JP2014053618A - セグメント化された基板を有するパワー半導体モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】パワー半導体モジュールを適切に冷却する手段の提供。
【解決手段】パワー半導体モジュール100は、セグメント化された基板35と、少なくとも2つの回路担体30とを含む。該基板35は、互いに離間した、少なくとも2つの各基板セグメント35a、35bを有する。各回路担体30は、少なくとも上面側金属層(第1金属層)32が設けられたセラミック基材部31を含む。各回路担体30は、各基板セグメント35a、35bの上に配置されている。少なくとも2つの各回路担体30は、互いに離間している。該基板35は、ヒートシンク200にねじ止めするためのねじ穴が無いものであり、該各サブユニットは、個々の各ハウジングフレームに取り付けられ、個々に、注封部材にてシールされている。キャストハウジングカバー40はパワー半導体モジュール100をヒートシンク200にねじ止めするための各ネジ穴42を持つ。
【選択図】図1
【解決手段】パワー半導体モジュール100は、セグメント化された基板35と、少なくとも2つの回路担体30とを含む。該基板35は、互いに離間した、少なくとも2つの各基板セグメント35a、35bを有する。各回路担体30は、少なくとも上面側金属層(第1金属層)32が設けられたセラミック基材部31を含む。各回路担体30は、各基板セグメント35a、35bの上に配置されている。少なくとも2つの各回路担体30は、互いに離間している。該基板35は、ヒートシンク200にねじ止めするためのねじ穴が無いものであり、該各サブユニットは、個々の各ハウジングフレームに取り付けられ、個々に、注封部材にてシールされている。キャストハウジングカバー40はパワー半導体モジュール100をヒートシンク200にねじ止めするための各ネジ穴42を持つ。
【選択図】図1
Description
本発明は、半導体モジュール類に関する。
半導体モジュール類は、とりわけ、例えば、電気モータを駆動するための、例えばインバータ類やパワーサプライの技術といった、パワー変換技術の分野において使用される。上記のようなモジュール類は、排熱を生じるので、モジュール類の過熱を回避するために、効果的な冷却が要求されている。
従来の半導体モジュール類では、上記モジュールの半導体チップ類は、共通の基板の最上面上に配置される。上記基板の最下面には、必ずしも上記モジュールの一部ではないヒートシンクと熱結合されて上記ヒートシンクが取り付けられることがある。また、従来例では、上記モジュール類は、基板内に形成された各ねじ穴を用いて、上記ヒートシンクと共に上記基板にネジ止めされる。
しかしながら、上述のような従来の技術では、上記ネジ止め用の上記各ねじ穴を配置するための各部分が上記基板に必要となるため、通常、銅やアルミニウムといった高価な材料類を含む上記基板において、上記各ねじ穴を設けるために廃棄部分が生じるという問題がある。
その上、上記従来の技術では、コスト低減の目標により、基板の小型化が求められ、よって、上記基板において、上記各ねじ穴に必要な形成部分を上記基板において確保することが困難になるという問題も生じている。
上記各理由および他の理由のために、本発明に対する必要性が存在している。
上記の課題を解決するために、本発明に係る半導体モジュールは、基板と、少なくとも2つの各回路担体とを含んで設けられている。上記基板は、互いに離間して配置された少なくとも2つの各基板セグメントを含む。上記各基板担体のそれぞれは、少なくとも第1金属層が設けられたセラミック基材部を含む。上記各基板担体のそれぞれは、上記各基板セグメントの一方上に配置されている。上記各基板担体の少なくとも2つは、互いに離間して配置されている。
本明細書に添付した各図面は、本発明の各実施形態のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成するものである。上記各図面は、各実施形態を図示し、かつ、各実施形態の各原理を説明するために役立つ本明細書の説明を示すものである。他の実施形態および各実施形態の意図された多くの各利点については、後述する詳細な説明を参照することによってより理解され得るであろう。上記各図面の各構成については、必ずしも、図示された相対的な大きさを示すものではない。同一の部材番号が付与された構成については、対応する同様な機能を有する構成を示す。
本発明に係るパワー半導体モジュールの一実施形態における垂直方向の断面図である。
3つの各基板セグメントを備えた基板と、3つの各回路担体と、搭載用フレームと、ハウジングカバーとを含む、本発明に係るパワー半導体モジュールの一実施形態における垂直方向の断面図である。
上記ハウジングカバーが除去された、図2Aに示すパワー半導体モジュールの一実施形態における上方からの平面図である。
ヒートシンクが取り付けられた図2Aおよび図2Bに示されたパワー半導体モジュールの一実施形態における垂直方向の断面図である。
図2A、図2Bおよび図2Cに示されたパワー半導体モジュールにおける、取り付けられた基板の垂直方向の断面図である。
図2Dに示された、上記取り付けられた基板における上方からの平面図である。
シール材を挿入するための各グルーブを含む搭載用フレームの点にて、上記図2Aに示すパワー半導体モジュールと相違するパワー半導体モジュールの一実施形態における垂直方向の断面図である。
上記各基板セグメントのそれぞれの上に、2つの各回路担体が配置された点にて、図2Dの取り付けられた上記基板と相違する、取り付けられた基板の一実施形態における垂直方向の断面図である。
図4Aに示された、上記取り付けられた基板における上方からの平面図である。
上記搭載用フレームが、互いに隣り合う各基板セグメントの間に配置された各ウェブを含む点にて、図2Aおよび図3のパワー半導体モジュールと相違するパワー半導体モジュールの一実施形態における垂直方向の断面図である。
上記ハウジングカバーが除去された、図5Aに示すパワー半導体モジュールの一実施形態における上方からの平面図である。
ヒートシンクの各スナップイン止め用孔部に係合するように、上記各スナップイン止め用孔部に対応する位置に設定された各スナップイン止め用ピンを少なくとも1つ含む上記搭載用フレームの点にて、図2A、図3および図5Aのパワー半導体モジュールと相違する、パワー半導体モジュールの一実施形態における垂直方向の断面図である。
上記各基板セグメントのそれぞれを挿入するための各スロットを含む、上記搭載用フレームの点にて、図2A、図3、図5Aおよび図6のパワー半導体モジュールと相違する、パワー半導体モジュールの一実施形態における垂直方向の断面図である。
部分的に取り付けられた点のみにて、上記図2Aに示すパワー半導体モジュールと相違するパワー半導体モジュールの一実施形態における垂直方向の断面図である。
上記ハウジングカバーが除去された、図8Aに示すパワー半導体モジュールの一実施形態における上方からの平面図である。
少なくとも2つの各基板セグメントにおける1以上の各実施形態をそれぞれ示す上方からの各平面図である。
上記各回路担体が、熱伝導性の各誘電体層を含み、上記各誘電体層のそれぞれが、上記各基板セグメントの他の1つ上に配置された、パワー半導体モジュールの2つの各基板セグメントにおける一実施形態の垂直方向の断面図である。
整流用ブリッジおよびインバータを含む、パワー半導体モジュールの一実施形態における回路図である。
パワー半導体モジュールからそれぞれ形成される、3つの各ハーフブリッジレグを含む、インバータの一実施形態の回路図である。
三相整流器の一実施形態の回路図である。
整流器とDC−ACコンバータとを含む、高電圧用のパワー半導体モジュールにおける一実施形態の回路図である。
双方向性の複合スイッチによってそれぞれ実現される9つの各ノードを含む、マトリックス型コンバータの回路図である。
上記各回路担体とはオーバーラップしていないが、周辺部にて、オーバーラップしている3つの各基板セグメントが取り付けられている搭載用フレームを、周辺部にて、上記各基板セグメントとオーバーラップしているパワー半導体モジュールの一実施形態の上方からの平面図である。
全ての各回路担体が、基板セグメントの水平方向の各端部とは離間して、上記基板セグメント上に配置された、図16Aの配置に用いられる上記各基板セグメントの1つの上方からの平面図である。
図16Aの構成とは、搭載用フレームが、部分的に各回路担体とオーバーラップしている点が相違している、3つの各基板セグメントが取り付けられている搭載用フレームのパワー半導体モジュールにおける一実施形態の上方からの平面図である。
基板セグメント上の各回路担体が、上記基板セグメントの水平方向の境界部に向かって、少なくとも一方向xにて延びている、図17Aの構成に用いられる各基板セグメントの1つの上方からの平面図である。
共通の搭載用フレームにて結合された3つの各サブユニットを含むパワー半導体モジュールの一実施形態における下方部分の断面図である。
ハウジングフレームに個々に取り付けられる3つの各サブユニットを含む、パワー半導体モジュールが組み立てられるときに一実施形態の断面図である。
ハウジングカバーに個々に取り付けられる3つの各サブユニットを含む、パワー半導体モジュールが組み立てられるときに一実施形態の断面図である。
搭載用フレームの各ペアの各ラッチング素子と、それらに対応する基板セグメントに形成された各凹部とによって、共通の搭載用フレームにヒッチされるサブユニットを示す、パワー半導体モジュールの一部の断面図である。
以下、本発明の詳細な説明では、本発明が実施され得る特定の各実施形態を、図示による方法によって示し、本明細書の一部を形成する、添付した各図面を参照している。上記参照の観点においては、「最上面」「最下面」、「前面」、「後面」、「立ち上がり部」、「立ち下がり部」などといった方向を示す語句は、対応して記載された図面(または各図面)に示された方向を参照するために用いられる。各実施形態の各構成は、互いに異なる数多くの方向に配置され得るので、上記方向を示す語句は、図示の目的のために用いられ、本発明を限定するものではない。本発明の権利範囲から逸脱しない範囲にて、他の各実施形態が利用され得ること、また、本実施形態に対して、構造上および論理上の各変化をなし得ることについて理解されるべきである。それゆえ、以下に示す、本発明の詳細な説明は、限定的な意味に理解されるべきではなく、本発明の権利範囲は、添付した各請求項によって規定される。
本明細書にて記述された模範的な種々な各実施形態の各特徴に関しては、上記各特徴を具体的に組み合わせされ得ない理由が本明細書に示されていない限り、互いに結合され得ることについて理解されるべきである。
図1は、ヒートシンク200が取り付けられる前の、完全なパワー半導体モジュール100の一実施形態における垂直方向の断面図を示している。パワー半導体モジュール100は、互いに離間して配置された2つの各基板セグメント35a、35bを有する基板35を含む。各側壁41を備えた、キャストハウジングカバー40と共に、基板35は、上記パワー半導体モジュール100のハウジングを形成している。その上、上記基板35は、上記パワー半導体モジュール100の底部を形成している。上記キャストハウジングカバー40は、鋳型へ金属の注入成形品であってもよく、また、プラスチックの射出成形品であってもよい。
上記ハウジングは、少なくとも2つの各回路担体30を含む。上記各回路担体30のそれぞれは、誘電体層(セラミック基材部)31を有している。上記誘電体層31は、少なくとも上記誘電体層31の上面上に上面側金属層(第1金属層)32と、必要に応じて、上記誘電体層31の下面上に下面側金属層33が設けられている。上記パワー半導体モジュール100によってスイッチングされる電流量に応じて、上記上面側金属層32の一実施形態における許容電流値が設定されることが必要となる。例えば、上面側金属層32は、0.1mmから0.6mmまでの厚さを示すものであってもよい。上記誘電体層31は、基板35に対して、上面側金属層32を電気的に絶縁する機能を有する。上記各回路担体30は、上記各基板セグメント35a、35bの1つずつにそれぞれ配置されている。
上記各回路担体30の少なくとも1つ上には、1以上の各パワー半導体チップ36a、36bが配置されている。図1の例示では、各パワー半導体チップ36aのそれぞれは、IGBT、MOSFET、J−FET,またはサイリスタといった制御可能なパワー半導体スイッチを含んでもよい。各パワー半導体チップ36bのそれぞれは、対応する上記パワー半導体チップ36aと同じ回路担体30上に配置され、上記パワー半導体チップ36aのスイッチ動作に対して反平行にスイッチ動作される還流ダイオード(freewheeling diode)を必要に応じて含む。
しかしながら、パワー半導体モジュールの他の実施形態では、回路担体30上に配置される、排熱を生じる各パワー半導体チップ36a、36bの数やタイプについては任意である。
図1では、各回路担体30は、上記各回路担体30の下面側金属層33にて各基板セグメント35a、35bのそれぞれに対してはんだ付けにより取り付けられている。各パワー半導体チップ36a、36bは、対応するそれぞれの上面側金属層32に対して、ワイヤボンディング、はんだ付け、または導電性接着剤によって互いに接続され、配置されていてもよい。パワー半導体モジュールの配線の一部として、パワー半導体モジュールのそれぞれの各構成を接続する、複数の各ボンディングワイヤ37が設けられている。一実施形態では、上面側金属層32および各パワー半導体チップ36a、36bは、上面側金属層32および各パワー半導体チップ36a、36bの間に配置された焼結銀層を用いるLTJT技術類(低温結合技術)によって、または、熱および電気の伝導性接着剤によって、または、拡散はんだ付けによって、上記各基板セグメント35a、35bに対して結合されていてもよい。各ボンディングワイヤ37に代えて、各パワー半導体チップ36a、36bの各上面を、各パワー半導体チップ36a、36bのそれぞれの上面での接続のために、はんだ付け、焼結銀、拡散はんだ付け、または押圧による各クリップによって、電気的に接続されてもよい。
パワー半導体モジュール100は、パワー半導体モジュール100の部分ではないヒートシンク200に取り付けられるように設計されている。本発明では、互いに離間して配置された、2以上の各基板セグメント35a、35bは、上記各基板セグメント35a、35bが互いに機械的に結合されていれば、上記各基板セグメント35a、35bが、共通のヒートシンク200に取り付けられておらず、上記ヒートシンク200によって結合されていなくとも、同じパワー半導体モジュール100の各部分として考慮される。上記考慮では、例えば、後述の接続素子1といった互いに異なる各接続素子を電気的に接続するために用いられる、配線や、例えば、ストリップラインやバスバーは、互いに異なる各基板セグメント35a、35bを結合するための、適切な手段とは見なされない。
各パワー半導体チップ36a、36bの十分な冷却を可能とするために、低い熱伝導抵抗性が、上記各誘電体層31の重要な物性である。それゆえ、各誘電体層31の材料および厚さは、パワー半導体モジュール100に適合させる必要がある。例えば、各誘電体層31は、セラミック基材であってもよい。セラミック基材は、酸化アルミニウム(Al2O3)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化シリコン(Si3N4)の各材料の1つを含む、または、上記各材料の1つからなるものであってよい。そのとき、上記のような各セラミック基材の1つ、幾つか、または全ての厚さは、0.2mmから2mmまでの範囲であってもよい。
幾つかの各実施形態では、上記各回路担体30の少なくとも1つは、ダイレクト銅ボンディング基板(DCB基板)、または、ダイレクトアルミニウムボンディング基板(DAB基板)、または、活性金属ブレージング基板(AMB基板)であってもよい。
他の各実施形態では、各基板セグメント35a、35bは、対応する誘電体層31および対応する上面側金属層32と共に、絶縁された金属基板(IMS基板)を形成してもよい。上記金属基板では、各基板セグメント35a、35bは、電気的な伝導性プレート(例えば、銅からなる、または、アルミニウムからなる、または、金属−マトリックスの複合体からなり、上記複合体は、例えば、アルミニウムとシリコンカーバイドとの複合体(AlSiC)、銅とシリコンカーバイドとの複合体(CuSiC)、または、アルミニウムと炭素との複合体(AlC))である。上記伝導性プレートには、対応する上面側金属層32が、高い含有量の無機の充填材(filler)を有する、エポキシを主成分とする絶縁層を用いて接着されている。上記高い含有量とは、上記充填材の方が、重量において、上記絶縁層が大きいことである。上記エポキシを主成分とする絶縁層は、上記誘電体層31を形成する。上記の各実施形態では、上記各下面側金属層33は必ずしも必要なものではない。
さらに他の実施形態では、各基板セグメント35a、35bは、上記誘電体層31を形成する酸化物層に対して設けられている、電気的伝導性な金属プレート(例えば、銅、またはアルミニウムからなる)を含んでいてもよい。上記酸化物層は、例えば、上記電気的伝導性な金属プレートの金属を酸化することによって形成してもよい。上記上面側金属層32は、上記酸化物層上に堆積によって形成してもよく、よって、上記電気的伝導性な金属プレートに対して電気的に絶縁されている。上記各実施形態においても、上記各下面側金属層33は必ずしも必要なものではない。
パワー半導体モジュール100は、誘電体層31および上面側金属層32が少なくとも設けられた各基板セグメント35a、35bに関する、上述した各実施形態の単一のタイプを含むものであってもよい。一実施形態では、パワー半導体モジュール100において、誘電体層31および上面側金属層32が少なくとも設けられた各基板セグメント35a、35bに関する、上述した各実施形態の互いに異なる各タイプを結合したものであってもよい。
一般に、パワー半導体モジュール100は、パワー半導体モジュール100を他の構成物、および/または制御ユニット類と、電気的に接続させる複数の各接続素子1を含む。上記他の構成物は、電源ユニット類、DCリンクキャパシタ類、電気機器類、他のパワー半導体モジュール類といったものである。接続素子1を、各基板セグメント35a、35bのそれぞれの上に配置された上面側金属層32に電気的に接続するために、上記接続素子1は、対応する上面側金属層32に対して、直接的に、はんだ付けされる、接続される、または、電気的伝導的に接着されてもよい下部2を含む。一実施形態では、上記下部2は、上面側金属層32から離間した配置され、1または2以上の各ボンディングワイヤを用いて、上面側金属層32に対して電気的に接続してもよい。
再度、図1に示す実施形態を参照すると、接続素子1は、小片部(ティップ部)11を含むプレス−フィットコネクタ類として設計されている。上記プレス−フィットコネクタ類は、対応する開口部、例えば、ストリップラインの内部に、上記小片部11により挿入されるものであってもよい。上記小片部11は、ハッチ部、または開口部13を備えたセクションを含む。上記挿入の間、上記セクションは、押圧されるので、強固な電気的な接続を確立できる。
プレス−フィットコネクタに代えて、接続素子1は、スクリューコネクタとして、または、クランプコネクタとして、はんだコネクタとして設計されてもよい。要求される電流容量に応じて、異なるプレス−フィットの接続素子1は、異なる外形寸法や、一実施形態では、異なる断面積を示すものであってもよい。
上記キャストハウジングカバー40は、パワー半導体モジュール100をヒートシンク200にねじ止めするための、各ねじ穴42を有する各フランジ部43を含む。上記各ねじ穴42内に各雄ねじ50を挿入した後、ヒートシンク200の対応する各雌ねじ201内に上記各雄ねじ50をねじ込むと、上記基板35は、ヒートシンク200に対して押しつけられて取り付けられる。図1は、また、パワー半導体モジュール100をヒートシンク200にねじ止めするとき、互いに隣り合う各基板セグメント35a、35bの互いに対面する各端部上に押圧を印加するプランジャ45を、必要に応じて押圧することを図示している。上記の必要に応じたプランジャ45および上記キャストハウジングカバー40は、一体的に作製されてもよい。一実施形態では、上記の必要に応じたプランジャ45は、上記キャストハウジングカバー40内に射出成形によって作製されてもよい。弾性シール部44が、上記キャストハウジングカバー40の各側壁41と、上記基板35との間に、また、必要に応じて、上記プランジャ45と上記基板35との間に配置されてもよい。上記配置により、上記キャストハウジングカバー40および上記プランジャ45の圧力の印加場所がそれぞれ広げられて、上記圧力が上記基板35に対してより有効に作用する。
必要に応じて、上記キャストハウジングカバー40の内部は、電気および熱の絶縁性の柔軟な注封部材(pottant)14、例えばシリコンゲルにて充填されてもよい。上記注封部材14は、各基板セグメント35a、35bから延びて、少なくともパワー半導体チップ36a、36bおよび各上面側金属層32を覆い、パワー半導体モジュール100の誘電強度を改善している。
上記キャストハウジングカバー40に対して、上記各フランジ部43を設けることにより、上記基板35に対する各ねじ穴の形成を省いても、上記パワー半導体モジュール100とヒートシンク200とを互いに密着させて結合できる。よって、上記基板35を小型化できる。また、上記各フランジ部43を設けることにより、上記基板35において、上記各ねじ穴を設けるための廃棄部分の発生を防止できる。
図2Aは、3つの各基板セグメント35a、35b、35cを有する基板35を含むパワー半導体モジュール100の垂直方向断面図を示す。上記キャストハウジングカバー40が除去された状態のパワー半導体モジュール100上面図は、図2Bに図示されている。図2Aは、また、図2BのA−A’矢視断面図を示す。
パワー半導体モジュール100は、各基板セグメント35a、35b、35cの各上面端部を覆って当接する固い搭載用フレーム60を含む。図2Cに示すように、パワー半導体モジュール100が、図1に記載されているように、例えば、ねじ結合によって生じてもよいダウンフォースF1によって、ヒートシンク200に対して押しつけられたとき、上記固い搭載用フレーム60は、各基板セグメント35a、35b、35cをヒートシンク200に対して押しつけて密着させるのに十分な量のダウンフォースF2を生じさせる固さを有している。
上記固い搭載用フレーム60の各外側部分は、パワー半導体モジュール100のハウジングの一部を形成してもよい。上記各外側部分に代えて、上記搭載用フレーム60は、互いに近接した2つの各基板セグメント35a/35b、35b/35cの各上面端部をカバーする各ウェブ61を含む。一実施例によれば、上記搭載用フレーム60は、各基板セグメント35a、35b、35cの全ての各上面端部の全てをカバーしてもよい。上記のカバーに関する構成は、上記ダウンフォースの圧力分布を、より均一なものにでき、上記パワー半導体モジュール100のシーリング(密封)を可能にする。
上記のようなパワー半導体モジュール100では、例えば、各回路担体30のそれぞれの上に、2つの制御可能な各パワー半導体スイッチ36a、および必要に応じて、2つのお各ダイオード36bが配置されて、スイッチ類が形成される。上記スイッチ類は、例えば、単一のパワー半導体スイッチ、少なくとも2コの各パワー半導体スイッチを互いに直列に接続して含むハーフブリッジレッグ、少なくとも4コの各パワー半導体スイッチ(4パック)を含むH−ブリッジ、少なくとも6コの各パワー半導体スイッチ(6パック)を含むインバータ、または、図11、図12および図14を参照して記述されるような、少なくとも18コの各パワー半導体スイッチを含む3相から3相へのマトリックスコンバータである。または、上記スイッチ類は、図15を参照して記述されるような、双方向性スイッチングブリッジ960を形成するものである。「スイッチ」の用語は、論理的なスイッチを示すことが意図されている。上記「スイッチ」は、単一のパワー半導体チップによって構成されてもよく、また、電流容量を改善するために、互いに並列に接続された複数の各パワー半導体チップによって構成されてもよい。
図2Dは、図2A、図2B、図2Cのパワー半導体モジュール100において、上記キャストハウジングカバー40および上記搭載用フレーム60が除去された状態のパワー半導体モジュール100を図示している。図2Eは、図2Dの構成の上面図を示している。図2D、図2Eの双方から、各基板セグメント35a、35b、35cが互いに離間して配置されていることが分かる。各基板セグメント35a、35b、35cに対応する回路担体30と、上記回路担体30上に配置された各パワー半導体チップ36a、36bと共に、各基板セグメント35a、35b、35cのそれぞれは、各ユニット101、102、103をそれぞれ形成する。必要に応じて、同じパワー半導体モジュール100の各ユニット101、102、103の全てが同一であってもよい。
図2Eに示されたA−A’矢視の断面は、図2Bに示されたA−A’矢視の断面と同一であり、各基板セグメント35a、35b、35cの断面を示すが、それらの上面にある各回路担体30の断面を示さないことを指摘しておく。
図3に図示されるさらに他の実施形態では、搭載用フレーム60は、各基板セグメント35a、35b、35cの各上面端部に対して平行に設けられ、シールリング等の弾性シール材が嵌入されるための、溝状の各グルーブ61を有してもよい。
図4Aは、上記各基板セグメント35a、35b、35cのそれぞれの上に、単一の回路担体30が配置されていることに代えて、2つの各回路担体30a、30bが配置された点にて、図2Dの取り付けられた上記基板35と相違する、取り付けられた基板35の一実施形態における垂直方向の断面図である。図4Bは、図4Aに示された、上記取り付けられた基板35における上方からの平面図である。上記取り付けられた基板35は、上述したような、搭載用フレーム60およびハウジングカバーが設けられてもよい。
図5Aは、上記搭載用フレーム60が、互いに隣り合う2つの各基板セグメント35a、35b、35cの間に配置された、突出部形状の各ウェブ61aを含む点にて、図2Aおよび図3のパワー半導体モジュール100と相違するパワー半導体モジュール100の一実施形態における垂直方向の断面図である。図5Bは、上記ハウジングカバーが除去された、図5Aに示すパワー半導体モジュールの一実施形態における上方からの平面図であり、図2Eの上方からの平面図と同様なものである。
図6は、パワー半導体モジュール100に取り付けられるヒートシンク200の各スナップイン止め用孔部202に係合するように、上記各スナップイン止め用孔部202に対応する位置に設定された各スナップイン止め用ピン62を少なくとも1つ含む上記搭載用フレーム60の点にて、図2A、図3および図5Aのパワー半導体モジュール100と相違する、パワー半導体モジュール100の一実施形態における垂直方向の断面図である。
図7は、上記各基板セグメント35a、35b、35cのそれぞれを挿入するための各スロット63を含む、上記搭載用フレーム60の点にて、図2A、図3、図5Aおよび図6のパワー半導体モジュール100と相違する、パワー半導体モジュール100の一実施形態における垂直方向の断面図である。一実施形態では、上記各スロット63は、図5Aおよび図6を参照して上述されたようなウェブ61aと同様に設定されてもよい。上記各ウェブ61aは、パワー半導体モジュール100の下面側から、上記取り付けられた各基板セグメント35a、35b、35cに対して、対応する各スロット63にてそれぞれ、スナップインされる各ラッチングバー61bを含む。上記のパワー半導体モジュール100では、上記取り付けられた各基板セグメント35a、35b、35cは、上記各スロット63によって、搭載用フレーム60に固定される。
図8Aは、異なる各応用例を実現するためのモジュール組み立てのための、例えば、上記と同様なハウジングカバー40および/または上記と同様な搭載用フレーム60、部分的に取り付けられた各基板セグメント35a、35cを有する点のみにて、上記図2Aに示すパワー半導体モジュール100と相違するパワー半導体モジュール100の一実施形態における垂直方向の断面図である。図8Bは、上記ハウジングカバー40が除去された、図8Aに示すパワー半導体モジュールの一実施形態における上方からの平面図である。図8Aは、また、図8Bに示す、A−A’矢視断面図を示すものである。
上記のようなパワー半導体モジュール100では、例えば、上記各回路担体30のそれぞれの上に、1つの制御可能なパワー半導体スイッチ36aおよび必要に応じて1つのダイオード36bが配置されていてもよい。上記のように取り付けられた各回路担体30の2つは、互いに電気的に接続されて、例えば、図11、図12および図14にて参照されて記述されるようなハーフブリッジレグを形成したり、また、例えば、図15にて参照されて記述されるような双方向性のスイッチングブリッジ960を形成したりしてもよい。
図9は、少なくとも2つの各基板セグメント35dにおける1以上の互いに異なる可能な各実施形態をそれぞれ示す上方からの各平面図である。上記各基板セグメント35dのそれぞれは、上述された各基板セグメント35a、35b、35cの何れか1つに基づいて設定されてもよい。互いに異なる各基板セグメント35dは、同様な形状にて形成されても、異なる形状にて形成されてもよい。その上、互いに異なる各基板セグメント35dは、同様な、または、互いに異なる各電子回路に取り付けられてもよい。より明瞭に示すために、図9では、各回路担体30の最上層となる各上面側金属層は、上記各回路担体30と各パワー半導体チップ36a、36bとの間に配置され、外部から見えず隠されている。にもかかわらず、上記のような上面側金属層は存在している。
図9a、図9bにて図示されている各実施形態では、同じモジュールの各基板セグメント35dの全ては、単一の行にて配置されてもよい。図9aの配置は、単一の行に2つの各基板セグメント35dを含み、図9bの配置は、単一の行に3つの各基板セグメント35dを含む。図9cに示されるような他の各実施形態では、パワー半導体モジュール100の基板35における各基板セグメント35dは、少なくとも2つの各行と、少なくとも2つの各列とに配置されていてもよい。
例えば、パワー半導体モジュール100の基板35の各基板セグメント35dは、マトリックス状に、1行×2列、2行×2列、1行×3列、2行×3列、3行×3列、1行×4列、2行×4列、または1行×5列にて配置されてもよい。
図10は、上記各回路担体30が、熱伝導性の各誘電体層31を含み、上記各誘電体層31のそれぞれが、上記各基板セグメント35a、35bの他の1つ上に配置された、パワー半導体モジュールの2つの各基板セグメント35a、35bにおける一実施形態の垂直方向の断面図である。各誘電体層31は、例えば、銅からなる、または銅を主成分とする、第1の上面側金属層32に設けられている。ボンディングワイヤ37が接続される第1の上面側金属層32の上面には、アルミニウムからなる、または、アルミニウムを主成分とする追加金属層34が配置されてもよい。
上述した各図面にて記述された各基板セグメント35a、35b、35c、35dの何れの実施形態は、同じパワー半導体モジュールの基板35の各基板セグメント35a、35b、35c、35dであってもよい。また、たとえ、上記パワー半導体モジュールがヒートシンクに取り付けられていないときでさえ、かつ、たとえ、上記パワー半導体モジュールの各接続素子1が、外部の構成部材と接続されていないときでさえ、上記各基板セグメント35a、35b、35c、35dは、互いに機械的に結合されている。
以下の図11ないし図15は、本発明のパワー半導体モジュールの使用によって実現される、互いに異なる応用例の各回路図を示す。図11は、整流用ブリッジ400、DCリンクキャパシタ450、およびインバータ500を含む、例えば、モータといった負荷800を駆動するパワー半導体モジュールの一実施形態における回路図である。整流用ブリッジ400は、三相の電源300に接続されている。上記整流された電気は、DCリンクキャパシタ450により円滑化され、インバータ500に供給されるようになっている。
上記電源300の各相のそれぞれのために、整流用ブリッジ400は、2つの互いに直列接続された各ダイオード401を含む。上記の各直列接続は、互いに並列接続されて、DCリンクキャパシタ450に供給されるDC電圧を供給する。上記インバータ500は、少なくとも2相にて出力を供給するように設けられている。上記各相のそれぞれのために、インバータ500は、少なくとも2つの制御可能な各パワー半導体スイッチ36aの直例接続を有するハーフブリッジレグを含む。上記制御可能な各パワー半導体スイッチ36aの負荷パスは、互いに並列に接続され、必要に応じて、還流ダイオード36bが上記対応する各パワー半導体スイッチ36aに対して並列に接続されてもよい。上記各ハーフブリッジレグは、DC電圧端子に接続される。インバータ500の出力ライン700は、負荷800に接続される複数の各相ラインU、V、Wを含む。上記制御可能な各パワー半導体スイッチ36aを制御するために、必要に応じて制御ユニット600が設けられる。
上記構成は、上記整流用ブリッジ400と、インバータ500のユニットを備えた第2のパワー半導体モジュールとを有する第1のパワー半導体モジュールを含むものであってもよい。必要に応じた、上記制御ユニット600は、上記第2のパワー半導体モジュールのハウジング内に統合されてもよく、また、一実施形態では、上記第2のパワー半導体モジュールに対して外部から接続されてもよい。上記第1のパワー半導体モジュール、および/または、DCリンクキャパシタ450、および/または、上記上記第2のパワー半導体モジュールの電気的な接続は、上記第1および第2の各パワー半導体モジュールの各接続素子に対して、上記第1および第2の各パワー半導体モジュールの外側にて接続される、互いに平行な、各導電性リボンを含むストリップラインといった各導電性ラインの使用によって実現されてもよい。
図12は、図11を参照して記述された各ハーフブリッジレグ510と同様に設定されてもよい、3つの各ハーフブリッジレグ510を含む、インバータ500の回路図を示す。一実施形態によれば、上記インバータ500は、上記各ハーフブリッジレグ510の1つをそれぞれ含む、3つの各パワー半導体モジュールの使用によって実現されてもよい。
図13は、少なくとも2つの各ダイオード401の直列接続を3つ含む、三相の整流器400の回路図を示す。一実施形態では、上記整流器400は、上記各直列接続の1つをそれぞれ有する、3つの各パワー半導体モジュールの使用によって実現されてもよい。
図14は、整流器400、DC−ACコンバータ901、およびAC−DCコンバータ902を含む、高電圧のパワー半導体モジュールの回路図を示す。DC−ACコンバータ901は、少なくとも2つの各ハーフブリッジレグ910を含む。各ハーフブリッジレグ910は、それぞれ、上記制御可能な各パワー半導体スイッチ36aの各負荷パスに対して、並列に接続された、少なくとも2つの制御可能な各パワー半導体スイッチ36aの直例接続、および、必要に応じて、各還流ダイオード36bを含む。一実施形態では、各ハーフブリッジレグ910のそれぞれは、互いに異なる、別々のパワー半導体モジュールにて実現されてもよい。他の実施形態では、DC−ACコンバータ901は、単一のパワー半導体モジュールにて実現されてもよい。
図15は、9つの各ノード951を含む、マトリックス型コンバータ950の回路図を示す。マトリックス型コンバータ950は、3つの各入力端子R、S、Tを含む。上記3つの各入力端子R、S、Tは、出力端子U、V、Wに接続されてもよい。上記接続のために、上記各ノード951のそれぞれは、双方向性のスイッチングブリッジ960を含む。上記各スイッチングブリッジ960のそれぞれでは、2つの制御可能な各パワー半導体スイッチ36aの各負荷パスが互いに直例接続されている。さらに、各パワー半導体スイッチ36aの各負荷パスのそれぞれに対して、ダイオード36bが並列に接続されている。通常の動作の間、制御可能な各パワー半導体スイッチ36aの1つが、導電性のON状態となり、電流は、上記導電性のパワー半導体スイッチ36a、および、電流をブロックするOFF状態の他方のパワー半導体スイッチ36aに平行に接続されたダイオード36bを通して最大値にて流れ得る。各パワー半導体スイッチ36aの何れがON状態かに依存して、電流は、スイッチングブリッジ960の入力IN(例えば、各入力端子R、S、Tの1つ)からスイッチングブリッジ960の出力OUT(例えば、各出力端子U、V、Wの1つ)に向かって流れ、または、上記出力OUTから上記入力INに向かって流れる。当然のことながら、上記のような各電流は、上記入力INおよび上記出力OUTの間での、上記スイッチングブリッジ960を介した電位差を必要とする。
一実施形態では、9つの各スイッチングブリッジ960のそれぞれは、別々のパワー半導体モジュールにて実現されてもよい。他の実施形態では、9つの各スイッチングブリッジ960の全ては、単一のパワー半導体モジュールにて統一されてもよい。さらに他の実施形態では、9つの各スイッチングブリッジ960は、3つの各スイッチングブリッジ960をそれぞれ備えた、3つの各パワー半導体モジュールの使用によって実現されてもよい。
図16Aは、3つの、取り付けられた各基板セグメント35dの配置を示す上方からの平面図である。上記のように取り付けられた基板セグメント35dの単一のものは、図16Bに図示されている。各基板セグメント35dのそれぞれの上に、2つの各回路担体30が配置されている。図の明瞭化のために、上記各回路担体30の上面側金属層、および上記各上面側金属層上に配置された各パワー半導体チップについては、図16A、図16Bでは、図示されていない。それにもかかわらず、上記の上面側金属層、および上記各上面側金属層上に配置された各パワー半導体チップについては、存在している。
図16Aは、さらに、3つの各切欠き部を含む搭載用フレーム60を示す。上記各切欠き部のそれぞれは、各基板セグメント35dの1つが嵌入するように設定されている。例えば、6つの各回路担体30のそれぞれの上に、1以上のパワー半導体モジュールによって構成された、単一の論理スイッチが配置されてもよい。必要に応じて、上記各回路担体30のそれぞれの上に、さらに、還流ダイオードを配置してもよい。上記還流ダイオードは、同じ回路担体30上に配置された上記論理スイッチの負荷パスに反平行に電気的に接続されている。同じ基板セグメント35d上に配置された上記各論理スイッチおよび各還流ダイオードは、図12を参照して上述されたようなハーフブリッジレグを形成するために電気的に接続されてもよい。
搭載用フレーム60が、基板セグメント35dに対してどのようにして作用しているかを示すために、図16Aの図示は、搭載用フレーム60の一部を破断して示している。図16Aから分かるように、搭載用フレーム60は、基板セグメント35dのそれぞれと、上記対応する切欠き部の境界領域内にてオーバーラップしている。上記オーバーラップは、上記搭載用フレーム60において、基板セグメント35dをヒートシンクに対して押圧するダウンフォースを発生させることを可能にする。図16Bでは、破線は、上記対応する切欠き部の境界領域のコースを示している。
図16Bから分かるように、基板セグメント35dは、第1方向xに沿った第1マージンdxによって、および、第2方向yに沿った、第2マージンdyによって、上記回路担体30とオーバーラップしてもよい。第1マージンdxおよび第2マージンdyは、マージンの幅であり、例えば、3mm以下である。図16Aの構成では、各回路担体30と搭載用フレーム60との間にオーバーラップは存在し無い。
図17Aに図示された構成は、搭載用フレーム60が、各回路担体30に対して第1方向xにてオーバーラップしているが、第2方向yではオーバーラップしていない点が図16Aの構成と相違している。図17Aの構成に用いられた各基板セグメント35dの単一物を示す図17Bから分かるように、回路担体30が、上記基板セグメントの水平方向の境界部に向かって、少なくとも一方向xにて延びていてもよい。このとき、上記マージンdxは、ゼロであってもよい。
図16A、図17Aの各構成は、パワー半導体モジュールの一部のみを図示している。しかしながら、それぞれの完成された各パワー半導体モジュールは、上述された各モジュールに基づいて設定されてもよい。一実施形態では、上記パワー半導体モジュールは、各回路担体の全てや、各接続素子などを含むハウジングを示すものでもよい。一実施形態では、上記のような各モジュールは、図16A、図17Aに図示されたように、3つの各基板セグメントを有する基板を含んでもよい。一般に、本発明の各モジュールは、少なくとも2つの各基板セグメントを有する単一の基板を含むものであってもよい。
少なくとも2つの各基板セグメントを有する基板を含むパワー半導体モジュールの製造は、上記各基板セグメントの1つ上に配置された電子回路が、上記各基板セグメントの他の1つ上に配置された電子回路から独立に、プリテストされ得るものとしての利点を有している。上記各回路担体と、上記対応する基板セグメント上に配置された各電子回路とを有する上記各基板セグメントのそれぞれは、パワー半導体モジュールの各サブユニットして考えられてもよい。上記のようなサブユニットは、テスト操作の間に、欠陥が検出されたとき、上記対応するサブユニットは、等価な他のサブユニットに置き換えることが可能となる。完全なパワー半導体モジュールを形成するための、適切に動作する各サブユニットの1組を組み合わせることを、プリテストの後にできる。結果として、適切に動作する各パワー半導体モジュールの数である、歩留りを、得られた各パワー半導体チップの多数から得ることができて、顕著に増加させることが可能となる。
上記のようなパワー半導体モジュール100のモジュール構造を図示する実施形態が図18に図示されている。上記パワー半導体モジュール100は、3つの各サブユニット101、102、103を含む。各サブユニット101、102、103のそれぞれの上に、各基板セグメント35a、35b、35cをそれぞれ含む。各基板セグメント35a、35b、35cのそれぞれの上に、回路担体30、例えば、1以上の各パワー半導体チップを(図示せず)を有する電子回路、各接続素子1が配置されている。さらに、各サブユニット101、102、103のそれぞれは、注封部材14により個々にシールされてもよい。一実施形態では、各サブユニット101、102、103は、シールする前に搭載用フレーム60内に挿入された後に、注封部材14にて、上記搭載用フレーム60と共にシールされてもよい。上記注封部材14の充填高さのレベルは、上記注封部材14が、その外部に漏出しない範囲にて、かつ、各サブユニット101、102、103の全ての各領域を覆うように選択される。
上記プリテストにより良品として合格した後、各サブユニット101、102、103は、搭載用フレーム60の対応する各切欠き部の内部にそれぞれ挿入され、上記搭載用フレーム60に対して、接着によって、ねじ止めによって、係合によって、クランピングなどによって固定されて、パワー半導体モジュールを形成する。必要に応じて、共通のハウジング40が、各回路担体の全てと、上記各回路担体上に配置された各パワー半導体チップとを含んで設けられてもよい。
図18に図示されているように、搭載用フレーム60は、モジュールハウジングの下面側として機能するものであってもよい。一実施形態では、上記搭載用フレーム60は、上記各サブユニット101、102、103のそれぞれにおける各回路担体30の周囲を、それぞれ覆う各側壁を含んでもよい。上記各サブユニット101、102、103上には、各電子部品が配置される。
さらに他の実施形態が、図19にて図示される。図18の構成との違いは、各サブユニット101、102、103のそれぞれは、個々の各ハウジングフレーム47a、47b、47cにそれぞれ取り付けられ、個々に、注封部材14にてそれぞれシールされている点である。図19では、搭載用フレーム60の対応する嵌入用の切欠き部62に、未だ挿入されていないサブユニット103が、矢印にて示す方向に沿って、上記嵌入用の切欠き部62の内部に対して、ストッパ38に達するまで押し込まれてもよい。上記ストッパ38は、搭載用フレーム60と隣接する位置にて、上記基板セグメント35cに対して一体的に形成される。上記押し込み位置にて、サブユニット103は、他の各サブユニット101、102と同様に、搭載用フレーム60に対して強固に結合され、パワー半導体モジュールを形成することができる。各サブユニット101、102、103の全ての各回路担体30上に形成された各電子回路を、共通にカバーする、または含む、追加のハウジングは、必ずしも必要なものではないが、必要に応じて設けられてもよい。
組み立てられたパワー半導体モジュールのためのさらに他の実施形態によれば、図20は、単一のハウジングフレームに代えて、個々の各ハウジングカバー48a、48b、48cがそれぞれ取り付けられた各サブユニット101、102、103を図示している。例えば、上記のような各ハウジングカバー48a、48b、48cは、プラスチック類からなっていてもよい。上記各サブユニット101、102、103のそれぞれは、個々に、注封部材14によってシールされてもよい。
パワー半導体モジュール100を形成するために、上記各サブユニット101、102、103は、機械的に互いに結合される必要がある。上記結合のために、上記各サブユニット101、102、103は、図1に図示されているように、共通のハウジング40内に配置され、上記ハウジング40と共に注封部材14にてシールされていることが好ましい。一実施形態、または、他の実施形態では、上記各サブユニット101、102、103は、共通の搭載用フレーム60内に対して、機械的に結合されていてもよい。上記の結合技術としては、接着、ねじ止め、ヒッチング(係合)、クランピングなどが、単独、または、必要に応じた組み合わせにて適用される。
実施例として、図21は、共通の搭載用フレームにヒッチされる複数の各サブユニットの内の1つのサブユニット102を示す、パワー半導体モジュールの一部の断面図を示す。上記ヒッチングのために、基板セグメント35bには、少なくとも1つの凹部39が設けられている。上記凹部39は、搭載用フレーム60の対応するラッチング素子(係合素子)69と係合するものであり、サブユニット102が搭載用フレーム60内に押し込まれたとき、上記係合が生じるようになっている。サブユニット102と搭載用フレーム60との間の強固な結合を確立するために、各ラッチング素子69のそれぞれは、プレスフィット(押圧密着)結合を形成するように、対応する凹部39に対してオーバーサイズであることが望ましい。図21に図示されているように、上記凹部39は、基板セグメント35bの境界領域に形成されていることが好ましい。上記境界領域では、上記基板セグメント35bは、上記基板セグメント35bの表面方向に沿って、上記回路担体30の端部から突出している。1つの可能な設定によれば、ラッチング素子69は、搭載用フレーム60と一体的に掲載されてもよい。上記のような設定は、例えば、金属から形成された、搭載用フレーム60の注入成形、または、プラスチック類から形成された搭載用フレーム60の射出成形によって実現されてもよい。図21では、回路担体30の上面側金属層および上記上面側金属層上に配置された各電子部品については、図示されていないが存在している。
図21の実施形態にもかかわらず、搭載用フレーム60とサブユニット102との間の強固な結合を確立するための代替の各構成もまた適用可能である。一般に、搭載用フレームは、各基板セグメントに対して、適切なダウンフォースを印加するために、各弾性部分を有することが好ましい。一実施形態では、上記のような各弾性部分は、各基板セグメントのそれぞれの周辺境界部に沿って配置されていることが望ましい。図1に図示されているように、ハウジングカバー40は、ハウジングカバー40と一体化された搭載用フレームを含んでもよい。図1では、上記搭載用フレームは、パワー半導体モジュールのハウジングの各側壁41から、および、上記プランジャ45から形成されている。このとき、上記プランジャ45は、ハウジングカバー40の各個室のそれぞれ規定する分離用壁として形成されている。上記各個室のそれぞれでは、単一のサブユニットが、注封部材14にて、上記ハウジングカバー40内が充填されてシールされる前に挿入されることが好ましい。このとき、図1では、上記各弾性部分は前述の弾性シール部44によって与えられる。
図11ないし図21を参照して上述された各パワー半導体モジュールのそれぞれは、図1ないし図10を参照して上述されたパワー半導体モジュールとして設定されてもよい。
上記各実施形態に記載の各搭載用フレーム60の少なくとも1つを設けることにより、上記基板35に対する各ねじ穴の形成を省いても、上記パワー半導体モジュール100とヒートシンク200とを互いに密着させて結合できる。よって、上記基板35を小型化できる。また、上記各搭載用フレーム60の少なくとも1つを設けることにより、上記基板35において、上記各ねじ穴を設けるための廃棄部分の発生を防止できる。
最後に、一実施形態に関して説明された装置の各特徴や方法の各プロセスについては、他の各実施形態に関して説明された装置の各特徴や方法の各プロセスと組み合わせることが、上記組み合わせについて明示されていなくとも可能であることを指摘しておく。一実施形態では、請求項に記載された各特徴や方法の各プロセスは、同じ実施形態内の1以上における他の請求項に記載された各特徴や方法の各プロセスと組み合わせることが、それらの組み合わせが互いに排除されるものでないかぎり、可能である。
本明細書では、特定の各実施形態について、図示され、記述されているが、本発明の権利範囲から逸脱しない範囲内にて、上記図示され、記述された特定の各実施形態に代えて、種々な代替のおよび/または等価の実施形態を用いることが可能なことは、当業者であれば理解されるであろう。本願発明は、本明細書にて説明された上記特定の各実施形態のどのような各変更や各適合もカバーしていることが意図されている。それゆえ、本願発明は、本願の各請求項およびそれらの等価物によってのみ限定されることが意図される。
本発明のパワー半導体モジュールは、例えば、電気モータを駆動するための、例えばインバータ類やパワーサプライの技術といった、パワー変換技術の分野に利用することができる。
30 回路担体
31 セラミック基板
32 上面側金属層(第1金属層)
35 基板
35a 基板セグメント
35b 基板セグメント
31 セラミック基板
32 上面側金属層(第1金属層)
35 基板
35a 基板セグメント
35b 基板セグメント
Claims (12)
- 互いに離間した少なくとも2つの各基板セグメントを有する基板と、
少なくとも2つの各回路担体と、
各サブユニットとを含み、
上記各回路担体のそれぞれの上に、少なくとも第1金属層が配置され、
上記各回路担体のそれぞれは、上記各基板セグメントのそれぞれの上に配置され、
上記少なくとも2つの各回路担体は、互いに離間しており、
上記各回路担体の1つの上記第1金属層上に配置された、少なくとも1つのパワー半導体チップを含み、
上記基板は、ヒートシンクにねじ止めするためのねじ穴が無いものであり、
上記各サブユニットのそれぞれは、個々の各ハウジングフレームにそれぞれ取り付けられ、個々に、注封部材にてそれぞれシールされているパワー半導体モジュール。 - 上記少なくとも2つの各回路担体が配置された、共通のハウジングを含む請求項1に記載のパワー半導体モジュール。
- ハウジングカバーを含み、
上記ハウジングは、上記基板と上記ハウジングカバーから形成されている請求項2に記載のパワー半導体モジュール。 - 上記基板は、上記パワー半導体モジュールの下面部を形成している請求項1に記載のパワー半導体モジュール。
- 上記各回路担体の少なくとも1つは、ダイレクト銅ボンディング担体、ダイレクトアルミニウムボンディング担体、活性金属ブレージング担体の内の1つである請求項1に記載のパワー半導体モジュール。
- 上記各基板セグメントの少なくとも1つは、銅、アルミニウム、金属マトリックス複合体の1つからなる請求項1に記載のパワー半導体モジュール。
- 上記各基板セグメントの少なくとも1つは、銅、アルミニウム、アルミニウムシリコンカーバイドの金属マトリックス複合体、銅シリコンカーバイドの金属マトリックス複合体、アルミニウムカーバイドの金属マトリックス複合体の1つからなる請求項1に記載のパワー半導体モジュール。
- 上記少なくとも第1金属層の厚さは、0.1mmから0.6mmまでの厚さである請求項1に記載のパワー半導体モジュール。
- 上記各基板セグメントは、上記各基板セグメントが共通のヒートシンクによって結合されていないときでも、互いに機械的に結合されている請求項1に記載のパワー半導体モジュール。
- 互いに離間した少なくとも2つの各基板セグメントを有する基板と、
少なくとも2つの各回路担体と、
各サブユニットとを含み、
上記各回路担体のそれぞれの上に、少なくとも第1金属層が配置され、
上記各回路担体のそれぞれは、上記各基板セグメントのそれぞれの上に配置され、
上記少なくとも2つの各回路担体は、互いに離間しており、
上記各回路担体の少なくとも1つは、セラミック基板を有し、
上記各回路担体のそれぞれの第1金属層は、上記セラミック基板上に配置されており、
上記各回路担体の1つの上記第1金属層上に配置された、少なくとも1つのパワー半導体チップを含み、
上記基板は、ヒートシンクにねじ止めするためのねじ穴が無いものであり、
上記各サブユニットのそれぞれは、個々の各ハウジングフレームにそれぞれ取り付けられ、個々に、注封部材にてそれぞれシールされているパワー半導体モジュール。 - 上記セラミック基板の少なくとも1つは、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化シリコンの各マテリアルの内の1つを有する、または、上記各マテリアルの内の1つからなる請求項10に記載のパワー半導体モジュール。
- 上記セラミック基板の厚さは、0.2mmから2mmまでの厚さの範囲内である請求項10に記載のパワー半導体モジュール。
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