DE102016215889B4 - Halbleitervorrichtung, intelligentes Leistungsmodul und Leistungswandlervorrichtung - Google Patents
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Abstract
Halbleitervorrichtung (30), aufweisend:- ein Leistungshalbleiterelement (46, 46-1- 46-7);- einen Hauptejektrodenanschluss (56) des Leistungshalbleiterelements (46, 46-1- 46-7);- einen Sensorabschnitt (47, .47-1 - 47-7), der ein Signal aussendet, das zu einem physikalischen Zustand des Leistungshalbleiterelements korrespondiert;- einen Sensorsignalanschluss (200 - 207), der mit dem Sensorabschnitt (47, 47-1 - 47-7) verbunden ist;.- einen Treiberanschluss (220, 221, 222, 223, 224, 226, 227), der eine Leistung zum Treiben des Leistungshalbleiterelements (46, 46-1 - 46-7) bereitstellt; und- ein Gehäuse (36), welches das Leistungshalbleiterelement (46, 46-1 - 46-7), den Hauptelektrodenanschluss (56), den Sensorabschnitt (47, 47-1 - 47-7), den Sensorsignalanschluss (200 - 207) und den Treiberanschluss (220, 221, 222, 223, 224, 226, 227) aufnimmt, wobei:- der Sensorsignalanschluss (200 - 207) und der Treiberanschluss (220, 221, 222, 223, 224, 226, 227) so vorgesehen sind, dass sie von außerhalb des Gehäuses (36) anschließbar sind,- der Sensorsignalanschluss (200 - 207) und der Treiberanschluss (220, 221, 222, 223, 224, 226; 227) einen Anschluss, dessen oberes Ende niedriger angeordnet ist als ein oberes Oberflächenteil (104) des Gehäuses (36), und einen Anschluss, dessen oberes Ende höher, angeordnet ist als das obere Oberflächenteil (104) des Gehäuses (36), aufweisen,- ein erstes Steuersubstrat .(120) mit dem .Sensorsignalanschluss (200-207) und dem Treiberanschluss (220-227) verbunden ist, deren oberes Ende niedriger angeordnet ist als das obere Oberflächenteil (104) des Gehäuses (36), so dass das erste Steuersubstrat (120) innerhalb des Gehäuses (36) angeordnet ist,- ein zweites Steuersubstrat (121) mit dem Sensorsignalanschluss (200-207) und dem Treiberanschluss (220-227) verbunden ist, deren oberes Ende höher angeordnet ist als das obere Oberflächenteil (104) des Gehäuses (36), so dass das zweite Steuersubstrat (121) oberhalb des Gehäuses (36) angeordnet ist, und- dadurch ein Reduzieren einer Impedanz und eine Verbesserung beim Freiheitsgrad der Gestaltung des Anschlusses von außerhalb erreicht werden.
Description
- Technisches Gebiet
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung, ein intelligentes Leistungsmodul und eine Leistungswandlervorrichtung und insbesondere auf eine Leistungshalbleitervorrichtung und ein intelligentes Leistungsmodul und eine Leistungswandlervorrichtung, welche dieselbe verwenden.
- Stand der Technik.
- Ein IPM (intelligent power module, intelligentes Leistungsmodul) ist allgemein mit einem Leistungshalbleiterelement wie einem IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate), einem MOSFET (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) und einer FWDi (Freilauf- oder Reflux-Diode) ausgestattet. Das IPM weist außerdem eine Funktion zum Steuern eines Treibens des Leistungshalbleiterelements auf. Weiter ist das IPM auch mit einem Sensorabschnitt versehen, der Informationen über eine Temperatur, einen Stromwert oder dergleichen des Leistungshalbleiterelements sendet. Das IPM ist mit einer Funktion des Schützens des Leistungshalbleiterelements von einer Überhitzung, einem Überstrom oder dergleichen ausgestattet, welche von dem Sensorabschnitt gesendete Signale verwendet. Das IPM, das somit mit der Treiber-Steuerfunktion und der. Schutzfunktion für die Leistungshalbleitervorrichtung ausgestattet ist, wird umhüllt und für einen inversen Wandlerabschnitt oder dergleichen einer Inverter-Vorrichtung verwendet (siehe z.B. die offengelegte,
japanische Patentanmeldung Nr. 6-303778 - In dem herkömmlichen IPM sind das Leistungshalbleiterelement, der Sensorabschnitt, die Treiber-Steuerschaltung und die Schutzbetriebssteuerschaltung für das Leistungshalbleiterelement integriert in dem Gehäuse untergebracht. Aus diesem Grund muss, wenn die Spezifikation für die Steuerung des Treibens oder des Schutzbetriebs geändert wird, die Spezifikation für jedes IPM geändert werden, was zeitaufwändig ist.
DieUS 6 735 065 B2 beschreibt ein Halbleitermodul mit einem Halbleiterbauelement, das elektrisch leitend verbunden ist mit mindestens einer Ausgangsleitung, mit einem integrierten Temperatursensor, wobei der Temperatursensor mit mindestens einem seiner . Lastanschlüsse an jeweils einem Anschluss für ein Versorgungspotenzial angeschlossen ist, wobei der Temperatursensor bei Überschreiten einer ersten Temperaturschwelle und bei angelegtem Versorgungspotential einen zu einer Erwärmung des Temperatursensors führenden Laststrom führt, mit einer Unterbrechungseinrichtung, welche nach Überschreiten einer zweiten Temperaturschwelle zumindest die laststromführenden Ausgangsleitungen irreversibel unterbricht.
DieUS 2013/0082283 A1 - Zusammenfassung
- Die vorliegende Erfindung ist implementiert worden, um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, und es ist eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung zu stellen, die es einfach macht, eine Spezifikation für eine Steuerung des Treibensoder des Schutzbetriebs eines Leistungshalbleiterelemente zu ändern.
Es ist eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein IPM zur Verfügung zu stellen, das die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.
Es ist eine dritte Aufgabe, der vorliegenden Erfindung, eine Leistungswandlervorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche die Halbleitervorrichtung oder das IPM gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. - Die der Erfindung zu Grunde liegenden Aufgaben werden bei einer Halbleitervorrichtung erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1, bei einem intelligenten Leistungsmodul erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 12 und bei einer Leistungswandlervorrichtung erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.
- Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlicher.. . ..
- Figurenliste
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1 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung und eines Steuersubstrats -
2 ist eine .perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines IPMs darstellt, das aus der Halbleitervorrichtung und dem Steuersubsträt. -
3 ist ein Schaltungsdiagramm des IPMs, das aus der Halbleitervorrichtung und dem Steuersubstrat. -
4 stellt einen Zustand dar, in welchem das Schaltungsidagramm der Halbleitervorrichtung -
5 ist ein Schaltungsdiagramm des Sensorabschnitts -
6 ist eine Querschnittsansicht des IPMs, das aus der Halbleitervorrichtung und dem Steuersubstrat -
7 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung -
8A ist eine Querschnittsansicht, die einen Verdrahtungsabstand zwischen dem Steuersubstrat und dem Leistungshalbleiterelement in einem Zustand zeigt, in welchem ein vergleichendes Beispiel der Halbleitervorrichtung und das Steuersubstrat verbunden sind. -
8B ist eine Querschnittsansicht, die einen Verdrahtungsabstand zwischen dem Steuersubstrat und dem Leistungshalbleiterelement in einem Zustand zeigt, in welchem die Halbleitervorrichtung und das Steuersubstrat verbunden sind. -
9A ist eine Querschnittsansicht, die einen Isolationsabstand des Treiberanschlusses und des Sensorsignalanschlusses in dem Zustand zeigt, in welchem das vergleichende Beispiel der Halbleitervorrichtung und das Steuersubstrat verbunden sind. -
9B ist. eine Querschnittsansicht, die einen Isolationsabstand des Treiberanschlusses und des Sensorsignalanschlusses in dem Zustand zeigt, in welchem die Halbleitervorrichtung und das Steuersubstrat verbunden sind. -
10 ist eine Querschnittsansicht eines Zustands, in welchem die Halbleitervorrichtung und das Steuersubstrat verbunden sind. -
11 ist eine Querschnittsansicht der . Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
12 ist eine Querschnittsansicht eines Zustands, in welchem die Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und das Steuersubstrat verbunden sind. -
13 ist eine Querschnittsansicht de Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausfrührungsform der Erfindung. -
15A zeigt einen Zustand, in welchem die Halbleitervorrichtung durch ein Lötmittel mit dem Steuersubstrat verbunden ist. -
15B zeigt einen Zustand, in welchem die Halbleitervorrichtung über einen Steckverbinder mit dem Steuersubstrat verbunden ist. -
15C ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand darstellt, in welchem die Halbleitervorrichtung mit dem Steuersubstrat verbunden ist. -
16 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung -
17 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung -
18A ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand darstellt, in welchem die Halbleitervorrichtung bis zu der Höhe des oberen Oberflächenteils des Gehäuses mit einem Versiegelungsharz gefüllt ist. -
18B ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand darstellt, in welchem die Halbleitervorrichtung gemäß einer Modifikation bis zu der Höhe eines oberen Endes der Anschlussbuchse mit einem Versiegelungsharz gefüllt ist. -
19 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung -
20 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung -
21 ist eine Draufsicht einer Leistungswandlervorrichtung - Beschreibung der Ausführungsformen
- Eine Halbleitervorrichtung wird mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Identischen oder korrespondierenden Komponenten werden identische Bezugszeichen zugewiesen, und eine mehrfache Beschreibung kann weggelassen sein.
-
1 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung30 und eines Steuersubstrats32 In der Halbleitervorrichtung30 ist ein Gehäuse36 auf einer Basisplatte34 angeordnet. ,Innerhalb des Gehäuses36 ist ein Verdrahtungsmuster38 durch ein Lötmittel40 mit der Basisplatte34 verbunden. Ein isolierendes Substrat42 ist auf einer oberen Oberfläche des Verdrahtungsmusters38 angeordnet. Ein Verdrahtungsmuster44 ist auf einer oberen Oberfläche des isolierenden Substrats42 angeordnet. Ein Leistungshalbleiterelement46 und ein Sensorabschnitt47 sind durch ein Lötmittel48 mit einer oberen Oberfläche des Verdrahtungsmusters44 verbunden. Der Sensorabschnitt47 sendet ein Signal, das zu einer Temperatur des Leistungshalbleiterelements46 korrespondiert, und ein Signal, das zu einem durch das Leistungshalbleiterelement fließenden Strom korrespondiert, aus. - Innerhalb des Gehäuses
36 sind ein Sensorsignalanschluss200 , ein Treiberanschluss220 und ein Hauptelektrodenanschluss56 außerhalb des isolierenden Substrats42 angeordnet. Ein bestimmter Abstand ist zwischen dem Sensorsignalanschluss200 , dem Treiberanschluss220 , dem Hauptelektrodenanschluss56 und dem isolierenden Substrat42 vorgesehen. Obwohl der Sensorsignalanschluss200 , derTreiberanschluss220 und der Hauptelektrodenanschluss56 jeder in einer Mehrzahl vorgesehen sind, sind sie hier als ein Anschluss beschrieben, da diese Anschlüsse in1 miteinander überlappen. Der Sensorsignalanschluss200 ist mit dem Sensorabschnitt47 verbunden. Der Treiberanschluss220 stellt eine Leistung zum Treiben des Leistungshalbleiterelements46 bereit. Das Leistungshalbleiterelement46 und der Hauptelektrodenanschluss56 sind über Leistungsverdrahtungs-Bond-Drähte58 verbunden. Das Leistungshalbleiterelement46 , der Sensorsignalanschluss200 und der Treiberanschluss220 sind über einen Signalverdrahtungs-Bond-Draht60 verbunden. - Das Steuersubstrat
32 ist mit einer gedruckten Leiterplatte62 versehen. Die gedruckte Leiterplatte62 ist mit einem externen Eingangs-/Ausgangssteuersignalanschluss64 , einer integrierten Schaltung66 und einem Steuerschaltungsteil68 auf einer oberen Oberfläche davon versehen. -
2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines IPMs70 darstellt, das aus der Halbleitervorrichtung . 30 und dem Steuersubstrat32 aufgebaut ist. Das Steuersubstrat32 ist auf der Halbleitervorrichtung30 angeordnet. Die - Halbleitervorrichtung30 und das Steuersubstrat32 sind über den Sensorsignalanschluss200 und den Treiberanschluss220 verbunden. Das IPM70 ist durch weiteres Platzieren einer Abdeckung72 auf dem Steuersubstrat32 aufgebaut. -
3 ist ein Schaltungsdiagramm des IPMs70 Obwohl in1 der Einfachheit wegen nur ein Leistungshalbleiter element46 beschrieben ist, kann eine Mehrzahl von Leistungshalbleiterelementen46 vorgesehen sein.3 zeigt ein Schaltungsdiagramm in einem Fall, in welchem es sieben Leistungshalbleiterelemente46 gibt. - Hierbei wird angenommen, dass die sieben Leistungshalbleiterelemente
46 die Leistungshalbleiterelemente46-1 bis46 -7 sind. In1 ist der Sensorabschnitt47 für das Leistungshalbleiterelement46 vorgesehen, wogegen in3 die Sensorabschnitte47-1 bis47-7 jeweils für die Leistungshalbleiterelemente46-1 bis46-7 vorgesehen sind. Die integrierte Schaltung66 ist in1 vorgesehen, wogegen in3 sieben integrierte Schaltungen66-1 bis66-7 vorgesehen sind. In3 korrespondieren Widerstände68-1 bis68-7 zu dem vorstehend genannten Steuerschaltungsteil68 . Es ist zu beachten, dass ein. Kondensator ebenfalls als das Steuerschaltungsteil68 angeordnet sein kann. - In
3 sind die Leistungshalbleiterelemente46-1 bis46-7 IGBTs. Die Leistungshalbleiterelemente46-1 bis46-6 sind so verbunden, dass sie eine Drei-Phasen-Inverter-Schaltung bilden.P ,U ,V ,W ,N undB , die an einem rechten Ende des in3 gezeigten Schaltungsdiagramms angeordnet sind, korrespondieren zu den vorstehend genannten Hauptelektrodenanschlüssen56 .P bezeichnet eine Inverter-Leistungsversorgung,N bezeichnet eine Inverter-Mässe,U ,V undW bezeichnen Inverter-Ausgänge. - Das Leistungshalbleiterelement
46-7 ist vorgesehen, um ein Potential zwischenP undN daran zu hindern, aufgrund eines regenerativen Stroms anzusteigen, wenn der Inverter verlangsamt.B ist eine Kollektor-Elektrode des Leistungshalbleiterelements46-7 . Die Leistungshalbleiterelemerite46-1 bis46-7 sind jedes mit einer FWDi versehen. - Sensorabschnitte
47-1 bis47-7 sind aus Temperatursensorabschnitten72-1 bis72-7 und Stromsensorabschnitten74-1 bis74-7 aufgebaut. Die Temperatursensorabschnitte72-1 bis72-7 senden Signale aus, die zu Temperaturen der Leistungshalbleiterelemente46-1 bis46-7 korrespondieren. Die Stromsensorabschnitte74-1 bis74-7 senden Signale aus, die zu Strömen korrespondieren, welche durch die Leistungshalbleiterelemente46-1 bis46-7 fließen. - Die integrierten Schaltungen
66-1 bis66-7 sind jede mit Vcc,Fo , IN, GND, OUT, OT und SC als Anschlüssen versehen. Vcc ist ein Leistungsversorgungsanschluss.Fo ist ein Fehlerausgangsanschluss. IN ist ein Eingangsanschluss der Treibersignale der Leistungshalbleiterelemente46-1 bis46-7 . GND ist ein Referenz-Leistungsversorgungsanschluss. OUT ist ein Anschluss zum Steuern eines Treibens des Leistungshalbleiterelements und mit Gate-Anschlüssen der Leistungshalbleiterelemente46-1 bis46-7 verbunden. OT ist ein Steueranschluss mit einer Schutzfunktion gegen ein Überhitzen und ist mit den Temperatursensorabschnitten72-1 bis72-7 verbunden. SC ist ein Steueranschluss mit einer Schutzfunktion gegen einen Überstrom und mit den Stromsensorabschnitten74-1 bis74-7 verbunden. Weiter ist SC über Widerstände68-1 bis68-7 mit GND verbunden. -
VUP1 ,WP1 ,VWP1 ,VN1 ,UFo ,VFo ,WFo ,Fo ,UP ,VP ,WP ,UN ,VN ,WN ,Br ,VUPC ,WPC , -VWPC undVNC , die an einem linken Ende des in FIG. gezeigten Schaltungsdiagramms angeordnet sind, korrespondieren zu vorstehend genannten externen Eingangs-/Ausgangssteuersignalanschlüssen64 :VUP1 ,WP1 ,VWP1 undVN1 sind Leistungsversorgungsanschlüsse und jeweils mit den Vcc-Anschlüssen der integrierten Schaltungen .66-1 bis66-7 verbunden. Ufo,VFo ,WFo undFo sind Fehlerausgangsanschlüsse und mit den Fo-Anschlüssen der integrierten Schaltungen66-1 bis66-7 verbunden.UP ,VP ,WP ,UN ,VN ,WN undBr sind Eingangsanschlüsse von Treibersignalen der Leistungshalbleiterelemente46-1 bis46-7 und jeweils mit den IN-Anschlüssen der integrierten Schaltungen66-1 bis66-7 verbunden.VUPC ,WPC ,VWPC undVNC sind Referenz-Leistungsversorgungsanschlüsse und jeweils mit den GND-Anschlüssen der integrierten Schaltungen66-1 bis66-7 verbunden. -
4 stellt einen Zustand des IPMs70 dar, in welchem das Schaltungsdiagramm der Halbleitervorrichtung30 von dem Schaltungsdiagramm des Steuersubstrats32 getrennt ist. Ein Schaltungsdiagramm80 ist das Schaltungsdiagramm der Halbleitervorrichtung30 und ein Schaltungsdiagramm82 ist das Schaltungsdiagramm des Steuersubstrats32 . In dem Schaltungsdiagramm80 korrespondiert ein AnschlussG zu dem Treiberanschluss220 . Andererseits korrespondieren AnschlüsseA ,K undS zu dem Sensorsignalanschluss200 . Ein AnschlussE ist ein Referenz-Leistungsversorgungsanschluss. Eine Schaltung des IPMs70 ist durch Verbinden der AnschlüsseG ,A ,K ,S undE mit ihren jeweiligen AnschlüssenG ,A ,K ,S undE des Schaltungsdiagramms82 aufgebaut. - Es ist zu beachten, dass, obwohl die Widerstände
68-1 bis68-7 in3 und4 auf der Seite des Steuersubstrats32 angeordnet sind, die Widerstände68-1 bis68-7 auf der Seite der Halbleitervorrichtung30 angeordnet sein können. -
5 ist ein anderes Beispiel des Schaltungsdiagramms des Sensorabschnitts47 Zur Vereinfachung sind von den in3 und4 gezeigten Drei-Phasen-Inverter-Schaltungen Teile der Leistungshalbleiterelemente46-1 bis46-4 in5 extrahiert. Obwohl in3 und4 die Temperatursensorabschnitte72-1 bis72-7 und die Stromsensorabschnitte74-1 bis74-7 als die Sensorabschnitte47-1 bis47-7 aufgebaut sind, kann außerdem ein Spannungssensorabschnitt90 , der ein Signal aussendet, das zu einer an jeden Abschnitt der Halbleitervorrichtung30 angelegten Spannung korrespondiert, weiter vorgesehen sein. - Der Spannungssensorabschnitt
90 ist mit einem ersten Spannungssensorabschnitt92 , einem zweiten Spannungssensorabschnitt94 und einem dritten Spannungssensorabschnitt96 versehen. Der erste Spannungssensorabschnitt92 sendet ein Signal aus, das zu einer Kollektor-Emitter-Spannung zwischen den Leistungshalbleiterelementen46-1 bis46-4 korrespondiert. Der zweite Spannungssensorabschnitt94 sendet ein Signal aus, das zu einer Spannung korrespondiert, die an beide Enden eines Shunt-Widerstands98 angelegt wird, welcher auf der Verdrahtung angebracht ist. Der dritte Spannungssensorabschnitt96 sendet ein Signal aus, das zu einer Spannung zwischen ,P undN korrespondiert. Es ist zu beachten, dass der Shunt-Widerstand98 nicht angebracht zu sein braucht. In diesem Fall sendet der zweite Spannungssensorabschnitt94 ein Signal aus, das zu einer zwischen zwei Punkten der Verdrahtung angelegten Spannung korrespondiert. -
6 ist eine Querschnittsansicht des IPMs70 , das aus der Halbleitervorrichtung30 und , dem Steuersubstrat32 aufgebaut ist. Die Halbleitervorrichtung30 und das Steuersubstrat32 sind über den Sensörsignalanschluss200 und den Treiberanschluss220 verbunden. Beispiele des Verfahrens des Verbindens des Sensorsignalanschlusses200 , des Treiberanschlusses220 und des Steuersubstrats32 schließen Löten, Verbinden unter Verwendung eines Steckverbinders, Ultraschallverbinden und Schweißen ein. - Mit dem herkömmlichen IPM sind das Leistungshalbleiterelement, der Sensorabschnitt und die . Treibersteuerschaltung und die Schutzbetriebssteuerschaltung des Leistungshalbleiterelements integriert in einem Gehäuse untergebracht. Mit dem IPM werden Spezifikationen der Treibersteuerschaltung und der Schutzbetriebssteuerschaltung häufig geändert. In der herkömmlichen Anordnung müssen jedoch, wenn die Spezifikationen dieser Steuerschaltungen geändert werden, die Spezifikationen für jedes IPM geändert werden, und eine lange Entwicklungszeit wird benötigt.
- In dem vorliegenden sind die Halbleitervorrichtung
30 und das Steuersubstrat32 getrennt ausgelegt, und das Steuersubstrat32 kann unabhängig entworfen werden. Aus diesem Grund braucht, wenn die Spezifikationen des Treiber- und Schutzbetriebs geändert werden, nur das Steuersubstrat32 geändert zu werden. Deshalb können die Spezifikationen verglichen mit einem Fall, in welchem die Spezifikationen für jedes IPM geändert werden, einfacher geändert werden. Weiter kann, da das Steuersubstrat32 , welches die Spezifikation häufig ändert, unabhängig ausgelegt ist, die Halbleitervorrichtung30 standardisiert werden. Deshalb ist es möglich, die Entwicklungszeit zu verkürzen. - Weiter kann, da die Halbleitervorrichtung
30 und das Steuersubstrat32 unabhängig ausgelegt sind, die Halbleitervorrichtung30 von einer Benutzerseite gesehen allein verwendet werden. In der Halbleitervorrichtung30 sind der Sensorsignalanschluss200 und der Treiberanschluss220 so vorgesehen, dass sie von außerhalb des Gehäuses36 anschließbar sind. Aus diesem Grund kann der Benutzer die Steuerschaltung unter Verwendung des Sensorsignalanschlusses200 und des Treiberanschlusses220 frei gestalten. - Weiter muss der Benutzer in dem Fall des herkömmlichen IPMs eine Vorrichtung auf der Benutzerseite passend zu den feststehenden IPM-Anschlüssen gestalten. In dem vorliegenden Beispiel kann der Benutzer jedoch das Steuersubstrat
32 frei gestalten. Aus diesem Grund kann der Benutzer den externen Eingangs-/Ausgangssteuersignalanschluss64 oder dergleichen des IPMs frei anordnen. Deshalb verbessert sich der Freiheitsgrad der Gestaltung der Vorrichtung auf der Benutzerseite. - Wenn der Benutzer das Halbleitermodul verwendet, auf welchem nur das Leistungshalbleiterelement angebracht ist, kann der Benutzer den Sensorabschnitt, die Treibersteuerschaltung und die Schutzbetriebssteuerschaltung frei gestalten. Hierbei ist der Sensorabschnitt vorzugsweise nah bei dem Leistungshalbleiterelement angeordnet, um eine Hochgeschwindigkeitsreaktion zu erzielen. Wenn der Benutzer jedoch den Sensorabschnitt vorsieht, kann es schwierig sein, den Sensorabschnitt aufgrund von Gestaltungsvorgaben näher an dem Leistungshalbleiterelement anzuordnen. Aus diesem Grund kann ein zuverlässiger Schutzbetrieb nicht erreicht werden.
- Die Halbleitervorrichtung
30 ist mit dem Sensorabschnitt47 versehen. Aus diesem Grund ermöglicht ein Fall, der die Halbleitervorrichtung30 verwendet, verglichen mit einem Fall, der das Halbleitermodul verwendet, auf welchem nur das Leistungshalbleiterelemerit angebracht ist, eine zuverlässige Kontrolle über den Schutzbetrieb und das Treiben. -
7 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung30 Nachfolgend wird ein Anschlüssaufbau der vorliegenden Biespeils mit Bezug auf7 beschrieben. In dem vorliegenden Beispiel sind, wie durch einen Pfeil100 gezeigt, der Sensorsignalanschluss200 und der Treiberanschluss220 innerhalb des Gehäuses36 angeordnet. Weiter sind, wie durch einen Pfeil102 gezeigt, obere Enden des Sensorsignalanschlusses200 und des Treiberanschlusses220 an. Positionen niedriger als ein oberes Oberflächenteil104 des Gehäuses .36 angeordnet. -
8A zeigt eine Querschnittsansicht eines Zustands, in welchem ein vergleichendes. Beispiel der Halbleitervorrichtung30 und das Steuersubstrat32 verbunden sind. Die in8A gezeigte Halbleitervorrichtung30 ist mit einem Sensorsignalanschluss201 und einem Treiberanschluss221 versehen, die in einer Seitenfläche des Gehäuses36 eingelassen sind. Obere Enden des Sensorsignalanschlusses201 und des Treiberanschlusses221 sind höher als das obere Oberflächenteil104 des Gehäuses36 angeordnet. Ein Pfeil106 zeigt einen Verdrahtungsabstand zwischen dem Steuersubstrat32 und dem Leistungshalbleiterelement46 . - Im Gegensatz dazu ist
8B eine Querschnittsansicht eines Zustands, in welchem die Halbleitervorrichtung30 gemäß dem vorliegenden Beispiel und das Steuersubstrat32 verbunden sind. Ein Pfeil108 zeigt einen Verdrahtungsabstand zwischen dem Steuersubstrat32 und dem Leistungshalbleiterelement46 . Wenn der Pfeil108 mit dem Pfeil106 in8A verglichen wird, ist der Verdrahtungsabstand zwischen dem Steuersubstrat32 und dem Leistungshalbleiterelement46 in der vorliegenden Ausführungsform kürzer. - Ein Verkürzen des . Verdrahtungsabstands von dem Steuersubstrat
32 zu dem Leistungshalbleiterelement46 hat einen Effekt eines Reduzierens einer Impedanz, eines Reduzierens von Störsignalen von außen und eines Erhöhens der Reaktionszeit. Deshalb ist es möglich, eine , Kontrolle über ein Treiben und den Schutzbetrieb des Leistungshalbleiterelements46 zu sichern. -
9A ist eine schematische Darstellung, die einen Isolationsabstand zwischen dem Sensorsignalanschluss201 , dem Treiberanschluss221 und der Außenseite des Gehäuses36 unter Verwendung eines Pfeils110 in dem -vorstehend genannten vergleichenden Beispiel zeigt.9B . ist eine . schematische Darstellung, die einen Isolationsabstand zwischen dem Sensorsignalanschluss200 , dem Treiberanschluss220 und der Außenseite des Gehäuses36 unter Verwendung eines Pfeils112 in der vorstehend genannten vorliegenden Ausführungsform zeigt. - Wenn der Pfeil
112 mit dem ,Pfeil110 in9A verglichen wird, ist der Isolationsabstand zwischen dem Sensorsignalanschluss200 dem Treiberanschluss220 und der Außenseite des Gehäuses36 in in vorliegenclen Beispiel größer. Deshalb ist es möglich, eine Spannungsfestigkeit zu sichern. -
10 ist eine Querschnittsansicht eines Zustands, in welchem die Halbleitervorrichtung30 und das Steuersubstrat32 verbunden sind. In dem vorliegenden Beispriel ist die Halbleitervorrichtung30 mit einem Sensorsignalanschluss202 und einem Treiberanschluss222 versehen. Wie durch einen Pfeil114 gezeigt, sind obere Enden des Sensorsignalanschlusses202 und des Treiberanschlusses222 höher angeordnet als das obere Oberflächenteil104 des Gehäuses36 . - In dem vorliegenden Beispiel ragen obere Enden des Sensorsignalanschlusses
202 und des Treiberanschlusses222 aus dem Gehäuse36 hervor. Aus diesem Grund kann das Steuersubstrat32 an einer Stelle angeordnet sein, die von der Stelle direkt über der. Halbleitervorrichtung30 abweicht. Weiter kann die Größe des Steuersubstrats32 größer ausgelegt sein als das Gehäuse. Deshalb verbessert sich der Freiheitsgrad der Gestaltung und der Größe des Steuersubstrats32 . - Erste
11 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Halbleitervorrichtung30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist mit einer Mehrzahl von Sensorsignalanschlüssen203 und Treiberanschlüssen223 versehen wie in dem Fall der ersten Ausführungsform. Obere Enden von einigen der Sensorsignalanschlüsse203 und Treiberanschiüsse223 sind niedriger angeordnet als das obere Oberflächenteil104 des Gehäuses36 und obere Enden von einigen dieser Anschlüsse sind höher angeordnet als das obere Oberflächenteil104 des Gehäuses36 . Hierbei sind in11 , da die Sensorsignalanschlüsse203 und die Treiberanschlüsse223 miteinander überlappen, nur zwei der Anschlüsse beschrieben. -
12 ist eine Querschnittsansicht eines Zustands, in welchem zwei Steuersubstrate120 und121 mit der Halbleitervorrichtung30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verbunden sind. Um eine Impedanz zu reduzieren, wird eine Schaltung, für welche ein Verdrahtungsabstand zu dem Leistungshalbleiterelement46 verkürzt werden muss, auf dem ersten Steuersubstrat120 angebracht. Weiter wird eine Schaltung, für welche es wünschenswert ist, einen Freiheitsgrad der Gestaltung für eine externe Verbindung bereitzustellen, auf dem zweiten Steuersubstrat121 angebracht. - Von den Sensorsignalanschlüssen
203 und den Treiberanschlüssen223 ist einer, der mit dem ersten Steuersubstrat120 verbunden ist, so vorgesehen, dass ein oberes Ende davon niedriger angeordnet ist als das obere Oberflächenteil104 . Von den Sensorsignalanschlüssen203 und den Treiberanschlüssen223 ist einer, der mit dem zweiten Steuersubstrat121 verbunden ist, so vorgesehen, dass ein oberes Endes davon höher angeordnet ist als das obere Oberflächenteil104 . Deshalb ist das erste Steuersubstrat120 innerhalb des Gehäuses36 angeordnet. Das zweite Steuersubstrat121 ist über dem Gehäuse36 angeordnet. Deshalb kann in der vorliegenden Ausführungsform eine Mehrzahl von Steuersubstraten120 und121 mit der Halbleitervorrichtung30 verbunden sein. Aus diesem Grund ist es' möglich, sowohl eine Reduzierung einer Impedanz als auch eine Verbesserung des Freiheitsgrads der Gestaltung zu erzielen. Weiter ermöglicht eine Verbesserung des Freiheitsgrads der Gestaltung, die Größe der Vorrichtung auf der Benutzerseite zu reduzieren. - Zweite Ausführungsform
13 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Halbleitervorrichtung30 mit einem Sensorsignalanschluss204 und einem Treiberanschluss224 versehen. Ein Teil oder der gesamte .Sensorsignalanschluss204 und der Treiberanschluss224 sind aus einem Presspassanschluss123 aufgebaut. -
14 ist eine Querschnittsansicht, insbesondere wenn die Sensorsignalanschlüsse204 und die Treiberanschlüsse224 in der Halbleitervorrichtung30 deren obere Enden innerhalb des Gehäuses36 angeordnet sind und deren obere Enden niedriger angeordnet sind als das obere Oberflächenteil104 des Gehäuses36 , extrahiert sind. Somit ist es, wenn die Sensorsignalanschlüsse204 und die Treiberanschlüsse224 innerhalb der Gehäuses36 untergebracht sind, verglichen mit dem Fall, in welchem diese Anschlüsse aus der oberen Oberfläche des Gehäuses36 heivorragen schwieriger, das Steuersubstrat32 anzuschließen. Das vorliegende Beispiel zeigt hohe Wirkungen, wenn der in14 gezeigte. Sensorsignalanschluss204 und der Treiberanschluss224 innerhalb des Gehäuses36 untergebracht sind. Dieswird nachfolgend unter Verwendung von15C gemäß dem vorliegenden Beispiel und15A und15B gemäß einem vergleichenden Beispiel beschrieben. -
15C ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand darstellt, in welchem die in14 gezeigte Halbleitervorrichtung30 mit dem Steuersubstrat32 verbunden ist. In dem vorliegenden Beispiel sind der Sensorsignalanschluss204 und der Treiberanschluss224 aus dem Presspassanschluss123 aufgebaut. Der Presspassanschluss123 kann durch Presspassen des Presspassanschlusses123 in eine Durchgangsbohrung verbunden werden, die in dem Steuersubstrat32 vorgesehen ist. Aus diesem Grund ist es in der vorliegenden Ausführungsform möglich, den Sensorsignalanschluss204 , den Treiberanschluss224 und das Steuersubstrat32 einfach zu verbinden. Weiter beseitigt der Presspassanschluss123 die Notwendigkeit eines Verbindungsmediums wie eines Lötmittels während der Verbindung. Deshalb ist es möglich, den Platz des Steuersubstrats32 einzusparen.. -
15A zeigt ein vergleichendes Beispiel wenn die Halbleitervorrichtung30 mit dem Steuersubstrat32 verbunden ist. In15A sind ein Sensorsignalanschluss200 und ein Treiberanschluss220 und das Steuersubstrat32 durch ein Lötmittel122 verbunden. Der Sensorsignalanschluss200 und der Treiberanschluss220 sind innerhalb der Gehäuses36 angeordnet, und obere Enden derselben sind niedriger angeordnet als das obere Oberflächenteil104 des Gehäuses36 . In diesem Fall, ist eine Verbindung durch ein Lötmittel schwierig und in einer Produktivität unbefriedigend. -
15 B zeigt ein anderes vergleichendes Beispiel wenn die Haibteitervorrichtung30 mit dem Steuersubstrat32 verbunden ist. In15B sind der Sensorsignalanschluss200 , der Treiberanschluss220 und das Steuersubstrat32 über einen Steckverbinder124 verbunden. Die Verwendung des Steckverbinders124 ermöglicht eine Verbindung. Es ist jedoch notwendig, einen Platz zur Verfügung zu stellen, an welchem der Steckverbinder124 auf dem Steuersubstrat32 angebracht ist. Deshalb ist es schwierig, einen Platz in dem Steuersubstrat32 einzusparen. Weiter verursacht ein Vorhandensein einer Verdrahtung innerhalb des Steckverbinders124 , dass der Verdrahtungsabstand länger wird. -
16 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung30 Die Halbleitervorrichtung30 ist mit einem Sensorsignalanschluss205 versehen, der ein aus dem Verdrahtungsmuster44 extrahiertes Signal ausgibt. Der Sensorsignalanschluss205 ist über den Signalverdrahtungs-Bond-Draht60 mit dem Verdrahtungsmuster44 verbunden. Das Leistungshalbleiterelement46 ist auf dem Verdrahtungsmuster44 angebracht. Gemäß dem Verdrahtungsmuster44 kann ein Signal zum Beispiel von der Unterseite des Leistungshalbleiterelements46 extrahiert werden. - Aus diesem Grund kann mit dem Sensorsignalanschluss
205 , der mit dem Steuersubstrat32 verbunden ist, das Steuersubstrat32 ein Signal von einer Stelle extrahieren, an der es schwierig ist, einen Kontakt von der Oberflächenseite des Leistungshalbleiterelements46 herzustellen. Deshalb ist es möglich, wenn das IPM70 aus der Halbleitervorrichtung30 und dem Steuersubstrat32 aufgebaut ist, die Schutzfunktion zu verbessern. - Insbesondere wenn das Leistungshalbleiterelement
46 ein IGBT ist, wird die Unterseite des Leistungshalbleiterelements46 ein Kollektor. Aus diesem Grund ist das Verdrahtungsmuster44 mit dem Kollektor verbunden. . Deshalb wird das Verdrahtungsmuster44 ein Sensorabschnitt, der ein Signal aussendet, das zu einem Potential des Kollektors korrespondiert. Aus diesem Grund kann das IPM70 mit einer Schutzfunktion versehen werden, die zu dem Kollektor-Potential korrespondiert. - Es ist zu beachten, dass in dem vorstehenden Beispiel ein Signal durch das Verdrahtungsmuster
44 von der Unterseite des Leistungshalbleiterelements46 extrahiert wird und das Signal durch den Sensorsignalanschluss205 an das Steuersubstrat32 gesendet wird, aber dies ist nicht ausschließend. Das über das Verdrahtungsmuster , zu dem . Steuersubstrat32 gesendete Signal kann jedes Signal sein, das sich auf einen Zustand des Leistungshalbleiterelements46 bezieht. -
17 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung30 -Die Halbleitervorrichtung30 ist mit einem Sensorsignalanschluss206 und einem . Treiberanschluss226 versehen. Der Sensorsignalanschluss206 und der Treiberanschluss226 sind aus einer Anschlussbuchse125 aufgebaut. Weiter weist ein oberes Ende der Anschlussbuchse125 die gleiche Höhe auf wie das obere Oberflächenteil104 des Gehäuses36 . -
18A ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand darstellt, in welchem die Halbleitervorrichtung30 mit einem . Versiegelungsharz126 bis zu der Höhe des oberen Oberflächenteils104 des Gehäuses36 gefüllt ist. Die Anschlussbuchse125 kann durch Einführen eines Verbindungsteils an der Seite des Steuersubstrats .32 in die Anschlussbuchse125 mit dem Steuersubstrat32 verbunden werden. Aus diesem Grund kann die Anschlussbuchse125 vorgesehen sein, ohne aus der oberen Oberfläche des Gehäuses36 hervorzuragen. Deshalb ist es möglich, ein Brechen und/oder Biegen des Sensorsignalanschlusses206 und des Treiberanschlusses226 während eines Zusammenbaus zu verhindern. -
18B ist eine Modifikation Obere Enden des Sensorsignalanschlusses206 und des Treiberanschlusses226 können niedriger angeordnet sein als die Höhe des oberen Oberflächenteils104 des Gehäuses36 . Durch Einsetzen der Anschlussbuchse125 für den Sensorsignalanschluss206 und den Treiberanschluss226 ist es möglich, obere Oberflächen des Versiegelungsharzes126 und den Anschluss auszurichten. Deshalb ist es möglich, ein Brechen und/oder Biegen des Sensorsignalanschlusses206 und des Treibersignalanschlusses226 während eines Zusammenbaus zu verhindern. -
19 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung30 , Sensorsignalanschluss207 und ein Treiberanschluss227 auf dem Verdrahtungsmuster44 und angeordnet. Gemäß der Anordnung können der Sensorsignalanschluss207 und der Treiberanschluss227 näher an das Leistungshalbleiterelement46 gebracht werden. Aus diesem Grund ist es möglich, eine Impedanz zu reduzieren und eine Hochgeschwindigkeitsreaktion zu erzielen. Weiter verbessert dies den Freiheitsgrad der Position, an welcher der Sensorsignalanschluss207 und der Treiberanschluss227 extrahiert werden. Auf diese Weise verbessert sich der Freiheitsgrad der Gestaltung des Steuersubstrats32 . Es ist außerdem möglich, den Platz zum Anordnen von Anschlüssen zu reduzieren, die in der Peripherie des isolierenden Substrats42 vorgesehen sind, und dadurch die Größe der Halbleitervorrichtung30 zu reduzieren. -
20 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung30 Das Innere des Gehäuses36 ist mit einem Versiegelungsharz126 gefüllt. Beispiele des Verfahrens des Füllens beinhalten eine direkte Vergussanordnung, welche eine innere Verdrahtung mit einem unelastischen Harz versiegelt, und Füllen mit einem Spritzgussharz. Halbleitervorrichtung3 ist mit dem Sensorsignalanschluss204 und dem Treiberanschluss224 versehen. Der Sensorsignalanschluss204 und der Treiberanschluss224 sind aus dem Presspassanschluss123 aufgebaut. - Durch Füllen des Inneren des Gehäuses
36 mit dem Versiegelungsharz126 verbessert sich die Festigkeit der Halbleitervorrichtung30 . Weiter verbessert sich eine Zuverlässigkeit/Lebensdauer durch festes Anbringen des Leistungshalbleiterelements46 , des Leistungsverdrahtungs-Bond-Drahts58 und des Signalverdrahtungs-Bond-Drahts60 . Wenn der Presspassanschluss123 mit dem Steuersubstrat32 verbunden ist, wird eine Kraft auf den Anschluss ausgeübt, In diesem Fall müssen Verankerungen des Sensorsignalanschlusses204 und des Treiberanschlusses224 fest angebracht werden. Gleichzeitig ist ein Füllen mit dem Versiegelungsharz126 besonders wirksam. - Obwohl der Sensorsignalanschluss
204 und der Treiberanschluss aus dem Presspassanschluss123 aufgebaut sind, können auch Anschlüsse vorgesehen sein, die andere Formen aufweisen. -
21 ist eine Draufsicht einer Leistungswandlervorrichtung134 Die Leistungswandlervorrichtung134 ist mit der Halbleitervorrichtung30 und zwei IPMs70 versehen, welche die Halbleitervorrichtung30 und vier Drei-Phasen-Inverter130 verwenden. Ein von einem Benutzer bereitgestelltes Steuersubstrat132 ist mit der Halbleitervorrichtung30 verbunden. Die Halbleitervorrichtung30 , die IPMs70 und die Drei-Phasen-Inverter130 sind mit einer Sammelschiene136 verbunden. Die Leistungswandlervorrichtung134 bildet eine Inverter-Vorrichtung. - Gemäß der herkömmlichen Anordnung erfordert ein Implementieren einer gewünschten Gestaltung eine komplizierte Führung der Sammelschiene
136 . Solch eine Führung der Sammelschiene136 erhöht jedoch eine Induktivität. Eine erhöhte Induktivität führt zu einer Erhöhung einer Stößspannung. Andererseits erfordert ein Hinzufügen einer Dämpfungsschaltung, um die Stoßspannung zu unterdrücken, einen Platz zum Unterbringen der Dämpfungsschaltung, was ein Verkleinern der Leistungswandlervorrichtung134 verhindert. - Ein Verwenden der Halbleitervorrichtung
30 gemäß der ersten wick zweiten Ausführungsform für die Leistungswandlervorrichtung134 verbessert den Freiheitsgrad der Gestaltung der Steuersubstrate32 und132 . Weiter ist es möglich, da die Steuersubstrate32 und132 unabhängig von der Halbleitervorrichtung30 gestaltet werden können, die externen Eirigangs-/Ausgängssteuersignalanschlüsse64 der Steuersubstrate32 und132 frei anzuordnen. Aus diesem Grund verbessert sich mit der Leistungswandlervorrichtung134 , die mit der Halbleitervorrichtung30 und dem IPM70 , welches die Halbleitervorrichtung30 verwendet, ausgestattet ist, der Freiheitsgrad der Gestaltung der Vorrichtung. Deshalb ist es möglich, die Leistungshalbleitervorrichtung134 zu verkleinern. - Herkömmlicherweise ist die Anzahl an Leistungshalbleiterelementen
46 , die auf der Leistungswandlervorrichtung134 angebracht werden können, aufgrund von Gestaltungsvorgaben beschränkt. Ein Verwenden der Halbleitervorrichtung30 oder des IPMs70 , welches die Halbleitervorrichtung30 verwendet, verbessert jedoch den Freiheitsgrad der Gestaltung. . Aus diesem Grund ist es möglich, die Anzahl an Leistungshalbleiterelementen46 zu erhöhen, die auf der Leistungswandlervorrichtung134 angebracht werden - können. Deshalb ist es möglich, Funktionen der Leistungswandlervorrichtung134 zu verbessern. - Es ist zu beachten, dass die Leistungswandlervorrichtung
134 zusätzlich zu der Inverter-Vorrichtung eine Wandlervorrichtung, ein . Servo-Verstärker oder eine Leistungsversorgungseinheit sein kann. - In der vorliegenden Ausführungsform ist das Leistungshalbleiterelement
46 , das für die. Hatbieitervorrichtung30, das IPM70 und die Leistungswandlervorrichtung134 gemäß der ersten und zweik Ausführungsform vorgesehen ist, aus einem Halbleiter mit breiter Bandlücke ausgebildet. Der Halbleiter mit breiter Bandlücke ist Siliziumkarbid, ein auf Galliumnitrid basierendes Material oder Diamant. - Da der Halbleiter mit breiter Bandlücke geringe Verluste während eines Hochgeschwindigkeitsschaltens und eine hohe Temperaturfestigkeit aufweist, wird der Halbleiter mit breiter Bandlücke häufiger für . Hochfrequenz-, Hochgeschwindigkeitsschaltanwendungen verwendet, als er unter Bedingungen verwendet wird, die in Silizium-Vorrichtungen gebraucht werden. Aus diesem Grund ist eine erhöhte Stoßspannung ein Problem gewesen.
- Wie vorstehend beschrieben, verbessert ein Verwenden der Halbleitervorrichtung
30 gemäß der ersten wicl zweknAusführungsform den Freiheitsgrad der Gestaltung. Deshalb ist es möglich, die Sammelschiene136 und die Dämpfuhgsschaltung geeignet anzuordnen. Aus diesem Grund ist es möglich, eine Stoßspannung in der Halbleitervorrichtung30 , dem IPM . 70 und der Leistungswandlervorrichtung134 , die aus dem Halbleiter mit breiter Bandlücke ausgebildet sind, zu unterdrücken. - Ein Problem mit dem Halbleiter mit .breiter Bandlücke ist, dass es große Abstrahlstörsignale vondem Ha mit breiter Bandlücke gibt. Mit der Halbleitervorrichtung
30 gemäß der ersteund zweiten Ausführungsform ist es möglich, die Halbleitervorrichtung30 durch Trennen von dem Steuersubstrat32 zu gestalten. Deshalb ist es möglich, zu verhindern, dass das Steuersubstrat32 durch Abstrahlstörsignale von dem Halbleiter mit breiter Bandlücke beeinträchtigt wird. - Es ist zu....
- Offenbar sind angesichts der vorstehenden Lehren viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich. Es soll deshalb verstanden werden, dass innerhalb des Gültigkeitsumfangs der angehängten Ansprüche die Erfindung anders als ausdrücklich beschrieben ausgeführt werden kann.
- Bezugszeichenliste
-
- 30
- Halbleitervorrichtung
- 32
- Steuersubstrat
- 34
- Basisplatte
- 36
- Gehäuse-
- 38
- Verdrahtungsmuster
- 40
- Lötmittel...
- 42
- isolierendes Substrat
- 44
- Verdrahtungsmuster
- 46, 46-1-46-7
- Leistungshalbleiterelement
- 47, 47-1- 47-7
- Sensorabschnitt
- 48
- Lötmittel
- 56
- Hauptelektrodenanschluss
- 58
- Leistungsverdrahtungs-Bond-Draht
- 60
- Signalverdrahtungs-Bond-Draht
- 62
- gedruckte Leiterplatte
- 64
- externer Eingangs-/Ausgangssteuersignalanschluss
- 66, 66-1 - 66-7
- integrierte Schaltung
- 68, 68-1 - 68-7
- Steuerschaltungsteil
- 70
- intelligentes Leistungsmodul, IPM
- 72
- Abdeckung
- 72-1 - 72-7
- Temperätursensorabschnitt
- 74-1-74-7
- Stromsensorabschnitt
- 80, 82
- Schaltungsdiagramm
- 90
- Spannungssensorabschnitt
- 92
- erster Spannungssensorabschnitt
- 94
- zweiter Spannungssensorabschnitt
- 96
- dritter Spannungssensorabschnitt
- 98
- Shunt-Widerstand
- 100, 102
- Pfeil
- 104
- Oberflächenteil
- 106, 108, 110, 112,114
- Pfeil
- 116
- Überstand Sensorsignalanschluss gegenüber Gehäuse
- 118
- Überstand Gehäuse gegenüber Sensorsignalanschluss
- 120, 121
- Steuersubstrat
- 122
- Lötmittel
- 123
- Presspassanschluss
- 124
- Steckverbinder
- 125
- Anschlussbuchse
- 126
- Versiegelungsharz
- 130
- Drei-Phaseri-Inverter
- 132
- Steuersubstrat.
- 134
- Leistungswandlervorrichtung
- 136
- Sammelschiene
- 200 - 207 220 - 224,
- Sensorsignalanschluss
- 226, 227
- Treiberanschluss
- VUP1, WP1, VWP1, VN1
- Leistungsversorgungsanschluss
- VUPC, WPC, VWPC, VNC
- Referenz-Leistungsanschlüsse
- UFo, VFo, WFo, Fo ,
- Fehlerausgangsanschluss .
- UP, VP, WP, VN, WN, Br
- UN, Eingangsanschlüsse
- G
- Treiberanschluss
- A, K, S
- Sensorsignalanschluss
- E
- Referenz-Leistungsanschluss
- P
- Inverter-Leistungsversorgung
- N
- Inverter-Masse
- U, V, W
- Inverter-Ausgang
- B
- Kollektor-Elektrode
Claims (13)
- Halbleitervorrichtung (30), aufweisend: - ein Leistungshalbleiterelement (46, 46-1- 46-7); - einen Hauptejektrodenanschluss (56) des Leistungshalbleiterelements (46, 46-1- 46-7); - einen Sensorabschnitt (47, .47-1 - 47-7), der ein Signal aussendet, das zu einem physikalischen Zustand des Leistungshalbleiterelements korrespondiert; - einen Sensorsignalanschluss (200 - 207), der mit dem Sensorabschnitt (47, 47-1 - 47-7) verbunden ist;. - einen Treiberanschluss (220, 221, 222, 223, 224, 226, 227), der eine Leistung zum Treiben des Leistungshalbleiterelements (46, 46-1 - 46-7) bereitstellt; und - ein Gehäuse (36), welches das Leistungshalbleiterelement (46, 46-1 - 46-7), den Hauptelektrodenanschluss (56), den Sensorabschnitt (47, 47-1 - 47-7), den Sensorsignalanschluss (200 - 207) und den Treiberanschluss (220, 221, 222, 223, 224, 226, 227) aufnimmt, wobei: - der Sensorsignalanschluss (200 - 207) und der Treiberanschluss (220, 221, 222, 223, 224, 226, 227) so vorgesehen sind, dass sie von außerhalb des Gehäuses (36) anschließbar sind, - der Sensorsignalanschluss (200 - 207) und der Treiberanschluss (220, 221, 222, 223, 224, 226; 227) einen Anschluss, dessen oberes Ende niedriger angeordnet ist als ein oberes Oberflächenteil (104) des Gehäuses (36), und einen Anschluss, dessen oberes Ende höher, angeordnet ist als das obere Oberflächenteil (104) des Gehäuses (36), aufweisen, - ein erstes Steuersubstrat .(120) mit dem .Sensorsignalanschluss (200-207) und dem Treiberanschluss (220-227) verbunden ist, deren oberes Ende niedriger angeordnet ist als das obere Oberflächenteil (104) des Gehäuses (36), so dass das erste Steuersubstrat (120) innerhalb des Gehäuses (36) angeordnet ist, - ein zweites Steuersubstrat (121) mit dem Sensorsignalanschluss (200-207) und dem Treiberanschluss (220-227) verbunden ist, deren oberes Ende höher angeordnet ist als das obere Oberflächenteil (104) des Gehäuses (36), so dass das zweite Steuersubstrat (121) oberhalb des Gehäuses (36) angeordnet ist, und - dadurch ein Reduzieren einer Impedanz und eine Verbesserung beim Freiheitsgrad der Gestaltung des Anschlusses von außerhalb erreicht werden.
- Halbleitervorrichtung (30) gemäß
Anspruch 1 , wobei der physikalische Zustand eine Temperatur ist. - Halbleitervorrichtung (30) gemäß
Anspruch 1 oder2 , wobei der physikalische Zustand ein Strom ist. - Halbleitervorrichtung (30) gemäß einem der
Ansprüche 1 bis3 , wobei der physikalische Zustand eine Spannung ist. - Halbleitervorrichtung (30) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Sensorsignalanschluss (200 - 207) einen Anschluss aufweist, der ein Signal ausgibt, das von einem Verdrahtungsmuster (44) extrahiert ist, auf welchem das Leistungshalbleiterelement (46, 46-1 - 46-7) angebracht ist.
- Halbleitervorrichtung (30) gemäß einem der vorangehenden
Ansprüche 1 bis5 , wobei der Sensorsignalanschluss (200 - 207) und der Treiberanschluss (220, 221, 222, 223, 224, 226, 227) auf einem Verdrahtungsmuster (44) angeordnet sind. - Halbleitervorrichtung (30) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Leistungshalbleiterelement (46, 46-1- 46-7) aus einem Halbleiter mit breiter Bandlücke ausgebildet ist.
- Halbleitervorrichtung (30) gemäß
Anspruch 7 , wobei der Halbleiter mit breiter Bandlücke Siliziumkarbid, ein auf Galliumnitrid basierendes Material oder Diamant ist. - Halbleitervorrichtung (30) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Sensorsignalanschluss (200 - 207) und der Treiberanschluss (220, 221, 222, 223, 224, 226, 227) einen Presspassanschluss (123) aufweisen.
- Halbleitervorrichtung (30) gemäß einem der
Ansprüche 1 bis8 , wobei der Sensorsignalanschluss (200 - 207) und der Treiberanschluss (220, 221, 222, 223, 224, 226, 227) Anschlussbuchsen (125) sind. - Hälbleitervorrichtung (30) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Innere des Gehäuses (36) mit einem Versiegelungsharz (126) gefüllt ist.
- Intelligentes Leistungsmodul (70), aufweisend eine Halbleitervorrichtung (30) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche; wobei: - die ersten und zweiten Steuersubstrate (120, 121) aufweisen: - einen externen Eingangs-/Ausgangssteuersignalanschluss (64); und - eine integrierte Schaltung (66, 66-1 - 66-7), und - die integrierte Schaltung (66, 66-1 - 66-7) mit dem externen Eingangs-Atrsgangssteuersignafansohluss (64), dem Sensorsignalanschluss (200 - 207) und dem Treiberanschluss (220, 221, 222, 223,224, 226, 227) verbunden ist und gemäß einem Signal, welches von dem Sensorsignalanschluss ausgegeben wird, ein Treiben des Leistungshalbleiterelements (46, 46-1 - 46-7) steuert und einen Schutzbetrieb des Leistungshalbleiterelements (46, 46-1 - 46-7) steuert.
- Leistungswandlervorrichtung (134), welche die Halbleitervorrichtung (30) gemäß einem der
Ansprüche 1 bis11 oder das intelligente Leistungsmodul (70) gemäß .Anspruch 12 aufweist.
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