DE102016205303A1 - Leistungshalbleitermodul - Google Patents

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Yoshitaka Kimura
Rei YONEYAMA
Ryo Goto
Akihiko Yamashita
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

Es wird ein Leistungshalbleitermodul mit einem Gehäuse bereitgestellt, das für Basisplatten unterschiedlicher Größen gemeinsam genutzt wird und eine hochstabile Basisplatte aufweist. Das Leistungshalbleitermodul gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Basisplatte (2); ein Isoliersubstrat (3), das auf einer ersten Hauptoberfläche (2A) der Basisplatte angeordnet ist; einen Halbleiterchip (4), der auf einem Isoliersubstrat (3) angeordnet ist; ein Gehäuse (1) zum Umschließen der Basisplatte (2) mit Ausnahme einer zweiten Hauptoberfläche (2B) der Basisplatte (2), die der ersten Hauptoberfläche (2A), dem Isoliersubstrat (3) und dem Halbleiterchip (4) zugewandt ist; und einen Abstandhalter (6), der zwischen dem Außenumfang der Basisplatte (2) und dem Innenumfang des Gehäuses (1) und in Kontakt mit beiden vorgesehen ist. Der Abstandhalter (6) weist eine Verbindungsfläche mit einer Seitenfläche (2C) der Basisplatte (2) und der ersten Hauptoberfläche (2A) in Kontakt mit dem Außenumfang der Basisplatte (2) auf.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Technik für ein gemeinsam genutztes Gehäuse eines Leistungshalbleitermoduls.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Leistungshalbleitermodule umfassen Basisplatten, Isoliersubstrate auf den Basisplatten, Halbleiterchips auf den Isoliersubstraten und Gehäuse, welche diese aufnehmen.
  • Halbleiterchips weisen je nach ihren unterschiedlichen Stromkapazitäten unterschiedliche Montageflächen auf. Das heißt, Halbleiterchips mit großen Stromkapazitäten weisen große Montageflächen auf, und Halbleiterchips mit kleinen Stromkapazitäten weisen kleine Montageflächen auf. Darüber hinaus dienen die Basisplatten zum Ableiten der von den Halbleiterchips erzeugten Wärme. Dementsprechend ist es in den Leistungshalbleitermodulen, welche die Halbleiterchips mit den kleinen Stromkapazitäten und den kleinen Montageflächen verwenden, möglich, die Flächen der Basisplatten sowie hinsichtlich der Wärmeabfuhrfähigkeit zu reduzieren. Dies reduziert die Materialien für die Basisplatten.
  • Leider vergrößert das Verändern der Größen der Gehäuse in Übereinstimmung mit den Flächen der Basisplatten derartige Gehäuse, was zu einer verringerten Produktivität der Gehäuse führt.
  • Dementsprechend wurde zur Verwendung von Gehäusen (Paketen) einheitlicher Größe für Basisplatten unterschiedlicher Größe eine Methode zum Anordnen von Abstandhaltern zwischen den Basisplatten und den Gehäusen (siehe z. B. die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 06-188363 ) vorgeschlagen.
  • In der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 06-188363 sind eine Seitenfläche einer Basisplatte und eine Seitenfläche eines Abstandhalters mittels eines Klebstoffs verbunden. Daher ist deren schwache Verbindungsfestigkeit von Nachteil.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Leistungshalbleitermodul mit einem Gehäuse bereitzustellen, das für Basisplatten unterschiedlicher Größe gemeinsam verwendbar ist und eine hochstabile Basisplatte aufweist. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1. Die Unteransprüche offenbaren bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Das Leistungshalbleitermodul gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Basisplatte, ein Isoliersubstrat, einen Halbleiterchip, ein Gehäuse und einen Abstandhalter. Das Isoliersubstrat ist auf einer ersten Hauptoberfläche der Basisplatte angeordnet. Der Halbleiterchip ist auf dem Isoliersubstrat angeordnet. Das Gehäuse umschließt die Basisplatte mit Ausnahme einer zweiten Hauptoberfläche der Basisplatte, die der ersten Hauptoberfläche, dem Isoliersubstrat und dem Halbleiterchip zugewandt ist. Der Abstandhalter ist zwischen einem Außenumfang der Basisplatte und einem Innenumfang des Gehäuses und in Kontakt mit beiden vorgesehen. Der Abstandhalter weist eine Verbindungsfläche mit einer Seitenfläche der Basisplatte und der ersten Hauptoberfläche in Kontakt mit dem Außenumfang der Basisplatte auf.
  • Der Abstandhalter des Leistungshalbleitermoduls gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Verbindungsfläche mit der Seitenfläche und einer ersten Hauptoberfläche der Basisplatte in Kontakt mit dem Außenumfang der Basisplatte auf. Dies verstärkt deren Verbindungsfestigkeit im Vergleich zu dem Fall, bei dem der Abstandhalter mit der Seitenfläche der Basisplatte verbunden wurde.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Darin zeigt:
  • 1 eine Draufsicht eines Leistungshalbleitermoduls gemäß einem Vergleichsbeispiel;
  • 2 eine Draufsicht eines Leistungshalbleitermoduls gemäß einem Vergleichsbeispiel;
  • 3 eine Draufsicht eines Leistungshalbleitermoduls gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel;
  • 4 eine Querschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel;
  • 5 eine Querschnittsansicht eines Leistungshalbleitermoduls gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel;
  • 6 eine Querschnittsansicht eines Leistungshalbleitermoduls gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel; und
  • 7 eine Querschnittsansicht eines Leistungshalbleitermoduls gemäß einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel.
  • BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • A. Vergleichsbeispiel
  • 1 und 2 zeigen jeweils eine Draufsicht auf Leistungshalbleitermodule gemäß Vergleichsbeispielen 1 und 2 zur vorliegenden Erfindung. Jedes Leistungshalbleitermodul umfasst: eine Basisplatte 2, Isoliersubstrate 3, die auf der Basisplatte 2 angeordnet sind, Halbleiterchips 4, die auf den Isoliersubstraten 3 angeordnet sind; und ein Gehäuse 1 zum Umschließen der Basisplatte 2, der Isoliersubstrate 3 und der Halbleiterchips 4.
  • Der in 2 dargestellte Halbleiterchip des Leistungshalbleitermoduls weist eine kleinere Stromkapazität als der des in 1 dargestellten Halbleiterchips auf, und weist folglich eine kleinere Fläche auf. Trotz dieser Tatsache erzeugt die Verwendung des Gehäuses 1 und der Basisplatte 2 wie jene in dem in 1 dargestellten Leistungshalbleitermodul einen redundanten Bereich in der Basisplatte 2, wo die Halbleiterchips 4 nicht montiert sind. Bei der in 2 dargestellten Basisplatte 2 ist ein Bereich außerhalb eines punktierten Rahmens 5 ein solcher redundanter Bereich.
  • B. Erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
  • B-1. Konfiguration
  • Eine Reduzierung der Fläche einer Basisplatte 2 in Übereinstimmung mit Montageflächen der Halbleiterchips 4 kann einen redundanten Bereich der Basisplatte 2 beseitigen und die Materialien reduzieren.
  • Darüber hinaus kann das Anordnen eines Abstandhalters in einem Raum, der aus einer Reduzierung der Fläche der Basisplatte 2 resultiert, zudem ein Leistungshalbleitermodul schaffen, das ein Gehäuse mit einheitlicher Größe für die Basisplatte 2 mit unterschiedlichen Größen verwendet.
  • Demzufolge ist es im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung möglich, das Leistungshalbleitermodul unter Verwendung des Gehäuses 1 mit einheitlicher Größe für die Basisplatte 2 mit unterschiedlichen Größen durch Reduzierung der Fläche der Basisplatte 2 in Abhängigkeit von Stromkapazitäten der Halbleiterchips 4 und durch Anordnen eines Abstandhalters 6 im aus der Reduzierung resultierenden Raum zu fertigen.
  • 3 zeigt eine Draufsicht des Leistungshalbleitermoduls gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel, und 4 zeigt dessen Querschnittsansicht. Das Leistungshalbleitermodul gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst: die Basisplatte 2; Isoliersubstrate 3, die auf einer ersten Hauptoberfläche 2A der Basisplatte 2 angeordnet sind; die Halbleiterchips 4, die auf den Isoliersubstraten 3 angeordnet sind; das Gehäuse 1 zum Umschließen der Basisplatte 2 mit Ausnahme einer zweiten Hauptoberfläche 2B, die der ersten Hauptoberfläche 2A der Basisplatte 2, den Isoliersubstraten 3 und den Halbleiterchips 4 gegenüberliegt; und einen Abstandhalter 6, der zwischen dem Außenumfang der Basisplatte 2 und dem Innenumfang des Gehäuses 1 und in Kontakt mit beiden vorgesehen ist.
  • Das Vorsehen des Abstandhalters 6 ermöglicht eine Fertigung des Leistungshalbleitermoduls unter Verwendung des Gehäuses 1 mit großen Abmessungen für die Basisplatte 2. Es ist somit möglich, das Gehäuse 1 mit der einheitlichen Größe für die Basisplatte 2 mit unterschiedlichen Größen zu verwenden. Dies steigert eine Produktivität des Gehäuses 1, wobei sich die Materialien für die Basisplatte 2 reduzieren.
  • Wie in 4 dargestellt, weist der Abstandhalter 6 eine Form zum Festhalten am Gehäuse 1 und der Basisplatte 2 auf. Mit anderen Worten weist der Abstandhalter 6 eine Kontaktfläche mit einer Seitenfläche 2C und einer ersten Hauptoberfläche 2A in Bezug auf die Basisplatte 2 auf, und weist außerdem eine Kontaktfläche mit zwei oder mehr Oberflächen in Bezug auf das Gehäuse 1 auf. Darüber hinaus ist der Abstandhalter 6 mit dem Gehäuse 1 und der Basisplatte 2 an den Kontaktflächen mit einem Klebstoff 8 verbunden. Auf diese Weise weist der Abstandhalter 6, der mit der ersten Hauptoberfläche 2A sowie der Seitenfläche 2C in Bezug auf die Basisplatte 2 verbunden ist, eine große Haftkraft bzw. Verbindungsfestigkeit zwischen dem Abstandhalter 6 und der Basisplatte 2 im Vergleich zu einem Fall auf, bei dem der Abstandhalter 6 nur mit der Seitenfläche 2C der Basisplatte 2 verbunden war. Außerdem weist der Abstandhalter 6, der an den zwei oder mehr Flächen ebenso mit dem Gehäuse 1 in Berührung steht, auch eine große Verbindungsfestigkeit zwischen dem Abstandhalter 6 und dem Gehäuse 1 auf.
  • Auf dem Abstandhalter 6 kann eine Schaltung ausgebildet sein, was in 4 nicht dargestellt ist. Wenn die Schaltung auf dem Abstandhalter 6 jedoch nicht ausgebildet ist, ist die Größe des Abstandhalters 6 nicht durch die Größe eines Schaltungssubstrats beschränkt. Dies ermöglicht vorteilhafterweise eine flexible Änderung der Größe des Abstandhalters 6 je nach der Größe der Basisplatte 2.
  • B-2. Abstandhalter
  • Ein Beispiel von Materialien, die für den Abstandhalter 6 verwendet werden, ist Harz. Jedoch kann ein Harz mit einem großen linearen Ausdehnungskoeffizienten, wenn es zum Umschließen der Basisplatte 2 verwendet wird, einen Verzug bzw. ein Verziehen im Modul aufgrund einer Expansion oder Kontraktion des Harzes bewirken, das durch eine Temperaturänderung verursacht wird. Im Gegensatz dazu kann ein Material mit einem kleineren linearen Ausdehnungskoeffizienten als dem von Harz, wie zum Beispiel Keramik, das Verziehen im Modul reduzieren, wenn es für den Abstandhalter 6 verwendet wird.
  • Zudem kann Gummi, wenn es für den Abstandhalter 6 verwendet wird, das Leistungshalbleitermodul beim Befestigen an einer Kühlrippe, dank der Elastizität eines Gummimaterials beim im Modul auftretenden Verziehen aufgrund der thermischen Hysterese an der Kühlrippe anhaften bzw. festhalten. Dies mindert eine Verschlechterung eines thermischen Kontaktwiderstands.
  • Darüber hinaus kann ein poröses Material für den Abstandhalter 6, das leichter als das Harz ist, das Gewicht des Leistungshalbleitermoduls reduzieren.
  • B-3. Wirkung
  • Das Leistungshalbleitermodul gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst: die Basisplatte 2; die Isoliersubstrate 3, die auf der ersten Hauptoberfläche 2A der Basisplatte 2 ausgebildet sind; die Halbleiterchips 4, die auf den Isoliersubstraten 3 ausgebildet sind; das Gehäuse 1 zum Umschließen der Basisplatte 2 mit Ausnahme der zweiten Hauptoberfläche 2B, die der ersten Hauptoberfläche 2A der Basisplatte 2, den Isoliersubstraten 3 und den Halbleiterchips 4 zugewandt ist; und den Abstandhalter 6, der zwischen der Seitenfläche 2C der Basisplatte 2 und dem Gehäuse 1 und in Kontakt mit beiden vorgesehen ist. Der Abstandhalter 6 weist die Verbindungsfläche mit der Seitenfläche 2C und der ersten Hauptoberfläche 2A der Basisplatte 2 auf. Dies verstärkt die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Abstandhalter 6 und der Basisplatte 2 im Vergleich zu dem Fall, bei dem der Abstandhalter 6 nur mit der Seitenfläche 2C verbunden war.
  • Darüber hinaus ist der Abstandhalter 6, der mit der Basisplatte 2 mittels des Klebstoffs 8 an der oben beschriebenen Verbindungsfläche verbunden wird, mit großer Kraft mit der Basisplatte 2 verbunden.
  • Darüber hinaus wird der Abstandhalter 6 mit dem Gehäuse 1 an zwei oder mehr Oberflächen verbunden, wodurch sich die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Abstandhalter 6 und dem Gehäuse 1 im Vergleich zu dem Fall verstärkt, bei dem der Abstandhalter 6 nur an einer Oberfläche verbunden war.
  • Außerdem kann, wenn der Abstandhalter 6 aus Keramik hergestellt ist, das den kleineren linearen Ausdehnungskoeffizienten als der des Harzes aufweist, das Verziehen im Leistungshalbleitermodul aufgrund der Temperaturänderung reduziert werden.
  • Wenn der Abstandhalter aus Gummi hergestellt ist, kann das Leistungshalbleitermodul, wenn es an einer Kühlrippe befestigt ist, dank der Elastizität des Gummimaterials an der Kühlrippe beim im Leistungshalbleitermodul auftretenden Verziehen aufgrund der thermischen Hysterese an der Kühlrippe anhaften. Dies reduziert die Verschlechterung des thermischen Kontaktwiderstands.
  • Wenn der Abstandhalter 6 aus dem porösen Material hergestellt ist, kann zudem das Gewicht des Leistungshalbleitermoduls reduziert werden.
  • C. Zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel
  • C-1. Konfiguration
  • 5 zeigt eine Querschnittsansicht eines Leistungshalbleitermoduls gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Das Leistungshalbleitermodul gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein intelligentes Leistungsmodul (IPM) und umfasst Elektroden 10 und ein Steuersubstrat 9 zusätzlich zur Konfiguration des Leistungshalbleitermoduls gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Die Elektroden 10 sind mit den Halbleiterchips 4 durch einen Draht 7 verbunden, und das Steuersubstrat 9 ist mit den Elektroden 10 elektrisch verbunden.
  • Das Steuersubstrat 9 weist eine Steuerschaltung, wie zum Beispiel eine Treiberschaltung des Halbleiterchips 4, auf, die darin montiert ist. Das Steuersubstrat 9 ist oberhalb des Halbleiterchips 4 im Innern des Gehäuses 1 vorgesehen, und das Leistungshalbleitermodul gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das IPM mit einer „zweistöckigen Struktur”.
  • Durch das Vorsehen des Steuersubstrats 9 über den Halbleiterchips 4 entfällt somit das Vorsehen des Steuersubstrats 9 auf der Oberseite des Abstandhalters 6. Die Größe des Abstandhalters 6 kann somit frei gewählt werden, ohne durch eine Montagefläche der Steuerschaltung beeinträchtigt zu werden. Dies ermöglicht eine Optimierung der Fläche der Basisplatte 2 im Hinblick auf eine Wärmeableitungsfähigkeit und von Kosten, und ermöglicht ferner eine Ermittlung der Größe des Abstandhalters 6 je nach der Fläche der Basisplatte 2 und der Größe des Gehäuses 1.
  • C-2. Wirkung
  • Das Leistungshalbleitermodul gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst zudem das Steuersubstrat 9 des Halbleiterchips 4 oberhalb der Halbleiterchips 4 im Innern des Gehäuses 1. Die Größe des Abstandhalters 6 kann somit frei gewählt werden, ohne durch die Montagefläche der Steuerschaltung beeinträchtigt zu werden.
  • D. Drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
  • D-1. Konfiguration
  • 6 zeigt eine Querschnittsansicht eines Leistungshalbleitermoduls gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Das Leistungshalbleitermodul gemäß dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ähnlich jenem gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel, außer dass eine Verbindungsfläche eines Abstandhalters 6 mit einem Gehäuse 1 und einer Basisplatte 2 eine unebene Form aufweist. In 6 kennzeichnen 6A, 6B, 6C und 6D jeweils unebene Stellen in der Verbindungsfläche des Abstandhalters 6.
  • Gemäß einer solchen Konfiguration füllt ein Klebstoff 8 die unebenen Stellen in der Verbindungsfläche des Abstandhalters 6, um somit in die unebenen Stellen einzudringen. Dementsprechend vergrößern sich die Haftflächen. Dies verstärkt die Haftkraft zwischen dem Abstandhalter 6, der Basisplatte 2 und dem Gehäuse 1.
  • Hierbei sei angemerkt, dass die unebenen Stellen in der Verbindungsfläche in 6 nur in horizontaler Richtung (in einer Richtung von einer Seite zur anderen in 6) des Abstandhalters 6 ausgebildet sind, die unebenen Positionen jedoch in einer Verbindungsfläche in vertikaler Richtung (in einer Richtung von oben nach unten in 6) z. B. einschließlich einer Verbindungsfläche mit einer Seitenfläche 2C der Basisplatte 2 ausgebildet sein können. Wenn die unebenen Stellen an zumindest einer Oberfläche der Verbindungsfläche des Abstandhalters 6 mit der Basisplatte 2 ausgebildet sind, wird die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Abstandhalter 6 und der Basisplatte 2 in vorteilhafter Weise verstärkt.
  • D-2. Wirkung
  • Im Leistungshalbleitermodul gemäß dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Abstandhalter 6 die unebene Form an zumindest einer Oberfläche der Verbindungsfläche mit der Basisplatte 2 auf. Dementsprechend dringt der Klebstoff 8 in die unebenen Stellen ein, um die Klebeflächen zu vergrößern, wodurch sich die Klebekraft zwischen dem Abstandhalter 6 und der Basisplatte 2 verstärkt.
  • E. Viertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
  • E-1. Konfiguration
  • 7 zeigt eine Querschnittsansicht eines Leistungshalbleitermoduls gemäß einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Bei jedem der Leistungshalbleitermodule gemäß den ersten bis dritten bevorzugten Ausführungsbeispielen ist der Abstandhalter 6 mit dem Gehäuse 1 und der Basisplatte 2 mittels des Klebstoffs 8 verbunden, jedoch werden beim Leistungshalbleitermodul gemäß dem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel Schrauben 11A, 11B, 11C und 11D verwendet, um diese zu verbinden. Ansonsten ist die Konfiguration des Leistungshalbleitermoduls gemäß dem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel ähnlich jener gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel.
  • Die Köpfe der Schrauben 11A, 11B, 11C und 11D sind vorzugsweise flach. Darüber hinaus kann ein großer Strom in der Nähe einer Basisplatte 2 fließen, und daher sind die Schrauben 11B und 11C zum Verbinden eines Abstandhalters 6 und der Basisplatte 2 vorzugsweise isolierende Schrauben.
  • Die Verbindung mit den Schrauben ermöglicht eine stabilere Befestigung des Abstandhalters 6 an der Basisplatte 2 und einem Gehäuse 1 im Vergleich zum Verbinden mit einem Klebstoff 8.
  • Hierbei sei angemerkt, dass in 7 der Abstandhalter 6 sowohl mit dem Gehäuse 1 als auch der Basisplatte 2 mit den Schrauben verbunden ist, der Abstandhalter 6 jedoch auch mit der Basisplatte 2 verschraubt und mit dem Gehäuse 1 mit einem Klebstoff verbunden sein kann. In einem solchen Fall kann die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Abstandhalter 6 und der Basisplatte 2 verstärkt werden.
  • E-2. Wirkung
  • Beim Leistungshalbleitermodul gemäß dem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Abstandhalter 6 mit der Basisplatte 2 mittels der isolierenden Schrauben 11B und 11C an einer Verbindungsfläche mit der Basisplatte 2 verbunden. Dies ermöglicht eine stabilere Befestigung des Abstandhalters 6 an der Basisplatte 2 im Vergleich zu dem Fall, bei dem der Abstandhalter 6 mit dem Klebstoff 8 verbunden wurde. Darüber hinaus kann eine Isoliereigenschaft verbessert werden.
  • Obwohl die Erfindung detailliert dargestellt und beschrieben wurde, ist die vorstehende Beschreibung in allen Aspekten veranschaulichend und nicht einschränkend. Es ist daher sehr verständlich, dass diverse Modifikationen und Variationen erfolgen können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
  • Zusammenfassend ist festzustellen:
  • Es wird ein Leistungshalbleitermodul mit einem Gehäuse bereitgestellt, das für Basisplatten unterschiedlicher Größen gemeinsam genutzt wird und eine hochstabile Basisplatte aufweist. Das Leistungshalbleitermodul gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Basisplatte 2; ein Isoliersubstrat 3, das auf einer ersten Hauptoberfläche 2A der Basisplatte 2 angeordnet ist; einen Halbleiterchip 4, der auf einem Isoliersubstrat 3 angeordnet ist; ein Gehäuse 1 zum Umschließen der Basisplatte 2 mit Ausnahme einer zweiten Hauptoberfläche 2B der Basisplatte 2, die der ersten Hauptoberfläche 2A, dem Isoliersubstrat 3 und dem Halbleiterchip 4 zugewandt ist; und einen Abstandhalter 6, der zwischen dem Außenumfang der Basisplatte 2 und dem Innenumfang des Gehäuses 1 und in Kontakt mit beiden vorgesehen ist. Der Abstandhalter 6 weist eine Verbindungsfläche mit einer Seitenfläche 2C der Basisplatte 2 und der ersten Hauptoberfläche 2A in Kontakt mit dem Außenumfang der Basisplatte 2 auf.
  • Neben der vorstehenden schriftlichen Beschreibung der Erfindung wird zu deren ergänzender Offenbarung hiermit explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in den 1 bis 7 verwiesen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Gehäuse
    2
    Basisplatte
    2A, 2B
    Hauptoberfläche der Basisplatte
    2C
    Seitenfläche der Basisplatte
    3
    Isoliersubstrat
    4
    Halbleiterchip
    5
    Rahmen
    6
    Abstandhalter
    6A, 6B, 6C, 6D
    unebene Stellen
    7
    Draht
    8
    Klebstoff
    9
    Steuersubstrat
    10
    Elektroden
    11A, 11B, 11C, 11D
    Schrauben
  • 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 06-188363 [0005, 0006]

Claims (9)

  1. Leistungshalbleitermodul, umfassend: eine Basisplatte (2); ein Isoliersubstrat (3), das auf einer ersten Hauptoberfläche (2A) der Basisplatte (2) angeordnet ist; einen Halbleiterchip (4), der auf dem Isoliersubstrat (3) angeordnet ist; ein Gehäuse (1) zum Umschließen der Basisplatte (2) mit Ausnahme einer zweiten Hauptoberfläche (2B) der Basisplatte (2), die der ersten Hauptoberfläche (2A), dem Isoliersubstrat (3) und dem Halbleiterchip (4) zugewandt ist; und einen Abstandhalter (6), der zwischen einem Außenumfang der Basisplatte (2) und einem Innenumfang des Gehäuses (1) in Kontakt mit beiden vorgesehen ist, wobei der Abstandhalter (6) eine Verbindungsfläche mit einer Seitenfläche (2C) der Basisplatte (2) und der ersten Hauptoberfläche (2A) in Kontakt mit dem Außenumfang der Basisplatte (2) umfasst.
  2. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, wobei der Abstandhalter (6) mit der Basisplatte (2) mittels eines Klebstoffs (8) auf der Verbindungsfläche verbunden ist.
  3. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 2, wobei der Abstandhalter (6) eine unebene Form an zumindest einer Oberfläche der Verbindungsfläche aufweist.
  4. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, wobei der Abstandhalter (6) mit der Basisplatte (2) mittels einer isolierenden Schraube an der Verbindungsfläche verbunden ist.
  5. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend ein Steuersubstrat (9) des Halbleiterchips (4) oberhalb des Halbleiterchips (4) im Innern des Gehäuses (1).
  6. Leistungshalbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Abstandhalter (6) an zwei oder mehr Oberflächen mit dem Gehäuse (1) verbunden ist.
  7. Leistungshalbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Abstandhalter (6) aus Keramik hergestellt ist.
  8. Leistungshalbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Abstandhalter (6) aus Gummi hergestellt ist.
  9. Leistungshalbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Abstandhalter (6) aus einem porösen Material hergestellt ist.
DE102016205303.5A 2015-04-16 2016-03-31 Leistungshalbleitermodul Pending DE102016205303A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3401957A1 (de) * 2017-05-12 2018-11-14 Infineon Technologies AG Leistungshalbleitermodulanordnung und verfahren zur herstellung davon

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6816691B2 (ja) * 2017-09-29 2021-01-20 三菱電機株式会社 半導体装置
JP7038645B2 (ja) 2018-12-06 2022-03-18 三菱電機株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP7258806B2 (ja) * 2020-03-23 2023-04-17 株式会社東芝 半導体装置
WO2021245722A1 (ja) * 2020-06-01 2021-12-09 三菱電機株式会社 電力用半導体装置および電力用半導体装置の製造方法
JP7470074B2 (ja) * 2021-03-10 2024-04-17 株式会社 日立パワーデバイス 半導体モジュール

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06188363A (ja) 1992-10-21 1994-07-08 Mitsubishi Electric Corp 半導体パワーモジュールおよびその製造方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003218317A (ja) * 2002-01-18 2003-07-31 Hitachi Ltd 半導体電力変換装置
JP2005142323A (ja) * 2003-11-06 2005-06-02 Mitsubishi Electric Corp 半導体モジュール
JP4430472B2 (ja) * 2004-07-12 2010-03-10 三菱電機株式会社 半導体装置
JP2006145501A (ja) * 2004-11-24 2006-06-08 Hamamatsu Photonics Kk 赤外線検出装置
US7342296B2 (en) * 2005-12-05 2008-03-11 Advanced Chip Engineering Technology Inc. Wafer street buffer layer
US7944042B2 (en) * 2007-03-08 2011-05-17 Fuji Electric Device Technology Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing same
JP4985116B2 (ja) * 2007-03-08 2012-07-25 富士電機株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP5004837B2 (ja) * 2007-03-20 2012-08-22 京セラ株式会社 構造体及び電子装置
JP5141061B2 (ja) * 2007-03-26 2013-02-13 住友電気工業株式会社 パワーモジュール
EP2624432A1 (de) * 2010-09-30 2013-08-07 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Stromwandlervorrichtung
US8907482B2 (en) * 2012-11-08 2014-12-09 Honeywell International Inc. Integrated circuit package including wire bond and electrically conductive adhesive electrical connections
KR101443985B1 (ko) * 2012-12-14 2014-11-03 삼성전기주식회사 전력 모듈 패키지

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06188363A (ja) 1992-10-21 1994-07-08 Mitsubishi Electric Corp 半導体パワーモジュールおよびその製造方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3401957A1 (de) * 2017-05-12 2018-11-14 Infineon Technologies AG Leistungshalbleitermodulanordnung und verfahren zur herstellung davon
US10510559B2 (en) 2017-05-12 2019-12-17 Infineon Technologies Ag Power semiconductor module arrangement and method for producing the same
US10741418B2 (en) 2017-05-12 2020-08-11 Infineon Technologies Ag Method for producing power semiconductor module arrangement
US11004695B2 (en) 2017-05-12 2021-05-11 Infineon Technologies Ag Power semiconductor module arrangement having a base plate and a contact element
EP3869552A1 (de) * 2017-05-12 2021-08-25 Infineon Technologies AG Leistungshalbleitermodulanordnung und verfahren zur herstellung davon

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