DE112016007419T5 - Halbleitermodul und Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung ist dazu gedacht, ein Halbleitermodul und eine Halbleitervorrichtung vorzusehen, die mit verschiedenen Nennströmen kompatibel sind. Ein Halbleitermodul 100 umfasst einen Leiterrahmen 3 und ein mit dem Leiterrahmen 3 verbundenes Halbleiterelement 1. Der Leiterrahmen 3 umfasst eine erste Verbindungsstruktur 11 und eine zweite Verbindungsstruktur 12. Die erste Verbindungsstruktur 11 ist auf einer ersten Seite S1 des Leiterrahmens 3 angeordnet, und die zweite Verbindungsstruktur 12 ist auf einer zweiten Seite S2 des Leiterrahmens 3 angeordnet, die der ersten Seite S1 gegenüberliegt. Die erste Verbindungsstruktur 11 umfasst einen Lückenteil 11b als einen Teil, bei dem der Leiterrahmen 3 nicht vorhanden ist, und die zweite Verbindungsstruktur 12 umfasst einen Lückenteil 12b als einen Teil, bei dem der Leiterrahmen 3 nicht vorhanden ist. Jede der ersten Verbindungsstruktur 11 und der zweiten Verbindungsstruktur 12 hat eine Form, so dass eine der ersten Verbindungsstruktur 11 und der zweiten Verbindungsstruktur 12 zumindest einen Teil des Lückenteils 11b oder 12b der anderen ergänzt, unter der Annahme, dass die erste Verbindungsstruktur 11 und die zweite Verbindungsstruktur 12 überlappt sind.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Halbleitermodul und eine Halbleitervorrichtung.
  • Stand der Technik
  • Ein Halbleitermodul, in dem ein Halbleiterelement als ein Schaltelement auf einem Lead-Frame bzw. Leiterrahmen verbunden ist und gesteuert wird, um ein- und auszuschalten, um elektrische Leistung umzuwandeln, ist bekannt (siehe zum Beispiel Patentdokument 1).
  • Wenn herkömmliche Halbleitermodule mit verschiedenen Nennströmen hergestellt werden sollen, ist es notwendig, ein für jedes Halbleitermodul zweckbestimmtes Bauteil wie etwa den Leiterrahmen zu entwerfen. Da zweckbestimmte Bauteile für jeden unterschiedlicher Nennströme entworfen werden müssen, bestanden Probleme wie etwa eine Erhöhung der Entwicklungskosten und Herstellungskosten und eine Zunahme des Entwicklungszeitraums. Der Nennstrom ist ein gemäß den Spezifikationen jedes Halbleitermoduls bestimmter Stromwert.
  • Dokumente nach dem Stand der Technik
  • Patentdokumente
  • Patentdokument 1: WO 2011/155165
  • Zusammenfassung
  • Durch die Erfindung zu lösendes Problem
  • Wie oben beschrieben wurde, erfordert das herkömmliche Halbleitermodul eine zweckbestimmte Auslegung bzw. einen zweckbestimmten Entwurf von Bauteilen für jeden unterschiedlicher Nennströme, und somit können die Bauteile nicht standardisiert werden, was zu Problemen wie etwa einer Erhöhung der Entwicklungskosten und Herstellungskosten und einer Zunahme des Entwicklungszeitraums führt. Außerdem besteht ein Problem einer Verkomplizierung des Prozesses zum Herstellen von Halbleitermodulen mit einer Vielzahl von Nennströmen.
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Halbleitermodul und eine Halbleitervorrichtung vorzusehen, die mit verschiedenen Nennströmen kompatibel sind.
  • Mittel, um das Problem zu lösen
  • Ein Halbleitermodul gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Lead-Frame bzw. Leiterrahmen; und ein mit dem Leiterrahmen verbundenes Halbleiterelement. Der Leiterrahmen umfasst eine erste Verbindungsstruktur und eine zweite Verbindungsstruktur. Die erste Verbindungsstruktur ist auf einer ersten Seite des Leiterrahmens angeordnet, und die zweite Verbindungsstruktur ist auf einer zweiten Seite des Leiterrahmens angeordnet, die der ersten Seite gegenüberliegt. Die erste Verbindungsstruktur enthält einen Leerraum- bzw. Lückenteil als einen Teil, bei dem der Leiterrahmen nicht vorhanden ist, und die zweite Verbindungsstruktur enthält einen Lückenteil als einen Teil, bei dem der Leiterrahmen nicht vorhanden ist. Jede der ersten Verbindungsstruktur und der zweiten Verbindungsstruktur hat eine Form, so dass eine der ersten Verbindungsstruktur und der zweiten Verbindungsstruktur zumindest einen Teil des Lückenteils der anderen ausfüllt bzw. ergänzt, unter der Annahme, dass die erste Verbindungsstruktur und die zweite Verbindungsstruktur überlappt werden.
  • Effekte der Erfindung
  • Ein Halbleitermodul gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine erste Verbindungsstruktur und eine zweite Verbindungsstruktur, und somit kann eine beliebige Anzahl von Halbleitermodulen miteinander in Reihe gekoppelt werden. Konkret kann die Vielzahl von Halbleitermodulen parallel miteinander verbunden werden, und somit kann der Nennstromwert der Vielzahl gekoppelter Halbleitermodule als Ganzes gemäß der Anzahl der gekoppelten Halbleitermodule geändert werden. Dementsprechend müssen Halbleitermodule nicht exklusiv für jeden verschiedener Nennstromwerte ausgelegt bzw. entworfen werden und können folglich gemeinsam genutzt werden. Als Folge können Entwicklungskosten und Herstellungskosten reduziert werden. Außerdem kann der Herstellungsprozess vereinfacht werden.
  • Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ersichtlicher werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls gemäß einer ersten Ausführungsform.
    • 2 ist eine Querschnittsansicht des Halbleitermoduls gemäß der ersten Ausführungsform.
    • 3 ist eine perspektivische Ansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
    • 4 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
    • 5 ist eine Querschnittsansicht eines Halbleitermoduls gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform.
    • 6 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung gemäß der Modifikation der ersten Ausführungsform.
    • 7 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls gemäß einer zweiten Ausführungsform.
    • 8 ist eine Querschnittsansicht des Halbleitermoduls gemäß der zweiten Ausführungsform.
    • 9 ist eine perspektivische Ansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform.
    • 10 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform.
    • 11 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls gemäß einer dritten Ausführungsform.
    • 12 ist eine Querschnittsansicht des Halbleitermoduls gemäß der dritten Ausführungsform.
    • 13 ist eine perspektivische Ansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform.
    • 14 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform.
    • 15 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls gemäß einer vierten Ausführungsform.
    • 16 ist eine Querschnittsansicht des Halbleitermoduls gemäß der vierten Ausführungsform.
    • 17 ist eine perspektivische Ansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform.
    • 18 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform.
    • 19 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls gemäß einer fünften Ausführungsform.
    • 20 ist eine Querschnittsansicht des Halbleitermoduls gemäß der fünften Ausführungsform.
    • 21 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls gemäß einer Modifikation der fünften Ausführungsform.
    • 22 ist eine Querschnittsansicht des Halbleitermoduls gemäß der Modifikation der fünften Ausführungsform.
    • 23 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls gemäß einer sechsten Ausführungsform.
    • 24 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls gemäß einer Modifikation der sechsten Ausführungsform.
    • 25 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls gemäß einer siebten Ausführungsform.
    • 26 ist eine Querschnittsansicht des Halbleitermoduls gemäß der siebten Ausführungsform.
    • 27 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls gemäß einer Modifikation der siebten Ausführungsform.
    • 28 ist eine perspektivische Ansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform.
    • 29 ist eine perspektivische Ansicht eines Inneren der Halbleitervorrichtung gemäß der achten Ausführungsform.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • <Erste Ausführungsform>
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls 100 gemäß einer ersten Ausführungsform. 2 ist eine Querschnittsansicht des Halbleitermoduls 100, genommen entlang einer Linie A1-A1 in 1. Wie in 1 und 2 veranschaulicht ist, umfasst das Halbleitermodul 100 einen Leiterrahmen 3 und ein mit den Leiterrahmen 3 verbundenes Halbleiterelement 1.
  • Das Halbleiterelement 1 ist zum Beispiel durch ein Lot 2 mit dem Leiterrahmen 3 verbunden. Das Halbleiterelement 1 ist ein Leistungs-Halbleiterelement. Das Halbleiterelement 1 ist ein Schaltelement wie etwa ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) oder ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET). Das Halbleiterelement 1 kann eine Freilaufdiode sein. Das Halbleiterelement 1 kann einen Halbleiter mit breiter Bandlücke wie etwa SiC, GaN oder Diamant enthalten.
  • Obere und untere Oberflächen (welche Oberflächen auf der Seite der +z-Richtung und der Seite der -z-Richtung sind) des Halbleiterelements 1 sind jeweils mit einer Hauptelektrode versehen. Außerdem ist eine Steuerelektrode zum Beispiel auf einem Teil der oberen Oberfläche des Halbleiterelements 1 vorgesehen.
  • Der leitfähige Leiterrahmen 3 ist aus beispielsweise Kupfer oder Aluminium geschaffen. Der Leiterrahmen 3 kann aus einer Legierung bestehen, die Kupfer oder Aluminium als Hauptkomponente enthält. Wie in 1 und 2 veranschaulicht ist, ist eine Seite auf der Seite der +x-Richtung des Leiterrahmens 3 als eine erste Seite S1 definiert. Eine Seite auf der Seite der -x-Richtung des Leiterrahmens 3 ist als eine zweite Seite S2 definiert. Die erste Seite S1 und die zweite Seite S2 liegen einander gegenüber.
  • Der Leiterrahmen 3 umfasst eine erste Verbindungsstruktur 11 und eine zweite Verbindungsstruktur 12. Die erste Verbindungsstruktur 11 ist auf der ersten Seite S1 des Leiterrahmens 3 angeordnet. Die zweite Verbindungsstruktur 12 ist auf einer zweiten Seite S2 des Leiterrahmens 3 angeordnet. Die erste Verbindungsstruktur 11 umfasst einen substantiellen Teil 11a, bei dem der Leiterrahmen 3 vorhanden ist, und einen Leeraum- bzw. Lückenteil 11b, bei dem der Leiterrahmen 3 nicht vorhanden ist. Die zweite Verbindungsstruktur 12 umfasst einen substantiellen Teil 12a, bei dem der Leiterrahmen 3 vorhanden ist, und einen Lückenteil 12b, bei dem der Leiterrahmen 3 nicht vorhanden ist.
  • Nimmt man an, dass die erste Verbindungsstruktur 11 und die zweite Verbindungsstruktur 12 überlappt werden, weist jede der ersten Verbindungsstruktur 11 und der zweiten Verbindungsstruktur 12 eine Form auf, so dass eine der ersten Verbindungsstruktur 11 und der zweiten Verbindungsstruktur 12 zumindest einen Teil des Lückenteils 11b oder 12b der anderen ausfüllt bzw. ergänzt. Mit anderen Worten ergänzt in 2 unter der Annahme, dass die zweite Verbindungsstruktur 12 parallel in der x-Richtung bewegt und mit der ersten Verbindungsstruktur 11 überlappt wird, der substantielle Teil 11a der ersten Verbindungsstruktur 11 den Lückenteil 12b der zweiten Verbindungsstruktur 12, und der substantielle Teil 12a der zweiten Verbindungsstruktur 12 ergänzt den Lückenteil 11b der ersten Verbindungsstruktur 11.
  • Das Halbleitermodul 100 kann ferner ein isolierendes Bauteil 4 wie in einer fünften Ausführungsform beschrieben enthalten. Das Halbleitermodul 100 kann überdies einen Kühler 5 wie in einer Modifikation der fünften Ausführungsform beschrieben enthalten. Ein Elektrodenanschluss 6 kann ferner wie in einer sechsten Ausführungsform beschrieben vorgesehen sein. Wie in einer siebten Ausführungsform beschrieben kann weiter ein Wärmerohr im Leiterrahmen 3 integriert sein. Außerdem kann wie in einer achten Ausführungsform beschrieben ein Versiegelungsharz 15 zum Versiegeln vorgesehen sein.
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht einer Halbleitervorrichtung 110 gemäß der ersten Ausführungsform. 4 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung 110, genommen entlang einer Linie A2-A2 in 3. Wie in 3 und 4 veranschaulicht ist, hat die Halbleitervorrichtung 110 eine Konfiguration, in der zwei Halbleitermodule 100 miteinander gekoppelt sind. Für eine Beschreibung wird auf die beiden Halbleitermodule 100 zur Unterscheidung als Halbleitermodule 100A bzw. 100B verwiesen.
  • Wie in 3 und 4 veranschaulicht ist, liegen unter den Halbleitermodulen 100A und 100B, die einander benachbart sind, die erste Seite S1 des Halbleitermoduls 100B und die zweite Seite S2 des Halbleitermoduls 100A einander gegenüber. Die erste Verbindungsstruktur 11 des Halbleitermoduls 100B und die zweite Verbindungsstruktur 12 des Halbleitermoduls 100A sind durch ein Lot 10 miteinander elektrisch verbunden.
  • Wie in 3 und 4 veranschaulicht ist, können die Halbleiterelemente 1 miteinander parallel verbunden werden, indem die Leiterrahmen 3 der Halbleitermodule 100A und 100B miteinander elektrisch verbunden werden. Folglich kann der Nennstromwert der Halbleitervorrichtung 110 gemäß der Anzahl der gekoppelten Halbleitermodule 100 geändert werden.
  • Die Anzahl von Halbleitermodulen 100, die in der Halbleitervorrichtung 110 vorgesehen sind, ist nicht auf Zwei beschränkt. Eine wahlfreie Anzahl von Halbleitermodulen 100 kann gemäß dem Nennstrom der Halbleitervorrichtung 110 in der +x-Richtung und der - x-Richtung miteinander gekoppelt werden.
  • <Effekte>
  • Das Halbleitermodul 100 gemäß der ersten Ausführungsform umfasst den Leiterrahmen 3 und das mit dem Leiterrahmen 3 verbundene Halbleiterelement 1. Der Leiterrahmen 3 umfasst die erste Verbindungsstruktur 11 und die zweite Verbindungsstruktur 12. Die erste Verbindungsstruktur 11 ist auf der ersten Seite S1 des Leiterrahmens 3 angeordnet, und die zweite Verbindungsstruktur 12 ist auf der zweiten Seite S2 des Leiterrahmens 3 angeordnet, die der ersten Seite S1 gegenüberliegt. Die erste Verbindungsstruktur 11 umfasst den Lückenteil 11b als einen Teil, bei dem der Leiterrahmen 3 nicht vorhanden ist, und die zweite Verbindungsstruktur 12 umfasst den Lückenteil 12b als einen Teil, bei dem der Leiterrahmen 3 nicht vorhanden ist. Jede der ersten Verbindungsstruktur 11 und der zweiten Verbindungsstruktur 12 hat eine Form, so dass eine der ersten Verbindungsstruktur 11 und der zweiten Verbindungsstruktur 12 zumindest einen Teil des Lückenteils 11b oder 12b der anderen ergänzt, unter der Annahme, dass die Verbindungsstruktur 11 und die zweite Verbindungsstruktur 12 überlappt werden.
  • Da das Halbleitermodul 100 gemäß der ersten Ausführungsform die erste Verbindungsstruktur 11 und die zweite Verbindungsstruktur 12 umfasst, kann eine beliebige Anzahl von Halbleitermodulen 100 miteinander in Reihe gekoppelt werden. Dementsprechend kann, da eine Vielzahl von Halbleitermodulen 100 miteinander parallel verbunden werden kann, der Nennstromwert einer Vielzahl gekoppelter Halbleitermodule 100 als Ganzes gemäß der Anzahl gekoppelter Halbleitermodule 100 geändert werden. Auf diese Weise ist es gemäß der ersten Ausführungsform möglich, das Halbleitermodul 100 zu erhalten, mit welchem der Nennstromwert einer Vielzahl gekoppelter Halbleitermodule 100 als Ganzes gemäß der Anzahl gekoppelter Halbleitermodule 100 geändert werden kann. Somit müssen die Halbleitermodule 100 nicht exklusiv für jeden verschiedener Nennstromwerte entworfen werden und können gemeinsam verwendet werden. Als Folge können Entwicklungskosten und Herstellungskosten reduziert werden. Außerdem kann der Herstellungsprozess vereinfacht werden.
  • In dem Halbleitermodul 100 gemäß der ersten Ausführungsform enthält außerdem der Leiterrahmen 3 Kupfer oder Aluminium. Dementsprechend ist es möglich, den Wirkungsgrad einer Wärmeleitung des Leiterrahmens 3 zu verbessern.
  • Die Halbleitervorrichtung 110 gemäß der ersten Ausführungsform umfasst eine Vielzahl von Halbleitermodulen 100. Unter der Vielzahl von Halbleitermodulen 100 ist die erste Seite S1 eines der einander benachbarten Halbleitermodule 100 der zweiten Seite S2 des anderen der einander benachbarten Halbleitermodule 100 gegenüberliegend angeordnet. Die erste Verbindungsstruktur 11 eines der einander benachbarten Halbleitermodule 100 ist mit der zweiten Verbindungsstruktur 12 des anderen der einander benachbarten Halbleitermodule 100 elektrisch verbunden.
  • Dementsprechend kann der Nennstromwert der Halbleitervorrichtung 110 geändert werden, indem die Anzahl gekoppelter Halbleitermodule 100 geändert wird, und folglich ist es nicht notwendig, den Leiterrahmen 3 mit einer zweckbestimmten Form für jeden verschiedener Nennstromwerte zu entwerfen, und das Halbleitermodul 100 kann zu geringen Kosten hergestellt werden. Außerdem wird die Halbleitervorrichtung 110 hergestellt, indem eine Vielzahl von Halbleitermodulen 100 mit der gleichen Struktur gekoppelt wird, und somit können Halbleitervorrichtungen 110 mit verschiedenen Nennstromwerten einfach hergestellt werden.
  • In der Halbleitervorrichtung 110 gemäß der ersten Ausführungsform werden die erste Verbindungsstruktur 11 eines der einander benachbarten Halbleitermodule 100 und die zweite Verbindungsstruktur 12 des anderen der einander benachbarten Halbleitermodule 100 durch eine Verlötung miteinander elektrisch verbunden.
  • Da die erste Verbindungsstruktur 11 und die zweite Verbindungsstruktur 12 der einander benachbarten Halbleitermodule 100 miteinander verlötet werden, kann dementsprechend eine ausgezeichnete Stromleitung und starke Verbindung erzielt werden.
  • <Modifikation der ersten Ausführungsform>
  • 5 ist eine Querschnittsansicht eines Halbleitermoduls 101 gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform. 6 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung 111 gemäß der Modifikation der ersten Ausführungsform. Wie in 5 veranschaulicht ist, umfasst der zweite Verbindungsteil 21 des Halbleitermoduls 101 einen Lückenteil 12c, der zum Verbinden nicht genutzt wird. Mit anderen Worten wird, wie in 6 veranschaulicht ist, der Lückenteil 12c, der zum Verbinden nicht genutzt wird, durch den substantiellen Teil der ersten Verbindungsstruktur 11 nicht ergänzt.
  • <Zweite Ausführungsform>
  • 7 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform. 8 ist eine Querschnittsansicht des Halbleitermoduls 200, genommen entlang einer Linie B1-B1 in 7. Das Halbleitermodul 200 hat mit Ausnahme der Formen der ersten Verbindungsstruktur 21 und der zweiten Verbindungsstruktur 22 die gleiche Konfiguration wie diejenige des Halbleitermoduls 100 (1 und 2).
  • Der Leiterrahmen 3 des Halbleitermoduls 200 umfasst die erste Verbindungsstruktur 21 und die zweite Verbindungsstruktur 22. Die erste Verbindungsstruktur 21 ist auf der ersten Seite S1 des Leiterrahmens 3 angeordnet. Die zweite Verbindungsstruktur 22 ist auf der zweiten Seite S2 des Leiterrahmens 3 angeordnet. Die erste Verbindungsstruktur 21 umfasst einen substantiellen Teil 21a, bei dem der Leiterrahmen 3 vorhanden ist, und einen Lückenteil 21b, bei dem der Leiterrahmen 3 nicht vorhanden ist. Die zweite Verbindungsstruktur 22 umfasst einen substantiellen Teil 22a, bei dem der Leiterrahmen 3 vorhanden ist, und einen Lückenteil 22b, bei dem der Leiterrahmen 3 nicht vorhanden ist.
  • Außerdem enthält die erste Verbindungsstruktur 21 ein Durchgangsloch 21c beim substantiellen Teil 21a. Die zweite Verbindungsstruktur 22 enthält ein Loch 22c beim substantiellen Teil 22a. Im Innern des Lochs 22c ist eine Schraubenmutter ausgebildet.
  • Jede der ersten Verbindungsstruktur 21 und der zweiten Verbindungsstruktur 22 hat eine Form, so dass eine der ersten Verbindungsstruktur 21 und der zweiten Verbindungsstruktur 22 zumindest einen Teil des Lückenteils 21b oder 22b der anderen ergänzt, unter der Annahme, dass die erste Verbindungsstruktur 21 und die zweite Verbindungsstruktur 22 überlappt werden. Mit anderen Worten ergänzt in 8 unter der Annahme, dass die zweite Verbindungsstruktur 22 in der x-Richtung parallel bewegt und mit der ersten Verbindungsstruktur 21 überlappt wird, der substantielle Teil 21a der ersten Verbindungsstruktur 21 den Lückenteil 22b der zweiten Verbindungsstruktur 22, und der substantielle Teil 22a der zweiten Verbindungsstruktur 22 ergänzt den Lückenteil 21b der ersten Verbindungsstruktur 21.
  • In 8 werden unter der Annahme, dass die zweite Verbindungsstruktur 22 in der x-Richtung parallel bewegt und mit der ersten Verbindungsstruktur 21 überlappt wird, das Durchgangsloch 21c der ersten Verbindungsstruktur 21 und das Loch 22c der zweiten Verbindungsstruktur 22 in Linie angeordnet.
  • 9 ist eine perspektivische Ansicht einer Halbleitervorrichtung 210 gemäß der zweiten Ausführungsform. 10 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung 210, genommen entlang einer Linie B2-B2 in 9. Wie in 9 und 10 veranschaulicht ist, hat die Halbleitervorrichtung 210 eine Konfiguration, in der zwei Halbleitermodule 200 miteinander gekoppelt sind. Für die Beschreibung wird auf die beiden Halbleitermodule 200 zur Unterscheidung als Halbleitermodule 200A bzw. 200B verwiesen.
  • Wie in 9 und 10 veranschaulicht ist, ist unter den Halbleitermodulen 200A und 200B, die einander benachbart sind, die erste Seite S1 des Halbleitermoduls 200B der zweiten Seite S2 des Halbleitermoduls 200A gegenüberliegend angeordnet. Die erste Verbindungsstruktur 21 des Halbleitermoduls 200B ist mittels einer Verschraubung mit der zweiten Verbindungsstruktur 22 des Halbleitermoduls 200A elektrisch verbunden.
  • Dementsprechend sind durch eine Schraube 20 das Durchgangsloch 21c, das in der ersten Verbindungsstruktur 21 des Halbleitermoduls 200B vorgesehen ist, und das Loch 22c, das in der zweiten Verbindungsstruktur 22 des Halbleitermoduls 200A vorgesehen ist, miteinander verschraubt.
  • Wie in 9 und 10 veranschaulicht ist, können die Halbleiterelemente 1 miteinander parallel verbunden werden, indem die Leiterrahmen 3 der Halbleitermodule 200A und 200B elektrisch verbunden werden. Dementsprechend kann der Nennstromwert der Halbleitervorrichtung 210 gemäß der Anzahl der gekoppelten Halbleitermodule 200 geändert werden.
  • Die Anzahl von Halbleitermodulen 200, die in der Halbleitervorrichtung 210 vorgesehen sind, ist nicht auf Zwei begrenzt. Eine beliebige Anzahl von Halbleitermodulen 200 kann gemäß dem Nennstrom der Halbleitervorrichtung 210 in der +x-Richtung und -x-Richtung miteinander gekoppelt werden.
  • In dem Halbleitermodul 200 kann im Innern des Lochs 22c, das in der zweiten Verbindungsstruktur 22 vorgesehen ist, keine Schraubenmutter ausgebildet sein, sondern kann das Loch 22c als Durchgangsloch genutzt werden. In diesem Fall sind in der Halbleitervorrichtung 210 das Durchgangsloch 21c, das in der ersten Verbindungsstruktur 21 vorgesehen ist, und das Loch 22c, das in der zweiten Verbindungsstruktur 22 vorgesehen ist, mit einer Schraube und einer Mutter verschraubt.
  • <Effekte>
  • In dem Halbleitermodul 200 gemäß der zweiten Ausführungsform enthält die erste Verbindungsstruktur 21 das Durchgangsloch 21c, und die zweite Verbindungsstruktur 22 enthält das Loch 22c. Unter der Annahme, dass die erste Verbindungsstruktur 21 und die zweite Verbindungsstruktur 22 überlappt werden, werden das Durchgangsloch 21c und das Loch 22c in Linie angeordnet.
  • Dementsprechend kann das Durchgangsloch 21c der ersten Verbindungsstruktur 21 eines der Halbleitermodule 200 mit dem Loch 22c der zweiten Verbindungsstruktur 22 des anderen, dazu benachbarten Halbleitermoduls 200 durch ein stabförmiges Bauteil wie etwa eine Schraube verbunden werden.
  • In der Halbleitervorrichtung 210 gemäß der zweiten Ausführungsform sind die erste Verbindungsstruktur 21 eines der einander benachbarten Halbleitermodule 200 und die zweite Verbindungsstruktur 22 des anderen der einander benachbarten Halbleitermodule 200 verschraubt und miteinander elektrisch verbunden.
  • Die erste Verbindungsstruktur 21 und die zweite Verbindungsstruktur 22 der einander benachbarten Halbleitermodule 200 können durch Verschrauben leicht miteinander verbunden werden.
  • <Dritte Ausführungsform>
  • 11 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls 300 gemäß einer dritten Ausführungsform. 12 ist eine Querschnittsansicht des Halbleitermoduls 300, genommen entlang einer Linie C1-C1 in 11. Das Halbleitermodul 300 hat mit Ausnahme der Formen einer ersten Verbindungsstruktur 31 und einer zweiten Verbindungsstruktur 32 die gleiche Konfiguration wie diejenige des Halbleitermoduls 100 (1 und 2).
  • Der Leiterrahmen 3 des Halbleitermoduls 300 umfasst die erste Verbindungsstruktur 31 und die zweite Verbindungsstruktur 32. Die erste Verbindungsstruktur 31 ist auf der ersten Seite S1 des Leiterrahmens 3 angeordnet. Die zweite Verbindungsstruktur 32 ist auf der zweiten Seite S2 des Leiterrahmens 3 angeordnet. Die erste Verbindungsstruktur 31 umfasst einen substantiellen Teil 31a, bei dem der Leiterrahmen 3 vorhanden ist, und einen Lückenteil 31b, bei dem der Leiterrahmen 3 nicht vorhanden ist. Die zweite Verbindungsstruktur 32 umfasst einen substantiellen Teil 32a, bei dem der Leiterrahmen 3 vorhanden ist, und einen Lückenteil 32b, bei dem der Leiterrahmen 3 nicht vorhanden ist.
  • In der dritten Ausführungsform umfasst die erste Verbindungsstruktur 31 eine Zapfen- bzw. Steckverbindung. Die zweite Verbindungsstruktur 32 umfasst eine Hohlverbindung. Wie in 11 und 12 veranschaulicht ist, ist beispielsweise jede Verbindung eine gegengeformte (engl. ant-shaped) Verbindung. Die gegengeformte Verbindung wird auch Schwalbenschwanzverbindung genannt.
  • Jede der ersten Verbindungsstruktur 31 und der zweiten Verbindungsstruktur 32 hat eine Form, so dass eine der ersten Verbindungsstruktur 31 und der zweiten Verbindungsstruktur 32 zumindest einen Teil des Lückenteils 31b oder 32b der anderen ergänzt, unter der Annahme, dass die erste Verbindungsstruktur 31 und die zweite Verbindungsstruktur 32 überlappt werden. Mit anderen Worten ergänzt in 12 unter der Annahme, dass die zweite Verbindungsstruktur 32 in der x-Richtung parallel bewegt und mit der ersten Verbindungsstruktur 31 überlappt wird, der substantielle Teil 31a der ersten Verbindungsstruktur 31 den Lückenteil 32b der zweiten Verbindungsstruktur 32, und der substantielle Teil 32a der zweiten Verbindungsstruktur 32 ergänzt den Lückenteil 31b der ersten Verbindungsstruktur 31.
  • In der dritten Ausführungsform werden unter der Annahme, dass die zweite Verbindungsstruktur 32 in der x-Richtung parallel bewegt und mit der ersten Verbindungsstruktur 31 überlappt wird, die Steckverbindung der ersten Verbindungsstruktur 31 und die Hohlverbindung der zweiten Verbindungsstruktur 32 zusammengefügt.
  • 13 ist eine perspektivische Ansicht einer Halbleitervorrichtung 310 gemäß der dritten Ausführungsform. 14 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung 310, genommen entlang einer Linie C1-C1 in 13. Wie in 13 und 14 veranschaulicht ist, hat die Halbleitervorrichtung 310 eine Konfiguration, in der zwei Halbleitermodule 300 miteinander gekoppelt sind. Für die Beschreibung wird auf die beiden Halbleitermodule 300 zur Unterscheidung als Halbleitermodule 300A bzw. 300B verwiesen.
  • Wie in 13 und 14 veranschaulicht ist, ist unter den Halbleitermodulen 300A und 300B, die einander benachbart sind, die erste Seite S1 des Halbleitermoduls 300B der zweiten Seite S2 des Halbleitermoduls 300A gegenüberliegend angeordnet. Die erste Verbindungsstruktur 31 des Halbleitermoduls 300B und die zweite Verbindungsstruktur 32 des Halbleitermoduls 300A sind durch Zusammenfügen miteinander elektrisch verbunden.
  • Mit anderen Worten sind die in der ersten Verbindungsstruktur 31 des Halbleitermoduls 300B vorgesehene Steckverbindung und die in der zweiten Verbindungsstruktur 32 des Halbleitermoduls 300A vorgesehene Hohlverbindung miteinander zusammengefügt. Das Halbleitermodul 300B wird bezüglich des Halbleitermoduls 300A in der y-Richtung geschoben, um die Steckverbindung und die Hohlverbindung zusammenzufügen.
  • Wie in 13 und 14 veranschaulicht ist, können die Halbleiterelemente 1 miteinander parallel verbunden werden, indem die Leiterrahmen 3 der Halbleitermodule 300A und 300B miteinander elektrisch verbunden werden. Dementsprechend kann der Nennstromwert der Halbleitervorrichtung 310 gemäß der Anzahl der gekoppelten Halbleitermodule 300 geändert werden.
  • Die Anzahl der in der Halbleitervorrichtung 310 vorgesehenen Halbleitermodule 300 ist nicht auf Zwei beschränkt. Eine beliebige Anzahl von Halbleitermodulen 300 kann gemäß dem Nennstrom der Halbleitervorrichtung 310 in der +x-Richtung und der -x-Richtung gekoppelt werden.
  • <Effekte>
  • In dem Halbleitermodul 300 gemäß der dritten Ausführungsform umfasst die erste Verbindungsstruktur 31 die Steckverbindung, und die zweite Verbindungsstruktur 32 umfasst die Hohlverbindung. Unter der Annahme, dass die erste Verbindungsstruktur 31 und die zweite Verbindungsstruktur 32 überlappt werden, werden die Steckverbindung und die Hohlverbindung zusammengefügt.
  • Dementsprechend ist es möglich, die erste Verbindungsstruktur 31 und die zweite Verbindungsstruktur 32 der einander benachbarten Halbleitermodule 300 zu verbinden, indem die Steckverbindung und die Hohlverbindung zusammengefügt werden.
  • In dem Halbleitermodul 300 gemäß der dritten Ausführungsform sind die Steckverbindung und die Hohlverbindung gegengeformte Verbindungen.
  • Dementsprechend können die Leiterrahmen 3 von einander benachbarten Halbleitermodulen 300 miteinander integriert werden, um eine hohe Festigkeit zu erzielen, indem die gegengeformten Verbindungen genutzt werden.
  • In der Halbleitervorrichtung 310 gemäß der dritten Ausführungsform werden die erste Verbindungsstruktur 31 eines der einander benachbarten Halbleitermodule 300 und die zweite Verbindungsstruktur 32 des anderen der einander benachbarten Halbleitermodule 300 durch Zusammengefügen miteinander elektrisch verbunden.
  • Die erste Verbindungsstruktur 31 und die zweite Verbindungsstruktur 32 der jeweiligen Halbleitermodule 300, die einander benachbart sind, können, ohne ein Verbindungsbauteil wie etwa ein Lot oder eine Schraube zu nutzen, durch Zusammenfügen miteinander verbunden werden.
  • <Vierte Ausführungsform>
  • 15 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls 400 gemäß einer vierten Ausführungsform. 16 ist eine Querschnittsansicht des Halbleitermoduls 400, genommen entlang einer Linie D1-D1 in 15. Das Halbleitermodul 400 hat mit Ausnahme der Formen einer ersten Verbindungsstruktur 41 und einer zweiten Verbindungsstruktur 42 die gleiche Konfiguration wie diejenige des Halbleitermoduls 100 (1 und 2).
  • Der Leiterrahmen 3 des Halbleitermoduls 400 umfasst die erste Verbindungsstruktur 41 und die zweite Verbindungsstruktur 42. Die erste Verbindungsstruktur 41 ist auf der ersten Seite S1 des Leiterrahmens 3 angeordnet. Die zweite Verbindungsstruktur 42 ist auf der zweiten Seite S2 des Leiterrahmens 3 angeordnet. Die erste Verbindungsstruktur 41 umfasst einen substantiellen Teil 41a, bei dem der Leiterrahmen vorhanden ist, und einen Lückenteil 41b, bei dem der Leiterrahmen 3 nicht vorhanden ist. Die zweite Verbindungsstruktur 42 umfasst einen substantiellen Teil 42a, bei dem der Leiterrahmen 3 vorhanden ist, und einen Lückenteil 42b, bei dem der Leiterrahmen 3 nicht vorhanden ist.
  • Außerdem umfasst die erste Verbindungsstruktur 41 eine Vielzahl konkaver Teile 41c im substantiellen Teil 41a. Jeder konkave Teil 41c ist in einer Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche des Leiterrahmens 3 (die z-Richtung) vertieft bzw. ausgespart. Die zweite Verbindungsstruktur 42 umfasst eine Vielzahl konvexer Teile 42c im substantiellen Teil 42a. Jeder konvexe Teil 42c steht in der Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche des Leiterrahmens 3 (die z-Richtung) vor. Der konvexe Teil 42c ist am Kopf dicker als an der Basis. Der konkave Teil 41c ist im Inneren breiter als am Eingang.
  • Jede der ersten Verbindungsstruktur 41 und der zweiten Verbindungsstruktur 42 weist eine Form auf, so dass eine der ersten Verbindungsstruktur 41 und der zweiten Verbindungsstruktur 42 zumindest einen Teil des Lückenteils 41b oder 42b der anderen ergänzt, unter der Annahme, dass die erste Verbindungsstruktur 41 und die zweite Verbindungsstruktur 42 überlappt werden. Mit anderen Worten ergänzt in 16 unter der Annahme, dass die zweite Verbindungsstruktur 42 in der x-Richtung parallel bewegt und mit der ersten Verbindungsstruktur 41 überlappt wird, der substantielle Teil 41a der ersten Verbindungsstruktur 41 den Lückenteil 42b der zweiten Verbindungsstruktur 42, und der substantielle Teil 42a der zweiten Verbindungsstruktur 42 ergänzt den Lückenteil 41b der ersten Verbindungsstruktur 41.
  • In der vierten Ausführungsform werden unter der Annahme, dass die zweite Verbindungsstruktur 42 in der x-Richtung parallel bewegt und mit der ersten Verbindungsstruktur 41 überlappt wird, der konkave Teil 41c der ersten Verbindungsstruktur 41 und der konvexe Teil 42c der zweiten Verbindungsstruktur 42 zusammengefügt.
  • 17 ist eine perspektivische Ansicht einer Halbleitervorrichtung 410 gemäß der vierten Ausführungsform. 18 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung 410, genommen entlang einer Linie D2-D2 in 17. Wie in 17 und 18 veranschaulicht ist, hat die Halbleitervorrichtung 410 eine Konfiguration, in der zwei Halbleitermodule 400 miteinander gekoppelt sind. Für die Beschreibung wird auf die beiden Halbleitermodule 400 zur Unterscheidung als Halbleitermodule 400A bzw. 400B verwiesen.
  • Wie in 17 und 18 veranschaulicht ist, ist unter den Halbleitermodulen 400A und 400B, die einander benachbart sind, die erste Seite S1 des Halbleitermoduls 400B der zweiten Seite S2 des Halbleitermoduls 400A gegenüberliegend angeordnet. Die erste Verbindungsstruktur 41 des Halbleitermoduls 400B und die zweite Verbindungsstruktur 42 des Halbleitermoduls 400A sind durch Zusammenfügen elektrisch miteinander verbunden.
  • Mit anderen Worten werden der in der ersten Verbindungsstruktur 41 des Halbleitermoduls 400B vorgesehene konkave Teil 41c und der in der zweiten Verbindungsstruktur 42 des Halbleitermoduls 400A vorgesehene konvexe Teil 42c zusammengefügt. Der konvexe Teil 42c und der konkave Teil 41c werden zusammengefügt, indem der konkave Teil 41c des Halbleitermoduls 400B in der -z-Richtung in Richtung des konvexen Teils 42c des Halbleitermoduls 400A gedrückt wird.
  • Wie in 17 und 18 veranschaulicht ist, können die Halbleiterelemente 1 miteinander parallel verbunden werden, indem die Leiterrahmen 3 der Halbleitermodule 400A und 400B miteinander elektrisch verbunden werden. Dementsprechend kann der Nennstromwert der Halbleitervorrichtung 410 gemäß der Anzahl der gekoppelten Halbleitermodule 400 geändert werden.
  • Die Anzahl von in der Halbleitervorrichtung 410 vorgesehenen Halbleitermodulen 400 ist nicht auf Zwei beschränkt. Eine beliebige Anzahl von Halbleitermodulen 400 kann gemäß dem Nennstrom der Halbleitervorrichtung 410 in der +x-Richtung und der -x-Richtung miteinander gekoppelt werden.
  • <Effekte>
  • In dem Halbleitermodul 400 gemäß der vierten Ausführungsform umfasst die erste Verbindungsstruktur 41 den konkaven Teil 41c, der in der Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche des Leiterrahmens 3 ausgespart ist, und die zweite Verbindungsstruktur 42 umfasst den konvexen Teil 42c, der in der Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche des Leiterrahmens 3 vorsteht. Unter der Annahme, dass die erste Verbindungsstruktur 41 und die zweite Verbindungsstruktur 42 überlappt werden, werden der konkave Teil 41c und der konvexe Teil 42c zusammengefügt.
  • Dementsprechend können die erste Verbindungsstruktur 41 eines der Halbleitermodule 400 und die zweite Verbindungsstruktur 42 des anderen, dazu benachbarten Halbleitermoduls 400 miteinander verbunden werden, indem der konkave Teil 41c und der konvexe Teil 42c zusammengefügt werden.
  • In der Halbleitervorrichtung 410 gemäß der vierten Ausführungsform werden die erste Verbindungsstruktur 41 eines der einander benachbarten Halbleitermodule 400 und die zweite Verbindungsstruktur 42 des anderen der einander benachbarten Halbleitermodule 400 durch Zusammenfügen miteinander elektrisch verbunden.
  • Die erste Verbindungsstruktur 41 und die zweite Verbindungsstruktur 42 der jeweiligen, einander benachbarten Halbleitermodule 400 können ohne Verwendung eines Verbindungsbauteils wie etwa eines Lots und einer Schraube durch Zusammenfügen miteinander verbunden werden.
  • <Fünfte Ausführungsform>
  • 19 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls 500 gemäß einer fünften Ausführungsform. 20 ist eine Querschnittsansicht des Halbleitermoduls 500, genommen entlang einer Linie E1-E1 in 19. Das Halbleitermodul 500 umfasst ferner das isolierende Bauteil 4 zusätzlich zu der Konfiguration des Halbleitermoduls 100 (siehe 1 und 2).
  • Das isolierende Bauteil 4 ist flach. Das isolierende Bauteil 4 besteht aus einem organischen isolierenden Material oder einem keramischen isolierenden Material. Das isolierende Bauteil 4 ist mit einer Oberfläche des Leiterrahmens 3, die der mit dem Halbleiterelement 1 verbundenen Oberfläche gegenüberliegt, verbunden.
  • <Effekte>
  • Das Halbleitermodul 500 gemäß der fünften Ausführungsform umfasst überdies das isolierende Bauteil 4, und das isolierende Bauteil 4 ist auf der Oberfläche des Leiterrahmens 3 angeordnet, die der mit dem Halbleiterelement 1 verbundenen Oberfläche gegenüberliegt.
  • Da das isolierende Bauteil 4 auf der Oberfläche des Leiterrahmens 3 angeordnet ist, die der mit dem Halbleiterelement 1 verbundenen Oberfläche gegenüberliegt, kann dementsprechend beispielsweise der Kühler oder dergleichen von dem Halbleiterelement 1 und dem Leiterrahmen 3 isoliert werden.
  • <Modifikation der fünften Ausführungsform>
  • 21 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls 501 gemäß einer Modifikation der fünften Ausführungsform. 22 ist eine Querschnittsansicht des Halbleitermoduls 501, genommen entlang einer Linie F1-F1 von 21. Das Halbleitermodul 501 umfasst überdies zusätzlich zur Konfiguration des Halbleitermoduls 500 (siehe 19 und 20) den Kühler 5.
  • Der Kühler 5 ist mit einer Oberfläche des isolierenden Bauteils 4 verbunden, die einer Oberfläche gegenüberliegt, auf der der Leiterrahmen 3 angeordnet ist. Der Kühler 5 besteht aus einem Material wie etwa Kupfer, das eine ausgezeichnete Wärmeleitung aufweist. Der Kühler 5 umfasst eine Basisplatte 5a und eine Kühlrippe 5b.
  • <Effekte>
  • Das Halbleitermodul 501 gemäß der Modifikation der fünften Ausführungsform umfasst ferner den Kühler 5, und der Kühler 5 ist mit der Oberfläche des isolierenden Bauteils 4 verbunden, die der Oberfläche gegenüberliegt, auf der der Leiterrahmen 3 angeordnet ist.
  • Da der Kühler 5 zusätzlich vorgesehen ist, können dementsprechend das Halbleiterelement 1 und der Leiterrahmen 3 über das isolierende Bauteil 4 gekühlt werden.
  • <Sechste Ausführungsform>
  • 23 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls 600 gemäß einer sechsten Ausführungsform. Das Halbleitermodul 600 umfasst ferner zusätzlich zu der Konfiguration des Halbleitermoduls 100 (siehe 1 und 2) den Elektrodenanschluss 6. Der Elektrodenanschluss 6 ist mit dem Leiterrahmen 3 elektrisch verbunden. Dementsprechend ist der Elektrodenanschluss 6 über den Leiterrahmen 3 mit der Hauptelektrode des Halbleiterelements 1 verbunden. Der Elektrodenanschluss 6 wird für eine elektrische Verbindung mit der äußeren Umgebung des Halbleitermoduls 600 verwendet.
  • Der Elektrodenanschluss 6 ist aus zum Beispiel dem gleichen Material wie demjenigen des Leiterrahmens 3 gebildet. Die Form des Elektrodenanschlusses 6 ist nicht auf die in 23 veranschaulichte Form beschränkt. Die Vielzahl von Elektrodenanschlüssen 6 kann mit dem Leiterrahmen 3 verbunden werden.
  • <Effekte>
  • Das Halbleitermodul 600 gemäß der sechsten Ausführungsform umfasst überdies den Elektrodenanschluss 6, und der Elektrodenanschluss 6 ist mit dem Leiterrahmen 3 elektrisch verbunden. Dementsprechend kann das Halbleitermodul 103 über den Elektrodenanschluss 6 mit der äußeren Umgebung elektrisch verbunden werden.
  • <Modifikation der sechsten Ausführungsform>
  • 24 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls 601 gemäß einer Modifikation der sechsten Ausführungsform. Das Halbleitermodul 601 enthält ein Loch 6a an einem vorderen Ende eines Elektrodenanschlusses 6. Die sonstigen Konfigurationen sind die gleichen wie jene des Halbleitermoduls 600 (23).
  • Das am vorderen Ende des Elektrodenanschlusses 6 vorgesehene Loch 6a wird für eine Verbindung mit einem externen Draht genutzt. Beispielsweise ist im Innern des Lochs 6a eine Schraubenmutter ausgebildet und kann mit dem externen Draht verschraubt werden.
  • <Effekte>
  • In dem Halbleitermodul 601 gemäß der Modifikation der sechsten Ausführungsform enthält der Elektrodenanschluss 6 das Loch 6a für eine externe Drahtverbindung am vorderen Ende. Dementsprechend kann der Elektrodenanschluss 6 mit einem externen Draht durch zum Beispiel Verschrauben an das Loch 6a leicht verbunden werden.
  • <Siebte Ausführungsform>
  • 25 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls 700 gemäß einer Modifikation einer siebten Ausführungsform. 26 ist eine Querschnittsansicht des Halbleitermoduls 700, genommen entlang einer Linie G-G in 25. Das Halbleitermodul 700 enthält ferner zusätzlich zur Konfiguration des Halbleitermoduls 100 (siehe 1 und 2) ein Wärmerohr.
  • Das Wärmerohr ist im Leiterrahmen 3 im Halbleitermodul 700 integriert. Konkret ist der Leiterrahmen 3 mit einem Hohlraum 7 versehen, und eine differentielle Flüssigkeit ist in dem Hohlraum 7 versiegelt. Wie in 25 und 26 veranschaulicht ist, kann das im Leiterrahmen 3 integrierte Wärmerohr zum Inneren des Elektrodenanschlusses 6 erweitert sein.
  • <Effekte>
  • In dem Halbleitermodul 700 gemäß der siebten Ausführungsform ist das Wärmerohr im Leiterrahmen 3 eingebaut. Da das Wärmerohr im Leiterrahmen 3 eingebaut ist, kann der Wirkungsgrad einer Wärmeleitung des Leiterrahmens 3 verbessert werden.
  • <Modifikation der siebten Ausführungsform>
  • 27 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls 701 gemäß einer Modifikation der siebten Ausführungsform. In dem Halbleitermodul 701 ist auf einer oberen Oberfläche des vorderen Endes des Elektrodenanschlusses 6 ein isolierendes Bauteil 8 angeordnet. Die sonstigen Konfigurationen sind die gleichen wie jene des Halbleitermoduls 700 (25 und 26).
  • Da das isolierende Bauteil 8 auf der Oberseite des vorderen Endes des Elektrodenanschlusses 6 angeordnet ist, kann der Elektrodenanschluss 6 durch den Kühler oder dergleichen gekühlt werden, während eine Isolierung vom Elektrodenanschluss 6 gewahrt wird. Die Position, an der das isolierende Bauteil 8 angeordnet ist, ist nicht auf den Elektrodenanschluss 6 beschränkt. Das isolierende Bauteil 8 kann an einer beliebigen Position auf dem Leiterrahmen 3 angeordnet werden.
  • <Effekte>
  • In dem Halbleitermodul 701 gemäß der Modifikation der siebten Ausführungsform ist das Wärmerohr vom Leiterrahmen 3 zum Elektrodenanschluss 6 integriert, und das isolierende Bauteil 8 ist auf dem Elektrodenanschluss 6 angeordnet.
  • Da das isolierende Bauteil 8 auf dem Elektrodenanschluss 6 angeordnet ist, kann dementsprechend der Elektrodenanschluss 6 mit dem Kühler oder dergleichen gekühlt werden, während eine Isolierung vom Elektrodenanschluss 6 gewahrt wird.
  • <Achte Ausführungsform>
  • 28 ist eine perspektivische Ansicht einer Halbleitervorrichtung 800 gemäß einer achten Ausführungsform. 29 ist eine perspektivische Ansicht eines Inneren der Halbleitervorrichtung 800 in einem Zustand, in welchem das Versiegelungsharz 15 der Halbleitervorrichtung 800 entfernt ist.
  • Wie in 29 veranschaulicht ist, umfasst die Halbleitervorrichtung 800 zwei, miteinander gekoppelte Halbleitermodule 100. Die Leiterrahmen 3 der Halbleitermodule 100 sind jeweils mit dem Elektrodenanschluss 6 verbunden. Die Hauptelektrode auf der oberen Oberfläche des Halbleiterelements 1, das in jedem Halbleitermodul 100 vorgesehen ist, ist mit einem Elektrodenanschluss 9 verbunden. Die Steuerelektrode des in jedem Halbleitermodul 100 enthaltenen Halbleiterelements 1 ist über einen Draht 14 mit dem Steueranschluss 13 verbunden. Das isolierende Bauteil 4 ist auf der Oberfläche des Leiterrahmens 3 jedes Halbleitermoduls 100 angeordnet, die der Oberfläche gegenüberliegt, auf der das Halbleiterelement 1 montiert ist. Wie in 28 veranschaulicht ist, sind ferner in jedem Halbleitermodul 100 die Oberfläche des Leiterrahmens 3, auf der das Halbleiterelement 1 montiert ist, und das Halbleiterelement 1 durch das Versiegelungsharz 15 versiegelt.
  • In der achten Ausführungsform umfasst die Halbleitervorrichtung 800 die beiden miteinander gekoppelten Halbleitermodule 100. Die Anzahl der Halbleitermodule ist jedoch nicht auf Zwei beschränkt. Statt der Halbleitermodule 100 kann darüber hinaus eine Vielzahl von Halbleitermodulen irgendeines der Halbleitermodule 200, 300, 400, 1500, 600 und 700 miteinander gekoppelt werden.
  • <Effekte>
  • In jedem der Vielzahl von Halbleitermodulen 100 der Halbleitervorrichtung 800 gemäß der achten Ausführungsform sind zumindest die Oberfläche des Leiterrahmens 3, auf der das Halbleiterelement 1 montiert ist, und das Halbleiterelement 1 mittels Harz versiegelt. Wenn die Vielzahl miteinander gekoppelter Halbleitermodule 100 mittels Harz versiegelt ist, wird die Kopplung zwischen der Vielzahl von Halbleitermodulen 100 verstärkt, und die Vielzahl von Halbleitermodulen 100 kann vor der äußeren Umgebung geschützt werden.
  • In jeder oben beschriebenen Ausführungsform kann das Halbleiterelement 1 einen Halbleiter mit breiter Bandlücke enthalten. Der Halbleiter mit breiter Bandlücke ist zum Beispiel SiC, GaN oder Diamant. Wenn das Halbleiterelement aus solch einem Halbleiter mit breiter Bandlücke gebildet ist, kann ein großer Strom bei hoher Temperatur geschaltet werden, selbst wenn eine Vielzahl von Halbleitermodulen miteinander gekoppelt ist, um einen großen Nennstrom einzustellen.
  • Die vorliegende Erfindung ist oben im Detail beschrieben; aber die obige Beschreibung ist in jeder Hinsicht beispielhaft, und die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Daher versteht es sich, dass zahlreiche Modifikationen und Variationen konzipiert werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1:
    Halbleiterelement
    2, 10:
    Lot
    3:
    Lead-Frame bzw. Leiterrahmen
    4, 8:
    isolierendes Bauteil
    5:
    Kühler
    6, 9:
    Elektrodenanschluss
    6a:
    Loch
    7:
    Hohlraum
    7a:
    differentielle Flüssigkeit
    13:
    Steueranschluss
    14:
    Draht
    15:
    Versiegelungsharz
    20:
    Schraube
    11, 21, 31, 41:
    erste Verbindungsstruktur
    12, 22, 32, 42:
    zweite Verbindungsstruktur
    11a, 12a, 21a, 22a, 31a, 32a, 41a, 42a:
    substantieller Teil
    11b, 12b, 21b, 22b, 31b, 32b, 41b, 42b:
    Lückenteil
    21c:
    Durchgangsloch
    22c:
    Loch
    41c:
    konkaver Teil
    42c:
    konvexer Teil
    S1:
    erste Seite
    S2:
    zweite Seite
    100, 101, 200, 300, 400, 500, 600, 700:
    Halbleitermodul
    110, 210, 310, 410, 800:
    Halbleitervorrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2011/155165 [0004]

Claims (18)

  1. Halbleitervorrichtung, umfassend: einen Leiterrahmen (3); und ein Halbleiterelement (1), das mit dem Leiterrahmen (3) verbunden ist, wobei der Leiterrahmen (3) eine erste Verbindungsstruktur (11) und eine zweite Verbindungsstruktur (12) umfasst, die erste Verbindungsstruktur (11) auf einer ersten Seite (S1) des Leiterrahmens angeordnet ist, die zweite Verbindungsstruktur (12) auf einer zweiten Seite (S2) des Leiterrahmens (3) angeordnet ist, die der ersten Seite (S1) gegenüberliegt, die erste Verbindungsstruktur (11) einen Lückenteil (11b) als einen Teil umfasst, bei dem der Leiterrahmen (3) nicht vorhanden ist, die zweite Verbindungsstruktur (12) einen Lückenteil (12b) als einen Teil umfasst, bei dem der Leiterrahmen (3) nicht vorhanden ist, und jede der ersten Verbindungsstruktur (11) und der zweiten Verbindungsstruktur (12) eine Form aufweist, so dass eine der ersten Verbindungsstruktur (11) und der zweiten Verbindungsstruktur (12) zumindest einen Teil des Lückenteils (11b, 12b) der anderen ergänzt, unter der Annahme, dass die erste Verbindungsstruktur (11) und die zweite Verbindungsstruktur (12) überlappt werden.
  2. Halbleitermodul nach Anspruch 1, wobei die erste Verbindungsstruktur (21) ein Durchgangsloch (21c) enthält, die zweite Verbindungsstruktur (22) ein Loch (22c) enthält, und das Durchgangsloch (21c) und das Loch (22) linear angeordnet werden, unter der Annahme, dass die erste Verbindungsstruktur (21) und die zweite Verbindungsstruktur (22) überlappt werden.
  3. Halbleitermodul nach Anspruch 1, wobei die erste Verbindungsstruktur (31) eine Steckverbindung umfasst, die zweite Verbindungsstruktur (32) eine Hohlverbindung umfasst, und die Steckverbindung und die Hohlverbindung zusammengefügt werden, unter der Annahme, dass die erste Verbindungsstruktur (31) und die zweite Verbindungsstruktur (32) überlappt werden.
  4. Halbleitermodul nach Anspruch 3, wobei die Steckverbindung und die Hohlverbindung gegengeformte Verbindungen sind.
  5. Halbleitermodul nach Anspruch 1, wobei die erste Verbindungsstruktur (41) einen konkaven Teil (41c) umfasst, der in einer Richtung senkrecht zu einer Hauptoberfläche des Leiterrahmens (3) ausgespart ist, die zweite Verbindungsstruktur (42) einen konvexen Teil (42c) umfasst, der in der Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche des Leiterrahmens (3) vorsteht, und der konvexe Teil (42c) und der konkave Teil (41c) zusammengefügt werden, unter der Annahme, dass die erste Verbindungsstruktur (41) und die zweite Verbindungsstruktur (42) überlappt werden.
  6. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Leiterrahmen (3) Kupfer oder Aluminium enthält.
  7. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend ein isolierendes Bauteil (4), wobei das isolierende Bauteil (4) auf einer Oberfläche des Leiterrahmens (3) angeordnet ist, die einer anderen Oberfläche des Leiterrahmens (3) gegenüberliegt, die mit dem Halbleiterelement (1) verbunden ist.
  8. Halbleitermodul nach Anspruch 7, ferner umfassend einen Kühler (5), wobei der Kühler (5) mit einer Oberfläche des isolierenden Bauteils (4) verbunden ist, die einer anderen Oberfläche des isolierenden Bauteils (4) gegenüberliegt, auf der der Leiterrahmen (3) angeordnet ist.
  9. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend einen Elektrodenanschluss (6), wobei der Elektrodenanschluss (6) mit dem Leiterrahmen (3) elektrisch verbunden ist.
  10. Halbleitermodul nach Anspruch 9, wobei ein Verbindungsloch (6a) für eine externe Verdrahtung an einem vorderen Ende des Elektrodenanschlusses (6) vorgesehen ist.
  11. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Leiterrahmen (3) ein Wärmerohr enthält.
  12. Halbleitermodul nach Anspruch 9, wobei ein integriertes Wärmerohr sich von dem Leiterrahmen (3) zum Elektrodenanschluss (6) erstreckt, und ein isolierendes Bauteil (8) am Elektrodenanschluss angeordnet ist.
  13. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Halbleiterelement (1) einen Halbleiter mit breiter Bandlücke enthält.
  14. Halbleitervorrichtung, umfassend eine Vielzahl von Halbleitermodulen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei unter der Vielzahl der Halbleitermodule die erste Seite (S1) eines der einander benachbarten Halbleitermodule der zweiten Seite (S2) des anderen der einander benachbarten Halbleitermodule gegenüberliegend angeordnet ist, und die erste Verbindungsstruktur (11) eines der einander benachbarten Halbleitermodule mit der zweiten Verbindungsstruktur (12) des anderen der einander benachbarten Halbleitermodule elektrisch verbunden ist.
  15. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, wobei die erste Verbindungsstruktur (11) eines der einander benachbarten Halbleitermodule mit der zweiten Verbindungsstruktur (12) des anderen der einander benachbarten Halbleitermodule durch eine Verlötung elektrisch verbunden ist.
  16. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, wobei die erste Verbindungsstruktur (21) eines der einander benachbarten Halbleitermodule mit der zweiten Verbindungsstruktur (22) des anderen der einander benachbarten Halbleitermodule durch eine Verschraubung elektrisch verbunden ist.
  17. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, wobei die erste Verbindungsstruktur (31, 41) eines der einander benachbarten Halbleitermodule mit der zweiten Verbindungsstruktur (32, 42) des anderen der einander benachbarten Halbleitermodule durch eine Zusammenfügung elektrisch verbunden ist.
  18. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei in jedem der Vielzahl der Halbleitermodule zumindest eine Oberfläche des Leiterrahmens (3), auf der das Halbleiterelement (1) montiert ist, und das Halbleiterelement (1) durch Harz versiegelt sind.
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