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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, Verdrahtungen 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 und des Halbleitermoduls.
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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 der Halbleitervorrichtung mit einem leitenden Element, 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 Elektroden durch Laminieren und Komprimieren der Halbleitervorrichtung und der entsprechenden Elektroden miteinander verbunden werden. Bei diesem Halbleitermodul ist jedoch eine erste Elektrode so angeordnet, dass sie von der Halbleitervorrichtung nach unten übersteht, und eine zweite Elektrode ist so angeordnet, dass sie von der Halbleitervorrichtung nach oben übersteht. Wenn die erste Elektrode und die zweite Elektrode auf solche Weise voneinander getrennt sind, entsteht das Problem eines erhöhten induktiven Widerstands zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode. Vor diesem Hintergrund liefert die vorliegende Beschreibung ein Halbleitermodul, in dem eine Halbleitervorrichtung und leitende Elemente durch Komprimieren verbunden werden und ein induktiver Widerstand zwischen den jeweiligen leitenden Elementen niedrig ist.
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Aus der
US 3 025 435 A ist ferner ein Gehäuse für ein Halbleitermodul bekannt, das für eine Mehrzahl verschiedener Dioden verwendet werden kann. Die
JP 2002-057263 A offenbart schließlich ein Halbleiterelement mit einem Halbleitersubstrat. In dieser Halbleitervorrichtung ist ein Ausrichtungsmechanismus vorgesehen, um mit Hilfe einer Schraube die Schweißkraft auf das Halbleiterpellet zu liefern.
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PROBLEMLÖSUNG
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Ein Halbleitermodul, das in der vorliegenden Beschreibung offenbart ist, weist eine Halbleitervorrichtung, ein erstes leitendes Element, ein zweites leitendes Element, einen Zylinder und eine Abdeckung 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. Das erste leitende Element steht mit der ersten Elektrode in Kontakt. Das zweite leitende Element steht mit der zweiten Elektrode in Kontakt. Der Zylinder umgibt die Halbleitervorrichtung und ist am ersten leitenden Element befestigt. Eine erste Gewindenut ist an einer Außenumfangsfläche oder einer Innenumfangsfläche des Zylinders ausgebildet. Eine zweite Gewindenut ist an der Abdeckung ausgebildet. Die Abdeckung wird durch Ineingriffbringen der zweiten Gewindenut und der ersten Gewindenut am Zylinder befestigt. Die Halbleitervorrichtung und das zweite leitende Element werden dadurch, dass sie zwischen dem ersten leitenden Element und der Abdeckung angeordnet sind, befestigt bzw. fixiert. Das zweite leitende Element weist einen vorstehenden Abschnitt auf, der sich vom Inneren des Zylinders aus dem Zylinder hinaus erstreckt bzw. vorsteht und dabei durch eine Außenumfangswand des Zylinders hindurchgeht, die in Bezug auf die Abdeckung auf einer Seite angeordnet ist, wo sich das erste leitende Element befindet. Das zweite leitende Element und der Zylinder sind isoliert. Analog sind die Abdeckung und das zweite leitende Element isoliert.
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In dem oben beschriebenen Halbleitermodul erstreckt sich der vorstehende Abschnitt des zweiten leitenden Elements vom Inneren des Zylinders aus dem Zylinder hinaus und geht dabei durch eine Außenumfangswand des Zylinders hindurch. Daher kann der vorstehende Abschnitt außerhalb des Zylinders entlang des ersten leitenden Elements angeordnet sein. Infolgedessen ist in dem Halbleitermodul ein induktiver Widerstand zwischen dem ersten leitenden Element und dem zweiten leitenden Element niedrig. Außerdem geht der vorstehende Abschnitt durch die Außenumfangswand des Zylinders hindurch, die in Bezug auf die Abdeckung auf der Seite angeordnet ist, wo sich das erste leitende Element befindet. Anders ausgedrückt geht der vorstehende Abschnitt durch die Außenumfangswand des Zylinders hindurch, ohne die Abdeckung zu durchdringen. Infolgedessen kann die Abdeckung durch Drehen der Abdeckung (anders ausgedrückt durch Ineingriffbringen der zweiten Gewindenut und der ersten Gewindenut) am Zylinder installiert werden. Infolgedessen kann das Halbleitermodul mühelos zusammengesetzt werden.
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In dem oben beschriebenen Halbleitermodul kann außerdem eine dritte Elektrode auf der einen Oberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet sein. In diesem Fall kann das Halbleitermodul vorteilhafterweise ferner ein drittes leitendes Element aufweisen, das mit der dritten Elektrode in Kontakt steht und das sich vom Inneren des Zylinders aus dem Zylinder hinaus erstreckt und dabei durch die Außenumfangswand des Zylinders hindurchgeht, die in Bezug auf die Abdeckung auf der Seite angeordnet ist, wo sich das erste leitende Element befindet.
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Da sich in jedem der oben beschriebenen Halbleitermodule Verdrahtungen zur Halbleitervorrichtung (beispielsweise das zweite leitende Element und das dritte leitende Element) aus dem Zylinder hinaus erstrecken und dabei durch die Außenumfangswand des Zylinders hindurchgehen, muss ferner keine Verdrahtungsführungsstruktur am ersten leitenden Element und an der Abdeckung vorgesehen sein. Daher kann eine Kühleinrichtung mit dem ersten leitenden Element und mit der Abdeckung verbunden sein, und die Halbleitervorrichtung kann auf eine vorteilhafte Weise gekühlt werden. Zu diesem Zweck kann in den oben beschriebenen Halbleitermodulen vorteilhafterweise eine erste Kühleinrichtung über ein erstes Kühleinrichtungsisolierelement an einer Oberfläche des leitenden Elements befestigt werden, die der Halbleitervorrichtung gegenüber liegt, und eine zweite Kühleinrichtung an über ein zweites Kühleinrichtungsisolierelement einer Oberfläche der Abdeckung befestigt werden, die der Halbleitervorrichtung gegenüber liegt.
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Ferner kann in jedem der oben beschriebenen Halbleitermodule vorteilhafterweise ein drittes Isolierelement zwischen dem dritten leitenden Element und dem ersten leitenden Element angeordnet sein, und das dritte leitende Element kann befestigt sein, weil es zwischen der dritten Elektrode und dem Isolierelement angeordnet ist.
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Gemäß diesem Aufbau sind das dritte leitende Element und die dritte Elektrode durch Kompression verbunden, und daher ist eine Spannung, die in der Nähe der dritten Elektrode auf die Halbleitervorrichtung wirkt, verringert.
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BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Längsschnittansicht eines Halbleitermoduls 10 gemäß einer ersten Ausführungsform.
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2 ist eine Draufsicht, in der das Halbleitermodul 10 entlang eines Pfeils A1 in 1 betrachtet wird und in der eine Elektrodenplatte 40a und Kühleinrichtungen 62 und 72 nicht dargestellt sind.
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3 ist eine Längsschnittansicht eines Halbleitermoduls 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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4 ist eine Längsschnittansicht eines Halbleitermoduls gemäß einer Modifikation.
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5 ist eine Längsschnittansicht eines Halbleitermoduls gemäß einer Modifikation.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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(Erste Ausführungsform)
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Ein Halbleitermodul 10, das in 1 und 2 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 eine Elektrodenplatte 40a und einen Zylinder 40b auf. Die Elektrodenplatte 40a ist in ungefähr planer Form ausgebildet. Der Zylinder 40b in einer zylindrischen Form ausgebildet, mit einer Mittelachse, die senkrecht zur Elektrodenplatte 40a verläuft. Ein unteres Ende des Zylinders 40b ist mit der Elektrodenplatte 40a verbunden. Anders ausgedrückt wird ein unteres Ende einer mittleren Öffnung des Zylinders 40b von der Elektrodenplatte 40a blockiert. Ein Teil 40e der Elektrodenplatte 40a erstreckt sich von einer Außenumfangsfläche des Zylinders 40b nach außen. Eine Gewindenut 40c ist an der Außenumfangsfläche des Zylinders 40b ausgebildet. Durchgangsöffnungen 40d und 40f sind unterhalb der Gewindenut 40c (auf einer Seite, wo sich die Elektrodenplatte 40a befindet) am Zylinder 40b ausgebildet.
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Eine Metallplatte 84, die Halbleitervorrichtung 20, eine Metallplatte 82, eine Busschiene 30, eine Isolierplatte 80 und drei Stifte 90 sind an der Elektrodenplatte 40a installiert. Die Metallplatte 84, die Halbleitervorrichtung 20, die Metallplatte 82 und die Isolierplatte 80 sind im Zylinder 40b installiert. Die Busschiene 30 und die Stifte 90 sind so installiert, dass sie durch die Außenumfangswand des Zylinders 40b hindurchgehen.
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Die Metallplatte 84 ist an der Elektrodenplatte 40a angebaut. Die Metallplatte 84 besteht aus relativ weichem Metall, wie Zinn und Silber (Silberpaste).
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Die Halbleitervorrichtung 20 ist an der Metallplatte 84 installiert. Die Halbleitervorrichtung 20 weist ein Halbleitersubstrat 24 auf, das aus SiC besteht. Ein MOSFET ist am 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 kommt. Die Gate-Elektroden 28 stehen jeweils nicht in Kontakt mit der Metallplatte 84.
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Die Metallplatte 82 ist an der Halbleitervorrichtung 20 installiert. Die Metallplatte 82 besteht aus einem relativ weichen Metall, wie Zinn. Die Metallplatte 82 steht mit der Drain-Elektrode 22 der Halbleitervorrichtung 20 in Kontakt.
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Die drei Stifte 90 sind jeweils mit den Gate-Elektroden 28 verbunden. Jeder Stift 90 erstreckt sich von der Gate-Elektrode 28 durch eine Durchgangsöffnung 40f, die an der Außenumfangswand des Zylinders 40b ausgebildet ist, aus dem Zylinder 40b nach außen. Der Stift 90 innerhalb der Durchgangsöffnung 40f ist von einem Isolator 92 bedeckt. Jeder Stift 90 ist über den Isolator 92 am Gehäuse 40 befestigt. Jeder Stift 90 wird vom Isolator 92 gegen das Gehäuse 40 isoliert.
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Die Busschiene 30 ist aus einer gebogenen Metallplatte gebildet. Die Busschiene 30 weist einen ersten Abschnitt 30a, einen zweiten Abschnitt 30b und einen dritten Abschnitt 30c auf. Der erste Abschnitt 30a ist auf der Metallplatte 82 angeordnet. Der zweite Abschnitt 30b erstreckt sich vom ersten Abschnitt 30a zu einer Seite, wo sich die Elektrodenplatte 40a befindet. Der dritte Abschnitt 30c erstreckt sich vom zweiten Abschnitt 30b entlang der Elektrodenplatte 40a. Der dritte Abschnitt 30c erstreckt sich vom Inneren des Zylinders 40b durch eine Durchgangsöffnung 40d, die an der Außenumfangswand des Zylinders 40b ausgebildet ist, aus dem Zylinder 40b hinaus. Die Busschiene 30 innerhalb der Durchgangsöffnung 40d ist von einem Isolator 32 bedeckt. Die Busschiene 30 ist wird vom Isolator 32 gegen das Gehäuse 40 isoliert.
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Die Isolierplatte 80 ist am ersten Abschnitt 30a der Busschiene 30 angebaut.
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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 zylindrisch geformten Seitenwandabschnitt 50b und einen flachen Plattenabschnitt 50a auf, der ein Ende einer mittleren Öffnung des Seitenwandabschnitts 50b blockiert. Anders ausgedrückt ist die Abdeckung 50 wie eine Schüssel geformt. Eine Gewindenut 50c ist an einer Innenumfangsfläche des Seitenwandabschnitts 50b ausgebildet. Die Gewindenut 50c der Abdeckung 50 greift in die Gewindenut 40c des Gehäuses 40 ein. Anders ausgedrückt ist 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 sind der flache Plattenabschnitt 50a der Abdeckung 50 und die Elektrodenplatte 40a des Gehäuses 40 so angeordnet, dass sie einen laminierten Körper, der aus der Metallplatte 84, der Halbleitervorrichtung 20, der Metallplatte 82, dem ersten Abschnitt 30a der Busschiene 30 und der Isolierplatte 80 besteht, zwischen sich anordnen. Die Abdeckung 50 ist mit einem hohen Drehmoment am Gehäuse 40 befestigt. Infolgedessen wird der laminierte Körper vom flachen Plattenabschnitt 50a und von der Elektrodenplatte 40a komprimiert bzw. unter Druck gesetzt. Aufgrund des Drucks sind die Elemente, aus denen der laminierte Körper besteht, an der Abdeckung und am Gehäuse 40 befestigt. Darüber hinaus sind ein Kontaktabschnitt der Elektrodenplatte 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 und ein Kontaktabschnitt der Metallplatte 82 und des flachen Plattenabschnitts 30a der Busschiene 30 nicht mittels eines Hartlötmaterials, wie eines Lötmetalls, aneinander gefügt. 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 oberen Oberfläche des flachen Plattenabschnitts 50a der Abdeckung 50 befestigt. Eine Kühleinrichtung 72 ist an einer oberen Oberfläche des isolierenden Flächengebildes 70 angebaut. Die Kühleinrichtung 72 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 Flächengebildes 70 und der Kühleinrichtung 72 aufgetragen. Infolgedessen ist ein wärmebedingter Widerstand zwischen der Kühleinrichtung 72 und der Abdeckung 50 verringert. Darüber hinaus ist ein isolierendes Flächengebilde 60 an einer unteren Oberfläche der Elektrodenplatte 40a des Gehäuses 40 befestigt. Eine Kühleinrichtung 62 ist an einer unteren Oberfläche des isolierenden Flächengebildes 60 befestigt. Die Kühleinrichtung 62 ist eine Kühleinrichtung mit Flüssigkeitsumwälzung. Darüber hinaus ist Schmiere an einem Kontaktabschnitt der Elektrodenplatte 40a und des isolierenden Flächengebildes 60 und an einem Kontaktabschnitt des isolierenden Flächengebildes 60 und der Kühleinrichtung 62 aufgebracht. Infolgedessen ist ein wärmebedingter Widerstand zwischen der Elektrodenplatte 40a und dem isolierenden Flächengebilde 60 verringert.
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Wie oben beschrieben, besteht in dem Halbleitermodul 10 eine Verdrahtung zur Source-Elektrode 26, die auf der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 24 angeordnet ist, aus der Elektrodenplatte 40a des Gehäuses 40. Außerdem besteht eine Verdrahtung zur Drain-Elektrode 22, die auf der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 24 angeordnet ist, aus der Busschiene 30. Die Busschiene 30 verläuft aus dem Zylinder 40b nach außen und geht dabei durch die Außenumfangswand des Zylinders 40b hindurch. Somit sind der vorstehende Abschnitt 40c der Elektrodenplatte 40a und der dritte Abschnitt 30c der Busschiene 30 nahe aneinander und parallel zueinander angeordnet. Daher ist ein induktiver Widerstand zwischen dem vorstehenden Abschnitt 40e der Elektrodenplatte 40a und dem dritten Abschnitt 30c der Busschiene 30 im Vergleich zu einem herkömmlichen Halbleitermodul verringert. Anders ausgedrückt ist in dem Halbleitermodul 10 ein induktiver Widerstand zwischen der Verdrahtung zur Source-Elektrode 26 und der Verdrahtung zur Drain-Elektrode 22 verringert.
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Außerdem ist der dritte Abschnitt 30c der Busschiene 30 nahe am vorstehenden Abschnitt 40c der Elektrodenplatte 40a angeordnet, und daher können externe Verdrahtungen damit mühelos installiert werden. Genauer muss in einem hypothetischen Fall, wo sich ein Verdrahtungselement zur Drain-Elektrode 22 zu einer Oberseite des Halbleitermoduls 10 erstreckt, eine externe Verdrahtung zur Drain-Elektrode 22 an einer Stelle angeschlossen werden, die eine Entfernung zur Elektrodenplatte 40a aufweist. Im Gegensatz dazu ist im Halbleitermodul 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der dritte Abschnitt 30c in der Nähe des vorstehenden Abschnitts 40e angeordnet, und daher können externe Verdrahtungen damit mühelos installiert werden.
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Ferner erstrecken sich im Halbleitermodul 10 die Stifte 90, die die Verdrahtung zu den Gate-Elektroden 28 darstellen, ebenfalls aus dem Zylinder 40b nach außen und gehen dabei durch die Außenumfangswand des Zylinders 40b hindurch. Anders ausgedrückt erstrecken sich sämtliche Verdrahtungen, mit der Ausnahme der Verdrahtung, die von der Elektrodenplatte 40a dargestellt wird, aus dem Inneren des Zylinders 40b aus dem Zylinder 40b hinaus und gehen dabei durch die Außenumfangswand des Zylinders 40b hindurch, die in Bezug auf die Abdeckung 50 auf einer Seite angeordnet ist, wo sich die Elektrodenplatte befindet. Daher ist an der Elektrodenplatte 40a und der Abdeckung 50 keine Struktur ausgebildet, die eine Verdrahtung vom Inneren des Gehäuses 40 und der Abdeckung 50 nach außen führt. Infolgedessen sind eine untere Oberfläche der Elektrodenplatte 40a und eine obere Oberfläche der Abdeckung 50 als flache Formen verwirklicht. Da die untere Oberfläche der Elektrodenplatte 40a flach ist, ist die Kühleinrichtung 62 auf vorteilhafte Weise an der Elektrodenplatte 40a befestigt. Infolgedessen kann die Halbleitervorrichtung 20 auf effiziente Weise von der Kühleinrichtung 62 gekühlt werden. Außerdem ist die obere Oberfläche der Abdeckung 50 flach, und daher ist die Kühleinrichtung auf vorteilhafte Weise an der Abdeckung 50 befestigt. Infolgedessen kann die Halbleitervorrichtung 20 von der Kühlvorrichtung 72 auf effiziente Weise gekühlt werden. Anders ausgedrückt kann die Halbleitervorrichtung 20 gemäß dem Halbleitermodul 10 von beiden Oberflächen her effizient gekühlt werden.
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Ferner ist die Halbleitervorrichtung 20 im Halbleitermodul 10 durch Druck befestigt, und die Halbleitervorrichtung 20 und die Metallplatten 82 und 84 sind nicht durch Verlöten oder dergleichen aneinander gefügt. Wenn die Halbleitervorrichtung 20 und die Metallplatten 82 und 84 sich aufgrund von Wärme, die von der Halbleitervorrichtung 20 erzeugt wird, wärmebedingt ausdehnen, kommt es daher weniger wahrscheinlich zu einer Spannungseinwirkung auf die Halbleitervorrichtung 20. Infolgedessen hat das Halbleitermodul 10 eine lange Lebensdauer.
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Nun wird ein Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls 10 beschrieben. Zunächst wird eine Komponente, die den Isolator 92 und die drei Stifte 90 vereinigt, vorbereitet, und jeder Stift 90 wird jeweils an eine Gate-Elektrode 28 der Halbleitervorrichtung 20 angefügt. Dann wird die Metallplatte 84 innerhalb des Zylinders 40b des Gehäuses 40 auf die Elektrodenplatte 40a gelegt. Dann werden die Stifte 90 und die Halbleitervorrichtung 20, die miteinander verbunden sind, an der Metallplatte 84 installiert. Dabei wird die Halbleitervorrichtung 20 auf die Metallplatte 84 gelegt, während die Stifte 90 in die Durchgangsöffnungen 40f des Zylinders 40 eingeführt werden. Wenn die Halbleitervorrichtung 20 auf die Metallplatte 84 gelegt wird, wird die Source-Elektrode 26 mit der Metallplatte 84 in Kontakt gebracht. Anschließend wird die Metallplatte 82 auf die Halbleitervorrichtung 20 gelegt. Dann wird eine Komponente, die die Busschiene 30 und den Isolator 32 integriert, auf die Metallplatte 84 gelegt. In diesem Fall wird der erste Abschnitt 30a der Busschiene 30 auf die Metallplatte 82 gelegt, während der dritte Abschnitt 30a der Busschiene 30 in die Durchgangsöffnung 40d des Zylinders 40b eingeführt wird. Dann wird die Isolierplatte 80 auf den ersten Abschnitt 30a der Busschiene 30 gelegt. Dadurch, dass ein Eingriff zwischen der Gewindenut 50c der Abdeckung 50 und der Gewindenut 40c des Gehäuses 40 bewirkt wird, wird dann die Abdeckung 50 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 die Isolierplatte 80 nach unten. Genauer wird 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), der zwischen dem flachen Plattenabschnitt 50a der Abdeckung 50 und dem flachen Plattenabschnitt 40a des Gehäuses 40 angeordnet ist, in einer Laminierungsrichtung des laminierten Körpers komprimiert. Somit werden die jeweiligen Elemente des laminierten Körpers am Gehäuse 40 und an der Abdeckung 50 befestigt.
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Darüber hinaus ist die Metallplatte 84 weicher als die Source-Elektrode 26 und die Elektrodenplatte 40a des Gehäuses 40, die an die Metallplatte 84 angrenzen. Wenn der laminierte Körper zusammengepresst bzw. komprimiert wird, verformt sich daher eine obere Oberfläche 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 Oberfläche der Metallplatte 84 und gleicht sich einer Oberflächenform der Elektrodenplatte 40a an, und die Metallplatte 84 kommt in engen Kontakt mit der Elektrodenplatte 40a. Infolgedessen werden die Source-Elektrode 26 und die Elektrodenplatte 40a elektrisch fest miteinander verbunden.
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Außerdem ist die Metallplatte 82 weicher als die Drain-Elektrode 22 und die Busschiene 30, die an die Metallplatte 82 angrenzen. Wenn der laminierte Körper zusammengepresst wird, verformt sich daher eine untere Oberfläche 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 der Busschiene 30 an, und die Metallplatte 82 kommt mit der Busschiene 30 in engen Kontakt. Infolgedessen werden die Drain-Elektrode 22 und die Busschiene 30 fest miteinander verbunden.
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Nachdem die Abdeckung 50 am Gehäuse 40 befestigt worden ist, wird die Kühleinrichtung 72 über das isolierende Flächengebildet 70 hinweg an der Abdeckung 50 befestigt. Dann wird die Kühleinrichtung 62 über das isolierende Flächengebilde 60 hinweg an der Elektrodenplatte 40a befestigt. Somit wird das Halbleitermodul 10, das in 1 dargestellt ist, fertiggestellt.
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Im Halbleitermodul 10 gehen die Busschiene 30 und die Stifte 90, die als Verdrahtung zur Halbleitervorrichtung 20 dienen, nur durch den Zylinder 40b hindurch, aber gehen 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 die Gewindenut 40c und die Gewindenut 50c miteinander in Eingriff gebracht werden. Außerdem kann durch diese Schraubenstruktur der laminierte Körper zusammenpresst und fixiert werden. Infolgedessen kann das Halbleitermodul 10 mühelos zusammengesetzt werden.
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Darüber hinaus entspricht das Halbleitermodul 10 gemäß der ersten Ausführungsform den Komponenten, die jeweils in den Ansprüchen aufgeführt sind, wie folgt. Die Elektrodenplatte 40a des Gehäuses 40 und die Metallplatte 84 bilden ein erstes leitendes Element gemäß den Ansprüchen. Der Zylinder 40b bildet einen Zylinder gemäß den Ansprüchen. Die Abdeckung 50 bildet eine Abdeckung gemäß den Ansprüchen. Die Busschiene 30 und die Metallplatte 82 bilden ein zweites leitendes Element gemäß den Ansprüchen. Der Stift 90 bildet ein drittes leitendes Element gemäß den Ansprüchen.
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(Zweite Ausführungsform)
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Nun wird ein Halbleitermodul 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben, die in 3 dargestellt ist. Das Halbleitermodul 100 gemäß der zweiten Ausführungsform ist abgesehen von einer Verbindungsstruktur zwischen den Stiften 90 und den Gate-Elektroden 28 genauso aufgebaut wie das Halbleitermodul 10 gemäß der ersten Ausführungsform. Darüber hinaus sind in der folgenden Beschreibung des Halbleitermoduls 100 gemäß der zweiten Ausführungsform Elemente, die den jeweiligen Elementen entsprechen, die das Halbleitermodul 10 gemäß der ersten Ausführungsform bilden, mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in der ersten Ausführungsform.
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Im Halbleitermodul 100 gemäß der zweiten Ausführungsform sind die Stifte 90 jeweils nicht an die Gate-Elektroden 28 angefügt und stehen lediglich in Kontakt mit den Gate-Elektroden 28. Außerdem ist im Halbleitermodul 100 gemäß der zweiten Ausführungsform ein Isolierblock 88 an einer oberen Oberfläche der Elektrodenplatte 40a an einer Stelle installiert, die den Gate-Elektroden 28 gegenüber liegt. Der Stift 90 ist jeweils dadurch befestigt, dass er zwischen dem Isolierblock 88 und der Gate-Elektrode 28 angeordnet ist. Somit sind die Stifte 90 elektrisch mit den Gate-Elektroden 28 verbunden.
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Nun wird ein Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls 100 gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben. Zuerst wird das Gehäuse 40 vorbereitet, und die Metallplatte 84 und der Isolierblock 88 werden innerhalb des Zylinders 40b auf die Elektrodenplatte 40a gelegt. Dann wird eine Komponente installiert, die den Isolator 92 und drei Stifte 90 integriert. Dabei wird die Komponente in die Durchgangsöffnung 40f eingeführt, und ein Ende jedes Stifts 90 auf der Innenseite des Zylinders 40b wird an dem Isolierblock 88 angeordnet. Dann wird die Halbleitervorrichtung 20 auf die Metallplatte 84 gelegt. Dabei wird die Source-Elektrode 26 mit der Metallplatte 84 in Kontakt gebracht, und jede Gate-Elektrode 28 wird mit einem Abschnitt jedes Stifts 90 am Isolierblock 88 in Kontakt gebracht. Anschließend werden die Metallplatte 82, die Busschiene 30 und die Isolierplatte 80 auf ähnliche Weise wie in der ersten Ausführungsform installiert, und dann wird die Abdeckung 50 am Gehäuse 40 befestigt. Wenn der laminierte Körper durch Drehen der Abdeckung 50 komprimiert wird, wird der Druck auch auf die Stifte 90 aufgebracht, die zwischen den Gate-Elektroden 28 und dem Isolierblock 88 angeordnet sind. Aufgrund dieses Drucks werden die Stifte 90 an den Gate-Elektroden 28 befestigt. Anschließend wird durch Anbauen der Kühleinrichtungen 62 und 72 auf ähnliche Weise wie in der ersten Ausführungsform das Halbleitermodul 100 gemäß der zweiten Ausführungsform fertiggestellt.
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Wie oben beschrieben werden im Halbleitermodul 100 gemäß der zweiten Ausführungsform die Stifte 90 jeweils durch Druck an der Gate-Elektrode 28 befestigt. Anders ausgedrückt wird kein Stift an der Gate-Elektrode 28 angefügt. Daher ist eine Spannung, die um die Kontaktstellen zwischen den Stiften 90 und den Gate-Elektroden 28 auf die Halbleitervorrichtung 20 wirkt, verringert. Somit ist eine Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung 20 weiter verbessert.
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Obwohl der Isolierblock 88 in der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform aus einem Element besteht, das sich von der Elektrodenplatte 40a unterscheidet, kann der Isolierblock 88 statt dessen auch vorab an der Elektrodenplatte 40a befestigt werden.
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Außerdem wird in den oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen die Abdeckung 50 über das isolierende Flächengebilde 70 an der Kühleinrichtung 72 befestigt. Alternativ dazu kann ein isolierendes Flächengebilde auf einer Oberfläche der Abdeckung 50 ausgebildet werden, und die Abdeckung 50 kann über das isolierende Flächengebilde hinweg an der Kühleinrichtung 72 befestigt werden. Auf ähnliche Weise wird die Elektrodenplatte 40a in den oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen über das isolierende Flächengebilde hinweg an der Kühleinrichtung 62 befestigt. Alternativ dazu kann ein isolierendes Flächengebilde auf einer Oberfläche der Elektrodenplatte 40a ausgebildet werden, und die Elektrodenplatte 40a kann über das isolierende Flächengebilde hinweg an der Kühleinrichtung 62 befestigt werden. Ferner kann, wie in 4 dargestellt, eine Isolierkappe 72 über die Abdeckung 50 gelegt werden, und die Abdeckung 50 kann über die Isolierkappe 74 hinweg an der Kühleinrichtung 72 befestigt werden. Alternativ dazu können, wie in 5 dargestellt ist, ein gesamter Außenrand des Gehäuses 40 und der Abdeckung 50 mit einem isolierenden Harz 76 beschichtet werden, und die Kühleinrichtungen 62 und 72 können am Harz 76 befestigt werden.
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Obwohl ferner der Zylinder 40b und die Abdeckung 50 in den oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen aus Metall bestehen, können der Zylinder 40b und die Abdeckung 50 statt dessen aus einem Isolator gebildet werden.
