DE102017221961B4 - Halbleiterleistungsmodul und leistungsumrichtervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Halbleiterleistungsmodul (202), aufweisend:• ein Isoliersubstrat (1), das einen konkaven Abschnitt (2) aufweist, der an einer Deckfläche des Isoliersubstrats (1) vorhanden ist;• eine Substratelektrode (3), die in den konkaven Abschnitt (2) eingebettet ist;• ein Halbleiterelement (5), das auf der Substratelektrode (3) gebondet ist; und• ein Isolierharz (7), das ein Kopfendeteil der Substratelektrode (3) abdeckt, wobei• das Isolierharz (7) nicht mit dem Halbleiterelement (5) in Kontakt ist und• das Isolierharz (7) einen Umfangsbereich der Substratelektrode (3) und einen Bereich der Deckfläche, welcher benachbart zum konkaven Abschnitt (2) ist, aber nicht einen Bereich der Substratelektrode (3), welcher weiter innen als der Umfangsbereich ist, abdeckt.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterleistungsmodul und eine Leistungsumrichtervorrichtung.
  • Hintergrund
  • Es ist erforderlich, dass Halbleitermodule eine hohe Betriebssicherheit aufweisen, um es zu ermöglichen, einen Strom bei einer hohen Spannung für eine lange Zeitperiode fortlaufend ein-/ausschalten zu können. Um die Betriebssicherheit bezüglich einer Spannungsfestigkeit zu verbessern, werden Substratelektroden mit einem Isolierkunststoff abgedeckt, wodurch eine Stromleckage unterdrückt wird. Beispielsweise wird eine dünne Schicht aus einem Polyimid-basierten oder Polyamid-imid-basierten Isolierkunststoff auf die Oberflächen der Substratelektroden an einem keramischen Isoliersubstrat aufgebracht und gehärtet, um dadurch die Betriebssicherheit bezüglich einer Spannungsfestigkeit zu verbessern (z.B. vergleiche JP 2006-32617A ).
  • Aus US 2013 / 0 094 165 A1 ist ein Hochkapazitätsmodul mit einer Peripherieschaltung unter Verwendung einer Leiterplatte und einer betreffenden Leiterplatte für Peripherieschaltungen eines Hochkapazitätsmoduls bekannt.
  • Aus JP S57- 10 748 U ist eine Modulschaltungsvorrichtung bekannt, welche eine Gate-Elektrode eines Substrats und eine Gate-Elektrode eines Leistungselements und eine Kathodenelektrode des Substrats und eine Kathodenelektrode des Leistungselements jeweils durch auf dem Hilfssubstrat ausgebildete Verbindungsanschlüsse verbindet und die Kathodenelektrode des Leistungselements mit der Kathodenelektrode auf dem Substrat verbunden ist. Die Kathodenelektrode des Leistungselements ist mit der Kathodenelektrode auf dem Substrat verbunden.
  • Aus US 2014 / 0 036 461 A1 ist eine flexible lichtemittierende Halbleitervorrichtung bekannt, wie beispielsweise eine LED-Vorrichtung, welche eine flexible dielektrische Schicht mit einer ersten und einer zweiten Hauptoberfläche und mindestens einer Durchkontaktierung aufweist, die sich durch die dielektrische Schicht erstreckt.
  • Zusammenfassung
  • Ein Isolierkunststoff, der eine Dicke von 5 µm bis 100 µm aufweist, wird unter Verwendung eines Vergussverfahrens aufgebracht. Jedoch ist ein Kopfendeteil der Substratelektrode aufgrund einer Oberflächenspannung des Harzes bzw. Kunststoffs nach dem Aufbringen des Isolierharzes oder einer Volumenkonzentration, wenn das Harz gehärtet wird, nicht mit dem Isolierharz abgedeckt. Als ein Ergebnis tritt eine Stromleckage zwischen den Substratelektroden auf, findet eine anormale Entladung an dem Kopfendeteil der Substratelektrode statt, was ein Problem verursacht, dass die Substratelektrode zerstört wird.
  • Die vorliegende Erfindung ist implementiert worden, um das oben beschriebene Problem zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Halbleitermodul und eine Leistungsumrichtervorrichtung bereitzustellen, die geeignet sind, die Betriebssicherheit bezüglich einer Spannungsfestigkeit zu verbessern.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der Hauptansprüche. Die Unteransprüche offenbaren bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Halbleitermodul: ein Isoliersubstrat, das einen konkaven Abschnitt aufweist, der an einer Deckfläche des Isoliersubstrats vorhanden ist; eine Substratelektrode, die in den konkaven Abschnitt eingebettet ist; ein Halbleiterelement, das auf die Substratelektrode gebondet ist; und einen Isolierkunststoff bzw. ein Isolierharz, das ein Kopfendeteil der Substratelektrode abdeckt.
  • Bei der vorliegenden Erfindung ist die Substratelektrode in den konkaven Abschnitt des Isoliersubstrats eingebettet. Dies verhindert jeglichen Niveauunterschied zwischen dem Isoliersubstrat und der Substratelektrode und macht es möglich, den Isolierkunststoff einheitlich an der Oberfläche der Substratelektrode auszubilden und den Kopfendeteil der Substratelektrode sicher mit dem Isolierkunststoff bzw. Isolierharz abzudecken. Es ist daher möglich, die Betriebssicherheit bezüglich einer Spannungsfestigkeit zu verbessern.
  • Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlicher aus der folgenden Beschreibung
  • Kurze Beschreibung von Zeichnungen
    • 1 ist eine Querschnittsdarstellung, die ein Halbleitermodul gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 2 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung des Isoliersubstrats und der Substratelektrode gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 3 bis 7 sind Querschnittsdarstellungen, die das Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen.
    • 8 ist eine Querschnittsdarstellung, die ein Halbleiterleistungsmodul gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt.
    • 9 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung eines Abschnitts, der in 8 durch eine Strichlinie umschlossen ist.
    • 10 ist eine Querschnittsdarstellung, die ein Halbleiterleistungsmodul gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 11 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung eines Isoliersubstrats und einer Substratelektrode gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 12 bis 14 sind Querschnittsdarstellungen, die das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterleistungsmoduls gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen.
    • 15 ist ein Blockschaltbild, das einen Aufbau eines elektrischen Leistungsumrichtersystems zeigt, bei dem die elektrische Leistungsumrichtereinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
  • Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • Ein Halbleitermodul und eine Leistungsumrichtervorrichtung gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Dieselben Komponenten werden durch dieselben Symbole gekennzeichnet, und die wiederholte Beschreibung davon kann weggelassen sein.
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • 1 ist eine Querschnittsdarstellung, die ein Halbleitermodul gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein konkaver Abschnitt 2 ist an einer Deckfläche eines Isoliersubstrats 1 aus Keramik oder dergleichen ausgebildet. Eine Substratelektrode 3 ist über Lot 4 in den konkaven Abschnitt 2 eingebettet. 2 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung des Isoliersubstrats und der Substratelektrode gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Substratelektrode 3 hat eine Dicke h von 200 µm bis 800 µm, die gleich oder kleiner als eine Tiefe d des konkaven Abschnitts 2 ist.
  • Ein Halbleiterelement 5 ist über Lot 6 an die Substratelektrode 3 gebondet. Ein Polyimidbasierter oder Polyamid-imid-basierter Isolierkunststoff bzw. Isolierharz 7, der eine Dicke von 5 µm bis 100 µm aufweist, deckt das Kopfendeteil der Substratelektrode 3 ab. Eine Drahtverbindung 8 zum Anlegen einer Spannung ist mit der Deckfläche des Halbleiterelements 5 verbunden. Ein Silicongel 9 deckt die Substratelektrode 3 und das Halbleiterelement 5 ab.
  • Als nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen des Halbleiterleistungsmoduls gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben. 3 bis 7 sind Querschnittsdarstellungen, die das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterleistungsmoduls gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen. Wie in 3 gezeigt, wird zuerst der konkave Abschnitt 2 an der Deckfläche des Isoliersubstrats 1 ausgebildet. Wie in 4 gezeigt, wird als nächstes das Lot 4 an einer Bodenfläche des konkaven Abschnitts 2 ausgebildet.
  • Wie in 5 gezeigt, wird als nächstes ein leitfähiges Metall, wie beispielsweise eine Aluminiumfolienplatte, eine Kupferfolienplatte oder eine Metallpaste davon, bei einer hohen Temperatur unter Verwendung des Lots 4 mit dem konkaven Abschnitt 2 verbunden, um die Substratelektrode 3 auszubilden. Es ist zu beachten, dass ein Hartlötmaterial statt des Lots 4 verwendet werden kann oder die Substratelektrode 3 unter Verwendung von Sputtern ausgebildet sein kann.
  • Wie in 6 gezeigt, wird als nächstes der Isolierkunststoff bzw. Isolierharz 7 unter Verwendung eines Vergussverfahrens dünn aufgebracht, um das Kopfendeteil der Substratelektrode 3 abzudecken, und ausgehärtet. Wie in 7 gezeigt, wird als nächstes das Halbleiterelement 5 über das Lot 6 mit der Deckfläche der Substratelektrode 3 verbunden. Als nächstes wird eine Drahtverbindung oder dergleichen an dem Halbleiterelement 5 vorgenommen.
  • Als nächstes werden Wirkungen des vorliegenden Ausführungsbeispiels im Vergleich zu einem Vergleichsbeispiel beschrieben. 8 ist eine Querschnittsdarstellung, die ein Halbleiterleistungsmodul gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt. 9 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung eines Abschnitts, der in 8 durch eine Strichlinie umschlossen ist. Bei dem Vergleichsbeispiel ist kein konkaver Abschnitt 2 an der Deckfläche des Isoliersubstrats 1 ausgebildet, und die Substratelektrode 3 ist an einer flachen Deckfläche ausgebildet. Daher gibt es einen großen Niveauunterschied zwischen dem Isoliersubstrat 1 und der Substratelektrode 3. Das Kopfendeteil der Substratelektrode 3 ist aufgrund einer Oberflächenspannung des Isolierkunststoffs 7 nach dessen Aufbringung oder einer Volumenkonzentration, wenn das Isolierharz 7 gehärtet wird, nicht mit dem Isolierharz 7 abgedeckt. Somit tritt eine Stromleckage zwischen den Substratelektroden 3 auf, die eine anormale Entladung an dem Kopfendeteil der Substratelektrode 3 verursachen kann, was die Substratelektrode 3 zerstört.
  • Im Gegensatz dazu ist die Substratelektrode 3 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in den konkaven Abschnitt 2 des Isoliersubstrats 1 eingebettet, und die Höhe der Deckfläche der Substratelektrode 3 ist gleich oder geringer als die Höhe der Deckfläche des Isoliersubstrats 1. Dies verhindert jeglichen Niveauunterschied zwischen dem Isoliersubstrat 1 und der Substratelektrode 3 und macht es möglich, den Isolierkunststoff bzw. Isolierharz 7 einheitlich an der Oberfläche der Substratelektrode 3 auszubilden und das Kopfendeteil der Substratelektrode 3 sicher mit dem Isolierharz 7 abzudecken. Daher tritt keine Stromleckage zwischen den Substratelektroden 3 auf, und es tritt keine anormale Entladung an dem Kopfendeteil der Substratelektrode 3 auf, und es ist dadurch möglich, die Betriebssicherheit bezüglich einer Spannungsfestigkeit zu verbessern. Zudem ermöglicht die verbesserte Betriebssicherheit eine Auslegung, so dass der Abstand zwischen den Substratelektroden 3 kürzer gemacht wird, was es ermöglicht, die Größe des Moduls zu verkleinern. Ein kleineres Modul verbessert die Kühlungsleistung des Moduls, reduziert einen Leistungsverlust und verbessert die Leistung.
  • Zweites Ausführungsbeispiel
  • 10 ist eine Querschnittsdarstellung, die ein Halbleiterleistungsmodul gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. 11 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung eines Isoliersubstrats und einer Substratelektrode gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Unähnlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist eine Breite w2 der Substratelektrode 3 kleiner als eine Breite w1 des konkaven Abschnitts 2. Der Isolierkunststoff bzw. Isolierharz 7 deckt das Kopfendeteil und auch die Seitenfläche der Substratelektrode 3 ab. Eine Dicke des Isolierharzes 7 ist kleiner als (w1 - w2)/2. Der übrige Aufbau ist gleich zu demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels.
  • Als nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen des Halbleiterleistungsmoduls gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben. 12 bis 14 sind Querschnittsdarstellungen, die das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterleistungsmoduls gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen. Zuerst werden die Schritte aus 3 und 4 ausgeführt, wie in dem Fall des ersten Ausführungsbeispiels. Wie in 12 gezeigt, wird als nächstes die Substratelektrode 3, die eine kleinere Breite als der konkave Abschnitt 2 aufweist, in dem konkaven Abschnitt 2 ausgebildet. Wie in 13 gezeigt, wird als nächstes der Isolierkunststoff bzw. Isolierharz 7 unter Verwendung eines Vergussverfahrens dünn aufgebracht, um das Kopfendeteil und die Seitenfläche der Substratelektrode 3 abzudecken, und gehärtet. Wie in 14 gezeigt, wird als nächstes das Halbleiterelement 5 über das Lot 6 mit der Deckfläche der Substratelektrode 3 verbunden. Die übrigen Schritte sind ähnlich zu denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels.
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel deckt das Isolierharz 7 nicht nur das Kopfendeteil, sondern auch die Seitenfläche der Substratelektrode 3 ab. Dies macht es möglich, einen Leckstrom in der seitlichen Richtung mit Bezug auf die Seitenfläche der Substratelektrode 3 zu unterdrücken, die Spannungsfestigkeit in der seitlichen Richtung zu erhöhen, und es dadurch möglich, die Betriebssicherheit der Einrichtung weiter zu verbessern.
  • Es ist zu beachten, dass das Halbleiterelement 5 nicht auf eines eingeschränkt ist, das aus Silizium hergestellt ist, sondern auch aus einem Halbleiter mit breiter Bandlücke gebildet sein kann, der eine breitere Bandlücke als Silizium aufweist. Beispiele für den Halbleiter mit breiter Bandlücke umfassen Siliziumcarbid, ein Nitrid-Gallium-basierter Werkstoff oder Diamant. Das aus einem solchen Halbleiter mit breiter Bandlücke gebildete Halbleiterelement hat eine hohe Spannungsfestigkeit und eine hohe maximal zulässige Stromdichte, und kann daher kleiner gemacht werden. Eine Verwendung eines solchen kleinen Halbleiterelements ermöglicht es, dass ein Halbleiterleistungsmodul, das dieses Halbleiterelement enthält, auch verkleinert und hoch integriert werden kann. Da das Halbleiterelement sehr wärmebeständig ist, ist es zudem möglich, die Größe von Kühlrippen einer Wärmesenke zu reduzieren und statt eines Wasserkühlsystems ein Luftkühlsystem einzuführen, und es ist dadurch möglich, die Größe des Halbleiterleistungsmoduls weiter zu reduzieren. Zudem hat das Halbleiterelement einen geringen Leistungsverlust und bietet eine hohe Effizienz und kann daher ein hoch effizientes Halbleitermodul bereitstellen.
  • Drittes Ausführungsbeispiel
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Halbleitermodul gemäß dem oben beschriebenen ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel bei einer elektrischen Leistungsumrichtereinrichtung angewendet. Die elektrische Leistungsumrichtereinrichtung ist beispielsweise eine Invertereinrichtung, eine Konvertereinrichtung, ein Servoverstärker oder eine Energieversorgungseinheit. Obwohl die vorliegende Erfindung nicht auf eine spezifische elektrische Leistungsumrichtereinrichtung eingeschränkt ist, wird unten ein Fall beschrieben, bei dem die vorliegende Erfindung auf einen Dreiphaseninverter angewendet wird.
  • 15 ist ein Blockschaltbild, das einen Aufbau eines elektrischen Leistungsumrichtersystems zeigt, bei dem die elektrische Leistungsumrichtereinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewendet wird. Dieses elektrische Leistungsumrichtersystem umfasst eine Energieversorgung 100, eine elektrische Leistungsumrichtereinrichtung 200 und eine Last 300. Die Energieversorgung 100 ist eine DC-Energieversorgung und führt der elektrischen Leistungsumrichtereinrichtung 200 eine DC-Energie zu. Die Energieversorgung 100 kann aus verschiedenen Komponenten zusammengesetzt sein. Beispielsweise kann die Energieversorgung 100 aus einem DC-System, einer Solarzelle oder einer Speicherbatterie zusammengesetzt sein, oder kann aus einem Gleichrichter oder einem AC/DC-Konverter zusammengesetzt sein, der mit einem AC-System verbunden ist. Alternativ kann die Energieversorgung 100 aus einem DC/DC-Konverter gebildet sein, der eine von einem DC-System ausgegebene DC-Energie auf eine vorgegebene Energie umwandelt.
  • Die elektrische Leistungsumrichtereinrichtung 200 ist ein Dreiphaseninverter, der mit einem Knoten zwischen der Energieversorgung 100 und der Last 300 verbunden ist, die von der Energieversorgung 100 gelieferte DC-Energie in eine AC-Energie umwandelt und die AC-Energie der Last 300 zuführt. Die elektrische Leistungsumrichtereinrichtung 200 umfasst eine Hauptumrichterschaltung 201, die eine DC-Energie in eine AC- Energie umwandelt und die AC- Energie ausgibt, und einer Steuer- und/oder Regelschaltung 203, die ein Steuer- und/oder Regelsignal zum Steuern und/oder Regeln der Hauptumrichterschaltung 201 an die Hauptumrichterschaltung 201 ausgibt.
  • Die Last 300 ist ein dreiphasiger Elektromotor, der mit der AC-Energie betrieben wird, die von der elektrischen Leistungsumrichtereinrichtung 200 zugeführt wird. Die Last 300 ist nicht auf eine spezifische Anwendung eingeschränkt. Die Last wird als ein Elektromotor verwendet, der an verschiedenen elektrischen Vorrichtungen, wie beispielsweise einem Elektromotor beispielsweise für ein Hybridfahrzeug, ein Elektrofahrzeug, ein Schienenfahrzeug, ein Aufzug oder eine Klimaanlage, montiert ist.
  • Die elektrische Leistungsumrichtereinrichtung 200 wird unten im Detail beschrieben. Die Hauptumrichterschaltung 201 umfasst ein Schaltelement und eine Rückflussdiode (nicht gezeigt). Wenn das Schaltelement geschaltet wird, wandelt die Hauptumrichterschaltung 201 von der Energieversorgung 100 gelieferte DC-Energie in eine AC-Energie um und führt die AC-Energie der Last 300 zu. Die Hauptumrichterschaltung 201 kann verschiedene Arten von spezifischen Schaltungskonfigurationen aufweisen. Die Hauptumrichterschaltung 201 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist eine zweistufige dreiphasige Vollbrückenschaltung, die aus sechs Schaltelementen und sechs Rückflussdioden, die antiparallel zu den jeweiligen Schaltelementen geschaltet sind, gebildet sein kann. Jedes Schaltelement und jede Rückflussdiode der Hauptumrichterschaltung 201 sind aus einem Halbleiterleistungsmodul 202 entsprechend dem oben beschriebenen ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel gebildet. Jeweils zwei Schaltelemente der sechs Schaltelemente sind in Reihe geschaltet sind und bilden einen vertikalen Zweig. Jeder vertikale Zweig bildet jede Phase (U-Phase, V-Phase, W-Phase) der Vollbrückenschaltung. Ausgangsanschlüsse von jedem vertikalen Zweig, das heißt, drei Ausgangsanschlüsse der Hauptumrichterschaltung 201, sind mit der Last 300 verbunden.
  • Des Weiteren umfasst die Hauptumrichterschaltung 201 eine Treiberschaltung (nicht gezeigt), die jedes Schaltelement antreibt. Die Treiberschaltung kann in dem Halbleiterleistungsmodul 202 enthalten sein. Eine von dem Halbleiterleistungsmodul 202 verschiedene andere Treiberschaltung kann gegeben sein. Die Treiberschaltung erzeugt ein Treibersignal zum Antreiben jedes Schaltelements der Hauptumrichterschaltung 201, und führt das erzeugte Treibersignal einer Steuer- und/oder Regelelektrode jedes Schaltelements der Hauptumrichterschaltung 201 zu. Insbesondere gibt die Treiberschaltung an die Steuer- und/oder Regelelektrode von jedem Schaltelement ein Treibersignal zum Einschalten von jedem Schaltelement und ein Treibersignal zum Ausschalten von jedem Schaltelement in Übereinstimmung mit dem Steuer- und/oder Regelsignal, das von der Steuer- und/oder Regelschaltung 203 ausgegeben wird, die später beschrieben wird, aus. Wenn der EIN-Zustand von jedem Schaltelement aufrechterhalten wird, ist das Treibersignal ein Spannungssignal (EIN-Signal), das eine Spannung gleich oder höher als eine Grenzspannung des Schaltelements aufweist. Wenn der AUS-Zustand von jedem Schaltelement aufrechterhalten wird, ist das Treibersignal ein Spannungssignal (AUS-Signal), das eine Spannung gleich oder geringer als die Grenzspannung des Schaltelements aufweist.
  • Die Steuer- und/oder Regelschaltung 203 steuert und/oder regelt jedes Schaltelement der Hauptumrichterschaltung 201, um der Last 300 eine gewünschte Leistung zuzuführen. Insbesondere berechnet die Steuer- und/oder Regelschaltung 203 einen Zeitraum (EIN-Zeitraum), indem jedes Schaltelement der Hauptumrichterschaltung 201 in dem EIN-Zustand ist, basierend auf der der Last 300 zuzuführenden Leistung. Beispielsweise kann die Hauptumrichterschaltung 201 durch eine PWM-Steuerung und/oder -Regelung zum Modulieren des EIN-Zeitraums von jedem Schaltelement in Abhängigkeit von der auszugebenden Spannung gesteuert und/oder geregelt werden. Des Weiteren gibt die Steuer- und/oder Regelschaltung 203 einen Steuer- und/oder Regelbefehl (Steuer- und/oder Regelsignal) an die in der Hauptumrichterschaltung 201 enthaltene Treiberschaltung aus, so dass das EIN-Signal an jedes einzuschaltende Schaltelement ausgegeben wird und ein AUS-Signal an jedes auszuschaltende Schaltelement an jedem Punkt ausgegeben wird. Die Treiberschaltung gibt das EIN-Signal oder das AUS-Signal als das Treibersignal an die Steuer- und/oder Regelelektrode von jedem Schaltelement in Übereinstimmung mit dem Steuer- und/oder Regelsignal aus.
  • Die Leistungsumrichtervorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wendet das Schaltelement der Hauptumrichterschaltung 201 und das Halbleiterleistungsmodul gemäß dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel als eine Rückflussdiode an und kann daher die Betriebssicherheit bezüglich der Spannungsfestigkeit verbessern.
  • Während dieses Ausführungsbeispiel ein Beispiel zeigt, bei dem die vorliegende Erfindung auf einen zweistufigen dreiphasigen Inverter angewendet wird, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf eingeschränkt und kann auf verschiedene Leistungsumrichtereinrichtungen angewendet werden. Während dieses Ausführungsbeispiel eine zweistufige elektrische Leistungsumrichtereinrichtung zeigt, kann die vorliegende Erfindung auch auf eine dreistufige oder vielstufige elektrische Leistungsumrichtereinrichtung angewendet werden. Wenn eine Energie einer einphasigen Last zugeführt wird, kann die vorliegende Erfindung auf einen einphasigen Inverter angewendet werden. Die vorliegende Erfindung kann auch auf einen DC/DC-Konverter oder einen AC/AC-Konverter angewendet werden, wenn Energie einer DC-Last oder dergleichen zugeführt wird.
  • Des Weiteren ist bei der elektrischen Leistungsumrichtereinrichtung, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird, die oben genannte Last nicht auf einen Elektromotor eingeschränkt. Beispielsweise kann die Last auch als eine Energieversorgungseinrichtung für eine Erodiermaschine, eine Laserstrahlmaschine, einen Induktionserwärmungsherd oder eine kontaktlose Geräteenergieversorgungseinrichtung verwendet werden. Alternativ kann die Last als ein Inverter für ein photovoltaisches Energieerzeugungssystem, ein elektrisches Speichersystem oder dergleichen verwendet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Isoliersubstrat
    2
    konkaver Abschnitt
    3
    Substratelektrode
    4
    Lot
    5
    Halbleiterelement
    6
    Lot
    7
    Isolierharz
    8
    Drahtverbindung
    9
    Silicongel
    100
    Energieversorgung
    200
    Leistungsumrichtereinrichtung
    201
    Hauptumrichterschaltung
    202
    Halbleiterleistungsmodul
    203
    Steuer- und/oder Regelschaltung
    300
    Last
    d
    Tiefe von 2
    h
    Höhe von 3
    w1
    Breite von 2
    w2
    Breite von 3

Claims (4)

  1. Halbleiterleistungsmodul (202), aufweisend: • ein Isoliersubstrat (1), das einen konkaven Abschnitt (2) aufweist, der an einer Deckfläche des Isoliersubstrats (1) vorhanden ist; • eine Substratelektrode (3), die in den konkaven Abschnitt (2) eingebettet ist; • ein Halbleiterelement (5), das auf der Substratelektrode (3) gebondet ist; und • ein Isolierharz (7), das ein Kopfendeteil der Substratelektrode (3) abdeckt, wobei • das Isolierharz (7) nicht mit dem Halbleiterelement (5) in Kontakt ist und • das Isolierharz (7) einen Umfangsbereich der Substratelektrode (3) und einen Bereich der Deckfläche, welcher benachbart zum konkaven Abschnitt (2) ist, aber nicht einen Bereich der Substratelektrode (3), welcher weiter innen als der Umfangsbereich ist, abdeckt.
  2. Halbleiterleistungsmodul (202) nach Anspruch 1, wobei eine Höhe (h) einer Deckfläche der Substratelektrode (3) gleich oder geringer als eine Höhe der Deckfläche des Isoliersubstrats (1) ist.
  3. Halbleiterleistungsmodul (202) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Breite (w2) der Substratelektrode (3) kleiner ist als eine Breite (w1) des konkaven Abschnitts (2) und das Isolierharz (7) eine Seitenfläche der Substratelektrode (3) abdeckt.
  4. Leistungsumrichtervorrichtung (200), aufweisend: eine Hauptumrichterschaltung (201), die das Halbleiterleistungsmodul (202) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 aufweist und die eine Eingangsenergie umwandelt und die umgewandelte Energie ausgibt; und eine Steuer- und/oder Regelschaltung (203), die ein Steuer- und/oder Regelsignal zum Steuern und/oder Regeln der Hauptumrichterschaltung (201) an die Hauptumrichterschaltung (201) ausgibt.
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