-
Die Erfindung betrifft ein Halbleiterleistungsmodul mit einem ersten Leistungstransistor und einem zweiten Leistungstransistor, welche parallel zwischen einer ersten Kollektorleiterbahn und einer ersten Emitterleiterbahn angeordnet sind. Hierbei ist jeweils eine erste Anschlussoberfläche der Leistungstransistoren mit der ersten Kollektorleiterbahn, und jeweils eine zweite Anschlussoberfläche der Leistungstransistoren ist mit der ersten Emitterleiterbahn elektrisch leitend verbunden, so dass sich ein zwischen der ersten Kollektorleiterbahn und der ersten Emitterleiterbahn fließender Strom auf die beiden Leistungstransistoren aufteilt, wenn die Leistungstransistoren jeweils über eine angelegte Steuerspannung leitend geschaltet sind.
-
Die Leistungselektronik für Hybrid-Elektrofahrzeuge bzw. Elektrofahrzeuge samt zugehöriger Halbleiterleistungsmodule sind zunehmend hohen Bauraumforderungen unterworfen, folglich werden die Halbleiterleistungsmoduls samt elektrischen Zuleitungen kleiner konstruiert. Gleichzeitig steigt die Stromdichte auf Grund gestiegener Leistungsanforderungen an. Kleinere Zuleitungen und höhere Ströme haben allerdings höhere elektrische Verluste (ohmsch als auch frequenzbehaftet) zur Folge. So können sich Resonanzfrequenzen im dreistelligen Megahertzbereich (ca. 300MHz) ergeben, welche durch aufwändige und kostenintensive EMV-Filter beseitigt oder zumindest reduziert werden. Zudem sind bauraumoptimierte Halbleiterleistungsmodul in der Regel mechanisch in Längsrichtung aufgebaut, dies führt jedoch dazu, dass die elektrischen Eigenschafften stark asymmetrisch sind. Zudem kann es bei einer Parallelschaltung von Leistungstransistoren dazu kommen, dass ein erster Leistungstransistor den Einschaltvorgang übernimmt und ein zweiter Leistungstransistor den Ausschaltvorgang. Dies kann speziell beim Abschalten eines Kurzschlusses dazu führen, dass die Kurzschlussfähigkeit stark eingeschränkt ist.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Das Halbleiterleistungsmodul mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch die mindestens eine Aussparung in der ersten Emitterleiterbahn, das Halbleiterleistungsmodul so gestaltet wird, dass ein durch Querschnittsreduzierung der ersten Emitterleiterbahn veränderter wirksamer ohmscher Widerstand auf bestimmte Frequenzen dämpfend wirkt. Zudem kann eine parasitäre Induktivität der Emitterleiterbahn so angepasst werden, dass bestimmte Störfrequenzen verschwinden oder verschoben werden. So können beispielsweise Störfrequenzen aus dem dreistelligen Megahertzbereich von ca. 300MHz in den Frequenzbereich um ca. 50MHz verschoben werden. Durch die Frequenzverschiebung ist es möglich, diese Störfrequenzen mit einem herkömmlichen kostengünstigen EMV-Filter zumindest deutlich zu reduzieren oder vollständig zu eliminieren.
-
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Halbleiterleistungsmodul mit einem ersten Leistungstransistor und einem zweiten Leistungstransistor zur Verfügung, welche parallel zwischen einer ersten Kollektorleiterbahn und einer ersten Emitterleiterbahn angeordnet sind, wobei jeweils eine erste Anschlussoberfläche der Leistungstransistoren mit der ersten Kollektorleiterbahn, und jeweils eine zweite Anschlussoberfläche der Leistungstransistoren mit der ersten Emitterleiterbahn elektrisch leitend verbunden ist, so dass sich ein zwischen der ersten Kollektorleiterbahn und der ersten Emitterleiterbahn fließender Strom auf die beiden Leistungstransistoren aufteilt, wenn die Leistungstransistoren jeweils über eine angelegte Steuerspannung leitend geschaltet sind. Hierbei ist ein erster externer Leistungskontakt direkt an einem ersten Kontaktbereich mit der ersten Kollektorleiterbahn kontaktiert. Ein zweiter externer Leistungskontakt ist über ein erstes Verbindungselement an einem zweiten Kontaktbereich mit der ersten Emitterleiterbahn kontaktiert, wobei in der ersten Emitterleiterbahn zumindest eine Aussparung eingebracht ist, welche den ohmschen Widerstand und die parasitäre Induktivität der ersten Emitterleiterbahn gezielt beeinflusst und eine vorgebbare Verschiebung von Störfrequenzen bewirkt.
-
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Halbleiterleistungsmoduls möglich.
-
Besonders vorteilhaft ist, dass ein dritter Leistungstransistor und ein vierter Leistungstransistor parallel zwischen einer zweiten Kollektorleiterbahn und einer zweiten Emitterleiterbahn angeordnet sein können, wobei jeweils eine erste Anschlussoberfläche der Leistungstransistoren mit der zweiten Kollektorleiterbahn elektrisch leitend verbunden sein kann, und jeweils eine zweite Anschlussoberfläche der Leistungstransistoren mit der zweiten Emitterleiterbahn elektrisch leitend verbunden sein kann, so dass sich ein zwischen der zweiten Kollektorleiterbahn und der zweiten Emitterleiterbahn fließender Strom auf die beiden Leistungstransistoren aufteilen kann, wenn die Leistungstransistoren jeweils über eine angelegte Steuerspannung leitend geschaltet sind. Hierbei kann ein dritter externer Leistungskontakt direkt an einem dritten Kontaktbereich mit der zweiten Kollektorleiterbahn kontaktiert werden, und die zweite Emitterleiterbahn kann über ein zweites Verbindungselement an einem vierten Kontaktbereich mit der ersten Kollektorleiterbahn kontaktiert werden. Zudem kann in der zweiten Emitterleiterbahn zumindest eine Aussparung eingebracht werden, welche den ohmschen Widerstand und die parasitäre Induktivität der zweiten Emitterleiterbahn gezielt beeinflusst und eine vorgebbare Verschiebung von Störfrequenzen bewirken kann.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung des Halbleiterleistungsmoduls können der erste Leistungstransistor und der parallelgeschaltete zweite Leistungstransistor einen Low-Side-Pfad zwischen dem zweiten externen Leistungskontakt und dem ersten externen Leistungskontakt ausbilden, und der dritte Leistungstransistor und der parallelgeschaltete vierte Leistungstransistor können einen High-Side-Pfad zwischen dem dritten externen Leistungskontakt und dem ersten externen Leistungskontakt ausbilden. Die Leistungstransistoren können beispielsweise als IG-BTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor), usw. ausgeführt werden. Hierbei kann im Low-Side-Pfad eine erste Aussparung zwischen dem ersten Leistungstransistor und dem zweiten Leistungstransistor in die erste Emitterleiterbahn eingebracht werden. Zudem kann im High-Side-Pfad eine zweite Aussparung zwischen dem dritten Leistungstransistor und dem vierten Leistungstransistor in die zweite Emitterleiterbahn eingebracht werden.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Halbleiterleistungsmoduls kann eine erste Freilaufdiode parallel zum ersten Leistungstransistor und zum zweiten Leistungstransistor zwischen der ersten Kollektorleiterbahn und der ersten Emitterleiterbahn angeordnet werden. Eine zweite Freilaufdiode kann parallel zum dritten Leistungstransistor und zum vierten Leistungstransistor zwischen der zweiten Kollektorleiterbahn und der zweiten Emitterleiterbahn angeordnet werden. Dadurch kann das Halbleiterleistungsmodul als B2-Brücke eingesetzt werden, wobei dann am ersten externen Leistungskontakt ein Wechselspannungspotential anliegt, am zweiten externen Leistungskontakt ein erstes Gleichspannungspotential anliegt, und am dritten externen Leistungskontakt ein zweites Gleichspannungspotential anliegt. Hierbei kann im Low-Side-Pfad eine dritte Aussparung zwischen dem zweiten Leistungstransistor und der ersten Freilaufdiode in die erste Emitterleiterbahn eingebracht werden. Zudem kann im High-Side-Pfad eine vierte Aussparung zwischen dem vierten Leistungstransistor und der zweiten Freilaufdiode in die zweite Emitterleiterbahn eingebracht werden.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Halbleiterleistungsmoduls kann der zweite Kontaktbereich mechanisch unsymmetrisch zwischen den beiden mit der zweiten Emitterleiterbahn verbundenen Leistungstransistoren so positioniert werden, dass sich eine elektrische Symmetrie mit gleichen wirksamen Steuerspannungen an den beiden Leistungstransistoren ergibt. Dies führt zu symmetrischen Steuerspannungen an den beiden parallelen Leistungstransistoren des Low-Side-Pfads und zum gleichmäßigen Einschalten bzw. Ausschalten, sodass während des Normalbetriebs und im Kurzschlussfall der Energieeintrag über die beiden parallelen Leistungstransistoren gleich verteilt wird. Hierbei kann der zweite Kontaktbereich bezogen auf den Abstand zwischen dem ersten Leistungstransistor und dem zweiten Leistungstransistor mechanisch in Richtung des zweiten Leistungstransistors verschoben werden, welcher räumlich weiter vom zweiten Leistungskontakt entfernt ist als der erste Leistungstransistor. Dadurch werden die wirksame Induktivität und der wirksame ohmsche Widerstand des ersten Leistungstransistors erhöht und die wirksame Induktivität und der wirksame ohmsche Widerstand des zweiten Leistungstransistors reduziert, wodurch die wirksamen Induktivitäten und ohmschen Widerstände der beiden Leistungstransistoren aneinander angepasst werden. Zudem kann ein externer Emitterkontakt an einem Emitterkontaktierpunkt mit der ersten Emitterleiterbahn verbunden werden, wobei der Emitterkontaktierpunkt mit der ersten Emitterleiterbahn bezogen auf den Abstand zwischen dem ersten Leistungstransistor und dem zweiten Leistungstransistor mechanisch in Richtung des ersten Leistungstransistors verschoben ist. Über diese spezielle Leitungsführung kann die effektiv wirksamen Induktivitäten und ohmschen Widerstände der beiden parallel zwischen einer ersten Kollektorleiterbahn und einer ersten Emitterleiterbahn angeordneten Leistungstransistoren aneinander angepasst werden. Dies führt zu symmetrischen Steuerspannungen an den beiden parallelen Leistungstransistoren und zum gleichmäßigen Einschalten bzw. Ausschalten, sodass während des Normalbetriebs und im Kurzschlussfall der Energieeintrag über die beiden parallelen Leistungstransistoren gleich verteilt wird. Im Normalbetrieb kann so eine ideale Chipfläche für beide Leistungstransistoren bestimmt werden. Im Kurzschlussfall ergibt sich durch die gleiche Aufteilung der Ströme die maximale Ausreizung der thermischen Zerstörgrenze der beiden Leistungstransistoren. Zudem kann durch die elektrische Symmetrie mit gleichen wirksamen Steuerspannungen an den beiden Leistungstransistoren der Abstand zwischen den beiden parallelen Leistungstransistoren erhöht werden, wodurch eine bessere Kühlanbindung ermöglicht wird.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Halbleiterleistungsmoduls kann der vierte Kontaktbereich bezogen auf den Abstand zwischen dem dritten Leistungstransistor und dem parallelgeschalteten vierten Leistungstransistor mechanisch und elektrisch symmetrisch zwischen den beiden Leistungstransistoren positioniert werden. Dies führt zu symmetrischen Steuerspannungen an den beiden parallelen Leistungstransistoren des High-Side-Pfads und zum gleichmäßigen Einschalten bzw. Ausschalten, sodass während des Normalbetriebs und im Kurzschlussfall der Energieeintrag über die beiden parallelen Leistungstransistoren gleich verteilt wird.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Halbleiterleistungsmoduls kann das erste Verbindungselement abschnittsweise parallel durch einen Luftspalt beabstandet zur ersten Emitterleiterbahn verlaufen und über einen abgewinkelten Steg am zweiten Kontaktbereich kontaktiert werden, so dass ein zwischen dem zweiten Kontaktbereich und dem zweiten Leistungskontakt fließender Strom zumindest zweimal um 90° umgelenkt wird. Dadurch können die effektiv wirksamen Induktivitäten und ohmschen Widerstände der beiden parallel zwischen einer ersten Kollektorleiterbahn und einer ersten Emitterleiterbahn angeordneten Leistungstransistoren weiter aneinander angepasst werden.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Halbleiterleistungsmoduls kann das erste Verbindungselement U-förmig ausgeführt werden, so dass der zwischen dem zweiten Kontaktbereich und dem zweiten externen Leistungskontakt fließender Strom viermal um 90° umgelenkt ist. Dadurch ist außer am zweiten Kontaktbereich ein Luftspalt zwischen dem zweiten Verbindungselement und der zweiten Emitterleiterbahn ausgebildet. Dies ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Umsetzung der Positionierung des zweiten Kontaktbereichs. Zudem erlaubt die U-förmige Ausführung des ersten Verbindungselements eine einfache Realisierung eines Wärmeableitpfads zur Entwärmung des zweiten externen Leistungskontakts.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Halbleiterleistungsmoduls kann im Bereich des zweiten externen Leistungskontakt eine Entwärmungsanordnung mit einer elektrisch isolierenden Zwischenschicht angeordnet werden, welche durch eine erste Lotschicht stoffschlüssig mit dem ersten Verbindungselement und durch eine zweite Lotschicht stoffschlüssig mit der ersten Kollektorleiterbahn verbunden ist, wobei die elektrisch isolierende Zwischenschicht einen elektrisch isolierten Wärmeableitpfad zwischen dem ersten Verbindungselement und der ersten Kollektorleiterbahn ausbilden kann, welche den zweiten externen Leistungskontakt entwärmt. Durch den elektrisch isolierten Wärmeableitpfad ist es möglich, den zweiten externen Leistungskontakt des Halbleitermoduls, welcher nicht direkt auf der Oberfläche einer als Wärmesenke wirkenden Kollektorleiterbahn kontaktiert ist, thermisch mit der als Wärmesenke wirkenden ersten Kollektorleiterbahn zu koppeln und zu entwärmen. Dadurch können auch solche externen Leistungskontakte des Halbleiterleistungsmoduls gekühlt und die Verlustleistung über den Entwärmungspfad des Halbleiterleistungsmoduls abgeführt werden. Durch die Entwärmungsanordnung wird der zweite externe Leistungskontakt thermisch an das Kühlsystem des Halbleiterleistungsmoduls angekoppelt, so dass eine definierte Entwärmung des externen Leistungskontakts möglich ist. Zudem wird die thermische Leistungsfähigkeit des Halbleiterleistungsmoduls in vorteilhafter Weise von durch außen eingeprägte Verlustleistung entkoppelt. Außerdem erfahren die Leistungstransistoren keinen zusätzlichen Wärmeeintrag durch die Anbindung an externe Stromschienen und können dadurch optimaler ausgenutzt werden.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiterleistungsmoduls.
- 2 zeigt ein schematisches elektrisches Schaltbild des erfindungsgemäßen Halbleiterleistungsmoduls aus 1.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halbleiterleistungsmoduls 1 einen ersten Leistungstransistor 5LA und einen zweiten Leistungstransistor 5LB, welche parallel zwischen einer ersten Kollektorleiterbahn 11L und einer ersten Emitterleiterbahn 9L angeordnet sind, wobei jeweils eine erste Anschlussoberfläche der Leistungstransistoren 5LA, 5LB mit der ersten Kollektorleiterbahn 11L und jeweils eine zweite Anschlussoberfläche der Leistungstransistoren 5LA, 5LB mit der ersten Emitterleiterbahn 9L elektrisch leitend verbunden ist, so dass sich ein zwischen der ersten Kollektorleiterbahn 11L und der ersten Emitterleiterbahn 9L fließender Strom auf die beiden Leistungstransistoren 5LA, 5LB aufteilt, wenn die Leistungstransistoren 5LA, 5LB jeweils über eine angelegte Steuerspannung leitend geschaltet sind. Ein erster externer Leistungskontakt P ist direkt an einem ersten Kontaktbereich KB1 mit der ersten Kollektorleiterbahn 11 kontaktiert. Ein zweiter externer Leistungskontakt TL ist über ein erstes Verbindungselement 13 an einem zweiten Kontaktbereich KB2 mit der ersten Emitterleiterbahn 9L kontaktiert, wobei in der ersten Emitterleiterbahn 9L zumindest eine Aussparung 15LA, 15LB eingebracht ist, welche den ohmschen Widerstand und die parasitäre Induktivität der ersten Emitterleiterbahn 9L gezielt beeinflusst und vorgebbare Verschiebung von Störfrequenzen bewirkt.
-
Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Halbleiterleistungsmodul 1 einen dritten Leistungstransistor 5HA und einen vierten Leistungstransistor 5HB, welche parallel zwischen einer zweiten Kollektorleiterbahn 11H und einer zweiten Emitterleiterbahn 9H angeordnet sind, wobei jeweils eine erste Anschlussoberfläche der Leistungstransistoren 5HA, 5HB mit der zweiten Kollektorleiterbahn 11H verbunden ist, und jeweils eine zweite Anschlussoberfläche der Leistungstransistoren 5HA, 5HB mit der zweiten Emitterleiterbahn 9H elektrisch leitend verbunden ist, so dass sich ein zwischen der zweiten Kollektorleiterbahn 11H und der zweiten Emitterleiterbahn 9H fließender Strom auf die beiden Leistungstransistoren 5HA, 5HB aufteilt, wenn die Leistungstransistoren 5HA, 5HB jeweils über eine angelegte Steuerspannung leitend geschaltet sind. Zudem ist ein dritter externer Leistungskontakt TH direkt an einem dritten Kontaktbereich KB3 mit der zweiten Kollektorleiterbahn 11H kontaktiert. Die zweite Emitterleiterbahn 9H ist über ein zweites Verbindungselement 12 an einem vierten Kontaktbereich KB4 mit der ersten Kollektorleiterbahn 11L kontaktiert. Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, ist der vierte Kontaktbereich KB4 bezogen auf den Abstand zwischen dem dritten Leistungstransistor 5HA und dem parallelgeschalteten vierten Leistungstransistor 5HB mechanisch und elektrisch symmetrisch zwischen den beiden Leistungstransistoren 5HA, 5HB positioniert. Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, in der zweiten Emitterleiterbahn 9H zumindest eine Aussparung 15HA, 15HB eingebracht, welche den ohmschen Widerstand und die parasitäre Induktivität der zweiten Emitterleiterbahn 9H gezielt beeinflusst und eine vorgebbare Verschiebung von Störfrequenzen bewirkt.
-
Im dargestellten Ausführungsbeispiel des Halbleiterleistungsmoduls 1 bilden der erste Leistungstransistor 5LA und der parallelgeschaltete zweite Leistungstransistor 5LB einen Low-Side-Pfad zwischen dem zweiten externen Leistungskontakt TL und dem ersten externen Leistungskontakt P aus. Der dritte Leistungstransistor 5HA und der parallelgeschaltete vierte Leistungstransistor 5HB bilden einen High-Side-Pfad zwischen dem dritten externen Leistungskontakt TH und dem ersten externen Leistungskontakt P aus. Zudem ist im Low-Side-Pfad eine erste Aussparung 15LA zwischen dem ersten Leistungstransistor 5LA und dem zweiten Leistungstransistor 5LB in die erste Emitterleiterbahn 9L eingebracht. Im High-Side-Pfad ist eine zweite Aussparung 15HA zwischen dem dritten Leistungstransistor 5HA und dem vierten Leistungstransistor 5HB in die zweite Emitterleiterbahn 9H eingebracht.
-
Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, ist eine erste Freilaufdiode 3L im Low-Side-Pfad parallel zum ersten Leistungstransistor 5LA und zum zweiten Leistungstransistor 5LB zwischen der ersten Kollektorleiterbahn 11L und der ersten Emitterleiterbahn 9L angeordnet. Eine zweite Freilaufdiode 3H ist im High-Side-Pfad parallel zum dritten Leistungstransistor 5HA und zum vierten Leistungstransistor 5HB zwischen der zweiten Kollektorleiterbahn 11H und der zweiten Emitterleiterbahn 9H angeordnet. Des Weiteren ist im dargestellten Ausführungsbeispiel im Low-Side-Pfad eine dritte Aussparung 15LB zwischen dem zweiten Leistungstransistor 7A und der ersten Freilaufdiode 3L in die erste Emitterleiterbahn 9B eingebracht. Im High-Side-Pfad ist eine vierte Aussparung 15HB zwischen dem vierten Leistungstransistor 5HB und der zweiten Freilaufdiode 3H in die zweite Emitterleiterbahn 9H eingebracht.
-
Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, ist das Halbleiterleistungsmodul 1 im dargestellten Ausführungsbeispiel als B2-Brücke 1A ausgeführt. Daher liegt am ersten externen Leistungskontakt P ein Wechselspannungspotential an. Am zweiten externer Leistungskontakt TL liegt ein erstes Gleichspannungspotential an, und am dritten externen Leistungskontakt TH liegt ein zweites Gleichspannungspotential an. Die Leistungstransistoren 5LA, 5LB, 5HA, 5HB sind im dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils als IGBT (IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor - Bipolartransistoren mit isoliertem Gate) ausgeführt.
-
Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, sind die beiden Kollektorleiterbahnen 11L, 11H beabstandet zueinander in der gleichen Ebene angeordnet und mit einer nicht dargestellten Kühlvorrichtung gekoppelt. Daher wirken die beiden Kollektorleiterbahnen 11L, 11H jeweils als Wärmesenke zur Entwärmung des Halbleiterleistungsmoduls 1. Zudem werden die Leistungstransistoren 5LA, 5LB, 5HA, 5HB und die Freilaufdioden 3L, 3H über die jeweilige Kollektorleiterbahn 11L, 11H entwärmt.
-
Der erste externe Leistungskontakt P ist am ersten Kontaktbereich KB1 direkt mit der Oberfläche der ersten Kollektorleiterbahn 11L verbunden und wird durch diese entwärmt. Der zweite externe Leistungskontakt TL ist im dargestellten Ausführungsbeispiel über das erste Verbindungselement 14 an einem zweiten Kontaktbereich KB2 mit der ersten Emitterleiterbahn 9L verbunden. Das erste Verbindungselement 13 verläuft abschnittsweise parallel durch einen Luftspalt 17 beabstandet zur ersten Emitterleiterbahn 9L und ist über einen abgewinkelten Steg 13.1 am zweiten Kontaktbereich KB2 kontaktiert, so dass ein zwischen dem zweiten Kontaktbereich KB2 und dem zweiten Leistungskontakt TL fließender Strom zumindest zweimal um 90° umgelenkt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das erste Verbindungselement 13 U-förmig ausgeführt, so dass der zwischen dem zweiten Kontaktbereich KB2 und dem zweiten externen Leistungskontakt TL fließender Strom IT2 viermal um 90° umgelenkt ist.
-
Des Weiteren ist im dargestellten Ausführungsbeispiel im Bereich des zweiten externen Leistungskontakt TL eine Entwärmungsanordnung 20 mit einer nicht dargestellten elektrisch isolierenden Zwischenschicht angeordnet, welche durch eine erste Lotschicht stoffschlüssig mit dem ersten Verbindungselement 13 und durch eine zweite Lotschicht stoffschlüssig mit der ersten Kollektorleiterbahn 11L verbunden ist. Die elektrisch isolierende Zwischenschicht bildet einen elektrisch isolierten Wärmeableitpfad zwischen dem ersten Verbindungselement 13 und der ersten Kollektorleiterbahn 11L aus, welche den zweiten externen Leistungskontakt TL entwärmt. Die nicht dargestellte elektrisch isolierende Zwischenschicht ist beispielsweise als AMB-Keramiksubstrat ausgeführt und weist eine gute bis sehr gute Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 20 bis 200 W/mK auf. Das AMB-Keramiksubstrat weist an beiden Oberflächen eine Kupferstruktur als lötbare Oberfläche auf, damit die entsprechenden stoffschlüssigen Lotschichten zur Wärmeableitung zwischen dem ersten Verbindungselement 13 und der elektrisch isolierenden Zwischenschicht und zwischen der elektrisch isolierenden Zwischenschicht und der ersten Kollektorleiterbahn 11L hergestellt werden können. Selbstverständlich kann die elektrisch isolierende Zwischenschicht alternativ als DBC-Substrat oder als IMS-Substrat oder als Reinstsilizium-Stück ausgeführt werden. Der dritte externe Leistungskontakt TH ist am dritten Kontaktbereich KB3 direkt mit der Oberfläche der zweiten Kollektorleiterbahn 11H verbunden und wird durch diese entwärmt. Zudem weist das dargestellte Halbleiterleistungsmodul 1 noch weiter externe Kontakte KH, EH, G1H, G2H, KL, EL, G1L, G2L auf. Hierbei ist der externe Kontakt KL über einen Bonddraht mit der ersten Kollektorleiterbahn 11L bzw. den Kollektoranschlüssen der Leistungstransistoren 5LA, 5LB der Low-Side des Halbleiterleistungsmoduls 1 verbunden. Der externe Kontakt EL ist über einen Bonddraht mit der ersten Emitterleiterbahn 9L bzw. Emitteranschlüssen der Leistungstransistoren 5LA, 5LB der Low-Side des Halbleiterleistungsmoduls 1 verbunden. Der externe Kontakt G1L ist über einen Bonddraht mit einem Gateanschluss des ersten Leistungstransistors 5LA der Low-Side des Halbleiterleistungsmoduls 1 verbunden. Der externe Kontakt G2L ist über einen Bonddraht mit einem Gateanschluss des zweiten Leistungstransistors 5LB der Low-Side des Halbleiterleistungsmoduls 1 verbunden. Analog ist der externe Kontakt KH über einen Bonddraht mit der zweiten Kollektorleiterbahn 11H bzw. Kollektoranschlüssen der Leistungstransistoren 5HA, 5HB der High-Side des Halbleiterleistungsmoduls 1 verbunden. Der externe Kontakt EH ist über einen Bonddraht mit der zweiten Emitterleiterbahn 9H bzw. Emitteranschlüssen der Leistungstransistoren 5HA, 5HB der High-Side des Halbleiterleistungsmoduls 1 verbunden. Der externe Kontakt G1H ist über einen Bonddraht mit einem Gateanschluss des dritten Leistungstransistors 5HA der High-Side des Halbleiterleistungsmoduls 1 verbunden. Der externe Kontakt G2H ist über einen Bonddraht mit einem Gateanschluss des vierten Leistungstransistors 5HB der High-Side des Halbleiterleistungsmoduls 1 verbunden.
-
Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, ist der zweite Kontaktbereich KB2 mechanisch unsymmetrisch zwischen den mit der ersten Emitterleiterbahn 9L verbundenen Leistungstransistoren 5LA, 5LB so positioniert, dass sich eine elektrische Symmetrie mit gleichen wirksamen Steuerspannungen an den beiden Leistungstransistoren 5LA, 5LB ergibt. Hierbei ist der zweite Kontaktbereich KB2 bezogen auf den Abstand zwischen dem ersten Leistungstransistor 5LA und dem zweiten Leistungstransistor 5LB mechanisch in Richtung des zweiten Leistungstransistors 5LB verschoben, welcher räumlich weiter vom zweiten Leistungskontakt TL entfernt ist als der erste Leistungstransistor 5LA. Zudem ist eine erste Steuerspannung zwischen dem externen Emitterkontakt EL und dem mit dem Steueranschluss des ersten Leistungstransistors 5LA verbundenen ersten externen Gatekontakt G1L angelegt. Eine zweite Steuerspannung ist zwischen dem externen Emitterkontakt EL und dem mit dem Steueranschluss des zweiten Leistungstransistors 5LB verbundenen zweiten externen Gatekontakt G2L angelegt. Der externe Emitterkontakt EL ist an einem Emitterkontaktierpunkt EK mit der ersten Emitterleiterbahn 9LB verbunden. Hierbei ist der Emitterkontaktierpunkt EK mit der ersten Emitterleiterbahn 9LB bezogen auf den Abstand zwischen dem ersten Leistungstransistor 5LA und dem zweiten Leistungstransistor 5LB mechanisch in Richtung des ersten Leistungstransistors 5LA verschoben.
-
In 2 bezeichnen R jeweils einen korrespondierenden Leitungswiderstand und L bezeichnet eine korrespondierende Leitungsinduktivität. Hierbei können die mit x bezeichneten Faktoren durch die Positionierung der mindestens einen Aussparung 15LA, 15LB, 15HA, 15HB und/oder des zweiten Kontaktbereichs KB2 und/oder des Emitterkontaktierpunkts EK eingestellt werden, um die ohmschen Leitungswiderstände und Leitungsinduktivitäten am Emitter der Leistungstransistoren 5LA, 5LB bzw. an der Anode der Freilaufdiode 3L anzupassen.
