DE4430047A1

DE4430047A1 - Hochleistungs-Halbleiterbauteil-Modul mit niedrigem thermischen Widerstand

Info

Publication number: DE4430047A1
Application number: DE19944430047
Authority: DE
Inventors: Courtney Furnival
Original assignee: International Rectifier Corp USA
Current assignee: Infineon Technologies Americas Corp
Priority date: 1993-09-15
Filing date: 1994-08-24
Publication date: 1995-03-23
Anticipated expiration: 2014-08-25
Also published as: FR2710190A1; US5408128A; ITMI941840A0; DE4430047C2; JP2801534B2; FR2710190B1; JPH07240497A; GB2282007B; GB9417776D0; ITMI941840A1; IT1280673B1; GB2282007A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein neuartiges Modul-Gehäuse für Halbleiterbauteile und insbesondere auf eine neuartige Modul-Struktur, die ein vollständig isoliertes Metallsubstrat (IMS) in einer neuartigen Gehäusestruktur verwendet, das eine vollständige elektrische Isolation aller Teile in neuartiger und zuverlässiger Weise sicherstellt.

Halbleiterbauteil-Moduln sind gut bekannt und sie werden allge mein zur Aufnahme einer Vielzahl von miteinander verbundenen Halbleiterchips verwendet. Die Chips können von der gleichen oder von verschiedener Art sein und sie sind auf einem Wärmeab leiter oder Kühlkörper in einem gemeinsamen Gehäuse befestigt, von dem aus sich Anschlußelektroden erstrecken. Beispielsweise können Halbleitermoduln ein Gehäuse für elektrisch miteinander verbundene Dioden, MOSFET′s, IGBT′s oder bipolare Transistoren bilden, die in unterschiedlicher Weise Form von vorher ausge wählten Schaltungen miteinander verbunden sind, wie zum Beispiel in Form von Halbbrücken, Vollwellenbrücken, Spannungsverdopplern und dergleichen. Relativ massive Anschlüsse erstrecken sich aus dem isolierenden Gehäuse heraus, um eine elektrische Verbindung durch einen Benutzer zu ermöglichen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Modulstruktur der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen niedrigen thermischen Widerstand und damit einen verbesserten Wärmehaushalt verbunden mit einer einfachen Herstellbarkeit und verbesserten Zuverlässigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das Modul gemäß der vorliegenden Erfindung ist auf einem isolierten Metallsubstrat (IMS) aufgebaut, an dem Halbleiter chips oder -plättchen thermisch befestigt sind. Im folgenden werden die Ausdrücke "Chip", "Plättchen" und "Scheibe" ohne unterschied verwendet, um einen nicht in einem Gehäuse ange ordneten dünnen flachen Halbleiterkörper zu bezeichnen, auf dessen gegenüberliegender Oberfläche Elektroden angeordnet sind. Das Halbleiterbauteil kann von irgendeiner gewünschten Art sein, beispielsweise eine Diode, ein torgesteuertes Leistungs-MOS-Transistorbauteil, wie zum Beispiel ein MOSFET, ein IGBT, ein MOS-gesteuerter Thyristor oder dergleichen.

Das IMS-Substrat weist einen relativ dicken Aluminiumkörper auf, der durch eine sehr dünne Isolierschicht bedeckt ist, die ihrer seits ein Kupfermuster trägt, das von dem Aluminium elektrisch isoliert ist. Die Halbleiterplättchen sind auf einer oder mehreren Wärmeverteilungseinrichtungen an Mittelbereichen der Wärmeverteilungseinrichtung angeordnet, um den Wärmehaushalt und die Verteilung der Wärme zu verbessern, die von dem Halbleiter plättchen während des Betriebes des Bauteils erzeugt wird.

Das IMS-Substrat weist weiterhin Leitermuster zur bequemen Aufnahme von Verbindungsdrähten und den Haupt-Bauteil-Anschlüssen auf. Entsprechend sind die Halbleiterplättchen intern mitein ander auf dem IMS-Substrat durch Stichkontaktierung von parallelen Leitungsdrähten miteinander verbunden. Diese Drähte sind schließlich mit einem vertikalen Anschluß verbunden, der sich aus dem Gehäuse heraus erstreckt.

Gemäß einem wichtigen Merkmal der Erfindung sind die Anschlüsse des Bauteils in einer als Formstück ausgebildeten Isolieran schlußplatte aufgebildet und durch Einrasten durch Schlitze in der Platte befestigt, um den Zusammenbau des Bauteils zu ver einfachen. Jeder Anschluß weist einen zurückgebogenen Endab schnitt auf, um als flacher Anschlußansatz zu wirken, der bequem mit an geeigneter Stelle angeordneten Lötkissen auf dem IMS-Substrat verlötet werden kann. Die Anschlüsse sind hin sichtlich ihrer Position bezüglich des IMS-Substrates vorher festgelegt und enden in einer gemeinsamen Ebene, so daß sie direkt während des Zusammenbaus verlötet werden können.

Eine neuartige Positionieranordnung wird durch die Anschluß platte dadurch gebildet, daß Abbrechstifte an den gegenüber liegenden Enden der Anschlußplatte vorgesehen werden, die während des Zusammenbaus in den Befestigungsöffnungen des IMS-Substrates angeordnet werden. Diese Stifte werden weg gebrochen, nachdem die Hauptanschlüsse mit dem IMS-Substrat verlötet wurden.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung verbleibt ein Zwischenraum zwischen dem Boden der Anschlußplatte und der Oberseite des IMS-Substrates, wobei dieser Zwischenraum als Ausdehnungsraum für ein weiches Silikon-Füllmaterial wirkt, das in diesen Zwischenraum durch eine Öffnung in der Anschluß platte hindurch eingefüllt werden kann, nachdem der Lötvorgang beendet wurde und bevor die Kappe auf das Modul aufgesetzt wird. Nach dem Füllen wird der Zwischenraum dadurch abgedichtet, daß die einzige zentrale Füllöffnung in der Anschlußplatte verschlossen wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die obere Oberfläche der Anschlußplatte mit Vorsprüngen versehen, durch die sich die Anschlüsse erstrecken. Die Innen seite der Abdeckkappe ist mit einstückigen Rippen versehen, die auf die Vorsprünge auf der Anschlußplatte aufgesetzt werden und diese umgeben, wenn diese beiden Teile zusammengebaut werden. Vor dem Zusammenbau mit der Abdeckkappe wird die gesamte obere Oberfläche der Anschlußplatte mit einem geeigneten Klebe mittel oder Kleber gefüllt, so daß, wenn die Abdeckkappe an ihren Platz gebracht wird, alle die Anschlüsse umgebenden Räume durch das Klebemittel abgedichtet werden, um das Eindringen von Luft oder Verunreinigungen in das Innere des Gehäuses und in und zwischen die verschiedenen Anschlußleitungen zu verhindern, was zu Kurzschlüssen der Hauptanschlüsse führen könnte.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Erfindung verständlich, wobei diese Beschreibung sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses, das gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Gehäuse nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Gehäuses nach Fig. 1,

Fig. 4 eine Endansicht des Gehäuses nach Fig. 1,

Fig. 5 ein Schaltbild der internen Schaltung, die in dem Gehäuse nach den Fig. 1 bis 4 ausgebildet ist,

Fig. 6 eine Querschnittsansicht der Fig. 2 entlang der Schnittlinien 6-6 nach Fig. 2,

Fig. 7 eine Innenansicht bei Betrachtung der Innenseite der Abdeckkappe der Baugruppe nach den Fig. 1 bis 4 und 6,

Fig. 8 eine Querschnittsansicht der Fig. 7 entlang der Schnittlinie 8-8 nach Fig. 7,

Fig. 9 eine Querschnittsansicht der Fig. 7 entlang der Schnittlinie 9-9 nach Fig. 7,

Fig. 10 eine Draufsicht auf die Anschlußplattenkonstruk tion der vorhergehenden Figuren,

Fig. 11 eine Querschnittsansicht der Fig. 10 entlang der Schnittlinie 11-11 nach Fig. 10,

Fig. 12 eine Unteransicht der Fig. 11 bei Betrachtung von der Schnittlinie 12-12 aus,

Fig. 13 eine Ansicht eines Gateelektroden-Kontaktes für einen der Steueranschlüsse für das Gehäuse nach den vorhergehenden Figuren,

Fig. 14 eine Seitenansicht des Anschlusses nach Fig. 13, nachdem ein unteres Ende in die Lötposition gebogen wurde,

Fig. 15 eine Ansicht eines der Hauptanschlüsse der Baugruppe nach Fig. 1,

Fig. 16 eine Seitenansicht des Anschlusses nach Fig. 15, die gestrichelt zeigt, wie der Anschluß in seine Position zum Löten gebogen wird,

Fig. 17 einen zweiten der Hauptanschlüsse der Baugruppe nach Fig. 1 in einer Ansicht,

Fig. 18 eine Seitenansicht des Anschlusses nach Fig. 17,

Fig. 19 eine Ansicht eines dritten der Hauptanschlüsse der Baugruppe gemäß der Erfindung,

Fig. 20 eine Seitenansicht des Anschlusses nach Fig. 19,

Fig. 21 eine auseinandergezogene perspektivische An sicht der Anschlußplatte nach Fig. 10, wobei die verschiedenen Anschlüsse nach den Fig. 13 bis 20 für ein Einsetzen in die Anschlußplatte positioniert sind,

Fig. 22 die Anschlußplatte nach Fig. 21, nachdem die Anschlüsse an ihrem Platz eingerastet und durch die Platte festgehalten werden,

Fig. 23 eine Draufsicht auf das IMS-Substrat, das gemäß der Erfindung verwendet wird, bevor hieran die Wärmeverteilungseinrichtungen und die Leitungen befestigt werden,

Fig. 24 eine Seitenansicht nach Fig. 23,

Fig. 25 eine Draufsicht auf eine Wärmeverteilungsein richtung, mit der ausgewählte Chips von IGBT- Bauteilen und Dioden mit kurzer Erholzeit ver lötet sind,

Fig. 26 eine Seitenansicht der Wärmeverteilungsein richtung nach Fig. 25,

Fig. 27 eine Draufsicht auf das IMS-Substrat nach Fig. 23, nachdem die Wärmeverteilungseinrich tungen an ihrem Platz auf dem IMS-Substrat ver lötet wurden und Leitungsverbindungen zwischen den verschiedenen Halbleiterplättchen und Anschlüssen hergestellt wurden,

Fig. 28 eine Unteransicht der Anschlußplatte nach Fig. 22, die die Lage der Haupt-Anschlußlötkis sen oder Bodenflächen derart zeigt, daß sie sich an den Anschlußpositionen in Fig. 27 befinden, wobei diese Figur weiterhin gestrichelt die weg brechbaren Positioniervorsprünge zeigt, die die Positionierung der Anschlußplatte und der An schlüsse gegenüber dem IMS-Substrat während des Lötvorganges unterstützen,

Fig. 29 eines der wegbrechbaren Elemente nach Fig. 28 bei einer Anordnung bezüglich einer Befesti gungsöffnung in dem IMS-Substrat,

Fig. 30 eine Querschnittsansicht, die schematisch die Abdeckkappe, die Anschlußplatte und das IMS- Substrat in ihrer relativen Positionierung gerade vor dem vollständigen Zusammenbau dieser Bauteile zeigt,

Fig. 31 eine Querschnittsansicht der Fig. 30 entlang der Schnittlinie 31-31.

Es sei zunächst auf die Fig. 1 bis 4 Bezug genommen. In diesen Figuren ist eine neuartige Modulstruktur gezeigt, die aus einer Kappe 50 in Form eines Isolierformstückes besteht, das an einem IMS-Substrat 51 befestigt ist, wobei diese Teile weiter unten ausführlich erläutert werden.

Die Kappe 50 weist drei Vorsprünge 52, 53 und 54 auf, die sich von ihrer oberen Oberfläche erstrecken und die nach unten um gebogene Segmente von drei Bauteil-Hauptanschlüssen 55, 56 und 57 enthalten. Weiterhin sind in Fig. 1 zwei Steueranschlüsse 60 und 61 und zwei Hilfs-Leistungsanschlüsse 62 und 63 gezeigt.

Wie dies in den Fig. 2, 3 und 4 gezeigt ist, erstrecken sich nach dem Zusammenbau der Teilbaugruppe und vor ihrer Inbetrieb nahme die Anschlüsse 55, 56 und 57 nach oben und geben Sechs kantmuttern aufnehmende Öffnungen 70, 71 und 72 (Fig. 2) frei, die abgedeckt sind, wenn die Enden der Anschlüsse 55, 56 und 57 nach unten gedrückt werden. Diese Öffnungen können einen Sechs kantmutter aufnehmen, wie sie üblicherweise für die Verbindung von elektrischen Anschlüssen an dem Gehäuse verwendet wird.

Wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, ist das IMS-Substrat 51 außer dem mit Befestigungsöffnungen 73 und 74 versehen, die das Festschrauben des IMS-Substrates und der Baugruppe an einem Kühlkörper ermöglichen. Die von dem zu beschreibenden Bauteil gebildete Schaltung ist eine Halbbrücke, die aus IGBT′s 75 und 76 (bipolare Transistoren mit isolierter Gate-Elektrode) gebil det ist, wie dies schematisch in Fig. 5 gezeigt ist. Die IGBT′s 75 und 76 sind parallel zu jeweiligen Dioden mit kurzer Erhol zeit 77 und 78 geschaltet. Die elektrischen Anschlüsse der Halbbrückenschaltung gemäß Fig. 5 entsprechen denen, die vorher in Fig. 1 bezeichnet wurden.

Es sei bemerkt, daß vielfältige Arten von anderen Schaltungen als denen, die in Fig. 5 gezeigt sind, in Verbindung mit dem Gehäuse gemäß der Erfindung verwendet werden können, bei spielsweise Ein- und Dreiphasen-Vollwellenbrücken, Spannungs verdoppler und dergleichen. Verschiedene Arten von Halbleiter plättchen, wie zum Beispiel Dioden, Thyristoren, bipolare und MOS-Transistoren, können einzeln oder parallel angeordnet werden. Wie dies weiter unten beschrieben wurde, bestehen die IGBT′s 75 und 76 aus vier parallel geschalteten Chips oder Halbleiterplättchen.

Das Außengehäuse oder die Abdeckkappe 50 ist ausführlicher in den Fig. 7, 8 und 9 gezeigt. So enthält das Innere der Abdeck kappe Öffnungen 80, 81 und 82a, durch die hindurch sich die Anschlüsse 55, 56 und 57 in dem zusammengebauten Bauteil er strecken können. Es ist gezeigt, daß die Öffnungen 80, 81 und 82a von Wülsten umgeben sind, die sich von der Innenseite des Gehäuses aus nach unten erstrecken. Andere vorspringende Wülste, die in den Fig. 7, 8 und 9 verschiedentlich als Wülste 82, 83, 85 und 86 gezeigt sind, wirken mit einem inneren langgestreckten Hauptwulst 87 zusammen, der sich um das gesamte Innere der Kappe 50 erstreckt. Wenn die Kappe 50 über die innere Anschlußplatte aufgesetzt wird, die weiter unten beschrieben wird, so um schließen ringförmige Isolierräume jeden der Anschlüsse, und sie können mit einem Silikongel oder dergleichen gefüllt werden, um die Anschlüsse voneinander in einer sicheren und einfachen Weise zu isolieren.

Als nächstes wird die neuartige Anschlußplattenstruktur 90 gemäß der Erfindung beschrieben, die so ausgebildet ist, daß sie die Hauptanschlüsse 55, 56 und 57 und die Steueranschlüsse 60 bis 63 in Einrastweise trägt. Die Anschlußplatte 90 ist in den Fig. 6, 10, 11, 12, 21, 22 und 28 gezeigt. Die Anschlußplatte 90 ist ein Kunststoff-Formkörper mit einer Vielzahl von einen Abstand aufweisenden Vorsprüngen 91 bis 94 auf seiner oberen Oberfläche. Diese Vorsprünge werden, wie dies später gezeigt wird, in vor springende Rippen auf der Inneseite der oberen Kappe 50 einge setzt und werden von diesen umgeben. Das Volumen zwischen den Vorsprüngen und das diese umgebende Volumen kann mit einem Sili konklebemittel gefüllt werden, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, bevor die Abdeckkappe 50 auf die Anschlußplatte 50 aufgesetzt wird. Die Rippen der Abdeckkappe 50 springen in das Klebemittel vor, und wenn das Klebemittel erhärtet, sind die Anschlüsse gut gegen Leckpfade zwischen den Anschlüssen abgedichtet.

Die Anschlußplatte 90 ist weiterhin mit langgestreckten Schlitzen 95, 96 und 97 versehen, durch die hindurch sich die Anschlüsse 55, 56 und 57 erstrecken können und in denen sie festgehalten werden, wie dies weiter unten beschrieben wird und wie dies in den Fig. 21 und 22 gezeigt ist. In der Unterseite der Anschlußplatte befinden sich langgestreckte einstückige Kunststoffschürzen 100-101, die sich entlang der Bodenlänge der Anschlußplatte auf gegenüberliegenden Seiten des Schlitzes 97 erstrecken. Ähnliche langgestreckte Schürzenteile 102 und 103 erstrecken sich auf gegenüberlie genden Seiten der Schlitze 95 und 96. Der Raum zwischen den Schürzen 100-101 und 102-103 nimmt Ansätze der Anschlüsse 55, 56 und 57 auf, um eine gute Einrastverbindung und eine sichere Befestigung des Anschlusses an der Anschlußplatte zu ermöglichen, wie dies weiter unten beschrieben wird, und weiterhin werden hierdurch die Anschlüsse in dem Ausdehnungs hohlraum isoliert.

In der Anschlußplatte 90 ist weiterhin eine Durchgangsöffnung 110 vorgesehen. Wie dies weiter unten beschrieben wird, er möglicht diese Öffnung 110 das Füllen des Raumes zwischen dem IMS-Bauteil 51 und der Unterseite der Anschlußplatte mit einem weichen Silikon, das einen großen Ausdehnungskoeffizienten auf weist, vor dem Zusammenbau mit der Abdeckkappe. Ein Kunststoff stopfen oder Verschluß mit Kugelform 11 (Fig. 22) kann nach dem Füllvorgang in die Öffnung 110 gedrückt und an seinem Platz verklebt werden, um den Ausdehnungshohlraum abzudichten.

Die Anschlußplatte 90 weist vier parallele, mit Abstand ange ordnete Öffnungen 120, 123 (Fig. 10) auf, die die Anschlüsse 60, 62, 63 bzw. 61 für das Bauteil aufnehmen. Diese Anschlüsse werden mit Preßsitz in die Anschlußplatte eingesetzt und von dieser als Teilbaugruppe zusammen mit den Hauptanschlüssen 55, 56 und 57 getragen.

Obwohl die verschiedenen Anschlüsse irgendeine gewünschte Form aufweisen können, zeigen die Fig. 13 bis 20 die bei der bevor zugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendete Form. So haben alle Anschlüsse 60-63 die Konstruktion des Anschlusses 60, wie sie in den Fig. 13 und 14 gezeigt ist. Die Anschlüsse 60-63 werden einfach in die Öffnungen 120 bis 123 eingepreßt und werden in diesen aufgrund des Preßsitzes mit Hilfe von gebogenen oder sich verjüngenden Oberflächen gehalten, die kraftvoll in die gegenüberliegenden Seiten der Schlitze eingepreßt werden, um die Anschlüsse an ihrem Platz zu halten. Es sei bemerkt, daß die Unterseite des Anschlusses 60 an seinem unteren Ende 130 in Fig. 14 nach oben gerollt ist, um eine Abflachung zu bilden, die mit einem entsprechenden Bereich auf dem IMS-Substrat 51 verlötet werden kann, wie dies weiter unten beschrieben wird.

Der Anschluß 55 weist die in den Fig. 15 und 16 gezeigte Form auf, und es sei bemerkt, daß der Anschluß mit den sich ver jüngenden Oberflächen 131 und 132 versehen ist, die so bemessen sind, daß sie kraftvoll in die gegenüberliegenden Endes des Schlitzes 95 eingreifen, der den Anschluß 55 aufnimmt, um ihn durch Reibung an seinem Platz in der Anschlußplatte zu halten, nachdem er in diesen Schlitz 165 eingesetzt wurde.

Wie dies in Fig. 18 strichpunktiert gezeigt ist, kann der vor springende Endabschnitt 133 des Anschlusses nach oben aufge rollt werden, wie dies strichpunktiert in Fig. 16 gezeigt ist, um einen flachen Anschluß-Endteil 134 zu bilden, der mit einem geeigneten Anschlußkissen auf dem IMS-Substrat 51 verlötet werden kann, wie dies weiter unten beschrieben wird. Es sei bemerkt, daß der Hauptteil 135 des Anschlusses zwischen die Schürzen 102 und 103 in Fig. 12 paßt, wenn der Anschluß 55 in die Anschlußplatte eingesetzt wird.

Die Fig. 17 und 18 zeigen den Anschluß 56, der einen langge streckten Körper 140 und einen nach unten vorspringenden End abschnitt 141 aufweist, der zu der in Fig. 18 gezeigten Form 142 aufgerollt werden kann, und der eine untere Abflachung aufweist, die auf das IMS-Substrat aufgelötet werden kann.

Die Fig. 19 und 20 zeigen den Anschluß 57, der einen Hauptteil 142a und einen Endabschnitt 143 aufweist, der auf die mit ge strichelten Linien gezeigte Form 144 nach Fig. 20 aufgerollt werden kann. Wenn der Anschluß 57 in die Anschlußplatte ein gesetzt wird, wird er in den Schlitz 97 eingepreßt und in diesem durch Reibung gehalten, wobei das Anschlußende 144 nach außen und nach unten vorspringt.

Alle Anschlüsse werden in die Anschlußplatte 90 eingeschoben, wie dies in den Fig. 21 und 22 gezeigt ist, und sie werden in dem Anschlußkörper 90 durch Reibung oder Rastwirkung befestigt. Die unteren Enden 130 der jeweiligen Steueranschlüsse und die unteren Enden 134, 142 und 144 der Anschlüsse 55, 56 und 57 liegen nach dem Einbau der Anschlüsse in der Anschlußplatte 90 in einer gemeinsamen Ebene. Diese unteren Oberflächen wer den mit entsprechenden Lötkissen verlötet, die in geeigneter Weise auf dem IMS-Substrat 51 angeordnet sind, wie dies im folgenden beschrieben wird.

Das Substrat 51 ohne daran befestigte Halbleiterplättchen ist in den Fig. 23 und 24 gezeigt. Das Substrat 51 ist im wesent lichen eine dicke Platte aus Aluminium, auf deren Oberseite eine dünne Isolierschicht angeordnet ist. Ein Kupfermuster ist auf der Oberseite der Isolierschicht ausgebildet. IMS- Substrate sind gut bekannt. Weil die Isolierschicht extrem dünn ist, ermöglicht sie eine gute Wärmeübertragung von dem Kupferbahnen auf den Hauptteil des Aluminiumsubstrates, während gleichzeitig eine gute elektrische Isolierung zwischen diesen Teilen erzielt wird.

Fig. 23 zeigt Kupferbereiche 150-156 auf der Oberseite des IMS-Substrates, die von dem Aluminiumsubstrat und voneinander isoliert sind. An den Stellen, an denen diese Kupferbereiche schraffiert gezeigt sind, soll die Schraffierung kaschiertes Aluminium anzeigen, das die Ausbildung einer Ultraschallver bindung mit einem Leitungsdraht ermöglicht. Die Kupferbereiche, die nicht kaschiert sind, sind für die Verlötung mit anderen Bauteilen geeignet.

Die vergrößerten Bereiche 154 und 155 weisen jeweils Ansätze 160 und 161 auf, die zur Aufnahme von Wärmeverteilungseinrich tungen wie zum Beispiel der Wärmeverteilungseinrichtung 170 nach den Fig. 25 und 26 ausgebildet sind, die aus einer Aluminiumplatte bestehen kann, an der die verschiedenen Halbleiterplättchen angelötet sind, die zur Erzeugung der Halbleiterschaltung für das Modul verwendet werden. Im Fall der Wärmeverteilungseinrichtung 170 nach den Fig. 25 und 26 sind an dieser vier parallel geschaltete IGBT-Halbleiter plättchen 172-174 und Dioden 175-178 mit kurzer Erholzeit angelötet, die alle parallel geschaltet sind. Diese Bauteile entsprechen allgemein dem IGBT 75 und der Diode 77 mit kurzer Erholzeit nach Fig. 5.

Zwei derartige Baugruppen auf jeweiligen Wärmeverteilungsein richtungen werden verwendet, wie dies in Fig. 27 gezeigt ist, wobei die Wärmeverteilungseinrichtung 170 die in den Fig. 25 und 26 gezeigte ist, während eine identische Baugruppe 180, die dem IGBT 76 und der Diode 78 nach Fig. 5 entspricht, mit dem Kupferbereich 155 in Fig. 27 verlötet ist.

Die Rückseite jedes Halbleiterplättchens ist auf die jeweilige Wärmeverteilungseinrichtung 170 und 180 aufgelötet, während die Anschlüsse auf den oberen Oberflächen des Halbleiterplätt chens mit Hilfe von Ultraschall unter Verwendung geeigneter Draht- und Stichkontaktierungen verbunden sind, wie dies gut bekannt ist. In Fig. 27 ist lediglich ein einziger Stichkontak tierungsdraht gezeigt, obwohl in der Praxis vier parallele Stichkontaktierungen für jede Verbindung verwendet werden.

In Fig. 27 ist der Steueranschluß 150 über eine Leiterbahn auf dem IMS-Substrat mit den Gate-Kontakten jedes der IGBT- Halbleiterplättchen auf der Wärmeverteilungseinrichtung 170 verbunden. Die Emitterkontakte jedes Halbleiterplättchens auf der Wärmeverteilungseinrichtung 170 sind dann zunächst mit einer Elektrode einer jeweiligen Diode mit kurzer Erholzeit und dann mit dem Ansatz 190 der Leiterbahn 155 verbunden. Der Steueranschluß 153 ist zunächst mit den leitenden Kissen 191 und 192 verbunden, die in einer (nicht gezeigten Weise) von der Wärmeverteilungseinrichtung 170 isoliert und dann mit den Steuerelektroden des IGBT-Halbleiterplättchens auf der Wärme verteilungseinrichtung 180 stichkontaktiert sind.

Die Hauptelektroden auf den oberen Oberflächen der IGBT′s auf der Wärmeverteilungseinrichtung 180 sind dann zunächst mit einer jeweiligen Diode mit kurzer Erholzeit und dann mit dem leitenden Kissen 156 auf dem IMS-Substrat stichkontaktiert. Um die Steuerelektroden 151 und 152 mit den Leistungsanschlüssen 56 und 57 zu verbinden, sind isolierte Drähte, die schematisch durch gestrichelte Linien 200 bzw. 201 dargestellt sind, vor gesehen, um diese Anschlüsse mit dem Leiterkissen-Ansatz 161 und mit dem Leiterkissen 156 zu verbinden.

Unter nachfolgender Bezugnahme auf die Fig. 22, 27 und 28 ist es verständlich, daß die Teilbaugruppe nach Fig. 22, bei der die verschiedenen Anschlüsse mechanisch in der Anschlußplatte gehaltert sind, einfach auf die Oberseite der IMS-Oberfläche nach Fig. 27 derart aufgesetzt werden kann, daß die Kontakte 134, 142 und 144 über die freiliegenden Kupferteile der An schlüsse 160, 156 bzw. 161 und in Kontakt mit diesen gebracht werden. Die gesamte Teilbaugruppe unter Einschluß der unteren Enden der Steueranschlüsse 60-63, die mit den Bereichen 150- 153 ausgerichtet sind, kann dann als vollständige Teilbaugruppe in einem einzigen Vorgang verlötet werden.

Um die Lage der Teilbaugruppe nach Fig. 22 gegenüber dem IMS- Substrat während dieses Lötvorganges festzulegen, können zwei entfernbare Zapfen bei der Formung der Anschlußplatte 90 mit vorgesehen werden. So sind, wie dies beispielsweise in Fig. 21, in Fig. 28 mit gestrichelten Linien und in den Fig. 30 und 31 gezeigt ist, Zapfen 210 und 211 einstückig in den Kerben in den gegenüberliegenden Enden der Platte 90 befestigt, und sie können leicht von dieser abgebrochen werden. Diese Positionier zapfen 210 und 211 sind mit einen verringerten Durchmesser auf weisenden Endteilen, wie zum Beispiel dem Endteil 212 nach Fig. für den Zapfen 210 versehen, die mit engem Sitz in die Be festigungsöffnung 73 in dem IMS-Substrat 51 passen. In ähnlicher Weise paßt der gegenüberliegende Zapfen 210 in die Öffnung 74 des IMS-Substrates 51, so daß die gesamte Teilbaugruppe in Fig. 22 unter Einschluß der Unterseiten der Anschlüsse genau auf die jeweiligen Kupferleiterkissen-Bereiche auf dem IMS-Sub strat 51 ausgerichtet ist, so daß der Lötvorgang erfolgen kann.

Sobald die eine Teilbaugruppe bildende Anschlußplatte an ihren Platz verlötet ist, weist die Unterseite der Platte einen Ab stand von der oberen Oberfläche des IMS-Substrates auf, wie dies am besten in Fig. 5 gezeigt ist, um einen Ausdehnungsraum oberhalb der Halbleiterplättchen und der Drahtverbindungen zu bilden. Es ist selbstverständlich wünschenswert, diesen die Halbleiterplättchen und die Leiterdrähte enthaltenden Bereich mit einer Passivierungsumgebung zu füllen, beispielsweise mit einem weichen Silikon, das sich bei Temperaturänderungen frei ausdehnen und eine thermische Bewegung der Halbleiterplättchen und der Verbindungsdrähte ermöglichen kann, wobei gleichzeitig eine vollständige Abdichtung des Gehäuses gegen den Eintritt von Feuchtigkeit oder Verunreinigungen erzielt wird und eine einwandfreie Isolation zwischen den verschiedenen Anschlüssen aufrechterhalten wird.

Gemäß der Erfindung wird das Volumen zwischen der Unterseite der Anschlußplatte 90 und der Oberseite des IMS-Substrates 51 über die Füllöffnung 110 in der Anschlußplatte 90 mit einem weichen Silikon bis zu einer Höhe oberhalb der verschiedenen Halbleiterplättchen und Anschlußverbindungen gefüllt. Ein kleiner Ausdehnungsraum kann an der Unterseite der Anschluß platte 90 verbleiben, wie dies am besten aus Fig. 6 zu erkennen ist. Fig. 6 zeigt mit einer gestrichelten Linie den Pegel, bis zu dem das weiche Silikon das Innenvolumen zwischen der Ober seite des IMS-Substrates 51 und der Unterseite des Gehäuses 90 füllen kann. Nach dem Füllen des Volumens mit weichem Silikon wird das Volumen durch Verstopfen der Öffnung 110 verschlossen, beispielsweise mit einer Kunststoffkugel 111, die an ihrem Platz festgeklebt wird.

Die Abdeckkappe 50 wird als nächstes dadurch befestigt, daß die Anschlüsse 55, 56 und 57 durch die Öffnungen 90, 80, 81 und 82 in der Abdeckkappe geschoben werden, bis die Biegelinien dieser Anschlüsse glatt mit den Oberseiten der Vorsprünge 55, 56 und 57 nach Fig. 1 abschließen, so daß die Anschlüsse leicht umge bogen werden können, nachdem der Zusammenbau beendet ist.

Um eine gute Isolation zwischen den Anschlüssen in dem Bereich zwischen der Unterseite der Abdeckkappe und der Oberseite der Anschlußplatte 90 sicherzustellen, wird eine neuartige Konstruk tion vorgesehen, bei der die Anschlußplatte mit nach oben vor springenden Vorsprüngen 91, 92, 93 und 94 versehen ist, die in die vorspringenden Rippen, wie zum Beispiel die Rippen 82, 83, 84, 85 und 86 und die hierdurch eingeschlossenen Bereiche in der Unterseite der Abdeckkappe eingesetzt oder von diesen umgeben sind. Das Einsetzen dieser Bereiche ineinander trägt zur Isolation der Anschlüsse voneinander bei. Vorzugsweise wird der Bereich an der Oberseite des Gehäuses 90, der von dem Wulst 20 umgeben ist (Fig. 10 und 21) nahezu bis zur Hälfte seiner Höhe mit einem geeigneten Klebemittel gefüllt. Dieses Klebe mittel umgibt die Anschlüsse 55, 56 und 57 in Fig. 2. Wenn die Abdeckkappe 50 dann zusammengebaut wird, so springen die ver schiedenen Rippen in die zwischen den Vorsprüngen 91-94 ge bildeten Zwischenräume und um diese Vorsprünge herum in das Klebemittel vor, wodurch eine wirkungsvolle Abdichtung der Anschlüsse erzielt wird und das gesamte Gehäuse gegen den Eintritt von Feuchtigkeit geschützt wird. Zur gleichen Zeit kann das Klebemittel weiterhin zur Erzielung einer Abdichtung um den Rand des IMS-Substrates 51 herum und zwischen diesem Rand und der Nut an der Unterseite des Gehäuses verwendet werden, die in Fig. 6 gezeigt ist. Damit ergibt sich ein voll ständig abgedichtetes Gehäuse, dessen Anschlüsse sehr gut ineinander isoliert sind, wobei die Halbleiterbauteile in dem Gehäuse in sicherer Weise durch ein Silikon passiviert sind, das sich frei ausdehnen und zusammenziehen kann.

In der vorstehenden Beschreibung der Erfindung wurde das bevorzugte Ausführungsbeispiel mit speziellen Abmessungen gezeigt. Es ist verständlich, daß sich die gezeigten Ab messungen ändern können, ohne daß der Grundgedanke der Er findung verlassen wird. Beispielsweise kann die Breite des Bauteils verdoppelt werden, um Raum für eine dritte und vierte Wärmeverteilungseinrichtung mit Halbleiterbauteilen zu schaffen, die parallel zu denen auf den Wärmeverteilungs einrichtungen 170 und 180 geschaltet werden können. Somit könnte das IMS-Substrat 51 doppelt so breit sein, und alle Bauteile würden im übrigen breiter gemacht werden, um sie an diese neue Abmessung anzupassen.

Allgemein ermöglicht die Erfindung die Verwendung einer Wärme verteilungseinrichtung von maximaler Größe, um das maximale thermische Betriebsverhalten für das Gehäuse zu erzielen. Die Ausgestaltung der Anschluß-Abdichtung ergibt eine zuverlässige Abdichtung mit der Möglichkeit einer Ausdehnung des Silikongels, und die ein Formteil darstellende und vormontierte Anschluß platte macht die Gesamtbaugruppe leichter herstellbar. Diese drei Neuerungen ergeben eine IMS-Gehäuseanordnung mit verbesser ten Betriebseigenschaften, einer verbesserten Zuverlässigkeit und einer vereinfachten Herstellbarkeit.

Die Betriebsleistung wird dadurch verbessert, daß parallele IGBT-Halbleiterplättchen verwendet werden, um Hochstrom- Schalter zu schaffen. Die Gate-Widerstände sind in die Halbleiterplättchen mit integriert, so daß die Gates durch Stichkontaktierung miteinander verbunden werden können, wodurch der IMS-Substratleiter- und Widerstandsbereich entfallen kann. Dies ermöglicht es, daß die Wärmeverteilungseinrichtungen vergrößert werden können, um die Abfuhr der Verlustleistung über den Epoxy-Isolator des IMS-Substrates zu einem Maximum zu machen. Es sei bemerkt, daß das IMS-Substrat diese großen Bereiche stärker erfordert und auch zuläßt, als typische Metall-/Keramik-Moduln. Die größeren Wärmeverteilungsein richtungen verringern den thermischen Widerstand des Bauteils (theta-jc) und es ergibt sich einen thermische Kopplung der einzelnen IGBT-Chips für ein verbessertes Schaltverhalten dieser parallel geschalteten Chips.

Die Zuverlässigkeit wird durch das Silikongel vergrößert, das die Halbleiterplättchen gegenüber Feuchtigkeit und anderen Umgebungsbedingungen schützt. In Hochleistungsmoduln, bei denen es erforderlich ist, daß große Kupferanschlüsse an der Oberseite der Gehäuseanordnung austreten, mußte die Industrie bisher auf die Oberseite des Silikongels ein relativ steifes Epoxy-Material auffüllen. Hierdurch wird das Silikongel fest eingeschlossen, wodurch in vielen Fällen ein Reißen der Gehäuseanordnung und ein entsprechendes Auslecken des Silikon gels und damit Schäden an der Silikonabdichtung hervorgerufen wurden. Die Anschlußhalterung, die eine mechanische Abstützung und Abdichtung an der erfindungsgemäßen Anschlußplatten- Abdeckkappen-Verbindung ergibt, ergibt einen Ausdehnungsraum oberhalb des Silikongels. Dieser Ausdehnungsraum verhindert, daß sich ausdehnendes Silikon die Gehäuseanordnung bei hohen Temperaturen aufreißt. Die als Formstück ausgebildete Anschluß tragplatte ergibt einen leicht herzustellenden, eine hohe Präzision aufweisenden Träger für die Anschlüsse, was es ermög licht, daß sie mit dem Substrat-Leiterbahnmuster und mit dem Gehäuse als einzige vormontierte Einheit ausgerichtet werden. Hierdurch werden Ausrichtlehren und komplizierte Anordnungs systeme für das Lötaufschmelzverfahren, für die Anordnung der Bauteile und für das Verschließen des Gehäuses vermieden.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand spezieller Ausführungs formen beschrieben wurde, sind für den Fachmann vielfältige andere Abänderungen und Modifikationen sowie andere Anwendungen ohne weiteres erkennbar.

Claims

1. Leistungs-Halbleitermodul mit einem Isoliergehäuse, einer Vielzahl von Halbleiterplättchen, die in dem Gehäuse miteinander verbunden sind, um eine vorgegebene elektrische Schaltung zu bilden, mit einem thermisch leitenden Substrat, das in dem Gehäuse angeordnet ist und die Vielzahl von Halbleiterplättchen auf einer Oberfläche trägt, und mit einer Vielzahl von An schlüssen, die jeweils mit einem Ende mit der durch die Halblei terplättchen gebildeten Schaltung verbunden sind und die sich durch das Gehäuse erstrecken, um mit Schaltungen außerhalb des Gehäuses verbunden zu werden, dadurch gekennzeichnet, daß das thermisch leitende Substrat eine flache flache relativ dicke Bodenplatte (51) aus leitendem Material, eine relativ dünne Schicht aus Isoliermaterial auf der Oberseite der Bodenplatte (51) und eine relativ dünne Schicht aus leitendem Material (150-156) umfaßt, die auf der Schicht aus Isoliermaterial angeordnet ist und ein vorgegebenes topolo gisches Muster über der Schicht aus Isoliermaterial aufweist, daß zumindestens eine ebene leitende Platte, die über im wesent lichen ihre gesamte Bodenfläche mit einem Bereich der relativ dünnen Schicht aus leitendem Material (150-156) verbunden ist, und eine Wärmeverteilungsplatte (170, 180) bildet, und daß zumindestens ausgewählte Halbleiterplättchen der Vielzahl von Halbleiterplättchen (172-178) an ihrer Bodenfläche mit der oberen Oberfläche der Wärmeverteilungsplatte (170, 180) in eng benachbarter Beziehung zueinander verlötet sind und sich entlang einer Linie erstrecken, die allgemein entlang des Mittelpunktes der Wärmeverteilungsplatte verläuft, so daß Wärme in wirkungs voller Weise von den Halbleiterplättchen zur vollen Fläche der Wärmeverteilungsplatte (170, 180) abgeleitet werden kann.

2. Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die relativ dicke Bodenplatte (51) und die Wärmeverteilungsplatte (170, 180) aus Aluminium bestehen.

3. Modul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeverteilungsplatte (170, 180) rechtwinklig ist und eine Breite aufweist, die nahezu gleich der vollen Breite der relativ dicken Bodenplatte (51) ist.

4. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Halbleiterplättchen (172-178) IGBT-Halbleiterplättchen (172-174) einschließt.

5. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Halbleiterplättchen (172-178) Diodenplättchen (175-178) mit schneller Erholzeit einschließt, die parallel zu jeweiligen der IGBT-Halbleiter plättchen (172-174) geschaltet sind.

6. Modul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Diodenplättchen (175-178) mit kurzer Erholzeit mit Abstand voneinander angeordnet sind und sich entlang einer Linie erstrecken, die parallel zur Linie der IGBT-Halbleiterplättchen (172-174) erstreckt.

7. Modul nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes IGBT-Halbleiterplättchen (172-174) einen Gate-Widerstand in Serie mit seiner Gate elektrode einschließt, und daß die Gatewiderstände in jedes jeweilige Halbleiterplättchen integriert sind.

8. IMS- (isoliertes Metall-) Substrat zur Befestigung einer Vielzahl von Halbleiterplättchen, mit einer ebenen, relativ dicken Bodenplatte (51) aus leitendem Material, mit einer relativ dünnen Schicht aus Isoliermaterial auf der Oberseite der Bodenplatte, und mit einer relativ dünnen Schicht aus leitendem Material, die über der Schicht aus isoliermaterial angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus leitendem Material (150-156) ein vorgegebenes topologisches Muster über der Schicht aus Isoliermaterial aufweist, daß zumindestens eine ebene leitende Platte über im wesentlichen ihre gesamte Boden fläche mit einem Bereich der relativ dünnen Schicht aus leitendem Material verbunden ist und eine Wärmeverteilungs platte (170, 180) bildet, und daß die Bodenflächen von zumin destens ausgewählten Halbleiterplättchen der Vielzahl von Halbleiterplättchen (172-178) mit der oberen Oberfläche der Wärmeverteilungsplatte (170, 180) mit engem Abstand zueinander verlötet sind und sich entlang einer Linie erstrecken, die allgemein entlang des Mittelpunktes der Wärmeverteilungsplatte verläuft, so daß Wärme in wirkungsvoller Weise von den Halb leiterplättchen zum vollen Volumen der Wärmeverteilungsplatte abgeleitet werden kann.

9. Substrat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeverteilungsplatte (170, 180) rechtwinklig ist und eine Breite aufweist, die nahezu der vollen Breite der relativ dicken Bodenplatte (51) entspricht.

10. Substrat nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Halbleiterplättchen IGBT-Halbleiterplättchen (172-174) einschließt.

11. Substrat nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Halbleiterplättchen weiterhin Dioden-Halbleiterplättchen (175-178) mit kurzer Erholzeit einschließt, die parallel zu jeweiligen der IGBT- Halbleiterplättchen (172-174) geschaltet sind.

12. Substrat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden-Halbleiterplättchen (175-178) mit kurzer Erholzeit mit Abstand voneinander angeordnet sind und sich entlang einer Linie erstrecken, die parallel zur Linie der IGBT-Halbleiterplättchen (172-174) verläuft.

13. Substrat nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß jedes IGBT-Halbleiterplättchen (172-174) einen Gate-Widerstand in Serie mit seiner Gate- Elektrode enthält, und daß die Gate-Widerstände in jedes Halbleiterplättchen integriert sind.

14. Leistungs-Halbleitermodul mit einem Isoliergehäuse und einen thermisch leitenden Substrat, das in dem Isoliergehäuse befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliergehäuse eine Isolier gehäusekappe (50) mit einer offenen Unterseite bildet, daß eine Vielzahl von Halbleiterplättchen (172-178) in dem Gehäuse (50) miteinander verbunden sind, um eine vorgegebene elektrische Schaltung zu bilden, daß das Substrat ein thermisch leitendes Substrat (51) ist, das sich über die offene Unterseite der Gehäusekappe (50) erstreckt, an dieser befestigt ist und die Vielzahl von Halbleiterplättchen (172-178) trägt, daß eine Vielzahl von starren Anschlüssen (55-57, 60-63) voneinander isoliert ist und sich allgemein senkrecht zur Ebene des thermisch leitenden Substrates (51) erstreckt, daß eine Anschlußträgerplatte (90) mit durchgehenden, mit Abstand von einander angeordneten Öffnungen vorgesehen ist, die die Viel zahl von Anschlüssen (55-57, 60-63) aufnehmen und an zwischenliegenden Punkten entlang der Länge dieser Anschlüsse mit diesen verbunden sind, um die Anschlüsse in paralleler, mit Abstand voneinander angeordneter und isolierter Beziehung zuein ander zu haltern, daß jeder der Anschlüsse erste und zweite End bereiche aufweist, daß die ersten Endbereiche der Anschlüsse in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, die allgemein koplanar zur oberen Oberfläche des thermisch leitenden Substra tes (51) ist, daß die obere Oberfläche des thermisch leitenden Substrates mit Abstand voneinander angeordnete Verbindungsbe reiche (156, 160, 190) in Ausrichtung mit jeweiligen ersten Endbereichen der Vielzahl von Anschlüssen (55-57, 60-63) aufweist, an denen die ersten Enden der Anschlüsse mechanisch an dem thermisch leitenden Substrat (51) befestigt sind, daß die Bodenfläche der Anschlußplatte (90) mit Abstand von der Oberseite des thermisch leitenden Substrates (51) angeordnet ist, um ein erstes Ausdehnungsvolumen oberhalb des Substrates zu bilden, daß die Isoliergehäusekappe (50) mit Abstand vonein ander angeordnete Öffnungen an Stellen aufweist, die den Stellen der Vielzahl von Anschlüssen entspricht, und daß die Vielzahl von Anschlüssen sich durch die Öffnungen in der Isoliergehäuse kappe (50) hindurch erstreckt, um für einen äußeren Anschluß zugänglich zu sein, wobei die Anschlußplatte (90) in das Innere der Isoliergehäusekappe (50) eingesetzt ist.

15. Modul nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Anschlüssen (55-57, 60-63) mit Einrastsitz in der Anschlußplatte (90) befestigt ist.

16. Modul nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ausdehnungsvolumen zumindestens teilweise mit einem weichen Silikon-Füllmaterial gefüllt ist.

17. Modul nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußplatte (90) eine ver schließbare Öffnung (110) zum Einfüllen des weichen Silikon- Füllmaterials in das erste Ausdehnungsvolumen aufweist.

18. Modul nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat Befestigungsöffnungen (73, 74) in Bereichen außerhalb der Isoliergehäusekappe (50) aufweist, und daß die Anschlußplatte (90) entfernbare Vorsprünge (210, 211) aufweist, die in die Befestigungsöffnungen (73, 74) einsetzbar sind, um die Position der Anschlußplatte (90) und der genannten ersten Enden der Vielzahl von Anschlüssen (55- 57, 60-63) in Ausrichtung mit ihren jeweiligen Verbindungs bereichen auf dem Substrat während des Zusammenbaus festzulegen.

19. Modul nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Enden der Anschlüsse (55-57) umgebogen sind, um ebene Endbereiche zu bilden, die parallel zur Ebene des Substrates (51) verlaufen.

20. Modul nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ein IMS-Substrat (51) ist.

21. Modul nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere der Isoliergehäusekappe (50) mit der Oberseite der Anschlußplatte (90) verklebt ist, wobei das Klebemittel den Umfang jedes der Anschlüsse (55-57, 60, 63) an den Stellen, an denen sie sich durch die Anschluß platte (90) und die Isoliergehäusekappe (50) erstrecken, umgibt und abdichtet.

22. Modul nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Klebemittel ein Silikon- Klebemittel ist.

23. Modul nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite der Anschlußplatte eine flache, Klebemittel aufnehmende Umrandung aufweist, durch die sich die Vielzahl von Anschlüssen erstreckt, und daß das Innere der Isoliergehäusekappe eine Vielzahl von einstückigen Vorsprüngen aufweist, die in die Umrandung vorspringen und die Anschlüsse umgeben.

24. Modul nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Halbleiterplättchen IGBT-Halbleiterplättchen (172 bis 174) einschließt.

25. Modul nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das thermisch leitende Substrat eine ebene, relativ dicke Bodenplatte (51) aus leitendem Material, eine relativ dünne Schicht auf Isoliermaterial auf der Oberseite der Bodenplatte, und eine relativ dünne Schicht aus leitendem Material umfaßt, die auf der Oberseite des Isoliermaterials angeordnet ist und ein vorgegebenes topolo gisches Muster über der Schicht aus Isoliermaterial aufweist, daß zumindestens eine ebene, leitende Wärmeverteilungsplatte (170, 180) im wesentlichen über ihre gesamte Bodenfläche mit einem Bereich der relativ dünnen Schicht aus leitendem Material verbunden ist und eine Wärmeverteilungsplatte bildet, daß zumindestens ausgewählte Halbleiterplättchen der Vielzahl von Halbleiterplättchen mit der oberen Oberfläche der Wärmever teilungsplatte (170, 180) eng benachbart zueinander verlötet sind und sich entlang einer Linie erstrecken, die allgemein entlang des Mittelpunktes der Wärmeverteilungsplatte und durch diesen hindurch verläuft, so daß Wärme in wirkungsvoller Weise von den Halbleiterplättchen zum gesamten Volumen der Wärmever teilungsplatte abgeleitet werden kann.

26. Modul nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die relativ dicke Bodenplatte (51) und die Wärmeverteilungsplatte (170, 180) aus Aluminium bestehen.

27. Modul nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeverteilungsplatte eine rechtwinklige Platte ist, die eine Breite aufweist, die nahezu der vollen Breite der relativ dicken Bodenplatte (51) entspricht.

28. Modul nach einem der Ansprüche 14 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Halbleiterplättchen IGBT-Halbleiterplättchen einschließt.

29. Modul nach einem der Ansprüche 14 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Halbleiterplättchen weiterhin Dioden-Halbleiterplättchen mit kurzer Erholzeit einschließt, die parallel zu jeweiligen IGBT-Halbleiterplättchen geschaltet sind.

30. Modul nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden-Halbleiterplättchen mit kurzer Erholzeit mit Abstand voneinander angeordnet sind und sich entlang einer Linie erstrecken, die parallel zur Linie der IGBT-Halbleiterplättchen verläuft.

31. Modul nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß das IGBT-Halbleiterplättchen einen Gate-Widerstand in Serie mit seiner Gate-Elektrode enthält, und daß die Gate-Widerstände in jedes Halbleiterplättchen integriert sind.