DE102014209690A1 - Kommutierungszelle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kommutierungszelle (7, 16) mit wenigstens einer elektrischen Kapazität (8), wenigstens einem steuerbaren Halbleiterschalter (9) und wenigstens einem Halbleiter (10), der in Reihe zu dem steuerbaren Halbleiterschalter (9) geschaltet ist, gekennzeichnet durch drei parallel zueinander angeordnete Schaltungsträger (11, 12, 13), wobei der steuerbare Halbleiterschalter (9) über einen teilweise zwischen dem steuerbaren Halbleiterschalter (9) und dem Halbleiter (10) angeordneten Schaltungsträger (12) in Reihe zu dem Halbleiter (10) geschaltet ist, wobei die beiden übrigen Schaltungsträger (11, 13) über eine aus dem steuerbaren Halbleiterschalter (9), dem Halbleiter (10) und dem teilweise zwischen dem steuerbaren Halbleiterschalter (9) und dem Halbleiter (10) angeordneten Schaltungsträger (12) gebildete Baugruppe (14) elektrisch leitend miteinander verbunden sind, und wobei die elektrische Kapazität (8) separat von der Baugruppe (14) zwischen die beiden übrigen Schaltungsträger (11, 13) geschaltet ist.
Description
- Stand der Technik
- Kommutierungszellen sind als Teile von elektrischen Schaltungen bekannt, wie sie beispielsweise in Waschmaschinen, Gebläselüftern, elektrischen Servolenkungen und elektrischen Antrieben von Kraftfahrzeugen verbaut sind.
-
1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer herkömmlichen Kommutierungszelle1 , in der sich eine durch einen Schaltvorgang initiierte Stromänderung abspielen kann. Die Kommutierungszelle1 umfasst einen steuerbaren Halbleiterschalter2 und eine in Reihe zu dem steuerbaren Halbleiterschalter geschaltete Halbleiterdiode3 . Mit der Kommutierungszelle1 wird ein elektrisches Potential an einem dynamischen Knoten4 verändert. Die physikalische Realisierung der Kommutierungszelle1 ist durch die Geometrie und weitere Eigenschaften der zu ihrer Ausbildung verwendeten elektrischen Bauteile sowie durch Leiterbahnen der Kommutierungszelle1 bestimmt. Durch die Kommutierungszelle1 wird eine Leiterschleife5 ausgebildet, welche parasitäre Induktivitäten in der Kommutierungszelle1 erzeugt, die schematisch durch die elektrischen Bauteile6 angedeutet sind. Diese parasitären Induktivitäten werden durch die jeweilige Ausgestaltung der elektrischen Bauteile und die jeweilige Aufbau- und Verbindungstechnik der Kommutierungszelle1 erzeugt. - Herkömmliche Kommutierungszellen sind üblicherweise aus elektrischen Bauteilen aufgebaut, die, beispielsweise in der in
1 gezeigten Anordnung, nebeneinander an einem Schaltungsträger angeordnet sind, und weisen durch Verdrahtungselemente, wie beispielsweise Bonddrähte, und erforderliche Abstände, insbesondere zur Wärmespreizung, zwischen den elektrischen Bauteilen hohe parasitäre Induktivitäten auf. - Offenbarung der Erfindung
- Gegenstand der Erfindung ist eine Kommutierungszelle mit wenigstens einer elektrischen Kapazität, wenigstens einem steuerbaren Halbleiterschalter und wenigstens einem Halbleiter, der in Reihe zu dem steuerbaren Halbleiterschalter geschaltet ist, gekennzeichnet durch drei parallel zueinander angeordnete Schaltungsträger, wobei der steuerbare Halbleiterschalter über einen teilweise zwischen dem steuerbaren Halbleiterschalter und dem Halbleiter angeordneten Schaltungsträger in Reihe zu dem Halbleiter geschaltet ist, wobei die beiden übrigen Schaltungsträger über eine aus dem steuerbaren Halbleiterschalter, dem Halbleiter und dem teilweise zwischen dem steuerbaren Halbleiterschalter und dem Halbleiter angeordneten Schaltungsträger gebildete Baugruppe elektrisch leitend miteinander verbunden sind, und wobei die elektrische Kapazität separat von der Baugruppe zwischen die beiden übrigen Schaltungsträger geschaltet ist.
- Bei der erfindungsgemäßen Kommutierungszelle sind die elektrischen Bauteile nicht wie herkömmlich nebeneinander an einem Schaltungsträger angeordnet. Des Weiteren sind keine herkömmlich notwendigen Verdrahtungselemente, wie beispielsweise Bonddrähte, und herkömmlich erforderliche Abstände, insbesondere zur Wärmespreizung, zwischen den elektrischen Bauteilen vorhanden. Mit der Erfindung wird daher eine im Vergleich zu herkömmlichen Kommutierungszellen sehr kompakt aufgebaute Kommutierungszelle vorgeschlagen, was mit einer Minimierung einer eingeschlossenen Leiterschleife und somit der damit verbundenen parasitären Induktivitäten verbunden ist. Die erfindungsgemäße Kommutierungszelle weist somit drei übereinander liegende Verdrahtungsebenen auf. Durch den Einsatz einfacher Materialien, wie beispielsweise Kupfer, für die Schaltungsträger ergeben sich des Weiteren Kostenvorteile gegenüber herkömmlichen Kommutierungszellen. Die erfindungsgemäße Kommutierungszelle weist zudem optimale Entwärmungseigenschaften auf, da eine doppelseitige Kühlung und eine Wärmespreizung nahe an einem im Betrieb Wärme erzeugenden elektrischen Bauteil möglich sind. Bessere Entwärmungseigenschaften können eine höhere Effizienz und insbesondere höhere Leistungsdichten und dadurch eine bessere Materialausnutzung ermöglichen.
- Die Schaltungsträger können als Stanzgitter, Leiterplatten, Laminate, AMB(„active metal braze“)-Substrate, DCB(direct copper bonded)-Substrate, Leiterbahnenzüge oder dergleichen ausgebildet sein. Der Abstand der Schaltungsträger voneinander ist durch die Dimensionierung des steuerbaren Halbleiterschalters, des Fügespaltes und des Halbleiters limitiert.
- Der Halbleiter kann als passiver Halbleiter, beispielsweise als Halbleiterdiode, oder ebenfalls als ansteuerbarer Halbleiterschalter ausgebildet sein.
- Die elektrische Kapazität kann als Keramikvielschicht-Chipkondensator (MLCC) oder auch als Mehrlagen-Silikon-on-Insulator(SOI)-Kondensator ausgebildet sein, wobei Letzteres einer raumsparenden Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kommutierungszelle entgegenkommt.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Kommutierungszelle zwei körperlich im Wesentlichen gleich aufgebaute, miteinander verbindbare Kommutierungszellenteile auf, wobei der teilweise zwischen dem steuerbaren Halbleiterschalter und dem Halbleiter angeordnete Schaltungsträger zwei parallel zueinander anordbare, miteinander verbindbare Schaltungsträgerteile und die elektrische Kapazität zwei Elektroden aufweist, wobei der eine Kommutierungszellenteil durch das eine Schaltungsträgerteil, die eine Elektrode der elektrischen Kapazität, den steuerbaren Halbleiterschalter und einen der übrigen Schaltungsträger und der andere Kommutierungszellenteil durch das andere Schaltungsträgerteil, die andere Elektrode der elektrischen Kapazität, den Halbleiter und den anderen der übrigen Schaltungsträger gebildet ist. Die beiden Kommutierungszellenteile können vor ihrer Verbindung miteinander auf Funktionstüchtigkeit geprüft werden. Durch die Verwendung von zwei miteinander verbindbaren Kommutierungszellenteilen wird ein Montagerisiko einer verdeckten Montage minimiert, insbesondere indem die einzelnen Kommutierungszellenteile 2-seitig aufgebaut und anschließend mit einem einfachen Montageschritt miteinander verbunden werden. Ein 2-seitiger Aufbau eines Kommutierungszellenteils bewirkt zudem eine vollumfängliche Zugänglichkeit bei einer Montage und einer Inspektion. Ferner sind mit dieser Ausgestaltung im Vergleich zu herkömmlichen komplexen Fertigungsprozessen Kostenvorteile durch das relativ einfache Verbinden von zwei Kommutierungszellenteilen zu einer Kommutierungszelle verbunden.
- Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Schaltungsträgerteile und die Elektroden der elektrischen Kapazität jeweils über eine mittels eines Fügeverfahrens ausgebildete Fügeschicht miteinander verbunden. Dies stellt eine gängige und etablierte Verbindungstechnologie dar, was die Herstellung der Kommutierungszelle vereinfacht. Als Fügeverfahren kommt beispielsweise ein Lötverfahren, insbesondere Weichlöten, Leitkleben, Sintern, insbesondere Silbersintern, oder dergleichen in Frage. Diese Fügeverfahren haben gemeinsam, dass mit ihnen ein metallischer Kontakt zwischen zu fügenden Bauteilen ausbildet werden kann.
- Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass zwischen den miteinander verbundenen elektrischen Bauteilen von wenigstens einem Kommutierungszellenteil jeweils eine mittels eines Fügeverfahrens ausgebildete Fügeschicht angeordnet ist. Wird als Fügeverfahren beispielsweise ein Lötverfahren gewählt und soll ein derartig ausgebildetes Kommutierungszellenteil mit dem jeweilig anderen Kommutierungszellenteil zur Ausbildung der Kommutierungszelle ebenfalls über ein Lötverfahren verbunden werden, müssen die Eigenschaften der zur Ausbildung des Kommutierungszellenteils einerseits und der Kommutierungszelle andererseits verwendeten Lote aufeinander abgestimmt werden. Bei Loten ist eine Lothierarchie einzuhalten, welche verhindert, dass es beim Verbinden der Kommutierungszellenteile mittels eines Lötverfahrens zu einem erneuten Aufschmelzen und Ablegieren der Fügeschichten des wenigstens einen Kommutierungszellenteils kommt, bei dem zwischen den miteinander verbundenen elektrischen Bauteilen jeweils eine mittels eines Lötverfahrens ausgebildete Fügeschicht angeordnet ist. Bei der Verwendung von Fügeverfahren über den Mechanismus der Festkörperdiffusion, beispielsweise Diffusionslöten oder Sintern, ist auf eine geeignete Metallisierung und eine geeignete Konstruktion zu achten, die einen Fügehilfsdruck aufbringen kann.
- Es wird des Weiteren als vorteilhaft erachtet, wenn zwischen miteinander verbundenen elektrischen Bauteilen von wenigstens einem Kommutierungszellenteil jeweils eine mittels eines Silbersinter-Verfahrens ausgebildete Fügeschicht angeordnet ist. Dies ist vorteilhaft, da ein durch ein Silbersinter-Verfahren gebildetes Fügematerial nicht bei einer für ein Lötverfahren typischen Fügetemperatur von etwa 250°C bis 300°C aufschmilzt, sondern im festen Zustand verbleibt. Folglich muss keine Abstimmung von verschiedenen Loten aufeinander entsprechend der vorgenannten Ausgestaltung erfolgen, um beim Verbinden der beiden Kommutierungszellenteile ein Schmelzen von Fügeschichten der einzelnen Kommutierungszellenteile zu verhindern.
- Vorteilhafterweise ist in wenigstens einer Fügeschicht zumindest ein Abstandelement angeordnet. Dies schafft eine größere Gestaltungfreiheit bei der Entwicklung einer Kommutierungszelle, da eine Kommutierungszelle in gewissem Maß unabhängig von der jeweiligen Geometrie der elektrischen Kapazität, des steuerbaren Halbleiterschalters und/oder des Halbleiters entworfen werden kann. In einer Fügeschicht können auch zwei oder mehrere Abstandselemente angeordnet sein.
- Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist in wenigstens einer Fügeschicht zumindest ein Ausgleichselement zum Ausgleichen von verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten der über die Fügeschicht miteinander verbundenen elektrischen Bauteile angeordnet. Das Ausgleichselement kann beispielsweise aus Molybdän gebildet sein. Das Ausgleichselement kann gleichzeitig auch als Abstandelement eingesetzt werden. In einer Fügeschicht können auch zwei oder mehrere Ausgleichselemente angeordnet sein.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Kommutierungszelle eine äußere elektrische Isolierung auf. Die äußere elektrische Isolierung kann durch einen Verguss oder einen Abguss realisiert sein. Ein solcher Verguss bzw. Abguss kann auch zur Schaffung einer ausreichenden mechanischen Stabilität einer Kommutierungszelle und zum Erfüllen von Erfordernissen bezüglich des Feuchtigkeitsempfindlichkeitsschwellwerts („Moisture Sensitivity Level“, MSL), welcher ein Maß für die Belastbarkeit der Schaltung mit Umwelteinflüssen ist, dienen. Die ausschließliche Anordnung einer äußeren elektrischen Isolierung an einer Kommutierungszelle ermöglicht eine maximale Wärmespreizung nahe an den elektrischen Bauteilen der Kommutierungszelle. Die elektrische Isolierung kann auch TIM(„Thermal Interface Material“)-Materialien aufweisen. Alternativ kann ein Schaltungsträger als Keramik-Metall-Verbund ausgebildet werden.
- Ferner wird es als vorteilhaft erachtet, wenn die Kommutierungszelle wenigstens eine elektronische Steuereinheit zum Steuern des steuerbaren Halbleiterschalters aufweist. Die elektronische Steuereinheit kann über eine herkömmliche Bond-Technologie oder über wenigstens einen Schaltungsträger mit dem steuerbaren Halbleiterschalter und/oder dem Halbleiter verbunden sein, an dem die elektronische Steuereinheit angeordnet ist.
- Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils für sich genommen als auch in verschiedener Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
-
1 : einen Schaltplan einer herkömmlichen Kommutierungszelle, -
2 : eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Kommutierungszelle, -
3 : eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Kommutierungszelle, und -
4 : eine schematische Schnittdarstellung eines Kommutierungszellenteils der in3 gezeigten Kommutierungszelle. -
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Kommutierungszelle7 . Die Kommutierungszelle7 weist eine elektrische Kapazität8 , einen steuerbaren Halbleiterschalter9 und einen Halbleiter10 auf, der in Reihe zu dem steuerbaren Halbleiterschalter9 geschaltet ist. Des Weiteren umfasst die Kommutierungszelle7 drei parallel zueinander angeordnete Schaltungsträger11 ,12 und13 , wobei der steuerbare Halbleiterschalter9 über einen teilweise zwischen dem steuerbaren Halbleiterschalter9 und dem Halbleiter10 angeordneten Schaltungsträger12 in Reihe zu dem Halbleiter10 geschaltet ist. Die beiden übrigen Schaltungsträger11 und13 sind über eine aus dem steuerbaren Halbleiterschalter9 , dem Halbleiter10 und dem teilweise zwischen dem steuerbaren Halbleiterschalter9 und dem Halbleiter10 angeordneten Schaltungsträger12 gebildete Baugruppe14 elektrisch leitend miteinander verbunden. Die elektrische Kapazität8 ist separat von der Baugruppe14 zwischen die beiden übrigen Schaltungsträgern11 und13 geschaltet. Zwischen den miteinander verbundenen elektrischen Bauteilen8 bis13 der Kommutierungszelle7 ist jeweils eine mittels eines Fügeverfahrens ausgebildete Fügeschicht15 angeordnet. -
3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Kommutierungszelle16 , welche sich von dem in2 gezeigten Ausführungsbeispiel insbesondere dadurch unterscheidet, dass sie zwei körperlich im Wesentlichen gleich aufgebaute, miteinander verbindbare Kommutierungszellenteile17 und18 aufweist. Der Schaltungsträger12 , über das der steuerbare Halbleiterschalter9 in Reihe zu dem Halbleiter10 geschaltet ist, weist zwei parallel zueinander angeordnete Schaltungsträgerteile19 und20 und die elektrische Kapazität8 weist zwei Elektroden21 und22 auf. Der eine Kommutierungszellenteil17 ist durch das Schaltungsträgerteil19 , die Elektrode21 der elektrischen Kapazität8 , den steuerbaren Halbleiterschalter9 und den Schaltungsträger11 und der andere Kommutierungszellenteil18 ist durch das Schaltungsträgerteil20 , die Elektrode22 der elektrischen Kapazität8 , den Halbleiter10 und den Schaltungsträger13 gebildet. Die Schaltungsträgerteile19 und20 und die Elektroden21 und22 der elektrischen Kapazität8 sind jeweils über eine mittels eines Fügeverfahrens ausgebildete Fügeschicht23 miteinander verbunden. Zwischen den miteinander verbundenen elektrischen Bauteilen9 ,11 ,15 ,19 und21 bzw.10 ,13 ,15 ,20 und22 der Kommutierungszellenteile17 bzw.18 ist jeweils eine mittels eines auf das zuvor genannte Fügeverfahren abgestimmten Fügeverfahrens ausgebildete Fügeschicht15 angeordnet.
Claims (9)
- Kommutierungszelle (
7 ,16 ) mit wenigstens einer elektrischen Kapazität (8 ), wenigstens einem steuerbaren Halbleiterschalter (9 ) und wenigstens einem Halbleiter (10 ), der in Reihe zu dem steuerbaren Halbleiterschalter (9 ) geschaltet ist, gekennzeichnet durch drei parallel zueinander angeordnete Schaltungsträger (11 ,12 ,13 ), wobei der steuerbare Halbleiterschalter (9 ) über einen teilweise zwischen dem steuerbaren Halbleiterschalter (9 ) und dem Halbleiter (10 ) angeordneten Schaltungsträger (12 ) in Reihe zu dem Halbleiter (10 ) geschaltet ist, wobei die beiden übrigen Schaltungsträger (11 ,13 ) über eine aus dem steuerbaren Halbleiterschalter (9 ), dem Halbleiter (10 ) und dem teilweise zwischen dem steuerbaren Halbleiterschalter (9 ) und dem Halbleiter (10 ) angeordneten Schaltungsträger (12 ) gebildete Baugruppe (14 ) elektrisch leitend miteinander verbunden sind, und wobei die elektrische Kapazität (8 ) separat von der Baugruppe (14 ) zwischen die beiden übrigen Schaltungsträger (11 ,13 ) geschaltet ist. - Kommutierungszelle (
7 ,16 ) gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei körperlich im Wesentlichen gleich aufgebaute, miteinander verbindbare Kommutierungszellenteile (17 ,18 ), wobei der Schaltungsträger (12 ), über das der steuerbare Halbleiterschalter (9 ) in Reihe zu dem Halbleiter (10 ) geschaltet ist, zwei parallel zueinander anordbare, miteinander verbindbare Schaltungsträgerteile (19 ,20 ) und die elektrische Kapazität (8 ) zwei Elektroden (21 ,22 ) aufweist, wobei der eine Kommutierungszellenteil (17 ) durch das eine Schaltungsträgerteil (19 ), die eine Elektrode (21 ) der elektrischen Kapazität (8 ), den steuerbaren Halbleiterschalter (9 ) und einen der übrigen Schaltungsträger (11 ) und der andere Kommutierungszellenteil (18 ) durch das andere Schaltungsgitterteil (20 ), die andere Elektrode (22 ) der elektrischen Kapazität (8 ), den Halbleiter (10 ) und den anderen der übrigen Schaltungsträger (13 ) gebildet ist. - Kommutierungszelle (
7 ,16 ) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsträgerteile (19 ,20 ) und die Elektroden (21 ,22 ) der elektrischen Kapazität (8 ) jeweils über eine mittels eines Fügeverfahrens ausgebildete Fügeschicht (23 ) miteinander verbunden sind. - Kommutierungszelle (
7 ,16 ) gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den miteinander verbundenen elektrischen Bauteilen (9 ,10 ,11 ,13 ,15 ,19 ,20 ,21 ,22 ) von wenigstens einem Kommutierungszellenteil (17 ,18 ) jeweils eine mittels eines Fügeverfahrens ausgebildete Fügeschicht (15 ) angeordnet ist. - Kommutierungszelle (
7 ,16 ) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen miteinander verbundenen elektrischen Bauteilen (9 ,10 ,11 ,13 ,15 ,19 ,20 ,21 ,22 ) von wenigstens einem Kommutierungszellenteil (17 ,18 ) jeweils eine mittels eines Silbersinter-Verfahrens ausgebildete Fügeschicht (15 ) angeordnet ist. - Kommutierungszelle (
7 ,16 ) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer Fügeschicht (15 ,23 ) zumindest ein Abstandelement angeordnet ist. - Kommutierungszelle (
7 ,16 ) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer Fügeschicht (15 ,23 ) zumindest ein Ausgleichselement zum Ausgleichen von verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten der über die Fügeschicht (15 ,23 ) miteinander verbundenen elektrischen Bauteile (9 ,10 ,11 ,13 ,15 ,19 ,20 ,21 ,22 ) angeordnet ist. - Kommutierungszelle (
7 ,16 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine äußere elektrische Isolierung. - Kommutierungszelle (
7 ,16 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch wenigstens eine elektronische Steuereinheit zum Steuern des steuerbaren Halbleiterschalters (9 ).
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018212443A1 (de) * | 2018-07-25 | 2020-01-30 | Infineon Technologies Ag | Halbleitergehäuse mit passivem elektrischem Bauteil und Verfahren zu dessen Herstellung |
US10985110B2 (en) | 2018-07-25 | 2021-04-20 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor package having an electromagnetic shielding structure and method for producing the same |
US11004764B2 (en) | 2018-07-25 | 2021-05-11 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor package having symmetrically arranged power terminals and method for producing the same |
US11018072B2 (en) | 2018-07-25 | 2021-05-25 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor package having overlapping electrically conductive regions and method for producing the same |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202013104510U1 (de) * | 2013-10-04 | 2013-11-14 | Abb Technology Ag | Halbleiterstapel für Umrichter mit Snubber-Kondensatoren |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4239580B2 (ja) * | 2002-12-13 | 2009-03-18 | 株式会社デンソー | 半導体装置 |
JP4438489B2 (ja) * | 2004-04-13 | 2010-03-24 | 富士電機システムズ株式会社 | 半導体装置 |
JP4635564B2 (ja) * | 2004-11-04 | 2011-02-23 | 富士電機システムズ株式会社 | 半導体装置 |
JP4552810B2 (ja) * | 2005-09-06 | 2010-09-29 | 株式会社デンソー | 半導体装置 |
JP2007116013A (ja) * | 2005-10-24 | 2007-05-10 | Renesas Technology Corp | 半導体装置及びそれを用いた電源装置 |
JP5253430B2 (ja) * | 2009-03-23 | 2013-07-31 | 株式会社豊田中央研究所 | パワーモジュール |
JP2010251665A (ja) * | 2009-04-20 | 2010-11-04 | Nippon Soken Inc | 電力変換用半導体装置 |
FR2981200B1 (fr) * | 2011-10-10 | 2017-01-13 | Centre Nat De La Rech Scient (Cnrs) | Cellule monolithique de circuit integre et notamment cellule de commutation monolithique |
JP2013153010A (ja) * | 2012-01-24 | 2013-08-08 | Denso Corp | 半導体モジュール及び半導体装置 |
DE102012207652A1 (de) * | 2012-05-08 | 2013-11-14 | Robert Bosch Gmbh | Zweistufiges Verfahren zum Fügen eines Halbleiters auf ein Substrat mit Verbindungsmaterial auf Silberbasis |
KR20150140304A (ko) * | 2013-04-04 | 2015-12-15 | 티엠4 인코포레이티드 | 정류 셀 및 그 보상 회로 |
EP3063858A4 (de) * | 2013-11-01 | 2017-05-31 | TM4 Inc. | Stromwandler zur begrenzung von schaltüberspannung |
CA2930188A1 (en) * | 2013-11-14 | 2015-05-21 | Tm4 Inc. | Compensation circuit, commutation cell and power converter controlling turn-on and turn-off of a power electronic switch |
US9882465B2 (en) * | 2013-11-14 | 2018-01-30 | Tm4 Inc. | Commutation cell, power converter and compensation circuit having dynamically controlled voltage gains |
-
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202013104510U1 (de) * | 2013-10-04 | 2013-11-14 | Abb Technology Ag | Halbleiterstapel für Umrichter mit Snubber-Kondensatoren |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018212443A1 (de) * | 2018-07-25 | 2020-01-30 | Infineon Technologies Ag | Halbleitergehäuse mit passivem elektrischem Bauteil und Verfahren zu dessen Herstellung |
US10985110B2 (en) | 2018-07-25 | 2021-04-20 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor package having an electromagnetic shielding structure and method for producing the same |
US11004764B2 (en) | 2018-07-25 | 2021-05-11 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor package having symmetrically arranged power terminals and method for producing the same |
US11018072B2 (en) | 2018-07-25 | 2021-05-25 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor package having overlapping electrically conductive regions and method for producing the same |
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