DE102015012915B4 - Anordnung von Halbleiterelementen auf einem Halbleitermodul für ein Leistungsmodul oder entsprechendes Verfahren - Google Patents

Anordnung von Halbleiterelementen auf einem Halbleitermodul für ein Leistungsmodul oder entsprechendes Verfahren Download PDF

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Abstract

Halbleitermodul (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, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermodul (10) des weiteren ein drittes und ein viertes Halbleiterelement (16, 18) umfasst, und 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) angeordnet ist, und wobei das zweite Halbleiterelement (14) über einer Isolierschicht (43) und unter dem ersten Halbleiterelement (12) angeordnet ist, und das vierte Halbleiterelement (18) über der Isolierschicht (43) und unter dem dritten Halbleiterelement (16) angeordnet ist.

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.
  • 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.
  • Die EP 2 546 874 A1 beschreibt ein Halbleitermodul mit einem oberen Anschluss an einer oberen Seite und einem unteren Anschluss an einer unteren Seite, der mit einem Substrat gekoppelt ist.
  • Die US 7 466 020 B2 beschreibt ein Leistungsmodul mit einem Substrat, dessen Oberfläche mindestens eine elektrisch leitende Schicht, einen Halbleiterchip und einen elektrisch leitenden Film aufweist.
  • Die DE 10 2006 050 291 A1 beschreibt eine elektronische Baugruppe mit einem Halbleiterleistungsschalter und einer Halbleiterdiode. Die untere Seite des Halbleiterleistungsschalters umfasst einen auf ein Chipfeld eines Trägerstreifens montierten Ausgangskontakt und die obere Seite des Halbleiterleistungsschalters umfasst einen Steuerungskontakt und einen Eingangskontakt. Der Anodenkontakt der Halbleiterdiode ist auf dem Eingangskontakt des Halbleiterleistungsschalters angeordnet und elektrisch mit diesem verbunden. Der Kathodenkontakt der Diode wird elektrisch mit dem Ausgangskontakt des Leistungshalbleiterschalters verbunden.
  • Demgegenüber schlägt die vorliegende Erfindung ein Halbleitermodul mit mindestens einem ersten Halbleiterelement, das eine erste Seite mit einer ersten Elektrode und eine zweite Seite mit einer zweiten Elektrode aufweist, und mindestens einem zweiten Halbleiterelement, das eine erste Seite mit einer ersten Elektrode und eine zweite Seite mit einer zweiten Elektrode aufweist, vor. Das erste Halbleiterelement ist über dem zweiten Halbleiterelement angeordnet und zwischen dem ersten Halbleiterelement und dem zweiten Halbleiterelement ist eine elektrisch leitende Verbindung angeordnet, wobei die zweite Elektrode des ersten Halbleiterelements mit der elektrisch leitenden Verbindung mechanisch und elektrisch verbunden ist und die erste Elektrode des zweiten Halbleiterelements mit der elektrisch leitenden Verbindung mechanisch und elektrisch verbunden ist. Das Halbleitermodul umfasst des weiteren ein drittes und ein viertes Halbleiterelement. In einem ersten Abschnitt ist das erste Halbleiterelement einer ersten Schaltseite zugeordnet und räumlich über dem zweiten Halbleiterelement, das einer zweiten Schaltseite zugeordnet ist, angeordnet. In einem von dem ersten Abschnitt getrennten zweiten Abschnitt ist das dritte Halbleiterelement der zweiten Schaltseite zugeordnet und über dem vierten Halbleiterelement, das der ersten Schaltseite zugeordnet ist, angeordnet, 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 eine zweite Elektrode des ersten Halbleiterelements und eine 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, und wobei das zweite Halbleiterelement über einer Isolierschicht und unter dem ersten Halbleiterelement angeordnet ist, und das vierte Halbleiterelement über der Isolierschicht und unter dem dritten Halbleiterelement 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 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 Offenbarung 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, wobei in einem ersten Abschnitt das mindestens eine erste Halbleiterelement einer ersten Schaltseite zugeordnet wird und das mindestens eine zweite Halbleiterelement einer zweiten Schaltseite zugeordnet wird und in einem von dem ersten Abschnitt getrennten zweiten Abschnitt ein drittes Halbleiterelement, das der zweiten Schaltseite zugeordnet wird, über einem vierten Halbleiterelement, das der ersten Schaltseite zugeordnet wird, angeordnet wird, 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 eine zweite Elektrode des ersten Halbleiterelements und eine 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, und wobei das zweite Halbleiterelement über einer Isolierschicht und unter dem ersten Halbleiterelement angeordnet wird, und das vierte Halbleiterelement über der Isolierschicht und unter dem dritten Halbleiterelement 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, 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.
  • 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 mit doppelseitiger Kühlung
    • 3a zeigt einen schematischen Ersatzschaltplan einer Halbbrücke eines Leistungsmoduls.
    • 3b zeigt eine Anordnung von Halbleiterelementen gemäß einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halbleitermoduls.
    • 4 zeigt eine weitere Anordnung von Halbleiterelementen..
  • 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 der 1 mit S1 bis S6 bezeichnet sind. Die Phasen sind mit U, V und W bezeichnet. Jeder Schalter S1 bis S6 weist je ein Halbleiterschaltelement 101 bis 106, wie beispielsweise ein MOSFET oder ein IGBT auf. Jedes der Halbleiterschaltelemente 101 bis 106 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.
  • 2 zeigt ein Halbleitermodul 10" mit gestapelter Anordnung von Halbleiterelementen. Das erste Halbleiterelement 12 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 Halbleiterelement 12 weist eine erste Seite mit einer ersten Elektrode 12.1, die hier eine obere Seite des Halbleiterelements 12 ist, und eine zweite Seite mit einer zweiten Elektrode 12.2, die hier eine untere Seite des Halbleiterelements 12 ist, auf. Welche Elektrode 12.1, 12.2 den Anodenkontakt und welche Elektrode 12.1, 12.2 den Kathodenkontakt aufweist, ist bedingt durch die Anwendung und Verschaltung des Halbleitermoduls 10" bzw. die Verschaltung des Halbleiterelements.
  • Das zweite Halbleiterelement 14 weist ebenfalls eine erste Seite mit einer ersten Elektrode 14.1, die hier eine obere Seite des Halbleiterelements 14 ist, und eine zweite Seite mit einer zweiten Elektrode 14.2, die hier eine untere Seite des Halbleiterelements 14 ist, auf, wobei eine Seite eine Elektrode als Anodenkontakt und die entsprechend andere Seite eine Elektrode als Kathodenkontakt aufweist. Zwischen dem ersten Halbleiterelement 12 und dem zweiten Halbleiterelement 14 ist eine elektrisch leitende Verbindung 21 angeordnet. Über eine Verbindungsschicht 25 ist die zweite Elektrode 12.2 des ersten Halbleiterelements mit der elektrisch leitenden Verbindung 21 mechanisch und elektrisch verbunden. Über eine Verbindungsschicht 26 ist die erste Elektrode 14.1 des zweiten Halbleiterelements 14 mit der elektrisch leitenden Verbindung 21 verbunden. Somit ist auch die zweite Elektrode 12.2 des ersten Halbleiterelements 12 mit der ersten Elektrode 14.1 des zweiten Halbleiterelements 14 elektrisch verbunden.
  • Über eine Verbindungsschicht 24 ist die erste Seite bzw. die erste Elektrode 12.1 des ersten Halbleiterelements 12 mit einer Grundschicht 52 mechanisch und elektrisch verbunden. Über eine Verbindungsschicht 27 ist die zweite Seite bzw. die zweite Elektrode 14.2 des zweiten Halbleiterelements 14 mit einer weiteren Grundschicht 53 mechanisch und elektrisch verbunden. Auf oder an der Grundschicht 53 ist ein erster Anschluss 37 des Halbleitermoduls 10" angeordnet. Der erste Anschluss 37 stellt beispielsweise einen Anschluss an einen Plus-Pol einer Energiequelle bereit. Auf oder an der Grundschicht 52 ist ein zweiter Anschluss 39 des Halbleitermoduls 10" angeordnet. Der zweite Anschluss 39 stellt bspw. einen Anschluss an einen Minus-Pol einer Energiequelle bereit. Die elektrisch leitende Verbindung 21 verbindet den Stapel Halbleiterelemente 12,14 mit einem dritten Anschluss 41, der beispielsweise einen Anschluss an einen Phasenstrang einer Last bereitstellt. Der dritte Anschluss kann dabei auf einer weiteren Grundschicht 54 angeordnet sein. Ebenso ist denkbar, dass die elektrisch leitende Verbindung 21 auf oder an der Grundschicht 54 angebunden ist.
  • An die Grundschichten 53 und 54, die nicht miteinander verbunden sind, schließt sich eine elektrisch nicht leitende Isolierschicht 43 an. Die Isolierschicht 43 kann beispielsweise aus einem Aluminiumoxid-Material oder einem anderen geeigneten Material bestehen. An die Isolierschicht 43 schließt sich eine weitere Grundschicht 56 an, die über eine Verbindungsschicht 47 an einem Kühlkörper 49 angebracht ist.
  • An die Grundschicht 52 schließt sich eine Isolierschicht 43' an. An die Isolierschicht 43' schließt sich eine weitere Grundschicht 62 an, die über eine Verbindungsschicht 47' an einem zweiten Kühlkörper 49' angebracht ist. Die Isolierschicht 43, die Grundschicht 56 und der Kühlkörper 49 bilden eine Kühlvorrichtung 51, ebenso bilden die Isolierschicht 43', die Grundschicht 62 und der Kühlkörper 49' 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 Elektrode 12.1, 12.2, 14.1, 14.2 gebildet. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Halbleiterelemente 12, 14 in der 2 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 und 62 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, und 27 sowie 47 und 47' 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 Halbleiterelement 12, 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 Grundschichten 52, 53, 54, 56 und 62, ist denkbar, um beispielsweise einen Gate-Anschluss zu kontaktieren.
  • Ein Ersatzschaltbild für eine Halbbrücke ist in 3a gezeigt, anhand der die Verschaltung eines beispielhaften Halbleitermoduls 10, das in dem Fall ein Halbleiterhalbbrückenmodul ist, nachvollziehbar ist und das in 3b gezeigt und im Folgenden unter Bezugnahme darauf näher erläutert ist. Aus 3a ist ersichtlich, dass das Halbleiterbrückenmodul 10 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 Halbleiterschaltelement 14, 18 und jeweils eine Halbleiterdiode 12 16 in Serie geschaltet. Im Stromzweig A sind von einem hohen Potential zu einem niederen Potential aus gesehen ein Halbleiterschaltelement 18 und eine Halbleiterdiode 16 in Serie geschaltet. In dem Stromzweig B sind von dem hohen Potential zu dem niederen Potential aus gesehen eine Halbleiterdiode 12 und ein Halbleiterschaltelement 14 in Serie geschaltet. Die aus 1 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 Halbleiterschaltelemente 14, 18 IGBTs. Über eine elektrisch leitende Verbindung 20 ist eine zweite Seite bzw. eine zweite Elektrode 18.2 des Halbleiterschaltelements 18, die hier einen Kollektoranschluss CS1 eines IGBT darstellt, mit einer ersten Seite bzw. einer ersten Elektrode 12.1 der Halbleiterdiode 12, die einen Kathodenkontakt darstellt, verbunden. Über eine elektrisch leitende Verbindung 21, ist eine erste Seite bzw. eine erste Elektrode 18.1 des Halbleiterschaltelements 18, die hier einen Emitteranschluss ES1 des IGBT darstellt, mit einer zweiten Seite bzw. zweiten Elektrode 12.2 der Halbleiterdiode 12, die einen Anodenkontakt darstellt, elektrisch verbunden, wodurch das Halbleiterschaltelement 18 (der IGBT) mit der Halbleiterdiode 12 anti-parallel verschaltet ist. Die elektrisch leitende Verbindung verbindet auch eine zweite Seite bzw. zweite Elektrode 16.2 der Halbleiterdiode 16, die einen Kathodenkontakt darstellt, elektrisch mit einer ersten Seite bzw. ersten Elektrode 14.1 des Halbleiterschaltelements 14, hier auch ein IGBT, die einen Kollektoranschluss CS2 darstellt. Über eine elektrisch leitende Verbindung 22 ist eine erste Seite bzw. eine erste Elektrode 16.1 der Halbleiterdiode 16, die einen Anodenkontakt darstellt, mit einer zweiten Seite bzw. einer zweiten Elektrode 14.2 des Halbleiterschaltelements 14, die einen Emitteranschluss ES2 darstellt, elektrisch verbunden, wodurch die Halbleiterdiode 16 mit dem Halbleiterschaltelement 14 anti-parallel verschaltet ist. Die Halbleiterschaltelemente 14, 18 weisen zusätzlich noch einen dritten Anschluss 14.3 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 Halbleiterdiode 12 und das Halbleiterschaltelement 18 einer ersten Schaltseite und die Halbleiterdiode 16 und das Halbleiterschaltelement 14 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.
  • Die Anordnung der Halbleiterelemente des Halbbrückenmoduls 10 erfolgt schichtweise bzw. gestapelt.. Dazu ist in der gezeigten Ausführungsform in einem ersten Abschnitt 13 ein erstes Halbleiterelement, hier eine erste Halbleiterdiode 12 , räumlich über einem zweiten Halbleiterelement, hier ein erstes Halbleiterschaltelement 14, angeordnet und in einem zweiten Abschnitt 15 ist ein drittes Halbleiterelement, hier eine zweite Halbleiterdiode 16, über einem vierten Halbleiterelement, hier ein zweites Halbleiterschaltelement 18, angeordnet. Der zweite Abschnitt 15 ist von dem ersten Abschnitt 13 getrennt. Im Folgenden soll die Beschreibung der Ausführungsform der 3b anhand von IGBTs als Halbleiterschaltelemente 14, 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. EmitterAnschluss 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 Elektrode 12.1 auf und stellt einen Kathodenanschluss dar. Die zweite Seite weist eine zweite Elektrode 12.2 auf und stellt einen Anodenanschluss der ersten Halbleiterdiode 12 dar. Die erste Halbleiterdiode 12 ist einer ersten Schaltseite zugeordnet, die beispielsweise die zuvor erwähnte High Side der Halbbrücke darstellt. Über eine Verbindungsschicht 24 ist die erste Elektrode 12.1 der ersten Halbleiterdiode 12 an eine elektrisch leitende Verbindung 20 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 Halbleiterschaltelements 14 weist eine erste Elektrode 14.1 auf, die einen Kollektoranschluss bzw. einen Eingang darstellt, und repräsentiert hier eine Anodenseite des ersten Halbleiterschaltelements 14. Die zweite Seite des ersten Halbleiterschaltelements 14 weist eine zweite Elektrode 14.2 auf, die einen Emitteranschluss bzw. einen Ausgang darstellt, und repräsentiert hier eine Kathodenseite des ersten Halbleiterschaltelements 14. Des Weiteren weist das erste Halbeleitschaltelement 14 einen dritten Anschluss 14.3 an einem Rand des ersten Halbleiterschaltelements 14 auf, der bspw. einem Gate-Anschluss entspricht. Der Gate-Anschluss 14.3 ist üblicherweise an einem Rand auf einer der ersten oder zweiten Seite angeordnet, und könnte also hier auf der Oberseite des IGBT 14 angeordnet sein. Dabei würde eine Verbindungsschicht 26 und/oder eine elektrische leitende Verbindung 21 nicht bis an den Rand des Halbleiterschaltelements 14 geführt werden, wodurch Raum für den Gate-Anschluss geschaffen werden würde. Das erste Halbleiterschaltelement 14 ist einer zweiten Schaltseite zugeordnet, die beispielsweise die zuvor erwähnte Low Side der Halbbrücke darstellt. Über eine Verbindungsschicht 27 ist die zweite Seite bzw. die zweite Elektrode 14.2 des ersten Halbleiterschaltelements 14 an eine elektrisch leitende Verbindung 22 mechanisch und elektrisch angebunden.
  • Die elektrisch leitende Verbindung 22 verbindet die zweite Elektrode 14.2 des ersten Halbleiterschaltelements 14 über eine Verbindungsschicht 28 mit einer ersten Elektrode 16.1 auf einer ersten Seite des dritten Halbleiterelements, also der zweiten Halbleiterdiode 16, die beide jeweils der zweiten Schaltseite zugeordnet sind. Die erste Seite bzw. die erste Elektrode 16.1 der zweiten Halbleiterdiode 16 repräsentiert eine Anodenseite bzw. einen Anodenanschluss der zweiten Halbleiterdiode 16. Die zweite Halbleiterdiode 16 weist ebenfalls eine zweite Seite mit einer zweiten Elektrode 16.2 auf, die eine Kathodenseite der zweiten Halbleiterdiode 16 repräsentiert. Die Verbindungsschicht 28 stellt eine mechanische und elektrische Verbindung der zweiten Halbleiterdiode 16 mit der elektrisch leitenden Verbindung 22 her. Demnach ist die Kathodenseite bzw. der Kathodenanschluss, also die zweite Elektrode 14.2 bzw. der Emitteranschluss des ersten Halbleiterschaltelements 14 mit der Anodenseite der zweiten Halbleiterdiode 16 über die elektrisch leitende Verbindung 22 verbunden. Die elektrisch leitende Verbindung 22 zwischen der ersten Seite bzw. der ersten Elektrode 16.1 der zweiten Halbleiterdiode 16 und der zweiten Seite bzw. der zweiten Elektrode 14.2 des ersten Halbleiterschaltelements 14 könnte jedoch auch über einen sogenannten Bonddraht ausgeführt werden, wodurch mindestens die Verbindungsschicht 28 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 Halbleiterschaltelements 18 weist eine erste Elektrode 18.1 auf, die einen Emitteranschluss bzw. einen Ausgang darstellt, und repräsentiert hier eine Kathodenseite des zweiten Halbleiterschaltelements 18. Die zweite Seite des zweiten Halbleiterschaltelements 18 weist eine zweite Elektrode 18.2 auf, die einen Kollektoranschluss bzw. einen Eingang darstellt, und repräsentiert hier eine Anodenseite des zweiten Halbleiterschaltelements 18. Des Weiteren weist das zweite Halbeleitschaltelement 18 einen dritten Anschluss 18.3 an einem Rand des zweiten Halbleiterschaltelements 18 auf, der bspw. einem Gate-Anschluss entspricht. Der Gate-Anschluss könnte bspw. auf der Oberseite des Halbleiterschaltelements 18 angeordnet sein. Dafür würde die Verbindungsschicht 30 und/oder die elektrisch leitende Verbindung 21 nicht bis an den Rand des Halbleiterschaltelements 18 geführt werden. Das zweite Halbleiterschaltelement 18 ist einer ersten Schaltseite zugeordnet, die beispielsweise die zuvor erwähnte High Side der Halbbrücke darstellt. Über eine Verbindungsschicht 31 ist die zweite Seite bzw. die zweite Elektrode 18.2 des zweiten Halbleiterschaltelements 18 an die elektrisch leitende Verbindung 20 mechanisch und elektrisch angebunden. Die elektrisch leitende Verbindung 20 verbindet also das zweite Halbleiterschaltelement 18 mit der ersten Halbleiterdiode 12, die jeweils der ersten Schaltseite zugeordnet sind. Insbesondere ist der Kollektoranschluss (die zweite Elektrode 18.2) des zweiten Halbleiterschaltelements 18, mit der Kathodenseite (die erste Elektrode 12.1) der ersten Halbleiterdiode 12 über die elektrisch leitende Verbindung 20 verbunden. Die elektrisch leitende Verbindung 20 zwischen der ersten Seite bzw. der ersten Elektrode 12.1 der ersten Halbleiterdiode 12 und der zweiten Seite bzw. der zweiten Elektrode 18.2 des zweiten Halbleiterschaltelements 18 könnte jedoch auch über einen sogenannten Bonddraht ausgeführt werden, wodurch mindestens die Verbindungsschicht 24 entfiele.
  • Zwischen der ersten Halbleiterdiode 12 und dem ersten Halbleiterschaltelement 14 sowie der zweiten Halbleiterdiode 16 und dem zweiten Halbleiterschaltelement 18 ist eine weitere dritte elektrisch leitende Verbindung 21 angeordnet, die einen Brückenzweig bildet und die in Zusammenwirkung mit den elektrischen Verbindungen 20 und 22 eine Parallelschaltung der ersten Halbleiterdiode 12 mit dem zweiten Halbleiterschaltelement 18 und der zweiten Halbleiterdiode 16 mit dem ersten Halbleiterschaltelement 14 vervollständigt und realisiert, wobei die Halbleiterdioden 12 und 16 zu den jeweiligen Halbleiterschaltelementen 14 bzw. 18 anti-parallel geschaltet sind. Die dritte elektrische Verbindung 21 ist dabei über jeweils eine Verbindungsschicht 25, 26, 29 und 30 an der ersten Halbleiterdiode 12, dem ersten Halbleiterschaltelement 14, der zweiten Halbleiterdiode 16 und dem zweiten Halbleiterschaltelement 18 mechanisch und elektrisch angebunden. Genauer ist die erste Halbleiterdiode 12 über die Verbindungsschicht 25 mit ihrer zweiten Seite bzw. der zweiten Elektrode 12.2, also der Anodenseite, an die dritte elektrisch leitende Verbindung 21 angebunden. Das erste Halbleiterschaltelement 14 ist über die Verbindungsschicht 26 mit der ersten Seite bzw. der ersten Elektrode 14.1, hier also mit der Kollektorseite des IGBT, an die dritte elektrisch leitende Verbindung 21 angebunden. Die zweite Halbleiterdiode 16 ist über die Verbindungsschicht 29 mit ihrer zweiten Seite bzw. der zweiten Elektrode 16.2, also der Kathodenseite, an die dritte elektrisch leitende Verbindung 21 angebunden. Das zweite Halbleiterschaltelement 18 ist über die Verbindungsschicht 30 mit seiner ersten Seite bzw. der ersten Elektrode 18.1, also der Emitterseite des IGBT, an die dritte elektrisch leitende Verbindung angebunden. An der dritten elektrisch leitenden Verbindung 21 ist darüber hinaus ein dritter Anschluss 41 angeordnet, der den Phasenausgang einer Phase bildet. Der dritte Anschluss 41 kann dabei an einer beliebigen Stelle der dritten elektrischen Verbindung 21 angeordnet sein, ist jedoch in der gezeigten Ausführungsform beispielhaft zwischen dem ersten Bereich 13 und dem zweiten Bereich 15 gezeigt.
  • Erfindungsgemäß wird durch die in der 3b beschriebene Anordnung der Halbleiterelemente 12, 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 (siehe 3a), 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 in 3b gezeigten Halbleitermoduls kann ein Leistungsmodul mit drei Phasensträngen realisiert werden. Dazu werden die Halbleitermodule nebeneinander oder übereinander angeordnet und der Anschluss 37 mit der ersten Schaltseite jedes der Halbleitermodule verbunden und der zweite Anschluss 39 mit der zweiten Schaltseite jedes der Halbleitermodule verbunden, so dass die Halbleitermodule parallel verschaltet sind.
  • Der Stapel aus erster Halbleiterdiode 12 und erstem Halbleiterschaltelement 14, also der erste Bereich 13 ist auf einer Grundschicht 33 angeordnet. Dabei ist das erste Halbleiterschaltelement 14 über die Verbindungsschicht 27 mechanisch und elektrisch mit der Grundschicht 33 verbunden. Ferner ist der Stapel aus zweiter Halbleiterdiode 16 und zweitem Halbleiterschaltelement 18, also der zweite Bereich 15 auf einer weiteren Grundschicht 35 angeordnet, die von der Grundschicht 33 getrennt ist. Die Grundschichten 33, 35 bestehen jeweils aus einem elektrisch leitenden Material, das eine relativ gute Wärmeleitfähigkeit aufweist. Auf oder an der Grundschicht 35 kann ein erster Anschluss 37 angeordnet sein, der mit einem positiven Potential verbunden ist. Auf oder an der Grundschicht 33 kann ein zweiter Anschluss 39 angeordnet sein, der mit einem negativen Potential verbunden ist. Auch ist vorgesehen, dass der erste Anschluss 37 direkt mit der zweiten Elektrode 18.2 des vierten Halbleiterelements 18, also dem zweiten Halbleiterschaltelement 18, und der zweite Anschluss 39 direkt mit der zweiten Elektrode 14.2 des zweiten Halbleiterelements 14, also dem ersten Halbleiterschaltelement, verbunden ist. In der gezeigten Ausführungsform ist die dritte elektrisch leitende Verbindung 21 ebenfalls mit einer Grundschicht 34 verbunden. Über die Grundschicht 34 kann auch der dritte Anschluss 41 an eine beliebige Stelle des Halbbrückenmoduls 10 geführt werden.
  • Die Grundschichten 33 bis 35 sind auf einer Isolierschicht 43 angeordnet. Die Isolierschicht 43 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 Grundschicht 45 angeordnet, die durchgängig ist und über eine Verbindungsschicht 47 mit einem Kühlkörper 49 verbunden ist. Die Grundschicht 45 ist jedoch nicht zwingend erforderlich, so dass die Isolierschicht 43 auch direkt über der Verbindungsschicht 47 auf dem Kühlkörper 49 angeordnet sein könnte.
  • Die Isolierschicht 43, die optionale Grundschicht 45, die Verbindungsschicht 47 und der Kühlkörper 49 bilden eine Kühlvorrichtung 51 um in dem Halbbrückenmodul 10 entstehende Wärme abzuführen. Es ist jedoch vorgesehen, dass die Kühlvorrichtung 51 auch auf andere Art und Weise als hier vorgestellt ausgeführt werden kann. Insbesondere ist denkbar, dass die Kühlvorrichtung 51 einen Kühlwasserstrom umfasst oder der erste Bereich 13 und der zweite Bereich 15 ohne eine Grundschicht 35 oder Isolierschicht 43 an eine Kühlvorrichtung angebunden sind.
  • 4 zeigt ein weiteres Halbbrückenmodul 10' mit einer doppelseitigen Kühlung. Da die in einem Halbleiterschaltelement erzeugte Wärme nun über beide Seiten des Halbbrückenmoduls 10' abgeführt werden kann, kann der zweite Stapel 15 umgekehrt in dem Halbbrückenmodul 10' angeordnet werden, so dass das dritte Halbleiterelement 16, hier die zweite Halbleiterdiode 16, nun unter dem vierten Halbleiterelement 18, hier dem zweiten Halbleiterschaltelement 18, angeordnet ist, wobei zwischen der ersten Halbleiterdiode 12 und dem ersten Halbleiterschaltelement 14 sowie dem zweiten Halbleiterschaltelement 18 und der zweiten Halbleiterdiode 16 eine elektrisch leitende Verbindung 21 angeordnet ist. Dadurch vereinfacht sich die elektrische Verbindung zwischen den Halbleiterelementen 12, 14, 16, 18 erheblich. Die Ausführungsform der 4 wird anhand von MOSFETs als Halbleiterschaltelementen 14, 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 Verbindungsschicht 24 mechanisch und elektrisch an der Grundschicht 33 angeordnet und mit ihr verbunden. Die erste Halbleiterdiode 12 weist eine erste Seite und eine zweite Seite auf. Die erste Seite weist eine erste Elektrode 12.1 auf und stellt eine Kathodenseite der ersten Halbleiterdiode 12 dar, um eine anti-parallele Verschaltung mit dem zweiten Halbleiterschaltelement 18 zu ermöglichen. Die elektrisch leitende Verbindung 20 stellte eine elektrische Verbindung der ersten Seite bzw. der ersten Elektrode 12.1 der ersten Halbleiterdiode 12 mit der zweiten Seite bzw. der zweiten Elektrode 18.2 des zweiten Halbleiterschaltelements 18 her. Die elektrische Verbindung 20 könnte alternativ auch über eine gemeinsame Grundschicht realisiert werden, die eine Leiterbahn zwischen der ersten Seite bzw. der ersten Elektrode 12.1 der ersten Halbleiterdiode 12 und der zweiten Seite bzw. der zweiten Elektrode 18.2 des zweiten Halbleiterschaltelements 18 ermöglicht. Ein DCB-Substrat mit einer Leiterbahnstruktur könnte eine solche Grundschicht darstellen. Die zweite Seite bzw. die zweite Elektrode 12.2 der ersten Halbleiterdiode 12 repräsentiert eine Anodenseite bzw. einen Anodenanschluss der ersten Halbleiterdiode 12. Über die Verbindungsschicht 25 ist die zweite Seite bzw. die zweite Elektrode 12.2 mit der elektrisch leitenden Verbindung 21 mechanisch und elektrisch verbunden.
  • Unter der ersten Halbleiterdiode 12 ist das erste Halbleiterschaltelement 14 angeordnet. Das erste Halbleiterschaltelement 14 weist eine erste Seite mit einer ersten Elektrode 14.1 und eine zweite Seite mit einer zweiten Elektrode 14.2 auf. Die erste Seite ist hier die obere Seite des Halbleiterschaltelements 14 und über die Verbindungsschicht 26 mechanisch und elektrisch mit der elektrisch leitenden Verbindung 21 verbunden. Die zweite Seite ist über die Verbindungsschicht 27 mit einer elektrisch leitenden Grundschicht 35' mechanisch und elektrisch verbunden. Die erste Elektrode 14.1 stellt einen Drain-Anschluss des MOSFETs dar und die zweite Elektrode 14.2 stellt einen Source-Anschluss dar, die jeweils über die elektrisch leitende Verbindung 21 bzw. über die Grundschicht 35' mit der zweiten Halbleiterdiode 16 elektrisch verbunden sind. Ferner weist das erste Halbleiterschaltelement 14 einen dritten Anschluss bzw. eine dritte Elektrode 14.3 auf, der einen Gate-Anschluss oder Steueranschluss darstellt. Der Anschluss 14.3 könnte dabei auf der ersten Seite des Halbleiterschaltelements 14 angeordnet sein. Dafür würde die Halbleiterdiode 12 beispielsweise etwas versetzt zu dem Rand des Halbleiterschaltelements 14 angeordnet sein und die Verbindungsschicht 26 und/oder die elektrisch leitende Verbindung 21 nicht bis zum Rand des Halbleiterschaltelements 14 ausgeführt werden.
  • Die Grundschicht 35' ist durchgängig, so dass in dem ersten Bereich 13 über die Verbindungsschicht 27 das erste Halbleiterschaltelement 14 mit der Grundschicht 35' verbunden ist und in dem zweiten Bereich 15 über die Verbindungsschicht 28 die zweite Halbleiterdiode 16 mit der Grundschicht 35' verbunden ist. Die Verbindungsschichten 27 und 28 stellen eine mechanische und elektrische Verbindung zwischen den Halbleiterelementen 14, 16 und der Grundschicht 35' dar. Die Grundschicht 35' stellt eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Halbleiterschaltelement 14 und der zweiten Halbleiterdiode 16 her, die beide der zweiten Schaltseite zugeordnet sind. Über die elektrisch leitende Verbindung 21 wird eine Verbindung zwischen der ersten Seite bzw. ersten Elektrode 14.1 des ersten Halbleiterschaltelements 14 und der zweiten Seite bzw. der zweiten Elektrode 16.2 der zweiten Halbleiterdiode 16 hergestellt. Die zweite Halbleiterdiode 16 weist ebenfalls eine erste Seite, die eine erste Elektrode 16.1 bzw. einen Anodenanschluss aufweist, und eine zweite Seite, die eine zweite Elektrode 16.2 bzw. einen Kathodenanschluss aufweist, auf. Somit ist über die Grundschicht 35' die Source-Seite bzw. die zweite Elektrode 14.2 des ersten Halbleiterschaltelements 14 und die Anodenseite bzw. die erste Elektrode 16.1 der zweiten Halbleiterdiode 16 miteinander verbunden. Über die elektrisch leitende Verbindung 21 ist die Drain-Seite bzw. die erste Elektrode 14.1 des ersten Halbleiterschaltelements 14 und die Kathodenseite bzw. die zweite Elektrode 16.2 der zweiten Halbleiterdiode 16 miteinander verbunden, so dass die zweite Halbleiterdiode 16 und das erste Halbleiterschaltelement 14 anti-parallel miteinander verschaltet sind. Das dritte Halbleiterelement 16, also in dieser Ausführungsform die zweite Halbleiterdiode 16, ist unter dem vierten Halbleiterelement 18, in dieser Ausführungsform also dem zweiten Halbleiterschaltelement 18, angeordnet, da der Stapel des zweiten Abschnitts 15 ja umgekehrt ist, aufgrund der doppelseitigen Kühlung.
  • Die elektrisch leitende Verbindung 21 ist über die Verbindungsschicht 30 mechanisch und elektrisch mit der ersten Seite bzw. der ersten Elektrode 18.1 des zweiten Halbleiterschaltelements 18 verbunden. Die erste Seite des zweiten Halbleiterschaltelements 18 weist eine erste Elektrode 18.1 bzw. einen Source-Anschluss auf. Die elektrisch leitende Verbindung 21 verbindet die erste Seite bzw. die erste Elektrode 18.1 des zweiten Halbleiterschaltelements 18 mit der zweiten Seite bzw. der zweiten Elektrode 12.2 der ersten Halbleiterdiode 12. Über die Verbindungsschicht 31 ist die zweite Seite bzw. die zweite Elektrode 18.2 des zweiten Halbleiterschaltelements 18, die einen Drain-Anschluss darstellt, mit der Grundschicht 35 verbunden. Über die elektrisch leitende Verbindung 20 ist die Grundschicht 35 mit der Grundschicht 33 verbunden, bzw. die zweite Seite bzw. die zweite Elektrode 18.2 des zweiten Halbeiterschaltelements mit der ersten Seite bzw. der ersten Elektrode 12.1 der ersten Halbleiterdiode 12. Somit ist die erste Halbleiterdiode 12 anti-parallel mit dem zweiten Halbleiterschaltelement 18 verbunden.
  • Die elektrisch leitende Verbindung 20 könnte auch über eine gemeinsame Grundschicht realisiert werden. Beispielsweise könnte das Halbbrückenmodul 10', also der erste Bereich 13 und der zweite Bereich 15 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 Grundschicht 35' schließt sich eine Isolierschicht 43' an. Die Isolierschicht 43' ist eine elektrisch nicht leitende Schicht. Beispielsweise könnte die Isolierschicht 43' aus einem Aluminiumoxid-Material hergestellt sein. An die Isolierschicht 43' schließt sich eine weitere Grundschicht 45' an, die über eine Verbindungsschicht 47' mechanisch mit einem Kühlkörper 49' verbunden ist. Die Grundschicht 45' ist nicht zwingend erforderlich, so dass die Isolierschicht 43' auch direkt über die Verbindungsschicht 47' mit dem Kühlkörper 49 verbunden sein könnte. Die Schichten 43', 45', 47' und der Kühlkörper 49' stellen eine zweite Kühlvorrichtung 51' bereit, wodurch das Halbbrückenmodul 10' mit der Kühlvorrichtung 51 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 Grundschicht 35' angeordnet, also mit der zweiten Seite bzw. der zweiten Elektrode 14.2 des ersten Halbleiterschaltelements 14 und der ersten Seite bzw. der ersten Elektrode 16.1 der zweiten Halbleiterdiode 16 in elektrischer Verbindung. Der erste Anschluss 37, der beispielsweise eine Verbindung zu einem Pluspol herstellt, ist an oder auf der Grundschicht 35 angeordnet und in elektrischer Verbindung mit der zweiten Seite bzw. der zweiten Elektrode 18.2 des zweiten Halbeiterschaltelements 18 und der ersten Seite bzw. der ersten Elektrode 12.1 der ersten Halbleiterdiode 12. Der dritte Anschluss 41 ist mit der elektrisch leitenden Verbindung 21 verbunden und an ihr angeordnet. Beispielsweise könnte der dritte Anschluss 41 auch über eine Grundschicht 34 abgegriffen werden, die mit der elektrisch leitenden Verbindung 21 verbunden ist. Alternativ könnte der dritte Anschluss 41 auch an einem Rand des Halbleitermodul 10' an die elektrisch leitende Verbindung 21 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 Halbleitermodul kann über eine Nebeneinanderanordnung oder über eine Übereinanderanordnung ein Leistungsmodul mit drei Phasensträngen realisiert werden. Dazu wird der Anschluss 37 mit der ersten Schaltseite jedes der Halbleitermodule verbunden und der Anschluss 39 mit der zweiten Schaltseite jedes der Halbleitermodule verbunden, so dass die Halbleitermodule parallel verschaltet sind.

Claims (16)

  1. Halbleitermodul (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, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermodul (10) des weiteren ein drittes und ein viertes Halbleiterelement (16, 18) umfasst, und 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) angeordnet ist, und wobei das zweite Halbleiterelement (14) über einer Isolierschicht (43) und unter dem ersten Halbleiterelement (12) angeordnet ist, und das vierte Halbleiterelement (18) über der Isolierschicht (43) und unter dem dritten Halbleiterelement (16) angeordnet ist.
  2. Halbleitermodul (10) nach Anspruch 1, 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.
  3. Halbleitermodul (10) nach Anspruch 1 oder 2, 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.
  4. Halbleitermodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das erste und/oder das zweite Halbleiterelement (12, 14) jeweils über eine Verbindungsschicht (24, 27) mechanisch und elektrisch mit einer Grundschicht (33) verbunden ist.
  5. Halbleitermodul (10) nach Anspruch 4, bei dem das dritte und/oder das vierte Halbleiterelement (16, 18) jeweils über eine Verbindungsschicht (28, 31) mechanisch und elektrisch mit einer Grundschicht (35) verbunden ist.
  6. Halbleitermodul (10) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, 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) in dem ersten Abschnitt (13) angeordnet ist.
  7. Halbleitermodul (10) nach Anspruch 6, bei dem die Grundschichten (33, 35, 52, 53) auf einer Isolierschicht (43) angeordnet sind, die elektrisch nicht leitend ist.
  8. Halbleitermodul (10) nach Anspruch 7, bei dem die Isolierschicht (43) mit einer Kühlvorrichtung (51) verbunden ist.
  9. Verfahren zum Anordnen von Halbleiterelementen (12, 14, 16, 18) auf einem Halbleitermodul (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, dadurch gekennzeichnet, dass 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) angeordnet wird, und wobei das zweite Halbleiterelement (14) über einer Isolierschicht (43) und unter dem ersten Halbleiterelement (12) angeordnet wird, und das vierte Halbleiterelement (18) über der Isolierschicht (43) und unter dem dritten Halbleiterelement (16) angeordnet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9 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.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem mindestens ein Halbleiterelement (12, 14, 16, 18) verwendet wird, das an einem Rand eine dritte Elektrode aufweist.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem das erste und/oder zweite Halbleiterelement (12, 14) über eine Verbindungsschicht (24, 27) mechanisch und elektrisch mit einer Grundschicht (33) verbunden werden
  13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das dritte und/oder das vierte Halbleiterelement (18) über eine Verbindungsschicht (28, 31) mechanisch und elektrisch mit einer weiteren Grundschicht (35) verbunden werden
  14. Verfahren nach Anspruch 13, 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) in dem ersten Abschnitt (13) angeordnet wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem die Grundschichten (33, 35, 52, 53) auf der elektrisch nicht leitenden Isolierschicht (43) angeordnet werden.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Isolierschicht (43) mit einer Kühlvorrichtung (51) verbunden wird.
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