DE112014005694B4 - Halbleitermodul - Google Patents

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Abstract

Halbleitermodul, das mehrere in Harz gegossene Halbleitervorrichtungen (1), die elektrisch verbunden sind, enthält, wobeidie mehreren Halbleitervorrichtungen (1) auf einer Metallbasis (2) montiert sind,die mehreren Halbleitervorrichtungen (1) jeweils eine Struktur aufweisen, in der eine Metallwärmeableitungsplatte (4b), die auf einer Oberfläche eines isolierenden Substrats auf einer Seite gegenüber einer Halbleiterelementmontagefläche gebildet ist, von einem Harzguss freigelegt ist, unddie Metallwärmeableitungsplatte (4b) jeder Halbleitervorrichtung (1) in eine Öffnung (21) eingebettet ist, die in der Metallbasis (2) vorgesehen ist, so dass eine rückseitige Oberfläche der Metallwärmeableitungsplatte (4b) zu einer Ebene wird, die auf einem Kühlkörper (30) angeordnet werden kann,dadurch gekennzeichnet, dassdie Öffnung (21) in dem Basissubstrat eine konische Form oder eine stufenartige Form aufweist, so dass die Öffnung (21) auf der Seite der Halbleiterelementmontagefläche weiter ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Halbleitermodul und insbesondere auf ein Halbleitermodul, das darauf montiert ein Stromrichtungshalbleiterelement zum Steuern eines Motors oder dergleichen aufweist.
  • Stand der Technik
  • Motorantrieb, der für Eisenbahnen, Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge verwendet wird, wird üblicherweise durch einen Stromrichter (d. h. Inverter) gesteuert. Für einen Abschnitt, der als eine Hauptschaltung des Inverters bezeichnet wird, wird ein Halbleitermodul verwendet, das darauf montiert ein Schaltelement aufweist wie z. B. einen IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) oder einen MOSFET (Metalloxidhalbleiterfeldeffekttransistor), das Schalten eines großen Stroms steuert, und eine Diode, wie z. B. eine FWD (Freilaufdiode), die eine Sperrspannung löst, die während einer Schaltoperation erzeugt wird. Auf dem Gebiet von Fahrzeugen sind die Reduktion von Größe und Gewicht der montierten Vorrichtungen beschleunigt worden. Somit neigt die Leistungsdichte pro Vorrichtung oder pro Baugruppe dazu, anzusteigen. Deshalb ist stark nachgefragt, dass Isolierung gegen eine Hochspannung sichergestellt ist und dass die Wärmeableitungsleistung entsprechend der erhöhten Leistungsdichte erhöht wird.
  • Patentliteratur 1 offenbart ein Halbleitermodul, das eine Gruppe von Halbleitervorrichtungseinheiten enthält, die durch Kombinieren von mehreren Halbleitervorrichtungseinheiten, von denen jede einen abgedichteten Halbleiter-Chip, ein Verdrahtungssubstrat und eine Bolzenbefestigungseinheit aufweist, erhalten wird. Patentdokument 1 offenbart, dass ein elastischer Kleber oder eine elastische Folie zwischen jeder Halbleitervorrichtungseinheit und dem Verdrahtungssubstrat vorgesehen ist, so dass Druck, der auf das Verdrahtungssubstrat mit dem Befestigen von Bolzen ausgeübt wird, gleichmäßig auf jede Halbleitervorrichtungseinheit wirkt, was wiederum sowohl den Grad des Kontakts jeder Halbleitervorrichtungseinheit mit einem Kühlkörper als auch die Wärmeableitungsleistung verbessern kann.
  • Patentliteratur 2 betrifft ein Halbleitermodul mit einer Vielzahl von Isoliersubstraten, die jeweils ein Leistungshalbleiterelement auf deren Oberseite aufweisen. Weiterhin sind eine Vielzahl von Wärmeableitungselementen vorgesehen, die Isolierungssubstrat auf der Oberseite aufweisen.
  • Patentliteratur 3 betrifft eine Halbleitervorrichtung, die eine Kühlvorrichtung mit einer oberen Platte und drei Metallplattenelemente aufweist. Weiterhin ist eine Metallfolie und ein metallischer Wärmeverteiler vorgesehen.
  • Entgegenhaltungsliste
  • Patentliteratur
    • Patentliteratur 1: JP 2011-142124 A
    • Patentliteratur 2: JP2005-142323A
    • Patentliteratur 3: JP2013-149643A
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Wie vorstehend beschrieben, wenn ein Halbleitermodul durch Kombinieren von Einheiten konstruiert ist, von denen jede ein abgedichtetes Halbleiterelement aufweist, wie z. B. einen IGBT, um den Grad des Kontakts jeder Einheit mit einem Kühlkörper zu verbessern, wird es möglich, die Ableitung von Wärme von dem Halbleiterelement zu verbessern. In Patentdokument 1 enthält jedoch der Wärmeableitungspfad von dem Halbleiterelement jeder Halbleitervorrichtungseinheit zu dem Kühlkörper das Halbleiterelement, Lötstelle, eine leitende Struktur, ein isolierendes Substrat, eine leitende Struktur, Lötstelle und einen Kupferblock in dieser Reihenfolge, die dieselbe ist wie der Wärmeableitungspfad des herkömmliche gewöhnlichen Halbleitermoduls. Somit kann die Wärmeableitungsleistung innerhalb jeder Halbleitervorrichtungseinheit nicht verbessert sein.
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorstehend genannte Problem zu lösen und ein Halbleitermodul zu schaffen, das die Ableitung von Wärme zu einem Kühlkörper verbessern kann.
  • Lösung des Problems
  • Um das vorstehend genannte Problem zu lösen, enthält ein Halbleitermodul in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung mehrere harzgegossene Halbleitervorrichtungen, die auf eine Metallbasis montiert und elektrisch verbunden sind. Die mehreren Halbleitervorrichtungen wiesen jeweils eine Struktur auf, in der eine Metallwärmeableitungsplatte, die auf einer Oberfläche eines isolierenden Substrats auf einer Seite gegenüber einer Halbleiterelementmontagefläche gebildet ist, von einem Harzguss freigelegt ist, und die Metallwärmeableitungsplatte jeder Halbleitervorrichtung ist in eine Öffnung eingebettet, die in der Metallbasis vorgesehen ist, so dass eine rückseitige Oberfläche der Metallwärmeableitungsplatte zu einer Ebene wird, die auf einem Kühlkörper angeordnet werden kann.
  • Gemäß dem Halbleitermodul der vorliegenden Erfindung sind nur ein isolierendes Substrat und eine Metallwärmeableitungsplatte auf dem Wärmeableitungspfad von einem Halbleiterelement zu einem Kühlkörper vorgesehen. Somit kann die Wärmeableitungsleistung verbessert sein.
  • Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Halbleitermodul geschaffen werden, das die Ableitung von Wärme zu einem Kühlkörper verbessern kann.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleitermoduls in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Hauptteils, der die Produktionsstufen der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Hauptteils, der die Produktionsstufen der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Hauptteils, der die Produktionsstufen der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 5 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleitermoduls in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 6 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleitermoduls in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 7 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleitermoduls in der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 8 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleitermoduls in der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 9 ist eine schematische Querschnittsansicht, wenn das Halbleitermodul der vorliegenden Erfindung auf einem Kühlkörper 30 montiert ist.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • (Erste Ausführungsform)
  • 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleitermoduls in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 zeigt nicht einen Querschnitt, der erhalten wird, durch Schneiden des Halbleitermoduls der vorliegenden Erfindung entlang einer spezifischen Schnittebenenlinie und zeigt somit nicht die Verbindung zwischen einem Steueranschluss oder einem Halbleiterelement in einer Harzabdichtung und einer Verdrahtungsschicht. 2, 3 und 4 sind perspektivische Ansichten eines Hauptteils, die die Stufen zum Produzieren eines Halbleitermoduls 100 in dieser Ausführungsform zeigen.
  • Das Halbleitermodul 100 in dieser Ausführungsform enthält mehrere in Harz gegossene Halbleitervorrichtungen 1, die auf einer einzigen Metallbasis 2 montiert sind, und die mehreren Halbleitervorrichtungen 1 sind durch Drähte 7 elektrisch verbunden und bilden dadurch eine Hauptschaltung einer Inverterschaltung und dergleichen. In dem Halbleitermodul 100 in dieser Ausführungsform ist der Grund dafür, dass das Modul aus einer Kombination aus mehreren in Harz gegossenen Halbleitervorrichtungen konstruiert ist, wie folgt. In einem Stromrichtungsleistungsmodul mit hoher Kapazität ist insbesondere hohe Isolationszuverlässigkeit erforderlich. Somit ist ein solches Leistungsmodul typischerweise mit Gel abgedichtet mit einem Dichtmittel, wie z. B. einem weichen Silikongel, das in einem Gehäuse vorgesehen ist. Weiches Gel ist dadurch vorteilhaft, dass es kaum abblättern wird, selbst wenn es einer thermischen Belastung ausgesetzt ist, und kann somit die Isolierung eines Halbleiterelements, eines Anschlusses und dergleichen sicherstellen, kann jedoch eine thermische Belastung nicht abschwächen, die auf einen peripheren Verbindungsabschnitt des Halbleiterelements ausgeübt würde. Indessen kann ein Harzgießen durch Bedecken des Umfangs eines Halbleiterelements mit einem harten Harz die Verzerrung eines peripheren Verbindungsabschnitts des Halbleiterelements unterdrücken und somit die Verbindungszuverlässigkeit verbessern. Falls jedoch die Größe des Moduls erhöht ist, es wäre unmöglich, das gesamte Modul mit einem Harz zu gießen und so ausreichende Isolierungszuverlässigkeit zu erhalten. Deshalb ist in dieser Ausführungsform eine Schaltung, die ein Modul aufbaut, in mehrere Einheiten unterteilt, so dass mehrere in Harz gegossene Halbleitervorrichtungen das Modul aufbauen, wodurch die Isolierungszuverlässigkeit und die Verbindungszuverlässigkeit verbessert sind. Ferner, da ein Modul durch Montieren von mehreren harzgegossenen Halbleitervorrichtungen auf einer einzigen Metallbasis gebildet ist, ist es möglich, eine Last auf dem Paketierungsprozess auf der Kundenseite zu reduzieren.
  • Die Halbleitervorrichtung 1, die für das Halbleitermodul 100 in dieser Ausführungsform verwendet ist, enthält eine Verdrahtungsschicht 4a auf einer Oberfläche eines isolierenden Substrats 3 und eine Metallwärmeableitungsplatte 4b auf dessen anderer Oberfläche und weist ein Halbleiterelement 5 auf, wie z. B. einen IGBT oder eine Diode, das auf der Verdrahtungsschicht 4 mit dazwischengeschobener Lötstelle 10 montiert ist. Die Halbleitervorrichtung 1 ist von einem auf einer Seite gegossenen Typ, wobei eine Halbleiterelementmontagefläche des isolierenden Substrats 3 mit dem Dichtharz 11 abgedichtet ist, während die Metallwärmeableitungsplatte 4b auf der rückseitigen Oberfläche des isolierenden Substrats 3 freigelegt ist. Hier ist das isolierende Substrat 3 aus Keramik gebildet, wie z. B. Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid oder Siliziumnitrid, und die Verdrahtungsschicht 4a und die Metallwärmeableitungsplatte 4b sind jeweils aus Kupfer, Aluminium oder dergleichen gebildet. Die Verdrahtungsschicht kann verwendet werden, nachdem ihre Oberfläche bei Bedarf beispielsweise Nickelplattierung unterzogen worden ist. Ein Kopplungsmaterial zum Verbinden des Halbleiterelements 5 und der Verdrahtungsschicht 4a ist nicht auf Löten beschränkt. Beispielsweise kann ein Kopplungsmaterial verwendet werden, das Niedertemperatursintern von Metallpartikeln verwendet.
  • Die Metallbasis 2 ist mit mehreren Öffnungen 21 versehen, von denen jede der Form der Metallwärmeableitungsplatte 4b entspricht. Wie in 2 gezeigt ist, ist die Metallwärmeableitungsplatte 4b der Halbleitervorrichtung 1 in jede Öffnung 21 der Metallbasis 2 eingebettet, so dass mehrere Halbleitervorrichtungen 1 auf die Metallbasis 2 montiert sind. Zu dieser Zeit ist das isolierende Substrat 3 größer als die Metallwärmeableitungsplatte 4b gebildet, so dass verhindert wird, dass die Halbleitervorrichtung 1 aus der Öffnung 21 fällt. Zusätzlich, wie in 1 gezeigt ist, falls die Metallwärmeableitungsplatte 4b und die Öffnung 21 jeweils in einer konischen Form gebildet sind, so dass die Öffnung auf der Seite der Halbleiterelementmontagefläche der Metallbasis 2 weiter wird, ist es auch möglich, das Abfallen der Halbleitervorrichtung 1 zu verhindern.
  • Als Nächste, wie in 3 gezeigt, wird eine Umhüllung 12 an dem Metallbasisgehäuse 2 befestigt. Jede Halbleitervorrichtung 1 enthält einen äußeren Verbindungsanschluss, der mit der Elektrode des Halbleiterelements 5 und der Verdrahtungsschicht elektrisch verbunden ist. Derart sind der äußere Verbindungsanschluss und der Draht 7 verbunden, so dass die mehreren Halbleitervorrichtungen 1 elektrisch verdrahtet sind. Danach wird das Innere der Umhüllung 12 mit einem isolierenden Dichtmaterial 8 gefüllt, und es wird ein Deckel 9 bereitgestellt, so dass ein notwendiger Abschnitt des Drahts 7 freigelegt ist, wodurch das Halbleitermodul 100, das in den 1 und 4 gezeigt ist, erhalten wird. Das Halbleitermodul 100 in dieser Ausführungsform weist Bolzendurchgangslöcher 23, die in der Metallbasis 2 und der Umhüllung 12 vorgesehen sind, zum Befestigen des Halbleitermoduls an einem Kühlkörper auf. Somit ist das Halbleitermodul 100 an einem Kühlkörper befestigt, wenn Bolzen durch die Bolzendurchgangslöcher 23 befestigt sind. Es ist außerdem möglich, die Bolzendurchgangslöcher 23 in nur einem aus der Metallbasis 2 und der Umhüllung 12 vorzusehen durch Ändern des Anordnung und/oder der Form der Metallbasis 2 und/oder der Umhüllung 12. Für das isolierende Dichtmaterial 8, das für den Abdichtungsprozess nach dem Verdrahten der Halbleitervorrichtungen 1 verwendet wird, ist es möglich, ein weiches Harz wie z. B. Silikon-Geld, oder ein hartes Harz wie z. B. Epoxidharz, Phenolharz oder Urethanharz zu verwenden. Wie vorstehend beschrieben weisen in Harz gegossene Halbleitervorrichtungen hohe Verbindungszuverlässigkeit auf, können jedoch verminderte Isolierungszuverlässigkeit aufweisen, falls Abblättern zwischen einem Gießharz und anderen Elementen auftritt. Das Halbleitermodul in dieser Ausführungsform setzt eine Konfiguration ein, in der das Innere eines Gehäuses, das durch die Metallbasis 2 und die Umhüllung (d. h. die Umhüllung 12 und den Deckel 9) gebildet ist, mit einem isolierenden Dichtmaterial 8 gefüllt ist, um Isolierung zwischen den Drähten 7 sicherzustellen und somit die Isolierungszuverlässigkeit der gegossenen Halbleitervorrichtungen zu verbessern.
  • Gemäß dem Halbleitermodul in dieser Ausführungsform ist die auf einer Seite gegossene Halbleitervorrichtung 1 auf jede Öffnung 21 des Basissubstrats 2 montiert, wodurch eine Struktur erhalten wird, in der die Metallwärmeableitungsplatte 4b auf der rückseitigen Oberfläche des isolierenden Substrats 3 auf der Seite der rückseitigen Oberfläche des Basissubstrat 2 freigelegt ist. Somit wird die rückseitige Oberfläche der Metallwärmeableitungsplatte 4b zu einer Ebene, die auf einem Kühlkörper angeordnet werden kann. Infolgedessen kann die Metallwärmeableitungsplatte 4b fest direkt an dem Kühlkörper angebracht werden. Auf dem Wärmeableitungspfad von dem Halbleiterelement 5 wie z. B. einem IGBT zu dem Kühlkörper ist kein Kopplungsabschnitt zwischen der Metallbasis und der Halbleitervorrichtung wie z. B. eine Lötstelle mit niedriger Wärmeleitfähigkeit oder eine Harzkleberschicht vorhanden. Somit kann Kühlen mit hoher Effizienz ausgeführt werden. Zu dieser Zeit ist die rückseitige Oberfläche der Metallbasis 2 wünschenswerterweise mit der rückseitigen Oberfläche der Metallwärmeableitungsplatte 4 bündig gemacht. Alternativ muss die rückseitige Oberfläche der Metallbasis 2 nicht mit der rückseitigen Oberfläche der Metallwärmeableitungsplatte 4 bündig sein, falls die Metallwärmeableitungsplatte 4 fest an am Kühlkörper angebracht werden kann mit einer ausgearbeiteten Ausformung des Kühlkörpers.
  • Gemäß dem Halbleitermodul in dieser Ausführungsform ist kein Kopplungsabschnitt zwischen der Metallbasis und der Halbleitervorrichtung auf dem Wärmeableitungspfad vorhanden. Somit ist es möglich, ein Halbleitermodul bereitzustellen, das einen niedrigen thermischen Widerstand und hohe Zuverlässigkeit aufweist und wahrscheinlich nicht durch Verschlechterung beeinflusst wird, die andernfalls aufgrund thermischer Ermüdung eines Kopplungsabschnitts während des Betriebs auftreten würde.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • 5 ist eine schematische Querschnittsansicht der zweiten Ausführungsform, die sich auf ein weiteres Verfahren zum Befestigen und Verbinden der Halbleitervorrichtung und des Metallbasisgehäuses 2 der vorliegenden Erfindung bezieht.
  • Ein Abschnitt, an dem die Halbleitervorrichtung 1 an der Metallbasis 2 befestigt ist, kann irgendeine Struktur aufweisen, solange verhindert wird, dass die Halbleitervorrichtung von der Metallbasis 2 abfällt. Somit ist es möglich, wie in der schematischen Querschnittsansicht von 1 gezeigt ist, einen Konus bereitzustellen, so dass die Öffnung weiter wird in der Richtung, in der die Halbleitervorrichtung montiert ist, oder, wie in 5 gezeigt, eine Stufe 22 bereitzustellen, um die Halbleitervorrichtung 1 an dem Metallbasisgehäuse 2 zu befestigen.
  • Hier ist das Halbleitermodul 100 an einem Kühlkörper (nicht gezeigt) mit Schrauben befestigt, die durch die in 4 gezeigten Bolzendurchgangslöcher 23 hindurchtreten. Zu dieser Zeit, falls die Halbleitervorrichtung 1 gegen den Kühlkörper gedrückt wird, so dass die Halbleitervorrichtung 1 an dem Kühlkörper fest angebracht ist, ist die Ableitung von Wärme von der Halbleitervorrichtung 1 verbessert. Es können jedoch Fälle vorhanden sein, in denen die Halbleitervorrichtung 1 aufgrund von thermischer Belastung oder dergleichen während des Betriebs der Halbleitervorrichtung 1 abgleitet, und der Grad des Kontakts zwischen der Metallwärmeableitungsplatte 3 und dem Kühlkörper wird somit unzureichend. Als eine Gegenmaßnahme dafür, falls ein Befestigungsabschnitt 6 durch Koppeln einer Seitenfläche der Öffnung der Metallbasis 2 an eine Seitenfläche der Metallwärmeableitungsplatte 4 unter Verwendung eines Kopplungsmaterials gebildet ist, ist es möglich, das Abgleiten der Halbleitervorrichtung 1 zu verhindern. Zum Koppeln der Halbleitervorrichtung 1 mit der Metallbasis 2 ist es möglich, Lötmetall, das Blei, Zinn, Kupfer, Silber oder dergleichen als eine Hauptkomponente enthält, ein Dichtmaterial, das Silikonharz oder dergleichen enthält, oder ein sinterfähiges Metallpulver zu verwenden.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • 6 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die dritte Ausführungsform zeigt, die sich auf ein anderes Verfahren zum Befestigen der Halbleitervorrichtung 1 bezieht, um das Abgleiten der Halbleitervorrichtung 1 von der Metallbasis 2 zu verhindern. In 6 ist ein Vorsprung 121 auf der Umhüllung vorgesehen, der an der Metallbasis 2 befestigt ist. Mit dem Vorsprung 121 wird die Halbleitervorrichtung 1 gegen die Metallbasis 2 gedrückt. Ferner, wie in 4 gezeigt ist, wenn die Halbleitervorrichtung 1 an einem Kühlkörper mit Schrauben befestigt ist, die durch die Bolzendurchgangslöcher 23 in der Metallbasis 2 und der Umhüllung 12 hindurchtreten, wird eine Belastung auf die Seite der Metallbasis der Umhüllung 12 ausgeübt. Infolgedessen wird eine Kraft, die die Halbleitervorrichtung 1 gegen die Metallbasis drückt, durch den Vorsprung 12 ausgeübt, und somit kann der Grad des Kontakts zwischen dem Kühlkörper und der Halbleitervorrichtung 1 verbessert sein.
  • Der Vorsprung 121 kann so vorgesehen sein, dass er auf die Halbleitervorrichtung 1 nicht nur an dem äußeren Umfangsabschnitt, sondern auch an dem inneren Umfangsabschnitt drückt.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • 7 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die vierte Ausführungsform zeigt, die sich auf ein weiteres Verfahren zum Verbinden der Drähte 7, die die mehreren Halbleitervorrichtungen 1 miteinander verbinden, bezieht.
  • Da ein großer Strom zwischen den mehreren Halbleitervorrichtungen 1 fließt, ist es wünschenswert, die Induktivität an Drahtabschnitten zu reduzieren, die die Halbleitervorrichtungen 1 verbinden, um die Eigenschaften des Halbleitermoduls 100 zu verbessern. Hier ist in dem Halbleitermodul 100 in dieser Ausführungsform der Draht 7 zum elektrischen Verbinden der Halbleitervorrichtungen 1 miteinander im Voraus in dem Deckel 9 bereitgestellt. Der Draht 7, der in dem Deckel 9 bereitgestellt ist, ist mit dem äußeren Verbindungsanschluss jeder Halbleitervorrichtung 1 verbunden, so dass die mehreren Halbleitervorrichtungen 1 elektrisch verdrahtet sind. Es wird darauf hingewiesen, dass die Verbindung zwischen dem äußeren Verbindungsanschluss der Halbleitervorrichtung 1 und dem Draht der inneren Schicht des Deckels 9 durch Bereitstellen einer Öffnung in dem Deckel 9 ausgeführt wird, so dass ein zu verbindender Abschnitt des Drahts der inneren Schicht freigelegt ist.
  • Wie vorstehend beschrieben kann Einsetzen einer Struktur, in der der Deckel 9 mit einem Draht integriert ist, die wechselseitige Induktivität aufgrund eines Magnetfelds, das durch einen Strom erzeugt wird, reduzieren.
  • (Fünfte Ausführungsform)
  • 8 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die fünfte Ausführungsform zeigt, die sich auf die Metallwärmeableitungsplatte 4b bezieht, die auf dem isolierenden Substrat in der vorliegenden Erfindung gebildet ist.
  • In dieser Ausführungsform ist die Metallwärmeableitungsplatte 4b, die in Kontakt mit einem Kühlkörper sein soll, so gebildet, dass sie an ihren Endabschnitten dicker ist als an ihrer Mitte. Die Wärmemenge, die in der Halbleitervorrichtung 1 erzeugt wird, neigt dazu, in ihrer Mitte größer zu sein. Als eine Gegenmaßnahme dafür kann das Bilden der Metallwärmeableitungsplatte 4b, so dass sie in ihrer Mitte dünner ist, in der Halbleitervorrichtung 1 wie in dieser Ausführungsform den Wärmewiderstand in der Mitte reduzieren und infolgedessen die Wärmekonzentration in der Mitte reduzieren.
  • (Sechste Ausführungsform)
  • 9 ist eine schematische Querschnittsansicht, wenn das Halbleitermodul 100 auf einem Kühlkörper 30 montiert ist. Das Halbleitermodul 100 wird dadurch verwendet, dass es auf den Kühlkörper 30 montiert ist. Während des Betriebs steigt die Temperatur der Halbleitervorrichtung 1 an, und es wird somit zwischen dem Kühlkörper 30 und der Halbleitervorrichtung 1 eine Temperaturdifferenz erzeugt. Zu dieser Zeit, falls die Materialien des Kühlkörpers 30 und der Metallwärmeableitungsplatte 4b der Halbleitervorrichtung 1 unterschiedlich sind, ist eine Möglichkeit vorhanden, dass ein Spalt zwischen den zwei fest angebrachten Oberflächen erzeugt werden kann aufgrund der Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten, der aus der Temperaturdifferenz und der Unterschiedlichkeit der verwendeten Materialien resultiert. Somit ist es, um einen solchen Spalt zu reduzieren, effektiv, die Metallwärmeableitungsplatte 4b, die in Kontakt mit dem Kühlkörper 30 sein soll, die Halbleitervorrichtung 1 und den Kühlkörper 30 unter Verwendung desselben Materials zu bilden. Zu dieser Zeit können die Verdrahtungsschicht 4a und die Metallwärmeableitungsplatte 4b, die auf gegenüberliegenden Oberflächen des isolierenden Substrats 3 vorgesehen sind, mit demselben Material gebildet sein, oder nur die Metallwärmeableitungsplatte 4b kann mit demselben Material wie der Kühlkörper 30 gebildet sein.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Halbleitervorrichtung
    2
    Metallbasis
    3
    isolierende Schicht
    4a
    Verdrahtungsschicht
    4b
    Metallwärmeableitungsplatte
    5
    Halbleiterelement
    6
    Befestigungsabschnitt
    7
    Draht
    8
    isolierendes Dichtmaterial
    9
    Deckel
    10
    Lötstelle
    11
    Dichtharz
    12
    Umhüllung
    21
    Öffnung
    22
    Stufe
    23
    Bolzendurchgangsloch
    30
    Kühlkörper
    100
    Halbleitermodul
    121
    Vorsprung

Claims (7)

  1. Halbleitermodul, das mehrere in Harz gegossene Halbleitervorrichtungen (1), die elektrisch verbunden sind, enthält, wobei die mehreren Halbleitervorrichtungen (1) auf einer Metallbasis (2) montiert sind, die mehreren Halbleitervorrichtungen (1) jeweils eine Struktur aufweisen, in der eine Metallwärmeableitungsplatte (4b), die auf einer Oberfläche eines isolierenden Substrats auf einer Seite gegenüber einer Halbleiterelementmontagefläche gebildet ist, von einem Harzguss freigelegt ist, und die Metallwärmeableitungsplatte (4b) jeder Halbleitervorrichtung (1) in eine Öffnung (21) eingebettet ist, die in der Metallbasis (2) vorgesehen ist, so dass eine rückseitige Oberfläche der Metallwärmeableitungsplatte (4b) zu einer Ebene wird, die auf einem Kühlkörper (30) angeordnet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (21) in dem Basissubstrat eine konische Form oder eine stufenartige Form aufweist, so dass die Öffnung (21) auf der Seite der Halbleiterelementmontagefläche weiter ist.
  2. Halbleitermodul nach Anspruch 1, das ferner Folgendesenthält: ein Gehäuse, die die Metallbasis (2) und eine Umhüllung (12) enthält, wobei das Gehäuse die mehreren Halbleitervorrichtungen (1) bedeckt; und ein isolierendes Dichtmaterial (8), das ein Inneres des Gehäuses füllt, so dass das isolierende Dichtmaterial (8) die mehreren Halbleitervorrichtungen (1) in dem Gehäuse bedeckt.
  3. Halbleitermodul nach Anspruch 2, wobei das isolierende Dichtmaterial (8) in einem Gelzustand ist.
  4. Halbleitermodul nach Anspruch 1, wobei die Öffnung (21) in dem Basissubstrat und eine Seitenfläche der Metallwärmeableitungsplatte (4b) durch ein Kopplungsmaterial gekoppelt sind.
  5. Halbleitermodul nach Anspruch 2, wobei die Umhüllung (12) Bolzendurchgangslöcher zum Befestigen des Halbleitermoduls (100) an dem Kühlkörper (30) und einen Vorsprung (121), der die Halbleitervorrichtung (1) hält, enthält, und der Vorsprung (121) eine Struktur aufweist, die es ermöglicht, dass die Halbleitervorrichtung (1) gegen die Metallbasis (2) gedrückt wird, wenn die Umhüllung (12) mit Bolzen befestigt ist.
  6. Halbleitermodul nach Anspruch 2, wobei die mehreren Halbleitervorrichtungen (1) durch einen Draht (7) verbunden sind, der in einem Deckelabschnitt der Umhüllung (12) integriert ist.
  7. Halbleitermodul nach Anspruch 1, wobei die Metallwärmeableitungsplatte (4b) an ihren Endabschnitten dicker ist als in ihrer Mitte.
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