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TECHNISCHES GEBIET
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Die in der vorliegenden Beschreibung offenbarte Technik betrifft ein Halbleitermodul.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Wenn eine Halbleitervorrichtung Wärme erzeugt, bewirkt die Wärme, dass die Halbleitervorrichtung und zugehörige periphere Elemente (Lötmetalle, Drähte und dergleichen) sich wärmebedingt ausdehnen. Aufgrund von Unterschieden der Wärmeausdehnungskoeffizienten unter den jeweiligen Elementen wirkt eine Spannung auf die Halbleitervorrichtung. Diese Spannung verkürzt die Lebensdauer der Halbleitervorrichtung.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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TECHNISCHES PROBLEM
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Um die genannte Spannung zu verringern, wird eine Verbindung einer Halbleitervorrichtung mit Drähten, für die kein Lötmaterial wie Lötmetall nötig ist, in Betracht gezogen. Beispielsweise offenbart die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr.
JP H9-252067 A ein Halbleitermodul, in dem eine Halbleitervorrichtung und entsprechende Elektrodenplatten gestapelt und zusammengepresst werden, um die Halbleitervorrichtung und die entsprechenden Elektrodenplatten miteinander zu verbinden. Bei diesem Halbleitermodul wird jedoch eine positive Platte an einer unteren Oberfläche des Halbleitermoduls angeordnet und eine negative Platte wird an einer oberen Oberfläche des Halbleitermoduls angeordnet. Wenn das Halbleitermodul in ein Gerät eingebaut wird, müssen daher Drähte bzw. Verdrahtungen jeweils mit einer oberen Oberflächenseite (anders ausgedrückt an einer Negativplattenseite) des Halbleitermoduls und mit einer unteren Oberflächenseite (anders ausgedrückt, einer positiven Plattenseite) des Halbleitermoduls verbunden werden. Anders ausgedrückt, ist eine komplizierte Verdrahtung nötig, um das Halbleitermodul in ein Gerät einzubauen. Vor diesem Hintergrund liefert die vorliegende Beschreibung ein Halbleitermodul, das anhand einer einfacheren Verdrahtung in ein Gerät eingebaut werden kann.
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Ein Gehäuse für eine Halbleitervorrichtung, das einen Metallsockel aus Kupfer hat, ist ferner bekannt aus der
US 3 117 179 A . Eine vakuumdichte Durchführung geht durch eine Bohrung im Sockel und besteht aus einem metallischen Röhrchen, durch das eine Zuleitung geht. Eine weitere Halterung für eine Halbleitervorrichtung ist in der
US 3 109 234 A offenbart. Eine druckgeschweißte Halbleitervorrichtung ist schließlich in der
JP 2002-057263 A offenbart.
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PROBLEMLÖSUNG
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Ein Halbleitermodul, das in der vorliegenden Beschreibung offenbart wird, weist eine Halbleitervorrichtung, eine erste Elektrodenplatte, eine zweite Elektrodenplatte und ein erstes Verdrahtungselement auf. Die Halbleitervorrichtung weist ein Halbleitersubstrat, eine erste Elektrode, die auf einer Oberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, und eine zweite Elektrode auf, die auf einer Oberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, die der einen Oberfläche gegenüber liegt. Die erste Elektrodenplatte steht mit der ersten Elektrode in Kontakt. Die zweite Elektrodenplatte steht mit der zweiten Elektrode in Kontakt. Die Halbleitervorrichtung weist ferner auf: einen Zylinder, der die Halbleitervorrichtung und die zweite Elektrodenplatte umgibt und der an der ersten Elektrodenplatte befestigt ist, wobei eine erste Gewindenut auf der Außenrandfläche oder der Innenrandfläche des Zylinders ausgebildet ist; und eine Abdeckung, an der eine zweite Gewindenut ausgebildet ist, wobei die Abdeckung durch Ineingriffbringen der ersten Gewindenut und der zweiten Gewindenut am Zylinder befestigt wird und die Abdeckung die zweite Elektrodenplatte an die Halbleitervorrichtung presst. Das erste Verdrahtungselement erstreckt sich von einem Raum zwischen der ersten Elektrodenplatte und der Abdeckung nach außen, wobei ein Ende des ersten Verdrahtungselements mit der zweiten Elektrodenplatte verbunden ist und in einem Zustand bei dem das andere Ende des ersten Verdrahtungselements gegen die erste Elektrodenplatte isoliert ist, durch die erste Elektrodenplatte hindurch nach außen geht. Die erste Elektrodenplatte, die Halbleitervorrichtung und die zweite Elektrodenplatte werden durch die Anwendung von Druck, der die Halbleitervorrichtung an die erste Elektrodenplatte und die zweite Elektrodenplatte presst, durch Ineingriffbringen der ersten Gewindenut und der zweiten Gewindenut aneinander befestigt.
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In diesem Halbleitermodul werden die erste Elektrodenplatte, die Halbleitervorrichtung und die zweite Elektrodenplatte durch die Anwendung von Druck miteinander verbunden. Da für das Halbleitermodul keine Verlötung durch ein Hartlötmaterial erforderlich ist, ist es weniger wahrscheinlich, dass eine Spannung auf die Halbleitervorrichtung wirkt, wenn Wärme von der Halbleitervorrichtung erzeugt wird. Außerdem ist die zweite Elektrodenplatte mit dem ersten Verdrahtungselement verbunden, das durch die erste Elektrodenplatte hindurchgeht. Daher kann auf der Seite der ersten Elektrodenplatte zusätzlich zur einer Verdrahtung mit der ersten Elektrodenplatte eine Verdrahtung mit der zweiten Elektrodenplatte bereitgestellt werden. Wenn das Halbleitermodul in einem Gerät eingebaut wird, kann das Halbleitermodul daher durch einfachere Verdrahtungen angeschlossen werden.
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Außerdem kann die Abdeckung die zweite Elektrodenplatte an die Halbleitervorrichtung pressen, während sie in direktem Kontakt mit der zweiten Elektrodenplatte steht, oder sie kann die zweite Elektrodenplatte über ein anderes Element hinweg an die Halbleitervorrichtung pressen.
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Bei diesem Halbleitermodul können die Abdeckung und der Zylinder durch Drehen der Abdeckung und Bewirken, dass die zweite Gewindenut in die erste Gewindenut eingreift, zusammengesetzt werden. Da die Verdrahtung zur zweiten Elektrodenplatte durch die erste Elektrodenplatte hindurchgeht und vom ersten Verdrahtungselement nach außen übersteht, muss keine Verdrahtung zur zweiten Elektrode durch die Abdeckung hindurch vorgesehen werden. Auch wenn ein Montagesystem verwendet wird, das ein Drehen der Abdeckung beinhaltet, stören die Verdrahtungselemente die Drehung der Abdeckung daher nicht. Gemäß einem solchen Aufbau kann die zweite Elektrodenplatte von der Abdeckung durch Drehen der Abdeckung an die Halbleitervorrichtung gepresst werden. Anders ausgedrückt können durch Anbauen der Abdeckung am Zylinder die erste Elektrodenplatte, die Halbleitervorrichtung und die zweite Elektrodenplatte aneinander befestig werden. Daher kann das Halbleitermodul mühelos zusammengebaut werden.
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Vorzugsweise kann im oben beschriebenen Halbleitermodul eine Kühleinrichtung an der Abdeckung über ein Isolierelement für die Kühleinrichtung befestigt sein.
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Wie bereits beschrieben, muss keine Verdrahtung an der Abdeckung vorgesehen werden, und daher können die Abdeckung und die Kühleinrichtung auf bevorzugte Weise miteinander verbunden werden. Daher kann die Halbleitervorrichtung auf bevorzugte Weise gekühlt werden.
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In dem oben beschriebenen Halbleitermodul kann vorzugsweise außerdem eine dritte Elektrode auf der einen Oberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet sein, und das Halbleitermodul kann ferner ein zweites Verdrahtungselement aufweisen, das mit der dritten Elektrode verbunden ist und das in einem Zustand, in dem es gegen die erste Elektrodenplatte isoliert ist, durch die erste Elektrodenplatte hindurchgeht.
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Gemäß diesem Aufbau kann die Verdrahtung zur dritten Elektrode auf der Seite der ersten Elektrodenplatte überstehen. Daher kann die Verdrahtung zur dritten Elektrode auf der Seite der ersten Elektrodenplatte vorgesehen werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleitermoduls 10 gemäß einer ersten Ausführungsform;
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2 ist ein Schema, das eine Lagebeziehung zwischen einer Halbleitervorrichtung 20, einem flachen Plattenabschnitt 30a und einem durchgehenden Verdrahtungsabschnitt 30b einer Busschiene 30, einer Isolierplatte 80 und eines zylindrischen Abschnitts 40b der ersten Elektrodenplatte 40 zeigt, wenn das Halbleitermodul 10 in Richtung eines Pfeils A1 in 1 betrachtet wird;
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3 ist eine erläuternde Zeichnung eines Montageprozesses des Halbleitermoduls 10;
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4 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleitermoduls gemäß einer ersten Modifikation der ersten Ausführungsform;
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5 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleitermoduls gemäß einer zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform;
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6 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleitermoduls gemäß einer dritten Modifikation der ersten Ausführungsform;
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7 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleitermoduls 100 gemäß einer alternativen Ausführungsform, die nicht Teil der beanspruchten Erfindung ist; und
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8 ist ein Schema, das eine Lagebeziehung zwischen einer Halbleitervorrichtung 20, einer Abdeckung 150, einem Gehäuse 140 und Schrauben 162 zeigt, wenn das Halbleitermodul 100 in Richtung eines Pfeils A2 in 7 betrachtet wird.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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(Erste Ausführungsform)
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Ein Halbleitermodul 10, das in 1 dargestellt ist, ist eine Baugruppe, in der eine Halbleitervorrichtung 20 in einem Gehäuse 40 und einer Abdeckung 50 untergebracht ist.
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Das Gehäuse 40 besteht aus Metall. Das Gehäuse 40 weist einen flachen Plattenabschnitt 40a und einen zylindrischen Abschnitt 40b auf. Der flache Plattenabschnitt 40a ist in ungefähr planer Form ausgebildet. Wie in 1 und 2 dargestellt ist, ist der zylindrische Abschnitt 40b in einer kreisrunden zylindrischen Form ausgebildet, mit einer Mittelachse, die sich senkrecht zum flachen Plattenabschnitt 40a erstreckt. Der zylindrische Abschnitt 40b ist am flachen Plattenabschnitt 40a befestigt. Eine Gewindenut 40c ist an einer Außenrandfläche des zylindrischen Abschnitts 40b ausgebildet.
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Eine Metallplatte 84, die Halbleitervorrichtung 20, eine Metallplatte 82, eine Busschiene 30, eine Isolierplatte 80 und ein Stift 90 sind am flachen Plattenabschnitt 40a innerhalb des zylindrischen Abschnitts 40b angebaut.
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Die Metallplatte 84 ist am flachen Plattenabschnitt 40a angebaut. Die Metallplatte 84 besteht aus relativ weichem Metall, wie Zinn.
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Die Halbleitervorrichtung 20 ist an der Metallplatte 84 angebaut. Die Halbleitervorrichtung 20 weist ein Halbleitersubstrat 24 auf, das aus SiC besteht. Ein MOSFET ist im Halbleitersubstrat 24 ausgebildet. Eine Source-Elektrode 26 des MOSFET und eine Mehrzahl von Gate-Elektroden 28 des MOSFET sind an einer unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 24 ausgebildet. Wie in 2 dargestellt, weist die Halbleitervorrichtung 24 eine rechteckige Form auf. Die Mehrzahl von Gate-Elektroden 28 ist entlang einer Längsseite des Halbleitersubstrats 24 angeordnet. Wie in 1 dargestellt ist, ist eine Drain-Elektrode 22 des MOSFET an einer oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 24 ausgebildet. Die Halbleitervorrichtung 20 ist so an der Metallplatte 84 angebaut, dass die Source-Elektrode 26 mit der Metallplatte 84 in Kontakt steht. Die Gate-Elektroden 28 stehen jeweils nicht in Kontakt mit der Metallplatte 84.
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Eine durchgehende Öffnung 94, die durch den flachen Plattenabschnitt 40a des Gehäuses 40 von einer oberen Oberfläche zu einer unteren Oberfläche des flachen Plattenabschnitts 40a hindurchgeht, ist im flachen Plattenabschnitt 40a an einer Position, die den Gate-Elektroden 28 der Halbleitervorrichtung 20 gegenüber liegt, ausgebildet. Die durchgehende Öffnung 94 verläuft in einer Richtung, in der die Mehrzahl von Gate-Elektroden 28 angeordnet ist. Genauer ist eine einzige durchgehende Öffnung 94 mit einer in Draufsicht ungefähr rechtwinkligen Form im flachen Plattenabschnitt 40a so ausgebildet, dass sie sämtlichen Gate-Elektroden 28 gegenüber liegt. Ein Isolierelement 92 ist innerhalb der durchgehenden Öffnung 94 befestigt. Das Isolierelement 92 besteht aus einem Harzmaterial wie PPS. Die durchgehende Öffnung 94 wird vom Isolierelement 92 blockiert. Metallstifte 90 sind am Isolierelement 92 an Stellen angeordnet, die den einzelnen Gate-Elektroden 28 gegenüber liegen. Darüber hinaus ist in 1 zwar nur ein Stift 90 dargestellt, aber ein Stift 90 ist an allen Positionen angeordnet, die einer Gate-Elektrode 28 gegenüber liegen. Anders ausgedrückt ist die Mehrzahl von Stiften 90 am Isolierelement 92 befestigt. Jeder Stift 90 geht durch das Isolierelement 92 hindurch. Infolgedessen ist ein oberes Ende jede Stifts 90 an einer Oberseite des flachen Plattenabschnitts 40a angeordnet, und ein unteres Ende jedes Stifts 90 ist an einer unteren Seite des flachen Plattenabschnitts 40a angeordnet. Ein Abschnitt 90a jedes Stifts 90 auf der Oberseite des flachen Plattenabschnitts 40a ist ein Federabschnitt, der sich elastisch verformt. Jeder Federabschnitt 90a steht in einem gekrümmten Zustand in Kontakt mit einer entsprechenden Gate-Elektrode 28. Jeder Stift 90 ist durch das Isolierelement 92 gegen den flachen Plattenabschnitt 40a des Gehäuses 40 isoliert.
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Die Metallplatte 82 ist an der Halbleitervorrichtung 20 angebaut. Die Metallplatte 82 besteht aus einem relativ weichen Metall, wie Zinn.
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Die Busschiene 30 ist eine Komponente, die durch Biegen einer flachen Metallplatte konstruiert wird. Die Busschiene 30 weist einen flachen Plattenabschnitt 30a, einen durchgehenden Verdrahtungsabschnitt 30b und einen äußeren Verdrahtungsabschnitt 30c auf. Der flache Plattenabschnitt 30a ist in ungefähr flacher Form ausgebildet und an der Metallplatte 82 angebaut. Der durchgehende Verdrahtungsabschnitt 30b verläuft vom flachen Plattenabschnitt 30a nach unten. Eine durchgehende Öffnung 96 ist an einer Stelle, die der Halbleitervorrichtung 20 nicht gegenüber liegt, im flachen Plattenabschnitt 40a des Gehäuses 40 ausgebildet. Der durchgehende Verdrahtungsabschnitt 30b verläuft durch die durchgehende Öffnung 96 hindurch zur Unterseite des flachen Plattenabschnitts 40a. Ein Isolierelement 88 ist innerhalb der durchgehenden Öffnung 96 befestigt. Das Isolierelement 88 blockiert die durchgehende Öffnung 96. Der durchgehende Verdrahtungsabschnitt 30b ist am Isolierelement 88 befestigt und ist durch das Isolierelement 88 gegen den flachen Plattenabschnitt 40a isoliert. Der äußere Verdrahtungsabschnitt 30c verläuft vom unteren Ende des durchgehenden Verdrahtungsabschnitt 30b seitwärts. Der äußere Verdrahtungsabschnitt 30c verläuft parallel zum flachen Plattenabschnitt 40a auf der Unterseite des flachen Plattenabschnitts 40a.
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Die Isolierplatte 80 ist am flachen Plattenabschnitt 30a der Busschiene 30 angebaut. Die Isolierplatte 80 besteht aus einem Isolator, beispielsweise AlN.
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Die Abdeckung 50 besteht aus Metall. Eine isolierende Beschichtung ist auf eine äußere Oberfläche der Abdeckung 50 aufgebracht. Die Abdeckung 50 weist einen Seitenwandabschnitt 50b, der in einer zylindrischen Kreisform ausgebildet ist, und einen flachen Plattenabschnitt 50a auf, der ein Ende einer mittleren Bohrung der kreisförmigen Zylinderform 50 blockiert. Anders ausgedrückt ist die Abdeckung 50 wie eine Schüssel geformt. Eine Gewindenut 50c ist an einer Innenrandfläche des Seitenwandabschnitts 50b ausgebildet. Die Gewindenut 50c der Abdeckung 50 greift in die Gewindenut 40c des Gehäuses 40 ein. Anders ausgedrückt wird die Abdeckung 50 mittels der Gewindenuten 40c und 50c am Gehäuse 40 befestigt. Eine untere Oberfläche des flachen Plattenabschnitts 50a der Abdeckung 50 steht mit der Isolierplatte 80 in Kontakt. Genauer liegen der flachen Plattenabschnitt 50a der Abdeckung 50 und der flache Plattenabschnitt 40a des Gehäuses 40 jeweils an einem laminierten Körper an, der aus der Metallplatte 84, der Halbleitervorrichtung 20, der Metallplatte 82, der Busschiene 30 und der Isolierplatte 80 besteht. Die Abdeckung 50 wird mit einem hohen Drehmoment am Gehäuse 40 befestigt. Infolgedessen wird der laminierte Körper vom flachen Plattenabschnitt 50a und vom flachen Plattenabschnitt 40a komprimiert. Aufgrund des Drucks werden die Elemente, aus denen der laminierte Körper besteht, jeweils aneinander fixiert. Darüber hinaus werden ein Kontaktabschnitt des flachen Plattenabschnitts 40a des Gehäuses 40 und der Metallplatte 84, ein Kontaktabschnitt der Metallplatte 84 und der Source-Elektrode 26 der Halbleitervorrichtung 20, ein Kontaktabschnitt der Drain-Elektrode 22 der Halbleitervorrichtung 20 und der Metallplatte 82, ein Kontaktabschnitt der Metallplatte 82 und des flachen Plattenabschnitts 30a der Busschiene 30 und ein Kontaktabschnitt des jeweiligen Stifts 90 und der entsprechenden Gate-Elektrode 28 der Halbleitervorrichtung 20 nicht mittels eines Hartlötmaterials, wie eines Lötmetalls, verlötet. Wenn die Abdeckung 50 vom Gehäuse 40 abgenommen wird, können daher die jeweiligen Elemente des laminierten Körpers voneinander getrennt werden.
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Ein isolierendes Flächengebilde 70 ist an einer Oberseite des flachen Abschnitts 50a der Abdeckung 50 ausgebildet. Eine Kühleinrichtung 60 ist an einer Oberseite des isolierenden Flächengebilde 70 angebaut. Die Kühleinrichtung 60 ist eine Kühleinrichtung mit Flüssigkeitsumwälzung. Darüber hinaus ist Schmiere an einem Kontaktabschnitt der Abdeckung 50 und des isolierenden Flächengebilde 70 und an einem Kontaktabschnitt des isolierenden Flächengebilde 70 und der Kühleinrichtung 60 aufgetragen. Infolgedessen ist der Wärmewiderstand zwischen der Kühleinrichtung 60 und der Abdeckung 50 verringert.
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Wie oben beschrieben, besteht im Halbleitermodul 10 die Verdrahtung mit der Source-Elektrode 26, die auf der Unterseite des Halbleitersubstrats 24 angeordnet ist, aus dem flachen Plattenabschnitt 40a des Gehäuses 40. Außerdem geht die Busschiene 30, das heißt die Verdrahtung zur Drain-Elektrode 22, die an der Oberseite des Halbleitersubstrats 24 angeordnet ist, durch den flachen Plattenabschnitt 40a des Gehäuses 40 hindurch und steht an der Unterseite des flachen Plattenabschnitts 40a über. Ferner gehen die Stifte 90, das heißt die Verdrahtungen zu den Gate-Elektrode 28, durch den flachen Plattenabschnitt 40a des Gehäuses 40 hindurch und stehen an der Unterseite des flachen Plattenabschnitts 40a über. Daher können eine externe Verdrahtung zum flachen Plattenabschnitt 40a (anders ausgedrückt die Source-Elektrode 26) eine externe Verdrahtung zur Busschiene 30 (anders ausgedrückt die Drain-Elektrode 22) und externe Verdrahtungen zu den Stiften 90 (anders ausgedrückt die Gate-Elektrode 28) an der unteren Oberflächenseite des Halbleitermoduls 10 angebaut werden. Die externen Verdrahtungen sind als Ergebnis nicht auf der oberen Oberfläche der Abdeckung 50 angebracht. Da keine externen Verdrahtungen an der oberen Oberfläche der Abdeckung 50 vorhanden sind, kann die gesamte obere Oberfläche der Abdeckung 50 über das isolierende Flächengebilde 70 mit der Kühleinrichtung 60 verbunden werden. Infolgedessen kann die Halbleitervorrichtung 20 auf bevorzugte Weise von der Kühleinrichtung 60 gekühlt werden. Außerdem können dadurch, dass die Verdrahtungen zu den jeweiligen Elektroden auf diese Weise an der unteren Oberflächenseite des Halbleitermoduls 10 organisiert werden, induktive Widerstände zwischen den Verdrahtungen verringert werden. Ferner wird im Halbleitermodul 10 die Halbleitervorrichtung 20 durch Druck an ihren peripheren Elementen befestigt, und die Halbleitervorrichtung 20 und ihre peripheren Elemente werden nicht durch Hartverlöten oder dergleichen aneinander gefügt. Wenn die Halbleitervorrichtung 20 und ihre peripheren Elemente sich aufgrund von Wärme, die von der Halbleitervorrichtung 20 erzeugt wird, wärmebedingt ausdehnen, ist es daher weniger wahrscheinlich, dass eine Spannung auf die Halbleitervorrichtung 20 wirkt. Infolgedessen weist die Halbleitervorrichtung 10 eine lange Lebensdauer auf.
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Außerdem weist die Halbleitervorrichtung 20 im Halbleitermodul 10 eine plane Rechteckform auf, wie in 2 dargestellt. Ferner ist die Mehrzahl von Gate-Elektroden 28 entlang einer Längsseite der Halbleitervorrichtung 20 angeordnet. Darüber hinaus geht der durchgehende Verdrahtungsabschnitt 30b der Busschiene 30 in der Nähe einer gegenüber liegenden Längsseite der Halbleitervorrichtung 20 durch den flachen Plattenabschnitt 40a des Gehäuses 40 hindurch. Gemäß einer solchen Anordnung kann, wie in 2 dargestellt, die Busschiene 30 innerhalb des zylindrischen Abschnitts 40b eine ungefähr quadratische plane Form erhalten, und eine interne Region des zylindrischen Abschnitts 40b kann vielfältiger genutzt werden.
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Nun wird ein Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls 10 beschrieben. Zunächst wird die Metallplatte 84 auf den flachen Plattenabschnitt 40a des Gehäuses 40 gelegt. Eine Komponente, die die Mehrzahl von Stiften 90 und das Isolierelement 92 integriert, wird dann in der durchgehenden Öffnung 94 des flachen Plattenabschnitts 40a eingebaut. Die Halbleitervorrichtung 20 wird dann auf die Metallplatte 84 gelegt. Dadurch wird die Source-Elektrode 26 mit der Metallplatte 84 in Kontakt gebracht, und die jeweiligen Gate-Elektroden 28 werden mit den entsprechenden Stiften 90 in Kontakt gebracht. Die Metallplatte 82 wird auf die Halbleitervorrichtung 20 gelegt. Anschließend wird, wie in 3 dargestellt, eine Komponente, die die Busschiene 30 und das Isolierelement 88 integriert, eingebaut. In diesem Stadium weist die Busschiene 30 einen L-förmigen Querschnitt auf, und der äußere Verdrahtungsabschnitt 30c (ein Abschnitt, der von einer unteren Seite des Isolierelements 88 gebogen ist), der in 1 dargestellt ist, ist noch nicht ausgebildet. An diesem Punkt wird der durchgehende Verdrahtungsabschnitt 30b der Busschiene 30 in die durchgehende Öffnung 96 des Gehäuses 40 eingerührt, bis das Isolierelement 88 innerhalb der durchgehenden Öffnung 96 angebracht ist. Ferner wird der flache Plattenabschnitt 30a der Busschiene 30 mit der Metallplatte 82 in Kontakt gebracht. Die Isolierplatte 80 wird dann auf den flachen Plattenabschnitt 30a der Busschiene 30 gelegt. Dadurch, dass bewirkt wird, dass die Gewindenut 50c der Abdeckung 50 in die Gewindenut 40c des Gehäuses 40 eingreift, wird die Abdeckung 50 dann am Gehäuse 40 befestigt. Wenn die Abdeckung 50 durch Drehen der Abdeckung 50 um ihre Mittelachse nach unten bewegt wird, kommt der flache Plattenabschnitt 50a der Abdeckung 50 mit der Isolierplatte 80 in Kontakt. Durch weiteres Drehen der Abdeckung 50 aus diesem Zustand heraus drückt der flache Plattenabschnitt 50a der Abdeckung 50 auf die Isolierplatte 80 der Halbleitervorrichtung 20. Infolgedessen werden der laminierte Körper (anders ausgedrückt die Metallplatte 84, die Halbleitervorrichtung 20, die Metallplatte 82, der flache Plattenabschnitt 30a der Busschiene 30 und die Isolierplatte 80), die zwischen dem flachen Plattenabschnitt 50a der Abdeckung 50 und dem flachen Plattenabschnitt 40a des Gehäuses 40 angeordnet ist, in einer Laminierungsrichtung zusammengepresst. Somit werden entsprechende Elemente des laminierten Körpers aneinander befestigt.
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Darüber hinaus ist die Metallplatte 84 weicher als die Source-Elektrode 26 und der flachen Plattenabschnitt 40a des Gehäuses 40, die an die Metallplatte 84 angrenzen. Wenn der laminierte Körper zusammengepresst wird, verformt sich daher eine obere Fläche der Metallplatte 84 plastisch und gleicht sich dadurch einer Oberflächenform der Source-Elektrode 26 an, und die Metallplatte 84 kommt in engen Kontakt mit der Source-Elektrode 26. Wenn der laminierte Körper zusammengepresst wird, verformt sich auf ähnliche Weise eine untere Fläche der Metallplatte 84 und gleicht sich einer Oberflächenform des flachen Plattenabschnitts 40a an, und die Metallplatte 84 kommt in engen Kontakt mit dem flachen Plattenabschnitt 40a. Infolgedessen werden die Source-Elektrode 26 und der flache Plattenabschnitt 40a fest miteinander verbunden.
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Außerdem ist die Metallplatte 82 weicher als die Drain-Elektrode 22 und der flache Plattenabschnitt 30a der Busschiene 30, die an die Metallplatte 82 angrenzen. Wenn der laminierte Körper zusammengepresst wird, verformt sich daher eine untere Fläche der Metallplatte 82 plastisch und gleicht sich einer Oberflächenform der Drain-Elektrode 22 an, und die Metallplatte 82 kommt in engen Kontakt mit der Drain-Elektrode 22. Wenn der laminierte Körper zusammengepresst wird, verformt sich auf ähnliche Weise eine obere Oberfläche der Metallplate 82 plastisch und gleicht sich einer Oberflächenform des flachen Plattenabschnitts 30a an, und die Metallplatte 82 kommt mit dem flachen Plattenabschnitt 30a in engen Kontakt. Infolgedessen werden die Drain-Elektrode 22 und der flache Plattenabschnitt 30a fest miteinander verbunden.
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Wenn der laminierte Körper zusammengepresst wird, biegt sich außerdem der Federabschnitt 90a des Stifts 90. Infolgedessen wird ein geeigneter Druck zwischen dem Stift 90 und der Gate-Elektrode 28 angelegt. Daher werden der Stift 90 und die Gate-Elektrode 28 fest miteinander verbunden.
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Sobald die Abdeckung 50 am Gehäuse 40 befestigt worden ist, wird ein unterer Abschnitt der Busschiene 30 gebogen, um den äußeren Verdrahtungsabschnitt 30c zu bilden. Anschließend wird durch Befestigen der Kühleinrichtung 60 and der Abdeckung 50 über das isolierende Flächengebilde 70 das in 1 dargestellte Halbleitermodul 10 fertiggestellt.
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Im Halbleitermodul 10 gehen die Verdrahtungen zur Halbleitervorrichtung 20 nicht durch die Abdeckung 50 hindurch. Daher kann die Abdeckung 50 während des Zusammenbaus frei gedreht werden. Infolgedessen kann die Abdeckung 50 dadurch am Gehäuse 40 befestigt werden, dass bewirkt wird, dass die Gewindenut 40c und die Gewindenut 50c in Eingriff miteinander kommen. Außerdem kann durch diese Schraubenstruktur die Abdeckung 50 den laminierten Körper zusammenpressen. Anschließend kann das Halbleitermodul 10 mühelos zusammengesetzt werden.
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Darüber hinaus bilden im Halbleitermodul 10 gemäß der ersten Ausführungsform der flache Plattenabschnitt 40a des Gehäuses 40 und die Metallplatte 84 eine erste Elektrodenplatte (eine Elektrodenplatte, die mit der Source-Elektrode 26 in Kontakt steht). Außerdem bilden der flache Plattenabschnitt 30a der Busschiene 30 und die Metallplatte 82 eine zweite Elektrodenplatte (eine Elektrodenplatte, die mit der Drain-Elektrode 22 in Kontakt steht). Ferner bildet der durchgehende Verdrahtungsabschnitt 30b der Busschiene 30 ein erstes Verdrahtungselement (ein Verdrahtungselement, das mit der zweiten Elektrodenplatte verbunden ist und in einem Zustand, in dem es gegen die erste Elektrodenplatte isoliert ist, durch die erste Elektrodenplatte hindurch geht). Außerdem bildet der zylindrische Abschnitt 40b des Gehäuses 40 einen Zylinder, der die Halbleitervorrichtung und die zweite Elektrodenplatte umgibt und der an der ersten Elektrodenplatte befestigt ist, und der eine erste Gewindenut aufweist, die an einer Außenrandseite des Zylinders ausgebildet ist. Ferner bildet die Abdeckung 50 eine Abdeckung, an der eine zweite Gewindenut ausgebildet ist, und wird durch Ineingriffbringen der ersten Gewindenut und der zweiten Gewindenut und durch Pressen der zweiten Elektrodenplatte (über die Isolierplatte 80) an die Halbleitervorrichtung am Zylinder befestigt. Darüber hinaus bildet der Stift 90 ein zweites Verdrahtungselement, das mit einer dritten Elektrode (der Gate-Elektrode) verbunden ist und das in einem Zustand, in dem es gegen die erste Elektrodenplatte isoliert ist, durch die erste Elektrodenplatte hindurch geht.
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In der ersten Ausführungsform ist die Abdeckung 50 über das isolierende Flächengebilde 70 an der Kühleinrichtung 60 befestigt. Jedoch kann alternativ dazu eine Isolierschicht auf einer Oberfläche der Abdeckung 50 ausgebildet werden, und die Abdeckung 50 kann über die Isolierschicht an der Kühleinrichtung 60 befestigt werden. Außerdem kann, wie in 4 dargestellt, der gesamte Umfangsrand des Gehäuses 40 und der Abdeckung 50 alternativ von einem Harz 74 bedeckt sein, bei dem es sich um einen Isolator handelt. In diesem Fall kann ein Raum, der die Halbleitervorrichtung 20 umgibt (ein Raum, der vom Gehäuse 40 und der Abdeckung 50 umschlossen ist), mit dem Harz 74 gefüllt werden, wie in 4 dargestellt, aber er muss nicht mit dem Harz gefüllt werden. Ferner kann, wie in 5 dargestellt ist, eine Isolierkappe 72 alternativ über die Abdeckung 50 gelegt werden, und die Abdeckung 50 kann über die Kappe 72 an der Kühleinrichtung 60 befestigt werden. Außerdem sind in der ersten Ausführungsform der flache Plattenabschnitt 40a und der zylindrische Abschnitt 40b integriert, aber der flache Abschnitt 40a und der zylindrische Abschnitt 40b können alternativ dazu von separaten Elementen gebildet werden. Beispielsweise kann, wie in 6 dargestellt ist, ein Zylinder 40b, der aus einem Isolator besteht, an einer flachen Metallplatte 40a befestigt sein. Man beachte, dass in 4 bis 6 Elemente, die ähnlich gestaltet sind wie diejenigen der ersten Ausführungsform, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in der ersten Ausführungsform.
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Außerdem weist das Halbleitermodul 10 gemäß der ersten Ausführungsform zwar die Metallplatte 84 auf, aber alternativ dazu kann die Metallplatte fehlen, und die Source-Elektrode 26 kann direkt mit dem flachen Plattenabschnitt 40a in Kontakt stehen. Ferner weist das Halbleitermodul 10 gemäß der ersten Ausführungsform zwar die Metallplatte 82 auf, aber alternativ dazu kann die Metallplatte 82 fehlen, und die Drain-Elektrode 22 kann direkt mit dem flachen Plattenabschnitt 30a in Kontakt stehen. Darüber hinaus weist das Halbleitermodul 10 gemäß der ersten Ausführungsform die Isolierplatte 80 auf. Jedoch kann alternativ dazu die Isolierplatte 80 in einem Fall, in dem die Isolierung der Busschiene 30 und des Gehäuses 40 gesichert ist, wie beispielsweise in einem Fall, in dem die Abdeckung 50 aus dem Isolator besteht, fehlen.
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(Alternative Ausführungsform – nicht Teil der beanspruchten Erfindung)
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Nun wird ein Halbleitermodul 100 gemäß einer alternativen Ausführungsform beschrieben, die in 7 und 8 dargestellt ist und die nicht Teil der beanspruchten Erfindung ist. Das Halbleitermodul 100 gemäß der zweiten Ausführungsform ist abgesehen vom Gehäuse 40 und der Abdeckung 50 genauso aufgebaut wie das Halbleitermodul 10 gemäß der ersten Ausführungsform. Man beachte, dass in 7 bis 8 Elemente, die ähnlich aufgebaut sind wie diejenigen der ersten Ausführungsform, mit den gleichen Bezugszeichen wie in der ersten Ausführungsform bezeichnet sind.
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Im Halbleitermodul 100 gemäß der alternativen Ausführungsform weist ein Gehäuse 140 keinen zylindrischen Abschnitt auf. Anders ausgedrückt besteht das Gehäuse 140 nur aus einem flachen Plattenabschnitt. Drei Schraublöcher 142 sind am Gehäuse 140 ausgebildet.
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Im Halbleitermodul 100 gemäß der zweiten Ausführungsform ist ein Seitenwandabschnitt 150b einer Abdeckung 150 in einer ungefähr rechtwinkligen Form ausgebildet. Außerdem ist ein Flansch 150c im Seitenwandabschnitt 150b ausgebildet. Durchgehende Bohrungen 152 sind am Flansch 150c ausgebildet.
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Schrauben 162 sind durch die durchgehenden Bohrungen 152 der Abdeckung 150 hindurch in den Schraubenlöchern 142 des Gehäuses 140 befestigt. Drei Schrauben 162 fixieren die Abdeckung 150 am Gehäuse 140 und pressen einen laminierten Körper zwischen der Abdeckung 150 und dem Gehäuse 140 zusammen.
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Wie oben beschrieben, wird eine Halbleitervorrichtung 20 durch Komprimierung an ihren peripheren Elementen befestigt, und daher weist das Halbleitermodul 100 gemäß der zweiten Ausführungsform eine lange Lebensdauer auf. Außerdem stehen im Halbleitermodul 100 Verdrahtungen zu einer Source-Elektrode 26 und einer Gate-Elektrode 28 der Halbleitervorrichtung 20 an einer unteren Seite des Gehäuses 140 vor. Daher können externe Verdrahtungen problemlos installiert werden.
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Darüber hinaus wurde zwar ein MOSFET als Halbleitervorrichtung gemäß den oben gezeigten ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben, aber Gestaltungen der oben beschriebenen Ausführungsformen können auf verschiedene Halbleitervorrichtungen angewendet werden, wie einen IGBT und eine Diode.
