DE112019007567T5 - Halbleitermodul - Google Patents

Abstract

Ein Halbleitermodul weist auf: einen Kühlmantel (2), welcher einen Kühlmitteldurchgang (6), durch welchen ein Kühlmittel (C) zirkuliert und eine Öffnung (7) aufweist, welche sich von einer äußeren Fläche des Kühlmitteldurchgangs (6) erstreckt, eine Basis (3), welche auf dem Kühlmittelmantel (2) montiert ist und die Öffnung (7) verschließt, und ein Halbleiterelement (4), welches an der Basis (3) bereitgestellt ist. Die Basis (3) weist auf: eine ringförmige periphere Wand (21), welche innerhalb der Öffnung (7) positioniert ist, eine Bodenplatte, welche mit einem Endabschnitt der peripheren Wand (21) an einer Seite verbunden ist, die näher am Kühlmitteldurchgang (6) liegt, und einen Lamellenüberstand, welcher von einer Bodenplatte in Richtung des Inneren des Kühlmitteldurchgangs (6) hervorragt und auf der Bodenplatte ausgebildet ist. Die Basis (3) weist eine Vertiefung (23) auf, welche mittels der peripheren Wand (21) und der Bodenplatte ausgebildet ist und sich in Richtung der Öffnung (7) erstreckt. Das Halbleiterelement (4) ist auf der Bodenplatte innerhalb der Vertiefung (23) angeordnet.

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleitermodul.
• Stand der Technik
• Herkömmlicherweise sind Halbleitermodule bekannt, welche Halbleiterelemente wie Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBTs) und Kühler zum Kühlen der Halbleitervorrichtungen enthalten.
• Zum Beispiel weist ein in WO2017/094370 offenbartes Halbleitermodul ein Leistungsmodul, welches eine Halbleitervorrichtung und ein Kühlkörper aufweist, und eine Kühlvorrichtung auf, welche einen Kühldurchgang aufweist, durch welchen Kühlwasser fließt.
• Die Halbleitervorrichtung ist mittels einer Verpackung versiegelt, die ein Versiegelungselement ist, und der Kühlkörper ist an der unteren Fläche der Verpackung angeordnet. Der Kühlkörper umfasst einen Montageabschnitt, auf welchem die Verpackung montiert ist, einen stufenförmigen Abschnitt, welcher auf der unteren Seite des Montageabschnitts ausgebildet ist, und eine Vielzahl von Kühllamellen, welche am stufenförmigen Abschnitt ausgebildet ist.
• Die Kühlvorrichtung verfügt über eine Öffnung, welche den Kühldurchgang erreicht, und der Kühlkörper der Halbleitervorrichtung ist an der Öffnung befestigt. Konkret ist der stufenförmige Abschnitt des Kühlkörpers in die Öffnung der Kühlvorrichtung eingepasst, und die Kühllamellen sind im Kühldurchgang angeordnet.
• Zitierliste
• Patentliteratur
• PTL 1: WO2017/094370
• Zusammenfassung der Erfindung
• Technisches Problem
• In dem in WO2017/094370 beschriebenen Halbleitermodul weist der Montageabschnitt, auf welchem die Verpackung montiert ist, einen nach unten hervorragenden stufenförmigen Abschnitt auf, und Kühllamellen sind auf der unteren Fläche des stufenförmigen Abschnitts ausgebildet. Da der stufenförmige Abschnitt zwischen der Montagefläche, auf welcher die Verpackung montiert ist und den Kühllamellen ausgebildet ist, ist der Abstand zwischen der Montagefläche und den Kühllamellen lang. Infolgedessen ist der Wärmeübertragungspfad zur Wärmeableitung der Halbleitervorrichtung in der Verpackung von den Kühllamellen zum Kühlwasser lang, wodurch es schwierig ist, die Wärme des Halbleiters abzuleiten.
• Die vorliegende Offenbarung wurde in Anbetracht des oben beschriebenen Problems getätigt und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Halbleitermodul umfassend ein Halbleiterelement und einen Kühlmantel bereitzustellen, bei welchem Wärme des Halbleiterelements gut abgeleitet werden kann.
• Lösung des Problems
• Ein Halbleitermodul gemäß der vorliegenden Offenbarung weist auf: einen Kühlmittelmantel aufweisend einen Kühlmitteldurchgang, durch welchen ein Kühlmittel zirkuliert und eine Öffnung, welche sich von einer äußeren Fläche zum Kühlmitteldurchgang erstreckt; eine Basis, welche auf dem Kühlmittelmantel montiert ist und die Öffnung verschließt; und ein Halbleiterelement, welches auf der Basis bereitgestellt ist. Die Basis weist eine periphere Wand in einer ringförmigen Form, welche innerhalb der Öffnung positioniert ist, eine Bodenplatte, welche mit einem Endabschnitt der peripheren Wand auf einer Seite verbunden ist, die näher am Kühlmitteldurchgang liegt, und eine Lamelle auf, welche aus der Bodenplatte in Richtung der Innenseite des Kühlmitteldurchgangs hervorragt und auf der Bodenplatte ausgebildet ist. Die Basis weist eine Vertiefung auf, welche mittels der peripheren Wand und der Bodenplatte ausgebildet ist und sich in Richtung der Öffnung erstreckt. Das Halbleiterelement ist an der Bodenplatte innerhalb der Vertiefung angeordnet.
• In dem oben beschriebenen Halbleitermodul ist das Halbleiterelement an der Bodenplatte bereitgestellt, welche am Bodenabschnitt der Vertiefung positioniert ist, und das Halbleiterelement ist an einer Position bereitgestellt, welche näher am Kühlmitteldurchgang liegt als das obere Ende des Befestigungsabschnitts. Mittels dieser Konfiguration wird Wärme des Halbleiterelements gut an das Kühlmittel abgeleitet.
• Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
• Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann Wärme in einem Halbleitermodul, welches ein Halbleiterelement und einen Kühlmantel aufweist, gut vom Halbleiterelement abgeleitet werden.
• Figurenliste
• 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls 1 gemäß einer ersten Ausführungsform.
• 2 ist eine explodierte perspektivische Ansicht des Halbleitermoduls 1.
• 3 ist eine Querschnittsansicht des Halbleitermoduls 1.
• 4 ist eine Querschnittsansicht eines Halbleitermoduls 1A gemäß einer Modifikation des Halbleitermoduls 1.
• 5 ist eine explodierte perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls 1B gemäß einer zweiten Ausführungsform.
• 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Elektrodengehäuses 50.
• 7 ist eine Querschnittsansicht des Halbleitermoduls 1B.
• Beschreibung der Ausführungsformen
• Bezugnehmend auf 1 bis 7 wird ein Halbleitermodul gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. In den Konfigurationen, die in 1 bis 7 gezeigt sind, ist die identische oder im Wesentlichen identische Konfiguration mittels identischer Bezugszeichen gekennzeichnet und eine sich überschneidende Beschreibung wird nicht wiederholt.
• Erste Ausführungsform
• 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls 1 gemäß einer ersten Ausführungsform. Ein Halbleitermodul 1 umfasst einen Kühlmittelmantel 2 im Inneren, von welchem aus ein Kühlmittel C fließt, eine Basis 3, welche auf dem Kühlmittelmantel 2 montiert ist, und eine Vielzahl von Halbleiterelementen 4, die an der Basis 3 bereitgestellt sind.
• 2 ist eine explodierte perspektivische Ansicht des Halbleitermoduls 1. Der Kühlmittelmantel 2 weist einen Kühlmitteldurchgang 6, durch welchen das Kühlmittel C fließt, und eine Öffnung 7 von einer äußeren Fläche des Kühlmittelmantels 2 zum Kühlmitteldurchgang 6 auf.
• In dem in 2 gezeigten Beispiel ist der Kühlmittelmantel 2 in der Form eines rechtwinkligen Parallelepipeds ausgebildet. Der Kühlmittelmantel 2 umfasst eine obere Fläche 10, eine untere Fläche 11, eine Seitenfläche 12, welche an einem Ende in der Breitenrichtung W des Kühlmittelmantels 2 positioniert ist, eine Seitenfläche 13, welche an einem anderen Ende in der Breitenrichtung W positioniert ist, eine Endfläche 14, welche an einem Ende in der Längsrichtung L des Kühlmittelmantels 2 positioniert ist, und eine Endfläche 15, welche am anderen Ende in der Längsrichtung L positioniert ist.
• Der Kühlmitteldurchgang 6 ist derart ausgebildet, dass er sich von einer Endfläche 14 zu einer Endfläche 15 erstreckt. Eine innere Fläche des Kühlmitteldurchgangs 6 umfasst eine obere Fläche 30, welche an der Seite positioniert ist, die näher an der oberen Fläche 10 liegt, eine Bodenfläche 31, welche an der Seite positioniert ist, die näher an der unteren Fläche 11 liegt, eine innere Seitenfläche 32, welche an der Seite positioniert ist, die näher an der Seitenfläche 12 liegt, und eine innere Seitenfläche 33, welche an der Seite positioniert ist, die näher an der Seitenfläche 13 liegt. Die Öffnung 7 ist in der oberen Fläche 10 ausgebildet, und die obere Fläche 10 weist eine Ringnut 8 und eine Vielzahl von Schraubenlöchern 16 auf.
• Die Ringnut 8 ist ringförmig entlang des Öffnungsrandes der Öffnung 7 ausgebildet, und ein O-Ring 9 ist an der Ringnut 8 befestigt. Eine Vielzahl von Schraubenlöchern 16 ist voneinander beabstandet entlang der Ringnut 8 angeordnet.
• Die Basis 3 weist eine Vertiefung 23 auf. Die Basis 3 umfasst einen Flansch 20, welcher sich ringförmig erstreckt, eine Bodenplatte 22, eine periphere Wand 21, welche den Flansch 20 und die Bodenplatte 22 verbindet, und eine Vielzahl von Lamellenüberständen 24, welche auf der Bodenplatte 22 ausgebildet sind.
• Eine Vielzahl von Halbleiterelementen 4 ist in der Vertiefung 23 angeordnet, und eine Vielzahl von Halbleiterelementen 4 ist auf der Bodenplatte 22 angeordnet. In der vorliegenden ersten Ausführungsform ist das Halbleitermodul 1 ein Inverter für Fahrzeuge und ein Inverter für einen Dreiphasenmotor. Wie in 1 gezeigt, entspricht eine Vielzahl von Halbleiterelementen 4 sechs IGBTs 4A und sechs Freilaufdioden (FwDis) 4B. In der Breitenrichtung W sind die FwDis 4B näher an der Mitte des Kühlmitteldurchgangs 6 angeordnet als die IGBTs 4A.
• 3 ist eine Querschnittsansicht des Halbleitermoduls 1. Bezugnehmend auf 2 und 3 ist der Flansch 20 auf der oberen Fläche 10 des Kühlmittelmantels 2 angeordnet, und ringförmig entlang des Öffnungsrandes der Öffnung 7 ausgebildet.
• Die periphere Wand 21 ist derart ausgebildet, dass sie sich vom Öffnungsrand des Flansches 20 in Richtung des Kühlmitteldurchgangs 6 erstreckt. Die periphere Wand 21 ist in Kontakt stehend mit einer inneren peripheren Fläche der Öffnung 7 ausgebildet, und die periphere Wand 21 ist ringförmig ausgebildet.
• Die Bodenplatte 22 ist mit einem Endabschnitt der peripheren Wand 21 auf der Seite angeordnet, die näher am Kühlmitteldurchgang 6 liegt. Die Bodenplatte 22 ist ausgebildet, um die Öffnung der peripheren Wand 21 zu verschließen, die an der Seite angeordnet ist, die näher am Kühlmitteldurchgang 6 liegt. Hier ist die Dicke T2 der Bodenplatte 22 geringer als die Dicke T0 des Flansches 20 und die Dicke T3 der peripheren Wand 21. Die Dicke T2 der Bodenplatte 22 ist geringer als die Dicke T4 zwischen der oberen Fläche 10 und der obersten Fläche 30 des Kühlmittelmantels 2.
• Die Vertiefung 23 ist mittels der peripheren Wand 21 und der Bodenplatte 22 ausgebildet. Die Vertiefung 23 ist derart ausgebildet, dass sie sich von der äußeren Fläche des Flansches 20 in Richtung der Öffnung 7 erstreckt.
• Die Bodenplatte 22 weist eine Platzierungsfläche 25, welche einen Teil der inneren Fläche der Vertiefung 23 ausbildet und eine Kühlfläche 26 auf, welche auf der Seite angeordnet ist, die näher am Kühlmitteldurchgang 6 liegt.
• Die Halbleiterelemente 4 sind an der Platzierungsfläche 25 mit einem dazwischen eingefügten Substrat 19 angeordnet. Das Substrat 19 ist auf der oberen Fläche der Platzierungsfläche 25 bereitgestellt. Das Substrat 19 weist eine isolierende Platte und eine Schaltungsverdrahtung auf, welche auf der oberen Fläche der isolierenden Platte ausgebildet ist. Die Schaltungsverdrahtung verbindet die Halbleiterelemente 4 elektrisch.
• Eine Vielzahl von Lamellenüberständen 24 ist auf der Kühlfläche 26 ausgebildet. Konkret ist eine Vielzahl von Lamellenüberständen 24 beabstandet voneinander und in einer Matrix angeordnet.
• Hier ist die Bodenplatte 22 derart angeordnet, dass die Kühlfläche 26 der Bodenplatte 22 bündig mit der inneren Fläche des Kühlmitteldurchgangs 6 ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Kühlfläche 26 bündig mit der obersten Fläche 30 des Kühlmitteldurchgangs 6. Wie hier verwendet, bedeutet „bündig“ nicht nur, dass keine Stufe zwischen der Kühlfläche 26 und der obersten Fläche 30 vorliegt, sondern es bedeutet auch, dass im Wesentlichen keine Stufe zwischen der Kühlfläche 26 und der obersten Fläche 30 vorliegt. „Es liegt im Wesentlichen keine Stufe vor“ bedeutet, dass zum Beispiel nur eine kleine Stufe von einigen wenigen mm zwischen der Kühlfläche 26 und der obersten Fläche 30 vorliegt.
• Der O-Ring 9 ist in der Ringnut 8 angeordnet und steht in engem Kontakt mit dem Flansch 20. Der O-Ring 9 unterbindet ein Austreten eines Kühlmittels C zwischen der oberen Fläche 10 des Kühlmittelmantels 2 und des Flansches 20.
• Der Flansch 20 weist Schraubenlöcher 17 auf. In einem Zustand, in dem die periphere Wand 21 der Basis 3 an der Öffnung 7 befestigt ist, ist das Schraubenloch 17 kommunizierend mit dem Schraubenloch 16 verbunden, welches in der oberen Fläche 10 ausgebildet ist. Eine Schraubennut ist in der inneren peripheren Fläche des Schraubenlochs 16, 17 ausgebildet.
• Eine Schraube 5 ist in das Schraubenloch 16 und das Schraubenloch 17 eingefügt, um die Basis 3 am Kühlmittelmantel 2 zu befestigen.
• In dem wie oben beschrieben konfigurierten Halbleitermodul 1 erzeugen die Halbleiterelemente 4 Wärme, wenn die Halbleiterelemente 4 wie IGBTs 4A und FwDis 4B Schaltvorgänge ausführen. Andererseits sind die Halbleiterelemente 4 an der Bodenplatte 22 bereitgestellt, welche ein Bodenabschnitt der Vertiefung 23 ist, die in der Basis 3 ausgebildet ist. Mit anderen Worten sind die Halbleiterelemente 4 an einer Position bereitgestellt, die näher am Kühlmitteldurchgang 6 liegt als das obere Ende der peripheren Wand 21. Aus einem anderen Blickwinkel betrachtet sind die Halbleiterelemente 4 näher an einer Position bereitgestellt, die näher am Kühlmitteldurchgang 6 liegt als an der oberen Fläche 10 des Kühlmittelmantels 2.
• Wärme von den Halbleiterelementen 4 wird von der Kühlfläche 26 der Bodenplatte 22 und einer Vielzahl von Lamellenüberständen 24, die an der Bodenplatte 22 ausgebildet sind, gut an das Kühlmittel C abgeleitet. Konkret, da die Dicke T2 der Bodenplatte 22 geringer ist als die Dicke T0 des Flansches 20 und die Dicke T1 der peripheren Wand 21, ist der Wärmeübertragungspfad für Wärme von den Halbleiterelementen 4 bis zum Erreichen des Kühlmittels C relativ kurz. Daher wird Wärme von den Halbleiterelementen 4 gut an das Kühlmittel C abgeleitet. Da die Dicke T2 der Bodenplatte 22 darüber hinaus geringer ist als die Dicke T4 zwischen der oberen Fläche 10 und der obersten Fläche 30 des Kühlmittelmantels 2, kann Wärme von den Halbleiterelementen 4 besser an das Kühlmittel C abgeleitet werden, als wenn die Dicke T2 der Bodenplatte 22 zum Beispiel gleich der Dicke T4 ist.
• Da die innere Fläche des Kühlmitteldurchgangs 6 bündig mit der Kühlfläche 26 der Bodenfläche 22 ist, wird eine Zunahme eines Zirkulationswiderstandes unterbunden, wenn das Kühlmittel C eine Grenze zwischen der inneren Fläche des Kühlmitteldurchgangs 6 und der Kühlfläche 26 passiert.
• Falls eine Stufe zwischen der inneren Fläche des Kühlmitteldurchgangs 6 und der Kühlfläche 26 ausgebildet ist, ist es wahrscheinlich, dass das Kühlmittel C auf die Stufe prallt oder dass das Kühlmittel verwirbelt, und der Zirkulationswiderstand des Kühlmittels C wird hoch. Infolgedessen neigt eine Kühlleistung des Kühlmittels C dazu, sich zu verschlechtern. Im Halbleitermodul 1 gemäß der vorliegenden ersten Ausführungsform wird eine Zunahme des Zirkulationswiderstandes des Kühlmittels C hingegen unterbunden, und eine Verschlechterung der Kühlleistung des Kühlmittels C wird unterbunden.
• Da sich der Kühlmitteldurchgang 6 linear erstreckt, nimmt die Durchflussrate des Kühlmittels C, welches den Kühlmitteldurchgang 6 passiert, in Richtung der Mitte in der Breitenrichtung W im Kühlmitteldurchgang 6 zu. Bezugnehmend auf 1 sind die FwDis 4B in der Breitenrichtung W näher an der Mitte des Kühlmitteldurchgangs 6 positioniert als die IGBTs 4A. Je höher die Durchflussrate des Kühlmittels C ist, desto höher ist die Kühlleistung des Kühlmittels C. Die FwDis 4B können somit aktiv gekühlt werden. Die IGBTs 4A können näher an der Mitte des Kühlmitteldurchgangs 6 angeordnet sein als die FwDis 4B in der Breitenrichtung W. In diesem Fall können die IGBTS 4A aktiv gekühlt werden.
• 4 ist eine Querschnittsansicht eines Halbleitermoduls 1A gemäß einer Modifikation des Halbleitermoduls 1. In einem Halbleitermodul 1A ist eine Vertiefung 23 mittels eines Füllharzes 28 gefüllt, und Halbleiterelemente 4 und ein Substrat 19 sind durch das Füllharz 28 überdeckt. Diese Konfiguration kann ein Anhaften von Fremdstoffen wie Wasser und Staub an den Halbleiterelementen 4 und am Substrat 19 unterbinden.
• Zweite Ausführungsform
• 5 ist eine explodierte perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls 1B gemäß einer zweiten Ausführungsform. Ein Halbleitermodul 1B weist darüber hinaus ein Elektrodengehäuse 50 und ein Steuersubstrat 51 in einem Halbleitermodul 1 gemäß der vorangegangenen ersten Ausführungsform auf.
• Das Elektrodengehäuse 50 ist in einer Vertiefung 23 einer Basis 3 angeordnet, und das Steuersubstrat 51 ist oberhalb des Elektrodengehäuses 50 angeordnet.
• 6 ist eine perspektivische Ansicht des Elektrodengehäuses 50. Das Elektrodengehäuse 50 weist ein Körperharz 55, welches in einer ringförmigen Form ausgebildet ist, und eine Vielzahl von Steueranschlüssen 56 und eine Vielzahl von Elektrodenanschlüssen 57 auf, welche im Körperharz 55 bereitgestellt sind.
• Das Körperharz 55 ist aus einem isolierenden Material wie einem Harz ausgebildet. Das Körperharz 55 weist eine obere Fläche 60 und eine untere Fläche 61 auf. Das Körperharz 55 weist einen hohlen Abschnitt 58 auf, welcher sich von der oberen Fläche 60 zur unteren Fläche 61 erstreckt. Das Körperharz 55 weist eine äußere periphere Fläche 62 und eine innere periphere Fläche 63 auf, welche mittels des hohlen Abschnitts 58 ausgebildet ist. Eine Vielzahl von Vorsprüngen 59 ist auf der oberen Fläche 60 des Körperharzes 55 ausgebildet.
• Jeder Steueranschluss 56 weist einen Endabschnitt 65 und einen Endabschnitt 66 auf. Der Endabschnitt 65 ist innerhalb des hohlen Abschnitts 58 positioniert. Der Steueranschluss 56 erstreckt sich vom Endabschnitt 65 in Richtung der inneren peripheren Fläche 63 und ist im Körperharz 55 derart gebogen, dass er aufwärts gebogen ist. Jeder Steueranschluss 56 ist derart ausgebildet, dass er nach außen hervorragt und sich von der oberen Fläche 60 nach oben erstreckt.
• Jeder Elektrodenanschluss 57 weist einen Endabschnitt 67 und einen Endabschnitt 68 auf. Der Endabschnitt 67 ist innerhalb des hohlen Abschnitts 58 positioniert. Der Elektrodenanschluss 57 erstreckt sich vom Endabschnitt 67 in Richtung der inneren Fläche 63 und ist derart im Körperharz 55 gebogen, dass er nach oben gebogen ist. Jeder Elektrodenanschluss 57 ist derart ausgebildet, dass er von der oberen Fläche 60 nach außen hervorragt und sich dann horizontal erstreckt.
• In 5 sind der Endabschnitt 65 des Steueranschlusses 56 und der Endabschnitt 67 des Elektrodenanschlusses 57 elektrisch mit dem IGBT 4A oder der FwDi 4B verbunden. Konkret sind der Steueranschluss 56 und der Elektrodenanschluss 57 mit der Schaltungsverdrahtung verbunden, die auf dem Substrat ausgebildet ist und sie sind durch die Schaltungsverdrahtung elektrisch mit dem IGBT 4A und der FwDi 4b verbunden.
• Das Steuersubstrat 51 ist wie eine flache Platte ausgebildet. Eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen 53 und eine Vielzahl von Schraubenlöchern 54 ist im Steuersubstrat 51 ausgebildet. Die Seite des Endabschnitts 66 des Steueranschlusses 56 ist in jede Durchgangsbohrung 53 eingefügt. Das Steuersubstrat 51 überträgt ein Steuersignal zur Steuerung von Schaltvorgängen des IGBT 4A und der FwDi 4B durch den Steueranschluss 56. Der Endabschnitt 68 des Elektrodenanschlusses 57 ist zum Beispiel elektrisch mit einem Dreiphasenmotor oder einem Aufwärtswandler verbunden.
• Das Steuersubstrat 51 ist mittels Schrauben 40 am Elektrodengehäuse 50 befestigt. Konkret ist die Schraube 40 in ein Schraubenloch 54 und den Vorsprung 59 eingefügt und in eine Gewindenut eingeschraubt, die in der inneren Fläche des Vorsprungs 59 ausgebildet ist.
• 7 ist eine Querschnittsansicht des Halbleitermoduls 1B. Die obere Fläche 60 des Körperharzes 55 ist bündig mit der oberen Fläche des Flansches 20 der Basis 3. Die untere Fläche 61 des Körperharzes 55 ist derart angeordnet, dass sie einer Platzierungsfläche 25 der Bodenplatte 22 zugewandt ist. Konkret ist die untere Fläche 61 derart angeordnet, dass sie einem Abschnitt der Platzierungsfläche 25 zugewandt ist, welcher zwischen dem Halbleiterelement 4 und der peripheren Wand 21 positioniert ist. Die sich ringförmig erstreckende äußere periphere Fläche 62 steht zum Beispiel an zwei oder mehr Stellen in Kontakt mit der inneren peripheren Fläche der peripheren Wand 21. In dem in 7 gezeigten Beispiel steht die äußere periphere Fläche 62 im Wesentlichen über die gesamte Peripherie in Kontakt mit der inneren peripheren Fläche der peripheren Wand 21.
• Ein hohler Abschnitt 58 des Körperharzes 55 ist mit einem Füllharz 49 gefüllt. Die Halbleiterelemente 4, das Substrat 19, Teile der Steueranschlüsse 56, und Teil ein Teil der Elektrodenanschlüsse 57 sind mit dem Füllharz 49 überdeckt. Da die Halbleiterelemente 4 und das Substrat 19 mit dem Füllharz 49 überdeckt sind, wird eine Anhaftung von Fremdstoffen wie Wasser und Staub an den Halbleiterelementen 4 und am Substrat 19 unterbunden.
• In dem Halbleitermodul 1B, welches wie oben beschrieben konfiguriert ist, ist das Körperharz 55 des Elektrodengehäuses 50 innerhalb einer Vertiefung 23 positioniert, und eine Zunahme eines Höhenmaßes des Halbleitermoduls 1B wird selbst dann unterbunden, wenn das Körperharz 55 an der Basis 3 befestigt ist.
• Ein Herstellungsprozess zur Herstellung des Halbleitermoduls 1B weist einen Ausrichtungsprozess zum Ausrichten des Elektrodengehäuses 50 mit der Basis 3 und einen Befestigungsprozess zum Befestigen des Elektrodengehäuses 50 an der Basis 3 in einem ausgerichteten Zustand auf.
• Da in der vorliegenden zweiten Ausführungsform die äußere periphere Fläche 62 des Elektrodengehäuses 50 an mehreren Stellen in Kontakt mit der inneren peripheren Fläche der peripheren Wand 21 steht, kann das Elektrodengehäuse 50 an der Basis 3 ausgerichtet werden, indem das Elektrodengehäuse 50 in einem Ausrichtungsprozess in die Vertiefung 23 eingesetzt wird. Auf diese Weise ist der Ausrichtungsprozess im Halbleitermodul 1B sehr einfach.
• Im Befestigungsprozess kann das Elektrodengehäuse 50 an der Basis 3 befestigt werden, indem der hohle Abschnitt 58 mit dem Füllharz 49 gefüllt wird, während das Elektrodengehäuse 50 in die Vertiefung 23 eingesetzt ist.
• Das Halbleitermodul 1B gemäß der zweiten Ausführungsform weist eine ähnliche Konfiguration wie jene des Halbleitermoduls 1 auf, und das Halbleitermodul 1B erzielt darüber hinaus einen ähnlichen Betrieb und Effekt wie jene des Halbleitermoduls 1.
• Hier offenbarte Ausführungsformen sollen als Veranschaulichung und in allen Aspekten als nicht einschränkend verstanden werden. Der Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung ist in den Ansprüchen gezeigt, und es ist beabsichtigt, dass sämtliche Modifikationen, welche der Bedeutung und dem Umfang der Äquivalenz der Ansprüche entsprechen, hier eingeschlossen sind.
• Bezugszeichenliste

1, 1A, 1B

Halbleitermodul,

2

Kühlmittelmantel,

3

Basis,

4

Halbleiterelement,

6

Kühlmitteldurchgang,

7

Öffnung,

8

Ringnut,

9

Ring,

10, 60

obere Fläche,

11, 61

untere Fläche,

12, 13

Seitenfläche,

14, 15

Endfläche,

16, 17, 54

Schraubenloch,

18, 40

Schraube,

19

Substrat,

20

Flansch,

21

periphere Wand,

22

Bodenplatte,

23

Vertiefung,

24

Lamellenüberstand,

25

Platzierungsfläche,

26

Kühlfläche

28, 49,

Füllharz,

30

oberste Fläche,

31

untere Fläche,

32, 33

innere Seitenfläche,

50

Elektrodengehäuse,

51

Steuersubstrat,

53

Durchgangsbohrung,

55

Körperharz,

56

Steueranschluss,

57

Elektrodenanschluss,

58

hohler Abschnitt,

59

Vorsprung,

62

äußere periphere Fläche,

63

innere periphere Fläche,

65, 66, 67, 68

Endabschnitt,

C

Kühlmittel,

L

Längsrichtung,

T0, T1, T2

Dicke,

W

Breitenrichtung.

• 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 2017/094370 [0003, 0006, 0007]

Claims (5)

1. Halbleitermodul aufweisend: ▪ einen Kühlmittelmantel, welcher einen Kühlmitteldurchgang, durch welchen ein Kühlmittel zirkuliert und eine Öffnung aufweist, welche sich von einer äußeren Fläche zum Kühlmitteldurchgang erstreckt; ▪ eine Basis, welche auf dem Kühlmittelmantel montiert ist und die Öffnung verschließt; und ▪ ein Halbleiterelement, welches an der Basis bereitgestellt ist, ▪ wobei die Basis aufweist: ◯ eine periphere Wand in einer ringförmigen Form, welche innerhalb der Öffnung positioniert ist, ◯ eine Bodenplatte, welche mit einem Endabschnitt der peripheren Wand auf einer Seite verbunden ist, die näher am Kühlmitteldurchgang liegt, und ◯ einen Lamellenüberstand, welcher von der Bodenplatte in Richtung des Inneren des Kühlmitteldurchgangs hervorragt und auf der Bodenplatte ausgebildet ist, wobei ▪ die Basis eine Vertiefung aufweist, die mit der peripheren Wand und der Bodenplatte ausgebildet ist und sich in Richtung der Öffnung erstreckt, und ▪ das Halbleiterelement auf der Bodenplatte innerhalb der Vertiefung angeordnet ist.
2. Halbleitermodul nach Anspruch 1, wobei eine Kühlfläche der Bodenplatte, welche auf einer Seite positioniert ist, die näher am Kühlmitteldurchgang liegt, bündig mit einer inneren Fläche des Kühlmitteldurchgangs ist.
3. Halbleitermodul nach Anspruch 1 oder 2 weiter aufweisend ein Elektrodenmodul, welches in die Vertiefung eingefügt ist, wobei ▪ das Elektrodenmodul einen Körperharzabschnitt, welcher aus einem Harz ausgebildet ist und einen Anschluss aufweist, der im Körperharzabschnitt bereitgestellt ist und elektrisch mit dem Halbleiterelement verbunden ist, und ▪ der Körperharzabschnitt zwischen dem Halbleiterelement und einer inneren Fläche der peripheren Wand angeordnet ist.
4. Halbleitermodul nach Anspruch 3, wobei der Körperharzabschnitt des Elektrodenmoduls derart in Kontakt mit einer inneren Fläche der Vertiefung steht, dass das Elektrodenmodul relativ zur Basis positioniert ist.
5. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4 weiter aufweisend ein Füllharz, welches in die Vertiefung gefüllt ist.

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