DE102020104225A1 - Halbleitermodul und Leistungswandler unter Verwendung desselben - Google Patents

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DE102020104225A1
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semiconductor module
circuit board
power connection
semiconductor
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DE102020104225.6A
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English (en)
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Shingo TSUCHIMOCHI
Seita Iwahashi
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Denso Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

Ein Halbleitermodul kann eine Vielzahl von Halbleiterelementen, sowie einen ersten Leistungsanschluss, einen zweiten Leistungsanschluss und einen dritten Leistungsanschluss, die elektrisch mit der Vielzahl von Halbleiterelementen verbunden sind, umfassen. Die Vielzahl von Halbleiterelementen können zumindest ein Oberer-Arm-Schaltelement, das zwischen dem ersten Leistungsanschluss und dem zweiten Leistungsanschluss elektrisch verbunden ist, und zumindest ein Unterer-Arm-Schaltelement, das zwischen dem zweiten Leistungsanschluss und dem dritten Leistungsanschluss elektrisch verbunden ist, umfassen. Eine Anzahl des zumindest einen Oberer-Arm-Schaltelements kann verschieden sein von einer Anzahl des zumindest einen Unterer-Arm-Schaltelements.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die hierin offenbarte Technik bezieht sich auf ein Halbleitermodul und einen Leistungswandler unter Verwendung desselben.
  • Hintergrund
  • Die japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2015-112015 beschreibt ein Halbleitermodul und einen Leistungswandler unter Verwendung desselben. Das Halbleitermodul umfasst eine Vielzahl von Halbleiterelementen sowie einen ersten Leistungsanschluss, einen zweiten Leistungsanschluss und einen dritten Leistungsanschluss, die mit der Vielzahl von Halbleiterelementen elektrisch verbunden sind. Die Vielzahl von Halbleiterelementen umfassen ein Oberer-Arm-Schaltelement, das zwischen dem ersten Leistungsanschluss und dem zweiten Leistungsanschluss elektrisch verbunden ist, und ein Unterer-Arm-Schaltelement, das zwischen dem zweiten Leistungsanschluss und dem dritten Leistungsanschluss elektrisch verbunden ist.
  • Kurzfassung
  • Die Bereitstellung einer Vielzahl von Oberer-Arm-Schaltelementen und einer Vielzahl von Unterer-Arm-Schaltelementen in dem vorgenannten Leistungswandler kann einen zulässigen Strom erhöhen, der von dem Leistungswandler gehandhabt bzw. bewältigt werden kann. In diesem Fall wird beispielsweise in Betracht gezogen, neue Oberer- und Unterer-Arm-Schaltelemente innerhalb des Halbleitermoduls hinzuzufügen. Das Hinzufügen von zumindest zwei Schaltelementen innerhalb des Halbleitermoduls führt jedoch zu einer erheblichen Erhöhung der Größe des Halbleitermoduls. Demzufolge können drastische Designänderungen nicht nur für das Halbleitermodul, sondern auch für den Leistungswandler erforderlich sein. Andererseits wird in Betracht gezogen, eine Vielzahl von Halbleitermodulen vorzusehen und diese parallel zu schalten, ohne die Konfiguration der Halbleitermodule zu ändern. In diesem Fall sind für den Leistungswandler erforderliche Designänderungen häufig vergleichsweise weniger drastisch. Die Erhöhung der Anzahl von Halbleitermodulen führt jedoch einfach zu einer Erhöhung der Größe des Leistungswandlers. In Anbetracht dessen stellt die vorliegende Offenbarung eine Technik bereit, die derartige Probleme zumindest teilweise lösen kann.
  • Die hierin offenbarte Technik ermöglicht, dass die Anzahl von Oberer-Arm-Schaltelementen und die Anzahl von Unterer-Arm-Schaltelementen in einem Halbleitermodul verschieden voneinander sind. Dadurch kann die Anzahl von erforderlichen Halbleitermodulen reduziert werden, und kann ferner eine Erhöhung der Größe von jedem Halbleitermodul unterbunden bzw. niedergehalten werden. Zum Beispiel sei angenommen, dass ein Leistungswandler drei Oberer-Arm-Schaltelemente und drei Unterer-Arm-Schaltelemente benötigt. In diesem Fall, gemäß der vorliegenden Technik, werden zwei Halbleitermodule parallelgeschaltet, wird nur ein neues Oberer-Arm-Schaltelement zu einem der zwei Halbleitermodule hinzugefügt, und wird nur ein neues Unterer-Arm-Schaltelement zu dem anderen der zwei Halbleitermodule hinzugefügt. Aufgrund dessen kann eine Erhöhung der Anzahl von erforderlichen Halbleitermodulen unterbunden werden, und kann ferner eine Erhöhung der Größe von jedem Halbleitermodul niedergehalten werden.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Technik ist ein Halbleitermodul offenbart. Das Halbleitermodul kann eine Vielzahl von Halbleiterelementen, sowie einen ersten Leistungsanschluss, einen zweiten Leistungsanschluss und einen dritten Leistungsanschluss, die elektrisch mit der Vielzahl von Halbleiterelementen verbunden sind, umfassen. Die Vielzahl von Halbleiterelementen können zumindest ein Oberer-Arm-Schaltelement, das elektrisch zwischen dem ersten Leistungsanschluss und dem zweiten Leistungsanschluss verbunden ist, und zumindest ein Unterer-Arm-Schaltelement, das elektrisch zwischen dem zweiten Leistungsanschluss und dem dritten Leistungsanschluss verbunden ist, umfassen.
  • Eine Anzahl des zumindest einen Oberer-Arm-Schaltelements kann verschieden sein von einer Anzahl des zumindest einen Unterer-Arm-Schaltelements.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Halbleitermodul kann das zumindest eine Oberer-Arm-Schaltelement ein erstes Schaltelement umfassen, und kann das zumindest eine Unterer-Arm-Schaltelement ein zweites Schaltelement umfassen, das eine gleiche Konfiguration wie das erste Schaltelement aufweist. Das zumindest eine Oberer-Arm-Schaltelement oder das zumindest eine Unterer-Arm-Schaltelement kann zusätzlich ein drittes Schaltelement umfassen, das eine andere Konfiguration als das erste Schaltelement hat. Als ein weiteres Ausführungsbeispiel kann das dritte Schaltelement die gleiche Konfiguration wie das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement aufweisen. Dass zwei Schaltelemente die gleiche Konfiguration haben, bedeutet hierin, dass die zwei Schaltelemente so konfiguriert sind, dass sie die gleiche Konfiguration (im Hinblick auf Größe, Material, Struktur, usw.) aufweisen, abgesehen von unvermeidbaren Unterschieden zwischen diesen aufgrund der Herstellung.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Technik kann das erste Schaltelement hauptsächlich aus einem ersten Typ von Halbleitermaterial gebildet sein, und kann das dritte Schaltelement hauptsächlich aus einem zweiten Typ von Halbleitermaterial gebildet sein, der verschieden ist von dem ersten Typ von Halbleitermaterial. Das Bilden des ersten Schaltelements und des dritten Schaltelements aus unterschiedlichen Halbleitermaterialien ermöglicht, dass ihre Eigenschaften erheblich differieren. Aufgrund dessen können diese zwei Schaltelemente mit den unterschiedlichen Eigenschaften selektiv verwendet werden, zum Beispiel abhängig von einem Index in Bezug auf das Halbleitermodul (zum Beispiel einen Stromwert).
  • Bei der vorstehend beschriebenen Technik kann eine Bandlücke des zweiten Typs von Halbleitermaterial größer bzw. weiter/breiter sein als eine Bandlücke des ersten Typs von Halbleitermaterial. In diesem Fall kann zum Beispiel der erste Typ von Halbleitermaterial Silizium (Si) sein und der zweite Typ von Halbleitermaterial Siliziumkarbid (SiC), ein Nitridhalbleiter wie etwa Galliumnitrid (GaN) oder ein Oxidhalbleiter sein. Eine spezielle Kombination des ersten Typs von Halbleitermaterial und des zweiten Typs von Halbleitermaterial ist jedoch beliebig und nicht auf diese Beispiele beschränkt.
  • Zusätzlich oder alternativ zu dem Vorgenannten kann eine Größe des dritten Schaltelements kleiner sein als eine Größe des ersten Schaltelements. Wenn die Größe des dritten Schaltelements vergleichsweise klein ist, kann zum Beispiel das Hinzufügen des dritten Schaltelements zu einem bestehenden Halbleitermodul eine Erhöhung des Halbleitermoduls unterbinden bzw. niederhalten.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Technik ist hierin ferner ein Leistungswandler offenbart. Der Leistungswandler kann ein erstes Halbleitermodul und ein zweites Halbleitermodul, das elektrisch mit dem ersten Halbleitermodul verbunden ist, umfassen. Jedes des ersten Halbleitermoduls und des zweiten Halbleitermoduls kann eine Vielzahl von Halbleiterelementen, sowie einen ersten Leistungsanschluss, einen zweiten Leistungsanschluss und einen dritten Leistungsanschluss, die elektrisch mit der Vielzahl von Halbleiterelementen verbunden sind, umfassen. Die Vielzahl von Halbleiterelementen können zumindest ein Oberer-Arm-Schaltelement, das elektrisch zwischen dem ersten Leistungsanschluss und dem zweiten Leistungsanschluss verbunden ist, und zumindest ein Unterer-Arm-Schaltelement, das elektrisch zwischen dem zweiten Leistungsanschluss und dem dritten Leistungsanschluss verbunden ist, umfassen. Der erste Leistungsanschluss, der zweite Leistungsanschluss und der dritte Leistungsanschluss des ersten Halbleitermoduls können elektrisch mit dem ersten Leistungsanschluss, dem zweiten Leistungsanschluss und dem dritten Leistungsanschluss des zweiten Halbleitermoduls verbunden sein. Bei dem ersten Halbleitermodul kann eine Anzahl des zumindest einen Oberer-Arm-Schaltelements größer sein als eine Anzahl des zumindest einen Unterer-Arm-Schaltelements. Bei dem zweiten Halbleitermodul kann eine Anzahl des zumindest einen Oberer-Arm-Schaltelements kleiner sein als eine Anzahl des zumindest einen Unterer-Arm-Schaltelements.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Technik kann eine Gesamtzahl des zumindest einen Oberer-Arm-Schaltelements und des zumindest einen Unterer-Arm-Schaltelements des ersten Halbleitermoduls gleich einer Gesamtzahl des zumindest einen Oberer-Arm-Schaltelements und des zumindest einen Unterer-Arm-Schaltelements des zweiten Halbleitermoduls sein. Mit einer solchen Konfiguration können das erste Halbleitermodul und das zweite Halbleitermodul die gleiche oder im Wesentlichen gleiche Größe aufweisen.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Technik kann der Leistungswandler zusätzlich ein drittes Halbleitermodul umfassen. In diesem Fall kann das dritte Halbleitermodul eine Vielzahl von Halbleiterelementen, sowie einen ersten Leistungsanschluss, einen zweiten Leistungsanschluss und einen dritten Leistungsanschluss, die elektrisch mit der Vielzahl von Halbleiterelementen verbunden sind, umfassen. Die Vielzahl von Halbleiterelementen können zumindest ein Oberer-Arm-Schaltelement, das elektrisch zwischen dem ersten Leistungsanschluss und dem zweiten Leistungsanschluss verbunden ist, und zumindest ein Unterer-Arm-Schaltelement, das elektrisch zwischen dem zweiten Leistungsanschluss und dem dritten Leistungsanschluss verbunden ist, umfassen. Der erste Leistungsanschluss, der zweite Leistungsanschluss und der dritte Leistungsanschluss des dritten Halbleitermoduls können elektrisch mit dem ersten Leistungsanschluss, dem zweiten Leistungsanschluss und dem dritten Leistungsanschluss des zweiten Halbleitermoduls verbunden sein. Bei dem dritten Halbleitermodul kann eine Anzahl des zumindest einen Oberer-Arm-Schaltelements gleich einer Anzahl des zumindest einen Unterer-Arm-Schaltelements sein. Durch zusätzliche Kombination des dritten Halbleitermoduls mit dem ersten und dem zweiten Halbleitermodul können die Anzahl der Oberer-Arm-Schaltelemente und die Anzahl der Unterer-Arm-Schaltelemente auf geeignete Weise angepasst werden.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Technik können das zumindest eine Oberer-Arm-Schaltelement des ersten Halbleitermoduls und das zumindest eine Oberer-Arm-Schaltelement des zweiten Halbleitermoduls jeweils ein erstes Schaltelement umfassen. Das zumindest eine Unterer-Arm-Schaltelement des ersten Halbleitermoduls und das zumindest eine Unterer-Arm-Schaltelement des zweiten Halbleitermoduls können jeweils ein zweites Schaltelement umfassen, das eine gleiche Konfiguration wie das erste Schaltelement hat. Das zumindest eine Oberer-Arm-Schaltelement des ersten Halbleitermoduls und das zumindest eine Unterer-Arm-Schaltelement des zweiten Halbleiermoduls können jeweils zusätzlich ein drittes Schaltelement umfassen, das eine andere Konfiguration als das erste Schaltelement hat. Mit einer solchen Konfiguration kann der Leistungswandler zumindest zwei Typen von Schaltelementen abhängig von zum Beispiel einer Größe von elektrischer Leistung, die er handhaben bzw. bewältigen muss, selektiv verwenden. Dass zwei Schaltelemente die gleiche Konfiguration haben, bedeutet hier, dass die zwei Schaltelemente so konfiguriert sind, dass sie die gleiche Konfiguration (im Hinblick auf Größe, Material, Struktur, usw.) aufweisen, abgesehen von unvermeidbaren Unterschieden zwischen diesen aufgrund der Herstellung.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann der Leistungswandler zusätzlich eine Steuereinheit umfassen, die konfiguriert ist zum Steuern von Betriebsvorgängen des ersten Halbleitermoduls und des zweiten Halbleitermoduls. In diesem Fall kann die Steuereinheit konfiguriert sein zum Durchführen einer ersten Schaltsteuerung, unter der die dritten Schaltelemente des ersten Halbleitermoduls und des zweiten Halbleitermoduls in einer komplementären Art und Weise betrieben bzw. angesteuert werden, und die ersten Schaltelemente und die zweiten Schaltelemente des ersten Halbleitermoduls und des zweiten Halbleitermoduls nicht betrieben bzw. angesteuert werden. Unter der ersten Schaltsteuerung werden die zwei Schaltelemente, die sich in unterschiedlichen Halbleitermodulen befinden, betrieben bzw. angesteuert, wodurch eine Erhöhung der Temperatur von jedem Halbleitermodul unterbunden bzw. niedergehalten werden kann.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Steuereinheit ferner konfiguriert sein zum Durchführen einer zweiten Schaltsteuerung, unter der zumindest eines der ersten Schaltelemente des ersten Halbleitermoduls und des zweiten Halbleitermoduls und zumindest eines der zweiten Schaltelemente des ersten Halbleitermoduls und des zweiten Halbleitermoduls in einer komplementären Art und Weise betrieben bzw. angesteuert werden, und die dritten Schaltelemente des ersten Halbleitermoduls und des zweiten Halbleitermoduls nicht betrieben bzw. angesteuert werden. Mit einer solchen Konfiguration kann eine Leistungsumwandlungseffizienz gesteigert werden, indem die erste Schaltsteuerung und die zweite Schaltsteuerung abhängig von zum Beispiel der Größe von elektrischer Leistung, die der Leistungswandler handhaben bzw. bewältigen muss, selektiv durchgeführt werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Schaltungsblockschaltbild, das eine Konfiguration eines Leistungswandlers 10 eines Ausführungsbeispiels zeigt.
    • 2 ist ein Schaltungsblockschaltbild, das eine Konfiguration einer U-Phase-Schaltschaltung 12 zeigt. Eine V-Phase-Schaltschaltung 14 und eine W-Phase-Schaltschaltung 16 weisen jeweils auch die gleiche Konfiguration wie die U-Phase-Schaltschaltung 12 auf.
    • 3 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung einer ersten Schaltsteuerung und einer zweiten Schaltsteuerung.
    • 4 ist eine Draufsicht, die eine äußere Erscheinungsform eines ersten Halbleitermoduls 20 zeigt.
    • 5 ist eine Schnittansicht, die entlang einer Linie V-V in 4 genommen ist, und die schematisch eine innere Struktur des ersten Halbleitermoduls 20 zeigt.
    • 6 ist eine Draufsicht, die die innere Struktur des ersten Halbleitermoduls 20 zeigt. Genauer gesagt ist 6 eine Draufsicht, die senkrecht zu einer ersten Leiterplatte 42 ist und eine Veranschaulichung einer Verkapselung 28 und eines zweiten isolierten Schaltungssubstrats 50 weglässt.
    • 7 ist eine Darstellung, bei der eine zweite Leiterplatte 52 und eine vierte Leiterplatte 54 zu der in 6 gezeigten Draufsicht hinzugefügt sind.
    • 8 ist eine Perspektivansicht des ersten Halbleitermoduls 20. Eine Veranschaulichung der Verkapselung 28 ist weggelassen.
    • 9 ist eine Perspektivansicht des ersten Halbleitermoduls 20. Eine Veranschaulichung der Verkapselung 28 ist weggelassen, und das zweite isolierte Schaltungssubstrat 50 ist nach oben abgelöst/-gesondert.
    • 10A zeigt eine Anordnung von einer Vielzahl von Signalelektroden 22d eines ersten Schaltelements 22. 10B zeigt eine Anordnung von einer Vielzahl von Signalelektroden 26d eines dritten Schaltelements 26.
    • 11 ist eine Draufsicht, die eine äußere Erscheinungsform eines zweiten Halbleitermoduls 70 zeigt.
    • 12 ist eine Schnittansicht, die entlang einer Linie XII-XII in 11 genommen ist, und die schematisch eine innere Struktur des zweiten Halbleitermoduls 70 zeigt.
    • 13 ist eine Draufsicht, die die innere Struktur des zweiten Halbleitermoduls 70 zeigt. 13 ist eine Draufsicht, senkrecht zu einer ersten Leiterplatte 92 ist, und die eine Veranschaulichung einer Verkapselung 78 und eines zweiten isolierten Schaltungssubstrats 100 weglässt.
    • 14 ist eine Darstellung, bei der eine zweite Leiterplatte 102 und eine vierte Leiterplatte 104 zu der in 13 gezeigten Draufsicht hinzugefügt sind.
    • 15 ist eine Perspektivansicht des zweiten Halbleitermoduls 70. Eine Veranschaulichung der Verkapselung 78 ist weggelassen.
    • 16 ist eine Perspektivansicht des zweiten Halbleitermoduls 70. Eine Veranschaulichung der Verkapselung 78 ist weggelassen, und ein zweites isoliertes Schaltungssubstrat 100 ist nach oben abgelöst/-gesondert.
    • 17 ist eine Draufsicht, die eine äußere Erscheinungsform eines dritten Halbleitermoduls 120 zeigt.
    • 18 ist eine Schnittansicht, die entlang einer Linie XVIII-XVIII in 17 genommen ist, und die schematisch eine innere Struktur des dritten Halbleitermoduls 120 zeigt.
    • 19 ist eine Perspektivansicht des dritten Halbleitermoduls 120. Eine Veranschaulichung der Verkapselung 78 ist weggelassen, und ein zweites isoliertes Schaltungssubstrat 150 ist nach oben abgelöst/-gesondert.
    • 20 ist eine Draufsicht, die eine äußere Erscheinungsform eines ersten Halbleitermoduls 20A einer Abwandlung zeigt.
    • 21 ist eine Schnittansicht, die entlang einer Linie XXI-XXI in 20 genommen ist, und die schematisch eine innere Struktur des ersten Halbleitermoduls 20A der Abwandlung zeigt.
    • 22 ist eine Draufsicht, die die innere Struktur des ersten Halbleitermoduls 20A der Abwandlung zeigt. 22 ist eine Draufsicht, die senkrecht zu der ersten Leiterplatte 42 ist, und die eine Veranschaulichung der Verkapselung 28 und des zweiten isolierten Schaltungssubstrats 50 weglässt.
    • 23 ist eine Darstellung, bei der die zweite Leiterplatte 52 und die vierte Leiterplatte 54 zu der in 22 gezeigten Draufsicht hinzugefügt sind.
    • 24 ist eine Draufsicht, die eine äußere Erscheinungsform eines ersten Halbleitermoduls 20B einer weiteren Abwandlung zeigt.
    • 25 ist eine Schnittansicht, die entlang einer Linie XXV-XXV in 24 genommen ist, und die schematisch eine innere Struktur des ersten Halbleitermoduls 20B der weiteren Abwandlung zeigt.
    • 26 ist eine Draufsicht, die die innere Struktur des ersten Halbleitermoduls 20B der weiteren Abwandlung zeigt. 26 ist eine Draufsicht, die senkrecht zu der ersten Leiterplatte 42 ist, und die eine Veranschaulichung der Verkapselung 28 und des zweiten isolierten Schaltungssubstrats 50 weglässt.
    • 27 ist eine Darstellung, bei der die zweite Leiterplatte 52 und die vierte Leiterplatte 54 zu der in 26 gezeigten Draufsicht hinzugefügt sind.
    • 28 ist eine Draufsicht, eine äußere Erscheinungsform eines zweiten Halbleitermoduls 70A einer Abwandlung zeigt.
    • 29 ist eine Schnittansicht, die entlang einer Linie XXIX-XXIX in 28 genommen ist, und die schematisch eine innere Struktur des zweiten Halbleitermoduls 70A der Abwandlung zeigt.
    • 30 ist eine Draufsicht, die die innere Struktur des zweiten Halbleitermoduls 70A der Abwandlung zeigt. 30 ist eine Draufsicht, die senkrecht zu der ersten Leiterplatte 92 ist, und die eine Veranschaulichung der Verkapselung 78 und des zweiten isolierten Schaltungssubstrats 100 weglässt.
    • 31 ist eine Darstellung, bei der die zweite Leiterplatte 102 und die vierte Leiterplatte 104 zu der in 30 gezeigten Draufsicht hinzugefügt sind.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Technik kann das Halbleitermodul zusätzlich umfassen: eine erste Leiterplatte, an/auf der das zumindest eine Oberer-Arm-Schaltelement eingerichtet ist; eine zweite Leiterplatte, die der ersten Leiterplatte gegenüberliegt, wobei das zumindest eine Oberer-Arm-Schaltelement zwischen diesen liegt; eine dritte Leiterplatte, an/auf der das zumindest eine Unterer-Arm-Schaltelement eingerichtet ist, und die in einer ersten Richtung neben der ersten Leiterplatte angeordnet ist und elektrisch mit der zweiten Leiterplatte verbunden ist; und eine vierte Leiterplatte, die der dritten Leiterplatte gegenüberliegt, wobei das zumindest eine Unterer-Arm-Schaltelement zwischen diesen liegt, und in der ersten Richtung neben der zweiten Leiterplatte angeordnet ist. In diesem Fall kann der erste Leistungsanschluss elektrisch mit der ersten Leiterplatte verbunden sein, kann der zweite Leistungsanschluss elektrisch mit der zweiten Leiterplatte oder der dritten Leiterplatte verbunden sein, und kann der dritte Leistungsanschluss elektrisch mit der vierte Leiterplatte verbunden sein. Mit einer solchen Konfiguration kann durch jedes Halbleiterelement erzeugte Wärme von beiden Seiten von diesen über ein Paar der Leiterplatten effektiv abgeführt werden.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel können das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement entlang/längs der ersten Richtung angeordnet sein. Das dritte Schaltelement kann sich mit Bezug auf die erste Richtung zwischen dem ersten Schaltelement und dem zweiten Schaltelement befinden. Der Ausdruck „mit Bezug auf die erste Richtung“ bedeutet hierin, dass nur eine Lagebeziehung in der ersten Richtung beachtet wird, während eine Lagebeziehung in einer zu der ersten Richtung senkrechten Richtung ignoriert wird. Das gleich gilt für die gleichen oder ähnliche Ausdrücke (zum Beispiel „mit Bezug auf die zweite Richtung“) über die vorliegende Offenbarung hinweg.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann, in einer Draufsicht senkrecht zu der ersten Leiterplatte, eine Mitte des dritten Schaltelements gegenüber einer Geraden, die durch jeweilige Mitten des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements verläuft, versetzt sein. Das heißt, dass das dritte Schaltelement mit Bezug auf eine Anordnung des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements versetzt sein kann.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die dritte Leiterplatte über ein erstes Kopplungsstück elektrisch mit der zweiten Leiterplatte verbunden sein, und kann der dritte Leistungsanschluss über ein zweites Kopplungsstück elektrisch mit der vierten Leiterplatte verbunden sein. In diesem Fall können sich das erste Kopplungsstück und das zweite Kopplungsstück mit Bezug auf die erste Richtung zwischen dem ersten Schaltelement und dem zweiten Schaltelement befinden. Diese Konfiguration ist vorteilhaft, wenn eine Größe des dritten Schaltelements kleiner ist als Größen des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements, obgleich keine besondere Einschränkung hierauf vorliegt.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel können sich das erste Kopplungsstück und das zweite Kopplungsstück relativ zu dem dritten Schaltelement mit Bezug auf eine zweite Richtung, die parallel zu der ersten Leiterplatte und senkrecht zu der ersten Richtung ist, auf einer gleichen Seite befinden. Mit einer solchen Konfiguration kann ein Stromweg in dem Halbleitermodul verkürzt werden, da das erste Kopplungsstück und das zweite Kopplungsstück benachbart zueinander sind.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel können, in einer Draufsicht senkrecht zu der ersten Leiterplatte, das erste Kopplungsstück und das zweite Kopplungsstück sich jeweils entlang/längs der ersten Richtung erstrecken bzw. ausdehnen und in der zweiten Richtung benachbart zueinander sein. Mit einer solchen Konfiguration erstrecken sich das erste Kopplungsstück und das zweite Kopplungsstück entlang/längs des dritten Schaltelements, womit ein Strompfad zwischen dem dritten Schaltelement und dem ersten Kopplungsstück (oder dem zweiten Kopplungsstück) erweitert bzw. verbreitert werden kann.
  • Alternativ können, in der Draufsicht senkrecht zu der ersten Leiterplatte, das erste Kopplungsstück und das zweite Kopplungsstück sich jeweils entlang/längs der zweiten Richtung erstrecken bzw. ausdehnen und in der ersten Richtung benachbart zueinander sein. Mit einer solchen Konfiguration können ein Abstand zwischen der ersten Leiterplatte und der dritten Leiterplatte und ein Abstand zwischen der zweiten Leiterplatte und der vierten Leiterplatte vergrößert werden, wodurch eine Isolation zwischen diesen Leiterplatten gesteigert werden kann.
  • Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel können sich das erste Kopplungsstück und das zweite Kopplungsstück relativ zu dem dritten Schaltelement mit Bezug auf die vorgenannte zweite Richtung einander gegenüberliegend befinden. Mit einer solchen Konfiguration kann ein Stromweg zwischen dem dritten Schaltelement und dem dritten Leistungsanschluss verkürzt werden, indem das dritte Schaltelement und das zweite Kopplungsstück benachbart zueinander angeordnet sind.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann sich, in der Draufsicht senkrecht zu der ersten Leiterplatte, das erste Kopplungsstück entlang/längs der zweiten Richtung erstrecken bzw. ausdehnen und das zweite Kopplungsstück entlang/längs der ersten Richtung erstrecken bzw. ausdehnen. Mit einer solchen Konfiguration kann, insbesondere, weil sich das erste Kopplungsstück entlang/längs der zweiten Richtung erstreckt bzw. ausdehnt, ein Raum bzw. Platz zum Beispiel zum Verbinden von Signalverdrahtung an/mit dem dritten Schaltelement bereitgestellt werden.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Technik können, in der Draufsicht senkrecht zu der ersten Leiterplatte, der erste Leistungsanschluss, der zweite Leistungsanschluss und der dritte Leistungsanschluss entlang/längs der ersten Richtung angeordnet sein. In diesem Fall kann sich der dritte Leistungsanschluss zwischen dem ersten Leistungsanschluss und dem zweiten Leistungsanschluss befinden. Mit einer solchen Konfiguration kann sich jeder Leistungsanschluss nahe an seiner entsprechenden Leiterplatte befinden.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Technik kann, wenn das dritte Schaltelement in dem zumindest einen Oberer-Arm-Schaltelement umfasst ist, die erste Leiterplatte einen ersten Vorsprung umfassen, der entlang/längs der ersten Richtung in Richtung der dritten Leiterplatte vorspringt bzw. herausragt/- steht. Ferner kann sich zumindest ein Teil des dritten Schaltelements an dem ersten Vorsprung befinden. Durch teilweise Vergrößerung der ersten Leiterplatte gemäß der Größe des dritten Schaltelements kann die Größe des Halbleitermoduls reduziert werden.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die zweite Leiterplatte einen zweiten Vorsprung aufweisen, der entlang/längs der ersten Richtung in Richtung der vierten Leiterplatte vorspringt bzw. herausragt/-steht und dem ersten Vorsprung gegenüberliegt. In diesem Fall kann zumindest ein Teil des zweiten Vorsprungs dem ersten Vorsprung gegenüberliegen, wobei das dritte Schaltelement zwischen diesen liegt. Das heißt, dass ein Vorsprung in/an der zweiten Leiterplatte bereitgestellt werden kann, so dass er dem Vorsprung der ersten Leiterplatte entspricht bzw. mit diesem korrespondiert.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die dritte Leiterplatte einen dritten Vorsprung umfassen, der entlang/längs der ersten Richtung in Richtung der ersten Leiterplatte vorspringt bzw. herausragt/-steht und in der zu der ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung benachbart zu dem ersten Vorsprung ist. In diesem Fall kann die dritte Leiterplatte an dem dritten Vorsprung elektrisch mit der zweiten Leiterplatte verbunden sein. Mit einer solchen Konfiguration kann die Größe des Halbleitermoduls reduziert werden.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die vierte Leiterplatte einen vierten Vorsprung umfassen, der entlang/längs der ersten Richtung in Richtung der zweiten Leiterplatte vorspringt bzw. herausragt/-steht und zumindest teilweise dem dritten Vorsprung gegenüberliegt. In diesem Fall kann die vierte Leiterplatte an dem vierten Vorsprung elektrisch mit dem dritten Leistungsanschluss verbunden sein. Mit einer solchen Konfiguration kann die Größe des Halbleitermoduls weiter reduziert werden.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Technik kann, wenn das dritte Schaltelement in dem zumindest einen Unterer-Arm-Schaltelement umfasst ist, die vierte Leiterplatte einen vierten Vorsprung umfassen, der entlang/längs der ersten Richtung in Richtung der zweiten Leiterplatte vorspringt bzw. herausragt/- steht. In diesem Fall kann zumindest ein Teil des vierten Vorsprungs dem dritten Vorsprung gegenüberliegen, wobei das dritte Schaltelement zwischen diesen liegt. Durch teilweise Vergrößerung der vierten Leiterplatte gemäß der Größe des dritten Schaltelements kann die Größe des Halbleitermoduls reduziert werden.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die zweite Leiterplatte einen zweiten Vorsprung umfassen, der entlang/längs der ersten Richtung in Richtung der vierten Leiterplatte vorspringt bzw. herausragt/-steht und in der zu der ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung benachbart zu dem vierten Vorsprung ist. In diesem Fall kann die zweite Leiterplatte an dem zweiten Vorsprung elektrisch mit der dritten Leiterplatte verbunden sein. Mit einer solchen Konfiguration kann die Größe des Halbleitermoduls weiter reduziert werden.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Technik kann das Halbleitermodul zusätzlich ein erstes isoliertes Schaltungssubstrat und ein zweites isoliertes Schaltungssubstrat umfassen, das dem ersten isolierten Schaltungssubstrat gegenüberliegt, wobei die Vielzahl von Halbleiterelementen zwischen diesen liegen. In diesem Fall können die erste Leiterplatte und die zweite Leiterplatte in dem ersten isolierten Schaltungssubstrat bereitgestellt sein, und können die zweite Leiterplatte und die vierte Leiterplatte in dem zweiten isolierten Schaltungssubstrat bereitgestellt sein. Der Ausdruck „isoliertes Schaltungssubstrat“ meint hierin ein isoliertes Substrat oder auch Isolationssubstrat (zum Beispiel ein keramisches Substrat), das eine Leiterplatte an/mit einer Ober-/Fläche oder beiden Ober-/Flächen von diesem angefügt/ kombiniert/verbunden hat, wie etwa ein Active-Metal-Brazed-Copper- (AMC-) Substrat, ein Direct-Bonded-Copper- (DBC-) Substrat oder ein Direct-Bonded-Aluminum- (DBA-) Substrat.
  • Repräsentative, nicht-einschränkende Beispiele der vorliegenden Offenbarung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Diese ausführliche Beschreibung ist lediglich dazu bestimmt, einem Fachmann weitere Einzelheiten zur Ausführung von Aspekten der vorliegenden Lehren zu lehren, und ist nicht dazu bestimmt, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken. Außerdem kann jedes/jede der zusätzlichen Merkmale und Lehren, die nachstehend offenbart sind, separat oder in Verbindung mit anderen Merkmalen und Lehren genutzt werden, um verbesserte Halbleitermodule und/oder Leistungswandler, ebenso wie Verfahren zur Verwendung und Herstellung von diesen, bereitzustellen.
  • Außerdem können Kombinationen von Merkmalen und Schritten, die in der folgenden ausführlichen Beschreibung offenbart sind, nicht notwendig sein, um die vorliegende Offenbarung im breitesten Sinn auszuführen, und sind diese stattdessen lediglich dazu gelehrt, um repräsentative Beispiele der vorliegenden Offenbarung besonders zu beschreiben. Außerdem können verschiedene Merkmale der vorstehend beschriebenen und der nachstehend beschriebenen repräsentativen Beispiele, ebenso wie die verschiedenen unabhängigen und abhängigen Patentansprüche, in Weisen kombiniert werden, die nicht speziell und explizit aufgeführt sind, um zusätzliche nützliche Ausführungsbeispiel der vorliegenden Lehren bereitzustellen.
  • Es ist vorgesehen, dass alle Merkmale, die in der Beschreibung und/oder den Patentansprüchen offenbart sind, zum Zweck einer ursprünglichen schriftlichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck einer Beschränkung des beanspruchten Gegenstands, unabhängig von den Zusammenstellungen der Merkmale in den Ausführungsbeispielen und/oder den Patentansprüchen, separat und unabhängig voneinander offenbart sind. Außerdem ist es vorgesehen, dass alle Wertebereiche oder Hinweise auf Gruppen von Einheiten bzw. Instanzen, zum Zweck einer ursprünglichen schriftlichen Offenbarung sowie zum Zweck einer Beschränkung des beanspruchten Gegenstands, jeden möglichen Zwischenwert und jede mögliche Zwischeneinheit bzw. -instanz offenbaren.
  • Ausführungsbeispiele
  • Bezugnehmend auf die Zeichnungen wird ein Leistungswandler 10 eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Der Leistungswandler 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug eingesetzt, wie etwa einem Elektrofahrzeug, einem Hybridfahrzeug und einem Brennstoffzellenfahrzeug, und ist konfiguriert zum Umwandeln von elektrischer Leistung zwischen einer Gleichstromleistungsquelle 2 und einem Motor 4. Es sollte beachtet werden, dass Anwendungen des Leistungswandlers 10 nicht besonders beschränkt sind. Der Leistungswandler 10 kann in verschiedenen Vorrichtungen und Anlagen weithin eingesetzt werden.
  • Wie es in 1 gezeigt ist, umfasst der Leistungswandler 10 eine U-Phase-Schaltschaltung 12, eine V-Phase-Schaltschaltung 14, eine W-Phase-Schaltschaltung 16 und eine Steuereinheit 18, die konfiguriert ist zum Steuern von Betriebsvorgängen der Schaltschaltungen 12, 14 und 16. Die U-Phase-Schaltschaltung 12 ist zwischen der Gleichstromleistungsquelle 2 und einem U-Phase-Anschluss des Motors 4 elektrisch verbunden und konfiguriert, den U-Phase-Anschluss des Motors 4 selektiv mit einer von einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode der Gleichstromleistungsquelle 2 zu verbinden. Die V-Phase-Schaltschaltung 14 ist zwischen der Gleichstromleistungsquelle 2 und einem V-Phase-Anschluss des Motors 4 elektrisch verbunden und konfiguriert, den V-Phase-Anschluss des Motors 4 selektiv mit einer von der positiven Elektrode und der negativen Elektrode der Gleichstromleistungsquelle 2 zu verbinden. Die W-Phase-Schaltschaltung 16 ist zwischen der Gleichstromleistungsquelle 2 und einem W-Phase-Anschluss des Motors 4 elektrisch verbunden und konfiguriert, den W-Phase-Anschluss des Motors 4 selektiv mit einer der positiven Elektrode und der negativen Elektrode der Gleichstromleistungsquelle 2 zu verbinden.
  • Die U-Phase-Schaltschaltung 12 umfasst eine Vielzahl von Halbleitermodulen 20, 70 und 120. Die Vielzahl von Halbleitermodulen 20, 70 und 120 sind parallel zueinander geschaltet. Die Anzahl von Halbleitermodulen 20, 70 und 120 ist nicht besonders beschränkt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfassen die Vielzahl von Halbleitermodulen 20, 70 und 120 ein erstes Halbleitermodul 20, ein zweites Halbleitermodul 70 und ein drittes Halbleitermodul 120. Die V-Phase-Schaltschaltung 14 und die W-Phase-Schaltschaltung 16 haben jeweils die gleiche Konfiguration wie die U-Phase-Schaltschaltung 12 und umfassen jeweils das erste Halbleitermodul 20, das zweite Halbleitermodul 70 und das dritte Halbleitermodul 120.
  • Jedes erste Halbleitermodul 20 umfasst eine Vielzahl von Halbleiterelementen 22, 24 und 26 und eine Vielzahl von Leistungsanschlüssen 32, 34 und 36, die mit der Vielzahl von Halbleiterelementen 22, 24 und 26 elektrisch verbunden sind. Die Vielzahl von Leistungsanschlüssen 32, 34 und 36 umfasst einen ersten Leistungs- bzw. Stromanschluss 32, einen zweiten Leistungs- bzw. Stromanschluss 34 und einen dritten Leistungs- bzw. Stromanschluss 36. Der erste Leistungsanschluss 32 ist mit der positiven Elektrode der Gleichstromleistungsquelle 2 verbunden. Der zweite Leistungsanschluss 34 ist mit dem Motor 4 verbunden. Der dritte Leistungsanschluss 36 ist mit der negativen Elektrode der Gleichstromleistungsquelle 2 verbunden.
  • Die Vielzahl von Halbleiterelementen 22, 24 und 26 umfassen zumindest ein Oberer-Arm-Schaltelement 22, 26 und zumindest ein Unterer-Arm-Schaltelemente 24. Das zumindest eine Oberer-Arm-Schaltelement 22, 26 ist elektrisch zwischen dem ersten Leistungsanschluss 32 und dem zweiten Leistungsanschluss 34 verbunden, und das zumindest eine Unterer-Arm-Schaltelement 24 ist elektrisch zwischen dem zweiten Leistungsanschluss 34 und dem dritten Leistungsanschluss 36 verbunden. Das zumindest eine Oberer-Arm-Schaltelement 22, 26 umfasst ein erstes Schaltelement 22 und ein drittes Schaltelement 26, und das zumindest eine Unterer-Arm-Schaltelement 24 umfasst ein zweites Schaltelement 24, obgleich dies lediglich ein Bespiel ist. Wie vorstehend erwähnt umfasst jedes erste Halbleitermodul 20 die zwei Oberer-Arm-Schaltelemente 22 und 26 und das eine Unterer-Arm-Schaltelement 24. Somit ist die Anzahl der Oberer-Arm-Schaltelemente 22 und 26 größer als die Anzahl des Unterer-Arm-Schaltelements 24.
  • Das erste Schaltelement 22 und das zweite Schaltelement 24 haben die gleiche Konfiguration zueinander. Andererseits hat das dritte Schaltelement 26 eine unterschiedliche Konfiguration von dem ersten Schaltelement 22 und dem zweiten Schaltelement 24. Genauer gesagt sind das erste Schaltelement 22 und das zweite Schaltelement 24 hauptsächlich aus Silizium (Si) gebildet bzw. aufgebaut, während das dritte Schaltelement 26 hauptsächlich aus Siliziumkarbid (SiC) gebildet bzw. aufgebaut ist, das eine größere bzw. weitere/breitere Bandlücke als Silizium aufweist. Ferner ist die Größe des dritten Schaltelements 26 kleiner als diejenige des ersten Schaltelements 22 und des zweiten Schaltelements 24. Im Allgemeinen haben Siliziumkarbidsubstrate exzellentere Eigenschaften als Siliziumsubstrate, aber sind sie teurer als Siliziumsubstrate. Daher können, durch Verwendung von Siliziumkarbid als das Material des dritten Schaltelements 26, das eine kleinere Größe aufweist, Eigenschaften des ersten Halbleitermoduls 20 verbessert werden, und kann ferner eine Erhöhung der Herstellungskosten von diesem niedergehalten werden.
  • Das erste Schaltelement 22 und das zweite Schaltelement 24 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind rückwärtsleitende Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (RC-IGBTs), die IGBTs sind, die eingebaute Freilaufdioden umfassen, während das dritte Schaltelement 26 ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) ist, obgleich dies lediglich ein Beispiel ist. Es sollte beachtet werden, dass das erste Schaltelement 22 und das zweite Schaltelement 24 IGBTs sein können, die keine eingebaute Freilaufdiode umfassen. In diesem Fall kann ein weiteres Halbleiterelement, das eine Diode umfasst, hinzugefügt sein. Alternativ können das erste Schaltelement 22 und das zweite Schaltelement 24 MOSFETs sein. Das dritte Schaltelement 26 kann ein RC-IGBT oder ein IGBT sein.
  • Jedes zweite Halbleitermodul 70 umfasst eine Vielzahl von Halbleiterelementen 72, 74 und 76 und eine Vielzahl von Leistungsanschlüssen 82, 84 und 86, die elektrisch mit der Vielzahl von Halbleiterelementen 72, 74 und 76 verbunden sind. Die Vielzahl von Leistungsanschlüssen 82, 84 und 86 umfassen einen ersten Leistungs- bzw. Stromanschluss 82, einen zweiten Leistungs- bzw. Stromanschluss 84 und einen dritten Leistungs- bzw. Stromanschluss 86. Auch in dem zweiten Halbleitermodul 70 ist der erste Leistungsanschluss 82 mit der positiven Elektrode der Gleichstromleistungsquelle 2 verbunden, ist der zweite Leistungsanschluss 84 mit dem Motor 4 verbunden, und ist der dritte Leistungsanschluss 86 mit der negativen Elektrode der Gleichstromleistungsquelle 2 verbunden. Das heißt, dass der erste Leistungsanschluss 82, der zweite Leistungsanschluss 84 und der dritte Leistungsanschluss 86 des zweiten Halbleitermoduls 70 elektrisch mit dem ersten Leistungsanschluss 32, dem zweiten Leistungsanschluss 34 und dem dritten Leistungsanschluss 36 des entsprechenden ersten Halbleitermoduls 20 verbunden sind.
  • Die Vielzahl von Halbleiterelementen 72, 74 und 76 des zweiten Halbleitermoduls 70 umfasst zumindest ein Oberer-Arm-Schaltelement 72 und zumindest ein Unterer-Arm-Schaltelement 74, 76. Das zumindest eine Oberer-Arm-Schaltelement 72 ist zwischen dem ersten Leistungsanschluss 82 und dem zweiten Leistungsanschluss 84 elektrisch verbunden, und das zumindest eine Unterer-Arm-Schaltelement 74, 76 ist zwischen dem zweiten Leistungsanschluss 84 und dem dritten Leistungsanschluss 86 elektrisch verbunden. Das zumindest eine Oberer-Arm-Schaltelement 72 umfasst ein erstes Schaltelement 72, und das zumindest eine Unterer-Arm-Schaltelement 74, 76 umfasst ein zweites Schaltelement 74 und ein drittes Schaltelement 76, obgleich dies lediglich ein Beispiel ist. Wie vorstehend dargelegt umfasst jedes zweite Halbleitermodul 70 das eine Oberer-Arm-Schaltelement 72 und die zwei Unterer-Arm-Schaltelemente 74 und 76, weshalb die Anzahl der Unterer-Arm-Schaltelemente 74 und 76 größer ist als die Anzahl des Oberer-Arm-Schaltelements 72.
  • Auch in dem zweiten Halbleitermodul 70 haben das erste Schaltelement 72 und das zweite Schaltelement 74 die gleiche Konfiguration zueinander, und hat das dritte Schaltelement 76 eine unterschiedliche Konfiguration von dem ersten Schaltelement 72 und dem zweiten Schaltelement 74. Hier haben das erste Schaltelement 72 und das zweite Schaltelement 74 in dem zweiten Halbleitermodul 70 die gleiche Konfiguration wie das erste Schaltelement 22 und das zweite Schaltelement 24 in dem ersten Halbleitermodul 20. Ferner hat das dritte Schaltelement 76 in dem zweiten Halbleitermodul 70 die gleiche Konfiguration wie das dritte Schaltelement 26 in dem ersten Halbleitermodul 20. Das heißt, dass auch in dem zweiten Halbleitermodul 70 das erste Schaltelement 72 und das zweite Schaltelement 74 hauptsächlich aus Silizium (Si) gebildet bzw. aufgebaut sind, während das dritte Schaltelement 76 hauptsächlich aus Siliziumkarbid (SiC) gebildet bzw. aufgebaut ist. Ferner ist die Größe des dritten Schaltelements 76 kleiner als diejenige des ersten Schaltelements 72 und des zweiten Schaltelements 74.
  • Hier sind, in dem ersten Halbleitermodul 20 und dem zweiten Halbleitermodul 70, die Zahlen der Schaltelemente 22, 24, 26, 72, 74 und 76 nicht besonders beschränkt. Obgleich nicht besonders beschränkt, ist bei dem Leistungswandler 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Gesamtzahl der Oberer-Arm-Schaltelemente 22, 26 und des Unterer-Arm-Schaltelements 24 in dem ersten Halbleitermodul 20 gleich einer Gesamtzahl des Oberer-Arm-Schaltelements 72 und der Unterer-Arm-Schaltelemente 74, 76 in dem zweiten Halbleitermodul 70. Ferner ist eine Gesamtzahl der Oberer-Arm-Schaltelemente 22, 26 und 72 in dem ersten Halbleitermodul 20 und dem zweiten Halbleitermodul 70 gleich einer Gesamtzahl der Unterer-Arm-Schaltelemente 24, 74 und 76 in dem ersten Halbleitermodul 20 und dem zweiten Halbleitermodul 70.
  • Jedes dritte Halbleitermodul 120 umfasst eine Vielzahl von Halbleiterelementen 122 und 124 und eine Vielzahl von Leistungsanschlüssen 132, 134 und 136, die elektrisch mit der Vielzahl von Halbleiterelementen 122 und 124 verbunden sind. Die Vielzahl von Leistungsanschlüssen 132, 134 und 136 umfasst einen ersten Leistungs- bzw. Stromanschluss 132, einen zweiten Leistungs- bzw. Stromanschluss 134 und einen dritten Leistungs- bzw. Stromanschluss 136. Auch in dem dritten Halbleitermodul 120 ist der erste Leistungsanschluss 132 mit der positiven Elektrode der Gleichstromleistungsquelle 2 verbunden, ist der zweite Leistungsanschluss 134 mit dem Motor 4 verbunden, und ist der dritte Leistungsanschluss 136 mit der negativen Elektrode der Gleichstromleistungsquelle 2 verbunden. Das heißt, dass der erste Leistungsanschluss 132, der zweite Leistungsanschluss 134 und der dritte Leistungsanschluss 136 des dritten Halbleitermoduls 120 elektrisch mit dem ersten Leistungsanschluss 32, dem zweiten Leistungsanschluss 34 und dem dritten Leitungsanschluss 36 des ersten Halbleitermoduls 20 verbunden sind.
  • Die Vielzahl von Halbleiterelementen 122 und 124 des dritten Halbleitermoduls 120 umfassen zumindest ein Oberer-Arm-Schaltelement 122 und zumindest ein Unterer-Arm-Schaltelement 124. Das zumindest eine Oberer-Arm-Schaltelement 122 ist zwischen dem ersten Leistungsanschluss 132 und dem zweiten Leistungsanschluss 134 elektrisch verbunden, und das zumindest eine Unterer-Arm-Schaltelement 124 ist zwischen dem zweiten Leistungsanschluss 134 und dem dritten Leistungsanschluss 136 elektrisch verbunden. Das zumindest eine Oberer-Arm-Schaltelement 122 umfasst ein erstes Schaltelement 122, und das zumindest eine Unterer-Arm-Schaltelement 124 umfasst eine zweites Schaltelement 124, obgleich dies lediglich ein Beispiel ist. Das dritte Halbleitermodul 120 umfasst ein Oberer-Arm-Schaltelement 122 und ein Unterer-Arm-Schaltelement 124, weshalb die Anzahl des Oberer-Arm-Schaltelements 122 gleich der Anzahl des Unterer-Arm-Schaltelements 124 ist. Das erste Schaltelement 122 und das zweite Schaltelement 124 haben die gleiche Konfiguration zueinander, und diese Konfiguration ist gleich der Konfiguration der ersten Schaltelemente 22 und 72 und der zweiten Schaltelemente 24 und 74 in den anderen Halbleitermodulen 20 und 70.
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, umfasst die U-Phase-Schaltschaltung 12 die drei Halbleitermodule 20, 70 und 120. Die Halbleitermodule 20, 70 und 120 umfassen jeweils das zumindest eine Oberer-Arm-Schaltelement 22, 26, 72 und 122 und das zumindest eine Unterer-Arm-Schaltelement 24, 74, 76 und 124. Insbesondere umfasst das erste Halbleitermodul 20 die zwei Oberer-Arm-Schaltelemente 22 und 26, und ist die Anzahl der Oberer-Arm-Schaltelemente 22 und 26 größer als die Anzahl des Unterer-Arm-Schaltelements 24. Indessen umfasst das zweite Halbleitermodul 70 die zwei Unterer-Arm-Schaltelemente 74 und 76, und ist die Anzahl der Unterer-Arm-Schaltelemente 74 und 76 größer als die Anzahl des Oberer-Arm-Schaltelements 72. Jedoch ist in der gesamten U-Phase-Schaltschaltung 12 die Gesamtzahl der Oberer-Arm-Schaltelemente 22, 26, 72 und 122 gleich der Gesamtzahl der Unterer-Arm-Schaltelemente 24, 74, 76 und 124.
  • Die V-Phase-Schaltschaltung 14 und die W-Phase-Schaltschaltung 16 haben jeweils die gleiche Konfiguration wie die U-Phase-Schaltschaltung 12. Das heißt, dass die V-Phase-Schaltschaltung 14 und W-Phase-Schaltschaltung 16 jeweils auch die Vielzahl von Halbleitermodulen 20, 70 und 120 umfassen, die das erste Halbleitermodul 20, das zweite Halbleitermodul 70 und das dritte Halbleitermodul 120 umfassen. Jede der Schaltschaltungen 12, 14 und 16 kann zumindest das erste Halbleitermodul 20 und das zweite Halbleitermodul 70 umfassen. Alternativ kann jede der Schaltschaltungen 12, 14 und 16 drei oder mehr Halbleitermodule umfassen. In jedem Fall kann die Gesamtzahl der Oberer-Arm-Schaltelemente 22, 26, 72 und 122 gleich der Gesamtzahl der Unterer-Arm-Schaltelemente 24, 74, 76 und 124 in jeder der Schaltschaltungen 12, 14 und 16 sein, obgleich keine besondere Beschränkung hierauf vorliegt.
  • In dem Leistungswandler 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist die Anzahl der Oberer-Arm-Schaltelemente 22 und 26 in den ersten Halbleitermodulen 20 verschieden von der Anzahl der Unterer-Arm-Schaltelemente 24, und ist die Anzahl der Oberer-Arm-Schaltelemente 72 in den zweiten Halbleitermodulen 70 verschieden von der Anzahl der Unterer-Arm-Schaltelemente 74 und 76. Das Zulassen der Differenz zwischen der Anzahl der Oberer-Arm-Schaltelemente 22 und 26 und der Anzahl der Unterer-Arm-Schaltelemente 24 in einigen Halbleitermodulen 20 ebenso wie der Differenz zwischen der Anzahl der Oberer-Arm-Schaltelemente 72 und der Anzahl der Unterer-Arm-Schaltelemente 74 und 76 in einigen Halbleitermodulen 70, wie vorstehend dargelegt, kann eine Erhöhung der Größe der jeweiligen Halbleitermodule 20 und 70 unterbinden bzw. niederhalten und ferner die Anzahl erforderlichen Halbleitermodule 20, 70 und 120 niederhalten. Das heißt, dass bei dem Leistungswandler 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels im Vergleich zu dem dritten Halbleitermodulen 120 nur ein drittes Schaltelement 26 zu jedem ersten Halbleitermodul 20 hinzugefügt ist und nur ein drittes Schaltelement 76 zu jedem zweiten Halbleitermodul 70 hinzugefügt ist. Dies kann eine Erhöhung der Größe von jedem ersten Halbleitermodul 20 im Vergleich zu einem Fall niederhalten, in dem zwei dritte Schaltelemente 26 und 76 zu jedem ersten Halbleitermodul 20 hinzugefügt werden, und kann ferner die drei Halbleitermodule 20, 70 und 120 im Wesentlichen gleich groß machen.
  • Als nächstes wird, Bezug nehmend auf 3, die Steuereinheit 18 beschrieben. Die Steuereinheit 18 ist konfiguriert zum Steuern der Betriebsvorgänge der U-Phase-Schaltschaltung 12, der V-Phase-Schaltschaltung 14 und der W-Phase-Schaltschaltung 16, um die Gleichstromleistung von der Gleichstromleistungsquelle 2 in dreiphasige Wechselstromleistung umzuwandeln, die an den Motor 4 zuzuführen ist. Für die Umwandlung führt die Steuereinheit 18 selektiv eine erste Schaltsteuerung und eine zweite Schaltsteuerung gemäß einem Strombefehlswert CC durch. Im Speziellen wird die erste Schaltsteuerung in einer Periode (A) durchgeführt, während derer der Strombefehlswert CC niedriger ist als ein Schwellenwert CX, und wird die zweite Schaltsteuerung in einer Periode (B) durchgeführt, während derer der Strombefehlswert CC höher ist als der Schwellenwert CX.
  • Unter der erste Schaltsteuerung werden die dritten Schaltelemente 26 und 76 der ersten Halbleitermodule 20 und der zweiten Halbleitermodule 70 in einer komplementären Art und Weise betrieben bzw. angesteuert, und werden die anderen Schaltelemente 22, 24, 72, 74, 122 und 124 nicht betrieben bzw. angesteuert. Das heißt, dass nur die Schaltelemente 26 und 76, die aus Siliziumkarbid gebildet sind, betrieben bzw. angesteuert werden. Da nur die dritten Schaltelemente 26 der Halbleitermodule 20 und nur die dritten Schaltelemente 76 der Halbleitermodule 70 unter der ersten Schaltsteuerung betrieben bzw. angesteuert werden, wird eine Erhöhung der Temperaturen der Halbleitermodule 20 und 70 unterbunden bzw. niedergehalten.
  • Unter der zweiten Schaltsteuerung werden die ersten Schaltelemente 22, 72 und 122 der ersten Halbleitermodule 20, der zweiten Halbleitermodule 70 und der dritten Halbleitermodule 120 sowie die zweiten Schaltelemente 24, 74 und 124 der ersten Halbleitermodule 20, der zweiten Halbleitermodule 70 und der dritten Halbleitermodule 120 in einer komplementären Art und Weise betrieben bzw. angesteuert. Das heißt, dass nur die Schaltelemente 22, 24, 72, 74, 122 und 124, die aus Silizium gebildet sind, betrieben bzw. angesteuert werden. Somit werden unter der zweiten Schaltsteuerung eine große Anzahl von Schaltelementen 22, 24, 72, 74, 122 und 174 in Erwiderung auf den relativ großen Strombefehlswert CC betrieben bzw. angesteuert. Unter der zweiten Schaltsteuerung kann die Anzahl von betriebenen bzw. angesteuerten Schaltelementen 22, 24, 72, 74, 122 und 124 abhängig von dem Strombefehlswert CC geändert werden.
  • Als nächstes wird, Bezug nehmend auf 4 bis 10, die Konfiguration von jedem ersten Halbleitermodul 20 beschrieben. Das erste Halbleitermodul 20 umfasst die Vielzahl von Schaltelementen 22, 24 und 26 und eine Verkapselung 28, die diese Schaltelemente 22, 24 und 26 ein-/verkapselt bzw. umschließt/ ummantelt. Wie es vorstehend beschrieben ist, umfassen die Vielzahl von Schaltelementen 22, 24 und 26 das erste Schaltelement 22, das zweite Schaltelement 24 und das dritte Schaltelement 26. Jedes der Schaltelemente 22, 24 und 26 ist ein Leistungshalbleiterelement, wie etwa ein MOSFET oder ein IGBT. Die Verkapselung 28 ist aus einem Harz wie etwa einem Epoxidharz gebildet, obgleich keine besondere Beschränkung hierauf vorliegt. Die Verkapselung 28 des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat im Wesentlichen eine Plattenform und umfasst eine obere Fläche 28a und eine untere Fläche 28b, die sich gegenüber der oberen Fläche 28a befindet. Die Verkapselung 28 umfasst zusätzlich eine erste Endfläche 28c, die benachbart zu der oberen Fläche 28a und der unteren Fläche 28b ist, und eine zweite Endfläche 28d, die benachbart zu der oberen Fläche 28a und der unteren Fläche 28b ist und sich gegenüber der ersten Endfläche 28c befindet. Die Form der Verkapselung 28 ist nicht auf die bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft dargelegte Form beschränkt und kann geändert werden, wie es zweckdienlich ist.
  • Das erste Halbleitermodul 20 umfasst zusätzlich die Vielzahl von Leistungsanschlüssen 32, 34 und 36 und eine Vielzahl von Signalanschlüssen 38a und 38b. Die Vielzahl von Leistungsanschlüssen 32, 34 und 36 und die Vielzahl von Signalanschlüssen 38a und 38b sind aus einem Leiter wie etwa Kupfer oder einem anderen Metall gebildet. Die Vielzahl von Leistungsanschlüssen 32, 34 und 36 umfassen den ersten Leistungsanschluss 32, den zweiten Leistungsanschluss 34 und den dritten Leistungsanschluss 36. Die Leistungsanschlüsse 32, 34 und 36 erstrecken sich von außerhalb der Verkapselung 28 in das Innere von dieser und sind elektrisch mit der Vielzahl von Schaltelementen 22, 24 und 26 innerhalb der Verkapselung 28 verbunden. Die Leistungsanschlüsse 32, 34 und 36 ragen von der ersten Endfläche 28c der Verkapselung 28 nach außen hervor und erstrecken sich entlang der gleichen Ebene parallel zueinander.
  • Die Vielzahl von Signalanschlüssen 38a und 38b umfassen eine Vielzahl von ersten Signalanschlüssen 38a und eine Vielzahl von zweiten Signalanschlüssen 38b. Jeder der ersten Signalanschlüsse 38a erstreckt sich von außerhalb der Verkapselung 38 in das Innere von dieser und ist elektrisch mit dem ersten Schaltelement 22 oder dem dritten Schaltelement 26 innerhalb der Verkapselung 28 verbunden. Jeder der zweiten Signalanschlüsse 38b erstreckt sich von außerhalb der Verkapselung 28 in das Innere von dieser und ist elektrisch mit dem zweiten Schaltelement 24 innerhalb der Verkapselung 28 verbunden. Hier können die Signalanschlüsse 38a und 38b mit den Schaltelementen 22, 24 und 26 über Bonddrähte oder direkt ohne irgendeinen Bonddraht verbunden sein. Die Vielzahl von Signalanschlüssen 38a und 38b ragen von der zweiten Endfläche 28d der Verkapselung 28 nach außen hervor und erstrecken sich entlang der gleichen Ebene parallel zueinander. Die Vielzahl von Signalanschlüssen 38a und 38b sind mit einem (nicht gezeigten) Steck-/Verbinder der Steuereinheit 18 verbunden.
  • Das erste Schaltelement 22 umfasst ein Halbleitersubstrat 22a, eine obere Elektrode 22b, eine untere Elektrode 22c und eine Vielzahl von Signalelektroden 22d. Das Halbleitersubstrat 22a des ersten Schaltelements 22 ist ein Siliziumsubstrat, obgleich keine besondere Beschränkung hierauf vorliegt. Jede der oberen Elektrode 22b, der unteren Elektrode 22c und der Vielzahl von Signalelektroden 22d ist aus einem Leiter wie etwa Metall gebildet. Die obere Elektrode 22b und die Vielzahl von Signalelektroden 22d befinden sich auf einer oberen Fläche des Halbleitersubstrats 22a, während sich die untere Elektrode 22c auf einer unteren Fläche des Halbleitersubstrats 22a befindet. Das erste Schaltelement 22 ist ein vertikales Halbleiterelement, das ein Paar der Elektroden 22b und 22c umfasst, wobei das Halbleitersubstrat 22a zwischen diesen liegt. Wie es vorstehend beschrieben ist, ist das erste Schaltelement 22 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein RC-IGBT, und hat es somit eine IGBT-Struktur und eine Diodenstruktur in dem Halbleitersubstrat 22a. Die obere Elektrode 22b ist mit einem Emitter der IGBT-Struktur und einer Anode der Diodenstruktur verbunden, während die untere Elektrode 22c mit einem Kollektor der IGBT-Struktur und einer Katode der Diodenstruktur verbunden ist.
  • Wie es in 10A gezeigt ist, umfassen die Vielzahl von Signalelektroden 22d des ersten Schaltelements 22 ein Kelvin-Emitter-Pad KE, ein Fühlemitter-Pad SE, ein Gate-Pad G und ein Paar Temperaturfühlpads TA und TK. Das Kelvin-Emitter-Pad KE gibt ein Signal aus, das eine Spannung des Emitters der IGBT-Struktur (oder der oberen Elektroden 22b) bezeichnet. Das Fühlemitter-Pad SE gibt ein Signal aus, das einen durch die IGBT-Struktur fließenden Strom bezeichnet. Das Gate-Pad G ist mit einem Gate der IGBT-Struktur verbunden. Das Paar Temperaturfühlpads TA und TK gibt ein Signal aus, das eine Temperatur des ersten Schaltelements 22 bezeichnet. In dem ersten Schaltelement 22 sind nur das Fühlemitter-Pad SE und das Gate-Pad G unter diesen Signalelektroden 22d mit ihren entsprechenden ersten Signalanschlüssen 38a verbunden. Die Typen und die Anzahl der Signalelektroden 22d sind nicht besonders beschränkt, und es können verschiedene Änderungen daran vorgenommen werden.
  • Das zweite Schaltelement 24 hat die gleiche Konfiguration wie das erste Schaltelement 22. Das heißt, dass das zweite Schaltelement 24 ein Halbleitersubstrat 24a, eine obere Elektrode 24b, eine untere Elektrode 24c und eine Vielzahl von Signalelektroden 24d umfasst. Es sollte beachtet werden, dass die Vielzahl von Signalelektroden 24d des zweiten Schaltelements 24 mit der Vielzahl von zweiten Signalanschlüssen 38d verbunden sind. Die weiteren Konfigurationen des zweiten Schaltelements 24 können unter Bezugnahme auf die Beschreibung für das vorstehend beschriebene erste Schaltelement 22 verstanden werden, und daher wird eine doppelte Beschreibung weggelassen.
  • Das dritte Schaltelement 26 umfasst ein Halbleitersubstrat 26a, eine obere Elektrode 26b, eine untere Elektrode 26c und eine Vielzahl von Signalelektroden 26d. Das Halbleitersubstrat 26a des dritten Schaltelements 26 ist ein Siliziumkarbidsubstrat, und seine Größe ist kleiner als die Größe des Halbleitersubstrats 22a des ersten Schaltelements 22, obgleich keine besondere Beschränkung hierauf vorliegt. Jede der oberen Elektrode 26b, der unteren Elektrode 26c und der Vielzahl von Signalelektroden 26d ist aus einem Leiter wie etwa Metall gebildet. Die obere Elektrode 26b und die Vielzahl von Signalelektroden 26d befinden sich auf einer oberen Fläche des Halbleitersubstrats 26a, während sich die untere Elektrode 26b auf einer unteren Fläche des Halbleitersubstrats 26a befindet. Ähnlich zu dem ersten Schalelement 22 ist das dritte Schaltelement 26 ein vertikales Halbleiterelement, das ein Paar von Elektroden 26b und 26c umfasst, wobei das Halbleitersubstrat 26a zwischen diesen liegt. Wie es vorstehend beschrieben ist, ist das dritte Schaltelement 26 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein MOSFET, und umfasst es daher eine MOSFET-Struktur in dem Halbleitersubstrat 26a. Die obere Elektrode 26b ist mit einer Source der MOSFET-Struktur verbunden, während die untere Elektrode 26c mit einem Drain der MOSFET-Struktur verbunden ist.
  • Wie es in 10B gezeigt ist, umfassen die Vielzahl von Signalelektroden 26d des dritten Schaltelements 26 ein Kelvin-Source-Pad KS, ein Fühlsource-Pad SS, ein Gate-Pad G und ein Paar Temperaturfühlpads TA und TK. Das Kelvin-Source-Pad KS gibt ein Signal aus, das eine Spannung der Source der MOSFET-Struktur (oder der oberen Elektrode 24b) bezeichnet. Das Fühlsource-Pad SS gibt ein Signal aus, das einen durch die MOSFET-Struktur fließenden Strom bezeichnet. Das Gate-Pad G ist mit einem Gate der MOSFET-Struktur verbunden. Das Paar Temperaturfühlpads TA und TK gibt ein Signal aus, das eine Temperatur des dritten Schaltelements 26 bezeichnet. In dem dritten Schaltelement 26 sind nur das Fühlsource-Pad SS, das Kelvin-Source-Pad KS und das Gate-Pad G unter diesen Signalelektroden 22d mit ihren entsprechenden ersten Signalanschlüssen 38a verbunden. Die Typen und die Anzahl der Signalelektroden 26d sind nicht besonders beschränkt, und es können verschiedene Änderungen daran vorgenommen werden.
  • Das erste Halbleitermodul 20 umfasst zusätzlich ein erstes isoliertes Schaltungssubstrat 40 und ein zweites isoliertes Schaltungssubstrat 50. Das erste isolierte Schaltungssubstrat 40 umfasst ein isoliertes Substrat 48, innere Leiterplatten 42 und 44, die an/auf einer Fläche des isolierten Substrats 48 bereitgestellt sind, und eine äußere Leiterplatte 46, die an/auf einer anderen Fläche des isolierten Substrats 48 bereitgestellt ist. Das isolierte Substrat 48 ist aus einem Isolator, zum Beispiel Keramik, gebildet. Jede der inneren Leiterplatten 42 und 44 und der äußeren Leiterplatte 46 ist aus einem Leiter, zum Beispiel Kupfer oder einem anderen Metall, gebildet. Die inneren Leiterplatten 42 und 44 befinden sich innerhalb der Verkapselung 28 und sind elektrisch mit ein oder mehr der Schaltelemente 22, 24 und 26 verbunden. Die äußere Leiterplatte 46 ist elektrisch von den inneren Leiterplatten 42 und 44 isoliert und an der unteren Fläche 28b der Verkapselung 28 exponiert bzw. freilegend. Das erste isolierte Schaltungssubstrat 40 fungiert auch als eine Wärmeabführplatte, die Wärme der Schaltelemente 22, 24 und 26 nach außerhalb der Verkapselung 28 abführt.
  • Das zweite isolierte Schaltungssubstrat 50 umfasst ein isoliertes Substrat 58, innere Leiterplatten 52 und 54, die an/auf einer Fläche des isolierten Substrats 58 bereitgestellt sind, und eine äußere Leiterplatte 56, die an/auf einer anderen Fläche des isolierten Substrats 58 bereitgestellt ist. Das isolierte Substrat 58 ist aus einem Isolator, zum Beispiel Keramik, gebildet. Jede der inneren Leiterplatten 52 und 54 und der äußeren Leiterplatten 56 ist aus einem Leiter, zum Beispiel Kupfer oder einem anderen Metall, gebildet. Die inneren Leiterplatten 52 und 54 befinden sich innerhalb der Verkapselung 28 und sind elektrisch mit ein oder mehr der Schaltelemente 22, 24 und 26 verbunden. Die äußere Leiterplatte 56 ist elektrisch von den inneren Leiterplatten 52 und 54 isoliert und an der oberen Fläche 28a der Verkapselung 28 exponiert bzw. freiliegend. Das zweite isolierte Schaltungssubstrat 50 fungiert auch als eine Wärmeabführplatte, die Wärme der Schaltelemente 22, 24 und 26 nach außerhalb der Verkapselung 28 abführt.
  • Jedes der isolierten Schaltungssubstrate 40 und 50 ist zum Beispiel ein Active-Metal-Brazed-Copper- (AMC-) Substrat, ein Direct-Bonded-Copper- (DBC-) Substrat oder ein Direct-Bonded-Aluminum- (DBA-) Substrat, obgleich keine besondere Beschränkung hierauf vorliegt. Das gleiche gilt für andere isolierte Schaltungssubstrate, die hierin beschrieben sind.
  • Die inneren Leiterplatten 42 und 44 des ersten isolierten Schaltungssubstrats 40 umfassen eine erste Leiterplatte 42 und eine dritte Leiterplatte 44. Die erste Leiterplatte 42 und die dritte Leiterplatte 44 befinden sich entlang einer ersten Richtung (Richtung parallel zu einer X-Richtung in den Zeichnungen) nebeneinander. Die inneren Leiterplatten 52 und 54 des zweiten isolierten Schaltungssubstrats 50 umfassen eine zweite Leiterplatte 52 und eine vierte Leiterplatte 54. Die zweite Leiterplatte 52 und die vierte Leiterplatte 54 befinden sich auch entlang der ersten Richtung (X) nebeneinander und liegen der ersten Leiterplatte 42 und der dritten Leiterplatte 44 gegenüber. Der erste Leistungsanschluss 32 ist elektrisch mit der ersten Leiterplatte 42 verbunden, und der zweite Leistungsanschluss 34 ist elektrisch mit der dritten Leiterplatte 44 verbunden. Der zweite Leistungsanschluss 34 kann elektrisch mit der zweiten Leiterplatte 52 anstelle der dritten Leiterplatte 44 verbunden sein. Der dritte Leistungsanschluss 36 ist elektrisch mit der vierten Leiterplatte 54 verbunden.
  • Das erste Schaltelement 22 und das dritte Schaltelement 26, die die Oberer-Arm-Schaltelemente sind, sind an/auf der ersten Leiterplatte 42 eingerichtet. Die untere Elektrode 22c des ersten Schaltelements 22 und die untere Elektrode 26c des dritten Schaltelements 26 sind, zum Beispiel durch Löten, an/mit der ersten Leiterplatte 42 angefügt/kombiniert/verbunden. Die zweite Leiterplatte 52 liegt der ersten Leiterplatte 42 gegenüber, wobei das erste Schaltelement 22 und das dritte Schaltelement 26 zwischen diesen liegen. Die obere Elektrode 26b des ersten Schaltelements 22 und die obere Elektrode 26b des dritten Schaltelements 26 sind, zum Beispiel durch Löten, an/mit der zweiten Leiterplatte 52 angefügt/kombiniert/verbunden.
  • Ein Leiterabstandshalter 23 kann zwischen der zweiten Leiterplatte 52 (oder der ersten Leiterplatte 42) und dem Schaltelement 22 bereitgestellt sein, und ein Leiterabstandshalter 27 kann zwischen der zweiten Leiterplatte 52 (oder der ersten Leiterplatte 42) und dem Schaltelement 26 bereitgestellt sein, soweit dies erforderlich ist. In diesem Fall können der Leiterabstandshalter 23 für das erste Schaltelement 22 und der Leiterabstandshalter 27 für das dritte Schaltelement 26 unterschiedliche Strukturen aufweisen und/oder aus unterschiedlichen Materialien gebildet bzw. aufgebaut sein. Da das erste Schaltelement 22 und das dritte Schaltelement 26 aus unterschiedlichen Halbleitermaterialien gebildet sind, können sie sich voneinander in mechanischen Eigenschaften, wie etwa dem Young- bzw. Elastizitätsmodul und dem Längsausdehnungskoeffizienten, unterscheiden. Daher können den Leiterabstandshaltern 23 und 27, die an/mit den jeweiligen Schaltelementen 22 und 26 angefügt/kombiniert/verbunden sind, unterschiedliche mechanische Eigenschaften gegeben sein, indem zwischen ihren Strukturen und/oder Materialien ein Unterschied gemacht wird.
  • Das zweite Schaltelement 24, das das Unterer-Arm-Schaltelement ist, ist an/auf der dritten Leiterplatte 44 eingerichtet. Die untere Elektrode 24c des zweiten Schaltelements 24 ist, zum Beispiel durch Löten, an/mit der dritten Leiterplatte 44 angefügt/kombiniert/verbunden. Die vierte Leiterplatte 54 liegt der dritten Leiterplatte 44 gegenüber, wobei das zweite Schaltelement 24 zwischen diesen liegt. Die obere Elektrode 24b des zweiten Schaltelements 24 ist, zum Beispiel durch Löten, an/mit der vierten Leiterplatte 54 angefügt/kombiniert/verbunden. Ein Leiterabstandshalter 25 kann zwischen der vierten Leiterplatte 54 (oder der dritten Leiterplatte 44) und dem zweiten Schaltelement 24 bereitgestellt sein, soweit dies erforderlich ist. In diesem Fall können der Leiterabstandshalter 25 für das zweite Schaltelement 24 und der Leiterabstandshalter 27 für das dritte Schaltelement 26 unterschiedliche Strukturen aufweisen und/oder aus unterschiedlichen Materialien gebildet bzw. aufgebaut sein.
  • Hier ist, bei dem ersten isolierten Schaltungssubstrat 40, die äußere Leiterplatte 46 in eine Vielzahl von Leiterplatten geteilt, die der Vielzahl von geteilten inneren Leiterplatten 42 und 44 entsprechen. Aufgrund dessen kann ein Verziehen bzw. eine Wölbung/Verwerfung des ersten isolierten Schaltungssubstrats 40, das bzw. die durch dessen thermische Verformung verursacht wird, unterbunden bzw. niedergehalten werden. Gleichermaßen ist, auch bei dem zweiten isolierten Schaltungssubstrat 50, die äußere Leiterplatte 56 in eine Vielzahl von Leiterplatten geteilt, die der Vielzahl von geteilten inneren Leiterplatten 52 und 54 entsprechen. Aufgrund dessen kann ein Verziehen bzw. eine Wölbung/ Verwerfung des zweiten isolierten Schaltungssubstrats 50, das bzw. die durch dessen thermische Verformung verursacht wird, unterbunden bzw. niedergehalten werden.
  • Das erste Halbleitermodul 20 umfasst zusätzlich ein erstes Kopplungsstück 60 und ein zweites Kopplungsstück 62. Das erste Kopplungsstück 60 bildet eine elektrische Verbindung zwischen der zweiten Leiterplatte 52 und der dritten Leiterplatte 44 innerhalb der Verkapselung 28. Das erste Kopplungsstück 60 ist aus einem Leiter wie etwa Kupfer oder einem anderen Metall gebildet. Das erste Kopplungsstück 60 befindet sich zwischen der zweiten Leiterplatte 52 und der dritten Leiterplatte 44 und ist, zum Beispiel durch Löten, an/mit jeder der Leiterplatten 44 und 52 angefügt/kombiniert/verbunden. Das erste Kopplungsstück 60 kann integral mit der zweiten Leiterplatte 52 oder der dritten Leiterplatte 44 ausgebildet sein. Alternativ kann das erste Kopplungsstück 60 nur aus einem Löt- oder einem anderen Verbindungsmaterial gebildet sein.
  • Das zweite Kopplungsstück 62 bildet eine elektrische Verbindung zwischen der vierten Leiterplatte 54 und dem dritten Leistungsanschluss 36 innerhalb der Verkapselung 28. Das zweite Kopplungsstück 62 ist aus einem Leiter wie etwa Kupfer oder einem anderen Metall gebildet. Das zweite Kopplungsstück 62 befindet sich zwischen der vierten Leiterplatte 54 und dem dritten Leistungsanschluss 36 und ist, zum Beispiel durch Löten, an/mit der vierten Leiterplatte 54 und dem dritten Leistungsanschluss 36 angefügt/kombiniert/ verbunden. Das zweite Kopplungsstück 62 kann integral mit der vierten Leiterplatte 54 und/oder dem dritten Leistungsanschluss 36 ausgebildet sein. Alternativ kann das zweite Kopplungsstück 62 nur aus einem Löt- oder einem anderen Verbindungsmaterial gebildet sein.
  • In dem ersten Halbleitermodul 20 mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration sind das erste Schaltelement 22 und das zweite Schaltelement 24 entlang der ersten Richtung (X) angeordnet. Dann befindet sich das dritte Schaltelement 26 mit Bezug auf die erste Richtung (X) zwischen dem ersten Schaltelement 22 und dem zweiten Schaltelement 24. Gemäß dieser Konfiguration ist das Schaltelement 26, das die von den Schaltelementen 22 und 24 unterschiedliche Konfigurationen aufweist, zwischen den zwei Schaltelementen 22 und 24 mit der gleichen Konfiguration eingerichtet bzw. angeordnet, wodurch eine strukturelle Symmetrie des ersten Halbleitermoduls 20 gesteigert werden kann. Insbesondere hat das dritte Schaltelement 26, das aus Siliziumkarbid gebildet ist, andere mechanische Eigenschaften, wie etwa den Young- bzw. Elastizitätsmodul und den Längsausdehnungskoeffizienten, als das erste Schaltelement 22 und das zweite Schaltelement 24, die aus Silizium gebildet sind. Das Einrichten bzw. Anordnen eines derartigen dritten Schaltelements 26 zwischen dem ersten Schaltelement 22 und dem zweiten Schaltelement 24 homogenisiert bzw. vergleichmäßigt Belastungs- bzw. Druck-/ Spannungs- und Wärmeverteilung, die innerhalb des ersten Halbleitermoduls 20 erzeugt wird.
  • In dem ersten Halbleitermodul 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist, in einer Draufsicht senkrecht zu der ersten Leiterplatte 42 (siehe 6), die Mitte des dritten Schaltelements 26 gegenüber einer Geraden L, die durch die jeweiligen Mitten des ersten Schaltelements 22 und des zweiten Schaltelements 24 verläuft, versetzt. Das heißt, dass das dritte Schaltelement 26 mit Bezug auf die Anordnung des ersten Schaltelements 22 und des zweiten Schaltelements 24 versetzt ist. Dann befinden sich auch das erste Kopplungsstück 60 und das zweite Kopplungsstück 62 mit Bezug auf die erste Richtung (X) zwischen dem ersten Schaltelement 22 und dem zweiten Schaltelement 24. Eine derartige Konfiguration ermöglicht, dass die Größe des ersten Halbleitermoduls 20 reduziert wird, da das dritte Schaltelement 26 größenmäßig kleiner ist als das erste Schaltelement 22 und das zweite Schaltelement 24.
  • In dem ersten Halbleitermodul 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels befinden sich das erste Kopplungsstück 60 und das zweite Kopplungsstück 62 relativ zu dem dritten Schaltelement 26 mit Bezug auf eine zweite Richtung (Y), die parallel zu der ersten Leiterplatte 42 und senkrecht zu der ersten Richtung (X) ist, auf der gleichen Seite. Mit einer solchen Konfiguration sind das erste Kopplungsstück 60 und das zweite Kopplungsstück 62 benachbart zueinander, womit ein Stromweg in dem ersten Halbleitermodul 20 verkürzt werden kann. Ferner erstrecken sich, in der Draufsicht senkrecht zu der ersten Leiterplatte 42 (siehe 6), das erste Kopplungsstück 60 und das zweiten Kopplungsstück 62 jeweils entlang der zweiten Richtung (Y), und sind sie in der ersten Richtung (X) benachbart zueinander. Mit einer solchen Konfiguration können ein Abstand zwischen der ersten Leiterplatte 42 und der dritten Leiterplatte 44 und ein Abstand zwischen der zweiten Leiterplatte 52 und der vierten Leiterplatte 54 vergrößert werden, und kann somit eine Isolation zwischen diesen Leiterplatten 42, 44, 52 und 54 gesteigert werden.
  • In dem ersten Halbleitermodul 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst die erste Leiterplatte 42 einen ersten Vorsprung 42a, der entlang der ersten Richtung (X) in Richtung der dritten Leiterplatte 44 vorspringt bzw. herausragt/ -steht. Dann ist das dritte Schaltelement 26 an/auf dem ersten Vorsprung 42a eingerichtet. Durch teilweises Vergrößern der ersten Leiterplatte 42 entsprechen der Größe des dritten Schaltelements 26 kann die Größe des ersten Halbleitermoduls 20 reduziert werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Gesamtheit des dritten Schaltelements 26 an/auf dem ersten Vorsprung 42a der ersten Leiterplatte 42 eingerichtet. Als ein weiteres Ausführungsbeispiel kann jedoch nur ein Teil des dritten Schaltelements 26 an/auf dem ersten Vorsprung 42a der ersten Leiterplatte 42 eingerichtet sein.
  • Außerdem umfasst die zweite Leiterplatte 52 einen zweiten Vorsprung 52a, der entlang der ersten Richtung (X) in Richtung der vierten Leiterplatte 54 vorspringt bzw. herausragt/-steht und dem ersten Vorsprung 42a gegenüberliegt. Ein Teil oder eine Gesamtheit des zweiten Vorsprungs 52a liegt dem ersten Vorsprung 42a gegenüber, wobei das dritte Schaltelement 26 zwischen diesen liegt. Wie es vorstehend beschrieben ist, kann der zweite Vorsprung 52a in der zweiten Leiterplatte 52 bereitgestellt sein, so dass er dem ersten Vorsprung 42a der ersten Leiterplatte 42 entspricht bzw. mit diesem korrespondiert.
  • In dem ersten Halbleitermodul 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst die dritte Leiterplatte 44 einen dritten Vorsprung 44a, der entlang der ersten Richtung (X) in Richtung der ersten Leiterplatte 42 vorspringt bzw. herausragt/ -steht. Der dritte Vorsprung 44a ist in der zweiten Richtung (Y), die senkrecht zu der ersten Richtung (X) ist, benachbart zu dem ersten Vorsprung 42a. Dann ist die dritte Leiterplatte 44 an dem dritten Vorsprung 44a elektrisch mit der zweiten Leiterplatte 52 verbunden. Das heißt, dass sich das erste Kopplungsstück 60 an dem dritten Vorsprung 44a der dritten Leiterplatte 44 befindet. Mit einer solchen Konfiguration kann die Größe des ersten Halbleitermoduls 20 reduziert werden.
  • Außerdem kann die vierte Leiterplatte 54 einen vierten Vorsprung 54a umfassen, der entlang der ersten Richtung (X) in Richtung der zweiten Leiterplatte 52 vorspringt bzw. herausragt/-steht und zumindest teilweise dem dritten Vorsprung 44a gegenüberliegt. In diesem Fall ist die vierte Leiterplatte 54 an dem vierten Vorsprung 54a mit dem dritten Leistungsanschluss 36 elektrisch verbunden. Das heißt, dass sich das zweite Kopplungsstück 62 an dem vierten Vorsprung 54a der vierten Leiterplatte 54 befindet. Mit einer solchen Konfiguration kann die Größe des ersten Halbleitermoduls 20 weiter reduziert werden.
  • In dem ersten Halbleitermodul 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die erste Leiterplatte 42 und die dritte Leiterplatte 44 an dem ersten isolierten Schaltungssubstrat 40 bereitgestellt, und sind die zweite Leiterplatte 52 und die vierte Leiterplatte 54 an dem zweiten isolierten Schaltungssubstrat 50 bereitgestellt. Die erste Leiterplatte 42 und die dritte Leiterplatte 44 können jeweils aus einer unabhängigen bzw. eigenständigen Metallplatte, zum Beispiel einer Kupferplatte, anstelle des ersten isolierten Schaltungssubstrats 40 gebildet sein. Gleichermaßen können die zweite Leiterplatte 52 und die vierte Leiterplatte 54 jeweils aus einer unabhängigen bzw. eigenständigen Metallplatte, zum Beispiel einer Kupferplatte, anstelle des zweiten isolierten Schaltungssubstrats 50 gebildet sein. Spezielle Konfigurationen der ersten Leiterplatte 42, der zweiten Leiterplatte 52, der dritten Leiterplatte 44 und der vierten Leiterplatte 54 sind nicht besonders beschränkt, und verschiedene Änderungen können daran vorgenommen werden.
  • Als nächstes wird, Bezug nehmend auf 11 bis 16, die Konfiguration von jedem zweiten Halbleitermodul 70 beschrieben. Das zweite Halbleitermodul 70 umfasst die Vielzahl von Schaltelementen 72, 74 und 76 und eine Verkapselung 78, die diese Schaltelemente 72, 74 und 76 ein-/verkapselt bzw. umschließt/ ummantelt. Wie es vorstehend beschrieben ist, umfassen die Vielzahl von Schaltelementen 72, 74 und 76 das erste Schaltelement 72, das zweite Schaltelement 74 und das dritte Schaltelement 76. Jedes der Schaltelemente 72, 74 und 76 ist ein Leistungshalbleiterelement, wie etwa ein MOSFET oder ein IGBT. Die Verkapselung 78 ist aus einem Harz wie etwa einem Epoxidharz gebildet, obgleich keine besondere Beschränkung hierauf vorliegt. Die Verkapselung 78 des zweiten Halbleitermoduls 70 hat die gleiche Form wie die Verkapselung 28 des ersten Halbleitermoduls 20, und daher hat sie eine obere Fläche 78a, eine untere Fläche 78b, eine erste Endfläche 78c und eine zweite Endfläche 78d. Die Form der Verkapselung 78 ist nicht auf diejenige beschränkt, die bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft dargelegt ist, und sie kann geändert werden, wie es zweckdienlich ist.
  • Das zweite Halbleitermodul 70 umfasst zusätzlich die Vielzahl von Leistungsanschlüssen 82, 84 und 86 und eine Vielzahl von Signalanschlüssen 88a und 88b. Die Vielzahl von Leistungsanschlüssen 82, 84 und 86 umfassen den ersten Leistungsanschluss 82, den zweiten Leistungsanschluss 84 und den dritten Leistungsanschluss 86. Die Vielzahl von Signalanschlüssen 88a und 88b umfassen eine Vielzahl von ersten Signalanschlüssen 88a und eine Vielzahl von zweiten Signalanschlüssen 88b. Die Vielzahl von Leistungsanschlüssen 82, 84 und 86 ragen von der ersten Endfläche 78c der Verkapselung 78 nach außen hervor, während die Vielzahl von Signalanschlüssen 88a und 88b von der zweiten Endfläche 78d der Verkapselung 78 nach außen hervorragen. Die Vielzahl von Leistungsanschlüssen 82, 84 und 86 und die Vielzahl von Signalanschlüssen 88a und 88b in dem zweiten Halbleitermodul 70 haben die gleichen Konfigurationen und Funktionen wie die Vielzahl von Leistungsanschlüssen 32, 34 und 36 und die Vielzahl von Signalanschlüssen 38a und 38b in dem ersten Halbleitermodul 20. Daher können die Einzelheiten der Vielzahl von Leistungsanschlüssen 82, 84 und 86 und der Vielzahl von Signalanschlüssen 88a und 88b in dem zweiten Halbleitermodul 70 durch Bezugnahme auf die Beschreibung für das vorstehend beschriebene erste Halbleitermodul 20 verstanden werden, und wird eine doppelte Beschreibung weggelassen.
  • Jedes des ersten Schaltelements 72 und des zweiten Schaltelements 74 in dem zweiten Halbleitermodul 70 hat die gleiche Konfiguration wie das erste Schaltelement 22 des ersten Halbleitermoduls 20. Somit umfassen das erste Schaltelement 72 und das zweite Schaltelement 74 Halbleitersubstrate 72a und 74a, obere Elektroden 72b und 74b, untere Elektroden 72c und 74c, sowie eine Vielzahl von Signalelektroden 72d und 74d. Gleichermaßen hat das dritte Schaltelement 76 des zweiten Halbleitermoduls 70 die gleiche Konfiguration wie das dritte Schaltelement 26 des ersten Halbleitermoduls 20, und umfasst es somit ein Halbleitersubstrat 76a, eine obere Elektrode 76b, eine untere Elektrode 76c und eine Vielzahl von Signalelektroden 76d. Daher können die Einzelheiten der Schaltelemente 72, 74 und 76 in dem zweiten Halbleitermodul 70 durch Bezugnahme auf die Beschreibung für das vorstehend beschriebene erste Halbleitermodul 20 verstanden werden, und wird eine doppelte Beschreibung weggelassen.
  • Das zweite Halbleitermodul 70 umfasst zusätzlich ein erstes isoliertes Schaltungssubstrat 90 und ein zweites isoliertes Schaltungssubstrat 100. Das erste isolierte Schaltungssubstrat 90 umfasst ein isoliertes Substrat 98, innere Leiterplatten 92 und 94, die an/auf einer Fläche des isolierten Substrats 98 bereitgestellt sind, und eine äußere Leiterplatte 96, die an/auf einer anderen Fläche des isolierten Substrats 98 bereitgestellt ist. Das isolierte Substrat 98 ist aus einem Isolator, zum Beispiel Keramik, gebildet. Jede der inneren Leiterplatten 92 und 94 und der äußeren Leiterplatte 96 ist aus einem Leiter, zum Beispiel Kupfer oder einem anderen Metall, gebildet. Die inneren Leiterplatten 92 und 94 befinden sich innerhalb der Verkapselung 78 und sind mit ein oder mehr der Schaltelemente 72, 74 und 76 elektrisch verbunden. Die äußere Leiterplatte 96 ist elektrisch von den inneren Leiterplatten 92 und 94 isoliert und an der unteren Fläche 78b der Verkapselung 78 exponiert bzw. freiliegend. Auch in dem zweiten Halbleitermodul 70 fungiert das erste isolierte Schaltungssubstrat 90 als eine Wärmeabführplatte, die Wärme der Schaltelemente 72, 74 und 76 nach außerhalb der Verkapselung 78 abführt.
  • Das zweite isolierte Schaltungssubstrat 100 umfasst ein isoliertes Substrat 108, innere Leiterplatten 102 und 104, die an/auf einer Fläche des isolierten Substrats 108 bereitgestellt sind, und eine äußere Leiterplatte 106, die an/auf einer anderen Fläche des isolierten Substrats 108 bereitgestellt ist. Das isolierte Substrat 108 ist aus einem Isolator, zum Beispiel Keramik, gebildet. Jede der inneren Leiterplatten 102 und 104 und der äußeren Leiterplatte 106 ist aus einem Leiter, zum Beispiel Kupfer oder einem anderen Metall, gebildet. Die inneren Leiterplatten 102 und 104 befinden sich innerhalb der Verkapselung 78 und sind mit ein oder mehr der Schaltelemente 72, 74 und 76 elektrisch verbunden. Die äußere Leiterplatte 106 ist elektrisch von den inneren Leiterplatten 102 und 104 isoliert und ist an der oberen Fläche 28a der Verkapselung 78 exponiert bzw. freiliegend. Das zweite isolierte Schaltungssubstrat 100 fungiert auch als eine Wärmeabführplatte, die Wärme der Schaltelemente 72, 74 und 76 nach außerhalb der Verkapselung 78 abführt.
  • Die inneren Leiterplatten 92 und 94 des ersten isolierten Schaltungssubstrats 90 umfassen eine erste Leiterplatte 92 und eine dritte Leiterplatte 94. Die erste Leiterplatte 92 und die dritte Leiterplatte 94 befinden sich entlang der ersten Richtung (der Richtung parallel zu der X-Richtung in den Zeichnungen) nebeneinander. Die inneren Leiterplatten 102 und 104 des zweiten isolierten Schaltungssubstrats 100 umfassen eine zweite Leiterplatte 102 und eine vierte Leiterplatte 104. Die zweite Leiterplatte 102 und die vierte Leiterplatte 104 befinden sich entlang der ersten Richtung (X) nebeneinander und liegen der ersten Leiterplatte 92 und der dritten Leiterplatte 94 gegenüber. Der erste Leistungsanschluss 82 ist elektrisch mit der ersten Leiterplatte 92 verbunden, und der zweite Leistungsanschluss 84 ist elektrisch mit der dritten Leiterplatte 94 verbunden. Der zweite Leistungsanschluss 84 kann elektrisch mit der zweiten Leiterplatte 102 anstelle der dritten Leiterplatte 94 verbunden sein. Die vierte Leiterplatte 94 ist elektrisch mit dem dritten Leistungsanschluss 36 verbunden. Diese Konfigurationen sind denjenigen des ersten Halbleitermoduls 20 gemein.
  • Nur das erste Schaltelement 72 ist, als das Oberer-Arm-Schaltelement, an/auf der ersten Leiterplatte 92 des zweiten Halbleitermoduls 70 eingerichtet. Die untere Elektrode 72c des ersten Schaltelements 72 ist, zum Beispiel durch Löten, an/mit der ersten Leiterplatte 92 angefügt/kombiniert/verbunden. Die zweite Leiterplatte 102 liegt der ersten Leiterplatte 92 gegenüber, wobei das erste Schaltelement 72 zwischen diesen liegt. Die obere Elektrode 72b des ersten Schaltelements 72 ist, zum Beispiel durch Löten, an/mit der zweiten Leiterplatte 102 angefügt/kombiniert/verbunden. Auch in dem zweiten Halbleitermodul 70 kann ein Leiterabstandshalter 73 zwischen der zweiten Leiterplatte 102 (oder der ersten Leiterplatte 92) und dem ersten Schaltelement 72 bereitgestellt sein, soweit dies erforderlich ist.
  • Das zweite Schaltelement 74 und das dritte Schaltelement 76 sind, als die Unterer-Arm-Schaltelemente, an/auf der dritten Leiterplatte 94 des zweiten Halbleitermoduls 70 eingerichtet. Die untere Elektrode 74c des zweiten Schaltelements 74 und die untere Elektrode 76c des dritten Schaltelements 76 sind, zum Beispiel durch Löten, an/mit der dritten Leiterplatte 94 angefügt/ kombiniert/verbunden. Die vierte Leiterplatte 104 liegt der dritten Leiterplatte 94 gegenüber, wobei das zweite Schaltelement 74 und das dritte Schaltelement 76 zwischen diesen liegen. Die obere Elektrode 74b des zweiten Schaltelements 74 und die obere Elektrode 76b des dritten Schalelements 76 sind, zum Beispiel durch Löten, an/mit der vierten Leiterplatte 104 angefügt/kombiniert/verbunden. Ein Leiterabstandshalter 75 kann zwischen der vierten Leiterplatte 104 (oder der dritten Leiterplatte 94) und dem Schaltelement 74 bereitgestellt sein, und ein Leiterabstandshalter 77 kann zwischen der vierten Leiterplatte 104 (oder der dritten Leiterplatte 94) und dem Schalelement 76 bereitgestellt sein, sofern dies erforderlich ist. In diesem Fall kann der Leiterabstandshalter 77 für das dritte Schaltelement 76 eine andere Struktur aufweisen und/oder aus einem anderen Material gebildet sein als die Leiterabstandshalter 73 und 75 für das erste Schaltelement 72 und das zweite Schaltelement 74.
  • Das zweite Halbleitermodul 70 umfasst zusätzlich ein erstes Kopplungsstück 110 und ein zweites Kopplungsstück 112. Das erste Kopplungsstück 110 bildet eine elektrische Verbindung zwischen der zweiten Leiterplatte 102 und der dritten Leiterplatte 94 innerhalb der Verkapselung 78. Das zweite Kopplungsstück 112 bildet eine elektrische Verbindung zwischen der vierten Leiterplatte 104 und dem dritten Leistungsanschluss 86 innerhalb der Verkapselung 78. Das erste Kopplungsstück 110 und das zweite Kopplungsstück 112 in dem zweiten Halbleitermodul 70 haben die gleichen Strukturen und Funktionen wie das erste Kopplungsstück 60 und das zweite Kopplungsstück 62 in dem ersten Halbleitermodul 20. Die Beschreibung für das erste Kopplungsstück 60 und das zweite Kopplungsstück 62 in dem vorstehend beschriebenen ersten Halbleitermodul 20 kann auch auf das erste Kopplungsstück 110 und das zweite Kopplungsstück 112 in dem zweiten Halbleitermodul 70 angewandt werden, sofern es nicht anderweitig angegeben ist. Daher wird die doppelte Beschreibung hierin weggelassen.
  • In dem zweiten Halbleitermodul 70 mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration sind das erste Schaltelement 72 und das zweite Schaltelement 74 entlang der ersten Richtung (X) angeordnet. Dann befindet sich das dritte Schaltelement 76 mit Bezug auf die erste Richtung (X) zwischen dem ersten Schaltelement 72 und dem zweiten Schaltelement 74. Dies ist genauso wie in dem ersten Halbleitermodul 20, und somit wird auch Belastungs- bzw. Druck-/ Spannungs- und Wärmeverteilung, die innerhalb des zweiten Halbleitermoduls 70 erzeugt wird, homogenisiert bzw. vergleichmäßigt.
  • In dem zweiten Halbleitermodul 70 ist, in einer Draufsicht senkrecht zu der ersten Leiterplatte 92 (siehe 13), die Mitte des dritten Schaltelements 76 gegenüber einer Geraden versetzt, die die jeweiligen Mitten des ersten Schaltelements 72 und des zweiten Schalelements 74 durchläuft. Das heißt, dass das dritte Schaltelement 76 mit Bezug auf die Anordnung des ersten Schaltelements 72 und des zweiten Schaltelements 74 versetzt ist. Das erste Kopplungsstück 110 und das zweite Kopplungsstück 112 befinden sich mit Bezug auf die erste Richtung (X) auch zwischen dem ersten Schaltelement 72 und dem zweiten Schaltelement 74. Mit einer derartigen Konfiguration kann die Größe des Halbleitermoduls 70 reduziert werden, da das dritte Schaltelement 76 größenmäßig kleiner ist als das erste Schaltelement 72 und das zweite Schaltelement 74.
  • In dem zweiten Halbleitermodul 70 befinden sich das erste Kopplungsstück 110 und das zweite Kopplungsstück 112 relativ zu dem dritten Schaltelement 76 mit Bezug auf die zweite Richtung (Y) auf der gleichen Seite. Mit einer derartigen Konfiguration sind des ersten Kopplungsstücks 110 und des zweiten Kopplungsstücks 112 benachbart zueinander, womit ein Stromweg in dem zweiten Halbleitermodul 70 verkürzt werden kann. Ferner erstrecken sich, in der Draufsicht senkrecht zu der ersten Leiterplatte 92 (siehe 13), das erste Kopplungsstück 110 und das zweite Kopplungsstück 120 jeweils entlang der zweiten Richtung (Y), und sind sie in der ersten Richtung (X) benachbart zueinander. Mit einer solchen Konfiguration können ein Abstand zwischen der ersten Leiterplatte 92 und der dritten Leiterplatte 94 und ein Abstand zwischen der zweiten Leiterplatte 102 und der vierten Leiterplatte 104 vergrößert werden, und kann somit eine Isolation zwischen diesen Leiterplatten 92, 94, 102 und 104 gesteigert werden.
  • In dem zweiten Halbleitermodul 70 umfasst die vierte Leiterplatte 104 einen vierten Vorsprung 104a, der entlang der ersten Richtung (X) in Richtung der zweiten Leiterplatte 102 vorspringt bzw. herausragt/-steht. Ein Teil oder eine Gesamtheit des vierten Vorsprungs 104a liegt der dritten Leiterplatte 94 gegenüber, wobei das dritte Schaltelement 76 zwischen diesen liegt. Durch teilweises Vergrößern der vierten Leiterplatte 104 entsprechend der Größe des dritten Schaltelements 76 kann die Größe des zweiten Halbleitermoduls 70 reduziert werden. Außerdem umfasst die zweite Leiterplatte 102 einen zweiten Vorsprung 102a, der entlang der ersten Richtung (X) in Richtung der vierten Leiterplatte 104 vorspringt bzw. herausragt/-steht. Der zweite Vorsprung 102a ist in der zweiten Richtung (Y), die senkrecht zu der ersten Richtung (X) ist, benachbart zu dem vierten Vorsprung 104a. Dann ist die zweite Leiterplatte 102 an dem zweiten Vorsprung 102a elektrisch mit der dritten Leiterplatte 94 verbunden. Das heißt, dass sich das erste Kopplungsstück 110 an dem zweiten Vorsprung 102a der zweiten Leiterplatte 102 befindet. Mit einer solchen Konfiguration kann die Größe des zweiten Halbleitermoduls 70 reduziert werden.
  • Als nächstes wird, Bezug nehmend auf 17 bis 19, die Konfiguration von jedem dritten Halbleitermodul 120 beschrieben. Die Konfiguration des dritten Halbleitermoduls 120 ist äquivalent zu der Konfiguration des ersten Halbleitermoduls 20, aus dem das dritte Schaltelement 26 entfernt ist. Das heißt, dass das dritte Halbleitermodul 120 das erste Schaltelement 122, das zweite Schaltelement 124 und eine Verkapselung 128 umfasst, die diese Schaltelemente 122 und 124 ein-/verkapselt bzw. umschließt/ummantelt. Die Verkapselung 128 hat eine im Wesentlichen Plattenform, wie es bei der Verkapselung 28 des ersten Halbleitermoduls 20 der Fall ist, und umfasst eine obere Fläche 128a, eine untere Fläche 128b, eine erste Endfläche 128c und eine zweite Endfläche 128d.
  • Das dritte Halbleitermodul 120 umfasst zusätzlich die Vielzahl von Leistungsanschlüssen 132, 134 und 136 und eine Vielzahl von Signalanschlüssen 138a und 138b. Die Vielzahl von Leistungsanschlüssen 132, 134 und 136 umfassen den ersten Leistungsanschluss 132, den zweiten Leistungsanschluss 134 und den dritten Leistungsanschluss 136. Die Vielzahl von Signalanschlüssen 138a und 138b umfassen eine Vielzahl von ersten Signalanschlüssen 138a und eine Vielzahl von zweiten Signalanschlüssen 138b. Die Vielzahl von Leistungsanschlüssen 132, 134 und 136 und die Vielzahl von Signalanschlüssen 138a und 138b in dem dritten Halbleitermodul 120 haben die gleichen Konfigurationen und Funktionen wie die Vielzahl von Leistungsanschlüssen 32, 34, 36 und die Vielzahl von Signalanschlüssen 38a und 38b in dem ersten Halbleitermodul 20.
  • Das dritte Halbleitermodul 120 umfasst zusätzlich ein erstes isoliertes Schaltungssubstrat 140 und ein zweites isoliertes Schaltungssubstrat 150. Das erste isolierte Schaltungssubstrat 140 und das zweite isolierte Schaltungssubstrat 150 in dem dritten Halbleitermodul 120 haben die gleichen Konfigurationen und Funktionen wie das erste isolierte Schaltungssubstrat 40 und das zweite isolierte Schaltungssubstrat 50 in dem ersten Halbleitermodul 20. Das heißt, dass das erste isolierte Schaltungssubstrat 140 ein isoliertes Substrat 148, innere Leiterplatten 142 und 144 und eine äußere Leiterplatte 146 umfasst. Die inneren Leiterplatten 142 und 144 umfassen eine erste Leiterplatte 142 und eine dritte Leiterplatte 144. Das zweite isolierte Schaltungssubstrat 150 umfasst ein isoliertes Substrat 148, innere Leiterplatte 152 und 154 und eine äußere Leiterplatte 156. Die inneren Leiterplatten 152 und 154 umfassen eine zweite Leiterplatte 152 und eine vierte Leiterplatte 154. Die dritte Leiterplatte 144 ist mit der zweiten Leiterplatte 152 über ein erstes Kopplungsstück 160 elektrisch verbunden, und die vierte Leiterplatte 154 ist mit dem dritten Leistungsanschluss 136 über ein zweites Kopplungsstück 162 elektrisch verbunden.
  • In dem dritten Halbleitersubstrat 120 sind alle Signalelektroden 122d des ersten Schaltelements 122 mit der Vielzahl von ersten Signalanschlüssen 138a verbunden, und dies ist anders als bei dem ersten Halbeitersubstrat 20. Die weiteren Konfigurationen des dritten Halbleitermoduls 120 sind gleich denjenigen des ersten Halbleitermoduls 20, und daher wird die doppelte Beschreibung hierin weggelassen.
  • In dem Leistungswandler 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels können, in jeder der U-Phase-, der V-Phase- und der W-Phase-Schaltschaltungen, das erste Halbleitermodul 20, das zweite Halbleitermodul 70 und das dritte Halbleitermodul 120 in deren Dickerichtung aufeinandergestapelt bzw. übereinander angeordnet sein. In diesem Fall können das erste Halbleitermodul 20 und das zweite Halbleitermodul 70 benachbart zueinander eingerichtet sein. Das Einrichten des ersten Halbleitermoduls 20 und des zweiten Halbleitermoduls 70 benachbart zueinander führt zu einer Reduzierung in einem Leistungsverlust, der durch Ausführung der ersten Schaltsteuerung verursacht wird. Unter der ersten Schaltsteuerung werden nämlich die dritten Schaltelemente 26 und 76 des ersten Halbleitermoduls 20 und des zweiten Halbleitermoduls 70 in einer komplementären Art und Weise betrieben bzw. angesteuert. Zu dieser Zeit können Induktivitäten des ersten und des zweiten Halbleitermoduls 20 und 70, die benachbart zueinander eingerichtet sind, reduziert werden, da durch Erregung bzw. Energieversorgung der Halbleitermodule erzeugte magnetische Felder einander aufheben bzw. auslöschen.
  • Ein Kühler, der ein Kühlmittel wie etwa Kühlwasser verwendet, kann zwischen den Halbleitermodulen 20, 70 und 120 angeordnet sein. In diesem Fall können das erste Halbeitermodul 20 und das zweite Halbleitermodul 70 stromaufwärts des Kühlmittels in dem Kühler eingerichtet sein, um eine Erhöhung der Temperaturen des ersten Halbleitermoduls 20 und des zweiten Halbleitermoduls 70 zu unterbinden bzw. niederzuhalten.
  • 20 bis 23 zeigen ein erstes Halbleitermodul 20A einer Abwandlung. Die Konfigurationen des ersten Kopplungsstücks 60 und des zweiten Kopplungsstücks 62 in diesem ersten Halbleitermodul 20A sind im Vergleich zu denjenigen des ersten Halbleitermoduls 20, das vorstehend beschrieben ist, verschieden. Im Speziellen erstrecken sich in dem ersten Halbleitermodul 20A der vorliegenden Abwandlung, in der Draufsicht senkrecht zu der ersten Leiterplatte 42 (siehe 22), das erste Kopplungsstück 60 und das zweite Kopplungsstück 62 jeweils entlang der ersten Richtung (X), und sind sie in der zweiten Richtung (Y) benachbart zueinander. Mit einer solchen Konfiguration erstrecken sich das erste Kopplungsstück 60 und das zweite Kopplungsstück 62 entlang des dritten Schaltelements 26, wodurch der Stromweg zwischen dem dritten Schaltelement 26 und dem ersten Kopplungsstück 60 (oder dem zweiten Kopplungsstück 62) erweitert bzw. verbreitert werden kann. Aufgrund des vorstehend beschriebenen Unterschieds sind auch die Formen der ersten Leiterplatte 42, der zweiten Leiterplatte 52, der dritten Leiterplatte 44 und der vierten Leiterplatte 54 verschieden.
  • Die weiteren Konfigurationen des ersten Halbleitermoduls 20A sind gleich denjenigen des ersten Halbleitermoduls 20, das in 4 bis 10 gezeigt ist. Aufgrund dessen sind in 20 bis 23 den gleichen oder entsprechenden Konfigurationen wie denjenigen des ersten Halbleitermoduls 20 die gleichen Bezugszeichen gegeben. Die weiteren Konfigurationen des ersten Halbleitermoduls 20A können unter Bezugnahme auf die Beschreibung für das vorstehend beschriebene erste Halbleitermodul 20 verstanden werden, und daher wird die doppelte Beschreibung weggelassen.
  • 24 bis 27 zeigen ein erstes Halbleitermodul 20B einer weiteren Abwandlung. Die Konfigurationen des ersten Kopplungsstücks 60 und des zweiten Kopplungsstücks 62 in diesem ersten Halbleitermodul 20B sind im Vergleich zu denjenigen des ersten Halbleitermoduls 20, das vorstehend beschrieben ist, verschieden. In dem ersten Halbleitermodul 20B der vorliegenden Abwandlung befinden sich das erste Kopplungsstück 60 und das zweite Kopplungsstück 62 relativ zu dem dritten Schaltelement 26 mit Bezug auf die zweite Richtung (Y) entgegengesetzt zueinander bzw. einander gegenüberliegend. Das heißt, dass sich, in der Draufsicht senkrecht zu der ersten Leiterplatte 42 (siehe 26), das erste Kopplungsstück 60 auf einer Seite der zweiten Endfläche 28d der Verkapselung 28 befindet und das zweite Kopplungsstück 62 auf einer Seite der ersten Endfläche 28c der Verkapselung 28 befindet. Ferner erstreckt sich das erste Kopplungsstück 60 entlang der zweiten Richtung (Y), und erstreckt sich das zweite Kopplungsstück 62 entlang der erste Richtung (X).
  • Außerdem sind eine Vielzahl von Signalweiterleitungspfaden 49 in dem ersten isolierten Schaltungssubstrats 40 bereitgestellt. Einige der ersten Signalanschlüsse 38a sind mit den Signalelektroden 26d des dritten Schaltelements 26 über die Vielzahl von Signalweiterleitungspfaden 49 verbunden. Die Vielzahl von Signalweiterleitungspfaden 49 erstrecken sich entlang der zweiten Richtung (Y) parallel zu dem ersten Kopplungsstück 60, obgleich dies lediglich ein Beispiel ist. Mit anderen Worten kann ein Raum bzw. Platz, wo die Vielzahl von Signalweiterleitungspfaden 49 bereitgestellt sind, in dem isolierten Substrat 48 des ersten isolierten Schaltungssubstrats 40 gewährleistet werden, da sich das erste Kopplungsstück 60 entlang der zweiten Richtung (Y) erstreckt.
  • Die weiteren Konfigurationen des ersten Halbleitermoduls 20B sind gleich denjenigen des ersten Halbleitermoduls 20, das in 4 bis 10 gezeigt ist. Aufgrund dessen sind in 24 bis 27 den gleichen oder entsprechenden Konfigurationen wie denjenigen des ersten Halbleitermoduls 20 die gleichen Bezugszeichen gegeben. Die weiteren Konfigurationen des ersten Halbleitermoduls 20B können durch Bezugnahme auf die Beschreibung für das vorstehend beschriebene erste Halbleitermodul 20 verstanden werden, und daher wird die doppelte Beschreibung weggelassen.
  • 28 bis 31 zeigen ein zweites Halbleitermodul 70A einer Abwandlung. Die Konfigurationen des ersten Kopplungsstücks 110 und des zweiten Kopplungsstücks 112 in diesem zweiten Halbleitermodul 70A sind im Vergleich zu denjenigen des zweiten Halbleitermoduls 70, das vorstehend beschrieben ist, verschieden. In dem zweiten Halbleitermodul 70B der vorliegenden Abwandlung erstrecken sich, in der Draufsicht senkrecht zu der ersten Leiterplatte 92 (siehe 30), das erste Kopplungsstück 110 und das zweite Kopplungsstück 112 jeweils entlang der ersten Richtung (X), und sind sie in der zweiten Richtung (Y) benachbart zueinander. Mit einer solchen Konfiguration erstrecken sich das erste Kopplungsstück 110 und das zweite Kopplungsstück 112 entlang des dritten Schaltelements 76, wodurch der Stromweg zwischen dem dritten Schaltelement 76 und dem ersten Kopplungsstück 110 (oder dem zweiten Kopplungsstück 112) erweitert bzw. verbreitert werden kann. Aufgrund des vorstehend beschriebenen Unterschieds sind auch die Formen der ersten Leiterplatte 92, der zweiten Leiterplatte 102, der dritten Leiterplatte 94 und der vierten Leiterplatte 104 verschieden.
  • Die weiteren Konfigurationen des zweiten Halbleitermoduls 70B sind gleich denjenigen des zweiten Halbleitermoduls 70, das in 11 bis 16 gezeigt ist. Aufgrund dessen sind in 28 bis 31 den gleichen oder entsprechenden Konfigurationen wie denjenigen des zweiten Halbleitermoduls 70 die gleichen Bezugszeichen gegeben. Die weiteren Konfigurationen des zweiten Halbleitermoduls 70B können durch Bezugnahme auf die Beschreibung für das vorstehend beschriebene zweite Halbleitermodul 70 verstanden werden, und daher wird die doppelte Beschreibung weggelassen.
  • Ein Halbleitermodul kann eine Vielzahl von Halbleiterelementen, sowie einen ersten Leistungsanschluss, einen zweiten Leistungsanschluss und einen dritten Leistungsanschluss, die elektrisch mit der Vielzahl von Halbleiterelementen verbunden sind, umfassen. Die Vielzahl von Halbleiterelementen können zumindest ein Oberer-Arm-Schaltelement, das zwischen dem ersten Leistungsanschluss und dem zweiten Leistungsanschluss elektrisch verbunden ist, und zumindest ein Unterer-Arm-Schaltelement, das zwischen dem zweiten Leistungsanschluss und dem dritten Leistungsanschluss elektrisch verbunden ist, umfassen. Eine Anzahl des zumindest einen Oberer-Arm-Schaltelements kann verschieden sein von einer Anzahl des zumindest einen Unterer-Arm-Schaltelements.

Claims (28)

  1. Halbleitermodul (20; 20A; 20B; 70; 70A) mit: einer Vielzahl von Halbleiterelementen (22, 24, 26; 72, 74, 76); und einem ersten Leistungsanschluss (32; 82), einem zweiten Leistungsanschluss (34; 84) und einem dritten Leistungsanschluss (36; 86), die mit der Vielzahl von Halbleiterelementen (22, 24, 26; 72, 74, 76) elektrisch verbunden sind, wobei die Vielzahl von Halbleiterelementen (22, 24, 26; 72, 74, 76) aufweisen: zumindest ein Oberer-Arm-Schaltelement (22, 26; 72), das zwischen dem ersten Leistungsanschluss (32; 82) und dem zweiten Leistungsanschluss (34; 84) elektrisch verbunden ist; und zumindest ein Unterer-Arm-Schaltelement (24; 74, 76), das zwischen dem zweiten Leistungsanschluss (34; 84) und dem dritten Leistungsanschluss (36; 86) elektrisch verbunden ist, wobei eine Anzahl des zumindest einen Oberer-Arm-Schaltelements (22, 26; 72) verschieden ist von einer Anzahl des zumindest einen Unterer-Arm-Schaltelements (24; 74, 76).
  2. Halbleitermodul (20; 20A; 20B; 70; 70A) gemäß Anspruch 1, wobei das zumindest eine Oberer-Arm-Schaltelement ein erstes Schaltelement (22; 72) aufweist, das zumindest eine Unterer-Arm-Schaltelement ein zweites Schaltelement (24; 74) aufweist, das eine gleiche Konfiguration wie das erste Schaltelement (22; 72) hat, und das zumindest eine Oberer-Arm-Schaltelement oder das zumindest eine Unterer-Arm-Schaltelement zusätzlich ein drittes Schaltelement (26; 76) aufweist, das eine andere Konfiguration als das erste Schaltelement (22; 72) hat.
  3. Halbleitermodul (20; 20A; 20B; 70; 70A) gemäß Anspruch 2, wobei das erste Schaltelement (22; 24) hauptsächlich aus einem ersten Typ von Halbleitermaterial gebildet ist, und das dritte Schaltelement (26; 76) hauptsächlich aus einem zweiten Typ von Halbleitermaterial, der verschieden ist von dem ersten Typ von Halbleitermaterial, gebildet ist.
  4. Halbleitermodul (20; 20A; 20B; 70; 70A) gemäß Anspruch 3, wobei eine Bandlücke des zweiten Typs von Halbleitermaterial größer ist als eine Bandlücke des ersten Typs von Halbleitermaterial.
  5. Halbeitermodul (20; 20A; 20B; 70; 70A) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei eine Größe des dritten Schaltelements kleiner ist als eine Größe des ersten Schaltelements.
  6. Halbleitermodul (20; 20A; 20B; 70; 70A) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, zusätzlich mit: einer ersten Leiterplatte (42; 92), auf der das zumindest eine Oberer-Arm-Schaltelement (22, 26; 72) eingerichtet ist; eine zweite Leiterplatte (52; 102), die der ersten Leiterplatte (42; 92) gegenüberliegt, wobei das zumindest eine Oberer-Arm-Schaltelement (22, 26; 72) zwischen diesen liegt; eine dritte Leiterplatte (44; 94), auf der das zumindest eine Unterer-Arm-Schaltelement (24; 74, 76) eingerichtet ist, wobei die dritte Leiterplatte (44; 94) in einer ersten Richtung (X) neben der ersten Leiterplatte (42; 92) angeordnet ist und elektrisch mit der zweiten Leiterplatte (52; 102) verbunden ist; und eine vierte Leiterplatte (54; 104), die der dritten Leiterplatte (44; 94) gegenüberliegt, wobei das zumindest eine Unterer-Arm-Schaltelement (24; 74, 76) zwischen diesen liegt, und die in der ersten Richtung (X) neben der zweiten Leiterplatte (52; 102) angeordnet ist, wobei der erste Leistungsanschluss (32; 82) elektrisch mit der ersten Leiterplatte (42; 92) verbunden ist, der zweite Leistungsanschluss (34; 84) elektrisch mit der zweiten Leiterplatte (52; 102) oder der dritten Leiterplatte (44; 94) verbunden ist, und der dritte Leistungsanschluss (36; 86) elektrisch mit der vierten Leiterplatte (54; 104) verbunden ist.
  7. Halbleitermodul (20; 20A; 20B; 70; 70A) gemäß Anspruch 6, wobei das erste Schaltelement (22; 72) und das zweite Schaltelement (24; 74) entlang der ersten Richtung (X) angeordnet sind, und das dritte Schaltelement (26; 76) sich mit Bezug auf die erste Richtung (X) zwischen dem ersten Schaltelement (22; 72) und dem zweiten Schaltelement (24; 74) befindet.
  8. Halbleitermodul (20; 20A; 20B; 70; 70A) gemäß Anspruch 7, wobei, in einer Draufsicht senkrecht zu der ersten Leiterplatte (42; 92), eine Mitte des dritten Schaltelements (26; 76) gegenüber einer geraden Linie (L), die durch Mitten des ersten Schaltelements (22; 72) und des zweiten Schaltelements (24; 74) verläuft, versetzt ist.
  9. Halbleitermodul (20; 20A; 20B; 70; 70A) gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei die dritte Leiterplatte (44; 94) elektrisch mit der zweiten Leiterplatte (52; 102) über ein erstes Kopplungsstück (60; 110) verbunden ist, der dritte Leistungsanschluss (36; 86) elektrisch mit der vierten Leiterplatte (54; 104) über ein zweites Kopplungsstück (62; 112) verbunden ist, das erste Kopplungsstück (60; 110) und das zweite Kopplungsstück (62; 112) sich mit Bezug auf die erste Richtung (X) zwischen dem ersten Schaltelement (22; 72) und dem zweiten Schaltelement (24; 74) befinden.
  10. Halbleitermodul (20; 20A; 70; 70A) gemäß Anspruch 9, wobei das erste Kopplungsstück (60; 110) und das zweite Kopplungsstück (62; 112) sich mit Bezug auf eine zweite Richtung (Y), die parallel zu der ersten Leiterplatte (42; 92) und senkrecht zu der ersten Richtung (X) ist, auf einer gleichen Seite relativ zu dem dritten Schaltelement (26; 76) befinden.
  11. Halbleitermodul (20A; 70A) gemäß Anspruch 10, wobei, in einer Draufsicht senkrecht zu der ersten Leiterplatte (42; 92), das erste Kopplungsstück (60; 110) und das zweite Kopplungsstück (62; 112) sich jeweils entlang der ersten Richtung (X) erstrecken und in der zweiten Richtung (Y) benachbart zueinander sind.
  12. Halbleitermodul (20; 70) gemäß Anspruch 10, wobei, in einer Draufsicht senkrecht zu der ersten Leiterplatte (42; 92), das erste Kopplungsstück (60; 110) und das zweite Kopplungsstück (62; 112) sich jeweils entlang der zweiten Richtung (Y) erstrecken und in der ersten Richtung (X) benachbart zueinander sind.
  13. Halbleitermodul (20B) gemäß Anspruch 9, wobei das erste Kopplungsstück (60) und das zweite Kopplungsstück (62) mit Bezug auf eine zweite Richtung (Y), die parallel zu der ersten Leiterplatte (42) und senkrecht zu der ersten Richtung (X) ist, sich relativ zu dem dritten Schaltelement (26) einander gegenüberliegend befinden.
  14. Halbleitermodul (20B) gemäß Anspruch 13, wobei, in einer Draufsicht senkrecht zu der ersten Leiterplatte (42), das erste Kopplungsstück (60) sich entlang der zweiten Richtung (Y) erstreckt, und das zweite Kopplungsstück (62) sich entlang der ersten Richtung (X) erstrecken.
  15. Halbleitermodul (20; 20A; 20B; 70; 70A) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 14, wobei, in einer Draufsicht senkrecht zu der ersten Leiterplatte (42; 92), der erste Leistungsanschluss (32; 82), der zweite Leistungsanschluss (34; 84) und der dritte Leistungsanschluss (36; 86) entlang der ersten Richtung (X) angeordnet sind, und der dritte Leistungsanschluss (36) sich zwischen dem ersten Leistungsanschluss (32) und dem zweiten Leistungsanschluss (34) befindet.
  16. Halbleitermodul (20; 20A; 20B) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 15, wobei das dritte Schaltelement (26) in dem zumindest einen Oberer-Arm-Schaltelement umfasst ist, die zweite Leiterplatte (42) einen ersten Vorsprung (42a) aufweist, der entlang der ersten Richtung (X) in Richtung der dritten Leiterplatte (44) vorspringt, und zumindest ein Teil des dritten Schaltelements (26) sich an dem ersten Vorsprung (42a) befindet.
  17. Halbleitermodul (20; 20A; 20B) gemäß Anspruch 16, wobei die zweite Leiterplatte (52) einen zweiten Vorsprung (52a) aufweist, der entlang der ersten Richtung (X) in Richtung der vierten Leiterplatte (54) vorspringt und dem ersten Vorsprung (42a) gegenüberliegt, und zumindest ein Teil des zweiten Vorsprungs (52a) dem ersten Vorsprung (42a) gegenüberliegt, wobei das dritte Schaltelement (26) zwischen diesen liegt.
  18. Halbleitermodul (20; 20A; 20B) gemäß Anspruch 16 oder 17, wobei die dritte Leiterplatte (44) einen dritten Vorsprung (44a) aufweist, der entlang der ersten Richtung (X) in Richtung der ersten Leiterplatte (42) vorspringt und in einer zweiten Richtung (Y), die senkrecht zu der ersten Richtung (X) ist, zu dem ersten Vorsprung (42a) benachbart ist, und die dritte Leiterplatte (44) elektrisch mit der zweiten Leiterplatte (52) an dem dritten Vorsprung (44a) verbunden ist.
  19. Halbleitermodul (20; 20A; 20B) gemäß Anspruch 18, wobei die vierte Leiterplatte (54) einen vierten Vorsprung (54a) aufweist, der entlang der ersten Richtung (X) in Richtung der zweiten Leiterplatte (52) vorspringt und zumindest teilweise dem dritten Vorsprung (44a) gegenüberliegt, und die vierte Leiterplatte (54) elektrisch mit dem dritten Leistungsanschluss (36) an dem vierten Vorsprung (54a) verbunden ist.
  20. Halbleitermodul (70; 70A) gemäß einem der Anspruche 6 bis 15, wobei das dritte Schaltelement (76) in dem zumindest einen Unterer-Arm-Schaltelement umfasst ist, die vierte Leiterplatte (104) einen vierten Vorsprung (104a) aufweist, der entlang der ersten Richtung (X) in Richtung der zweiten Leiterplatte (102) vorspringt, und zumindest ein Teil des vierten Vorsprungs (104a) der dritten Leiterplatte (94) gegenüberliegt, wobei das dritte Schaltelement (76) zwischen diesen liegt.
  21. Halbleitermodul (70; 70A) gemäß Anspruch 20, wobei die zweite Leiterplatte (102) einen zweiten Vorsprung (102a) aufweist, der entlang der ersten Richtung (X) in Richtung der vierten Leiterplatte (104) vorspringt und in einer zweiten Richtung (Y), die senkrecht zu der ersten Richtung (X) ist, zu dem vierten Vorsprung (104a) benachbart ist, und die zweite Leiterplatte (102) elektrisch mit der dritten Leiterplatte (94) an dem zweiten Vorsprung (102a) verbunden ist.
  22. Halbleitermodul (20; 20A; 20B; 70; 70A) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 21, zusätzlich mit: einem ersten isolierten Schaltungssubstrat (40; 90); und einem zweiten isolierten Schaltungssubstrat (50; 100), das dem ersten isolierten Schaltungssubstrat (40; 90) gegenüberliegt, wobei die Vielzahl von Halbleiterelementen (22, 24, 26; 72, 74, 76) zwischen diesen liegen, wobei die erste Leiterplatte (42; 92) und die dritte Leiterplatte (44; 94) in dem ersten isolierten Schaltungssubstrat (40; 90) bereitgestellt sind, und wobei die zweite Leiterplatte (52; 102) und die vierte Leiterplatte (54; 104) in dem zweiten isolierten Schaltungssubstrat (50; 100) bereitgestellt sind.
  23. Leistungswandler (10) mit: einem ersten Halbleitermodul (20; 20A; 20B); und einem zweiten Halbleitermodul (70; 70A), das elektrisch mit dem ersten Halbleitermodul (20; 20A; 20B) verbunden ist, wobei jedes des ersten Halbleitermoduls (20; 20A; 20B) und des zweiten Halbleitermoduls (70; 70A) aufweist: eine Vielzahl von Halbleiterelementen (22, 24, 26, 72, 74, 76); und einen ersten Leistungsanschluss (32, 82), einen zweiten Leistungsanschluss (34, 84) und einen dritten Leistungsanschluss (36, 86), die mit der Vielzahl von Halbleiterelementen (22, 24, 26; 72, 74, 76) elektrisch verbunden sind, wobei die Vielzahl von Halbleiterelementen (22, 24, 26, 72, 74, 26) aufweisen: zumindest ein Oberer-Arm-Schaltelement (22, 26, 72), das zwischen dem ersten Leistungsanschluss (32, 82) und dem zweiten Leistungsanschluss (34, 84) elektrisch verbunden ist; und zumindest ein Unterer-Arm-Schaltelement (24, 74, 76), das zwischen dem zweiten Leistungsanschluss (34, 84) und dem dritten Leistungsanschluss (36, 86) elektrisch verbunden ist, wobei der erste Leistungsanschluss (32), der zweite Leistungsanschluss (34) und der dritte Leistungsanschluss (36) des ersten Halbleitermoduls (20; 20A; 20B) elektrisch mit dem ersten Leistungsanschluss (82), dem zweiten Leistungsanschluss (84) und dem dritten Leistungsanschluss (86) des zweiten Halbleitermoduls (70; 70A) verbunden sind, in dem ersten Halbleitermodul (20; 20A; 20B) eine Anzahl des zumindest einen Oberer-Arm-Schaltelements (22, 26) größer ist als eine Anzahl des zumindest einen Unterer-Arm-Schaltelements (24), und in dem zweiten Halbleitermodul (70; 70A) eine Anzahl des zumindest einen Oberer-Arm-Schaltelements (72) kleiner ist als eine Anzahl des zumindest einen Unterer-Arm-Schaltelements (74, 76).
  24. Leistungswandler (10) gemäß Anspruch 23, wobei eine Gesamtzahl des zumindest einen Oberer-Arm-Schaltelements (22, 26) und des zumindest einen Unterer-Arm-Schaltelements (24) des ersten Halbleitermoduls (20; 20A; 20B) gleich einer Gesamtzahl des zumindest einen Oberer-Arm-Schaltelements (72) und des zumindest einen Unterer-Arm-Schaltelements (74, 76) des zweiten Halbleitermoduls (70; 70A) ist.
  25. Leistungswandler (10) gemäß Anspruch 23 oder 24, zusätzlich mit einem dritten Halbleitermodul (120), wobei das dritte Halbleitermodul (120) aufweist: eine Vielzahl von Halbleiterelementen (122, 124), und einen ersten Leistungsanschluss (132), einen zweiten Leistungsanschluss (134) und einen dritten Leistungsanschluss (136), die mit der Vielzahl von Halbleiterelementen (122, 124) elektrisch verbunden sind, wobei die Vielzahl von Halbleiterelementen (122, 124) aufweisen: zumindest ein Oberer-Arm-Schaltelement (122), das zwischen dem ersten Leistungsanschluss (132) und dem zweiten Leistungsanschluss (134) elektrisch verbunden ist; und zumindest ein Unterer-Arm-Schaltelement (124), das zwischen dem zweiten Leistungsanschluss (134) und dem dritten Leistungsanschluss (136) elektrisch verbunden ist, wobei der erste Leistungsanschluss (132), der zweite Leistungsanschluss (134) und der dritte Leistungsanschluss (136) des dritten Halbleitermoduls (120) elektrisch mit dem ersten Leistungsanschluss (82), dem zweiten Leistungsanschluss (84) und dem dritten Leistungsanschluss (86) des zweiten Halbleitermoduls (70; 70A) verbunden sind, und in dem dritten Halbleitermodul (120) eine Anzahl des zumindest einen Oberer-Arm-Schaltelements (122) gleich einer Anzahl des zumindest einen Unterer-Arm-Schaltelements (124) ist.
  26. Leistungswandler (10) gemäß einem der Ansprüche 23 bis 25 wobei das zumindest eine Oberer-Arm-Schaltelement (22, 26) des ersten Halbleitermoduls (20; 20A; 20B) und das zumindest eine Oberer-Arm-Schaltelement (72) des zweiten Halbleitermoduls (70; 70A) jeweils ein erstes Schaltelement (22, 72) aufweisen, das zumindest eine Unterer-Arm-Schaltelement (24) des ersten Halbleitermoduls (20) und das zumindest eine Unterer-Arm-Schaltelement (74, 76) des zweiten Halbleitermoduls (70) jeweils ein zweites Schaltelement (24, 74) aufweisen, das eine gleiche Konfiguration wie das erste Schaltelement (22, 72) hat, und das zumindest eine Oberer-Arm-Schaltelement (22, 26) des ersten Halbleitermoduls (20; 20A; 20B) und das zumindest eine Unterer-Arm-Schaltelement (74, 76) des zweiten Halbleitermoduls (70; 70A; 70B) jeweils zusätzlich ein drittes Schaltelement (26, 76) aufweisen, das eine andere Konfiguration als das erste Schaltelement (22, 72) hat.
  27. Leistungswandler (10) gemäß Anspruch 26, zusätzlich mit einer Steuereinheit (18), die konfiguriert ist zum Steuern von Betriebsvorgängen des ersten Halbleitermoduls (20; 20A; 20B) und des zweiten Halbleitermoduls (70; 70A), wobei die Steuereinheit (18) konfiguriert ist zum Durchführen einer ersten Schaltsteuerung, unter der die dritten Schaltelemente (26, 76) des ersten Halbleitermoduls (20; 20A; 20B) und des zweiten Halbleitermoduls (76) in einer komplementären Art und Weise betrieben werden, und die ersten Schaltelemente (22, 72) und die zweiten Schaltelemente (24, 74) des ersten Halbleitermoduls (20; 20A; 20B) und des zweiten Halbleitermoduls (70; 70A) nicht betrieben werden.
  28. Leistungswandler (10) gemäß Anspruch 27, wobei die Steuereinheit (18) ferner konfiguriert ist zum Durchführen einer zweiten Schaltsteuerung, unter der zumindest eines der ersten Schaltelemente (22, 72) des ersten Halbleitermoduls (20; 20A; 20B) und des zweiten Halbleitermoduls (70; 70A) und zumindest eines der zweiten Schaltelemente (24, 74) des ersten Halbleitermoduls (20; 20A; 20B) und des zweiten Halbleitermoduls (70; 70A; 70B) in einer komplementären Art und Weise betrieben werden, und die dritten Schaltelemente (26, 76) des ersten Halbleitermoduls (20; 20A; 20B) und des zweiten Halbleitermoduls (70; 70A) nicht betrieben werden.
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