärmeverteilungsplatte (18) und der zweiten Wärmeverteilungsplatte (25) so vorgesehen sind, dass sie konzentrisch rund um zumindest einen von den ersten Kühlmittelauslässen (33) oder den zweiten Kühlmittelauslässen (36) angeordnet sind; und die zweiten Löcher in gestaffelter Weise rund um die ersten Löcher angeordnet sind.
  5. Leistungshalbleitermodul mit: einer Leistungshalbleitervorrichtung (1, 2); einer ersten Wärmeverteilungsplatte (18), die auf einer Seite der Leistungshalbleitervorrichtung (1, 2) vorgesehen ist; einer zweiten Wärmeverteilungsplatte (25), die auf einer anderen Seite der Leistungshalbleitervorrichtung vorgesehen ist (1, 2); einem ersten Kanal (38), durch den ein Kühlmittel strömt, um auf der ersten Wärmeverteilungsplatte (18) aufzutreffen; einem zweiten Kanal (39), durch den ein Kühlmittel strömt, um auf der zweiten Wärmeverteilungsplatte (25) aufzutreffen; einer ersten Kanalwand, die im Wesentlichen parallel zur ersten Wärmeverteilungsplatte (18) angeordnet ist, um den ersten Kanal (38) zu teilen; einer zweiten Kanalwand, die im Wesentlichen parallel zur zweiten Wärmeverteilungsplatte (25) angeordnet ist, um den zweiten Kanal (39) zu teilen; einem ersten Kühlmittelauslass (33), der in der ersten Kanalwand in einer Position, die der Leistungshalbleitervorrichtung (1, 2) entspricht, vorgesehen ist; einem zweiten Kühlmittelauslass (36), der in der zweiten Kanalwand in einer Position, die der Leistungshalbleitervorrichtung (1, 2) entspricht, vorgesehen ist; ersten Flachrippen, die auf zumindest einer von der ersten Wärmeverteilungsplatte (18) und der zweiten Wärmeverteilungsplatte (25) so vorgesehen sind, dass sie radial rund um zumindest einen von dem ersten Kühlmittelauslass (33) und dem zweiten Kühlmittelauslass (36) angeordnet sind; und zweiten Flachrippen, die parallel zueinander rund um die ersten Flachrippen angeordnet sind, die radial angeordnet sind.
  6. Leistungshalbleitermodul mit: einer Leistungshalbleitervorrichtung (1, 2); einer ersten Wärmeverteilungsplatte (18), die auf einer Seite der Leistungshalbleitervorrichtung (1, 2) vorgesehen ist; einer zweiten Wärmeverteilungsplatte (25), die auf einer anderen Seite der Leistungshalbleitervorrichtung (1, 2) vorgesehen ist; einem ersten Kanal (38), durch den ein Kühlmittel strömt, um auf die erste Wärmeverteilungsplatte (18) zu treffen; einem zweiten Kanal (39), durch den ein Kühlmittel strömt, um auf die zweite Wärmeverteilungsplatte (25) zu treffen; einer ersten Kanalwand, die im Wesentlichen parallel zur ersten Wärmeverteilungsplatte (18) angeordnet ist, um den ersten Kanal (38) zu teilen; einer zweiten Kanalwand, die im Wesentlichen parallel zur zweiten Wärmeverteilungsplatte (25) angeordnet ist, um den zweiten Kanal (39) zu teilen; einem ersten Kühlmittelauslass (33), der in der ersten Kanalwand in einer Position, die der Leistungshalbleitervorrichtung (1, 2) entspricht, vorgesehen ist; einem zweiten Kühlmittelauslass (36), der in der zweiten Kanalwand in einer Position, die der Leistungshalbleitervorrichtung (1, 2) entspricht, vorgesehen ist; ersten Nuten, die auf zumindest einer von der ersten Wärmeverteilungsplatte (18) und der zweiten Wärmeverteilungsplatte (25) so ausgebildet sind, dass sie radial rund um zumindest einen von dem ersten Kühlmittelauslass (33) und dem zweiten Kühlmittelauslass (36) angeordnet sind; und zweiten Nuten, die parallel zueinander rund um die ersten Nuten angeordnet sind, die radial angeordnet sind.
  7. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei: die Leistungshalbleitervorrichtung (1, 2) mehrere Leistungshalbleiterchips mit hohem Wärmewert und einen Leistungshalbleiterchip mit niedrigem Wärmewert umfasst; mehrere der ersten Kühlmittelauslässe (33) in der ersten Kanalwand in der Position vorgesehen sind, die den Leistungshalbleiterchips mit hohem Wärmewert entspricht; mehrere der zweiten Kühlmittelauslässe (36) in der zweiten Kanalwand in der Position vorgesehen sind, die den Leistungshalbleiterchips mit hohem Wärmewert entspricht; die ersten Flachrippen oder die ersten Nuten auf zumindest einer von der ersten Wärmeverteilungsplatte (18) und der zweiten Wärmeverteilungsplatte (25) so vorgesehen sind, dass sie radial rund um zumindest einen von den ersten Kühlmittelauslässen (33) oder den zweiten Kühlmittelauslässen (36) angeordnet sind; und die zweiten Flachrippen oder die zweiten Nuten parallel rund um die ersten Flachrippen oder die ersten Nuten angeordnet sind.
  8. Leistungshalbleitermodul nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 7, wobei: die mehreren Kühlmittelauslässe (33, 36) konzentrisch angeordnet sind.
  9. Leistungshalbleitermodul nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: ein Querschnittsbereich des ersten Kühlmittelauslasses (33), der auf einer Gateseite der Leistungshalbleitervorrichtung (1, 2) vor gesehen ist, kleiner ist als ein Querschnittsbereich des zweiten Kühlmittelauslasses (36).
  10. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, wobei: ein maximaler Teil des Durchmessers von jeder der Stiftrippen gleich oder kleiner als 1 mm ist.
  11. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 3 oder 4, wobei: ein maximaler Teil des Durchmessers von jedem der Löcher gleich oder kleiner als 1 mm ist.
DE102009027351A 2008-06-30 2009-06-30 Leistungshalbleitermodul Ceased DE102009027351A1 (de)

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