FR2710190A1 - Module pour dispositif à semi-conducteur à haute puissance avec une résistance thermique faible et une fabrication simplifiée. - Google Patents
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Abstract
Un module semi-conducteur de puissance élevée est pourvu d'un substrat IMS (substrat métallique isolé) qui supporte les plaquettes semi-conductrices à interconnecter à l'intérieur du boîtier. Une plaque de raccordement supporte les bornes pour la connexion du substrat à l'aide d'une liaison à enclenchement, avec les bornes positionnées au-dessus des pastilles de soudure respectives sur la plaque IMS. Des broches à rompre intégrées sur la plaque de raccordement positionnent la plaque par rapport à l'IMS pendant la soudure. Une ouverture centrale dans la plaque de raccordement permet le remplissage avec un silicone mou dans l'espace entre le substrat IMS et la partie inférieure de la plaque de raccordement. La plaque de raccordement est pourvue de bossages, s'étendant vers le haut au-dessus de sa surface supérieure, adjacents à chaque borne de puissance, et la partie inférieure d'un assemblage de boîtier supérieur est pourvue de nervures qui entourent les bossages sur la partie supérieure de la plaque de raccordement. Une colle au silicone est versée dans la partie supérieure de la plaque de raccordement et dans les espaces entre et autour des bossages. Les nervures sont en saillie dans cette colle de façon à créer une bonne étanchéité autour des bornes de puissance en saillie à travers la plaque de raccordement.
Description
MODULE POUR DISPOSITIF A SEMI-CONDUCTEUR A
HAUTE PUISSANCE AVEC UNE RESISTANCE THERMIQUE FAIBLE ET UNE FABRICATION SIMPLIFIWEE Arrière-plan de l'invention0io Cette invention se rapporte à un nouveau module de boîtier pour dispositifs à semi- conducteurs, et d'une manière plus précise, elle se rapporte à une nouvelle structure de module utilisant un IMS complet (substrat métallique isolé) à l'intérieur d'une nouvelle structure de boîtier qui assure une isolation électrique complète de l'ensemble des is composants d'une manière nouvelle et fiable. Les modules pour dispositifs à semi-conducteurs sont bien connus, et sont d'une manière générale utilisés pour abriter une pluralité de pastilles semi- conductrices interconnectées. Les pastilles peuvent être du même type ou de type différent et sont montées sur un dissipateur20 de chaleur à l'intérieur d'un boîtier commun pourvu de bornes d'électrodes s'étendant de celui-ci. Par exemple, les modules pour semi-conducteurs peuvent fournir un boîtier pour des diodes, des MOSFET, des transistors IGBT ou bipolaires électriquement interconnectés qui sont reliés sous forme de différents types de25 circuits présélectionnés, tels que des demi-ponts, des ponts à ondes pleines, des doubleurs de tension ou analogue. Des bornes relativement massives s'étendent du boîtier d'isolation pour le raccordement électrique par l'utilisateur. La présente invention créé une structure de module présentant une dissipation thermique et une30 facilité de fabrication améliorées et une fiabilité améliorée. Bref résumé de l'invention Le module de la présente invention est construit sur un substrat IMS sur lequel des pastilles ou plaquettes semi-conductrices sont reliées thermiquement. Ci-après les termes "pastilles", "plaquettes", et35 "rondelles" sont utilisés de façon interchangeable pour désigner un corps semi-conducteur plat, mince et brut pourvu d'électrodes sur sa
face opposée. Le dispositif semi-conducteur peut être de tout type désiré, tel qu'une diode, un dispositif de puissance à porte MOS tel qu'un MOSFET, un IGBT, un thyristor commandé par MOS, ou5 analogue.
Le substrat IMS dispose d'un corps en aluminium relativement épais, recouvert d'une très fine couche isolante, qui, à son tour, supporte un dessin de circuit en cuivre qui est isolé électriquement de l'aluminium. Les plaquettes sont montées sur un ou plusieurs io dissipateurs de chaleur sur des zones centrales du dissipateur de chaleur de façon à améliorer la dissipation thermique de la chaleur produite par la plaquette pendant le fonctionnement du dispositif. Le substrat IMS dispose aussi de dessins de circuits pour recevoir de façon adaptée des fils de liaison et les bornes principales du15 dispositif. Ainsi, les plaquettes sont interconnectées de façon interne l'une à l'autre sur le substrat IMS par des liaisons à boucle de fil conducteur parallèles. Ces fils sont en fin reliés à une borne verticale
qui s'étend vers l'exterieur du boîtier.
Selon une caractéristique importante de l'invention, les bornes du dispositif sont supportées dans une plaque de raccordement isolante moulée et sont reliées par enclenchement à travers des encoches
disposées sur la plaque, de façon à simplifier l'assemblage du dispositif. Chaque borne dispose de parties d'extrémités courbes rentrantes de façon à agir comme une extension de borne plate qui25 peut être soudée de façon adaptée sur les pastilles de soudure situées de façon appropriée sur le substrat IMS. Les bornes sont pré-
positionnées par rapport au substrat IMS et se terminent dans un plan commun de façon à ce qu'elles puissent être directement soudées par le bas pendant l'assemblage.30 Un nouveau dispositif de positionnement est créé par la plaque de raccordement en fournissant des broches à rompre sur les extrémités opposées de la plaque de raccordement qui sont situées dans les ouvertures de montage du substrat IMS pendant l'assemblage. les broches sont coupées après que les bornes principales ont été
soudées sur le substrat IMS.
Selon une autre particularité de l'invention, un espace est laissé entre la partie inférieure de la plaque de raccordement et la partie supérieure de 1'IMS qui agit comme un espace de dilatation pour une matière de remplissage au silicone mou qui peut être chargé dans l'espace à travers une ouverture dans la plaque de raccordement, après que l'opération de soudure par le bas a été réalisée et avant qu'un couvercle supérieur ne soit assemblé sur le module. Après remplissage, l'espace est obturé en scellant une seule ouverture de
remplissage centrale sur la plaque de raccordement.
o Comme autre particularité supplémentaire de l'invention, la face supérieure de la plaque de raccordement est pourvue de bossages à travers lesquels les bornes s'étendent. L'intérieur du couvercle supérieur est pourvu de deux nervures massives, qui s'emboîtent dans les bossages,de la plaque de raccordement et les entourent lorsque les deux pièces sont assemblées. Avant l'assemblage du couvercle supérieur, la totalité de la surface supérieure de la plaque de raccordement est remplie d'un adhésif ou d'une colle approprié, de telle façon que, lorsque le couvercle supérieur est mis en place, tous les espaces entourant les bornes sont scellés par la colle pour empêcher l'entrée d'air ou de polluant, à l'intérieur du boîtier et dans les différents conducteurs de bornes et entre ceux-ci, qui pourraient
amener à court-circuiter les bornes principales.
D'autres particularités et avantages de la présente invention vont
devenir apparents d'après la description suivante de l'invention qui
se réfèere aux dessins annexés.
Brève description des dessins
La figure 1 est une vue en perspective d'un boîtier construit selon la
présente invention.
La figure 2 est une vue de dessus du boîtier de la figure 1.
La figure 3 est une vue en élévation de la vue de dessus de la figure 2.
La figure 4 est une vue de côté de la figure 3.
La figure 5 est un schéma électrique du circuit interne formé à
l'intérieur du boîtier des figures 1 à 4.
La figure 6 est une vue en coupe transversale de la figure 2 prise
suivant la ligne de coupe 6-6 à la figure 2.
La figure 7 est une vue interne, en regardant l'intérieur du couvercle
supérieur, de l'assemblage montré aux figures 1 à 4 et 6.
La figure 8 et une vue en coupe transversale de la figure 7 prise suivant la ligne de coupe 8-8 à la figure 7. La figure 9 et une vue en coupe transversale de la figure 7 prise
suivant la ligne de coupe 8-8 à la figure 7.
La figure 10 est une vue de dessus de la structure de la plaque de
raccordement des figures précédentes.
o La figure 11 est une vue en coupe transversale de la figure 10 prise
suivant la ligne de coupe 11-11 à la figure 10.
La figure 12 est une vue de dessous de la figure 11 comme vue
suivant la ligne de coupe 12-12.
La figure 13 est une vue en élévation d'un contact de porte de l'une
des bornes de commande du boîtier des figures précédentes.
La figure 14 est une vue de côté de la borne de la figure 13 après
que sa partie inférieure a été courbée en position de soudure.
La figure 15 est une vue en élévation de l'une des bornes principales
de l'assemblage de la figure 1.
La figure 16 est une vue de côté de la borne de la figure 15
montrant, en pointillé, la borne courbée en position de soudure.
La figure 17 montre une deuxième des bornes principales de
l'assemblage de la figure 1, dans une vue en élévation.
La figure 18 est une vue de côté de la borne de la figure 17.
La figure 19 est une vue en élévation d'une troisième des bornes
principales de l'assemblage de l'invention.
La figure 20 est une vue de côté de la borne de la figure 19.
La figure 21 est une vue en perspective éclatée de la plaque de raccordement de la figure 10 avec les différentes bornes des figures
13 à 20 positionnées pour l'insertion dans la plaque de raccordement.
La figure 22 montre la plaque de raccordement de la figure 21 avec
les bornes enclenchées en position et retenues par la plaque.
La figure 23 est une vue de dessus du substrat IMS utilisé selon l'invention, avant le montage du dissipateur de chaleur et des
conducteurs sur celui-ci.
La figure 24 est une vue de côté de la figure 23.
La figure 25 est une vue de dessus d'un dissipateur de chaleur pourvu d'un IGBT sélectionné et d'une plaquette (diode) de roue libre rapide soudés sur celui-ci.s La figure 26 est une vue de côté du dissipateur de chaleur de la figure 25.
La figure 27 est une vue de dessus du substrat IMS de la figure 23 après que les dissipateurs de chaleur ont été soudés en position sur le substrat IMS et que les conducteurs ont été interconnectés entre lesio différentes plaquettes et bornes.
La figure 28 est une vue de dessous de la plaque de raccordement de la figure 22 et montre l'emplacement des pastilles ou embases de soudure de bornes principales, tel qu'elles sont situées aux emplacements de bornes de la figure 27, et montre en outre, dans une vue en pointillés, des saillies de positionnement à rompre qui aident le positionnement de la plaque de raccordement et des bornes
par rapport à l'IMS pendant l'opération de soudure.
La figure 29 montre l'un des éléments à rompre de la figure 28
positionné par rapport à l'ouverture de montage du substrat IMS.
La figure 30 est une vue en coupe transversale représentant de façon schématique le couvercle supérieur, la plaque de raccordement et le substrat IMS positionnés l'un par rapport à l'autre juste avant
l'assemblage final de ces composants.
La figure 31 est une vue en coupe transversale de la figure 30 prise
suivant la ligne de coupe 31-31.
Description détaillée des dessins
En se référant en premier aux figures 1 à 4, il est montré sur celles-
ci une nouvelle structure de module consistant en un couvercle d'isolation moulé 50 qui est fixé sur un substrat IMS 51, chacun
d'entre eux seront décrits de façon plus détaillée ci-après.
Le couvercle 50 est pourvu de trois bossages en saillie 52, 53 et 54 s'étendant depuis sa surface supérieure qui contiennent des segments courbés vers le bas de trois bornes principales de dispositifs 55, 56 et 57. Les deux bornes de commande 60 et 61 et les deux bornes de
puissance auxiliaires 62 et 63 sont aussi montrées à la figure 1.
Comme montré aux figures 2, 3 et 4, lorsque le sous-ensemble est assemblé et avant qu'il soit mis en utilisation, les bornes 55, 56 et 57 s'étendent vers le haut et présentent des orifices de réception d'écrous hexagonaux 70, 71 et 72 (figure 2) qui sont recouverts5 lorsque les extrémités des bornes 55, 56 et 57 sont appliquées vers le bas. Ces orifices peuvent recevoir un écrou hexagonal classique utilisé pour la liaison de borne électrique au boîtier. Le substrat IMS 51 est aussi pourvu, comme montré à la figure 2, d'ouvertures de montage 73 et 74 qui permettent le vissage duio substrat IMS et l'assemblage sur un dissipateur de chaleur. Le circuit formé par le dispositif qui va être décrit est un demi pont constitué par les IGBT 75 et 76 (transistor bipolaire à grille isolée) montrés de façon schématique à la figure 5. Les IGBT 75 et 76 sont reliés sous forme de circuit parallèle avec les diodes de roue libre rapides 77 et 78. Les bornes électriques du circuit en demi pont montrées à la figure 5 correspondent à celles précédemment désignées à la figure 1. Le substrat 51 est mieux vu sur la figure 6 et comporte une couche d'isolation centrale 51a qui isole les moitiés conductrices
supérieure et inférieure du substrat 51.
Il peut être noté que de nombreux types de circuits autres que celui montré à la figure 5 peuvent être utilisés avec le boîtier de l'invention, par exemple, des ponts à ondes pleines mono ou triphasés, des doubleurs de tension ou analogue. Différents types de plaquettes semi-conductrices, tel que des diodes, des thyristors, des transistors bipolaires et MOS peuvent être disposés de façon indépendante ou en parallèle. Comme cela sera décrit ultérieurement, les IGBT 75 et 76 consistent en quatre plaquettes
reliées en parallèle.
Le boîtier ou couvercle externe 50 est montré de façon plus détaillée aux figures 7, 8 et 9. Ainsi, l'intérieur du couvercle contient des ouvertures 80, 81 et 82a à travers lesquelles les bornes 55, 56 et 57 peuvent s'étendre dans le dispositif assemblé. Les ouvertures 80, 81 et 82a sont montrées entourées par des stries qui s'étendent vers le bas depuis l'intérieur du boîtier. D'autres stries allongées de façon variée, montrées aux figures 7, 8 et 9 comme les stries 82, 83, 84, et 86, coopèrent avec une strie interne principale allongée 87 qui s'étend autour de la totalité de l'intérieur du couvercle 50. Lorsque le couvercle 50 est placé sur la plaque de raccordement interne, qui sera décrite ultérieurement, des espaces d'isolation annulaires5 entourent chacune des bornes, qui vont être remplis par un gel au silicone ou analogue dans le but d'isoler les bornes l'une de l'autre d'une manière sûre et facile. La nouvelle structure de plaque de raccordement 90 de l'invention qui est adaptée pour supporter les bornes principales 55, 56 et 57 eto les bornes de commande 60 à 63 de manière enclenchée à l'intérieur est décrite ensuite. La plaque de raccordement 90 est montrée aux figures 6, 10, 11, 12, 21, 22 et 28. La plaque de raccordement 90 consiste en un corps en plastique moulé pourvu d'une pluralité de bossages espacés 91 à 94 sur sa surface supérieure. Ces bossages,15 comme cela sera vu ultérieurement, s'emboîtent à l'intérieur et sont entourés par des nervures en saillie à l'intérieur du couvercle supérieur 50. Le volume compris entre et autour des bossages peut être rempli avec une colle au silicone, comme montré à la figure 6, avant que le couvercle supérieur ne soit assemblé sur la plaque de raccordement 90. Les nervures du couvercle supérieur 50 sont en saillie dans la colle et, lorsque la colle prend, les bornes sont bien
scellées vis-à-vis des cheminements de fuite entre les bornes.
La plaque de raccordement 90 est aussi pourvue de fentes allongées , 96 et 97 à travers lesquelles les bornes 55, 56 et 57 peuvent s'étendre et être intégrés, comme cela sera décrit ultérieurement et comme montré aux figures 21 et 22. Dans la face inférieure de la plaque de raccordement, des collerettes allongées 100-101 en plastique en une pièce s'étendent suivant la longueur de la partie inférieure de la plaque de raccordement sur les côtés opposés de la fente 97. Des éléments en collerette allongée similaires 102 et 103 s'étendent sur les côtés opposés des fentes 95 et 96. Les espaces entre les collerettes 100-101 et 102-103 reçoivent des extensions des bornes 55, 56 et 57 pour permettre une bonne liaison par enclenchement et une fixation ferme de la borne sur la plaque de raccordement comme cela sera décrit ultérieurement et aussi pour
isoler les bornes dans la cavité de dilatation.
Un orifice traversant 110 est aussi prévu dans la plaque de raccordement 90. Comme cela sera décrit ultérieurement, cette ouverture 110 permet le remplissage de l'espace entre l'élément IMS5 51 et la partie inférieure de la plaque de raccordement avec du silicone mou qui présente un fort coefficient de dilatation, avant l'assemblage du couvercle supérieur. Un bouchon en plastique ou obturateur en forme de boule 111 (figure 22) peut être appliqué dans l'ouverture 110 après l'opération de remplissage, et peut être collé
o en place de façon à rendre la chambre étanche.
La plaque de raccordement 90 est pourvue de quatre ouvertures parallèles espacées 120 à 123 (figure 10) qui reçoivent respectivement les bornes 60, 62, 63 et 61 du dispositif. Ces bornes sont assemblées à force dans la plaque de raccordement et sont supportées par ce moyen comme un sousensemble le long des
bornes principales 55, 56 et 57.
Tandis que les différentes bornes peuvent avoir toute configuration désirée, les figures 13 à 20 montrent la configuration utilisée dans le mode préféré de la présente invention. Ainsi, l'ensemble des bornes 60 à 63 présentent la structure de borne 60 montrée aux figures 13 et 14. Les bornes 60 à 63 sont simplement appliquées dans les ouvertures 120 à 123 et peuvent être maintenues dans celles-ci par l'assemblage serré dû à la courbure ou au rétrécissement des surfaces qui pressent avec force du côté opposé aux fentes pour maintenir les bornes en position. Notons que la partie inférieure de la borne 60 est repliée vers le haut à sa partie inférieure 130, à la figure 14, de façon à présenter un plat qui peut être soudé sur une surface appropriée du substrat IMS 51, comme cela sera décrit ultérieurement. La borne 55 présente la configuration montrée aux figures 15 et 16, et il peut être noté que la borne est pourvue de surfaces rétrécies 131 et 132 qui sont dimensionnées de façon à "mordre" dans les extrémités opposées de la fente 95 qui reçoivent la borne 55 dans le but de la maintenir en position par friction à l'intérieur de la plaque
de raccordement après qu'elle a été insérée à l'intérieur.
Comme montré en lignes pointillées à la figure 16, la section d'extrémité en saillie 133 de la borne peut être repliée vers le haut, comme montré en lignes pointillées à la figure 16, de façon à former la partie inférieure de borne plate 134 qui peut être soudée sur une pastille appropriée sur le substrat IMS 51, comme cela sera décrit ultérieurement. Notons que la partie corps 135 de la borne va s'assembler entre les collerettes 102 et 103, à la figure 12, lorsque la
borne 55 est insérée dans la plaque de raccordement.
Les figures 17 et 18 montrent la borne 56 qui présente un corps lo allongé 140 et une section de borne en saillie vers le bas 141 qui peut être repliée suivant la forme 142, montrée à la figure 18, qui présente une partie inférieure plate qui peut être soudée par le bas
sur le substrat IMS.
Les figures 19 et 20 montrent la borne 57 qui présente une partie corps 142a et une extension de borne 143 qui peut être repliée
suivant la forme en ligne pointillée 144 montrée à la figure 20.
Lorsque la borne 57 est mise en place dans la plaque de raccordement, elle peut être appliquée dans la fente 97 et maintenue à l'intérieur par friction, avec l'extrémité de borne 144 en saillie vers
l'extérieur et vers le bas.
Toutes les bornes sont mises en place de façon coulissante dans la plaque de raccordement 90, comme montré aux figures 21 et 22, et sont fixées à l'intérieur de la plaque de raccordement 90 par friction ou par action d'enclenchement. Les parties inférieures 130 de chacune des bornes de commande et parties inférieures 134, 142 et 144 pour les bornes 55, 56 et 57 reposent dans un plan commun après l'assemblage des bornes dans la plaque 90. Ces surfaces inférieures vont être soudées sur des pastilles de soudure appropriées et situées correctement sur le substrat IMS 51 comme cela sera
décrit par la suite.
Le substrat 51, sans plaquette fixée dessus, est montré aux figures 23 et 24. Le substrat 51 consiste en une plaque épaisse en aluminium pourvue d'une couche mince d'isolation sur sa partie supérieure. Un dessin de circuit en cuivre est formé sur la partie supérieure de la couche d'isolation. Les substrats IMS sont bien connus. Puisque la couche d'isolation est extrêmement mince, cela permet un bon transfert de chaleur depuis les bandes de cuivre vers le substrat principal en aluminium tout en fournissant une bonne isolation
électrique entre les deux.
La figure 23 montre des zones en cuivre 150 à 156 sur la partie supérieure du substrat IMS qui sont isolées du substrat en aluminium et l'une de l'autre. Lorsque ces zones en cuivre sont montrées avec des hachures, les hachures sont destinées à représenter le placage en aluminium qui permet la formation d'une liaison par ultra-sons avec io un fil conducteur. Les zones en cuivre qui ne sont pas plaquées sont
appropriées pour la soudure d'autres composants.
Des zones agrandies 154 et 155 contiennent chacune les extensions et 161 qui sont adaptées pour accepter des dissipateurs de chaleur, tel que le dissipateur de chaleur 170 des figures 25 et 26, qui peut être constitué d'une plaque d'aluminium avec les différentes plaquettes, qui sont utilisées pour créer le circuit à semi-conducteur du module, soudées dessus. Dans le cas du dissipateur 170 des figures 25 et 26, quatre plaquettes IGBT 172 à 174 et 174a reliées en parallèle et des diodes de roue libre rapides 175 à 178, toutes reliées en parallèles sont soudées sur celui-ci. Ces composants correspondent globalement à I'IGBT 75 et à la diode de roue libre
rapide 77 de la figure 5.
Deux tels assemblages sur les dissipateurs de chaleur respectifs sont utilisés à la figure 27, o le dissipateur 170 est celui montré aux figures 25 et 26 alors qu'un assemblage identique 180, correspondant à l'IGBT 176 et à la diode 78 de la figure 5, est soudé sur la zone en
cuivre 155 à la figure 27.
La face arrière de chaque plaquette est soudée par le bas sur son dissipateur de chaleur respectif 170 et 180 alors que les bornes des faces supérieures des plaquettes sont reliées par ultra-sons en utilisant un fil et une liaison à boucle appropriés, comme cela est bien connu. Seul un simple fil de liaison à boucle est montré à la figure 27 alors que, dans la pratique, quatre liaisons à boucle
parallèles sont utilisées pour chaque liaison.
A la figure 27, la borne de commande 150 est reliée par ll l'intermédiaire d'une bande conductrice sur les contacts de grilles de chacune des plaquettes d'IGBT sur le dissipateur 170. Les contacts d'émetteurs de chacune des plaquettes du dissipateur 170 sont ensuite reliés en premier à une électrode d'une diode de roue libre rapide5 respective et ensuite à l'extension 190 de la bande conductrice 155. La borne de commande 153 est en premier reliée aux pastilles conductrices 191 et 192 qui sont isolées (d'une manière non montrée) par rapport au dissipateur de chaleur 170 et sont ensuite reliée par liaison à boucle aux électrodes de commande de la plaquette d'IGBTo sur le dissipateur de chaleur 180. Les électrodes principales sur les surfaces supérieures des IGBT sur un dissipateur de chaleur 180 sont ensuite reliées par liaison à boucle, en premier à une diode de roue libre rapide respective et ensuite à la pastille conductrice 156 sur le substrat IMS. Dans le but de relier les électrodes de commande 151 et 152 aux bornes de puissance 56 et 57, des fils isolés, représentés respectivement de façon schématique par les lignes pointillées 200 et 201, relient ces bornes à l'extension de pastille 161 et à la pastille 156. En se référant ensuite aux figures 22, 27 et 28, il peut être compris20 que le sous-ensemble de la figure 22, dans lequel différentes bornes sont supportées physiquement à l'intérieur de la plaque de raccordement, peut être appliqué de façon simple sur la surface de l'IMS de la figure 27, de telle façon que les contacts 134, 142 et 144 soient placés respectivement au-dessus et en contact avec les parties exposées en cuivre des bornes 160, 156 et 161. La totalité du sous- ensemble incluant les parties inférieures des bornes de commande 60
à 63 qui vont s'aligner avec les surfaces 150 à 153, peut ensuite être soudée comme un sous-ensemble complet en une seule opération.
Pour faciliter le positionnement du sous-ensemble de la figure 22 par30 rapport à l'IMS pendant cette opération de soudure par le bas, une paire de broches amovibles peut être incluse dans le moulage de la plaque de raccordement 90. Ainsi, comme montré, par exemple, à la figure 21 et à la figure 28 en lignes pointillées, des broches 210 et 211 sont fixées solidairement sur les encoches des extrémités
opposées de la plaque 90 et peuvent être facilement cassées sur celle-
ci. Ces broches de positionnement 210 et 211 présentent des parties d'extrémité à diamètre réduit, telles que la partie d'extrémité 212, montrée à la figure 29, pour la broche 210 qui est adaptée s'assembler de façon précise dans l'ouverture de montage 73 dans le substrat IMS 51. De manière similaire, la borne opposée 211 va s'assembler dans l'ouverture 74 de la plaque IMS 51 de façon que le sous-ensemble complet de la figure 22, incluant les parties inférieures des bornes, va être positionné de façon précise par rapport aux zones de pastilles en cuivre respectives sur le substrat
IMS 51, pour que l'opération de soudure puisse être réalisée.
Une fois que le sous-ensemble de plaque de raccordement a été soudé par le basen place, la partie inférieure de la plaque est espacée au-dessus de la surface supérieure du substrat IMS, comme cela est mieux montré à la figure 6, de façon à constituer un espace de i5 dilatation au-dessus de la plaquette et des fils de liaison. Il est, évidemment, souhaitable de remplir la zone contenant la plaquette et les fils conducteurs avec un milieu de passivation, par exemple, un silicone mou qui puisse se dilater avec les variations de température et permettre la dilatation thermique de la plaquette et des fils de liaison, et aussi rendre entièrement étanche le boîtier à l'entrée d'humidité et de polluants, et de maintenir l'intégrité de l'isolation
entre les différentes bornes.
Selon l'invention, le volume contenu entre la partie inférieure de la plaque de raccordement 90 et la partie supérieure de la structure IMS 51 est rempli à travers l'orifice de remplissage 110 de la plaque de raccordement 90 par un silicone mou jusqu'à une certaine hauteur audessus de la hauteur des différentes plaquettes et soudures de liaison. Un faible espace de dilatation peut être laissé dans la partie inférieure de la plaque 90, comme cela est mieux montré à la figure 6. La figure 6 montre, en lignes pointillées, le niveau jusqu'auquel le silicone peut remplir le volume interne entre la partie supérieure du substrat IMS 51 et la partie inférieure du boîtier 90. Après le remplissage du volume avec du silicone, le volume est rendu étanche en rebouchant l'ouverture 110, avec une boule en plastique 111 qui
est collée sur place.
Le boîtier supérieur 50 est ensuite monté en faisant coulisser les bornes 55, 56 et 57 à travers les ouvertures 80, 81 et 82a sur le couvercle supérieur jusqu'à ce que les lignes repliées de ces bornes s'assemblent à fleur avec les parties supérieures des bossages 55, 56 et 57 de la figure 1, de telle façon que les bornes puissent être
facilement repliées après que l'assemblage a été terminé.
Dans le but d'isoler les bornes les unes des autres à la partie supérieure de la plaque de raccordement 90, une nouvelle structure est fournie dans laquelle la plaque de raccordement est prévue avec i0 des bossages 91, 92, 93 et 94 en saillie vers l'extérieur qui s'emboîtent, dans les nervures allongées, telles que les nervures 82, 83, 84, 85 et 86, ou sont entourés par celles-ci, et les surfaces
entourées par ce moyen dans la partie inférieure du boîtier supérieur.
L'emboîtement de ces zones facilite l'isolation des bornes l'une par rapport à l'autre. De préférence, la surface à la partie supérieure du boîtier 90 circonscrite par la collerette 220 (figures 10 et 21) est remplie approximativement à moitié de sa hauteur avec un adhésif ou unecolle adapté. Cette colle va entourer les bornes 55, 56 et 57 à la figure 2. Lorsque le couvercle supérieur 50 est ensuite assemblé, les différentes nervures vont être en saillie dans les espaces définis entre les bossages 91 à 94 et autour de ces bossages et dans la colle, réalisant par ce moyen une étanchéité efficace des bornes et une étanchéité de la totalité du boîtier contre l'entrée d'humidité à l'intérieur. Simultanément, une colle ou adhésif peut aussi être utilisée pour réaliser l'étanchéité autour du bord du substrat d'IMS 51 et entre ce bord et la rainure située à la partie inférieure du boîtier montré à la figure 6. Ainsi, un boîtier totalement étanche est créé, avec des bornes très bien isolées l'une de l'autre et avec des composants à semi-conducteurs à l'intérieur du boîtier passivés de
façon sûre par un silicone qui se dilate ou se contracte librement.
Dans la précédente description de l'invention, le mode de réalisation
préféré a été montré avec des dimensions particulières. Il doit être compris que les dimensions montrées peuvent changer tout en restant dans les concepts de l'invention. Par exemple, la largeur du dispositif peut être doublée pour faire de la place pour un troisième
et quatrième dissipateur de chaleur avec des composants semi-
conducteurs qui peuvent être reliés en parallèle avec ceux situés sur les dissipateurs de chaleur 170 et 180. Ainsi, l'IMS 51 pourrait être deux fois plus grand et l'ensemble des composants pourrait être faitss plus grands de façon à s'adapter avec ces nouvelles dimensions.
De manière générale, l'invention permet l'utilisation de dissipateur de chaleur de taille maximum de façon à obtenir des performances thermiques maximum pour le boîtier. Le principe d'étanchéité de bornes fournit une étanchéité fiable avec la dilatation du gel de o silicone, et la plaque de raccordement moulée/pré-assemblée rend le boîtier plus facilement réalisable. Ces trois innovations fournissent un boîtier IMS complet présentant des performances, fiabilité et possibilité de fabrication améliorées. La performance est améliorée en utilisant des plaquettes IGBT parallèles, de façon à produire un commutateur à courant élevé. Les résistances de grilles sont intégrées dans les plaquettes, permettant de relier les grilles ensemble par des liaisons à boucles, éliminant la surface conductrice et résistante du substrat IMS. Par exemple, chacune des plaquettes IGBT peut avoir des résistances telles que les20 résistances 75a et 75b connectées dans leur circuit de grille, ou intégrer dans la plaquette de façon que, si les IGBT sont placées en parallèle, les résistances n'aient pas besoin d'être prévues séparément. Ceci permet un agrandissement des dissipateurs de chaleur afin de maximiser la dissipation de puissance à travers l'isolant époxy du substrat IMS. Notons que le substrat IMS nécessite et permet ces grandes surfaces, plus que les modules de type métal/céramique classiques. Les dissipateurs de chaleur plus important abaissent la résistance thermique du dispositif (theta-jc), et couplent thermiquement les plaquettes IGBT unitaires pour obtenir
un pouvoir de commutation des plaquettes en parallèle améliorées.
La fiabilité est améliorée par le gel de silicone qui protège les plaquettes semi-conductrices de l'humidité et d'autres facteurs d'environnement. Dans des modules à puissance élevée qui nécessitent de grandes bornes en cuivre sortant de la partie supérieure du boîtier, l'industrie a été forcée de rajouter au-dessus du gel de silicone, une résine époxy relativement rigide. Ceci confine le gel de silicone, créant souvent la rupture du boîtier, et des fuites de gel de silicone associées, et endommage l'étanchéité par silicone. Le support de borne (plaque de raccordement) qui fournit un support5 mécanique et une étanchéité aux bornes, sur la plaque support innovante pour boîtier de conditionnement, permet la création d'un espace de dilatation au-dessus du gel de silicone. Cet espace de dilatation empêche la dilatation du gel de silicone de rompre le
boîtier de conditionnement à des températures élevées.
o La plaque support de bornes moulée crée un support de précision élevée pour les bornes fabriquées facilement leur permettant d'être alignées par rapport au dessin de circuit du substrat et au boîtier comme une simple unité pré-assemblée. Ceci élimine la fabrication de dispositifs de fixation et de systèmes de mise en place complexes i5 pour la soudure par fusion, la mise en place de composants et la
fermeture du boîtier.
Bien que la présente invention a été décrite en relation à ces modes de réalisation particuliers, de nombreuses autres variantes et modifications et d'autres utilisations vont devenir évidentes aux spécialistes de la technique. Il est préféré, par conséquent, que la
présente invention ne soit pas limitée par la description spécifique
présente, mais seulement par les revendications annexées.
Claims (20)
1. Module semi-conducteur de puissance comprenant: un couvercle de boîtier d'isolation (50) pourvu d'une partie inférieure s ouverte, une pluralité de plaquettes semi-conductrices interconnectées à l'intérieur dudit boîtier pour constituer un circuit électrique prédéterminé, un substrat (51) thermiquement conducteur s'étendant à travers et fixé sur ladite partie inférieure ouverte dudit couvercle de boîtier et supportant ladite pluralité de plaquettes semi- io conductrices, une pluralité de bornes rigides (55, 56, 57) isolées l'une de l'autre et s'étendant globalement perpendiculairement par rapport au plan dudit substrat thermiquement conducteur, une plaque (90) support de bornes pourvue d'ouvertures espacées (95, 96, 97) la traversant qui reçoivent et sont fixées à des points intermédiaires le i long des longueurs de ladite pluralité de bornes (55, 56, 57) pour le support desdites bornes (55, 56, 57) en relation d'espacement et d'isolation parallèlement l'une à l'autre; chacune desdites bornes (55, 56, 57) disposant d'une première et seconde zones d'extrémité; lesdites premières zones d'extrémité desdites bornes étant disposées sur une plaque commune (90) qui est globalement coplanaire avec la surface supérieure dudit substrat thermiquement conducteur (51); la surface supérieure dudit substrat thermiquement conducteur (51) disposant de zones de liaison conductrices (153-155) espacées en alignement par rapport aux premières zones d'extrémité de ladite pluralité de bornes (55-57) et sur lesquelles lesdites premières extrémités desdites bornes sont fixées mécaniquement sur ledit substrat conducteur (51); la partie inférieure de ladite plaque de raccordement (90) étant espacée au-dessus de la partie supérieure dudit substrat thermiquement conducteur (51) pour définir un premier volume de dilatation au-dessus dudit substrat; ledit couvercle supérieur (50) disposant d'ouvertures espacées traversantes à des emplacements correspondant à l'emplacement de ladite pluralité de bornes (55-57); ladite pluralité de bornes (55-57) s'étendant à travers lesdites ouvertures dans ledit couvercle supérieur pour être accessibles pour une liaison externe; ladite plaque de raccordement
(90) étant emboîtée à l'intérieur dudit couvercle supérieur.
2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel ladite pluralité de bornes (55-57) est fixée par enclenchement à l'intérieur de ladite
plaque de raccordement (90).s
3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications l ou 2 dans lequel ledit premier volume est au moins partiellement rempli
avec une matière de remplissage au silicone mou.
4. Dispositif selon la revendication 3 dans lequel ladite plaque de raccordement (90) dispose d'une ouverture traversante (110) pouvant o être obturée pour l'injection de ladite matière de remplissage au
silicone mou dans ledit premier volume.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans
lequel ledit substrat (51) dispose d'ouvertures de montage (73) dans des zones exterieures dudit couvercle; ladite plaque de raccordement étant pourvue de saillies amovibles (210) qui s'emboîtent dans lesdites ouvertures de montage (73) afin de positionner ladite plaque de raccordement (90) et lesdites premières extrémités de ladite pluralité de bornes en alignement avec leur zone de liaison
respectives sur ledit substrat (51) pendant l'assemblage.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans
lequel lesdites premières extrémités (134, 142, 144) desdites bornes (55, 56, 57) sont courbées pour définir des zones d'extrémités plates
qui sont parallèles au plan dudit substrat (51).
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans
lequel ledit substrat (51) est un substrat IMS.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 dans
lequel l'intérieur dudit couvercle supérieur (50) est collé sur la partie supérieure de ladite plaque de circuit, ladite colle entourant et rendant étanche la périphérie de chacune desdites bornes lorsqu'elles s'étendent à travers ladite plaque de raccordement et ledit couvercle supérieur.
9. Dispositif selon la revendication 8 dans lequel ladite colle est
une colle au silicone.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9
dans lequel la partie supérieure de ladite plaque de raccordement (90) dispose d'une cavité superficielle de réception de colle à travers laquelle ladite pluralité de bornes s'étend, et dans lequel l'intérieur dudit couvercle supérieur dispose d'une pluralité de saillies intégrées (83-85) qui sont en saillie dans ladite cavité et entourent lesdites bornes.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10
dans lequel lesdites premières extrémités desdites bornes (55, 57) sont courbées pour définir des surfaces d'extrémité plates qui sont
parallèles au plan dudit substrat (51).
o
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11
dans lequel le substrat thermiquement conducteur (51) comprend une plaque inférieure relativement épaisse, plate, constituée d'un matériau conducteur, une couche relativement mince d'un matériau isolant (51la) au-dessus de ladite plaque inférieure, et une couche i relativement mince d'un matériau conducteur disposé au-dessus de ladite couche de matériau isolant et pourvu d'un dessin topologique (150-156) déterminé au-dessus de ladite couche de matériau isolant; et au moins une plaque dissipatrice de chaleur (170) conductrice plate reliée au dessus de sensiblement la totalité de sa surface inférieure sur une zone de ladite couche relativement mince de matériau conducteur et constituant une plaque dissipatrice de chaleur; les surfaces inférieures d'au moins des plaquettes
sélectionnées (172-178a) parmi ladite pluralité de plaquettes semi-
conductrices étant soudées sur la surface supérieure de ladite plaque dissipatrice de chaleur en relation d'étroite proximité l'une de l'autre et s'étendant suivant une ligne qui suit globalement l'axe de ladite plaque dissipatrice de chaleur (170), ce par quoi la chaleur peut être transférée efficacement depuis ladite plaquette vers le volume total
de ladite plaque dissipatrice de chaleur (170).
13. Module semi-conducteur de puissance comprenant: un boîtier
d'isolation (50), une pluralité de plaquettes (172-178) semi-
conductrices interconnectées à l'intérieur du boîtier pour constituer un circuit électrique prédéterminé, un substrat thermiquement conducteur (51) entouré sur une de ses faces par ledit boîtier (50) et supportant ladite pluralité de plaquettes semi-conductrices sur ladite surface de celui-ci et une pluralité de bornes, chacune d'entre elles étant reliée par une extrémité audit circuit électrique formé par ladite plaquette semi-conductrice et s'étendant à travers ledit boîtier (50) pour la liaison aux circuits externes audit boîtier; ledit substrat5 thermiquement conducteur (51) comprenant une plaque inférieure relativement épaisse plate constituée d'un matériau conducteur, une couche relativement mince (51la) d'un matériau isolant sur la surface de ladite plaque inférieure, et d'une couche relativement mince de matériau conducteur disposé au-dessus de ladite couche (51a) de
io matériau isolant et pourvue d'un dessin topologique déterminé (150-
156) sur ladite couche (51a) de matériau isolant; et au moins une plaque conductrice plate (170) reliée au-dessus de sensiblement la totalité de sa surface inférieure sur une zone de ladite couche relativement mince de matériau conducteur et constituant une plaque is dissipatrice de chaleur; au moins des plaquettes (172-178) sélectionnées de ladite pluralité de plaquettes semi-conductrices étant soudées par leur surface inférieure aux surfaces supérieures de ladite plaque dissipatrice de chaleur (170) en relation d'étroite proximité l'une de l'autre et s'étendant suivant une ligne qui suit globalement l'axe de ladite plaque dissipatrice de chaleur (170), ce par quoi la chaleur peut être efficacement transférée depuis ladite plaquette vers
la totalité de la surface de ladite plaque dissipatrice de chaleur (170).
14. Substrat IMS (51) pour le montage d'une pluralité de plaquettes semi-conductrices; ledit substrat IMS (51) comprenant une plaque inférieure relativement épaisse, plate, constituée d'un matériau conducteur; une couche relativement mince (51la) d'un matériau isolant au-dessus de ladite plaque inférieure, et une couche relativement mince d'un matériau conducteur disposé au-dessus de ladite couche de matériau isolant et pourvu d'un dessin topologique déterminé (150-156) au-dessus de ladite couche de matériau isolant; et au moins une plaque (170) dissipatrice de chaleur conductrice plate reliée au dessus de sensiblement la totalité de sa surface inférieure sur une zone de ladite couche relativement mince de matériau conducteur et constituant une plaque dissipatrice de chaleur (170); les surfaces inférieures d'au moins des plaquettes
sélectionnées (174-178) parmi ladite pluralité de plaquettes semi-
conductrices étant soudées sur la surface supérieure de ladite plaque (170) dissipatrice de chaleur en relation d'étroite proximité l'une de l'autre et s'étendant suivant une ligne qui suit globalement l'axe de ladite plaque dissipatrice de chaleur (170), ce par quoi la chaleur peut être transférée efficacement depuis ladite plaquette vers le
volume total de ladite plaque dissipatrice de chaleur (170).
15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 à 14
dans lequel ladite plaque inférieure relativement épaisse et ladite
o plaque dissipatrice de chaleur (170) sont en aluminium.
16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 à 15
dans lequel ladite plaque dissipatrice de chaleur (170) est rectangulaire et présente une largeur qui est proche de la largeur
totale de ladite plaque inférieure relativement épaisse.
17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 16
dans lequel ladite pluralité de plaquettes semi-conductrices inclut des
plaquettes IGBT (174-174a).
18. Dispositif selon la revendication 17 dans lequel ladite pluralité de plaquettes semi-conductrices inclut en outre des plaquettes de diodes (175-178) de roue libre rapides qui sont reliées en parallèle
avec les plaquettes respectives desdites plaquettes IGBT (174-174a).
19. Dispositif selon la revendication 18 dans lequel les plaquettes de diodes de roue libre rapides sont espacées l'une de l'autre et s'étendent suivant une ligne qui est parallèle à la ligne desdites
plaquettes IGBT (174, 174a).
20. Dispositif selon la revendication 17 dans lequel chacune desdites plaquettes IGBT (174, 174a) contient une résistance de grille (75a, 76a) en série avec son électrode de grille; lesdites résistances de grille (75a, 76a) étant respectivement intégrées dans chacune des
plaquettes.
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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Families Citing this family (60)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6002183A (en) * | 1995-05-04 | 1999-12-14 | Iversen; Arthur H. | Power semiconductor packaging |
| JP2979923B2 (ja) * | 1993-10-13 | 1999-11-22 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
| JP3051011B2 (ja) * | 1993-11-18 | 2000-06-12 | 株式会社東芝 | パワ−モジュ−ル |
| US5539254A (en) * | 1994-03-09 | 1996-07-23 | Delco Electronics Corp. | Substrate subassembly for a transistor switch module |
| JP3316714B2 (ja) * | 1994-05-31 | 2002-08-19 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
| DE4421319A1 (de) * | 1994-06-17 | 1995-12-21 | Abb Management Ag | Niederinduktives Leistungshalbleitermodul |
| US5902959A (en) * | 1996-09-05 | 1999-05-11 | International Rectifier Corporation | Lead frame with waffled front and rear surfaces |
| DE19646396C2 (de) * | 1996-11-11 | 2001-06-28 | Semikron Elektronik Gmbh | Leistungshalbleitermodul für verschiedene Schaltungsvarianten |
| DE19719703C5 (de) * | 1997-05-09 | 2005-11-17 | eupec Europäische Gesellschaft für Leistungshalbleiter mbH & Co. KG | Leistungshalbleitermodul mit Keramiksubstrat |
| US6828600B2 (en) * | 1997-05-09 | 2004-12-07 | Eupec Europaeische Gesellschaft Fuer Leistungshalbleiter Mbh | Power semiconductor module with ceramic substrate |
| DE19722355A1 (de) * | 1997-05-28 | 1998-12-03 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Herstellung elektrischer Baugruppen und elektrische Baugruppe |
| US6147869A (en) * | 1997-11-24 | 2000-11-14 | International Rectifier Corp. | Adaptable planar module |
| US6078501A (en) * | 1997-12-22 | 2000-06-20 | Omnirel Llc | Power semiconductor module |
| US6127727A (en) * | 1998-04-06 | 2000-10-03 | Delco Electronics Corp. | Semiconductor substrate subassembly with alignment and stress relief features |
| US5895974A (en) * | 1998-04-06 | 1999-04-20 | Delco Electronics Corp. | Durable substrate subassembly for transistor switch module |
| US6166464A (en) * | 1998-08-24 | 2000-12-26 | International Rectifier Corp. | Power module |
| US6896039B2 (en) * | 1999-05-12 | 2005-05-24 | Thermal Corp. | Integrated circuit heat pipe heat spreader with through mounting holes |
| US6302192B1 (en) * | 1999-05-12 | 2001-10-16 | Thermal Corp. | Integrated circuit heat pipe heat spreader with through mounting holes |
| US6362964B1 (en) | 1999-11-17 | 2002-03-26 | International Rectifier Corp. | Flexible power assembly |
| DE10024377B4 (de) * | 2000-05-17 | 2006-08-17 | Infineon Technologies Ag | Gehäuseeinrichtung und darin zu verwendendes Kontaktelement |
| JP2002026251A (ja) * | 2000-07-11 | 2002-01-25 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| US20020185726A1 (en) * | 2001-06-06 | 2002-12-12 | North Mark T. | Heat pipe thermal management of high potential electronic chip packages |
| US6729908B2 (en) * | 2001-07-31 | 2004-05-04 | Delphi Technologies, Inc. | Battery pack having perforated terminal arrangement |
| US6534857B1 (en) * | 2001-11-02 | 2003-03-18 | Northrop Grumman Corporation | Thermally balanced power transistor |
| DE10214448A1 (de) * | 2002-03-30 | 2003-10-16 | Hella Kg Hueck & Co | Trennschalter |
| US6880626B2 (en) * | 2002-08-28 | 2005-04-19 | Thermal Corp. | Vapor chamber with sintered grooved wick |
| AU2003230740B2 (en) * | 2002-11-08 | 2008-10-09 | Warsaw Orthopedic, Inc. | Transpedicular intervertebral disk access methods and devices |
| US6889755B2 (en) * | 2003-02-18 | 2005-05-10 | Thermal Corp. | Heat pipe having a wick structure containing phase change materials |
| US6945317B2 (en) * | 2003-04-24 | 2005-09-20 | Thermal Corp. | Sintered grooved wick with particle web |
| WO2005006395A2 (fr) * | 2003-06-26 | 2005-01-20 | Thermal Corp. | Dispositif de transfert de chaleur et procede de fabrication |
| US20050022976A1 (en) * | 2003-06-26 | 2005-02-03 | Rosenfeld John H. | Heat transfer device and method of making same |
| US6994152B2 (en) * | 2003-06-26 | 2006-02-07 | Thermal Corp. | Brazed wick for a heat transfer device |
| US6938680B2 (en) * | 2003-07-14 | 2005-09-06 | Thermal Corp. | Tower heat sink with sintered grooved wick |
| DE102005037191A1 (de) * | 2005-08-06 | 2007-02-08 | Vorwerk & Co. Interholding Gmbh | Küchengefäß mit einem Heizboden |
| WO2007025489A1 (fr) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Module semi-conducteur de puissance pourvu d'elements de connexion de charge places sur des supports de circuits |
| JP4825259B2 (ja) * | 2008-11-28 | 2011-11-30 | 三菱電機株式会社 | 電力用半導体モジュール及びその製造方法 |
| JP5283277B2 (ja) * | 2009-09-04 | 2013-09-04 | 日本インター株式会社 | パワー半導体モジュール |
| CN102013578B (zh) * | 2009-09-07 | 2014-05-28 | 比亚迪股份有限公司 | 导体引出结构以及功率模块 |
| US20110134607A1 (en) * | 2009-12-07 | 2011-06-09 | Schnetker Ted R | Solid state switch arrangement |
| JP5672370B2 (ja) * | 2011-03-16 | 2015-02-18 | 富士電機株式会社 | 半導体モジュールおよびその製造方法 |
| EP2833404A4 (fr) * | 2012-03-28 | 2016-01-20 | Fuji Electric Co Ltd | Dispositif à semi-conducteur et procédé de fabrication de dispositif à semi-conducteur |
| EP2804212A4 (fr) | 2012-03-28 | 2015-12-09 | Fuji Electric Co Ltd | Dispositif à semi-conducteur |
| WO2013146212A1 (fr) | 2012-03-28 | 2013-10-03 | 富士電機株式会社 | Dispositif à semi-conducteurs, et procédé de fabrication de celui-ci |
| JP6071662B2 (ja) * | 2013-03-11 | 2017-02-01 | 京セラ株式会社 | パワー半導体モジュール |
| JP6171586B2 (ja) | 2013-06-04 | 2017-08-02 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
| USD754084S1 (en) | 2013-08-21 | 2016-04-19 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device |
| US9871126B2 (en) * | 2014-06-16 | 2018-01-16 | Infineon Technologies Ag | Discrete semiconductor transistor |
| USD762597S1 (en) | 2014-08-07 | 2016-08-02 | Infineon Technologies Ag | Power semiconductor module |
| CN107078130B (zh) * | 2014-09-30 | 2019-07-23 | 株式会社三社电机制作所 | 半导体模块 |
| JP1529977S (fr) * | 2014-11-04 | 2015-07-27 | ||
| USD748595S1 (en) * | 2015-02-03 | 2016-02-02 | Infineon Technologies Ag | Power semiconductor module |
| USD755742S1 (en) * | 2015-02-18 | 2016-05-10 | Semiconductor Components Industries, Llc | Power device package |
| USD755741S1 (en) * | 2015-02-18 | 2016-05-10 | Semiconductor Components Industries, Llc | Power device package |
| USD759604S1 (en) * | 2015-06-17 | 2016-06-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device |
| JP2017183621A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 富士通株式会社 | 電子機器 |
| CN105789160B (zh) * | 2016-05-03 | 2017-05-24 | 扬州国扬电子有限公司 | 一种组合式电极及其三电平大功率模块 |
| JP1578687S (fr) * | 2016-11-08 | 2017-06-12 | ||
| JP6522243B1 (ja) * | 2017-07-14 | 2019-05-29 | 新電元工業株式会社 | 電子モジュール |
| US11183440B2 (en) | 2018-12-10 | 2021-11-23 | Gan Systems Inc. | Power modules for ultra-fast wide-bandgap power switching devices |
| USD916039S1 (en) * | 2020-03-20 | 2021-04-13 | Sansha Electric Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor device |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2395603A1 (fr) * | 1977-06-23 | 1979-01-19 | Siemens Ag | Composant a semi-conducteurs |
| FR2503526A1 (fr) * | 1981-04-03 | 1982-10-08 | Silicium Semiconducteur Ssc | Boitier et procede de montage et d'interconnexion de composants semiconducteurs de moyenne puissance en boitier unique. |
| EP0116289A2 (fr) * | 1983-01-12 | 1984-08-22 | Allen-Bradley Company | Module à semi-conducteur de puissance et empaquetage |
| EP0292848A2 (fr) * | 1987-05-23 | 1988-11-30 | Asea Brown Boveri Aktiengesellschaft | Module de puissance à semi-conducteur et son procédé de fabrication |
| EP0384482A2 (fr) * | 1989-02-23 | 1990-08-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dispositif semi-conducteur composé |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2503932A1 (fr) * | 1981-04-08 | 1982-10-15 | Thomson Csf | Boitiers a cosses plates pour composants semi-conducteurs de moyenne puissance et procede de fabrication |
| JPS5968958A (ja) * | 1982-10-12 | 1984-04-19 | Mitsubishi Electric Corp | ゲ−トタ−ンオフサイリスタ組立体 |
| JPS5972758A (ja) * | 1982-10-19 | 1984-04-24 | Mitsubishi Electric Corp | ゲ−トタ−ンオフサイリスタモジユ−ル |
| JPS60103649A (ja) * | 1983-11-11 | 1985-06-07 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| JPS63250164A (ja) * | 1987-04-07 | 1988-10-18 | Denki Kagaku Kogyo Kk | ハイパワ−用混成集積回路基板とその集積回路 |
| JPH0648874Y2 (ja) * | 1988-10-26 | 1994-12-12 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
| DE3931634A1 (de) * | 1989-09-22 | 1991-04-04 | Telefunken Electronic Gmbh | Halbleiterbauelement |
| US4965710A (en) * | 1989-11-16 | 1990-10-23 | International Rectifier Corporation | Insulated gate bipolar transistor power module |
| US5105259A (en) * | 1990-09-28 | 1992-04-14 | Motorola, Inc. | Thermally enhanced semiconductor device utilizing a vacuum to ultimately enhance thermal dissipation |
| US5194933A (en) * | 1990-10-05 | 1993-03-16 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device using insulation coated metal substrate |
| JPH04354156A (ja) * | 1991-05-31 | 1992-12-08 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体スイッチング装置 |
| JPH0515450U (ja) * | 1991-08-06 | 1993-02-26 | 株式会社三社電機製作所 | 電力用半導体モジユール |
| JP2656416B2 (ja) * | 1991-12-16 | 1997-09-24 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法、並びに半導体装置に用いられる複合基板および複合基板の製造方法 |
-
1993
- 1993-09-15 US US08/122,052 patent/US5408128A/en not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-08-24 DE DE19944430047 patent/DE4430047C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-05 GB GB9417776A patent/GB2282007B/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-08 IT IT94MI001840 patent/IT1280673B1/it active IP Right Grant
- 1994-09-14 JP JP22061494A patent/JP2801534B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-14 FR FR9410965A patent/FR2710190B1/fr not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2395603A1 (fr) * | 1977-06-23 | 1979-01-19 | Siemens Ag | Composant a semi-conducteurs |
| FR2503526A1 (fr) * | 1981-04-03 | 1982-10-08 | Silicium Semiconducteur Ssc | Boitier et procede de montage et d'interconnexion de composants semiconducteurs de moyenne puissance en boitier unique. |
| EP0116289A2 (fr) * | 1983-01-12 | 1984-08-22 | Allen-Bradley Company | Module à semi-conducteur de puissance et empaquetage |
| EP0292848A2 (fr) * | 1987-05-23 | 1988-11-30 | Asea Brown Boveri Aktiengesellschaft | Module de puissance à semi-conducteur et son procédé de fabrication |
| EP0384482A2 (fr) * | 1989-02-23 | 1990-08-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dispositif semi-conducteur composé |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4430047C2 (de) | 1997-05-22 |
| GB2282007A (en) | 1995-03-22 |
| ITMI941840A0 (it) | 1994-09-08 |
| JPH07240497A (ja) | 1995-09-12 |
| DE4430047A1 (de) | 1995-03-23 |
| IT1280673B1 (it) | 1998-01-26 |
| GB9417776D0 (en) | 1994-10-26 |
| GB2282007B (en) | 1997-05-28 |
| ITMI941840A1 (it) | 1996-03-08 |
| US5408128A (en) | 1995-04-18 |
| JP2801534B2 (ja) | 1998-09-21 |
| FR2710190B1 (fr) | 1997-04-11 |
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