DE102016202716A1 - Halbleitermodul - Google Patents

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Abstract

Ziel ist es, die elektrische Feldstärke an einem Laminatsubstrat zu reduzieren, auf das eine Halbleitervorrichtung gesetzt wird. Ein Halbleitermodul umfasst ein Laminatsubstrat, das eine Isolierplatte umfasst, eine Leiterplatte, die auf einer ersten Oberfläche der Isolierplatte bereitgestellt wird, und eine Metallplatte, die auf einer zweiten Oberfläche bereitgestellt wird, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, und ein Verbindungssubstrat, das derart bereitgestellt wird, dass es dem Laminatsubstrat gegenüberliegt, und das eine Metallschicht umfasst. Dabei erstreckt sich die Isolierplatte weiter nach außen als ein äußerer Randabschnitt der Leiterplatte, und die Metallschicht weist eine Region auf, die sich mit dem äußeren Randabschnitt der Leiterplatte überlappt und sich weiter nach außen erstreckt als der äußere Randabschnitt der Leiterplatte.

Description

  • HINTERGRUND
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleitermodul.
  • Verwandte Technik
  • In einem Halbleitermodul, an das eine Hochspannung angelegt werden kann, wird eine Halbleitervorrichtung auf ein Laminatsubstrat gesetzt. Das Laminatsubstrat umfasst eine Isolierplatte aus Keramik oder dergleichen, eine Leiterplatte, die auf der Vorderfläche der Isolierplatte angeordnet ist, und eine Metallplatte, die auf der Rückfläche der Isolierplatte angeordnet ist. Auf die Leiterplatte wird die Halbleitervorrichtung gesetzt. Wenn eine Hochspannung an die Halbleitervorrichtung angelegt wird, wird auch eine Hochspannung an die Leiterplatte angelegt. Insbesondere sind die Randabschnitte der Leiterplatte einer höheren elektrischen Feldstärke als die anderen Abschnitte der Leiterplatte ausgesetzt. Um die elektrische Feldstärke an den Randabschnitten der Leiterplatte zu reduzieren, wurde in der herkömmlichen Technik der Zwischenraum zwischen den Randabschnitten der Keramikschicht und den Randabschnitten der Leiterplatte kleiner als das Zwischenraum zwischen den Randabschnitten der Keramikschicht und den Randabschnitten der Metallplatte gestaltet (siehe beispielsweise Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2002-270730 ).
  • Die vorliegende Erfindung verwendet einen neuartigen Lösungsansatz, um die elektrische Feldstärke auf einen Pegel zu reduzieren, der an der Leiterplatte, auf welche die Halbleitervorrichtung in dem Halbleitermodul, an das eine Hochspannung angelegt werden kann, gesetzt wird, niedriger als in der herkömmlichen Technik ist.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Ein erster Aspekt der Neuheiten kann ein Halbleitermodul, das ein Laminatsubstrat umfasst, das eine Isolierplatte umfasst, eine Leiterplatte, die auf einer ersten Oberfläche der Isolierplatte bereitgestellt wird, und eine Metallplatte, die auf einer zweiten Oberfläche bereitgestellt wird, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, und ein Verbindungssubstrat, das derart bereitgestellt wird, dass es dem Laminatsubstrat gegenüberliegt, und das eine Metallschicht umfasst, umfassen. Dabei erstreckt sich die Isolierplatte weiter nach außen als ein äußerer Randabschnitt der Leiterplatte, und die Metallschicht weist eine Region auf, die sich mit dem äußeren Randabschnitt der Leiterplatte überlappt und sich weiter nach außen erstreckt als der äußere Randabschnitt der Leiterplatte.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleitermoduls 100 in einer ersten Ausführungsform.
  • 2A bis 2C das Prinzip des Reduzierens der elektrischen Feldstärke bei der ersten Ausführungsform.
  • 3 eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleitermoduls 110 in einer zweiten Ausführungsform.
  • 4A bis 4B das Prinzip des Reduzierens der elektrischen Feldstärke bei der zweiten Ausführungsform.
  • 5 eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleitermoduls 120 in einer dritten Ausführungsform.
  • 6 eine Draufsicht, die ein Laminatsubstrat 10, ein Laminatsubstrat 12 und ein Laminatsubstrat 13 zeigt.
  • 7A und 7B ein Halbleitermodul 130 in dem mit Strom versorgten Zustand und dem AUS-Zustand.
  • 8A und 8B vergrößerte Ansichten, die das Halbleitermodul 130 in dem mit Strom versorgten Zustand zeigen.
  • 9A bis 9D die Beziehung zwischen der Verlängerung des äußeren Randabschnitts der Metallschicht 54 und der Verteilung der Potenziale.
  • 10 eine Grafik, welche die Beziehung zwischen der Verlängerung des äußeren Randabschnitts und dem Anteil der elektrischen Feldstärke am Eckabschnitt zeigt.
  • 11A bis 11C die Beziehung zwischen der vorstehenden Länge des Metallvorsprungs 60 und der Verteilung der Potenziale am äußeren Randabschnitt.
  • 12 eine Grafik, welche die Beziehung zwischen der vorstehenden Länge des Metallvorsprungs 60 und dem Anteil der elektrischen Feldstärke am Eckabschnitt des äußeren Randabschnitts zeigt.
  • 13A bis 13C die Beziehung zwischen der vorstehenden Länge des Metallvorsprungs 60 und der Verteilung der Potenziale am inneren Randabschnitt.
  • 14 eine Grafik, welche die Beziehung zwischen der vorstehenden Länge des Metallvorsprungs 60 und dem Anteil der elektrischen Feldstärke am Eckabschnitt des inneren Randabschnitts zeigt.
  • 15A bis 15C den Anteil der elektrischen Feldstärke am Eckabschnitt, gemessen für einen Fall, bei dem eine Metallplatte 18 nicht geteilt ist, und für einen Fall, bei dem die Metallplatte 18 geteilt ist.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Nachstehend werden einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Ausführungsformen schränken die Erfindung gemäß den Ansprüchen nicht ein, und alle Kombinationen der in den Ausführungsformen beschriebenen Merkmale sind nicht unbedingt für die Mittel wesentlich, die durch die Aspekte der Erfindung bereitgestellt werden.
  • 1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleitermoduls 100 in einer ersten Ausführungsform. Das Halbleitermodul 100 der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein Laminatsubstrat 10, ein Laminatsubstrat 13 und ein Verbindungssubstrat 50, das bereitgestellt wird, um dem Laminatsubstrat 10 und dem Laminatsubstrat 13 gegenüberzuliegen. Das Halbleitermodul 100 umfasst ein Harz 90, um die Laminatsubstrate 10 und 13 und das Verbindungssubstrat 50 darin zu versiegeln. Das Harz 90 ist beispielsweise ein Harz auf Epoxidbasis.
  • Das Laminatsubstrat 10 umfasst eine Isolierplatte 14, eine Leiterplatte 16 und eine Metallplatte 18. Die Isolierplatte 14 ist wie eine flache Platte gebildet und weist eine erste Oberfläche 20, welche die Hauptoberfläche ist, und eine zweite Oberfläche 22, die sich gegenüber der ersten Oberfläche 20 befindet, auf. Die Leiterplatte 16 wird auf der ersten Oberfläche 20 der Isolierplatte 14 bereitgestellt, und die Metallplatte 18 wird auf der zweiten Oberfläche 22 bereitgestellt. Die Leiterplatte 16 und die Metallplatten 18 bestehen beispielsweise aus Kupfer (Cu) oder Aluminium (Al).
  • Die Isolierplatte 14 besteht beispielsweise aus einem gesinterten Produkt aus Siliziumnitrid (SiNX), Aluminiumnitrid (AlNX) oder Aluminiumoxid (Al2O3). Ein äußerer Randabschnitt 24 der Isolierplatte 14 ist weiter nach außen positioniert als ein äußerer Randabschnitt 26 der Leiterplatte 16. Es sei hier zu beachten, dass wie der Ausdruck hier verwendet wird, „ein äußerer Randabschnitt” den Randabschnitt eines Bauteils bezeichnet, der näher an der äußeren Peripherie des Halbleitermoduls 100 positioniert ist als der übrige Abschnitt des Bauteils.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform weisen die Laminatsubstrate 10 und 13 jeweils getrennte Isolierplatten 14 auf. Mit anderen Worten ist die Isolierplatte 14 für das Laminatsubstrat 10 von der Isolierplatte 14 für das Laminatsubstrat 13 getrennt. Es sei zu beachten, dass die Laminatsubstrate 10 und 13 vielleicht keine getrennten Isolierplatten 14 aufweisen. Mit anderen Worten können sich die Laminatsubstrate 10 und 13 eine gemeinsame Isolierplatte 14 teilen. In diesem Fall kann eine Öffnung an der Grenze zwischen dem Laminatsubstrat 10 und dem Laminatsubstrat 13 bereitgestellt werden.
  • Die Leiterplatte 16 ist eine Metallschicht, die Schaltkreisstrukturen darin aufweist. Die Schaltkreisstrukturen in der Leiterplatte 16 sind ausgelegt, um eine Vielzahl von externen Klemmen 40, eine Vielzahl von elektrisch leitenden Haftschichten 32 und eine Vielzahl von elektrisch leitenden Stützstiften 34 elektrisch zu verbinden.
  • Die Metallplatte 18 weist rechteckige vordere und hintere Oberflächen auf. Die vordere Oberfläche der Metallplatte 18 steht in Kontakt mit der zweiten Oberfläche 22 der Isolierplatte 14. Die hintere Oberfläche der Metallplatte 18 ist nicht mit Harz 90 bedeckt und extern zur Außenseite des Halbleitermoduls 100 freigelegt. Die Metallplatte 18 ist konfiguriert, um die Wärme, die von einer Halbleitervorrichtung 30 generiert werden, an die Außenseite des Halbleitermoduls 100 freizusetzen.
  • Die Leiterplatte 16 weist eine Vielzahl von darauf gesetzten Halbleitervorrichtungen 30 mit einer Vielzahl von elektrisch leitenden Haftschichten 32, die dazwischen bereitgestellt werden, auf. Die Vielzahl von Halbleitervorrichtungen 30 umfasst eine erste Halbleitervorrichtung 30-1, die eine Schaltkapazität aufweist, und eine zweite Halbleitervorrichtung 30-2, die eine Gleichrichtkapazität aufweist.
  • Die erste Halbleitervorrichtung 30-1 ist beispielsweise ein Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT) oder ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekt-Leistungstransistor (MOSFET). Dabei werden ein IGBT und ein Leistungs-MOSFET in einem Substrat aus Silizium (Si), Siliziumcarbid (SiC) oder Galliumnitrid (GaN) gebildet. Die erste Halbleitervorrichtung 30-1 ist beispielsweise ein Leistungs-MOSFET, der in einem SiC-Substrat gebildet ist.
  • Die zweite Halbleitervorrichtung 30-2 ist eine Diode und beispielsweise eine PN-Diode oder eine Schottky-Diode (SBD). Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die zweite Halbleitervorrichtung 30-2 eine SBD.
  • Das Laminatsubstrat 10 weist eine Vielzahl von darauf gesetzten Halbleitervorrichtungen 30 auf. Die Vielzahl von Halbleitervorrichtungen 30 weist jeweils eine Elektrode (beispielsweise eine Drain- oder Kathodenelektrode) auf ihrer Rückfläche auf, die anhand der Leiterplatte 16 elektrisch mit einer externen Klemme 40-1 verbunden ist. Zudem weist die Vielzahl von Halbleitervorrichtungen 30 jeweils eine andere Elektrode (beispielsweise eine Source-, Gate- oder Anodenelektrode) auf ihrer Vorderfläche auf, die anhand der Vielzahl von elektrisch leitenden Stützstiften 34 elektrisch mit dem Verbindungssubstrat 50 verbunden ist.
  • Das Laminatsubstrat 13 weist keine darauf gesetzten Halbleitervorrichtungen 30 auf. Die Leiterplatte 16 des Laminatsubstrats 13 stellt Zusammenschaltungen innerhalb des Halbleitermoduls 100 bereit. Bei der vorliegenden Ausführungsform stellt die Leiterplatte 16 des Laminatsubstrats 13 beispielsweise Source-Zusammenschaltungen bereit. Die Leiterplatte 16 des Laminatsubstrats 13 ist anhand der Vielzahl von elektrisch leitenden Stützstiften 34 elektrisch mit einer Metallschicht 54 verbunden. Zudem ist die Leiterplatte 16 des Laminatsubstrats 13 elektrisch mit einer externen Klemme 40-2 verbunden.
  • Die externen Klemmen 40 erstrecken sich durch das Harz 90 hindurch nach außen. Die externen Klemmen 40 gehen durch die Löcher hindurch, die in dem Verbindungssubstrat 50 bereitgestellt werden. Die externen Klemmen 40 sind nicht elektrisch mit dem Verbindungssubstrat 50 verbunden. Mit anderen Worten sind die externen Klemmen 40 weder mit der Metallschicht 54 noch mit der Metallschicht 58 in dem Verbindungssubstrat 50 elektrisch verbunden.
  • Wenn das Halbleitermodul 100 mit Strom versorgt wird (im EIN-Zustand), dient die externe Klemme 40-1, die mit der Leiterplatte 16 des Laminatsubstrats 10 verbunden ist, als Drain-Klemme des Halbleitermoduls 100. Dagegen dient die externe Klemme 40-2, die mit der Leiterplatte 16 des Laminatsubstrats 13 verbunden ist, als Source-Klemme des Halbleitermoduls 100. Obwohl somit das Halbleitermodul 100 betriebsfähig ist, wird an die externe Klemme 40-1 eine höhere Spannung als an die externe Klemme 40-2 angelegt.
  • Wenn das Halbleitermodul 100 mit Strom versorgt wird (im EIN-Zustand), fließt Strom zwischen der Vielzahl von externen Klemmen 40. Beispielsweise fließt Strom durch die externe Klemme 40-1, die Leiterplatte 16 des Laminatsubstrats 10, die elektrisch leitenden Haftschichten 32, die Halbleitervorrichtungen 30, die elektrisch leitenden Stützstifte 34 auf dem Laminatsubstrat 10, die Metallschicht 54 des Verbindungssubstrats 50, die elektrisch leitenden Stützstifte 34 auf dem Laminatsubstrat 13, die Leiterplatte 16 des Laminatsubstrats 13 und die externe Klemme 40-2 in der angegebenen Reihenfolge. Es sei zu beachten, dass die Metallplatte 18 immer ein geringes Potenzial aufweist, selbst während das Halbleitermodul 100 mit Strom versorgt wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform weist die Metallplatte 18 ein Erdpotenzial (0 V) auf.
  • Das Verbindungssubstrat 50 ist beispielsweise eine Platine. Bei der vorliegenden Ausführungsform weist das Verbindungssubstrat 50 einen Basisabschnitt 52, die Metallschicht 54 und die Metallschicht 58 auf. Die Metallschicht 54 wird auf der Oberfläche des Basisabschnitts 52 bereitgestellt, der den Laminatsubstraten 10 und 13 gegenüberliegt. Zusätzlich wird die Metallschicht 58 auf der Oberfläche des Basisabschnitts 52 bereitgestellt, die von der Metallschicht 54 abgewandt ist. Das Verbindungssubstrat 50 weist eine Vielzahl von Löchern auf, durch welche die externen Klemmen 40 gehen. Die Metallschichten 54 und 58 können eine Vielzahl von Löchern aufweisen, um es den externen Klemmen 40 zu ermöglichen, durch diese hindurch zu gehen, oder können derart bereitgestellt werden, dass sie die Vielzahl von Löchern nicht blockieren.
  • Der Basisabschnitt 52 ist isolierend. Die Metallschichten 54 und 58 sind Metallschichten, die Schaltkreisstrukturen darin aufweisen. Die Metallschicht 54 stellt die Source-Zusammenschaltungen innerhalb des Halbleitermoduls 100 bereit und ist anhand der elektrisch leitenden Stützstifte 34 an die Leiterplatte 16 des Laminatsubstrats 13 angeschlossen. Die Metallschicht 58 stellt die Gate-Zusammenschaltungen innerhalb des Halbleitermoduls 100 bereit und ist mit einer externen Klemme 40 für eine Gate-Elektrode (nicht gezeigt) verbunden. Die Metallschicht 54 ist auch an die Source-Elektrode auf der Vorderfläche der ersten Halbleitervorrichtung 30-1 und die Anodenelektrode auf der Vorderfläche der zweiten Halbleitervorrichtung 30-2 anhand der elektrisch leitenden Stützstifte 34 angeschlossen. Zudem ist die Metallschicht 58 an die Gate-Elektrode auf der Vorderfläche der ersten Halbleitervorrichtung 30-1 anhand der elektrisch leitenden Stützstifte 34 angeschlossen.
  • Wie in 1 gezeigt, weist die Metallschicht 54 bei der vorliegenden Ausführungsform eine Region auf, die sich mit dem äußeren Randabschnitt 26 der Leiterplatte 16 überlappt und sich weiter nach außen erstreckt als der äußere Randabschnitt 26 der Leiterplatte 16.
  • Gemäß der Leiterplatte 16 und der Metallschicht 54 der vorliegenden Ausführungsform sind die Äquipotenzialkurven zwischen dem äußeren Randabschnitt 24 der Isolierplatte 14 und dem äußeren Randabschnitt 26 der Leiterplatte 16 weniger dicht als in der herkömmlichen Technik. Daher kann die elektrische Feldstärke am äußeren Randabschnitt 26 der Leiterplatte 16 reduziert werden.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform weisen die Laminatsubstrate 10 und 13 zudem jeweils getrennte Metallplatten 18 auf. Dadurch sind die Äquipotenzialkurven zwischen dem inneren Randabschnitt 25 der Isolierplatte 14 und dem inneren Randabschnitt 27 der Leiterplatte 16 weniger dicht als wenn sich die Laminatsubstrate 10 und 13 eine gemeinsame Metallplatte 18 teilen. Daher kann die elektrische Feldstärke am inneren Randabschnitt 27 der Leiterplatte 16 reduziert werden.
  • 2A bis 2C bilden das Prinzip des Reduzierens der elektrischen Feldstärke bei der ersten Ausführungsform ab. 2A bis 2C sind teilweise vergrößerte Ansichten des äußeren Randabschnitts 26 der Leiterplatte 16 des Laminatsubstrats 10 aus 1. Es sei zu beachten, dass die in 2A bis 2C gezeigten Äquipotenzialkurven nur vorgelegt werden, um einen allgemeinen Eindruck von den tatsächlichen Äquipotenzialkurven zu vermitteln.
  • 2A zeigt die Äquipotenzialkurven, die zu beobachten sind, wenn das Verbindungssubstrat 50 bei der ersten Ausführungsform nicht bereitgestellt wird. 2B zeigt die Äquipotenzialkurven, die zu beobachten sind, wenn das Verbindungssubstrat 50 bereitgestellt wird und der äußere Randabschnitt 56 der Metallschicht 54 des Verbindungssubstrats 50 derart positioniert ist, dass er mit dem äußeren Randabschnitt 26 der Leiterplatte 16 bei der ersten Ausführungsform übereinstimmt. 2C zeigt die Äquipotenzialkurven, die zu beobachten sind, wenn die erste Ausführungsform wie zuvor beschrieben umgesetzt wird.
  • An die Leiterplatte 16 des Laminatsubstrats 10 wird eine Hochspannung angelegt, sowohl wenn das Halbleitermodul 100 mit Strom versorgt wird (im EIN-Zustand) als auch wenn das Halbleitermodul 100 nicht mit Strom versorgt wird (im AUS-Zustand). Bei der vorliegenden Ausführungsform wird vorausgesetzt, dass auf die Leiterplatte 16 eine Spannung von ungefähr 3,3 kV angelegt wird. Dabei bedeutet der Buchstabe „k” die dritte Potenz von 10. Dagegen ist die Metallplatte 18 geerdet, und das Potenzial der Metallplatte 18 beträgt somit 0 V. Es sei zu beachten, dass die Leiterplatte 16 ein Äquipotenzial über die gesamte Metallplatte hinweg aufweist. Ebenso weist die Leiterplatte 18 ein Äquipotenzial über die gesamte Metallplatte hinweg auf.
  • In der Isolierplatte 14 variiert das Potenzial kontinuierlich von ungefähr 3,3 kV an der ersten Oberfläche 20 bis 0 V an der zweiten Oberfläche 22. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden 5 Äquipotenzialkurven schematisch zwischen 3,3 kV und 0 V in Intervallen von 550 V gezeigt.
  • Wie in 2A zu sehen, wenn das Verbindungssubstrat 50 nicht bereitgestellt wird, umgeben die Äquipotenzialkurven den äußeren Randabschnitt 26 der Leiterplatte 16. Die Äquipotenzialkurven, die sich zwischen dem äußeren Randabschnitt 26 der Leiterplatte 16 und dem äußeren Randabschnitt 24 der Isolierplatte 14 nach außen erstrecken, steigen in einer im Wesentlichen parallelen Richtung zu dem äußeren Randabschnitt 26 stark an. Die stark ansteigenden Äquipotenzialkurven gehen um die Leiterplatte 16 herum, um auf der Vorderfläche der Leiterplatte 16 zu erscheinen.
  • Die elektrische Feldstärke nimmt zu, wenn die Intervalle zwischen den benachbarten Äquipotenzialkurven abnehmen. Wie in 2A zu sehen, sind die Äquipotenzialkurven an dem unteren Eckabschnitt 36 des äußeren Randabschnitts 26 der Leiterplatte 16 am dichtesten. Daher ist die elektrische Feldstärke lokal an dem Eckabschnitt 36 der Leiterplatte 16 hoch.
  • Wenn die elektrische Feldstärke des Eckabschnitts 36 der Leiterplatte 16 zunimmt, kann es zu einer Teilentladung aus dem Eckabschnitt 36 kommen. Die Teilentladung aus dem Eckabschnitt 36 kann die Isolierplatte 14 beschädigen, die mit dem Eckabschnitt 36 in Kontakt steht. Daher kann es zu einem Versagen der Isolierplatte 14 kommen. Wenn es so weit kommt, führt das Halbleitermodul 100 die geplanten Funktionen nicht mehr aus. Entsprechend ist es wichtig, die Isoliereigenschaften der Isolierplatte 14 zuverlässig zu bewahren. Um die Isoliereigenschaften der Isolierplatte 14 zuverlässig zu bewahren, ist es wichtig, die elektrische Feldstärke an dem Eckabschnitt 36 der Leiterplatte 16 zu reduzieren.
  • In dem in 2B gezeigten Fall wird die elektrische Feldstärke an dem Eckabschnitt 36 im Vergleich mit dem in 2A gezeigten Fall reduziert, da verhindert wird, dass die Äquipotenzialkurven um die Leiterplatte 16 herum gehen, um auf der Vorderseite der Leiterplatte 16 zu erscheinen. Wie bei dem in 2A gezeigten Fall steigen die Äquipotenzialkurven jedoch in einer im Wesentlichen parallelen Richtung zu dem äußeren Randabschnitt 26 an, in dem in 2B gezeigten Fall. Daher kann die Konzentration der elektrischen Felder an dem Eckabschnitt 36 nicht vollständig abgeschwächt werden.
  • Andererseits, wie in 2C zu sehen, wenn der äußere Randabschnitt 56 der Metallschicht 54 weiter außen als der äußere Randabschnitt 26 der Leiterplatte 16 positioniert ist, vermeiden die Äquipotenzialkurven die Metallschicht 54 und werden nach außen gelenkt. Somit wird die elektrische Feldstärke an dem Eckabschnitt 36 der Leiterplatte 16 im Vergleich mit dem in 2B gezeigten Fall weiter reduziert, und die Teilentladung aus dem Eckabschnitt 36 kann verhindert werden. Es sei zu beachten, dass die elektrische Feldstärke auch ähnlich an dem Eckabschnitt des inneren Randabschnitts 27 der Leiterplatte 16 reduziert werden kann. Es versteht sich, dass der Begriff „ein innerer Randabschnitt”, wie er hier verwendet wird, den Eckabschnitt der Laminatsubstrate 10 und 13 bezeichnet, der weiter innen von dem Halbleitermodul 100 als der übrige Abschnitt der Laminatsubstrate 10 und 13 positioniert ist.
  • 3 eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleitermoduls 110 in einer zweiten Ausführungsform. Das Halbleitermodul 110 der vorliegenden Ausführungsform weist mindestens einen Metallvorsprung 60 in dem Verbindungssubstrat 50 auf. In dieser Hinsicht ist die zweite Ausführungsform anders als die erste Ausführungsform. Mit dieser Ausnahme ist die zweite Ausführungsform die gleiche wie die erste Ausführungsform.
  • Der Metallvorsprung 60 steht von der Metallschicht 54 in Richtung auf das Laminatsubstrat 10 vor. Mindestens ein Abschnitt des Metallvorsprungs 60 ist weiter außen als der äußere Randabschnitt 26 der Leiterplatte 16 positioniert. Das Verbindungssubstrat 50 kann eine Vielzahl von Metallvorsprüngen 60 aufweisen.
  • Der Metallvorsprung 60 kann einen Bereich aufweisen, der sich mit dem äußeren Randabschnitt 26 der Leiterplatte 16 überlappt. In der Richtung rechtwinklig zu der Ebene der Isolierplatte 14 gesehen kann der äußere Randabschnitt 66 des Metallvorsprungs 60 derart positioniert sein, dass er mit der Position des äußeren Randabschnitts 24 der Isolierplatte 14 übereinstimmt. Dies kann durch die gestrichelten Linien in 3 angegeben werden. Beispielsweise können die Metallschicht 54 und die Metallvorsprünge 60 als ein einziges Stück gebildet werden, indem der äußerste Abschnitt der Metallschicht 54 gebogen wird.
  • Wie in 3 gezeigt, können zusätzliche Metallvorsprünge 60 weiter innen als der innere Randabschnitt 27 der Leiterplatte 16 bereitgestellt werden. Mit anderen Worten können die zusätzlichen Metallvorsprünge 60 weiter innen als die Leiterplatte 16 bereitgestellt werden. Somit wird die elektrische Feldstärke am Eckabschnitt des inneren Randabschnitts 27 der Leiterplatte 16 reduziert.
  • Bei dem Halbleitermodul 110 der vorliegenden Ausführungsform sind die Leiterplatte 16 des Laminatsubstrats 10 und die Leiterplatte 16 des Laminatsubstrats 13 voneinander getrennt, und es werden im Betrieb verschiedene Spannungen daran angelegt. Genauer gesagt ist die Spannung, die an die Leiterplatte 16 des Laminatsubstrats 10 angelegt wird, höher als die Spannung, die an die Leiterplatte 16 des Laminatsubstrats 13 angelegt wird. In diesem Fall kann der Metallvorsprung 60 nur auf der Metallschicht 54 bereitgestellt werden, die derart positioniert ist, dass sie der Leiterplatte 16 des Laminatsubstrats 10 gegenüberliegt, an die eine höhere Spannung angelegt wird. Somit kann die elektrische Feldstärke an dem Eckabschnitt der Leiterplatte 16, an den eine höhere Spannung angelegt wird, reduziert werden, und die Arbeit des Herstellens des Metallvorsprungs 60 kann erspart bleiben.
  • 4A bis 4B bilden das Prinzip des Reduzierens der elektrischen Feldstärke bei der zweiten Ausführungsform ab. 4A bis 4B sind teilweise vergrößerte Ansichten des äußeren Randabschnitts 26 der Leiterplatte 16 des in 3 gezeigten Laminatsubstrats 10.
  • 4A zeigt die Äquipotenzialkurven in der Nähe des äußeren Randabschnitts 26 der Leiterplatte 16 bei der ersten Ausführungsform, bei welcher der Metallvorsprung 60 nicht bereitgestellt wird. 4B zeigt die Äquipotenzialkurven in der Nähe des äußeren Randabschnitts 26 der Leiterplatte 16 bei der zweiten Ausführungsform. Wie in 4B zu sehen, kann der Metallvorsprung 60 die Äquipotenzialkurven im Vergleich mit dem in 4A gezeigten Fall weiter außen positionieren. Somit wird die elektrische Feldstärke am Eckabschnitt 36 des äußeren Randabschnitts 26 weiter reduziert. Die elektrische Feldstärke wird ähnlich an dem Eckabschnitt des inneren Randabschnitts 27 der Leiterplatte 16 reduziert.
  • 5 eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleitermoduls 120 bei einer dritten Ausführungsform. Das Halbleitermodul 120 der vorliegenden Erfindung umfasst eine Isolierplatte 14, die wie eine flache Platte geformt ist, und die Isolierplatte 14 ist nicht geteilt, weist keine Öffnungen auf und wird als ein einziges Stück bereitgestellt. In dieser Hinsicht ist die dritte Ausführungsform anders als die zweite Ausführungsform. Mit dieser Ausnahme ist die dritte Ausführungsform die gleiche wie die zweite Ausführungsform.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform weist das Laminatsubstrat 10 eine Vielzahl von Leiterplatten 16-1 und 16-2 auf, an die im Betrieb verschiedene Spannungen angelegt werden, und die voneinander getrennt sind. Das Laminatsubstrat 10 weist eine Vielzahl von Metallplatten 18-1 und 18-2 auf, die den Leiterplatten 16-1 und 16-2 entsprechen. Mit anderen Worten weist die Metallplatte 18 eine Öffnung 19 auf, die darin in der Region gegenüber den inneren Randabschnitten 27 der Leiterplatten 16-1 und 16-2 gebildet ist.
  • Die dritte Ausführungsform ergibt die gleichen Wirkungen wie die ersten und zweiten Ausführungsformen. Genauer gesagt kann die elektrische Feldstärke an den äußeren Randabschnitten 26 der Leiterplatten 16-1 und 16-2 reduziert werden. Zudem kann die elektrische Feldstärke an den inneren Randabschnitten 27 der Leiterplatten 16-1 und 16-2 ebenfalls reduziert werden.
  • 6 eine Draufsicht, die ein Laminatsubstrat 10, ein Laminatsubstrat 12 und ein Laminatsubstrat 13 zeigt. Die Laminatsubstrate 10 und 13 entsprechen den Laminatsubstraten 10 und 13 mit Bezug auf die ersten bis dritten Ausführungsformen. Bei dieser Ausführungsform wird das Laminatsubstrat 12 hinzugefügt. Das Laminatsubstrat 12 weist keine darauf gesetzten Halbleitervorrichtungen 30 auf. Bei der vorliegenden Ausführungsform stellt die Leiterplatte 16 des Laminatsubstrats 12 Gate-Zusammenschaltungen und zusätzliche Source-Zusammenschaltungen bereit.
  • In 6 bezeichnen ähnliche Symbole ähnliche Klemmen, Elektroden, Vorrichtungen oder dergleichen. Somit werden die Bezugszeichen nicht allen der Symbole in 6 zugeordnet.
  • Die Halbleitervorrichtungen 30, die auf dem Laminatsubstrat 10 bereitgestellt werden, umfassen eine erste Halbleitervorrichtung 30-1, die eine Schaltkapazität aufweist, und eine zweite Halbleitervorrichtung 30-2, die eine Gleichrichtkapazität aufweist.
  • Die externen Klemmen 40 sind durch die doppelten Kreise angegeben. Die elektrisch leitenden Stützstifte 34 werden durch die kleineren Kreise als die externen Klemmen 40 bezeichnet. Die elektrisch leitenden Stützstifte 34 werden auch auf den ersten und zweiten Halbleitervorrichtungen 30-1 und 30-2 bereitgestellt.
  • 7A und 7B zeigen ein Halbleitermodul 130, das als Modell bereitgestellt wird, um eine Verteilung von Potenzialen zu simulieren. Die Zeichnungen nach den 7A und 7B zeigen Verteilungen von Potenzialen an den Randabschnitten der Leiterplatten 16 der Laminatsubstrate 10, 12 und 13. Es sei zu beachten, dass die Halbleitervorrichtungen 30, die elektrisch leitenden Stützstifte 34, die externen Klemmen 40, der Basisabschnitt 52 und die Metallschicht 58 des Verbindungssubstrats 50 und dergleichen bei den Simulationen nicht verwendet werden. Mit anderen Worten werden die Wirkungen dieser Bauteile bei den Simulationen nicht berücksichtigt. Es sei zu beachten, dass der Metallvorsprung 60 bei den in den Zeichnungen von 11A bis 11C bis 14 abgebildeten Simulationen verwendet wird.
  • Wenn das Laminatsubstrat 12 hinzugefügt wird, wird einer der Randabschnitte der Leiterplatte 16 des Laminatsubstrats 10, der näher an dem Laminatsubstrat 12 liegt, als erster Randabschnitt 28 bezeichnet, und einer der Randabschnitte der Leiterplatte 16 des Laminatsubstrats 10, der näher an dem Laminatsubstrat 13 liegt, wird als zweiter Randabschnitt 29 bezeichnet.
  • 7A zeigt das Halbleitermodul 130 in dem mit Strom versorgten Zustand (dem EIN-Zustand). Bei der vorliegenden Ausführungsform stellt die Leiterplatte 16 des Laminatsubstrats 13 die Source-Zusammenschaltungen bereit, und die Leiterplatte 16 des Laminatsubstrats 10 stellt die Drain-Zusammenschaltungen bereit. Die Leiterplatte 16 des Laminatsubstrats 12 stellt zusätzlichen Source-Zusammenschaltungen bereit. Die Gate-Zusammenschaltungen auf dem Laminatsubstrat 12 werden weder gezeigt noch erläutert. Wenn sich das Halbleitermodul 130 im EIN-Zustand befindet, wird eine Spannung von 3300 V sowohl an die Source-Zusammenschaltungen des Laminatsubstrats 13 als auch an die zusätzlichen Source-Zusammenschaltungen des Laminatsubstrats 12 angelegt. Zudem wird auch eine Spannung von 3300 V an die Metallschicht 54 des Verbindungssubstrats 50 angelegt, die als Source-Zusammenschaltung dient. An die Drain-Zusammenschaltungen des Laminatsubstrats 10 werden 3303 V angelegt. Die Metallplatte 18 ist geerdet, und somit werden daran 0 V angelegt.
  • 7B zeigt das Halbleitermodul 130 in dem Zustand ohne Stromversorgung (dem AUS-Zustand). Wenn sich das Halbleitermodul 130 bei der vorliegenden Ausführungsform im AUS-Zustand befindet, wird an die Source-Zusammenschaltungen des Laminatsubstrats 13 und die zusätzlichen Source-Zusammenschaltungen 12 jeweils eine Spannung von 3 V angelegt. Zudem wird an die Metallschicht 54 des Verbindungssubstrats 50 ebenfalls eine Spannung von 3 V angelegt. Dagegen wird an die Drain-Zusammenschaltungen des Laminatsubstrats 10 eine Spannung von 3303 V angelegt, wie in dem Fall, bei dem sich das Halbleitermodul 130 im EIN-Zustand befindet. An die Metallplatte 18 werden weiter 0 V angelegt, wenn sich das Halbleitermodul 130 im AUS-Zustand befindet.
  • Für die Simulationen waren sowohl die Leiterplatte 16 als auch die Metallplatte 18 Kupferplatten mit einer Dicke von 1 mm. Zudem wurde eine Kupferfolie mit einer Dicke von 0,2 mm als Metallschicht 54 des Verbindungssubstrats 50 verwendet. Die Isolierplatte 14 jedes Laminatsubstrats wurde gebildet, um eine Dicke von 0,635 mm aufzuweisen und bestand aus Aluminiumnitrid. Ein Epoxidharz wurde als Harz 90 verwendet. Das Harz 90 wurde gebildet, um eine Dicke von 0,8 mm aufzuweisen und die jeweiligen Bauteile abzudecken.
  • Die Isolierplatte 14 des Laminatsubstrats 10 wurde von der Isolierplatte 14 des Laminatsubstrats 12 um einen Abstand von 3 mm getrennt. Ebenso wurde die Isolierplatte 14 des Laminatsubstrats 10 von der Isolierplatte 14 des Laminatsubstrats 13 um einen Abstand von 3 mm getrennt. Der Randabschnitt der Isolierplatte 14 jedes Laminatsubstrats wurde 1 mm außerhalb des Randabschnitts der entsprechenden Leiterplatte 16 und 1 mm außerhalb des Randabschnitts der entsprechenden Metallplatte 18 positioniert. Die Isolierplatte 16 jedes der Laminatsubstrate wurde von der Metallplatte 54 des Verbindungssubstrats 50 um einen Abstand von 1,55 mm getrennt.
  • 8A und 8B zeigen Verteilungen von Potenzialen, die zu beobachten sind, wenn sich das Halbleitermodul 130 im EIN-Zustand befindet. 8A ist eine vergrößerte Ansicht, welche die Nähe des äußeren Randabschnitts 26 des in 7A gezeigten Laminatsubstrats 13 zeigt. 8B ist eine vergrößerte Ansicht, die den Raum zwischen dem Laminatsubstrat 13 und dem in 7A gezeigten Laminatsubstrat 10 zeigt. Es sei zu beachten, dass die Äquipotenzialkurven innerhalb der Isolierplatte 14 zwischen 8A und 8B weitergehen. 8A und 8B zeigen das Laminatsubstrat 12 nicht.
  • In 8A weist die Metallschicht 54 einen Bereich auf, der sich mit dem äußeren Randabschnitt 26 der Leiterplatte 16 überlappt. Die Metallschicht 54 weist jedoch keinen Bereich auf, der weiter nach außen als der äußere Randabschnitt 26 der Leiterplatte 16 positioniert ist.
  • 9A bis 9D zeigen die Beziehung zwischen der Verteilung der Potenziale und der Länge der Erweiterung nach außen des äußeren Randabschnitts 56 der Metallschicht 54, in der Richtung gesehen, die zu der ersten Oberfläche 20 der Isolierplatte 14 rechtwinklig ist. 9A bis 9D sind vergrößerte Ansichten, welche die Verteilungen der Potenziale zeigen, die in der Nähe des Randabschnitts des Laminatsubstrats 13 zu beobachten sind, wenn sich das Halbleitermodul 130 im EIN-Zustand befindet. Dabei wurde die Länge der Erweiterung nach außen des äußeren Randabschnitts 56 der Metallschicht 54 im Vergleich mit dem äußeren Randabschnitt 26 der Leiterplatte 16 geändert. Die Länge der Erweiterung nach außen wurde für den in 9A gezeigten Fall auf 0 mm, für 9B auf 1 mm, für 9C auf 2 mm und für 9D auf 2,3 mm eingestellt. Es sei zu beachten, dass der in 9A gezeigte Fall dem in 8B gezeigten Fall entspricht.
  • 9A bis 9D geben deutlich an, dass wenn die Erweiterung nach außen des äußeren Randabschnitts 56 der Metallschicht 54 im Vergleich mit dem äußeren Randabschnitt 26 der Leiterplatte 16 zunimmt, die Äquipotenzialkurven weiter nach außen gelenkt werden. Somit wird die elektrische Feldstärke am Eckabschnitt 36 des äußeren Randabschnitts 26 der Leiterplatte 16 reduziert.
  • 10 ist eine Grafik, welche die Beziehung zwischen der Länge der Erweiterung des äußeren Randabschnitts 56 der Metallschicht 54 und dem Anteil der elektrischen Feldstärke am Eckabschnitt 36 zeigt. 10 präsentiert die in 9A bis 9D gezeigten Ergebnisse quantitativ. Der Fall, bei dem Länge der Erweiterung 0 mm beträgt, entspricht dem in 9A gezeigten Fall. Der Anteil der elektrischen Feldstärke wird im Vergleich zu der elektrischen Feldstärke bestimmt, die zu beobachten ist, wenn die Länge der Erweiterung 0 mm beträgt, was als 100% angesehen wird.
  • Wenn die Länge der Erweiterung 1 mm betrug, war die elektrische Feldstärke am Eckabschnitt 36 gleich 94,25% der elektrischen Feldstärke, die zu beobachten war, wenn die Länge der Erweiterung 0 mm betrug. Wenn die Länge der Erweiterung 2 mm betrug, war die elektrische Feldstärke am Eckabschnitt 36 gleich 86,21% der elektrischen Feldstärke, die zu beobachten war, wenn die Länge der Erweiterung 0 mm betrug. Wenn die Länge der Erweiterung 2,3 mm betrug, war die elektrische Feldstärke am Eckabschnitt 36 gleich 85,06% der elektrischen Feldstärke, die zu beobachten war, wenn die Länge der Erweiterung 0 mm betrug. Diese Ergebnisse bedeuten offensichtlich, dass die elektrische Feldstärke am Eckabschnitt 36 dadurch reduziert wurde, dass der äußere Randabschnitt 56 der Metallschicht 54 weiter nach außen als der äußere Randabschnitt 26 der Leiterplatte 16 positioniert werden kann. Dabei sei zu beachten, dass das Verbindungssubstrat 50 erheblich größer als das Laminatsubstrat 13 ist, wenn die Länge der Erweiterung der Metallschicht 54 2 mm oder mehr beträgt. Daher ist der Einfluss des Verbindungssubstrats 50 auf die Größe des Halbleitermoduls 100 zu groß, um ignoriert zu werden. Somit wird es insbesondere bevorzugt, die Länge der Erweiterung der Metallschicht 54 auf 2 mm oder weniger einzustellen, weil dadurch vermieden wird, dass das Halbleitermodul 100 unnötig groß wird.
  • 11A bis 11C zeigen die Beziehung zwischen der vorstehenden Länge des Metallvorsprungs 60 und den Verteilungen der Potenziale am äußeren Randabschnitt 26. 11A bis 11C sind vergrößerte Ansichten, welche die Verteilungen der Potenziale zeigen, die in der Nähe des Randabschnitts des Laminatsubstrats 13 zu beobachten sind, wenn sich das Halbleitermodul 130 im EIN-Zustand befindet. Die Metallschicht 54 erstreckt sich im Vergleich mit dem äußeren Randabschnitt 26 der Leiterplatte 16 um 2 mm nach außen. 11A zeigt die Ergebnisse, die zu beobachten sind, wenn der Metallvorsprung 60 nicht bereitgestellt wird. 11B zeigt die Ergebnisse, die zu beobachten sind, wenn der Metallvorsprung 60 in der Richtung auf das Laminatsubstrat 13 um 0,5 mm vorsteht. 11C zeigt die Ergebnisse, die zu beobachten sind, wenn der Metallvorsprung 60 in der Richtung auf das Laminatsubstrat 13 um 0,7 mm vorsteht. Der in 11A gezeigte Fall entspricht dem in 9C gezeigten Fall.
  • 12 ist eine Grafik, welche die Beziehung zwischen der vorstehenden Länge des Metallvorsprungs 60 und dem Anteil der elektrischen Feldstärke am Eckabschnitt 36 des äußeren Randabschnitts 26 zeigt. 12 zeigt die in 11A bis 11C gezeigten Ergebnisse quantitativ. Der Fall, bei dem die vorstehende Länge des Metallvorsprungs 60 0 mm beträgt, entspricht dem in 11A gezeigten Fall. Der Anteil der elektrischen Feldstärke wird im Vergleich zu der elektrischen Feldstärke bestimmt, die zu beobachten ist, wenn die vorstehende Länge 0 mm beträgt, was als 100% angesehen wird.
  • Wenn die vorstehende Länge 0,5 mm betrug, war die elektrische Feldstärke am Eckabschnitt 36 im Wesentlichen gleich der elektrischen Feldstärke, die zu beobachten ist, wenn die vorstehende Länge 0 mm beträgt (= 100%). Wenn die vorstehende Länge jedoch 0,7 mm betrug, betrug die elektrische Feldstärke am Eckabschnitt 36 96% der elektrischen Feldstärke, die zu beobachten war, wenn die vorstehende Länge 0 mm betrug. Dies ergab derartige Auswirkungen, dass wenn die vorstehende Länge des Metallvorsprungs 60 zunimmt, die elektrische Feldstärke am Eckabschnitt 36 des äußeren Randabschnitts 26 reduziert wird. Die elektrische Feldstärke am Eckabschnitt 36 kann wirksam reduziert werden, wenn die vorstehende Länge des Metallvorsprungs 60 0,5 mm oder mehr beträgt.
  • 13A bis 13C zeigen die Beziehung zwischen der vorstehenden Länge des Metallvorsprungs 60 und den Verteilungen der Potenziale am inneren Randabschnitt 27 der Leiterplatte 16 des Laminatsubstrats 13. 13A bis 13C sind vergrößerte Ansichten, welche die Verteilungen der Potenziale in der Nähe der Region zwischen dem zweiten Randabschnitt 29 des Laminatsubstrats 10 und dem inneren Randabschnitt 27 des Laminatsubstrats 13 zeigen. Es sei zu beachten, dass 13A bis 13C die Ergebnisse zeigen, die zu beobachten sind, wenn sich das Halbleitermodul 130 im EIN-Zustand befindet. 13A zeigt die Ergebnisse, die zu beobachten sind, wenn der Metallvorsprung 60 nicht bereitgestellt wird. 138 zeigt die Ergebnisse, die zu beobachten sind, wenn der Metallvorsprung 60 um 0,5 mm von der Metallschicht 54 in Richtung auf das Laminatsubstrat 13 zwischen dem Laminatsubstrat 13 und dem Laminatsubstrat 10 vorsteht. 13C zeigt die Ergebnisse, die zu beobachten sind, wenn der Metallvorsprung 60 um 0,7 mm in der Richtung auf das Laminatsubstrat 13 vorsteht.
  • 14 ist eine Grafik, welche die Beziehung zwischen der vorstehenden Länge des Metallvorsprungs 60 und dem Anteil der elektrischen Feldstärke am Eckabschnitt 36 des inneren Randabschnitts 27 der Leiterplatte 16 des Laminatsubstrats 13 zeigt. 14 zeigt die in 13A bis 13C gezeigten Ergebnisse quantitativ. Der Anteil der elektrischen Feldstärke wird im Vergleich zu der elektrischen Feldstärke bestimmt, die zu beobachten ist, wenn die vorstehende Länge 0 mm beträgt, die in 13A gezeigt wird und als 100% angesehen wird.
  • Wenn die vorstehende Länge 0,5 mm betrug, war die elektrische Feldstärke am Eckabschnitt 36 gleich 97,40% der elektrischen Feldstärke, die zu beobachten war, wenn die vorstehende Länge 0 mm betrug. Wenn die vorstehende Länge 0,7 mm betrug, war die elektrische Feldstärke am Eckabschnitt 36 gleich 83,12% der elektrischen Feldstärke, die zu beobachten war, wenn die vorstehende Länge 0 mm betrug. Diese Ergebnisse zeigten, dass in dem Maße, wie die vorstehende Länge des Metallvorsprungs 60 zunimmt, die elektrische Feldstärke am Eckabschnitt 36 des inneren Randabschnitts 27 ebenfalls effektiv reduziert wird.
  • 15A zeigt einen Fall, bei dem die Metallplatte 18 nicht geteilt ist, und 15B zeigt einen Fall, bei dem die Metallplatte 18 geteilt ist. 15C zeigt den Anteil der elektrischen Feldstärke am Eckabschnitt 36, der zu beobachten ist, wenn die Metallplatte 18 nicht geteilt ist und wenn die Metallplatte 18 geteilt ist. Der Anteil der elektrischen Feldstärke am Eckabschnitt 36 des inneren Randabschnitts 27 der Leiterplatte 16 des Laminatsubstrats 13 wird im Vergleich zu der elektrischen Feldstärke, die für den in 15A gezeigten Fall zu beobachten ist, die als 100% angesehen wird, bestimmt. Der Anteil der elektrischen Feldstärke am Eckabschnitt 36, die für den in 15B gezeigten Fall zu beobachten war, betrug 72,64%.
  • Bei dem in 15A gezeigten Fall können die Äquipotenzialkurven die Metallplatte 18 nicht durchdringen. Bei dem in 15B gezeigten Fall dagegen können die Äquipotenzialkurven durch die Region zwischen den geteilten Regionen der Metallplatte 18 gelenkt werden. Wenn die Äquipotenzialkurven durch die Regionen zwischen den geteilten Regionen der Metallplatte 18 vorstehen, sind die Äquipotenzialkurven am Eckabschnitt 36 weniger dicht angeordnet. Die kann folglich die elektrische Feldstärke am Eckabschnitt 36 reduzieren.
  • Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist der technische Umfang der Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt. Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass diverse Änderungen und Verbesserungen zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen hinzugefügt werden können. Es geht ebenfalls aus dem Umfang der Ansprüche hervor, dass die Ausführungsformen, zu denen diese Änderungen oder Verbesserungen hinzugefügt wurden, im technischen Umfang der Erfindung enthalten sein können.
  • Die Vorgänge, Arbeitsabläufe, Schritte und Stadien jedes Prozesses, der von einem Gerät, System, Programm oder Verfahren ausgeführt wird, das in den Ansprüchen, Ausführungsformen oder Diagrammen gezeigt wird, können in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden, solange die Reihenfolge nicht durch „vor”, „bevor” oder dergleichen angegeben ist, und solange die Ausgabe von einem vorhergehenden Prozess nicht in einem späteren Prozess verwendet wird. Selbst wenn der Prozessablauf unter Verwendung von Ausdrücken wie etwa „erster” oder „nächster” in den Ansprüchen, Ausführungsformen oder Diagrammen beschrieben wird, bedeutet dies nicht unbedingt, dass der Prozess in dieser Reihenfolge ausgeführt werden muss.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Laminatsubstrat
    12
    Laminatsubstrat
    13
    Laminatsubstrat
    14
    Isolierplatte
    16
    Leiterplatte
    18
    Metallplatte
    19
    Öffnung
    20
    Erste Oberfläche
    22
    Zweite Oberfläche
    24
    Äußerer Randabschnitt
    25
    Innerer Randabschnitt
    26
    Äußerer Randabschnitt
    27
    Innerer Randabschnitt
    28
    Erster Randabschnitt
    29
    Zweiter Randabschnitt
    30
    Halbleitervorrichtung
    32
    Elektrisch leitende Haftschicht
    34
    Elektrisch leitender Stützstift
    36
    Eckabschnitt
    40
    Externe Klemme
    50
    Verbindungssubstrat
    52
    Basisabschnitt
    54
    Metallschicht
    56
    Äußerer Randabschnitt
    58
    Metallschicht
    60
    Metallvorsprung
    66
    Äußerer Randabschnitt
    90
    Harz
    100
    Halbleitermodul
    110
    Halbleitermodul
    120
    Halbleitermodul
    130
    Halbleitermodul
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2002-270730 [0002]

Claims (9)

  1. Halbleitermodul, umfassend: ein Laminatsubstrat, das eine Isolierplatte, eine Leiterplatte, die auf einer ersten Oberfläche der Isolierplatte bereitgestellt wird, und eine Metallplatte, die auf einer zweiten Oberfläche bereitgestellt wird, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, umfasst; und ein Verbindungssubstrat, das dem Laminatsubstrat gegenüberliegt, wobei das Verbindungssubstrat eine Metallschicht umfasst, wobei sich die Isolierplatte weiter nach außen als ein äußerer Randabschnitt der Leiterplatte erstreckt, und die Metallschicht eine Region aufweist, die sich mit dem äußeren Randabschnitt der Leiterplatte überlappt und sich weiter nach außen als der äußere Randabschnitt der Leiterplatte erstreckt.
  2. Halbleitermodul nach Anspruch 1, wobei eine Länge der Erweiterung nach außen der Metallschicht im Vergleich zu dem äußeren Randabschnitt der Leiterplatte 2 mm oder weniger beträgt.
  3. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei das Verbindungssubstrat ferner einen oder mehrere Metallvorsprünge umfasst, der bzw. die von der Metallschicht in Richtung auf das Laminatsubstrat vorsteht bzw. vorstehen, und die Metallvorsprünge einen Metallvorsprung umfassen, von dem mindestens ein Abschnitt weiter außen als der äußere Randabschnitt der Leiterplatte positioniert ist.
  4. Halbleitermodul nach Anspruch 3, wobei der Metallvorsprung eine Region aufweist, die sich mit dem äußeren Randabschnitt der Leiterplatte überlappt.
  5. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 3 bis 4, wobei das Halbleitermodul eine Vielzahl der Leiterplatten umfasst, die voneinander getrennt sind, und die Metallvorsprünge einen Metallvorsprung umfassen, von dem mindestens ein Abschnitt weiter innen als die inneren Randabschnitte der Leiterplatten positioniert ist.
  6. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Halbleitermodul eine Vielzahl der Leiterplatten umfasst, die voneinander getrennt sind und an die jeweils unterschiedliche Spannungen angelegt werden, und der Metallvorsprung auf der Metallschicht positioniert ist, um einer der Leiterplatten gegenüberzuliegen, an die eine höhere Spannung angelegt wird.
  7. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Halbleitermodul eine Vielzahl der Leiterplatten umfasst, die voneinander getrennt sind und an die jeweils unterschiedliche Spannungen angelegt werden, und in der Metallplatte eine Öffnung in einer Region, die den inneren Randabschnitten der jeweiligen Leiterplatten gegenüberliegt, gebildet ist.
  8. Halbleitermodul nach Anspruch 7, wobei eine Vielzahl der Metallplatten derart bereitgestellt wird, dass sie der Vielzahl von Leiterplatten entspricht.
  9. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 7 und 8, wobei die Isolierplatte wie eine flache Platte gebildet ist und als einziges Stück bereitgestellt wird und nicht geteilt ist bzw. keine Öffnungen aufweist.
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