DE102022110948A1 - Halbleitervorrichtung - Google Patents

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semiconductor
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Toshiya TADAKUMA
Shin Suzuki
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

Eine Halbleitervorrichtung weist auf: ein Halbleitermodul, das eine Schaltvorrichtung, eine erste Verdrahtung, die mit der Schaltvorrichtung verbunden ist, eine zweite Verdrahtung, die der ersten Verdrahtung benachbart positioniert ist und eine induzierte elektromotorische Kraft entsprechend einer Änderung in einem in der ersten Verdrahtung fließenden elektrischen Strom erzeugt, und ein Versiegelungsmaterial aufweist, das die Schaltvorrichtung, die erste Verdrahtung und die zweite Verdrahtung versiegelt, wobei sowohl ein Ende als auch das andere Ende der zweiten Verdrahtung aus dem Versiegelungsmaterial freiliegen; ein Substrat, das eine GND-Elektrode aufweist, die mit dem einen Ende verbunden ist, und auf dem das Halbleitermodul montiert ist; und eine Diode, die die vom anderen Ende abgegebene induzierte elektromotorische Kraft gleichrichtet.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung.
  • Hintergrund
  • Als intelligentes Leistungsmodul vom Transfer-Mold-Typ gibt es ein Leistungsmodul, das einen Anschluss mit einem Schwebepotential aufweist (siehe zum Beispiel 1 von JP 2011-96696 A ).
  • Zusammenfassung
  • Im Leistungsmodul der verwandten Technik liegt nur ein Ende des schwebenden bzw. potentialfreien Anschlusses aus einem Gussharz frei, um mit der äußeren Umgebung verbunden zu werden. In solch einem Anschluss kann keine Mikro-Stromversorgungsspannung erzeugt werden.
  • Die vorliegende Offenbarung wurde gemacht, um das oben beschriebene Problem zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, eine Halbleitervorrichtung zu erhalten, die eine Mikro-Stromversorgungsspannung erzeugen kann.
  • Eine Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung weist auf: ein Halbleitermodul, das eine Schaltvorrichtung, eine erste Verdrahtung, die mit der Schaltvorrichtung verbunden ist, eine zweite Verdrahtung, die der ersten Verdrahtung benachbart angeordnet bzw. positioniert ist und eine induzierte elektromotorische Kraft entsprechend einer Änderung in einem in der ersten Verdrahtung fließenden elektrischen Strom erzeugt, und ein Versiegelungsmaterial aufweist, das die Schaltvorrichtung, die erste Verdrahtung und die zweite Verdrahtung versiegelt, wobei sowohl ein Ende als auch das andere Ende der zweiten Verdrahtung aus dem Versiegelungsmaterial freiliegen; ein Substrat, das eine GND-Elektrode aufweist, die mit dem einen Ende verbunden ist, und auf dem das Halbleitermodul montiert ist; und eine Diode, die die vom anderen Ende abgegebene induzierte elektromotorische Kraft gleichrichtet.
  • In der vorliegenden Offenbarung ist im Halbleitermodul die zweite Verdrahtung der mit der Schaltvorrichtung verbundenen ersten Verdrahtung benachbart positioniert und erzeugt die induzierte elektromotorische Kraft entsprechend der Änderung in dem in der ersten Verdrahtung fließenden elektrischen Strom. Sowohl ein Ende als auch das andere Ende der zweiten Verdrahtung liegen aus dem Versiegelungsmaterial frei. Die GND-Elektrode des Substrats ist mit einem Ende der zweiten Verdrahtung verbunden. Die Diode richtet die vom anderen Ende der zweiten Verdrahtung abgegebene induzierte elektromotorische Kraft gleich. Folglich kann eine Mirko-Stromversorgungsspannung erzeugt werden.
  • Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden sich aus der folgenden Beschreibung vollständiger zeigen.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Diagramm, das eine Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht.
    • 2 ist eine Draufsicht, die ein Halbleitermodul gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
    • 3 ist ein Schaltbild der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
    • 4 ist eine Draufsicht, die die Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
    • 5 ist ein Diagramm, das einen Dreiphasen-Ausgangsstrom zu einem Motor und eine Ausgangsspannung nach einer Gleichrichtung durch eine Diode veranschaulicht.
    • 6 ist ein Diagramm, das eine Modifikation der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
    • 7 ist ein Diagramm, das ein Halbleitermodul gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
    • 8 ist ein Diagramm, das ein Halbleitermodul gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht.
    • 9 ist ein Diagramm, das eine Halbleitervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform veranschaulicht.
    • 10 ist ein Diagramm, das ein Halbleitermodul gemäß einer fünften Ausführungsform veranschaulicht.
    • 11 ist ein Diagramm, das eine Halbleitervorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform veranschaulicht.
    • 12 ist ein Diagramm, das ein Halbleitermodul gemäß einer siebten Ausführungsform veranschaulicht.
    • 13 ist ein Diagramm, das eine Halbleitervorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform veranschaulicht.
    • 14 ist ein Diagramm, das ein Profil einer durch das Halbleitermodul gemäß der siebten Ausführungsform erzeugten Mikro-Stromversorgungsspannung veranschaulicht.
    • 15 ist ein Diagramm, das eine Modifikation der Halbleitervorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform veranschaulicht.
    • 16 ist ein Diagramm, das ein Halbleitermodul gemäß einer achten Ausführungsform veranschaulicht.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Eine Halbleitervorrichtung gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird mit Verweis auf die Zeichnungen beschrieben. Die gleichen Komponenten sind mit den gleichen Symbolen bezeichnet, und deren wiederholte Beschreibung kann weggelassen werden.
  • Erste Ausführungsform
  • 1 ist ein Diagramm, das eine Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht. Ein Halbleitermodul 1 ist ein Dreiphasen-Inverter, der einen Motor 2 ansteuert. Ein P-Anschluss und ein N-Anschluss des Halbleitermoduls 1 sind über DC-Link-Verdrahtungen 3 und 4 mit einem Glättungskondensator 5 verbunden.
  • 2 ist eine Draufsicht, die ein Halbleitermodul gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. Schaltvorrichtungen 6a bis 6f sind IGBTs, MOSFETs oder dergleichen. Die Schaltvorrichtungen 6a bis 6c und Dioden 7a bis 7c sind jeweils auf einem W-Anschluss, einem V-Anschluss und einem U-Anschluss montiert. Die Schaltvorrichtungen 6d bis 6f und Dioden 7d bis 7f sind auf dem P-Anschluss montiert. Ein NW-Anschluss, ein NV-Anschluss, ein NU-Anschluss, der W-Anschluss, der V-Anschluss, der U-Anschluss und der P-Anschluss bestehen aus flachen Kupferplatten oder dergleichen.
  • Rückseitige Elektroden der Schaltvorrichtungen 6a bis 6c und rückseitige Elektroden der Dioden 7a bis 7c sind durch ein Lötmetall oder dergleichen mit dem W-Anschluss, dem V-Anschluss bzw. dem U-Anschluss verbunden. Rückseitige Elektroden der Schaltvorrichtungen 6d bis 6f und rückseitige Elektroden der Dioden 7d bis 7f sind durch ein Lötmetall oder dergleichen mit dem P-Anschluss verbunden. Elektroden an oberen Oberflächen der Schaltvorrichtungen 6a bis 6f sind jeweils mit Elektroden an oberen Oberflächen der Dioden 7a bis 7f verdrahtet. Die Elektroden an oberen Oberflächen der Dioden 7a bis 7f sind mit dem NW-Anschluss, dem NV-Anschluss, dem NU-Anschluss, dem W-Anschluss, dem V-Anschluss bzw. dem U-Anschluss verdrahtet. Die Drähte bestehen aus Au oder Al.
  • Eine Verdrahtung 8 ist einem linearen Verdrahtungsabschnitt des P-Anschlusses benachbart positioniert, ohne mit dem Verdrahtungsabschnitt in Kontakt zu sein. Ein Versiegelungsmaterial 9 versiegelt die Schaltvorrichtungen 6a bis 6f, die Dioden 7a bis 7f, die Anschlüsse wie etwa den P-Anschluss und die Verdrahtung 8. Das Versiegelungsmaterial 9 ist ein Transfer- bzw. Spritzgussharz wie etwa ein Epoxidharz, ein Gel wie etwa Silikongel oder dergleichen. Der P-Anschluss mit einer hohen Spannung und die Verdrahtung 8 mit einer niedrigen Spannung sind in einem kurzen räumlichen Abstand positioniert, während eine Isolierung im Versiegelungsmaterial 9 gewährleistet ist. Die einen Endabschnitte des NW-Anschlusses, des NV-Anschlusses, des NU-Anschlusses, des W-Anschlusses, des V-Anschlusses, des U-Anschlusses und des P-Anschlusses liegen aus dem Versiegelungsmaterial 9 frei. Sowohl ein Endabschnitt G1 als auch ein Endabschnitt G2 der Verdrahtung 8 liegen aus dem Versiegelungsmaterial 9 frei.
  • Wenn die Schaltvorrichtungen 6d bis 6f eingeschaltet werden, fließt ein elektrischer Strom zum P-Anschluss. Ein Magnetfluss wird um den P-Anschluss erzeugt und beeinflusst die dem P-Anschluss benachbart positionierte Verdrahtung 8. Durch Schalten der Schaltvorrichtungen 6d bis 6f tritt in einem im P-Anschluss fließenden elektrischen Strom eine Änderung pro Einheitszeit (di/dt) auf. Die Verdrahtung 8 erzeugt durch gegenseitige Induktion eine induzierte elektromotorische Kraft entsprechend der Änderung in dem im P-Anschluss fließenden elektrischen Strom. Die gegenseitige Induktivität ist durch das Maß an Nähe des P-Anschlusses und der Verdrahtung 8 bestimmt.
  • 3 ist ein Schaltbild der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. 4 ist eine Draufsicht, die die Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. Das Halbleitermodul 1 und der Glättungskondensator 5 sind auf einem Substrat 10 montiert. Das Substrat 10 weist die GND-Elektrode 11 auf. Der NW-Anschluss, der NV-Anschluss und der NU-Anschluss sind durch Verdrahtungen auf dem Substrat 10 mit einem Ende des Glättungskondensators 5 verbunden. Der P-Anschluss ist mit dem anderen Ende des Glättungskondensators 5 verbunden. Der W-Anschluss, der V-Anschluss und der U-Anschluss sind zu einem Ausgangsanschlussblock 12 zum Verbinden des W-Anschlusses, des V-Anschlusses und des U-Anschlusses mit dem Motor 2 herausgeführt.
  • Der Endabschnitt des P-Anschlusses und der Endabschnitt G1 der Verdrahtung 8 liegen aus der gleichen seitlichen Oberfläche des Versiegelungsmaterials 9 frei. Der Endabschnitt G2 der Verdrahtung 8 liegt aus einer anderen seitlichen Oberfläche des Versiegelungsmaterials 9 frei. Daher ist der Endabschnitt G1 der Verdrahtung 8 im Vergleich mit dem Endabschnitt G2 näher zum Endabschnitt des P-Anschlusses positioniert. Man beachte, dass der Endabschnitt G1 und der Endabschnitt G2 der Verdrahtung 8 aus der gleichen seitlichen Oberfläche des Versiegelungsmaterials 9 freiliegen können.
  • Der Endabschnitt G1 der Verdrahtung 8 ist mit der GND-Elektrode 11 des Substrats 10 verbunden. Eine Anode einer Diode D1 ist mit dem Endabschnitt G2 der Verdrahtung 8 verbunden. Eine Kathode der Diode D1 ist mit einer Last L verbunden. Ein Kondensator C1 ist zwischen die Kathode der Diode D1 und die GND-Elektrode 11 geschaltet. Die Diode D1 richtet eine vom Endabschnitt G2 der Verdrahtung 8 abgegebene induzierte elektromotorische Kraft gleich. Der Kondensator C1 akkumuliert die Ausgangsleistung der Diode D1. Die im Kondensator C1 akkumulierte elektrische Leistung wird der Last L bereitgestellt.
  • Die auf diese Weise erzeugte elektrische Leistung kann genutzt werden, um beispielsweise eine Gate-Spannung zum Ansteuern der Schaltvorrichtungen 6a bis 6f zu erzeugen. Ein Leistungsmodul wie etwa ein DIPIPM, in dem eine Schaltvorrichtung und eine IC integral ausgebildet sind, kann die elektrische Leistung als Stromversorgungsspannung zum Aktivieren der IC nutzen. Alternativ dazu kann die elektrische Leistung auch als Stromversorgung einer externen Einrichtung wie etwa einer IC oder einer LED genutzt werden.
  • Wie oben erläutert wurde, ist in dieser Ausführungsform im Halbleitermodul 1 die Verdrahtung 8 dem mit den Schaltvorrichtungen 6d bis 6f verbundenen P-Anschluss benachbart positioniert und erzeugt die induzierte elektromotorische Kraft entsprechend der Änderung in dem im P-Anschluss fließenden elektrischen Strom. Sowohl ein Ende als auch das andere Ende der Verdrahtung 8 liegen aus dem Versiegelungsmaterial 9 frei. Die GND-Elektrode 11 des Substrats 10 ist mit einem Ende der Verdrahtung 8 verbunden. Die Diode D1 richtet die vom anderen Ende abgegebene induzierte elektromotorische Kraft gleich. Folglich kann eine Mikro-Stromversorgungsspannung erzeugt werden.
  • 5 ist ein Diagramm, das einen Dreiphasen-Ausgangsstrom zu einem Motor und eine Ausgangsspannung nach einer Gleichrichtung durch eine Diode veranschaulicht. Wenn beispielsweise die Induktivität des P-Anschlusses 1 µH beträgt, die Induktivität der Verdrahtung 8 1 µH beträgt und ein Kopplungskoeffizient 0,9 ist, kann eine Mikro-Stromversorgungsspannung von durchschnittlich 15 V erzeugt werden.
  • 6 ist ein Diagramm, das eine Modifikation der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform ist die GND-Elektrode 11 mit dem Endabschnitt G2 der Verdrahtung 8 verbunden und ist die Diode D1 mit dem Endabschnitt G1 der Verdrahtung 8 verbunden. Da die Verdrahtung 8 eine Mikro-Stromversorgungsspannung unter Ausnutzung einer zeitlichen Änderung in einem elektrischen Strom zu einer Einschalt- oder Ausschaltzeit erzeugt, kann, selbst wenn im Gegensatz zur ersten Ausführungsform die GND-Elektrode 11 und die Diode D1 mit der Verdrahtung 8 verbunden sind, eine Spannung erzeugt werden, falls nur die Richtung der Diode D1 geeignet ist.
  • Zweite Ausführungsform
  • 7 ist ein Diagramm, das ein Halbleitermodul gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Komponenten mit Ausnahme des Halbleitermoduls 1 sind die gleichen wie die Komponenten der ersten Ausführungsform. Die Verdrahtung 8 umfasst zwei oder mehr Verdrahtungen 8a und 8b mit unterschiedlichen Abständen vom P-Anschluss. Der Endabschnitt G1 der Verdrahtung 8a ist mit der GND-Elektrode 11 verbunden, und der Endabschnitt G2 der Verdrahtung 8a ist mit der Anode der Diode D1 verbunden. Ähnlich ist ein Endabschnitt G3 der Verdrahtung 8b mit der GND-Elektrode 11 verbunden und ist ein Endabschnitt G4 der Verdrahtung 8b mit einer Anode einer anderen Diode verbunden.
  • Die Verdrahtung 8a liegt dem P-Anschluss am nächsten, und die Verdrahtung 8b liegt dem P-Anschluss am zweitnächsten. Falls der Abstand vom P-Anschluss unterschiedlich ist, ändert sich die gegenseitige Induktivität. Daher ist die gegenseitige Induktivität der Verdrahtung 8a am größten und ist die gegenseitige Induktivität der Verdrahtung 8b am zweitgrößten. Dementsprechend kann eine Art einer Mikro-Stromversorgungsspannung auf solch eine Weise erzeugt werden, dass eine durch die Verdrahtung 8a erzeugte Spannung 15 V beträgt und eine durch die Verdrahtung 8b erzeugte Spannung 5 V beträgt. Das heißt, es können so viele Mikro-Stromversorgungsspannungen, wie die Anzahl an Verdrahtungen beträgt, erzeugt werden.
  • Dritte Ausführungsform
  • 8 ist ein Diagramm, das ein Halbleitermodul gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht. Komponenten mit Ausnahme des Halbleitermoduls 1 sind die gleichen wie die Komponenten in der ersten Ausführungsform. Die Verdrahtung 8 weist einen Induktor 13 auf. Ein Verkettungsfluss kann gemäß einer Schaltgeschwindigkeit (di/dt) der Schaltvorrichtungen 6d bis 6f und der Anzahl an Windungen des Induktors 13 eingestellt werden. Eine induzierte elektromotorische Kraft kann auf eine gewünschte Spannung eingestellt werden. Die sonstigen Komponenten und Effekte sind die gleichen wie die Komponenten und die Effekte in der ersten Ausführungsform.
  • Vierte Ausführungsform
  • 9 ist ein Diagramm, das eine Halbleitervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform veranschaulicht. In dieser Ausführungsform ist der Kondensator C1 zum Laden in der ersten Ausführungsform durch eine wiederaufladbare Batterie 14 ersetzt. Die wiederaufladbare Batterie 14 ist eine wiederverwendbare Batterie wie etwa eine Lithium-Ionen-Batterie oder eine Festkörperbatterie. Eine durch die Verdrahtung 8 des Halbleitermoduls 1 erzeugte induzierte elektromotorische Kraft kann durch die wiederaufladbare Batterie 14 geladen und genutzt werden. Da eine anfängliche Aufladung unnötig ist, ist eine Stromversorgungsschaltung für einen ansteigenden Beginn (engl.: rising start) unnötig und ist eine DC/DC-Schaltung für eine Stromversorgung der Steuerung unnötig.
  • Fünfte Ausführungsform
  • 10 ist ein Diagramm, das ein Halbleitermodul gemäß einer fünften Ausführungsform veranschaulicht. Die Diode D1 zur Verhinderung eines Rückflusses ist auf der Innenseite des Halbleitermoduls 1 angeordnet. Die Verdrahtung 8 ist in zwei Verdrahtungen an der Innenseite des Halbleitermoduls 1 unterteilt. Eine Verdrahtung ist mit einer Elektrode auf der unteren Oberfläche der Diode D1 verbunden, und die andere Verdrahtung ist mit einer Elektrode an der oberen Oberfläche der Diode D1 verdrahtet. Da die Diode D1 auf der Modulinnenseite angeordnet ist, können die Anzahl an extern am Halbleitermodul 1 angebrachten Komponenten und die Fläche der Komponenten reduziert werden. Es ist möglich, Platz für eine Schaltung einzusparen. Die sonstigen Komponenten und Effekte sind die gleichen wie die Komponenten und Effekte in der ersten Ausführungsform.
  • Sechste Ausführungsform
  • 11 ist ein Diagramm, das eine Halbleitervorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform veranschaulicht. In der ersten Ausführungsform ist der Endabschnitt G2 der Verdrahtung 8 mit der GND-Elektrode 11 auf einer Steuerungsseite verbunden, mit der der Kondensator C1 verbunden ist. In dieser Ausführungsform ist jedoch der Endabschnitt G1 der Verdrahtung 8 mit einer GND-Elektrode 15 auf einer Leistungsseite verbunden, mit der die negativen Elektrodenanschlüsse NW, NV und NU des Halbleitermoduls 1 verbunden sind. Auf diese Weise kann die Verdrahtung 8 mit entweder der GND-Elektrode 11 auf der Steuerungsseite oder der GND-Elektrode 15 auf der Leistungsseite verbunden werden. Daher ist die Flexibilität bei der Auslegung bzw. dem Entwurf hoch.
  • Siebte Ausführungsform
  • 12 ist ein Diagramm, das ein Halbleitermodul gemäß einer siebten Ausführungsform veranschaulicht. 13 ist ein Diagramm, das eine Halbleitervorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform veranschaulicht. Eine Verdrahtung 16 ist in U-Form zwischen dem NW-Anschluss und dem NV-Anschluss positioniert. Sowohl ein Endabschnitt G5 als auch ein Endabschnitt G6 der Verdrahtung 16 liegen aus dem Versiegelungsmaterial 9 frei. Die Verdrahtung 16 erzeugt eine induzierte elektromotorische Kraft entsprechend einer Änderung in einem in dem NW-Anschluss und dem NV-Anschluss fließenden elektrischen Strom. Wie bei der Verdrahtung 8 ist der Endabschnitt G6 der Verdrahtung 16 mit der GND-Elektrode 11 verbunden und ist der Endabschnitt G5 der Verdrahtung 16 mit einer Anode einer Diode D2 verbunden. Ein Kondensator C2 akkumuliert eine Ausgangsleistung der Diode D2.
  • Die Verdrahtung 16 erzeugt eine induzierte elektromotorische Kraft unter Ausnutzung einer zeitlichen Änderung in einem elektrischen Strom zu einer EIN-Zeit des NW-Anschlusses und einer zeitlichen Änderung in einem elektrischen Strom zu einer AUS-Zeit des NV-Anschlusses oder einer zeitlichen Änderung in einem elektrischen Strom zu einer AUS-Zeit des NW-Anschlusses und einer zeitlichen Änderung in einem elektrischen Strom zu einer EIN-Zeit des NV-Anschlusses.
  • 14 ist ein Diagramm, das ein Profil einer durch das Halbleitermodul gemäß der siebten Ausführungsform erzeugten Mikro-Stromversorgungsspannung veranschaulicht. Die dem P-Anschluss benachbarte Verdrahtung 8 erzeugt eine Mikrospannung unter Ausnutzung zeitlicher Änderungen elektrischer Ströme zu Einschalt- oder Ausschaltzeiten in sowohl einer U-Phase, einer V-Phase als auch einer W-Phase einer dreiphasigen Sinuswellenmodulation. Auf der anderen Seite erzeugt die Verdrahtung 16 eine induzierte elektromotorische Kraft unter Verwendung von nur zwei der drei N-Anschlüsse. Daher wird eine Ungleichmäßigkeit in der induzierten elektromotorischen Kraft der Verdrahtung 16 durch eine Potentialfluktuation hervorgerufen. Dementsprechend beträgt eine durchschnittliche Spannung der induzierten elektromotorischen Kraft der Verdrahtung 16 2/3 einer durchschnittlichen Spannung der induzierten elektromotorischen Kraft der Verdrahtung 8. Die sonstigen Komponenten und Effekte sind die gleichen wie die Komponenten und die Effekte in der ersten Ausführungsform.
  • 15 ist ein Diagramm, das eine Modifikation der Halbleitervorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform veranschaulicht. Die Verdrahtung 16 ist in U-Form zwischen dem NV-Anschluss und dem NU-Anschluss positioniert. Auch in diesem Fall können die Effekte in der siebten Ausführungsform erhalten werden. Man beachte, dass die Verdrahtung 16 auf der linken Seite des NW-Anschlusses positioniert sein kann. In diesem Fall muss die Verdrahtung 16 nicht in der U-Form positioniert werden und wird wie die Verdrahtung 8 in einer L-Form positioniert.
  • Achte Ausführungsform
  • 16 ist ein Diagramm, das ein Halbleitermodul gemäß einer achten Ausführungsform veranschaulicht. Nicht nur die Verdrahtung 16, sondern auch eine Verdrahtung 17 ist in U-Form zwischen dem NV-Anschluss und dem NU-Anschluss positioniert. Sowohl ein Endabschnitt G7 als auch ein Endabschnitt G8 der Verdrahtung 17 liegen aus dem Versiegelungsmaterial 9 frei. Die Verdrahtung 17 erzeugt eine induzierte elektromotorische Kraft entsprechend einer Änderung in einem in dem NV-Anschluss und dem NU-Anschluss fließenden elektrischen Strom. Wie die Verdrahtungen 8 und 16 ist ein Ende der Verdrahtung 17 mit einer GND-Elektrode 11 verbunden und ist das andere Ende der Verdrahtung 17 mit einer Diode verbunden. Folglich ist es möglich, induzierte elektromotorische Kräfte von zwei Stellen auf der Seite des N-Anschlusses zu erzeugen. Die sonstigen Komponenten und Effekte sind die gleichen wie die Komponenten und die Effekte in der siebten Ausführungsform.
  • Die Verdrahtung, die eine induzierte elektromotorische Kraft erzeugt, ist, wie oben erläutert wurde, dem P-Anschluss in der ersten Ausführungsform benachbart positioniert und ist in den siebten und achten Ausführungsformen dem NW-Anschluss, dem NV-Anschluss oder dem NU-Anschluss benachbart positioniert. Das heißt, die Verdrahtung ist einem positiven Elektrodenanschluss oder einem negativen Elektrodenanschluss eines Halbleitermoduls benachbart positioniert. Die Verdrahtung kann darüber hinaus einem U-Anschluss, einem V-Anschluss oder einem W-Anschluss, die einen dreiphasigen Sinuswellenmodulationsstrom abgeben, benachbart positioniert sein.
  • Die Schaltvorrichtungen 6a bis 6f und die Dioden 7a bis 7f sind nicht auf aus Silizium gebildete Vorrichtungen beschränkt, sondern können stattdessen aus einem Halbleiter mit breiter Bandlücke gebildet sein, der eine größere Bandlücke als jene von Silizium aufweist. Der Halbleiter mit breiter Bandlücke ist beispielsweise ein Siliziumcarbid, ein Material auf Gallium-Nitrid-Basis oder Diamant.
  • Eine aus einem Halbleiter mit breiter Bandlücke gebildete Vorrichtung ist imstande, einen Hochgeschwindigkeits-Schaltvorgang durchzuführen. Selbst wenn eine gegenseitige Induktivität gleich ist, ist dementsprechend eine zeitliche Änderung in einem Magnetfluss groß und ist eine zu induzierende elektromotorische Kraft hoch. Im Vergleich mit einem Fall, in dem eine aus Silizium gebildete Schaltvorrichtung für niedrige Geschwindigkeiten verwendet wird, können daher die Längen der Verdrahtungen 8, 16 und 17 reduziert werden. Es ist möglich, die Größe des Schaltungsmoduls zu reduzieren.
  • Ein aus solch einem Halbleiter mit breiter Bandlücke gebildeter Halbleiter-Chip weist eine Hochspannungsfestigkeit und eine hohe zulässige Stromdichte auf und kann somit miniaturisiert werden. Die Verwendung solch eines miniaturisierten Halbleiter-Chips ermöglicht die Miniaturisierung und hohe Integration der Halbleitervorrichtung, in der der Halbleiter-Chip integriert ist. Da der Halbleiter-Chip eine hohe Wärmebeständigkeit aufweist, kann ferner eine Kühllamelle eines Kühlkörpers miniaturisiert werden und kann ein wassergekühlter Teil luftgekühlt werden, was zu einer weiteren Miniaturisierung der Halbleitervorrichtung führt. Da der Halbleiter-Chip einen geringen Leistungsverlust und einen hohen Wirkungsgrad aufweist, kann ferner eine hocheffiziente Halbleitervorrichtung erreicht werden. Sowohl die Schaltvorrichtungen 6a bis 6f als auch die Dioden 7a bis 7f sind wünschenswerterweise aus einem Halbleiter mit breiter Bandlücke gebildet. Jedoch kann nur eine von ihnen aus einem Halbleiter mit breiter Bandlücke gebildet sein. Auch in diesem Fall können die in dieser Ausführungsform beschriebenen vorteilhaften Effekte erhalten werden.
  • Offensichtlich sind im Lichte der obigen Lehren viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Offenbarung möglich. Es versteht sich daher, dass innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche die Erfindung anders als konkret beschrieben in die Praxis umgesetzt werden kann.
  • Die gesamte Offenbarung der am 15. Juli 2021 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2021-117289 , einschließlich Beschreibung, Ansprüche, Zeichnungen und Zusammenfassung, worauf die Priorität gemäß Übereinkommen der vorliegenden Anmeldung basiert, ist in ihrer Gesamtheit durch Verweis hierin einbezogen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 201196696 A [0002]
    • JP 2021117289 [0037]

Claims (10)

  1. Halbleitervorrichtung, aufweisend: ein Halbleitermodul (1), das eine Schaltvorrichtung (6a-6f), eine erste Verdrahtung (P), die mit der Schaltvorrichtung (6a-6f) verbunden ist, eine zweite Verdrahtung (8), die der ersten Verdrahtung (P) benachbart positioniert ist und eine induzierte elektromotorische Kraft entsprechend einer Änderung in einem in der ersten Verdrahtung (P) fließenden elektrischen Strom erzeugt, und ein Versiegelungsmaterial (9) aufweist, das die Schaltvorrichtung (6a-6f), die erste Verdrahtung (P) und die zweite Verdrahtung (8) versiegelt, wobei sowohl ein Ende als auch das andere Ende der zweiten Verdrahtung (8) aus dem Versiegelungsmaterial (9) freiliegen; ein Substrat (10), das eine GND-Elektrode (11, 15) aufweist, die mit dem einen Ende verbunden ist, und worauf das Halbleitermodul (1) montiert ist; und eine Diode (D1), die die vom anderen Ende abgegebene induzierte elektromotorische Kraft gleichrichtet.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Verdrahtung (P) ein positiver Elektrodenanschluss oder ein negativer Elektrodenanschluss des Halbleitermoduls (1) ist.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Verdrahtung (8) zwei oder mehr Verdrahtungen (8a, 8b) mit unterschiedlichen Abständen von der ersten Verdrahtung (P) umfasst.
  4. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Verdrahtung (8) einen Induktor (13) aufweist.
  5. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend einen Kondensator (C1), der eine Ausgangsleistung der Diode (D1) akkumuliert.
  6. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend eine wiederaufladbare Batterie (14), die eine Ausgangsleistung der Diode (D1) lädt.
  7. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Diode (D1) auf einer Innenseite des Halbleitermoduls (1) angeordnet ist.
  8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die GND-Elektrode (11, 15) eine GND-Elektrode (11) auf einer Steuerungsseite ist, mit der der Kondensator (C1) verbunden ist.
  9. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die GND-Elektrode (11, 15) eine GND-Elektrode (15) auf einer Leistungsseite ist, mit der ein negativer Elektrodenanschluss des Halbleitermoduls (1) verbunden ist.
  10. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Schaltvorrichtung (6a-6f) aus einem Halbleiter mit breiter Bandlücke gebildet ist.
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