DE112022001872T5 - Halbleitermodul - Google Patents

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Yuhei NISHIDA
Mayumi Shiohara
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

Bereitgestellt wird ein Halbleitermodul, umfassend: eine erste Schaltvorrichtung, die in einem Oberarm oder Unterarm angeordnet ist; eine zweite Schaltvorrichtung, die im anderen Oberarm oder Unterarm angeordnet ist; eine erste Diodenvorrichtung, die parallel zur ersten Schaltvorrichtung angeordnet ist; eine zweite Diodenvorrichtung, die parallel zur zweiten Schaltvorrichtung angeordnet ist; ein laminiertes Substrat, dessen Hauptoberfläche zwei Seiten hat, die sich in einer vorgegebenen ersten Richtung und einer vorgegebenen zweiten Richtung erstrecken; und eine externe Gatterklemme und eine externe Hilfssourceklemme, die weiter zu einer negativen Seite der ersten Richtung hin als der Oberarm und der Unterarm angeordnet sind, und die in der zweiten Richtung angeordnet sind. Im Halbleitermodul sind die erste Schaltvorrichtung, die zweiten Schaltvorrichtung, die erste Diodenvorrichtung und die zweite Diodenvorrichtung auf dem laminierten Substrat angeordnet, und mindestens eine der ersten Schaltvorrichtung oder ersten Diodenvorrichtung ist mindestens einer der zweiten Schaltvorrichtung oder zweiten Diodenvorrichtung in der zweiten Richtung zugewandt angeordnet.

Description

  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • 1. TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleitermodul.
  • 2. STAND DER TECHNIK
  • Üblicherweise ist ein Halbleitermodul bekannt, auf dem eine Schaltvorrichtung angeordnet ist (siehe z.B. Patentdokumente 1 bis 3).
    • Patentdokument 1: Internationale Veröffentlichung Nr. WO 2015/136603
    • Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldung Nr. JP 2000-324846
    • Patentdokument 3: Japanische Patentanmeldung Nr. JP 2021-019094
  • TECHNISCHE AUFGABE
  • Es wird bevorzugt, eine Schaltkennlinie eines Halbleitermoduls zu verbessern.
  • ALLGEMEINE OFFENBARUNG
  • Der erste Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Halbleitermodul, umfassend: eine erste Schaltvorrichtung, die in einem Oberarm oder Unterarm angeordnet ist; eine zweite Schaltvorrichtung, die im anderen Oberarm oder Unterarm angeordnet ist; eine erste Diodenvorrichtung, die parallel zur ersten Schaltvorrichtung angeordnet ist; eine zweite Diodenvorrichtung, die parallel zur zweiten Schaltvorrichtung angeordnet ist; und ein laminiertes Substrat, dessen Hauptoberfläche zwei Seiten hat, die sich in einer vorgegebenen ersten Richtung und einer vorgegebenen zweiten Richtung erstrecken. Im Halbleitermodul sind die erste Schaltvorrichtung, die zweiten Schaltvorrichtung, die erste Diodenvorrichtung und die zweite Diodenvorrichtung auf dem laminierten Substrat angeordnet, und mindestens eine der ersten Schaltvorrichtung oder ersten Diodenvorrichtung ist mindestens einer der zweiten Schaltvorrichtung oder zweiten Diodenvorrichtung in der zweiten Richtung zugewandt angeordnet.
  • Ein Source-Hilfsverdrahtungselement, das mit einer Sourceelektrode der ersten Schaltvorrichtung des Halbleitermoduls verbunden ist, kann von einer Ausgangsverdrahtungsleitung zwischen einer Drainelektrode der zweiten Schaltvorrichtung und einer Ausgabeklemme physisch getrennt sein.
  • Im Halbleitermodul kann das Source-Hilfsverdrahtungselement der ersten Schaltvorrichtung die Sourceelektrode der ersten Schaltvorrichtung und die externe Hilfssourceklemme direkt verbinden.
  • Ein Source-Hilfsverdrahtungselement, das mit einer Sourceelektrode der ersten Schaltvorrichtung verbunden ist, kann von einer Ausgangsverdrahtungsleitung zwischen einer Drainelektrode der zweiten Schaltvorrichtung und einer Ausgabeklemme physisch nicht getrennt sein.
  • In einem beliebigen oben beschriebenen Halbleitermodul kann das Source-Hilfsverdrahtungselement der ersten Schaltvorrichtung die Sourceelektrode der ersten Schaltvorrichtung und die externe Hilfssourceklemme über eine leitende Leiterplatte, auf der die Drainelektrode der zweiten Schaltvorrichtung angeordnet ist, verbinden.
  • In einem beliebigen oben beschriebenen Halbleitermodul können die erste Schaltvorrichtung und die zweite Schaltvorrichtung einander in der zweiten Richtung zugewandt angeordnet sein.
  • In einem beliebigen oben beschriebenen Halbleitermodul können die erste Schaltvorrichtung und die erste Diodenvorrichtung einander in der ersten Richtung zugewandt angeordnet sein.
  • In einem beliebigen oben beschriebenen Halbleitermodul können die erste Diodenvorrichtung und die zweite Diodenvorrichtung einander in der zweiten Richtung zugewandt angeordnet sein.
  • In einem beliebigen oben beschriebenen Halbleitermodul können die zweite Schaltvorrichtung und die zweite Diodenvorrichtung im Unterarm angeordnet sein, und können einander in der zweiten Richtung zugewandt angeordnet sein.
  • In einem beliebigen oben beschriebenen Halbleitermodul kann die erste Schaltvorrichtung weiter zur negativen Seite der ersten Richtung hin angeordnet sein als die erste Diodenvorrichtung. Die zweite Schaltvorrichtung kann weiter zur negativen Seite der ersten Richtung hin angeordnet sein als die zweite Diodenvorrichtung.
  • In einem beliebigen oben beschriebenen Halbleitermodul umfasst das Halbleitermodul vorzugsweise einen P-artigen Verdrahtungsabschnitt, der mit einer positiven Elektrodenklemme verbunden ist. Das Halbleitermodul umfasst vorzugsweise einen N-artigen Verdrahtungsabschnitt, der mit einer negativen Elektrodenklemme verbunden ist. Die erste Schaltvorrichtung und die zweite Schaltvorrichtung können in der ersten Richtung zwischen dem P-artigen Verdrahtungsabschnitt und dem N-artigen Verdrahtungsabschnitt angeordnet sein.
  • In einem beliebigen oben beschriebenen Halbleitermodul kann der P-artige Verdrahtungsabschnitt in der ersten Richtung zwischen dem N-artigen Verdrahtungsabschnitt und einer Ausgabeklemme angeordnet sein.
  • In einem beliebigen oben beschriebenen Halbleitermodul können der P-artige Verdrahtungsabschnitt und der N-artige Verdrahtungsabschnitt Erstreckungsabschnitte aufweisen, die sich in der zweiten Richtung erstrecken.
  • In einem beliebigen oben beschriebenen Halbleitermodul kann die erste Diodenvorrichtung im Erstreckungsabschnitt des P-artigen Verdrahtungsabschnitts angeordnet sein.
  • In einem beliebigen oben beschriebenen Halbleitermodul umfasst das Halbleitermodul vorzugsweise eine Ausgabeklemme, die weiter zu einer positiven Seite der ersten Richtung hin angeordnet ist als der Oberarm und der Unterarm.
  • In einem beliebigen oben beschriebenen Halbleitermodul kann die zweite Schaltvorrichtung im Unterarm angeordnet sein und über die im Oberarm angeordnete erste Diodenvorrichtung mit der Ausgabeklemme verbunden sein.
  • Ein zweiter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Halbleitermodul, umfassend: eine erste Schaltvorrichtung, die in einem Oberarm oder Unterarm angeordnet ist; eine zweite Schaltvorrichtung, die im anderen Oberarm oder Unterarm angeordnet ist; eine erste Diodenvorrichtung, die parallel zur ersten Schaltvorrichtung angeordnet ist; eine zweite Diodenvorrichtung, die parallel zur zweiten Schaltvorrichtung angeordnet ist; ein laminiertes Substrat, dessen Hauptoberfläche zwei Seiten hat, die sich in einer vorgegebenen ersten Richtung und einer vorgegebenen zweiten Richtung erstrecken; einen ersten Verdrahtungsabschnitt, der mit einer positiven Elektrodenklemme oder einer negativen Elektrodenklemme verbunden ist und sich in der zweiten Richtung erstreckt; einen zweiten Verdrahtungsabschnitt, der mit der anderen der positiven Elektrodenklemme oder der negativen Elektrodenklemme verbunden ist und sich in der zweiten Richtung erstreckt; mehrere externe Gatterklemmen, die in einem ersten Anordnungsbereich, der sich in der zweiten Richtung erstreckt, angeordnet sind, und elektrisch mit einer Gatterelektrode der ersten Schaltvorrichtung oder einer Gatterelektrode der zweiten Schaltvorrichtung verbunden sind; mehrere externe Hilfssourceklemmen, die im ersten Anordnungsbereich angeordnet sind, und elektrisch mit einer Sourceelektrode der ersten Schaltvorrichtung oder einer Sourceelektrode der zweiten Schaltvorrichtung verbunden sind; ein erstes Gatter-Verdrahtungselement, das die Gatterelektrode der ersten Schaltvorrichtung und eine entsprechende externe Gatterklemme unter den mehreren externen Gatterklemmen verbindet; ein erstes Source-Hilfsverdrahtungselement, das die Sourceelektrode der ersten Schaltvorrichtung und eine entsprechende externe Hilfssourceklemme unter den mehreren externen Hilfssourceklemme verbindet; ein zweites Gatter-Verdrahtungselement, das die Gatterelektrode der zweiten Schaltvorrichtung und eine entsprechende externe Gatterklemme unter den mehreren externen Gatterklemmen verbindet; und ein zweites Source-Hilfsverdrahtungselement, das die Sourceelektrode der zweiten Schaltvorrichtung und eine entsprechende externe Hilfssourceklemme unter den mehreren externen Hilfssourceklemme verbindet. Die erste Schaltvorrichtung und die zweite Schaltvorrichtung können einander in der zweiten Richtung zugewandt angeordnet sein. Die erste Schaltvorrichtung und die zweite Schaltvorrichtung können so angeordnet sein, dass der zweite Verdrahtungsabschnitt zwischen der ersten Schaltvorrichtung und der zweiten Schaltvorrichtung und dem ersten Anordnungsbereich eingefasst ist.
  • In einem beliebigen oben beschriebenen Halbleitermodul umfasst das Halbleitermodul vorzugsweise eine Ausgabeklemme, die in einem zweiten Anordnungsbereich, der sich in der zweiten Richtung erstreckt, angeordnet ist. Die erste Schaltvorrichtung und die zweite Schaltvorrichtung können so angeordnet sein, dass der erste Verdrahtungsabschnitt zwischen der ersten Schaltvorrichtung und der zweiten Schaltvorrichtung und dem zweiten Anordnungsbereich eingefasst ist.
  • In einem beliebigen oben beschriebenen Halbleitermodul kann das Halbleitermodul drei Beine, von denen jedes durch den Oberarm und den Unterarm gebildet wird, umfassen.
  • In einem beliebigen oben beschriebenen Halbleitermodul können die positive Elektrodenklemme und die negative Elektrodenklemme in einem dritten Anordnungsbereich mit den drei Beinen in der zweiten Richtung nebeneinander angeordnet sein.
  • In einem beliebigen oben beschriebenen Halbleitermodul kann jedes der drei Beine den Oberarm aufweisen, der durch ein Drahtelement mit einer Ausgabeklemme über dem ersten Verdrahtungsabschnitt verbunden ist.
  • In einem beliebigen oben beschriebenen Halbleitermodul können die erste Schaltvorrichtung und die zweite Schaltvorrichtung in der ersten Richtung zwischen dem ersten Verdrahtungsabschnitt und dem zweiten Verdrahtungsabschnitt angeordnet sein.
  • In einem beliebigen oben beschriebenen Halbleitermodul kann der erste Verdrahtungsabschnitt ein P-artiger Verdrahtungsabschnitt sein, der mit der positiven Elektrodenklemme verbunden ist. Der zweite Verdrahtungsabschnitt kann ein N-artiger Verdrahtungsabschnitt sein, der mit der negativen Elektrodenklemme verbunden ist.
  • In einem beliebigen oben beschriebenen Halbleitermodul umfasst das Halbleitermodul vorzugsweise eine erste Leiterplatte zum Bilden des Oberarms und eine zweite Leiterplatte zum Bilden des Unterarms. Die erste Diodenvorrichtung kann auf der ersten Leiterplatte montiert sein. Die zweite Diodenvorrichtung kann auf der zweiten Leiterplatte montiert sein.
  • In einem beliebigen oben beschriebenen Halbleitermodul umfasst das Halbleitermodul vorzugsweise eine erste Leiterplatte zum Bilden des Oberarms und eine zweite Leiterplatte zum Bilden des Unterarms. Die erste Diodenvorrichtung kann im ersten Verdrahtungsabschnitt montiert sein. Die zweite Diodenvorrichtung kann auf der zweiten Leiterplatte montiert sein.
  • In einem beliebigen oben beschriebenen Halbleitermodul die Gatterelektrode der ersten Schaltvorrichtung kann gegenüber der Gatterelektrode der zweiten Schaltvorrichtung in der zweiten Richtung angeordnet sein.
  • In einem beliebigen oben beschriebenen Halbleitermodul kann ein Anschlusspunkt für das erste Source-Hilfsverdrahtungselement und die Sourceelektrode der ersten Schaltvorrichtung einem Anschlusspunkt für das zweite Source-Hilfsverdrahtungselement und die Sourceelektrode der zweiten Schaltvorrichtung in der zweiten Richtung zugewandt sein.
  • In einem beliebigen oben beschriebenen Halbleitermodul kann die erste Diodenvorrichtung so angeordnet sein, dass die erste Schaltvorrichtung zwischen der ersten Diodenvorrichtung und dem zweiten Verdrahtungsabschnitt eingefasst ist. Die zweite Diodenvorrichtung kann so angeordnet sein, dass die zweite Schaltvorrichtung zwischen der zweiten Diodenvorrichtung und dem zweiten Verdrahtungsabschnitt eingefasst ist.
  • In einem beliebigen oben beschriebenen Halbleitermodul können die erste Schaltvorrichtung und die erste Diodenvorrichtung im Oberarm angeordnet sein. Die zweite Schaltvorrichtung und die zweite Diodenvorrichtung können im Unterarm angeordnet sein.
  • In einem beliebigen oben beschriebenen Halbleitermodul umfasst das Halbleitermodul vorzugsweise eine externe Gatterklemme und eine externe Hilfssourceklemme, die weiter zur negativen Seite der ersten Richtung hin als der Oberarm und der Unterarm angeordnet sind, und die in der zweiten Richtung angeordnet sind.
  • In einem beliebigen oben beschriebenen Halbleitermodul umfasst das Halbleitermodul vorzugsweise mehrere Oberarme und mehrere Unterarme. Schaltvorrichtungen der mehreren Oberarme und Schaltvorrichtungen der mehreren Unterarme können abwechselnd einzeln in der zweiten Richtung angeordnet sein.
  • In einem beliebigen oben beschriebenen Halbleitermodul können die erste Schaltvorrichtung und die zweite Schaltvorrichtung Siliziumkarbid-Metalloxid-Halbleiter sein. Die erste Diodenvorrichtung und die zweite Diodenvorrichtung können Siliziumkarbid-Schottky-Barrieredioden sein.
  • Die Zusammenfassung beschreibt nicht notwendigerweise alle notwendigen Merkmale der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die Erfindung kann auch eine Unterkombination der oben beschriebenen Merkmale umfassen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
    • 1A illustriert einen Überblick einer Struktur eines Halbleitermodul 100.
    • 1B illustriert ein Beispiel einer vergrößerten Ansicht einer Halbleiteranordnung 160.
    • 1C illustriert ein Beispiel eines Querschnitts a-a' der in 1B dargestellten Halbleiteranordnung 160.
    • 1D ist ein Hauptschaltplan des Halbleitermoduls 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
    • 2 illustriert Strom/Spannungs-Kennlinien zu Zeitpunkten des Schaltens des Halbleitermoduls 100.
    • 3A ist ein Schaltplan zum Zeitpunkt T1 der 2, das einen EIN-Zustand einer Schaltvorrichtung 10 in einem Oberarm 102 zeigt.
    • 3B ist ein Schaltplan zum Zeitpunkt T2 der 2, das einen AUS-Zustand der Schaltvorrichtung 10 im Oberarm 102 zeigt.
    • 3C ist ein Schaltplan zum Zeitpunkt T3 der 2, das einen EIN-Zustand der Schaltvorrichtung 10 im Oberarm 102 zeigt.
    • 3D ist ein Beispiel einer Draufsicht der Halbleiteranordnung 160 mit einem Sperrverzögerungsstrom Irr, der in einem Unterarm 104 fließt, wenn der Oberarm 102 eingeschaltet wird.
    • 4A ist ein Schaltplan zum Zeitpunkt T1 der 2, das einen EIN-Zustand der Schaltvorrichtung 20 im Unterarm 104 zeigt.
    • 4B ist ein Schaltplan zum Zeitpunkt T2 der 2, das einen AUS-Zustand der Schaltvorrichtung 20 im Unterarm 104 zeigt.
    • 4C ist ein Schaltplan vom Zeitpunkt T2 bis T3 der 2, das einen EIN-Zustand der Schaltvorrichtung 20 im Unterarm 104 zeigt.
    • 4D ist ein Beispiel einer Draufsicht der Halbleiteranordnung 160 mit einem Sperrverzögerungsstrom Irr, der im Oberarm 102 fließt, wenn der Unterarm 104 eingeschaltet wird.
    • 5A ist eine vergrößerte Ansicht eines Abwandlungsbeispiels der Halbleiteranordnung 160.
    • 5B ist eine vergrößerte Ansicht eines Abwandlungsbeispiels der Halbleiteranordnung 160.
    • 6A ist eine vergrößerte Ansicht eines Abwandlungsbeispiels der Halbleiteranordnung 160.
    • 6B ist eine vergrößerte Ansicht eines Abwandlungsbeispiels der Halbleiteranordnung 160.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei die folgenden Ausführungsbeispiel die in den Ansprüchen offenbarte Erfindung nicht einschränken. Außerdem sind nicht alle Kombinationen von Merkmalen, die in den Ausführungsbeispielen beschrieben werden, wesentlich für die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe.
  • 1A illustriert einen Überblick einer Struktur eines Halbleitermodul 100. Das Halbleitermodul 100 umfasst mehrere Halbleiteranordnungen 160. Obwohl das Halbleitermodul 100 des vorliegenden Beispiels drei Halbleiteranordnungen 160a bis 160c umfasst ist es nicht darauf beschränkt, drei Halbleiteranordnungen zu umfassen. Das Halbleitermodul 100 des vorliegenden Beispiels umfasst Ausgabeklemmen 110, eine positive Elektrodenklemme 132, eine negative Elektrodenklemme 134, externe Gatterklemmen 112, externe Hilfssourceklemmen 114, externe Gatterklemmen 122 und externe Hilfssourceklemmen 124 als externe Anschlussklemmen.
  • Das Halbleitermodul 100 kann auf einen Leistungswandler wie z.B. ein Leistungsmodul angewendet, das eine Wechselrichterschaltung bildet. Wenn das Halbleitermodul 100 beispielsweise eine dreiphasige Wechselrichterschaltung bildet, können die Halbleiteranordnungen 160a bis 160c jeweils einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase der dreiphasigen Wechselrichterschaltung entsprechen.
  • Eine Halbleiteranordnung 160 umfasst ein laminiertes Substrat 150. Das laminierte Substrat 150 umfasst einen Oberarm 102, einen Unterarm 104, einen P-artigen Verdrahtungsabschnitt 106 und einen N-artigen Verdrahtungsabschnitt 108. Die Halbleiteranordnung 160 ist in einem Gehäuse 170 des Halbleitermoduls 100 untergebracht. Die Halbleiteranordnung 160 kann im Gehäuse 170 verkapselt sein durch ein beliebiges Verkapselungsharzmaterial.
  • Schaltvorrichtungen und Diodenvorrichtungen, die später beschrieben werden, sind auf dem laminierten Substrat 150 montiert. Eine Hauptoberfläche des laminierten Substrats 150 hat zwei Seiten, die sich in einer vorgegebenen ersten Richtung (z.B. X-Achsenrichtung) und einer vorgegebenen zweiten Richtung (z.B. Y-Richtung) erstrecken. Mit anderen Worten, das laminierte Substrat 150 des vorliegenden Beispiels hat die Hauptoberfläche auf einer XY-Ebene. Obwohl die erste Richtung und die zweite Richtung im vorliegenden Beispiel jeweils als die X-Achsenrichtung und die Y-Achsenrichtung beschrieben werden, sind die erste Richtung und die zweite Richtung nicht darauf beschränkt.
  • Das laminierte Substrat 150 kann ein Direct Copper Bonding (DCB)-Substrat oder ein Active Metal Brazing (AMB)-Substrat sein. Obwohl das Halbleitermodul 100 des vorliegenden Beispiels drei laminierte Substrate 150a bis 150c umfasst, die in der Y-Achsenrichtung angeordnet sind, sind die Anzahl und ein Anordnungsverfahren der laminierten Substrate 150 sind nicht darauf beschränkt.
  • Das Halbleitermodul 100 umfasst mehrere Beine, von denen jedes durch einen Oberarm 102 und einen Unterarm 104 gebildet wird. Obwohl das Halbleitermodul 100 des vorliegenden Beispiels drei Beine aufweist, ist es nicht darauf beschränkt. Jedes der mehreren Beine ist auf den laminierten Substraten 150a, 150b und 150c angeordnet. Oberarme 102a bis 102c sind jeweils auf den laminierte Substraten 150a bis 150c angeordnet. Unterarme 104a bis 104c sind jeweils auf den laminierte Substraten 150a bis 150c angeordnet. Die mehreren Beine können auf einem laminierten Substrat 150 montiert sein.
  • Die Ausgabeklemmen 110 sind externe Anschlussklemmen zum elektrischen Verbinden mit außerhalb des Halbleitermoduls 100 angeordneten Lasten. Die Ausgabeklemmen 110 des vorliegenden Beispiels haben drei externe Anschlussklemmen, die eine Ausgabeklemme 110U, eine Ausgabeklemme 110V und eine Ausgabeklemme 110W sind, welche jeweils den U- bis W-Phasen entsprechen. Die Ausgabeklemmen 110 sind auf einer vorgegebenen Seite des Halbleitermoduls 100 angeordnet. Unter den vier Seiten des Halbleitermoduls 100 sind die Ausgabeklemmen 110 des vorliegenden Beispiels auf einer Seite angeordnet, die sich in Y-Achsenrichtung auf der positiven Seite einer X-Achsenrichtung erstreckt. Mit anderen Worten, die Ausgabeklemmen 110 sind weiter zur positiven Seite der X-Achsenrichtung hin angeordnet als die Oberarme 102 und die Unterarme 104. Die Ausgabeklemmen 110 des vorliegenden Beispiels sind in einem zweiten Anordnungsbereich 182 angeordnet, der sich in Y-Achsenrichtung erstreckt. Die mehreren Ausgabeklemmen 110 sind in Y-Achsenrichtung im zweiten Anordnungsbereich 182 angeordnet.
  • Die drei Ausgabeklemmen 110U bis 110W sind so in Y-Achsenrichtung angeordnet, dass die Ausgabeklemmen 110U bis 110W jeweils den laminierten Substraten 150a bis 150c zugewandt sind. Man beachte, dass die Anzahl und ein Anordnungsverfahren der Ausgabeklemmen 110 nicht auf diese beschränkt sind.
  • Die externen Gatterklemmen 112, die externen Hilfssourceklemmen 114, die externen Gatterklemmen 122 und die externen Hilfssourceklemmen 124 sind Beispiele für Steuerklemmen, die den Betrieb des Halbleitermoduls 100 steuern. Die Steuerklemmen des vorliegenden Beispiels sind auf einer Seite angeordnet, die der Seite, auf der die Ausgabeklemmen 110 angeordnet ist, gegenüberliegt. Die Steuerklemmen des vorliegenden Beispiels sind auf einer Seite angeordnet, die sich in Y-Achsenrichtung des Halbleitermoduls 100 auf einer negativen Seite einer X-Achsenrichtung erstreckt. Mit anderen Worten, die externen Gatterklemmen 112, die externen Hilfssourceklemmen 114, die externen Gatterklemmen 112 und die externen Hilfssourceklemmen 114 sind weiter zur negativen Seite der X-Achsenrichtung hin angeordnet als die Oberarme 102 und die Unterarme 104.
  • Die externen Gatterklemmen 112 umfassen drei externe Gatterklemmen 112a bis 112c, die jeweils den laminierten Substraten 150a bis 150c entsprechen. Die externen Hilfssourceklemmen 114 umfassen drei externe Hilfssourceklemmen 114a bis 114c, die jeweils den laminierten Substraten 150a bis 150c entsprechen. Die mehreren externen Gatterklemmen 112 des vorliegenden Beispiels sind in einem ersten Anordnungsbereich 181 angeordnet, der sich in Y-Achsenrichtung erstreckt. Die mehreren externen Hilfssourceklemmen 114 des vorliegenden Beispiels sind im ersten Anordnungsbereich 181 angeordnet, der sich in Y-Achsenrichtung erstreckt.
  • Ebenso umfassen die externen Gatterklemmen 122 drei externe Gatterklemmen 122a bis 122c, die jeweils den laminierten Substraten 150a bis 150c entsprechen. Die externen Hilfssourceklemmen 124 umfassen drei externe Hilfssourceklemmen 124a bis 124c, die jeweils den laminierten Substraten 150a bis 150c entsprechen. Die mehreren externen Gatterklemmen 122 des vorliegenden Beispiels sind im ersten Anordnungsbereich 181 angeordnet, der sich in Y-Achsenrichtung erstreckt. Die mehreren externen Hilfssourceklemmen 124 des vorliegenden Beispiels sind im ersten Anordnungsbereich 181 angeordnet, der sich in Y-Achsenrichtung erstreckt.
  • Die positive Elektrodenklemme 132 und die negative Elektrodenklemme 134 sind auf einer vorgegebenen Seite des Halbleitermoduls 100 angeordnet. Die positive Elektrodenklemme 132 und die negative Elektrodenklemme 134 des vorliegenden Beispiels ist auf einer Seite angeordnet, die senkrecht zur Seite steht, auf der die Ausgabeklemmen 110 angeordnet sind. Die positive Elektrodenklemme 132 und die negative Elektrodenklemme 134 können auf einer Seite angeordnet sein, die senkrecht zur Seite steht, auf der die Steuerklemmen, wie z.B. die externen Gatterklemmen 112 angeordnet sind. Die positive Elektrodenklemme 132 und die negative Elektrodenklemme 134 des vorliegenden Beispiels sind auf einer Seite angeordnet, die sich auf einer positiven Seite der Y-Achsenrichtung des Halbleitermoduls 100 in X-Achsenrichtung erstreckt. Die positive Elektrodenklemme 132 und die negative Elektrodenklemme 134 können jedoch auf einer Seite angeordnet sein, die sich auf einer negativen Seite der Y-Achsenrichtung in X-Achsenrichtung erstreckt. Die positive Elektrodenklemme 132 und die negative Elektrodenklemme 134 des vorliegenden Beispiels sind in einem dritten Anordnungsbereich 183 angeordnet, der sich in X-Achsenrichtung erstreckt. Der dritte Anordnungsbereich 183 kann nebeneinander mit den mehreren Beinen in Y-Achsenrichtung angeordnet sein. Mit anderen Worten, der dritte Anordnungsbereich 183 kann gegenüber der mehreren Beine in Y-Achsenrichtung angeordnet sein. Die positive Elektrodenklemme 132 und die negative Elektrodenklemme 134 sind in X-Achsenrichtung im dritten Anordnungsbereich 183 angeordnet.
  • Der P-artige Verdrahtungsabschnitt 106 ist ein Beispiel eines ersten Verdrahtungsabschnitts oder eines zweiten Verdrahtungsabschnitts. Der N-artige Verdrahtungsabschnitt 108 ist ein Beispiel des ersten Verdrahtungsabschnitts oder des zweiten Verdrahtungsabschnitts. Der erste Verdrahtungsabschnitt ist mit einer der positiven Elektrodenklemme 132 oder der negativen Elektrodenklemme 134 verbunden und erstreckt sich in Y-Achsenrichtung. Der zweite Verdrahtungsabschnitt ist mit der anderen der positiven Elektrodenklemme 132 oder der negativen Elektrodenklemme 134 verbunden und erstreckt sich in Y-Achsenrichtung. Man beachte, dass obwohl der P-artige Verdrahtungsabschnitt 106 und der N-artige Verdrahtungsabschnitt 108 im vorliegenden Beispiel jeweils als der erste Verdrahtungsabschnitt und der zweite Verdrahtungsabschnitt beschrieben werden, sind der P-artige Verdrahtungsabschnitt 106 und der N-artige Verdrahtungsabschnitt 108 nicht darauf beschränkt. Positionen des P-artigen Verdrahtungsabschnitts 106 und des N-artigen Verdrahtungsabschnitts 108 können in geeigneter Weise getauscht werden.
  • Der P-artige Verdrahtungsabschnitt 106 ist mit der positiven Elektrodenklemme 132 verbunden. Der N-artige Verdrahtungsabschnitt 108 ist mit der negativen Elektrodenklemme 134 verbunden. Der P-artige Verdrahtungsabschnitt 106 und der N-artige Verdrahtungsabschnitt 108 sind so angeordnet, dass sie sich in Y-Achsenrichtung erstrecken. Der P-artige Verdrahtungsabschnitt 106 und der N-artige Verdrahtungsabschnitt 108 sind so angeordnet, dass die Oberarme 102 und die Unterarme 104 zwischen dem P-artigen Verdrahtungsabschnitt 106 und dem N-artigen Verdrahtungsabschnitt 108 in X-Achsenrichtung eingefasst sind. Der P-artige Verdrahtungsabschnitt 106 ist weiter zu einer positiven Seite der X-Achsenrichtung hin angeordnet als der N-artige Verdrahtungsabschnitt 108. Das heißt, der P-artige Verdrahtungsabschnitt 106 ist in X-Achsenrichtung zwischen dem N-artigen Verdrahtungsabschnitt 108 und den Ausgabeklemmen 110 angeordnet. Jeder Oberarm 102 der mehreren Beine kann durch ein Drahtelement über dem P-artigen Verdrahtungsabschnitt 106 mit jeder Ausgabeklemme 110 verbunden sein.
  • Das Halbleitermodul 100 umfasst die mehreren Oberarme 102 und die mehreren Unterarm 104. Die mehreren Oberarme 102 und die mehreren Unterarme 104 sind abwechselnd einzeln in Y-Achsenrichtung angeordnet. Auf diese Weise werden eine Schaltvorrichtung 10 eines Oberarms 102 und eine Schaltvorrichtung 20 eines Unterarms 104 abwechselnd in Y-Achsenrichtung angeordnet. Die Schaltvorrichtungen 10 und 20 werden später beschrieben.
  • 1B illustriert ein Beispiel einer vergrößerten Ansicht der Halbleiteranordnung 160. Das Halbleitermodul 100 kann mehrere Halbleiteranordnungen 160 umfassen, die dieselbe Struktur wie die im vorliegenden Beispiel beschriebene aufweisen. Man beachte, dass die Struktur der Halbleiteranordnung 160 im vorliegenden Beispiel schematisch gezeigt ist, so dass eine Form usw. jedes Bestandteils nicht auf jene des vorliegenden Beispiels beschränkt ist. Die Halbleiteranordnung 160 umfasst die Schaltvorrichtung 10, eine Diodenvorrichtung 15, die Schaltvorrichtung 20, eine Diodenvorrichtung 25 und das laminierte Substrat 150.
  • Die Schaltvorrichtungen 10 und 20 sind auf dem laminierten Substrat 150 angeordnet. Die Schaltvorrichtung 10 ist ein Beispiel einer ersten Schaltvorrichtung, die in einem der beiden Arme, dem Oberarm 102 oder dem Unterarm 104, angeordnet ist. Die Schaltvorrichtung 20 ist ein Beispiel einer zweiten Schaltvorrichtung, die im anderen der beiden Arme, dem Oberarm 102 oder dem Unterarm 104, angeordnet ist. Obwohl das vorliegende Beispiel einen Fall beschreibt, in dem die Schaltvorrichtung 10 im Oberarm und 102 und die Schaltvorrichtung 20 im Unterarm 104 angeordnet sind, kann die Schaltvorrichtung 10 im Unterarm 104 angeordnet sein und die Schaltvorrichtung 20 kann im Oberarm 102 angeordnet sein. Die Schaltvorrichtungen 10 und 20 können Siliziumkarbid-Metalloxid-Halbleiter sein oder können auch andere Schaltvorrichtungen sein, wie z.B. Bipolartransistoren mit isolierter Gatterelektrode (IGBT).
  • Die Schaltvorrichtung 10 umfasst eine Gatterelektrode 11 und eine Sourceelektrode 13 als Frontflächenelektroden und eine Drainelektrode als eine Rückflächenelektrode. Die Gatterelektrode 11 ist durch ein Gatter-Verdrahtungselement 12 mit einer externen Gatterklemme 112 verbunden. Das Gatter-Verdrahtungselement 12 ist ein Beispiel eines ersten Gatter-Verdrahtungselements, das die Gatterelektrode 11 der Schaltvorrichtung 10 und eine entsprechende externe Gatterklemme 112 unter den mehreren externen Gatterklemmen 112 verbindet. Die Sourceelektrode 13 ist durch ein Source-Hilfsverdrahtungselement 14 mit einer externen Hilfssourceklemme 114 verbunden. Das Source-Hilfsverdrahtungselement 14 ist ein Beispiel eines ersten Source-Hilfsverdrahtungselements, das die Sourceelektrode 13 der Schaltvorrichtung 10 und eine entsprechende externe Hilfssourceklemme 114 unter den mehreren externen Hilfssourceklemmen 114 verbindet. Die Sourceelektrode 13 ist durch ein Drahtelement W1 auch mit einer Leiterplatte 32 verbunden. Die Drainelektrode der Schaltvorrichtung 10 ist durch Lot oder dergleichen elektrisch mit einer Leiterplatte 31 verbunden.
  • Die Schaltvorrichtung 20 umfasst eine Gatterelektrode 21 und eine Sourceelektrode 23 als Frontflächenelektroden und eine Drainelektrode als eine Rückflächenelektrode. Die Gatterelektrode 21 ist durch ein Gatter-Verdrahtungselement 22 mit einer externen Gatterklemme 122 verbunden. Das Gatter-Verdrahtungselement 22 ist ein Beispiel eines zweiten Gatter-Verdrahtungselements, das die Gatterelektrode 21 der Schaltvorrichtung 20 und eine entsprechende externe Gatterklemme 122 unter den mehreren externen Gatterklemmen 122 verbindet. Die Sourceelektrode 23 ist durch ein Source-Hilfsverdrahtungselement 24 mit einer externen Hilfssourceklemme 124 verbunden. Das Source-Hilfsverdrahtungselement 24 ist ein Beispiel eines zweiten Source-Hilfsverdrahtungselements, das die Sourceelektrode 23 der Schaltvorrichtung 20 und ein entsprechendes Source-Hilfsverdrahtungselement 24 unter den mehreren externen Hilfssourceklemmen 124 verbindet. Die Sourceelektrode 23 ist durch ein Drahtelement W4 auch mit einer Leiterplatte 38 verbunden und durch ein Drahtelement W5 mit einer Anodenelektrode 26 verbunden. Die Drainelektrode der Schaltvorrichtung 20 ist durch Lot oder dergleichen elektrisch mit einer Leiterplatte 32 verbunden.
  • Die Diodenvorrichtung 15 ist ein Beispiel einer ersten Diodenvorrichtung, die parallel zur Schaltvorrichtung 10 auf dem laminierten Substrat 150 angeordnet ist. Die Diodenvorrichtung 15 dient als eine Rückflussdiode der Schaltvorrichtung 10. Die Diodenvorrichtung 15 des vorliegenden Beispiels umfasst eine Anodenelektrode 16 als eine Frontflächenelektrode und eine Kathodenelektrode als eine Rückflächenelektrode. Die Anodenelektrode 16 ist durch ein Drahtelement W2 mit der Leiterplatte 32 verbunden. Die Anodenelektrode 16 ist durch ein Drahtelement W3 mit einer Ausgabeklemme 110 verbunden. Das Drahtelement W3 des vorliegenden Beispiels verbindet die Ausgabeklemme 110 die Diodenvorrichtung 15 über den P-artigen Verdrahtungsabschnitt 106. Die Kathodenelektrode der Schaltvorrichtung 15 ist durch Lot oder dergleichen elektrisch mit der Leiterplatte 31 verbunden.
  • Die Diodenvorrichtung 25 ist ein Beispiel einer zweiten Diodenvorrichtung, die parallel zur Schaltvorrichtung 20 auf dem laminierten Substrat 150 angeordnet ist. Die Diodenvorrichtung 25 dient als eine Rückflussdiode derSchaltvorrichtung20. Die Diodenvorrichtung 25 des vorliegenden Beispiels umfasst die Anodenelektrode 26 als eine Frontflächenelektrode und eine Kathodenelektrode als eine Rückflächenelektrode. Die Anodenelektrode 26 ist durch das Drahtelement W5 mit der Sourceelektrode 23 der Schaltvorrichtung 20 verbunden. Die Kathodenelektrode der Schaltvorrichtung 25 ist durch Lot oder dergleichen elektrisch mit der Leiterplatte 32 verbunden.
  • Obwohl das vorliegende Beispiel einen Fall beschreibt, in dem die Diodenvorrichtung 15 im Oberarm und 102 und die Diodenvorrichtung 25 im Unterarm 104 angeordnet sind, kann die Diodenvorrichtung 15 im Unterarm 104 angeordnet sein und die Diodenvorrichtung 25 kann im Oberarm 102 angeordnet sein. Die Diodenvorrichtungen 15 und 25 können Siliziumkarbid-Schottky-Barrieredioden sein oder Freilaufdioden (FWD), die auf einem Siliziumsubstrat ausgebildet sind.
  • Die Schaltvorrichtungen 10 und 20 sind in X-Achsenrichtung zwischen dem P-artigen Verdrahtungsabschnitt 106 und dem N-artigen Verdrahtungsabschnitt 108 angeordnet. Ebenso sind die Diodenvorrichtungen 15 und 25 in X-Achsenrichtung zwischen dem P-artigen Verdrahtungsabschnitt 106 und dem N-artigen Verdrahtungsabschnitt 108 angeordnet. Eine Halbleitervorrichtung auf dem laminierten Substrat 150 kann jedoch im P-artigen Verdrahtungsabschnitt 106 oder im N-artigen Verdrahtungsabschnitt 108 angeordnet sein. Diese Halbleitervorrichtung kann sich auf die Schaltvorrichtung 10, die Diodenvorrichtung 15, die Schaltvorrichtung 20 oder die Diodenvorrichtung 25 beziehen.
  • Die Schaltvorrichtungen 10 und 20 sind so angeordnet, dass der P-artige Verdrahtungsabschnitt 106 zwischen den Schaltvorrichtungen 10 und 20 und dem zweiten Anordnungsbereich 182 eingefasst ist. Die Schaltvorrichtungen 10 und 20 sind so angeordnet, dass der N-artige Verdrahtungsabschnitt 108 zwischen den Schaltvorrichtungen 10 und 20 und dem ersten Anordnungsbereich 181 eingefasst ist. Die Diodenvorrichtung 15 kann so angeordnet sein, dass die Schaltvorrichtung 10 zwischen der Diodenvorrichtung 15 und dem N-artigen Verdrahtungsabschnitt 108 eingefasst ist. Die Diodenvorrichtung 25 kann so angeordnet sein, dass die Schaltvorrichtung 20 zwischen der Diodenvorrichtung 25 und dem N-artigen Verdrahtungsabschnitt 108 eingefasst ist.
  • Hier ist mindestens eine im Oberarm 102 angeordnete Halbleitervorrichtung so angeordnet, dass sie einer im Unterarm 104 angeordneten Halbleitervorrichtung in Y-Achsenrichtung zugewandt ist. Beispielsweise ist mindestens eine der Schaltvorrichtung 10 oder Diodenvorrichtung 15 so angeordnet, dass sie mindestens einer der Schaltvorrichtung 20 oder Diodenvorrichtung 25 in Y-Achsenrichtung zugewandt ist.
  • Die Schaltvorrichtung 10 des vorliegenden Beispiels ist der Schaltvorrichtung 20 in Y-Achsenrichtung zugewandt angeordnet. Auf diese Weise haben die Schaltvorrichtungen 10 und 20 im Halbleitermodul 100 gleiche Pfadlängen für Steuerstrom und somit kann ein Unterschied im Schaltverlust zwischen dem Oberarm und dem Unterarm reduziert werden. Selbst wenn das Halbleitermodul 100 die mehreren Beine aufweist, werden Schaltverluste zudem auf einfache Weise zwischen den mehreren Beinen ausgeglichen. Beispielsweise können Einschaltzeiten durch Anordnen der Schaltvorrichtungen 10 und 20, so dass sie einander in Y-Achsenrichtung zugewandt sind, beim Einschalten ausgeglichen werden.
  • Die Schaltvorrichtung 10 und die Diodenvorrichtung 15 sind einander in X-Achsenrichtung zugewandt angeordnet. Die Diodenvorrichtung 15 des vorliegenden Beispiels ist der Diodenvorrichtung 25 in Y-Achsenrichtung zugewandt angeordnet. Auf diese Weise kann das Halbleitermodul 100 durch vorsichtiges Berücksichtigen der Positionierung der Halbleitervorrichtungen auf dem laminierten Substrat einfach verkleinert werden.
  • Man beachte, dass ein Ausdruck wie „die Halbleitervorrichtungen sind so angeordnet, dass sie einander in Y-Achsenrichtung zugewandt sind“ einen Fall einschließen kann, in dem mindestens ein Teil einer Halbleitervorrichtung in Y-Achsenrichtung gegenüber einer anderen Halbleitervorrichtung angeordnet ist. Außerdem kann solch ein Fall umfasst sein, in dem sich zugewandte Halbleitervorrichtungen gemeinsam in Y-Achsenrichtung überlappen.
  • Die Schaltvorrichtungen 10 und 20 können so angeordnet sein, dass eine Pfadlänge des Gatter-Verdrahtungselements 12 ungefähr gleich einer Pfadlänge des Gatter-Verdrahtungselements 22 ist. Die Gatterelektrode 11 und die Gatterelektrode 21 können einander in Y-Achsenrichtung zugewandt angeordnet sein. Durch Anordnen der Gatterelektrode 11 und der Gatterelektrode 21, so dass sie einander in Y-Achsenrichtung zugewandt sind, können deren Pfadlängen zu den Steuerklemmen einfach angeglichen werden. Ferner kann ein Anschlusspunkt für die Gatterelektrode 11 und das Gatter-Verdrahtungselement 12 gegenüber einem Anschlusspunkt für die Gatterelektrode 21 und das Gatter-Verdrahtungselement 22 in Y-Achsenrichtung angeordnet sein. Man beachte, dass obwohl keine weitere Vorrichtung, wie z.B. ein Halbleiterchip zwischen der Gatterelektrode 11 und der Gatterelektrode 21 des vorliegenden Beispiels angeordnet ist, kann die weitere Vorrichtung zwischen der Gatterelektrode 11 und der Gatterelektrode 21 angeordnet sein. Obwohl sowohl die Gatterelektrode 11 als auch das Gatter-Verdrahtungselement 12 auf einer negativen Seite der X-Achsenrichtung auf einer oberen Oberfläche der Schaltvorrichtung in der Schaltvorrichtung angeordnet sind, ist deren Anordnung nicht darauf beschränkt.
  • Ebenso können die Schaltvorrichtungen 10 und 20 so angeordnet sein, dass eine Pfadlänge des Source-Hilfsverdrahtungselements 14 ungefähr gleich einer Pfadlänge des Source-Hilfsverdrahtungselements 24 ist. Die Sourceelektrode 13 und die Sourceelektrode 23 können einander in Y-Achsenrichtung zugewandt angeordnet sein. Durch Anordnen der Sourceelektrode 13 und der Sourceelektrode 23, so dass sie einander in Y-Achsenrichtung zugewandt sind, können deren Pfadlängen zu den Steuerklemmen einfach angeglichen werden. Ferner kann ein Anschlusspunkt für die Sourceelektrode 13 und das Source-Hilfsverdrahtungselement 14 gegenüber einem Anschlusspunkt für die Sourceelektrode 23 und das Source-Hilfsverdrahtungselement 24 in Y-Achsenrichtung angeordnet sein. Man beachte, dass obwohl keine weitere Vorrichtung, wie z.B. ein Halbleiterchip zwischen der Sourceelektrode 13 und der Sourceelektrode 23 des vorliegenden Beispiels angeordnet ist, kann die weitere Vorrichtung zwischen der Sourceelektrode 13 und der Sourceelektrode 23 angeordnet sein.
  • Im Halbleitermodul 100 des vorliegenden Beispiels werden Pfadlängen für Steuerstrom ausgeglichen, indem Pfadlängen der Gatter-Verdrahtungselemente und der Source-Hilfsverdrahtungselemente ausgeglichen werden, so dass Schaltvorrichtungen reduziert werden können. Durch Platzieren der Schaltvorrichtungen 10 und 20 näher am ersten Anordnungsbereich 181 als die Diodenvorrichtungen 15 und 25 werden die Pfadlängen für den Steuerstrom verkürzt, so dass die Pfadlängen einfacher angeglichen werden.
  • Das Gatter-Verdrahtungselement 12 ist elektrisch mit einer Gatterelektrode 11 der Schaltvorrichtung 10 verbunden. Das Gatter-Verdrahtungselement 12 des vorliegenden Beispiels verbindet die Gatterelektrode 11 und die externe Gatterklemme 112 durch ein Drahtelement direkt miteinander. Ein Gatterstrom Ig, der von der externen Gatterklemme 112 zum Schaltelements 10 fließt, fließt im Gatter-Verdrahtungselement 12. Das Gatter-Verdrahtungselement 12 kann aus einer Kombination des Drahtelements und einer später beschriebenen Leiterplatte 152 bestehen.
  • Das Source-Hilfsverdrahtungselement 14 ist elektrisch mit der Sourceelektrode 13 der Schaltvorrichtung 10 verbunden. Das Source-Hilfsverdrahtungselement 14 des vorliegenden Beispiels verbindet die Sourceelektrode 13 und die externe Hilfssourceklemme 114 direkt miteinander. Ein Hilfssourcestrom Is, der von der Schaltvorrichtung 10 zur externen Hilfsemitterklemme 114 fließt, fließt im Source-Hilfsverdrahtungselement 14. In Reaktion darauf, dass der Gatterstrom Ig von der Steuerklemme zur Schaltvorrichtung 10 fließt, fließt der Hilfssourcestrom Is von der Schaltvorrichtung 10 zurück zur Steuerklemme. Das Source-Hilfsverdrahtungselement 14 kann aus einer Kombination eines Drahtelements und der später beschriebenen Leiterplatte 152 bestehen.
  • Die Leiterplatte 31 bildet eine Leiterplatte 152, auf der die Schaltvorrichtung 10 und die Diodenvorrichtung 15 montiert sind. Mit anderen Worten, die Leiterplatte 31 des vorliegenden Beispiels wird verwendet, um den Oberarm 102 zu bilden. Die Leiterplatte 31 ist durch leitende Befestigungselemente wie z.B. Lot elektrisch mit Rückflächenelektroden der Schaltvorrichtung 10 und der Diodenvorrichtung 15 verbunden. Die Leiterplatte 31 kann elektrisch mit der positiven Elektrodenklemme 132 verbunden sein. Die Leiterplatte 31 ist in X-Achsenrichtung zwischen dem P-artigen Verdrahtungsabschnitt 106 und dem N-artigen Verdrahtungsabschnitt 108 angeordnet. Obwohl die Leiterplatte 31 des vorliegenden Beispiels so angeordnet ist, dass sie mit einer Leiterplatte 36 des P-artigen Verdrahtungsabschnitts 106 gekoppelt ist, kann die Leiterplatte 31 auch physisch von der Leiterplatte 36 getrennt angeordnet sein.
  • Die Leiterplatte 32 bildet eine Leiterplatte 152, auf der die Schaltvorrichtung 20 und die Diodenvorrichtung 25 montiert sind. Mit anderen Worten, die Leiterplatte 32 des vorliegenden Beispiels wird verwendet, um den Unterarm 104 zu bilden. Die Leiterplatte 32 ist physisch getrennt von der Leiterplatte 31 angeordnet. Die Leiterplatte 32 ist durch leitende Befestigungselemente wie z.B. Lot elektrisch mit Rückflächenelektroden der Schaltvorrichtung 20 und der Diodenvorrichtung 25 verbunden. Die Leiterplatte 32 ist in X-Achsenrichtung zwischen dem P-artigen Verdrahtungsabschnitt 106 und dem N-artigen Verdrahtungsabschnitt 108 angeordnet. Die Leiterplatte 32 ist weiter zu einer negativen Seite der Y-Achsenrichtung hin angeordnet als die Leiterplatte 31.
  • Die externe Gatterklemme 112 ist durch das Gatter-Verdrahtungselement 12 mit der Gatterelektrode 11 der Schaltvorrichtung 10 verbunden. Die externe Hilfsemitterklemme 114 ist durch das Source-Hilfsverdrahtungselement 14 mit der Sourceelektrode 13 der Schaltvorrichtung 10 verbunden. Die externe Gatterklemme 112 und die externe Hilfssourceklemme 114 sind in Y-Achsenrichtung angeordnet. Obwohl die externe Gatterklemme 112 weiter auf einer positiven Seite der Y-Achsenrichtung angeordnet ist als die externe Hilfssourceklemme 114, ist die Position der externe Gatterklemme 112 nicht darauf beschränkt.
  • Die externe Gatterklemme 122 ist durch das Gatter-Verdrahtungselement 22 mit der Gatterelektrode 21 der Schaltvorrichtung 20 verbunden. Die externe Hilfsemitterklemme 124 ist durch das Source-Hilfsverdrahtungselement 24 mit der Sourceelektrode 23 der Schaltvorrichtung 20 verbunden. Die externe Gatterklemme 122 und die externe Hilfssourceklemme 124 sind in Y-Achsenrichtung angeordnet. Obwohl die externe Gatterklemme 122 weiter auf einer positiven Seite der Y-Achsenrichtung angeordnet ist als die externe Hilfssourceklemme 124, ist die Position der externe Gatterklemme 122 nicht darauf beschränkt.
  • Die Steuerklemmen des vorliegenden Beispiels sind zu einer negativen Seite der Y-Achsenrichtung hin in dieser Reihenfolge der externen Gatterklemme 112, der externen Hilfssourceklemme 114, der externen Gatterklemme 122 und der externen Hilfssourceklemme 124 angeordnet. Mit anderen Worten, Gatter und Source der Steuerklemmen des vorliegenden Beispiels sind in der Reihenfolge GSGS (G ist Gatter und S ist Source) angeordnet. Die Gatter und Source der Steuerklemmen können jedoch in einer anderen Reihenfolge angeordnet sein, wie z.B. SGSG. Die Steuerklemmen können zu einer negativen Seite der Y-Achsenrichtung hin in dieser Reihenfolge der der externen Hilfssourceklemme 114, der externen Gatterklemme 112, der externen Hilfssourceklemme 124 und der externen Gatterklemme 122 angeordnet sein. Durch Anordnen der Steuerklemmen in einer Linie kann ein Freiheitsgrad beim Verdrahten verbessert werden.
  • Die Schaltvorrichtung 10 kann näher an den Steuerklemmen angeordnet sein als die Diodenvorrichtung 15. Die Schaltvorrichtung 10 des vorliegenden Beispiels ist weiter zu einer negativen Seite der X-Achsenrichtung hin angeordnet als die Diodenvorrichtung 15. Mit anderen Worten, die Schaltvorrichtung 10 ist in X-Achsenrichtung zwischen der Diodenvorrichtung 15 und den Steuerklemmen (z.B. die externe Gatterklemme 112 und die externe Hilfssourceklemme 114) angeordnet. Ferner ist die Schaltvorrichtung 10 in X-Achsenrichtung zwischen der Diodenvorrichtung 15 und dem N-artigen Verdrahtungsabschnitt 108 angeordnet. Die Schaltvorrichtung 10 kann eine Gatterelektrode 11 an einer Position nahe bei der externe Gatterklemme 112 auf einem Chip aufweisen.
  • Ebenso kann die Schaltvorrichtung 20 näher an den Steuerklemmen angeordnet sein als die Diodenvorrichtung 25. Die Schaltvorrichtung 20 des vorliegenden Beispiels ist weiter zu einer negativen Seite der X-Achsenrichtung hin angeordnet als die Diodenvorrichtung 25. Mit anderen Worten, die Schaltvorrichtung 20 ist in X-Achsenrichtung zwischen der Diodenvorrichtung 25 und den Steuerklemmen (z.B. die externe Gatterklemme 122 und die externe Hilfssourceklemme 124) angeordnet. Ferner ist die Schaltvorrichtung 20 in X-Achsenrichtung zwischen der Diodenvorrichtung 25 und dem N-artigen Verdrahtungsabschnitt 108 angeordnet. Die Schaltvorrichtung 20 kann eine Gatterelektrode 21 an einer Position nahe bei der externe Gatterklemme 122 auf einem Chip aufweisen.
  • Die Leiterplatte 36 bildet eine Leiterplatte 152, die im P-artigen Verdrahtungsabschnitt 106 angeordnet ist. Die Leiterplatte 36 des vorliegenden Beispiels ist ein Beispiel eines Erstreckungsabschnitts, der so angeordnet ist, dass er sich in Y-Achsenrichtung erstreckt. Die Leiterplatte 36 des vorliegenden Beispiels ist mit der Leiterplatte 31 gekoppelt. Die Leiterplatte 36 kann durch ein Drahtelement elektrisch mit der positiven Elektrodenklemme 132 verbunden sein. Die mehreren nebeneinander angeordneten Beine können über Leiterplatten 36 direkt verbunden sein oder durch Verbinden der Leiterplatten 36 durch Drahtelemente.
  • Die Leiterplatte 38 bildet eine Leiterplatte 152, die im N-artigen Verdrahtungsabschnitt 108 angeordnet ist. Die Leiterplatte 38 des vorliegenden Beispiels ist ein Beispiel des Erstreckungsabschnitts, der so angeordnet ist, dass er sich in Y-Achsenrichtung erstreckt. Die Leiterplatte 38 ist durch ein Drahtelement W4 elektrisch mit der Sourceelektrode 23 verbunden. Die Leiterplatte 38 kann durch ein Drahtelement elektrisch mit der negativen Elektrodenklemme 134 verbunden sein. Die mehreren nebeneinander angeordneten Beine können über Leiterplatten 38 direkt verbunden sein oder durch Verbinden der Leiterplatten 38 durch Drahtelemente.
  • Hier ist das Source-Hilfsverdrahtungselement 14 des vorliegenden Beispiels physisch von einer Ausgangsverdrahtungsleitung zwischen der Drainelektrode der Schaltvorrichtung 20 und der Ausgabeklemme 110 getrennt. Die Ausgangsverdrahtungsleitung kann ein Bereich sein, der ein elektrisches Potenzial hat, das gleich dem der Ausgabeklemme 110 ist. Die Ausgangsverdrahtungsleitung kann das Drahtelement W3, das mit der Ausgabeklemme 110 verbunden ist, umfassen und/oder die Leiterplatte 32, auf der die Schaltvorrichtung 20 angeordnet ist. Durch physisches Trennen des Source-Hilfsverdrahtungselements 14 von der Ausgangsverdrahtungsleitung kann ein Einfluss eines Sperrverzögerungsstroms Irr, der in der Ausgangsverdrahtungsleitung fließt, verhindert werden.
  • Wenn eine Schaltvorrichtung des Halbleitermoduls 100 eingeschaltet wird, wird der Sperrverzögerungsstrom Irr in einem Arm erzeugt, der einem Arm gegenüberliegt, in dem die Schaltvorrichtung angeordnet ist. Wenn beispielsweise die Schaltvorrichtung 10 eingeschaltet wird, fließt der Sperrverzögerungsstrom Irr in der Schaltvorrichtung 20 gegenüber der Schaltvorrichtung 10. Der Sperrverzögerungsstrom Irr wird später beschrieben.
  • Durch physisches Trennen des Source-Hilfsverdrahtungselements 14 vom Bereich, in dem der Sperrverzögerungsstrom Irr beim Schalten des Oberarms 102 fließt, kann im Halbleitermodul 100 des vorliegenden Beispiels der Einfluss des Sperrverzögerungsstroms Irr auf den Hilfssourcestrom Is, der im Source-Hilfsverdrahtungselement 14 fließt, reduziert werden. Insbesondere kann eine Reduzierung der Schaltgeschwindigkeit beim Einschalten verhindert werden, was aufgrund des Sperrverzögerungsstroms Irr auftritt, der in einer gegensätzlichen Richtung vom Hilfssourcestrom Is fließt. Auf diese Weise können Einschaltverluste im Oberarm 102 reduziert werden.
  • Außerdem können im Halbleitermodul 100 des vorliegenden Beispiels durch sorgfältiges Berücksichtigen der Platzierung der Halbleitervorrichtungen die Längen des Source-Hilfsverdrahtungselements 14 und des Source-Hilfsverdrahtungselements 24 angeglichen werden, wodurch Unterschiede in Schaltverlusten zwischen dem Oberarm dem Unterarm reduziert werden. Im Halbleitermodul 100 können beispielsweise die Schaltvorrichtung 10 und die Schaltvorrichtung 20 so angeordnet werden, dass sie sich in Y-Achsenrichtung gegenüberliegen, so dass die Schaltgeschwindigkeiten des Oberarms und des Unterarms gleich sind.
  • 1C illustriert ein Beispiel eines Querschnitts a-a' der in 1B dargestellten Halbleiteranordnung 160. Das laminierte Substrat 150 umfasst eine Isolierplatte 151, die Leiterplatte 152 und eine Metallplatte 153.
  • Die Isolierplatte 151 besteht aus einem flachen Isoliermaterial mit einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche mit einer beliebigen Dicke in Z-Achsenrichtung. Die Hauptoberfläche des laminierten Substrats kann die obere Oberfläche der Isolierplatte 151 sein. Die Isolierplatte 151 kann unter Verwendung eines keramischen Materials wie Aluminiumoxid (Al2O3), Aluminiumnitrid (AIN) oder Siliziumnitrid (Si3N4) ausgebildet sein. Die Isolierplatte 151 kann aus einem Harzmaterial wie Epoxid, einem Epoxidharzmaterial mit einem Keramikmaterial als Füllmittel oder dergleichen bestehen.
  • Die Leiterplatte 152 ist ein leitendes Element mit einer beliebigen Dicke in Z-Achsenrichtung, das auf der oberen Oberfläche der Isolierplatte 151 angeordnet ist. Die Metallplatte 153 ist ein leitendes Element, das eine beliebige Dicke in Z-Achsenrichtung aufweist und auf der unteren Oberfläche der Isolierplatte 151 angeordnet ist. Die Leiterplatte 152 und die Metallplatte 153 können aus Platten gebildet werden, die Metallmaterialien wie Kupfer und Kupferlegierung enthalten. Die Leiterplatte 152 und die Metallplatte 153 können durch Lot, Flussmittel mit der Isolierplatte 151 befestigt sein. Die Metallplatte 153 kann aus einem wärmeleitfähigen Material wie Kupfer oder Aluminium bestehen und als Kühlkörper dienen.
  • 1D ist ein Hauptschaltplan des Halbleitermoduls 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Halbleitermodul 100 dient beispielsweise als Teil einer Fahrzeugeinheit, die einen Motor eines Fahrzeugs antreibt. Das Halbleitermodul 100 des vorliegenden Beispiels besteht aus drei Beinen, die ein U-INV-Bein, ein V-INV-Bein und ein W-INV-Bein sind. Jede Schaltvorrichtung kann durch ein in die Steuerklemme des Halbleitermoduls 100 eingegebenes Signal abwechselnd geschaltet werden, um als eine dreiphasige AC-Wechselrichterschaltung zu funktionieren.
  • Das U-INV-Bein besteht aus einem Paar einer Schaltvorrichtung 10U und einer Diodenvorrichtung 15U und einem Paar einer Schaltvorrichtung 20U und einer Diodenvorrichtung 25U. Das V-INV-Bein besteht aus einem Paar einer Schaltvorrichtung 10V und einer Diodenvorrichtung 15V und einem Paar einer Schaltvorrichtung 20V und einer Diodenvorrichtung 25V. Das W-INV-Bein besteht aus einem Paar einer Schaltvorrichtung 10W und einer Diodenvorrichtung 15W und einem Paar einer Schaltvorrichtung 20W und einer Diodenvorrichtung 25W.
  • Ein Oberarm 102 besteht aus drei Schaltvorrichtungen 10U bis 10W und drei Diodenvorrichtungen 15U bis 15W. Ein Unterarm 104 besteht aus drei Schaltvorrichtungen 20U bis 20W und drei Diodenvorrichtungen 25U bis 25W.
  • Jede Drainelektrode der Schaltvorrichtungen 10U, 10V und 10W ist elektrisch mit einer positiven Elektrodenklemme 132 verbunden. Ebenso ist jede Kathodenelektrode der Diodenvorrichtungen 15U, 15V und 15W elektrisch mit der positiven Elektrodenklemme 132 verbunden.
  • Sourceelektroden der Schaltvorrichtungen 10U, 10V und 10W sind jeweils elektrisch mit einer Ausgabeklemme 110U, einer Ausgabeklemme 110V oder einer Ausgabeklemme 110W verbunden. Ebenso sind Anodenelektroden der Schaltvorrichtungen 15U, 15V und 15W jeweils elektrisch mit den Ausgabeklemmen 110U, 110V oder 110W verbunden.
  • Jede Sourceelektrode der Schaltvorrichtungen 20U, 20V und 20W ist elektrisch mit einer negativen Elektrodenklemme 134 verbunden. Ebenso ist jede Anodenelektrode der Diodenvorrichtungen 25U, 25V und 25W elektrisch mit der negativen Elektrodenklemme 134 verbunden.
  • Drainelektroden der Schaltvorrichtungen 20U, 20V und 20W sind jeweils elektrisch mit den Ausgabeklemmen 110U, 110V oder 110W verbunden. Ebenso sind Kathodenelektroden der Schaltvorrichtungen 25U, 25V und 25W jeweils elektrisch mit den Ausgabeklemmen 110U, 110V oder 110W verbunden.
  • 2 illustriert Strom/Spannungs-Kennlinien zu Zeitpunkten des Schaltens des Halbleitermoduls 100. Die vorliegende Zeichnung zeigt eine Gatterspannung VG, eine Drain-Source-Spannung VDS und einen Drainstrom Id der Schaltvorrichtung 10. Die vorliegende Zeichnung zeigt auch eine Anoden-Kathoden-Spannung VAK und einen Vorwärtsstrom IF der Diodenvorrichtung 25.
  • Die Schaltzustände, die den Zeitpunkten T1 bis T3 entsprechen, werden später beschrieben. Zwischen Zeitpunkt T2 und Zeitpunkt T3 fließt der Sperrverzögerungsstrom Irr in einem der Schaltvorrichtung 10 gegenüberliegenden Arm, wenn der Gatterstrom Ig bereitgestellt wird und somit die Schaltvorrichtung 10 eingeschaltet wird.
  • 3A ist ein Schaltplan zum Zeitpunkt T1 der 2, das einen EIN-Zustand der Schaltvorrichtung 10 im Oberarm 102 zeigt. Wenn die Schaltvorrichtung 10 durch eine Treibereinheit 210 eingeschaltet wird, fließt ein Drainstrom Id mit konstanten di/dt in eine Last 200. Hier gilt eine Beziehung ΔV = Ldld/dt, was bedeutet, dass dld/dt = ΔV/L = konstant ist.
  • 3B ist ein Schaltplan zum Zeitpunkt T2 der 2, das einen AUS-Zustand der Schaltvorrichtung 10 im Oberarm 102 zeigt. Wenn die Schaltvorrichtung 10 ausgeschaltet wird, bewirkt die Induktivität, dass ein Strom in einer Richtung fließt, die der Änderung des Stroms entgegengesetzt ist. Dann fließt eine Schleifenstrom durch die Diodenvorrichtung 25 im Unterarm 104. Man beachte, dass falls die im Oberarm 102 angeordnete Schaltvorrichtung 10 im AUS-Zustand ist, wird die im Unterarm 104 angeordnete Schaltvorrichtung 20 eingeschaltet, außer in einem Totzeitraum, wobei aufgrund des Einflusses des Schleifenstroms kein Strom in dieser Schaltvorrichtung 20 fließt.
  • 3C ist ein Schaltplan vom Zeitpunkt T2 bis T3 der 2, das einen EIN-Zustand der Schaltvorrichtung 10 im Oberarm 102 zeigt. Die Treibereinheit 210 des vorliegenden Beispiels versorgt ein Gatter der Schaltvorrichtung 10 im Oberarm 102 mit einem Gatterstrom Ig. Auf diese Weise wird die Schaltvorrichtung 10 eingeschaltet, und ein Strom, der sich durch Addieren eines Schleifenstroms mit einem Drainstrom Id von der Schaltvorrichtung 10 ergibt, fließt in die Last 200. Dann wird ein Sperrverzögerungsstrom Irr in der Diodenvorrichtung 25 im Unterarm 104 erzeugt.
  • 3D ist ein Beispiel einer Draufsicht der Halbleiteranordnung 160 mit einem Sperrverzögerungsstrom Irr, der in einem Unterarm 104 fließt, wenn der Oberarm 102 eingeschaltet wird. Die Halbleiteranordnung 160 des vorliegenden Beispiels ist identisch mit der in 1B dargestellten Halbleiteranordnung 160. Die vorliegende Zeichnung zeigt Pfade mit gestrichelten Linien, in denen ein Gatterstrom Ig, ein Hilfssourcestrom Is und ein Sperrverzögerungsstrom Irr fließen. Im vorliegenden Beispiel fließt der Gatterstrom Ig im Gatter-Verdrahtungselement 12 und der Hilfssourcestrom Is fließt im Source-Hilfsverdrahtungselement 14. Der Sperrverzögerungsstrom Irr geht durch die Drahtelemente W3 und W2 von der Ausgabeklemme 110 und durch die Drahtelemente W5 und W4 von der Diodenvorrichtung 25 und fließt dann in den N-artigen Verdrahtungsabschnitt 108.
  • Der Gatterstrom Ig und der Hilfssourcestrom Is des vorliegenden Beispiels können einen Einfluss vom Sperrverzögerungsstrom Irr verhindern, indem sie durch andere Pfade als der Pfad des Sperrverzögerungsstroms Irr gehen. Das Gatter-Verdrahtungselement 12 und das Source-Hilfsverdrahtungselement 14 des vorliegenden Beispiels sind physisch von den Drahtelementen W5 und W4 und dem N-artigen Verdrahtungsabschnitt 108, in denen der Sperrverzögerungsstrom Irr fließt, getrennt. Auf diese Weise können Schaltverluste des Halbleitermoduls 100 reduziert werden.
  • Die Pfade, in denen der Gatterstrom Ig und der Hilfssourcestrom Is fließen, sind nicht parallel zum Pfad angeordnet, in dem der Sperrverzögerungsstrom Irr fließt. Das Drahtelement W4, in dem der Sperrverzögerungsstrom Irr fließt, kann diagonal gegen die X-Achsenrichtung verdrahtet sein. Das Drahtelement W5 ist im Wesentlichen parallel zur X-Achsenrichtung angeordnet, aber das Drahtelement W5 kann in Y-Achsenrichtung nicht gegenüber dem Gatter-Verdrahtungselement 12 und dem Source-Hilfsverdrahtungselement 14 angeordnet sein. Auf diese Weise kann durch vorsichtiges Berücksichtigen von Strompfaden, in denen der Gatterstrom Ig, der Hilfssourcestrom Is und der Sperrverzögerungsstrom Irr fließen, erwartet werden, dass die Flüsse des Gatterstroms Ig und des Hilfssourcestroms Is nicht durch ein induziertes Magnetfeld des Sperrverzögerungsstroms Irr behindert werden. Aus diese Weise wird erwartet, dass Schaltverluste reduziert werden, und das Mitteln von Einschaltzeiten leichter wird.
  • 4A ist ein Schaltplan zum Zeitpunkt T1 der 2, das einen EIN-Zustand der Schaltvorrichtung 20 im Unterarm 104 zeigt. Das heißt, die 3A und 4A unterscheiden sich darin, ob der Oberarm 102 leitend oder der Unterarm 104 leitend gemacht wird. Wenn im vorliegenden Beispiel die Schaltvorrichtung 20 durch eine Treibereinheit 210 eingeschaltet wird, fließt ein Drainstrom Id mit konstanten di/dt in eine Last 200. Hier gilt eine Beziehung ΔV = Ldld/dt, was bedeutet, dass dld/dt = ΔV/L = konstant ist.
  • 4B ist ein Schaltplan zum Zeitpunkt T2 der 2, das einen AUS-Zustand der Schaltvorrichtung 20 im Unterarm 104 zeigt. Wenn die Schaltvorrichtung 20 ausgeschaltet wird, bewirkt die Induktivität, dass ein Strom in einer Richtung fließt, die der Änderung des Stroms entgegengesetzt ist. Dann fließt eine Schleifenstrom durch die Diodenvorrichtung 15 im Oberarm 102. Man beachte, dass falls die im Unterarm 104 angeordnete Schaltvorrichtung 20 im AUS-Zustand ist, wird die im Oberarm 102 angeordnete Schaltvorrichtung 10 eingeschaltet, außer in einem Totzeitraum, wobei aufgrund des Einflusses des Schleifenstroms kein Strom in dieser Schaltvorrichtung 10 fließt.
  • 4C ist ein Schaltplan vom Zeitpunkt T2 bis T3 der 2, das einen EIN-Zustand der Schaltvorrichtung 20 im Unterarm 104 zeigt. Die Treibereinheit 210 im vorliegenden Beispiel versorgt die Schaltvorrichtung 20 im Unterarm 104 mit einem Gatterstrom Ig. Auf diese Weise wird die Schaltvorrichtung 20 eingeschaltet, und ein Strom, der sich durch Addieren eines Schleifenstroms mit einem Drainstrom Id von der Schaltvorrichtung 20 ergibt, fließt in die Last 200. Dann wird ein Sperrverzögerungsstrom Irr in der Diodenvorrichtung 15 im Oberarm 102 erzeugt.
  • 4D ist ein Beispiel einer Draufsicht der Halbleiteranordnung 160 mit einem Sperrverzögerungsstrom Irr, der im Oberarm 102 fließt, wenn der Unterarm 104 eingeschaltet wird. Die Halbleiteranordnung 160 des vorliegenden Beispiels ist identisch mit der in 1B dargestellten Halbleiteranordnung 160. Die vorliegende Zeichnung zeigt Pfade mit gestrichelten Linien, in denen ein Gatterstrom Ig, ein Hilfssourcestrom Is und ein Sperrverzögerungsstrom Irr fließen. Im vorliegenden Beispiel fließt der Gatterstrom Ig im Gatter-Verdrahtungselement 22 und der Hilfssourcestrom Is fließt im Source-Hilfsverdrahtungselement 24. Der Sperrverzögerungsstrom Irr geht durch die Leiterplatte 36, die Diodenvorrichtung 15 und das Drahtelement W3 und fließt dann in die Ausgabeklemme 110.
  • Ähnlich wie im Fall der 3D können der Gatterstrom Ig und der Hilfssourcestrom Is des vorliegenden Beispiels einen Einfluss vom Sperrverzögerungsstrom Irr verhindern, indem sie durch andere Pfade als der Pfad des Sperrverzögerungsstroms Irr gehen. Das Gatter-Verdrahtungselement 22 und das Source-Hilfsverdrahtungselement 24 des vorliegenden Beispiels sind physisch von den Drahtelementen W2 und W3, in denen der Sperrverzögerungsstrom Irr fließt, getrennt. Auf diese Weise können Schaltverluste des Halbleitermoduls 100 reduziert werden.
  • Die Pfade, in denen der Gatterstrom Ig und der Hilfssourcestrom Is fließen, sind nicht parallel zum Pfad angeordnet, in dem der Sperrverzögerungsstrom Irr fließt. Das Drahtelement W2, in dem der Sperrverzögerungsstrom Irr fließt, kann im Wesentlichen parallel zur Y-Achsenrichtung verdrahtet sein, so dass das Drahtelement W2 nicht parallel zum Gatter-Verdrahtungselement 22 und dem Source-Hilfsverdrahtungselement 24 verläuft. Das Drahtelement W3 ist diagonal gegen die X-Achsenrichtung angeordnet. Auf diese Weise kann durch vorsichtiges Berücksichtigen von Strompfaden, in denen der Gatterstrom Ig, der Hilfssourcestrom Is und der Sperrverzögerungsstrom Irr fließen, erwartet werden, dass die Flüsse des Gatterstroms Ig und des Hilfssourcestroms Is nicht durch ein induziertes Magnetfeld des Sperrverzögerungsstroms Irr behindert werden. Aus diese Weise wird erwartet, dass Schaltverluste reduziert werden, und das Mitteln von Einschaltzeiten leichter wird.
  • 5A ist eine vergrößerte Ansicht eines Abwandlungsbeispiels der Halbleiteranordnung 160. In einer Halbleiteranordnung 160 des vorliegenden Beispiels sind ein Source-Hilfsverdrahtungselement 14 und eine externe Hilfssourceklemme 114 durch ein anderes Verbindungsverfahren als im Ausführungsbeispiel der 1B verbunden. Im vorliegenden Beispiel werden insbesondere von der Ausführungsform der 1B abweichende Punkte beschrieben.
  • Das Source-Hilfsverdrahtungselement 14 umfasst ein Drahtelement W6, eine Leiterplatte 33 und ein Drahtelement W7. Das Drahtelement W6 verbindet eine Sourceelektrode 13 und die Leiterplatte 33. Das Drahtelement W7 verbindet die Leiterplatte 33 und die externe Hilfssourceklemme 114. Die Leiterplatte 33 ist ein Beispiel einer Leiterplatte 152, die auf einem laminierten Substrat 150 angeordnet ist.
  • Das Source-Hilfsverdrahtungselement 14 ist physisch von einer Ausgangsverdrahtungsleitung zwischen einer Drainelektrode einer Schaltvorrichtung 20 und einer Ausgabeklemme 110 getrennt. Mit anderen Worten, die Leiterplatte 33 des vorliegenden Beispiels ist physisch getrennt von einer Leiterplatte 32 auf dem laminierten Substrat angeordnet. So werden die Leiterplatte 32 und die Leiterplatte 33 derart angeordnet, dass ein Pfad, in dem ein Hilfssourcestrom Is fließt, und ein Pfad eines Stroms, der in der Ausgangsverdrahtungsleitung fließt, nicht überlappen. Auf diese Weise kann ein Einfluss eines Sperrverzögerungsstroms Irr, der in der Leiterplatte 32 fließt, gegen das Source-Hilfsverdrahtungselement 14 verhindert werden.
  • 5B ist eine vergrößerte Ansicht eines Abwandlungsbeispiels der Halbleiteranordnung 160. Eine Halbleiteranordnung 160 des vorliegenden Beispiels unterscheidet sich dadurch von der in 5A gezeigten Ausführungsform, dass eine Leiterplatte 33 physisch mit einer Leiterplatte 32 verbunden ist. Im vorliegenden Beispiel werden insbesondere von denen der Ausführungsform der 5A abweichende Punkte beschrieben.
  • Ein Source-Hilfsverdrahtungselement 14 ist nicht physisch von einer Ausgangsverdrahtungsleitung zwischen einer Drainelektrode einer Schaltvorrichtung 20 und einer Ausgabeklemme 110 getrennt. Mit anderen Worten, das Source-Hilfsverdrahtungselement 14 des vorliegenden Beispiels verbindet eine Sourceelektrode 13 und eine externe Hilfssourceklemme 114 über eine Leiterplatte 152, auf der die Drainelektrode der Schaltvorrichtung 20 angeordnet ist. Insbesondere verbindet das Source-Hilfsverdrahtungselement 14 die Sourceelektrode 13 und die externe Hilfssourceklemme 114 über die Leiterplatte 33, die einstückig mit der Leiterplatte 32 ausgebildet ist, auf der die Drainelektrode der Schaltvorrichtung 20 angeordnet ist.
  • Wie oben ist die Leiterplatte 33 des vorliegenden Beispiels einstückig mit der Leiterplatte 32 auf einem laminierten Substrat 150 ausgebildet, so dass sie nicht physisch von der Leiterplatte 32 getrennt ist. Das Source-Hilfsverdrahtungselement 14 ist jedoch so angeordnet, dass ein Hilfssourcestrom Is keinen Einfluss von dem Strom erfährt, der in der Ausgangsverdrahtungsleitung fließt. Mit anderen Worten, die Leiterplatte 33 ist an einer anderen Position angeordnet als ein Hauptpfad des Stroms, der von der Drainelektrode der Schaltvorrichtung 20 zur Ausgabeklemme 110 fließt. Die Leiterplatte 32 und die Leiterplatte 33 können derart angeordnet sein, dass ein Pfad, in dem der Hilfssourcestrom Is fließt, und ein Pfad des Stroms, der in der Ausgangsverdrahtungsleitung fließt, nicht überlappen.
  • Beispielsweise ist die Leiterplatte 33 von der Leiterplatte 32 herausragend angeordnet. Eine Fläche der Leiterplatte 33 kann kleiner als eine Fläche der Leiterplatte 32 sein. Die Leiterplatte 33 kann in Y-Achsenrichtung zwischen einer Schaltvorrichtung 10 und der Schaltvorrichtung 20 angeordnet sein. Die Leiterplatte 33 kann in einem Bereich mit Ausnahme eines Bereichs, der die Drainelektrode der Schaltvorrichtung 20 und die Ausgabeklemme 110 in der XY-Ebene verbindet, angeordnet sein.
  • 6A ist eine vergrößerte Ansicht eines Abwandlungsbeispiels der Halbleiteranordnung 160. Eine Halbleiteranordnung 160 des vorliegenden Beispiels umfasst eine Diodenvorrichtung 15, die an einer anderen Position als in dem in 1B dargestellten Ausführungsbeispiel angeordnet ist. Die Diodenvorrichtung 15 des vorliegenden Beispiels ist in einem P-artigen Verdrahtungsabschnitt 106, der ein erster Verdrahtungsabschnitt ist, angeordnet. Im vorliegenden Beispiel werden insbesondere von der Ausführungsform der 1B abweichende Punkte beschrieben.
  • Die Diodenvorrichtung 15 ist auf einer Leiterplatte 36 des P-artigen Verdrahtungsabschnitts 106 angeordnet. Die Diodenvorrichtung 15 des vorliegenden Beispiels ist in einem Erstreckungsabschnitt des P-artigen Verdrahtungsabschnitts 106 in einem Oberarm 102 angeordnet. Eine Ausgabeklemme 110 ist über die Diodenvorrichtung 15 elektrisch mit einer Leiterplatte 32 eines Unterarms 104 verbunden. Die Ausgabeklemme 110 ist durch ein Drahtelement W3 mit einer Anodenelektrode 16 der Diodenvorrichtung 15 verbunden. Die Anodenelektrode 16 ist durch ein Drahtelement W2 mit der Leiterplatte 32 verbunden. Auf diese Weise ist eine im Unterarm 104 angeordnete Diodenvorrichtung 25 über die im Oberarm 102 angeordnete Diodenvorrichtung 15 mit der Ausgabeklemme 110 verbunden.
  • 6B ist eine vergrößerte Ansicht eines Abwandlungsbeispiels der Halbleiteranordnung 160. Eine Halbleiteranordnung 160 des vorliegenden Beispiels umfasst eine Diodenvorrichtung 25, die an einer anderen Position als in dem in 1B dargestellten Ausführungsbeispiel angeordnet ist. Im vorliegenden Beispiel werden insbesondere von der Ausführungsform der 1B abweichende Punkte beschrieben.
  • Eine Schaltvorrichtung 20 und die Diodenvorrichtung 25 sind im Unterarm 104 angeordnet, so dass sie einander in Y-Achsenrichtung zugewandt sind. Die Diodenvorrichtung 25 des vorliegenden Beispiels ist weiter zu einer negativen Seite der Y-Achsenrichtung hin angeordnet als die Schaltvorrichtung 20. Die Diodenvorrichtung 25 ist durch ein Drahtelement W5, das eine Anodenelektrode 26 und die Leiterplatte 38 verbindet, mit einer Leiterplatte 38 eines N-artigen Verdrahtungsabschnitts 108 verbunden.
  • So können Positionen, an denen eine Schaltvorrichtung und eine Diodenvorrichtung angeordnet sind, in geeigneter Weise gemäß einer gewünschten Anordnung für ein Halbleitermodul 100 geändert werden. Im Halbleitermodul 100 des vorliegenden Beispiels sind eine in einem Oberarm 102 angeordnete Halbleitervorrichtung und eine im Unterarm 104 angeordnete Halbleitervorrichtung einander in Y-Achsenrichtung zugewandt angeordnet, so dass Schaltverlust reduziert werden können. Selbst falls eine Position der auf einem laminierten Substrat 150 angeordneten Halbleitervorrichtung geändert wird, kann so ein Einfluss eines Sperrverzögerungsstroms Irr gegen ein Source-Hilfsverdrahtungselement 14 verhindert werden.
  • Während die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsformen beschrieben wurde, ist der technische Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt. Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass zu den oben beschriebenen Ausführungsformen verschiedene Änderungen oder Verbesserungen durchgeführt werden können. Aus dem Schutzbereich der Ansprüche ergibt sich auch, dass die mit solchen Änderungen oder Verbesserungen hinzugefügten Ausführungsformen in den technischen Umfang der vorliegenden Erfindung einbezogen werden können.
  • Die Vorgänge, Prozeduren, Schritte, Stufen, usw. jedes Vorgangs, die von einer Vorrichtung, einem System, einem Programm und einem Verfahren durchgeführt werden, die in den Ansprüchen, der Beschreibung oder Zeichnungen dargestellt sind, können in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden, solange die Reihenfolge nicht klar durch „vorher“, „vor“ oder ähnlichen Begriffen angegeben ist und solange die Ausgabe eines vorhergehenden Prozesses nicht in einem späteren Prozess verwendet wird. Selbst wenn der Betriebsablauf in den Ansprüchen, in der Beschreibung oder in Zeichnungen durch Begriffe wie „erste“ oder „nächste“ beschrieben wird, bedeutet dies nicht unbedingt, dass der Prozess in dieser Reihenfolge durchgeführt werden muss.
  • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 10
    Schalteinrichtung
    11
    Gatterelektrode
    12
    Gatter-Verdrahtungselement
    13
    Sourceelektrode
    14
    Source-Hilfsverdrahtungselement
    15
    Diodenvorrichtung
    16
    Anodenelektrode
    20
    Schalteinrichtung
    21
    Gatterelektrode
    22
    Gatter-Verdrahtungselement
    23
    Sourceelektrode
    24
    Source-Hilfsverdrahtungselement
    25
    Diodenvorrichtung
    26
    Anodenelektrode
    31
    Leiterplatte
    32
    Leiterplatte
    33
    Leiterplatte
    36
    Leiterplatte
    38
    Leiterplatte
    100
    Halbleitermodul
    102
    Oberarm
    104
    Unterarm
    106
    P-artiger Verdrahtungsabschnitt
    108
    N-artiger Verdrahtungsabschnitt
    110
    Ausgabeklemme
    112
    externe Gatterklemme
    114
    externe Hilfssourceklemme
    122
    externe Gatterklemme
    124
    externe Hilfssourceklemme
    132
    positive Elektrodenklemme
    134
    negative Elektrodenklemme
    150
    laminiertes Substrat
    151
    Isolierplatte
    152
    Leiterplatte
    153
    Metallplatte
    160
    Halbleiteranordnung
    170
    Gehäuse
    181
    erster Anordnungsbereich
    182
    zweiter Anordnungsbereich
    183
    dritter Anordnungsbereich
    200
    Last
    210
    Treibereinheit
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2015/136603 [0002]
    • JP 2000324846 [0002]
    • JP 2021019094 [0002]

Claims (31)

  1. Halbleitermodul, umfassend: eine erste Schaltvorrichtung, die in einem Oberarm oder Unterarm angeordnet ist; eine zweite Schaltvorrichtung, die im anderen Oberarm oder Unterarm angeordnet ist; eine erste Diodenvorrichtung, die parallel zur ersten Schaltvorrichtung angeordnet ist; eine zweite Diodenvorrichtung, die parallel zur zweiten Schaltvorrichtung angeordnet ist; ein laminiertes Substrat, dessen Hauptoberfläche zwei Seiten hat, die sich in einer vorgegebenen ersten Richtung und einer vorgegebenen zweiten Richtung erstrecken; und eine externe Gatterklemme und eine externe Hilfssourceklemme, die weiter zu einer negativen Seite der ersten Richtung hin als der Oberarm und der Unterarm angeordnet sind, und die in der zweiten Richtung angeordnet sind, wobei die erste Schaltvorrichtung, die zweiten Schaltvorrichtung, die erste Diodenvorrichtung und die zweite Diodenvorrichtung auf dem laminierten Substrat angeordnet sind, und mindestens eine der ersten Schaltvorrichtung oder ersten Diodenvorrichtung mindestens einer der zweiten Schaltvorrichtung oder zweiten Diodenvorrichtung in der zweiten Richtung zugewandt angeordnet ist.
  2. Halbleitermodul nach Anspruch 1, wobei ein Source-Hilfsverdrahtungselement, das mit einer Sourceelektrode der ersten Schaltvorrichtung verbunden ist, physisch von einer Ausgangsverdrahtungsleitung zwischen einer Drainelektrode der zweiten Schaltvorrichtung und einer Ausgabeklemme getrennt ist.
  3. Halbleitermodul nach Anspruch 2, wobei das Source-Hilfsverdrahtungselement der ersten Schaltvorrichtung die Sourceelektrode der ersten Schaltvorrichtung und die externe Hilfssourceklemme direkt verbindet.
  4. Halbleitermodul nach Anspruch 1, wobei ein Source-Hilfsverdrahtungselement, das mit einer Sourceelektrode der ersten Schaltvorrichtung verbunden ist, nicht physisch von einer Ausgangsverdrahtungsleitung zwischen einer Drainelektrode der zweiten Schaltvorrichtung und einer Ausgabeklemme getrennt ist.
  5. Halbleitermodul nach Anspruch 4, wobei das Source-Hilfsverdrahtungselement der ersten Schaltvorrichtung die Sourceelektrode der ersten Schaltvorrichtung und die externe Hilfssourceklemme über eine leitende Leiterplatte, auf der die Drainelektrode der zweiten Schaltvorrichtung angeordnet ist, verbindet.
  6. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Schaltvorrichtung und die zweite Schaltvorrichtung einander in der zweiten Richtung zugewandt angeordnet sind.
  7. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Schaltvorrichtung und die erste Diodenvorrichtung einander in der ersten Richtung zugewandt angeordnet sind.
  8. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Diodenvorrichtung und die zweite Diodenvorrichtung einander in der zweiten Richtung zugewandt angeordnet sind.
  9. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zweite Schaltvorrichtung und die zweite Diodenvorrichtung im Unterarm angeordnet sind, so dass sie einander in der zweiten Richtung zugewandt sind.
  10. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: die erste Schaltvorrichtung weiter zur negativen Seite der ersten Richtung hin angeordnet ist als die erste Diodenvorrichtung; und die zweite Schaltvorrichtung weiter zur negativen Seite der ersten Richtung hin angeordnet ist als die zweite Diodenvorrichtung.
  11. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend: ein P-artiger Verdrahtungsabschnitt, der mit einer positiven Elektrodenklemme verbunden ist; und ein N-artiger Verdrahtungsabschnitt, der mit einer negativen Elektrodenklemme verbunden ist, wobei die erste Schaltvorrichtung und die zweite Schaltvorrichtung in der ersten Richtung zwischen dem P-artigen Verdrahtungsabschnitt und dem N-artigen Verdrahtungsabschnitt angeordnet sind.
  12. Halbleitermodul nach Anspruch 11, wobei der P-artige Verdrahtungsabschnitt in der ersten Richtung zwischen dem N-artigen Verdrahtungsabschnitt und einer Ausgabeklemme angeordnet ist.
  13. Halbleitermodul nach Anspruch 11, wobei der P-artige Verdrahtungsabschnitt und der N-artige Verdrahtungsabschnitt jeweils einen Erstreckungsabschnitt aufweisen, der sich in der zweiten Richtung erstreckt.
  14. Halbleitermodul nach Anspruch 13, wobei die erste Diodenvorrichtung im Erstreckungsabschnitt des P-artigen Verdrahtungsabschnitts angeordnet ist.
  15. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend eine Ausgabeklemme, die weiter zu einer positiven Seite der ersten Richtung hin angeordnet ist als der Oberarm und der Unterarm.
  16. Halbleitermodul nach Anspruch 15, wobei die zweite Schaltvorrichtung im Unterarm angeordnet ist und über die im Oberarm angeordnete erste Diodenvorrichtung mit der Ausgabeklemme verbunden ist.
  17. Halbleitermodul, umfassend: eine erste Schaltvorrichtung, die in einem Oberarm oder Unterarm angeordnet ist; eine zweite Schaltvorrichtung, die im anderen Oberarm oder Unterarm angeordnet ist; eine erste Diodenvorrichtung, die parallel zur ersten Schaltvorrichtung angeordnet ist; eine zweite Diodenvorrichtung, die parallel zur zweiten Schaltvorrichtung angeordnet ist; ein laminiertes Substrat, dessen Hauptoberfläche zwei Seiten hat, die sich in einer vorgegebenen ersten Richtung und einer vorgegebenen zweiten Richtung erstrecken; einen ersten Verdrahtungsabschnitt, der mit einer positiven Elektrodenklemme oder einer negativen Elektrodenklemme verbunden ist und sich in der zweiten Richtung erstreckt; einen zweiten Verdrahtungsabschnitt, der mit der anderen der positiven Elektrodenklemme oder der negativen Elektrodenklemme verbunden ist und sich in der zweiten Richtung erstreckt; mehrere externe Gatterklemmen, die in einem ersten Anordnungsbereich, der sich in der zweiten Richtung erstreckt, angeordnet sind, und elektrisch mit einer Gatterelektrode der ersten Schaltvorrichtung oder einer Gatterelektrode der zweiten Schaltvorrichtung verbunden sind; mehrere externe Hilfssourceklemmen, die im ersten Anordnungsbereich angeordnet sind, und elektrisch mit einer Sourceelektrode der ersten Schaltvorrichtung oder einer Sourceelektrode der zweiten Schaltvorrichtung verbunden sind; ein erstes Gatter-Verdrahtungselement, das die Gatterelektrode der ersten Schaltvorrichtung und eine entsprechende externe Gatterklemme unter den mehreren externen Gatterklemmen verbindet; ein erstes Source-Hilfsverdrahtungselement, das die Sourceelektrode der ersten Schaltvorrichtung und eine entsprechende externe Hilfssourceklemme unter den mehreren externen Hilfssourceklemme verbindet; ein zweites Gatter-Verdrahtungselement, das die Gatterelektrode der zweiten Schaltvorrichtung und eine entsprechende externe Gatterklemme unter den mehreren externen Gatterklemmen verbindet; und ein zweites Source-Hilfsverdrahtungselement, das die Sourceelektrode der zweiten Schaltvorrichtung und eine entsprechende externe Hilfssourceklemme unter den mehreren externen Hilfssourceklemme verbindet, wobei die erste Schaltvorrichtung und die zweite Schaltvorrichtung einander in der zweiten Richtung zugewandt angeordnet sind, und die erste Schaltvorrichtung und die zweite Schaltvorrichtung so angeordnet sind, dass der zweite Verdrahtungsabschnitt zwischen der ersten Schaltvorrichtung und der zweiten Schaltvorrichtung und dem ersten Anordnungsbereich eingefasst ist
  18. Halbleitermodul nach Anspruch 17, umfassend eine Ausgabeklemme, die in einem zweiten Anordnungsbereich, der sich in der zweiten Richtung erstreckt, angeordnet ist, wobei die erste Schaltvorrichtung und die zweite Schaltvorrichtung so angeordnet sind, dass der erste Verdrahtungsabschnitt zwischen der ersten Schaltvorrichtung und der zweiten Schaltvorrichtung und dem zweiten Anordnungsbereich eingefasst ist.
  19. Halbleitermodul nach Anspruch 17, umfassend drei Beine, von denen jedes durch den Oberarm und den Unterarm gebildet wird.
  20. Halbleitermodul nach Anspruch 19, wobei die positive Elektrodenklemme und die negative Elektrodenklemme in einem dritten Anordnungsbereich mit den drei Beinen in der zweiten Richtung nebeneinander angeordnet sind.
  21. Halbleitermodul nach Anspruch 20, wobei jedes der drei Beine den Oberarm aufweist, der durch ein Drahtelement mit einer Ausgabeklemme über dem ersten Verdrahtungsabschnitt verbunden ist.
  22. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei die erste Schaltvorrichtung und die zweite Schaltvorrichtung in der ersten Richtung zwischen dem ersten Verdrahtungsabschnitt und dem zweiten Verdrahtungsabschnitt angeordnet sind.
  23. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei: der erste Verdrahtungsabschnitt ein P-artiger Verdrahtungsabschnitt ist, der mit der positiven Elektrodenklemme verbunden ist; und der zweite Verdrahtungsabschnitt ein N-artiger Verdrahtungsabschnitt ist, der mit der negativen Elektrodenklemme verbunden ist.
  24. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 17 bis 21, umfassend: eine erste Leiterplatte zum Bilden des Oberarms; und eine zweite Leiterplatte zum Bilden des Unterarms, wobei die erste Diodenvorrichtung auf der ersten Leiterplatte montiert ist, und die zweite Diodenvorrichtung auf der zweiten Leiterplatte montiert ist.
  25. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 17 bis 21, umfassend: eine erste Leiterplatte zum Bilden des Oberarms; und eine zweite Leiterplatte zum Bilden des Unterarms, wobei die erste Diodenvorrichtung im ersten Verdrahtungsabschnitt montiert ist, und die zweite Diodenvorrichtung auf der zweiten Leiterplatte montiert ist.
  26. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei die Gatterelektrode der ersten Schaltvorrichtung gegenüber der Gatterelektrode der zweiten Schaltvorrichtung in der zweiten Richtung angeordnet ist.
  27. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei ein Anschlusspunkt für das erste Source-Hilfsverdrahtungselement und die Sourceelektrode der ersten Schaltvorrichtung einem Anschlusspunkt für das zweite Source-Hilfsverdrahtungselement und die Sourceelektrode der zweiten Schaltvorrichtung in der zweiten Richtung zugewandt ist.
  28. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei: die erste Diodenvorrichtung so angeordnet ist, dass die erste Schaltvorrichtung zwischen der ersten Diodenvorrichtung und dem zweiten Verdrahtungsabschnitt eingefasst ist; und die zweite Diodenvorrichtung so angeordnet ist, dass die zweite Schaltvorrichtung zwischen der zweiten Diodenvorrichtung und dem zweiten Verdrahtungsabschnitt eingefasst ist.
  29. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 17 bis 21, wobei: die erste Schaltvorrichtung und die erste Diodenvorrichtung im Oberarm angeordnet sind; und die zweite Schaltvorrichtung und die zweite Diodenvorrichtung im Unterarm angeordnet sind.
  30. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 17 bis 21, umfassend: mehrere Oberarme und mehrere Unterarme, wobei Schaltvorrichtungen der mehreren Oberarme und Schaltvorrichtungen der mehreren Unterarme abwechselnd einzeln in der zweiten Richtung angeordnet sind.
  31. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 17 bis 21, wobei: die erste Schaltvorrichtung und die zweite Schaltvorrichtung Siliziumkarbid-Metalloxid-Halbleiter sind; und die erste Diodenvorrichtung und die zweite Diodenvorrichtung Siliziumkarbid-Schottky-Barrieredioden sind.
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