DE112020007394T5 - Leistungshalbleitermodul und stromrichtervorrichtung - Google Patents

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arc
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Yoshiko Tamada
Seiji Oka
Shota Morisaki
Kazuya Okada
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • H01L2224/48229—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item the bond pad protruding from the surface of the item
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Abstract

Ein Leistungshalbleitermodul (1) weist Folgendes auf: eine Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (20a), eine Verdrahtungsplatine (30), eine Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen (25a) und eine Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten (50a). Die Verdrahtungsplatine (30) weist ein Isoliersubstrat (31), ein erstes leitfähiges Source-Muster (33) und ein erstes leitfähiges Gate-Muster (36) auf. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (20a) weisen jeweils eine Source-Elektrode (22a) und eine Gate-Elektrode (23a) auf. Die Source-Elektroden (22a) sind mit dem leitfähigen Source-Muster (33) mittels der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen (25a) verbunden. Die Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten (50a) verbinden die Gate-Elektroden (23a) und das leitfähige Gate-Muster (36).

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungshalbleitermodul und eine Stromrichtervorrichtung
  • STAND DER TECHNIK
  • WO 2014/185050 A (PTL 1) offenbart ein Leistungshalbleitermodul mit einem Isoliersubstrat, einem selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelement, einer Leiterplatte, die dem Isoliersubstrat zugewandt ist, einer ersten leitfähigen Stütze, einer zweiten leitfähigen Stütze und einem Kondensator, der als ein Schaltungsimpedanz-Verringerungselement dient. Das selbst-lichtbogenlöschende Halbleiterelement weist eine Gate-Elektrode, eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode auf. Die Leiterplatte weist eine erste Metallschicht und eine zweite Metallschicht auf. Die Gate-Elektrode ist durch die erste leitfähige Stütze elektrisch mit der ersten Metallschicht verbunden, die als ein Gate-Verdrahtungsmuster dient. Die Source-Elektrode ist durch die zweite leitfähige Stütze elektrisch mit der zweiten Metallschicht verbunden, die als ein Source-Verdrahtungsmuster dient.
  • LITERATURVERZEICHNIS
  • PATENTLITERATUR
  • PTL 1: WO 2014/185050 A
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Technisches Problem
  • Bei dem in PTL 1 offenbarten Leistungshalbleitermodul sind sowohl das leitfähige Element (erste leitfähige Stütze), das die Gate-Elektrode mit dem Gate-Verdrahtungsmuster verbindet, als auch das leitfähige Element (zweite leitfähige Stütze), das die Source-Elektrode mit dem Source-Verdrahtungsmuster verbindet, leitfähige Stützen. Um die Leistungskapazität des Leistungshalbleitermoduls zu erhöhen, ist es wirksam, zu veranlassen, dass das Leistungshalbleitermodul eine Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen aufweist und die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen parallel zueinander zu verbinden. In PTL 1 gilt Folgendes: Wenn die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen parallel zueinander verbunden sind, sind die Gate-Elektroden der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen miteinander über eine Gate-Leitung verbunden, die die erste leitfähige Stütze und das Gate-Verdrahtungsmuster aufweist, und die Source-Elektroden der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen sind elektrisch miteinander über eine Source-Leitung verbunden, die die zweite leitfähige Stütze und das Source-Verdrahtungsmuster aufweist.
  • Die Source-Leitung, über die die Source-Elektroden der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen miteinander verbinden, hat eine parasitäre Induktivität. Wenn die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen mit einer hohen Frequenz betrieben werden, nimmt die zeitliche Abhängigkeit dI/dt des Hauptstroms I zu, der zwischen den Source-Elektroden und den Drain-Elektroden der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen fließt- Die zeitliche Abhängigkeit dI/dt des Hauptstroms I und die parasitäre Induktivität der Source-Leitung erzeugen eine große induzierte elektrische Urspannung bzw. elektromotorische Kraft zwischen den Source-Elektroden der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen. Die induzierte elektrische Urspannung kann eine Stoßspannung zwischen den Source-Elektroden und den Drain-Elektroden der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen anlegen, so dass mindestens eines der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen zerstört wird. Die parasitäre Induktivität der Source-Leitung, die die zweite leitfähige Stütze und das Source-Verdrahtungsmuster aufweist, ist zu hoch, um die Erzeugung der Stoßspannung zwischen den Source-Elektroden und den Drain-Elektroden zu verhindern. Es gibt das Problem, dass das Leistungshalbleitermodul eine kurze Lebensdauer hat.
  • Außerdem kann die Gate-Spannung oszillieren, die an die Gate-Elektroden der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen angelegt wird. Die Oszillation der Gate-Spannung wird durch eine LC-Resonanzschaltung hervorgerufen, die von der parasitären Kapazität der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen und der parasitären Induktivität der Verdrahtung gebildet wird, die mit der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen verbunden ist. Die Oszillation der Gate-Spannung verursacht eine Verschlechterung oder Zerstörung des selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelements oder eine Abstrahlung von elektromagnetischen Störungen nach außerhalb des Leistungshalbleitermoduls. Bei zunehmender Induktivität der Gate-Leitung nimmt auch die Impedanz der Gate-Leitung zu. Die Impedanz der Gate-Leitung, die die erste leitfähige Stütze und das Gate-Verdrahtungsmuster aufweist, ist zu niedrig, um die Oszillation der Gate-Spannung zu verringern oder zu verhindern. Es ist daher schwierig, die Oszillation der Gate-Spannung zu verhindern, die an das selbst-lichtbogenlöschende Halbleiterelement angelegt wird.
  • Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der oben beschriebenen Probleme gemacht, und es ist daher eine Aufgabe eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung, die Lebensdauer eines Leistungshalbleitermoduls zu verlängern, während die Leistungskapazität und die Betriebsfrequenz des Leistungshalbleitermoduls erhöht werden, und die Oszillation der Gate-Spannung zu verringern oder zu verhindern, die an ein selbst-lichtbogenlöschendes Halbleiterelement angelegt wird, das im Leistungshalbleitermodul enthalten ist. Eine Aufgabe eines zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist es, die Lebensdauer einer Stromrichtervorrichtung zu verlängern, während die Leistungskapazität und die Betriebsfrequenz der Stromrichtervorrichtung erhöht werden, und die Oszillation der Gate-Spannung zu verringern oder zu verhindern, die an ein selbst-lichtbogenlöschendes Halbleiterelement angelegt wird, das in der Stromrichtervorrichtung enthalten ist.
  • Lösung des Problems
  • Ein Halbleitermodul der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: eine Isolierleiterplatte, eine Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen, eine Verdrahtungsplatine, eine Mehrzahl von ersten leitfähigen Verbindungselementen und eine Mehrzahl von ersten leitfähigen Gate-Drähten. Die Isolierleiterplatte weist eine Isolierplatte auf, die eine erste Hauptfläche aufweist. Die Verdrahtungsplatine ist so angeordnet, dass sie der ersten Hauptfläche der Isolierplatte zugewandt ist. Die Verdrahtungsplatine weist ein Isoliersubstrat, ein erstes leitfähiges Source-Muster und ein erstes leitfähiges Gate-Muster auf. Die Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen weisen jeweils eine erste Source-Elektrode und eine erste Gate-Elektrode auf. Die ersten Source-Elektroden der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen sind mit dem ersten leitfähigen Source-Muster mittels der Mehrzahl von ersten leitfähigen Verbindungselementen verbunden. Die Mehrzahl von ersten leitfähigen Gate-Drähten verbinden die ersten Gate-Elektroden der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen und das erste leitfähige Gate-Muster.
  • Eine Stromrichtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: Eine Haupt-Umwandlungsschaltung zum Umwandeln und Ausgeben von Eingangsenergie und eine Steuerungsschaltung zum Ausgeben eines Steuersignals - zum Steuern der Haupt-Umwandlungsschaltung - an die Haupt-Umwandlungsschaltung. Die Haupt-Umwandlungsschaltung weist das Halbleitermodul der vorliegenden Erfindung auf.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • Da das Leistungshalbleitermodul der vorliegenden Erfindung die Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen aufweist, kann die Leistungskapazität des Leistungshalbleitermoduls erhöht werden. Die ersten Source-Elektroden der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen sind außerdem mit dem ersten leitfähigen Source-Muster mittels der Mehrzahl von ersten leitfähigen Verbindungselementen verbunden. Die Mehrzahl von ersten leitfähigen Verbindungselementen haben jeweils eine niedrigere parasitäre Induktivität als das erste leitfähige Gate-Muster. Selbst wenn die Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen mit einer hohen Frequenz betrieben werden, ist es daher möglich, die Erzeugung einer Stoßspannung zwischen den ersten Source-Elektroden und den ersten Drain-Elektroden der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen zu verhindern. Es ist möglich, die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls zu verlängern, während die Betriebsfrequenz des Leistungshalbleitermoduls erhöht wird.
  • Die Mehrzahl von ersten leitfähigen Gate-Drähten verbinden außerdem die ersten Gate-Elektroden der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen und das erste leitfähige Gate-Muster. Jeder der Mehrzahl von ersten leitfähigen Gate-Drähten hat eine höhere parasitäre Induktivität und parasitäre Impedanz als jedes der Mehrzahl von ersten leitfähigen Verbindungselementen. Es ist daher möglich, die Oszillation der Gate-Spannung zu verringern oder zu verhindern, die an die Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen angelegt wird.
  • Die Stromrichtervorrichtung der vorliegenden Erfindung weist das Halbleitermodul der vorliegenden Erfindung auf. Daher ist es mit der Stromrichtervorrichtung der vorliegenden Erfindung möglich, dass die Lebensdauer der Stromrichtervorrichtung verlängert wird, während die Leistungskapazität und die Betriebsfrequenz der Stromrichtervorrichtung vergrößert wird, und die Oszillation der Gate-Spannung zu verringern oder zu verhindern, die an die selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelemente angelegt wird, die in der Stromrichtervorrichtung enthalten sind.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Draufsicht eines Halbleitermoduls einer ersten Ausführungsform.
    • 2 ist eine schematische Querschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls der ersten Ausführungsform entlang einer Querschnittslinie II-II in 1.
    • 3 ist eine schematische Querschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls der ersten Ausführungsform entlang einer Querschnittslinie III-III in 1.
    • 4 ist eine schematische Querschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls der ersten Ausführungsform entlang einer Querschnittslinie IV-IV in 1.
    • 5 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht, die schematisch eine Verdrahtungsplatine veranschaulicht, die im Halbleitermodul der ersten Ausführungsform enthalten ist.
    • 6 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht, die schematisch die Verdrahtungsplatine veranschaulicht, die im Halbleitermodul der ersten Ausführungsform enthalten ist.
    • 7 ist eine schematische Draufsicht eines Halbleitermoduls einer zweiten Ausführungsform.
    • 8 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht des Halbleitermoduls gemäß der zweiten Ausführungsform, die schematisch einen Bereich VIII in 7 veranschaulicht.
    • 9 ist eine schematische Draufsicht eines Halbleitermoduls einer dritten Ausführungsform.
    • 10 ist eine schematische Querschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls der dritten Ausführungsform entlang einer Querschnittslinie X-X in 9.
    • 11 ist eine schematische Querschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls der dritten Ausführungsform entlang einer Querschnittslinie XI-XI in 9.
    • 12 ist eine schematische Querschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls der dritten Ausführungsform entlang einer Querschnittslinie XII-XII in 9.
    • 13 ist eine schematische Querschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls der dritten Ausführungsform entlang einer Querschnittslinie XIII-XIII in 9.
    • 14 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht, die schematisch eine Verdrahtungsplatine veranschaulicht, die im Halbleitermodul der dritten Ausführungsform enthalten ist.
    • 15 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht, die schematisch die Verdrahtungsplatine veranschaulicht, die im Halbleitermodul der dritten Ausführungsform enthalten ist.
    • 16 ist eine schematische Draufsicht eines Halbleitermoduls einer vierten Ausführungsform.
    • 17 ist eine schematische Querschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls der vierten Ausführungsform entlang einer Querschnittslinie XVII-XVII in 16.
    • 18 ist eine schematische Querschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls der vierten Ausführungsform entlang einer Querschnittslinie XVIII-XVIII in 16.
    • 19 ist eine schematische Querschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls der vierten Ausführungsform entlang einer Querschnittslinie XIX-XIX in 16.
    • 20 ist eine schematische Querschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls der vierten Ausführungsform entlang einer Querschnittslinie XX-XX in 16.
    • 21 ist eine schematische Querschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls der vierten Ausführungsform entlang einer Querschnittslinie XXI-XXI in 16.
    • 22 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht, die schematisch eine Verdrahtungsplatine veranschaulicht, die im Halbleitermodul der vierten Ausführungsform enthalten ist.
    • 23 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht, die schematisch die Verdrahtungsplatine veranschaulicht, die im Halbleitermodul der vierten Ausführungsform enthalten ist.
    • 24 ist eine schematische Draufsicht eines Halbleitermoduls einer fünften Ausführungsform.
    • 25 ist eine schematische Querschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls der fünften Ausführungsform entlang einer Querschnittslinie XXV-XXV in 24.
    • 26 ist eine schematische Querschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls der fünften Ausführungsform entlang einer Querschnittslinie XXVI-XXVI in 24.
    • 27 ist eine schematische Querschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls der fünften Ausführungsform entlang einer Querschnittslinie XXVII-XXVII in 24.
    • 28 ist eine schematische Querschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls der fünften Ausführungsform entlang einer Querschnittslinie XXVIII-XXVIII in 24.
    • 29 ist eine schematische Querschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls der fünften Ausführungsform entlang einer Querschnittslinie XXIX-XXIX in 24.
    • 30 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht, die schematisch eine Verdrahtungsplatine veranschaulicht, die im Halbleitermodul der fünften Ausführungsform enthalten ist.
    • 31 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht, die schematisch eine Verdrahtungsplatine veranschaulicht, die im Halbleitermodul der fünften Ausführungsform enthalten ist.
    • 32 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Stromrichtersystems gemäß einer sechsten Ausführungsform zeigt.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Gleiche Konfigurationen sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, um eine redundante Beschreibung zu vermeiden.
  • Erste Ausführungsform
  • Unter Bezugnahme auf 1 bis 6 wird ein Leistungshalbleitermodul 1 in einer ersten Ausführungsform beschrieben. Das Leistungshalbleitermodul 1 weist Folgendes als Hauptkomponenten auf: eine Isolierleiterplatte 10, eine Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a, eine Verdrahtungsplatine 30, eine Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25a, eine Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a, einen leitfähigen Block 40, einen Elektrodenanschluss 42, einen Elektrodenanschluss 44, einen ersten Source-Steuerungsanschluss 46, einen leitfähigen Draht 47, einen ersten Gate-Steuerungsanschluss 48 und einen leitfähigen Draht 49. Das Leistungshalbleitermodul 1 kann ferner eine Mehrzahl von ersten Freilaufdioden 20h aufweisen.
  • Die Isolierleiterplatte 10 weist eine Isolierplatte 12 und ein erstes leitfähiges Schaltungsmuster 13 auf. Die Isolierleiterplatte 10 kann außerdem eine Grundplatte 11 aufweisen.
  • Die Isolierplatte 12 weist eine erste Hauptfläche 12a auf. Die erste Hauptfläche 12a der Isolierplatte 12 verläuft in einer ersten Richtung (x-Richtung) und einer zweiten Richtung (y-Richtung).
  • Die Isolierplatte 12 kann ohne Beschränkung darauf aus einem anorganischen Keramikmaterial wie z. B. Aluminiumoxid(Al2O3), Aluminiumnitrid (AlN), Siliciumnitrid (Si3N4), Siliciumdioxid (SiO2) oder Bornitrid (BN) gebildet sein. Die Isolierplatte 12 kann aus einem Harzmaterial gebildet sein, bei dem zumindest entweder feine Partikel oder Füllstoffe dispergiert sind. Zumindest entweder die feinen Partikel oder der Füllstoff kann beispielsweise aus einem anorganischen Keramikmaterial wie z. B. Aluminiumoxid(Al2O3), Aluminiumnitrid (AlN), Siliciumnitrid (Si3N4), Siliciumdioxid (SiO2), Bornitrid (BN), Diamant (C), Siliciumcarbid (SiC) oder Boroxid (B2O3) gebildet sein, oder kann aus einem Harzmaterial wie z. B. einem Siliciumharz oder einem Acrylharz gebildet sein. Das Harz, in dem zumindest entweder die feinen Partikel oder der Füllstoff dispergiert sind, kann ohne Beschränkung darauf aus einem Epoxidharz, einem Polyimidharz, einem Siliciumharz oder einem Acrylharz gebildet sein.
  • Das erste leitfähige Schaltungsmuster 13 ist auf der ersten Hauptfläche 12a der Isolierplatte 12 angeordnet. Das erste leitfähige Schaltungsmuster 13 ist aus einem Metall wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet.
  • Die Grundplatte 11 ist auf einer Hauptfläche der Isolierplatte 12 gegenüber der ersten Hauptfläche 12a der Isolierplatte 12 angeordnet. Die Grundplatte 11 ist aus einem Metall wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet.
  • Jedes der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a ist ein selbst-lichtbogenlöschendes Halbleiterelement wie z. B. ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) oder ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET). Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a sind hauptsächlich aus Silicium (Si) oder einem Halbleitermaterial mit breitem Bandabstand wie z. B. Siliciumcarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN) oder Diamant gebildet. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a weisen jeweils eine Drain-Elektrode 21a, eine Source-Elektrode 22a und eine Gate-Elektrode 23a auf.
  • Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a sind am ersten leitfähigen Schaltungsmuster 13 fixiert. Genauer gesagt: Die Drain-Elektrode 21a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a sind mit dem ersten leitfähigen Schaltungsmuster 13 mittels leitfähigen Verbindungselementen 15a wie z. B. Lot, einem gesinterten Metall-Feinpartikelkörper oder einem leitfähigen Adhäsiv verbunden. Hierin ist das Lot beispielsweise ein Sn-Ag-In-Lit, ein Sn-Ag-Cu-Lot oder dergleichen. Hierin ist der gesinterte Metall-Feinpartikelkörper beispielsweise ein gesinterter Silber-Nanopartikel-Körper. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a sind an der Verdrahtungsplatine 30 fixiert. Genauer gesagt: Die Source-Elektroden 22a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a sind mit einem leitfähigen Source-Muster 33 der Verdrahtungsplatine 30 mittels leitfähiger Verbindungselemente 25a wie z. B. Lot, einem gesinterten Metall-Feinpartikelkörper oder einem leitfähigen Adhäsiv verbunden. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a sind elektrisch parallel zueinander verbunden.
  • Die Mehrzahl von ersten Freilaufdioden 20h sind hauptsächlich aus Silicium (Si) oder einem Halbleitermaterial mit breitem Bandabstand wie z. B. Siliciumcarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN) oder Diamant gebildet. Die Mehrzahl von ersten Freilaufdioden 20h weisen jeweils eine erste Kathodenelektrode 21h und eine erste Anodenelektrode 22h auf.
  • Die Mehrzahl von ersten Freilaufdioden 20h sind am ersten leitfähigen Schaltungsmuster 13 fixiert. Genauer gesagt: Die ersten Kathodenelektroden 21h der Mehrzahl von ersten Freilaufdioden 20h sind jeweils mit dem ersten leitfähiges Schaltungsmuster 13 mittels eines leitfähigen Verbindungselements 15h wie z. B. Lot, einem gesinterten Metall-Feinpartikelkörper oder einem leitfähigen Adhäsiv verbunden. Die Mehrzahl von ersten Freilaufdioden 20h sind an der Verdrahtungsplatine 30 fixiert. Genauer gesagt: Die ersten Anodenelektroden 22h der Mehrzahl von ersten Freilaufdioden 20h sind jeweils mit dem leitfähigen Source-Muster 33 des Verdrahtungsplatine 30 mittels eines leitfähigen Verbindungselements 25h wie z. B. Lot, einem gesinterten Metall-Feinpartikelkörper oder einem leitfähigen Adhäsiv verbunden. Die Mehrzahl von ersten Freilaufdioden 20h sind elektrisch parallel zu der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelement 20a verbunden.
  • Die Verdrahtungsplatine 30 ist von der Isolierleiterplatte 10 in einer dritten Richtung (z-Richtung) orthogonal zur ersten Richtung (x-Richtung) und zweiten Richtung (y-Richtung) getrennt, und sie ist so angeordnet, dass sie der ersten Hauptfläche 12a der Isolierplatte 12 zugewandt ist. Die Verdrahtungsplatine 30 weist ein Isoliersubstrat 31, ein leitfähiges Source-Muster 33 und ein leitfähiges Gate-Muster 36 auf. Die Verdrahtungsplatine 30 kann ferner Folgendes aufweisen: eine leitfähige Durchgangsverbindung bzw. leitfähiges Via 32, ein leitfähiges Pad 34, ein leitfähiges Source-Muster 35, ein leitfähiges Pad 37 und ein leitfähiges Via 38.
  • Das Isoliersubstrat 31 ist beispielsweise ein Glas-Epoxid-Substrat oder ein Glas-Verbund-Substrat. Das Glas-Epoxid-Substrat wird beispielsweise gebildet, indem ein Glasgewebe, das mit Epoxidharz getränkt ist, thermisch abgebunden bzw. gehärtet wird. Das Glas-Verbund-Substrat wird beispielsweise gebildet, indem ein Glasvlies, das mit Epoxidharz getränkt ist, thermisch abgebunden bzw. gehärtet wird.
  • Das Isoliersubstrat 31 weist eine zweite Hauptfläche 31a und eine dritte Hauptfläche 31b gegenüber der zweiten Hauptfläche 31a auf. In einer Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 stimmt die Längsrichtung bzw. Longitudinalrichtung des Isoliersubstrats 31 mit der ersten Richtung (x-Richtung) überein, und die Lateralrichtung des Isoliersubstrats 31 stimmt mit der zweiten Richtung (y-Richtung) überein. Die Lateralrichtung (y-Richtung) des Isoliersubstrats 31 ist orthogonal zur Longitudinalrichtung (x-Richtung) des Isoliersubstrats 31. Die zweite Hauptfläche 31a und die dritte Hauptfläche 31b verlaufen in der ersten Richtung (x-Richtung) und der zweiten Richtung (y-Richtung). Die Longitudinalrichtung der zweiten Hauptfläche 31a und die Longitudinalrichtung der dritten Hauptfläche 31b stimmen jeweils mit der ersten Richtung (x-Richtung) überein. Die Lateralrichtung der zweiten Hauptfläche 31a und die Lateralrichtung der dritten Hauptfläche 31b stimmen jeweils mit der zweiten Richtung (y-Richtung) überein. Die zweite Hauptfläche 31a des Isoliersubstrats 31 ist dem ersten leitfähigen Schaltungsmuster 13 zugewandt.
  • In einer Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 weist das Isoliersubstrat 31 Folgendes auf: eine erste Kante 31c, eine zweite Kante 31d gegenüber der ersten Kante 31c, eine dritte Kante 31e und eine vierte Kante 31f gegenüber der dritten Kante 31e. Die erste Kante 31c des Isoliersubstrats 31 kann in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des Isoliersubstrats 31 verlaufen und kann die Langseite des Isoliersubstrats 31 in einer Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 sein. Die zweite Kante 31d des Isoliersubstrats 31 kann in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des Isoliersubstrats 31 verlaufen und kann die Langseite des Isoliersubstrats 31 in einer Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 sein. Die erste Kante 31c und die zweite Kante 31d befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten des Isoliersubstrats 31 in der Lateralrichtung (zweite Richtung (y-Richtung)) des Isoliersubstrats 31.
  • Die dritte Kante 31e des Isoliersubstrats 31 verbindet die erste Kante 31c mit der zweiten Kante 31d. Die dritte Kante 31e des Isoliersubstrats 31 kann in der Lateralrichtung (zweite Richtung (y-Richtung)) des Isoliersubstrats 31 verlaufen und kann die Kurzseite des Isoliersubstrats 31 in einer Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 sein. Die vierte Kante 31f des Isoliersubstrats 31 verbindet die erste Kante 31c mit der zweiten Kante 31d. Die vierte Kante 31f des Isoliersubstrats 31 kann in der Lateralrichtung (zweite Richtung (y-Richtung)) des Isoliersubstrats 31, verlaufen und kann die Kurzseite des Isoliersubstrats 31 in einer Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 sein. Die dritte Kante 31e und die vierte Kante 31f befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten des Isoliersubstrats 31 in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des Isoliersubstrats 31.
  • Das leitfähige Source-Muster 33, das leitfähige Pad 34, das leitfähige Source-Muster 35, das leitfähige Gate-Muster 36 und das leitfähige Pad 37 sind jeweils aus Metall wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet. Das leitfähige Source-Muster 33 und das leitfähige Pad 34 sind auf der zweiten Hauptfläche 31a des Isoliersubstrats angeordnet. Das leitfähige Source-Muster 33 und das leitfähige Pad 34 sind voneinander getrennt und voneinander elektrisch isoliert. Das leitfähige Source-Muster 35, das leitfähige Gate-Muster 36 und das leitfähigen Pad 37 sind auf der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats angeordnet. Das leitfähige Source-Muster 35, das leitfähige Gate-Muster 36 und das leitfähige Pad 37 sind voneinander getrennt und voneinander elektrisch isoliert. Die Verdrahtungsplatine 30 ist beispielsweise eine doppelseitige kupferbeschichtete Mehrschichtleiterplatte.
  • Das leitfähige Source-Muster 33 verläuft in der ersten Richtung (x-Richtung) und der zweiten Richtung (y-Richtung). Die Longitudinalrichtung des leitfähigen Source-Musters 33 stimmt mit der ersten Richtung (x-Richtung) überein, und die Lateralrichtung des leitfähigen Source-Musters 33 stimmt mit der zweiten Richtung (y-Richtung) überein. Das leitfähige Source-Muster 33 weist eine Kante 33a auf, die in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Source-Musters 33 verläuft. Die Kante 33a des leitfähigen Source-Musters 33 kann die Langseite des leitfähigen Source-Musters 33 in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 sein. Die Kante 33a des leitfähigen Source-Musters 33 ist näher an der ersten Kante 31c des Isoliersubstrats 31 als die zweite Kante 31d des Isoliersubstrats 31.
  • In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 bedeckt das leitfähige Source-Muster 33 die Source-Elektroden 22a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 bedeckt das leitfähige Source-Muster 33 außerdem die ersten Kathodenelektroden 21h der Mehrzahl von ersten Freilaufdioden 20h.
  • Das leitfähige Source-Muster 35 verläuft in der ersten Richtung (x-Richtung) und der zweiten Richtung (y-Richtung). Die Longitudinalrichtung des leitfähigen Source-Musters 35 stimmt mit der ersten Richtung (x-Richtung) überein, und die Lateralrichtung des leitfähigen Source-Musters 35 stimmt mit der zweiten Richtung (y-Richtung) überein. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 bedeckt das leitfähige Source-Muster 35 die Source-Elektroden 22a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 bedeckt das leitfähige Source-Muster 35 außerdem die ersten Kathodenelektroden 21h der Mehrzahl von ersten Freilaufdioden 20h.
  • Das leitfähige Via 32 verbindet elektrisch das leitfähige Source-Muster 33 mit dem leitfähigen Source-Muster 35. Das leitfähige Via 32 verläuft durch das Isoliersubstrat 31 hindurch. Das leitfähige Via 32 ist aus einem Metall wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet.
  • In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 sind das leitfähige Pad 34 und das leitfähige Pad 37 entlang der dritten Kante 31e des Isoliersubstrats 31 angeordnet.
  • Die Longitudinalrichtung des leitfähigen Gate-Musters 36 stimmt mit der ersten Richtung (x-Richtung) überein, und die Lateralrichtung des leitfähigen Gate-Musters 36 stimmt mit der zweiten Richtung (y-Richtung) überein. Die Longitudinalrichtung des leitfähigen Gate-Musters 36 stimmt mit der ersten Richtung (x-Richtung) überein, in der die erste Kante 31c des Isoliersubstrats 31 verläuft. Die Longitudinalrichtung des leitfähigen Gate-Musters 36 stimmt mit der ersten Richtung (x-Richtung) überein, in der die Kante 33a des leitfähigen Source-Musters 33 verläuft. Wie in 1, 5 und 6 veranschaulicht, ist das leitfähige Gate-Muster 36 entlang der ersten Kante 31c des Isoliersubstrats 31 angeordnet. Das leitfähige Gate-Muster 36 ist entlang der Kante 33a des leitfähigen Source-Musters 33 angeordnet. Genauer gesagt: In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 ist das leitfähige Gate-Muster 36 direkt oberhalb der Kante 33a des leitfähigen Source-Musters 33 angeordnet.
  • Wie in 1, 5 und 6 gezeigt, ist die Breite wg1 eines Bereichs 36p des leitfähigen Gate-Musters 36, wobei der Bereich 36p der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36 in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 entspricht, geringer als die Breite ws1 eines Bereichs 33p des leitfähigen Source-Musters 33, wobei der Bereich 33p der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36 in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 entspricht. Die Breite wg1 des Bereichs 36p des leitfähigen Gate-Musters 36 ist definiert als die Länge des Bereichs 36p des leitfähigen Gate-Musters 36 in Lateralrichtung (zweite Richtung (y-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36. Die Breite ws1 des Bereichs 33p des leitfähigen Source-Musters 33 ist definiert als die Länge des Bereichs 33p des leitfähigen Source-Musters 33 in der Lateralrichtung (zweite Richtung (y-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36.
  • Die Breite wg1 des Bereichs 36p des leitfähigen Gate-Musters 36 kann kleiner als oder gleich groß wie die Hälfte der Breite ws1 des Bereichs 33p des leitfähigen Source-Musters 33 sein, kleiner als oder gleich groß wie ein Drittel der Breite ws1 des Bereichs 33p des leitfähigen Source-Musters 33 sein, kleiner als oder gleich groß wie ein Viertel der Breite ws1 des Bereichs 33p des leitfähigen Source-Musters 33 sein oder kleiner als oder gleich groß wie ein Fünftel der Breite ws1 des Bereichs 33p des leitfähigen Source-Musters 33.
  • Im Allgemeinen gilt: Bei abnehmender Breite eines leitfähigen Musters nimmt die Induktivität des leitfähigen Musters zu. Die Breite wg1 des Bereichs 36p des leitfähigen Gate-Musters 36 ist geringer als die Breite ws1 des Bereichs 33p des leitfähigen Source-Musters 33. Daher kann die parasitäre Induktivität des leitfähigen Gate-Musters 36 zwischen der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a höher gemacht werden als die parasitäre Induktivität des leitfähigen Source-Musters 33 zwischen der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a.
  • Die Breite wg1 des Bereichs 36p des leitfähigen Gate-Musters 36, wobei der Bereich 36p der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36 in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 entspricht, ist geringer als die Breite eines Bereichs des leitfähigen Source-Musters 35, wobei der Bereich der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36 in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 entspricht. Daher kann die parasitäre Induktivität des leitfähigen Gate-Musters 36 zwischen der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a höher gemacht werden als die parasitäre Induktivität des leitfähigen Source-Musters 35 zwischen der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a.
  • Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a sind entlang der ersten Kante 31c des Isoliersubstrats 31 angeordnet. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a sind entlang der Kante 33a des leitfähigen Source-Musters 33 angeordnet. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a sind entlang des leitfähigen Gate-Musters 36 angeordnet. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 stimmt die Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36 mit der Array-Richtung (erste Richtung (x-Richtung)) der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a überein. Wie in 1 und 5 gezeigt, ist die Länge Lg1 des leitfähigen Gate-Musters 36 in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36 größer als oder gleich groß wie die Länge Lc1 der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a in der Array-Richtung (erste Richtung (x-Richtung)) der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 liegen die Gate-Elektroden 23a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a vom Isoliersubstrat 31 (Verdrahtungsplatine 30) frei.
  • Die Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a verbinden die ersten Gate-Elektroden 23a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a und das erste leitfähige Gate-Muster 36. Die Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a sind an die ersten Gate-Elektroden 23a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a und das erste leitfähige Gate-Muster 36 gebondet. Die Gate-Elektroden 23a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a sind elektrisch mit dem leitfähigen Gate-Muster 36 mittels leitfähiger Gate-Drähte 50a verbunden. Die Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a sind aus einem Metall wie z. B. Gold, Silber, Kupfer oder Aluminium gebildet.
  • Der Elektrodenanschluss 42 und der Elektrodenanschluss 44 sind aus einem Metall wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet. Wie in 1 veranschaulicht, gilt Folgendes: In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 sind der Elektrodenanschluss 42 und der Elektrodenanschluss 44 benachbart zur dritten Kante 31e des Isoliersubstrats 31 angeordnet.
  • Wie in 3 veranschaulicht, ist der Elektrodenanschluss 42 mit dem leitfähigen Pad 37 mittels eines leitfähigen Verbindungselements 43 wie z. B. Lot verbunden. Das leitfähige Via 38 verbindet elektrisch das leitfähige Pad 34 und das leitfähige Pad 37. Das leitfähige Via 38 verläuft durch das Isoliersubstrat 31 hindurch. Das leitfähige Via 38 ist aus einem Metall wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet. Der leitfähige Block 40 verbindet elektrisch das leitfähige Pad 34 und das erste leitfähige Schaltungsmuster 13. Der leitfähige Block 40 ist mit dem leitfähigen Pad 34 mittels eines leitfähigen Verbindungselements 25m wie z. B. Lot verbunden. Der leitfähige Block 40 ist mit dem ersten leitfähigen Schaltungsmuster 13 mittels eines leitfähigen Verbindungselements 15m wie z. B. Lot verbunden.
  • Der Elektrodenanschluss 42 ist elektrisch mit der Drain-Elektrode 21a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a über das leitfähige Verbindungselement 43, das leitfähige Pad 37, das leitfähige Via 38, das leitfähige Pad 34, das leitfähige Verbindungselement 25m, den leitfähigen Block 40, das leitfähige Verbindungselement 15m, das erste leitfähige Schaltungsmuster 13 und das leitfähige Verbindungselement 15a verbunden. Der Elektrodenanschluss 42 ist elektrisch mit der Drain-Elektrode 21a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a über das erste leitfähige Schaltungsmuster 13 ohne einen leitfähigen Draht verbunden. Der Elektrodenanschluss 42 fungiert als ein Drain-Elektrodenanschluss. Der Elektrodenanschluss 42 ist ein Pfad-Ende - im Leistungshalbleitermodul 1 - eines ersten Pfads eines ersten Hauptstroms (Hauptstrom 55), der zwischen den Source-Elektroden 22a und den Drain-Elektroden 21a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a fließt. Ein Teil des ersten leitfähigen Schaltungsmusters 13 fungiert als ein leitfähiges Drain-Muster. Das heißt, das erste leitfähige Schaltungsmuster 13 weist das leitfähige Drain-Muster auf.
  • Wie in 4 veranschaulicht, ist der Elektrodenanschluss 44 mit dem leitfähigen Source-Muster 35 mittels eines leitfähigen Verbindungselements 45 wie z. B. Lot verbunden. Wie in 2 und 4 veranschaulicht, ist der Elektrodenanschluss 44 elektrisch mit der Source-Elektrode 22a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a über das leitfähige Verbindungselement 45, das leitfähige Source-Muster 35, das leitfähige Via 32, das leitfähige Source-Muster 33 und das leitfähige Verbindungselement 25a verbunden. Der Elektrodenanschluss 44 ist elektrisch mit der Source-Elektrode 22a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a über das leitfähige Source-Muster 33 ohne einen leitfähigen Draht verbunden. Der Elektrodenanschluss 44 fungiert als ein Source-Elektrodenanschluss. Der Elektrodenanschluss 44 ist ein Pfad-Ende - im Leistungshalbleitermodul 1 - des ersten Pfads des ersten Hauptstroms (Hauptstrom 55), der zwischen den Source-Elektroden 22a und den Drain-Elektroden 21a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a fließt.
  • Der erste Source-Steuerungsanschluss 46 ist beispielsweise auf einem Isolierblock (nicht dargestellt) angeordnet, der auf der Grundplatte 11 platziert ist. Der erste Source-Steuerungsanschluss 46 ist aus einem Metall wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet.
  • Wie in 1 veranschaulicht, verbindet der leitfähige Draht 47 das leitfähige Source-Muster 35 und den ersten Source-Steuerungsanschluss 46. Der leitfähige Draht 47 ist an das leitfähige Source-Muster 35 und den ersten Source-Steuerungsanschluss 46 gebondet. Der leitfähige Draht 47 ist aus einem Metall wie z. B. Gold, Silber, Kupfer oder Aluminium gebildet.
  • Der erste Gate-Steuerungsanschluss 48 ist beispielsweise auf einem Isolierblock (nicht dargestellt) angeordnet, der auf der Grundplatte 11 platziert ist. Der erste Gate-Steuerungsanschluss 48 ist aus einem Metall wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet. Wie in 1, veranschaulicht, verbindet der leitfähige Draht 49 das leitfähige Gate-Muster 36 und den ersten Gate-Steuerungsanschluss 48. Der leitfähige Draht 49 ist an das leitfähige Gate-Muster 36 und den ersten Gate-Steuerungsanschluss 48 gebondet. Der leitfähige Draht 49 ist aus einem Metall wie z. B. Gold, Silber, Kupfer oder Aluminium gebildet.
  • Eine erste Source-Gate-Spannung wird zwischen dem ersten Source-Steuerungsanschluss 46 und dem ersten Gate-Steuerungsanschluss 48 von außerhalb des Leistungshalbleitermoduls 1 angelegt. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a wird zwischen einem Einschaltzustand und einem Ausschaltzustand gemäß der ersten Source-Gate-Spannung umgeschaltet.
  • Es wird beschrieben, wie das Leistungshalbleitermodul 1 der vorliegenden Ausführungsform arbeitet.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1 sind die Source-Elektroden 22a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a mit einem leitfähigen Source-Muster 33 mittels der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25a verbunden. Die Gate-Elektroden 23a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a wiederum sind mit dem leitfähigen Gate-Muster 36 mittels der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a verbunden. Die Dicke jedes der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25a ist kleiner als die Länge jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a. Jedes der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25a hat eine größere Querschnittsfläche als jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a. Die Querschnittsfläche jedes der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25a ist als die Fläche des Querschnitts jedes der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25a orthogonal zur Dickenrichtung (dritte Richtung (z-Richtung)) jedes der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25a definiert. Die Querschnittsfläche jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a ist als die Fläche des Querschnitts jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a orthogonal zur Longitudinalrichtung jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a definiert.
  • Im Allgemeinen gilt, dass bei zunehmender Länge eines Leiters die parasitäre Induktivität des Leiters steigt. Bei abnehmender Querschnittsfläche des Leiters nimmt die parasitäre Induktivität des Leiters zu. Daher kann die parasitäre Induktivität jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a erhöht werden. Die parasitäre Induktivität jedes der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25a kann verringert werden. Jeder der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a kann mit einer höheren parasitären Induktivität versehen werden als jedes der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25a. Die Differenz zwischen der parasitären Induktivität jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a und der parasitären Induktivität jedes der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25a kann erhöht werden.
  • Wie oben beschrieben, kann die parasitäre Induktivität jedes der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25a, die mit dem leitfähigen Source-Muster 33 verbunden sind, verringert werden. Daher gilt Folgendes: Selbst wenn die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a bei einer hohen Frequenz betrieben werden und die zeitliche Abhängigkeit dI/dt des ersten Hauptstroms (Hauptstrom 55), der zwischen den Source-Elektroden 22a und den Drain-Elektroden 21a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a fließt, zunimmt, kann die induzierte elektrische Urspannung, die zwischen den Source-Elektroden 22a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a erzeugt wird, verringert werden. Es ist möglich, die Erzeugung einer Stoßspannung zwischen den Source-Elektroden 22a und der Drain-Elektrode 21a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a zu verhindern, während die Betriebsfrequenz des Leistungshalbleitermoduls 1 erhöht wird.
  • Außerdem kann die parasitäre Induktivität jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a erhöht werden, die mit dem leitfähigen Gate-Muster 36 verbunden sind. Im Allgemeinen gilt, dass bei zunehmender Induktivität eines Leiters die Impedanz des Leiters ebenfalls steigt. Daher kann die parasitäre Impedanz jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a erhöht werden. Die erhöhte parasitäre Impedanz jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a dämpft die Schwingung der Gate-Spannung. Es ist daher möglich, die Oszillation der Gate-Spannung zu verringern oder zu verhindern, die an das selbst-lichtbogenlöschende Halbleiterelement 20a angelegt wird.
  • Genauer gesagt: Die Dicke des leitfähigen Verbindungselement 45, die Dicke des leitfähigen Vias 32, und die Dicke des leitfähigen Verbindungselements 25a sind jeweils geringer als die Länge jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a. Das leitfähige Verbindungselement 45, das leitfähiges Via 32 und das leitfähige Verbindungselement 25 haben jeweils eine größere Querschnittsfläche als jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a. Daher haben das leitfähige Verbindungselement 45, das leitfähige Via 32 und das leitfähige Verbindungselement 25 jeweils eine niedrigere parasitäre Induktivität als jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a.
  • Außerdem hat das leitfähige Source-Muster 33 eine größere Querschnittsfläche als das leitfähige Gate-Muster 36. Das leitfähiges Source-Muster 35 hat eine größere Querschnittsfläche als das leitfähige Gate-Muster 36. Es sei angemerkt, dass die Querschnittsfläche des leitfähigen Source-Musters 33 definiert ist als die Fläche des Querschnitts des leitfähigen Source-Musters 33 orthogonal zur Richtung (erste Richtung (x-Richtung)), in der der erste Hauptstrom (Hauptstrom 55) durch das leitfähige Source-Muster 33 fließt. Die Querschnittsfläche des leitfähigen Source-Musters 35 ist definiert als die Fläche des Querschnitts des leitfähigen Source-Musters 35 orthogonal zur Richtung (erste Richtung (x-Richtung)), in der der erste Hauptstrom (Hauptstrom 55) durch das leitfähige Source-Muster 35 fließt. Die Querschnittsfläche des leitfähigen Gate-Musters 36 ist definiert als die Fläche des Querschnitts des leitfähigen Gate-Musters 36 orthogonal zur Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36 oder einer ersten Array-Richtung (erste Richtung (x-Richtung)) der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a. Daher hat das leitfähige Source-Muster 33 eine niedrigere parasitäre Induktivität als das leitfähige Gate-Muster 36. Das leitfähige Source-Muster 35 hat eine niedrigere parasitäre Induktivität als das leitfähige Gate-Muster 36.
  • Die Dicke des leitfähigen Verbindungselements 43, die Dicke des leitfähigen Pads 37, die Dicke des leitfähigen Vias 38, die Dicke des leitfähigen Pads 34, die Dicke des leitfähigen Verbindungselements 25m, die Dicke des leitfähigen Blocks 40, die Dicke des leitfähigen Verbindungselements 15m und die Dicke des leitfähigen Verbindungselements 15a sind jeweils kleiner als die Länge jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a. Das leitfähige Verbindungselement 43, das leitfähige Pad 37, das leitfähige Via 38, das leitfähige Pad 34, das leitfähige Verbindungselement 25m, der leitfähige Block 40, das leitfähige Verbindungselement 15m und das leitfähige Verbindungselement 15a haben jeweils eine größere Querschnittsfläche als jeder der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a. Daher haben das leitfähige Verbindungselement 43, das leitfähige Pad 37, das leitfähige Via 38, das leitfähige Pad 34, das leitfähige Verbindungselement 25m, der leitfähige Block 40, das leitfähige Verbindungselement 15m und das leitfähige Verbindungselement 15a jeweils eine niedrigere parasitäre Induktivität als jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a.
  • Außerdem hat das erste leitfähige Schaltungsmuster 13, das als das leitfähige Drain-Muster fungiert, eine größere Querschnittsfläche als das leitfähige Gate-Muster 36. Es sei angemerkt, dass die Querschnittsfläche des ersten leitfähigen Schaltungsmusters 13 definiert ist als die Fläche des Querschnitts des ersten leitfähigen Schaltungsmusters 13 orthogonal zur Richtung (erste Richtung (x-Richtung)), in der der erste Hauptstrom (Hauptstrom 55) durch das leitfähige Source-Muster 13 fließt. Daher hat das erste leitfähige Schaltungsmuster 13, das als das leitfähige Drain-Muster fungiert, eine geringere parasitäre Induktivität als das leitfähige Gate-Muster 36.
  • Daher hat eine erste Source-Leitung, die vom Elektrodenanschluss 44 zu den Source-Elektroden 22a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a verläuft, eine niedrigere parasitäre Induktivität als die erste Gate-Leitung, die vom ersten Gate-Steuerungsanschluss 48 zu den Gate-Elektroden 23a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a verläuft. Selbst wenn die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a mit einer hohen Frequenz betrieben werden, ist es möglich, die Erzeugung einer Stoßspannung zwischen den Source-Elektroden 22a und den Drain-Elektroden 21a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a zu verhindern. Es ist möglich, die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1 zu verlängern, während die Betriebsfrequenz des Leistungshalbleitermoduls 1 erhöht wird.
  • Eine erste Drain-Leitung, die vom Elektrodenanschluss 42 zu den Drain-Elektroden 21a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a verläuft, hat eine niedrigere parasitäre Induktivität als die erste Gate-Leitung, die vom ersten Gate-Steuerungsanschluss 48 zu den Gate-Elektroden 23a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a verläuft. Selbst wenn die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a mit einer hohen Frequenz betrieben werden, ist es möglich, die Erzeugung einer Stoßspannung zwischen den Source-Elektroden 22a und den Drain-Elektroden 21a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a zu verhindern. Es ist möglich, die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1 zu verlängern, während die Betriebsfrequenz des Leistungshalbleitermoduls 1 erhöht wird.
  • Wie oben beschrieben, gilt Folgendes: Bei zunehmender Induktivität eines Leiter steigt die Impedanz des Leiters ebenfalls. Die erste Gate-Leitung, die vom ersten Gate-Steuerungsanschluss 48 zu den Gate-Elektroden 23a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a verläuft, hat eine höhere parasitäre Impedanz als die erste Source-Leitung, die vom Elektrodenanschluss 44 zu den Source-Elektroden 22a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a verläuft. Die erste Gate-Leitung, die vom ersten Gate-Steuerungsanschluss 48 zu den Gate-Elektroden 23a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a verläuft, hat eine höhere parasitäre Impedanz als die erste Drain-Leitung, die vom Elektrodenanschluss 42 zu den Drain-Elektroden 21a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a verläuft. Die erhöhte parasitäre Impedanz der ersten Gate-Leitung kann die Oszillation der Gate-Spannung verringern oder verhindern, die an die selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelemente 20a angelegt wird.
  • Eine Gate-Source-Spannung, die an jede der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a angelegt wird (d. h. die Differenz zwischen der Gate-Spannung, die an den ersten Gate-Steuerungsanschluss 48 angelegt wird, und der Source-Spannung, die an den ersten Source-Steuerungsanschluss 46 angelegt wird), wird höher gemacht als eine Schwellenspannung zum Einschalten der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a. Wie in den 5 und 6 gezeigt, fließt der Hauptstrom 55 durch das leitfähige Source-Muster 33. Im Allgemeinen ist die Kante eines leitfähigen Musters ein Bereich, durch den der meiste Strom im leitfähigen Muster fließt. Daher - wie in den 5 und 6 gezeigt - fließt der Hauptstrom 55 entlang der Kante 33a des leitfähigen Source-Musters 33, wobei sich die Kante 33a am nächsten an der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a im leitfähigen Source-Muster 33 befindet.
  • Der Hauptstrom 55, der durch das leitfähige Source-Muster 33 fließt, bildet einen magnetischen Fluss um den Hauptstrom 55 (beispielsweise im zweiten leitfähigen Source-Muster 33). Dieser magnetische Fluss und die parasitäre Induktivität des leitfähigen Source-Musters 33 erzeugen eine induzierte elektrische Urspannung im leitfähigen Source-Muster 33. Diese induzierte elektrische Urspannung veranlasst, dass die Source-Spannung unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a variiert. Die Gate-Source-Spannung variiert unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a. Ein Drain-Source-Strom eines selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelements 20a unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a kann rapide ansteigen und dieses eine selbst-lichtbogenlöschende Halbleiterelement 20a zerstören.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1 der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch das leitfähige Gate-Muster 36 entlang der Kante 33a des leitfähigen Source-Musters 33 angeordnet, und zwar in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31. Daher, bildet der Hauptstrom 55 ferner einen magnetischen Fluss im leitfähigen Gate-Muster 36. Dieser magnetische Fluss und die parasitäre Induktivität des leitfähigen Gate-Musters 36 erzeugen eine induzierte elektrische Urspannung im leitfähigen Gate-Muster 36. Diese induzierte elektrische Urspannung veranlasst, dass die Gate-Spannung unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a variiert. Die Variation der Gate-Spannung unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a wirkt der Variation der Gate-Source-Spannung unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a entgegen. Es wird verhindert, dass der Drain-Source-Strom der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a rapide ansteigt. Es wird daher verhindert, dass die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a zerstört wird, und es ist daher möglich, die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1 zu erhöhen.
  • Es wird eine Wirkung des Leistungshalbleitermoduls 1 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1 der vorliegenden Ausführungsform weist Folgendes auf: Die Isolierleiterplatte 10, eine Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a), die Verdrahtungsplatine 30, eine Mehrzahl von ersten leitfähigen Verbindungselementen (die Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25a), und eine Mehrzahl von ersten leitfähigen Gate-Drähten (die Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a). Die Isolierleiterplatte 10 weist die Isolierplatte 12 auf, die die erste Hauptfläche 12a und das erste leitfähige Schaltungsmuster 13 aufweist, das auf der ersten Hauptfläche 12a ausgebildet ist. Die Verdrahtungsplatine 30 ist so angeordnet, dass sie der ersten Hauptfläche 12a der Isolierplatte 12 zugewandt ist. Die Verdrahtungsplatine 30 weist das Isoliersubstrat 31, ein erstes leitfähiges Source-Muster (leitfähiges Source-Muster 33) und ein erstes leitfähiges Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36) auf. Das Isoliersubstrat 31 weist die zweite Hauptfläche 31a auf, die der ersten Hauptfläche 12a zugewandt ist, sowie eine dritte Hauptfläche 31b gegenüber der zweiten Hauptfläche 31a. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 weist das Isoliersubstrat 31 die erste Kante 31c und die zweite Kante 31d gegenüber der ersten Kante 31c auf. Die Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschendes Halbleiterelementen weist jeweils eine erste Source-Elektrode (Source-Elektrode 22a), eine erste Gate-Elektrode (Gate-Elektrode 23a) und eine erste Drain-Elektrode (Drain-Elektrode 21a) auf.
  • Die ersten Drain-Elektroden (Drain-Elektroden 21a) der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a) sind mit dem ersten leitfähigen Schaltungsmuster 13 verbunden. Die ersten Source-Elektroden (Source-Elektroden 22a) der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen sind mit dem ersten leitfähigen Source-Muster (leitfähiges Source-Muster 33) mittels der Mehrzahl von ersten leitfähige Verbindungselementen (Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25a) verbunden. Die Mehrzahl von ersten leitfähigen Gate-Drähten (Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a) verbinden die ersten Gate-Elektroden (Gate-Elektroden 23a) der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen und das erste leitfähige Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36). In einer Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 fällt die erste Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des ersten leitfähigen Gate-Musters mit der ersten Array-Richtung (erste Richtung (x-Richtung)) der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen zusammen.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1 der vorliegenden Ausführungsform weist die Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a) auf. Dies erlaubt eine Erhöhung der Leistungskapazität des Leistungshalbleitermoduls 1. In einer Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 fällt die erste Longitudinalrichtung des ersten leitfähigen Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 36) mit der ersten Array-Richtung der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen zusammen. Daher gilt Folgendes: Selbst wenn die Anzahl der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen, die im Leistungshalbleitermodul 1 enthalten sind, erhöht wird, kann eine gemeinsame Gate-Spannung leicht an die ersten Gate-Elektroden (Gate-Elektroden 23a) der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen angelegt werden.
  • Die ersten Source-Elektroden (Source-Elektrode 22a) der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a) sind mit dem ersten leitfähigen Source-Muster (leitfähiges Source-Muster 33) mittels der Mehrzahl von ersten leitfähigen Verbindungselementen (Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25a) verbunden. Die Mehrzahl von ersten leitfähigen Verbindungselement (Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25a) haben jeweils eine niedrigere parasitäre Induktivität als das erste leitfähige Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36). Daher gilt Folgendes: Selbst wenn die Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen mit einer hohen Frequenz betrieben werden, ist es möglich, die induzierte elektrische Urspannung zu verringern, die zwischen den ersten Source-Elektroden der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen erzeugt wird. Es ist möglich, die Erzeugung einer Stoßspannung zwischen den ersten Source-Elektroden und den ersten Drain-Elektroden (Drain-Elektroden 21a) der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen zu verhindern. Es ist möglich, die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1 zu verlängern, während die Betriebsfrequenz des Leistungshalbleitermoduls 1 erhöht wird.
  • Die Mehrzahl von ersten leitfähigen Gate-Drähten (Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a) verbinden die ersten Gate-Elektroden (Gate-Elektrode 23a) der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a) und das erste leitfähige Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36). Die Mehrzahl von ersten leitfähigen Gate-Drähten haben jeweils eine höhere parasitäre Induktivität und parasitäre Impedanz als jedes der Mehrzahl von ersten leitfähigen Verbindungselementen (Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25a). Die erhöhte parasitäre Impedanz jedes der Mehrzahl von ersten leitfähigen Gate-Drähten dämpft die Oszillation der Gate-Spannung. Es ist daher möglich, die Oszillation der Gate-Spannung zu verringern oder zu verhindern, die an die Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen angelegt wird.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1 der vorliegenden Ausführungsform, ist das erste leitfähige Source-Muster (leitfähiges Source-Muster 33) auf der zweiten Hauptfläche 31a des Isoliersubstrats 31 angeordnet. Das erste leitfähiges Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36) ist auf der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 angeordnet. In einer Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 liegen die ersten Gate-Elektroden (Gate-Elektroden 23a) vom Isoliersubstrat 31 frei.
  • Das erste leitfähiges Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36) ist auf der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31, angeordnet, wobei die dritte Hauptfläche 31b entfernt von den ersten Gate-Elektroden (Gate-Elektroden 23a) relativ zur zweiten Hauptfläche 31a des Isoliersubstrats 31 ist. Die Länge jedes der Mehrzahl von ersten leitfähigen Gate-Drähten (Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a) kann erhöht werden. Die parasitäre Induktivität und die parasitäre Impedanz jedes der Mehrzahl von ersten leitfähigen Gate-Drähten kann erhöht werden. Die Oszillation der Gate-Spannung, die an die Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a) angelegt wird, kann verringert oder verhindert werden. Außerdem liegen in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 die ersten Gate-Elektroden der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen vom Isoliersubstrat 31 frei. Daher, können die Mehrzahl von ersten leitfähigen Gate-Drähten leicht an die ersten Gate-Elektroden der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen und das erste leitfähiges Gate-Muster gebondet werden.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1 der vorliegenden Ausführungsform, ist eine erste Länge (Länge Lg1 des ersten leitfähigen Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 36) in der ersten Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des ersten leitfähigen Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 36) größer als oder gleich groß wie eine zweite Länge (Länge Lc1 der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a) in der ersten Array-Richtung der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a).
  • Daher kann die erste Länge (Länge Lg1 des ersten leitfähigen Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 36) erhöht werden. Die parasitäre Induktivität und die parasitäre Impedanz des ersten leitfähigen Gate-Musters kann erhöht werden. Die Oszillation der Gate-Spannung, die an die Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a) angelegt wird, kann verringert oder verhindert werden.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1 der vorliegenden Ausführungsform ist das erste leitfähige Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36) entlang der ersten Kante 31c des Isoliersubstrats 31 in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 angeordnet. Die Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a) sind entlang der ersten Kante 31c des Isoliersubstrats 31 angeordnet.
  • Daher kann die Mehrzahl von ersten leitfähigen Gate-Drähten (Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a) leicht an die ersten Gate-Elektroden (Gate-Elektroden 23a) der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a) und das erste leitfähige Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36) gebondet werden.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1 der vorliegenden Ausführungsform, ist das erste leitfähige Source-Muster (leitfähiges Source-Muster 33) auf der zweiten Hauptfläche 31a des Isoliersubstrats 31 angeordnet. Das erste leitfähiges Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36) ist auf der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 angeordnet und ist entlang der Kante 33a des ersten leitfähigen Source-Muster in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b angeordnet.
  • Der magnetische Fluss, der vom Hauptstrom 55, der entlang der Kante 33a des ersten leitfähigen Source-Musters (leitfähiges Source-Muster 33) fließt, und der parasitären Induktivität des ersten leitfähigen Source-Musters gebildet wird, veranlasst die Source-Spannung, unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a zu variieren, und demzufolge variiert die Gate-Source-Spannung unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a. Der magnetische Fluss und die parasitäre Induktivität des ersten leitfähigen Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 36) veranlasst jedoch, dass die Gate-Spannung unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a variiert. Die Variation der Gate-Spannung unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a wirkt der Schwankung der Gate-Source-Spannung unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a entgegen. Es wird verhindert, dass der Drain-Source-Strom der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a rapide ansteigt. Es wird daher verhindert, dass die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a zerstört wird, und es ist daher möglich, die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1 zu erhöhen.
  • In Leistungshalbleitermodul 1 der vorliegenden Ausführungsform, ist eine erste Breite (Breite wg1) eines ersten leitfähigen Gate-Musterbereichs (Bereich 36p) des ersten leitfähigen Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 36), wobei der erste leitfähige Gate-Musterbereich der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a) in der ersten Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des ersten leitfähiges Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 36) in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 entspricht, ist kleiner als eine zweite Breite (Breite ws1) eines ersten leitfähigen Source-Musterbereichs (Bereich 33p) des ersten leitfähigen Source-Musters (leitfähiges Source-Muster 33), wobei der erste leitfähige Source-Musterbereich der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen in der ersten Longitudinalrichtung des ersten leitfähigen Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 36) in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 entspricht. Die erste Breite des ersten leitfähigen Gate-Musterbereichs stimmt mit der Länge des ersten leitfähigen Gate-Musterbereichs in der ersten Lateralrichtung des ersten leitfähigen Gate-Musters orthogonal zur ersten Longitudinalrichtung des ersten leitfähigen Gate-Musters überein. Die zweite Breite (Breite ws1) des ersten leitfähigen Source-Musterbereichs stimmt mit der Länge des ersten leitfähigen Source-Musterbereichs in der ersten Lateralrichtung des ersten leitfähigen Gate-Musters überein.
  • Daher kann die parasitäre Induktivität des ersten leitfähigen Source-Musters (leitfähiges Source-Muster 33) verringert werden. Selbst wenn die Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a) mit hoher Frequenz betrieben werden, kann die induzierte elektrische Urspannung, die zwischen den ersten Source-Elektroden (Source-Elektroden 22a) der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen erzeugt wird, verringert werden. Es ist möglich, die Erzeugung einer Stoßspannung zwischen den ersten Source-Elektroden und den ersten Drain-Elektroden (Drain-Elektroden 21a) der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen zu verhindern. Es ist möglich, die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1 zu verlängern, während die Betriebsfrequenz des Leistungshalbleitermoduls 1 erhöht wird.
  • Außerdem können die parasitäre Induktivität und die parasitäre Impedanz des ersten leitfähigen Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 36) erhöht werden. Die erhöhte parasitäre Impedanz des ersten leitfähigen Gate-Musters dämpft die Oszillation der Gate-Spannung. Daher kann die Oszillation der Gate-Spannung, die an die Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a) angelegt wird, verringert oder verhindert werden.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1 der vorliegenden Ausführungsform weist ferner die Mehrzahl von ersten Freilaufdioden 20h auf. Die Mehrzahl von ersten Freilaufdioden 20h weisen jeweils die erste Anodenelektrode 22h und die erste Kathodenelektrode 21h auf. Die ersten Kathodenelektroden 21h der Mehrzahl von ersten Freilaufdioden 20h sind mit dem ersten leitfähigen Schaltungsmuster 13 verbunden. Die ersten Anodenelektroden 22h der Mehrzahl von ersten Freilaufdioden 20h sind mit dem ersten leitfähigen Source-Muster (leitfähiges Source-Muster 33) verbunden. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 bedeckt das erste leitfähige Source-Muster die ersten Source-Elektroden (Source-Elektroden 22a) der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a) und die ersten Kathodenelektroden 21h der ersten Freilaufdioden 20h.
  • Daher kann die Breite des ersten leitfähigen Source-Musters (leitfähiges Source-Muster 33) weiter erhöht werden. Die parasitäre Induktivität des ersten leitfähigen Source-Musters kann verringert werden. Selbst wenn die Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a) mit hoher Frequenz betrieben werden, kann die induzierte elektrische Urspannung, die zwischen den ersten Source-Elektroden (Source-Elektroden 22a) der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen erzeugt wird, verringert werden. Es ist möglich, die Erzeugung einer Stoßspannung zwischen den ersten Source-Elektroden und den ersten Drain-Elektroden (Drain-Elektroden 21a) der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen zu verhindern. Es ist möglich, die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1 zu verlängern, während die Betriebsfrequenz des Leistungshalbleitermoduls 1 erhöht wird.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1 der vorliegenden Ausführungsform weist ferner einen ersten Elektrodenanschluss (Elektrodenanschluss 44) und einen zweiten Elektrodenanschluss (Elektrodenanschluss 42) auf. Der erste Elektrodenanschluss ist ein erstes Pfadende im Leistungshalbleitermodul 1 des ersten Pfads des ersten Hauptstroms (Hauptstrom 55),der zwischen den ersten Source-Elektroden (Source-Elektroden 22a) und den ersten Drain-Elektroden (Drain-Elektroden 21a) der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a) fließt. Der zweite Elektrodenanschluss ist ein zweites Pfadende im Leistungshalbleitermodul 1 des ersten Pfads des ersten Hauptstroms (Hauptstrom 55). Der erste Elektrodenanschluss ist elektrisch mit den ersten Source-Elektroden der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen über das erste leitfähige Source-Muster (leitfähiges Source-Muster 33) ohne einen leitfähigen Draht verbunden. Der zweite Elektrodenanschluss ist elektrisch mit den ersten Drain-Elektroden der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen über das erste leitfähige Schaltungsmuster 13 ohne einen leitfähigen Draht verbunden.
  • Daher kann die parasitäre Induktivität der ersten Source-Leitung verringert werden, die vom ersten Elektrodenanschluss (Elektrodenanschluss 44) zu den ersten Source-Elektroden (Source-Elektroden 22a) der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a) verläuft. Die parasitäre Induktivität der ersten Drain-Leitung, die vom zweiten Elektrodenanschluss (Elektrodenanschluss 42) zu den ersten Drain-Elektroden (Drain-Elektroden 21a) der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen verläuft, kann verringert werden. Es ist möglich, die Erzeugung einer Stoßspannung zwischen den ersten Source-Elektroden und den ersten Drain-Elektroden der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen zu verhindern. Es ist möglich, die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1 zu verlängern, während die Betriebsfrequenz des Leistungshalbleitermoduls 1 erhöht wird.
  • Zweite Ausführungsform
  • Unter Bezugnahme auf 7 und 8 wird ein Leistungshalbleitermodul 1b in einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Das Leistungshalbleitermodul 1b der vorliegenden Ausführungsform ist in der Konfiguration ähnlich der Konfiguration des Leistungshalbleitermoduls 1 der ersten Ausführungsform, aber es unterscheidet sich hauptsächlich in den folgenden Punkten.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1b verläuft mindestens einer der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a in einer Richtung schräg zur ersten Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36 in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31. Genauer gesagt: In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 verlaufen sämtliche der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a in einer Richtung schräg zur ersten Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36.
  • Mindestens einer der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a hat ein erstes Ende an die erste Gate-Elektrode (Gate-Elektrode 23a) des mindestens einen der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a gebondet und ein zweites Ende an das leitfähige Gate-Muster 36 gebondet. Genauer gesagt: Ein Intervall d zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende mindestens eines der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a in der ersten Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36 ist kleiner als oder gleich groß wie die Breite w von mindestens einem der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a in der ersten Longitudinalrichtung des leitfähigen Gate-Musters 36.
  • Noch genauer gesagt: Jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a hat das erste Ende an die Gate-Elektrode 23a eines entsprechenden bzw. zugehörigen der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a gebondet und das zweite Ende an das leitfähige Gate-Muster 36 gebondet. Das Intervall d zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a in der ersten Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36 ist kleiner als oder gleich groß wie die Breite w jedes der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a in der ersten Longitudinalrichtung des leitfähigen Gate-Musters 36.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1b der vorliegenden Ausführungsform hat die folgenden Wirkungen zusätzlich zu den Wirkungen des Leistungshalbleitermoduls 1 der ersten Ausführungsform.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1b der vorliegenden Ausführungsform verläuft mindestens einer der Mehrzahl von ersten leitfähigen Gate-Drähten (Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a) in einer Richtung schräg zur ersten Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des ersten leitfähigen Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 36) in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31.
  • Daher kann mindestens eines der Mehrzahl von ersten leitfähigen Gate-Drähten (Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50 a) länger gemacht werden. Die parasitäre Induktivität und die parasitäre Impedanz mindestens eines der Mehrzahl von ersten leitfähigen Gate-Drähten kann erhöht werden. Die Oszillation der Gate-Spannung, die an die Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a) angelegt wird, kann verringert oder verhindert werden.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1b der vorliegenden Ausführungsform hat mindestens einer der Mehrzahl von ersten leitfähigen Gate-Drähten (Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a) das erste Ende an die erste Gate-Elektrode (Gate-Elektrode 23a) von mindestens einem der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a) gebondet und das zweite Ende an das erste leitfähige Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36) gebondet. Das Intervall d zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende mindestens eines der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a in der ersten Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des ersten leitfähigen Gate-Musters ist kleiner als oder gleich groß wie die Breite w mindestens eines der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen in der ersten Longitudinalrichtung des ersten leitfähigen Gate-Musters.
  • Daher ist selbst dann, das Leistungshalbleitermodul 1b einem Temperaturwechsel bzw. Temperaturzyklus unterworfen ist, die Mehrzahl von ersten leitfähigen Gate-Drähten (Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a) weniger dafür anfällig, sich zu trennen bzw. die Verbindung zu lösen. Dies kann die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1b erhöhen.
  • Dritte Ausführungsform
  • Unter Bezugnahme auf 9 bis 15 wird ein Leistungshalbleitermodul 1 in einer dritten Ausführungsform beschrieben. Das Leistungshalbleitermodul 1c der vorliegenden Ausführungsform ist in der Konfiguration ähnlich der Konfiguration des Leistungshalbleitermoduls 1 der ersten Ausführungsform, aber es unterscheidet sich hauptsächlich in den folgenden Punkten.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1c weist ferner eine Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b, eine Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25b, eine Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 15b und eine Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b auf.
  • Jedes der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b ist ein selbst-lichtbogenlöschendes Halbleiterelement wie z. B. ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) oder ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET). Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b sind hauptsächlich aus Silicium (Si) oder einem Halbleitermaterial mit breitem Bandabstand wie z. B. Siliciumcarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN) oder Diamant gebildet. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b weisen jeweils eine Source-Elektrode 22b, eine Gate-Elektrode 23b und eine Drain-Elektrode 21b auf.
  • Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b sind am ersten leitfähigen Schaltungsmuster 13 fixiert. Genauer gesagt: Die Drain-Elektrode 21b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b sind mit dem ersten leitfähigen Schaltungsmuster 13 mittels leitfähigen Verbindungselementen 15a wie z. B. Lot, einem gesinterten Metall-Feinpartikelkörper oder einem leitfähigen Adhäsiv verbunden. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b sind an der Verdrahtungsplatine 30 fixiert. Genauer gesagt: Die Source-Elektroden 22b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b sind mit einem leitfähigen Source-Muster 33 der Verdrahtungsplatine 30 mittels leitfähiger Verbindungselemente 25b wie z. B. Lot, einem gesinterten Metall-Feinpartikelkörper oder einem leitfähigen Adhäsiv verbunden. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b sind elektrisch parallel zueinander verbunden. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a und die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b sind elektrisch parallel zueinander verbunden. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b sind elektrisch parallel zu der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a verbunden. Die Mehrzahl von ersten Freilaufdioden 20h sind elektrisch parallel zu der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelement 20b verbunden.
  • Die Verdrahtungsplatine 30 weist ferner ein leitfähiges Gate-Muster 36b auf. Das leitfähige Gate-Muster 36b ist auf der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 angeordnet. Das leitfähige Gate-Muster 36b ist vom leitfähigen Source-Muster 35 und dem leitfähigen Pad 37 getrennt und ist elektrisch vom leitfähigen Source-Muster 35 und vom leitfähigen Pad 37 isoliert.
  • Die Longitudinalrichtung des leitfähigen Gate-Musters 36b stimmt mit der ersten Richtung (x-Richtung) überein, und die Lateralrichtung des leitfähigen Gate-Musters 36b stimmt mit der zweiten Richtung (y-Richtung) überein. Die Longitudinalrichtung des leitfähigen Gate-Musters 36b stimmt mit der ersten Richtung (x-Richtung) überein, in der die zweite Kante 31d des Isoliersubstrats 31 verläuft. Die Longitudinalrichtung des leitfähigen Gate-Musters 36b stimmt mit der ersten Richtung (x-Richtung) überein, in der die Kante 33b des leitfähigen Source-Musters 33 verläuft. Die Kante 33b des leitfähigen Source-Musters 33 ist eine Kante des leitfähigen Source-Musters 33 gegenüber der Kante 33a des leitfähigen Source-Musters 33. Die Kante 33b des leitfähigen Source-Musters 33 ist gegenüber der Kante 33a des leitfähigen Source-Musters 33 in der Lateralrichtung (zweite Richtung (y-Richtung)) des leitfähigen Source-Musters 33.
  • Wie in 9, 14 und 15 gezeigt, ist das leitfähige Gate-Muster 36b entlang der zweiten Kante 31d des Isoliersubstrats 31 angeordnet. Das leitfähige Gate-Muster 36b ist entlang der Kante 33b des leitfähigen Source-Musters 33 angeordnet. Genauer gesagt: In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 ist das leitfähige Gate-Muster 36b direkt oberhalb der Kante 33b des leitfähigen Source-Musters 33 angeordnet.
  • Wie in 9, 14 und 15, gezeigt, ist die Breite wg2 eines Bereichs 36q des leitfähigen Gate-Musters 36b, wobei der Bereich 36q der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36b in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 entspricht, geringer als die Breite ws2 eines Bereichs 33q des leitfähigen Source-Musters 33, wobei der Bereich 33q der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36b in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 entspricht. Die Breite wg2 des Bereichs 36q des leitfähigen Gate-Musters 36b ist definiert als die Länge des Bereichs 36q des leitfähigen Gate-Musters 36b in der Lateralrichtung (zweite Richtung (y-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36b. Die Breite ws2 des Bereichs 33q des leitfähigen Source-Musters 33 ist definiert als die Länge des Bereichs 33q des leitfähigen Source-Musters 33 in der Lateralrichtung (zweite Richtung (y-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36b.
  • Die Breite wg2 des Bereichs 36q des leitfähigen Gate-Musters 36b kann kleiner als oder gleich groß sein wie die Hälfte der Breite ws2 des Bereichs 33q des leitfähigen Source-Musters 33, kleiner als oder gleich groß wie ein Drittel der Breite ws2 des Bereichs 33q des leitfähigen Source-Musters 33, kleiner als oder gleich groß wie ein Viertel der Breite ws2 des Bereichs 33q des leitfähigen Source-Musters 33 oder kleiner als oder gleich groß wie ein Fünftel der Breite ws2 des Bereichs 33q des leitfähigen Source-Musters 33.
  • Da die Breite wg2 des Bereichs 36q des leitfähigen Gate-Musters 36b kleiner ist als die Breite ws2 des Bereichs 33q des leitfähigen Source-Musters 33, kann die parasitäre Induktivität des leitfähigen Gate-Musters 36b zwischen der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b höher gemacht werden als die parasitäre Induktivität des leitfähigen Source-Musters 33 zwischen der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b.
  • Die Breite wg2 des Bereichs 36q des leitfähigen Gate-Musters 36b, wobei der Bereich 36q der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung) des leitfähigen Gate-Musters 36b in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 entspricht, ist kleiner als die Breite eines Bereichs des leitfähigen Source-Musters 35, wobei der Bereich der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung) des leitfähigen Gate-Musters 36b in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 entspricht. Daher kann die parasitäre Induktivität des leitfähigen Gate-Musters 36b zwischen der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b höher gemacht werden als die parasitäre Induktivität des leitfähigen Source-Musters 35 zwischen der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b.
  • Das leitfähige Gate-Muster 36b ist elektrisch mit dem leitfähigen Gate-Muster 36 verbunden. Genauer gesagt: Die Verdrahtungsplatine 30 kann ferner ein leitfähiges Gate-Muster 36c aufweisen, das das leitfähige Gate-Muster 36 und das leitfähige Gate-Muster 36b verbindet. Das leitfähige Gate-Muster 36c ist auf der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 angeordnet. Die Longitudinalrichtung des leitfähigen Gate-Musters 36c stimmt mit der zweite Richtung (y-Richtung) überein, und die Lateralrichtung des leitfähigen Gate-Musters 36c stimmt mit der ersten Richtung (x-Richtung) überein. Die Longitudinalrichtung des leitfähigen Gate-Musters 36c stimmt mit der zweiten Richtung (y-Richtung) überein, in der die vierte Kante 31f des Isoliersubstrats 31 verläuft. Wie in 9 gezeigt, ist das leitfähige Gate-Muster 36c entlang der vierten Kante 31f des Isoliersubstrats 31 angeordnet.
  • Das leitfähige Gate-Muster 36c ist entlang einer Kante des leitfähigen Source-Musters 33 angeordnet. Genauer gesagt: In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 ist das leitfähige Gate-Muster 36c direkt oberhalb der Kante des leitfähigen Source-Musters 33 angeordnet. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 sind das leitfähige Gate-Muster 36, das leitfähige Gate-Muster 36b und das leitfähige Gate-Muster 36c drei Seiten des leitfähigen Source-Musters 35 zugewandt. Die leitfähigen Gate-Muster 36b, 36c sind aus einem Metall wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet.
  • Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b sind entlang der zweiten Kante 31d des Isoliersubstrats 31 angeordnet. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b sind entlang der Kante 33b des leitfähigen Source-Musters 33 angeordnet. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b sind entlang des leitfähigen Gate-Musters 36b angeordnet. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31, stimmt die Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36b mit der Array-Richtung (erste Richtung (x-Richtung)) der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b überein. Wie in 1 und 14 gezeigt, ist die Länge Lg2 des leitfähigen Gate-Musters 36b in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36b größer als oder gleich groß wie die Länge Lc2 der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b in der Array-Richtung (erste Richtung (x-Richtung)) der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 liegen die Gate-Elektroden 23b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b vom Isoliersubstrat 31 (Verdrahtungsplatine 30) frei.
  • Die Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b verbinden die ersten Gate-Elektroden 23b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b und das erste leitfähige Gate-Muster 36b. Die Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b sind an die ersten Gate-Elektroden 23b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b und das erste leitfähige Gate-Muster 36b gebondet. Die Gate-Elektroden 23b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b sind elektrisch mit dem leitfähigen Gate-Muster 36b mittels leitfähiger Gate-Drähte 50b verbunden. Die Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b sind aus einem Metall wie z. B. Gold, Silber, Kupfer oder Aluminium gebildet.
  • Wie in 11 gezeigt, ist der Elektrodenanschluss 42 elektrisch mit den Drain-Elektroden 21a, 21b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a, 20b über das leitfähige Verbindungselement 43, das leitfähige Pad 37, das leitfähige Via 38, das leitfähiges Pad 34, das leitfähige Verbindungselement 25m, den leitfähigen Block 40, das leitfähige Verbindungselement 15m, das erste leitfähige Schaltungsmuster 13 und die leitfähigen Verbindungselemente 15a, 15b verbunden. Der Elektrodenanschluss 42 ist elektrisch mit dem Drain-Elektroden 21a, 21b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a, 20b über das erste leitfähige Schaltungsmuster 13 ohne einen leitfähigen Draht verbunden. Der Elektrodenanschluss 42 fungiert als ein Drain-Elektrodenanschluss. Der Elektrodenanschluss 42 ist ein Pfad-Ende - im Leistungshalbleitermodul 1c - eines ersten Pfads eines ersten Hauptstroms (Hauptströme 55, 55b), der zwischen den Source-Elektroden 22a, 22b und den Drain-Elektroden 21a, 21b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a, 20b fließt. Ein Teil des ersten leitfähigen Schaltungsmusters 13 fungiert als ein leitfähiges Drain-Muster. Das heißt, das erste leitfähige Schaltungsmuster 13 weist das leitfähige Drain-Muster auf.
  • Wie in 12 veranschaulicht, ist der Elektrodenanschluss 44 mit dem leitfähigen Source-Muster 35 mittels eines leitfähigen Verbindungselements 45 wie z. B. Lot verbunden. Wie in 10 und 12 veranschaulicht, ist der Elektrodenanschluss 44 elektrisch mit der Source-Elektroden 22a, 22b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a, 20b über das leitfähige Verbindungselement 45, das leitfähige Source-Muster 35, das das leitfähige Via 32, das leitfähige Source-Muster 33 und die leitfähigen Verbindungselemente 25a, 25b verbunden. Der Elektrodenanschluss 44 ist elektrisch mit den Source-Elektroden 22a, 22b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a, 20b über das leitfähige Source-Muster 33 ohne einen leitfähigen Draht verbunden. Der Elektrodenanschluss 44 fungiert als ein Source-Elektrodenanschluss. Der Elektrodenanschluss 44 ist ein Pfad-Ende - im Leistungshalbleitermodul 1c - des ersten Pfads des ersten Hauptstroms (Hauptströme 55, 55b), der zwischen den Source-Elektroden 22a, 22b und den Drain-Elektroden 21a, 21b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a, 20b fließt.
  • Die erste Source-Gate-Spannung wird zwischen dem ersten Source-Steuerungsanschluss 46 und dem ersten Gate-Steuerungsanschluss 48 von außerhalb des Leistungshalbleitermoduls 1c angelegt. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a, 20b wird zwischen dem Einschaltzustand und dem Ausschaltzustand gemäß der ersten Source-Gate-Spannung umgeschaltet.
  • Die Gate-Source-Spannung, die an jedes der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b angelegt wird, wird höher gemacht als die Schwellenspannung zum Einschalten der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b. Wie in den 14 und 15 gezeigt, fließt der Hauptstrom 55b durch das leitfähige Source-Muster 33. Im Allgemeinen ist die Kante eines leitfähigen Musters ein Bereich, durch den der meiste Strom im leitfähigen Muster fließt. Daher - wie in den 14 und 15, gezeigt - fließt der Hauptstrom 55b entlang der Kante 33b des leitfähigen Source-Musters 33, wobei sich die Kante 33b am nächsten an der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b im leitfähigen Source-Muster 33 befindet.
  • Der Hauptstrom 55b, der durch das leitfähige Source-Muster 33 fließt, bildet einen magnetischen Fluss um den Hauptstrom 55b (beispielsweise im zweiten leitfähigen Source-Muster 33). Dieser magnetische Fluss und die parasitäre Induktivität des leitfähigen Source-Musters 33 erzeugen eine induzierte elektrische Urspannung im leitfähigen Source-Muster 33. Diese induzierte elektrische Urspannung veranlasst, dass die Source-Spannung unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b variiert. Die Gate-Source-Spannung variiert unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b. Der Drain-Source-Strom eines selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelements 20b unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b kann rapide ansteigen und dieses eine selbst-lichtbogenlöschende Halbleiterelement 20b zerstören.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1c der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch das leitfähige Gate-Muster 36b entlang der Kante 33b des leitfähigen Source-Musters 33 angeordnet, und zwar in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31. Daher bildet der Hauptstrom 55b ferner einen magnetischen Fluss im leitfähigen Gate-Muster 36b. Dieser magnetische Fluss und die parasitäre Induktivität des leitfähigen Gate-Musters 36b erzeugen eine induzierte elektrische Urspannung im leitfähigen Gate-Muster 36b. Diese induzierte elektrische Urspannung veranlasst, dass die Gate-Spannung unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b variiert. Die Variation der Gate-Spannung unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b wirkt der Schwankung der Gate-Source-Spannung unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b entgegen. Es wird verhindert, dass der Drain-Source-Strom der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b rapide ansteigt. Es wird daher verhindert, dass die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b zerstört wird, und es ist daher möglich, die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1c zu erhöhen.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1c der vorliegenden Ausführungsform hat die folgenden Wirkungen zusätzlich zu den Wirkungen des Leistungshalbleitermoduls 1 der ersten Ausführungsform.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1c der vorliegenden Ausführungsform weist ferner eine Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b), eine Mehrzahl von zweiten leitfähigen Verbindungselementen (Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25b) und eine Mehrzahl von zweiten leitfähigen Gate-Drähten (Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b) auf. Die Verdrahtungsplatine 30 weist ferner ein zweites leitfähiges Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36b) auf, das elektrisch mit dem ersten leitfähigen Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36) verbunden ist. Die Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen weist jeweils eine zweite Source-Elektrode (Source-Elektrode 22b), eine zweite Gate-Elektrode (Gate-Elektrode 23b) und eine zweite Drain-Elektrode (Drain-Elektrode 21b) auf.
  • Die zweiten Drain-Elektroden (Drain-Elektroden 21b) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b) sind mit dem ersten leitfähigen Schaltungsmuster 13 verbunden. Die zweiten Source-Elektroden (Source-Elektroden 22b) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen sind mit der ersten leitfähigen Source-Muster (leitfähiges Source-Muster 33) mittels der Mehrzahl von zweiten leitfähigen Verbindungselementen (Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25b) verbunden. Die Mehrzahl von zweiten leitfähigen Gate-Drähten (Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b) verbinden die zweiten Gate-Elektroden (Gate-Elektroden 23b) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen und das zweite leitfähige Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36b). In der Draufsicht der dritten Hauptfläche des Isoliersubstrats stimmt die zweite Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des zweiten leitfähigen Gate-Musters mit der zweiten Array-Richtung (erste Richtung (x-Richtung)) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen überein.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1c der vorliegenden Ausführungsform weist die Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b) auf. Dies erlaubt eine Erhöhung der Leistungskapazität des Leistungshalbleitermoduls 1c. In einer Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 fällt die erste Longitudinalrichtung des zweiten leitfähigen Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 36b) mit der zweiten Array-Richtung der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen zusammen. Daher gilt Folgendes: Selbst wenn die Anzahl der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen, die im Leistungshalbleitermodul 1c enthalten sind, erhöht wird, kann eine gemeinsame Gate-Spannung leicht an die zweiten Gate-Elektroden (Gate-Elektroden 23b) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen angelegt werden.
  • Die zweiten Source-Elektroden (Source-Elektrode 22b) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b) sind mit dem ersten leitfähigen Source-Muster (leitfähiges Source-Muster 33) mittels der Mehrzahl von zweiten leitfähigen Verbindungselementen (Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25b) verbunden. Die Mehrzahl von zweiten leitfähigen Verbindungselementen (Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25b) haben jeweils eine niedrigere parasitäre Induktivität als jeder der Mehrzahl von zweiten leitfähigen Gate-Drähten (leitfähiges Gate-Muster 36b). Daher gilt Folgendes: Selbst wenn die Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen mit einer hohen Frequenz betrieben werden, ist es möglich, die induzierte elektrische Urspannung zu verringern, die zwischen den zweiten Source-Elektroden der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen erzeugt wird. Es ist möglich, die Erzeugung einer Stoßspannung zwischen den zweiten Source-Elektroden und den zweiten Drain-Elektroden (Drain-Elektroden 21b) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen zu verhindern. Es ist möglich, die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1c zu verlängern, während die Betriebsfrequenz des Leistungshalbleitermoduls 1c erhöht wird.
  • Die Mehrzahl von zweiten leitfähigen Gate-Drähten (Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50a) verbinden die zweiten Gate-Elektroden (Gate-Elektrode 23a) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a) und das zweite leitfähige Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36b). Die Mehrzahl von zweiten leitfähigen Gate-Drähten haben jeweils eine höhere parasitäre Induktivität als jedes der Mehrzahl von zweiten leitfähigen Verbindungselementen (Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25b). Die erhöhte parasitäre Impedanz jedes der Mehrzahl von zweiten leitfähigen Gate-Drähten dämpft die Oszillation der Gate-Spannung. Es ist daher möglich, die Oszillation der Gate-Spannung zu verringern oder zu verhindern, die an die Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen angelegt wird.
  • Das erste leitfähiges Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36) und das zweite leitfähiges Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36b) sind elektrisch miteinander verbunden. Daher nimmt die Länge des gesamten leitfähigen Gate-Musters inklusive dem ersten leitfähigen Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36) und dem zweiten leitfähigen Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36b) zu. Die parasitäre Induktivität und die parasitäre Impedanz des gesamten leitfähigen Gate-Musters nehmen zu. Die erhöhte parasitäre Impedanz des gesamten leitfähigen Gate-Musters dämpft die Oszillation der Gate-Spannung. Es ist daher möglich, die Oszillation der Gate-Spannung zu verringern oder zu verhindern.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1c der vorliegenden Ausführungsform ist das zweite leitfähige Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36b) auf der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 angeordnet. In einer Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 liegen die zweiten Gate-Elektroden (Gate-Elektroden 23b) vom Isoliersubstrat 31 frei.
  • Das zweite leitfähiges Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36b) ist auf der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31, angeordnet, wobei die dritte Hauptfläche 31b entfernt von den zweiten Gate-Elektroden (Gate-Elektroden 23b) relativ zur zweiten Hauptfläche 31a des Isoliersubstrats 31 ist. Die Länge jedes der Mehrzahl von zweiten leitfähigen Gate-Drähten (Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b) kann erhöht werden. Die parasitäre Induktivität und die parasitäre Impedanz jedes der Mehrzahl von zweiten leitfähigen Gate-Drähten kann erhöht werden. Die Oszillation der Gate-Spannung, die an die Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b) angelegt wird, kann verringert oder verhindert werden. Außerdem gilt in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 Folgendes: Da die zweiten Gate-Elektroden der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen vom Isoliersubstrat 31 freiliegen, kann die Mehrzahl von zweiten leitfähigen Gate-Drähten leicht an die zweiten Gate-Elektroden der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen und das zweite leitfähiges Gate-Muster gebondet werden.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1c der vorliegenden Ausführungsform ist eine dritte Länge (Länge Lg2) des zweiten leitfähigen Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 36b) in der zweiten Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des zweiten leitfähiges Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 36b) größer als oder gleich groß wie eine vierte Länge (Länge Lc2) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b) in der zweiten Array-Richtung (erste Richtung (x-Richtung)) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen.
  • Daher kann die dritte Länge (Länge Lg2 des zweiten leitfähigen Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 36b) erhöht werden. Die parasitäre Induktivität und die parasitäre Impedanz des zweiten leitfähigen Gate-Musters können erhöht werden. Die Oszillation der Gate-Spannung, die an die Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b) angelegt wird, kann verringert oder verhindert werden.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1c der vorliegenden Ausführungsform ist das zweite leitfähige Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36b) entlang der zweiten Kante 31d des Isoliersubstrats 31 in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 angeordnet. Die Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b) sind entlang der zweiten Kante 31d des Isoliersubstrats 31 angeordnet.
  • Daher kann die Mehrzahl von zweiten leitfähigen Gate-Drähten (Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b) leicht an die zweiten Gate-Elektroden (Gate-Elektroden 23b) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b) und das zweite leitfähige Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36b) gebondet werden.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1c der vorliegenden Ausführungsform ist die dritte Breite (Breite wg2) eines zweiten leitfähigen Gate-Musterbereichs (Bereich 36q) des zweiten leitfähigen Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 36b), wobei der zweite leitfähigen Gate-Musterbereich der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b) in der zweiten Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des zweiten leitfähigen Gate-Muster in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 entspricht, kleiner als eine vierte Breite (Breite ws2) eines zweiten leitfähigen Source-Musterbereichs (Bereich 33q) des ersten leitfähigen Source-Musters (leitfähiges Source-Muster 33), wobei der zweite leitfähige Source-Musterbereich der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen in der zweiten Longitudinalrichtung des zweiten leitfähigen Gate-Musters in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 entspricht. Die dritte Breite des zweiten leitfähigen Gate-Musterbereichs stimmt mit der Länge des zweiten leitfähigen Gate-Musterbereichs in der zweiten Lateralrichtung (zweite Richtung (y-Richtung)) des zweiten leitfähigen Gate-Muster orthogonal zur zweiten Longitudinalrichtung des zweiten leitfähigen Gate-Musters überein. Die vierte Breite des zweiten leitfähigen Source-Musterbereichs stimmt mit der Länge des zweiten leitfähigen Source-Musterbereichs in der zweiten Lateralrichtung des zweiten leitfähigen Gate-Musters überein.
  • Daher kann die parasitäre Induktivität des ersten leitfähigen Source-Musters (leitfähiges Source-Muster 33) verringert werden. Selbst wenn die Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b) mit hoher Frequenz betrieben werden, kann die induzierte elektrische Urspannung, die zwischen den zweiten Source-Elektroden (Source-Elektroden 22b) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen erzeugt wird, verringert werden. Es ist möglich, die Erzeugung einer Stoßspannung zwischen den zweiten Source-Elektroden und den zweiten Drain-Elektroden (Drain-Elektroden 21b) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen zu verhindern. Es ist möglich, die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1c zu verlängern, während die Betriebsfrequenz des Leistungshalbleitermoduls 1c erhöht wird.
  • Außerdem können die parasitäre Induktivität und die parasitäre Impedanz des zweiten leitfähigen Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 36b) erhöht werden. Die erhöhte parasitäre Impedanz des zweiten leitfähigen Gate-Musters dämpft die Oszillation der Gate-Spannung. Daher kann die Oszillation der Gate-Spannung, die an die Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b) angelegt wird, verringert oder verhindert werden.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1c der vorliegenden Ausführungsform weist die Verdrahtungsplatine 30 ferner ein drittes leitfähiges Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36c) auf, das das erste leitfähige Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36) und das zweite leitfähige Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36b) verbindet.
  • Daher nimmt die Länge des gesamten leitfähigen Gate-Musters inklusive des ersten leitfähigen Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 36), des zweiten leitfähigen Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 36b) und des dritten leitfähigen Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36c) zu. Die parasitäre Induktivität und die parasitäre Impedanz des gesamten leitfähigen Gate-Musters nehmen zu. Die erhöhte parasitäre Impedanz des gesamten leitfähigen Gate-Musters dämpft die Oszillation der Gate-Spannung. Es ist daher möglich, die Oszillation der Gate-Spannung zu verringern oder zu verhindern.
  • Vierte Ausführungsform
  • Unter Bezugnahme auf 16 bis 23 wird ein Leistungshalbleitermodul 1d einer vierten Ausführungsform beschrieben. Das Leistungshalbleitermodul 1d der vorliegenden Ausführungsform ist in der Konfiguration ähnlich der Konfiguration des Leistungshalbleitermoduls 1 der ersten Ausführungsform, aber es unterscheidet sich hauptsächlich in den folgenden Punkten.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1d weist ferner Folgendes auf: Eine Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b, eine Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25b, eine Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 15b, eine Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b, einen Elektrodenanschluss 62, einen Elektrodenanschluss 64, einen zweiten ersten Source-Steuerungsanschluss 46b, einen leitfähigen Draht 47b, eine zweiten ersten Gate-Steuerungsanschluss 48b, einen leitfähigen Draht 49b und einen leitfähigen Block 70. Das Leistungshalbleitermodul 1d kann ferner eine Mehrzahl von zweiten Freilaufdioden 20i aufweisen.
  • Die Isolierleiterplatte 10 weist ferner ein zweites leitfähiges Schaltungsmuster 13b auf. Das zweite leitfähige Schaltungsmuster 13b ist auf der ersten Hauptfläche 12a der Isolierplatte 12 angeordnet. Das zweite leitfähige Schaltungsmuster 13b ist vom ersten leitfähigen Schaltungsmuster 13 getrennt und elektrisch vom ersten leitfähigen Schaltungsmuster 13 isoliert. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 ist das zweite leitfähige Schaltungsmuster 13b vom ersten leitfähigen Schaltungsmuster 13 in der zweiten Richtung (y-Richtung) orthogonal zur Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36 oder der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des Isoliersubstrats 31 getrennt. Das zweite leitfähige Schaltungsmuster 13b ist aus einem Metall wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet.
  • Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b der vorliegenden Ausführungsform sind ähnlich der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b der dritten Ausführungsform, aber sie sind am zweiten leitfähigen Schaltungsmuster 13b und einem leitfähigen Source-Muster 53 der Verdrahtungsplatine 30 fixiert, wie in 21 veranschaulicht. Genauer gesagt: Die Drain-Elektrode 21b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b sind mit dem zweiten leitfähigen Schaltungsmuster 13b mittels leitfähigen Verbindungselementen 15a wie z. B. Lot, einem gesinterten Metall-Feinpartikelkörper oder einem leitfähigen Adhäsiv verbunden. Genauer gesagt: Die Source-Elektroden 22b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b sind mit dem leitfähigen Source-Muster 53 der Verdrahtungsplatine 30 mittels leitfähiger Verbindungselemente 25b wie z. B. Lot, einem gesinterten Metall-Feinpartikelkörper oder einem leitfähigen Adhäsiv verbunden. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b sind elektrisch parallel zueinander verbunden. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b sind elektrisch nicht parallel zu der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a verbunden, und sie sind elektrisch von der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a getrennt.
  • Die Mehrzahl von zweiten Freilaufdioden 20i sind hauptsächlich aus Silicium (Si) oder einem Halbleitermaterial mit breitem Bandabstand wie z. B. Siliciumcarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN) oder Diamant gebildet. Die Mehrzahl von zweiten Freilaufdioden 20i weisen jeweils eine zweite Kathodenelektrode 21i und eine zweite Anodenelektrode 22i auf.
  • Wie in 20 veranschaulicht, sind die Mehrzahl von zweiten Freilaufdioden 20i am zweiten leitfähigen Schaltungsmuster 13b fixiert. Genauer gesagt: Die zweiten Kathodenelektroden 21i der Mehrzahl von zweiten Freilaufdioden 20i sind jeweils mit dem zweiten leitfähigen Schaltungsmuster 13b mittels eines leitfähigen Verbindungselements 15i wie z. B. Lot, einem gesinterten Metall-Feinpartikelkörper oder einem leitfähigen Adhäsiv verbunden. Die Mehrzahl von zweiten Freilaufdioden 20i sind an der Verdrahtungsplatine 30 fixiert. Genauer gesagt: Die zweiten Anodenelektroden 22i der Mehrzahl von zweiten Freilaufdioden 20i sind jeweils mit dem leitfähigen Source-Muster 53 der Verdrahtungsplatine 30 mittels eines leitfähigen Verbindungselements 25i wie z. B. Lot, einem gesinterten Metall-Feinpartikelkörper oder einem leitfähigen Adhäsiv verbunden. Die Mehrzahl von zweiten Freilaufdioden 20i sind elektrisch parallel zu der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelement 20b verbunden.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1d ist ein 2-in-1-Modul, das zwei Zweige (einen oberen Zweig 73 und einen unteren Zweig 74) aufweist. Wie in 17 gezeigt, weist der obere Zweig 73 die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a und die Mehrzahl von ersten Freilaufdioden 20h auf, die mit dem ersten leitfähigen Schaltungsmuster 13 und dem leitfähigen Source-Muster 33 verbunden sind. Der untere Zweig 74 weist die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b und die Mehrzahl von zweiten Freilaufdioden 20i auf, die mit dem zweiten leitfähigen Schaltungsmuster 13b und dem leitfähigen Source-Muster 53 verbunden sind.
  • Die Verdrahtungsplatine 30 weist ferner das leitfähige Source-Muster 53, die leitfähigen Pads 57, 67, das leitfähige Gate-Muster 36b und die leitfähigen Vias 58, 66, 68 auf. Das leitfähige Source-Muster 53, das leitfähige Pad 67, das leitfähige Gate-Muster 36b und das leitfähige Pad 57 sind aus Metall wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet. Das leitfähige Source-Muster 53 und das leitfähige Pad 67 sind auf der zweiten Hauptfläche 31a des Isoliersubstrats 31 angeordnet. Das leitfähige Source-Muster 33, das leitfähige Pad 34, das leitfähige Source-Muster 53 und das leitfähige Pad 67 sind voneinander getrennt und voneinander elektrisch isoliert. Das leitfähige Gate-Muster 36b und das leitfähige Pad 57 sind auf der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 angeordnet. Das leitfähige Source-Muster 35, das leitfähige Gate-Muster 36, das leitfähige Gate-Muster 36b, das leitfähige Pad 37 und das leitfähige Pad 57 sind voneinander getrennt und voneinander elektrisch isoliert.
  • Das leitfähige Source-Muster 53 verläuft in der ersten Richtung (x-Richtung) und der zweiten Richtung (y-Richtung). Die Longitudinalrichtung des leitfähigen Source-Musters 53 stimmt mit der ersten Richtung (x-Richtung) überein, und die Lateralrichtung des leitfähigen Source-Musters 33 stimmt mit der zweiten Richtung (y-Richtung) überein. Das leitfähige Source-Muster 53 weist eine Kante 53a auf, die in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Source-Musters 53 verläuft. Die Kante 53a des leitfähigen Source-Musters 53 kann die Langseite des leitfähigen Source-Musters 53 in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 sein. Die Kante 53a des leitfähigen Source-Musters 53 ist näher an der zweiten Kante 31d des Isoliersubstrats 31 als der ersten Kante 31c des Isoliersubstrats 31.
  • In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31, ist das leitfähige Source-Muster 53 vom leitfähigen Source-Muster 33 in der zweiten Richtung (y-Richtung) orthogonal zur Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36, der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36b oder der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des Isoliersubstrats 31 getrennt. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 bedeckt das leitfähige Source-Muster 53 die Source-Elektroden 22b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 bedeckt das leitfähige Source-Muster 53 außerdem die ersten Kathodenelektroden 21i der Mehrzahl von zweiten Freilaufdioden 20i.
  • In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 ist das leitfähige Source-Muster 35 direkt oberhalb des leitfähigen Source-Musters 33 und des leitfähigen Source-Musters 53 angeordnet. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 bedeckt das leitfähige Source-Muster 35 die Source-Elektroden 22a, 22b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a, 20b. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 bedeckt das leitfähige Source-Muster 35 außerdem die ersten Kathodenelektroden 21h der Mehrzahl von ersten Freilaufdioden 20h und die zweiten Kathodenelektroden 21i der Mehrzahl von zweiten Freilaufdioden 20i.
  • Das leitfähige Via 32 verbindet elektrisch das leitfähige Source-Muster 53 mit dem leitfähigen Source-Muster 35. Das leitfähige Via 32 verläuft durch das Isoliersubstrat 31 hindurch. Das leitfähige Via 32 ist aus einem Metall wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet.
  • In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 sind das leitfähige Pad 57 und das leitfähige Pad 67 entlang der vierten Kante 31f des Isoliersubstrats 31 angeordnet.
  • Das leitfähige Gate-Muster 36b der vorliegenden Ausführungsform ist ähnlich dem leitfähigen Gate-Muster 36b der dritten Ausführungsform, aber es unterscheidet sich in den folgenden Punkten. Das leitfähige Gate-Muster 36b ist elektrisch mit dem leitfähigen Gate-Muster 36 verbunden. Die Longitudinalrichtung des leitfähigen Gate-Musters 36b stimmt mit der ersten Richtung (x-Richtung) überein, in der die Kante 53a des leitfähigen Source-Musters 53 verläuft. Das leitfähige Gate-Muster 36b ist entlang der Kante 53a des leitfähigen Source-Musters 53 angeordnet. Genauer gesagt: In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 ist das leitfähige Gate-Muster 36b direkt oberhalb der Kante 53a des leitfähigen Source-Musters 53 angeordnet.
  • Wie in 16, 22 und 23, gezeigt, ist die Breite wg2 eines Bereichs 36q des leitfähigen Gate-Musters 36b, wobei der Bereich 36q der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36b in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 entspricht, geringer als die Breite ws2 eines Bereichs 53q des leitfähigen Source-Musters 53, wobei der Bereich 53q der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36b in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 entspricht. Die Breite wg2 des Bereichs 36q des leitfähigen Gate-Musters 36b ist definiert als die Länge des Bereichs 36q des leitfähigen Gate-Musters 36b in der Lateralrichtung (zweite Richtung (y-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36b. Die Breite ws2 des Bereichs 53q des leitfähigen Source-Musters 53 ist definiert als die Länge des Bereichs 53p des leitfähigen Source-Musters 53 in der Lateralrichtung (zweite Richtung (y-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36b.
  • Die Breite wg2 des Bereichs 36q des leitfähigen Gate-Musters 36b kann kleiner als oder gleich groß sein wie die Hälfte der Breite ws2 des Bereichs 53p des leitfähigen Source-Musters 53, kleiner als oder gleich groß wie ein Drittel der Breite ws2 des Bereichs 53p des leitfähigen Source-Musters 53, kleiner als oder gleich groß wie ein Viertel der Breite ws2 des Bereichs 53p des leitfähigen Source-Musters 53, oder kleiner als oder gleich groß wie ein Fünftel der Breite ws2 des Bereichs 53p des leitfähigen Source-Musters 53.
  • Da die Breite wg2 des Bereichs 36q des leitfähigen Gate-Musters 36b kleiner ist als die Breite ws2 des Bereichs 53p des leitfähigen Source-Musters 53, kann die parasitäre Induktivität des leitfähigen Gate-Musters 36b zwischen der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b höher gemacht werden als die parasitäre Induktivität des leitfähigen Source-Musters 53 zwischen der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b.
  • Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b sind entlang der zweiten Kante 31d des Isoliersubstrats 31 angeordnet. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b sind entlang der Kante 53a des leitfähigen Source-Musters 53 angeordnet. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b sind entlang des leitfähigen Gate-Musters 36b angeordnet. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31, stimmt die Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36b mit der Array-Richtung (erste Richtung (x-Richtung)) der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b überein. Wie in 16 und 22 gezeigt, ist die Länge Lg2 des leitfähigen Gate-Musters 36b in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36b größer als oder gleich groß wie die Länge Lc2 der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b in der Array-Richtung (erste Richtung (x-Richtung)) der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 liegen die Gate-Elektroden 23b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b vom Isoliersubstrat 31 (Verdrahtungsplatine 30) frei.
  • Die Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b der vorliegenden Ausführungsform sind ähnlich der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b der dritten Ausführungsform.
  • Der Elektrodenanschluss 62 und der Elektrodenanschluss 64 sind aus einem Metall wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet. Wie in 16 veranschaulicht, gilt Folgendes: In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 sind der Elektrodenanschluss 42 und der Elektrodenanschluss 44 benachbart zur dritten Kante 31e des Isoliersubstrats 31. angeordnet. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 sind der Elektrodenanschluss 62 und der Elektrodenanschluss 64 benachbart zu der vierten Kante 31f des Isoliersubstrats 31 angeordnet.
  • Wie in 18 und 19 veranschaulicht, ist wie beim Elektrodenanschluss 42 der ersten Ausführungsform auch der Elektrodenanschluss 42 der vorliegenden Ausführungsform elektrisch mit den Drain-Elektroden 21a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a über das leitfähige Verbindungselement 43, das leitfähige Pad 37, das leitfähige Via 38, das leitfähige Pad 34, das leitfähige Verbindungselement 25m, den leitfähigen Block 40, das leitfähige Verbindungselement 15m, das erste leitfähige Schaltungsmuster 13 und das leitfähige Verbindungselement 15a verbunden. Der Elektrodenanschluss 42 ist elektrisch mit der Drain-Elektrode 21a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a über das erste leitfähige Schaltungsmuster 13 ohne einen leitfähigen Draht verbunden. Der Elektrodenanschluss 42 fungiert als ein Drain-Elektrodenanschluss des oberen Zweigs 73. Der Elektrodenanschluss 42 ist ein Pfadende im Leistungshalbleitermodul 1d eines ersten Pfads eines ersten Hauptstroms (Hauptstrom 55), der durch den oberen Zweig 73 fließt (d. h. zwischen den Source-Elektroden 22a und den Drain-Elektroden 21a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a fließt). Ein Teil des ersten leitfähigen Schaltungsmusters 13 fungiert als ein erstes leitfähiges Drain-Muster. Das heißt, das erste leitfähige Schaltungsmuster 13 weist das erste leitfähige Drain-Muster auf.
  • Wie in 19 veranschaulicht, ist der Elektrodenanschluss 62 mit dem leitfähigen Pad 57 mittels eines leitfähigen Verbindungselements 63 wie z. B. Lot verbunden. Das leitfähige Via 58 verbindet elektrisch das leitfähige Pad 57 und das leitfähige Source-Muster 33. Das leitfähige Via 58 verläuft durch das Isoliersubstrat 31 hindurch. Das leitfähige Via 58 ist aus einem Metall wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet.
  • Wie in 18 und 19 gezeigt, ist der Elektrodenanschluss 62 elektrisch mit den Source-Elektroden 22a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a über das leitfähige Verbindungselement 63, das leitfähige Pad 57, das leitfähige Via 58, das leitfähige Source-Muster 33 und das leitfähige Verbindungselement 25a verbunden. Der Elektrodenanschluss 62 ist elektrisch mit der Source-Elektrode 22a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a über das leitfähige Source-Muster 33 ohne einen leitfähigen Draht verbunden. Der Elektrodenanschluss 62 fungiert als ein Source-Elektrodenanschluss des oberen Zweigs 73. Der Elektrodenanschluss 62 ist ein Pfadende im Leistungshalbleitermodul 1d des ersten Pfads des ersten Hauptstroms (Hauptstrom 55), der durch den oberen Zweig 73 fließt (d. h. zwischen den Source-Elektroden 22a und den Drain-Elektroden 21a der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a fließt).
  • Wie in 20 veranschaulicht, ist der Elektrodenanschluss 64 mit dem leitfähigen Pad 57 mittels eines leitfähigen Verbindungselements 65 wie z. B. Lot verbunden. Das leitfähige Via 68 verbindet elektrisch das leitfähige Pad 57 und das leitfähige Pad 67. Das leitfähige Via 68 verläuft durch das Isoliersubstrat 31 hindurch. Das leitfähige Via 68 ist aus einem Metall wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet. Der leitfähige Block 70 verbindet elektrisch das leitfähige Pad 67 und das zweite leitfähige Schaltungsmuster 13. Der leitfähige Block 70 ist mit dem leitfähigen Pad 67 mittels eines leitfähigen Verbindungselements 25n wie z. B. Lot verbunden. Der leitfähige Block 70 ist mit dem zweiten leitfähigen Schaltungsmuster 13b mittels eines leitfähigen Verbindungselements 15n wie z. B. Lot verbunden.
  • Wie in 20 und 21 gezeigt, ist der Elektrodenanschluss 64 elektrisch mit den Drain-Elektroden 21b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b über das leitfähige Verbindungselement 65, das leitfähige Pad 57, das leitfähige Via 68, das leitfähige Pad 67, das leitfähige Verbindungselement 25n, den leitfähigen Block 70, das leitfähige Verbindungselement 15n, das zweite leitfähige Schaltungsmuster 13b und das leitfähige Verbindungselement 15b verbunden. Der Elektrodenanschluss 64 ist elektrisch mit dem Drain-Elektroden 21b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b über das zweite leitfähige Schaltungsmuster 13b ohne einen leitfähigen Draht verbunden. Der Elektrodenanschluss 64 fungiert als ein Drain-Elektrodenanschluss des unteren Zweigs 74. Der Elektrodenanschluss 64 ist ein Pfadende im Leistungshalbleitermodul 1d eines zweiten Pfads eines zweiten Hauptstroms (Hauptstrom 55b), der durch den unteren Zweig 74 fließt (d. h. zwischen den Source-Elektroden 22b und den Drain-Elektroden 21b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b fließt). Ein Teil des zweiten leitfähigen Schaltungsmusters 13b fungiert als ein leitfähiges Drain-Muster. Das heißt, das zweite leitfähige Schaltungsmuster 13b weist das zweite leitfähige Drain-Muster auf.
  • Wie in 20 veranschaulicht, ist der Elektrodenanschluss 44 mit dem leitfähigen Source-Muster 35 mittels eines leitfähigen Verbindungselements 45 wie z. B. Lot verbunden. Das leitfähige Via 66 verbindet elektrisch das leitfähige Source-Muster 35 mit dem leitfähigen Source-Muster 53. Das leitfähige Via 66 verläuft durch das Isoliersubstrat 31 hindurch. Das leitfähige Via 66 ist aus einem Metall wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet.
  • Wie in 20 und 21, veranschaulicht, ist der Elektrodenanschluss 44 elektrisch mit der Source-Elektrode 22b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b über das leitfähige Verbindungselement 45, das leitfähige Source-Muster 35, das leitfähige Via 66, das leitfähige Source-Muster 53 und das leitfähige Verbindungselement 25b verbunden. Der Elektrodenanschluss 44 ist elektrisch mit der Source-Elektrode 22b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b über das leitfähige Source-Muster 53 ohne einen leitfähigen Draht verbunden. Der Elektrodenanschluss 44 fungiert als ein Source-Elektrodenanschluss des unteren Zweigs 74. Der Elektrodenanschluss 44 ist ein Pfadende im Leistungshalbleitermodul 1d des zweiten Pfads des zweiten Hauptstroms (Hauptstrom 55b), der durch den unteren Zweig 74 fließt (d. h. zwischen den Source-Elektroden 22b und den Drain-Elektroden 21b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b fließt).
  • Die Elektrodenanschlüsse 42, 44 können jeweils als ein Eingangsanschluss fungieren, der mit einer Energieversorgung (nicht dargestellt) über eine Glättungsspule (nicht dargestellt) verbunden ist. Beispielsweise kann der Elektrodenanschluss 42 als ein Eingangsanschluss der positiven Elektrode fungieren, der mit einer positiven Elektrode der Energieversorgung verbunden ist, und der Elektrodenanschluss 44 kann als ein Eingangsanschluss der negativen Elektrode fungieren, der mit einer negativen Elektrode der Energieversorgung verbunden ist. Die Elektrodenanschlüsse 62, 64 können jeweils als ein Ausgangsanschluss fungieren, der mit einer Last wie z. B. einem Motor verbunden ist.
  • Wie in 16 dargestellt, verbindet der leitfähige Draht 47 das leitfähige Pad 57 und den ersten Source-Steuerungsanschluss 46. Der leitfähige Draht 47 ist an das leitfähige Pad 57 und den ersten Source-Steuerungsanschluss 46 gebondet. Die erste Source-Gate-Spannung wird zwischen dem ersten Source-Steuerungsanschluss 46 und dem ersten Gate-Steuerungsanschluss 48 von außerhalb des Leistungshalbleitermoduls 1d angelegt. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a wird zwischen dem Einschaltzustand und dem Ausschaltzustand gemäß der ersten Source-Gate-Spannung umgeschaltet.
  • Der zweite erste Source-Steuerungsanschluss 46b ist beispielsweise auf einem Isolierblock (nicht dargestellt) angeordnet, der auf der Grundplatte 11 platziert ist. Der zweite erste Source-Steuerungsanschluss 46b ist aus einem Metall wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet. Wie in 16 gezeigt, verbindet der leitfähige Draht 47b das leitfähige Source-Muster 35 und den zweiten ersten Source-Steuerungsanschluss 46b. Der leitfähige Draht 47b ist an das leitfähige Source-Muster 35 und den zweiten ersten Source-Steuerungsanschluss 46b gebondet. Der leitfähige Draht 47b ist aus einem Metall wie z. B. Gold, Silber, Kupfer oder Aluminium gebildet.
  • Der zweite erste Gate-Steuerungsanschluss 48b ist beispielsweise auf einem Isolierblock (nicht dargestellt) angeordnet, der auf der Grundplatte 11 platziert ist. Der zweite erste Gate-Steuerungsanschluss 48b ist aus einem Metall wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet. Wie in 16 gezeigt, verbindet der leitfähige Draht 49b das leitfähige Gate-Muster 36b und den zweiten ersten Gate-Steuerungsanschluss 48b. Der leitfähige Draht 49b ist an das leitfähige Gate-Muster 36b und den zweiten ersten Gate-Steuerungsanschluss 48b gebondet. Der leitfähige Draht 49b ist aus einem Metall wie z. B. Gold, Silber, Kupfer oder Aluminium gebildet. Eine zweite Source-Gate-Spannung wird zwischen dem zweiten ersten Source-Steuerungsanschluss 46b und dem zweiten ersten Gate-Steuerungsanschluss 48b von außerhalb des Leistungshalbleitermoduls 1d angelegt. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b wird zwischen dem Einschaltzustand und dem Ausschaltzustand gemäß der zweiten Source-Gate-Spannung umgeschaltet.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1d der vorliegenden Ausführungsform hat die folgenden Wirkungen zusätzlich zu den Wirkungen des Leistungshalbleitermoduls 1 der ersten Ausführungsform.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1d sind die Source-Elektroden 22b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b mit einem leitfähigen Source-Muster 53 mittels der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25b verbunden. Die Gate-Elektroden 23b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b wiederum sind mit dem leitfähigen Gate-Muster 36b mittels der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b verbunden. Die Dicke jedes der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25b ist kleiner als die Länge jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b. Jedes der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25b hat eine größere Querschnittsfläche als jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b. Die Querschnittsfläche jedes der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25b ist als die Fläche des Querschnitts jedes der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25b orthogonal zur Dickenrichtung (dritte Richtung (z-Richtung)) jedes der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25b definiert. Die Querschnittsfläche jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b ist als die Fläche des Querschnitts jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b orthogonal zur Longitudinalrichtung jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b definiert.
  • Im Allgemeinen gilt, dass bei zunehmender Länge eines Leiters die parasitäre Induktivität des Leiters steigt. Bei abnehmender Querschnittsfläche des Leiters nimmt die parasitäre Induktivität des Leiters zu. Daher kann die parasitäre Induktivität jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b erhöht werden. Die parasitäre Induktivität jedes der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25b kann verringert werden. Jeder der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b kann mit einer höheren parasitären Induktivität versehen werden als jedes der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25b. Die Differenz zwischen der parasitären Induktivität jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b und der parasitären Induktivität jedes der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25b kann erhöht werden.
  • Wie oben beschrieben, kann die parasitäre Induktivität jedes der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25b, die mit dem leitfähigen Source-Muster 53 verbunden sind, verringert werden. Daher gilt Folgendes: Selbst wenn die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b bei einer hohen Frequenz betrieben werden und die zeitliche Abhängigkeit dI/dt des zweiten Hauptstroms (Hauptstrom 55b), der zwischen den Source-Elektroden 22b und den Drain-Elektroden 21b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b fließt, zunimmt, kann die induzierte elektrische Urspannung, die zwischen den Source-Elektroden 22b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b erzeugt wird, verringert werden. Es ist möglich, die Erzeugung einer Stoßspannung zwischen den Source-Elektroden 22b und der Drain-Elektrode 21b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b zu verhindern, während die Betriebsfrequenz des Leistungshalbleitermoduls 1d erhöht wird.
  • Außerdem kann die parasitäre Induktivität jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b erhöht werden, die mit dem leitfähigen Gate-Muster 36b verbunden sind. Wie oben beschrieben, gilt Folgendes: Bei zunehmender Induktivität eines Leiter steigt die Impedanz des Leiters ebenfalls. Daher kann die parasitäre Impedanz jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b erhöht werden. Die erhöhte parasitäre Impedanz jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b dämpft die Oszillation der Gate-Spannung. Es ist daher möglich, die Oszillation der Gate-Spannung zu verringern oder zu verhindern, die an die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b angelegt wird.
  • Genauer gesagt: Die Dicke des leitfähigen Verbindungselements 45, die Dicke des leitfähigen Vias 66, und die Dicke des leitfähigen Verbindungselements 25b sind jeweils geringer als die Länge jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b. Das leitfähige Verbindungselement 45, das leitfähige Via 66, und das leitfähige Verbindungselement 25b haben jeweils eine größere Querschnittsfläche als jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b. Daher haben das leitfähige Verbindungselement 45, das leitfähige Via 66 und das leitfähige Verbindungselement 25b jeweils eine niedrigere parasitäre Induktivität als jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b.
  • Außerdem hat das leitfähige Source-Muster 53 eine größere Querschnittsfläche als das leitfähige Gate-Muster 36b. Das leitfähiges Source-Muster 35 hat eine größere Querschnittsfläche als das leitfähige Gate-Muster 36b. Es sei angemerkt, dass die Querschnittsfläche des leitfähigen Source-Musters 53 definiert ist als die Fläche des Querschnitts des leitfähigen Source-Musters 53 orthogonal zur Richtung (erste Richtung (x-Richtung)), in der der zweite Hauptstrom (Hauptstrom 55b) durch das leitfähige Source-Muster 53 fließt. Die Querschnittsfläche des leitfähigen Source-Musters 35 ist definiert als die Fläche des Querschnitts des leitfähigen Source-Musters 35 orthogonal zur Richtung (erste Richtung (x-Richtung)), in der der zweite Hauptstrom (Hauptstrom 55b durch das leitfähige Source-Muster 35 fließt. Die Querschnittsfläche des leitfähigen Gate-Musters 36b ist definiert als die Fläche des Querschnitts des leitfähigen Gate-Musters 36b orthogonal zur Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36b oder einer zweiten Array-Richtung (erste Richtung (x-Richtung)) der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b. Daher hat das leitfähige Source-Muster 53 eine niedrigere parasitäre Induktivität als das leitfähige Gate-Muster 36b. Das leitfähige Source-Muster 35 hat eine niedrigere parasitäre Induktivität als das leitfähige Gate-Muster 36b.
  • Die Dicke des leitfähigen Verbindungselements 65, die Dicke des leitfähigen Pads 57, die Dicke des leitfähigen Vias 68, die Dicke des leitfähigen Pads 67, die Dicke des leitfähigen Verbindungselements 25n, die Dicke des leitfähigen Blocks 70, die Dicke des leitfähigen Verbindungselements 15n und die Dicke des leitfähigen Verbindungselements 15b sind jeweils kleiner als die Länge jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b. Das leitfähige Verbindungselement 65, das leitfähige Pad 57, das leitfähige Via 68, das leitfähige Pad 67, das leitfähige Verbindungselement 25n, der leitfähige Block 70, das leitfähige Verbindungselement 15n und das leitfähige Verbindungselement 15b haben jeweils eine größere Querschnittsfläche als jeder der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b. Daher haben das leitfähige Verbindungselement 65, das leitfähige Pad 57, das leitfähige Via 68, das leitfähige Pad 67, das leitfähige Verbindungselement 25n, der leitfähige Block 70, das leitfähige Verbindungselement 15n und das leitfähige Verbindungselement 15b jeweils eine niedrigere parasitäre Induktivität als jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b.
  • Außerdem hat das zweite leitfähige Schaltungsmuster 13 das als das leitfähige Drain-Muster fungiert, eine größere Querschnittsfläche als das leitfähige Gate-Muster 36b. Es sei angemerkt, dass die Querschnittsfläche des zweiten leitfähigen Schaltungsmusters 13b definiert ist als die Fläche des Querschnitts des zweiten leitfähigen Schaltungsmusters 13b orthogonal zur Richtung (erste Richtung (x-Richtung)), in der der zweite Hauptstrom (Hauptstrom 55b) durch das leitfähige Source-Muster 13b fließt. Daher hat das zweite leitfähige Schaltungsmuster 13b, das als das leitfähige Drain-Muster fungiert, eine geringere parasitäre Induktivität als das leitfähige Gate-Muster 36b.
  • Daher hat eine erste Source-Leitung, die vom Elektrodenanschluss 44 zu den Source-Elektroden 22b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b verläuft, eine niedrigere parasitäre Induktivität als die zweite Gate-Leitung, die vom zweiten Gate-Steuerungsanschluss 48b zu den Gate-Elektroden 23b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b verläuft. Selbst wenn die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b mit einer hohen Frequenz betrieben werden, ist es möglich, die Erzeugung einer Stoßspannung zwischen den Source-Elektroden 22b und den Drain-Elektroden 21b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b zu verhindern. Es ist möglich, die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1d zu verlängern, während die Betriebsfrequenz des Leistungshalbleitermoduls 1d erhöht wird.
  • Eine zweite Drain-Leitung, die vom Elektrodenanschluss 64 zu den Drain-Elektroden 21b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b verläuft, hat eine niedrigere parasitäre Induktivität als die zweite Gate-Leitung, die vom zweiten ersten Gate-Steuerungsanschluss 48b zu den Gate-Elektroden 23b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b verläuft. Selbst wenn die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b mit einer hohen Frequenz betrieben werden, ist es möglich, die Erzeugung einer Stoßspannung zwischen den Source-Elektroden 22b und den Drain-Elektroden 21b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b zu verhindern. Es ist möglich, die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1d zu verlängern, während die Betriebsfrequenz des Leistungshalbleitermoduls 1d erhöht wird.
  • Wie oben beschrieben, gilt Folgendes: Bei zunehmender Induktivität eines Leiter steigt die Impedanz des Leiters ebenfalls. Die zweite Gate-Leitung, die vom zweiten ersten GateSteuerungsanschluss 48b zu den Gate-Elektroden 23b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b verläuft, hat eine höhere parasitäre Impedanz als die zweite Source-Leitung, die vom Elektrodenanschluss 44 zu den Source-Elektroden 22b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b verläuft. Die zweite Gate-Leitung, die vom zweiten ersten Gate-Steuerungsanschluss 48b zu den Gate-Elektroden 23b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b verläuft, hat eine höhere parasitäre Impedanz als die zweite Source-Leitung, die vom Elektrodenanschluss 64 zu den Drain-Elektroden 21b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b verläuft. Die erhöhte parasitäre Impedanz der zweiten Gate-Leitung kann die Oszillation der Gate-Spannung verringern oder verhindern, die an die selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelemente 20b angelegt wird.
  • Die Gate-Source-Spannung, die an jedes der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b angelegt wird, wird höher gemacht als die Schwellenspannung zum Einschalten der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b. Wie in den 22 und 23 gezeigt, fließt der Hauptstrom 55b durch das leitfähige Source-Muster 53. Im Allgemeinen ist die Kante eines leitfähigen Musters ein Bereich, durch den der meiste Strom im leitfähigen Muster fließt. Daher - wie in den 22 und 23 gezeigt - fließt der Hauptstrom 55b entlang der Kante 53a des leitfähigen Source-Musters 53, wobei sich die Kante 53a am nächsten an der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b im leitfähigen Source-Muster 53 befindet.
  • Der Hauptstrom 55b, der durch das leitfähige Source-Muster 53 fließt, bildet einen magnetischen Fluss um den Hauptstrom 55b (beispielsweise im zweiten leitfähigen Source-Muster 53). Dieser magnetische Fluss und die parasitäre Induktivität des leitfähigen Source-Musters 53 erzeugen eine induzierte elektrische Urspannung im leitfähigen Source-Muster 53. Diese induzierte elektrische Urspannung veranlasst, dass die Source-Spannung unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b variiert. Die Gate-Source-Spannung variiert unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b. Der Drain-Source-Strom eines selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelements 20b unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b kann rapide ansteigen und dieses eine selbst-lichtbogenlöschende Halbleiterelement 20b zerstören.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1d der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch das leitfähige Gate-Muster 36b entlang der Kante 53a des leitfähigen Source-Musters 53 angeordnet, und zwar in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31.
  • Daher bildet der Hauptstrom 55b ferner einen magnetischen Fluss im leitfähigen Gate-Muster 36b. Dieser magnetische Fluss und die parasitäre Induktivität des leitfähigen Gate-Musters 36b erzeugen eine induzierte elektrische Urspannung im leitfähigen Gate-Muster 36b. Diese induzierte elektrische Urspannung veranlasst, dass die Gate-Spannung unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b variiert. Die Variation der Gate-Spannung unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b wirkt der Schwankung der Gate-Source-Spannung unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b entgegen. Es wird verhindert, dass der Drain-Source-Strom der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b rapide ansteigt. Es wird daher verhindert, dass die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b zerstört wird, und es ist daher möglich, die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1d zu erhöhen.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1d der vorliegenden Ausführungsform hat die folgenden Wirkungen zusätzlich zu den Wirkungen des Leistungshalbleitermoduls 1 der ersten Ausführungsform.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1d der vorliegenden Ausführungsform weist ferner eine Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b), eine Mehrzahl von zweiten leitfähigen Verbindungselementen (Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25b) und eine Mehrzahl von zweiten leitfähigen Gate-Drähten (Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b) auf. Die Isolierleiterplatte 10 weist ferner das zweite leitfähige Schaltungsmuster 13b auf, das auf der ersten Hauptfläche 12a der Isolierplatte 12 angeordnet ist und elektrisch vom ersten leitfähigen Schaltungsmuster 13 isoliert ist. Die Verdrahtungsplatine 30 weist ferner ein zweiten leitfähiges Source-Muster (leitfähiges Source-Muster 53) auf, das elektrisch von einem ersten leitfähigen Source-Muster (leitfähiges Source-Muster 33) isoliert ist, und ein zweites leitfähiges Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36b), das elektrisch von einem ersten leitfähigen Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36) isoliert ist. Die Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen weist jeweils eine zweite Source-Elektrode (Source-Elektrode 22b), eine zweite Gate-Elektrode (Gate-Elektrode 23b) und eine zweite Drain-Elektrode (Drain-Elektrode 21b) auf.
  • Die zweiten Drain-Elektroden (Drain-Elektroden 21b) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b) sind mit dem zweiten leitfähigen Schaltungsmuster 13b verbunden. Die zweiten Source-Elektroden (Source-Elektroden 22b) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen sind mit der zweiten leitfähigen Source-Muster (leitfähiges Source-Muster 53) mittels der Mehrzahl von zweiten leitfähigen Verbindungselementen (Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25b) verbunden. Die Mehrzahl von zweiten leitfähigen Gate-Drähten (Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b) verbinden die zweiten Gate-Elektroden (Gate-Elektroden 23b) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen und das zweite leitfähige Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36b). In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 stimmt die zweite Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des zweiten leitfähigen Gate-Musters mit der zweiten Array-Richtung (erste Richtung (x-Richtung)) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen überein.
  • Daher kann - wie bei dem Leistungshalbleitermodul 1 der ersten Ausführungsform - die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1d der vorliegenden Ausführungsform verlängert werden, während die Betriebsfrequenz des Leistungshalbleitermoduls 1d erhöht wird, und die Oszillation der Gate-Spannung kann verringert oder verhindert werden. Außerdem kann das Leistungshalbleitermodul 1d ein 2-in-1-Modul sein, das den oberen Zweig 73 inklusive den ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a) und den unteren Zweig 74 inklusive den zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b) aufweist.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1d der vorliegenden Ausführungsform ist das zweite leitfähige Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36b) auf der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 angeordnet. In einer Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 liegen die zweiten Gate-Elektroden (Gate-Elektroden 23b) vom Isoliersubstrat 31 frei.
  • Mit dem Leistungshalbleitermodul 1d - wie mit dem Leistungshalbleitermodul 1c der dritten Ausführungsform - ist es möglich, die parasitäre Induktivität und die parasitäre Impedanz jedes der Mehrzahl von zweiten leitfähigen Gate-Drähten (Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b) zu erhöhen und die Oszillation der Gate-Spannung zu verringern oder zu verhindern. Außerdem kann mit dem Leistungshalbleitermodul 1d - wie mit dem Leistungshalbleitermodul 1c der dritten Ausführungsform - die Mehrzahl von zweiten leitfähigen Gate-Drähten leicht an die zweiten Gate-Elektroden (Gate-Elektroden 23b) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b) und das zweite leitfähige Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36b) gebondet werden.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1d der vorliegenden Ausführungsform ist eine dritte Länge (Länge Lg2) des zweiten leitfähigen Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 36b) in der zweiten Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des zweiten leitfähiges Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 36b) größer als oder gleich groß wie eine vierte Länge (Länge Lc2) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b) in der zweiten Array-Richtung (erste Richtung (x-Richtung)) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b).
  • Daher kann die dritte Länge (Länge Lg2 des zweiten leitfähigen Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 36b) erhöht werden. Die parasitäre Induktivität und die parasitäre Impedanz des zweiten leitfähigen Gate-Musters können erhöht werden. Die Oszillation der Gate-Spannung, die an die Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b) angelegt wird, kann verringert oder verhindert werden.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1d der vorliegenden Ausführungsform ist das zweite leitfähige Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36b) entlang der zweiten Kante 31d des Isoliersubstrats 31 in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 angeordnet. Die Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b) sind entlang der zweiten Kante 31d des Isoliersubstrats 31 angeordnet.
  • Daher kann die Mehrzahl von zweiten leitfähigen Gate-Drähten (Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b) leicht an die zweiten Gate-Elektroden (Gate-Elektroden 23b) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b) und das zweite leitfähige Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36b) gebondet werden.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1d der vorliegenden Ausführungsform ist die dritte Breite (Breite wg2) eines zweiten leitfähigen Gate-Musterbereichs (Bereich 36q) des zweiten leitfähigen Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 36b), wobei der zweite leitfähigen Gate-Musterbereich der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b) in der zweiten Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des zweiten leitfähigen Gate-Muster in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 entspricht, kleiner als eine vierte Breite (Breite ws2) eines zweiten leitfähigen Source-Musterbereichs (Bereich 53p) des zweiten leitfähigen Source-Musters (leitfähiges Source-Muster 53), wobei der zweite leitfähige Source-Musterbereich der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen in der zweiten Longitudinalrichtung des zweiten leitfähigen Gate-Musters in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31. entspricht. Die dritte Breite (Breite wg2) des zweiten leitfähigen Gate-Musterbereichs stimmt mit der Länge des zweiten leitfähigen Gate-Musterbereichs in der zweiten Lateralrichtung (zweite Richtung (y-Richtung)) des zweiten leitfähigen Gate-Muster orthogonal zur zweiten Longitudinalrichtung des zweiten leitfähigen Gate-Musters überein. Die vierte Breite (Breite ws2) des zweiten leitfähigen Source-Musterbereichs stimmt mit der Länge des zweiten leitfähigen Source-Musterbereichs in der zweiten Lateralrichtung des zweiten leitfähigen Gate-Musters überein.
  • Daher kann die parasitäre Induktivität des zweiten leitfähigen Source-Musters (leitfähiges Source-Muster 53) verringert werden. Selbst wenn die Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b) mit hoher Frequenz betrieben werden, kann die induzierte elektrische Urspannung, die zwischen den zweiten Source-Elektroden (Source-Elektroden 22b) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen erzeugt wird, verringert werden. Es ist möglich, die Erzeugung einer Stoßspannung zwischen den zweiten Source-Elektroden und den zweiten Drain-Elektroden (Drain-Elektroden 21b) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen zu verhindern. Es ist möglich, die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1d zu verlängern, während die Betriebsfrequenz des Leistungshalbleitermoduls 1d erhöht wird.
  • Außerdem können die parasitäre Induktivität und die parasitäre Impedanz des zweiten leitfähigen Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 36b) erhöht werden. Die erhöhte parasitäre Impedanz des zweiten leitfähigen Gate-Musters dämpft die Oszillation der Gate-Spannung. Es ist daher möglich, die Oszillation der Gate-Spannung zu verringern oder zu verhindern, die an die Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b) angelegt wird.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1d der vorliegenden Ausführungsform weist ferner die Mehrzahl von zweiten Freilaufdioden 20i auf. Die Mehrzahl von zweiten Freilaufdioden 20i weisen jeweils die zweite Kathodenelektrode 21i und die zweite Anodenelektrode 22i auf. Die zweiten Kathodenelektroden 21i der Mehrzahl von zweiten Freilaufdioden 20i sind mit dem zweiten leitfähigen Schaltungsmuster 13b verbunden. Die zweiten Anodenelektroden 22i der Mehrzahl von zweiten Freilaufdioden 20i sind mit dem zweiten leitfähigen Source-Muster (leitfähiges Source-Muster 53) verbunden. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 bedeckt die zweite leitfähiges Source-Muster (leitfähiges Source-Muster 53) die zweiten Source-Elektroden (Source-Elektroden 22b) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b) und die zweiten Kathodenelektroden 21i der zweiten Freilaufdioden 20i.
  • Daher kann die Breite des zweiten leitfähigen Source-Musters (leitfähiges Source-Muster 53) weiter erhöht werden. Die parasitäre Induktivität des zweiten leitfähigen Source-Musters kann verringert werden. Selbst wenn die Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b) mit hoher Frequenz betrieben werden, kann die induzierte elektrische Urspannung, die zwischen den zweiten Source-Elektroden (Source-Elektroden 22b) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen erzeugt wird, verringert werden. Es ist möglich, die Erzeugung einer Stoßspannung zwischen den zweiten Source-Elektroden und den zweiten Drain-Elektroden (Drain-Elektroden 21b) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen zu verhindern. Es ist möglich, die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1d zu verlängern, während die Betriebsfrequenz des Leistungshalbleitermoduls 1d erhöht wird.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1d der vorliegenden Ausführungsform weist ferner einen ersten Elektrodenanschluss (Elektrodenanschluss 62) und einen zweiten Elektrodenanschluss (Elektrodenanschluss 42) auf. Der erste Elektrodenanschluss ist ein erstes Pfadende im Leistungshalbleitermodul 1 des ersten Pfads des ersten Hauptstroms (Hauptstrom 55), der zwischen den ersten Source-Elektroden (Source-Elektroden 22a) und den ersten Drain-Elektroden (Drain-Elektroden 21a) der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a) fließt. Der zweite Elektrodenanschluss ist ein zweites Pfadende im Leistungshalbleitermodul 1d des ersten Pfads des ersten Hauptstroms (Hauptstrom 55). Der erste Elektrodenanschluss ist elektrisch mit den ersten Source-Elektroden der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen über das erste leitfähige Source-Muster (leitfähiges Source-Muster 33) ohne einen leitfähigen Draht verbunden. Der zweite Elektrodenanschluss ist elektrisch mit den ersten Drain-Elektroden (Drain-Elektroden 21a) der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen über das erste leitfähige Schaltungsmuster 13 ohne einen leitfähigen Draht verbunden.
  • Daher kann die parasitäre Induktivität einer ersten Source-Leitung verringert werden, die vom ersten Elektrodenanschluss (Elektrodenanschluss 62) zu den ersten Source-Elektroden (Source-Elektroden 22a) der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a) verläuft. Die parasitäre Induktivität einer ersten Drain-Leitung, die vom zweiten Elektrodenanschluss (Elektrodenanschluss 42) zu den ersten Drain-Elektroden (Drain-Elektroden 21a) der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen verläuft, kann verringert werden. Es ist daher möglich, die Erzeugung einer Stoßspannung zwischen den ersten Source-Elektroden und den ersten Drain-Elektroden der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen zu verhindern. Es ist möglich, die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1d zu verlängern, während die Betriebsfrequenz des Leistungshalbleitermoduls 1d erhöht wird.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1d der vorliegenden Ausführungsform weist ferner einen dritten Elektrodenanschluss (Elektrodenanschluss 44) und einen vierten Elektrodenanschluss (Elektrodenanschluss 64) auf. Der dritte Elektrodenanschluss ist ein drittes Pfadende im Leistungshalbleitermodul 1d des zweiten Pfads des zweiten Hauptstroms (Hauptstrom 55b), der zwischen den zweiten Source-Elektroden (Source-Elektroden 22b) und den zweiten Drain-Elektroden (Drain-Elektroden 21b) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b) fließt. Der vierte Elektrodenanschluss ist ein viertes Pfadende im Leistungshalbleitermodul 1d des zweiten Pfads des zweiten Hauptstroms (Hauptstrom 55b). Der dritte Elektrodenanschluss ist elektrisch mit den zweiten Source-Elektroden der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen über das zweite leitfähige Source-Muster (leitfähiges Source-Muster 53) ohne einen leitfähigen Draht verbunden. Der vierte Elektrodenanschluss ist elektrisch mit den zweiten Drain-Elektroden der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen über das zweite leitfähige Schaltungsmuster 13b ohne einen leitfähigen Draht verbunden.
  • Daher kann die parasitäre Induktivität der zweiten Source-Leitung verringert werden, die vom dritten Elektrodenanschluss (Elektrodenanschluss 44) zu den zweiten Source-Elektroden (Source-Elektroden 22b) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b) verläuft. Die parasitäre Induktivität der zweiten Drain-Leitung, die vom vierten Elektrodenanschluss (Elektrodenanschluss 64) zu den zweiten Drain-Elektroden (Drain-Elektroden 21a) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen verläuft, kann verringert werden. Es ist daher möglich, die Erzeugung einer Stoßspannung zwischen den zweiten Source-Elektroden und den zweiten Drain-Elektroden der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen zu verhindern. Es ist möglich, die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1d zu verlängern, während die Betriebsfrequenz des Leistungshalbleitermoduls 1d erhöht wird.
  • Fünfte Ausführungsform
  • Unter Bezugnahme auf 24 bis 31 wird ein Leistungshalbleitermodul 1e in einer fünften Ausführungsform beschrieben. Das Leistungshalbleitermodul 1e der vorliegenden Ausführungsform ist in der Konfiguration ähnlich der Konfiguration des Leistungshalbleitermoduls 1c der dritten Ausführungsform, aber es unterscheidet sich hauptsächlich in den folgenden Punkten.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1e weist ferner Folgendes auf: eine Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, eine Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d, eine Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25c, eine Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25d, eine Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50c, eine Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50d, einen Elektrodenanschluss 62, einen Elektrodenanschluss 64, einen zweiten ersten Source-Steuerungsanschluss 46b, einen zweiten ersten Gate-Steuerungsanschluss 48b, leitfähige Drähte 47b, 49b, leitfähige Blöcke 70, 90 und eine leitfähige Brücke 80. Das Leistungshalbleitermodul 1e kann ferner eine Mehrzahl von zweiten Freilaufdioden 20i aufweisen.
  • Ein zweites leitfähiges Schaltungsmuster 13b ist das gleiche wie das zweite leitfähige Schaltungsmuster 13b der vierten Ausführungsform. In der vorliegenden Ausführungsform gilt jedoch Folgendes: In einer Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 ist das zweite leitfähige Schaltungsmuster 13b vom ersten leitfähigen Schaltungsmuster 13 in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung) des leitfähigen Gate-Musters 36, der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36b oder der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des Isoliersubstrats 31 getrennt.
  • Jedes der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d ist ein selbst-lichtbogenlöschendes Halbleiterelement wie z. B. ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) oder ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET). Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d sind hauptsächlich aus Silicium (Si) oder einem Halbleitermaterial mit breitem Bandabstand wie z. B. Siliciumcarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN) oder Diamant gebildet. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c weisen jeweils eine Source-Elektrode 22c, eine Gate-Elektrode 23c und eine Drain-Elektrode 21c auf. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d weisen jeweils eine Source-Elektrode 22d, eine Gate-Elektrode 23d und eine Drain-Elektrode 21d auf.
  • Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d sind am zweiten leitfähigen Schaltungsmuster 13b fixiert. Genauer gesagt: Die Drain-Elektroden 21c der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c sind jeweils mit dem zweiten leitfähigen Schaltungsmuster 13b mittels eines leitfähigen Verbindungselements 15c wie z. B. Lot, einem gesinterten Metall-Feinpartikelkörper oder einem leitfähigen Adhäsiv verbunden. Die Drain-Elektroden 21d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d sind jeweils mit dem zweiten leitfähigen Schaltungsmuster 13b mittels eines leitfähigen Verbindungselements 15d wie z. B. Lot, einem gesinterten Metall-Feinpartikelkörper oder einem leitfähigen Adhäsiv verbunden.
  • Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d sind an der Verdrahtungsplatine 30 fixiert. Genauer gesagt: Die Source-Elektroden 22c der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c sind mit einem leitfähigen Source-Muster 83 der Verdrahtungsplatine 30 mittels leitfähiger Verbindungselemente 25c wie z. B. Lot, einem gesinterten Metall-Feinpartikelkörper oder einem leitfähigen Adhäsiv verbunden. Die Source-Elektroden 22d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d sind mit einem leitfähigen Source-Muster 83 der Verdrahtungsplatine 30 mittels leitfähiger Verbindungselemente 25d wie z. B. Lot, einem gesinterten Metall-Feinpartikelkörper oder einem leitfähigen Adhäsiv verbunden. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c sind elektrisch parallel zueinander verbunden. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d sind elektrisch parallel zueinander verbunden. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c und die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d sind elektrisch parallel zueinander verbunden.
  • Die Mehrzahl von zweiten Freilaufdioden 20i der vorliegenden Ausführungsform sind die gleichen wie die Mehrzahl von zweiten Freilaufdioden 20i der vierten Ausführungsform. Die Mehrzahl von zweiten Freilaufdioden 20i sind am zweiten leitfähigen Schaltungsmuster 13b fixiert. Genauer gesagt: Die zweiten Kathodenelektroden 21i der Mehrzahl von zweiten Freilaufdioden 20i sind jeweils mit dem zweiten leitfähigen Schaltungsmuster 13b mittels eines leitfähigen Verbindungselements 15i wie z. B. Lot, einem gesinterten Metall-Feinpartikelkörper oder einem leitfähigen Adhäsiv verbunden. Die Mehrzahl von zweiten Freilaufdioden 20i sind an der Verdrahtungsplatine 30 fixiert. Genauer gesagt: Die zweiten Anodenelektroden 22i der Mehrzahl von zweiten Freilaufdioden 20i sind jeweils mit dem leitfähigen Source-Muster 83 der Verdrahtungsplatine 30 mittels eines leitfähigen Verbindungselements 25i wie z. B. Lot, einem gesinterten Metall-Feinpartikelkörper oder einem leitfähigen Adhäsiv verbunden. Die Mehrzahl von zweiten Freilaufdioden 20i sind elektrisch parallel zu der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelement 20c, 20d verbunden.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1e ist ein 2-in-1Modul, das zwei Zweige (einen oberen Zweig 73 und einen unteren Zweig 74) aufweist. Wie in 27 bis 29 gezeigt, wiest der obere Zweig 73 eine Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a, 20b und eine Mehrzahl von ersten Freilaufdioden 20h auf, die mit dem ersten leitfähiges Schaltungsmuster 13 und dem leitfähigen Source-Muster 33 verbunden sind. Der untere Zweig 74 weist die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d und die Mehrzahl von zweiten Freilaufdioden 20i auf, die mit dem zweiten leitfähigen Schaltungsmuster 13b und dem leitfähigen Source-Muster 83 verbunden sind.
  • Die Verdrahtungsplatine 30 weist ferner ein leitfähiges Source-Muster 83, ein leitfähiges Pad 67, ein leitfähiges Source-Muster 85, ein leitfähiges Gate-Muster 86, ein leitfähiges Gate-Muster 86b, ein leitfähiges Pad 57, ein leitfähiges Pad 77, ein leitfähiges Via 68, ein leitfähiges Via 78 und ein leitfähiges Via 82 auf. Die Verdrahtungsplatine 30 kann ferner ein leitfähiges Gate-Muster 86c aufweisen. Das leitfähige Source-Muster 83, das leitfähige Pad 67, das leitfähige Source-Muster 85, das leitfähige Gate-Muster 86, das leitfähige Gate-Muster 86b, das leitfähige Pad 57 und das leitfähige Pad 77 sind jeweils aus Metall wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet.
  • Das leitfähige Source-Muster 83 und das leitfähige Pad 67 sind auf der zweiten Hauptfläche 31a des Isoliersubstrats 31 angeordnet. Das leitfähige Source-Muster 83 und das leitfähige Pad 67 sind näher an der vierten Kante 31f des Isoliersubstrats 31 als das leitfähige Source-Muster 33 und ein leitfähiges Pad 34. Das leitfähige Pad 67 ist näher an der vierten Kante 31f des Isoliersubstrats 31 als das leitfähige Source-Muster 83. Das leitfähige Source-Muster 83 und das leitfähige Pad 67 sind vom leitfähigen Source-Muster 33 und vom leitfähigen Pad 34 in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung) des Isoliersubstrats 31, der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36 oder der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 86 getrennt.
  • Das leitfähige Source-Muster 83 und das leitfähige Pad 67 sind voneinander getrennt und voneinander elektrisch isoliert. Das leitfähige Pad 67 ist entlang der vierten Kante 31f des Isoliersubstrats 31 angeordnet. Wie später noch beschrieben, ist das leitfähige Pad 67 elektrisch mit dem leitfähigen Source-Muster 33 verbunden.
  • Das leitfähige Source-Muster 85, das leitfähige Gate-Muster 86, das leitfähige Gate-Muster 86b, das leitfähige Gate-Muster 86c, leitfähiges Pad 57 und das leitfähige Pad 77 sind auf der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 angeordnet. Das leitfähige Source-Muster 35, das leitfähige Pad 37, das leitfähige Gate-Muster 36, das leitfähige Gate-Muster 36b, das leitfähige Gate-Muster 36c und das leitfähige Pad 77 sind näher an der dritten Kante 31e des Isoliersubstrats 31 als das leitfähige Source-Muster 85, das leitfähige Gate-Muster 86, das leitfähige Gate-Muster 86b, das leitfähige Gate-Muster 86c und das leitfähige Pad 57. Das leitfähige Source-Muster 85, das leitfähige Gate-Muster 86, leitfähiges Gate-Muster 86b, das leitfähige Gate-Muster 86c und das leitfähige Pad 57 sind näher an der vierten Kante 31f des Isoliersubstrats 31 als das leitfähige Source-Muster 35, das leitfähige Pad 37, das leitfähigen Gate-Muster 36, das leitfähige Gate-Muster 36b, das leitfähige Gate-Muster 36c und das leitfähige Pad 77.
  • Das leitfähige Source-Muster 35, das leitfähige Pad 37, das leitfähige Gate-Muster 36, das leitfähige Gate-Muster 36b, das leitfähige Gate-Muster 36c und das leitfähige Pad 77 sind vom leitfähigen Source-Muster 85, vom leitfähigen Gate-Muster 86, vom leitfähigen Gate-Muster 86b, vom leitfähigen Gate-Muster 86c und vom leitfähigen Pad 57 in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung) des Isoliersubstrats 31, der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36 oder der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 86 getrennt.
  • Das leitfähige Source-Muster 35, das leitfähige Pad 37, das leitfähige Gate-Muster 36, das leitfähige Gate-Muster 36b, das leitfähige Gate-Muster 36c und das leitfähige Pad 77 sind voneinander getrennt und voneinander elektrisch isoliert. Das leitfähige Pad 37 ist entlang der dritten Kante 31e des Isoliersubstrats 31 angeordnet. Das leitfähige Pad 77 ist in einer Aussparung angeordnet, die sich im leitfähigen Source-Muster 35 befindet. Das leitfähige Source-Muster 85, das leitfähige Gate-Muster 86, das leitfähige Gate-Muster 86b, das leitfähige Gate-Muster 86c und das leitfähige Pad 57 sind voneinander getrennt und voneinander elektrisch isoliert. Das leitfähige Pad 57 ist entlang der vierten Kante 31f des Isoliersubstrats 31 angeordnet.
  • Das leitfähige Source-Muster 85 ist elektrisch mit dem leitfähigen Source-Muster 35 über die leitfähige Brücke 80 verbunden. Genauer gesagt: Die leitfähige Brücke 80 ist mit dem leitfähigen Source-Muster 35 mittels eines leitfähigen Verbindungselements 81a wie z. B. Lot verbunden. Die leitfähige Brücke 80 ist mit dem leitfähigen Source-Muster 85 mittels eines leitfähigen Verbindungselements 81b wie z. B. Lot verbunden. Die leitfähige Brücke 80 verläuft oberhalb des leitfähigen Gate-Musters 36c und ist elektrisch vom leitfähigen Gate-Muster 36c isoliert.
  • Das leitfähige Via 78 verbindet elektrisch das leitfähige Pad 77 und das leitfähige Source-Muster 33. Das leitfähige Via 78 verläuft durch das Isoliersubstrat 31 hindurch. Das leitfähige Via 78 ist aus einem Metall wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet.
  • Das leitfähige Source-Muster 83 verläuft in der ersten Richtung (x-Richtung) und der zweiten Richtung (y-Richtung). Die Longitudinalrichtung des leitfähigen Source-Musters 83 stimmt mit der ersten Richtung (x-Richtung) überein, und die Lateralrichtung des leitfähigen Source-Musters 83 stimmt mit der zweiten Richtung (y-Richtung) überein. Das leitfähige Source-Muster 83 weist eine Kante 83a auf, die in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Source-Musters 83 verläuft. Die Kante 83a des leitfähigen Source-Musters 83 kann die Langseite des leitfähigen Source-Musters 83 in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 sein. Die Kante 83a des leitfähigen Source-Musters 83 ist näher an der ersten Kante 31c des Isoliersubstrats 31 als die zweite Kante 31d des Isoliersubstrats 31.
  • In einer Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 bedeckt das leitfähige Source-Muster 83 die Source-Elektroden 22c, 22d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 bedeckt das leitfähige Source-Muster 83 außerdem die zweiten Kathodenelektroden 21i der Mehrzahl von zweiten Freilaufdioden 20i.
  • Das leitfähige Source-Muster 85 verläuft in der ersten Richtung (x-Richtung) und der zweiten Richtung (y-Richtung). Die Longitudinalrichtung des leitfähigen Source-Musters 85 stimmt mit der ersten Richtung (x-Richtung) überein, und die Lateralrichtung des leitfähigen Source-Musters 85 stimmt mit der zweiten Richtung (y-Richtung) überein. In einer Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 bedeckt das leitfähige Source-Muster 85 die Source-Elektroden 22c, 22d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 bedeckt das leitfähige Source-Muster 85 außerdem die zweiten Kathodenelektroden 21i der Mehrzahl von zweiten Freilaufdioden 20i.
  • Das leitfähige Via 82 verbindet elektrisch das leitfähige Source-Muster 83 mit dem leitfähigen Source-Muster 85. Das leitfähige Via 82 verläuft durch das Isoliersubstrat 31 hindurch. Das leitfähige Via 82 ist aus einem Metall wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet.
  • Die Longitudinalrichtung des leitfähigen Gate-Musters 86 stimmt mit der ersten Richtung (x-Richtung) überein, und die Lateralrichtung des leitfähigen Gate-Musters 86 stimmt mit der zweiten Richtung (y-Richtung) überein. Die Longitudinalrichtung des leitfähigen Gate-Musters 86 stimmt mit der ersten Richtung (x-Richtung) überein, in der die erste Kante 31c des Isoliersubstrats 31 verläuft. Die Longitudinalrichtung des leitfähigen Gate-Musters 86 stimmt mit der ersten Richtung (x-Richtung) überein, in der die Kante 83a des leitfähigen Source-Musters 83 verläuft. Wie in 24, 30 und 31 veranschaulicht, ist das leitfähige Gate-Muster 86 entlang der ersten Kante 31c des Isoliersubstrats 31 angeordnet. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 ist das leitfähige Gate-Muster 86 entlang der Kante 83a des leitfähigen Source-Musters 83 angeordnet. Genauer gesagt: In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 ist das leitfähige Gate-Muster 86 direkt oberhalb der Kante 83a des leitfähigen Source-Musters 83 angeordnet.
  • Eine Breite wg3 eines Bereichs 86p des leitfähigen Gate-Musters 86, wobei der Bereich 86p der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung) des leitfähigen Gate-Musters 86 in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 entspricht, ist kleiner als eine Breite ws3 eines Bereichs 83p des leitfähigen Source-Musters 83, wobei der Bereich 83p der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung) des leitfähigen Gate-Musters 86 in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 entspricht. Die Breite wg3 des Bereichs 86p des leitfähigen Gate-Musters 86 ist definiert als die Länge des Bereichs 86p des leitfähigen Gate-Musters 86 in der Lateralrichtung (zweite Richtung (y-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 86. Die Breite ws3 des Bereichs 83p des leitfähigen Source-Musters 83 ist definiert als die Länge des Bereichs 83p des leitfähigen Source-Musters 83 in der Lateralrichtung (zweite Richtung (y-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 86.
  • Die Breite wg3 des Bereichs 86p des leitfähigen Gate-Musters 86 kann kleiner als oder gleich groß wie die Hälfte der Breite ws3 des Bereichs 83p des leitfähigen Source-Musters 83 sein, kleiner als oder gleich groß wie ein Drittel der Breite ws3 des Bereichs 83p des leitfähigen Source-Musters 83 sein, kleiner als oder gleich groß wie ein Viertel der Breite ws3 des Bereichs 83p des leitfähigen Source-Musters 83 sein oder kleiner als oder gleich groß wie ein Fünftel der Breite ws3 des Bereichs 83p des leitfähigen Source-Musters 83 sein.
  • Da die Breite wg3 des Bereichs 86p des leitfähigen Gate-Musters 86 kleiner ist als die Breite ws3 des Bereichs 83p des leitfähigen Source-Musters 83, kann die parasitäre Induktivität des leitfähigen Gate-Musters 86 zwischen der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c höher gemacht werden als die parasitäre Induktivität des leitfähigen Source-Musters 83 zwischen der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c.
  • Die Breite wg3 des Bereichs 86p des leitfähigen Gate-Musters 86, wobei der Bereich 86p der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 86 in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 entspricht, ist geringer als die Breite eines Bereichs des leitfähigen Source-Musters 85, wobei der Bereich der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 86 in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 entspricht. Daher kann die parasitäre Induktivität des leitfähigen Gate-Musters 86 zwischen der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c höher gemacht werden als die parasitäre Induktivität des leitfähigen Source-Musters 85 zwischen der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c.
  • Die Longitudinalrichtung des leitfähigen Gate-Musters 86b stimmt mit der ersten Richtung (x-Richtung) überein, und die Lateralrichtung des leitfähigen Gate-Musters 86b stimmt mit der zweiten Richtung (y-Richtung) überein. Die Longitudinalrichtung des leitfähigen Gate-Musters 86b stimmt mit der ersten Richtung (x-Richtung) überein, in der die zweite Kante 31d des Isoliersubstrats 31 verläuft. Die Longitudinalrichtung des leitfähigen Gate-Musters 86b stimmt mit der ersten Richtung (x-Richtung) überein, in der die Kante 83b des leitfähigen Source-Musters 83 verläuft. Die Kante 83b des leitfähigen Source-Musters 83 ist eine Kante des leitfähigen Source-Musters 83 gegenüber der Kante 83a des leitfähigen Source-Musters 83. Die Kante 83b des leitfähigen Source-Musters 83 ist gegenüber der Kante 83a des leitfähigen Source-Musters 83 in der Lateralrichtung (zweite Richtung (y-Richtung)) des leitfähigen Source-Musters 83.
  • Wie in 24, 30 und 31 veranschaulicht, ist das leitfähige Gate-Muster 86b entlang der zweiten Kante 31d des Isoliersubstrats 31 angeordnet. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 ist das leitfähige Gate-Muster 86b entlang der Kante 83b des leitfähigen Source-Musters 83 angeordnet. Genauer gesagt: In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 ist das leitfähige Gate-Muster 86b direkt oberhalb der Kante 83b des leitfähigen Source-Musters 83 angeordnet.
  • Eine Breite wg4 eines Bereichs 86q des leitfähigen Gate-Musters 86b, wobei der Bereich 86q der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung) des leitfähigen Gate-Musters 86b in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 entspricht, ist kleiner als eine Breite ws4 eines Bereichs 83q des leitfähigen Source-Musters 83, wobei der Bereich 83q der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung) des leitfähigen Gate-Musters 86b in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 entspricht. Die Breite wg4 des Bereichs 86q des leitfähigen Gate-Musters 86b ist definiert als die Länge des Bereichs 86q des leitfähigen Gate-Musters 86b in der Lateralrichtung (zweite Richtung (y-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 86b. Die Breite ws4 des Bereichs 83q des leitfähigen Source-Musters 83 ist definiert als die Länge des Bereichs 83q des leitfähigen Source-Musters 83 in der Lateralrichtung (zweite Richtung (y-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 86b.
  • Die Breite wg4 des Bereichs 86q des leitfähigen Gate-Musters 86b kann kleiner als oder gleich groß wie die Hälfte der Breite ws4 des Bereichs 83q des leitfähigen Source-Musters 83 sein, kleiner als oder gleich groß wie ein Drittel der Breite ws4 des Bereichs 83q des leitfähigen Source-Musters 83 sein, kleiner als oder gleich groß wie ein Viertel der Breite ws4 des Bereichs 83q des leitfähigen Source-Musters 83 sein oder kleiner als oder gleich groß wie ein Fünftel der Breite ws4 des Bereichs 83q des leitfähigen Source-Musters 83 sein.
  • Da die Breite wg4 des Bereichs 86q des leitfähigen Gate-Musters 86b kleiner ist als die Breite ws4 des Bereichs 83q des leitfähigen Source-Musters 83, kann die parasitäre Induktivität des leitfähigen Gate-Musters 86b zwischen der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d höher gemacht werden als die parasitäre Induktivität des leitfähigen Source-Musters 83 zwischen der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d.
  • Die Breite wg4 des Bereichs 86q des leitfähigen Gate-Musters 86b, wobei der Bereich 86q der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung) des leitfähigen Gate-Musters 86b in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 entspricht, ist kleiner als eine Breite eines Bereichs des leitfähigen Source-Musters 85, wobei der Bereich der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung) des leitfähigen Gate-Musters 86b in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 entspricht. Daher kann die parasitäre Induktivität des leitfähigen Gate-Musters 86b zwischen der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d höher gemacht werden als die parasitäre Induktivität des leitfähigen Source-Musters 85 zwischen der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d.
  • Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c sind entlang der ersten Kante 31c des Isoliersubstrats 31 angeordnet. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c sind entlang der Kante 83a des leitfähigen Source-Musters 83 angeordnet. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c sind entlang des leitfähigen Gate-Musters 86 angeordnet. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 stimmt die Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 86 mit der Array-Richtung (erste Richtung (x-Richtung)) der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c überein.
  • Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c sind von der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung) des Isoliersubstrats 31, der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36 oder der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 86 getrennt. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c sind näher an der vierten Kante 31f des Isoliersubstrats 31 als die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a sind näher an der dritten Kante 31e des Isoliersubstrats 31 als die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c.
  • Wie in 24 und 30 gezeigt, ist die Länge Lg3 des leitfähigen Gate-Musters 86 in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 86 größer als oder gleich groß wie die Länge Lc3 der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c in der Array-Richtung (erste Richtung (x-Richtung)) der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 liegen die Gate-Elektroden 23c der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c vom Isoliersubstrat 31 (Verdrahtungsplatine 30) frei.
  • Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d sind entlang der zweiten Kante 31d des Isoliersubstrats 31 angeordnet. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d sind entlang der Kante 83b des leitfähigen Source-Musters 83 angeordnet. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d sind entlang des leitfähigen Gate-Musters 86b angeordnet. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 stimmt die Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 86b mit der Array-Richtung (erste Richtung (x-Richtung)) der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d überein.
  • Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d sind von der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung) des Isoliersubstrats 31, der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 36b oder der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 86b getrennt. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d sind näher an der vierten Kante 31f des Isoliersubstrats 31 als die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20b sind näher an der dritten Kante 31e des Isoliersubstrats 31 als die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d.
  • Wie in 24 und 30 gezeigt, ist die Länge Lg4 des leitfähigen Gate-Musters 86b in der Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des leitfähigen Gate-Musters 86b größer als oder gleich groß wie die Länge Lc4 der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d in der Array-Richtung (erste Richtung (x-Richtung)) der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 liegen die Gate-Elektroden 23d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d vom Isoliersubstrat 31 (Verdrahtungsplatine 30) frei.
  • Die Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50c verbinden die ersten Gate-Elektroden 23c der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c und das leitfähige Gate-Muster 86. Die Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50c sind an die ersten Gate-Elektroden 23c der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c und das leitfähige Gate-Muster 86 gebondet. Die Gate-Elektroden 23c der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c sind elektrisch mit dem leitfähigen Gate-Muster 86 mittels leitfähiger Gate-Drähte 50c verbunden. Die Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50c sind aus einem Metall wie z. B. Gold, Silber, Kupfer oder Aluminium gebildet.
  • Die Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50b verbinden die ersten Gate-Elektroden 23d der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d und das erste leitfähige Gate-Muster 86b. Die Mehrzahl von ersten leitfähigen Gate-Drähten 50d sind an die ersten Gate-Elektroden 23d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d und das erste leitfähige Gate-Muster 86b gebondet. Die Gate-Elektroden 23d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d sind elektrisch mit dem leitfähigen Gate-Muster 86b mittels leitfähiger Gate-Drähte 50d verbunden. Die Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50d sind aus einem Metall wie z. B. Gold, Silber, Kupfer oder Aluminium gebildet.
  • Der Elektrodenanschluss 62 und der Elektrodenanschluss 64 sind aus einem Metall wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet. Wie in 24 veranschaulicht, gilt Folgendes: In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 sind der Elektrodenanschluss 42 und der Elektrodenanschluss 44 benachbart zur dritten Kante 31e des Isoliersubstrats 31 angeordnet. In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 sind der Elektrodenanschluss 62 und der Elektrodenanschluss 64 benachbart zu der vierten Kante 31f des Isoliersubstrats 31 angeordnet.
  • Wie in 27 veranschaulicht, ist wie beim Elektrodenanschluss 42 der dritten Ausführungsform auch der Elektrodenanschluss 42 der vorliegenden Ausführungsform elektrisch mit den Drain-Elektroden 21a, 21b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a, 20b über das leitfähige Verbindungselement 43, das leitfähige Pad 37, das leitfähige Via 38, das leitfähige Pad 34, das leitfähige Verbindungselement 25m, den leitfähigen Block 40, das leitfähige Verbindungselement 15m, das erste leitfähige Schaltungsmuster 13 und die leitfähigen Verbindungselemente 15a, 15b verbunden. Der Elektrodenanschluss 42 ist elektrisch mit dem Drain-Elektroden 21a, 21b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a, 20b über das erste leitfähige Schaltungsmuster 13 ohne einen leitfähigen Draht verbunden. Der Elektrodenanschluss 42 fungiert als ein Drain-Elektrodenanschluss des oberen Zweigs 73. Der Elektrodenanschluss 42 ist ein Pfadende im Leistungshalbleitermodul 1d eines ersten Pfads eines ersten Hauptstroms (Hauptströme 55, 55b), der durch den oberen Zweig 73 fließt (d. h. zwischen den Source-Elektroden 22a, 22b und den Drain-Elektroden 21a, 21b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a, 20b fließt). Ein Teil des ersten leitfähigen Schaltungsmusters 13 fungiert als ein erstes leitfähiges Drain-Muster. Das heißt, das erste leitfähige Schaltungsmuster 13 weist das erste leitfähige Drain-Muster auf.
  • Wie in 27 veranschaulicht, ist der Elektrodenanschluss 62 mit dem leitfähigen Pad 57 mittels eines leitfähigen Verbindungselements 63 wie z. B. Lot verbunden. Das leitfähige Via 58 verbindet elektrisch das leitfähige Pad 57 und das leitfähige Pad 67. Das leitfähige Via 58 verläuft durch das Isoliersubstrat 31 hindurch. Das leitfähige Via 58 ist aus einem Metall wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet. Der leitfähige Block 70 verbindet elektrisch das leitfähige Pad 67 und das zweite leitfähige Schaltungsmuster 13. Der leitfähige Block 70 ist mit dem leitfähigen Pad 67 mittels eines leitfähigen Verbindungselements 25n wie z. B. Lot verbunden. Der leitfähige Block 70 ist mit dem zweiten leitfähigen Schaltungsmuster 13b mittels eines leitfähigen Verbindungselements 15n wie z. B. Lot verbunden.
  • Der leitfähige Block 90 verbindet elektrisch das zweite leitfähige Schaltungsmuster 13b und das leitfähige Source-Muster 33. Der leitfähige Block 90 ist mit dem zweiten leitfähigen Schaltungsmuster 13b mittels eines leitfähigen Verbindungselements 15p wie z. B. Lot verbunden. Der leitfähige Block 90 ist mit dem leitfähigen Source-Muster 33 mittels eines leitfähige Verbindungselements 25p wie z. B. Lot verbunden.
  • Wie in 27 und 29 veranschaulicht, ist der Elektrodenanschluss 62 elektrisch mit den Source-Elektroden 22a, 22b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a, 20b über das leitfähige Verbindungselement 63, das leitfähige Pad 57, das leitfähige Via 58, das leitfähige Pad 67, das leitfähige Verbindungselement 25n, den leitfähigen Block 70, das leitfähige Verbindungselement 15n, das zweite leitfähige Schaltungsmuster 13b, das leitfähige Verbindungselement 15p, den leitfähigen Block 90, das leitfähige Verbindungselement 25p, das leitfähige Source-Muster 33 und die leitfähigen Verbindungselemente 25a, 25b verbunden. Der Elektrodenanschluss 62 ist elektrisch mit den Source-Elektroden 22a, 22b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a, 20b über das leitfähige Source-Muster 33 ohne einen leitfähigen Draht verbunden. Der Elektrodenanschluss 62 fungiert als ein Source-Elektrodenanschluss des oberen Zweigs 73. Der Elektrodenanschluss 62 ist ein Pfadende im Leistungshalbleitermodul 1e eines ersten Pfads eines ersten Hauptstroms (Hauptströme 55, 55b), der durch den oberen Zweig 73 fließt (d. h. zwischen den Source-Elektroden 22a, 22b und den Drain-Elektroden 21a, 21b der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a, 20b fließt).
  • Wie in 28 und 29 veranschaulicht, ist der Elektrodenanschluss 64 mit dem leitfähigen Pad 57 mittels des leitfähigen Verbindungselements 65 wie z. B. Lot verbunden. Das leitfähige Via 68 verbindet elektrisch das leitfähige Pad 57 und das leitfähige Pad 67. Das leitfähige Via 68 verläuft durch das Isoliersubstrat 31 hindurch. Das leitfähige Via 68 ist aus einem Metall wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet.
  • Wie in 27 und 29 gezeigt, ist der Elektrodenanschluss 64 elektrisch mit den Drain-Elektroden 21c, 21d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d über das leitfähige Verbindungselement 65, das leitfähige Pad 57, das leitfähige Via 68, das leitfähige Pad 67, das leitfähige Verbindungselement 25n, den leitfähigen Block 70, das leitfähige Verbindungselement 15n, das zweite leitfähige Schaltungsmuster 13b und die leitfähigen Verbindungselemente 15c, 15d verbunden. Der Elektrodenanschluss 64 ist elektrisch mit dem Drain-Elektroden 21b, 21d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d über das zweite leitfähige Schaltungsmuster 13b ohne einen leitfähigen Draht verbunden. Der Elektrodenanschluss 64 fungiert als ein Drain-Elektrodenanschluss des unteren Zweigs 74. Der Elektrodenanschluss 64 ist ein Pfadende im Leistungshalbleitermodul 1e eines zweiten Pfads des zweiten Hauptstroms (Hauptströme 55c, 55d), der durch den unteren Zweig 74 fließt (d. h. zwischen den Source-Elektroden 22c, 22d und den Drain-Elektroden 21c, 21d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d fließt). Ein Teil des zweiten leitfähigen Schaltungsmusters 13b fungiert als ein leitfähiges Drain-Muster. Das heißt, das zweite leitfähige Schaltungsmuster 13b weist das zweite leitfähige Drain-Muster auf.
  • Wie in 28 und 29 veranschaulicht, ist der Elektrodenanschluss 44 mit dem leitfähigen Source-Muster 35 mittels des leitfähigen Verbindungselements 45 wie z. B. Lot verbunden. Die leitfähige Brücke 80 ist mit dem leitfähigen Source-Muster 35 mittels des leitfähigen Verbindungselements 81a wie z. B. Lot verbunden. Die leitfähige Brücke 80 ist mit dem leitfähigen Source-Muster 85 mittels des leitfähigen Verbindungselements 81b wie z. B. Lot verbunden. Das leitfähige Source-Muster 85 ist elektrisch mit dem leitfähigen Source-Muster 35 über die leitfähige Brücke 80 verbunden. Das leitfähige Via 82 verbindet elektrisch das leitfähige Source-Muster 85 mit dem leitfähigen Source-Muster 83. Das leitfähige Via 82 verläuft durch das Isoliersubstrat 31 hindurch. Das leitfähige Via 82 ist aus einem Metall wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet.
  • Wie in 27 und 29 gezeigt, ist der Elektrodenanschluss 44 elektrisch mit den Source-Elektroden 22c, 22d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d über das leitfähige Verbindungselement 45, das leitfähige Source-Muster 35, das leitfähige Verbindungselement 81a, die leitfähige Brücke 80, das leitfähige Verbindungselement 81b, das leitfähige Source-Muster 85, das leitfähige Via 82, das leitfähige Source-Muster 83 und die leitfähigen Verbindungselemente 25c, 25d verbunden. Der Elektrodenanschluss 44 ist elektrisch mit der Source-Elektrode 22c, 22d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d über das leitfähige Source-Muster 83 ohne einen leitfähigen Draht verbunden. Der Elektrodenanschluss 44 fungiert als ein Source-Elektrodenanschluss des unteren Zweigs 74. Der Elektrodenanschluss 62 ist ein Pfadende im Leistungshalbleitermodul 1e eines zweiten Pfads des zweiten Hauptstroms (Hauptströme 55c, 55d), der durch den unteren Zweig 74 fließt (d. h. zwischen den Source-Elektroden 22c, 22d und den Drain-Elektroden 21c, 21d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d fließt).
  • Die Elektrodenanschlüsse 42, 44 können jeweils als ein Eingangsanschluss fungieren, der mit einer Energieversorgung (nicht dargestellt) über eine Glättungsspule (nicht dargestellt) verbunden ist. Beispielsweise kann der Elektrodenanschluss 42 als ein Eingangsanschluss der positiven Elektrode fungieren, der mit einer positiven Elektrode der Energieversorgung verbunden ist, und der Elektrodenanschluss 44 kann als ein Eingangsanschluss der negativen Elektrode fungieren, der mit einer negativen Elektrode der Energieversorgung verbunden ist. Die Elektrodenanschlüsse 62, 64 können jeweils als ein Ausgangsanschluss fungieren, der mit einer Last wie z. B. einem Motor verbunden ist.
  • Wie in 24 dargestellt, verbindet der leitfähige Draht 47 das leitfähige Pad 77 und einen ersten Source-Steuerungsanschluss 46. Der leitfähige Draht 47 ist an das leitfähige Pad 77 und den ersten Source-Steuerungsanschluss 46 gebondet. Die erste Source-Gate-Spannung wird zwischen dem ersten Source-Steuerungsanschluss 46 und dem ersten Gate-Steuerungsanschluss 48 von außerhalb des Leistungshalbleitermoduls 1e angelegt. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a, 20b wird zwischen dem Einschaltzustand und dem Ausschaltzustand gemäß der ersten Source-Gate-Spannung umgeschaltet.
  • Der zweite erste Source-Steuerungsanschluss 46b ist beispielsweise auf einem Isolierblock (nicht dargestellt) angeordnet, der auf der Grundplatte 11 platziert ist. Der zweite erste Source-Steuerungsanschluss 46b ist aus einem Metall wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet. Wie in 24 gezeigt, verbindet der leitfähige Draht 47b das leitfähige Source-Muster 85 und den zweiten ersten Source-Steuerungsanschluss 46b. Der leitfähige Draht 47b ist an das leitfähige Source-Muster 85 und den zweiten ersten Source-Steuerungsanschluss 46b gebondet. Der leitfähige Draht 47b ist aus einem Metall wie z. B. Gold, Silber, Kupfer oder Aluminium gebildet.
  • Der zweite erste Gate-Steuerungsanschluss 48b ist beispielsweise auf einem Isolierblock (nicht dargestellt) angeordnet, der auf der Grundplatte 11 platziert ist. Der zweite erste Gate-Steuerungsanschluss 48b ist aus einem Metall wie z. B. Kupfer oder Aluminium gebildet. Wie in 24 gezeigt, verbindet der leitfähige Draht 49b das leitfähige Gate-Muster 36b und den zweiten ersten Gate-Steuerungsanschluss 48b. Der leitfähige Draht 49b ist an das leitfähige Gate-Muster 36b und den zweiten ersten Gate-Steuerungsanschluss 48b gebondet. Der leitfähige Draht 49b ist aus einem Metall wie z. B. Gold, Silber, Kupfer oder Aluminium gebildet. Die zweite Source-Gate-Spannung wird zwischen den zweiten ersten Source-Steuerungsanschluss 46b und den zweiten ersten Gate-Steuerungsanschluss 48b von außerhalb des Leistungshalbleitermoduls 1e angelegt. Die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d wird zwischen dem Einschaltzustand und dem Ausschaltzustand gemäß der zweiten Source-Gate-Spannung umgeschaltet.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1e der vorliegenden Ausführungsform hat die folgenden Wirkungen zusätzlich zu den Wirkungen des Leistungshalbleitermoduls 1 der dritten Ausführungsform.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1e sind die Source-Elektroden 22c, 22d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d mit dem leitfähigen Source-Muster 83 mittels der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25c, 25d verbunden. Die Gate-Elektroden 23c, 23d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d wiederum sind mit dem leitfähigen Gate-Muster 86, 86b mittels der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50c, 50d verbunden. Die Dicke jedes der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25c, 25d ist kleiner als die Länge jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50c, 50d. Jedes der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25c, 25d hat eine größere Querschnittsfläche als jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50c, 50d. Die Querschnittsfläche jedes der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25c, 25d ist als die Fläche des Querschnitts jedes der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25c, 25d orthogonal zur Dickenrichtung (dritte Richtung (z-Richtung)) jedes der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25c, 25d definiert. Die Querschnittsfläche jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50c, 50d ist als die Fläche des Querschnitts jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50c, 50d orthogonal zur Longitudinalrichtung jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50c, 50d definiert.
  • Im Allgemeinen gilt, dass bei zunehmender Länge eines Leiters die parasitäre Induktivität des Leiters steigt. Bei abnehmender Querschnittsfläche des Leiters nimmt die parasitäre Induktivität des Leiters zu. Daher kann die parasitäre Induktivität jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50c, 50d erhöht werden. Die parasitäre Induktivität jedes der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25c, 25d kann verringert werden. Die parasitäre Induktivität jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50c, 50d kann höher gemäß werden als die parasitäre Induktivität jedes der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25c, 25d. Die Differenz zwischen der parasitären Induktivität jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50c, 50d und der parasitären Induktivität jedes der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25c, 25d kann erhöht werden.
  • Wie oben beschrieben, kann die parasitäre Induktivität jedes der Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25c, 25d die mit dem leitfähigen Source-Muster 83 verbunden sind, verringert werden. Daher gilt Folgendes: Selbst wenn die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d bei einer hohen Frequenz betrieben werden und die zeitliche Abhängigkeit dl/dt des zweiten Hauptstroms (Hauptströme 55c, 55d), der zwischen den Source-Elektroden 22c, 22d und den Drain-Elektroden 21c, 21d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d fließt, zunimmt, kann die induzierte elektrische Urspannung, die zwischen den Source-Elektroden 22c, 22d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d erzeugt wird, verringert werden. Es ist möglich, die Erzeugung einer Stoßspannung zwischen den Source-Elektroden 22c, 22d und der Drain-Elektrode 21c, 21d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d zu verhindern, während die Betriebsfrequenz des Leistungshalbleitermoduls 1e erhöht wird.
  • Außerdem kann die parasitäre Induktivität jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50c, 50d erhöht werden, die mit den leitfähigen Gate-Mustern 86, 86b verbunden sind. Im Allgemeinen gilt, dass bei zunehmender Induktivität eines Leiters die Impedanz des Leiters ebenfalls steigt. Daher kann die parasitäre Impedanz jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50c, 50d erhöht werden. Die erhöhte parasitäre Impedanz jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50c, 50d dämpft die Oszillation der Gate-Spannung. Es ist daher möglich, die Oszillation der Gate-Spannung zu verringern oder zu verhindern, die an die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d angelegt wird.
  • Genauer gesagt: Die Dicke des leitfähigen Verbindungselements 45, die Dicke des leitfähigen Verbindungselements 81a, die Dicke der leitfähigen Brücke 80, die Dicke des leitfähigen Verbindungselements 81b, die Dicke des leitfähigen Vias 82 und die Dicke des leitfähigen Verbindungselements 25c sine jeweils kleiner als die Länge jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50c, 50d. Das leitfähige Verbindungselement 45, das leitfähige Verbindungselement 81a, die leitfähige Brücke 80, das leitfähige Verbindungselement 81b, das leitfähige Via 82 und das leitfähige Verbindungselement 25c haben jeweils eine größere Querschnittsfläche als jeder der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50c, 50d. Daher haben das leitfähige Verbindungselement 45, das leitfähige Verbindungselement 81a, die leitfähige Brücke 80, das leitfähige Verbindungselement 81b, das leitfähige Via 82 und das leitfähige Verbindungselement 25c eine niedrigere parasitäre Induktivität als jeder der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50c, 50d.
  • Außerdem hat das leitfähige Source-Muster 83 eine größere Querschnittsfläche als die leitfähigen Gate-Muster 86, 86b. Das leitfähige Source-Muster 85 hat eine größere Querschnittsfläche als die leitfähigen Gate-Muster 86, 86b. Das leitfähige Source-Muster 35 hat eine größere Querschnittsfläche als die leitfähigen Gate-Muster 86, 86b. Daher hat das leitfähige Source-Muster 83 eine niedrigere parasitäre Induktivität als die leitfähigen Gate-Muster 86, 86b. Das leitfähige Source-Muster 85 hat eine niedrigere parasitäre Induktivität als die leitfähigen Gate-Muster 86, 86b. Das leitfähige Source-Muster 35 hat eine niedrigere parasitäre Induktivität als die leitfähigen Gate-Muster 86, 86b.
  • Es sei angemerkt, dass die Querschnittsfläche des leitfähigen Source-Musters 83 definiert ist als die Fläche des Querschnitts des leitfähigen Source-Musters 83 orthogonal zur Richtung (erste Richtung (x-Richtung)), in der der zweite Hauptstrom (Hauptströme 55c, 55d) durch das leitfähige Source-Muster 83 fließt. Die Querschnittsfläche des leitfähigen Source-Musters 85 ist definiert als die Fläche des Querschnitts des leitfähigen Source-Musters 85 orthogonal zur Richtung (erste Richtung (x-Richtung)), in der der zweite Hauptstrom durch das leitfähige Source-Muster 85 fließt. Die Querschnittsfläche des leitfähigen Source-Musters 35 ist definiert als die Fläche des Querschnitts des leitfähigen Source-Musters 35 orthogonal zur Richtung (erste Richtung (x-Richtung)), in der der zweite Hauptstrom durch das leitfähige Source-Muster 35 fließt. Die Querschnittsfläche der leitfähigen Gate-Muster 86, 86b ist definiert als die Fläche des Querschnitts des leitfähigen Gate-Musters 86, 86b orthogonal zur Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) der leitfähigen Gate-Muster 86, 86b oder der zweiten Array-Richtung (erste Richtung (x-Richtung)) der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d.
  • Die Dicke des leitfähigen Verbindungselements 65, die Dicke des leitfähigen Pads 57, die Dicke des leitfähigen Vias 58, 68, die Dicke des leitfähigen Pads 67, die Dicke des leitfähigen Verbindungselements 25n, die Dicke des leitfähigen Blocks 70, die Dicke des leitfähigen Verbindungselements 15n und die Dicke des leitfähigen Verbindungselements 15c, 15d sind jeweils kleiner als die Länge jedes der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50c, 50d. Das leitfähige Verbindungselement 65, das leitfähige Pad 57, die leitfähigen Vias 58, 68, das leitfähige Pad 67, das leitfähige Verbindungselement 25n, der leitfähige Block 70, das leitfähige Verbindungselement 15n und die leitfähigen Verbindungselemente 15c, 15d haben jeweils eine größere Querschnittsfläche als jeder der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50c, 50d. Daher haben das leitfähige Verbindungselement 65, das leitfähige Pad 57, die leitfähigen Vias 58, 68, das leitfähige Pad 67, das leitfähige Verbindungselement 25n, der leitfähige Block 70, das leitfähige Verbindungselement 15n und die leitfähigen Verbindungselemente 15c, 15d jeweils eine niedrigere parasitäre Induktivität als jeder der Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50c, 50d.
  • Außerdem hat das zweite leitfähige Schaltungsmuster 13 das als das leitfähige Drain-Muster fungiert, eine größere Querschnittsfläche als die leitfähigen Gate-Muster 86, 86b. Es sei angemerkt, dass die Querschnittsfläche des zweiten leitfähigen Schaltungsmusters 13b definiert ist als die Fläche des Querschnitts des zweiten leitfähigen Schaltungsmusters 13b orthogonal zur Richtung (erste Richtung (x-Richtung)), in der der zweite Hauptstrom (Hauptströme 55, 55b) durch das leitfähige Source-Muster 13b fließt. Daher hat das zweite leitfähige Schaltungsmuster 13b, das als das leitfähige Drain-Muster fungiert, eine geringere parasitäre Induktivität als die leitfähigen Gate-Muster 86, 86b.
  • Daher hat eine erste Source-Leitung, die vom Elektrodenanschluss 44 zu den Source-Elektroden 22c, 22d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d verläuft, eine niedrigere parasitäre Induktivität als die zweite Gate-Leitung, die vom zweiten ersten Gate-Steuerungsanschluss 48b zu den Gate-Elektroden 23c, 23d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d verläuft. Selbst wenn die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d mit einer hohen Frequenz betrieben werden, ist es möglich, die Erzeugung einer Stoßspannung zwischen den Source-Elektroden 22c, 22d und den Drain-Elektroden 21c, 21d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d zu verhindern. Es ist möglich, die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1e zu verlängern, während die Betriebsfrequenz des Leistungshalbleitermoduls 1e erhöht wird.
  • Daher hat eine zweite Drain-Leitung, die vom Elektrodenanschluss 64 zu den Drain-Elektroden 21c, 21d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d verläuft, eine niedrigere parasitäre Induktivität als die zweite Gate-Leitung, die vom zweiten ersten Gate-Steuerungsanschluss 48b zu den Gate-Elektroden 23c, 23d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d verläuft. Selbst wenn die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d mit einer hohen Frequenz betrieben werden, ist es möglich, die Erzeugung einer Stoßspannung zwischen den Source-Elektroden 22c, 22d und den Drain-Elektroden 21c, 21d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d zu verhindern. Es ist möglich, die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1e zu verlängern, während die Betriebsfrequenz des Leistungshalbleitermoduls 1e erhöht wird.
  • Wie oben beschrieben, gilt Folgendes: Bei zunehmender Induktivität eines Leiter steigt die Impedanz des Leiters ebenfalls. Die zweite Gate-Leitung, die vom zweiten ersten Gate-Steuerungsanschluss 48b zu den Gate-Elektroden 23c, 23d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d verläuft, hat eine höhere parasitäre Impedanz als die zweite Source-Leitung, die vom Elektrodenanschluss 44 zu den Source-Elektroden 22b, 22d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d verläuft. Die zweite Gate-Leitung, die vom zweiten ersten Gate-Steuerungsanschluss 48b zu den Gate-Elektroden 23c, 23d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d verläuft, hat eine höhere parasitäre Impedanz als die zweite Drain-Leitung, die vom Elektrodenanschluss 64 zu den Drain-Elektroden 21c, 21d der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c, 20d verläuft. Die erhöhte parasitäre Impedanz der zweiten Gate-Leitung kann die Oszillation der Gate-Spannung verringern oder verhindern, die an die selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelemente 20c, 20d angelegt wird.
  • Die Gate-Source-Spannung, die an jedes der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c angelegt wird, wird höher gemacht als die Schwellenspannung zum Einschalten der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c. Wie in den 30 und 31 gezeigt, fließt der Hauptstrom 55c durch das leitfähige Source-Muster 83. Im Allgemeinen ist die Kante eines leitfähigen Musters ein Bereich, durch den der meiste Strom im leitfähigen Muster fließt. Daher - wie in den 30 und 31 gezeigt - fließt der Hauptstrom 55c entlang der Kante 83a des leitfähigen Source-Musters 83, wobei sich die Kante 83a am nächsten an der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c im leitfähigen Source-Muster 83 befindet.
  • Der Hauptstrom 55c, der durch das leitfähige Source-Muster 83 fließt, bildet einen magnetischen Fluss um den Hauptstrom 55c (beispielsweise im zweiten leitfähigen Source-Muster 83). Dieser magnetische Fluss und die parasitäre Induktivität des leitfähigen Source-Musters 83 erzeugen eine induzierte elektrische Urspannung im leitfähigen Source-Muster 83. Diese induzierte elektrische Urspannung veranlasst, dass die Source-Spannung unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c variiert. Die Gate-Source-Spannung variiert unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c. Der Drain-Source-Strom eines selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelements 20c unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c kann rapide ansteigen und dieses eine selbst-lichtbogenlöschende Halbleiterelement 20c zerstören.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1e der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch das leitfähige Gate-Muster 86 entlang der Kante 83a des leitfähigen Source-Musters 83 angeordnet, und zwar in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31. Daher bildet der Hauptstrom 55c ferner einen magnetischen Fluss im leitfähigen Gate-Muster 86. Dieser magnetische Fluss und die parasitäre Induktivität des leitfähigen Gate-Musters 86 erzeugen eine induzierte elektrische Urspannung im leitfähigen Gate-Muster 86. Diese induzierte elektrische Urspannung veranlasst, dass die Gate-Spannung unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c variiert. Die Variation der Gate-Spannung unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c wirkt der Schwankung der Gate-Source-Spannung unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c entgegen. Es wird verhindert, dass der Drain-Source-Strom der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c rapide ansteigt. Es wird daher verhindert, dass die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c zerstört wird, und es ist daher möglich, die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1e zu erhöhen.
  • Die Gate-Source-Spannung, die an jedes der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d angelegt wird, wird höher gemacht als die Schwellenspannung zum Einschalten der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d. Wie in den 30 und 31 gezeigt, fließt der Hauptstrom 55d durch das leitfähige Source-Muster 83. Im Allgemeinen ist die Kante eines leitfähigen Musters ein Bereich, durch den der meiste Strom im leitfähigen Muster fließt. Daher - wie in den 30 und 31 gezeigt - fließt der Hauptstrom 55d entlang der Kante 83b des leitfähigen Source-Musters 83, wobei sich die Kante 83b am nächsten an der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d im leitfähigen Source-Muster 83 befindet.
  • Der Hauptstrom 55d, der durch das leitfähige Source-Muster 83 fließt, bildet einen magnetischen Fluss um den Hauptstrom 55d (beispielsweise im zweiten leitfähigen Source-Muster 83). Dieser magnetische Fluss und die parasitäre Induktivität des leitfähigen Source-Musters 83 erzeugen eine induzierte elektrische Urspannung im leitfähigen Source-Muster 83. Diese induzierte elektrische Urspannung veranlasst, dass die Source-Spannung unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d variiert. Die Gate-Source-Spannung variiert unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d. Der Drain-Source-Strom eines selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelements 20d unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d kann rapide ansteigen und dieses eine selbst-lichtbogenlöschende Halbleiterelement 20d zerstören.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1e der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch das leitfähige Gate-Muster 86b entlang der Kante 83b des leitfähigen Source-Musters 83 angeordnet, und zwar in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31. Daher bildet der Hauptstrom 55d ferner einen magnetischen Fluss im leitfähigen Gate-Muster 86b. Dieser magnetische Fluss und die parasitäre Induktivität des leitfähigen Gate-Musters 86b erzeugen eine induzierte elektrische Urspannung im leitfähigen Gate-Muster 86b. Diese induzierte elektrische Urspannung veranlasst, dass die Gate-Spannung unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d variiert. Die Variation der Gate-Spannung unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d wirkt der Schwankung der Gate-Source-Spannung unter der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d entgegen. Es wird verhindert, dass der Drain-Source-Strom der Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d rapide ansteigt. Es wird daher verhindert, dass die Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20d zerstört wird, und es ist daher möglich, die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1e zu erhöhen.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1e der vorliegenden Ausführungsform hat die folgenden Wirkungen zusätzlich zu den Wirkungen des Leistungshalbleitermoduls 1 der dritten Ausführungsform.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1e der vorliegenden Ausführungsform weist ferner eine Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c), eine Mehrzahl von zweiten leitfähigen Verbindungselementen (Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25c) und eine Mehrzahl von zweiten leitfähigen Gate-Drähten (Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50c) auf. Die Isolierleiterplatte 10 weist ferner das zweite leitfähige Schaltungsmuster 13b auf, das auf der ersten Hauptfläche 12a der Isolierplatte 12 angeordnet ist und elektrisch vom ersten leitfähigen Schaltungsmuster 13 isoliert ist. Die Verdrahtungsplatine 30 weist ferner ein zweiten leitfähiges Source-Muster (leitfähiges Source-Muster 83) auf, das elektrisch von einem ersten leitfähigen Source-Muster (leitfähiges Source-Muster 33) isoliert ist, und ein zweites leitfähiges Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 86), das elektrisch von einem ersten leitfähigen Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 36) isoliert ist. Die Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen weist jeweils eine zweite Source-Elektrode (Source-Elektrode 22c), eine zweite Gate-Elektrode (Gate-Elektrode 23c) und eine zweite Drain-Elektrode (Drain-Elektrode 21c) auf.
  • Die zweiten Drain-Elektroden (Drain-Elektroden 21c) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c) sind mit dem zweiten leitfähigen Schaltungsmuster 13b verbunden. Die zweiten Source-Elektroden (Source-Elektroden 22c) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen sind mit der zweiten leitfähigen Source-Muster (leitfähiges Source-Muster 83) mittels der Mehrzahl von zweiten leitfähigen Verbindungselementen (Mehrzahl von leitfähigen Verbindungselementen 25c) verbunden. Die Mehrzahl von zweiten leitfähigen Gate-Drähten (Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50c) verbinden die zweiten Gate-Elektroden (Gate-Elektroden 23c) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen und das zweite leitfähige Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 86). In der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 stimmt eine zweite Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des zweiten leitfähigen Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 86) mit einer zweiten Array-Richtung (erste Richtung (x-Richtung)) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c) überein.
  • Daher kann - wie bei dem Leistungshalbleitermodul 1c der dritten Ausführungsform - die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1e der vorliegenden Ausführungsform verlängert werden, während die Betriebsfrequenz des Leistungshalbleitermoduls 1e erhöht wird, und die Oszillation der Gate-Spannung kann verringert oder verhindert werden. Außerdem kann das Leistungshalbleitermodul 1e ein 2-in-1-Modul sein, das den oberen Zweig 73 inklusive den ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a) und den unteren Zweig 74 inklusive den zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c) aufweist.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1e der vorliegenden Ausführungsform ist das zweite leitfähige Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 86) auf der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 angeordnet. In einer Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 liegen die zweiten Gate-Elektroden (Gate-Elektroden 23c) vom Isoliersubstrat 31 frei.
  • Mit dem Leistungshalbleitermodul 1e - wie mit dem Leistungshalbleitermodul 1c der dritten Ausführungsform - ist es möglich, die parasitäre Induktivität und die parasitäre Impedanz jedes der Mehrzahl von zweiten leitfähigen Gate-Drähten (Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50c) zu erhöhen und die Oszillation der Gate-Spannung zu verringern oder zu verhindern. Außerdem kann mit dem Leistungshalbleitermodul 1e - wie mit dem Leistungshalbleitermodul 1c der dritten Ausführungsform - die Mehrzahl von zweiten leitfähigen Gate-Drähten leicht an die zweiten Gate-Elektroden (Gate-Elektroden 23c) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c) und das zweite leitfähige Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 86) gebondet werden.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1e der vorliegenden Ausführungsform ist eine dritte Länge (Länge Lg3 des zweiten leitfähigen Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 86)b) in der zweiten Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des zweiten leitfähiges Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 86) größer als oder gleich groß wie eine vierte Länge (Länge Lc3 der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c) in der zweiten Array-Richtung (erste Richtung (x-Richtung)) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c).
  • Daher kann die dritte Länge (Länge Lg3 des zweiten leitfähigen Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 86) erhöht werden. Die parasitäre Induktivität und die parasitäre Impedanz des zweiten leitfähigen Gate-Musters können erhöht werden. Die Oszillation der Gate-Spannung, die an die Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c) angelegt wird, kann verringert oder verhindert werden.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1e der vorliegenden Ausführungsform ist das zweite leitfähige Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 86) entlang der ersten Kante 31c des Isoliersubstrats 31 in der Draufsicht der dritten Hauptfläche 31b des Isoliersubstrats 31 angeordnet. Die Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c) sind entlang der ersten Kante 31c des Isoliersubstrats 31 angeordnet.
  • Daher kann die Mehrzahl von zweiten leitfähigen Gate-Drähten (Mehrzahl von leitfähigen Gate-Drähten 50c) leicht an die zweiten Gate-Elektroden (Gate-Elektroden 23c) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c) und das zweite leitfähige Gate-Muster (leitfähiges Gate-Muster 86) gebondet werden.
  • Im Leistungshalbleitermodul 1e der vorliegenden Ausführungsform ist die dritte Breite (Breite wg3) eines zweiten leitfähigen Gate-Musterbereichs (Bereich 86p) des zweiten leitfähigen Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 86), wobei der zweite leitfähige Gate-Musterbereich der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c) in der zweiten Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des zweiten leitfähigen Gate-Muster in der Draufsicht der dritten Hauptfläche entspricht, kleiner als eine vierte Breite (Breite ws3) eines zweiten leitfähigen Source-Musterbereichs (Bereich 83p) des ersten leitfähigen Source-Musters, wobei der zweite leitfähige Source-Musterbereich der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen in der zweiten Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des zweiten leitfähigen Gate-Musters in der Draufsicht der dritten Hauptfläche entspricht. Die dritte Breite des zweiten leitfähigen Gate-Musterbereichs (Bereich 86p) stimmt mit der Länge des zweiten leitfähigen Gate-Musterbereichs (86p) in der zweiten Lateralrichtung des zweiten leitfähigen Gate-Muster orthogonal zur zweiten Longitudinalrichtung (erste Richtung (x-Richtung)) des zweiten leitfähigen Gate-Musters überein. Die vierte Breite des zweiten leitfähigen Source-Musterbereichs (Bereich 83p) stimmt mit der Länge des zweiten leitfähigen Source-Musterbereichs (Beriech 83p) in der zweiten Lateralrichtung des zweiten leitfähiges Gate-Musters überein.
  • Daher kann die parasitäre Induktivität des zweiten leitfähigen Source-Musters (leitfähiges Source-Muster 83) verringert werden. Selbst wenn die Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c) mit hoher Frequenz betrieben werden, kann die induzierte elektrische Urspannung, die zwischen den zweiten Source-Elektroden (Source-Elektroden 22c) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen erzeugt wird, verringert werden. Es ist möglich, die Erzeugung einer Stoßspannung zwischen den zweiten Source-Elektroden und den zweiten Drain-Elektroden (Drain-Elektroden 21c) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen zu verhindern. Es ist möglich, die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1e zu verlängern, während die Betriebsfrequenz des Leistungshalbleitermoduls 1e erhöht wird.
  • Außerdem können die parasitäre Induktivität und die parasitäre Impedanz des zweiten leitfähigen Gate-Musters (leitfähiges Gate-Muster 86) erhöht werden. Die erhöhte parasitäre Impedanz des zweiten leitfähigen Gate-Musters dämpft die Oszillation der Gate-Spannung. Es ist daher möglich, die Oszillation der Gate-Spannung zu verringern oder zu verhindern, die an die Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c) angelegt wird.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1e der vorliegenden Ausführungsform weist ferner einen ersten Elektrodenanschluss (Elektrodenanschluss 62) und einen zweiten Elektrodenanschluss (Elektrodenanschluss 42) auf. Der erste Elektrodenanschluss ist ein erstes Pfadende im Leistungshalbleitermodul 1e des ersten Pfads des ersten Hauptstroms (Hauptströme 55, 55b), der zwischen den ersten Source-Elektroden (Source-Elektroden 22a) und den ersten Drain-Elektroden (Drain-Elektroden 21a) der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a) fließt. Der zweite Elektrodenanschluss ist ein zweites Pfadende im Leistungshalbleitermodul 1e des ersten Pfads des ersten Hauptstroms. Der erste Elektrodenanschluss ist elektrisch mit den ersten Source-Elektroden der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen über das erste leitfähige Source-Muster (leitfähiges Source-Muster 33) ohne einen leitfähigen Draht verbunden. Der zweite Elektrodenanschluss ist elektrisch mit den ersten Drain-Elektroden der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen über das erste leitfähige Schaltungsmuster 13 ohne einen leitfähigen Draht verbunden.
  • Daher kann die parasitäre Induktivität einer ersten Source-Leitung verringert werden, die vom ersten Elektrodenanschluss (Elektrodenanschluss 62) zu den ersten Source-Elektroden (Source-Elektroden 22a) der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20a) verläuft. Die parasitäre Induktivität der ersten Drain-Leitung, die vom zweiten Elektrodenanschluss (Elektrodenanschluss 42) zu den ersten Drain-Elektroden (Drain-Elektroden 21a) der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen verläuft, kann verringert werden. Es ist daher möglich, die Erzeugung einer Stoßspannung zwischen den ersten Source-Elektroden und den ersten Drain-Elektroden der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen zu verhindern. Es ist möglich, die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1e zu verlängern, während die Betriebsfrequenz des Leistungshalbleitermoduls 1e erhöht wird.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1e der vorliegenden Ausführungsform weist ferner einen dritten Elektrodenanschluss (Elektrodenanschluss 44) und einen vierten Elektrodenanschluss (Elektrodenanschluss 64) auf. Der dritte Elektrodenanschluss ist ein drittes Pfadende im Leistungshalbleitermodul 1e des zweiten Pfads des zweiten Hauptstroms (Hauptstrom 55c, 55d), der zwischen den zweiten Source-Elektroden (Source-Elektroden 22c) und der zweiten Drain-Elektrode (Drain-Elektroden 21c) fließt. Der vierte Elektrodenanschluss ist ein viertes Pfadende im Leistungshalbleitermodul 1e des zweiten Pfads des zweiten Hauptstroms. Der dritte Elektrodenanschluss ist elektrisch mit den zweiten Source-Elektroden über das zweite leitfähige Source-Muster (leitfähiges Source-Muster 83) ohne einen leitfähigen Draht verbunden. Der vierte Elektrodenanschluss ist elektrisch mit den zweiten Drain-Elektroden über das zweite leitfähige Schaltungsmuster 13b ohne einen leitfähigen Draht verbunden.
  • Daher kann die parasitäre Induktivität der zweiten Source-Leitung verringert werden, die vom dritten Elektrodenanschluss (Elektrodenanschluss 44) zu den zweiten Source-Elektroden (Source-Elektroden 22c) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen (Mehrzahl von selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen 20c) verläuft. Die parasitäre Induktivität der zweiten Drain-Leitung, die vom vierten Elektrodenanschluss (Elektrodenanschluss 64) zu den zweiten Drain-Elektroden (Drain-Elektroden 21c) der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen verläuft, kann verringert werden. Es ist daher möglich, die Erzeugung einer Stoßspannung zwischen den zweiten Source-Elektroden und den zweiten Drain-Elektroden der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen zu verhindern. Es ist möglich, die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1e zu verlängern, während die Betriebsfrequenz des Leistungshalbleitermoduls 1e erhöht wird.
  • Sechste Ausführungsform
  • Die vorliegende Ausführungsform entspricht einer Stromrichtervorrichtung, mit der die Leistungshalbleitermodule 1, 1b, 1c, 1d, 1e der ersten bis fünften Ausführungsform verwendet werden, die oben beschrieben sind. Obwohl die vorliegende Erfindung nicht auf eine spezifische Stromrichtervorrichtung beschränkt ist, wird unten als sechste Ausführungsform der Fall beschrieben, in dem die Leistungshalbleitermodule 1, 1b, 1c, 1d, 1e der vorliegenden Erfindung mit einem dreiphasigen Wechselrichter verwendet werden.
  • Ein Stromrichtersystem, das in 32 veranschaulicht ist, weist eine Energieversorgung 100, eine Stromrichtervorrichtung 200 und eine Last 300 auf. Die Energieversorgung 100 ist eine DC-Energieversorgung und führt der Stromrichtervorrichtung 200 DC-Energie zu. Die Energieversorgung 100 kann beispielsweise und ohne Beschränkung aus einem DC-System, einer Solarzelle oder einer Speicherbatterie gebildet sein, oder sie kann aus einer Gleichrichterschaltung oder einem AC/DC-Stromrichter verbunden sein, die mit einem AC-System verbunden sind. Außerdem kann die Energieversorgung 100 aus einem DC/DC-Wandler gebildet sein, der DC-Energie, die aus einem DC-System ausgegeben wird, in andersartige DC-Energie umwandelt.
  • Die Stromrichtervorrichtung 200 ist ein dreiphasiger Wechselrichter, der zwischen die Energieversorgung 100 und die Last 300 geschaltet ist, von der Energieversorgung 100 zugeführte DC-Energie in AC-Energie umwandelt und die AC-Energie der Last 300 zuführt. Wie in 32 gezeigt, weist die Stromrichtervorrichtung 200 eine Haupt-Umwandlungsschaltung 201 auf, die DC-Energie in AC-Energie umwandelt und die AC-Energie ausgibt, sowie eine Steuerungsschaltung 203, die an die Haupt-Umwandlungsschaltung 201 ein Steuersignal zum Steuern der Haupt-Umwandlungsschaltung 201 ausgibt.
  • Die Last 300 ist ein dreiphasiger Elektromotor, der durch die AC-Energie betrieben wird, die von der Stromrichtervorrichtung 200 zugeführt wird. Es sei angemerkt, dass die Last 300 nicht auf eine spezifische Anwendung beschränkt ist, und sie ist ein Elektromotor, der an verschiedenartigen elektrischen Einrichtungen wie z. B. einem Hybridfahrzeug, einem Elektrofahrzeug, einem Eisenbahnwagen, einem Fahrstuhl und einer Klimaanlage montiert ist.
  • Unten erfolgt die Beschreibung von Einzelheiten der Stromrichtervorrichtung 200. Die Haupt-Umwandlungsschaltung 201 weist ein Schaltelement (nicht dargestellt) und eine Freilaufdiode (nicht dargestellt) auf. Wenn das Schaltelement eine Spannung umschaltet, die von der Energieversorgung 100 zugeführt wird, wandelt die Haupt-Umwandlungsschaltung 201 die DC-Energie, die von der Energieversorgung 100 zugeführt wird, in AC-Energie um und führt die AC-Energie der Last 300 zu. Obwohl es verschiedenartige spezifische Schaltungsstrukturen gibt, die auf die Haupt-Umwandlungsschaltung 201 anwendbar sind, ist die Haupt-Umwandlungsschaltung 201 der vorliegenden Ausführungsform eine Vollbrückenschaltung mit zwei Pegeln und drei Phasen, und sie kann aus sechs Schaltelementen und sechs Freilaufdioden gebildet sein, die jeweils antiparallel zu einem zugehörigen der Schaltelemente geschaltet sind. Zumindest entweder jedes Schaltelement oder jede Freilaufdiode der Haupt-Umwandlungsschaltung 201 ist ein Schaltelement oder eine Freilaufdiode 202, die in einer Halbleitereinrichtung entsprechend einem der Leistungshalbleitermodule 1, 1b, 1c, 1d, 1e der oben beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsform enthalten sind. Jedes der zwei Schaltelemente der sechs Schaltelemente sind in Reihe geschaltet und bilden so obere und untere Zweige, und jeder der oberen und unteren Zweige bildet eine entsprechende Phase (U-Phase, V-Phase, W-Phase) der Vollbrückenschaltung. Ausgangsanschlüsse der oberen und unteren Zweige, d. h. drei Ausgangsanschlüsse der Haupt-Umwandlungsschaltung 201, sind mit der Last 300 verbunden.
  • Die Haupt-Umwandlungsschaltung 201 weist ferner eine Treiberschaltung (nicht dargestellt) auf, die jedes Schaltelement treibt. Die Treiberschaltung kann in der Halbleitereinrichtung 202 enthalten sein oder außerhalb der Halbleitereinrichtung 202 angeordnet sein. Die Treiberschaltung erzeugt ein Treibersignal zum Treiben jedes Schaltelements der Haupt-Umwandlungsschaltung 201 und führt das Treibersignal einer Steuerungselektrode des Schaltelements der Haupt-Umwandlungsschaltung 201 zu. Genauer gesagt: Gemäß mit dem Steuersignal von der Steuerungsschaltung 203 wird ein Treibersignal zum Schalten des Schaltelements in den Einschaltzustand oder ein Treibersignal zum Schalten des Schaltelements in den Ausschaltzustand an die Steuerungselektrode jedes Schaltelements ausgegeben Wenn das Schaltelement im Einschaltzustand gehalten wird, ist das Treibersignal ein Spannungssignal (Einschaltsignal) größer als oder gleich groß wie die Schwellenspannung des Schaltelements, und wenn das Schaltelement im Ausschaltzustand gehalten wird, ist das Treibersignal ein Spannungssignal (Ausschaltsignal) kleiner als oder gleich groß wie die Schwellenspannung des Schaltelements.
  • Die Steuerungsschaltung 203 steuert jedes Schaltelement der Haupt-Umwandlungsschaltung 201, so dass der Last 300 Energie zugeführt wird. Genauer gesagt: Die Zeit (Einschaltzeit), während der jedes Schaltelement der Haupt-Umwandlungsschaltung 201 im Einschaltzustand ist, wird auf der Basis der Leistung berechnet, die der Last 300 zugeführt werden soll. Beispielsweise kann die Haupt-Umwandlungsschaltung 201 durch PWM-Steuerung gesteuert werden, unter der die Einschaltzeit des Schaltelements auf eine Weise moduliert wird, die von der Spannung abhängt, die an die Last 300 ausgegeben wird. Dann wird ein Steuerungsbefehl (Steuersignal) an die Treiberschaltung ausgegeben, die in der Haupt-Umwandlungsschaltung 201 enthalten ist, so dass das Einschaltsignal an ein Schaltelement ausgegeben wird, das im Einschaltzustand sein soll, und das Ausschaltsignal an ein Schaltelement ausgeben wird, das im Ausschaltzustand sein soll, und zwar zu jedem Zeitpunkt. Die Treiberschaltung gibt das Einschaltsignal oder das Ausschaltsignal als das Treibersignal an die Steuerungselektrode jedes Schaltelements gemäß dem Steuersignal aus.
  • In der Stromrichtervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform wird irgendeines der Leistungshalbleitermodule 1, 1b, 1c, 1d, 1e der ersten bis fünften Ausführungsform als die Halbleitereinrichtung 202 verwendet, die die Haupt-Umwandlungsschaltung 201 bildet. Daher kann die Leistungskapazität der Stromrichtervorrichtung erhöht werden, und die Lebensdauer der Stromrichtervorrichtung kann verlängert werden.
  • Für die vorliegende Ausführungsform wurde das Beispiel beschrieben, wo die vorliegende Erfindung auf einen Wechselrichter mit zwei Pegeln und drei Phasen angewendet wird, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf ein solches Beispiel beschränkt, und sie kann auf verschiedenartige Stromrichtervorrichtungen angewendet werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung auf eine Stromrichtervorrichtung mit zwei Pegeln angewendet, aber sie kann auch auf eine Stromrichtervorrichtung mit drei Pegeln oder mehreren Pegeln angewendet werden, oder alternativ kann die vorliegende Erfindung auf einen einphasigen Wechselrichter angewendet werden, und zwar für den Fall, dass die Energie einer einphasigen Last zugeführt wird. Für den Fall, dass die Stromrichtervorrichtung Energie einer DC-Last oder dergleichen zuführt, kann die vorliegende Erfindung auf einen DC/DC-Wandler oder einen AC/DC-Stromrichter angewendet werden.
  • Die Stromrichtervorrichtung, auf welche die vorliegende Erfindung angewendet wird, ist nicht auf eine Stromrichtervorrichtung beschränkt, die auf den Fall angewendet wird, in dem die oben beschriebene Last ein Elektromotor ist, und sie kann auch als eine Stromrichtereinrichtung verwendet werden, die beispielsweise auf eine elektrische Entladungsmaschine, eine Laserstrahlmaschine, einen Induktionserwärmungskocher oder ein kontaktloses Energieversorgungssystem angewendet wird. Alternativ kann die Stromrichtervorrichtung als ein Spannungsstabilisator bzw. Leistungskonditionierer verwendet werden, der auf ein Photovoltaiksystem, ein Energiespeichersystem oder dergleichen angewendet wird.
  • Es versteht sich, dass die erste bis sechste Ausführungsform, die hierin offenbart sind, in jeder Hinsicht anschaulich und nicht einschränkend sind. Mindestens zwei der ersten bis sechsten Ausführungsformen, die hierin offenbart sind, können kombiniert werden, solange sich keine Inkonsistenz ergibt. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch die Ansprüche und nicht durch die obige Beschreibung definiert, und es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung die Ansprüche, Äquivalente der Ansprüche und sämtliche Modifikationen innerhalb des Umfangs umfasst.
  • Bezugszeichenliste
    • 1, 1b, 1c, 1d, 1e
    Leistungshalbleitermodul
    10
    Isolierleiterplatte
    11
    Grundplatte
    12
    Isolierplatte
    12a
    erste Hauptfläche
    13
    erstes leitfähiges Schaltungsmuster
    13b
    zweites leitfähiges Schaltungsmuster
    15a, 15b, 15c, 15d, 15h, 15i, 15m, 15n, 15p
    leitfähiges Verbindungselement
    20a, 20b, 20c, 20d
    selbst-lichtbogenlöschendes Halbleiterelement
    20h
    erste Freilaufdiode
    20i
    zweite Freilaufdiode
    21a, 21b, 21c, 21d
    Drain-Elektrode
    21h
    erste Kathodenelektrode
    21i
    zweite Kathodenelektrode
    22a, 22b, 22c, 22d
    Source-Elektrode
    22h
    erste Anodenelektrode
    22i
    zweite Anodenelektrode
    23a, 23b, 23c, 23d
    Gate-Elektrode
    25a, 25b, 25c, 25d, 25h, 25i, 25m, 25n, 25p
    leitfähiges Verbindungselement
    30
    Verdrahtungsplatine
    31
    Isoliersubstrat
    31a
    zweite Hauptfläche
    31b
    dritte Hauptfläche
    31c
    erste Kante
    31d
    zweite Kante
    31e
    dritte Kante
    31f
    vierte Kante
    32, 38
    leitfähiges Via
    33, 35
    leitfähiges Source-Muster
    33a, 33b
    Kante
    33p, 33q
    Bereich
    34
    leitfähiges Pad
    36, 36b, 36c
    leitfähiges Gate-Muster
    36p, 36q
    Bereich
    37
    leitfähiges Pad
    40
    leitfähiger Block
    42,44
    Elektrodenanschluss
    43, 45
    leitfähiges Verbindungselement
    46
    erster Source-Steuerungsanschluss
    46b
    zweiter Source-Steuerungsanschluss
    47, 47b, 49, 49b
    leitfähiger Draht
    48
    erster Gate-Steuerungsanschluss
    48b
    zweiter Gate-Steuerungsanschluss
    50a, 50b, 50c, 50d
    leitfähiger Gate-Draht
    53
    leitfähiges Source-Muster
    53a
    Kante
    53p
    Bereich
    55, 55b, 55c, 55d
    Hauptstrom
    57
    leitfähiges Pad
    58
    leitfähiges Via
    62,64
    Elektrodenanschluss
    63, 65
    leitfähige Verbindungselement
    66, 68
    leitfähiges Via
    67
    leitfähiges Pad
    70
    leitfähiger Block
    73
    oberer Zweig
    74
    unterer Zweig
    77
    leitfähiges Pad
    78
    leitfähiges Via
    80
    leitfähige Brücke
    81a, 81b
    leitfähiges Verbindungselement
    82
    leitfähiges Via
    83, 85
    leitfähiges Source-Muster
    83a, 83b
    Kante
    83p, 83q
    Bereich
    86, 86b, 86c
    leitfähiges Gate-Muster
    86p, 86q
    Bereich
    90
    leitfähiger Block
    100
    Energieversorgung
    200
    Stromrichtervorrichtung
    201
    Haupt-Umwandlungsschaltung
    202
    Halbleitereinrichtung
    203
    Steuerungsschaltung
    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
    • WO 2014/185050 A [0002, 0003]

Claims (17)

  1. Leistungshalbleitermodul, das Folgendes aufweist: eine Isolierleiterplatte inklusive einer Isolierplatte inklusive einer ersten Hauptfläche und eines ersten leitfähigen Schaltungsmusters, das auf der ersten Hauptfläche angeordnet ist; eine Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen; eine Verdrahtungsplatine, die so angeordnet ist, dass sie der ersten Hauptfläche zugewandt ist; eine Mehrzahl von ersten leitfähigen Verbindungselementen; und eine Mehrzahl von ersten leitfähigen Gate-Drähten, wobei die Verdrahtungsplatine ein Isoliersubstrat, ein erstes leitfähiges Source-Muster und ein erstes leitfähiges Gate-Muster aufweist, das Isoliersubstrat eine zweite Hauptfläche aufweist, die der ersten Hauptfläche zugewandt ist, und eine dritte Hauptfläche gegenüber der zweiten Hauptfläche, in der Draufsicht der dritten Hauptfläche das Isoliersubstrat eine erste Kante und eine zweite Kante gegenüber der ersten Kante aufweist, die Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen jeweils eine erste Source-Elektrode, eine erste Gate-Elektrode und eine erste Drain-Elektrode aufweisen, die ersten Drain-Elektroden der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen mit dem ersten leitfähigen Schaltungsmuster verbunden sind, die ersten Source-Elektroden der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen mit dem ersten leitfähigen Source-Muster mittels der Mehrzahl von ersten leitfähigen Verbindungselementen verbunden sind, die Mehrzahl von ersten leitfähigen Gate-Drähten die ersten Gate-Elektroden der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen und das erste leitfähige Gate-Muster verbinden, und in der Draufsicht der dritten Hauptfläche, eine erste Longitudinalrichtung des ersten leitfähigen Gate-Musters mit einer ersten Array-Richtung der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen übereinstimmt.
  2. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, wobei eine erste Länge des ersten leitfähigen Gate-Musters in der ersten Longitudinalrichtung des ersten leitfähigen Gate-Musters größer als oder gleich groß wie eine zweite Länge der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen in der ersten Array-Richtung der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen ist.
  3. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei in der Draufsicht der dritten Hauptfläche das erste leitfähige Gate-Muster entlang der ersten Kante des Isoliersubstrats angeordnet ist, und die Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen entlang der ersten Kante des Isoliersubstrats angeordnet sind.
  4. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste leitfähige Source-Muster auf der zweiten Hauptfläche angeordnet ist, und das erste leitfähige Gate-Muster auf der dritten Hauptfläche angeordnet ist und entlang einer Kante des ersten leitfähigen Source-Musters in der Draufsicht der dritten Hauptfläche angeordnet ist.
  5. Leistungshalbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine erste Breite eines ersten leitfähigen Gate-Musterbereichs des ersten leitfähigen Gate-Musters, wobei der erste leitfähige Gate-Musterbereich der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen in der ersten Longitudinalrichtung des ersten leitfähigen Gate-Musters in der Draufsicht der dritten Hauptfläche entspricht, kleiner ist als eine zweite Breite eines ersten leitfähigen Source-Musterbereichs des ersten leitfähigen Source-Musters, wobei der erste leitfähige Source-Musterbereich der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen in der ersten Longitudinalrichtung des ersten leitfähigen Gate-Musters in der Draufsicht der dritten Hauptfläche entspricht, die erste Breite des ersten leitfähigen Gate-Musterbereichs mit einer Länge des ersten leitfähigen Gate-Musterbereichs in einer ersten Lateralrichtung des ersten leitfähigen Gate-Musters orthogonal zur ersten Longitudinalrichtung übereinstimmt, und die zweite Breite des ersten leitfähigen Source-Musterbereichs mit einer Länge des ersten leitfähigen Source-Musterbereichs in der ersten Lateralrichtung des ersten leitfähigen Gate-Musters übereinstimmt.
  6. Leistungshalbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei mindestens einer der Mehrzahl von ersten leitfähigen Gate-Drähten in einer Richtung schräg zur ersten Longitudinalrichtung des ersten leitfähigen Gate-Musters in der Draufsicht der dritten Hauptfläche verläuft.
  7. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 6, wobei der mindestens eine der Mehrzahl von ersten leitfähigen Gate-Drähten ein erstes Ende gebondet an die erste Gate-Elektrode mindestens eines der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen und ein zweites Ende gebondet an das erste leitfähige Gate-Muster aufweist, und ein Intervall zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende in der ersten Longitudinalrichtung des ersten leitfähigen Gate-Musters kleiner als oder gleich groß wie eine Breite des mindestens einen der Mehrzahl von ersten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen in der ersten Longitudinalrichtung des ersten leitfähigen Gate-Musters ist.
  8. Leistungshalbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das ferner Folgendes aufweist: einen ersten Elektrodenanschluss; und einen zweiten Elektrodenanschluss, wobei der erste Elektrodenanschluss ein erstes Pfadende im Leistungshalbleitermodul eines ersten Pfads des ersten Hauptstroms ist, der zwischen den ersten Source-Elektroden und den ersten Drain-Elektroden fließt, der zweite Elektrodenanschluss ein zweites Pfadende im Leistungshalbleitermodul des ersten Pfad des ersten Hauptstroms ist, der erste Elektrodenanschluss elektrisch mit den ersten Source-Elektroden über das erste leitfähige Source-Muster ohne einen leitfähigen Draht verbunden ist, und der zweite Elektrodenanschluss elektrisch mit den ersten Drain-Elektroden über das erste leitfähige Schaltungsmuster ohne einen leitfähigen Draht verbunden ist.
  9. Leistungshalbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das ferner Folgendes aufweist: eine Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen; eine Mehrzahl von zweiten leitfähigen Verbindungselementen; und eine Mehrzahl von zweiten leitfähigen Gate-Drähten, wobei die Verdrahtungsplatine ferner ein zweites leitfähiges Gate-Muster aufweist, das elektrisch mit dem ersten leitfähigen Gate-Muster verbunden ist, die Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen jeweils eine zweite Source-Elektrode, eine zweite Gate-Elektrode und eine zweite Drain-Elektrode aufweisen, die zweiten Drain-Elektroden der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen mit dem ersten leitfähigen Schaltungsmuster verbunden sind, die zweiten Source-Elektroden der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen mit dem ersten leitfähigen Source-Muster mittels der Mehrzahl von zweiten leitfähigen Verbindungselementen verbunden sind, die Mehrzahl von zweiten leitfähigen Gate-Drähten die zweiten Gate-Elektroden der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen und das zweite leitfähige Gate-Muster verbinden, und in der Draufsicht der dritten Hauptfläche eine zweite Longitudinalrichtung des zweiten leitfähigen Gate-Musters mit einer zweiten Array-Richtung der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen übereinstimmt.
  10. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 9, wobei eine dritte Breite eines zweiten leitfähigen Gate-Musterbereichs des zweiten leitfähigen Gate-Musters, wobei der zweite leitfähige Gate-Musterbereich der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen in der zweiten Longitudinalrichtung des zweiten leitfähigen Gate-Musters in der Draufsicht der dritten Hauptfläche entspricht, kleiner ist als eine vierte Breite eines zweiten leitfähigen Source-Musterbereichs des ersten leitfähigen Source-Musters, wobei der zweite leitfähige Source-Musterbereich der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen in der zweiten Longitudinalrichtung des zweiten leitfähigen Gate-Musters in der Draufsicht der dritten Hauptfläche entspricht, die dritte Breite des zweiten leitfähigen Gate-Musterbereichs mit einer Länge des zweiten leitfähigen Gate-Musterbereichs in einer zweiten Lateralrichtung des zweiten leitfähigen Gate-Musters orthogonal zur zweiten Longitudinalrichtung übereinstimmt, und die vierte Breite des zweiten leitfähigen Source-Musterbereichs mit der Länge des zweiten leitfähigen Source-Musterbereichs in der zweiten Lateralrichtung des zweiten leitfähigen Gate-Musters übereinstimmt.
  11. Leistungshalbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das ferner Folgendes aufweist: eine Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen; eine Mehrzahl von zweiten leitfähigen Verbindungselementen; und eine Mehrzahl von zweiten leitfähigen Gate-Drähten, wobei die Isolierleiterplatte ferner ein zweites leitfähiges Schaltungsmuster aufweist, das auf der ersten Hauptfläche angeordnet ist und elektrisch vom ersten leitfähigen Schaltungsmuster isoliert ist, die Verdrahtungsplatine ferner ein zweites leitfähiges Source-Muster aufweist, das elektrisch vom ersten leitfähigen Source-Muster isoliert ist, und ein zweites leitfähiges Gate-Muster aufweist, das elektrisch vom ersten leitfähigen Gate-Muster isoliert ist, die Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen jeweils eine zweite Source-Elektrode, eine zweite Gate-Elektrode und eine zweite Drain-Elektrode aufweisen, die zweiten Drain-Elektroden der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen mit dem zweiten leitfähigen Schaltungsmuster verbunden sind, die zweiten Source-Elektroden der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen mit dem zweiten leitfähigen Source-Muster mittels der Mehrzahl von zweiten leitfähigen Verbindungselementen verbunden sind, die Mehrzahl von zweiten leitfähigen Gate-Drähten die zweiten Gate-Elektroden der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen und das zweite leitfähige Gate-Muster verbinden, und in der Draufsicht der dritten Hauptfläche eine zweite Longitudinalrichtung des zweiten leitfähigen Gate-Musters mit einer zweiten Array-Richtung der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen übereinstimmt.
  12. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 11, wobei in der Draufsicht der dritten Hauptfläche, eine dritte Breite eines zweiten leitfähigen Gate-Musterbereichs des zweiten leitfähigen Gate-Musters in einer zweiten Lateralrichtung des zweiten leitfähigen Gate-Musters, wobei der zweite leitfähige Gate-Musterbereich der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen entspricht, kleiner ist als eine vierte Breite eines zweiten leitfähigen Source-Musterbereichs des zweiten leitfähigen Source-Musters in der zweiten Lateralrichtung, wobei der zweite leitfähige Source-Musterbereich der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen entspricht; und die zweite Lateralrichtung des zweiten leitfähigen Gate-Musters orthogonal zur zweiten Longitudinalrichtung des zweiten leitfähigen Gate-Musters ist.
  13. Leistungshalbleitermodul nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei eine dritte Länge des zweiten leitfähigen Gate-Musters in der zweiten Longitudinalrichtung des zweiten leitfähigen Gate-Musters größer als oder gleich groß wie eine vierte Länge der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen in der zweiten Array-Richtung der Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen ist.
  14. Leistungshalbleitermodul nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei in der Draufsicht der dritten Hauptfläche das zweite leitfähige Gate-Muster entlang der zweiten Kante des Isoliersubstrats angeordnet ist, und die Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen entlang der zweiten Kante des Isoliersubstrats angeordnet sind.
  15. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 11 oder 12, wobei in der Draufsicht der dritten Hauptfläche das zweite leitfähige Gate-Muster entlang der ersten Kante des Isoliersubstrats angeordnet ist, und die Mehrzahl von zweiten selbst-lichtbogenlöschenden Halbleiterelementen entlang der ersten Kante des Isoliersubstrats angeordnet sind.
  16. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 11 oder 12, das ferner Folgendes aufweist: einen dritten Elektrodenanschluss; und einen vierten Elektrodenanschluss, wobei der dritte Elektrodenanschluss ein drittes Pfadende im Leistungshalbleitermodul eines zweiten Pfads eines zweiten Hauptstroms ist, der zwischen den zweiten Source-Elektroden und den zweiten Drain-Elektroden fließt, der vierte Elektrodenanschluss ein viertes Pfadende im Leistungshalbleitermodul des zweites Pfads des zweiten Hauptstroms ist, der dritte Elektrodenanschluss elektrisch mit den zweiten Source-Elektroden über das zweite leitfähige Source-Muster ohne einen leitfähigen Draht verbunden ist, und der vierte Elektrodenanschluss elektrisch mit den zweiten Drain-Elektroden über das zweite leitfähige Schaltungsmuster ohne einen leitfähigen Draht verbunden ist.
  17. Stromrichtervorrichtung, die Folgendes aufweist: eine Haupt-Umwandlungsschaltung, die das Leistungshalbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 16 aufweist, wobei die Haupt-Umwandlungsschaltung zum Umwandeln und Ausgeben von Eingangsenergie dient; und eine Steuerungsschaltung zum Ausgeben - an die Haupt-Umwandlungsschaltung - eines Steuersignals zum Steuern der Haupt-Umwandlungsschaltung.
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