DE102016203819A1 - Halbleitermodul und Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Es wird das Unterdrücken eines Auftretens einer Fehlfunktion beschrieben. Ein Halbleitermodul 1000 enthält ein Halbleiterelement 1020, das eine Gate-Elektrode und eine Source-Elektrode an der Vorderfläche und eine Drain-Elektrode an der Rückfläche aufweist, wobei die Drain-Elektrode mit der Vorderfläche einer Drain-Platte 1010 elektrisch verbunden ist; ein laminiertes Substrat 1030, das an der Vorderfläche einer Isolierplatte 1032 eine erste Schaltplatte 1031a aufweist, mit der die Gate-Elektrode elektrisch verbunden ist, und eine zweite Schaltplatte 1031b aufweist, mit der die Source-Elektrode elektrisch verbunden ist, und das an der Vorderfläche der Drain-Platte 1010 angeordnet ist; einen Gate-Anschluss, der auf der ersten Schaltplatte 1031a angeordnet ist; einen Source-Anschluss, der auf der zweiten Schaltplatte 1031b angeordnet ist; und eine Abdeckung 1300, die gegenüber der Vorderfläche der Drain-Platte 1010 angeordnet ist und die eine Öffnung 1301 aufweist, in der der Gate-Anschluss und der Source-Anschluss positioniert sind und eine Führungsnut 1303, 1304 aufweist, die in Kontakt mit der Öffnung 1301 steht und sich zum äußeren Umfangsabschnitt erstreckt.

Description

  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleitermodul und eine das Halbleitermodul enthaltende Halbleitervorrichtung.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Als eine der Halbleitervorrichtungen ist ein Halbleitermodul weit verbreitet, das mehrere Halbleiterelemente, wie IGBTs (Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode) oder FWDs (Freilaufdioden), enthält. Beispielsweise kann eine Funktion als Schalter, Wandler oder dergleichen verwirklicht werden, indem die Halbleitermodule parallel geschaltet werden. Ein nicht isoliertes Halbleitermodul dieser Art von Halbleitermodulen, das keine Isolierfunktion im Innern aufweist, kann die Induktivität der internen Verdrahtung im Vergleich zu einem isolierten Halbleitermodul reduzieren.
  • Das nicht isolierte Halbleitermodul enthält einen Gate-Anschluss und Source-Anschlüsse auf der Oberseite und einen Drain-Anschluss an der Unterseite. Des Weiteren ist eine integrierte Kombination aus einem Gate-Leiter und einem Source-Leiter auf der Oberseite angeordnet, während ein Drain-Leiter auf der Unterseite angeordnet ist, und indem die Leiter mit den Anschlüssen von oben und unten in Druckkontakt gebracht werden, werden die Anschlüsse mit der Außenseite elektrisch verbunden (siehe zum Beispiel JP-A-7-312410 ).
  • Im Halbleitermodul von JP-A-312410 ist jedoch der durch den Gate-Anschluss in Druckkontakt gebrachte federblechartige Gate-Anschluss derart beschaffen, dass der Gate-Leiter gleitet, während das Halbleitermodul in Betrieb ist, und dass der elektrische Widerstand einer Oberfläche des Gate-Anschlusses in Kontakt mit dem Gate-Leiter ansteigt. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass eine Fehlfunktion im Halbleitermodul auftritt.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung, die unter Berücksichtigung solcher Einzelheiten erdacht wurde, hat es sich zur Aufgabe gemacht, einen Halbleiter bereitzustellen, bei dem das Auftreten einer Fehlfunktion unterdrückt wird.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Halbleitermodul bereitgestellt mit einer Drain-Platte; einem Halbleiterelement, das eine Gate-Elektrode und eine Source-Elektrode an der Vorderfläche und eine Drain-Elektrode an der Rückfläche aufweist, und das an der Vorderfläche der Drain-Platte angeordnet ist, wobei die Drain-Elektrode mit der Drain-Platte elektrisch verbunden ist; einem laminierten Substrat, das eine Isolierplatte und eine an der Vorderfläche der Isolierplatte bereitgestellte erste Schaltplatte und zweite Schaltplatte aufweist, und das an der Vorderfläche der Drain-Platte angeordnet ist, wobei die erste Schaltplatte mit den Gate-Elektroden elektrisch verbunden ist und die zweite Schaltplatte mit den Source-Elektroden elektrisch verbunden ist; einem Gate-Anschluss, der auf der ersten Schaltplatte angeordnet ist; einem Source-Anschluss, der auf der zweiten Schaltplatte angeordnet ist; und einer Abdeckung, die eine Öffnung und eine Führungsnut aufweist und gegenüber der Vorderfläche der Drain-Platte angeordnet ist, und in deren Öffnung der Gate-Anschluss und der Source-Anschluss positioniert sind, wobei die Führungsnut in Kontakt mit der Öffnung steht und sich zum äußeren Umfangsabschnitt erstreckt.
  • Gemäß der offenbarten Technologie ist es möglich, ein Auftreten einer Fehlfunktion einer Halbleitervorrichtung zu verhindern und eine Verschlechterung der Eigenschaften der Halbleitervorrichtung zu unterdrücken.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die 1A und 1B sind Schaubilder, die eine Ausgestaltung eines Halbleitermoduls einer ersten Ausführungsform zeigen.
  • Die 2A und 2B sind Schaubilder, die eine Ausgestaltung des Halbleitermoduls der ersten Ausführungsform zeigen.
  • Die 3A bis 3C sind Schaubilder, die eine Ausgestaltung des Halbleitermoduls der ersten Ausführungsform zeigen.
  • Die 4 ist ein Schaubild, das eine Ausgestaltung des Halbleitermoduls der ersten Ausführungsform zeigt.
  • Die 5 ist ein Schaubild, das eine Ausgestaltung des Halbleitermoduls der ersten Ausführungsform zeigt.
  • Die 6 ist ein Schaubild, das eine Ausgestaltung des Halbleitermoduls der ersten Ausführungsform zeigt.
  • Die 7 ist ein Schaubild, das eine Ausgestaltung des Halbleitermoduls der ersten Ausführungsform zeigt.
  • Die 8A und 8B sind Schaubilder, die eine Ausgestaltung des Halbleitermoduls der ersten Ausführungsform zeigen.
  • Die 9 ist ein Schaubild, das eine Ausgestaltung des Halbleitermoduls der ersten Ausführungsform zeigt.
  • Die 10 ist ein Schaubild, das eine Ausgestaltung des Halbleitermoduls der ersten Ausführungsform zeigt.
  • Die 11 ist ein Schaubild, das eine Halbleitervorrichtung einer zweiten Ausführungsform zeigt.
  • Die 12A und 12B sind Schaubilder, die Verdrahtungsplatten der Halbleitervorrichtung der zweiten Ausführungsform zeigen.
  • Die 13A und 13B sind Schaubilder, die ein Halbleitermodul einer dritten Ausführungsform zeigen.
  • Die 14A und 14B sind Schaubilder, die ein Halbleitermodul einer vierten Ausführungsform zeigen.
  • Die 15A und 15B sind Schaubiler, die eine Leiterplatte mit einer Gate-Platte und in einem Halbleitermodul verwendete zusätzliche Source-Platten einer fünften Ausführungsform zeigen.
  • 16 ist ein Schaubild, das eine Halbleitervorrichtung einer sechsten Ausführungsform zeigt.
  • 17 ist ein Schaubild, das ein Halbleitermodul einer siebten Ausführungsform zeigt.
  • 18 ist ein Schaubild, das eine Halbleitervorrichtung zeigt, in der mehrere der Halbleitermodule der siebten Ausführungsform kombiniert sind.
  • 19A und 19B sind Diagramme, die ein Halbleitermodul einer achten Ausführungsform zeigen.
  • 20 ist ein Schaubild, das eine Halbleitervorrichtung zeigt, in der mehrere der Halbleitermodule der achten Ausführungsform kombiniert sind.
  • 21 ist eine Seitenansicht, die eine Halbleitervorrichtung einer neunten Ausführungsform zeigt.
  • 22 ist eine Seitenansicht, die eine Halbleitervorrichtung der neunten Ausführungsform zeigt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Nachfolgend wird mit Bezug auf die Zeichnungen eine Beschreibung von Ausführungsformen gegeben.
  • Erste Ausführungsform
  • Es wird eine Beschreibung unter Verwendung der 1A bis 10 eines Halbleitermoduls einer ersten Ausführungsform gegeben.
  • Die 1A und 1B sind Schaubilder, die das Halbleitermodul der ersten Ausführungsform zeigen.
  • Die 1A zeigt eine Draufsicht des Halbleitermoduls, und die 1B zeigt eine Schnittansicht auf die strichpunktierte Linie X1-X1 von 1A.
  • Die 2A bis 10 sind ebenfalls Schaubilder, die Ausgestaltungen des Halbleitermoduls der ersten Ausführungsform zeigen.
  • Die 2A zeigt eine Draufsicht einer Drain-Platte 1010, und die 2B zeigt eine Schnittansicht auf die strichpunktierte Linie X-X von 2A.
  • Die 3A zeigt eine Draufsicht der Drain-Platte 1010, 3B zeigt eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils Y von 3A und 3C zeigt eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils X von 3A.
  • Die 8A zeigt eine Draufsicht einer Abdeckung 1300, und 8B zeigt eine perspektivische Ansicht des Halbleitermoduls (in der keine Gate-Platte 1400 oder zusätzliche Source-Platten 1500a und 1500b angeordnet sind).
  • Die 9A zeigt eine Draufsicht der Gate-Platte 1400, und 9B zeigt eine Draufsicht der zusätzlichen Source-Platten 1500a und 1500b. Die 10 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht auf die strichpunktierte Linie X2-X2 von 1A.
  • Ein nicht isoliertes Halbleitermodul 1000 enthält die Drain-Platte 1010, Halbleiterelemente 1020, ein laminiertes Substrat 1030, einen Gate-Anschluss 1040, einen zusätzlichen Source-Anschluss 1050 und die Abdeckung 1300, wie in den 1A und 1B gezeigt. Des Weiteren enthält das Halbleitermodul 1000 auch die Gate-Platte 1400, einen zusätzlichen Source-Anschluss 1060, die zusätzlichen Source-Platten 1500a und 1500b und einen Isolierrahmen 1200.
  • Die Drain-Platte 1010 ist aus einem leitfähigen Material, wie Kupfer oder Aluminium, ausgeführt. Die Bauteilelemente des Halbleitermoduls 1000 sind auf der Vorderfläche der Drain-Platte 1010 montiert, und Strom von einer externen Stromversorgung wird in die Rückfläche eingespeist. Das heißt, die Drain-Platte 1010 funktioniert als Drain-Anschluss des nicht isolierten Halbleitermoduls 1000.
  • Die Halbleiterelemente 1020 sind jeweils ein vertikales Leistungshalbleiterelement, wie z. B. ein Leistungs-MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) oder ein IGBT. In der ersten Ausführungsform wird eine Beschreibung eines Falles gegeben, in dem die Halbleiterelemente 1020 Leistungs-MOSFETs sind. Die Halbleiterelemente 1020 enthalten jeweils eine Gate-Elektrode und Source-Elektrode an der Vorderfläche und eine Drain-Elektrode an der Rückfläche. Die Halbleiterelemente 1020 sind an der Vorderfläche der Drain-Platte 1010 angeordnet. Des Weiteren sind die Drain-Elektroden an der Rückfläche des Halbleiterelements 1020 und die Drain-Platte 1010 elektrisch verbunden, indem sie durch ein leitfähiges Verbindungsmaterial, wie z. B. ein Lot, verbunden sind.
  • Das laminierte Substrat 1030 enthält eine isolierende Platte 1032, eine erste Schaltplatte 1031a und eine zweite Schaltplatte 1031b, wie in den 2A und 2B gezeigt. Das laminierte Substrat 103 ist in einer Position an der Vorderfläche der Drain-Platte 1010 angeordnet, die sich von den darauf befindlichen Positionen, an denen die Halbleiterelemente 1020 angeordnet sind, unterscheidet. Außerdem sind die erste Schaltplatte 1031a und die Gate-Elektroden des Halbleiterelements 1020 elektrisch verbunden, und die zweite Schaltplatte 1031b und die Source-Elektroden des Halbleiterelements 1020 sind elektrisch verbunden. Die Einzelheiten dieser Verbindungsausgestaltungen werden nachfolgend beschrieben.
  • Der Gate-Anschluss 1040 ist auf der ersten Schaltplatte 1031a angeordnet. Ein Paar von Source-Anschlüssen 1070 und 1080 sind auf der zweiten Schaltplatte 1031b angeordnet. Ein Paar der zusätzlichen Source-Anschlüsse 1050 und 1060 sind auf der zweiten Schaltplatte 1031b angeordnet. Die Anschlüsse sind jeweils aus einem leitfähigen Material, wie Kupfer oder Aluminium, ausgeführt. Außerdem sind jeweils die Anschlüsse und die erste Schaltplatte 1031a oder zweite Schaltplatte 1031b elektrisch verbunden, indem sie durch ein leitfähiges Material, wie ein Lot, verbunden sind.
  • Wie in den 8A und 8B gezeigt, weist die Abdeckung 1300, die rechteckig ist, Führungsnuten 1303 und 1304 auf. Die Abdeckung 1300 ist gegenüber der Vorderfläche der Drain-Platte 1010 angeordnet. Des Weiteren sind der Gate-Anschluss 1040, die Source-Anschlüsse 1070 und 1080 und die zusätzlichen Source-Anschlüsse 1050 und 1060 in einer Öffnung 1301 positioniert. Die Führungsnuten 1303 und 1304 sind in Kontakt mit der Öffnung 1301 und erstrecken sich von den Positionen, in denen die Führungsnuten 1303 und 1304 in Kontakt mit der Öffnung 1301 sind, zum Außenumfangsabschnitt. Es ist bevorzugt, dass die Abdeckung 1300 aus einem leitfähigen Material, wie Kupfer oder Aluminium, ausgeführt ist.
  • Die Abdeckung 1300 ist an den Source-Anschlüssen 1070 und 1080 durch in Schraubenlöcher 1305 und 1306 eingeschraubte Schrauben 1073 und 1083 befestigt.
  • Die Gate-Platte 1400, die in den Führungsnuten 1303 und 1304 angeordnet ist, ist elektrisch mit dem Gate-Anschluss 1040 verbunden und erstreckt sich entlang der Führungsnuten 1303 und 1304 zum Außenumfangsabschnitt. Der Gate-Anschluss 1040 ist an einer die jeweiligen Mittelpunkte der Führungsnuten 1303 und 1304 kreuzenden Linie positioniert.
  • Die zusätzlichen Source-Platten 1500a und 1500b, die in den Führungsnuten 1303 und 1304 angeordnet sind, sind mit den zusätzlichen Source-Anschlüssen 1050 beziehungsweise 1060 elektrisch verbunden. Außerdem erstrecken sich die zusätzlichen Source-Platten 1500a und 1500b entlang der Führungsnuten 1303 und 1304 zum äußeren Umfangsabschnitt, während sie durch eine Isolierschicht 1600b von der Gate-Platte 1400 isoliert werden.
  • Die Gate-Platte 1400, die in der ersten Ausführungsform H-förmig ist, ist an ihrem mittleren Abschnitt mit einer Schraube 1043 in einem Schraubenloch 1041 des Gate-Anschlusses 1040 befestigt. Die zusätzlichen Source-Platten 1500a und 1500b sind ebenfalls mit Schrauben 1053 und 1063 in Schraubenlöchern 1051 und 1061 der zusätzlichen Source-Anschlüsse 1050 und 1060 befestigt.
  • In dieser Art von Halbleitermodulen 1000 wird ein Drain-Leiter 1800 gegen die Drain-Platte 1010 gedrückt und ein Source-Leiter 1700 wird gegen die Source-Anschlüsse 1070 und 1080 gedrückt und führen somit einen Druckkontakt von oben und unten aus. Dabei können die externe Stromversorgung und das Halbleitermodule 1000 elektrisch verbunden werden. Außerdem legt eine Gate-Treibereinheit (nicht gezeigt) eine Gate-Spannung an die Gate-Platte 1400 an, die sich zum Außenumfangsabschnitt erstreckt und zum Seitenabschnitt des Halbleitermoduls 1000 herausgeführt wird. Dadurch ist es möglich, die Schaltoperation des Halbleiterelements 1020 zu steuern.
  • Nachfolgend wird eine Beschreibung einer Ausgestaltung und des Zusammenbaus des Halbleitermoduls mit dieser Art von Ausgestaltung gegeben.
  • Wie in den 2A und 2B gezeigt wird zuerst das laminierte Substrat 1030 im mittleren Abschnitt der Drain-Platte 1010 angeordnet, und mehrere der Halbleiterelemente 1020 werden auf beiden Seiten des laminierten Substrats 1030 angeordnet.
  • Die erste Schaltplatte 1031a und die zweite Schaltplatte 1031b sind auf der Vorderfläche der Isolierplatte 1032 angeordnet. Die erste Schaltplatte 1031a und die zweite Schaltplatte 1031b sind aus einem leitfähigen Material, wie Kupfer oder Aluminium, ausgeführt. Die erste Schaltplatte 1031a und die zweite Schaltplatte 1031b sind elektrisch voneinander isoliert, und die zweite Schaltplatte 1031b ist die erste Schaltplatte 1031a umschließend angeordnet. Außerdem ist eine Metallplatte 1033, die beispielsweise aus Kupfer ausgeführt ist, auf der Rückfläche der Isolierplatte 1032 vorgesehen. Durch Anordnen der Metallplatte 1033 ist es möglich, die Drain-Platte 1010 und das laminierte Substrat 1030 durch Löten zu verbinden. Im Falle des Verbindens der Drain-Platte 1010 und des laminierten Substrats 1030 mit einem Klebstoff muss die Metallplatte 1033 nicht vorhanden sein.
  • Als Nächstes wird, wie in den 3A bis 3C gezeigt, der Gate-Anschluss 1040, der säulenförmig ist und in dessen Oberseite das Schraubenloch 1041 vorgesehen ist, im mittleren Abschnitt der ersten Schaltplatte 1031a des laminierten Substrats 1030 installiert.
  • Außerdem werden das Paar von Source-Anschlüssen 1070 und 1080 auf der zweiten Schaltplatte 1031b installiert, um die erste Schaltplatte 1031a zwischen sich zu nehmen. In den Source-Anschlüssen 1070 und 1080 sind abgestufte Flächen 1072 beziehungsweise 1082 ausgebildet, und Schraubenlöcher 1071 und 1081 sind in den abgestuften Flächen 1072 beziehungsweise 1082 ausgebildet.
  • Des Weiteren werden die zusätzlichen Source-Anschlüsse 1050 und 1060 auf der zweiten Schaltplatte 1031b installiert. Die zusätzlichen Source-Anschlüsse 1050 und 1060 werden beispielsweise so installiert, dass sie die erste Schaltplatte 1031a zwischen sich und entlang der Source-Anschlüsse 1070 und 1080 aufnehmen. Die Schraubenlöcher 1051 und 1061 sind in den zusätzlichen Source-Anschlüssen 1050 beziehungsweise 1060 ausgebildet. Die 3A zeigt ein Beispiel der Positionen, in denen die zusätzlichen Source-Anschlüsse 1050 und 1060 zu installieren sind, und die zusätzlichen Source-Anschlüsse 1050 und 1060 können in beliebigen jeweiligen Positionen auf der zweiten Schaltplatte 1031b installiert werden.
  • Als Nächstes werden, wie in den 4 bis 6 gezeigt, Leiterplatten 1090 und 1100 zwischen den mehreren Halbleiterelementen 1020 und der ersten Schaltplatte 1031a und zweiten Schaltplatte 1031b installiert. Die Leiterplatten 1090 und 1100 sind formoptimiert, so dass es bei der Installation nicht zu einer störenden Beeinflussung durch die zusätzlichen Source-Anschlüsse 1050 und 1060 kommt. Die Gate-Verdrahtungsschichten 1091 und 1101, die auf der Vorderfläche jeder jeweiligen Leiterplatte 1090 und 1100 angeordnet sind, sind mit den Gate-Elektroden der mehreren Halbleiterelemente 1020 durch entsprechende leitfähige Stifte 1092a und 1102a elektrisch verbunden. Außerdem sind die Gate-Verdrahtungsschichten 1091 und 1101 mit der ersten Schaltplatte 1031a des laminierten Substrats 1030 durch Gate-Verbindungsabschnitte 1095 und 1105 elektrisch verbunden.
  • Außerdem sind die Source-Verdrahtungsschichten 1093 und 1103, die auf der Rückfläche jeder jeweiligen Leiterplatte 1090 und 1100 angeordnet sind, mit den Source-Elektroden der mehreren Halbleiterelemente 1020 durch entsprechende leitfähige Stifte 1092b und 1102b elektrisch verbunden. Außerdem sind die Source-Verdrahtungsschichten 1093 und 1103 mit der zweiten Schaltplatte 1031b des laminierten Substrats 1030 durch Source-Verbindungsabschnitte 1096 und 1106 elektrisch verbunden.
  • Auf diese Weise werden die Halbleiterelemente 1020 und das laminierte Substrat 1030 mittels der Leiterplatten 1090 und 1100 und den leitfähigen Stiften 1092a, 1092b, 1102a und 1102b elektrisch verbunden.
  • Es werden zwei Sätze von Durchgangslöchern 1094 und 1104 ausgebildet, wobei sich je ein Satz in den Verdrahtungsschichten 1093 und 1103 befindet. Die mit den Gate-Verdrahtungsschichten 1091 und 1101 verbundenen leitfähigen Stifte 1090 und 1100 werden in die Durchgangslöcher 1094 und 1104 eingeschoben. Dadurch werden die leitfähigen Stifte 1092a und 1102a und die Source-Verdrahtungsschichten 1093 und 1103 elektrisch isoliert gehalten.
  • Die Drain-Platte 1010, an der die einzelnen Bauteile auf diese Weise installiert werden, wird in dem die vier Seiten abdeckenden Rahmen 1200 bereitgestellt, wie in 7 gezeigt.
  • Als Nächstes werden die Öffnungen 1301 und die Schraubenlöcher 1305 und 1306 in der den Rahmen 1200 abdeckenden Abdeckung 1300 ausgebildet, wie in 8A gezeigt. Weiterhin werden die Führungsnuten 1303 und 1304, die in Auf-/Ab-Richtung linear sind, in der Abdeckung 1300 ausgebildet, um so in Kontakt mit den Öffnungen 1301 zu kommen und sich zum Außenumfangsabschnitt zu erstrecken.
  • Wenn diese Art von Abdeckung 1300 den Rahmen 1200 abdeckt, dann wird das in 8B gezeigte Halbleitermodul 1000 bereitgestellt. Im Halbleitermodul 1000 werden der Gate-Anschluss 1040, die Source-Anschlüsse 1070 und 1080 und die zusätzlichen Source-Anschlüsse 1050 und 1060 in den Öffnungen 1301 positioniert und so angeordnet, dass mindestens ein Abschnitt von jedem Anschluss von der Öffnung 1301 freigelegt wird. Außerdem werden die Schraubenlöcher 1305 und 1306 mit den Schraubenlöchern 1071 und 1081 der Source-Anschlüsse 1070 und 1080 gefluchtet und die Abdeckung 1300 wird mit den Schrauben 1073 und 1083 befestigt.
  • Eine Ausgestaltung ist derart, dass die Tiefe der in der Abdeckung 1300 ausgebildeten Führungsnuten 1303 und 1304 beispielsweise mit der Höhe der Gate-Anschlüsse 1040 und der zusätzlichen Source-Anschlüsse 1050 und 1060 übereinstimmen.
  • Als Nächstes wird, wie in den 9 und 10 gezeigt, eine Isolierschicht 1600a angeordnet, und dann wird die zusätzliche Source-Platte 1500a in der Führungsnut 1303 der Abdeckung 1300 angeordnet. Beim Anordnen wird ein Schraubenloch 1501a der zusätzlichen Source-Platte 1500a mit dem Schraubenloch 1061 des zusätzlichen Source-Anschlusses 1060 gefluchtet, und die zusätzliche Source-Platte 1500a wird mit der Schraube 1063 befestigt. Die zusätzliche Source-Platte 1500b wird ebenfalls in der Führungsnut 1304 über die Isolierschicht in gleicher Weise angeordnet. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Schraubenloch 1501b der zusätzlichen Source-Platte 1500b mit dem Schraubenloch 1051 des zusätzlichen Source-Anschlusses 1050 gefluchtet, und die zusätzliche Source-Platte 1500b wird mit der Schraube 1053 befestigt.
  • Außerdem wird die Isolierschicht 1600b auf den zusätzlichen Source-Platten 1500a und 1500b in den Führungsnuten 1303 und 1304 angeordnet, und die in 9A gezeigte Gate-Platte 1400 wird auf der Isolierschicht 1600b angeordnet. Beim Anordnen wird ein Schraubenloch 1401 der Gate-Platte 1400 mit dem Schraubenloch 1041 des Gate-Anschlusses 1040 gefluchtet, und die Gate-Platte 1400 wird mit der Schraube 1043 befestigt. Weiterhin wird eine Isolierschicht 1600c auf der Gate-Platte 1400 angeordnet.
  • Das heißt, in der Führungsnut 1303 sind die Isolierschicht 1600a, die zusätzliche Source-Platte 1500a, die Isolierschicht 1600b, die Gate-Platte 1400 und die Isolierschicht 1600c in der genannten Reihenfolge übereinander gestapelt, wie in 10 gezeigt. Außerdem sind in der Führungsnut 1304 die Isolierschicht 1600a, die zusätzliche Source-Platte 1500b, die Isolierschicht 1600b, die Gate-Platte 1400 und die Isolierschicht 1600c in der genannten Reihenfolge übereinander gestapelt.
  • Wenn die Gate-Treibereinheit mit der auf diese Weise installierten zusätzlichen Source-Platte 1500a und 1500b verbunden wird, kann die Gate-Treibereinheit einen einer Gate-Spannung entsprechenden Source-Strom messen.
  • Im Halbleitermodul 1000 der ersten Ausführungsform ist es durch die in der Abdeckung 1300 bereitgestellten Führungsnuten 1303 und 1304 möglich, die Gate-Platte 1400 in einer Position anzuordnen, die niedriger als die Oberseiten der Source-Anschlüsse 1070 und 1080 ist. Dadurch ist es möglich, einen Platz zu sichern, der notwendig ist, um die Schraube 1043 anzuordnen, mit der die Gate-Platte 1400 und der Gate-Anschluss 1040 verbunden werden. Des Weiteren wird durch ein festes Verbinden der Gate-Platte 1400 und des Gate-Anschlusses 1040 mit der Schraube 1043 ein Auftreten der Reibung des Gate-Anschlusses 1040 im Betrieb unterbunden. Dadurch werden ein Anstieg des elektrischen Widerstands und der Wärmeerzeugung im Gate-Anschluss 1040 unterbunden, wodurch ein Auftreten einer Fehlfunktion des Halbleitermoduls 1000 verhindert wird.
  • Außerdem ist im Halbleitermodul 1000 die Ausgestaltung derart, dass die zusätzlichen Source-Anschlüsse 1050 und 1060 installiert werden, und dass sich die mit den zusätzlichen Source-Anschlüssen 1050 und 1060 verbundenen zusätzlichen Source-Platten 1500a und 1500b von den Führungsnuten 1303 und 1304 erstrecken. Somit ist es möglich, einen Source-Strom in Bezug zu einer Gate-Spannung zu messen, und es ist möglich, eine angelegte Gate-Spannung genau zu steuern, sodass ein gewünschter Source-Strom ausgegeben wird.
  • Außerdem werden die Gate-Platte 1400 und die zusätzlichen Source-Platten 1500a und 1500b übereinander gestapelt in den Führungsnuten 1303 und 1304 angeordnet. Somit ist es möglich, die Gate-Verdrahtungsinduktivität zu reduzieren und somit einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb des Halbleitermoduls zu ermöglichen.
  • Da im Halbleitermodul 1000 die Halbleiterelemente 1020, das laminierte Substrat 1030 und dergleichen mit der leitfähigen Abdeckung 1300 abgedeckt sind, ist es möglich, ein im Innern des Halbleitermoduls auftretendes Rauschen abzuschirmen.
  • Da außerdem die Gate-Platte 1400 und die zusätzlichen Source-Platten 1500a und 1500b in den Führungsnuten 1303 und 1304 untergebracht werden, wird die Größe des Halbleitermoduls 1000 reduziert.
  • Von der ersten Ausführungsform wird als Beispiel eine Beschreibung eines Falls gegeben, in dem zuerst die zusätzlichen Source-Platten 1500a und 1500b angeordnet werden und dann die Gate-Platte 1400 in den Führungsnuten 1303 und 1304 angeordnet wird. Außer diesem Fall ist es auch möglich, zuerst die Gate-Platte 1400 und dann die zusätzlichen Source-Platten 1500a und 1500b anzuordnen.
  • Außerdem können in der ersten Ausführungsform, von der eine Beschreibung eines Falls gegeben wird, in dem Leistungs-MOSFETs als das Halbleiterelement 1020 verwendet werden, wobei jedoch die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, IGBTs als Halbleiterelemente 1020 verwendet werden. In diesem Fall können die Drain-Elektroden in der ersten Ausführungsform durch Kollektor-Elektroden ersetzt werden und die Source-Elektroden in der ersten Ausführungsform können durch Emitter-Elektroden ersetzt werden. Es können auch andere Schaltelemente verwendet werden.
  • Das heißt, in der Beschreibung und den Ansprüchen der ersten Anwendung bedeuten die „Drain-Elektroden” insgesamt die anodenseitigen Elektroden der Halbleiterelemente 1020 und die „Source-Elektroden” bedeuten insgesamt die kathodenseitigen Elektroden der Halbleiterelemente 1020.
  • Zweite Ausführungsform
  • Es wird eine Beschreibung mittels der 11, 12A und 12B einer zweiten Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung gegeben, in der mehrere der in der ersten Ausführungsform gezeigten Halbleitermodule kombiniert werden.
  • Die 11 ist ein Schaubild, das eine Halbleitervorrichtung der zweiten Ausführungsform zeigt.
  • Außerdem sind die 12A und 12B Schaubilder, die Verdrahtungsplatten der Halbleitervorrichtung der zweiten Ausführungsform zeigen.
  • Die 12A zeigt eine Draufsicht einer Gate-Platte und die 12B zeigt eine Draufsicht von zusätzlichen Source-Platten.
  • Mehrere (drei, in der zweiten Ausführungsform) der Halbleitermodule (8B) werden vorbereitet und so angeordnet, dass die Führungsnuten 1303 verbunden sind und die Führungsnuten 1304 verbunden sind.
  • Für die mehreren Halbleitermodule mit den auf diese Weise verbundenen Führungsnuten werden eine integrierte Gate-Platte 2400 und integrierte zusätzliche Source-Platten 2500a und 2500b vorbereitet, wie in den 12A und 12B gezeigt.
  • Die integrierte zusätzliche Source-Platte 2500a wird über eine Isolierschicht in den verbundenen Führungsnuten 1303 der kombinierten mehreren Halbleitermodule angeordnet. Beim Anordnen werden die Schraubenlöcher 2501a der zusätzlichen Source-Platten 2500a mit den Schraubenlöchern 1061 der zusätzlichen Source-Anschlüsse 1060 gefluchtet. Auf gleiche Weise wird auch die zusätzliche Source-Platte 2500b über die Isolierschicht in den verbunden Führungsnuten 1304 angeordnet. Zu diesem Zeitpunkt werden die Schraubenlöcher 2501b der zusätzlichen Source-Platte 2500b mit den Schraubenlöchern 1051 der zusätzlichen Source-Anschlüsse 1050 gefluchtet.
  • Nachfolgend wird in gleicher Weise wie in der ersten Ausführungsform eine Isolierschicht auf den zusätzlichen Source-Platten 2500a und 2500b angeordnet.
  • Des Weiteren wird die integrierte Gate-Platte 2400 über die Isolierschicht der verbundenen Führungsnuten 1303 und 1304 angeordnet. Beim Anordnen werden die Schraubenlöcher 2401 der Gate-Platte 2400 mit den Schraubenlöchern 1041 der Gate-Anschlüsse 1040 gefluchtet.
  • Weiterhin wird, wie in 11 gezeigt, die Gate-Platte 2400 mit der Schraube 1043 befestigt. Außerdem werden die zusätzlichen Source-Platten 2500a und 2500b mit den Schrauben 1053 beziehungsweise 1063 befestigt.
  • Mehrere der Paare von Source-Anschlüssen 1070 und 1080 einer Halbleitervorrichtung 100, in der die Halbleitermodule auf diese Weise kombiniert werden, werden durch einen Source-Leiter (nicht gezeigt) unter Druck gesetzt. Des Weiteren werden in gleicher Weise mehrere der Drain-Platten 1010 der Halbleitervorrichtung 100 durch einen Drain-Leiter (nicht gezeigt) unter Druck gesetzt. Dadurch ist es möglich, die mehreren Halbleitermodule 1000 mühelos parallel zu schalten.
  • Auf diese Weise ist es in der zweiten Ausführungsform möglich, die Halbleitervorrichtung 100 zu konfigurieren, wobei die mehreren Halbleitermodule 1000 parallel geschaltet werden, indem sie so kombiniert werden, dass die Führungsnuten 1303 und 1304 verbunden werden. Dadurch ist es möglich, mühelos einen Stromanstieg der Halbleitervorrichtung 100 zu erreichen.
  • Dritte Ausführungsform
  • Es wird eine Beschreibung mittels der 13A und 13B einer dritten Ausführungsform eines Halbleitermoduls gegeben, bei der es möglich ist, einen zusätzlichen Source-Strom zu erhalten, ohne einen zusätzlichen Source-Anschluss bereitzustellen.
  • Die 13A und 13B sind Schaubilder, die ein Halbleitermodul der dritten Ausführungsform zeigen.
  • Die 13A zeigt eine Draufsicht einer Abdeckung 2300, und die 13B zeigt eine Draufsicht eines Halbleitermoduls 2000 der dritten Ausführungsform.
  • Im Halbleitermodul 2000 sind die im Halbleitermodul 1000 der ersten Ausführungsform gezeigten zusätzlichen Source-Anschlüsse 1050 und 1060 nicht angeordnet. Wie in der 13A gezeigt ist außerdem eine Öffnung 2301, von der die Source-Anschlüsse 1070 und 1080 und der Gate-Anschluss 1040 freigelegt werden sollen, in der Abdeckung 2300 des Halbleitermoduls 2000 ausgebildet. Weiterhin enthält die Abdeckung 2300 vertiefte Abschnitte 2302 und 2303, die auf derselben Tiefe (Höhe) wie die Führungsnuten 1303 und 1304 positioniert sind, und es sind Schraubenlöcher 2306 und 2307 in den vertieften Abschnitten 2302 und 2303 vorgesehen. Andere Abschnitte weisen dieselbe Ausgestaltung wie im Halbleitermodul 1000 auf.
  • Diese Art von Abdeckung 2300 bedeckt den Rahmen 1200, der die Halbleiterelemente 1020, das laminierte Substrat 1030 und dergleichen aufnimmt, in gleicher Weise wie in der ersten Ausführungsform. Die Schraubenlöcher 1304 und 1305 werden mit den Schraubenlöchern 1071 und 1081 der Source-Anschlüsse 1070 und 1080 gefluchtet, und die Schrauben 1083 und 1073 werden in die Schraubenlöcher 1304 und 1305 eingeschraubt. Dadurch wird die Abdeckung 2300 an den Source-Anschlüssen 1070 und 1080 befestigt.
  • Weiterhin werden die zusätzlichen Source-Platten 1500a und 1500b über eine Isolierschicht in gleicher Weise wie in der ersten Ausführungsform in den Führungsnuten 1303 und 1304 angeordnet. Des Weiteren werden die Schraubenlöcher 1501a und 1501b der zusätzlichen Source-Platten 1500a und 1500b mit den Schraubenlöchern 2307 und 2306 gefluchtet. Durch die eingeschraubten Schrauben 1053 und 1063 werden weiterhin die zusätzlichen Source-Platten 1500a und 1500b an der Abdeckung 2300 befestigt und elektrisch damit verbunden. In gleicher Weise wie in der ersten Ausführungsform, auch im Falle der Gate-Platte 1400, wird das Schraubenloch 1041 des Gate-Anschlusses 1040 mit dem Schraubenloch 1401 gefluchtet, und durch die eingeschraubte Schraube 1043 wird die Gate-Platte 1400 am Gate-Anschluss 1040 befestigt.
  • Da zu diesem Zeitpunkt die Abdeckung 2300 mit den Source-Anschlüssen 1070 und 1080 elektrisch verbunden ist, weisen die Abdeckung 2300 und die Source-Anschlüsse 1070 und 1080 das gleiche Potential auf. Da in diesem Zustand die zusätzlichen Source-Platten 1500a und 1500b mit der Abdeckung 2300 elektrisch verbunden sind, weisen auch die zusätzlichen Source-Platten 1500a und 1500b das gleiche Potential zu den Source-Anschlüssen 1070 und 1080 auf. Folglich werden die zweite Schaltplatte 1031b und die zusätzlichen Source-Platten 1500a und 1500b über die Source-Anschlüsse 1070 und 1080 und die Abdeckung 2300 elektrisch verbunden. Somit ist es möglich, in gleicher Weise wie in der ersten Ausführungsform, einen zusätzlichen Source-Strom von den zusätzlichen Source-Platten 1500a und 1500b zu erhalten.
  • Gemäß der dritten Ausführungsform ist es möglich, eine Erhöhung der Bauteilelemente zu unterbinden und einen zusätzlichen Source-Strom zu erhalten.
  • Vierte Ausführungsform
  • Es wird eine Beschreibung mittels der 14A und 14B einer vierten Ausführungsform eines Falls gegeben, in dem die Tiefe der Führungsnuten eines Halbleitermoduls flacher gemacht wird als die Höhe des Gate-Anschlusses und der zusätzlichen Source-Anschlüsse.
  • Die 14A und 14B sind Schaubilder eines Halbleitermoduls der vierten Ausführungsform.
  • Die 14A zeigt eine Draufsicht eines Halbleitermoduls 3000 der vierten Ausführungsform, und 14B zeigt eine vergrößerte Schnittansicht auf die strichpunktierte Linie X-X von 14A.
  • Im Halbleitermodul 3000 sind die Führungsnuten 3303 und 3304 so ausgeführt, dass sie flacher als die Führungsnuten 1303 und 1304 der ersten Ausführungsform sind. Die anderen Bauteile des Halbleitermoduls 3000 weisen dieselben Ausgestaltungen wie diejenigen des Halbleitermoduls der ersten Ausführungsform auf. Daher ist eine Unterseite 3303a der Führungsnut 3303 höher positioniert als der obere Endabschnitt des Gate-Anschlusses 1040, wodurch ein Höhenunterschied zwischen der Führungsnut 3303 und dem oberen Endabschnitt des Gate-Anschlusses 1040 entsteht, wie in 14B gezeigt.
  • Der mittlere Abschnitt einer in der Führungsnut 3303 und 3304 angeordneten Gate-Platte 3400 ist daher aufgrund des Höhenunterschieds geneigt. Infolge der Neigung fluchtet das Schraubenloch der Gate-Platte 3400 mit dem Schraubenloch 1041 des Gate-Anschlusses 1040, und die Gate-Platte 3400 wird am Gate-Anschluss 1040 mit der Schraube 1043 befestigt.
  • Obwohl dies in den 14A und 14B weggelassen wird, ist auch ein Abschnitt jeder zusätzlichen Source-Platte 3500a und 3500b, in der ein Schraubenloch ausgebildet ist, in gleicher Weise geneigt wie in der Gate-Platte 3400.
  • Dadurch ist es möglich, die jeweiligen Lücken (Abstände) der Führungsnuten 3303 und 3304, in die die Gate-Platte 3400 und die zusätzlichen Source-Platten 3500a und 3500b anzuordnen sind, zu reduzieren. Daher ist es möglich, eine niedrigere Induktivität des Halbleitermoduls 3000 zu erreichen. Folglich ist es wünschenswert, dass die Tiefe der Führungsnuten 3303 und 3304 in der Größenordnung einer Kombination der Dicken der Gate-Platte 3400, jeder zusätzlichen Source-Platte 3500a und 3500b und einer Isolierschicht liegt, die in die kleinste Lücke passt.
  • Es ist außerdem möglich, mehrere der Halbleitermodule 3000 zu kombinieren, so dass die Führungsnuten 3303 und 3304 in gleicher Weise verbunden werden wie in den Halbleitermodulen der zweiten Ausführungsform (11).
  • Fünfte Ausführungsform
  • Es wird eine Beschreibung mittels der 15A und 15B einer fünften Ausführungsform eines Falls gegeben, in dem die Gate-Platte 1400 und die zusätzlichen Source-Platten 1500a und 1500b der ersten Ausführungsform in einer Leiterplatte integriert werden.
  • Die 15A und 15B sind Schaubilder, die eine Leiterplatte zeigen, die eine Gate-Platte und zusätzliche Source-Platten enthält, die in einem Halbleitermodul der fünften Ausführungsform verwendet werden.
  • Die 15A zeigt eine Draufsicht einer Leiterplatte, die die Gate-Platte 1400 und zusätzliche Source-Platten 1500a und 1500b enthält, und 15B zeigt eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils Y von 15A.
  • Eine Leiterplatte 4500 ist derart beschaffen, dass ein aus einem Isoliermaterial ausgeführtes Substrat 4520 zwischen der Gate-Platte 1400 und den zusätzlichen Source-Platten 1500a und 1500b der ersten Ausführungsform eingeklemmt wird. Abdeckschichten 4510a und 4510b werden auf der Gate-Platte 1400 ausgebildet und ein Schraubenlochabschnitt 1041 wird in der Gate-Platte 1400 geöffnet. Außerdem werden die Abdeckschichten 4510a und 4510b auf den zusätzlichen Source-Platten 1500a und 1500b ausgebildet und Öffnungen 4531a und 4531b werden gegenüber den Schraubenlöchern 1501a und 1501b ausgebildet.
  • Des Weiteren wird die Leiterplatte 4500 in die Öffnung 1301 und die Führungsnuten 1303 und 1304 des Halbleitermoduls 1000 der ersten Ausführungsform eingepasst und wird mit den Schrauben 1043, 1053 und 1063 befestigt.
  • Durch Verwenden dieser Art von Leiterplatte 4500 ist es einfach, die Gate-Platte 1400 und die zusätzlichen Source-Platten 1500a und 1500b zu montieren.
  • Im Falle des Kombinierens mehrerer Halbleitermodule ist es beispielsweise möglich, die Gate-Platte 2400 und die zusätzlichen Source-Platten 2500a und 2500b, wie in der vierten Ausführungsform gezeigt, in eine Leiterplatte zu integrieren.
  • Sechste Ausführungsform
  • Es wird eine Beschreibung mittels der 16 einer sechsten Ausführungsform eines Falls gegeben, in dem sechs Halbleitermodule kombiniert werden.
  • 16 ist ein Schaubild, das eine Halbleitervorrichtung der sechsten Ausführungsform zeigt.
  • Die Halbleitermodule 1000a bis 1000f haben jeweils dieselbe Ausgestaltung wie die Halbleitermodule 1000. Jedoch sind des Weiteren die Führungsnuten 1308 und 1309, die zum Außenumfangsabschnitt führen, eine von den mittleren Abschnitten jeder Führungsnut 1303 und 1304, in einer Abdeckung 4300 der Halbleitermodule 1000a bis 1000f ausgebildet. In 16 sind nur Bauteile der Halbleitermodule 1000a mit Bezugszeichen versehen, und die Bezugszeichen sind bei gleichen Bauteilen der Halbleitermodulen 1000b bis 1000f weggelassen.
  • Diese Arten von Halbleitermodulen 1000a bis 1000f sind parallel angeordnet, drei längs und zwei quer.
  • Des Weiteren wird eine Gate-Platte 5400a in der Führungsnut 1303 des Halbleitermoduls 1000a angeordnet und wird mit der Schraube 1043 am Gate-Anschluss 1040 des Halbleitermoduls 1000a befestigt.
  • Eine Gate-Platte 5500a wird in der Führungsnut 1304 des Halbleitermoduls 1000a und in den Führungsnuten 1304 und 1308 des Halbleitermoduls 1000b angeordnet und wird mit der Schraube 1043 am Gate-Anschluss 1040 des Halbleitermoduls 1000b befestigt.
  • Eine Gate-Platte 5600a wird in der Führungsnut 1304 des Halbleitermoduls 1000b und in der Führungsnut 1304 des Halbleitermoduls 1000c angeordnet und wird mit der Schraube 1043 am Gate-Anschluss 1040 des Halbleitermoduls 1000c befestigt.
  • Außerdem wird eine Gate-Platte 5600b in der Führungsnut 1303 des Halbleitermoduls 1000d und in der Führungsnut 1303 des Halbleitermoduls 1000e angeordnet und wird mit der Schraube 1043 am Gate-Anschluss 1040 des Halbleitermoduls 1000d befestigt.
  • Eine Gate-Platte 5500b wird in den Führungsnuten 1303 und 1309 des Halbleitermoduls 1000e und in der Führungsnut 1303 des Halbleitermoduls 1000f angeordnet und wird mit der Schraube 1043 am Gate-Anschluss 1040 des Halbleitermoduls 1000e befestigt.
  • Eine Gate-Platte 5400b wird in der Führungsnut 1304 des Halbleitermoduls 1000f angeordnet und wird mit der Schraube 1043 am Gate-Anschluss 1040 des Halbleitermoduls 1000f befestigt.
  • Eine Verbindungsplatte 5700a wird in der Führungsnut 1309 des Halbleitermoduls 1000a und in der Führungsnut 1308 des Halbleitermoduls 1000d angeordnet. Die Verbindungsplatte 5700a und die Gate-Platten 5400a und 5500a werden mit einer Schraube 5801 befestigt, und die Verbindungsplatte 5700a und die Gate-Platte 5600b werden mit einer Schraube 5804 befestigt.
  • Eine Verbindungsplatte 5700b wird in der Führungsnut 1309 des Halbleitermoduls 1000b und in der Führungsnut 1308 des Halbleitermoduls 1000e angeordnet. Die Verbindungsplatte 5700b und die Gate-Platten 5500a und 5600a werden mit einer Schraube 5802 befestigt, und die Verbindungsplatte 5700b und die Gate-Platten 5600b und 5500b werden mit einer Schraube 5805 befestigt.
  • Eine Verbindungsplatte 5700c wird in der Führungsnut 1309 des Halbleitermoduls 1000c und in der Führungsnut 1308 des Halbleitermoduls 1000f angeordnet. Die Verbindungsplatte 5700c und die Gate-Platte 5600a werden mit einer Schraube 5803 befestigt, und die Verbindungsplatte 5700c und die Gate-Platten 5500b und 5400b werden mit einer Schraube 5806 befestigt.
  • In einer Halbleitervorrichtung 200, in der die mehreren Halbleitermodule 1000a bis 1000f auf diese Weise kombiniert werden, wird eine Drain-Spannung von der Drain-Platte 1010 an der Rückfläche angelegt. Wenn des Weiteren eine Gate-Spannung an jede der Gate-Platten 5400a, 5500a, 5500b und 5400b von der Gate-Treibereinheit angelegt wird, dann wird ein Source-Strom von jedem Source-Anschluss 1070 und 1080 ausgegeben.
  • Auf diese Weise wird es durch die zum Außenumfangsabschnitt führenden Führungsnuten 1308 und 1309, die in der Abdeckung 4300 angeordnet sind, möglich, die Anzahl von Layout-Mustern mehrerer Halbleitermodule zu erhöhen. Es ist somit möglich, einen Stromanstieg der Halbleitervorrichtung 200 flexibler zu erreichen.
  • Es wird eine Beschreibung einer siebten Ausführungsform eines Falls gegeben, in dem eine Führungsnut, in der eine zusätzliche Source-Platte angeordnet werden soll, neu im Halbleitermodul 1000 der ersten Ausführungsform bereitgestellt wird.
  • Die 17 ist ein Schaubild, das ein Halbleitermodul der siebten Ausführungsform zeigt.
  • Ein Halbleitermodul 5000 weist, mit Ausnahme einer Abdeckung 5300, dieselbe Ausgestaltung wie das Halbleitermodul 1000 auf.
  • Die Abdeckung 5300 enthält eine Führungsnut 5303, die benachbart zum Gate-Anschluss 1040 ausgebildet ist und in Kontakt mit der Öffnung 1301 ist. Des Weiteren wird eine parallel zur Führungsnut 5303 angeordnete Führungsnut 5304, in der die Schraubenlöcher 5305a und 5305b vorgesehen sind, ausgebildet.
  • Weiterhin wird eine nicht gezeigte zusätzliche Source-Platte entlang der Führungsnut 5304 angeordnet, und die zusätzliche Source-Platte wird mittels der Schraubenlöcher 5305a und 5305b befestigt.
  • Außerdem wird die Abdeckung 5300 mit den Schrauben 1073 und 1083 an den Source-Anschlüssen 1070 und 1080 befestigt. Somit weist die Abdeckung 5300 das gleiche Potential wie die Source-Anschlüsse 1070 und 1080 auf. Folglich ist es möglich, die zweite Schaltplatte 1031b und die zusätzliche Source-Platte auf das gleiche Potential zu bringen.
  • Die Führungsnut 5303, in der die Gate-Platte angeordnet werden soll, kann außerdem nicht nur in der Ausbildungsposition von 17, sondern in gleicher Weise wie in der ersten Ausführungsform auch auf jeder Seite der Öffnung 5301 ausgebildet werden, oder kann in 17 auch nur auf der linken Seite der Öffnung 5301 ausgebildet werden.
  • Außerdem wird mittels der 18 eine Beschreibung eines Falls gegeben, in dem mehrere der Halbleitermodule 5000 kombiniert werden.
  • 18 ist ein Schaubild, das eine Halbleitervorrichtung zeigt, in der mehrere der Halbleitermodule der siebten Ausführungsform kombiniert werden.
  • Mehrere (drei, in der siebten Ausführungsform) der Halbleitermodule 5000 werden vorbereitet und so angeordnet, dass die Führungsnuten 5303 verbunden werden und die Führungsnuten 5304 verbunden werden.
  • Eine Gate-Platte 5400 wird über eine Isolierschicht in den verbundenen Führungsnuten 5303 angeordnet, und die Gate-Platte 5400 wird mit den Schrauben 1043 an den Gate-Anschlüssen 1040 befestigt.
  • Auf gleiche Weise wird eine zusätzliche Source-Platte 5500 über eine Isolierschicht in den verbundenen Führungsnuten 5304 angeordnet, und die zusätzliche Source-Platte 5500 wird mit den Schrauben 5503a und 5503b in den Führungsnuten 5304 befestigt.
  • In einer Halbleitervorrichtung 300, in der mehrere Halbleitermodule 5000 auf diese Weise kombiniert werden, werden von den einzelnen Halbleitermodulen 5000 ausgegebene Source-Ströme kombiniert, und es ist möglich, einen Anstieg des Stroms der Halbleitervorrichtung zu erreichen.
  • Achte Ausführungsform
  • Es wird eine Beschreibung einer achten Ausführungsform eines Falls gegeben, in dem eine Führungsnut, in der eine zusätzliche Source-Platte angeordnet werden soll, in einem unterschiedlichen Abschnitt im Halbleitermodul 5000 der siebten Ausführungsform vorgesehen ist.
  • Die 19A und 19B sind Schaubilder, die ein Halbleitermodul der achten Ausführungsform zeigen.
  • Die 19A zeigt eine Draufsicht eines Halbleitermoduls 6000, in dem eine Abdeckung 6300 installiert ist, und 19B zeigt eine innere Draufsicht des Halbleitermoduls 6000.
  • Das Halbleitermodul 6000 weist, mit Ausnahme einer Abdeckung 6300 und einem zusätzlichen Source-Anschluss 6060, die gleiche Ausgestaltung wie das Halbleitermodul 1000 auf.
  • Die Abdeckung 6300 enthält eine Führungsnut 6303, die benachbart zum Gate-Anschluss 1040 ist und in Kontakt mit einer Öffnung 6301 ist. Weiterhin ist eine parallel zur Führungsnut 6303 vorgesehene zusätzliche Führungsnut 6304, in der ein Schraubenloch 6305a vorgesehen ist, in 19A auf der linken Seite der Öffnung 6301 vorgesehen.
  • Der zusätzliche Source-Anschluss 6060 ist auf der zweiten Schaltplatte 1031b angeordnet. Wenn die Abdeckung 6300 am Rahmen 1200 installiert wird, fluchtet das Schraubenloch 6305a der zusätzlichen Führungsnut 6304 mit einem Schraubenloch 6061 des zusätzlichen Source-Anschlusses 6060.
  • Des Weiteren wird eine nicht gezeigte zusätzliche Source-Platte über eine Isolierschicht entlang der zusätzlichen Führungsnut 6304 angeordnet und wird mit einer nicht gezeigten Schraube unter Verwendung der Schraubenlochs 6305a befestigt.
  • Außerdem wird mittels der 20 eine Beschreibung einer Halbleitervorrichtung 400 gegeben, in der mehrere dieser Arten von Halbleitermodulen 6000 kombiniert werden.
  • Die 20 ist ein Schaubild, das eine Halbleitervorrichtung zeigt, in der mehrere Halbleitermodule der achten Ausführungsform kombiniert werden.
  • Mehrere (drei, in der achten Ausführungsform) der Halbleitermodule 6000 werden vorbereitet und so angeordnet, dass die Führungsnuten 6303 verbunden sind und die Führungsnuten 6304 verbunden sind.
  • Des Weiteren wird eine Gate-Platte 6400 über eine Isolierschicht in den linken Führungsnuten 6303 angeordnet, und die Gate-Platte 6400 wird mit den Schrauben 1043 an den Gate-Anschlüssen 1040 befestigt.
  • Auf gleiche Weise wird eine zusätzliche Source-Platte 6500 über die Isolierschicht in den verbundenen zusätzlichen Führungsnuten 6304 angeordnet, und die zusätzliche Source-Platte 6500 wird durch in die Schraubenlöcher 6305a der zusätzlichen Führungsnuten 6304 eingeschraubte Schrauben 6503 befestigt.
  • In der Halbleitervorrichtung 400, in der die Halbleitermodule 6000 auf diese Weise kombiniert werden, werden von den einzelnen Halbleitermodulen 6000 ausgegebene Source-Ströme kombiniert, und es ist möglich, einen Anstieg des Strom der Halbleitervorrichtung 400 zu erreichen.
  • Neunte Ausführungsform
  • Es wird eine Beschreibung mittels der 21 und 22 einer neunten Ausführungsform eines Falls gegeben, in dem die Halbleitermodule 1000 in Reihe kombiniert werden.
  • Die 21 und 22 sind Seitenansichten, die Halbleitervorrichtungen der neunten Ausführungsform zeigen.
  • Die 21 ist eine Seitenansicht, die eine Halbleitervorrichtung zeigt, wobei mehrere Halbleitermodule in vertikaler Richtung ausgelegt und in Reihe kombiniert sind, und 22 ist eine Seitenansicht, die eine Halbleitervorrichtung zeigt, wobei mehrere Halbleitermodule in seitlicher Richtung ausgelegt und in Reihe kombiniert sind.
  • Wie in 21 gezeigt werden ein Halbleitermodul 1000g der ersten Ausführungsform auf einer Kühlrippe 7600b montiert, und die Drain-Platte 1010 des Halbleitermoduls 1000g und die Kühlrippe 7600b werden elektrisch verbunden. Eine Kühlrippe 7600a wird am Halbleitermodul 1000g montiert und die Source-Anschlüsse 1070 und 1080 des Halbleitermoduls 1000g und die Kühlrippe 7600a werden elektrisch verbunden.
  • Des Weiteren wird ein Halbleitermodul 1000h an der Kühlrippe 7600a montiert, und die Drain-Platte 1010 des Halbleitermoduls 1000h und die Kühlrippe 7600a werden elektrisch verbunden. Eine Source-Platte 7500 wird in Druckkontakt mit den Source-Anschlüssen 1070 und 1080 des Halbleitermoduls 1000h gebracht.
  • Zwei von Wasser durchströmte Rohrpaare 7610a und 7610b sind so ausgebildet, dass sich jeweils ein Paar im Innern der jeweiligen Kühlrippe 7600a und 7600b befindet. Die Kühlrippen 7600a und 7600b können durch das durch die Rohre 7610a und 7610b strömende Wasser die Halbleitermodule 1000h und 1000g wirksam kühlen.
  • In einer Halbleitervorrichtung 500, in der die Halbleitermodule 1000h und 1000g auf diese Weise übereinander gestapelt und kombiniert werden, wird von den Kühlrippen 7600b eine Drain-Spannung angelegt, und an die Gate-Platte 1400 eines jeden Halbleitermoduls 1000g und 1000h wird von der Gate-Treibereinheit eine Gate-Spannung angelegt. Dann wird ein über das Halbleitermodul 1000g, die Kühlrippe 7600a und das Halbleitermodul 1000h ausgegebener Source-Strom von der Source-Platte 7500 erhalten. Das heißt, die Nennspannung der Halbleitervorrichtung 500 der neunten Ausführungsform ist doppelt so hoch wie die Nennspannung des Halbleitermoduls 1000.
  • In der neunten Ausführungsform gibt es zwei Halbleitermodule, oder zwei Ebenen von Halbleitermodulen 1000h und 1000g, wobei jedoch die Erfindung nicht auf zwei Ebenen beschränkt ist, und drei oder mehr Ebenen können in Reihe übereinander gestapelt und verbunden werden. Außerdem werden die Halbleitermodule 1000 parallel geschaltet kombiniert, wie in der zweiten und sechsten Ausführungsform, und eine erwünschte Anzahl von Ebenen von Halbleitermodulen 1000 kann auch in Reihe installiert werden. Beispielsweise werden in dem Fall, in dem drei Ebenen in Reihe übereinander gestapelt werden, insgesamt neun Halbleitermodule 1000, und zwar zwei parallel in der ersten Ebene, vier parallel in der zweiten Ebene und drei parallel in der dritten Ebene, der Reihe nach von der Drain-Platte 1010 zu den Source-Anschlüssen 1070 und 1080 installiert. Die Nennspannung und der Nennstrom der Halbleitervorrichtung müssen zu diesem Zeitpunkt nicht mit denjenigen der neun Halbleitermodule 1000 übereinstimmen. Wenn keine Übereinstimmung der Nennspannung vorliegt, entspricht die Nennspannung der Halbleitervorrichtung gleich der Summe der Nennspannungen der drei Halbleitermodule 1000, die jeweils die niedrigste Spannung in jeder Ebene aufweisen. Wenn außerdem keine Übereinstimmung des Nennstroms vorliegt, entspricht der Nennstrom der Halbleitervorrichtung gleich dem Nennstrom einer Ebene, die den niedrigsten Nennstrom aller drei Ebenen aufweist.
  • Da außerdem die Erfindung nicht auf die Kühlrippen 7600a oder 7600b beschränkt ist, können die Halbleitermodule auch über leitfähige Elemente übereinander gestapelt werden, oder die Halbleitermodule 1000h und 1000g können auch direkt aufeinander gestapelt werden.
  • Als Nächstes wird mittels der 22 eine Beschreibung eines Falls gegeben, in dem mehrere der Halbleitermodule 1000 in seitlicher Richtung angeordnet werden, wenn die mehreren Halbleitermodule 1000 in Reihe geschaltet werden.
  • Eine Halbleitervorrichtung 600 wird so gestaltet, dass die Kühlrippen 7600a und 7600b parallel angeordnet werden, das Halbleitermodul 1000h an der Kühlrippe 7600a angeordnet wird und das Halbleitermodul 1000g an der Kühlrippe 7600b angeordnet wird, wie in 22 gezeigt. Die mit der Drain-Platte des Halbleitermoduls 1000h verbundene Kühlrippe 7600a und die Source-Anschlüsse 1070 und 1080 des Halbleitermoduls 1000g werden elektrisch verbunden, indem sie durch eine Metallplatte 7700 in Druckkontakt gebracht werden. Die Kühlrippen 7600a und 7600b und die Metallplatte 7700 sind jedoch elektrisch isoliert, indem die Isolierschichten 7800a und 7800b einzeln jeweils zwischen einer jeweiligen Kühlrippe 7600a und 7600b und der Metallplatte eingeklemmt werden.
  • Auf diese Weise können die in seitlicher Richtung ausgelegten Halbleitermodule 1000 in Reihe geschaltet werden. Merkmale, Bauteile und spezifische Einzelheiten der Strukturen der oben beschriebenen Ausführungsformen können ausgetauscht oder kombiniert werden, um weitere, für die jeweilige Anwendung optimierte Ausführungsformen zu bilden. Sofern diese Modifikationen für einen Fachmann jederzeit ersichtlich sind, werden sie der Kürze der vorliegenden Beschreibung halber implizit durch die obige Beschreibung offenbart, ohne dabei explizit jede mögliche Kombination festzulegen.
  • 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 7-312410 A [0003]
    • JP 312410 A [0004]

Claims (14)

  1. Halbleitermodul (1000; 2000; 3000; 5000; 6000), Folgendes umfassend: eine Drain-Platte (1010); ein Halbleiterelement (1020), das eine Gate-Elektrode und eine Source-Elektrode an der Vorderfläche und eine Drain-Elektrode an der Rückfläche aufweist, und das an der Vorderfläche der Drain-Platte (1010) angeordnet ist, und wobei die Drain-Elektrode mit der Drain-Platte (1010) elektrisch verbunden ist; ein laminiertes Substrat (1030), das eine Isolierplatte (1032) und eine an der Vorderfläche der Isolierplatte (1032) bereitgestellte erste Schaltplatte (1031a) und zweite Schaltplatte (1031b) aufweist, und das an der Vorderfläche der Drain-Platte (1010) angeordnet ist, wobei die erste Schaltplatte (1031a) mit der Gate-Elektrode elektrisch verbunden ist und die zweite Schaltplatte (1031b) mit der Source-Elektrode elektrisch verbunden ist; einen Gate-Anschluss (1040), der auf der ersten Schaltplatte (1031a) angeordnet ist; einen Source-Anschluss (1070, 1080), der auf der zweiten Schaltplatte (1031b) angeordnet ist; und eine Abdeckung (1300; 2300; 4300; 5300; 6300), die eine Öffnung (1301; 2301; 5301; 6301) und eine Führungsnut (1303, 1304; 3303, 3304; 5303, 5304; 6303) aufweist und gegenüber der Vorderfläche der Drain-Platte (1010) angeordnet ist, und in deren Öffnung der Gate-Anschluss (1040) und der Source-Anschluss (1070, 1080) positioniert sind, wobei die Führungsnut in Kontakt mit der Öffnung steht und sich zum äußeren Umfangsabschnitt erstreckt.
  2. Halbleitermodul (1000) nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Gate-Platte (1400) die mit dem Gate-Anschluss (1040) elektrisch verbunden ist und sich entlang der Führungsnut (1303, 1304) zum Außenumfangsabschnitt erstreckt.
  3. Halbleitermodul (1000) nach Anspruch 2, ferner umfassend: einen zusätzlichen Source-Anschluss (1050, 1060), der auf der zweiten Schaltplatte (1031b) angeordnet und in der Öffnung (1031) positioniert ist; und eine zusätzliche Source-Platte (1500a, 1500b), die mit dem zusätzlichen Source-Anschluss (1050, 1060) elektrisch verbunden ist, von der Gate-Platte (1400) elektrisch isoliert ist, und sich entlang der Führungsnut (1303, 1304) zum Außenumfangsabschnitt erstreckt.
  4. Halbleitermodul (2000; 6000) nach Anspruch 2, ferner umfassend: eine zusätzliche Führungsnut (6304), die in der Abdeckung (6300) bereitgestellt ist; und eine zusätzliche Source-Platte, die sich entlang der zusätzlichen Führungsnut (6304) zum Außenumfangsabschnitt erstreckt, wobei die Führungsnut (6303) in Kontakt mit einer Seite der Öffnung (6301) ausgebildet ist, die zusätzliche Führungsnut (6304) in Kontakt mit der anderen Seite der Öffnung (6301) ausgebildet ist, und die zweite Schaltplatte (1031b) und die zusätzliche Source-Platte (1500a, 1500b) über den Source-Anschluss (1070, 1080) und die Abdeckung (2300) elektrisch verbunden sind.
  5. Halbleitermodul (1000) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zweite Schaltplatte (1031b) an der Vorderfläche der Isolierplatte (1032) angeordnet ist und die erste Schaltplatte (1031a) umgibt.
  6. Halbleitermodul (1000) nach Anspruch 5, wobei der Gate-Anschluss (1040) auf der ersten Schaltplatte (1031a) so bereitgestellt ist, dass er auf einer den Mittelpunkt der Führungsnut (1303, 1304) kreuzenden Linie positioniert ist.
  7. Halbleitermodul (1000) nach Anspruch 6, wobei ein Paar der Source-Anschlüsse (1070, 1080) auf der zweiten Schaltplatte (1031b) bereitgestellt sind, und der Gate-Anschluss (1040) und das Paar von Source-Anschlüssen (1070, 1080) parallel zu den Führungsnuten (1303, 1304) linear angeordnet sind.
  8. Halbleitermodul (3000) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der untere Abschnitt (3303a) der Führungsnut (3303) höher als der obere Endabschnitt des Gate-Anschlusses (1040) positioniert ist.
  9. Halbleitervorrichtung (100), Folgendes umfassend: mehrere der Halbleitermodule (1000) nach Anspruch 2, wobei die mehreren Halbleitermodule (1000) so angeordnet sind, dass mehrere der Führungsnuten (1303, 1304) verbunden sind, und die integrierte Gate-Platte (2400) entlang der verbundenen Führungsnuten (1303, 1304) angeordnet ist.
  10. Halbleitervorrichtung (100), Folgendes umfassend: mehrere der Halbleitermodule (1000) nach Anspruch 3, wobei die mehreren Halbleitermodule (1000) so angeordnet sind, dass mehrere der Führungsnuten (1303, 1304) verbunden sind, und die integrierte Gate-Platte (2400) und die integrierte zusätzliche Source-Platte (2500a, 2500b) entlang der verbundenen Führungsnuten (1303, 1304) angeordnet sind.
  11. Halbleitervorrichtung (400), Folgendes umfassend: mehrere der Halbleitermodule (6000) nach Anspruch 4, wobei die mehreren Halbleitermodule (6000) so angeordnet sind, dass mehrere der Führungsnuten (6303) verbunden sind und mehrere der zusätzlichen Führungsnuten (6304) verbunden sind, die integrierte Gate-Platte entlang der verbundenen Führungsnuten (6303) angeordnet ist, und die integrierte zusätzliche Source-Platte entlang den verbundenen zusätzlichen Führungsnuten (6304) angeordnet ist.
  12. Halbleitervorrichtung (500), Folgendes umfassend: mehrere der Halbleitermodule (1000) nach Anspruch 1, wobei der Source-Anschluss (1070, 1080) von einem der Halbleitermodule und die Drain-Platte (1010) eines anderen Halbleitermoduls elektrisch verbunden sind.
  13. Halbleitervorrichtung (500) nach Anspruch 12, wobei die mehreren Halbleitermodule (1000) übereinander gestapelt angeordnet sind, und der Gate-Anschluss (1070, 1080) eines der Halbleitermodule und die Drain-Platte (1010) eines benachbarten Halbleitermoduls elektrisch verbunden sind.
  14. Halbleitervorrichtung (600) nach Anspruch 12, wobei die mehreren Halbleitermodule (1000) nebeneinander angeordnet sind, und der Source-Anschluss (1070, 1080) von einem der Halbleitermodule und die Drain-Platte (1010) eines benachbarten Halbleitermoduls über ein leitfähiges Element elektrisch verbunden sind.
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