DE10322745B4

DE10322745B4 - Leistungshalbleiter-Bauelement mit hoher Abstrahlungseffizienz

Info

Publication number: DE10322745B4
Application number: DE10322745A
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Shinohara; Takanobu Yoshida
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2023-05-21
Also published as: US6765285B2; JP2004119667A; DE10322745A1; JP3847691B2; US20040061138A1

Abstract

Leistungshalbleiter-Bauelement, welches folgendes aufweist:
– ein Gehäuse (5, 7), welches einen Gehäusekörper (5) und eine Gehäusebodenplatte (7) aufweist;
– ein diskretes Halbleiter-Bauelement (1) mit einem oberen Bereich und einem unteren Bereich, wobei das Halbleiter-Bauelement (1) an seinem oberen Bereich zumindest einen Anschluss (2a, 2b, 3) für eine externe Verbindung aufweist; und
– einen Zwischenraum, welcher durch zumindest eine der Seitenflächen des Halbleiter-Bauelements (1) und eine Innenwand des Gehäuses (5, 7) begrenzt wird, wobei der Zwischenraum einen Kanal (9) für ein Kühlmittel bildet, das zum Kühlen des diskreten Halbleiter-Bauelements (1), welches darin eingetaucht ist, verwendet wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse (5, 7) ferner folgendes aufweist:
– ein in dem Gehäusekörper (5) ausgebildetes Einsatzloch, in welchem der obere Bereich des Halbleiter-Bauelements (1) derart aufgenommen wird, daß der zumindest eine Anschluss (2a, 2b, 3) aus dem Gehäuse (5, 7) herausragt; und
– eine Kerbe, die...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Leistungshalbleiter-Bauelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 oder Patentanspruchs 4.
Bei einem Leistungshalbleiter-Bauelement des Standes der Technik, ist ein harzversiegeltes Leistungshalbleiter-Element auf einer Kühlrippe befestigt, wobei Fett dazwischen angeordnet ist, um die Wärme des Leistungshalbleiter-Elements abzustrahlen, siehe zum Beispiel die JP 2001-250 911 A .
Das Leistungshalbleiter-Bauelement dieses. Standes der Technik hat jedoch das Problem, dass es unmöglich ist, eine ausreichende Wärmeabstrahlung zu gewährleisten, da die Wärmeleitfähigkeit des Fettes gering ist.
Ausserdem benötigt die Oberfläche für das Befestigender Rippe eine hochgradige Ebenheit, da die Ebenheit einer Oberfläche für das Befestigen der Rippe einen grossen Einfluss auf die Wärmeabstrahlung hat, und das wirft das Problem steigender Herstellungskosten auf.
Die Druckschrift DE 197 15 592 C2 offenbart eine Kühlvorrichtung für einen Elektronikbaustein, insbesondere für einen Steuer- oder Regelbaustein einer elektromechanische Baugruppe in einem Kraftfahrzeug. Mit dem Ziel, die beim Betrieb des Elektronikbausteins entstehende Wärme abzuführen, ist ein Gehäuse vorgesehen, in welchem der Elektronikbaustein aufgenommen wird, wobei dieses Gehäuse einen Kühlmittel-Zulaufanschluß sowie einen Kühlmittel-Ausströmkanal aufweist. Der Elektronikbaustein ist dabei derart innerhalb des Gehäuses positioniert, dass er in dem Kühlmittel eingetaucht ist. Ein Nachteil der DE 197 15 592 C2 besteht darin, dass das Gehäuse weder ausgelegt noch geeignet ist, zum Einen ein diskretes Halbleiter-Bauelement aufzunehmen, und zum Anderen die beim Betrieb des Halbleiter-Bauelements entstehende Wärme hiervon abzuführen.
Die Druckschrift US 4 928 207 A offenbart ein Schaltungsmodul, welches eine Vielzahl von Halbleiterelementen aufweist sowie eine direkte Kühlung über ein Kühlmittel, welches zwischen den wärmeerzeugenden Halbleiterelementen und der Stirnfläche eines Kolbens strömt. Die Anordnung der Halbleiter-Bauelemente erfolgt mit Hilfe einer Vielzahl von Kolben, die über eine Feder vorgespannt werden, um die Halbleiter-Bauelemente innerhalb des Gehäuses anzuordnen bzw. zu befestigen. Diese Anordnung wird als relativ kompliziert angesehen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Leistungshalbleiter-Bauelement zur Verfügung zu stellen, das eine Steigerung der Abstrahlungseffizienz eines Leistungshalbleiter-Elements und eine Senkung der Herstellungskosten ermöglicht.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Leistungshalbleiter-Bauelement. Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das Leistungshalbleiter-Bauelement ein Gehäuse, welches einen Gehäusekörper, eine Gehäusebodenplatte und/oder eine Gehäusedeckplatte aufweist, ein diskretes Halbleiter-Bauelement mit einem oberen Bereich und einem unteren Bereich, wobei das Halbleiter-Bauelement an seinem oberen Bereich zumindest einen Anschluss für eine externe Verbindung aufweist, und einen Zwischenraum, welcher durch zumindest eine der Seitenflächen des Halbleiter-Bauelements und eine Innenwand des Gehäuses begrenzt wird, wobei der Zwischenraum einen Kanal für ein Kühlmittel bildet, das zum Kühlen des diskreten Halbleiter-Bauelements, welches darin eingetaucht ist, verwendet wird.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung weist das Gehäuse außerdem ein in dem Gehäusekörper ausgebildetes Einsatzloch auf, in welchem der obere Bereich des Halbleiter-Bauelements derart aufgenommen wird, daß der zumindest eine Anschluss aus dem Gehäuse herausragt, und eine Kerbe, die entsprechend dem unteren Bereich des Halbleiter-Bauelements in der Gehäusebodenplatte ausgebildet ist, wobei die Kerbe mit einer dem Einsatzloch gegenüberliegenden Seitenwand des Gehäuses derart zusammenwirkt, dass das diskrete Halbleiter-Bauelement so in das Gehäuse eingepaßt ist, dass es in einem vorbestimmten Teil innerhalb des Gehäuses positioniert und angeordnet ist.
Alternativ kann nach einem zweiten Aspekt der Erfindung das Gehäuse außerdem ein Einsatzloch, das entsprechend dem oberen Bereich des Halbleiter-Bauelements in der Gehäusedeckplatte derart aufgenommen wird, daß der zumindest eine Anschluss aus dem Gehäuse herausragt, und eine in dem Gehäusekörper ausgebildete Kerbe, in welcher der untere Bereich des Halbleiter-Bauelements aufgenommen wird, wobei die Kerbe mit einer dem Einsatzloch gegenüberliegenden Seitenwand des Gehäuses derart zusammenwirkt, daß das diskrete Halbleiter-Bauelement so in das Gehäuse eingepaßt ist, dass es in einem vorbestimmten Teil innerhalb des Gehäuses positioniert und angeordnet ist, aufweisen.
Das diskrete Halbleiter-Bauelement ist in das Kühlmittel eingetaucht. Daher kann das diskrete Halbleiter-Bauelement direkt durch das Kühlmittel gekühlt werden, und dies verbessert die Kühlungseffizienz des diskreten Halbleiter-Bauelements.
Außerdem ist das diskrete Halbleiter-Bauelement in das Gehäuse eingepasst, so dass es an einem vorbestimmten Teil innerhalb des Gehäuses positioniert und angeordnet ist. Dies verbessert die Befestigungsgenauigkeit eines Steuerkreissubstrats und dergleichen.
Diese und andere Aufgaben, Leistungsmerkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden noch deutlicher durch die folgende detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen.
1 ist eine Draufsicht, die eine Struktur eines Leistungshalbleiter-Bauelements gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittsstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie II-II von 1;
3 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittsstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie III-III von 1;
4 ist ein Querschnitt, der spezifisch eine Struktur eines diskreten Halbleiter-Bauelements zeigt;
5 ist eine Draufsicht, die eine Variation der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist ein Schaltkreisdiagramm, das eine Konfiguration einer Inverterschaltung zeigt;
7 ist eine Draufsicht, die die Struktur eines Leistungshalbleiter-Bauelements gemäss der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie VIII-VIII von 7;
9 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem Stromschienen mit der Struktur von 7 verbunden sind;
10 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittsstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie X-X von 9;
11 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Struktur von 9 mit einem Gehäusedeckel bedeckt ist;
12 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittsstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie XII-XII von 11;
13 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein Steuerkreissubstrat auf der Struktur von 9 befestigt ist;
14 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittsstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie XIV-XIV von 13;
15 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Struktur von 13 mit einem Gehäusedeckel bedeckt ist;
16 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittsstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie XVI-XVI von 15;
17 ist eine Draufsicht, die eine Variation der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
18 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittsstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie XVIII-XVIII von 17;
19 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Struktur von 17 mit einem Gehäusedeckel bedeckt ist;
20 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittsstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie XX-XX von 19;
21 ist ein Querschnitt, der eine Struktur eines Leistungshalbleiter-Bauelements gemäss der dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
22 ist ein Querschnitt, der eine Struktur eines Leistungshalbleiter-Bauelements gemäss der vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
23 ist eine Draufsicht, die eine Struktur eines Leistungshalbleiter-Bauelements gemäss der fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
24 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittsstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie XXIV-XXIV von 23;
25 ist eine Draufsicht, die eine Struktur eines Leistungshalbleiter-Bauelements gemäss der sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
26 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittsstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie XXVI-XXVI von 25;
27 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein Steuerkreissubstrat auf der Struktur von 25 befestigt ist, und diese Struktur ist mit einem Gehäusedeckel bedeckt;
28 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittsstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie XXVIII-XXVIII von 27;
29 ist ein Querschnitt, der eine Struktur eines diskreten Halbleiter-Bauelements gemäss der siebten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
30 ist eine Draufsicht, die eine Struktur eines Leistungshalbleiter-Bauelements gemäss der siebten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
31 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittsstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie XXXI-XXXI von 30;
32 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem Stromschienen der Struktur von 30 verbunden sind;
33 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittsstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie XXXIII-XXXIII von 32;
34 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein Steuerkreissubstrat auf der Struktur von 32 befestigt ist, und diese Struktur ist mit einem Gehäusedeckel bedeckt;
35 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittsstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie XXXV-XXXV von 34;
36 ist eine Draufsicht, die eine Struktur eines Leistungshalbleiter-Bauelements gemäss der achten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
37 ist ein Querschnitt, der eine Variation der achten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
38 ist ein Querschnitt, der eine Struktur eines Leistungshalbleiter-Bauelements gemäss einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Erste bevorzugte Ausführungsform
1 ist eine Draufsicht, die eine Struktur eines Leistungshalbleiter-Bauelements gemäss der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 2 und 3 sind Querschnitte, die Querschnittsstrukturen zeigen, durchgeführt entlang der Linien II-II und III-III, jeweilig von 1. In 1 ist die obere Wand des Gehäuses nicht gezeigt.
Bezugnehmend auf 1 bis 3 schliesst das Leistungshalbleiter-Bauelement der ersten bevorzugten Ausführungsform ein Gehäuse, das aus einem Gehäusekörper 5 und einer Gehäusebodenplatte 7 besteht und ein diskretes Halbleiterbauelement 1 ein. Das diskrete Halbleiter-Bauelement 1 hat eine Struktur, in der ein Leistungshalbleiter-Element, wie z. B. ein IGBT, mit einem Formharz abgedichtet ist. Dies verbessert die Wasserbeständigkeit des Leistungshalbleiter-Elements gegenüber einem Kühlmittel, das später erörtert wird. Der Gehäusekörper 5 und die Gehäusebodenplatte 7 sind durch Schrauben 8 aneinander befestigt. Anstelle des Harzes kann das Leistungshalbleiter-Element mit einem anderen Material versiegelt werden.
Das diskrete Halbleiter-Bauelement 1 hat Anschlüsse für externe Verbindungen (Hauptelektroden 2A und 2B und Signalanschluß 3). Alle Hauptelektroden (Anschlüsse) 2A und 2B und die Signalanschlüsse 3 ragen aus einer Oberfläche (in diesem Fall der oberen Oberfläche) des diskreten Halbleiter-Bauelements heraus. Dies ermöglicht eine einfache Befestigung von Stromschienen bzw. Sammelschienen (Busbar) oder einem Steuerkreissubstrat, wie später erörtert wird.
Das diskrete Halbleiter-Bauelement 1 ist vertikal zwischen der oberen Wand des Gehäusekörpers 5 und der Gehäusebodenplatte 7 angeordnet, so dass es im Inneren des Gehäuses befestigt ist. Dies ermöglicht eine einfache Befestigung des diskreten Halbleiter-Bauelements 1 und des Gehäuses, und es ermöglicht eine Verkleinerung des diskreten Halbleiter-Bauelements 1, da es nicht nötig ist, das diskrete Halbleiter-Bauelement 1 mit mit Innengewinden versehenen Löchern auszustatten. Das diskrete Halbleiter-Bauelement 1 hat eine Positionierungsstruktur 21, die in die Form der oberen Wand des Gehäusekörpers 5 einzupassen ist. Die obere Wand des Gehäusekörpers 5 ist mit einem Einsatzloch versehen, in das die Form eines Oberteils des diskreten Halbleiter-Bauelements 1 eingepasst ist. Die Gehäusebodenplatte 7 ist mit einer V-förmigen Kerbe versehen, in die die Form eines Bodens des diskreten Halbleiter-Bauelements 1 eingepasst ist. Mit diesen Strukturen ist das diskrete Halbleiter-Bauelement 1 in das Gehäuse eingepasst, um auf einem vorbestimmten Teil innerhalb des Gehäuses mit hoher Genauigkeit positioniert zu werden. Dies verbessert die Genauigkeit der Befestigung des Steuerkreissubstrats und dergleichen, wie später erörtert wird. Die Hauptelektroden 2A und 2B und die Signalanschlüsse 3 ragen aus dem Gehäuse heraus.
Ein Zwischenraum, definiert durch eine Seitenfläche des diskreten Halbleiter-Bauelements 1 und eine innere Wand des Gehäuses, bildet einen Kanal 9 für das zur Kühlung des diskreten Halbleiter-Bauelements 1 verwendete Kühlmittel (zum Beispiel kaltes Wasser). Das diskrete Halbleiter-Bauelement 1, ausgenommen die Hauptelektroden 2A und 2B und die Signalanschlüsse 3, ist in das Kühlmittel eingetaucht. Durch Anordnung eines Siegelmaterials 6 an einem Kontakt zwischen dem diskreten Halbleiter-Bauelement 1 und dem Gehäusekörper 5 wird das Auslaufen des Kühlmittels aus dem Gehäuse von der oberen Wand des Gehäuses aus verhindert.
Eine Rippe 4 ist an der Seitenfläche des diskreten Halbleiter-Bauelements 1 angeordnet und in das Kühlmittel eingetaucht. Dies verbessert die Kühlungseffizienz des diskreten Halbleiter-Bauelements 1. Wenn die Rippe 4 aus einem Formharz hergestellt wird, dann wird die Rippe 4 auch in einem Harzversiegelungsprozess für das Leistungshalbleiter-Element gebildet, und dies ermöglicht eine Senkung der Herstellungskosten. Durch Versehen der Seitenfläche des diskreten Halbleiter-Bauelements 1 mit vielen Unregelmässigkeiten, anstatt die Rippe 4 an der Seitenfläche des diskreten Halbleiter-Bauelements 1 zu bilden, wird der Kontaktbereich zwischen dem diskreten Halbleiter-Bauelement 1 und dem Kühlmittel vergrössert und dies verbessert die Kühlungseffizienz des diskreten Halbleiter-Bauelements 1. Bezogen auf 1, wie durch den Pfeil X gezeigt, fliesst das Kühlmittel von einem Kühlmitteleinlass 50A ausgehend in das Gehäuse, fliesst entlang des Kanals 9, wobei es das diskrete Halbleiter-Bauelement 1 kühlt, und fliesst dann durch ein Kühlmittelauslass 50B aus dem Gehäuse.
4 ist ein Querschnitt, der spezifisch eine Struktur des diskreten Halbleiter-Bauelements 1 zeigt. Ein Substrat wird durch Aufeinanderschichten eines Metallfilmes 51, hergestellt aus Kupfer oder ähnlichem, einer Isolierschicht 52, hergestellt aus Harz, Keramik oder ähnlichem und einem Metallsubstrat 53, hergestellt aus Kupfer oder ähnlichem, in der genannten Reihenfolge gebildet. Der Metallfilm 51 ist an einer Seitenfläche des diskreten Halbleiter-Bauelements 1 exponiert. Die Rippe 4 ist mit dem Metallfilm 51 verbunden. Auf dem Metallsubstrat 53 sind das Leistungshalbleiter-Element, wie ein IGBT 54, und eine Freilaufdiode 55 befestigt. Der IGBT 54 und die Freilaufdiode 55 sind miteinander über einen Draht 57 verbunden. Der Signalanschluss 3 und der IGBT 54 sind miteinander über einen Draht 56 verbunden.
5 ist eine Draufsicht, die eine Variation der ersten bevorzugten Ausführungsform zeigt, entsprechend 1. Während der Kanal 9 für das Kühlmittel im Fall von 1 linear ist, ist der Kanal 9 im Fall von 5 U-förmig. Wie durch den Pfeil X gezeigt, fliesst das Kühlmittel vom Kühlmitteleinlass 50A ausgehend in das Gehäuse, fliesst entlang des Kanals 9, wobei es eine erste Seitenfläche des diskreten Halbleiter-Bauelements 1 kühlt (diejenige Seitenfläche, auf der die Rippe 4 angeordnet ist), folgt einem U-förmigen Bogen, fliesst dann weiter entlang des Kanals 9, wobei es eine zweite Seitenfläche des diskreten Halbleiter-Bauelements 1 kühlt (diejenige Seitenfläche, auf der die Rippe 4 nicht angeordnet ist), und fliesst dann durch den Kühlmittelauslass 50B aus dem Gehäuse. Dies verbessert die Kühlungseffizienz des diskreten Halbleiter-Bauelements 1 verglichen mit dem Fall von 1. Die Rippe 4 kann auch auf der zweite Seitenfläche des diskreten Halbleiter-Bauelements 1 angeordnet sein.
Auf diese Art ist im Leistungshalbleiter-Bauelement der ersten bevorzugten Ausführungsform das diskrete Halbleiter-Bauelement 1 in das Kühlmittel eingetaucht. Das diskrete Halbleiter-Bauelement 1 kann dadurch direkt durch das Kühlmittel gekühlt werden und dies verbessert die Kühlungseffizienz des diskreten Halbleiter-Bauelements 1 verglichen mit dem Stand der Technik. Die Oberfläche, auf der die Rippe 4 befestigt ist, benötigt nicht den genauso hohen Grad an Ebenheit wie das Bauelement des Standes der Technik, und dies ermöglicht die Senkung der Herstellungskosten.
Zweite bevorzugte Ausführungsform
6 ist ein Schaltkreisdiagramm, das eine Konfiguration einer Inverterschaltung als Beispiel für einen Kraftstromkreis zeigt. Die Inverterschaltung besteht aus sechs IGBT 54₁ bis 54₆ und sechs Freilaufdioden 55₁ bis 55₆ . Bezogen auf 4, sind jeweils ein IGBT und eine Freilaufdiode in ein diskretes Halbleiter-Bauelement 1 eingebaut.
Um die Inverterschaltung von 6 herzustellen, werden deshalb sechs diskrete Halbleiter-Bauelemente 1₁ bis 1₆ benötigt.
7 ist eine Draufsicht, die eine Struktur eines Leistungshalbleiter-Bauelements gemäss einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 8 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittsstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie VIII-VIII von 7. In 7 ist die obere Wand des Gehäuses nicht gezeigt. Bezogen auf 7 ist eine Vielzahl diskreter Halbleiter-Bauelemente 1₁ bis 1₆ , die die Inverterschaltung von 6 bilden, nebeneinanderliegend in einer Matrix mit zwei Zeilen und drei Spalten in dem Gehäuse angeordnet. Durch Unterbringung einer Vielzahl diskreter Halbleiter-Bauelemente 1₁ bis 1₆ , die einen Soll-Kraftstromkreis in einem Gehäuse 5 bilden, ist es möglich, die Zweckmässigkeit im Gebrauch zu verbessern. In dem Gehäuse ist der dahinschlängelnde Kanal 9 zwischen den diskreten Halbleiter-Bauelementen 1₁ bis 1₆ definiert. Die IGBT 54₁ bis 54₆ und die Freilaufdioden 55₁ bis 55₆ sind jeweils in die diskreten Halbleiter-Bauelemente 1₁ bis 1₆ eingebaut. Andere Elemente können auch dorthinein eingebaut werden.
Bezogen auf 8 hat das Gehäuse den Gehäusekörper 5 und die Gehäusebodenplatte 7, die durch Schrauben 8 aneinander befestigt sind. In einem Montageprozess für das Leistungshalbleiter-Bauelement wird eine Vielzahl von diskreten Halbleiter-Bauelementen 1₁ bis 1₆ vertikal zwischen der oberen Wand des Gehäusekörpers 5 und der Gehäusebodenplatte 7 so angeordnet, dass sie im Inneren des Gehäuses befestigt sind. Dies ermöglicht eine einfache Montage des Leistungshalbleiter-Bauelements.
Wenn eine Differenz im Wärmewert zwischen den diskreten Halbleiter-Bauelementen 1₁ bis 1₆ besteht, ist es zu bevorzugen, dass die diskreten Halbleiter-Bauelemente 1₁ bis 1₆ von einer stromaufwärts gelegenen Seite des Kanals 9 für das Kühlmittel aus (näher zum Kühlmitteleinlass 50A) in absteigender Ordnung des Wärmewerts angeordnet werden sollen. Im genaueren ist eines der diskreten Halbleiter-Bauelemente 1₁ bis 1₆ , das den höchsten Wärmewert besitzt, an dem Teil angeordnet, an dem das diskrete Halbleiter-Bauelement 1₄ in 7 angeordnet ist. Dies ermöglicht eine effiziente Kühlung, bei der die diskreten Halbleiter-Bauelemente 1, die einen grösseren Wärmewert besitzen, durch ein Kühlmittel niedriger Temperatur gekühlt werden können.
9 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Stromschienen mit der Struktur von 7 verbunden sind, und 10 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittsstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie X-X von 9. In 9 ist die obere Wand des Gehäuses nicht gezeigt. Eine Eingangsstromschiene 10P ist üblicherweise mit den Hauptelektroden (Eingangsanschlüssen) 2A₁ bis 2A₃ verbunden, und eine Eingangsstromschiene 10N ist üblicherweise mit den Hauptelektroden (Eingangsanschlüssen) 2A₄ bis 2A₆ verbunden. Da die diskreten Halbleiter-Bauelemente 1₁ bis 1₆ so angeordnet sind, dass die Hauptelektroden 2A₁ bis 2A₃ und die Hauptelektroden 2A₄ bis 2A₆ einander gegenüberstellt sein sollen, sind die Stromschienen 10P und 10N benachbart und parallel zueinander angeordnet. Da der Strom in den Stromschienen 10P und 10N in entgegengesetzter Richtung fliesst, kann durch zueinander angrenzender Anordnung der Stromschienen 10P und 10N die Induktivität zwischen den Stromschienen 10P und 10N reduziert werden.
Die Ausgangsstromschienen 11U₁ , 11V₁ , 11W₁ , 11U₂ , 11V₂ und 11W₂ sind jeweils mit den Hauptelektroden (Ausgangsanschlüssen) 2B₁ , 2B₂ , 2B₃ , 2B₄ , 2B₅ und 2B₆ verbunden.
11 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Struktur von 9 mit einem Gehäusedeckel 12 bedeckt ist, und 12 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittsstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie XII-XII von 11. Durch Anordnung des Gehäusedeckels 12 wird ein Modul des Leistungshalbleiter-Bauelements erreicht.
Der Gehäusekörper 5, die Gehäusebodenplatte 7 und der Gehäusedeckel 12 können aus einem Metall hergestellt sein, wie zum Beispiel einer Aluminiumlegierung. Dies vermeidet sowohl den Effekt, dass Rauschen vom Leistungshalbleiter-Bauelement nach aussen dringt, als auch den Effekt, dass Rauschen von aussen zum Leistungshalbleiter-Bauelement gelangt.
13 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein Steuerkreissubstrat 13 auf der Struktur von 9 angebracht ist, und 14 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittsstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie XIV-XIV von 13. In 13 ist die obere Wand des Gehäuses nicht gezeigt. Auf dem Steuerkreissubstrat 13 ist ein Steuerkreis (nicht gezeigt) gebildet, um die diskreten Halbleiter-Bauelemente 1₁ bis 1₆ zu steuern. Das Steuerkreissubstrat 13 ist mit den diskreten Halbleiter-Bauelementen 1₁ bis 1₆ über die Signalanschlüsse 3 (nicht gezeigt in den 13 und 14) elektrisch verbunden. Ein Verbindungsglied 14 ist an dem Steuerkreissubstrat 13 angeordnet. Das Steuerkreissubstrat 13 ist so angeordnet, dass die diskreten Halbleiter-Bauelemente 1₁ bis 1₆ und das Steuerkreissubstrat 13 senkrecht aufeinander sein sollten, was eine Verkleinerung des Bauelements ermöglicht.
15 ist eine Draufsicht, die einen Zustand, in dem die Struktur von 13 mit einem Gehäusedeckel 15 bedeckt ist zeigt, und 16 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittsstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie XVI-XVI von 15. Durch Anordnung des Gehäusekörpers 5 mit dem Gehäusedeckel 15 ist ein Produkt erreicht (integrierter Leistungsbaustein, IPM).
Der Gehäusekörper 5, die Gehäusebodenplatte 7 und der Gehäusedeckel 15 können aus Metall hergestellt werden, wie etwa einer Aluminiumlegierung. Dies vermeidet sowohl den Effekt, dass elektromagnetisches Rauschen vom Leistungshalbleiter-Bauelement nach aussen strömt, als auch den Effekt, dass elektromagnetisches Rauschen von aussen zum Leistungshalbleiter-Bauelement gelangt.
17 ist eine Draufsicht, die eine Variation der zweiten bevorzugten Ausführungsform zeigt, entsprechend 9, und 18 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittsstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie XVIII-XVIII von 17. Die Hauptelektroden 2B₁ und 2B₄ sind mit der Stromschiene 11U verbunden, die Hauptelektroden 2B₂ und 2B₅ sind mit der Stromschiene 11V verbunden, und die Hauptelektroden 2B₃ und 2B₆ sind mit der Stromschiene 11W verbunden. Um den Kontakt zwischen den Stromschienen 11U bis 11W und den Stromschienen 10P und 10N zu verhindern, sind die Stromschienen 11U bis 11W über den Stromschienen 10P und 10N angeordnet. Mit anderen Worten kreuzen sich die Stromschienen 11U bis 11W und die Stromschienen 10P und 10N stufenweise getrennt. Um den Kontakt zwischen den Stromschienen 11U bis 11W und den Hauptelektroden 2A₁ bis 2A₆ zu verhindern, haben die Stromschienen 11U bis 11W in Draufsicht jeweils eine geschlängelte Form. In der Struktur von 17 ist es möglich, die Ausgangsstromschienen 11U bis 11W von einer Seite her herauszuziehen.
19 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Struktur von 17 mit dem Gehäusedeckel 12 bedeckt ist, und 20 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittsstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie XX-XX von 19. Durch Anordnen des Gehäusedeckels 12 ist ein Modul des Leistungshalbleiter-Bauelements erreicht. Wie in den 15 und 16 wird durch Anordnung des Steuerkreissubstrats 13 und des Gehäusedeckels 15 ein integrierter Leistungsbaustein erreicht.
Dritte bevorzugte Ausführungsform
21 ist ein Querschnitt, der eine Struktur eines Leistungshalbleiter-Bauelements gemäss einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, entsprechend 8. Anstelle des Gehäusekörpers 5 und der Gehäusebodenplatte 7, die über Schrauben 8 aneinander befestigt sind, sind ein Gehäusekörper 5a und eine Gehäusedeckplatte 7a, die über Schrauben 8a aneinander befestigt sind, angeordnet. Der Gehäusekörper 5a bildet Seitenwände und eine Bodenwand des Gehäuses als eine Einheit.
In der Struktur von 8 berührt das Kühlmittel den Gehäusekörper 5 und die Gehäusebodenplatte 7, die physikalisch getrennt sind. Deshalb verhindert der Wärmewiderstand am Kontakt zwischen dem Gehäusekörper 5 und der Gehäusebodenplatte 7 den Wärmerückfluss (gezeigt durch den Pfeil Y) durch das Gehäuse. Im Gegensatz dazu berührt das Kühlmittel den Gehäusekörper 5a, der als eine Einheit im Leistungshalbleiter-Bauelement der dritten bevorzugten Ausführungsform gebildet ist. Deswegen wird der Wärmerückfluss, verursacht durch die Differenz zwischen der Temperatur nahe des Kühlmitteleinlasses 50A und nahe des Kühlmittelauslasses 50B, effizient durch das Gehäuse erreicht. Als Resultat ist es möglich, Variationen in der Temperaturverteilung im Gehäuse zu unterdrücken und einen Ausgleich in der Kühlungseffizienz zu ermöglichen. Wenn zumindest der Gehäusekörper 5a aus einem Metall hergestellt ist, wie zum Beispiel einer Aluminiumlegierung, wird der oben beschriebene Effekt bemerkenswert.
Vierte bevorzugte Ausführungsform
22 ist ein Querschnitt, der eine Struktur eines Leistungshalbleiter-Bauelements zeigt gemäss einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, entsprechend 16. Eine Metallschutzplatte 16 ist zwischen der Stromschiene 10P und dem Steuerkreissubstrat 13 angeordnet. In der Draufsicht ist die Schutzplatte 16 quer über das Gehäuse angeordnet. Die Schutzplatte 16 ist mit dem Deckel 15 verbunden, der Teil des Gehäuses ist, und das Potential der Schutzplatte 16 wird dadurch auf einem hohen Level gehalten.
Somit ist es durch die Anordnung der Schutzplatte 16 im Leistungshalbleiter-Bauelement der vierten bevorzugten Ausführungsform möglich, den Effekt zu vermeiden, dass elektromagnetisches Rauschen aus den diskreten Halbleiter-Bauelementen 1₁ bis 1₆ und den Stromschienen 10P und 10N und 11U bis 11W aus dem Steuerkreis ausströmt, und einer Fehlfunktion vorzubeugen.
Fünfte bevorzugte Ausführungsform
23 ist eine Draufsicht, die eine Struktur eines Leistungshalbleiter-Bauelements gemäss der fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, entsprechend 9, und 24 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittsstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie XXIV-XXIV von 23. Bezogen auf 23 ist eine Stromschiene 17 anstelle der Stromschiene 10P und 10N von 9 angeordnet. Bezogen auf 24 hat die Stromschiene 17 Stromschienen 17P und 17N. Die Stromschienen 17P und 17N sind jeweils planar und liegen einander gegenüber, wobei sie durch einen Isolierfilm 18 voneinander elektrisch isoliert sind. Die Stromschiene 17P ist mit den Hauptelektroden (Eingangsanschlüssen) 2A₁ bis 2A₃ elektrisch verbunden, und die Stromschiene 17N ist elektrisch mit den Hauptelektroden (Eingangsanschlüssen) 2A₄ bis 2A₆ verbunden.
Somit ist es durch eine gegenüberliegende Anordnung der planaren Stromschienen 17P und 17N im Leistungshalbleiter-Bauelement der fünften bevorzugten Ausführungsform möglich, die Induktivität zwischen den Stromschienen 17P und 17N verglichen mit denen der Struktur von 9 zu reduzieren.
Sechste bevorzugte Ausführungsform
25 ist eine Draufsicht, die eine Struktur eines Leistungshalbleiter-Bauelements gemäss der sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, entsprechend 9, und 26 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittsstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie XXVI-XXVI von 25. Eine elektronische Komponente (ein Glättungskondensator 20 im Falle von 25), der zusammen mit den diskreten Halbleiter-Bauelementen 1₁ bis 1₆ den Stromkreis bildet, ist zusammen mit den diskreten Halbleiter-Bauelementen 1₁ bis 1₆ ins Gehäuse eingebaut. Das Gehäuse besteht aus den Gehäusekörpern 5 und 22 und der Gehäusebodenplatte 7, die über Schrauben 8 und 23 aneinander befestigt sind, und der Glättungskondensator 20 ist innerhalb des Gehäusekörpers 22 angeordnet. Im Gehäusekörper 22 ist ein Kanal 210 gebildet, der mit dem Kanal 9 für das Kühlmittel im Gehäusekörper 5 verbunden ist. Wie durch den Pfeil Z gezeigt, fliesst das Kühlmittel vom Kühlmitteleinlass 50A in den Gehäusekörper 5, fliesst entlang des Kanals 9, wobei es die diskreten Halbleiter-Bauelemente 1 kühlt, und fliesst dann in den Gehäusekörper 22, fliesst entlang des Kanals 210, wobei es den Glättungskondensator 20 kühlt. Danach fliesst das Kühlmittel aus dem Gehäusekörper 22 durch den Kühlmittelauslass 50B.
27 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem das Steuerkreissubstrat 13 auf der Struktur von 25 befestigt ist, und diese Struktur ist mit dem Gehäusedeckel 15 bedeckt. 28 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittsstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie XXVIII-XXVIII von 27. Durch Anordnung des Steuerkreissubstrats 13 und des Gehäusedeckels 15 ist ein integrierter Leistungsbaustein erreicht.
Somit ist es in dem Leistungshalbleiter-Bauelement der sechsten bevorzugten Ausführungsform möglich, mit der Struktur, in der der Glättungskondensator 20 durch das Kühlmittel gekühlt wird, das für die Kühlung der diskreten Halbleiter-Bauelemente 1₁ bis 1₆ verwendet wird, die Vereinfachung und Verkleinerung des Bauelements zu ermöglichen.
Siebte bevorzugte Ausführungsform
29 ist ein Querschnitt, der eine Struktur eines diskreten Halbleiter-Bauelements 100 gemäss der siebten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, entsprechend 3, zeigt. Das diskrete Halbleiter-Bauelement 100 unterscheidet sich von dem diskreten Halbleiter-Bauelement 1 von 3, dadurch, dass die Hauptelektrode (Eingangsanschluss) 2A, die als ein Eingangsterminal dient, und die Hauptelektrode (Ausgangsanschluss) 2B, die als Ausgangsterminal dient, invers angeordnet sind.
30 ist eine Draufsicht, die eine Struktur eines Leistungshalbleiter-Bauelements gemäss der siebten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, entsprechend 7, und 31 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittsstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie XXXI-XXXI von 30. Bezogen auf 30 sind die sechs diskreten Halbleiter-Bauelemente 1 und 100, die die Inverterschaltung von 6 bilden, nebeneinander in einer Matrix mit einer Zeile und sechs Spalten innerhalb des Gehäuses angeordnet. Die diskreten Halbleiter-Bauelemente 1 und die diskreten Halbleiter-Bauelemente 100 sind im Wechsel angeordnet. Die Hauptelektroden 2A, die in den diskreten Halbleiter-Bauelementen 1 und 100 enthalten sind, sind nebeneinander entlang einer ersten Seite L1 des Gehäuses angeordnet. Die Hauptelektroden 2B, die in den diskreten Halbleiter-Bauelementen 1 und 100 enthalten sind, sind nebeneinander entlang einer zweiten Seite L2 des Gehäuses angeordnet. Im Gehäuse ist der durchschlängelnde Kanal 9 definiert entlang der diskreten Halbleiter-Bauelemente 1 und 100.
32 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem Stromschienen mit der Struktur von 30 verbunden sind, und 33 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittsstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie XXXIII-XXXIII von 32.
In 32 ist die obere Wand des Gehäuses nicht gezeigt. 33 zeigt Stromschienen 30P und 30N, die in dem Querschnitt, durchgeführt entlang der Linien XXXIII-XXXIII von 32, nicht zu sehen sind, zusammen mit der Querschnittsstruktur.
Die Eingangsstromschiene 30P ist üblicherweise mit den Hauptelektroden 2A, die in den diskreten Halbleiter-Bauelementen 1 enthalten sind, verbunden, und die Eingangsstromschiene 30N ist üblicherweise mit den Hauptelektroden 2A, die in den diskreten Halbleiter-Bauelementen 100 enthalten sind, verbunden. Die Stromschienen 30P und 30N können mit einem dazwischen geschobenen Isolierfilm beschichtet werden, wie in der Struktur der oben besprochenen fünften bevorzugten Ausführungsform. Ausgangsstromschienen 31U, 31V und 31W sind jeweils mit der Hauptelektrode 2B des diskreten Halbleiter-Bauelements 1 und der Hauptelektrode 2B des diskreten Halbleiter-Bauelements 100 verbunden.
34 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem das Steuerkreissubstrat 13 auf der Struktur von 32 befestigt ist, und diese Struktur ist mit dem Gehäusedeckel 15 bedeckt. 35 ist ein Querschnitt, der eine Querschnittsstruktur zeigt, durchgeführt entlang der Linie XXXV-XXXV von 34. In 34 ist die obere Wand des Gehäuses nicht gezeigt. 35 zeigt die Hauptelektroden 2B und die Stromschienen 30P, 30N, 31U, 31V und 31W, die im Querschnitt, durchgeführt entlang der Linie XXXV-XXXV, nicht zu sehen sind, zusammen mit der Querschnittsstruktur. Durch Anordnung des Gehäusekörpers 5 mit dem Steuerkreissubstrat 13 und dem Gehäusedeckel 15 wird ein integrierter Leistungsbaustein erreicht.
Die Struktur von 9 benötigt elektrische Verbindungen zwischen den Stromschienen 11U₁ und 11U₂ , zwischen den Stromschienen 11V₁ und 11V₂ und zwischen den Stromschienen 11W₁ und 11W₂ ausserhalb des Gehäuses. Ausserdem wird die Zusammenschaltung kompliziert, da die Struktur von 17 die stufenweise geteilte Intersektion der Stromschienen 11U, 11V und 11W und der Stromschienen 10P und 10N benötigt. Im Gegensatz zu diesen eliminiert das Leistungshalbleiter-Bauelement der siebten bevorzugten Ausführungsform solche Unannehmlichkeiten und ermöglicht die Vereinfachung der Bauelementstruktur und der Zusammenschaltung.
Achte bevorzugte Ausführungsform
36 ist eine Draufsicht, die eine Struktur eines Leistungshalbleiter-Bauelements gemäss der achten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, entsprechend 1. Anstelle der Harzrippe 4 aus 1 ist eine Rippe 40, hergestellt aus Metall, wie zum Beispiel Kupfer, vorgesehen. Dies verbessert die Ausstrahlungseffizienz des diskreten Halbleiter-Bauelements 1 verglichen mit der oben besprochenen ersten bevorzugten Ausführungsform.
37 ist ein Querschnitt, der eine Variation der achten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, entsprechend 2. Anstelle der Rippe 40 von 36 ist im Kanal 9 für das Kühlmittel ein elastisches Bauteil 41, hergestellt aus Metall, wie zum Beispiel Kupfer, angeordnet, auf welches von der Seitenfläche des diskreten Halbleiter-Bauelements 1 Druck ausgeübt wird. Im Besonderen ist das Bauteil 41 zwischen der Seitenfläche des diskreten Halbleiter-Bauelements 1 und der inneren Wand des Gehäusekörpers 5 angeordnet, wobei es gedrückt wird und mit seiner elastischen Rückstellkraft auf die Seitenfläche des diskreten Halbleiter-Bauelements 1 Druck ausübt. Das Bauelement 41 berührt dabei sicher die Seitenfläche des diskreten Halbleiter-Bauelements 1 und deshalb wird die Wärme des diskreten Halbleiter-Bauelements 1 über das Bauteil 41 zum Kühlmittel übertragen. Obwohl die Rippen 4 und 40 durch Löten oder Ähnliches mit dem diskreten Halbleiter-Bauelement 1 verbunden sein müssen, muss das Bauteil 41 nur zwischen dem diskreten Halbleiter-Bauelement 1 und dem Gehäusekörper 5 eingesetzt werden. Deshalb ermöglicht eine Verwendung des Bauteils 41 anstelle der Rippen 4 oder 40 eine einfache Herstellung des Leistungshalbleiter-Bauelements.
Ausserdem ist, wenn das Bauteil 41 in der Struktur von 7 anstelle der Rippe 4 verwendet wird, das Bauteil 41 zwischen der Seitenfläche des diskreten Halbleiter-Bauelements 1 und der inneren Wand des Gehäusekörpers 5 oder zwischen den Seitenflächen des diskreten Halbleiter-Bauelements 1 angeordnet.
Neunte bevorzugte Ausführungsform
38 ist ein Querschnitt, der eine Struktur eines Leistungshalbleiter-Bauelements gemäss der neunten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, entsprechend 2. Mindestens ein Teil der Oberfläche des diskreten Halbleiter-Bauelements 1, der das Kühlmittel berührt, ist mit einem Metallfilm 42 bedeckt. Der Metallfilm 42 wird durch Beschichten, Löten oder dergleichen gebildet.
Somit ist es im Leistungshalbleiter-Bauelement der neunten bevorzugten Ausführungsform durch Anordnung des Metallfilms 42 möglich, die Wärmeabstrahlung des diskreten Halbleiter-Bauelements 1 und die Wasserbeständigkeit desselben gegenüber dem Kühlmittel zu verbessern.
Obwohl der Fall eines diskreten Halbleiter-Bauelements erörtert wurde, das eine Eins- in-Einem-Funktion hat, bei dem ein Paar von Eingängen und Ausgängen angeordnet ist, kann ein multifunktionelles diskretes Halbleiter-Bauelement, das eine Zwei-in-Einem-Funktion, eine Sechs-in-Einem-Funktion, eine Sieben-in-Einem-Funktion oder dergleichen hat oder ein diskretes Halbleiter-Bauelement, das die Funktion eines integrierten Schaltkreises oder dergleichen umfasst, verwendet werden.

Claims

Leistungshalbleiter-Bauelement, welches folgendes aufweist: – ein Gehäuse (5, 7), welches einen Gehäusekörper (5) und eine Gehäusebodenplatte (7) aufweist; – ein diskretes Halbleiter-Bauelement (1) mit einem oberen Bereich und einem unteren Bereich, wobei das Halbleiter-Bauelement (1) an seinem oberen Bereich zumindest einen Anschluss (2a, 2b, 3) für eine externe Verbindung aufweist; und – einen Zwischenraum, welcher durch zumindest eine der Seitenflächen des Halbleiter-Bauelements (1) und eine Innenwand des Gehäuses (5, 7) begrenzt wird, wobei der Zwischenraum einen Kanal (9) für ein Kühlmittel bildet, das zum Kühlen des diskreten Halbleiter-Bauelements (1), welches darin eingetaucht ist, verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5, 7) ferner folgendes aufweist: – ein in dem Gehäusekörper (5) ausgebildetes Einsatzloch, in welchem der obere Bereich des Halbleiter-Bauelements (1) derart aufgenommen wird, daß der zumindest eine Anschluss (2a, 2b, 3) aus dem Gehäuse (5, 7) herausragt; und – eine Kerbe, die entsprechend dem unteren Bereich des Halbleiter-Bauelements (1) in der Gehäusebodenplatte (7) ausgebildet ist, wobei die Kerbe mit einer dem Einsatzloch gegenüberliegenden Seitenwand des Gehäuses (5, 7) derart zusammenwirkt, daß das diskrete Halbleiter-Bauelement (1) so in das Gehäuse (5, 7) eingepaßt ist, daß es in einem vorbestimmten Teil innerhalb des Gehäuses (5, 7) positioniert und angeordnet ist.
Leistungshalbleiter-Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekörper (5) und die Gehäusebodenplatte (7) aneinander befestigt sind, und daß das diskrete Halbleiter-Bauelement zwischen Gehäusebodenplatte und dem Gehäusekörper so angeordnet, insbesondere eingeklemmt ist, daß es im Inneren des Gehäuses befestigt ist.
Leistungshalbleiter-Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das diskrete Halbleiter-Bauelement eine Vielzahl von diskreten Halbleiter-Bauelementen umfaßt, der Gehäusekörper (5) und die Gehäusebodenplatte (7) aneinander befestigt sind, und die Vielzahl von diskreten Halbleiter-Bauelementen zwischen der Gehäusebodenplatte und dem Gehäusekörper so angeordnet, insbesondere eingeklemmt ist, daß sie im Inneren des Gehäuses befestigt ist.
Leistungshalbleiter-Bauelement, welches folgendes aufweist: – ein Gehäuse (5a, 7a), welches einen Gehäusekörper (5a) und eine Gehäusedeckplatte (7a) aufweist; – ein diskretes Halbleiter-Bauelement (1) mit einem oberen Bereich und einem unteren Bereich, wobei das Halbleiter-Bauelement (1) an seinem oberen Bereich zumindest einen Anschluss (2a, 2b, 3) für eine externe Verbindung aufweist; und – einen Zwischenraum, welcher durch zumindest eine der Seitenflächen des Halbleiter-Bauelements (1) und eine Innenwand des Gehäuses (5a, 7a) begrenzt wird, wobei der Zwischenraum einen Kanal (9) für ein Kühlmittel bildet, das zum Kühlen des diskreten Halbleiter-Bauelements (1), welches darin eingetaucht ist, verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5a, 7a) ferner folgendes aufweist: – ein Einsatzloch, das entsprechend dem oberen Bereich des Halbleiter-Bauelements (1) in der Gehäusedeckplatte (7a) derart aufgenommen wird, daß der zumindest eine Anschluss (2a, 2b, 3) aus dem Gehäuse (5a, 7a) herausragt; und – eine in dem Gehäusekörper ausgebildete Kerbe, in welcher der untere Bereich des Halbleiter-Bauelements (1) aufgenommen wird, wobei die Kerbe mit einer dem Einsatzloch gegenüberliegenden Seitenwand des Gehäuses (5a, 7a) derart zusammenwirkt, daß das diskrete Halbleiter-Bauelement (1) so in das Gehäuse (5a, 7a) eingepaßt ist, daß es in einem vorbestimmten Teil innerhalb des Gehäuses (5a, 7a) positioniert und angeordnet ist.
Leistungshalbleiter-Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das diskrete Halbleiter-Bauelement eine Struktur hat, in der ein Leistungshalbleiter-Element mit einem Harz versiegelt ist.
Leistungshalbleiter-Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Anschluss eine Vielzahl von Anschlüssen umfaßt, und daß alle dieser Vielzahl von Anschlüssen aus einer Oberfläche des diskreten Halbleiter-Bauelements herausragen.
Leistungshalbleiter-Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das diskrete Halbleiter-Bauelement außerdem eine positionierende Struktur (21) zum Definieren einer Anordnungsposition in dem Gehäuse umfaßt, so dass es in das Gehäuse eingepaßt ist.
Leistungshalbleiter-Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungshalbleiter-Bauelement außerdem ein elastisches Glied (41) umfaßt, welches aus einem Metall hergestellt ist, und welches in dem Zwischenraum angeordnet ist, während durch die Oberfläche des diskreten Halbleiter-Bauelements Druck auf es ausgeübt wird.
Leistungshalbleiter-Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungshalbleiter-Bauelement außerdem eine Rippe (4), die auf der Oberfläche des diskreten Halbleiter-Bauelements angeordnet ist, umfaßt.
Leistungshalbleiter-Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungshalbleiter-Bauelement außerdem einen Metallfilm (42) umfaßt, der die Oberfläche des diskreten Halbleiter-Bauelements bedeckt.
Leistungshalbleiter-Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das diskrete Halbleiter-Bauelement eine Vielzahl diskreter Halbleiter-Bauelemente umfaßt, dass die Vielzahl der diskreten Halbleiter-Bauelemente einen vorher festgelegten Kraftstromkreis bildet, und dass die Vielzahl diskreter Halbleiter-Bauelemente nebeneinanderliegend im Gehäuse angeordnet ist.
Leistungshalbleiter-Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Anschluss einen ersten Eingangsanschluss und einen zweiten Eingangsanschluss umfaßt, dass die Vielzahl diskreter Halbleiter-Bauelemente jeweils den ersten Eingangsanschluß und den zweiten Eingangsanschluß aufweist, dass die ersten Eingangsanschlüsse (2A₁ bis 2A₃ ), die in der Vielzahl diskreter Halbleiter-Bauelemente enthalten sind, mit einer ersten Stromschiene (10P) elektrisch miteinander verbunden sind, dass die zweiten Eingangsanschlüsse (2A₄ bis 2A₆ ), die in der Vielzahl diskreter Halbleiter-Bauelemente enthalten sind, mit einer zweiten Stromschiene (10N) elektrisch miteinander verbunden sind, und dass die erste Stromschiene und die zweite Stromschiene zueinander benachbart angeordnet sind.
Leistungshalbleiter-Bauelement nach einen der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die erste, als auch die zweite Stromschiene (17P, 17N) planar sind, und die erste und die zweite Stromschiene voneinander isoliert sind und einander gegenüberliegen.
Leistungshalbleiter-Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl diskreter Halbleiter-Bauelemente von der stromaufwärts gelegenen Seite des Kanals für das Kühlmittel her in absteigender Ordnung des Wärmewerts angeordnet ist.
Leistungshalbleiter-Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Anschluß einen vorbestimmten Eingangsanschluss (2A₁ bis 2A₃ ) und einen Signalanschluss (3) umfaßt, dass die Vielzahl diskreter Halbleiter-Bauelemente jeweils einen Eingangsanschluss und einen Signalanschluss hat, und dass die Eingangsanschlüsse, die in der Vielzahl der diskreten Halbleiter-Bauelemente enthalten sind, über eine Stromschiene (10P) elektrisch miteinander verbunden sind, wobei das Leistungshalbleiter-Bauelement außerdem folgendes umfaßt: – ein Steuerkreissubstrat (13), das über die Signalanschlüsse mit der Vielzahl diskreter Halbleiter-Bauelemente elektrisch verbunden ist, auf dem ein Steuerkreis gebildet ist, um die Vielzahl diskreter Halbleiter-Bauelemente zu steuern, und – eine mit dem Gehäuse verbundene Schutzplatte (16), die zwischen dem Steuerkreisträgermaterial und der Stromschiene angeordnet ist.
Leistungshalbleiter-Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Anschluss einen vorbestimmten Eingangsanschluss (2A) und einen vorbestimmten Ausgangsanschluss (2B) beinhaltet, dass die Vielzahl diskreter Halbleiter-Bauelemente jeweils einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss hat, dass die Eingangsanschlüsse, die in der Vielzahl diskreter Halbleiter-Bauelemente enthalten sind, nebeneinanderliegend entlang einer ersten Seite (L1) des Gehäuses angeordnet sind, und dass die Ausgangsanschlüsse, die in der Vielzahl diskreter Halbleiter-Bauelemente enthalten sind, nebeneinander entlang einer zweiten Seite (L2) des Gehäuses angeordnet sind, die der ersten Seite gegenüberliegt.
Leistungshalbleiter-Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungshalbleiter-Bauelement außerdem eine elektronische Komponente (20) umfaßt, die zusammen mit dem diskreten Halbleiter-Bauelement einen vorbestimmten Kraftstromkreis bildet, wobei die elektronische Komponente im Gehäuse angeordnet ist und von Kühlmittel gekühlt wird.
Leistungshalbleiter-Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekörper (5a) Seitenwände und die Bodenplatte des Gehäuses als eine Einheit bildet und dass die Gehäusedeckplatte (7a) am Gehäusekörper befestigt ist.
Leistungshalbleiter-Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekörper aus Metall hergestellt ist.