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Bereich
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Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf Schaltkomponenten, wie z.B. Halbleiterschaltkomponenten.
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Hintergrund
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Eine Halbleiterkomponente kann Gruppen von Schaltelementen aufweisen, die auf einer Grundplatte montiert sind. Parasitäre Induktivitäten innerhalb des Bauelements können zu erheblichen induzierten Spannungen führen, insbesondere wenn die Schaltfrequenz zunimmt. Es besteht weiterhin Bedarf an weiteren Entwicklungen auf diesem Gebiet.
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Aus WO 2018/ 007 062 A1 ist ein Leistungsmodul mit mindestens zwei übereinander angeordneten, elektrisch gegeneinander isolierenden, aus Leiterbahnen bekannt, die Ströme antiparallel leiten.
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Aus
DE 10 2017 118 913 A1 ist ein Leistungshalbleitermodul bekannt, das eine externe elektrische Verbindung und einen Shuntwiderstand aufweist, wobei der Shuntwiderstand in die externe elektrische Verbindung integriert ist.
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Kurzbeschreibung
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In einer ersten beispielhaften Ausführungsform beschreibt diese Beschreibung eine Vorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Grundplatte; eine auf der Grundplatte montierte Wechselstrom-Sammelschiene; eine Gleichstrom-Sammelschiene, die eine obere Gleichstrom-Sammelschiene, eine untere Gleichstrom-Sammelschiene und ein dazwischen angeordnetes Isoliermaterial umfasst, wobei die Gleichstrom-Sammelschiene so montiert ist, dass die untere Gleichstrom-Sammelschiene auf der Grundplatte montiert ist, und wobei die obere Gleichstrom-Sammelschiene eine von mehreren Öffnungen umfasst, durch die die untere Gleichstrom-Sammelschiene freiliegt; eine erste Gruppe von Schaltkomponenten (z.B. eine Vielzahl von Schaltkomponenten), die auf der Wechselstrom-Sammelschiene montiert sind, wobei die erste Gruppe von Schaltkomponenten mit der oberen Gleichstrom-Sammelschiene unter Verwendung erster elektrischer Verbindungsmittel (z.B. Bonddraht, Bandverbindungen, leitende Klebebänder usw.) verbunden ist; und eine zweite Gruppe von Schaltkomponenten (z.B. eine Vielzahl von Schaltkomponenten), die auf der unteren Gleichstrom-Sammelschiene montiert sind, wobei jede der zweiten Gruppe von Schaltkomponenten innerhalb einer der Öffnungen montiert ist, wobei die zweite Gruppe von Schaltkomponenten mit der Wechselstrom-Sammelschiene unter Verwendung zweiter elektrischer Verbindungsmittel verbunden ist. Die erste Gruppe von Schaltkomponenten kann von der unteren Gleichstrom-Sammelschiene und die zweite Gruppe von Schaltkomponenten kann von der oberen Sammelschiene getrennt sein.
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In einer Beispielausführung ist die obere Gleichstrom-Sammelschiene eine negative Gleichstrom-Sammelschiene und die untere Gleichstrom-Sammelschiene eine positive Gleichstrom-Sammelschiene. In einer alternativen Ausführung ist die obere Gleichstrom-Sammelschiene eine positive Gleichstrom-Sammelschiene und die untere Gleichstrom-Sammelschiene eine negative Gleichstrom-Sammelschiene.
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Erfindungsgemäß erstreckt sich die Wechselstrom-Sammelschiene auf beiden Seiten der Gleichstrom-Sammelschiene. Die Wechselstrom-Sammelschiene kann z.B. hufeisenförmig sein.
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Die erste Gruppe von Schaltkomponenten kann so angeordnet werden, dass auf jeder Seite der Gleichstrom-Sammelschiene eine gleiche Anzahl von Schaltkomponenten der ersten Gruppe auf der Wechselstrom-Sammelschiene montiert ist. In ähnlicher Weise kann die zweite Gruppe von Schaltkomponenten so angeordnet werden, dass eine gleiche Anzahl von Schaltkomponenten der zweiten Gruppe auf jeder Seite der Gleichstrom-Sammelschiene an die Wechselstrom-Sammelschiene angeschlossen ist.
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Einige Beispielausführungen umfassen zudem eine Steuerschaltung (z.B. in Form einer Leiterplatte). Die erste Gruppe von Schaltkomponenten und die zweite Gruppe von Schaltkomponenten können (z.B. unter Verwendung der ersten bzw. zweiten elektrischen Verbindungsmittel) an die Steuerschaltung angeschlossen werden. Die Steuerschaltung kann auf der Gleichstrom-Sammelschiene montiert werden (z.B. auf der oberen Gleichstrom-Sammelschiene).
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Bei den Schaltkomponenten kann es sich um Siliziumkarbid-Schaltkomponenten handeln. Viele Alternativen (wie z.B. Galliumnitrid-Schaltkomponenten oder andere Schaltkomponenten mit großer Bandlücke) sind ebenfalls möglich.
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Die Vorrichtung kann eine Halbbrückenschaltung bilden, z.B. als Teil eines Leistungsmoduls.
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Die Vorrichtung kann ferner Mittel zur Kühlung der Grundplatte umfassen.
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In einer zweiten beispielhaften Ausführungsform beschreibt diese Beschreibung ein Modul, das (mindestens) eine beliebige Vorrichtung, wie oben mit Bezug auf die erste beispielhafte Ausführungsform beschrieben, umfasst. In einer Beispielausführung hat das Modul die Form eines E3XL-Pakets. In dem Modul kann die Vorrichtung der ersten beispielhaften Ausführungsform zusammen mit einem Leiterplatte gekapselt sein, die zum Bereitstellen von Gleichstrom- und Wechselstromanschlüssen ausgebildet ist.
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Das Modul kann ferner einen ersten Gleichstromanschluss und einen zweiten Gleichstromanschluss, die an einem Ende des Moduls vorgesehen sind, und einen Wechselstromanschluss, der am anderen Ende des Moduls vorgesehen ist, umfassen, wobei der erste und der zweite Gleichstromanschluss mit der oberen bzw. der unteren Gleichstrom-Sammelschiene verbunden sind und der Wechselstromanschluss mit der Wechselstromschiene verbunden ist.
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Das Modul kann ferner Mittel zur Kühlung der Grundplatte enthalten.
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In einer dritten beispielhaften Ausführungsform beschreibt diese Beschreibung ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung wie oben beschrieben mit Bezug auf den ersten, zweiten Aspekt oder eines Moduls (wie z.B. eines Halbleiter-Leistungsmoduls oder eines Schaltmoduls) wie oben beschrieben mit Bezug auf die zweite beispielhafte Ausführungsform. Zumindest ein Teil der Vorrichtung oder des Moduls kann durch additive Herstellung gebildet werden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines computerlesbaren Mediums mit computerausführbaren Befehlen, die geeignet sind, einen 3D-Drucker oder eine additive Herstellungsvorrichtung zu veranlassen, die Vorrichtung oder das Modul herzustellen; und Herstellen der Vorrichtung oder des Moduls unter Verwendung des 3D-Druckers oder der additiven Herstellungsvorrichtung.
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In einer vierten beispielhaften Ausführungsform beschreibt diese Beschreibung ein computerlesbares Medium mit computerausführbaren Befehlen, die geeignet sind, einen 3D-Drucker oder eine Vorrichtung zur additiven Fertigung dazu zu veranlassen, einen Teil oder die Gesamtheit einer Vorrichtung, wie oben mit Bezug auf den ersten Aspekt beschrieben, oder ein Modul, wie oben mit Bezug auf die zweite beispielhafte Ausführungsform beschrieben, zu bilden.
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Figurenliste
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Beispielausführungen werden jetzt nur beispielhaft anhand der folgenden schematischen Zeichnungen beschrieben, in denen
- 1 ein Schaltplan einer Beispiel-Halbbrücken-Schaltkomponente ist;
- 2 ein Schaltmodul nach einer Beispielausführung ist;
- 3 eine Draufsicht auf eine Beispiel-Halbleiterkomponente gemäß einer Beispielausführung ist;
- 4 ein erster Querschnitt der Halbleiterkomponente von 3 nach einer Beispielausführung ist;
- 5 ein zweiter Querschnitt einer Halbleiterkomponente aus 3 gemäß einer Beispielausführung ist;
- 6 eine Ansicht eines Teils einer Halbleiterkomponente gemäß einer Beispielausführung ist;
- 7 eine Ansicht eines eingehausten Moduls in Übereinstimmung mit einer Beispielausführung ist;
- 8A und 8B Querschnitte einer Beispiel-Halbleiterkomponente in Übereinstimmung mit Beispielausführungen sind; und
- 9 ein Querschnitt einer Beispiel-Halbleiterkomponente gemäß einer Beispielausführung ist.
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Detaillierte Beschreibung
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Der Schutzumfang, der für verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung angestrebt wird, ist in den unabhängigen Ansprüchen festgelegt. Die in der Beschreibung beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen und Merkmale, falls vorhanden, die nicht in den Anwendungsbereich der unabhängigen Ansprüche fallen, sind als Beispiele zu verstehen, die zum Verständnis der verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung nützlich sind.
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In der Beschreibung und in den Zeichnungen beziehen sich ähnliche Referenzzahlen durchgehend auf ähnliche Elemente.
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1 ist ein Schaltplan einer beispielhaften Halbbrücken-Schaltkomponente, das allgemein durch das Bezugszeichen 10 gekennzeichnet ist. Die Halbbrückenschaltung 10 enthält einen ersten Transistor T1, einen zweiten Transistor T4, eine erste Freilaufdiode D1 und eine zweite Freilaufdiode D4. Das Halbbrücken-Schaltbauelement 10 kann dazu verwendet werden, den Ausgang U wahlweise an eine positive Gleichspannungsversorgung oder an eine negative Gleichspannungsversorgung anzuschließen. Somit kann der Schaltkreis 10 verwendet werden, um aus dem Gleichstrom-Eingang eine Annäherung an einen Wechselstrom-Ausgang zu erzeugen.
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2 ist ein Schaltmodul, das allgemein durch das Bezugszeichen 20 gemäß einer Beispielausführung gekennzeichnet ist. Das Schaltmodul 20 umfasst einen positiven Gleichstrom-Eingang (Gleichstrom+), einen negativen Gleichstrom-Eingang (Gleichstrom-) und einen Wechselstrom-Ausgang (Wechselstrom).
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Das Schaltmodul 20 umfasst eine Parallelschaltung mehrerer erster Schalter, die zwischen dem positiven Gleichstrom-Eingang und dem Wechselstrom-Ausgang geschaltet sind (sechs Schalter SW1A bis SW6A, beispielhaft dargestellt in 2), und eine Parallelschaltung mehrerer zweiter Schalter, die zwischen dem Wechselstrom-Ausgang und dem negativen Gleichstrom-Eingang geschaltet sind (sechs Schalter SW1B bis SW6B, beispielhaft dargestellt in 2). Die Schaltkomponente im Schaltmodul 20 können den oben beschriebenen Transistoren T1 und T4 ähnlich sein, aber andere Konfigurationen sind möglich.
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Die Schaltkomponenten 10 und 20 können Teil eines Leistungsmoduls sein. Leistungsmodule müssen oft zwei Anforderungen erfüllen: hohe Leistungsumwandlungseffizienz und hohe Leistungsdichte. Um eine hohe Leistungsdichte zu erreichen, können Hochleistungs-Halbleiter mit großer Bandlücke, wie z.B. Halbleiterschalter aus Siliziumkarbid (SiC) oder Galliumnitrid (GaN), verwendet werden, da sie allgemein die Leistung von Standard-Bauelementen auf Siliziumbasis, wie z.B. Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs), übertreffen.
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Siliziumkarbid-MOSFETs können z.B. in Anwendungen eingesetzt werden, bei denen ein hoher Wirkungsgrad innerhalb eines kleinen Volumens erforderlich ist. Siliziumkarbid-MOSFETs können mit schnellen Schaltgeschwindigkeiten und gleichzeitig niedrigem Widerstand im eingeschalteten Zustand (RDS.on) geliefert werden. Siliziumkarbid-Wafer sind relativ teuer in der Herstellung, und mit den derzeitigen Herstellungsverfahren ist es schwierig, Komponenten mit einer akzeptabel niedrigen Kristallausfallmenge herzustellen; dementsprechend sind die Siliziumkarbid-Chipgrößen typischerweise klein (z.B. 5-25mm2). Kleine Chipgrößen halten die Ausbeuteverluste gering, schränken aber den Gesamtstrom ein, den eine Komponente passieren kann. Um hohe Ausgangsleistungen zu erreichen, müssen mehrere dieser kleinen Bauteile (z.B. MOSFETs) parallel betrieben werden (siehe z.B. das oben beschriebene Schaltmodul 20). Die hier beschriebenen Lösungen lassen sich leicht an die Parallelschaltung von mehreren Halbleitern anpassen.
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Vorrichtungen mit großer Bandlücke können unter thermischen und elektrischen Gesichtspunkten hohe Anforderungen an das Design des Leistungsmoduls stellen. Die Halbleiter mit großer Bandlücke (z.B. SiC- oder GaN-Halbleiterschalter) können typischerweise so angeordnet werden, dass sie sehr schnell schalten, z.B. in nur wenigen Nanosekunden vom Leitungs- in den Sperrmodus übergehen. Da die Stromgradienten während des Schaltens hoch sind, kann es erforderlich sein, die parasitäre Induktivität der gesamten Baugruppe niedrig zu halten.
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Die parasitäre oder Streuinduktivität kann mit dem Stromfluss innerhalb des Schleifenbereichs eines Strompfads eines Schaltmoduls in Beziehung gesetzt werden. Eine Möglichkeit, den Schleifenbereich zu reduzieren, besteht darin, sicherzustellen, dass die Leiter, die einen Strom durchfließen lassen, so nahe wie möglich beieinander liegen. Wie weiter unten ausführlich besprochen, kann eine Sammelschienenanordnung vorgesehen werden, um diese Anforderung zu erfüllen. Solche Sammelschienen können durch einfaches Anbringen von Leiterplatten mit geringem Abstand in der Luft montiert werden. Bei einer alternativen Konfiguration wird ein dünner Isolatorfilm zwischen die Leiterplatten gelegt, so dass der Abstand so dünn wie die Isolierung sein kann. Solche Sammelschienen können aus zwei oder mehr flachen Platten bestehen, die fest mit einem Isolierfilm verbunden sind (vielleicht durch teilweises Schmelzen der Isolierung, während die Platten in der erforderlichen Trennung gehalten werden).
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Ineffizienzen beim Schalten sind typischerweise gering, aber bei steigenden Stromanforderungen kann es immer noch eine Herausforderung sein, die Schalt-Halbleiter innerhalb der gewünschten Arbeitstemperaturbereiche zu halten.
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3 ist eine Draufsicht auf eine beispielhafte Halbleiterkomponente, die allgemein durch das Bezugszeichen 30 gemäß einer Beispielausführung gekennzeichnet ist.
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4 ist ein erster Querschnitt, allgemein durch das Bezugszeichen 50 gekennzeichnet, der Halbleiterkomponente 30 entlang der in 3 gezeigten Linie 44. 5 ist ein zweiter Querschnitt der Halbleiterkomponente 30 entlang der in 3 gezeigten Linie 45, der allgemeinen durch das Bezugszeichen 60 gekennzeichnet ist.
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Die Halbleiterkomponente 30 umfasst eine Grundplatte 31, eine auf der Grundplatte montierte Wechselstrom-Sammelschiene 32 und eine auf der Grundplatte montierte Gleichstrom-Sammelschiene 33. Die Gleichstrom-Sammelschiene 33 umfasst eine obere Gleichstrom-Sammelschiene 34, eine untere Gleichstrom-Sammelschiene 35 und ein dazwischen abgeordnetes Isoliermaterial 58.
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Die Wechselstrom-Sammelschiene 32 kann sich auf beiden Seiten der Gleichstrom-Sammelschiene 33 erstrecken. Außerdem kann die Wechselstrom-Sammelschiene 32, wie in 3 gezeigt, eine Hufeisenform haben (obwohl dies nicht für alle Beispielausführungen wesentlich ist).
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Eine erste Gruppe von Schaltkomponenten 36a, 36b, 36c, 36d, 36e, 36f, 36g und 36h ist auf der Wechselstrom-Sammelschiene 32 montiert. Wie im ersten Querschnitt 50 dargestellt, ist ein erstes Beispiel für eine Schaltkomponente 36a der ersten Gruppe mit der oberen Gleichstrom-Sammelschiene 34 unter Verwendung von Bonddraht 55a (oder anderen elektrischen Verbindungsmitteln, wie z.B. Bandverbindungen, leitenden Klebebändern usw.) elektrisch verbunden. In ähnlicher Weise ist eine zweites Beispiel-Schaltkomponente 36e der ersten Gruppe elektrisch mit der oberen Gleichstrom-Sammelschiene 34 unter Verwendung von Bonddraht 55b (oder eines anderen elektrischen Verbindungsmittels, wie z.B. Bandverbindungen, leitenden Klebebändern usw.) verbunden. Die anderen Schaltkomponenten der ersten Gruppe sind in ähnlicher Weise elektrisch mit der oberen Gleichstrom-Sammelschiene 34 verbunden.
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Eine zweite Gruppe von Schaltkomponenten 37a, 37b, 37c, 37d, 37f, 37g, 37h und 37i ist auf der unteren Gleichstrom-Sammelschiene 35 montiert (innerhalb von Öffnungen in der oberen Gleichstrom-Sammelschiene 34). Wie im zweiten Querschnitt 60 dargestellt, ist eine erste Beispiel-Schaltkomponente 37d der zweiten Gruppe mittels Bonddraht 65a (oder eines anderen elektrischen Verbindungsmittels wie Bandverbindungen, leitenden Klebebändern usw.) elektrisch mit der Wechselstrom-Sammelschiene 32 verbunden. In ähnlicher Weise ist eine zweite Beispiel-Schaltkomponente 37i der zweiten Gruppe elektrisch mit der Wechselstrom-Sammelschiene 32 unter Verwendung von Bonddraht 65b (oder eines anderen elektrischen Verbindungsmittels wie Bandverbindungen, leitenden Klebebändern usw.) verbunden. Die anderen Schaltkomponente der zweiten Gruppe sind in ähnlicher Weise elektrisch mit der Wechselstrom-Sammelschiene 32 verbunden.
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So sorgt die erste Gruppe von Schaltkomponenten 36a bis 36h für das Schalten zwischen der oberen Gleichstrom-Sammelschiene 34 und der Wechselstromschiene 32 und die zweite Gruppe von Schaltkomponenten 37a bis 37i für das Schalten zwischen der unteren Gleichstrom-Sammelschiene 35 und der Wechselstromschiene 32. Die Halbleiterkomponente 30 kann daher zur Realisierung des oben beschriebenen Schaltmoduls 20 verwendet werden.
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Die Halbleiterkomponenten 30 umfassen auch eine Steuerschaltung 41 (z.B. eine Platine), wobei die erste Gruppe von Schaltkomponenten 36 und die zweite Gruppe von Schaltkomponenten 37 mit der Steuerschaltung verbunden sind (z.B. unter Verwendung von Bonddrähten, Bandverbindungen oder anderen elektrischen Verbindungsmitteln). Die Steuerschaltung 41 kann auf der Gleichstrom-Sammelschiene montiert werden (z.B. auf der oberen Gleichstrom-Sammelschiene 34). Die Steuerschaltung 41 kann Steuersignale (z.B. Gate-Treibersignale) zur Steuerung des Schaltens der Schaltkomponenten 36 und 37 liefern und kann Sensorsignale erhalten (zur Verwendung bei der Steuerung der Schaltkreise).
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Wie in 3 angegeben, kann die obere Gleichstrom-Sammelschiene 34 eine negative Gleichstrom-Sammelschiene und die untere Gleichstrom-Sammelschiene 35 eine positive Gleichstrom-Sammelschiene sein. Dies ist jedoch nicht für alle Beispielausführungen wesentlich. Zum Beispiel kann die obere Gleichstrom-Sammelschiene eine positive Gleichstrom-Sammelschiene und die untere Gleichstrom-Sammelschiene eine negative Gleichstrom-Sammelschiene sein.
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Der Schaltkreis 30 weist einen hohen Symmetriegrad auf. So kann z.B. die erste Gruppe von Schaltkomponenten 36 so angeordnet werden, dass eine gleiche Anzahl von Schaltkomponenten der ersten Gruppe auf der Wechselstrom-Sammelschiene 32 auf jeder Seite der Gleichstrom-Sammelschiene 33 montiert ist. In ähnlicher Weise kann die zweite Gruppe von Schaltkomponenten 37 so angeordnet werden, dass eine gleiche Anzahl von Schaltkomponenten der zweiten Gruppe auf jeder Seite der Gleichstrom-Sammelschiene 33 an die Wechselstrom-Sammelschiene 32 angeschlossen ist. Darüber hinaus können die erste und die zweite Gruppe so angeordnet werden, dass sie die gleiche Anzahl von Schaltelementen aufweisen.
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Eine solche Symmetrie kann Vorteile haben, wenn es darum geht, das Schalten zu synchronisieren, was mit zunehmender Schaltgeschwindigkeit immer wichtiger werden kann.
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6 ist eine Ansicht eines Teils einer Halbleiterkomponente, die allgemein durch das Bezugszeichen 70 gemäß einer Beispielausführung gekennzeichnet ist.
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Die Halbleiterkomponente 70 umfasst die Wechselstrom-Sammelschiene 32, die obere Gleichstrom-Sammelschiene 34 und die untere Gleichstrom-Sammelschiene 35, wie oben beschrieben, die auf der Grundplatte 31 montiert sind.
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Eine erste Gruppe von Schaltkomponenten ist auf der Wechselstrom-Sammelschiene 32 montiert dargestellt, einschließlich der Schaltkomponenten 36a und 36f, die in 6 bezeichnet sind. Die Schaltkomponente 36f ist elektrisch mit der oberen Gleichstrom-Sammelschiene 34 unter Verwendung mehrerer paralleler Bonddrähte 72 verbunden (die anderen Schaltkomponenten der ersten Gruppe sind in ähnlicher Weise mit der oberen Gleichstrom-Sammelschiene verbunden).
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Eine zweite Gruppe von Schaltkomponenten, einschließlich des in 6 bezeichneten Schaltelements 37g, ist auf der unteren Gleichstrom-Sammelschiene 35 montiert dargestellt (innerhalb von Öffnungen in der oberen Gleichstrom-Sammelschiene 34). Das Schaltkomponente 37g ist elektrisch mit der Wechselstrom-Sammelschiene 32 unter Verwendung mehrerer paralleler Bonddrähte 74 verbunden (die anderen Schaltkomponenten der zweiten Gruppe sind in ähnlicher Weise mit der Wechselstrom-Sammelschiene verbunden).
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Die erste und zweite Gruppe von Schaltkomponenten sind jeweils mit der Steuerschaltung 41 verbunden (z.B. einer Leiterplatte). Die Schaltkomponenten 36a der ersten Gruppe sind z.B. über den Bonddraht 56a mit der Steuerschaltung 41 verbunden.
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Um eine effiziente Kühlung zu ermöglichen, kann es von Vorteil sein, kleine thermische Pfadlängen zu haben, da dies den Wärmewiderstand (Rth) tendenziell verringert. Bei den oben beschriebenen Schaltkomponenten 30 und 70 ist jeweils die erste Gruppe von Schaltkomponenten 36a bis 36h auf der Wechselstrom-Sammelschiene 32 und die zweite Gruppe von Schaltkomponenten 37a bis 37i auf der unteren Gleichstrom-Sammelschiene 35 montiert (innerhalb von Öffnungen in der oberen Gleichstrom-Sammelschiene 34). Somit sind alle Schaltkomponente auf einer leitenden Ebene montiert, die wiederum auf der Grundplatte 31 montiert ist. Somit ist der thermische Pfad von den Schaltkomponenten zur Grundplatte kurz, so dass die Schaltkomponenten effektiv und effizient gekühlt werden können.
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7 ist eine Ansicht eines eingehausten Moduls, das allgemein durch das Bezugszeichen 80 gemäß einer Beispielausführung gekennzeichnet ist. Das Modul 80 umfasst einen ersten Gleichstromanschluss 81 und einen zweiten Gleichstromanschluss 82, die an einem Ende des Moduls vorgesehen sind, und einen Wechselstromanschluss 83, der am anderen Ende des Moduls vorgesehen ist. Die Gleichstromanschlüsse 81 und 82 können an die oben angeführten oberen und unteren Gleichstrom-Sammelschienen 34 und 35 angeschlossen werden, und der Wechselstromanschluss kann an die Wechselstrom-Sammelschiene 32 angeschlossen werden. Das Modul 80 kann z.B. die Form eines dem Industriestandard entsprechenden Grundplatten- und Rahmenmoduls haben, das in der Technik bekannt ist. Somit kann die oben beschriebene Funktionalität in einem Modul mit bekannter Form (äußere Größe, Pinbelegung usw.) bereitgestellt werden.
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8A und 8B sind Querschnitte von Beispielhalbleiterkomponenten, allgemein durch die Bezugszeichen 90A bzw. 90B entsprechend den Beispielausführungsformen angegeben werden.
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Die Halbleiterkomponente 90A weist die Merkmale des oben beschriebenen Querschnitts 50 auf und umfasst zusätzlich eine Kühleinrichtung 91 zur Kühlung der Grundplatte 31. Die Halbleiterkomponente 90B weist ebenfalls die Merkmale des oben beschriebenen Querschnitts 60 auf und enthält zusätzlich die Kühleinrichtung 91 zur Kühlung der Grundplatte 31. Die Kühleinrichtung 91 kann viele Formen annehmen (z.B. Luftkühlung oder Flüssigkeitskühlung).
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Die Grundplatte 31 bietet eine relativ große thermische Masse für Kühlelemente der hier beschriebenen Halbleiterkomponenten. Weiterhin kann die Kühleinrichtung 91 auf der der Stromschiene und den Halbleiter-Schaltelementen gegenüberliegenden Seite vorgesehen werden. Da die Verluste in SiC-Halbleiterschaltern (z.B. SiC-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs)) tendenziell abnehmen, wenn die Sperrschichttemperatur niedriger ist, kann die Bereitstellung der Kühleinrichtung 91 den Wirkungsgrad des Leistungsmoduls weiter erhöhen. Ähnliche Vorteile bestehen bei der Verwendung anderer Halbleitermaterialien.
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9 ist ein Querschnitt einer Beispiel-Halbleiterkomponente, der allgemein durch die Bezugszeichen 100 gemäß Beispielausführungen angegeben wird. Der Querschnitt 100 enthält ein Schaltmodul 101 ähnlich dem oben beschriebenen Querschnitt 50. Die Halbleiterkomponente 100 ist mit einer Formmasse 102 verkapselt. Das Bauteil 100 stellt ein alternatives Gehäuse zu dem oben beschriebenen Modul 80 dar.
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Die oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung dienen nur als Beispiel. Dem Fachmann sind viele Modifikationen, Änderungen und Substitutionen bekannt, die vorgenommen werden könnten, ohne vom Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die Ansprüche der vorliegenden Anmeldung zielen darauf ab, alle Modifikationen, Änderungen und Substitutionen zu nennen, die in den Geist und den Anwendungsbereich der Erfindung fallen. Zum Beispiel sind die hier beschriebenen Prinzipien auf eine Vielzahl von Halbleiterkomponenten anwendbar (nicht nur auf Leistungsmodule und Leistungsmodulkomponenten).
