DE112018007278T5 - Halbleiter-leistungsmodul und leistungswandler - Google Patents

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Abstract

Ein Halbleiter-Leistungsmodul (1) weist Folgendes auf: Eine Basisplatte (3), ein Isoliersubstrat (7), ein Leistungs-Halbleiterelement (17), einen externen Anschluss (23), einen Hauptterminal (31), einen verbundenen Körper (33), ein Gehäuse (21), ein hochisolierendes spannungsfestes Harzmaterial (25), ein Dichtungsharz (27) und einen Deckel (29). Der Hauptterminal (31) ist mit dem verbundenen Körper (33) verbunden. Der verbundene Körper (33) ist direkt mit der Metallplatte (13) verbunden. Der verbundene Körper (33) ist mit einem Aufnahmebereich (34) versehen, in dem der Hauptterminal (31) aufgenommen wird. Der Aufnahmebereich (34) ist mit einem Schlitzbereich versehen. Der Schlitzbereich erstreckt sich von einer unteren Endseite des Aufnahmebereichs (34) zu einer oberen Endseite desselben. Die untere Endseite befindet sich auf einer Seite nahe dem Isoliersubstrat (7). Die obere Endseite befindet sich gegenüber der Seite nahe dem Isoliersubstrat (7).

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiter-Leistungsmodul und einen Leistungswandler, und zwar insbesondere auf ein Halbleiter-Leistungsmodul, bei dem ein Leistungs-Halbleiterelement durch ein Dichtungsmaterial abgedichtet ist, und einen Leistungswandler, in dem das Halbleiter-Leistungsmodul angebracht ist.
  • STAND DER TECHNIK
  • Eine Art von Halbleiterelement mit einem in seiner Längsrichtung ausgebildeten stromführenden Pfad, um mit einer hohen Spannung und einem hohen Strom umgehen zu können, wird allgemein als Leistungs-Halbleiterelement bezeichnet. Beispiele für ein solches Leistungs-Halbleiterelement sind ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT), ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), ein Bipolartransistor, eine Diode und dergleichen.
  • Ein Halbleiter-Leistungsmodul mit einem Leistungs-Halbleiterelement, das auf einem Isoliersubstrat angebracht und mit einem Dichtungsharz abgedichtet ist, wird in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, z.B. in der Industrie, im Automobilbau und im Bahnbetrieb. In den letzten Jahren, in denen Bauelemente, die jeweils mit einem Halbleiter-Leistungsmodul ausgestattet sind, in ihrer Leistung verbessert wurden, gab es eine zunehmende Nachfrage, die Leistung solcher Halbleiter-Leistungsmodule zu verbessern, z.B. um die Nennspannung und den Nennstrom zu erhöhen und den Bereich der zu verwendenden Temperatur zu erweitern (um eine Temperatur zu erhöhen oder zu senken).
  • Eine Packungsstruktur des Halbleiter-Leistungsmoduls ist hauptsächlich eine so genannte Gehäuse-Struktur. In einem Halbleiter-Leistungsmodul vom Gehäusetyp ist ein Leistungs-Halbleiterelement auf einer wärmeableitenden Basisplatte mit dazwischen liegendem Isoliersubstrat angebracht. Ein Gehäuse wird so auf die Basisplatte geklebt, dass es das Leistungs-Halbleiterelement umgibt.
  • Das im Inneren des Halbleiter-Leistungsmoduls angebrachte Leistungs-Halbleiterelement ist elektrisch mit einer Hauptelektrode verbunden. Das Leistungs-Halbleiterelement und die Hauptelektrode sind mit einem Bonddraht elektrisch verbunden. Um zu verhindern, dass beim Anlegen einer Hochspannung ein Isolationsfehler auftritt, wird als Dichtungsharz für ein Halbleiter-Leistungsmodul in der Regel ein Silikongel, ein Epoxidharz o.ä. verwendet.
  • Beispiele in Patentdokumenten, in denen ein Halbleiter-Leistungsmodul (ein Halbleiterbauelement) beschrieben wird, beinhalten Patentdokument 1 und Patentdokument 2. Patentdokument 1 schlägt ein Leistungshalbleiterbauelement vor, bei dem ein Hauptterminal als Teil einer Hauptschaltung mit einem auf einem Isoliersubstrat angeordneten Metallmuster durch ein direktes Metallverbindungsverfahren wie Ultraschallverbindung oder Thermokompressionsverbindung verbunden wird. Mit diesem Leistungshalbleiterbauelement kann eine hohe Zuverlässigkeit im Verbindungsbereich zwischen dem Hauptterminal und dem Isoliersubstrat erreicht werden.
  • An der Grenzfläche zwischen dem Dichtungsharz und dem Isoliersubstrat können jedoch durch die beim Betrieb des Halbleiter-Leistungsmoduls entstehende Wärme Luftblasen im Dichtungsharz entstehen. Außerdem kann sich das Dichtungsharz vom Isoliersubstrat ablösen. Daraus ergibt sich das Problem, dass sich die Isolationsleistung des Halbleiter-Leistungsmoduls beim Kriechen des Isoliersubstrats verschlechtert.
  • Um das oben beschriebene Problem zu lösen, schlägt Patentdokument 2 zum Beispiel ein Halbleiterbauelement vor, auf das ein hochisolierendes spannungsfestes Harzmaterial mit höherer Isolierleistung aufgebracht wird. Bei diesem Halbleiterbauelement wird die Isolationsleistung durch ein hochisolierendes spannungsfestes Harzmaterial gewährleistet, das das Kriechen des Isoliersubstrats und der Oberfläche der Basisplatte von dem auf dem Isoliersubstrat angebrachten Leistungs-Halbleiterelement zur Basisplatte abdeckt.
  • STAND DER TECHNIK
    • Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2004-235 566A
    • Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2000-216 332A
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Mit der Erfindung zu lösende Probleme
  • Im oben genannten Halbleiter-Leistungsmodul kann jedoch das hochisolierende spannungsfeste Harzmaterial aufgrund des Schrittverfahrens des Zusammenbaus des Halbleiter-Leistungsmoduls unzureichend eingeführt werden. Im Halbleiter-Leistungsmodul wird im Allgemeinen ein Hauptterminal mit einem Metallmuster verbunden, das auf einem Isoliersubstrat angeordnet ist, und danach wird darauf ein hochisolierendes spannungsfestes Harzmaterial aufgebracht.
  • Bei dem oben beschriebenen Schrittverfahren gibt es insbesondere im Metallmuster auf dem Isoliersubstrat viele Extraktionspfade, die sich von einem Verbindungsbereich mit einem daran angeschlossenen Hauptterminal bis zu einem externen Anschluss erstrecken. So verhindert der Hauptterminal in einem komplizierten Halbleiter-Leistungsmodul die stabile Applikation eines hochisolierendes spannungsfestes Harzmaterials.
  • Folglich kann sich im Inneren des Halbleiter-Leistungsmoduls ein Bereich befinden, auf dem kein hochisolierendes spannungsfestes Harzmaterial aufgebracht ist. Darüber hinaus können Luftblasen in dem aufgebrachten hochisolierenden spannungsfesten Harzmaterial enthalten sein. Im Ergebnis können diese Probleme zu einem Versagen der Isolation führen.
  • Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein in der Isolationsleistung verbessertes Halbleiter-Leistungsmodul zur Verfügung zu stellen. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Leistungswandlers, in welchem ein solches Halbleiter-Leistungsmodul verwendet wird.
  • Mittel zum Lösen der Probleme
  • Ein Halbleiter-Leistungsmodul nach der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: Eine Basisplatte, ein Isoliersubstrat, ein Leistungs-Halbleiterelement, ein Gehäuseelement, ein Hauptterminal, einen verbundenen Körper und ein Dichtungsmaterial. Das Isoliersubstrat ist auf der Basisplatte angebracht und enthält ein leitfähiges Muster. Das Leistungs-Halbleiterelement ist auf dem leitfähigen Muster angebracht. Das Gehäuseelement ist so auf der Basisplatte angebracht, dass es das Isoliersubstrat umgibt. Der Hauptterminal ist auf dem Gehäuseelement angebracht und elektrisch mit der Außenseite verbunden. Der verbundene Körper ist mit dem leitfähigen Muster verbunden. Der Hauptterminal ist mit dem verbundenen Körper verbunden. Das Dichtungsmaterial wird in das Gehäuseelement eingeführt, um das Isoliersubstrat, den Hauptterminal und den verbundenen Körper abzudichten. Der Hauptterminal und der verbundene Körper weisen Folgendes auf: Einen Aufnahmebereich, der in einem, dem Hauptterminal und/oder dem verbundenen Körper vorgesehen ist und den anderen, den Hauptterminal und/oder den verbundenen Körper aufnimmt; und einen Schlitzbereich, der im Aufnahmebereich so ausgebildet ist, dass er sich von einem ersten Endbereich des Aufnahmebereichs zu einem zweiten Endbereich des Aufnahmebereichs erstreckt. Der erste Endbereich befindet sich auf einer Seite in der Nähe des Isoliersubstrats. Der zweite Endbereich befindet sich gegenüber der Seite nahe dem Isoliersubstrat.
  • Ein Leistungswandler im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Leistungswandler, in dem das oben genannte Halbleiter-Leistungsmodul verwendet wird, und beinhaltet eine Hauptwandlerschaltung und eine Steuerschaltung. Die Hauptwandlerschaltung wandelt aufgenommene elektrische Leistung um und gibt umgewandelte elektrische Leistung ab. Die Steuerschaltung gibt ein Steuersignal zur Steuerung der Hauptwandlerschaltung an die Hauptwandlerschaltung aus.
  • Effekt der Erfindung
  • Das Halbleiter-Leistungsmodul nach der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Hauptterminal und einen verbundenen Körper, an den der Hauptterminal angeschlossen ist.
  • So wird vor dem Verbinden des Hauptterminals mit dem verbundenen Körper ein Dichtungsmaterial eingebracht, was eine zuverlässige Befüllung mit dem Dichtungsmaterial ermöglicht. Dadurch kann die Isolationsleistung verbessert werden.
  • Im Leistungswandler nach der vorliegenden Erfindung wird das oben genannte Halbleiter-Leistungsmodul eingesetzt, so dass ein Leistungswandler mit hoher Isolationsleistung erreicht werden kann.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Draufsicht eines Halbleiter-Leistungsmoduls entsprechend der jeweiligen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 2 zeigt ein Halbleiter-Leistungsmodul gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt entlang der in 1 dargestellten Querschnittslinie II-II;
    • 3 ist eine vergrößerte teilperspektivische Ansicht, die einen Bereich eines Hauptterminals und einen verbundenen Körper in der ersten Ausführungsform zeigt;
    • 4 ist eine Querschnittsansicht, die einen Schritt eines Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiter-Leistungsmoduls in der ersten Ausführungsform zeigt,
    • 5 ist eine Querschnittsansicht, die einen Schritt zeigt, der nach dem in 4 gezeigten Schritt in der ersten Ausführungsform durchgeführt wird;
    • 6 ist eine Querschnittsansicht, die einen Schritt zeigt, der nach dem in 5 gezeigten Schritt in der ersten Ausführungsform durchgeführt wird;
    • 7 ist eine Querschnittsansicht, die einen Schritt zeigt, der nach dem in 6 gezeigten Schritt in der ersten Ausführungsform durchgeführt wird;
    • 8 ist eine vergrößerte teilperspektivische Ansicht, die die Art und Weise zeigt, in der der Hauptterminal mit dem verbundenen Körper in der in 7 gezeigten Stufe der ersten Ausführungsform verbunden ist;
    • 9 ist eine Querschnittsansicht, die einen Schritt zeigt, der nach dem in 7 gezeigten Schritt in der ersten Ausführungsform durchgeführt wird;
    • 10 ist eine Querschnittsansicht, die einen Schritt zeigt, der nach dem in 9 gezeigten Schritt in der ersten Ausführungsform durchgeführt wird;
    • 11 ist ein Querschnitt eines Halbleiter-Leistungsmoduls nach einem Vergleichsbeispiel;
    • 12 ist ein Querschnitt zur Veranschaulichung einer Problemstellung des Halbleiter-Leistungsmoduls nach dem Vergleichsbeispiel;
    • 13 ist eine vergrößerte teilperspektivische Ansicht zur Veranschaulichung der Problemstellung des Halbleiter-Leistungsmoduls nach dem Vergleichsbeispiel;
    • 14 ist ein vergrößerter Teilquerschnitt zur Veranschaulichung der Problemstellung des Halbleiter-Leistungsmoduls nach dem Vergleichsbeispiel;
    • 15 ist die erste vergrößerte teilperspektivische Ansicht zur Veranschaulichung einer Auswirkung des Halbleiter-Leistungsmoduls in der ersten Ausführungsform;
    • 16 ist die zweite vergrößerte teilperspektivische Ansicht zur Veranschaulichung der Wirkung des Halbleiter-Leistungsmoduls in der ersten Ausführungsform;
    • 17 ist eine vergrößerte teilperspektivische Ansicht zur Veranschaulichung einer Modifikation des Halbleiter-Leistungsmoduls in der ersten Ausführungsform;
    • 18 ist eine vergrößerte teilperspektivische Ansicht, die die Art und Weise der Verbindung zwischen einem Hauptterminal und einem verbundenen Körper in einem Halbleiter-Leistungsmodul gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 19 ist eine vergrößerte teilperspektivische Ansicht, die die Art und Weise der Verbindung zwischen einem Hauptterminal und einem verbundenen Körper in einem Halbleiter-Leistungsmodul gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 20 ist eine vergrößerte teilperspektivische Ansicht, die einen Verbindungsbereich zwischen einem Hauptterminal und einem verbundenen Körper in einem Halbleiter-Leistungsmodul gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 21 ist eine vergrößerte teilperspektivische Ansicht, die einen Verbindungsbereich zwischen einem Hauptterminal und einem verbundenen Körper in einem Halbleiter-Leistungsmodul gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und
    • 22 ist ein Blockschaltbild eines Leistungswandlers, in welchem ein Halbleiter-Leistungsmodul gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angebracht ist.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Ausführungsform 1
  • Im Folgenden wird ein Halbleiter-Leistungsmodul nach der ersten Ausführungsform beschrieben. Wie in 1 und 2 dargestellt, besteht das Halbleiter-Leistungsmodul 1 im Wesentlichen aus einer Basisplatte 3, einem Isoliersubstrat 7, einem Leistungs-Halbleiterelement 17, einem externen Anschluss 23, einem Hauptterminal 31, einem verbundenen Körper 33, einem Gehäuse 21, einem hochisolierenden spannungsfesten Harzmaterial 25, einem Dichtungsharz 27 und einem Deckel 29 bzw. beinhaltet diese Teile.
  • Das Isoliersubstrat 7 beinhaltet eine Isolierschicht 9 und Metallplatten 11 und 13. Die Metallplatten 11 und 13 sind jeweils als leitendes Muster auf der Isolierschicht 9 ausgebildet. Als Isoliersubstrat 7 wird z.B. Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Keramik wie Siliziumnitrid, ein Epoxidharz o.ä. aufgebracht. Die Metallplatte 11 wird auf einer Oberfläche der Isolierschicht 9 angeordnet, während die Metallplatte 13 auf der anderen Oberfläche der Isolierschicht 9 angeordnet wird. Als Metallplatte 11 und 13 wird z.B. Kupfer, Aluminium oder ähnliches aufgebracht.
  • Die Metallplatte 11 wird durch Lot 5 mit der Basisplatte 3 verbunden. Das Leistungs-Halbleiterelement 17 wird durch Lot 15 mit der Metallplatte 13 verbunden. Zusätzlich zum Lot 5 und Lot 15 kann z.B. gesintertes Silber, ein elektrisch leitfähiges Klebematerial, einen TLP-Bonding-Prozess (Transient Liquid Phase Bonding) oder ähnliches zum Verbinden verwendet werden.
  • Beispiele für das Leistungs-Halbleiterelement 17 können sein: Ein Leistungs-Halbleiterelement zur Leistungsregelung wie ein IGBT und ein MOSFET, eine Freilaufdiode und ähnliches. Die Leistungs-Halbleiterelemente 17 sind durch einen Bonddraht 19 elektrisch miteinander verbunden. Außerdem sind das Leistungs-Halbleiterelement 17 und die Metallplatte 13 durch einen Bonddraht 19 elektrisch miteinander verbunden. Als Bonddraht 19 wird z.B. ein Walzdraht aus einer Aluminiumlegierung oder einer Kupferlegierung mit einem Drahtdurchmesser von 0,1 mm bis 0,5 mm verwendet. Zusätzlich zu einem Bonddraht kann auch ein Bond-Band aufgebracht werden.
  • Das Hauptterminal 31 ist eine flache plattenförmige Elektrode aus Kupfer. In diesem Fall ist der Hauptterminal 31 in das Gehäuse 21 einsatzgeformt. Der Hauptterminal 31 kann in dem Gehäuse 21 ausspritzgegossen werden. Ein Endteil des Hauptterminals 31 ist elektrisch mit der Metallplatte 13 verbunden, wobei der verbundene Körper 33 dazwischen liegt. Der andere Endteil des Hauptterminals 31 ist als externer Anschluss 23 zur Außenseite des Gehäuses 21 offen. Der Strom und die Spannung werden über den Hauptterminal 31 ein-/ausgegeben.
  • Das Gehäuse 21 wird mit einem Klebstoff auf die Basisplatte 3 geklebt (nicht abgebildet). Als Material des Gehäuses 21 wird in der Regel ein Polyphenylensulfid (PPS)-Harz oder ein Polybutylenterephthalat (PBT)-Harz verwendet.
  • Hochisolierendes spannungsfestes Harzmaterial 25 als erster Dichtungswerkstoff und Dichtungsharz 27 als zweiter Dichtungswerkstoff werden in das Gehäuse 21 eingebracht, um die Isolationsleistung im Halbleiter-Leistungsmodul 1 zu gewährleisten. Der Längenausdehnungskoeffizient des Silikongels beträgt 300 ppm/K bis 400 ppm/K. Der Längenausdehnungskoeffizient des Silicongels ist mehrere zehn- bis hundertfach so groß wie der Längenausdehnungskoeffizient (3 ppm/K bis 25 ppm/K) anderer Komponenten, die im Halbleiter-Leistungsmodul 1 verwendet werden. Darüber hinaus ist hochisolierendes spannungsfestes Harzmaterial 25 vorzugsweise ein Harz wie z.B. ein hochisolierendes Silikonmaterial in flüssigem Zustand.
  • Um die verbesserte Leistung des mit dem Halbleiter-Leistungsmodul 1 ausgestatteten Geräts zu bewältigen, muss das Halbleiter-Leistungsmodul 1 bei einer hohen Temperatur arbeiten. Wenn das Halbleiter-Leistungsmodul 1 einer hohen Temperatur ausgesetzt wird, dehnt sich ein Silikongel thermisch stärker aus als andere Bauelemente. So können an der Grenzfläche zwischen Silikongel und Isoliersubstrat 7 Luftblasen entstehen, außerdem kann sich das Silikongel vom Isoliersubstrat 7 ablösen. Es ist bekannt, dass in der Folge beim Kriechen des Isoliersubstrats 7 ein Isolationsversagen auftritt.
  • Außerdem kann ein Epoxidharz als Dichtungsharz 27 verwendet werden. Im Falle eines Epoxidharzes kann die Haftfestigkeit des Epoxidharzes abnehmen, wenn das Halbleiter-Leistungsmodul 1 bei einer hohen Temperatur arbeitet. Wenn die Haftfestigkeit des Epoxidharzes abnimmt, kann an der Grenzfläche zwischen dem Epoxidharz und dem Isoliersubstrat 7 ein Schälen auftreten. Es ist bekannt, dass in der Folge beim Kriechen des Isoliersubstrats 7 ein Isolationsversagen auftritt.
  • Um die Durchbruchspannung vom Isoliersubstrat 7 zur Basisplatte 3 zu erhöhen, wird also hochisolierendes spannungsfestes Harzmaterial 25 verwendet. Hochisolierendes spannungsfestes Harzmaterial 25 wird in das Gehäuse 21 eingebracht (aufgetragen), um das Kriechen des Isoliersubstrats 7 und die Oberfläche der Basisplatte 3 von der Stirnfläche der Metallplatte 13 bis zur Basisplatte 3 abzudecken. Dichtungsharz 27 wird in das Gehäuse 21 bis zu der Höhe eingebracht, unterhalb der das Leistungs-Halbleiterelement 17, der Bonddraht 19 und der Hauptterminal 31 eingeschlossen sind.
  • Der Deckel 29 ist am oberen Bereich des Gehäuses 6 befestigt, um das Innere des Gehäuses 21 zu bedecken. Der Deckel 29 dient zur Trennung des Halbleiter-Leistungsmoduls 1 in einen inneren und einen äußeren Bereich, um das Eindringen von Staubpartikeln und dergleichen in das Innere des Halbleiter-Leistungsmoduls 1 zu verhindern. Der Deckel 29 wird mit einem Klebstoff (nicht abgebildet) oder einer Schraube (nicht abgebildet) am Gehäuse 21 befestigt.
  • Im Folgenden werden der Hauptterminal 31 und der verbundene Körper 33 näher beschrieben. Wie in 3 dargestellt, ist der Hauptterminal 31 mit dem verbundenen Körper 33 verbunden. Der Verbundene Körper 33 wird z.B. direkt mit der Metallplatte 13 durch Ultraschallwellen oder direkt mit der Metallplatte 13 durch ein metallisches Fügeverfahren wie Thermokompressionsbonden verbunden. Der Bereich, in dem der Verbundene Körper 33 und die Metallplatte 13 direkt miteinander verbunden sind, ist ein Metall-Metall-Verbindungsbereich 35.
  • Der Verbundene Körper 33 verfügt über einen Aufnahmebereich 34, in dem der Hauptterminal 31 aufgenommen wird. Der Aufnahmebereich 34 hat z.B. ist z.B. ein rechteckiges kastenförmiges Rohr. Der Aufnahmebereich 34 ist mit einem Schlitzbereich 37 versehen. Der Schlitzbereich 37 erstreckt sich von der unteren Stirnseite als erster Endbereich vom Aufnahmebereich 34 zur oberen Stirnseite als zweiter Endbereich des Aufnahmebereichs 34. Der erste Endbereich befindet sich auf einer Seite nahe dem Isoliersubstrat 7 (Metallplatte 13). Der zweite Endteil befindet sich gegenüber der Seite in der Nähe des Isoliersubstrats 7. Der Hauptterminal 31 wird von der oberen Endseite des Aufnahmebereichs 34 eingeführt und in dem Aufnahmebereich 34 aufgenommen. Der Hauptterminal 31 ist elektrisch mit der Metallplatte 13 unter Zwischenschaltung des verbundenen Körpers 33 verbunden, um dadurch die Unterdrückung eines Isolationsfehlers, der später beschrieben wird, zu ermöglichen.
  • Nachfolgend wird ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung des oben genannten Halbleiter-Leistungsmoduls 1 erläutert: Zunächst wird das Isoliersubstrat 7 einschließlich Isolierschicht 9 und Metallplatten 11 und 13 vorbereitet (siehe 4). Dann wird jedes einer Vielzahl von Leistungs-Halbleiterelementen 17 durch Lot 15 mit einer entsprechenden Metallplatte 13 des Isoliersubstrats 7 verbunden, wobei ein Leistungs-Halbleiterelement 17, ein weiteres Leistungs-Halbleiterelement 17 und dergleichen durch einen Bonddraht verbunden werden. Dann wird, wie in 4 gezeigt, die Metallplatte 11 des Isoliersubstrats 7 mit dem darauf angebrachten Leistungs-Halbleiterelement 17 durch Lot 5 mit der Basisplatte 3 verbunden.
  • Dann wird, wie in 5 dargestellt, der verbundene Körper 33 an einer geeigneten Stelle mit der Metallplatte 13 z.B. durch Ultraschallwellen oder Thermokompressionsbonden verbunden. Weiterhin werden in dem Fall, in dem sich beim Fügen des verbundenen Körpers 33 Fremdstoffe wie z.B. dispergiertes Metallpulver befinden, diese Fremdstoffe z.B. durch Blasen mit Luft entfernt. Dann wird, wie in 6 dargestellt, hochisolierendes spannungsfestes Harzmaterial 25 so aufgetragen, dass das Kriechen des Isoliersubstrats 7 und der Oberfläche der Basisplatte 3 von der Stirnfläche der Metallplatte 13 bis zur Basisplatte 3 abgedeckt wird. Da der Hauptterminal 31 zu diesem Zeitpunkt noch nicht mit dem verbundenen Körper 33 verbunden ist, kann hochisolierendes spannungsfestes Harzmaterial 25 zuverlässig auf eine geeignete Stelle aufgetragen werden, ohne das Hauptterminal 31 zu stören.
  • Dann wird, wie in 7 dargestellt, das Gehäuse 21, in das der Hauptterminal 31 (externer Anschluss 23) eingegossen ist, z.B. mit einem Klebstoff (nicht dargestellt) auf der Basisplatte 3 angebracht. Zu diesem Zeitpunkt wird, wie in 8 dargestellt, der Hauptterminal 31 in den Aufnahmebereich 34 des verbundenen Körpers 33 eingesetzt, um in den Aufnahmebereich 34 aufgenommen zu werden.
  • Dann wird, wie in 9 dargestellt, Dichtungsharz 27 in das Gehäuse 21 eingebracht, um das Leistungs-Halbleiterelement 17, den Bonddraht 19, den Hauptterminal 31 u.ä. abzudichten. Dann wird, wie in Bild 10 dargestellt, der Deckel 29 durch Kleben o.ä. mit dem Gehäuse 21 verbunden und damit das Halbleiter-Leistungsmodul komplettiert. Im Halbleiter-Leistungsmodul kann, wie oben beschrieben, die Isolationsleistung verbessert werden. Dies wird im Vergleich zu einem Halbleiter-Leistungsmodul anhand eines Vergleichsbeispiels beschrieben.
  • Wie in 11 dargestellt, ist im Halbleiter-Leistungsmodul nach dem Vergleichsbeispiel der Hauptterminal 31 direkt mit der Metallplatte 13 verbunden. Da es sich bei der übrigen Konfiguration um die gleiche Konfiguration wie beim Halbleiter-Leistungsmodul 1 nach Bild 2 handelt, werden die gleichen Bauelemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, deren Beschreibung nicht wiederholt wird, sofern nichts anderes erforderlich ist.
  • Im Halbleiter-Leistungsmodul nach dem Vergleichsbeispiel wird hochisolierendes spannungsfestes Harzmaterial 25 nach dem Verbinden des Hauptterminals 31 mit der Metallplatte 13 des Isoliersubstrats 7 aufgetragen. In diesem Gehäuse gibt es, wie in 12 dargestellt, viele Extraktionspfade in der Metallplatte 13 des Isoliersubstrats 7, die sich von einem Verbindungsbereich mit dem Hauptterminal 31 bis zum externen Anschluss 23 erstrecken. So kann in einem komplizierten Halbleiter-Leistungsmodul der Hauptterminal 31 die stabile Anwendung von hochisolierendem spannungsfestem Harzmaterial 25 verhindern, wie durch einen Pfeil (einschließlich eines gepunkteten Linienteils) angezeigt wird.
  • So kann sich im Inneren des Halbleiter-Leistungsmoduls ein Bereich befinden, auf dem kein hochisolierendes spannungsfestes Harzmaterial 25 aufgebracht ist. Weiterhin kann es in dem aufgebrachten hochisolierenden spannungsfesten Harzmaterial 25 zu Luftblaseneinschlüssen (nicht dargestellt) kommen, die zu einem Isolationsversagen führen können.
  • Um das oben beschriebene Problem zu lösen, ist es denkbar, hochisolierendes spannungsfestes Harzmaterial 25 aufzutragen und danach den Hauptterminal 31 mit der Metallplatte 13 des Isoliersubstrats 7 zu verbinden. In diesem Gehäuse kann, da der Hauptterminal 31 nicht mit der Metallplatte 13 verbunden ist, hochisolierendes spannungsfestes Harzmaterial 25 zuverlässig aufgebracht werden.
  • Wie in 13 dargestellt, entsteht jedoch Metallpulver 61 (siehe 14), wenn der Hauptterminal 31 mit der Metallplatte 13 durch Metallverbindung verbunden wird. Wie in 14 dargestellt, kann das hergestellte Metallpulver 61 am hochisolierenden spannungsfesten Harzmaterial 25 haften. Da hochisolierendes spannungsfestes Harzmaterial 25 haftend ist, kann Metallpulver 61, das an hochisolierendem Harzmaterial 25 haftet, nicht ohne weiteres entfernt werden. Daher kann Metallpulver 61 ein Versagen der Isolierung verursachen.
  • Dementsprechend müssen die Schritte zum Zusammenbau eines Halbleiter-Leistungsmoduls in der folgenden Reihenfolge durchgeführt werden. Konkret wird der Hauptterminal 31 mit der Metallplatte 13 verbunden und danach wird hochisolierendes spannungsfestes Harzmaterial 25 aufgebracht. In diesem Gehäuse muss die Größe des Hauptterminals 31, die Handhabung des Hauptterminals 31 o.ä. so weit wie möglich vereinfacht werden, um hochisolierendes spannungsfestes Harzmaterial 25 problemlos aufbringen zu können. Folglich soll die Flexibilität des Verdrahtungsdesigns eingeschränkt werden.
  • Im Vergleich zum Vergleichsbeispiel ist im Halbleiter-Leistungsmodul 1 nach der ersten Ausführungsform der Hauptterminal 31 mit der Metallplatte 13 unter Zwischenschaltung des verbundenen Körpers 33 elektrisch verbunden. Nachdem der verbundene Körper 33 mit der Metallplatte 13 verbunden ist, wird der Hauptterminal 31 im Aufnahmebereich 34 des verbundenen Körpers 33 aufgenommen. Nach dem Verbinden des verbundenen Körpers 33 mit der Metallplatte 13 und vor der Aufnahme des Hauptterminals 31 im Aufnahmebereich 34 wird hochisolierendes spannungsfestes Harzmaterial 25 aufgetragen, wodurch ein zuverlässiges Auftragen von hochisolierendem spannungsfestem Harzmaterial 25 ohne Beeinträchtigung durch den Hauptterminal 31 ermöglicht wird.
  • Selbst wenn Metallpulver entsteht, wenn der verbundene Körper 33 mit der Metallplatte 13 verbunden wird, kann dieses Metallpulver vor der Anwendung von hochisolierendem spannungsfestem Harzmaterial 25 entfernt werden. Auch wenn im Dichtungsharz 27 Luftblasen eingeschlossen sind, können diese Luftblasen durch den im Aufnahmebereich 34 vorgesehenen Schlitzbereich 37 leicht freigesetzt werden, so dass die im Dichtungsharz 27 verbliebenen Luftblasen verhindert werden können (siehe 15).
  • Dabei kann hochisolierendes spannungsfestes Harzmaterial 25 zuverlässig so aufgebracht werden, dass das Kriechen des Isoliersubstrats 7 und der Oberfläche der Basisplatte 3 von der Stirnfläche der Metallplatte 13 bis zur Basisplatte 3 abgedeckt wird. Darüber hinaus kann Dichtungsharz 27 ohne Haftung von Metallpulver und ohne Rückstände von Luftblasen im Dichtungsharz 27 aufgetragen werden. Dadurch kann die Isolationsleistung des Halbleiter-Leistungsmoduls 1 zuverlässig verbessert werden.
  • Insbesondere beim Auftragen von Dichtungsharz 27 verbleiben Luftblasen tendenziell in einem Bereich R zwischen einem Bereich des Metall-Metall-Verbindungsbereichs 35 im verbundenen Körper 33 und einem Bereich des Hauptterminals 31 und des Aufnahmebereichs 34, wie in 15 dargestellt. Um diese Luftblasen durch den Schlitzbereich 37 effizient freizusetzen, ist es vorzuziehen, dass der Schlitzbereich 37 mit einem verjüngten Bereich 39 als zweitem verjüngten Bereich versehen wird, wie in 16 dargestellt. Als Schlitzraum im Schlitzbereich 37 umfasst der verjüngte Bereich 39 einen Schlitzraum, der einen Abstand zwischen einem schrägen Bereich und dem anderen schrägen Bereich aufweist, so dass er sich von der unteren Endseite des Aufnahmebereichs 34 zur oberen Endseite des Aufnahmebereichs 34 hin allmählich verjüngt. Dadurch können die Luftblasen, die dazu neigen, im Bereich R zu verbleiben, gesammelt und zuverlässig nach oben abgegeben werden.
  • Außerdem wird nach Anwendung von hochisolierendem spannungsfestem Harzmaterial 25, der Hauptterminal 31 in den verbundenen Körper 33 eingefügt. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, die Größe des Hauptterminals 31, die Handhabung des Hauptterminals 31 o.ä. zu vereinfachen, so dass die Flexibilität des Verdrahtungsdesigns erhöht werden kann.
  • Das obige Halbleiter-Leistungsmodul wurde beispielhaft für den Fall beschrieben, bei dem zwischen einem Bereich des Metall-Metall-Verbindungsbereichs 35 im verbundenen Körper 33 und einem Endteil des Hauptterminals 31 ein Abstand besteht, wie in 3 dargestellt. Wie in 17 dargestellt, kann der Hauptterminal 31 jedoch so angeschlossen werden, dass der Endteil des Hauptterminals 31 mit dem Bereich des Metall-Metall-Verbindungsbereichs 35 im verbundenen Körper 33 in Kontakt kommt. Außerdem besteht der Hauptterminal 31 selbst aus Metall, das mit vorgeschriebener Festigkeit gebogen ist. Somit kann der Hauptterminal 31 auch bei einem Abstand zwischen dem Bereich des Metall-Metall-Verbindungsbereichs 35 im verbundenen Körper 33 und dem Endteil des Hauptterminals 31 problemlos in Höhenrichtung ausgerichtet werden.
  • Ausführungsform 2
  • Im Folgenden wird ein Halbleiter-Leistungsmodul nach einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Wie in 18 dargestellt, ist der verbundene Körper 33 im Halbleiter-Leistungsmodul 1 mit einem verjüngten Bereich 40 als erstem verjüngten Bereich an der oberen Stirnseite des Aufnahmebereichs 34 versehen. Der verjüngte Bereich 40 ist so geformt, dass er sich nach außen (nach oben) ausdehnt. Da im Übrigen die obige Konfiguration die gleiche ist wie die des Halbleiter-Leistungsmoduls 1 in 1 und 2, werden die gleichen Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt, sofern nichts anderes erforderlich ist.
  • Zusätzlich zu den Effekten, die in Bezug auf das Halbleiter-Leistungsmodul 1 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben wurden, erzielt das Halbleiter-Leistungsmodul 1, wie oben beschrieben, den folgenden Effekt. Konkret ist bei dem oben beschriebenen Halbleiter-Leistungsmodul 1 an der oberen Stirnseite des Aufnahmebereichs 34 im verbundenen Körper 33 der sich nach oben erweiternde verjüngter Bereich 40 vorgesehen.
  • So wird der Hauptterminal 31, auch wenn er bei der Montage des Halbleiter-Leistungsmoduls 1 gegenüber dem Aufnahmebereich 34 leicht versetzt ist, wenn der Hauptterminal 31 im Aufnahmebereich 34 aufgenommen wird, zuverlässig vom verjüngten Bereich 40 zum Aufnahmebereich 34 geführt, so dass der Hauptterminal 31 im Aufnahmebereich 34 zuverlässig aufgenommen werden kann.
  • Ausführungsform 3
  • Die erste und zweite Ausführungsform wurden beispielhaft für das Halbleiter-Leistungsmodul beschrieben, bei dem ein verbundener Körper mit einem Aufnahmebereich versehen ist. Im Folgenden wird ein Halbleiter-Leistungsmodul mit einem Hauptterminal mit dem Aufnahmebereich beschrieben.
  • Wie in 19 dargestellt, ist der Hauptterminal 31 im Halbleiter-Leistungsmodul 1 mit einem Aufnahmebereich 34 versehen, in dem der verbundene Körper 33 aufgenommen wird. Der verbundene Körper 33 wird von der unteren Endseite des Aufnahmebereichs 34 eingeführt und im Aufnahmebereich 34 aufgenommen. Der Aufnahmebereich 34 ist mit einem Schlitzbereich 37 versehen. Da es sich im Übrigen um die gleiche Konfiguration handelt wie beim Halbleiter-Leistungsmodul 1 in 1 und 2, werden die gleichen Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt, sofern nichts anderes erforderlich ist.
  • Zusätzlich zu den Effekten, die in Bezug auf das Halbleiter-Leistungsmodul 1 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben wurden, erzielt das Halbleiter-Leistungsmodul 1, wie oben beschrieben, die folgenden Effekte. Konkret ist im oben genannten Halbleiter-Leistungsmodul 1 der Hauptterminal 31 mit einem Aufnahmebereich 34 versehen, in dem der verbundene Körper 33 aufgenommen wird, während der verbundene Körper 33 jedoch keinen Aufnahmebereich hat.
  • Die Fläche des Bereichs, an dem der verbundene Körper 33 und die Metallplatte 13 (Isoliersubstrat 7) miteinander in Berührung kommen, ist zwischen dem Gehäuse des oben genannten Halbleiter-Leistungsmoduls 1 und dem Gehäuse des Halbleiter-Leistungsmoduls 1 gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform jeweils etwa gleich groß.
  • Beim Halbleiter-Leistungsmodul 1 nach der ersten und zweiten Ausführungsform ist beim Verbinden des verbundenen Körpers 33 mit dem Aufnahmebereich 34 mit der Metallplatte 13 der Verschiebebetrag eines Metall-Metall-Verbindungswerkzeugs (Vorrichtung) zu berücksichtigen, um einen Bereich des Teils zu gewährleisten, in dem der verbundene Körper 33 mit der Metallplatte 13 (Isoliersubstrat 7) in Kontakt gebracht wird. Dies ist jedoch im oben erwähnten Halbleiter-Leistungsmodul nicht erforderlich, da der verbundene Körper 33 nicht mit einem Aufnahmebereich versehen ist.
  • Ähnlich wie in der dritten Ausführungsform (siehe 18) beschrieben, kann als dritter verjüngter Bereich an der unteren Endseite des Aufnahmebereichs 34 (in 19 dargestellt), auf dem sich die Metallplatte 13 befindet, ein sich nach unten erweiternder verjüngte Bereich (nicht dargestellt) vorgesehen werden. Mit anderen Worten, der in 18 gezeigte verjüngter Bereich 40 kann so vorgesehen werden, dass er sich an der unteren Endseite des in 19 gezeigten Aufnahmebereichs 34 nach unten erweitert.
  • In diesem Gehäuse wird der Hauptterminal 31 (Aufnahmebereich 34), selbst wenn der Aufnahmebereich 34 des Hauptterminals 31 gegenüber dem verbundenen Körper 33 leicht versetzt ist, dann, wenn der verbundene Körper 33 im Aufnahmebereich 34 aufgenommen wird, zuverlässig vom verjüngten Bereich zum verbundenen Körper 33 geführt, so dass der verbundene Körper 33 im Aufnahmebereich 34 aufgenommen werden kann. Darüber hinaus ist der in 19 dargestellte Aufnahmebereich 34 als vierter verjüngter Bereich, ähnlich wie der in 16 dargestellte verjüngte Bereich 39, mit einem verjüngten Bereich versehen, so dass Luftblasen zuverlässig freigesetzt werden können.
  • Ausführungsform 4
  • Im Folgenden wird ein Beispiel für ein Halbleiter-Leistungsmodul erläutert, bei dem ein Hauptterminal und ein verbundener Körper durch eine Metall-Metall-Verbindung elektrisch verbunden sind.
  • Wie in 20 dargestellt, werden im Halbleiter-Leistungsmodul 1 in dem Zustand, in dem der Hauptterminal 31 im Aufnahmebereich 34 des verbundenen Körpers 33 aufgenommen ist, der Hauptterminal 31 und der verbundene Körper 33 durch eine Metall-Metall-Verbindung verbunden, z.B. durch Lot 41. Als Hauptterminal 31 und verbundener Körper 33 in diesem Fall werden der Hauptterminal 31 und der verbundene Körper 33, wie sie in den ersten bis dritten Ausführungsformen beschrieben wurden, verwendet. Da es sich bei der Konfiguration im Übrigen um die gleiche Konfiguration wie beim Halbleiter-Leistungsmodul 1 in den und handelt, werden die gleichen Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt, sofern nichts anderes erforderlich ist.
  • Zusätzlich zu den Effekten, die in Bezug auf das Halbleiter-Leistungsmodul 1 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben wurden, erzielt das Halbleiter-Leistungsmodul 1, wie oben beschrieben, die folgenden Effekte.
  • Beim Halbleiter-Leistungsmodul 1 sind die Isolationsleistung und die Hitzebeständigkeit je nach Produkt, in welchem das Halbleiter-Leistungsmodul 1 verwendet wird, unterschiedlich. So ist auch die Viskosität des aufzutragenden Dichtungsharzes je nach Produkt, in welchem das Halbleiter-Leistungsmodul 1 verwendet wird, unterschiedlich. Es wird hier angenommen, dass ein Dichtungsharz mit relativ niedriger Viskosität als Dichtungsharz 27 verwendet wird. In diesem Fall ist es denkbar, dass in dem Zustand, in dem der Hauptterminal 31 im Aufnahmebereich 34 des verbundenen Körpers 33 einfach aufgenommen wird, das niedrigviskose Dichtungsharz 27 durch Kapillarität durch den Spalt zwischen Hauptterminal 31 und Aufnahmebereich 34 durchdringt. In einem solchen Fall wird davon ausgegangen, dass die elektrische Verbindung zwischen Hauptterminal 31 und Aufnahmebereich 34 gestört sein kann.
  • Im oben genannten Halbleiter-Leistungsmodul 1 sind der Hauptterminal 31 und der verbundene Körper 33 durch Metall-Metall-Verbindung durch Lot 41 miteinander verbunden, wodurch der Spalt, durch den das Dichtungsharz 27 eindringt, eliminiert wird. Dadurch wird die beabsichtigte elektrische Verbindung nicht gestört. Darüber hinaus kann durch die Metall-Metall-Verbindung des Hauptterminals 31 und des verbundenen Körpers 33 durch Lot 41 die Verbindungsfestigkeit gegen die Beanspruchung bei hoher Temperatur verbessert werden, so dass auch die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung verbessert werden kann.
  • Ausführungsform 5
  • Im Folgenden wird ein weiteres Beispiel des Halbleiter-Leistungsmoduls erläutert, bei dem der Hauptterminal und der verbundene Körper durch eine Metall-Metall-Verbindung elektrisch verbunden sind.
  • Wie in 21 dargestellt, sind im Halbleiter-Leistungsmodul 1 der Hauptterminal 31 und der verbundene Körper 33 durch eine Metall-Metall-Verbindung miteinander verbunden, z.B. durch einen elektrisch leitfähigen Klebstoff 43 wie eine Silberpaste in dem Zustand, in dem der Hauptterminal 31 im Aufnahmebereich 34 des verbundenen Körpers 33 aufgenommen ist. Der Hauptterminal 31 und der verbundene Körper 33 werden, wie in den ersten bis dritten Ausführungsformen beschrieben, als Hauptterminal 31 und verbundene Körper 33 aufgebracht. Da im Übrigen die oben genannte Konfiguration die gleiche ist wie die des Halbleiter-Leistungsmoduls 1 in den und , werden die gleichen Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt, sofern nichts anderes erforderlich ist.
  • Im oben erwähnten Halbleiter-Leistungsmodul 1 sind der Hauptterminal 31 und der verbundene Körper 33 durch Metall-Metall-Verbindung mittels elektrisch leitfähigem Klebstoff 43 miteinander verbunden, wodurch der Spalt, durch den Dichtungsharz 27 eindringt, ähnlich wie Im Falle von Lot 41, eliminiert wird. Dadurch wird die beabsichtigte elektrische Verbindung nicht gestört. Darüber hinaus kann durch die Metall-Metall-Verbindung des Hauptterminals 31 und des verbundenen Körpers 33 durch elektrisch leitfähigen Klebstoff 43 die Verbindungsfestigkeit gegen die Beanspruchung bei hoher Temperatur verbessert werden, so dass auch die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung verbessert werden kann. Als elektrisch leitfähiger Kleber 43 ist z.B. neben einer Silberpaste auch eine metallhaltige Paste wie z.B. eine Kupferpaste einsetzbar.
  • Ausführungsform 6
  • Es folgt eine Erläuterung zu einem Leistungswandler, in dem das Leistungsmodul nach den oben genannten ersten bis fünften Ausführungsformen verwendet wird. Obwohl die vorliegende Erfindung nicht auf einen bestimmten Leistungswandler beschränkt ist, wird im Folgenden eine sechste Ausführungsform erläutert, in der die vorliegende Erfindung in einem dreiphasigen Wechselrichter verwendet wird.
  • 22 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Leistungswandlersystems zeigt, in welchem ein Leistungswandler gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird. Das in 22 dargestellte Leistungswandlersystem besteht aus einer Stromversorgung 100, einem Leistungswandler 200 und einer Last 300. Die Stromversorgung 100 ist eine Gleichstrom-Stromversorgung (DC) und versorgt den Leistungswandler 200 mit Gleichstrom. Die Stromversorgung 100 kann aus verschiedenen Arten von Produkten bestehen und kann z.B. aus einem Gleichstromsystem, einer Solarzelle und einer Speicherbatterie gebildet werden. Die Stromversorgung 100 kann auch aus einer Gleichrichterschaltung bestehen, die an ein Wechselstromsystem (AC) angeschlossen ist, oder aus einem AC/DC-Wandler. Darüber hinaus kann die Stromversorgung 100 auch aus einem DC/DC-Wandler bestehen, der die Gleichstromleistung aus dem Gleichstromsystem in eine vorgeschriebene elektrische Leistung umwandelt.
  • Der Leistungswandler 200 ist ein dreiphasiger Wechselrichter, der zwischen Stromversorgung 100 und Last 300 angeschlossen ist und dazu dient, die von der Stromversorgung 100 gelieferte Gleichstromleistung in Wechselstromleistung umzuwandeln und dann die Last 300 mit Wechselstrom zu versorgen. Wie in 22 dargestellt, enthält der Leistungswandler 200: eine Hauptwandlerschaltung 201, die Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt und den umgewandelten Wechselstrom ausgibt; und eine Steuerschaltung 203, die ein Steuersignal zur Steuerung der Hauptwandlerschaltung 201 an die Hauptwandlerschaltung 201 ausgibt.
  • Die Last 300 ist ein Dreiphasen-Elektromotor, der mit Wechselstrom vom Leistungswandler 200 angesteuert wird. Die Last 300 ist nicht auf eine bestimmte Anwendung beschränkt, sondern ist ein Elektromotor, der in jedem der verschiedenen elektrischen Geräte eingebaut ist und als Elektromotor beispielsweise für ein Hybridfahrzeug, ein Elektrofahrzeug, ein Schienenfahrzeug, einen Aufzug oder eine Klimaanlage verwendet wird.
  • Im Folgenden werden Details des Leistungswandlers 200 erläutert. Die Hauptwandlerschaltung 201 enthält ein Schaltelement und eine Freilaufdiode (jeweils nicht abgebildet). Das Schaltelement führt einen Schaltvorgang aus, um dadurch die von der Stromversorgung 100 gelieferte Gleichstromleistung in Wechselstromleistung umzuwandeln, die dann an den Leistungswandler 300 geliefert wird. Während die spezifische Schaltungskonfiguration der Hauptwandlerschaltung 201 von unterschiedlicher Art sein kann, handelt es sich bei der Hauptwandlerschaltung 201 gemäß der vorliegenden Ausführungsform um eine dreiphasige Vollbrückenschaltung, die in zwei Ebenen konfiguriert ist und aus sechs Schaltelementen und sechs Freilaufdioden gebildet werden kann, die antiparallel zu den jeweiligen sechs Schaltelementen geschaltet sind.
  • In mindestens einem der Schaltelemente und den Freilaufdioden der Hauptwandlerschaltung 201 wird das Halbleiter-Leistungsmodul 1 nach einer der oben genannten ersten bis fünften Ausführungsformen als Halbleitermodul 202 angeordnet. Sechs Schaltelemente sind so konfiguriert, dass jeweils zwei Schaltelemente zu einem Oberarm und einem Unterarm in Reihe geschaltet sind. Jedes der Paare aus Ober- und Unterarm bildet eine entsprechende Phase (eine U-Phase, eine V-Phase und eine W-Phase) einer Vollbrückenschaltung. Die Ausgangsanschlüsse des Ober- und Unterarms, d.h. drei Ausgangsanschlüsse der Hauptwandlerschaltung 201, sind mit der Last 300 verbunden.
  • Darüber hinaus beinhaltet die Hauptwandlerschaltung 201 eine Treiberschaltung (nicht abgebildet), die jedes Schaltelement ansteuert. In der Hauptwandlerschaltung 201 kann die Treiberschaltung in das Halbleitermodul 202 integriert oder separat vom Halbleitermodul 202 angeordnet werden. Die Treiberschaltung erzeugt ein Treibersignal zur Ansteuerung jedes Schaltelements in der Hauptwandlerschaltung 201 und liefert das erzeugte Treibersignal an die Steuerelektrode jedes Schaltelements in der Hauptwandlerschaltung 201. Gemäß dem Steuersignal aus der Steuerschaltung 203 (später beschrieben) werden das Treibersignal, um jedes Schaltelement in einen EIN-Zustand zu bringen, und das Treibersignal, um jedes Schaltelement in einen AUS-Zustand zu bringen, an die Steuerelektrode jedes Schaltelements ausgegeben. Wenn das Schaltelement in einem EIN-Zustand gehalten wird, ist das Treibersignal ein Spannungssignal (ein EIN-Signal), das gleich oder größer als eine Schwellenspannung des Schaltelements ist. Wenn das Schaltelement in einem AUS-Zustand gehalten wird, ist das Treibersignal ein Spannungssignal (ein AUS-Signal), das gleich oder kleiner als die Schwellenspannung des Schaltelements ist.
  • Die Steuerschaltung 203 steuert jedes Schaltelement in der Hauptwandlerschaltung 201, um die gewünschte elektrische Leistung für die Last 300 zu liefern. Insbesondere wird der Zeitpunkt (EIN-Zeit), zu dem jedes Schaltelement in der Hauptwandlerschaltung 201 in einen EIN-Zustand gebracht werden soll, auf der Grundlage der an die Last 300 zu liefernden elektrischen Leistung berechnet. Beispielsweise kann die Hauptwandlerschaltung 201 durch eine PWM-Steuerung gesteuert werden, um die EIN-Zeit jedes Schaltelements entsprechend der auszugebenden Spannung zu modulieren. Dann wird ein Steuerbefehl (Steuersignal) an die in der Hauptwandlerschaltung 201 enthaltene Treiberschaltung ausgegeben, so dass ein EIN-Signal an das Schaltelement ausgegeben wird, das zu jeder Zeit in einen EIN-Zustand gebracht werden sollte, und ein AUS-Signal an das Schaltelement ausgegeben wird, das zu jeder Zeit in einen AUS-Zustand gebracht werden sollte. Gemäß diesem Steuersignal gibt die Treiberschaltung ein EIN-Signal oder ein AUS-Signal als Treibersignal an die Steuerelektrode jedes Schaltelements aus.
  • Im Leistungswandler nach der vorliegenden Ausführungsform wird das Halbleiter-Leistungsmodul 1 nach einer der ersten bis fünften Ausführungsformen als Halbleitermodul 202 in mindestens einem der Schaltelemente und Freilaufdioden in der Hauptwandlerschaltung 201 verwendet. Dadurch kann die Zuverlässigkeit des Leistungswandlers verbessert werden.
  • Die vorliegende Ausführungsform wurde im Hinblick auf das Beispiel beschrieben, in dem die vorliegende Erfindung in einem in zwei Ebenen konfigurierten dreiphasigen Wechselrichter verwendet wird, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt und kann in verschiedenen Typen von Leistungswandlern verwendet werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Leistungswandler zweistufig konfiguriert, aber der Leistungswandler kann dreistufig oder mehrstufig konfiguriert werden. Auch in dem Fall, in dem einer einphasigen Last Strom zugeführt wird, kann die vorliegende Erfindung in einem einphasigen Wechselrichter verwendet werden. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung in dem Fall, in dem eine DC-Last o.ä. mit elektrischer Energie versorgt wird, auch in einem DC/DC-Wandler oder einem AC/DC-Wandler verwendet werden.
  • Darüber hinaus ist der Leistungswandler, in welchem die vorliegende Erfindung verwendet wird, nicht auf den oben erwähnte Fall beschränkt, in dem die Last ein Elektromotor ist, sondern kann auch als Stromversorgungseinrichtung z.B. für eine Funkenerosionsmaschine, eine Laserstrahlmaschine, ein Kochgerät mit Induktionserwärmung oder eine kontaktlose Stromzuführung verwendet werden. Darüber hinaus kann der Leistungswandler, in welchem die vorliegende Erfindung verwendet wird, auch als Leistungskonditionierer für eine Solarstromanlage, ein Energiespeichersystem oder ähnliches verwendet werden.
  • In jeder der Ausführungsformen wird der Aufnahmebereich 34 beispielhaft mit einem rechteckigen kastenförmigen Rohr beschrieben, aber die Form des Aufnahmebereichs 34 ist nicht darauf beschränkt, solange der Aufnahmebereich 34 den Hauptterminal 31 oder den verbundenen Körper 33 aufnehmen und eine elektrische Verbindung zwischen diesen herstellen kann. Darüber hinaus können die in den obigen Ausführungsformen beschriebenen Halbleiter-Leistungsmodule je nach Bedarf unterschiedlich kombiniert werden.
  • Die hier beschriebenen Ausführungsformen dienen lediglich als Beispiel und sind nicht einschränkend zu verstehen.
  • Die vorliegende Erfindung wird mit guten Resultaten für ein Halbleiter-Leistungsmodul genutzt, bei dem ein Leistungs-Halbleiterelement u.ä. durch ein Dichtungsmaterial abgedichtet wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Leistungsmodul-Halbleiterbauelement
    3
    Basisplatte
    5
    Lot
    7
    Isoliersubstrat
    9
    Isolierschicht
    11
    Metallplatte
    13
    Metallplatte
    15
    Lot
    17
    Leistungs-Halbleiterelement
    19
    Bonddraht
    21
    Gehäuse
    23
    externer Anschluss
    25
    hochisolierendes spannungsfestes Harzmaterial
    27
    Dichtungsharz
    29
    Deckel
    31
    Hauptterminal
    33
    verbundener Körper
    34
    Aufnahmebereich
    35
    Metall-Metall-Verbindungsbereich
    37
    Schlitzbereich
    39, 40
    verjüngter Bereich
    41
    Lot
    43
    Silberpaste
    R
    Bereich
    61
    Metallpulver
    100
    Stromversorgung
    200
    Leistungswandler
    201
    Hauptwandlerschaltung
    202
    Halbleitermodul
    203
    Steuerschaltung
    300
    Last
  • 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
    • JP 2004235566 A [0008]
    • JP 2000216332 A [0008]

Claims (15)

  1. Halbleiter-Leistungsmodul, das Folgendes aufweist: Eine Basisplatte; ein Isoliersubstrat, das auf der Basisplatte angebracht ist und ein leitendes Muster enthält; ein Leistungs-Halbleiterelement, das auf dem Leitungsmuster angebracht ist; ein Gehäuseelement, das so auf der Basisplatte angebracht ist, dass es das Isoliersubstrat umgibt; ein Hauptterminal, das an dem Gehäuseelement befestigt ist und eine elektrische Verbindung nach außen herstellt; einen verbundenen Körper, mit dem der Hauptterminal verbunden ist, wobei der verbundene Körper mit dem leitenden Muster verbunden ist; und ein Dichtungsmaterial, das in das Gehäuseelement eingeführt wird, um das Isoliersubstrat, den Hauptterminal und den verbundenen Körper abzudichten, wobei der Hauptterminal und der verbundene Körper Folgendes aufweisen: Einen Aufnahmebereich, der in einem, im Hauptterminal und/oder im verbundenen Körper vorgesehen ist und den anderen, den Hauptterminal und/oder den verbundenen Körper aufnimmt, und einen Schlitzbereich, der in dem Aufnahmebereich so ausgebildet ist, dass er sich von einem ersten Endbereich des Aufnahmebereichs zu einem zweiten Endbereich des Aufnahmebereichs erstreckt, wobei der erste Endbereich auf einer Seite nahe dem Isoliersubstrat angeordnet ist und der zweite Endbereich gegenüber der Seite nahe dem Isoliersubstrat angeordnet ist.
  2. Halbleiter-Leistungsmodul nach Anspruch 1, wobei der Aufnahmebereich im verbundenen Körper vorgesehen ist, und der Hauptterminal im Aufnahmebereich vom zweiten Endteil im Aufnahmebereich aufgenommen wird.
  3. Halbleiter-Leistungsmodul nach Anspruch 2, wobei der zweite Endteil im Aufnahmebereich mit einem ersten verjüngten Bereich versehen ist, der sich nach außen erweitert.
  4. Halbleiter-Leistungsmodul nach Anspruch 3, wobei der Schlitzbereich einen zweiten verjüngten Bereich mit einem Schlitzraum aufweist, der sich vom ersten Endbereich zum zweiten Endbereich hin allmählich verjüngt.
  5. Halbleiter-Leistungsmodul nach Anspruch 2, wobei der Schlitzbereich einen zweiten verjüngten Bereich mit einem Schlitzraum aufweist, der sich vom ersten Endbereich zum zweiten Endbereich hin allmählich verjüngt.
  6. Halbleiter-Leistungsmodul nach Anspruch 1, wobei der Aufnahmebereich im Hauptterminal vorgesehen ist, und der verbundene Körper im Aufnahmebereich vom ersten Endteil im Aufnahmebereich aufgenommen wird.
  7. Halbleiter-Leistungsmodul nach Anspruch 6, wobei der erste Endbereich im Aufnahmebereich mit einem dritten verjüngten Bereich versehen ist, der sich nach außen erweitert.
  8. Halbleiter-Leistungsmodul nach Anspruch 7, wobei der Schlitzbereich einen vierten verjüngten Bereich mit einem Schlitzraum aufweist, der sich vom ersten Endbereich zum zweiten Endbereich hin allmählich verjüngt.
  9. Halbleiter-Leistungsmodul nach Anspruch 6, wobei der Schlitzbereich einen vierten verjüngten Bereich mit einem Schlitzraum aufweist, der sich vom ersten Endbereich zum zweiten Endbereich hin allmählich verjüngt.
  10. Halbleiter-Leistungsmodul nach Anspruch 1, wobei der Hauptterminal und der verbundene Körper durch eine Metall-Metall-Verbindung verbunden sind.
  11. Halbleiter-Leistungsmodul nach Anspruch 10, wobei die Metall-Metall-Verbindung das Verbinden durch ein Lot beinhaltet.
  12. Halbleiter-Leistungsmodul nach Anspruch 10, wobei die Metall-Metall-Verbindung die Verbindung durch einen elektrisch leitfähigen Klebstoff beinhaltet.
  13. Halbleiter-Leistungsmodul nach Anspruch 1, wobei das Dichtungsmaterial Folgendes beinhaltet: Ein erstes Dichtungsmaterial, das das Isoliersubstrat abdichtet, und ein zweites Dichtungsmaterial, das zum Abdecken des ersten Dichtungsmaterials eingeführt wird.
  14. Halbleiter-Leistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Aufnahmebereich die Form eines rechteckigen kastenförmigen Rohrs hat.
  15. Leistungswandler der Folgendes aufweist: eine Hauptwandlerschaltung zum Umwandeln aufgenommener elektrischer Leistung und ausgegebener umgewandelter elektrischer Leistung, wobei die Hauptwandlerschaltung das Halbleiter-Leistungsmodul nach Anspruch 1 enthält; und eine Steuerschaltung zur Ausgabe eines Steuersignals zur Steuerung der Hauptwandlerschaltung an die Hauptwandlerschaltung.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11071206B2 (en) * 2019-10-17 2021-07-20 Infineon Technologies Austria Ag Electronic system and processor substrate having an embedded power device module
WO2022018868A1 (ja) * 2020-07-22 2022-01-27 三菱電機株式会社 半導体装置、電力変換装置、移動体、および半導体装置の製造方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59198740A (ja) * 1983-04-25 1984-11-10 Mitsubishi Electric Corp 樹脂封止形半導体複合素子
JPS6232635A (ja) * 1985-08-05 1987-02-12 Mitsubishi Electric Corp 樹脂封止形モジユ−ル
JPH0512941Y2 (de) * 1987-05-28 1993-04-05
JP2560894B2 (ja) * 1989-09-20 1996-12-04 富士電機株式会社 半導体装置
JP2782640B2 (ja) * 1991-01-30 1998-08-06 富士電機株式会社 半導体装置の内部接続構造
JP3466329B2 (ja) * 1995-06-16 2003-11-10 三菱電機株式会社 半導体パワーモジュール
JP2000216332A (ja) 1999-01-20 2000-08-04 Hitachi Ltd 半導体装置
EP0962974B1 (de) 1998-05-28 2005-01-26 Hitachi, Ltd. Halbleiteranordnung
JP2002217362A (ja) * 2001-01-12 2002-08-02 Yazaki Corp 半導体装置
JP4039258B2 (ja) 2003-01-31 2008-01-30 富士電機デバイステクノロジー株式会社 電力用半導体装置
JP4567773B2 (ja) 2008-07-18 2010-10-20 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
JP5098951B2 (ja) * 2008-10-22 2012-12-12 富士電機株式会社 半導体装置
JP5211364B2 (ja) * 2010-05-07 2013-06-12 三菱電機株式会社 半導体装置
JP5383621B2 (ja) 2010-10-20 2014-01-08 三菱電機株式会社 パワー半導体装置
US8643188B2 (en) 2011-06-03 2014-02-04 Infineon Technologies Ag Connecting system for electrically connecting electronic devices and method for connecting an electrically conductive first connector and electrically conductive second connector
US20140167237A1 (en) * 2012-12-14 2014-06-19 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Power module package
JP7014012B2 (ja) * 2018-03-30 2022-02-01 三菱電機株式会社 半導体装置、半導体装置の製造方法および電力変換装置

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