DE112021000083T5 - Elektrischer schaltkreis und halbleitermodul - Google Patents

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Abstract

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, elektromagnetisches Strahlungsrauschen zu unterdrücken, während gleichzeitig ein Anstieg des Schaltungsverlusts unterdrückt wird. Bereitgestellt wird ein elektrischer Schaltkreis, in dem ein erstes Schaltelement (3a) und ein erstes Diodenelement (4a) antiparallel verbunden sind, um einen Oberarm zu bilden, und ein zweites Halbleiterelement (3b) und ein zweites Diodenelement (4b) antiparallel verbunden sind, um einen Unterarm zu bilden, und der Oberarm und der Unterarm in Reihe geschaltet sind, wobei eine Verdrahtung (F1), die den Oberarm und den Unterarm verbindet, und eine Gatterverdrahtung (F2) des Unterarms nahe beieinander parallel angeordnet sind, und die Richtung eines Stroms, der durch die Gatterverdrahtung des Unterarms fließt, dieselbe ist wie die Richtung eines Sperrverzögerungsstroms, der vom ersten Diodenelement des Oberarms zum Unterarm fließt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft einen elektrischen Schaltkreis und ein Halbleitermodul.
  • Stand der Technik
  • Halbleitervorrichtungen weisen ein Substrat auf, auf dem Halbleiterelemente wie ein Bipolartransistor mit isoliertem Gatter (IGBT), ein Leistungs-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (Leistungs-MOSFET) und eine Freilaufdiode (FWD) angeordnet sind, und werden in Vorrichtungen wie Wechselrichtern verwendet.
  • Beispielsweise wurden in Patentliteratur 1 und 2 Halbleitervorrichtungen vorgeschlagen, die solche Halbleiterelemente aufweisen. Patentliteratur 1 offenbart eine Anordnung, in der ein Gatter-Strompfad und ein Hauptstrompfad eines IGBT parallel angeordnet sind, wobei der Strom in entgegengesetzten Richtungen fließt. Patentliteratur 1 hat die Wirkung, dass der Gatterstrom durch gegenseitige Wechselwirkung durch den Hauptstrom beim Einschalten erhöht wird.
  • Auch Patentliteratur 2 offenbart eine Anordnung, bei der die Gatterverdrahtung und die Source-Verdrahtung eines MOSFET magnetisch gekoppelt sind. Patentliteratur 2 hat die Wirkung, dass ein Phänomen verhindert wird, das auftritt, wenn ein Schaltelement entweder im Oberarm oder im Unterarm eingeschaltet wird, bei dem ein kurzer Strom (Strom in der entgegengesetzten Richtung) zu einem FWD des anderen Schaltelements fließt und eine Selbsteinschaltung durch das andere Schaltelement verursacht.
  • Zitationsliste
  • Patentliteratur
    • Patentliteratur 1: Internationale Veröffentlichung Nr. WO 2017/199580
    • Patentliteratur 2: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2011-188540
  • Kurzbeschreibung der Erfindung
  • Technische Aufgabe
  • In einer Anordnung, in der zwei Kombinationen aus einem IGBT-Element und einem FWD-Element, die antiparallel geschaltet sind (auch als Arme bezeichnet), in Reihe geschaltet sind (auch als Oberarm und Unterarm bezeichnet), werden typischerweise Stromkreise durch Strompfade gebildet, so dass sich die Arme nicht leicht gegenseitig beeinflussen, und sie sind an Orten angeordnet, an denen sich die Stromkreise nicht leicht gegenseitig beeinflussen.
  • Die Grundfunktionen eines solchen IGBT-Moduls sind:
    1. (1) Beim Einschalten des IGBT-Elements in einem der Arme fließt ein Strom von einer Energiequelle zum IGBT-Element und wird an eine Last (L-Last) abgegeben.
    2. (2) Beim Ausschalten des IGBT-Elements fließt ein Strom zwischen dem FWD-Element im anderen Arm und der Last (L-Last) zurück.
    3. (3) Beim erneuten Einschalten des IGBT-Elements wird der Vorgang in (1) wieder aufgenommen, und gleichzeitig werden Ladungsträger, die als Verarmungsschicht am PN-Übergang des FWD-Elements gespeichert sind, zwischen dem FWD-Element im anderen Arm und der Last (L-Last) freigesetzt, und ein großer Strom (auch als Sperrverzögerungsstrom bezeichnet) fließt sofort in der umgekehrten Richtung des FWD-Elements (Vorwärtsrichtung des IGBT-Elements).
  • Danach werden die obigen Vorgänge (1) bis (3) wiederholt.
  • Während der oben genannten Schaltvorgänge fließt sofort ein Strom in einem Zustand, in dem eine Potenzialdifferenz besteht, so dass Verluste auftreten können (Schaltverlust). Um den Schaltverlust zu reduzieren, werden Verbesserungen wie höhere Schaltgeschwindigkeiten entwickelt. Falls andererseits abrupte Spannungsschwankungen aufgrund übermäßig schnellen Schaltens auftreten, gibt es Bedenken, dass elektromagnetisches Strahlungsrauschen auftreten kann und einen nachteiligen Einfluss ausübt, wie zum Beispiel das Verursachen von Fehlfunktionen in peripheren Schaltkreisen.
  • Die oben beschriebenen abrupten Spannungsschwankungen können durch Einstellen eines hohen Gatter-Widerstands (RG) reduziert werden. Falls jedoch ein hoher RG eingestellt wird, wird die Schaltgeschwindigkeit in dem Bereich, wo die Spannungsschwankungen nicht abrupt sind, verringert, wodurch der Schaltverlust erhöht wird.
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Lichte dieser Punkte entwickelt, und ein Ziel davon ist es, einen elektrischen Schaltkreis und ein Halbleitermodul bereitzustellen, die in der Lage sind, elektromagnetisches Strahlungsrauschen zu unterdrücken und gleichzeitig einen Anstieg der Schaltverluste zu unterdrücken, indem die Schaltgeschwindigkeit in dem Strombereich, in dem die Spannungsschwankungen abrupt auftreten, verringert wird und die Schaltgeschwindigkeit in dem Strombereich, in dem die Spannungsschwankungen nicht abrupt auftreten, nicht übermäßig verringert wird.
  • Lösung der Aufgabe
  • In einem elektrischen Schaltkreis gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung sind ein Halbleiterelement, das einen Oberarm bildet, und ein anderes Halbleiterelement, das einen Unterarm bildet, in Reihe geschaltet, wobei ein Gatter-Strompfad eines Arms entweder des Oberarms oder des Unterarms und ein Sperrverzögerungs-Strompfad des anderen Arms nahe beieinander parallel angeordnet sind, und eine Richtung des Gatter-Strompfads dieselbe Richtung wie die des Sperrverzögerungs-Strompfads ist.
  • In einem Halbleitermodul gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung sind ein Halbleiterelement, das einen Oberarm bildet, und ein anderes Halbleiterelement, das einen Unterarm bildet, in Reihe geschaltet, wobei ein Steuerverdrahtungselement, das einen Gatter-Strompfad eines Arms entweder des Oberarms oder des Unterarms bildet, und ein Hauptstromverdrahtungselement, das einen Sperrverzögerungs-Strompfad des anderen Arms bildet, nahe beieinander parallel angeordnet sind, und eine Richtung des Gatter-Strompfads dieselbe Richtung wie die des Sperrverzögerungs-Strompfads ist.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, elektromagnetisches Strahlungsrauschen zu unterdrücken, während außerdem ein Anstieg des Verlusts beim Schalten unterdrückt wird.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein schematisches Schaubild eines Halbleitermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel.
    • 2 ist ein Schaltplan, der Schaltvorgänge in einem Aufbau gemäß dem Stand der Technik illustriert.
    • 3 ist ein schematisches Schaubild, das einen elektrischen Schaltkreis gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel illustriert.
    • 4 ist eine Draufsicht eines Halbleitermoduls, das den Fluss des Stroms gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel illustriert.
    • 5 ist ein Diagramm, das den Spannungsstoß und die Spannungsänderung in Abhängigkeit vom Strom illustriert.
    • 6 ist ein schematisches Schaubild eines Halbleitermoduls gemäß einer ersten Abwandlung.
    • 7 ist ein schematisches Schaubild eines Halbleitermoduls gemäß einer zweiten Abwandlung.
    • 8 ist ein schematisches Schaubild eines Halbleitermoduls gemäß einer dritten Abwandlung.
    • 9 ist ein schematisches Schaubild eines Halbleitermoduls gemäß der dritten Abwandlung.
    • 10 ist ein schematisches Schaubild eines Halbleitermoduls gemäß einer vierten Abwandlung.
    • 11 ist ein schematisches Schaubild eines Halbleitermoduls gemäß der vierten Abwandlung.
  • Beschreibung der Ausführungsform
  • Im Folgenden wird ein Halbleitermodul beschrieben, auf das die vorliegende Erfindung angewendet werden kann. 1 ist ein schematisches Schaubild eines Halbleitermoduls gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. 1A ist eine Draufsicht des Halbleitermoduls und 1B ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A des in 1A dargestellten Halbleitermoduls. Man beachte, dass das unten dargestellte Halbleitermodul nur ein nicht-einschränkendes Beispiel ist und auf angemessene Weise modifiziert werden kann.
  • In den folgenden Schaubildern wird die X-Richtung als Anordnungsrichtung eines Schaltelements und eines Diodenelements, die parallel verbunden sind, definiert, die Y-Richtung wird als die Anordnungsrichtung des Oberarms und des Unterarms, die in Reihe geschaltet sind, definiert und die Z-Achse wird als die Höhenrichtung des Halbleitermoduls definiert. Die dargestellten X-, Y- und Z-Achsen sind senkrecht zueinander und bilden ein rechtshändiges Koordinatensystem. Außerdem kann die X-Richtung in einigen Fällen als die links-rechts-Richtung bezeichnet werden, die Y-Richtung kann als die vorne-hinten-Richtung bezeichnet werden und die Z-Richtung kann als die oben-unten-Richtung bezeichnet werden. Diese Richtungen (vorne-hinten, links-rechts, oben-unten) sind Begriffe die der Einfachheit halber in der Beschreibung verwendet werden, und je nach Einbaulage der Halbleitervorrichtung können sich die Beziehungen zwischen diesen Richtungen und den XYZ-Richtungen ändern. Beispielsweise wird die Oberfläche der Wärmeableitungsseite (Kühlerseite) der Halbleitervorrichtung als die Unterseite bezeichnet, während die gegenüberliegende Seite als die Oberseite bezeichnet wird. In dieser Beschreibung bezeichnet Draufsicht den Fall des Betrachtens der Oberseite der Halbleitervorrichtung von der positiven Z-Richtung.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird mit einem Leistungswandler, wie z.B. einem Leistungsmodul verwendet und ist ein Leistungsmodul, das einen Wechselrichter bildet. Die Halbleitervorrichtung weist ein Halbleitermodul 1 auf. Auf 1 wird Bezug genommen, um ein einzelnes Halbleitermodul 1 zu beschreiben. Beispielsweise im Fall, dass die Halbleitervorrichtung eine dreiphasige Wechselrichterschaltung bildet, sind drei Halbleitermodule wie das in 1 in der Reihenfolge U-Phase, V-Phase, W-Phase angeordnet.
  • Wie in 1A und 1B dargestellt umfasst das Halbleitermodul 1 ein Vielschichtensubstrat 2 und eine Vielzahl von Schaltelementen 3a, 3b und eine Vielzahl von Diodenelementen 4a, 4b, die auf dem Vielschichtensubstrat 2 angeordnet sind. Man beachte, dass in 1 Komponenten wie ein Gehäuse, in dem die obige Anordnung untergebracht ist, und ein Versiegelungsharz der Einfachheit halber nicht dargestellt sind.
  • Das Vielschichtensubstrat 2 wird durch Stapeln von Metallschichten und Isolierschichten gebildet, und umfasst beispielsweise ein direktes Kupferbonding („Direct Copper Bonding“, DCB) -Substrat, ein Aktivmetall-Lotsubstrat („Active Metal Brazing“, AMB) oder ein metallbasiertes Substrat. Insbesondere umfasst das Vielschichtensubstrat 2 eine Isolierplatte 20, einen Kühlkörper 21, der auf der Unterseite der Isolierplatte 20 angeordnet ist, und eine Vielzahl von Leiterplatten 22, die auf der Oberseite der Isolierplatte 20 angeordnet ist. Das Vielschichtensubstrat 2 weist in Draufsicht eine im Wesentlichen rechteckige Form auf.
  • Die Isolierplatte 20 hat eine vorgegebene Dicke in Z-Richtung und ist in einer flachen Form ausgebildet mit einer Oberseite und einer Unterseite. Die Isolierplatte 20 ist beispielsweise aus einem keramischen Material wie z.B. Aluminiumoxid (Al2O3), Aluminiumnitrid (AIN) oder Siliziumnitrid (Si3N4), aus einem Harz wie z.B. Epoxid oder aus einem Isoliermaterial wie z.B. einem Epoxidharz mit einem Keramikmaterial als Füllmittel gefertigt. Die Isolierplatte 20 kann auch als Isolierschicht oder Isolierfilm bezeichnet werden.
  • Der Kühlkörper 21 hat eine vorgegebene Dicke in Z-Richtung und ist so ausgebildet, dass er die gesamte untere Unterseite der Isolierplatte 20 bedeckt. Der Kühlkörper 21 ist aus einer Metallplatte mit guter Wärmeleitfähigkeit gefertigt, wie zum Beispiel Kupfer oder Aluminium.
  • Auf der Oberseite (Hauptseite) der Isolierplatte 20 ist die Vielzahl von Leiterplatten 22 als Inseln ausgebildet, die elektrisch voneinander isoliert sind. Insbesondere umfasst die Vielzahl von Leiterplatten 22 eine erste Leiterplatte 23, die mit einem positiven Potenzialpunkt (P-Klemme) verbunden ist, eine zweite Leiterplatte 24, die mit einem mittleren Potenzialpunkt (M-Klemme) verbunden ist, eine dritte Leiterplatte 25, die mit einem negativen Potenzialpunkt (N-Klemme) verbunden ist und ein Paar Gatterverdrahtungs-Leiterplatten 26 und 27. Diese Leiterplatten 22 enthalten eine Metallschicht mit vorgegebener Dicke, die aus Kupferfolie oder dergleichen ausgebildet ist.
  • Die erste Leiterplatte 23 hat in Draufsicht eine rechteckige Form, die sich in X-Richtung erstreckt. Die erste Leiterplatte 23 ist exzentrisch auf der positiven Y-Seite der Isolierplatte 20 angeordnet. Obwohl später genauer beschrieben, sind das Schaltelement 3a und das Diodenelement 4a, die den Oberarm bilden, auf der Oberseite der ersten Leiterplatte 23 angeordnet. Eine Anschlussfläche C1 zum externen Anschließen, mit der eine Kollektorelektrode des Oberarms verbunden ist, ist am positiven X-Ende der ersten Leiterplatte 23 angeordnet. Die Anschlussfläche C1 ist mit dem positiven Potenzialpunkt (P-Klemme) einer externen Energiequelle verbunden.
  • Die zweite Leiterplatte 24 umfasst einen rechteckigen Teil, der sich in X-Richtung erstreckt und exzentrisch auf der negativen Y-Seite angeordnet ist, und das negative X-Ende des rechteckigen Teils ist in rechtem Winkel in positiver Y-Richtung gebogen, um in Draufsicht im Wesentlichen eine L-Form zu bilden. Obwohl später genauer beschrieben, sind das Schaltelement 3b und das Diodenelement 4b, die den Unterarm bilden, auf der Oberseite der zweiten Leiterplatte 24 angeordnet. Außerdem ist eine Anschlussfläche C2E1 zum externen Verbinden, mit der eine Kollektorelektrode des Unterarms und eine Emitterelektrode des Oberarms verbunden sind, auf dem länglichen Teil der zweiten Leiterplatte 24, der sich in Y-Richtung erstreckt, angeordnet. Der längliche Teil ist weiter von der negativen X-Seite entfernt angeordnet als die erste Leiterplatte 23. Die Anschlussfläche C2E1 ist mit einer externen Last verbunden, die als der mittlere Potenzialpunkt (M-Klemme) dient.
  • Die dritte Leiterplatte 25 ist in der Ecke auf der positiven X-Seite und der negativen Y-Seite der Isolierplatte 20 angeordnet. Die dritte Leiterplatte 25 ist weiter auf der negativen X-Seite angeordnet als der rechteckige Teil der zweiten Leiterplatte 24 und weist eine rechteckige Form auf, die in Y-Richtung lang ist, und die im Wesentlichen dieselbe Breite wie der rechteckige Teil aufweist. Eine Anschlussfläche E2 zum externen Anschließen, mit der eine Emitterelektrode des Unterarms verbunden ist, ist auf der dritten Leiterplatte 25 angeordnet. Die Anschlussfläche E2 ist mit dem negativen Potenzialpunkt (N-Klemme) einer externen Energiequelle verbunden.
  • Die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 26 bildet ein erstes Steuerverdrahtungselement, das eine Gatterelektrode 30a des Schaltelements 3a, das den Oberarm bildet, und eine Anschlussfläche G1 einer externen Anschlussklemme zum Eingeben des Gattersignals des Oberarms elektrisch verbindet. Die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 27 bildet ein zweites Steuerverdrahtungselement, das eine Gatterelektrode 30b des Schaltelements 3a, das den Unterarm bildet, und eine Anschlussfläche G2 einer externen Anschlussklemme zum Eingeben des Gattersignals des Unterarms elektrisch verbindet. Das Paar Gatterverdrahtungs-Leiterplatten 26 und 27 sind als in X-Richtung gestreckte Elemente ausgebildet, die in Y-Richtung der Isolierplatte 20 mittig angeordnet sind. Die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 26 erstreckt sich parallel zur Anordnungsrichtung des Schaltelements 3a und des Diodenelements 4a (X-Richtung). Die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 27 erstreckt sich parallel zur Anordnungsrichtung des Schaltelements 3b und des Diodenelements 4b (X-Richtung).
  • Das Paar Gatterverdrahtungs-Leiterplatten 26 und 27 ist zwischen der ersten Leiterplatte 23 und dem rechteckigen Abschnitt der zweiten Leiterplatte 24 angeordnet. Auch das Paar Gatterverdrahtungs-Leiterplatten 26 und 27 ist in Y-Richtung angeordnet. Eine, nämlich die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 26 ist auf der negativen Y-Seite angeordnet und die andere, nämlich die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 27 ist auf der positiven Y-Seite angeordnet.
  • Mit anderen Worten, die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 26 ist in der Nähe des Unterarms (in der Nähe der zweiten Leiterplatte 24) angeordnet und ist nah beim Schaltelement 3b und Diodenelement 4b. Außerdem ist die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 27 in der Nähe des Oberarms (in der Nähe der ersten Leiterplatte 23) angeordnet und ist nah beim Schaltelement 3a und Diodenelement 4a.
  • Außerdem ist die Anschlussfläche G1 für externe Anschlüsse am negativen X-Ende der Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 26 angeordnet. Obwohl später genauer beschrieben, ist die Gatterelektrode 30a des Oberarms ist über einen Steuerdraht W3 mit der Gatter-Verdrahtung-Leiterplatte 26 (Anschlussfläche G1) verbunden. In ähnlicher Weise ist die Anschlussfläche G2 für externe Anschlüsse am positiven X-Ende der Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 27 angeordnet. Die Gatterelektrode 30b des Unterarms ist über einen Steuerdraht W4 mit der Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 27 (Anschlussfläche G2) verbunden. Mit anderen Worten, die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 26 bildet eine Gatterverdrahtung für den Oberarm und die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 27 bildet eine Gatterverdrahtung für den Unterarm.
  • Wie oben beschrieben ist eine Vielzahl von Halbleiterelementen (Schaltelemente und Diodenelemente) mittels einem Bondiermaterial wie z.B. Lot (nicht dargestellt) an vorgegebenen Orten auf den Oberseiten der Leiterplatten 22 angeordnet. Die Halbleiterelemente sind mit quadratischer Form in Draufsicht durch ein Halbleitersubstrat wie z.B. Silizium (Si), Siliziumkarbit (SiC) oder Galliumnitrid (GaN) ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind ein Schaltelement und ein Diodenelement antiparallel verbunden, um einen Arm zu bilden.
  • Genauer gesagt sind auf der Oberseite der ersten Leiterplatte 23 das Schaltelement 3a und das Diodenelement 4a in X-Richtung angeordnet. Das Schaltelement 3a ist auf der negativen X-Seite angeordnet und das Diodenelement 4a ist auf der positiven X-Seite angeordnet. Das Schaltelement 3a und das Diodenelement 4a sind antiparallel verbunden und bilden den Oberarm.
  • In ähnlicher Weise sind auf der Oberseite der zweiten Leiterplatte 24 das Schaltelement 3b und das Diodenelement 4b in X-Richtung angeordnet. Das Schaltelement 3b ist auf der positiven X-Seite angeordnet und das Diodenelement 4b ist auf der negativen X-Seite angeordnet. Das Schaltelement 3b und das Diodenelement 4b sind antiparallel verbunden und bilden den Unterarm. Man beachte, dass die Anordnungsrichtung des Schaltelements 3a und des Diodenelements 4a der Anordnungsrichtung des Schaltelements 3b und des Diodenelements 4b entgegengesetzt ist.
  • Die Schaltelemente können beispielsweise ein IGBT, ein Leistungs-MOSFET oder ein Bipolartransistor (BJT) sein. Die Diodenelemente können beispielsweise eine Freilaufdiode (FWD), eine Schottky-Barrierediode (SBD), eine Schottky-Übergangs-Diode (JBS), eine verschmolzene PN-Schottky-Diode (MPS) oder eine PN-Diode sein.
  • Man beachte, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel Halbleiterelemente durch Kombinieren der obigen Schaltelemente und Diodenelemente ausgebildet werden, aber die Halbleiterelemente sind nicht hierauf beschränkt und können in angemessener Weise abgeändert werden. Die Halbleiterelemente können auch ein rückwärts leitender IGBT (RC-IGBT) sein, der beispielsweise die Funktionen eines IGBT-Elements und eines FWD-Elements kombiniert. Auch können die Halbleiterelemente ein MOSFET-Element sein, das eine Körperdiode aufweist. Falls die Halbleiterelemente ein RC-IGBT oder ein MOSFET-Element, das eine Körperdiode aufweist, sind, können das Schaltelement und das Diodenelement als einzelnes Halbleiterelement ausgeführt sein. Auch sind im obigen Ausführungsbeispiel Eigenschaften wie die Form, die Anzahl und die Platzierung der Halbleiterelemente nicht auf die obige Ausführung beschränkt und können in geeigneter Weise verändert werden. Beispielsweise kann eine Vielzahl von Schaltelemente parallel angeschlossen sein. Eine Vielzahl von Diodenelementen kann auch parallel angeschlossen sein.
  • Wie oben beschrieben bilden das auf der ersten Leiterplatte 23 angeordnete Schaltelement 3a und das Diodenelement 4a den Oberarm, während das Schaltelement 3b und das Diodenelement 4b auf der zweiten Leiterplatte 24 den Unterarm bilden. Mit anderen Worten, der Oberarm und der Unterarm sind in Y-Richtung angeordnet.
  • Auf einem Halbleitersubstrat mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite auf der gegenüberliegenden Seite der ersten Seite, können diese Halbleiterelemente mit einem Emitter, einer Source oder eine Anode auf der ersten Seite als die Oberseite angeordnet sein, und ein Kollektor, ein Drain oder ein Kathode können auf der zweiten Seite als die Unterseite angeordnet sein. Das Schaltelement 3a (3b) weist die Gatterelektrode 30a (30b) auf der ersten Oberfläche auf.
  • Die Oberseite jedes Halbleiterelements und eine vorgegebene Leiterplatte 22 sind elektrisch durch ein Hauptstromverdrahtungselement verbunden. Insbesondere das Schaltelement 3a und das Diodenelement 3a sind über einen Hauptstromdraht W1 mit dem länglichen Teil der zweiten Leiterplatte 24 elektrisch verbunden. Der Hauptstromdraht W1 bildet ein erstes Hauptstrom-Verdrahtungselement, welches das Schaltelement 3a und das Diodenelement 4a, die den Oberarm bilden, elektrisch mit dem Schaltelement 3b und dem Diodenelement 4b, die den Unterarm bilden, verbindet. Insbesondere sind das Schaltelement 3a und das Diodenelement 4a mit der zweiten Leiterplatte 24, auf der das Schaltelement 3b und das Diodenelement 4b angebracht sind, durch sogenanntes „Stitch-Bonding“ elektrisch verbunden, wobei das Bondieren nacheinander an einer Vielzahl von Verbindungspunkten erfolgt, ohne den Draht an jedem Verbindungspunkt zu schneiden. Ein Hauptstromdraht W2 bildet ein zweites Hauptstrom-Verdrahtungselement, welches das Schaltelement 3b und das Diodenelement 4b, die den Unterarm bilden, elektrisch mit der Anschlussfläche E2, die mit der externen Anschlussklemme auf der negativen Elektrodenseite verbunden ist, verbindet. Insbesondere das Schaltelement 3b und das Diodenelement 4b sind elektrisch mit der dritten Leiterplatte 25 verbunden, auf der die Anschlussfläche E2 durch Stitch-Bonding durch den Hauptstromdraht W2 ausgebildet ist.
  • Auch die Gatterelektrode 30a des Schaltelements 3a, die einen Teil des Oberarms bildet, ist durch den Steuerdraht W3 elektrisch mit der Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 26 verbunden. Ein Ende des Steuerdrahts W3 ist mit der Gatterelektrode 30a verbunden und das andere Ende des Steuerdrahts W3 ist mit dem positiven X-Ende der Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 26 verbunden. In ähnlicher Weise ist die Gatterelektrode 30b des Schaltelements 3b, die einen Teil des Unterarms bildet, ist durch den Steuerdraht W4 elektrisch mit der Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 27 verbunden. Ein Ende des Steuerdrahts W4 ist mit der Gatterelektrode 30b verbunden und das andere Ende des Steuerdrahts W4 ist mit dem negativen X-Ende der Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 27 verbunden.
  • Leiterdrähte (Bondierdrähte) werden als diese Drähte verwendet. Gold, Kupfer, Aluminium, Goldlegierung, Kupferlegierung und Aluminiumlegierung können einzeln oder in Kombination miteinander als Material der Leiterdrähte verwendet werden. Zusätzlich ist es auch möglich, andere Bauteile als Leiterdrähte als die Verdrahtungselemente zu verwenden. Beispielsweise können Bänder oder Leiterrahmen anstelle von Drähten verwendet werden. Obwohl dies später genauer beschrieben wird, können die Hauptstromverdrahtungselemente auch als Metallverdrahtungsplatte ausgebildet sein.
  • Auf diese Weise sind der Oberarm und der Unterarm durch den Hauptstromdraht W1 und die zweite Leiterplatte 24 in Reihe geschaltet. Genauer gesagt sind die Emitterelektrode des Oberarms (Schaltelement 3a) und die Kollektorelektrode des Unterarms (Schaltelement 3b) auf der zweiten Leiterplatte 24 in Reihe geschaltet.
  • Hier wird auf 2 und 3 Bezug genommen, um die Grundfunktionen der Halbleitermodule mit einem Aufbau zu beschreiben, bei dem zwei Kombinationen eines Schaltelements und eines Diodenelements, die antiparallel in Serie verbunden sind (Oberarm und Unterarm). 2 ist ein Schaltplan, der Schaltvorgänge in einem Aufbau gemäß dem Stand der Technik illustriert. 2A illustriert einen Ausgangszustand, in dem die Schaltelemente 3a und 3b des Oberarms und Unterarms beide ausgeschaltet sind und 2B illustriert einen Zustand, in dem das Schaltelement 3b des Unterarms eingeschaltet ist. 2C illustriert einen Zustand unmittelbar nachdem das Schaltelement 3b des Unterarms ausgeschaltet ist und 2D illustriert einen Zustand unmittelbar nachdem das Schaltelement 3b des Unterarms wieder eingeschaltet ist. 2E illustriert einen Gleichgewichtszustand, nachdem ein vorgegebener Zeitraum nach Einschalten des Schaltelements 3b des Unterarms abgelaufen ist. 3 ist ein schematisches Schaubild, das einen elektrischen Schaltkreis gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel illustriert. 3A illustriert den Strompfad, wenn der Unterarm angesteuert wird und illustriert einen Zustand unmittelbar nachdem das Schaltelement 3b des Unterarms eingeschaltet ist, ähnlich wie 2D. 3B illustriert den Strompfad, wenn der Oberarm angesteuert wird und illustriert einen Zustand unmittelbar nachdem das Schaltelement 3a des Oberarms eingeschaltet ist, ähnlich wie (symmetrisch zu) 3A. Man beachte, dass weil die Ausführungen der Schaltkreise in 2 und 3 der Ausführung in 1 entsprechen, werden Abschnitte, die bereits oben beschrieben wurden, mit demselben Bezugszeichen versehen und auf eine erneute Beschreibung wird verzichtet. Obwohl 2 verwendet wird, um ein Beispiel des Falls zu beschreiben, dass der Unterarm ein- und ausgeschaltet wird, wird ähnliches (symmetrisches) Verhalten auch für den Oberarm angenommen.
  • Wie in 2A dargestellt, ist eine Energiequelle V zwischen der P-Klemme (Anschlussfläche C1) und der N-Klemme (Anschlussfläche E2) angeordnet. Außerdem existiert eine Induktivität L (im Folgenden als Last L bezeichnet) als eine Last zwischen der P-Klemme und dem M-Klemme (Anschlussfläche C2E1).
  • Falls wie in 2B dargestellt ein Gatterstrom von einem externen Steuertreiber zum Gatter des Schaltelements 3b des Unterarms über die Anschlussfläche G2 einer externen Anschlussklemme fließt, um das Gattersignal einzugeben, und das Schaltelement 3b des Unterarms eingeschaltet wird, fließt der Strom durch die Last L und auch durch das Schaltelement 3b.
  • Falls zusätzlich der Gatterstrom vom externen Steuertreiber wie in 2C dargestellt stoppt und das Schaltelement 3b abgeschaltet wird, fließt der Strom zwischen dem Diodenelement 4a des Oberarms und der Last L zurück.
  • Falls danach, wie in 2D dargestellt, wieder ein Gatterstrom vom externen Steuertreiber zum Gatter des Schaltelements 3b fließt und das Schaltelement 3b wieder eingeschaltet wird, fließt nicht nur ein Strom durch die Last L und das Schaltelement 3b, sondern auch ein Strom in umgekehrter Richtung (Sperrverzögerungsstrom) durch das Diodenelement 4a des Oberarms.
  • Falls außerdem wie in 2E dargestellt eine vorgegebene Zeit abläuft und ein Gleichgewichtszustand erreicht wird, fließt ein Strom nur durch die Last L und das Schaltelement 3b, ähnlich wie in 2B.
  • Da ein Sperrverzögerungsstrom im Diodenelement 4a des Oberarms in 2D auftritt, fließt der Strom auf diese Weise nicht nur in der Last L, sondern auch durch den Oberarm und geht verloren. Außerdem können abrupte Spannungsschwankungen und Strahlungsrauschen auftreten.
  • Entsprechend konzentrierte sich der Erfinder auf die Richtungen und die Positions-Beziehung zwischen der Verdrahtung, die den Oberarm und den Unterarm verbindet, oder die Verdrahtung, die den Unterarm und die Energiequelle V verbindet, und die Gatterverdrahtung im Unterarm oder im Oberarm, und konzipierte so die vorliegende Erfindung. Insbesondere sind, wie in 3 dargestellt, im elektrischen Schaltkreis gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Schaltelement 3a (erstes Schaltelement) und das Diodenelement 4a (erstes Diodenelement) antiparallel geschaltet, um den Oberarm zu bilden, das Schaltelement 3b (zweites Schaltelement) und das Diodenelement 4b (zweites Diodenelement) sind antiparallel geschaltet, um den Unterarm zu bilden, und der Oberarm und der Unterarm sind in Reihe geschaltet.
  • Insbesondere wie in 3A dargestellt, sind eine Verdrahtung F1, die den Oberarm und den Unterarm verbindet, und eine Gatterverdrahtung F2 des Unterarms nahe beieinander parallel angeordnet, und elektromagnetische Induktion wird durch gegenseitige Induktivität erzeugt. Außerdem ist die Richtung des Stroms, der durch die Gatterverdrahtung F2 des Unterarms fließt, dieselbe wie die Richtung des Sperrverzögerungsstroms, der vom Diodenelement 4a des Oberarms zum Unterarm fließt.
  • Gemäß dieser Ausgestaltung fließt in dem Fall, dass das Schaltelement 3b des Unterarms in einem Zustand eingeschaltet ist, in dem ein Strom zum Diodenelement 4a des Oberarms zurückfließt (der Zustand von 2C bis 2D), wie in 3A dargestellt, der durch das Diodenelement 4a des Oberarms verursachte Sperrverzögerungsstrom durch die Verdrahtung F1, die als Sperrverzögerungsstrompfad in Richtung von rechts nach links auf der Seite wirkt. Zu diesem Zeitpunkt fließt ein Gatterstrom in derselben Richtung (von rechts nach links) wie der Sperrverzögerungsstrom durch die Verdrahtung F2, der als Gatterstrompfad am Ort in der Nähe der Verdrahtung F1 dient, die als der Sperrverzögerungsstrompfad dient.
  • Mit dieser Anordnung wird die elektromagnetisch Induktion durch gegenseitige Induktivität zwischen der Verdrahtung F1 und der Verdrahtung F2 erzeugt und der Gatterstrom des Unterarms wird unterdrückt durch die induzierte elektromotorische Kraft, die durch den Sperrverzögerungsstrom des Oberarms erzeugt wird. Infolgedessen legt sich der Sperrverzögerungsstrom aufgrund eines Verlangsamens der Schaltgeschwindigkeit, wodurch abrupte Spannungsschwankungen unterdrückt werden, bis sich ein Gleichgewichtszustand einstellt. Mit anderen Worten, der Verlust aufgrund des Sperrverzögerungsstroms kann unterdrückt werden. Ferner können übermäßig schnelle Schaltvorgänge eingeschränkt werden, wodurch es möglich wird, das Auftreten von Strahlungsrauschen zu verringern.
  • Ähnlich wie in 3B dargestellt sind eine Verdrahtung F3, die den Unterarm und die Energiequelle V verbindet, und eine Gatterverdrahtung F4 des Oberarms nahe beieinander parallel angeordnet, und elektromagnetische Induktion wird durch gegenseitige Induktivität erzeugt. Außerdem ist die Richtung des Stroms, der durch die Gatterverdrahtung F4 des Oberarms fließt, dieselbe wie die Richtung des Sperrverzögerungsstroms, der vom Diodenelement 4b des Unterarms zur Energiequelle V fließt.
  • Gemäß dieser Ausgestaltung fließt in dem Fall, dass das Schaltelement 3a des Oberarms in einem Zustand eingeschaltet ist, in dem ein Strom zum Diodenelement 4b des Unterarms zurückfließt, wie in 3B dargestellt, der durch das Diodenelement 4b des Unterarms verursachte Sperrverzögerungsstrom durch die Verdrahtung F3, die als Sperrverzögerungsstrompfad in Richtung von links nach rechts auf der Seite wirkt. Zu diesem Zeitpunkt fließt ein Gatterstrom in derselben Richtung (von links nach rechts) wie der Sperrverzögerungsstrom durch die Verdrahtung F4, der als Gatterstrompfad am Ort in der Nähe der Verdrahtung F3 dient, die als der Sperrverzögerungsstrompfad dient.
  • Mit dieser Anordnung wird die elektromagnetisch Induktion durch gegenseitige Induktivität zwischen der Verdrahtung F3 und der Verdrahtung F4 erzeugt und der Gatterstrom des Oberarms wird unterdrückt durch die induzierte elektromotorische Kraft, die durch den Sperrverzögerungsstrom des Unterarms erzeugt wird. Infolgedessen legt sich der Sperrverzögerungsstrom aufgrund eines Verlangsamens der Schaltgeschwindigkeit, wodurch abrupte Spannungsschwankungen unterdrückt werden, bis sich ein Gleichgewichtszustand einstellt. Mit anderen Worten, der Verlust aufgrund des Sperrverzögerungsstroms kann unterdrückt werden. Ferner können übermäßig schnelle Schaltvorgänge eingeschränkt werden, wodurch es möglich wird, das Auftreten von Strahlungsrauschen zu verringern.
  • Als nächstes wird auf 4 Bezug genommen, um den Fluss von Strom in einem Halbleitermodul zu beschreiben, auf das der elektrische Schaltkreis des vorliegenden Ausführungsbeispiel angewendet wurde. 4 ist eine Draufsicht des Halbleitermoduls, das den Fluss des Stroms gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel illustriert. Man beachte, dass in 4 die Hauptstromverdrahtungselemente der 1 der Einfachheit halber weggelassen wurden.
  • Wie in 4 dargestellt, sind das Schaltelement 3a und das Diodenelement 4a, die den Oberarm bilden, in X-Richtung auf der ersten Leiterplatte 23 angeordnet. Das Schaltelement 3b und das Diodenelement 4b, die den Unterarm bilden, sind in X-Richtung auf der zweiten Leiterplatte 24 angeordnet. Auch der Hauptstromdraht W2 (zweites Hauptstrom-Verdrahtungselement, siehe 1), der das Schaltelement 3b und das Diodenelement 4b elektrisch verbindet, erstreckt sich parallel zur Anordnungsrichtung des Schaltelements 3b und des Diodenelements 4b. Ferner ist die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 26 (erste Gatterverdrahtungs-Leiterplatte), die elektrisch mit der Gatterelektrode 30a des Schaltelements 3a verbunden ist, ist nebenan angeordnet und erstreckt sich parallel zum Hauptstromdraht W2. Ein Gatterstrom 11, der durch die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 26 fließt, fließt in derselben Richtung wie ein Sperrverzögerungsstrom 12, der durch den Hauptstromdraht W2 fließt.
  • Gemäß dieser Anordnung fließt, falls das Schaltelement 3a des Oberarms in einem Zustand eingeschaltet ist, in dem ein Strom zum Diodenelement 4b des Unterarms zurückfließt, der Gatterstrom I1 vom externen Steuertreiber, tritt in die Anschlussfläche G1 einer externen Anschlussklemme zum Eingeben des Gattersignals ein und fließt von der Anschlussfläche G1 zur Gatterelektrode 30a des Schaltelements 3a des Oberarms durch die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 26 und den Steuerdraht W3. Gleichzeitig fließt der Sperrverzögerungsstrom 12 aufgrund des Diodenelements 4b des Unterarms von der Anschlussfläche C2E1 zum Anschließen der Zwischenklemme durch die zweite Leiterplatte 24, das Diodenelement 4b und den Hauptstromdraht W2 (siehe 1A) zur Anschlussfläche E2 zum Anschließen der externen Anschlussklemme der negativen Elektrode. Hier sind die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 26, die als Gatterstrompfad dient, und der Hauptstromdraht W2, der als Sperrverzögerungsstrompfad dient, nebeneinander und sich parallel erstreckend angeordnet (siehe 1A). Außerdem fließen der Gatterstrom I1 und der Sperrverzögerungsstrom 12 in derselben Richtung (positive X-Richtung). Indem diese zwei Strompfade nahe beieinander in derselben Richtung angeordnet werden, wird elektromagnetische Induktion durch gegenseitige Induktivität erzeugt, und der Gatterstrom I1 des Oberarms wird durch die induzierte elektromotorische Kraft, die durch den Sperrverzögerungsstrom 12 erzeugt wird, unterdrückt. Infolgedessen legt sich der Sperrverzögerungsstrom aufgrund eines Verlangsamens der Schaltgeschwindigkeit, wodurch abrupte Spannungsschwankungen unterdrückt werden, bis sich ein Gleichgewichtszustand einstellt.
  • Auch der Hauptstromdraht W1 (erstes Hauptstrom-Verdrahtungselement, siehe 1), der das Schaltelement 3a und das Diodenelement 4a elektrisch verbindet, erstreckt sich parallel zur Anordnungsrichtung des Schaltelements 3a und des Diodenelements 4a. Ferner ist die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 27 (zweite Gatterverdrahtungs-Leiterplatte), die elektrisch mit der Gatterelektrode 30b des Schaltelements 3b verbunden ist, ist nebenan angeordnet und erstreckt sich parallel zum Hauptstromdraht W1. Ein Gatterstrom 13, der durch die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 27 fließt, fließt in derselben Richtung wie ein Sperrverzögerungsstrom 14, der durch den Hauptstromdraht W1 fließt.
  • Gemäß dieser Anordnung fließt, falls das Schaltelement 3b des Unterarms in einem Zustand eingeschaltet ist, in dem ein Strom zum Diodenelement 4a des Oberarms zurückfließt, der Gatterstrom 13 vom externen Steuertreiber, tritt in die Anschlussfläche G2 einer externen Anschlussklemme zum Eingeben des Gattersignals ein und fließt von der Anschlussfläche G2 zur Gatterelektrode 30b des Schaltelements 3b des Unterarms durch die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 27 und den Steuerdraht W4. Gleichzeitig fließt der Sperrverzögerungsstrom 14 aufgrund des Diodenelements 4a des Oberarms von der Anschlussfläche C1 zum Anschließen der positiven externen Elektrodenklemme durch die erste Leiterplatte 23, das Diodenelement 4a und den Hauptstromdraht W1 (siehe 1A) zur Anschlussfläche C2E1 zum Anschließen der Zwischenklemme. Hier sind die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 27, die als Gatterstrompfad dient, und der Hauptstromdraht W1, der als Sperrverzögerungsstrompfad dient, nebeneinander und sich parallel erstreckend angeordnet (siehe 1A). Außerdem fließen der Gatterstrom 13 und der Sperrverzögerungsstrom 14 in derselben Richtung (negative X-Richtung). Indem diese zwei Strompfade nahe beieinander in derselben Richtung angeordnet werden, wird elektromagnetische Induktion durch gegenseitige Induktivität erzeugt, und der Gatterstrom 13 des Unterarms wird durch die induzierte elektromotorische Kraft, die durch den Sperrverzögerungsstrom 14 erzeugt wird, unterdrückt. Infolgedessen legt sich der Sperrverzögerungsstrom aufgrund eines Verlangsamens der Schaltgeschwindigkeit, wodurch abrupte Spannungsschwankungen unterdrückt werden, bis sich ein Gleichgewichtszustand einstellt. Gemäß dieser Ausgestaltung fließen die Gatterströme 11 und 13 des Oberarms und des Unterarms in entgegengesetzten Richtungen und die Sperrverzögerungsströme 12 und 14 des Oberarms und des Unterarms fließen in entgegengesetzten Richtungen.
  • Auch sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel die erste Leiterplatte 23 und der rechteckige Teil der zweiten Leiterplatte 24 mit den Gatterverdrahtungs-Leiterplatten 26 und 27 dazwischen in der Richtung (Y-Richtung), welche die Ausdehnungsrichtung schneidet (X-Richtung) angeordnet. Die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 26 ist auf der Seite in der Nähe der zweiten Leiterplatte 24 angeordnet und die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 27 ist auf der Seite in der Nähe der ersten Leiterplatte 23 angeordnet.
  • Außerdem hat die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 26 vorzugsweise eine Länge, die gleich groß wie oder größer als die Breite in Anordnungsrichtung des Schaltelements 3b und des Diodenelements 4b ist. In ähnlicher Weise hat die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 27 vorzugsweise eine Länge, die gleich groß wie oder größer als die Breite in Anordnungsrichtung des Schaltelements 3a und des Diodenelements 4a ist.
  • Diese Ausgestaltung ermöglicht es, die Wirkung der Unterdrückung des Gatterstroms I1 (i3) aufgrund der induzierten elektromotorischen Kraft des Sperrverzögerungsstroms I2 (I4) zu erhöhen. Mit anderen Worten, in einer Ausgestaltung, welche ein Schaltelement und ein Diodenelement vereint, indem ein Gatterstrompfad mit einer Länge, die der Breite dieser beiden Arten von Elementen entspricht, ist es möglich, den Gatterstrom effektiver zu unterdrücken.
  • Hier wird auf 5 Bezug genommen, um die Stromabhängigkeit der Spannungsstöße und Spannungsänderungen aufgrund der Sperrverzögerung zu beschreiben. 5 ist ein Diagramm, das den Spannungsstoß und die Spannungsänderung in Abhängigkeit vom Strom illustriert. Genauer gesagt illustriert 5A den Spannungsstoß Vrp (senkrechte Achse) in Bezug auf den Strom Ir (horizontale Achse) und 5B illustriert die Rate der Spannungsänderung dV/dt (senkrechte Achse) in Bezug auf den Strom Ir (horizontale Achse). Auch illustriert in 5 die gestrichelte Linie ein Beispiel aus dem Stand der Technik und die durchgezogene Linie illustriert ein Beispiel der vorliegenden Offenbarung.
  • Wie in 5A und 5B dargestellt hat der Stand der Technik die Eigenschaften, dass sich der Spannungsstoß Vrp und die Rate der Spannungsänderung dV/dt abrupt ändern in Zusammenhang damit, dass schnelleres Schalten des Halbleitermoduls ermöglicht wird, insbesondere in einem bestimmten Bereich mit niedrigem Strom. Mit dieser Anordnung gibt es Bedenken, dass Strahlungsrauschen erzeugt wird und einen Einfluss ausübt, wie z.B. das Verursachen von Fehlfunktionen in peripheren Schaltkreisen.
  • Um das Strahlungsrauschen zu reduzieren, wird angedacht, die Schaltgeschwindigkeit durch den Gatterwiderstand RG zu verringern. Es gibt jedoch das Problem, dass das Erhöhen des Gatterwiderstands RG den Schaltverlust stark erhöht.
  • Mit anderen Worten, da der Gatterwiderstand RG ein Widerstand ist, der das Modul im Ganzen beeinflussen kann, beeinflusst das Steuern der Schaltgeschwindigkeit mit dem Gatterwiderstand RG wie im Stand der Technik den gesamten Strombereich. Falls beispielsweise der Gatterwiderstand RG erhöht wird, um die Schaltgeschwindigkeit in einem Bereich niedrigem Stroms zu verringern, wird die Schaltgeschwindigkeit im gesamten Strombereich verringert und der Schaltverlust steigt stark an.
  • Die vorliegende Erfindung verwendet die zuvor beschriebene Ausführung, um eine Wirkung zu erzielen zum Unterdrücken des Verlusts, so dass die Schaltgeschwindigkeit abrupt wird. Infolgedessen kann ein Verlustunterdrückungseffekt, der einen vorbestimmten Bereich (Schwachstrombereich) festlegt, erhöht werden, ohne den Gatterwiderstand RG zu ändern, wodurch es möglich ist, das Nachlassen der Schaltgeschwindigkeit und den erhöhten Verlust in dem vergleichsweise Hochstrombereich, der nicht der Schwachstrombereich ist, zu unterdrücken. Dabei beträgt der oben beschriebene Schwachstrombereich vorzugsweise 20% oder weniger des Nennstroms des Moduls.
  • Wie oben beschrieben, kann bei der vorliegenden Ausführungsform die Schaltgeschwindigkeit in einem Strombereich mit abrupten Spannungsschwankungen verringert werden, indem ein Sperrverzögerungsstrompfad für die Diodenelemente und der Gatterstrompfad für die Schaltelemente auf der Ansteuerseite in einem Paar von Armen nahe beieinander und in der gleichen Richtung angeordnet werden. Ferner ist es möglich in einem Strombereich, wo Spannungsschwankungen nicht abrupt sind, den Verlust während des Schaltens zu unterdrücken, ohne die Schaltgeschwindigkeit übermäßig zu verringern.
  • Im Folgenden werden Abwandlungen unter Bezugnahme auf 6 bis 11 beschrieben. 6 ist ein schematisches Schaubild eines Halbleitermoduls gemäß einer ersten Abwandlung. 7 ist ein schematisches Schaubild eines Halbleitermoduls gemäß einer zweiten Abwandlung. 8 und 9 sind schematische Schaubilder eines Halbleitermoduls gemäß einer dritten Abwandlung. 10 und 11 sind schematische Schaubilder eines Halbleitermoduls gemäß einer vierten Abwandlung. In allen folgenden Ausführungsformen sind der Sperrverzögerungsstrompfad für die Diodenelemente und der Gatterstrompfad für die Schaltelemente auf der Ansteuerseite in einem Paar von Armen nahe beieinander und in der gleichen Richtung angeordnet, ähnlich wie im obigen Ausführungsbeispiel. Mit anderen Worten, der Gatterstrom I1 fließt an einer Position nahe am Sperrverzögerungsstrompfad des Unterarms und in derselben Richtung wie der Sperrverzögerungsstrom 12, und der Gatterstrom 13 fließt an einer Position nahe am Sperrverzögerungsstrompfad des Oberarms und in derselben Richtung wie der Sperrverzögerungsstrom 14. Mit dieser Anordnung kann die Schaltgeschwindigkeit in dem Strombereich verringert werden, wo Spannungsschwankungen abrupt sind. Ferner ist es möglich in einem Strombereich, wo Spannungsschwankungen nicht abrupt sind, den Verlust während des Schaltens zu unterdrücken, ohne die Schaltgeschwindigkeit übermäßig zu verringern. Man beachte, dass in den folgenden Abwandlungen hauptsächlich die Unterschiede beschrieben werden und bereits beschriebene Abschnitte mit denselben Bezugszeichen versehen werden und auf eine erneute Beschreibung wo angemessen verzichtet wird.
  • Die obige Ausführungsform beschreibt einen Fall, bei dem die Anordnungsreihenfolge des Schaltelements 3a und des Diodenelements 4a in X-Richtung entgegengesetzt zur Anordnungsreihenfolge des Schaltelements 3b und des Diodenelements 4b ist, aber die Ausführungsform ist nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Beispielsweise ist der in 6A und 6B dargestellte Aufbau ebenfalls möglich.
  • Wie in 6A und 6B dargestellt, ist die Anordnungsreihenfolge des Schaltelements 3a und des Diodenelements 4a in X-Richtung dieselbe wie die Anordnungsreihenfolge des Schaltelements 3b und des Diodenelements 4b. Genauer gesagt ist ein Abschnitt der Ecke der L-förmigen zweiten Leiterplatte 24 in Draufsicht abgeschnitten. Die dritte Leiterplatte 25 ist im abgeschnittenen Abschnitt angeordnet. Auf der zweiten Leiterplatte 24 ist das Schaltelement 3b auf der negativen X-Seite angeordnet und das Diodenelement 4b ist auf der positiven X-Seite angeordnet. Außerdem ist das andere Ende des Steuerdrahts W3 mit dem negativen X-Ende der Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 26 verbunden. Außerdem ist die Anschlussfläche G1 am positiven X-Ende der Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 26 angeordnet. Gemäß dieser Ausgestaltung sind die Anschlussflächen G1 und G2 externen Anschlussklemmen zum Eingeben der Gattersignale beide am selben Ende (in 6A das positive X-Ende) angeordnet, wodurch die Verdrahtung vom externen Steuertreiber vereinfacht wird.
  • Gemäß dieser Ausgestaltung sind die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 26, die als der Gatterstrompfad des Oberarms dient, und der Hauptstromdraht W2, der als der Sperrverzögerungsstrompfad des Unterarms dient, nebeneinander angeordnet und erstrecken sich parallel. Außerdem fließen in dem Fall, dass das Schaltelement 3a des Oberarms in einem Zustand eingeschaltet ist, in dem ein Strom zum Diodenelement 4b des Unterarms zurückfließt, der Gatterstrom I1 des Oberarms und der Sperrverzögerungsstrom 12 des Unterarms in dieselbe Richtung (negative X-Richtung). Aus diesem Grund wird eine elektromagnetische Induktion durch gegenseitige Induktivität erzeugt und die Schaltgeschwindigkeit kann in dem Strombereich verringert werden, wo Spannungsschwankungen abrupt sind. Ferner ist es möglich in einem Strombereich, wo Spannungsschwankungen nicht abrupt sind, den Verlust während des Schaltens zu unterdrücken, ohne die Schaltgeschwindigkeit übermäßig zu verringern.
  • Außerdem sind gemäß dieser Ausgestaltung die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 27, die als der Gatterstrompfad des Unterarms dient, und der Hauptstromdraht W1, der als der Sperrverzögerungsstrompfad des Oberarms dient, nebeneinander angeordnet und erstrecken sich parallel. Außerdem fließen in dem Fall, dass das Schaltelement 3b des Unterarms in einem Zustand eingeschaltet ist, in dem ein Strom zum Diodenelement 4a des Oberarms zurückfließt, der Gatterstrom 13 des Unterarms und der Sperrverzögerungsstrom 14 des Oberarms in dieselbe Richtung (negative X-Richtung). Aus diesem Grund wird eine elektromagnetische Induktion durch gegenseitige Induktivität erzeugt und die Schaltgeschwindigkeit kann in dem Strombereich verringert werden, wo Spannungsschwankungen abrupt sind. Ferner ist es möglich in einem Strombereich, wo Spannungsschwankungen nicht abrupt sind, den Verlust während des Schaltens zu unterdrücken, ohne die Schaltgeschwindigkeit übermäßig zu verringern. Gemäß dieser Ausgestaltung fließen die Gatterströme 11 und 13 des Oberarms und des Unterarms sowie die Sperrverzögerungsströme 12 und 14 des Oberarms und des Unterarms alle in dieselbe Richtung (negative X-Richtung) wie in 6.
  • Die obige Ausführungsform beschreibt auch einen Fall, dass die erste Leiterplatte 23 und die zweite Leiterplatte 24 in Y-Richtung angeordnet sind, aber die Ausführungsform ist nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Beispielsweise ist der in 7A und 7B dargestellte Aufbau ebenfalls möglich.
  • Wie in 7A und 7B dargestellt, sind die erste Leiterplatte 23 und die zweite Leiterplatte 24 in der Anordnungsrichtung des Schaltelements 3a und des Diodenelements 4a oder der Anordnungsrichtung des Schaltelements 3b und des Diodenelements 4b (X-Richtung) angeordnet. Auf der ersten Leiterplatte 23 ist das Schaltelement 3a auf der negativen X-Seite angeordnet und das Diodenelement 4a ist auf der positiven X-Seite angeordnet. Auf der zweiten Leiterplatte 24 ist das Schaltelement 3b auf der positiven X-Seite angeordnet und das Diodenelement 4b ist auf der negativen X-Seite angeordnet. Mit anderen Worten, die Schaltelemente 3a und 3b sind auf der Innenseite des Moduls angeordnet, wobei die Diodenelemente 4a und 4b auf beiden Seiten angeordnet sind.
  • Die Gatterverdrahtungs-Leiterplatten 26 und 27 sind in länglicher Form ausgebildet, die sich in X-Richtung erstreckt, mit der ersten Leiterplatte 23 und der zweiten Leiterplatte 24 in Y-Richtung dazwischen. Die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 26 ist auf der positiven Y-Seite angeordnet und die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 27 ist auf der negativen Y-Seite angeordnet.
  • Außerdem sind in 7 Hauptstromverdrahtungs-Leiterplatten 28 und 29 als Hauptstromverdrahtungselemente auf der Isolierplatte 20 angeordnet. Die Hauptstromverdrahtungs-Leiterplatten 28 und 29 sind in länglicher Form ausgebildet, die sich in X-Richtung erstreckt, mit den Gatterverdrahtungs-Leiterplatten 26 und 27 in Y-Richtung dazwischen. Die Hauptstromverdrahtungs-Leiterplatte 28 ist neben der Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 27 auf der negativen Y-Seite der Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 27 angeordnet. Die Hauptstromverdrahtungs-Leiterplatte 29 ist neben der Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 26 auf der positiven Y-Seite der Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 26 angeordnet.
  • Die Hauptstromverdrahtungs-Leiterplatte 28 ist über den Hauptstromdraht W1 elektrisch mit dem Schaltelement 3a und dem Diodenelement 4a verbunden. Die Hauptstromverdrahtungs-Leiterplatte 29 ist über den Hauptstromdraht W2 elektrisch mit dem Schaltelement 3b und dem Diodenelement 4b verbunden.
  • Gemäß dieser Ausgestaltung sind die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 26, die als der Gatterstrompfad des Oberarms dient, und die Hauptstromverdrahtungs-Leiterplatte 29, die als der Sperrverzögerungsstrompfad des Unterarms dient, nebeneinander angeordnet und erstrecken sich parallel. Außerdem fließen in dem Fall, dass das Schaltelement 3a des Oberarms in einem Zustand eingeschaltet ist, in dem ein Strom zum Diodenelement 4b des Unterarms zurückfließt, der Gatterstrom 11 des Oberarms und der Sperrverzögerungsstrom 12 des Unterarms in dieselbe Richtung (positive X-Richtung). Aus diesem Grund wird eine elektromagnetische Induktion durch gegenseitige Induktivität erzeugt und die Schaltgeschwindigkeit kann in dem Strombereich verringert werden, wo Spannungsschwankungen abrupt sind. Ferner ist es möglich in einem Strombereich, wo Spannungsschwankungen nicht abrupt sind, den Verlust während des Schaltens zu unterdrücken, ohne die Schaltgeschwindigkeit übermäßig zu verringern.
  • Außerdem sind gemäß dieser Ausgestaltung die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 27, die als der Gatterstrompfad des Unterarms dient, und die Hauptstromverdrahtungs-Leiterplatte 28, die als der Sperrverzögerungsstrompfad des Oberarms dient, nebeneinander angeordnet und erstrecken sich parallel. Außerdem fließen in dem Fall, dass das Schaltelement 3b des Unterarms in einem Zustand eingeschaltet ist, in dem ein Strom zum Diodenelement 4a des Oberarms zurückfließt, der Gatterstrom 13 des Unterarms und der Sperrverzögerungsstrom 14 des Oberarms in dieselbe Richtung (negative X-Richtung). Aus diesem Grund wird eine elektromagnetische Induktion durch gegenseitige Induktivität erzeugt und die Schaltgeschwindigkeit kann in dem Strombereich verringert werden, wo Spannungsschwankungen abrupt sind. Ferner ist es möglich in einem Strombereich, wo Spannungsschwankungen nicht abrupt sind, den Verlust während des Schaltens zu unterdrücken, ohne die Schaltgeschwindigkeit übermäßig zu verringern. Gemäß dieser Ausgestaltung fließen die Gatterströme 11 und 13 des Oberarms und des Unterarms in entgegengesetzten Richtungen und die Sperrverzögerungsströme 12 und 14 des Oberarms und des Unterarms fließen in entgegengesetzten Richtungen.
  • Die obige Ausführungsform beschreibt auch einen Fall, dass die Gatterverdrahtungs-Leiterplatten 26 und 27 und die Hauptstromverdrahtungs-Leiterplatten 28 und 29 auf der einzelnen Isolierplatte 20 ausgebildet sind, aber die Ausführungsform ist nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Beispielsweise ist der in 8 und 9 dargestellte Aufbau ebenfalls möglich. Die Ausführung der 8 und 9 unterscheidet sich von der obigen darin, dass eine Hilfskarte 5 zum Verdrahten über dem Vielschichtensubstrat 2 (Hauptkarte) angeordnet ist.
  • 8A ist eine Draufsicht eines Halbleitermoduls 100, 8B ist ein Querschnitt entlang der Linie X-X in 8A und 8C ist ein Querschnitt entlang der Linie Y-Y in 8A. 9A ist eine Draufsicht eines Zustand, bei dem Halbleiterelemente auf der Hauptkarte angeordnet sind, 9B ist eine Draufsicht von oben auf die Unterseite (B-Seite) der Hilfskarte und 9C ist eine Draufsicht von oben auf die Oberseite (A-Seite) der Hilfskarte. Man beachte, dass in 8 und 9 die Anschlussflächen durch externe Anschlussklemmen ersetzt sind.
  • Wie in 8 und 9 dargestellt ist im Halbleitermodul 100 die Hilfskarte 5 für die Stromverdrahtung über dem Vielschichtensubstrat 2 angeordnet. Die auf dem Vielschichtensubstrat 2 und der Hilfskarte 5 angeordneten Halbleiterelemente sind durch ein Versiegelungsharz versiegelt. Die erste Leiterplatte 23, die zweite Leiterplatte 24 und die dritte Leiterplatte 25 sind auf der Oberseite der Isolierplatte 20 ausgebildet.
  • Die Hilfskarte 5 umfasst eine Isolierplatte 50, die Gatterverdrahtungs-Leiterplatten 26 und 27, die auf der Oberseite der Isolierplatte 50 ausgebildet sind, und die Hauptstromverdrahtungs-Leiterplatten 28 und 29 (Hauptstromverdrahtungselemente), die auf der Unterseite der Isolierplatte 20 ausgebildet sind. Die Hilfskarte 5 weist in Draufsicht eine im Wesentlichen rechteckige Form auf, die dem Vielschichtensubstrat entspricht. Die Hilfskarte 5 kann beispielsweise unter Verwendung einer gedruckten Schaltung ausgebildet sein.
  • Das Schaltelement 3a und das Diodenelement 4a sind durch einen säulenförmigen Verbindungspin P1, der sich in Z-Richtung erstreckt, elektrisch mit der Hauptstromverdrahtungs-Leiterplatte 28 verbunden. Das Schaltelement 3b und das Diodenelement 4b sind durch einen säulenförmigen Verbindungspin P2, der sich in Z-Richtung erstreckt, elektrisch mit der Hauptstromverdrahtungs-Leiterplatte 29 verbunden.
  • Die Gatterelektrode 30a des Schaltelements 3a ist durch einen säulenförmigen Verbindungspin P3, der sich in Z-Richtung erstreckt, elektrisch mit der Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 26 verbunden. Die Gatterelektrode 30b des Schaltelements 3b ist durch einen säulenförmigen Verbindungspin P4, der sich in Z-Richtung erstreckt, elektrisch mit der Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 27 verbunden.
  • Die externen Anschlussklemmen C2E1, C1 und E2 haben eine Säulenform, die sich in Z-Richtung erstreckt. Das untere Ende der externen Anschlussklemme C2E1 ist elektrisch mit der zweiten Leiterplatte 24 verbunden und das obere Ende steht nach oben ab, um die Hauptstromverdrahtungs-Leiterplatte 28 zu durchstoßen. Das untere Ende der externen Anschlussklemme C1 ist elektrisch mit der ersten Leiterplatte 23 verbunden und das obere Ende steht nach oben ab, um die Isolierplatte 50 zu durchstoßen. Das untere Ende der externen Anschlussklemme E2 ist elektrisch mit der dritten Leiterplatte 25 verbunden und das obere Ende steht nach oben ab, um die Hauptstromverdrahtungs-Leiterplatte 29 zu durchstoßen.
  • Wie in 8C dargestellt, sind gemäß diesem Aufbau die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 26, die als der Gatterstrompfad des Oberarms dient, und die Hauptstromverdrahtungs-Leiterplatte 29, die als Sperrverzögerungsstrompfad des Unterarms dient, nebeneinander auf der Hilfskarte 5 angeordnet und erstrecken sich parallel mit der Isolierplatte dazwischen. Außerdem fließen in dem Fall, dass das Schaltelement 3a des Oberarms in einem Zustand eingeschaltet ist, in dem ein Strom zum Diodenelement 4b des Unterarms zurückfließt, der Gatterstrom I1 des Oberarms und der Sperrverzögerungsstrom 12 des Unterarms in dieselbe Richtung (positive X-Richtung).
  • Außerdem, wie in 8B dargestellt, sind gemäß diesem Aufbau die Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 27, die als der Gatterstrompfad des Unterarms dient, und die Hauptstromverdrahtungs-Leiterplatte 28, die als Sperrverzögerungsstrompfad des Oberarms dient, nebeneinander auf der Hilfskarte 5 angeordnet und erstrecken sich parallel mit der Isolierplatte dazwischen. Außerdem fließen in dem Fall, dass das Schaltelement 3b des Unterarms in einem Zustand eingeschaltet ist, in dem ein Strom zum Diodenelement 4a des Oberarms zurückfließt, der Gatterstrom 13 des Unterarms und der Sperrverzögerungsstrom 14 des Oberarms in dieselbe Richtung (negative X-Richtung).
  • Wie oben sind gemäß der Anordnung in 8 und 9 der Gatterstrompfad eines Arms und der Sperrverzögerungsstrompfad des anderen Arms nebeneinander auf der Hilfskarte 5 angeordnet und erstrecken sich parallel mit der Isolierplatte 50 dazwischen. Aus diesem Grund können der Gatterstrompfad eines Arms und der Sperrverzögerungsstrompfad des anderen Arms nebeneinander in gegenüberliegenden Ebenen angeordnet sein und können außerdem mit optimalem Isolierabstand nah beieinander angeordnet werden. Aus diesem Grund wird eine große elektromagnetische Induktion durch gegenseitige Induktivität erzeugt und die Schaltgeschwindigkeit kann effektiver in dem Strombereich verringert werden, wo Spannungsschwankungen abrupt sind. Ferner ist es möglich in einem Strombereich, wo Spannungsschwankungen nicht abrupt sind, den Verlust während des Schaltens zu unterdrücken, ohne die Schaltgeschwindigkeit übermäßig zu verringern.
  • Außerdem ist der in 10 und 11 dargestellte Aufbau ebenfalls möglich. 11A ist ein Querschnitt entlang der Linie α-α in 10 und 11B ist ein Querschnitt entlang der Linie β-β in 10. Der Aufbau in 10 und 11 unterscheidet sich von der obigen Ausführungsform dadurch, dass die Gatterverdrahtungs-Leiterplatten 26 und 27 und die Hauptstromverdrahtungs-Leiterplatten 28 und 29 unter Verwendung von Metallverdrahtungsplatten 60 bis 63 (auch als Leiterrahmen bezeichnet) aufgebaut sind, von denen jede unabhängig vom Vielschichtensubstrat 2 gebildet wird.
  • Die Metallverdrahtungsplatten 60 bis 63 werden durch einen Prozess wie z.B. Pressen unter Verwendung eines metallischen Materials, wie z.B. eines Kupfermaterials, eines Materials auf Basis einer Kupferlegierung, eines Materials auf Basis einer Aluminiumlegierung oder eines Materials auf Basis einer Eisenlegierung, hergestellt. Man beachte, dass die Formen der in 10 und 11 dargestellten Metallverdrahtungsplatte lediglich ein Beispiel sind und die Formen in angemessener Weise verändert werden können.
  • Die Metallverdrahtungsplatten 60 und 61 umfassen horizontale Teile 60a und 61a, die sich horizontal in X-Richtung erstrecken, erste Enden 60b und 61b und zweite Enden 60c und 61c. Das erste Ende 60b ist elektrisch mit der Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 26 verbunden. Das zweite Ende 60c ist elektrisch mit der externen Anschlussklemme G1 verbunden. Das erste Ende 61b ist elektrisch mit der Gatterverdrahtungs-Leiterplatte 27 verbunden. Das zweite Ende 61c ist elektrisch mit der externen Anschlussklemme G2 verbunden.
  • Die Metallverdrahtungsplatten 62 und 63 umfassen horizontale Teile 62a und 63a, die sich horizontal in X-Richtung erstrecken, erste Verbindungsteile 62b und 63b, zweite Verbindungsteile 62c und 63c und dritte Verbindungsteile 62d und 63d. Das erste Verbindungsteil 62b ist elektrisch mit dem Schaltelement 3a verbunden. Das zweite Verbindungsteil 62c ist elektrisch mit dem Diodenelement 4a verbunden. Das dritte Verbindungsteil 62d ist elektrisch mit der zweiten Leiterplatte 24 verbunden. Das erste Verbindungsteil 63b ist elektrisch mit dem Schaltelement 3b verbunden. Das zweite Verbindungsteil 63c ist elektrisch mit dem Diodenelement 4b verbunden. Das dritte Verbindungsteil 63d ist elektrisch mit der externen Anschlussklemme E2 verbunden.
  • Wie in 11B dargestellt, sind bei diesem Aufbau der horizontale Teil 60a der Metallverdrahtungsplatte 60, der als Gatterstrompfad des Oberarms dient, und der horizontale Teil 63a der Metallverdrahtungsplatte 63, der als Sperrverzögerungsstrompfad des Unterarms dient, in Z-Richtung nebeneinander angeordnet und erstrecken sich parallel in X-Richtung. Außerdem fließen in dem Fall, dass das Schaltelement 3a des Oberarms in einem Zustand eingeschaltet ist, in dem ein Strom zum Diodenelement 4b des Unterarms zurückfließt, der Gatterstrom I1 des Oberarms und der Sperrverzögerungsstrom 12 des Unterarms in dieselbe Richtung (positive X-Richtung).
  • Außerdem, wie in 11A dargestellt, sind bei diesem Aufbau der horizontale Teil 61a der Metallverdrahtungsplatte 61, der als Gatterstrompfad des Unterarms dient, und der horizontale Teil 62a der Metallverdrahtungsplatte 62, der als Sperrverzögerungsstrompfad des Oberarms dient, in Z-Richtung nebeneinander angeordnet und erstrecken sich parallel in X-Richtung. Außerdem fließen in dem Fall, dass das Schaltelement 3b des Unterarms in einem Zustand eingeschaltet ist, in dem ein Strom zum Diodenelement 4a des Oberarms zurückfließt, der Gatterstrom 13 des Unterarms und der Sperrverzögerungsstrom 14 des Oberarms in dieselbe Richtung (negative X-Richtung).
  • Wie oben sind gemäß der Anordnung in 10 und 11 der Gatterstrompfad eines Arms und der Sperrverzögerungsstrompfad des anderen Arms in Z-Richtung nebeneinander angeordnet und erstrecken sich parallel in X-Richtung. Aus diesem Grund können der Gatterstrompfad eines Arms und der Sperrverzögerungsstrompfad des anderen Arms nebeneinander in gegenüberliegenden Ebenen angeordnet sein. Aus diesem Grund wird eine große elektromagnetische Induktion durch gegenseitige Induktivität erzeugt und die Schaltgeschwindigkeit kann effektiver in dem Strombereich verringert werden, wo Spannungsschwankungen abrupt sind. Ferner ist es möglich in einem Strombereich, wo Spannungsschwankungen nicht abrupt sind, den Verlust während des Schaltens zu unterdrücken, ohne die Schaltgeschwindigkeit übermäßig zu verringern.
  • Auch sind im obigen Ausführungsbeispiel die Anzahl und die Platzierung der Halbleiterelemente nicht auf die obige Ausführung beschränkt und können in geeigneter Weise verändert werden.
  • Auch sind im obigen Ausführungsbeispiel die Anzahl und das Layout der Leiterplatten nicht auf die obige Ausführung beschränkt und können in geeigneter Weise verändert werden.
  • Ferner hat das obige Ausführungsbeispiel einen Aufbau, bei dem das Vielschichtensubstrat 2 und die Halbleiterelemente in Draufsicht mit rechteckiger oder quadratischer Form ausgebildet sind, aber das Ausführungsbeispiel ist nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Das Vielschichtensubstrat 2 und die Halbleiterelemente können anders als oben auch in vieleckiger Form ausgeführt sein.
  • Zusätzlich wurden das vorliegende Ausführungsbeispiel und Abwandlungen beschrieben, aber das obige Ausführungsbeispiel und die Abwandlungen können auch teilweise oder ganz kombiniert und als weiteres Ausführungsbeispiel betrachtet werden.
  • Außerdem ist das vorliegende Ausführungsbeispiel nicht auf das obige Ausführungsbeispiel und die Abwandlungen beschränkt und verschiedene Abwandlungen, Ersetzungen und Änderungen sind möglich, ohne vom Geltungsbereich der technischen Idee abzuweichen. Falls die technische Idee durch ein anderes Verfahren mittels Weiterentwicklung der Technologie oder eine andere abgeleitete Technologie erreicht werden kann, kann die technische Idee unter Verwendung des Verfahrens implementiert werden. Folglich decken die Ansprüche alle Ausführungsformen ab, die in den Anwendungsbereich der technischen Idee einbezogen werden können.
  • Merkmale des obigen Ausführungsbeispiels werden im Folgenden zusammengefasst.
  • In einem elektrischen Schaltkreis gemäß der vorgenannten Ausführungsform sind ein Halbleiterelement, das einen Oberarm bildet, und ein anderes Halbleiterelement, das einen Unterarm bildet, in Reihe geschaltet sind, wobei ein Gatter-Strompfad eines Arms entweder des Oberarms oder des Unterarms und ein Sperrverzögerungs-Strompfad des anderen Arms nahe beieinander parallel angeordnet sind, und eine Richtung des Gatter-Strompfads dieselbe Richtung wie die des Sperrverzögerungs-Strompfads ist.
  • Außerdem sind im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel eine Verdrahtung, die den Oberarm und den Unterarm verbindet, und eine Gatterverdrahtung des Unterarms nahe beieinander parallel angeordnet, und eine Richtung eines Stroms, der durch die Gatterverdrahtung des Unterarms fließt, ist dieselbe wie eine Richtung eines Sperrverzögerungsstroms, der vom ersten Diodenelement des Oberarms zum Unterarm fließt.
  • Außerdem sind im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel eine Verdrahtung, die den Unterarm und eine Energiequelle verbindet, und die Gatterverdrahtung des Oberarms nahe beieinander parallel angeordnet, und eine Richtung eines Stroms, der durch die Gatterverdrahtung des Oberarms fließt, ist dieselbe wie eine Richtung eines Sperrverzögerungsstroms, der vom zweiten Diodenelement des Unterarms zur Energiequelle fließt.
  • Außerdem sind im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel ein Halbleiterelement, das einen Oberarm bildet, und ein anderes Halbleiterelement, das einen Unterarm bildet, in Reihe geschaltet, wobei ein Steuerverdrahtungselement, das einen Gatter-Strompfad eines Arms entweder des Oberarms oder des Unterarms bildet, und ein Hauptstromverdrahtungselement, das einen Sperrverzögerungs-Strompfad des anderen Arms bildet, nahe beieinander parallel angeordnet sind, und eine Richtung des Gatter-Strompfads dieselbe Richtung wie die des Sperrverzögerungs-Strompfads ist.
  • Außerdem, umfasst das Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel ein erstes Steuerverdrahtungselement, das eine Gatterelektrode des Halbleiterelements, das den Oberarm bildet, und eine externe Anschlussklemme zum Eingeben eines Gattersignals des Oberarms elektrisch verbindet, und ein zweites Hauptstromverdrahtungselement, welches das Halbleiterelement, das den Unterarm bildet, und eine externe Anschlussklemme einer negativen Elektrodenseite elektrisch verbindet, wobei das erste Steuerverdrahtungselement neben dem zweiten Hauptstromverdrahtungselement angeordnet ist und sich parallel dazu erstreckt, und eine Richtung eines Stroms, der durch das erste Steuerverdrahtungselement fließt, dieselbe ist wie eine Richtung eines Sperrverzögerungsstroms, der durch das zweite Hauptstromverdrahtungselement fließt.
  • Außerdem, umfasst das Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel ein erstes Hauptstromverdrahtungselement, welches das Halbleiterelement, das den Oberarm bildet, und das andere Halbleiterelement, das den Unterarm bildet, elektrisch verbindet, und ein zweites Steuerverdrahtungselement, das eine Gatterelektrode des Halbleiterelements, das den Unterarm bildet, und eine externe Anschlussklemme zum Eingeben eines Gattersignals des Unterarms elektrisch verbindet, wobei das zweite Steuerverdrahtungselement neben dem ersten Hauptstromverdrahtungselement angeordnet ist und sich parallel dazu erstreckt, und eine Richtung eines Stroms, der durch das zweite Steuerverdrahtungselement fließt, dieselbe ist wie eine Richtung eines Sperrverzögerungsstroms, der durch das erste Hauptstromverdrahtungselement fließt.
  • Außerdem ist im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel eine Richtung des ersten Steuerverdrahtungselements, das sich von der externen Anschlussklemme zum Eingeben des Gattersignals des Oberarms zur Gatterelektrode des Oberarms erstreckt, dieselbe wie eine Richtung des zweiten Hauptstromverdrahtungselements, das sich vom Unterarm zur externen Anschlussklemme auf der negativen Elektrodenseite erstreckt, und eine Richtung des zweiten Steuerverdrahtungselements, das sich von der externen Anschlussklemme zum Eingeben des Gattersignals des Unterarms zur Gatterelektrode des Unterarms erstreckt, dieselbe wie eine Richtung des ersten Hauptstromverdrahtungselement, das sich vom Halbleiterelement, das den Oberarm bildet, zum anderen Halbleiterelement, das den Unterarm bildet, erstreckt.
  • Außerdem sind im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel das erste Hauptstromverdrahtungselement und das zweite Hauptstromverdrahtungselement mit dem ersten Steuerverdrahtungselement und dem zweiten Steuerverdrahtungselement dazwischen in einer Richtung angeordnet, die eine Ausdehnungsrichtung schneidet, das erste Steuerverdrahtungselement ist in der Nähe des zweiten Hauptstromverdrahtungselement angeordnet, und das zweite Steuerverdrahtungselement ist in der Nähe des ersten Hauptstromverdrahtungselement angeordnet.
  • Außerdem umfasst im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel das erste Hauptstromverdrahtungselement einen Leiterdraht, eine Leiterplatte, die auf einem Vielschichtensubstrat ausgebildet ist, oder eine Metallverdrahtungsplatte, das zweite Hauptstromverdrahtungselement einen Leiterdraht, eine Leiterplatte, die auf einem Vielschichtensubstrat ausgebildet ist, oder eine Metallverdrahtungsplatte, wobei das erste Steuerverdrahtungselement eine erste Gatterverdrahtungs-Leiterplatte ist, die auf einem Vielschichtensubstrat ausgebildet ist, und das zweite Hauptstromverdrahtungselement eine zweite Hauptstrom-Leiterplatte, die auf einem Vielschichtensubstrat ausgebildet ist.
  • Außerdem ist im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel der Oberarm so ausgebildet, dass ein erstes Schaltelement und ein erstes Diodenelement parallel verbunden sind, der Unterarm so ausgebildet, dass ein zweites Schaltelement und ein zweites Diodenelement parallel verbunden sind, und das Halbleitermodul umfasst eine erste Leiterplatte, auf der das erste Schaltelement und das erste Diodenelement angeordnet sind, und eine zweite Leiterplatte, auf der das zweite Schaltelement und das zweite Diodenelement angeordnet sind, wobei die erste Leiterplatte und die zweite Leiterplatte mit der ersten Gatterverdrahtungs-Leiterplatte und der zweiten Gatterverdrahtungs-Leiterplatte dazwischen in einer Richtung angeordnet sind, welche eine Ausdehnungsrichtung schneidet, die erste Gatterverdrahtungs-Leiterplatte auf einer Seite in der Nähe der zweiten Leiterplatte angeordnet ist, und die zweite Gatterverdrahtungs-Leiterplatte auf einer Seite in der Nähe der ersten Leiterplatte angeordnet ist.
  • Außerdem sind im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel die erste Gatterverdrahtungs-Leiterplatte eine Länge hat, die gleich groß wie oder größer als eine Breite des zweiten Schaltelements und des zweiten Diodenelements in einer Anordnungsrichtung ist, und die zweite Gatterverdrahtungs-Leiterplatte eine Länge hat, die gleich groß wie oder größer als eine Breite des ersten Schaltelements und des ersten Diodenelements in einer Anordnungsrichtung ist.
  • Außerdem ist im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel eine Richtung eines Stroms, der durch das erste Steuerverdrahtungselement fließt, die umgekehrte Richtung eines Stroms, der durch das zweite Steuerverdrahtungselement fließt, und eine Richtung eines Stroms, der durch das zweite Hauptstromverdrahtungselement fließt, die umgekehrte Richtung eines Stroms, der durch das erste Hauptstromverdrahtungselement fließt.
  • Außerdem ist im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel eine Reihenfolge der Anordnung des ersten Schaltelements und des ersten Diodenelements die umgekehrte Richtung der Reihenfolge der Anordnung des zweiten Schaltelements und des zweiten Diodenelements.
  • Außerdem ist im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel eine Richtung eines Stroms, der durch das erste Steuerverdrahtungselement fließt, dieselbe wie eine Richtung eines Stroms, der durch das zweite Steuerverdrahtungselement fließt, und eine Richtung eines Stroms, der durch das zweite Hauptstromverdrahtungselement fließt, dieselbe wie eine Richtung eines Stroms, der durch das erste Hauptstromverdrahtungselement fließt.
  • Außerdem ist im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel eine Reihenfolge der Anordnung des ersten Schaltelements und des ersten Diodenelements dieselbe wie eine Richtung der Reihenfolge der Anordnung des zweiten Schaltelements und des zweiten Diodenelements.
  • Außerdem ist im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel das erste Hauptstromverdrahtungselement eine erste Hauptstrom-Leiterplatte, die auf einem Vielschichtensubstrat ausgebildet ist, und das zweite Hauptstromverdrahtungselement eine zweite Hauptstrom-Leiterplatte, die auf einem Vielschichtensubstrat ausgebildet ist.
  • Außerdem ist im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel die erste Leiterplatte und die zweite Leiterplatte in der Anordnungsrichtung des ersten Schaltelements und des ersten Diodenelements oder der Anordnungsrichtung des zweiten Schaltelements und des zweiten Diodenelements angeordnet, die erste Gatterverdrahtungs-Leiterplatte und die zweite Gatterverdrahtungs-Leiterplatte mit der ersten Leiterplatte und der zweiten Leiterplatte dazwischen angeordnet, und das erste Hauptstromverdrahtungselement und das zweite Hauptstromverdrahtungselement mit der ersten Gatterverdrahtungs-Leiterplatte und der zweiten Gatterverdrahtungs-Leiterplatte dazwischen angeordnet.
  • Außerdem sind im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel das zweite Diodenelemente, das zweite Schaltelement, das erste Schaltelement und das erste Diodenelemente in der obigen Reihenfolge angeordnet.
  • Außerdem, umfasst das Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel ferner ein Vielschichtensubstrat, auf dem das Halbleiterelement, das den Oberarm bildet, und das andere Halbleiterelement, das den Unterarm bildet, angeordnet sind, und eine Hilfskarte mit einer Seite, auf der die erste Gatterverdrahtungs-Leiterplatte und die zweite Gatterverdrahtungs-Leiterplatte ausgebildet sind, und einer zweiten Seite, auf der das erste Hauptstromverdrahtungselement und das zweite Hauptstromverdrahtungselement durch eine Isolierplatte gebildet sind, wobei die Hilfskarte über dem Vielschichtensubstrat angeordnet ist.
  • Außerdem, umfasst das Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel ferner ein Vielschichtensubstrat, auf dem das Halbleiterelement, das den Oberarm bildet, und das andere Halbleiterelement, das den Unterarm bildet, angeordnet sind, wobei das erste Hauptstromverdrahtungselement, das zweite Hauptstromverdrahtungselement, die erste Gatterverdrahtungs-Leiterplatte und die zweite Gatterverdrahtungs-Leiterplatte jeweils eine Metallverdrahtungsplatte aufweisen, die unabhängig vom Vielschichtensubstrat ist.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Wie oben beschrieben verringert die vorliegende Erfindung die Schaltgeschwindigkeit im Strombereich, wo die Spannungsschwankungen abrupt sind, und verringert die Schaltgeschwindigkeit nicht übermäßig in dem Strombereich, wo die Spannungsschwankungen nicht abrupt sind. Demzufolge wird eine Wirkung des Unterdrückens elektromagnetischen Strahlungsrauschens erzielt, während auch ein Anstieg des Verlusts während des Schaltens erreicht wird, was insbesondere in einem elektrischen Schaltkreis und einem Halbleitermodul nützlich ist.
  • Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Anmeldung Nr. 2020-048329 , eingereicht am Mittwoch, 18. März 2020, deren Offenbarung hiermit durch Verweis in Gänze hierin einbezogen wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2017/199580 [0004]
    • JP 2011188540 [0004]
    • JP 2020048329 [0124]

Claims (20)

  1. Elektrischer Schaltkreis, in dem ein Halbleiterelement, das einen Oberarm bildet, und ein anderes Halbleiterelement, das einen Unterarm bildet, in Reihe geschaltet sind, wobei ein Gatter-Strompfad eines Arms entweder des Oberarms oder des Unterarms und ein Sperrverzögerungs-Strompfad des anderen Arms nahe beieinander parallel angeordnet sind, und eine Richtung des Gatter-Strompfads dieselbe Richtung wie die des Sperrverzögerungs-Strompfads ist.
  2. Elektrischer Schaltkreis nach Anspruch 1, wobei eine Verdrahtung, die den Oberarm und den Unterarm verbindet, und eine Gatterverdrahtung des Unterarms nahe beieinander parallel angeordnet, und eine Richtung eines Stroms, der durch die Gatterverdrahtung des Unterarms fließt, dieselbe ist wie eine Richtung eines Sperrverzögerungsstroms, der vom Oberarm zum Unterarm fließt.
  3. Elektrischer Schaltkreis nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Verdrahtung, die den Unterarm und eine Energiequelle verbindet, und die Gatterverdrahtung des Oberarms nahe beieinander parallel angeordnet, und eine Richtung eines Stroms, der durch die Gatterverdrahtung des Oberarms fließt, dieselbe ist wie eine Richtung eines Sperrverzögerungsstroms, der vom Unterarm zur Energiequelle fließt.
  4. Halbleitermodul, in dem ein Halbleiterelement, das einen Oberarm bildet, und ein anderes Halbleiterelement, das einen Unterarm bildet, in Reihe geschaltet sind, wobei ein Steuerverdrahtungselement, das einen Gatter-Strompfad eines Arms entweder des Oberarms oder des Unterarms bildet, und ein Hauptstromverdrahtungselement, das einen Sperrverzögerungs-Strompfad des anderen Arms bildet, nahe beieinander parallel angeordnet sind, und eine Richtung des Gatter-Strompfads dieselbe Richtung wie die des Sperrverzögerungs-Strompfads ist.
  5. Halbleitermodul nach Anspruch 4, umfassend: ein erstes Steuerverdrahtungselement, das eine Gatterelektrode des Halbleiterelements, das den Oberarm bildet, und eine externe Anschlussklemme zum Eingeben eines Gattersignals des Oberarms elektrisch verbindet; und ein zweites Hauptstromverdrahtungselement, welches das Halbleiterelement, das den Unterarm bildet, und eine externe Anschlussklemme einer negativen Elektrodenseite elektrisch verbindet, wobei das erste Steuerverdrahtungselement neben dem zweiten Hauptstromverdrahtungselement angeordnet ist und sich parallel dazu erstreckt, und eine Richtung eines Stroms, der durch das erste Steuerverdrahtungselement fließt, dieselbe ist wie eine Richtung eines Sperrverzögerungsstroms, der durch das zweite Hauptstromverdrahtungselement fließt.
  6. Halbleitermodul nach Anspruch 4 oder 5, umfassend: ein erstes Hauptstromverdrahtungselement, welches das Halbleiterelement, das den Oberarm bildet, und das andere Halbleiterelement, das den Unterarm bildet, elektrisch verbindet; und ein zweites Steuerverdrahtungselement, das eine Gatterelektrode des Halbleiterelements, das den Unterarm bildet, und eine externe Anschlussklemme zum Eingeben eines Gattersignals des Unterarms elektrisch verbindet, wobei das zweite Steuerverdrahtungselement neben dem ersten Hauptstromverdrahtungselement angeordnet ist und sich parallel dazu erstreckt, und eine Richtung eines Stroms, der durch das zweite Steuerverdrahtungselement fließt, dieselbe ist wie eine Richtung eines Sperrverzögerungsstroms, der durch das erste Hauptstromverdrahtungselement fließt.
  7. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei eine Richtung des ersten Steuerverdrahtungselements, das sich von der externen Anschlussklemme zum Eingeben des Gattersignals des Oberarms zur Gatterelektrode des Oberarms erstreckt, dieselbe ist wie eine Richtung des zweiten Hauptstromverdrahtungselements, das sich vom Unterarm zur externen Anschlussklemme auf der negativen Elektrodenseite erstreckt, und eine Richtung des zweiten Steuerverdrahtungselements, das sich von der externen Anschlussklemme zum Eingeben des Gattersignals des Unterarms zur Gatterelektrode des Unterarms erstreckt, dieselbe wie eine Richtung des ersten Hauptstromverdrahtungselement, das sich vom Halbleiterelement, das den Oberarm bildet, zum anderen Halbleiterelement, das den Unterarm bildet, erstreckt.
  8. Halbleitermodul nach Anspruch 7, wobei das erste Hauptstromverdrahtungselement und das zweite Hauptstromverdrahtungselement mit dem ersten Steuerverdrahtungselement und dem zweiten Steuerverdrahtungselement dazwischen in einer Richtung angeordnet, die eine Ausdehnungsrichtung schneidet, das erste Steuerverdrahtungselement ist in der Nähe des zweiten Hauptstromverdrahtungselement angeordnet, und das zweite Steuerverdrahtungselement ist in der Nähe des ersten Hauptstromverdrahtungselement angeordnet.
  9. Halbleitermodul nach Anspruch 7 oder 8, wobei das erste Hauptstromverdrahtungselement einen Leiterdraht, eine Leiterplatte, die auf einem Vielschichtensubstrat ausgebildet ist, oder eine Metallverdrahtungsplatte, das zweite Hauptstromverdrahtungselement einen Leiterdraht, eine Leiterplatte, die auf einem Vielschichtensubstrat ausgebildet ist, oder eine Metallverdrahtungsplatte umfasst, das erste Steuerverdrahtungselement eine erste Gatterverdrahtungs-Leiterplatte ist, die auf einem Vielschichtensubstrat ausgebildet ist, und das zweite Steuerverdrahtungselement eine zweite Gatterverdrahtungs-Leiterplatte ist, die auf einem Vielschichtensubstrat ausgebildet ist.
  10. Halbleitermodul nach Anspruch 9, wobei der Oberarm so ausgebildet ist, dass ein erstes Schaltelement und ein erstes Diodenelement parallel verbunden sind, der Unterarm so ausgebildet ist, dass ein zweites Schaltelement und ein zweites Diodenelement parallel verbunden sind, das Halbleitermodul umfasst eine erste Leiterplatte, auf der das erste Schaltelement und das erste Diodenelement angeordnet sind, und eine zweite Leiterplatte, auf der das zweite Schaltelement und das zweite Diodenelement angeordnet sind, wobei die erste Leiterplatte und die zweite Leiterplatte mit der ersten Gatterverdrahtungs-Leiterplatte und der zweiten Gatterverdrahtungs-Leiterplatte dazwischen in einer Richtung angeordnet sind, welche eine Ausdehnungsrichtung schneidet, die erste Gatterverdrahtungs-Leiterplatte auf einer Seite in der Nähe der zweiten Leiterplatte angeordnet ist, und die zweite Gatterverdrahtungs-Leiterplatte auf einer Seite in der Nähe der ersten Leiterplatte angeordnet ist.
  11. Halbleitermodul nach Anspruch 10, wobei die erste Gatterverdrahtungs-Leiterplatte eine Länge hat, die gleich groß wie oder größer als eine Breite des zweiten Schaltelements und des zweiten Diodenelements in einer Anordnungsrichtung ist, und die zweite Gatterverdrahtungs-Leiterplatte eine Länge hat, die gleich groß wie oder größer als eine Breite des ersten Schaltelements und des ersten Diodenelements in einer Anordnungsrichtung ist.
  12. Halbleitermodul nach Anspruch 10 oder 11, wobei eine Richtung eines Stroms, der durch das erste Steuerverdrahtungselement fließt, eine umgekehrte Richtung eines Stroms ist, der durch das zweite Steuerverdrahtungselement fließt, und eine Richtung eines Stroms, der durch das zweite Hauptstromverdrahtungselement fließt, eine umgekehrte Richtung eines Stroms ist, der durch das erste Hauptstromverdrahtungselement fließt.
  13. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei eine Reihenfolge der Anordnung des ersten Schaltelements und des ersten Diodenelements eine umgekehrte Richtung der Reihenfolge der Anordnung des zweiten Schaltelements und des zweiten Diodenelements ist.
  14. Halbleitermodul nach Anspruch 10 oder 11, wobei eine Richtung eines Stroms, der durch das erste Steuerverdrahtungselement fließt, dieselbe ist wie eine Richtung eines Stroms, der durch das zweite Steuerverdrahtungselement fließt, und eine Richtung eines Stroms, der durch das zweite Hauptstromverdrahtungselement fließt, dieselbe wie eine Richtung eines Stroms, der durch das erste Hauptstromverdrahtungselement fließt.
  15. Halbleitermodul nach Anspruch 14, wobei eine Reihenfolge der Anordnung des ersten Schaltelements und des ersten Diodenelements dieselbe ist wie eine Richtung der Reihenfolge der Anordnung des zweiten Schaltelements und des zweiten Diodenelements.
  16. Halbleitermodul nach Anspruch 10, wobei das erste Hauptstromverdrahtungselement eine erste Hauptstrom-Leiterplatte, die auf einem Vielschichtensubstrat ausgebildet ist, und das zweite Hauptstromverdrahtungselement eine zweite Hauptstrom-Leiterplatte, die auf einem Vielschichtensubstrat ausgebildet ist.
  17. Halbleitermodul nach Anspruch 16, wobei die erste Leiterplatte und die zweite Leiterplatte in der Anordnungsrichtung des ersten Schaltelements und des ersten Diodenelements oder der Anordnungsrichtung des zweiten Schaltelements und des zweiten Diodenelements angeordnet, die erste Gatterverdrahtungs-Leiterplatte und die zweite Gatterverdrahtungs-Leiterplatte mit der ersten Leiterplatte und der zweiten Leiterplatte dazwischen angeordnet, und das erste Hauptstromverdrahtungselement und das zweite Hauptstromverdrahtungselement mit der ersten Gatterverdrahtungs-Leiterplatte und der zweiten Gatterverdrahtungs-Leiterplatte dazwischen angeordnet.
  18. Halbleitermodul nach Anspruch 17, wobei das zweite Diodenelemente, das zweite Schaltelement, das erste Schaltelement und das erste Diodenelemente in der obigen Reihenfolge angeordnet.
  19. Halbleitermodul nach Anspruch 7, ferner umfassend: ein Vielschichtensubstrat, auf dem das Halbleiterelement, das den Oberarm bildet, und das andere Halbleiterelement, das den Unterarm bildet, angeordnet sind; und eine Hilfskarte mit einer Seite, auf der die erste Gatterverdrahtungs-Leiterplatte und die zweite Gatterverdrahtungs-Leiterplatte ausgebildet sind, und einer zweiten Seite, auf der das erste Hauptstromverdrahtungselement und das zweite Hauptstromverdrahtungselement durch eine Isolierplatte gebildet sind, wobei die Hilfskarte über dem Vielschichtensubstrat angeordnet ist.
  20. Halbleitermodul nach Anspruch 7, ferner umfassend: ein Vielschichtensubstrat, auf dem das Halbleiterelement, das den Oberarm bildet, und das andere Halbleiterelement, das den Unterarm bildet, angeordnet sind, wobei das erste Hauptstromverdrahtungselement, das zweite Hauptstromverdrahtungselement, die erste Gatterverdrahtungs-Leiterplatte und die zweite Gatterverdrahtungs-Leiterplatte jeweils eine Metallverdrahtungsplatte aufweisen, die unabhängig vom Vielschichtensubstrat ist.
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