DE102015012915A1 - Anordnung von Halbleiterelementen auf einem Halbleitermodul für ein Leistungsmodul oder entsprechendes Verfahren - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Halbleitermodul (10, 10', 10'') mit mindestens einem ersten Halbleiterelement (12), das eine erste Seite mit einer ersten Elektrode (12.1) und eine zweite Seite mit einer zweiten Elektrode (12.2) aufweist, und mindestens einem zweiten Halbleiterelement (14), das eine erste Seite mit einer ersten Elektrode (14.1) und eine zweite Seite mit einer zweiten Elektrode (14.2) aufweist, wobei das erste Halbleiterelement (12) über dem zweiten Halbleiterelement (14) angeordnet ist und zwischen dem ersten Halbleiterelement (12) und dem zweiten Halbleiterelement (14) eine elektrisch leitende Verbindung (21) angeordnet ist, wobei die zweite Elektrode (12.2) des ersten Halbleiterelements (12) mit der elektrisch leitenden Verbindung (21) mechanisch und elektrisch verbunden ist und die erste Elektrode (14.1) des zweiten Halbleiterelements (14) mit der elektrisch leitenden Verbindung (21) mechanisch und elektrisch verbunden ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Leistungsmodul aus einer Mehrzahl von Halbleitermodulen sowie ein Verfahren zum Anordnen von Halbleiterelementen auf einem Halbleitermodul und ein Verfahren zum Anordnen von Halbleitermodulen zum Bereitstellen eines Leistungsmoduls.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Anordnung von elektronischen Halbleiterelementen zum Verwirklichen eines Leistungsmoduls zur Anwendung in einem Fahrzeug und insbesondere ein Halbbrückenmodul mit einem gestapelten Aufbau der Halbleiterelemente.
- Halbleiterleistungsmodule finden in modernen Fahrzeugen in vielen elektronischen Vorrichtungen Anwendung. Beispielsweise kommen Halbeleiterleistungsmodule in einem 12-Volt-Bordnetz zur Anwendung, das eine Lenkung oder eine Getriebesteuerung speist. Des Weiteren kommen in Hybridelektrofahrzeugen Halbleiterleistungsmodule in einem Traktionsspulwechselrichter oder in einem Gleichstromwandler zum Einsatz.
- Ein Halbleiterleistungsmodul besteht im Wesentlichen aus einer Mehrzahl von Halbleiterschaltelementen wie z. B. einem MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) oder einem IGBT (Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode), zu denen jeweils eine Halbleiterdiode anti-parallel als sogenannte Freilaufdiode geschalten ist. Der Aufbau solcher Halbleiterleistungsmodule ist in der Regel planar, so dass die Halbleiterschaltelemente und die Halbleiterdioden nebeneinander angeordnet sind und auf einer Seite über eine elektrisch leitende Verbindung miteinander verbunden sind.
- Ein Leistungsmodul wird mit drei Phasen aus drei Halbbrücken gebildet, die jeweils einen sogenannten High-Side-Schalter und einen sogenannten Low-Side-Schalter aufweisen. Ein Schalter besteht, wie bereits erwähnt, üblicherweise aus einem Halbleiterschaltelement und einer dazu anti-parallel geschalteten Halbleiterdiode.
- Eine planare Anordnung der Elemente führt zu einem sehr großen Platzbedarf. Ferner ist ein solches planares Leistungsmodul in seinem Einbau recht unflexibel, wodurch der Aufbau und die Auslegung bspw. eines Inverters eingeschränkt ist. Zusätzlich werden durch die Kommutierung des Stromes von einem High-Side-Halbleiterschaltelement (also MOSFET bzw. IGBT) auf eine Low-Side-Diode (bzw. umgekehrt von einem Low-Side-Halbleiterschaltelement auf die High-Side-Diode) elektromagnetische Felder erzeugt, die die elektromagnetische Verträglichkeit des Gesamtgeräts maßgeblich bestimmen und an anderer Stelle mit geeigneten Filtern und anderen Maßnahmen reduziert werden müssen.
- In der
DE 10 2006 050 291 A1 wird eine elektronische Baugruppe offenbart, die einen Halbleiterleistungsschalter und eine Halbleiterdiode umfasst. Dabei umfasst eine untere Seite des Halbleiterleistungsschalters einen auf ein Chipfeld eines Trägerstreifens montierten Ausgangskontakt und eine obere Seite des Halbleiterleistungsschalters umfasst einen Steuerungskontakt und einen Eingangskontakt. Ein Anodenkontakt der Halbleiterdiode ist auf dem Eingangskontakt des Halbleiterleistungsschalters angeordnet und elektrisch mit diesem verbunden. Ein Kathodenkontakt der Diode wird elektrisch mit dem Ausgangskontakt des Leistungshalbleiterschalters verbunden. - Die
DE 10 2006 008 632 A1 offenbart ein Leistungshalbleiterbauteil, das einen Flachleiterrahmen, mindestens ein vertikales Leistungshalbleiterbauelement und mindestens ein weiteres elektronisches Bauteil umfasst. Das vertikale Leistungshalbleiterbauelement weist eine erste Seite und eine zweite Seite auf. Mindestens eine erste Kontaktfläche und mindestens eine Steuerungskontaktfläche sind auf der ersten Seite angeordnet und eine zweite Kontaktfläche ist auf der zweiten Seite angeordnet. Das mindestens eine weitere elektronische Bauteil ist auf der zweiten Kontaktfläche des vertikalen Leistungshalbleiterbauelements angeordnet. - Demgegenüber schlägt die vorliegende Erfindung ein Halbleitermodul mit mindestens einem ersten Halbleiterelement vor, das eine erste Seite mit mindestens einer ersten Elektrode und eine zweite Seite mit mindestens einer zweiten Elektrode aufweist, und mindestens einem zweiten Halbleiterelement, das eine erste Seite mit mindestens einer ersten Elektrode und eine zweite Seite mit mindestens einer zweiten Elektrode aufweist, wobei das erste Halbleiterelement über dem zweiten Halbleiterelement angeordnet ist und zwischen dem ersten Halbleiterelement und dem zweiten Halbleiterelement eine elektrisch leitende Verbindung angeordnet ist, wobei die mindestens eine zweite Elektrode des ersten Halbleiterelements mit der elektrisch leitenden Verbindung mechanisch und elektrisch verbunden ist und die mindestens eine erste Elektrode des zweiten Halbleiterelements mit der elektrisch leitenden Verbindung mechanisch und elektrisch verbunden ist.
- In einer Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Halbleitermodul ein drittes und ein viertes Halbleiterelement auf, wobei in einem ersten Abschnitt das erste Halbleiterelement einer ersten Schaltseite zugeordnet ist und räumlich über dem zweiten Halbleiterelement, das einer zweiten Schaltseite zugeordnet ist, angeordnet ist und in einem von dem ersten Abschnitt getrennten zweiten Abschnitt das dritte Halbleiterelement der zweiten Schaltseite zugeordnet ist und über dem vierten Halbleiterelement, das der ersten Schaltseite zugeordnet ist, angeordnet ist, und wobei eine zweite Elektrode auf einer zweiten Seite des vierten Halbleiterelements mit der ersten Elektrode des ersten Halbleiterelements elektrisch leitend verbunden ist und die zweite Elektrode des zweiten Halbleiterelements mit einer ersten Elektrode auf einer ersten Seite des dritten Halbleiterelements elektrisch leitend verbunden ist, wobei ein erster Anschluss mit der zweiten Elektrode des vierten Halbleiterelements und ein zweiter Anschluss mit der zweiten Elektrode des zweiten Halbleiterelements elektrisch verbunden ist und die elektrisch leitende Verbindung die zweite Elektrode des ersten Halbleiterelements und die erste Elektrode des zweiten Halbleiterelements mit einer zweiten Elektrode auf einer zweiten Seite des dritten Halbleiterelements und einer ersten Elektrode auf einer ersten Seite des vierten Halbleiterelements elektrisch verbindet, wobei an der elektrisch leitenden Verbindung ein dritter Anschluss des Halbleitermoduls angeordnet ist.
- In einer Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Halbleitermodul ein drittes und ein viertes Halbleiterelement auf, wobei in einem ersten Abschnitt das erste Halbleiterelement einer ersten Schaltseite zugeordnet ist und räumlich über dem zweiten Halbleiterelement, das einer zweiten Schaltseite zugeordnet ist, angeordnet ist und in einem von dem ersten Abschnitt getrennten zweiten Abschnitt das dritte Halbleiterelement der zweiten Schaltseite zugeordnet ist und unter dem vierten Halbleiterelement, das der ersten Schaltseite zugeordnet ist, angeordnet ist, und wobei eine zweite Elektrode auf einer zweiten Seite des vierten Halbleiterelements mit der ersten Elektrode des ersten Halbleiterelements elektrisch leitend verbunden ist und die zweite Elektrode des zweiten Halbleiterelements mit einer ersten Elektrode auf einer ersten Seite des dritten Halbleiterelements elektrisch leitend verbunden ist, wobei ein erster Anschluss mit der zweiten Elektrode des vierten Halbleiterelements und ein zweiter Anschluss mit der zweiten Elektrode des zweiten Halbleiterelements elektrisch verbunden ist und die elektrisch leitende Verbindung die zweite Elektrode des ersten Halbleiterelements und die erste Elektrode des zweiten Halbleiterelements mit einer zweiten Elektrode auf einer zweiten Seite des dritten Halbleiterelements und einer ersten Elektrode auf einer ersten Seite des vierten Halbleiterelements elektrisch verbindet, wobei an der elektrisch leitenden Verbindung ein dritter Anschluss des Halbleitermoduls angeordnet ist.
- In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleitermoduls sind die erste und die zweite Elektrode des ersten, des zweiten, des dritten und des vierten Halbleiterelements mechanisch und elektrisch mit der jeweiligen elektrisch leitenden Verbindung über eine Verbindungsschicht verbunden.
- In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleitermoduls weist mindestens ein Halbleiterelement eine dritte Elektrode auf, die an einem Rand des mindestens einen Halbleiterelements angeordnet ist.
- In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleitermoduls ist das erste und/oder das zweite Halbleiterelement über eine Verbindungsschicht mechanisch und elektrisch mit einer Grundschicht verbunden In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleitermoduls ist das dritte und/oder das vierte Halbleiterelement über eine Verbindungsschicht mechanisch und elektrisch mit einer weiteren Grundschicht verbunden.
- In noch einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleitermoduls ist die elektrische Verbindung der zweiten Elektrode des zweiten Halbleiterelements mit der ersten Elektrode des dritten Halbleiterelements über eine Grundschicht realisiert.
- In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleitermoduls ist der erste Anschluss auf bzw. an der Grundschicht in dem zweiten Abschnitt und der zweite Anschluss auf bzw. an der Grundschicht in dem ersten Abschnitt angeordnet.
- In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleitermoduls ist die jeweilige Grundschicht auf einer Isolierschicht angeordnet, die elektrisch nicht leitend ist.
- In noch einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleitermoduls ist die Isolierschicht mit einer Kühlvorrichtung verbunden.
- Ferner schlägt die vorliegende Erfindung ein Leistungsmodul vor, bei dem drei nach einer Ausführungsform erfindungsgemäße Halbleitermodule nebeneinander oder übereinander angeordnet sind, wobei der erste Anschluss und der zweite Anschluss an jedem der drei Halbleitermodule angeschlossen ist.
- Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Anordnen von Halbleiterelementen auf einem Halbleitermodul vorgeschlagen, bei dem mindestens ein erstes Halbleiterelement mit einer ersten Seite, die mindestens eine erste Elektrode aufweist, und einer zweiten Seite, die mindestens eine zweite Elektrode aufweist, über mindestens einem zweiten Halbleiterelement mit einer ersten Seite, die mindestens eine erste Elektrode aufweist, und einer zweiten Seite, die mindestens eine zweite Elektrode aufweist, angeordnet wird, wobei zwischen dem mindestens einen ersten Halbleiterelement und dem mindestens einen zweiten Halbleiterelement eine elektrisch leitende Verbindung angeordnet wird, wobei die mindestens eine zweite Elektrode des ersten Halbleiterelements mechanisch und elektrisch mit der elektrisch leitenden Verbindung verbunden wird und die mindestens eine erste Elektrode des zweiten Halbleiterelements mechanisch und elektrisch mit der elektrisch leitenden Verbindung verbunden wird.
- In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem ersten Abschnitt das mindestens eine erste Halbleiterelement einer ersten Schaltseite zugeordnet, und das mindestens eine zweite Halbleiterelement wird einer zweiten Schaltseite zugeordnet, und in einem von dem ersten Abschnitt getrennten zweiten Abschnitt wird ein drittes Halbleiterelement, das der zweiten Schaltseite zugeordnet wird, über einem vierten Halbleiterelement, das der ersten Schaltseite zugeordnet wird, angeordnet, wobei eine zweite Elektrode auf einer zweiten Seite des vierten Halbleiterelements mit der ersten Elektrode des ersten Halbleiterelements elektrisch leitend verbunden wird und die zweite Elektrode des zweiten Halbleiterelements mit einer ersten Elektrode auf einer ersten Seite des dritten Halbleiterelements elektrisch leitend verbunden wird, wobei ein erster Anschluss mit der zweiten Elektrode des vierten Halbleiterelements und ein zweiter Anschluss mit der zweiten Elektrode des zweiten Halbleiterelements elektrisch verbunden wird und die elektrisch leitende Verbindung die zweite Elektrode des ersten Halbleiterelements und die erste Elektrode des zweiten Halbleiterelements mit einer zweiten Elektrode auf einer zweiten Seite des dritten Halbleiterelements und einer ersten Elektrode auf einer ersten Seite des vierten Halbleiterelements elektrisch verbindet, wobei an der elektrisch leitenden Verbindung ein dritter Anschluss des Halbleitermoduls angeordnet wird.
- In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem ersten Abschnitt das mindestens eine erste Halbleiterelement einer ersten Schaltseite zugeordnet, und das mindestens eine zweite Halbleiterelement wird einer zweiten Schaltseite zugeordnet, und in einem von dem ersten Abschnitt getrennten zweiten Abschnitt wird ein drittes Halbleiterelement, das der zweiten Schaltseite zugeordnet wird, unter einem vierten Halbleiterelement, das der ersten Schaltseite zugeordnet wird, angeordnet, wobei eine zweite Elektrode auf einer zweiten Seite des vierten Halbleiterelements mit der ersten Elektrode des ersten Halbleiterelements elektrisch leitend verbunden wird und die zweite Elektrode des zweiten Halbleiterelements mit einer ersten Elektrode auf einer ersten Seite des dritten Halbleiterelements elektrisch leitend verbunden wird, wobei ein erster Anschluss mit der zweiten Elektrode des vierten Halbleiterelements und ein zweiter Anschluss mit der zweiten Elektrode des zweiten Halbleiterelements elektrisch verbunden wird und die elektrisch leitende Verbindung die zweite Elektrode des ersten Halbleiterelements und die erste Elektrode des zweiten Halbleiterelements mit einer zweiten Elektrode auf einer zweiten Seite des dritten Halbleiterelements und einer ersten Elektrode auf einer ersten Seite des vierten Halbleiterelements elektrisch verbindet, wobei an der elektrisch leitenden Verbindung ein dritter Anschluss des Halbleitermoduls angeordnet wird.
- In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die erste und die zweite Elektrode des ersten, des zweiten, des dritten und des vierten Halbleiterelements mechanisch und elektrisch mit einer jeweiligen elektrisch leitenden Verbindung über eine Verbindungsschicht verbunden.
- In noch einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mindestens ein Halbleiterelement verwendet, das an einem Rand eine dritte Elektrode aufweist.
- In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden das erste und/oder das zweite Halbleiterelement über eine Verbindungsschicht mechanisch und elektrisch mit einer Grundschicht verbunden.
- In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, werden das dritte und/oder das vierte Halbleiterelement über eine Verbindungsschicht mechanisch und elektrisch mit einer weiteren Grundschicht verbunden.
- In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der erste Anschluss auf bzw. an der Grundschicht in dem zweiten Abschnitt und der zweite Anschluss auf bzw. an der Grundschicht in dem ersten Abschnitt angeordnet.
- In noch einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Grundschichten auf einer elektrisch nicht leitenden Isolierschicht angeordnet.
- In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Isolierschicht mit einer Kühlvorrichtung verbunden.
- Ferner wird ein Verfahren zum Bereitstellen von Leistungsmodulen vorgeschlagen, bei dem drei Halbleitermodule nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleitermoduls nebeneinander oder übereinander angeordnet werden und der erste Anschluss an der ersten Schaltseite an jedem der drei Halbleitermodule angeschlossen wird und der zweite Anschluss an der zweiten Schaltseite an jedem der drei Halbleitermodule angeschlossen wird, so dass die drei Halbleitermodule parallel verschaltet sind.
- Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
- Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
- Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung schematisch und ausführlich beschrieben.
-
1 zeigt einen schematischen Schaltplan eines Leistungsmoduls, das Stand der Technik ist. -
2 zeigt eine Anordnung von Halbleiterelementen gemäß einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halbleitermoduls mit doppelseitiger Kühlung -
3a zeigt einen schematischen Ersatzschaltplan einer Halbbrücke eines Leistungsmoduls. -
3b zeigt eine Anordnung von Halbleiterelementen gemäß einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halbleitermoduls zur Verwirklichung des Ersatzschaltplans der3a . -
4 zeigt eine weitere Anordnung von Halbleiterelementen gemäß einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halbleitermoduls. - Wie in
1 ersichtlich, ist ein Leistungsmodul, das beispielsweise in einem Fahrzeug Anwendung findet, im Wesentlichen aus einer Mehrzahl von elektrischen Schaltern aufgebaut. Für ein drei-phasiges Leistungsmodul werden sechs Schalter benötigt, die in der1 mit S1 bis S6 bezeichnet sind. Die Phasen sind mit U, V und W bezeichnet. Jeder Schalter S1 bis S6 weist je ein Halbleiterschaltelement101 bis106 , wie beispielsweise ein MOSFET oder ein IGBT auf. Jedes der Halbleiterschaltelemente101 bis106 weist ferner drei Kontakte bzw. Anschlüsse auf, die bspw. mit CS, GS und ES sowie einem dem Schalter entsprechenden Index bezeichnet sind. Dabei stellt bspw. der Kontakt CS einen Kollektorkontakt, der Kontakt GS einen Gate-Kontakt und der Kontakt ES einen Emitterkontakt eines IGBT dar. Zu jedem Halbleiterschaltelement S1 bis S6 ist je eine Halbleiterdiode D1 bis D6 anti-parallel geschaltet. Die Schalter S1, S3 und S5 sind jeweils auf der Kollektorseite mit einem ersten Anschluss HV+ verbunden. Die Schalter S2, S4, und S6 sind jeweils auf der Emitterseite mit einem zweiten Anschluss HV– verbunden. Zwei Schalter bilden jeweils eine sogenannte Halbbrücke. Eine erste Halbbrücke wird durch die Schalter S1 und S2 gebildet, eine zweite Halbbrücke wird durch die Schalter S3 und S4 gebildet und eine dritte Halbbrücke wird durch die Schalter S5 und S6 gebildet. Zwischen den jeweiligen Schaltern ist jeweils ein dritter Anschluss angeordnet, der jeweils einen Anschluss für die Phasen U, V, W darstellt. - Unter Bezugnahme auf die Figuren werden sowohl die erfindungsgemäßen Verfahren sowie die erfindungsgemäßen Vorrichtungen näher beschrieben.
-
2 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halbleitermoduls10'' mit gestapelter Anordnung von Halbleiterelementen. Das erste Halbleiterelement12 ist ein vertikales Halbleiterelement. Vertikale Halbleiterelemente weisen mindestens eine Elektrode auf einer Seite und mindestens eine weitere Elektrode auf einer anderen Seite des Halbleiterelements auf, wobei eine Elektrode als Anodenkontakt und die entsprechend andere Elektrode als Kathodenkontakt ausgebildet ist. Das Halbleiterelement12 weist eine erste Seite mit einer ersten Elektrode12.1 , die hier eine obere Seite des Halbleiterelements12 ist, und eine zweite Seite mit einer zweiten Elektrode12.2 , die hier eine untere Seite des Halbleiterelements12 ist, auf. Welche Elektrode12.1 ,12.2 den Anodenkontakt und welche Elektrode12.1 ,12.2 den Kathodenkontakt aufweist, ist bedingt durch die Anwendung und Verschaltung des Halbleitermoduls10'' bzw. die Verschaltung des Halbleiterelements. - Das zweite Halbleiterelement
14 weist ebenfalls eine erste Seite mit einer ersten Elektrode14.1 , die hier eine obere Seite des Halbleiterelements14 ist, und eine zweite Seite mit einer zweiten Elektrode14.2 , die hier eine untere Seite des Halbleiterelements14 ist, auf, wobei eine Seite eine Elektrode als Anodenkontakt und die entsprechend andere Seite eine Elektrode als Kathodenkontakt aufweist. Zwischen dem ersten Halbleiterelement12 und dem zweiten Halbleiterelement14 ist eine elektrisch leitende Verbindung21 angeordnet. Über eine Verbindungsschicht25 ist die zweite Elektrode12.2 des ersten Halbleiterelements mit der elektrisch leitenden Verbindung21 mechanisch und elektrisch verbunden. Über eine Verbindungsschicht26 ist die erste Elektrode14.1 des zweiten Halbleiterelements14 mit der elektrisch leitenden Verbindung21 verbunden. Somit ist auch die zweite Elektrode12.2 des ersten Halbleiterelements12 mit der ersten Elektrode14.1 des zweiten Halbleiterelements14 elektrisch verbunden. - Über eine Verbindungsschicht
24 ist die erste Seite bzw. die erste Elektrode12.1 des ersten Halbleiterelements12 mit einer Grundschicht52 mechanisch und elektrisch verbunden. Über eine Verbindungsschicht27 ist die zweite Seite bzw. die zweite Elektrode14.2 des zweiten Halbleiterelements14 mit einer weiteren Grundschicht53 mechanisch und elektrisch verbunden. Auf oder an der Grundschicht53 ist ein erster Anschluss37 des Halbleitermoduls10'' angeordnet. Der erste Anschluss37 stellt beispielsweise einen Anschluss an einen Plus-Pol einer Energiequelle bereit. Auf oder an der Grundschicht52 ist ein zweiter Anschluss39 des Halbleitermoduls10'' angeordnet. Der zweite Anschluss39 stellt bspw. einen Anschluss an einen Minus-Pol einer Energiequelle bereit. Die elektrisch leitende Verbindung21 verbindet den Stapel Halbleiterelemente12 ,14 mit einem dritten Anschluss41 , der beispielsweise einen Anschluss an einen Phasenstrang einer Last bereitstellt. Der dritte Anschluss kann dabei auf einer weiteren Grundschicht54 angeordnet sein. Ebenso ist denkbar, dass die elektrisch leitende Verbindung21 auf oder an der Grundschicht54 angebunden ist. - An die Grundschichten
53 und54 , die nicht miteinander verbunden sind, schließt sich eine elektrisch nicht leitende Isolierschicht43 an. Die Isolierschicht43 kann beispielsweise aus einem Aluminiumoxid-Material oder einem anderen geeigneten Material bestehen. An die Isolierschicht43 schließt sich eine weitere Grundschicht56 an, die über eine Verbindungsschicht47 an einem Kühlkörper49 angebracht ist. - An die Grundschicht
52 schließt sich eine Isolierschicht43' an. An die Isolierschicht43' schließt sich eine weitere Grundschicht62 an, die über eine Verbindungsschicht47' an einem zweiten Kühlkörper49' angebracht ist. Die Isolierschicht43 , die Grundschicht56 und der Kühlkörper49 bilden eine Kühlvorrichtung51 , ebenso bilden die Isolierschicht43' , die Grundschicht62 und der Kühlkörper49' eine Kühlvorrichtung. Jedoch ist auch jede andere geeignete Kühlvorrichtung zum Ableiten von Wärme vorstellbar. - Als Halbleiterelemente sind beispielsweise MOSFET, IGBT, Dioden usw. denkbar. MOSFET, IGBT oder andere Halbleiterschaltelemente weisen jedoch drei Kontaktanschlüsse auf. Für einen MOSFET sind dies jeweils ein Source-, Drain- und Gate-Anschluss. Für einen IGBT sind dies Kollektor-, Emitter-, und Gate-Anschluss. Dabei weist eine Seite der Halbleiterelemente
12 ,14 zusätzlich eine hier nicht gezeigte dritte Elektrode auf, die den Gate-Anschluss bildet. Source- bzw. Emitter- und Drain- bzw. Kollektor-Anschluss werden durch die erste und zweite Elektrode12.1 ,12.2 ,14.1 ,14.2 gebildet. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Halbleiterelemente12 ,14 in der2 versetzt angeordnet sind, wodurch Raum für den Gate-Anschluss geschaffen wird. Eine elektrische Verbindung zu dem Gate-Anschluss könnte beispielsweise über einen sogenannten Bonddraht realisiert werden. - Die Grundschichten
52 ,53 ,54 ,56 und62 sind elektrisch leitende Schichten mit einer relativ guten Wärmeleitfähigkeit. Ein geeignetes Material könnte Kupfer sein. Jedoch ist jedes andere Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit denkbar. Die genannten Schichten können auch eine strukturierte Schicht sein. Eine strukturierte Schicht weist Kanäle auf, die aus der Schicht ausgespart sind, beispielsweise durch Fräsen, wodurch die Struktur in verschiedene Bereiche unterteilbar ist oder Leiterbahnen in die Struktur eingearbeitet werden können, indem nur bestimmte Bereiche ausgespart werden. - Die Verbindungsschichten
24 ,25 ,26 , und27 sowie47 und47' stellen eine Schicht zur mechanischen und elektrischen Verbindung zwischen den jeweiligen Komponenten bzw. Halbleiterelementen dar. Solche Verbindungsschichten können beispielsweise Lötschichten oder Sinterschichten eines geeigneten Materials sein, die eine mechanische und elektrische Verbindung zwischen den zu verbindenden Komponenten zulassen. - Die elektrisch leitende Verbindung
21 ist eine Schicht zwischen dem ersten und dem zweiten Halbleiterelement12 ,14 und kann eine Kupferfolie oder eine Silberfolie sein. Jedoch ist auch jedes andere Material, das eine elektrisch leitende Verbindung zulässt, denkbar. Auch eine elektrisch leitende Schicht, wie die der Grundschichten52 ,53 ,54 ,56 und62 , ist denkbar, um beispielsweise einen Gate-Anschluss zu kontaktieren. - Ein Ersatzschaltbild für eine Halbbrücke ist in
3a gezeigt, anhand der die Verschaltung einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halbleitermoduls10 , das in dem Fall ein Halbleiterhalbbrückenmodul ist, nachvollziehbar ist und das in3b gezeigt und im Folgenden unter Bezugnahme darauf näher erläutert ist. Aus3a ist ersichtlich, dass das erfindungsgemäße Halbleiterbrückenmodul10 im Wesentlichen aus zwei parallel geschalteten Stromzweigen A und B besteht, wobei jeder Stromzweig A, B eine Serienschaltung von zwei Halbleiterelementen ist. In der gezeigten Ausführungsform sind jeweils ein Halbleiterschaltelement14 ,18 und jeweils eine Halbleiterdiode12 16 in Serie geschaltet. Im Stromzweig A sind von einem hohen Potential zu einem niederen Potential aus gesehen ein Halbleiterschaltelement18 und eine Halbleiterdiode16 in Serie geschaltet. In dem Stromzweig B sind von dem hohen Potential zu dem niederen Potential aus gesehen eine Halbleiterdiode12 und ein Halbleiterschaltelement14 in Serie geschaltet. Die aus1 bekannten Schalter S1 und S2 bzw. S3, S4 oder S5, S6 sind demnach auf zwei Stromzweige A, B aufgespalten. In der gezeigten Ausführungsform sind die Halbleiterschaltelemente14 ,18 IGBTs. Über eine elektrisch leitende Verbindung20 ist eine zweite Seite bzw. eine zweite Elektrode18.2 des Halbleiterschaltelements18 , die hier einen Kollektoranschluss CS1 eines IGBT darstellt, mit einer ersten Seite bzw. einer ersten Elektrode12.1 der Halbleiterdiode12 , die einen Kathodenkontakt darstellt, verbunden. Über eine elektrisch leitende Verbindung21 , ist eine erste Seite bzw. eine erste Elektrode18.1 des Halbleiterschaltelements18 , die hier einen Emitteranschluss ES1 des IGBT darstellt, mit einer zweiten Seite bzw. zweiten Elektrode12.2 der Halbleiterdiode12 , die einen Anodenkontakt darstellt, elektrisch verbunden, wodurch das Halbleiterschaltelement18 (der IGBT) mit der Halbleiterdiode12 anti-parallel verschaltet ist. Die elektrisch leitende Verbindung verbindet auch eine zweite Seite bzw. zweite Elektrode16.2 der Halbleiterdiode16 , die einen Kathodenkontakt darstellt, elektrisch mit einer ersten Seite bzw. ersten Elektrode14.1 des Halbleiterschaltelements14 , hier auch ein IGBT, die einen Kollektoranschluss CS2 darstellt. Über eine elektrisch leitende Verbindung22 ist eine erste Seite bzw. eine erste Elektrode16.1 der Halbleiterdiode16 , die einen Anodenkontakt darstellt, mit einer zweiten Seite bzw. einer zweiten Elektrode14.2 des Halbleiterschaltelements14 , die einen Emitteranschluss ES2 darstellt, elektrisch verbunden, wodurch die Halbleiterdiode16 mit dem Halbleiterschaltelement14 anti-parallel verschaltet ist. Die Halbleiterschaltelemente14 ,18 weisen zusätzlich noch einen dritten Anschluss14.3 bzw. GS2 bzw.18.3 bzw. GS1 auf, der in der gezeigten Ausführungsform einem Gate-Kontakt eines IGBT entspricht. Die Indizes 1 und 2 veranschaulichen die Zuordnung zu einer Schaltseite. Dabei werden die Halbleiterdiode12 und das Halbleiterschaltelement18 einer ersten Schaltseite und die Halbleiterdiode16 und das Halbleiterschaltelement14 einer zweiten Schaltseite zugeordnet. Wird anstelle des IGBT ein MOSFET verwendet, werden die Anschlüsse entsprechend den bei einem MOSFET üblichen Bezeichnungen Source, Drain und Gate bezeichnet. - Erfindungsgemäß erfolgt die Anordnung der Halbleiterelemente des Halbbrückenmoduls
10 schichtweise bzw. gestapelt, wie in3b ersichtlich ist. Dazu ist in der gezeigten Ausführungsform in einem ersten Abschnitt13 ein erstes Halbleiterelement, hier eine erste Halbleiterdiode12 , räumlich über einem zweiten Halbleiterelement, hier ein erstes Halbleiterschaltelement14 , angeordnet und in einem zweiten Abschnitt15 ist ein drittes Halbleiterelement, hier eine zweite Halbleiterdiode16 , über einem vierten Halbleiterelement, hier ein zweites Halbleiterschaltelement18 , angeordnet. Der zweite Abschnitt15 ist von dem ersten Abschnitt13 getrennt. Im Folgenden soll die Beschreibung der Ausführungsform der3b anhand von IGBTs als Halbleiterschaltelemente14 ,18 erfolgen. Für den Fachmann ist jedoch offensichtlich, dass auch andere Halbleiterschaltelemente, wie beispielsweise MOSFETs o. dgl., erfindungsgemäß Anwendung finden könnten. Dazu werden in Bezug auf die Halbleiterschaltelemente Anodenseiten und Kathodenseiten rein beispielhaft verwendet, um eine Seite hohen bzw. niederen Potentials zu kennzeichnen. Für den Fachmann ist offensichtlich, dass bei Verwendung von MOSFETs, die auch in Rückwärtsrichtung leitend sein können, die Zuordnung in diesem Fall umgekehrt wäre. Auch würden die Begriffe Kollektor-Anschluss bzw. Emitter-Anschluss für einen MOSFET Source-Anschluss bzw. Drain-Anschluss heißen. - Das erste Halbleiterelement, also die erste Halbleiterdiode
12 , weist eine erste Seite und eine zweite Seite auf. Die erste Seite weist eine erste Elektrode12.1 auf und stellt einen Kathodenanschluss dar. Die zweite Seite weist eine zweite Elektrode12.2 auf und stellt einen Anodenanschluss der ersten Halbleiterdiode12 dar. Die erste Halbleiterdiode12 ist einer ersten Schaltseite zugeordnet, die beispielsweise die zuvor erwähnte High Side der Halbbrücke darstellt. Über eine Verbindungsschicht24 ist die erste Elektrode12.1 der ersten Halbleiterdiode12 an eine elektrisch leitende Verbindung20 mechanisch und elektrisch angebunden. - Das zweite Halbleiterelement, als das erste Halbleiterschaltelement
14 , ein IGBT, weist eine erste Seite und eine zweite Seite auf. Die erste Seite des ersten Halbleiterschaltelements14 weist eine erste Elektrode14.1 auf, die einen Kollektoranschluss bzw. einen Eingang darstellt, und repräsentiert hier eine Anodenseite des ersten Halbleiterschaltelements14 . Die zweite Seite des ersten Halbleiterschaltelements14 weist eine zweite Elektrode14.2 auf, die einen Emitteranschluss bzw. einen Ausgang darstellt, und repräsentiert hier eine Kathodenseite des ersten Halbleiterschaltelements14 . Des Weiteren weist das erste Halbeleitschaltelement14 einen dritten Anschluss14.3 an einem Rand des ersten Halbleiterschaltelements14 auf, der bspw. einem Gate-Anschluss entspricht. Der Gate-Anschluss14.3 ist üblicherweise an einem Rand auf einer der ersten oder zweiten Seite angeordnet, und könnte also hier auf der Oberseite des IGBT14 angeordnet sein. Dabei würde eine Verbindungsschicht26 und/oder eine elektrische leitende Verbindung21 nicht bis an den Rand des Halbleiterschaltelements14 geführt werden, wodurch Raum für den Gate-Anschluss geschaffen werden würde. Das erste Halbleiterschaltelement14 ist einer zweiten Schaltseite zugeordnet, die beispielsweise die zuvor erwähnte Low Side der Halbbrücke darstellt. Über eine Verbindungsschicht27 ist die zweite Seite bzw. die zweite Elektrode14.2 des ersten Halbleiterschaltelements14 an eine elektrisch leitende Verbindung22 mechanisch und elektrisch angebunden. - Die elektrisch leitende Verbindung
22 verbindet die zweite Elektrode14.2 des ersten Halbleiterschaltelements14 über eine Verbindungsschicht28 mit einer ersten Elektrode16.1 auf einer ersten Seite des dritten Halbleiterelements, also der zweiten Halbleiterdiode16 , die beide jeweils der zweiten Schaltseite zugeordnet sind. Die erste Seite bzw. die erste Elektrode16.1 der zweiten Halbleiterdiode16 repräsentiert eine Anodenseite bzw. einen Anodenanschluss der zweiten Halbleiterdiode16 . Die zweite Halbleiterdiode16 weist ebenfalls eine zweite Seite mit einer zweiten Elektrode16.2 auf, die eine Kathodenseite der zweiten Halbleiterdiode16 repräsentiert. Die Verbindungsschicht28 stellt eine mechanische und elektrische Verbindung der zweiten Halbleiterdiode16 mit der elektrisch leitenden Verbindung22 her. Demnach ist die Kathodenseite bzw. der Kathodenanschluss, also die zweite Elektrode14.2 bzw. der Emitteranschluss des ersten Halbleiterschaltelements14 mit der Anodenseite der zweiten Halbleiterdiode16 über die elektrisch leitende Verbindung22 verbunden. Die elektrisch leitende Verbindung22 zwischen der ersten Seite bzw. der ersten Elektrode16.1 der zweiten Halbleiterdiode16 und der zweiten Seite bzw. der zweiten Elektrode14.2 des ersten Halbleiterschaltelements14 könnte jedoch auch über einen sogenannten Bonddraht ausgeführt werden, wodurch mindestens die Verbindungsschicht28 entfiele. - Das vierte Halbleiterelement, also das zweite Halbleiterschaltelement
18 , hier beispielsweise ein IGBT, weist eine erste Seite und eine zweite Seite auf. Die erste Seite des zweiten Halbleiterschaltelements18 weist eine erste Elektrode18.1 auf, die einen Emitteranschluss bzw. einen Ausgang darstellt, und repräsentiert hier eine Kathodenseite des zweiten Halbleiterschaltelements18 . Die zweite Seite des zweiten Halbleiterschaltelements18 weist eine zweite Elektrode18.2 auf, die einen Kollektoranschluss bzw. einen Eingang darstellt, und repräsentiert hier eine Anodenseite des zweiten Halbleiterschaltelements18 . Des Weiteren weist das zweite Halbeleitschaltelement18 einen dritten Anschluss18.3 an einem Rand des zweiten Halbleiterschaltelements18 auf, der bspw. einem Gate-Anschluss entspricht. Der Gate-Anschluss könnte bspw. auf der Oberseite des Halbleiterschaltelements18 angeordnet sein. Dafür würde die Verbindungsschicht30 und/oder die elektrisch leitende Verbindung21 nicht bis an den Rand des Halbleiterschaltelements18 geführt werden. Das zweite Halbleiterschaltelement18 ist einer ersten Schaltseite zugeordnet, die beispielsweise die zuvor erwähnte High Side der Halbbrücke darstellt. Über eine Verbindungsschicht31 ist die zweite Seite bzw. die zweite Elektrode18.2 des zweiten Halbleiterschaltelements18 an die elektrisch leitende Verbindung20 mechanisch und elektrisch angebunden. Die elektrisch leitende Verbindung20 verbindet also das zweite Halbleiterschaltelement18 mit der ersten Halbleiterdiode12 , die jeweils der ersten Schaltseite zugeordnet sind. Insbesondere ist der Kollektoranschluss (die zweite Elektrode18.2 ) des zweiten Halbleiterschaltelements18 , mit der Kathodenseite (die erste Elektrode12.1 ) der ersten Halbleiterdiode12 über die elektrisch leitende Verbindung20 verbunden. Die elektrisch leitende Verbindung20 zwischen der ersten Seite bzw. der ersten Elektrode12.1 der ersten Halbleiterdiode12 und der zweiten Seite bzw. der zweiten Elektrode18.2 des zweiten Halbleiterschaltelements18 könnte jedoch auch über einen sogenannten Bonddraht ausgeführt werden, wodurch mindestens die Verbindungsschicht24 entfiele. - Zwischen der ersten Halbleiterdiode
12 und dem ersten Halbleiterschaltelement14 sowie der zweiten Halbleiterdiode16 und dem zweiten Halbleiterschaltelement18 ist eine weitere dritte elektrisch leitende Verbindung21 angeordnet, die einen Brückenzweig bildet und die in Zusammenwirkung mit den elektrischen Verbindungen20 und22 eine Parallelschaltung der ersten Halbleiterdiode12 mit dem zweiten Halbleiterschaltelement18 und der zweiten Halbleiterdiode16 mit dem ersten Halbleiterschaltelement14 vervollständigt und realisiert, wobei die Halbleiterdioden12 und16 zu den jeweiligen Halbleiterschaltelementen14 bzw.18 anti-parallel geschaltet sind. Die dritte elektrische Verbindung21 ist dabei über jeweils eine Verbindungsschicht25 ,26 ,29 und30 an der ersten Halbleiterdiode12 , dem ersten Halbleiterschaltelement14 , der zweiten Halbleiterdiode16 und dem zweiten Halbleiterschaltelement18 mechanisch und elektrisch angebunden. Genauer ist die erste Halbleiterdiode12 über die Verbindungsschicht25 mit ihrer zweiten Seite bzw. der zweiten Elektrode12.2 , also der Anodenseite, an die dritte elektrisch leitende Verbindung21 angebunden. Das erste Halbleiterschaltelement14 ist über die Verbindungsschicht26 mit der ersten Seite bzw. der ersten Elektrode14.1 , hier also mit der Kollektorseite des IGBT, an die dritte elektrisch leitende Verbindung21 angebunden. Die zweite Halbleiterdiode16 ist über die Verbindungsschicht29 mit ihrer zweiten Seite bzw. der zweiten Elektrode16.2 , also der Kathodenseite, an die dritte elektrisch leitende Verbindung21 angebunden. Das zweite Halbleiterschaltelement18 ist über die Verbindungsschicht30 mit seiner ersten Seite bzw. der ersten Elektrode18.1 , also der Emitterseite des IGBT, an die dritte elektrisch leitende Verbindung angebunden. An der dritten elektrisch leitenden Verbindung21 ist darüber hinaus ein dritter Anschluss41 angeordnet, der den Phasenausgang einer Phase bildet. Der dritte Anschluss41 kann dabei an einer beliebigen Stelle der dritten elektrischen Verbindung21 angeordnet sein, ist jedoch in der gezeigten Ausführungsform beispielhaft zwischen dem ersten Bereich13 und dem zweiten Bereich15 gezeigt. - Erfindungsgemäß wird durch die in der
3b beschriebene Anordnung der Halbleiterelemente12 ,14 ,16 ,18 eine gestapelte Anordnung realisiert, wobei die erste und die zweite Schaltseite über Kreuz miteinander verschaltet und angeordnet sind. Ferner ist auch ersichtlich (siehe3a ), dass die Anordnung aus zwei parallel verschalteten Zweigen mit je einer Serienschaltung eines Halbleiterschaltelements und einer Halbleiterdiode besteht. Durch eine Verwendung von mehreren, bspw. drei, des in3b gezeigten Halbleitermoduls kann ein Leistungsmodul mit drei Phasensträngen realisiert werden. Dazu werden die Halbleitermodule nebeneinander oder übereinander angeordnet und der Anschluss37 mit der ersten Schaltseite jedes der Halbleitermodule verbunden und der zweite Anschluss39 mit der zweiten Schaltseite jedes der Halbleitermodule verbunden, so dass die Halbleitermodule parallel verschaltet sind. - In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Halbbrückenmoduls
10 ist der Stapel aus erster Halbleiterdiode12 und erstem Halbleiterschaltelement14 , also der erste Bereich13 auf einer Grundschicht33 angeordnet. Dabei ist das erste Halbleiterschaltelement14 über die Verbindungsschicht27 mechanisch und elektrisch mit der Grundschicht33 verbunden. Ferner ist der Stapel aus zweiter Halbleiterdiode16 und zweitem Halbleiterschaltelement18 , also der zweite Bereich15 auf einer weiteren Grundschicht35 angeordnet, die von der Grundschicht33 getrennt ist. Die Grundschichten33 ,35 bestehen jeweils aus einem elektrisch leitenden Material, das eine relativ gute Wärmeleitfähigkeit aufweist. Auf oder an der Grundschicht35 kann ein erster Anschluss37 angeordnet sein, der mit einem positiven Potential verbunden ist. Auf oder an der Grundschicht33 kann ein zweiter Anschluss39 angeordnet sein, der mit einem negativen Potential verbunden ist. Auch ist vorgesehen, dass der erste Anschluss37 direkt mit der zweiten Elektrode18.2 des vierten Halbleiterelements18 , also dem zweiten Halbleiterschaltelement18 , und der zweite Anschluss39 direkt mit der zweiten Elektrode14.2 des zweiten Halbleiterelements14 , also dem ersten Halbleiterschaltelement, verbunden ist. In der gezeigten Ausführungsform ist die dritte elektrisch leitende Verbindung21 ebenfalls mit einer Grundschicht34 verbunden. Über die Grundschicht34 kann auch der dritte Anschluss41 an eine beliebige Stelle des Halbbrückenmoduls10 geführt werden. - Die Grundschichten
33 bis35 sind auf einer Isolierschicht43 angeordnet. Die Isolierschicht43 besteht aus einem elektrisch nicht leitenden Material, wie beispielsweise Aluminiumoxid. Jedoch sind auch andere Werkstoffe oder Materialien vorstellbar. - Die Isolierschicht
43 ist auf einer weiteren Grundschicht45 angeordnet, die durchgängig ist und über eine Verbindungsschicht47 mit einem Kühlkörper49 verbunden ist. Die Grundschicht45 ist jedoch nicht zwingend erforderlich, so dass die Isolierschicht43 auch direkt über der Verbindungsschicht47 auf dem Kühlkörper49 angeordnet sein könnte. - Die Isolierschicht
43 , die optionale Grundschicht45 , die Verbindungsschicht47 und der Kühlkörper49 bilden eine Kühlvorrichtung51 um in dem Halbbrückenmodul10 entstehende Wärme abzuführen. Es ist jedoch vorgesehen, dass die Kühlvorrichtung51 auch auf andere Art und Weise als hier vorgestellt ausgeführt werden kann. Insbesondere ist denkbar, dass die Kühlvorrichtung51 einen Kühlwasserstrom umfasst oder der erste Bereich13 und der zweite Bereich15 ohne eine Grundschicht35 oder Isolierschicht43 an eine Kühlvorrichtung angebunden sind. -
4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halbbrückenmoduls10' mit einer doppelseitigen Kühlung. Da die in einem Halbleiterschaltelement erzeugte Wärme nun über beide Seiten des Halbbrückenmoduls10' abgeführt werden kann, kann der zweite Stapel15 umgekehrt in dem Halbbrückenmodul10' angeordnet werden, so dass das dritte Halbleiterelement16 , hier die zweite Halbleiterdiode16 , nun unter dem vierten Halbleiterelement18 , hier dem zweiten Halbleiterschaltelement18 , angeordnet ist, wobei zwischen der ersten Halbleiterdiode12 und dem ersten Halbleiterschaltelement14 sowie dem zweiten Halbleiterschaltelement18 und der zweiten Halbleiterdiode16 eine elektrisch leitende Verbindung21 angeordnet ist. Dadurch vereinfacht sich die elektrische Verbindung zwischen den Halbleiterelementen12 ,14 ,16 ,18 erheblich. Die Ausführungsform der4 wird anhand von MOSFETs als Halbleiterschaltelementen14 ,18 beschrieben. Dabei entspricht der Kollektoranschluss des IGBT nun einem Drain-Anschluss des MOSFETs und der Emitteranschluss des IGBT einem Source-Anschluss des MOSFETs. - Das erste Halbleiterelement, also die erste Halbleiterdiode
12 , ist in dieser dritten Ausführungsform über die Verbindungsschicht24 mechanisch und elektrisch an der Grundschicht33 angeordnet und mit ihr verbunden. Die erste Halbleiterdiode12 weist eine erste Seite und eine zweite Seite auf. Die erste Seite weist eine erste Elektrode12.1 auf und stellt eine Kathodenseite der ersten Halbleiterdiode12 dar, um eine anti-parallele Verschaltung mit dem zweiten Halbleiterschaltelement18 zu ermöglichen. Die elektrisch leitende Verbindung20 stellte eine elektrische Verbindung der ersten Seite bzw. der ersten Elektrode12.1 der ersten Halbleiterdiode12 mit der zweiten Seite bzw. der zweiten Elektrode18.2 des zweiten Halbleiterschaltelements18 her. Die elektrische Verbindung20 könnte alternativ auch über eine gemeinsame Grundschicht realisiert werden, die eine Leiterbahn zwischen der ersten Seite bzw. der ersten Elektrode12.1 der ersten Halbleiterdiode12 und der zweiten Seite bzw. der zweiten Elektrode18.2 des zweiten Halbleiterschaltelements18 ermöglicht. Ein DCB-Substrat mit einer Leiterbahnstruktur könnte eine solche Grundschicht darstellen. Die zweite Seite bzw. die zweite Elektrode12.2 der ersten Halbleiterdiode12 repräsentiert eine Anodenseite bzw. einen Anodenanschluss der ersten Halbleiterdiode12 . Über die Verbindungsschicht25 ist die zweite Seite bzw. die zweite Elektrode12.2 mit der elektrisch leitenden Verbindung21 mechanisch und elektrisch verbunden. - Unter der ersten Halbleiterdiode
12 ist das erste Halbleiterschaltelement14 angeordnet. Das erste Halbleiterschaltelement14 weist eine erste Seite mit einer ersten Elektrode14.1 und eine zweite Seite mit einer zweiten Elektrode14.2 auf. Die erste Seite ist hier die obere Seite des Halbleiterschaltelements14 und über die Verbindungsschicht26 mechanisch und elektrisch mit der elektrisch leitenden Verbindung21 verbunden. Die zweite Seite ist über die Verbindungsschicht27 mit einer elektrisch leitenden Grundschicht35' mechanisch und elektrisch verbunden. Die erste Elektrode14.1 stellt einen Drain-Anschluss des MOSFETs dar und die zweite Elektrode14.2 stellt einen Source-Anschluss dar, die jeweils über die elektrisch leitende Verbindung21 bzw. über die Grundschicht35' mit der zweiten Halbleiterdiode16 elektrisch verbunden sind. Ferner weist das erste Halbleiterschaltelement14 einen dritten Anschluss bzw. eine dritte Elektrode14.3 auf, der einen Gate-Anschluss oder Steueranschluss darstellt. Der Anschluss14.3 könnte dabei auf der ersten Seite des Halbleiterschaltelements14 angeordnet sein. Dafür würde die Halbleiterdiode12 beispielsweise etwas versetzt zu dem Rand des Halbleiterschaltelements14 angeordnet sein und die Verbindungsschicht26 und/oder die elektrisch leitende Verbindung21 nicht bis zum Rand des Halbleiterschaltelements14 ausgeführt werden. - Die Grundschicht
35' ist durchgängig, so dass in dem ersten Bereich13 über die Verbindungsschicht27 das erste Halbleiterschaltelement14 mit der Grundschicht35' verbunden ist und in dem zweiten Bereich15 über die Verbindungsschicht28 die zweite Halbleiterdiode16 mit der Grundschicht35' verbunden ist. Die Verbindungsschichten27 und28 stellen eine mechanische und elektrische Verbindung zwischen den Halbleiterelementen14 ,16 und der Grundschicht35' dar. Die Grundschicht35' stellt eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Halbleiterschaltelement14 und der zweiten Halbleiterdiode16 her, die beide der zweiten Schaltseite zugeordnet sind. Über die elektrisch leitende Verbindung21 wird eine Verbindung zwischen der ersten Seite bzw. ersten Elektrode14.1 des ersten Halbleiterschaltelements14 und der zweiten Seite bzw. der zweiten Elektrode16.2 der zweiten Halbleiterdiode16 hergestellt. Die zweite Halbleiterdiode16 weist ebenfalls eine erste Seite, die eine erste Elektrode16.1 bzw. einen Anodenanschluss aufweist, und eine zweite Seite, die eine zweite Elektrode16.2 bzw. einen Kathodenanschluss aufweist, auf. Somit ist über die Grundschicht35' die Source-Seite bzw. die zweite Elektrode14.2 des ersten Halbleiterschaltelements14 und die Anodenseite bzw. die erste Elektrode16.1 der zweiten Halbleiterdiode16 miteinander verbunden. Über die elektrisch leitende Verbindung21 ist die Drain-Seite bzw. die erste Elektrode14.1 des ersten Halbleiterschaltelements14 und die Kathodenseite bzw. die zweite Elektrode16.2 der zweiten Halbleiterdiode16 miteinander verbunden, so dass die zweite Halbleiterdiode16 und das erste Halbleiterschaltelement14 anti-parallel miteinander verschaltet sind. Das dritte Halbleiterelement16 , also in dieser Ausführungsform die zweite Halbleiterdiode16 , ist unter dem vierten Halbleiterelement18 , in dieser Ausführungsform also dem zweiten Halbleiterschaltelement18 , angeordnet, da der Stapel des zweiten Abschnitts15 ja umgekehrt ist, aufgrund der doppelseitigen Kühlung. - Die elektrisch leitende Verbindung
21 ist über die Verbindungsschicht30 mechanisch und elektrisch mit der ersten Seite bzw. der ersten Elektrode18.1 des zweiten Halbleiterschaltelements18 verbunden. Die erste Seite des zweiten Halbleiterschaltelements18 weist eine erste Elektrode18.1 bzw. einen Source-Anschluss auf. Die elektrisch leitende Verbindung21 verbindet die erste Seite bzw. die erste Elektrode18.1 des zweiten Halbleiterschaltelements18 mit der zweiten Seite bzw. der zweiten Elektrode12.2 der ersten Halbleiterdiode12 . Über die Verbindungsschicht31 ist die zweite Seite bzw. die zweite Elektrode18.2 des zweiten Halbleiterschaltelements18 , die einen Drain-Anschluss darstellt, mit der Grundschicht35 verbunden. Über die elektrisch leitende Verbindung20 ist die Grundschicht35 mit der Grundschicht33 verbunden, bzw. die zweite Seite bzw. die zweite Elektrode18.2 des zweiten Halbeiterschaltelements mit der ersten Seite bzw. der ersten Elektrode12.1 der ersten Halbleiterdiode12 . Somit ist die erste Halbleiterdiode12 anti-parallel mit dem zweiten Halbleiterschaltelement18 verbunden. - Die elektrisch leitende Verbindung
20 könnte auch über eine gemeinsame Grundschicht realisiert werden. Beispielsweise könnte das Halbbrückenmodul10' , also der erste Bereich13 und der zweite Bereich15 auf einer gemeinsamen Grundschicht, wie einem DCB(direct copper bonded)-Substrat, angeordnet sein. Ein DCB-Substrat ist eine Kupfer-Struktur, die eine elektrisch und thermisch leitende Verbindung ermöglicht, aus der jedoch Kanäle ausgefräst oder ausgespart werden können, so dass sich Leiterbahnen ausbilden. - An die in der
4 dargestellte Grundschicht35' schließt sich eine Isolierschicht43' an. Die Isolierschicht43' ist eine elektrisch nicht leitende Schicht. Beispielsweise könnte die Isolierschicht43' aus einem Aluminiumoxid-Material hergestellt sein. An die Isolierschicht43' schließt sich eine weitere Grundschicht45' an, die über eine Verbindungsschicht47' mechanisch mit einem Kühlkörper49' verbunden ist. Die Grundschicht45' ist nicht zwingend erforderlich, so dass die Isolierschicht43' auch direkt über die Verbindungsschicht47' mit dem Kühlkörper49 verbunden sein könnte. Die Schichten43' ,45' ,47' und der Kühlkörper49' stellen eine zweite Kühlvorrichtung51' bereit, wodurch das Halbbrückenmodul10' mit der Kühlvorrichtung51 mit einer doppelseitigen Kühlung, also von beiden Seiten der Halbleiterelemente, versehen ist. - Der zweite Anschluss
39 , der beispielsweise eine Verbindung zu einem Minuspol herstellt, ist an der Grundschicht35' angeordnet, also mit der zweiten Seite bzw. der zweiten Elektrode14.2 des ersten Halbleiterschaltelements14 und der ersten Seite bzw. der ersten Elektrode16.1 der zweiten Halbleiterdiode16 in elektrischer Verbindung. Der erste Anschluss37 , der beispielsweise eine Verbindung zu einem Pluspol herstellt, ist an oder auf der Grundschicht35 angeordnet und in elektrischer Verbindung mit der zweiten Seite bzw. der zweiten Elektrode18.2 des zweiten Halbeiterschaltelements18 und der ersten Seite bzw. der ersten Elektrode12.1 der ersten Halbleiterdiode12 . Der dritte Anschluss41 ist mit der elektrisch leitenden Verbindung21 verbunden und an ihr angeordnet. - Beispielsweise könnte der dritte Anschluss
41 auch über eine Grundschicht34 abgegriffen werden, die mit der elektrisch leitenden Verbindung21 verbunden ist. Alternativ könnte der dritte Anschluss41 auch an einem Rand des Halbleitermodul10' an die elektrisch leitende Verbindung21 angeschlossen und mit ihr verbunden sein. - Durch die Übereinanderanordnung der Halbleiterelemente benötigt das Halbleitermodul weniger Platz und weist dazu eine bessere elektromagnetische Verträglichkeit auf. Ferner erlaubt eine solche Anordnung eine höhere elektrische Belastung. Zudem können parasitäre Induktivitäten verringert und somit auch die Schaltzeiten und Verluste reduziert werden.
- Auch mit dem in
4 gezeigten erfindungsgemäßen Halbleitermoduls kann über eine Nebeneinanderanordnung oder über eine Übereinanderanordnung ein Leistungsmodul mit drei Phasensträngen realisiert werden. Dazu wird der Anschluss37 mit der ersten Schaltseite jedes der Halbleitermodule verbunden und der Anschluss39 mit der zweiten Schaltseite jedes der Halbleitermodule verbunden, so dass die Halbleitermodule parallel verschaltet sind. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006050291 A1 [0006]
- DE 102006008632 A1 [0007]
Claims (24)
- Halbleitermodul (
10 ,10' ,10'' ) mit mindestens einem ersten Halbleiterelement (12 ), das eine erste Seite mit einer ersten Elektrode (12.1 ) und eine zweite Seite mit einer zweiten Elektrode (12.2 ) aufweist, und mindestens einem zweiten Halbleiterelement (14 ), das eine erste Seite mit einer ersten Elektrode (14.1 ) und eine zweite Seite mit einer zweiten Elektrode (14.2 ) aufweist, wobei das erste Halbleiterelement (12 ) über dem zweiten Halbleiterelement (14 ) angeordnet ist und zwischen dem ersten Halbleiterelement (12 ) und dem zweiten Halbleiterelement (14 ) eine elektrisch leitende Verbindung (21 ) angeordnet ist, wobei die zweite Elektrode (12.2 ) des ersten Halbleiterelements (12 ) mit der elektrisch leitenden Verbindung (21 ) mechanisch und elektrisch verbunden ist und die erste Elektrode (14.1 ) des zweiten Halbleiterelements (14 ) mit der elektrisch leitenden Verbindung (21 ) mechanisch und elektrisch verbunden ist. - Halbleitermodul (
10 ,10' ) nach Anspruch 1, des weiteren mit einem dritten und einem vierten Halbleiterelement (16 ,18 ), bei dem in einem ersten Abschnitt (13 ) das erste Halbleiterelement (12 ) einer ersten Schaltseite zugeordnet ist und räumlich über dem zweiten Halbleiterelement (14 ), das einer zweiten Schaltseite zugeordnet ist, angeordnet ist und in einem von dem ersten Abschnitt (13 ) getrennten zweiten Abschnitt (15 ) das dritte Halbleiterelement (16 ) der zweiten Schaltseite zugeordnet ist und über dem vierten Halbleiterelement (18 ), das der ersten Schaltseite zugeordnet ist, angeordnet ist, und wobei eine zweite Elektrode (18.2 ) auf einer zweiten Seite des vierten Halbleiterelements (18 ) mit der ersten Elektrode (12.1 ) des ersten Halbleiterelements (12 ) elektrisch leitend verbunden ist und die zweite Elektrode (14.2 ) des zweiten Halbleiterelements (14 ) mit einer ersten Elektrode (16.1 ) auf einer ersten Seite des dritten Halbleiterelements (16 ) elektrisch leitend verbunden ist, wobei ein erster Anschluss (37 ) mit der zweiten Elektrode (18.2 ) des vierten Halbleiterelements (18 ) und ein zweiter Anschluss (39 ) mit der zweiten Elektrode (14.2 ) des zweiten Halbleiterelements (14 ) elektrisch verbunden ist und die elektrisch leitende Verbindung (21 ) eine zweite Elektrode (12.2 ) des ersten Halbleiterelements (12 ) und eine erste Elektrode (14.1 ) des zweiten Halbleiterelements (14 ) mit einer zweiten Elektrode (16.2 ) auf einer zweiten Seite des dritten Halbleiterelements (16 ) und einer ersten Elektrode (18.1 ) auf einer ersten Seite des vierten Halbleiterelements (18 ) elektrisch verbindet, wobei an der elektrisch leitenden Verbindung (21 ) ein dritter Anschluss (41 ) des Halbleitermoduls (10 ,10' ) angeordnet ist. - Halbleitermodul (
10 ,10' ) nach Anspruch 1, des weiteren mit einem dritten und einem vierten Halbleiterelement (16 ,18 ), bei dem in einem ersten Abschnitt (13 ) das erste Halbleiterelement (12 ) einer ersten Schaltseite zugeordnet ist und räumlich über dem zweiten Halbleiterelement (14 ), das einer zweiten Schaltseite zugeordnet ist, angeordnet ist und in einem von dem ersten Abschnitt (13 ) getrennten zweiten Abschnitt (15 ) das dritte Halbleiterelement (16 ) der zweiten Schaltseite zugeordnet ist und unter dem vierten Halbleiterelement (18 ), das der ersten Schaltseite zugeordnet ist, angeordnet ist, und wobei eine zweite Elektrode (18.2 ) auf einer zweiten Seite des vierten Halbleiterelements (18 ) mit der ersten Elektrode (12.1 ) des ersten Halbleiterelements (12 ) elektrisch leitend verbunden ist und die zweite Elektrode (14.2 ) des zweiten Halbleiterelements (14 ) mit einer ersten Elektrode (16.1 ) auf einer ersten Seite des dritten Halbleiterelements (16 ) elektrisch leitend verbunden ist, wobei ein erster Anschluss (37 ) mit der zweiten Elektrode (18.2 ) des vierten Halbleiterelements (18 ) und ein zweiter Anschluss (39 ) mit der zweiten Elektrode (14.2 ) des zweiten Halbleiterelements (14 ) elektrisch verbunden ist und die elektrisch leitende Verbindung (21 ) eine zweite Elektrode (12.2 ) des ersten Halbleiterelements (12 ) und eine erste Elektrode (14.1 ) des zweiten Halbleiterelements (14 ) mit einer zweiten Elektrode (16.2 ) auf einer zweiten Seite des dritten Halbleiterelements (16 ) und einer ersten Elektrode (18.1 ) auf einer ersten Seite des vierten Halbleiterelements (18 ) elektrisch verbindet, wobei an der elektrisch leitenden Verbindung (21 ) ein dritter Anschluss (41 ) des Halbleitermoduls (10 ,10' ) angeordnet ist. - Halbleitermodul (
10 ,10' ) nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die erste und die zweite Elektrode des ersten, des zweiten, des dritten und des vierten Halbleiterelements (12 ,14 ,16 ,18 ) mechanisch und elektrisch mit einer jeweiligen elektrisch leitenden Verbindung (20 ,21 ,22 ) über eine Verbindungsschicht (24 ,25 ,26 ,27 ,28 ,29 ,30 ,31 ) verbunden sind. - Halbleitermodul (
10 ,10' ,10'' ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem mindestens ein Halbleiterelement (12 ,14 ,16 ,18 ) eine dritte Elektrode aufweist, die an einem Rand des mindestens einen Halbleiterelements (12 ,14 ,16 ,18 ) angeordnet ist. - Halbleitermodul (
10 ,10' ,10'' ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das erste und/oder das zweite Halbleiterelement (12 ,14 ) jeweils über eine Verbindungsschicht (24 ,27 ) mechanisch und elektrisch mit einer Grundschicht (33 ,35' ) verbunden ist. - Halbleitermodul (
10 ,10' ) nach Anspruch 6, bei dem das dritte und/oder das vierte Halbleiterelement (16 ,18 ) jeweils über eine Verbindungsschicht (28 ,31 ) mechanisch und elektrisch mit einer Grundschicht (35 ,35' ) verbunden ist. - Halbleitermodul (
10' ) nach den Ansprüchen 3 bis 7, bei dem die elektrische Verbindung der zweiten Elektrode (14.2 ) des zweiten Halbleiterelements (14 ) mit der ersten Elektrode (16.1 ) des dritten Halbleiterelements (16 ) über eine Grundschicht (35' ) realisiert ist. - Halbleitermodul (
10 ,10' ) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem der erste Anschluss (37 ) auf bzw. an der Grundschicht (35 ) in dem zweiten Abschnitt (15 ) und der zweite Anschluss (39 ) auf bzw. an der Grundschicht (33 ,35' ) in dem ersten Abschnitt (13 ) angeordnet ist. - Halbleitermodul (
10 ,10' ,10'' ) nach Anspruch 9, bei dem die Grundschichten (33 ,35 ,35' ,52 ,53 ) auf einer Isolierschicht (43 ,43' ) angeordnet sind, die elektrisch nicht leitend ist. - Halbleitermodul (
10 ,10' ) nach Anspruch 10, bei dem die Isolierschicht (43 ,43' ) mit einer Kühlvorrichtung51 ,51' ) verbunden ist. - Leistungsmodul bei dem drei Halbleitermodule (
10 ,10' ) nach einem der Ansprüche 2 bis 8 nebeneinander oder übereinander angeordnet sind, wobei der erste Anschluss (37 ) und der zweite Anschluss (39 ) an jedem der drei Halbleitermodule (10 ,10' ) angeschlossen ist. - Verfahren zum Anordnen von Halbleiterelementen (
12 ,14 ,16 ,18 ) auf einem Halbleitermodul (10 ,10' ,10'' ), bei dem mindestens ein erstes Halbleiterelement (12 ) mit einer ersten Seite, die mindestens eine erste Elektrode (12.1 ) aufweist, und einer zweiten Seite, die mindestens eine zweite Elektrode (12.2 ) aufweist, über mindestens einem zweiten Halbleiterelement (14 ) mit einer ersten Seite, die mindestens eine erste Elektrode (14.1 ) aufweist, und einer zweiten Seite, die mindestens eine zweite Elektrode (14.2 ) aufweist, angeordnet wird, wobei zwischen dem mindestens einen ersten Halbleiterelement (12 ) und dem mindestens einen zweiten Halbleiterelement (14 ) eine elektrisch leitende Verbindung (21 ) angeordnet wird, wobei die mindestens eine zweite Elektrode (12.2 ) des ersten Halbleiterelements (12 ) mechanisch und elektrisch mit der elektrisch leitenden Verbindung (21 ) verbunden wird und die mindestens eine erste Elektrode (14.1 ) des zweiten Halbleiterelements (14 ) mechanisch und elektrisch mit der elektrisch leitenden Verbindung (21 ) verbunden wird. - Verfahren nach Anspruch 13, bei dem in einem ersten Abschnitt (
13 ) das mindestens eine erste Halbleiterelement (12 ) einer ersten Schaltseite zugeordnet wird und das mindestens eine zweite Halbleiterelement (14 ) einer zweiten Schaltseite zugeordnet wird und in einem von dem ersten Abschnitt (13 ) getrennten zweiten Abschnitt (15 ) ein drittes Halbleiterelement (16 ), das der zweiten Schaltseite zugeordnet wird, über einem vierten Halbleiterelement (18 ), das der ersten Schaltseite zugeordnet wird, angeordnet wird, wobei eine zweite Elektrode (18.2 ) auf einer zweiten Seite des vierten Halbleiterelements (18 ) mit der ersten Elektrode (12.1 ) des ersten Halbleiterelements (12 ) elektrisch leitend verbunden wird und die zweite Elektrode (14.2 ) des zweiten Halbleiterelements (14 ) mit einer ersten Elektrode (16.1 ) auf einer ersten Seite des dritten Halbleiterelements (16 ) elektrisch leitend verbunden wird, wobei ein erster Anschluss (37 ) mit der zweiten Elektrode (18.2 ) des vierten Halbleiterelements (18 ) und ein zweiter Anschluss (39 ) mit der zweiten Elektrode (14.2 ) des zweiten Halbleiterelements (14 ) elektrisch verbunden wird und die elektrisch leitende Verbindung (21 ) eine zweite Elektrode (12.2 ) des ersten Halbleiterelements (12 ) und eine erste Elektrode (14.1 ) des zweiten Halbleiterelements (14 ) mit einer zweiten Elektrode (16.2 ) auf einer zweiten Seite des dritten Halbleiterelements (16 ) und einer ersten Elektrode (18.1 ) auf einer ersten Seite des vierten Halbleiterelements (18 ) elektrisch verbindet, wobei an der elektrisch leitenden Verbindung (21 ) ein dritter Anschluss (41 ) des Halbleitermoduls (10 ,10' ) angeordnet wird. - Verfahren nach Anspruch 13, bei dem in einem ersten Abschnitt (
13 ) das mindestens eine erste Halbleiterelement (12 ) einer ersten Schaltseite zugeordnet wird und das mindestens eine zweite Halbleiterelement (14 ) einer zweiten Schaltseite zugeordnet wird und in einem von dem ersten Abschnitt (13 ) getrennten zweiten Abschnitt (15 ) ein drittes Halbleiterelement (16 ), das der zweiten Schaltseite zugeordnet wird, unter einem vierten Halbleiterelement (18 ), das der ersten Schaltseite zugeordnet wird, angeordnet wird, wobei eine zweite Elektrode (18.2 ) auf einer zweiten Seite des vierten Halbleiterelements (18 ) mit der ersten Elektrode (12.1 ) des ersten Halbleiterelements (12 ) elektrisch leitend verbunden wird und die zweite Elektrode (14.2 ) des zweiten Halbleiterelements (14 ) mit einer ersten Elektrode (16.1 ) auf einer ersten Seite des dritten Halbleiterelements (16 ) elektrisch leitend verbunden wird, wobei ein erster Anschluss (37 ) mit der zweiten Elektrode (18.2 ) des vierten Halbleiterelements (18 ) und ein zweiter Anschluss (39 ) mit der zweiten Elektrode (14.2 ) des zweiten Halbleiterelements (14 ) elektrisch verbunden wird und die elektrisch leitende Verbindung (21 ) eine zweite Elektrode (12.2 ) des ersten Halbleiterelements (12 ) und eine erste Elektrode (14.1 ) des zweiten Halbleiterelements (14 ) mit einer zweiten Elektrode (16.2 ) auf einer zweiten Seite des dritten Halbleiterelements (16 ) und einer ersten Elektrode (18.1 ) auf einer ersten Seite des vierten Halbleiterelements (18 ) elektrisch verbindet, wobei an der elektrisch leitenden Verbindung (21 ) ein dritter Anschluss (41 ) des Halbleitermoduls (10 ,10' ) angeordnet wird. - Verfahren nach Anspruch 14 oder 15 bei dem die erste und die zweite Elektrode des ersten, des zweiten, des dritten und des vierten Halbleiterelements (
12 ,14 ,16 ,18 ) mechanisch und elektrisch mit einer jeweiligen elektrisch leitenden Verbindung (20 ,21 ,22 ) über eine Verbindungsschicht (24 ,25 ,26 ,27 ,28 ,29 ,30 ,31 ) verbunden werden. - Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei dem mindestens ein Halbleiterelement (
12 ,14 ,16 ,18 ) verwendet wird, das an einem Rand eine dritte Elektrode aufweist. - Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, bei dem das erste und/oder zweite Halbleiterelement (
12 ,14 ) über eine Verbindungsschicht (24 ,27 ) mechanisch und elektrisch mit einer Grundschicht (33 ,35' ) verbunden werden - Verfahren nach Anspruch 18, bei dem das dritte und/oder das vierte Halbleiterelement (
18 ) über eine Verbindungsschicht (28 ,31 ) mechanisch und elektrisch mit einer weiteren Grundschicht (35 ,35' ) verbunden werden - Verfahren nach einem der Ansprüche 19, bei dem die elektrische Verbindung der zweiten Elektrode (
14.2 ) des zweiten Halbleiterelements (14 ) mit der ersten Elektrode (16.1 ) des dritten Halbleiterelements (16 ) über die Grundschicht (35' ) realisiert wird. - Verfahren Nach Anspruch 19 oder 20, bei dem der erste Anschluss (
37 ) auf bzw. an der Grundschicht (35 ) in dem zweiten Abschnitt (15 ) und der zweite Anschluss (39 ) auf bzw. an der Grundschicht (33 ,35' ) in dem ersten Abschnitt (13 ) angeordnet wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, bei dem die Grundschichten (
33 ,35 ,35' ,52 ,53 ) auf einer elektrisch nicht leitenden Isolierschicht (43 ,43' ) angeordnet werden. - Verfahren nach Anspruch 22, bei dem die Isolierschicht (
43 ,43' ) mit einer Kühlvorrichtung (51 ,51' ) verbunden wird. - Verfahren zum Bereitstellen eines Leistungsmoduls, bei dem drei Halbleitermodule (
10 ,10' ) nach einem der Ansprüche 2 bis 11 nebeneinander oder übereinander angeordnet werden und der erste Anschluss (37 ) an der ersten Schaltseite an jedem der drei Halbleitermodule (10 ,10' ) angeschlossen wird und der zweite Anschluss (39 ) an der zweiten Schaltseite an jedem der drei Halbleitermodule (10 ,10' ) angeschlossen wird.
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