DE10339213A1 - Leistungsmodul - Google Patents

Leistungsmodul Download PDF

Info

Publication number
DE10339213A1
DE10339213A1 DE10339213A DE10339213A DE10339213A1 DE 10339213 A1 DE10339213 A1 DE 10339213A1 DE 10339213 A DE10339213 A DE 10339213A DE 10339213 A DE10339213 A DE 10339213A DE 10339213 A1 DE10339213 A1 DE 10339213A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
power module
chip
noise
electrodes
gel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10339213A
Other languages
English (en)
Inventor
Kiyoshi Arai
Nobuhisa Honda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of DE10339213A1 publication Critical patent/DE10339213A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/16—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations, e.g. centering rings
    • H01L23/18—Fillings characterised by the material, its physical or chemical properties, or its arrangement within the complete device
    • H01L23/24—Fillings characterised by the material, its physical or chemical properties, or its arrangement within the complete device solid or gel at the normal operating temperature of the device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/552—Protection against radiation, e.g. light or electromagnetic waves
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/072—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H01L2224/48465—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4911—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain
    • H01L2224/49111—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain the connectors connecting two common bonding areas, e.g. Litz or braid wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01068—Erbium [Er]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/102—Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025—Semiconducting materials
    • H01L2924/10251—Elemental semiconductors, i.e. Group IV
    • H01L2924/10253—Silicon [Si]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/30107—Inductance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/3025—Electromagnetic shielding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Bei einem Leistungsmodul, bei dem ein Chip, wie etwa ein Leistungshalbleiter, in einem Gehäuse untergebracht ist, ist es aus Platzgründen schwierig, eine Rauschabsorptionseinrichtung an einer Vielzahl von Elektroden (Leitungen) in dem Modul vorzusehen. Daher ist in dem Leistungsmodul gemäß der Erfindung eine Vielzahl von Elektroden (8), die einen Chip und Anschlußelemente verbinden, gemeinsam von einem einzelnen Ferritkern (15) umgeben, und der Ferritkern ist in eine gelähnliches Silicium (14) zum Schutz des Chips eingebettet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Leistungsmodul, bei dem eine Rauschabsorptionseinrichtung oder ein Rauschabsorptionsmaterial in einer Rauschen erzeugenden Position angebracht ist, um elektromagnetisches Rauschen zu reduzieren, das beim Umschalten eines Leistungshalbleiters abgestrahlt wird.
  • In den letzten Jahren ist die Reduzierung von abgestrahltem Rauschen in verschiedenen industriellen Vorrichtungen einschließlich eines Allzweckwechselrichters zu einem technischen Problem geworden, da die EMV-Bestimmungen streng sind. Insbesondere hinsichtlich der Minderung von abgestrahltem Rauschen, das durch das Umschalten eines Leistungshalbleiters als einem Hauptteil dieser Vorrichtungen erzeugt wird, ist es erforderlich, das Rauschen eines Leistungsmoduls selbst zu reduzieren, an dem ein Leistungshalbleiterelement angebracht ist.
  • Maßnahmen sind hauptsächlich gegen Rauschen in Vorrichtungen, wie etwa einem Wechselrichter, getroffen worden, Benutzer sind jedoch gezwungen, vielfache Gegenmaßnahmen zu treffen, um den EMV-Bestimmungen zu genügen. Die Gegenmaßnahmen auf selten eines Leistungsmoduls sind wie folgt.
  • Ein Kern aus Kügelchen wird in ein Ende einer Diode, die eine Umschaltenergiequelle bildet, eingesetzt (siehe beispielsweise Dokument 1).
  • Außerdem ist bei einer Halbleiterbaugruppe für große Leistungen ein ganzer Leistungsbereich in einem Gehäuse mit einem magnetfeldundurchlässigen Element bedeckt (siehe beispielsweise Dokument 2).
  • Ferner ist bei einer Halbleiterbaugruppe Ferritpulver in einem Epoxidharz als Formharz dispergiert (siehe beispielsweise Dokument 3). Außerdem weist ein elektromagnetisches Dämpfungsmaterial magnetische Verbundpartikel auf, bei denen magnetische Metallpartikel und Keramik integral miteinander vorgesehen sind (siehe beispielsweise Dokument 4).
  • Weiterhin ist bei einem HF-Schaltungsmodul für einen Allzweckwechselrichter ein Raum in einem Rahmen mit Harz aus Ferritverbundmaterial gefüllt (siehe beispielsweise Dokument 5).
  • Bei einer Halbleiterbaugruppe einer Konstruktion, bei der montierte Teile und ein Verdrahtungssubstrat durch Formenharz wie etwa Epoxidharz dicht angebracht sind, ist Ferritpulver in einem Dichtungsmittel dispergiert und diesem hinzugefügt (siehe beispielsweise Dokument 6).
  • Vorstehend ist dabei auf folgende Veröffentlichungen Bezug genommen:
    Dokument 1
    JP-A-8-279592 (1996) "ASSEMBLY STRUCTURE OF SWITCHING POWER SOURCE RECTIFIER" (Absatz Nr. [0014], 3).
    Dokument 2
    JP-A-8-293578 (1996) "SEMICONDUCTOR DEVICE" (Absatz Nr. [0030], 3).
    Dokument 3
    JP-A-11-040708 (1999) "SEMICONDUCTOR DEVICE" (Absatz Nr. [0025], 2).
    Dokument 4
    JP-A-2001-358493 "ELECTROMAGNETIC-WAVE ABSORBER" (Absatz Nr. [0022], 14).
    Dokument 5
    JP-A-5-291783 (1993) "HIGH-FREQUENCY CIRCUIT MODULE" (Absatz Nr. [0007], 1).
    Dokument 6
    JP-A-11-214592 (1999) "SEMICONDUCTOR DEVICE" (Absatz Nr. [0048], 1).
  • Bei einem Verfahren zum Bedecken des gesamten Leistungsbereichs mit dem magnetfeldundurchlässigen Element gemäß Dokument 2 ist es jedoch schwierig, die verteilte Elektrode (Leitung) zu bedecken.
  • Gemäß Dokument 3 wird das Ferritpulver in dem Epoxidharz als Formharz der Halbleiterbaugruppe dispergiert, aber ein Transferpreßformtyp, bei dem Formharz in direkten Kontak mit dem Leistungshalbleiterelement gelangt, erfordert jedoch ein Harz vom spannungsarmen Typ mit wenig Verunreinigungen, und das Ferritpulver kann nicht mit dem Harz vermischt werden.
  • Das Dokument 4 gibt einen elektromagnetischen Dämpfer an, der magnetische Verbundpartikel aufweist, bei denen die magnetischen Metallpartikel und Keramik miteinander integral sind, bei dem es jedoch wie bei einem Leistungsmodul, bei dem der Innenraum zur Verstärkung mit Harz oder dergleichen gefüllt ist, schwierig ist, zusätzlich einen Funkwellendämpfer vorzusehen.
  • Gemäß den Dokumenten 5 und 6 ist zwar der Raum in dem Gehäuse mit dem Harz aus Ferritverbundmaterial gefüllt; wenn jedoch das Harz, das mit einer Chipoberfläche in Kontakt gelangt, die Ferritpulver aufweist, wird außerdem das Isolationsverhalten verschlechtert.
  • Die Erfindung gibt ein Leistungsmodul an, das die vorstehenden Probleme lösen kann.
  • Ferritmaterial wird in Hartferrit und Weichferrit unterteilt. Hartferrite werden hauptsächlich für Permanentmagnete verwendet, und Weichferrite werden weitgehend als Rauschdämpfer eingesetzt, der bei EMV-Gegenmaßnahmen Verwendung findet.
  • Ein Magnetfeld wird um ein Kabel und eine Elektrode erzeugt, in denen ein elektrischer Strom fließt, und dieses Magnetfeld wird durch das Kabel und die Elektrode, die als Antenne wirkt, als Funkwelle zur Außenseite abgegeben. Wenn eine Durchführung, in der der elektrische Strom fließt, durch einen ringförmigen Kern aus Ferrit (nachstehend als Ferritkern bezeichnet) eingesetzt ist, wird das um die Durchführung herum erzeugte Magnetfeld in dem Ferritkern konzentriert, und das Magnetfeld wird in dem Ferritkern in Wärme umgewandelt, so daß die Stärke der zur Außenseite abgestrahlten Funkwelle reduziert wird.
  • Gemäß der Erfindung ist bei einem Leistungsmodul eine Vielzahl von Elektroden, die einen inneren Chip und Anschlußelemente verbinden, gemeinsam von einer einzelnen Rauschabsorptionseinrichtung umgeben, und die Rauschabsorptionseinrichtung ist in ein gelähnliches Dichtungsmittel zum Schutz des Chips eingebettet.
  • Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in:
  • 1 eine Querschnittsansicht eines Leistungsmoduls gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 ein Schaltbild des Leistungsmoduls gemäß 1;
  • 3 eine Querschnittsansicht des Leistungsmoduls gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
  • 4 eine seitliche Schnittansicht des Leistungsmoduls gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
  • 5 eine Querschnittsansicht des Leistungsmoduls gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
  • 6 eine Querschnittsansicht des Leistungsmoduls gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
  • 7 eine Querschnittsansicht des Leistungsmoduls gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
  • 8 eine Querschnittsansicht des Leistungsmoduls, das die Struktur einer Transferpreßform hat, gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung; und
  • 9 eine Querschnittsansicht des Leistungsmoduls gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung.
  • Erste Ausführungsform
  • 1 ist eine Querschnittsansicht eines Leistungsmoduls 51 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung (entsprechend Anspruch 1). Wie 2 zeigt, hat dieses Leistungsmodul eine einphasige Leistungsmodulkonstruktion (dies gilt auch für die folgenden Ausführungsformen), und Elemente, die beiden schematischen Zeichnungen gemeinsam sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Ein Keramiksubstrat 3 ist auf einer Kupferbasisplatte 2 positioniert, die eine Bodenplatte eines Gehäuses 1 aus Kunststoff ist, und ein Siliciumchip 4, wie etwa ein Transistor oder eine Diode, ist auf dem Keramiksubstrat 3 angebracht.
  • Ein oberer Bereich des Gehäuses 1 ist mit einem Kollektoranschluß (C1) 5 eines Transistors TR1, einem Emitteranschluß (E2) 6 eines Transistors TR2 und einem gemeinsamen Anschluß (C2E1) 7 für einen Emitter (E1) des Transistors TR1 und einen Kollektor (C2) des Transistors TR2 versehen. Diese Anschlüsse 5 bis 7 sind über Elektroden 8 mit dem Siliciumchip 4 verbunden (die Verbindung zwischen den Anschlüssen und den Elektroden 8 ist in 5 gezeigt, auf die noch Bezug genommen wird). Ferner sind Anschlüsse für eine Emitterelektrode (E1) und eine Gateelektrode (G1) des Transistors TR1 und eine Emitterelektrode (E2) und eine Gateelektrode (G2) des Transistors TR2 vorgesehen.
  • Außerdem sind Muttern 9 jeweils unter den Anschlüssen 5 bis 7 in dem Gehäuse 1 eingebettet, und konkave oder ausgesparte Löcher 10 sind jeweils unter den Muttern 9 ausgebildet. Eine Leitung 11 wird in die Muttern 9 eingeführt, und eine Schraube 12 wird angezogen, so daß die Anschlüsse 5 bis 7 mit den Leitungen 11 elektrisch verbunden werden. Epoxidharz 13, das an den Seiten der konkaven Löcher 10 vorgesehen ist, dient dazu, die Festigkeit des Gehäuses 1 zu erhöhen.
  • Eine obere Oberfläche des Siliciumchips 4 und Außenränder der vier Elektroden 8, die aus dem Siliciumchip 4 herausführt sind, sind mit gelähnlichem Silicium 14 14, das ein gelähnliches Dichtungsmittel ist, gefüllt; bei der vorliegenden ersten Ausführungsform durchdringen die vier Elektroden 8 jedoch einen Ferritkern 15, der in dem gelähnlichen Silicium 14 als Rauschabsorptionseinrichtung vorgesehen ist. Der Ferritkern 15 bildet einen ovalen Ring.
  • Wenn bei dem Leistungsmodul gemäß 1 der Ferritkern 15 so vorgesehen ist, daß er sämtliche inneren Elektroden umgibt, kann die Abstrahlung von Rauschen, das beim Umschalten des Leistungshalbleiters erzeugt wird, durch den einen Ferritkern 15 verhindert werden. Wenn die Elektroden 8 aneinander angrenzen, wird eine Miniaturisierung erzielt.
  • Zweite Ausführungsform
  • 3 ist eine Querschnittsansicht des Leistungsmoduls 52 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung (entsprechend Anspruch 2), und die gleichen Elemente wie die von 1 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der zweiten Ausführungsform sind Ferritkerne 21 einzeln an den vier Elektroden 8 vorgesehen, und die jeweiligen Ferritkerne 21 sind in das gelähnliche Silicium 14 eingebettet. Im allgemeinen werden Ferritkerne 21 mit Ringform verwendet.
  • Die Position, die von den Ferritkernen 1 umgeben ist, ist nicht besonders eingeschränkt, solange sie in das gelähnliche Silicium 14 eingesetzt sind. Außerdem sind die Ferritkerne 21 vollständig in das gelähnliche Silicium 14 eingebettet, denn wenn die Ferritkerne 21 teilweise mit Epoxidharz bedeckt sind, wird eine mechanische Beanspruchung auf sie ausgeübt, und somit besteht die Gefahr, daß die Ferritkerne 21 beschädigt werden.
  • Bei dem Leistungsmodul gemäß 3 wird von den Ferritkernen 21, die den jeweiligen Elektroden entsprechen, verhindert, daß das beim Umschalten des Leistungshalbleiters erzeugte Rauschen über die Elektroden abgestrahlt wird, so daß in dem Leistungsmodul eine Rauschminderungswirkung erzielt werden kann. Insbesondere dann, wenn die Abstände zwischen den Elektroden 8 lang sind oder wenn die Elektroden 8 verschieden ausgebildet sind, können die Ferritkerne 21 einzeln vorgesehen sein, so daß in dem gesamten Leistungsmodul eine Platzeinsparung erzielt werden kann.
  • Dritte Ausführungsform
  • 4 ist eine Querschnittsansicht des Leistungsmodul 53 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung (entsprechend Anspruch 3). Sie unterscheidet sich von 3 darin, daß das gelähnliche Silicium 14 nur den Siliciumchip 4 bedeckt und die vier Ferritkerne 21 in härtbarem Epoxidharz 22 eingebettet sind, das als Dichtungsmittel auf dem gelähnlichen Silicium 14 positioniert ist, und die Ferritkerne mit den anderen Teilen nicht in Kontakt sind.
  • Bei der ersten und zweiten Ausführungsform sind die Ferritkerne 15 und 21 in dem elastischen gelähnlichen Silicium 14 eingebettet, die Ferritkerne sind jedoch aufgrund dieser Elastizität nicht vollständig festgelegt. Da normalerweise irgendein Festlegemittel, wie etwa das Vorsehen einer Kerbe oder dergleichen, zum Festlegen des Ferritkerns an den Elektroden 8 verwendet wird, ist ihre Position nur schwach fixiert; es kann jedoch sein, daß sich die Anbringposition unter bestimmten Bedingungen verlagert, wenn Schwingungen oder dergleichen hinzukommen. Insbesondere wenn die Ferritkerne an die anderen Teile angrenzen, besteht die Gefahr einer Beschädigung aufgrund von solchen Kontakten.
  • Da jedoch bei dem Leistungsmodul gemäß 4 die Ferritkerne 21 in dem Epoxidharz 22 eingebettet sind, bewegen sich die Ferritkerne 21 auch unter bestimmten Bedingungen nicht, wenn Schwingungen oder dergleichen hinzukommen, so daß dadurch eine Beschädigung oder dergleichen aufgrund von Kontakten verhindert wird.
  • Vierte Ausführungsform
  • 5 ist eine Querschnittsansicht, in der ein Leistungsmodul 54 gemäß einer vierten Ausführungsform (entsprechend Anspruch 4) von einer Seite gesehen wird. Ein Ferritkern 23 ist in einen oberen Bereich der Elektrode 8 eingesetzt, die mit dem Kollektoranschluß 5 (Seite der Mutter 9) verbunden ist. In 5 sind die Ferritkerne 23 gleichermaßen an den anderen Anschlüssen 6 und 7 angeordnet, die in 5 nicht gezeigt sind.
  • Rauschen wird, wie oben erläutert, durch Umschalten des Leistungshalbleiters erzeugt und über ein Element, das eine Antenne sein soll, zur Außenseite abgeleitet. Bei der ersten bis dritten Ausführungsform ist die Konstruktion derart, daß ein Magnetfeld in den inneren Elektroden des Leistungsmoduls absorbiert wird, wenn jedoch beispielsweise das Leistungsmodul für industrielle Vorrichtungen, wie etwa einen Wechselrichter, verwendet wird, sollten die äußeren Elektroden durch eine Sammelschiene oder eine Leistungsplatte für die elektrische Energieversorgung verbunden werden. Dabei sind die miteinander verbundenen Bereiche gegenüber Rauschen ungeschützt. Herkömmlicherweise wird andererseits eine Gegenmaßnahme auf der Wechselrichterseite ergriffen.
  • Da bei der vierten Ausführungsform die Ferritkerne 23 um montierte Bereiche der extern angeschlossenen Anschlüsse herum vorgesehen sind, wird an den freiliegenden Elektroden eine Rauschminderungswirkung erzielt. Infolgedessen kann verhindert werden, daß das beim Umschalten des Leistungshalbleiters er zeugte Rauschen über die Elektroden in einem Bereich abgestrahlt wird, der mit einer industriellen Vorrichtung, wie etwa einem Wechselrichter, verbunden ist.
  • Fünfte Ausführungsform
  • 6 ist eine Querschnittsansicht des Leistungsmoduls 55 gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung (entsprechend Anspruch 5). Wie bei der vorstehend erläuterten ersten bis vierten Ausführungsform wird dann, wenn die Elektroden des Leistungsmoduls von den Ferritkernen umgeben sind, die Rauschminderungswirkung erzeugt. Da jedoch bei einigen Produkten, insbesondere einem kleinen Leistungsmodul oder dergleichen, der Abstand zwischen den Anschlüssen normalerweise kurz und das Produkt selbst sehr klein ist, wird davon ausgegangen, daß Einzelferritkerne nicht vorgesehen werden können.
  • Die fünfte Ausführungsform ist in einem solchen Fall wirksam. Bei der fünften Ausführungsform wird gelähnliches Silicium 23 verwendet, das ein Rauschabsorptionsmaterial enthält, in dem ein Ferritmaterial beispielsweise als ein Rauschabsorptionsmaterial pulverisiert und mit dem gelähnlichen Silicium 14 gleichmäßig vermischt ist, und obere Oberflächen und seitliche Oberflächen der Komponenten darin sind von dem Silicium 23 umgeben, so daß ein erzeugtes Magnetfeld absorbiert werden kann.
  • Die Rauschminderungswirkung ist zwar geringer als in dem Fall, in dem die Elektroden von den Ferritkernen umgeben sind; da aber ein solch kleines Leistungsmodul geringer Kapazität im allgemeinen einen niedrigen Rauschpegel hat, kann das Rauschen auf einen gewünschten Pegel reduziert werden.
  • Sechste Ausführungsform
  • 7 ist eine Querschnittsansicht des Leistungsmoduls 56 gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung (entsprechend Anspruch 6). Da bei der fünften Ausführungsform das Rauschabsorptionsmaterial mit dem gelähnlichen Silicium vermischt ist, ist das Rauschabsorptionsmaterial, das mit einer dünnen Gelschicht bedeckt ist, so vorgesehen, daß es an die Chipoberfläche angrenzt.
  • Dabei wird die Isoliereigenschaft der Chipoberfläche verringert, und wenn eine hohe Spannung an den Chip angelegt wird, verursacht dies eine Beschädigung der Isolation.
  • Bei der sechsten Ausführungsform ist die Oberfläche des Chips 4 mit dem normalen gelähnlichen Silicium 14 bedeckt, und das Rauschabsorptionsmaterial ist mit dem Epoxidharz 24 als Dichtungsmittel vermischt, um das gelähnliche Silicium 14 dicht abzuschließen, so daß dadurch verhindert wird, daß die Isolation im Bereich des Chips verringert wird. Wenn die sechste Ausführungsform in dem Fall angewandt wird, in dem einzelne Rauschabsorptionsmaterialien nicht vorgesehen werden können, insbesondere in einem kleinen Leistungsmodul, das beispielsweise eine hohe Spannungsfestigkeit hat, kann das Rauschen, das von dem Chip oder einem Draht beim Umschalten des Leistungshalbleiters abgestrahlt wird, gemindert werden, ohne seine Größe zu vergrößern und ohne seine Elementeigenschaften zu beeinflussen.
  • Siebte Ausführungsform
  • 8 ist eine Querschnittsansicht der Leistungsmoduls 57 gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung (entsprechend Anspruch 7). Die siebte Ausführungsform zeigt ein Anwendungsbeispiel der Struktur einer Transferpreßform bei dem Leistungsmodul. Da bei dem Transferpreßformtyp das Formharz in direkten Kontakt mit einem Leistungshalbleiterelement gelangt, ist spannungsarmes Harz, das weniger Verunreinigungen hat, entwickelt worden. Deshalb ist es in Zukunft möglich, ein Material durch Vermischen des Rauschabsorptionsmaterials mit diesem Harz zu verändern, dies ist jedoch derzeit schwierig.
  • Bei der siebten Ausführungsform sind daher der Siliciumchip und die Elektroden mit einem herkömmlichen Formmaterial 25 bedeckt, und ein anderes Harz 26, das mit dem Rauschabsorptionsmaterial vermischt ist, ist zusätzlich auf den Außenumfang geformt. Infolgedessen kann bei dem Leistungsmodul vom Transferpreßformtyp dann, wenn das Harz, mit dem das Rauschabsorptionsmaterial vermischt ist, auf den Außenumfang des Leistungsmoduls geformt wird, ohne das Formharz zu ändern, das Rauschen, das von dem Chip, den Anschlüssen und den Elektroden beim Umschalten des Leistungshalbleiters abgestrahlt wird, gemindert werden, ohne die elektrischen Eigenschaften, die mechanische Spannung und die Zuverlässigkeit des Chips zu beeinflussen.
  • Achte Ausführungsform
  • 9 ist eine Querschnittsansicht des Leistungsmoduls 58 gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung (entsprechend Anspruch 6). Bei dem Leistungsmodul ist als Verfahren zum Verringern der Floating-Induktivität vorgesehen, daß eine Induktivität eines Keramiksubstrats mit einem dünnen Kupferfolien-Schaltkreis, der von einem DBC-Substrat oder dergleichen repräsentiert wird, kleiner als die der Elektrode ist, so daß der Schaltkreis gelegentlich verlängert wird. Da dabei eine Schaltkreisstruktur eine Antenne zum Abstrahlen von Rauschen wird, ist es erforderlich, für diesen Bereich eine Maßnahme gegen Rauschen zu ergreifen.
  • Bei der ersten bis siebten Ausführungsform wird darauf geachtet, daß das Rauschen von der Seite der oberen Oberfläche des Leistungshalbleiterelements absorbiert wird, bei der achten Ausführungsform ist jedoch das Rauschabsorptionsmaterial mit einem Keramiksubstrat 27 vermischt, an dem der Siliciumchip 4 des Leistungshalbleiterelements oder dergleichen durch Lot oder dergleichen angebracht ist. Infolgedessen wird das erzeugte Magnetfeld von dem Keramiksubstrat 27 unter dem Chip absorbiert, so daß das Rauschen in einer Richtung zur unteren Oberfläche, das beim Umschalten des Leistungshalbleiters erzeugt wird, gemindert werden kann.
  • Da bei der Erfindung sämtliche Elektroden, die aus dem inneren Chip herausgeführt sind, von der einzelnen Rauschabsorptionseinrichtung umgeben sind und die Rauschabsorptionseinrichtung in einem Dichtungsgel zum Schutz des Chips eingebettet ist, wird das durch die Umschaltung erzeugte Magnetfeld von der Rauschabsorptionseinrichtung wirksam absorbiert, und die Erzeugung von Rauschen zur Außenseite kann unterdrückt werden. Da es außerdem möglich ist, nur eine Rauschabsorptionseinrichtung vorzusehen, wird der Hauptkörper des Moduls nicht groß.

Claims (8)

  1. Leistungsmodul (51), wobei Elektroden (8), die aus einem Chip (4) herausgeführt sind, von einer einzelnen Rauschabsorptionseinrichtung (15) umgeben sind, und wobei die Rauschabsorptionseinrichtungen in einem gelähnlichen Dichtungsmittel (14) zum Schutz des Chips eingebettet sind.
  2. Leistungsmodul (52) nach Anspruch 1, wobei die Elektroden (8) jeweils von Rauschabsorptionseinrichtungen (21) umgeben sind.
  3. Leistungsmodul (53) nach Anspruch 2, wobei die Rauschabsorptionseinrichtungen (21) in einem Dichtungsmittel (22) zum Abdichten eines Modulhauptkörpers eingebettet sind, anstatt in dem gelähnlichen Dichtungsmittel eingebettet zu sein.
  4. Leistungsmodul (54) nach Anspruch 2, wobei die Elektroden (8) von den Rauschabsorptionseinrichtungen (23) in Bereichen von äußeren Anschlußelementen (5, 6, 7) umgeben sind, die das Anschlußziel der Elektroden (8) sind.
  5. Leistungsmodul (55) nach Anspruch 1, wobei anstelle der Rauschabsorptionseinrichtungen ein Rauschabsorptionsmaterial (23) mit dem gelähnlichen Dichtungsmittel zum Schutz des Chips (4) und der aus dem Chip herausgeführten Elektroden (8) vermischt ist.
  6. Leistungsmodul (56) nach Anspruch 1, wobei der Chip (4) mit dem gelähnlichen Dichtungsmittel (14) bedeckt und das Rauschabsorptionsmaterial mit einem Dichtungsmittel (24) vermischt ist, das auf dem gelähnlichen Dichtungsmittel (14) vorgesehen ist.
  7. Leistungsmodul (57) vom Transferpreßtyp, wobei ein Chip (4) mit Formenharz (25) bedeckt ist, wobei das Formharz (25) mit Harz (26) bedeckt ist, das ein Rauschdämpfungsmaterial enthält.
  8. Leistungsmodul (58), wobei ein Rauschabsorptionsmaterial mit einem Keramiksubstrat (27) vermischt ist, an dem ein Chip (4) angebracht ist.
DE10339213A 2002-12-25 2003-08-26 Leistungsmodul Withdrawn DE10339213A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002373737A JP2004207432A (ja) 2002-12-25 2002-12-25 パワーモジュール
JP2002-373737 2002-12-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10339213A1 true DE10339213A1 (de) 2004-07-15

Family

ID=32588431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10339213A Withdrawn DE10339213A1 (de) 2002-12-25 2003-08-26 Leistungsmodul

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20040125529A1 (de)
JP (1) JP2004207432A (de)
KR (1) KR20040057892A (de)
CN (1) CN1510744A (de)
DE (1) DE10339213A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010063220A1 (de) 2010-12-16 2012-06-21 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Halbleiterschaltungsanordnung
US9852928B2 (en) 2014-10-06 2017-12-26 Infineon Technologies Ag Semiconductor packages and modules with integrated ferrite material
DE102010038826B4 (de) 2009-08-27 2021-09-16 Mitsubishi Electric Corp. Leistungshalbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4423462B2 (ja) 2003-12-22 2010-03-03 富士電機システムズ株式会社 半導体パワーモジュール
US7870247B2 (en) * 2004-09-30 2011-01-11 Microsoft Corporation Node discovery involving multiple node enumerators
JP2006253516A (ja) * 2005-03-14 2006-09-21 Hitachi Ltd パワー半導体装置
JP4492454B2 (ja) 2005-06-20 2010-06-30 富士電機システムズ株式会社 パワー半導体モジュール
JP2007110000A (ja) * 2005-10-17 2007-04-26 Fuji Electric Device Technology Co Ltd パワー半導体モジュール
DE112008000229B4 (de) 2007-01-22 2014-10-30 Mitsubishi Electric Corp. Leistungshalbleitervorrichtung
US8405206B1 (en) * 2011-09-30 2013-03-26 Infineon Technologies Ag Low-inductive semiconductor module
JP2014063806A (ja) * 2012-09-20 2014-04-10 Toshiba Corp 半導体装置
DE102012019391A1 (de) * 2012-10-02 2014-04-03 Infineon Technologies Ag Leitungshalbleitergehäuse mit redundanter Funktionalität
KR101619293B1 (ko) * 2014-11-12 2016-05-11 현대오트론 주식회사 전원 반도체의 제어 방법 및 제어 장치
JP7237475B2 (ja) * 2018-06-19 2023-03-13 新電元工業株式会社 パワーモジュール及びスイッチング電源
DE102022134477A1 (de) * 2022-12-22 2024-06-27 Valeo Eautomotive Germany Gmbh Leistungsmodul, elektrischer Leistungswandler und elektrischer Antrieb für ein Transportmittel

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010038826B4 (de) 2009-08-27 2021-09-16 Mitsubishi Electric Corp. Leistungshalbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben
DE102010063220A1 (de) 2010-12-16 2012-06-21 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Halbleiterschaltungsanordnung
DE102010063220B4 (de) 2010-12-16 2018-09-20 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Halbleiterschaltungsanordnung
US9852928B2 (en) 2014-10-06 2017-12-26 Infineon Technologies Ag Semiconductor packages and modules with integrated ferrite material

Also Published As

Publication number Publication date
CN1510744A (zh) 2004-07-07
KR20040057892A (ko) 2004-07-02
JP2004207432A (ja) 2004-07-22
US20040125529A1 (en) 2004-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006028358B4 (de) Leistungshalbleitermodul
DE10339213A1 (de) Leistungsmodul
DE10221891C5 (de) Leistungshalbleitervorrichtung
DE19601372B4 (de) Halbleitermodul
DE112005002898B4 (de) Solarzellenmodul-Verbinder
DE10056832B4 (de) Halbleiterbauteil-Moduleinheit
DE102004025616B4 (de) Halbleiterbauteil mit Kühlsystem
DE102015215133B4 (de) Halbleitervorrichtung
DE19854180A1 (de) Modulgehäuse für Halbleiterbauteile
DE112014005694B4 (de) Halbleitermodul
DE19634202C2 (de) Halbleitervorrichtung
DE10048379A1 (de) Elektronische Steuereinheit
DE4316639C2 (de) Halbleitermodul mit verbesserter Wärmeableitung und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102019115513B4 (de) Halbleitervorrichtung
DE102019109275A1 (de) Halbleitervorrichtung
DE10130517A1 (de) Hochspannungsmodul und Verfahren zu dessen Herstellung
DE69021904T2 (de) Zusammengesetzte Halbleitervorrichtung.
DE102018212438A1 (de) Halbleitergehäuse mit elektromagnetischer abschirmstruktur und verfahren zu dessen herstellung
DE102015223300B4 (de) Halbleitervorrichtung
DE69728648T2 (de) Halbleitervorrichtung mit hochfrequenz-bipolar-transistor auf einem isolierenden substrat
DE102017108172B4 (de) SMD-Package und Verfahren zur Herstellung eines SMD-Packages
EP0890988A2 (de) In einem Gehäuse angeordnete elektrische Schaltungsanordnung
DE102014104013A1 (de) Leistungshalbleiterbauteil
DE112014006796T5 (de) Halbleiteranordnung
EP1107310A2 (de) Isolationsverbesserung bei Hochleistungs-Halbleitermodulen

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8130 Withdrawal