DE112011105247B4 - Leistungsmodul - Google Patents

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Abstract

Ein Leistungsmodul so gestaltet, dass es eine erste Elektrode (10, 15), mit der auf einer Oberfläche eine erste Schaltvorrichtung (20, 22) verbunden ist, eine zweite Elektrode (11, 13, 16), mit der auf einer Oberfläche eine zweite Schaltvorrichtung (21, 23) verbunden ist, und eine dritte Elektrode (12, 14, 17) durch Stapeln der ersten Elektrode (10, 15), der ersten Schaltvorrichtung (20, 22), der zweiten Elektrode (11, 13, 16), der zweiten Schaltvorrichtung (21, 23) und der dritten Elektrode (12, 14, 17), in dieser Reihenfolge von einem Boden in einer Stapelrichtung, anordnet,wobei erste bis dritte Elektrodenteile (80, 81, 82, 83, 84, 85), die jeweils mit der ersten bis dritten Elektrode (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17) verbunden sind,wobei erste und zweite Signalleitungen (60, 61, 62, 63), die jeweils mit der ersten und zweiten Schaltvorrichtung (20, 22, 21, 23) verbunden sind,wobei das erste bis dritte Elektrodenteil (80, 81, 82, 83, 84, 85) und die erste und die zweite Signalleitung (60, 61, 62, 63) so vorgesehen sind, dass sie sich in der gleichen Ebene wie die zweite Elektrode (11, 13, 16) nach außen erstrecken, undwobei die erste Elektrode (10, 15) und die dritte Elektrode (12, 14, 17) hinsichtlich ihrer Gestalt kongruent sind.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungsmodul und insbesondere ein Leistungsmodul, das derart gestaltet ist, daß eine erste Elektrode, auf der eine erste Schaltvorrichtung angebracht ist, eine zweite Elektrode, auf der eine zweite Schaltvorrichtung angebracht ist, und eine dritte Elektrode einen Stapel bilden.
  • STAND DER TECHNIK
  • Herkömmlich ist ein Leistungsmodul zur Spannungsumwandlung oder Leistungsumwandlung einer Gleichspannung bekannt. Beim Leistungsmodul wird ein Leistungsmodul vorgeschlagen, das eine der hohen Seite zugeordnete Elektrode und eine der niedrigen Seite zugeordnete Elektrode einschließt, die jeweils an die das hohe Potential aufweisende Seite bzw. die das niedrige Potential aufweisende Seite der Gleichspannung angeschlossen sind, sowie erste und zweite Schaltvorrichtungen, die in Reihe zwischen der der hohen Seite zugeordneten Elektrode und der der niedrigen Seite zugeordneten Elektrode angeschlossen sind, und eine der Mitte zugeordnete Elektrode (Ausgangselektrodenplatte), die mit einem zwischen der ersten Schaltvorrichtung und der zweiten Schaltvorrichtung befindlichen Punkt verbunden ist, wobei die erste Schaltvorrichtung und die zweite Schaltvorrichtung gestapelt und durch die der Mitte zugeordnete Elektrode angeschlossen sind (siehe beispielsweise JP 2006 - 49 542 A ).
  • Beim Leistungsmodul kann ein Montagebereich kleiner sein als jener eines derart gestalteten Leistungsmoduls, daß Schaltvorrichtungen auf einer ebenen Oberfläche angeordnet sind, weil die Schaltvorrichtungen in Stapelrichtung in Reihe angeordnet sind. Insbesondere, wenn die Anzahl der montierten Halbleiterschaltvorrichtungen für eine hohe Ausgangsleistung erhöht werden soll, kann eine Vielzahl von Schaltvorrichtungen ohne Vergrößerung des Montagebereichs montiert werden, dessen Größe reduziert werden und eine höhere Ausgangsleistung erreichen kann.
  • US 2006 / 0 169 976 A1 beschreibt ein Leistungsmodul, bei dem sich Elektrodenteile und erste und zweite Signalleitungen in der gleichen Ebene wie die erste Elektrode nach außen erstrecken. JP 2002- 33 445 A offenbart ein Leistungsmodul, bei dem eine Diode an eine Oberfläche einer zweiten Elektrode gebondet ist.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
  • Indessen ist bei der in der oben genannten Offenlegungsschrift JP 2006- 49 542 A beschriebenen Gestaltung das Leistungsmodul so ausgelegt, daß es außerhalb einer jeden der Mitte zugeordneten Elektrode und der der niedrigen Seite zugeordneten Elektrode, die in unterschiedlichen Höhen angeordnet sind, eine Signalleitung vorsieht, um die erste Schaltelektrode und die zweite Schaltelektrode mit der der Mitte zugeordneten Elektrode und der der niedrigen Seite zugeordneten Elektrode zu verlöten, um die erste Schaltvorrichtung und die zweite Schaltvorrichtung mit jeder Signalleitung leitungsmäßig zu verbinden und dann die der Mitte zugeordnete Elektrode und die der niedrigen Seite zugeordnete Elektrode zu stapeln. Dabei ist sowohl für die der Mitte zugeordnete Elektrode als auch für die der niedrigen Seite zugeordnete Elektrode eine Leiterplatine vorgesehen, weil die Signalleitungen und die Elektroden isoliert werden müssen und durch eine Leiterplatine außerhalb eines Formharzes gehalten werden müssen. Der Halterahmen muß derart gestaltet sein, daß er in einer Draufsicht von einer Beziehung zu einem Raum einen Überlappungsteil in einem gleichen Bereich besitzt.
  • Obwohl beim formgebenden Versiegeln mit Formharz die Signalleitungen und die Leiterplatine von den Formwerkzeugen von oben und unten eingeklemmt werden müssen, falls der überlappende Teil zwischen der oberen Leiterplatine und der unteren Leiterplatine vorhanden ist, kann jedoch die Formgebung nicht durch einfaches sandwichartiges zusammenfügen der Formwerkzeuge von oben und unten ausgeführt werden, und die Ausbildung der Formwerkzeuge wird äußerst schwierig.
  • Deshalb ist die vorliegende Erfindung vorgesehen, ein Leistungsmodul zu schaffen, bei dem die Formgebung leicht ausführbar ist und das eine kompakte hohe Leistung erreichen kann, während die Elektrodenform vereinfacht ist.
  • MITTEL ZUR PROBLEMLÖSUNG
  • Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, kann eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Leistungsmodul vorsehen, das so gestaltet ist, daß es eine erste Elektrode, mit der auf einer Oberfläche eine erste Schaltvorrichtung verbunden bzw. verklebt ist, eine zweite Elektrode, mit der auf einer Oberfläche eine zweite Schaltvorrichtung verbunden bzw. verklebt ist, und eine dritte Elektrode, durch Stapeln der ersten Elektrode, der ersten Schaltvorrichtung, der zweiten Elektrode, der zweiten Schaltvorrichtung und der dritten Elektrode, in dieser Reihenfolge von einem Boden in einer Stapelrichtung, anordnet,
    gekennzeichnet durch erste bis dritte Elektrodenteile, die jeweils mit der ersten bis dritten Elektrode verbunden sind,
    erste und zweite Signalleitungen, die jeweils mit der ersten bzw. zweiten Schaltvorrichtung verbunden sind,
    wobei das erste bis dritte Elektrodenteil und die erste und die zweite Signalleitung so vorgesehen sind, daß sie sich in der gleichen Ebene wie die zweite Elektrode nach außen erstrecken, und
    wobei die erste Elektrode und die dritte Elektrode hinsichtlich ihrer Gestalt kongruent sind.
  • AUSWIRKUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann bei einem Leistungsmodul, das zu einer kompakten hohen Ausgangsleistung befähigt ist, die Formgebung leicht ausgeführt und die Elektrodenkonstruktion vereinfacht werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Leistungsmoduls gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 2 ist eine auseinandergezogene Draufsicht, die ein Beispiel des Leistungsmoduls nach der ersten Ausführungsform zeigt;
    • 3 ist eine erläuternde Zeichnung einer Anordnungsposition einer mittleren Elektrode des Leistungsmoduls nach der ersten Ausführungsform;
    • 4 ist eine Ansicht einer Gestaltung, die ein Beispiel eines Elektrodenteils zeigt, das mit einer oberen Elektrode des Leistungsmoduls nach der ersten Ausführungsform verbunden ist;
    • 5 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Formgebungsverfahrens des Leistungsmoduls nach der ersten Ausführungsform zeigt;
    • 6A ist eine Ansicht, die als Vergleichsbeispiel eine Gestaltung eines herkömmlichen Leistungsmoduls zeigt;
    • 6B ist eine auseinandergezogene Draufsicht, die als Vergleichsbeispiel eine Gestaltung eines herkömmlichen Leistungsmoduls zeigt;
    • 6C ist eine Ansicht, die als Vergleichsbeispiel ein Formgebungsverfahren des herkömmlichen Leistungsmoduls zeigt;
    • 7 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Leistungsmoduls nach einer zweiten Ausführungsform zeigt
    • 8 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Leistungsmoduls nach einer dritten Ausführungsform zeigt;
    • 9 ist eine Ansicht, die eine ebene Anordnung einer mittleren Elektrode eines Beispiels des Leistungsmoduls nach der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 10 ist eine perspektivische Explosionszeichnung, die ein Beispiel des Leistungsmoduls nach der dritten Ausführungsform zeigt;
    • 11 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel der Gestaltung des Leistungsmoduls nach der dritten Ausführungsform zeigt;
    • 12A ist eine perspektivische Ansicht, die den vollendeten Zustand des Leistungsmoduls nach der dritten Ausführungsform zeigt;
    • 12B ist eine perspektivische Ansicht, die das in 12A gezeigte Leistungsmodul nach der dritten Ausführungsform von der entgegengesetzten Seite zeigt;
    • 13A ist eine Frontansicht, die ein Beispiel eines Verbindungsvvorgangs für eine Halbleiterschaltvorrichtung bei einem Herstellungsverfahren für das Leistungsmodul nach der dritten Ausführungsform zeigt;
    • 13B ist eine Frontansicht, die ein Beispiel eines Verbindungsvorgangs für einen oberen Zweig und einen unteren Zweig beim Herstellungsverfahren des Leistungsmoduls nach der dritten Ausführungsform zeigt;
    • 13C ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel eines Leitungsverbindungsvorgangs beim Herstellungsverfahren für das Leistungsmodul nach der dritten Ausführungsform zeigt;
    • 13D ist eine Frontansicht, die ein Beispiel für den Vorgang einer Verbindung der oberen Elektrode beim Herstellungsverfahren für das Leistungsmodul nach der dritten Ausführungsform zeigt; und
    • 13E ist eine Frontansicht, die ein Beispiel eines Formgebungsvorgangs beim Herstellungsverfahren für das Leistungsmodul nach der dritten Ausführungsform zeigt.
  • Bezugszeichenliste
    • 10, 15
    untere Elektrode
    11, 13, 16
    mittlere Elektrode
    12, 14, 17
    obere Elektrode
    20, 21, 22, 23
    Halbleiterschaltvorrichtung
    25, 26, 27, 28
    Diode
    30,31
    Lot
    40, 41, 42
    Abstandshalter
    50, 51
    Leiterplatine
    60, 61, 62, 63
    Signalleitung
    80, 81, 82, 83, 84, 85
    Elektrodenteil
    90, 91
    Formharz
    100, 101, 102
    Form
  • BESTE ART, DIE ERFINDUNG AUSZUFÜHREN
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung folgt nun eine Beschreibung.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Die 1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Leistungsmoduls gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In 1 schließt das Leistungsmodul der ersten Ausführungsform eine untere Elektrode 10, eine mittlere Elektrode 11, eine obere Elektrode 12, Halbleiterschaltvorrichtungen 20, 21, Dioden 25, 26, Lot 30, Abstandshalter 40, eine Signalleitung 61, Verbindungsdrähte 70, 71 und ein Elektrodenteil 81 ein. Zudem wird in 1 das Formharz 90 durch eine unterbrochene Linie angezeigt.
  • In 1 sind die Halbleiterschaltvorrichtung 20 und die Diode 25 mit einer Oberfläche der unteren Elektrode 10 durch das Lot 30 verbunden und die Abstandshalter 40 sind jeweils durch das Lot 30 mit der Halbleiterschaltvorrichtung 20 und der Diode 25 verbunden. In gleicher Weise ist die mittlere Elektrode 11 durch das Lot 30 mit den Abstandshaltern 40 und sind die Halbleiterschaltvorrichtung 21 und die Diode 26 mit einer Oberfläche der mittleren Elektrode 11 durch das Lot 30 verbunden. Auf diese Weise besitzt das Leistungsmodul der ersten Ausführungsform eine Struktur, bei der die untere Elektrode 10, die Halbleiterschaltvorrichtung 20 und die Diode 25, die mittlere Elektrode 11, die Halbleiterschaltvorrichtung 21 und die Diode 26 und die obere Elektrode 12 mit den zwischen ihnen eingefügten Abstandshaltern 40 in dieser Reihenfolge gestapelt sind. Weil die Lotschicht 30 zwischen den Abstandshaltern 40 und der mittleren Elektrode 11 und die Lotschicht 30 zwischen den Abstandshaltern 40 und der oberen Elektrode 12 sehr dünn ist, ist die Lotschicht zwischen den Abstandshaltern 40 und den Elektroden in den auf die 1 folgenden Figuren nicht mehr dargestellt.
  • Die Signalleitung und die Elektrodenteile 81 sind an der gleichen Stelle wie bei der mittleren Elektrode 11 angeordnet. Die Halbleiterschaltvorrichtung 21 auf der mittleren Elektrode 11 ist mit der Signalleitung 61 durch einen Verbindungsdraht 71 verbunden. Außerdem ist das Elektrodenteil 81 derart vorgesehen, daß es sich von der mittleren Elektrode 11 nach außen erstreckt.
  • Die 2 ist eine auseinandergezogene Draufsicht eines Beispiels des Leistungsmoduls nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und entspricht der 1. Deshalb werden die gleichen Bezugszeichen für die gleichen Komponenten verwendet wie jene in 1.
  • In 2 gleicht die Anbringung der Halbleiterschaltvorrichtung 20 und der Diode 25 auf der Oberfläche des unteren Elektrode 10 und die Anbringung der Halbleiterschaltvorrichtung 21 und der Diode 26 auf der Oberfläche der mittleren Elektrode 11 jener in 1.
  • Andererseits zeigt die 2 als neu eine Gestaltung, die eine Leiterplatine 50 einschließt, die so vorgesehen ist, daß sie die mittlere Elektrode 11, eine zusätzlich zu einer Signalleitung 61 an der linken Seite der Leiterplatine 50 vorgesehene Signalleitung 60 und zusätzlich zum Elektrodenteil 81 Elektrodenteile 80, 82 auf der rechten Seite umschließt.
  • Überdies ist die obere Oberfläche der oberen Elektrode 12 gleich der in 1 gezeigten Gestaltung.
  • Die Signalleitung 60 ist eine Signalleitung hinter der in 1 gezeigten Signalleitung 61 und die Halbleiterschaltvorrichtung 20 auf der Oberfläche der unteren Elektrode 10 ist mit der Signalleitung 60 verbunden. Zudem ist die Halbleiterschaltvorrichtung 21 auf der mittleren Elektrode 11 mit der Signalleitung 61 verbunden, wie in 1 gezeigt.
  • Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, sind sowohl die Signalleitungen 60 als auch die Signalleitung 61 derart angeordnet, daß sie sich in der gleichen Ebene nach außen erstrecken, wie die mittlere Elektrode 11. Wie aus den 1 und 2 erkannt werden kann, weist dabei die Halbleiterschaltvorrichtung 20 auf der unteren Elektrode 10 einen Bereich auf, der nicht in Stapelrichtung von der mittleren Elektrode 11 überdeckt wird. Mit anderen Worten, das linke Ende der Halbleiterschaltvorrichtung 20 ragt aus der mittleren Elektrode 11 heraus, wenn die Draufsicht auf die Halbleiterschaltvorrichtung 20 von der mittleren Elektrode 11 aus betrachtet wird. Das ermöglicht es der Halbleiterschaltvorrichtung 20, auf der unteren Elektrode 10, leicht durch die Verbindungsdrähte 70 mit der Signalleitung 60 verbunden zu werden, ohne es der mittleren Elektrode 11 zu gestatten, die Verbindungspfade zu unterbrechen.
  • Außerdem sind das mit der unteren Elektrode 10 zu verbindende Elektrodenteil 80 und das mit der oberen Elektrode 12 zu verbindende Elektrodenteil 82 zu beiden Seiten des Elektrodenteils 81 vorgesehen. Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist das Elektrodenteil 81 derart vorgesehen, daß es sich von der mittleren Elektrode 11 nach rechts erstreckt. Im Gegensatz dazu erstreckt sich das Elektrodenteil 80 nach unten und schräg einwärts (gegen die Mitte) und das Elektrodenteil 82 erstreckt sich aufwärts und schräg nach außen (gegen die Mitte). Wenn die untere Elektrode 10 und die obere Elektrode 12 unter bzw. über der mittleren Elektrode 11 angeordnet sind, sind das Elektrodenteil 80 und das Elektrodenteil 82 so gestaltet, daß sie in Kontakt mit der unteren Elektrode 10 bzw. der oberen Elektrode 12 stehen. Eine diesbezügliche Information folgt unten.
  • Des weiteren sind, wie in 2 gezeigt, die mittlere Elektrode 11, die Signalleitungen 60, 61 und die Elektrodenteile 80, 81, 82 alle aus einem einzigen Stück der Leiterplatine 50 gefertigt. Dies ermöglicht es bei der mittleren Elektrode 11 die Signalleitungen 60, 61, die Elektrodenteile 80, 81 und 82 und die Leiterplatine 50 alle durch Bearbeitung einer einzigen Metallplatte zu fertigen, was die industrielle Fertigung des Leistungsmoduls nach der ersten Ausführungsform äußerst leicht macht.
  • Außerdem wird in den 1 und 2 die mittlere Elektrode 11 von verschieden gestalteten Materialien mit unterschiedlichen Dicken gebildet, doch werden die untere Elektrode 10 und die obere Elektrode 12 jeweils von einem Blechmaterial gebildet, das ein plattenartige Gestalt aufweist. Dies verursacht eine Minderung der Fertigungskosten für die untere Elektrode 10 und die obere Elektrode 12 und kann den Fertigungsaufwand reduzieren. Zudem können die untere Elektrode 10 und die obere Elektrode 12 als das gleiche Elektrodenelement ausgestaltet werden, das jeweils die gleiche Gestalt aufweist. Das ermöglicht es, die untere Elektrode 10 und die obere Elektrode 12 durch Anwendung des gleichen Formwerkzeugs zu gestalten und die Herstellungskosten zu senken. Die untere Elektrode 10 und die obere Elektrode 12 können in einer einfachen Gestalt ausgeformt werden und beispielsweise in einer rechteckigen Gestalt. Weil ein plattenförmiges Element mit rechteckiger Gestalt mit geringen Kosten herstellbar ist, kann der Fertigungsaufwand weiter verbessert werden.
  • Als Nächstes erfolgt nachfolgend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 eine Beschreibung entsprechender Komponenten.
  • Die untere Elektrode 10 ist eine an der Unterseite angeordnete Elektrode und ist so gestaltet, daß sie die Halbleiterschaltvorrichtung 20 und die Diode 25 einschließt, die mit ihrer Oberfläche verbunden sind. Dabei wird die Klebung bzw. Verbindung der Halbleiterschaltvorrichtung 20 und der Diode 25 mit der Oberfläche der unteren Elektrode 10 durch Verwendung des Lots 30 ausgeführt. Die Halbleiterschaltvorrichtung 20 und die Diode 25 sind durch das Lot 30 nicht nur physikalisch, sondern auch elektrisch mit der unteren Elektrode 10 verbunden.
  • Die Halbleiterschaltvorrichtung 20 ist eine Vorrichtung zum Ein-/Ausschalten durch Zulassung des Anlegens einer Spannung, und beispielsweise sind ein IGBT (bipolarer Transistor mit isolierter Gate-Elektrode), ein MOS (Metalloxidhalbleiter) und dergleichen anwendbar. Die Diode 25 ist eine Gleichrichtervorrichtung, die durch Parallelschaltung zur Halbleiterschaltvorrichtung 20 vorgesehen ist.
  • Die Signalleitung 60 ist mit einem Steuerungsanschluß, wie einem Gate der Halbleiterschaltvorrichtung 20, verbunden und das EIN/AUS der Halbleiterschaltvorrichtung 20 wird durch das Eingangssignal aus der Signalleitung 60 gesteuert. Herkömmlicherweise ist bei der auf der Oberfläche der unteren Elektrode 10 vorgesehenen Halbleiterschaltvorrichtung 20 die Signalleitung 60 in der gleichen horizontalen Ebene vorgesehen wie die untere Elektrode 10, aber beim Leistungsmodul der vorliegenden Ausführungsform ist die Signalleitung 60 in der gleichen horizontalen Ebene vorgesehen, wie die mittlere Elektrode 11, und die Halbleiterschaltvorrichtung 20 ist durch den Verbindungsdraht 70 mit der auf der Oberseite angeordneten Signalleitung 60 verbunden.
  • Der Abstandshalter 40 spielt eine Rolle bei der Verbindung der mittleren Elektrode 11 mit der Halbleiterschaltvorrichtung 20, wie auch bei der Ausbildung eines Zwischenraums zwischen der mittleren Elektrode 11 und der Halbleiterschaltvorrichtung 20. Durch Ausbildung des Zwischenraums zwischen der Halbleiterschaltvorrichtung 20 und der mittleren Elektrode 11 kann in der Halbleiterschaltvorrichtung 20 erzeugte Wärme wirksam abgeführt werden. Der Abstandshalter 40 kann beispielsweise aus einem Metallblock bestehen, der in Säulenform ausgebildet ist und beispielsweise aus einem Kupferblock gefertigt ist. Der Abstandshalter 40 auf der Diode 25 bildet einen Abstand zwischen der Diode 25 und der mittleren Elektrode 11 und verbindet ebenfalls elektrisch die Diode 25 mit der mittleren Elektrode 11.
  • Dabei ist die untere Elektrode 10 mit dem Elektrodenteil 80 verbunden, das in der gleichen Ebene vorgesehen ist, wie das Elektrodenteil 81, und das Elektrodenteil 80 versorgt die untere Elektrode 10 mit Elektrizität.
  • Die mittlere Elektrode 11 ist eine Elektrode, die eine Ausgangselektrode der Halbleiterschaltvorrichtung 20, 21 wird. Die Halbleiterschaltvorrichtung 21 auf der Oberfläche der mittleren Elektrode ist auch durch eine Lötverbindung elektrisch mit der mittleren Elektrode 11 verbunden. Die Halbleiterschaltvorrichtung 21 ist eine EIN/AUS-Schaltvorrichtung, die durch Anlegen einer Spannung gesteuert wird und der IGBT und der MOS-Transistor können gleichermaßen wie die Halbleiterschaltvorrichtung 20 benutzt werden. Überdies ist die Diode 26 eine Gleichrichtervorrichtung, die parallel zur Halbleiterschaltvorrichtung 21 angeschlossen ist. Ein Steuerungsanschluß, wie ein Gate der Halbleiterschaltvorrichtung 21, ist durch den Verbindungsdraht 71 mit der Signalleitung 61 verbunden, die in der gleichen Ebene liegt wie die mittlere Elektrode 11. Außerdem erstreckt sich das Elektrodenteil 81 von der mittleren Elektrode 11 in horizontaler Richtung und versorgt die Halbleiterschaltvorrichtung 21 und die Diode 26 auf der mittleren Elektrode 11 durch Anschluß auf der Außenseite mit Elektrizität.
  • Die obere Elektrode 12 ist eine Elektrode, die mittels des Abstandshalters 40 auf die Halbleiterschaltvorrichtung 21 und die Diode 26 gestapelt ist und die Halbleiterschaltvorrichtung 21 und die Diode 26 durch den Abstandshalter 40 bedeckt. Weil der Abstandshalter 40, wie oben festgestellt, ein Metallblock ist und als ein Verbindungselement dient, verbindet der Abstandshalter 40 die Halbleiterschaltvorrichtung 21 und die Diode 26 elektrisch mit der oberen Elektrode 12. Zudem bildet der Abstandshalter 40 einen Zwischenraum zwischen der Halbleiterschaltvorrichtung 21 und der Diode 26 einerseits und der oberen Elektrode 12 andererseits und spielt eine Rolle bei der Förderung der Wärmeableitung.
  • Zusätzlich ist die obere Elektrode 12 mit dem Elektrodenteil 82 verbunden und über das Elektrodenteil 82 wird der oberen Elektrode 12 Elektrizität zugeführt. Wenn beispielsweise angenommen wird, daß die der oberen Elektrode 12 zugeleitete Elektrizität sich auf der Seite des hohen Potentials befindet und die der unteren Elektrode 10 zugeleitete Elektrizität sich auf der Seite des niedrigen Potentials befindet, bilden die mittlere Elektrode 11, die Halbleiterschaltvorrichtung 21 und die Diode 26 einen oberen Zweig und die untere Elektrode 10, die Halbleiterschaltvorrichtung 22 und die Diode 25 einen unteren Zweig.
  • Überdies besitzt das Leistungsmodul der ersten Ausführungsform eine Struktur zur Verbindung der Halbleiterschaltvorrichtungen (20,21) in Reihe und eine Struktur mit einer kompakten hohen Ausgangsleistung einer Vorrichtung vom gestapelten Typ.
  • Dabei werden, wie in 2 gezeigt, bei einer ersten Stufe die Signalleitungen 60, 61 und die Elektrodenteile 80 bis 82 alle mit der Leiterplatine 50 verbunden und die Leiterplatine 50 wird so ausgeformt, daß sie über das Formharz 90 nach außen ragt. Dann wird nach der Formgebung die nach der Außenseite des Formharzes 90 hinausragende Leiterplatine 50 abgeschnitten und die untere Elektrode 10, die mittlere Elektrode 11 und die obere Elektrode 12 werden voneinander isoliert. In 1 wird das Leistungsmodul in einem Zustand gezeigt, in dem die Leiterplatine 50 bereits abgeschnitten ist.
  • Die 3 ist eine Zeichnung zur Erläuterung einer Anordnungsposition der mittleren Elektrode 11 des Leistungsmoduls nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dabei werden, weil die ganze Konstruktion und die individuellen Komponenten annähernd die gleichen sind, wie jene der 1, die gleichen Bezugszahlen verwendet und eine Beschreibung wird weggelassen.
  • In 3 besitzt ein Teil der Oberfläche der Halbleiterschaltvorrichtung 20 einen Bereich A, der die mittlere Elektrode 11 nicht überlappt. Mit anderen Worten, die mittlere Elektrode 11 ist derart angeordnet, daß sie sich von der oberen Oberfläche eines Signalkontakts fernhält, der auf der Schaltvorrichtung 20 vorgesehen ist. Eine solche Gestaltung ermöglicht es, den freien Bereich A oberhalb der Halbleiterschaltvorrichtung 20 sicherzustellen und erleichtert es, die Halbleiterschaltvorrichtung 20 an der Unterseite mit der Signalleitung 60 durch eine Lötverbindung anzuschließen. Überdies ist die obere Elektrode 12 in einer solchen Position angeordnet, daß sie die mittlere Elektrode 11 übergreift und einen Raum für den Drahtanschluß der Halbleiterschaltvorrichtung 20 sicherstellt.
  • Somit wird das Leistungsmodul durch die Sicherstellung eines Anschlußraums oberhalb der über der unteren Elektrode 10 montierten Halbleiterschaltvorrichtung 20 so ausgestaltet, daß sie die Möglichkeit bietet, die Drahtverbindung bzw. Leitungsverbindung leicht durchzuführen.
  • Die 4 ist eine Ansicht einer Gestaltung, die ein Beispiel eines Elektrodenteils 82 zeigt, das mit der oberen Elektrode 12 des Leistungsmoduls nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbunden ist. Die 4 zeigt eine Querschnittsgestaltung einschließlich des mit der oberen Elektrode 12 des Leistungsmoduls der vorliegenden Ausführungsform verbundenen Elektrodenteils 82. In 4 besitzt das Elektrodenteil 82 eine Gestalt, die sich von der Mitte gegen den Rand derart erstreckt, daß sie parallele Leitungen miteinander verbindet, und eine obere Oberfläche eines Endes ist mit einer unteren Oberfläche des rechten Endes der oberen Elektrode 12 verbunden. Außerdem ist das Elektrodenteil 82 so gestaltet, daß es sich vom rechten Ende der oberen Elektrode 12 derart schräg abwärts erstreckt, daß es sich zur gleichen Ebene nach außen erstreckt wie die mittlere Elektrode 11 und sich von dort horizontal nach außen erstreckt. Zusätzlich ist unter dem Anschlußpunkt des Elektrodenteils 82 an der unteren Oberfläche der oberen Elektrode 12 ein Raum B sichergestellt, der nicht die mittlere Elektrode 11 und die untere Elektrode 10 einschließt. Die Verbindung des Elektrodenteils 82 mit der oberen Elektrode 12 wird dadurch hergestellt, daß die obere Elektrode 12 und die untere Elektrode 10 vertikal umgedreht werden, so daß sich die obere Elektrode 12 auf der unteren Seite und die untere Elektrode 10 auf der oberen Seite befindet, und dann das Lot 30 von oben auf den Verbindungsteil des Elektrodenteils 82 aufgebracht wird. Weil ein Raum für die Arbeit zur Verbindung des Elektrodenteils 82 mit der oberen Elektrode 12, wie in 4 gezeigt ist, sichergestellt werden muß, befinden sich in diesem Falle die mittlere Elektrode 11 und die untere Elektrode 10, die das Aufträufeln des Lots 30 behindern, nicht im Bereich B unter der Verbindungsstelle des Elektrodenteils 82 mit der oberen Elektrode 12, und der Raum für die Anschlußarbeit ist sichergestellt.
  • Auf diese Weise kann, wie erforderlich, durch Vorsehen des Raums B ohne die mittlere Elektrode 11 und die untere Elektrode 10 unter dem Verbindungspunkt zwischen der oberen Elektrode 12 und dem Elektrodenteil 82, der Verbindungsraum für die Verbindung des Elektrodenteils 82 mit der oberen Elektrode 12 sichergestellt werden. Dabei ist der Raum B nicht erforderlich und kann vorgesehen werden, falls gewünscht.
  • Dabei muß ein Raum, wie der Bereich B, für das Elektrodenteil 80 nicht vorgesehen werden, weil das sich von der Leiterplatine 50 aus in der gleichen Ebene mit der mittleren Elektrode 11 erstreckende Elektrodenteil 80 mit der unteren Elektrode 10 zur gleichen Zeit verbunden wird, in der die untere Elektrode 10 mit der mittleren Elektrode verbunden wird.
  • Die 5 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Formgebungsverfahrens des Leistungsmoduls nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die 5 zeigt einen Zustand eines Leistungsmoduls der ersten Ausführungsform, das zur Formgebung von einem Formwerkzeug 100 eingeklemmt wird. Das Formwerkzeug 100 schließt einen oberen Formteil 102 und einen unteren Formteil 101 ein, und die Formgebung wird durch Zusammenklemmen des oberen Formteils 102 und des unteren Formteils 101, durch Befüllen des Formnests mit dem Formharz 90 und Ausformen des Formharzes 90 ausgeführt.
  • Dabei kann beim Leistungsmodul der ersten Ausführungsform das Schließen der Form durch Ausrichtung der Signalleitungen 60, 61 und der Elektrodenteile 80 bis 82 in der Trennlinie PL ausgeführt werden, weil die Signalleitungen 60, 61 und die Elektrodenteile 80 bis 82 in einer Trennlinie PL zusammentreffen, die eine Grenze zwischen dem oberen Formteil 102 und dem unteren Formteil 101 ist. Insbesondere wird beispielsweise durch Ausbildung einer Form, die die Signalleitungen 60, 61 auf der linken Seite des unteren Formteils 101 aufnimmt, und Ausbildung einer Form, die die Elektrodenteile 80 bis 82 auf der rechten Seite des unteren Formteils 101 aufnimmt, eine Form für die Formgebung durch Zusammenklemmen des oberen Formteils 102 und des unteren Formteils 101 ausgebildet, und die Formgebung kann leicht erfolgen. Dadurch wird es leicht und einfach, das Formwerkzeug 100 auszubilden, und ermöglicht es, die Formgebung selbst durch Anwendung eines allgemeinen Verfahrens durchzuführen.
  • Somit kann gemäß dem Leistungsmodul der vorliegenden Ausführungsform, indem alle Niveaus der Signalleitungen 60, 61 und der Elektrodenteile 80 bis 82 die gleichen sind, wie das der mittleren Elektrode 11, das mit der Trennlinie PL des Formwerkzeugs 100 übereinstimmt, die Gestalt des Formwerkzeugs 100 vereinfacht werden und die Formgebung leicht durchgeführt werden.
  • Des Weiteren kann der Fertigungsaufwand in großem Maße verbessert werden, weil die obere Elektrode 12 und die untere Elektrode 10 als plattenförmige Elemente gefertigt werden können. Außerdem kann durch Verbindung der Halbleiterschaltvorrichtungen 20, 21 mit den Signalleitungen 60, 61 durch Anlöten der Drähte die Verbindung leicht erfolgen, weil der Platz für die Verbindungsarbeit zur Verfügung steht.
  • Die 6A ist eine Ansicht, die als Vergleichsbeispiel eine Gestaltung eines herkömmlichen Leistungsmoduls zeigt. In 6A ist das herkömmliche Leistungsmodul dem Leistungsmodul der vorliegenden Ausführungsform ähnlich, soweit es eine Stapelstruktur aufweist, die so gestaltet ist, daß es eine untere Elektrode 110, eine Halbleitervorrichtung 20 und eine Diode 26, Abstandshalter 40 und eine obere Elektrode 112 in dieser Reihenfolge stapelt, unterscheidet sich jedoch vom Leistungsmodul der vorliegenden Ausführungsform soweit eine Signalleitung 160 und die untere Elektrode 110 in der gleichen Ebene vorgesehen ist, eine Signalleitung 161 und eine mittlere Elektrode sich in der gleichen Ebene befinden, ein Elektrodenteil 180 und die untere Elektrode 110 sich in der gleichen Ebene befinden, ein Elektrodenteil 181 und die mittlere Elektrode 111 sich in der gleichen Ebene befinden und ein Elektrodenteil 182 und die obere Elektrode 112 sich in der gleichen Ebene befinden. Bei einer solchen Anordnung wird die Verbindung der Signalleitung 160 mit der Halbleiterschaltvorrichtung 20 auf der unteren Elektrode 110 durch einen Verbindungsdraht 170 in der gleichen Ebene ausgeführt und die Verbindung des Signalleitung 161 mit der Halbleiterschaltvorrichtung 21 auf der mittlere Elektrode 111 wird durch einen Verbindungsdraht 171 in der gleichen Ebene ausgeführt.
  • Bei einer solchen Gestaltung unterscheiden sich sowohl die untere Elektrode 110 als auch die mittlere Elektrode 111 in der Dicke von den Signalleitungen 160, 161 und den Elektrodenteilen 180, 181, und eine Kombination der verschieden gestalteten Elemente bildet die Gesamtkonstruktion. Überdies unterscheiden sich die obere Elektrode 112 und das Elektrodenteil 182 in der Dicke und das Leistungsmodul wird von einer Kombination unterschiedlich gestalteter Elemente mit unterschiedlicher Dicke gebildet. Somit, da die mittlere Elektrode 111 und die untere Elektrode 110 derart gestaltet sind, daß diese unterschiedliche Teile in der Dicke insgesamt aufweisen, einschließlich der Signalleitungen 160, 161 und der Elektrodenteile 180, 181, bestand ein Bedürfnis nach einer Reduzierung des Fertigungsaufwands des Verfahrens, wegen der komplizierten Konstruktion und den steigenden Kosten der Herstellung der Elektrodenelemente.
  • Die 6B ist eine auseinandergezogene Draufsicht, die als Vergleichsbeispiel eine Gestaltung eines herkömmlichen Leistungsmoduls zeigt, das der 6A entspricht. Wie in 6B gezeigt, haben die untere Elektrode 110, die mittlere Elektrode 111 und die obere Elektrode 112 alle eine unterschiedliche Gestalt, wenn sie die Elektrodenteile 180, 181 und 182 einschließen, und ungleich dem Leistungsmodul der vorliegenden Ausführungsform ist eine Elektrode mit einer einfachen Plattenform nicht eingeschlossen. Demgemäß nimmt der Fertigungsaufwand bei der Herstellung der Elektroden ab. Außerdem stellt man bei den bei der unteren Elektrode 110 und der mittleren Elektrode 111 vorgesehenen Leiterplatinen 150. 151 fest, daß, wenn die mittlere Elektrode 111 über die untere Elektrode 110 gestapelt wird, bei der Betrachtung von oben die untere Elektrode 110 und die mittlere Elektrode 111 einen einander überlappenden Teil besitzen. Ein solcher Teil ist bei der Formgebung schwierig auszubilden, wie unten beschrieben wird.
  • Die 6C ist eine Ansicht, die als Vergleichsbeispiel ein Formgebungsverfahren des herkömmlichen Leistungsmoduls zeigt. In 6C wird das herkömmliche Leistungsmodul durch ein Formwerkzeug 200 eingeklemmt, das von einem oberen Formteil 202 und einem unteren Formteil 201 gebildet wird. Bei der 6C ist in Bezug auf die rechtsseitigen Elektrodenteile 180 bis 182 durch Versetzen der von oben gesehenen vorspringenden Positionen der Elektrodenteile 180 bis 182 die Formgebung möglich.
  • Jedoch können in Bezug auf Teile der Signalleitungen 160, 161 die Signalleitungen 160, 161 nicht durch das obere Formteil 202 und das untere Formteil 201 von oben und unten eingeklemmt werden, weil die Leiterplatinen 150, 151 einander überlappen.
  • Auf diese Weise ist beim herkömmlichen Leistungsmodul die Herstellung durch eine einfache Formgebung unmöglich, weil die Signalleitungen 160, 161 nicht in derselben Ebene liegen und weil die Signalleitungen 160, 161 nicht so angeordnet werden können, daß sie an der Trennlinie PL sandwichartig von oben und unten eingeschlossen werden, was die Fertigungskosten erhöht.
  • Andererseits sind gemäß dem Leistungsmodul der vorliegenden Ausführungsform, wie es in 5 gezeigt ist, die Signalleitungen 60, 61 und die Elektrodenteile 80 bis 82 alle auf der gleichen Trennlinie PL angeordnet, und das Klemmen kann nur durch deren sandwichartige Stapelung von oben und unten ausgeführt werden, wodurch die Formgebung leicht ausgeführt werden kann. Überdies kann der Fertigungsaufwand wesentlich verbessert werden, weil die obere Elektrode 12 und die untere Elektrode 10 aus dem plattenförmigen Material gefertigt werden.
  • Auf diese Weise kann beim Leistungsmodul der vorliegenden Ausführungsform durch Vereinfachung des zur Formgebung benutzten Formgebungswerkzeugs 100 und der Elektroden 10, 12 des Leistungsmoduls selbst der Fertigungsaufwand bei der Herstellung wesentlich verbessert werden, während der hohe Ausstoß kompakt gehalten wird.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Die 7 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Leistungsmoduls nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In der 7 schließt das Leistungsmodul der zweiten Ausführungsform eine untere Elektrode 10, eine mittlere Elektrode 13, eine obere Elektrode 14, Halbleiterschaltvorrichtungen 20, 21 und Signalleitungen 60, 61 ein. In 7 ist nur ein gegenüber der ersten Ausführungsform geänderter Teil gezeigt, aber die anderen Komponenten können in ähnlicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform eingeschlossen werden. Außerdem werden bezüglich der dem Leistungsmodul der ersten Ausführungsform ähnlichen Komponenten die gleichen Bezugszahlen verwendet wie bei der ersten Ausführungsform, und die Beschreibung entfällt.
  • In 7 unterscheidet sich das Leistungsmodul der zweiten Ausführungsform vom Leistungsmodul nach der ersten Ausführungsform hinsichtlich des Fehlens der beim ersten Ausführungsbeispiel vorhandenen Abstandshalter 40 und der Einbeziehung konvexer Teile 41, die an den unteren Oberflächen der mittleren Elektrode 13 und der oberen Elektrode 14 anstelle der Abstandshalter 40 vorgesehen sind. Somit können die in die Elektroden integrierten konvexen Teile 41 vorgesehen werden, solange Abstände zwischen der Halbleiterschaltvorrichtung 20 und der mittleren Elektrode 13 und zwischen der Halbleiterschaltvorrichtung 21 und der oberen Elektrode 14 geeignet eingehalten werden und die Halbleiterschaltvorrichtungen 20 und 21 miteinander verbunden werden können.
  • Die 8 ist eine Ansicht, die ein Beispiel des Leistungsmoduls in einer Form ähnlich 7 zeigt. Wie in 8 gezeigt, nimmt die Zahl der Teile zu, wenn die Abstandshalter 40 individuell vorgesehen werden.
  • Im Gegensatz dazu kann in der 7, obwohl die Formen der mittleren Elektrode 13 und der oberen Elektrode 14 etwas schwieriger und die Herstellungskosten der Elektroden erhöht sind, durch Entfernung der Abstandshalter 40 die Zahl der Teile reduziert werden, und auch die Kosten für Fertigung und Zusammenbau können reduziert werden. Somit kann entsprechend der beabsichtigten Verwendung und den Gesamtkosten richtig gewählt werden, ob das Leistungsmodul der in 7 gezeigten zweiten Ausführungsform oder das Leistungsmodul der in 8 gezeigten ersten Ausführungsform ausgeformt werden soll.
  • Dabei können beispielsweise die konvexen Teile 41 auf der Oberseite der Halbleiterschaltvorrichtungen 20, 21 und der Dioden 25, 26 als konvexe Teile von 1 mm oder mehr vorgesehen sein.
  • Auf diese Weise können gemäß dem Leistungsmodul der zweiten Ausführungsform die Anzahl der Teile und die Fertigungskosten beim Zusammenbau reduziert werden und es kann die Kostenreduzierung erreicht werden.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Die 9 ist eine Ansicht, die eine ebene Gestaltung einer mittleren Elektrode eines Beispiels des Leistungsmoduls nach der dritten Ausführungsform zeigt. In der 9 schließ das Leistungsmodul der dritten Ausführungsform eine untere Elektrode 15, mittlere Elektroden 16, Halbleiterschaltvorrichtungen 22, 23, eine Diode 28, eine Leiterplatine 51, Signalleitungen 62, 63, Verbindungsdrähte 72, 73 und die Elektrodenteile 83, 84 und 85 ein. Die mittleren Elektroden 16, die Signalleitungen 62, 63 und die Elektrodenteile 83 bis 85 sind auf der einzigen Leiterplatine 51 in der gleichen Ebene ausgebildet.
  • Beim Leistungsmodul der dritten Ausführungsform sind drei der Halbleiterschaltvorrichtungen 22 und 23 und der Diode 28 auf jeweils einer der unteren Elektroden 15 und den mittleren Elektroden 16 vorgesehen und das Leistungsmodul der dritten Ausführungsform unterscheidet sich vom Leistungsmodul der ersten Ausführungsform in dieser Hinsicht. Das Leistungsmodul der ersten Ausführungsform ist als ein Leistungsmodul für eine einzige Phase, wie einen Einphaseninverter, gestaltet, aber beim Leistungsmodul der dritten Ausführungsform erfolgt unten eine Beschreibung eines Beispiels, das als Leistungsmodul für drei Phasen, wie ein Dreiphaseninverter, gestaltet ist.
  • Drei der Halbleiterschaltvorrichtungen 22, 23 und der Diode 28 sind jeweils entsprechend einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase vorgesehen. Deshalb sind drei der Elektrodenteile 84, die Ausgangselektroden einer jeden der drei Phasen werden, ebenfalls derart vorgesehen, daß sie sich entsprechend den drei Schaltvorrichtungen 23 und den Elektrodenteilen 84 von den mittleren Elektroden 16 nach außen erstrecken. Dabei sind in 9 die drei Elektrodenteile 84 alle mit der einzigen Leiterplatine 51 verbunden, aber die Elektrodenteile 84 sind jeweils abgeschnitten und nach der Formgebung voneinander isoliert.
  • Andererseits können das mit der unteren Elektrode 15 verbundene Elektrodenteil 83 und das mit der (in 9 nicht gezeigten) oberen Elektrode verbundene Elektrodenteil 85 gemeinsam durch die drei Halbleiterschaltvorrichtungen 23 und Dioden 28 benutzt werden, und die einzelnen Elektrodenteile 83 und 85 sind jeweils vorgesehen. Die 9 zeigt einen sich einwärts (in Richtung auf die Signalleitungen 62, 63) erstreckenden Teil des Elektrodenteils 85, das mit der oberen Elektrode an dem Teil verbunden ist. Im mit der unteren Elektrode 16 verbundenen Elektrodenteil 84 ist ein solcher, sich einwärts erstreckender Teil nicht gezeigt, aber tatsächlich ist ein ähnliches Teil vorgesehen.
  • Zusätzlich ragt bei den Signalleitungen 62, 63 die untere Elektrode 15 aus den mittleren Elektroden 16 und die Halbleiterschaltvorrichtungen 22 auf der unteren Elektrode 15 besitzen Teile, die sich nicht mit den mittleren Elektroden 16 überlappen. Die Halbleiterschaltvorrichtungen 22 auf der unteren Elektrode 15 besitzen die Teile, die sich nicht in der Stapelrichtung mit den mittleren Elektroden 16 überlappen, wodurch die Verbindung der Halbleiterschaltvorrichtung 22 an der unteren Elektrode 15 mit den Signalleitungen 62 durch Verbindungsdrähte 72 leicht ausgeführt werden kann. Weil drei der Schaltvorrichtungen 22 auf der unteren Elektrode 15 entsprechend den drei Phasen eingeschlossen sind, sind die drei der Halbleiterschaltvorrichtungen mit den Signalleitungen 62 durch Drahtverbindungen bzw. Leitungsverbindungen verbunden, deren jede einen Verbindungsraum gewährleistet, wo die Drahtverbindung bzw. Leitungsverbindung leicht ausgeführt werden kann.
  • Dabei kann, weil die Halbleiterschaltvorrichtungen 23 und die Signalleitungen 63 auf den mittleren Elektroden 16 in der gleichen Ebene liegen, die Verbindung zwischen ihnen leicht durch eine allgemeine Drahtverbindung bzw. Leitungsverbindung mit den Verbindungsdrähten 73 ausgeführt werden.
  • Somit besitzt das Leistungsmodul nach der dritten Ausführungsform eine Konstruktion, die leicht die Ausbildung einer Trennlinie beim Formwerkzeug ermöglicht, weil die Signalleitungen 62, 63, die Elektrodenteile 83 bis 85 und die mittleren Elektroden 16 alle auf der gleichen Leiterplatine 51 und in der gleichen Ebene ausgebildet sind.
  • Die 10 ist eine perspektivische Explosionszeichnung, die ein Beispiel des Leistungsmoduls nach der dritten Ausführungsform zeigt. In 10 werden die gleichen Bezugszahlen den gleichen Komponenten wie in 9 zugewiesen, weil eine Gestaltung der mittleren Elektroden 16 mit der 9 übereinstimmt, und die Beschreibung entfällt.
  • In 10 schließt das Leistungsmodul der dritten Ausführungsform drei Halbleiterschaltvorrichtungen 22 und drei Dioden 27 ein, die auf einer Oberfläche der unteren Elektrode 15 angeordnet und mit ihr verbunden ist, einen auf jeder der Halbleiterschaltvorrichtungen 22 und der Dioden 27 vorgesehenen Abstandshalter 42 und die auf den Abstandshaltern 42 vorgesehenen und gestapelten mittleren Elektroden 16. Auf der Oberfläche der mittleren Elektroden 16 sind drei Halbleiterschaltvorrichtungen 23 und drei Dioden 28 vorgesehen, und die obere Elektrode 17 ist auf den Halbleiterschaltvorrichtungen 23 und den Dioden 28 über die Abstandshalter 42 gestapelt. Beim Leistungsmodul der dritten Ausführungsform sind die untere Elektrode 15 und die obere Elektrode 17 auch aus einem Plattenelement gefertigt, das zur Verbesserung des Fertigungsaufwands gestaltet ist.
  • Die 11 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel der Gestaltung des Leistungsmoduls nach der dritten Ausführungsform zeigt. Die 11 zeigt eine Querschnittsgestaltung, die die untere Elektrode 15, die Halbleiterschaltvorrichtungen 22 und Dioden 27, die Abstandshalter 42, die mittleren Elektroden 16, die Halbleiterschaltvorrichtungen 23 und Dioden 28 und die obere Elektrode 17 vom Boden ab in dieser Reihenfolge stapelt. Die Elektrodenteile 84 sind so angeordnet, daß sie sich horizontal von den mittleren Elektroden 16 nach außen und nach rechts erstrecken, und auf der gegenüberliegenden Seite sind die Signalleitungen 62 so angeordnet, daß sie sich horizontal nach außen und nach links erstrecken. Die Halbleiterschaltvorrichtungen 22 auf der unteren Elektrode 15 sind mit den Signalleitungen 62 von der Unterseite her durch die Verbindungsdrähte 73 verbunden und die Halbleiterschaltvorrichtungen 23 auf den mittleren Elektroden 16 sind mit den Signalleitungen 63 (die in 11 nicht gezeigt sind) durch die Verbindungsdrähte 72 verbunden. Weil die Halbleiterschaltvorrichtungen 22 Bereiche besitzen, die sich in Stapelrichtung nicht mit den mittleren Elektroden 16 überlappen und von den mittleren Elektroden 16 gegen die Signalleitungen 62 vorspringen, ist ein Verbindungsraum durch die Verbindungsdrähte 72 gesichert, der es ermöglicht, die Drahtverbindung bzw. Leitungsverbindung leicht auszuführen.
  • Obwohl die 11 das Elektrodenteil 85 nicht zeigt, besteht zusätzlich ein Raum, der unter der oberen Elektrode 17 die mittleren Elektroden 16 und die untere Elektrode 15 nicht überlappt und der es erleichtert, die obere Elektrode 17 mit dem Elektrodenteil 85 zu verbinden.
  • Überdies sind Seiten der unteren Elektrode 15, der mittleren Elektroden 16 und der oberen Elektrode 17 vom Formharz 90 gebildet und die Signalleitungen 62 und die Elektrodenteile 84 ragen aus dem Formharz 90 und liegen frei. Weil die Signalleitungen 62 und die Elektrodenteile 84 in der gleichen Ebene liegen und die Signalleitungen 63 und die in der Zeichnung nicht gezeigten Elektrodenteile 83, 85 in der gleichen Ebene liegen, wird die Ausbildung der Trennlinie bei der Formgebung erleichtert. Des weiteren können die Signalleitungen 62, 63 von den Netzleitungen darstellenden Elektrodenteilen 83 durch die mittleren Elektroden 16 getrennt werden, was eine Gestaltung zur Geräuschminderung darstellt, weil die Signalleitungen 62, 63 und die Elektrodenteile 83 bis 85 so gestaltet sind, daß sie einander über die mittleren Elektroden 16 gegenüberliegen.
  • Zusätzlich liegen eine untere Oberfläche der unteren Elektrode 15 und eine obere Oberfläche der oberen Elektrode 17 frei, ohne vom Harz abgedeckt zu sein, was eine Gestaltung darstellt, die den Wirkungsgrad der Kühlung verbessert. Beispielsweise kann durch das Vorsehen einer Kühlrippe auf der freiliegenden oberen Oberfläche der oberen Elektrode 17 und der freiliegenden unteren Oberfläche der unteren Elektrode 15 der Wirkungsgrad der Kühlung des Leistungsmoduls erhöht werden.
  • Die 12A ist eine perspektivische Ansicht, die den vollendeten Zustand des Leistungsmoduls nach der dritten Ausführungsform zeigt. Die 12A zeigt einen Zustand, bei dem die Elektrodenteile 83 bis 85 auf der Vorderseite angeordnet sind, die Signalleitungen 62, 63 auf der Rückseite angeordnet sind und die Halbleiterschaltvorrichtungen 23 und die Dioden 28 sich in der Mitte befinden. Drei der Elektrodenteile 84 sind so angeordnet, daß sie als Dreiphasenausgänge herausragen, und dias einzelne Elektrodenteil 85 für die obere Elektrode 17 und das einzelne Elektrodenteil 83 für die untere Elektrode 15 sind so vorgesehen, daß sie jeweils herausragen, weil die Elektrodenteile 85 und 83 gemeinsam für die drei Phasen benutzt werden können. Außerdem sind die Signalleitungen 62, 63 derart gestaltet, daß sie die Signalleitungen 62 für die Halbleiterschaltvorrichtungen 22 auf der unteren Elektrode 15 und die Signalleitungen 63 für die Halbleiterschaltvorrichtungen 23 auf den mittleren Elektroden 16 in der gleichen Ebene vorsehen.
  • Die 12B ist eine perspektivische Ansicht, die das in 12A gezeigte Leistungsmodul nach der dritten Ausführungsform von der entgegengesetzten Seite zeigt. Die 12B zeigt die Signalleitungen 62, 63 an der Vorderseite und zeigt, daß die Drahtverbindung bzw. Leitungsverbindung zwischen den Halbleiterschaltvorrichtungen 23 und den Signalleitungen 63 durch Verwendung der Verbindungsdrähte 73 in der gleichen Ebene und die Drahtverbindung bzw. Leitungsverbindung wischen den Halbleiterschaltvorrichtungen 22 und den Signalleitungen 62 auf der unteren Elektrode 15 durch Verwendung der Verbindungsdrähte 72 alternativ ausgeführt werden.
  • Gemäß dem Leistungsmodul der dritten Ausführungsform kann selbst beim Dreiphasen- Leistungsmodul die Formgebung erleichtert werden; die Elektrodengestalt kann vereinfacht werden und der Fertigungsaufwand kann verbessert werden.
  • Als Nächstes erfolgt unter Verwendung der 13A bis 13E unten eine Beschreibung des Herstellungsverfahrens des Leistungsmoduls nach der dritten Ausführungsform. Die 13A bis 13E sind Ansichten, die eine Reihe von Verfahrensweisen eines Beispiels des Herstellungsverfahrens des Leistungsmoduls der dritten Ausführungsform zeigen. Dabei werden für die bereits beschriebenen Komponenten der dritten Ausführungsform die gleichen Bezugszahlen verwendet und ihre Beschreibung entfällt.
  • Die 13A ist eine Frontansicht, die ein Beispiel eines Verbindungsverfahrens für eine Halbleiterschaltvorrichtung bei einem Herstellungsverfahren für das Leistungsmodul nach der dritten Ausführungsform zeigt. Beim Verbindungsverfahren für eine Halbleiterschaltvorrichtung werden die Halbleiterschaltvorrichtungen 22, 23 mit der unteren Elektrode 15 bzw. den mittleren Elektroden 16 verbunden. Insbesondere werden die Halbleiterschaltvorrichtungen 22 auf der Oberfläche der mittleren Elektroden 16 durch Verlöten mittels des Lots 31 verbunden. Dabei wird beim Verbindungsverfahrens für die Halbleiterschaltvorrichtung 22, 23 werden die Abstandshalter 42 ebenfalls auf die Halbleiterschaltvorrichtungen 22, 23 Verlöten mittels des Lots 31 verbunden.
  • Dabei werden hier in 13A, wie in 9 gezeigt, drei der Halbleiterschaltvorrichtungen 22 mit der Oberfläche der plattenförmigen unteren Elektrode 15 verbunden, weil die untere Elektrode 15 eine einzige, plattenförmige Elektrode ist. Im Gegensatz dazu sind die Halbleiterschaltvorrichtungen 23 getrennt mit den mittleren Elektrode 16 verbunden, weil die mittleren Elektroden 16 eine der 13A entsprechende, in jeden Verbindungsbereich für jede Phase der Halbleiterschaltvorrichtungen 23 geteilte Gestalt besitzen.
  • Durch Ausführung des Verbindungsverfahrens für die Halbleiterschaltvorrichtung werden der obere Zweig und der untere Zweig vollendet. Dabei ist der obere Zweig die Plusseite und der untere Zweig die Minusseite, doch erfolgt daß die untere Elektrode 15 bei der vorliegenden Ausführungsform die Beschreibung unter der Annahme, daß die untere Elektrode 15 und die Halbleiterschaltvorrichtung 22, die mit der Oberfläche der unteren Elektrode 15 verbunden sind, den oberen Zweig U darstellen, und die mittleren Elektroden 16 und die Halbleiterschaltvorrichtung 23, die mit den mittleren Elektroden 16 verbunden sind, den unteren Zweig L darstellen.
  • Die 13B ist eine Vorderansicht, die ein Beispiel eines Verbindungsvorgangs für einen oberen Zweig/unteren Zweig beim Herstellungsverfahren des Leistungsmoduls nach der dritten Ausführungsform zeigt. Beim Verbindungsvorgangs für den oberen Zweig/unteren Zweig werden der obere Zweig U und der untere Zweig L miteinander verlötet. In der 13B werden durch das Lot 31 der untere Zweig L einschließlich der mittleren Elektroden 16 und der Halbleiterschaltvorrichtungen 23 auf den oberen Zweig U einschließlich der unteren Elektrode 15 und der Halbleiterschaltvorrichtungen 22 gelötet.
  • Die 13C ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel eines Drahtverbindungsvorgangs beim Herstellungsverfahren für das Leistungsmodul nach der dritten Ausführungsform zeigt. In den 13A und 13B ist eine Vorderansicht gezeigt, jedoch in 13C eine Seitenansicht, damit die Verbindungsverhältnisse beim Drahtverbindungsvorgang verstanden werden können. Beim Drahtverbindungsvorgang wird die Verbindung der Halbleiterschaltvorrichtungen 22, 23 mit den Signalleitung 62, 63 durch Anwendung der Verbindungsdrähte 72, 73 durchgeführt. Wie in 13C gezeigt, besitzen die Halbleiterschaltvorrichtungen 22, 23 Teile, die nicht von den mittleren Elektroden 16 überdeckt werden und es wird ein Verbindungsraum für die Anordnung der Verbindungsdrähte 72 sichergestellt, obwohl die Halbleiterschaltvorrichtungen 22, 23 auf der Oberfläche der unteren Elektrode 15 einen Niveauunterschied zu den in der gleichen Ebene wie die mittleren Elektroden 16 liegenden Signalleitungen 62 aufweisen. Überdies sind die Halbleiterschaltvorrichtungen 23 auf den mittleren Elektroden 16 mit den in der gleichen Ebene liegenden Signalleitungen 63 verbunden. Dabei wird für die Verbindungsdrähte 72, 73 ein Draht benutzt, der aus verschiedenen Materialien gemäß der beabsichtigten Verwendung gefertigt ist, so kann beispielsweise ein Aluminiumdraht benutzt werden.
  • Des Weiteren sind auf der den Signalleitungen 62, 63 gegenüberliegenden Seite die Elektrodenteile 83 bis 85 vorgesehen, und gleichzeitig erfolgt in dieser Stufe die Verbindung des Elektrodenteils 83 mit der unteren Elektrode 15. Die Verbindung des Elektrodenteils 83 kann ein Lötvorgang unter Verwendung des Lots 31 sein.
  • Die 13D ist eine Frontansicht, die ein Beispiel für den Vorgang einer Verbindung der oberen Elektrode beim Herstellungsverfahren für das Leistungsmodul nach der dritten Ausführungsform zeigt. Bei dem Vorgang der Verbindung der oberen Elektrode wird die obere Elektrode 17 mit dem oberen Teil der Halbleiterschaltvorrichtung 23 auf der mittleren Elektrode 16 verbunden. Die Verbindung kann durch Verlöten mittels des Lots 31 erfolgen. Dadurch werden, wenn die Halbleiterschaltvorrichtungen 23 des unteren Zweigs L IGBTs sind, Emitter der IGBTs miteinander verbunden.
  • Dabei kann beim Vorgang der Verbindung der oberen Elektrode das Verlöten zwischen der oberen Elektrode 17 und dem Elektrodenteil 85 zusammen ausgeführt werden. Durch Ausführung der Verbindung der oberen Elektrode wird die elektrische Verbindung des Leistungsmoduls des Stapeltyps vollendet.
  • Die 13E ist eine Frontansicht, die ein Beispiel eines Formgebungsvorgangs beim Herstellungsverfahren für das Leistungsmodul nach der dritten Ausführungsform zeigt. Beim Formgebungsverfahren wird der andere als der die obere Oberfläche der oberen Elektrode 17 und die untere Oberfläche der unteren Elektrode 15 umfassende verbleibende Teil durch das Formharz dichtend abgedeckt. Zu diesem Zeitpunkt kann, wie in 13C gezeigt, die Trennlinie des Formwerkzeugs in einer einfachen Gestalt ausgebildet werden, weil das Formwerkzeug nur die Signalleitungen 62, 63 und die Elektrodenteile 83 bis 85 in der gleichen Ebene zusammenklemmen muß.
  • Überdies kann die Elektrodengestaltung vereinfacht und der Fertigungsaufwand verbessert werden, weil für die obere Elektrode 17 und die untere Elektrode 15 ein plattenförmiges Element verwendet werden kann.
  • Danach kann, soweit erforderlich, eine Kühlrippe auf der oberen Oberfläche der oberen Elektrode 17 und/oder der unteren Oberfläche der unteren Elektrode 15 vorgesehen werden, womit eine Gestaltung angenommen wird, die es ermöglich, den Wirkungsgrad der Kühlung zu verbessern. Weil die untere Elektrode 15 und die obere Elektrode 17 einfach Plattenelemente sind, kann die Anbringung der Rippe leicht ausgeführt werden.
  • Dabei kann die Gestaltung mit Anbringung einer Kühlrippe an der oberen Oberfläche der oberen Elektrode 17 und/oder der unteren Oberfläche der unteren Elektrode 15 beim Leistungsmodul der ersten und zweiten Ausführungsform angewandt werden.
  • GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
  • Die vorliegende Erfindung ist bei einem Leistungsmodul anwendbar, das ein IGBT, einen MOS-Leistungstransistor und dergleichen als Halbleiterschaltvorrichtung verwendet.

Claims (9)

  1. Ein Leistungsmodul so gestaltet, dass es eine erste Elektrode (10, 15), mit der auf einer Oberfläche eine erste Schaltvorrichtung (20, 22) verbunden ist, eine zweite Elektrode (11, 13, 16), mit der auf einer Oberfläche eine zweite Schaltvorrichtung (21, 23) verbunden ist, und eine dritte Elektrode (12, 14, 17) durch Stapeln der ersten Elektrode (10, 15), der ersten Schaltvorrichtung (20, 22), der zweiten Elektrode (11, 13, 16), der zweiten Schaltvorrichtung (21, 23) und der dritten Elektrode (12, 14, 17), in dieser Reihenfolge von einem Boden in einer Stapelrichtung, anordnet, wobei erste bis dritte Elektrodenteile (80, 81, 82, 83, 84, 85), die jeweils mit der ersten bis dritten Elektrode (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17) verbunden sind, wobei erste und zweite Signalleitungen (60, 61, 62, 63), die jeweils mit der ersten und zweiten Schaltvorrichtung (20, 22, 21, 23) verbunden sind, wobei das erste bis dritte Elektrodenteil (80, 81, 82, 83, 84, 85) und die erste und die zweite Signalleitung (60, 61, 62, 63) so vorgesehen sind, dass sie sich in der gleichen Ebene wie die zweite Elektrode (11, 13, 16) nach außen erstrecken, und wobei die erste Elektrode (10, 15) und die dritte Elektrode (12, 14, 17) hinsichtlich ihrer Gestalt kongruent sind.
  2. Leistungsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltvorrichtung (20, 22) einen Bereich aufweist, der nicht in Stapelrichtung von der zweiten Elektrode (11, 13, 16) abgedeckt wird.
  3. Leistungsmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste bis dritte Elektrodenteil (80, 81, 82, 83, 84, 85) und die erste und zweite Signalleitung (60, 61, 62, 63) auf der gleichen Leiterplatine (50, 51) ausgebildet sind.
  4. Leistungsmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungsteil des dritten Elektrodenteils (82) einen Bereich aufweist, der das erste und das zweite Elektrodenteil (80, 81) nicht in Stapelrichtung abdeckt.
  5. Leistungsmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste bis dritte Elektrodenteil (83, 84, 85) auf einer ersten Seite der zweiten Elektrode (11, 13, 16) und die erste und zweite Signalleitung (62, 63) auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden Seite der zweiten Elektrode (11, 13, 16) vorgesehen sind.
  6. Leistungsmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Signalleitung (60, 61, 62, 63) jeweils mit der ersten und zweiten Schaltvorrichtung (20, 21, 22, 23) über eine Leitungsverbindung (70, 71, 72, 73) verbunden sind.
  7. Leistungsmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die dritte Elektrode (10, 12, 14, 15, 17) eine rechteckige Gestalt besitzen.
  8. Leistungsmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schaltvorrichtung (20, 22) und die zweite Elektrode (11, 16), sowie die zweite Schaltvorrichtung (21, 23) und die dritte Elektrode (12, 17) über aus einem Metallblock gefertigte Abstandshalter (40, 42) gestapelt sind.
  9. Leistungsmodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste bis dritte Elektrode (10, 11, 12, 15, 16, 17), das erste bis dritte Elektrodenteil (80, 81, 82, 83, 84, 85) und die erste und zweite Signalleitung (60, 61, 62, 63) durch Harz (90, 91) mittels Formgebung derart versieglt sind, dass nur äußere Teile der ersten bis dritten Elektrode (10, 11, 12, 15, 16, 17) und der ersten und der zweiten Signalleitung (60, 61, 62, 63) vom Harz (90, 91) freigelegt sind.
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Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5966921B2 (ja) * 2012-12-28 2016-08-10 トヨタ自動車株式会社 半導体モジュールの製造方法
WO2014132397A1 (ja) * 2013-02-28 2014-09-04 新電元工業株式会社 モジュール、モジュール組合体及びモジュールの製造方法
US8987876B2 (en) * 2013-03-14 2015-03-24 General Electric Company Power overlay structure and method of making same
JP2015076440A (ja) * 2013-10-07 2015-04-20 トヨタ自動車株式会社 半導体モジュール
WO2016125674A1 (ja) * 2015-02-02 2016-08-11 株式会社村田製作所 半導体モジュールおよび半導体モジュールの製造方法
US11570921B2 (en) * 2015-06-11 2023-01-31 Tesla, Inc. Semiconductor device with stacked terminals
US9620443B2 (en) * 2015-07-24 2017-04-11 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor component and method of manufacture
US9818677B2 (en) 2015-07-24 2017-11-14 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor component having group III nitride semiconductor device mounted on substrate and interconnected to lead frame
US10388539B2 (en) 2015-07-24 2019-08-20 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor component and method of manufacture
US9653387B2 (en) 2015-07-24 2017-05-16 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor component and method of manufacture
US9780019B2 (en) 2015-07-24 2017-10-03 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor component and method of manufacture
US9735095B2 (en) 2015-07-24 2017-08-15 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor component and method of manufacture
US9818674B2 (en) 2015-07-24 2017-11-14 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor component and method of manufacture
US10128174B2 (en) 2015-07-24 2018-11-13 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor component and method of manufacture
US9905500B2 (en) 2015-07-24 2018-02-27 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor component and method of manufacture
KR101766082B1 (ko) * 2015-12-09 2017-08-07 현대자동차주식회사 파워모듈
DE102016101433A1 (de) * 2016-01-27 2017-07-27 Infineon Technologies Ag Multi-Chip-Halbleiterleistungsgehäuse
US9972559B2 (en) 2016-05-19 2018-05-15 Hyundai Motor Company Signal block and double-faced cooling power module using the same
JP6772768B2 (ja) * 2016-11-09 2020-10-21 株式会社デンソー 半導体装置
JP2018101664A (ja) * 2016-12-19 2018-06-28 トヨタ自動車株式会社 半導体装置の製造方法
JP6463558B1 (ja) * 2017-05-19 2019-02-06 新電元工業株式会社 電子モジュール、リードフレーム及び電子モジュールの製造方法
WO2018211680A1 (ja) * 2017-05-19 2018-11-22 新電元工業株式会社 電子モジュール
CN110199579B (zh) * 2017-09-14 2022-07-01 新电元工业株式会社 电子模块以及电子模块的制造方法
KR102474608B1 (ko) * 2017-12-04 2022-12-06 현대자동차주식회사 적층 구조를 이용한 파워모듈 및 이를 이용한 전기자동차용 3상 구동 모듈
JP7077893B2 (ja) * 2018-09-21 2022-05-31 株式会社デンソー 半導体装置
FR3092698B1 (fr) * 2019-02-11 2021-05-07 St Microelectronics Tours Sas Assemblage comportant un composant vertical de puissance monté sur une plaque métallique de connexion
CN112701095B (zh) * 2020-12-15 2022-10-14 杰群电子科技（东莞）有限公司 一种功率芯片堆叠封装结构
WO2023090072A1 (ja) * 2021-11-16 2023-05-25 ローム株式会社 半導体装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002033445A (ja) 2000-07-14 2002-01-31 Mitsubishi Electric Corp パワー素子を含む半導体装置
JP2006049542A (ja) 2004-08-04 2006-02-16 Toyota Motor Corp パワーモジュール
US20060169976A1 (en) 2005-01-07 2006-08-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4192396B2 (ja) 2000-04-19 2008-12-10 株式会社デンソー 半導体スイッチングモジュ−ル及びそれを用いた半導体装置
JP4110992B2 (ja) * 2003-02-07 2008-07-02 セイコーエプソン株式会社 半導体装置、電子デバイス、電子機器、半導体装置の製造方法および電子デバイスの製造方法
JP4438489B2 (ja) 2004-04-13 2010-03-24 富士電機システムズ株式会社 半導体装置
JP4635564B2 (ja) * 2004-11-04 2011-02-23 富士電機システムズ株式会社 半導体装置
JP4629016B2 (ja) * 2006-10-27 2011-02-09 三菱マテリアル株式会社 ヒートシンク付パワーモジュール用基板およびヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法並びにパワーモジュール
JP2008218688A (ja) * 2007-03-05 2008-09-18 Denso Corp 半導体装置
JP4900148B2 (ja) 2007-09-13 2012-03-21 三菱電機株式会社 半導体装置
JP5067267B2 (ja) * 2008-06-05 2012-11-07 三菱電機株式会社 樹脂封止型半導体装置とその製造方法
JP5947537B2 (ja) * 2011-04-19 2016-07-06 トヨタ自動車株式会社 半導体装置及びその製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002033445A (ja) 2000-07-14 2002-01-31 Mitsubishi Electric Corp パワー素子を含む半導体装置
JP2006049542A (ja) 2004-08-04 2006-02-16 Toyota Motor Corp パワーモジュール
US20060169976A1 (en) 2005-01-07 2006-08-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device

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