KR101238542B1 - 전력 반도체 모듈 및 이에 대한 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉각 부품 상에 배치되는 가압 접촉식 전력 반도체 모듈 및 이에 대한 제조 방법에 관한 것이다. 부하 연결 요소는 각각 적어도 하나의 접촉 요소, 밴드형 구간 및 여기로부터 형성되어 있는 접촉 기부를 구비하는 금속형 몸체로서 형성된다. 각 밴드형 구간은 기판 표면에 대해 평행하게 그리고 이로부터 이격되어 배치된다. 밴드형 구간의 접촉 기부는 기판까지 연장되고 여기에서 회로상 적합하게 접촉을 형성한다. 부하 연결 요소는 스택을 형성하며, 각 인접한 부하 연결 요소 사이에서 각 밴드형 구간 영역에는 탄성 중간층이 배열된다.
냉각 부품, 가압 접촉식, 전력 반도체 모듈, 부하 연결 요소, 접촉 기부

Description

전력 반도체 모듈 및 이에 대한 제조 방법{POWER SEMICONDUCTOR MODULE AND ASSOCIATED MANUFACTURING METHOD}
도 1은 본 발명에 따른 전력 반도체 모듈의 단면도.
도2는 본 발명에 따른 전력 반도체 모듈의 부하 연결 요소로 이루어진 스택의 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 전력 반도체 모듈
2: 냉각 부품
3: 하우징
5: 기판
40, 42, 44: 부하 연결 요소
52: 절연체
54: 전도체
400, 420, 440: 접촉 기부
402, 422, 442: 밴드형 구간
본 발명은 냉각 부품 상에 배치되는 가압 접촉식 전력 반도체 모듈 및 전력 반도체 모듈에 대한 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 시작점은 전력 반도체 모듈에 관한 것이며, 이는 독일 특허 공보 제197 19 703 A1호에 개시되어 있다.
종래 기술에 따르면, 이와 같은 전력 반도체 모듈은 하우징으로 이루어지고, 상기 하우징은 그 안에 배치된 적어도 하나의 전기 절연식 기판을 포함하고, 상기 기판은 양호하게는 냉각 부품 상에 직접 장착된다. 기판은 절연체로 이루어지고, 상기 절연체는 그 위에 존재하는 복수의 서로 절연된 금속 결합 라인 및 그 위에 존재하여 상기 결합 라인과 회로상 적합하게 결합된 전력 반도체 부품을 포함한다. 또한, 상기 공지된 전력 반도체 모듈은 외부 부하 연결부 및 보조 연결부를 위한 연결 요소 및 내부에 배치된 결합 요소를 포함한다. 전력 반도체 모듈의 내부의 회로상 적합한 결합을 위한 상기 결합 요소는 대부분 와이어 본딩 결합부로서 형성된다.
마찬가지로 가압 접촉식 전력 반도체 모듈도 공지되어 있는데, 이는 독일 특허 공보 제42 37 632 A1호, 독일 특허 공보 제199 03 875 A1호 또는 독일 특허 공보 제101 27 947 C1호에 공지되어 있다. 처음으로 언급된 공보에서 가압 장치는 압력 구축을 위한 안정화된 양호하게는 금속 가압 요소, 압력 저장을 위한 탄성 쿠션 요소, 및 기판 표면의 분리된 영역 상으로 압력을 인가하기 위한 브릿지 요소를 포함한다. 브릿지 요소는 양호하게는 쿠션 요소쪽 표면을 구비하는 합성수지 몸체로서 형성되며, 상기 쿠션 요소쪽 표면으로부터 복수의 가압 핑거가 기판 표면 방향으로 연장된다.
이와 같은 가압 장치에 의해 기판은 냉각 부품 상으로 가압되어, 기판과 냉각 부품 사이에 열전도가 지속적으로 확실하게 이루어진다. 탄성 쿠션 요소는 열 부하가 상이할 때 전력 반도체 모듈의 전체 수명 사이클에 걸쳐 가압비가 일정하게 유지되도록 사용된다.
독일 특허 공보 제199 03 875 A1호는, 가압 요소가 한편으로는 특히 유리한 중량 및 안정성 비율을 갖고 다른 한편으로는 전기 절연식 통과부를 포함하도록, 공지된 가압 요소를 형성하였다. 이를 위해, 가압 요소는 내부에 위치된 금속 코어를 구비하는 합성수지 몸체로서 형성된다. 상기 금속 코어는 스프링 접촉식으로 연결 요소, 양호하게는 보조 연결 요소를 통과시키기 위한 리세스를 포함한다. 합성수지 몸체는, 보조 연결 요소가 합성수지 몸체에 의해 금속 코어로부터 전기적으로 절연되도록, 상기 리세스를 둘러싼다.
자체의 기판쪽 표면에 복수의 가압 핑거를 포함하는 개선된 가압 요소도 공지되어 있다. 양호하게는 금속 코어는 사전 설정된 만곡부를 포함한다. 상기 2개의 수단의 조합에 의해 상기 가압 요소는 상술된 가압 장치의 전체 기능성을 제공할 수 있다.
독일 특허 공보 제101 57 947 C1호에는 전력 반도체 모듈이 공지되어 있으 며, 여기에는 부하 연결 요소가 구비되어, 부하 연결 요소는 구간에서 밀접하게 인접되어 기판 표면에 수직하게 연장되고 여기로부터 접촉 기부를 포함하며, 상기 접촉 기부는 전도체에 대한 전기적 접촉을 형성하고 이와 동시에 기판 상에 압력을 가하여 냉각 부품에 대한 열 접촉을 형성한다. 압력은 종래 기술에 따른 수단에 의해 안내되어 저장된다.
본 발명의 목적은 전력 반도체 모듈의 내부 절연이 개선되고 가압 접촉 형성이 단순화되는 가압 접촉식 전력 반도체 모듈 및 이에 대한 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 특허청구범위 제1항 및 제8항의 특징부의 수단을 통해 달성된다. 양호한 실시예는 종속항에 개시되어 있다.
본 발명에 따른 사상은 냉각 부품 상에 배치되는 가압 접촉식 전력 반도체 모듈을 배치하는 것에 관한 것으로서, 적어도 하나의 기판과, 그 위에 배치되는 적어도 2개의 전력 반도체 부품, 예를 들면 양극 트랜지스터와, 하우징과, 외측으로 안내되는 부하 연결 요소 및 제어 연결 요소를 포함한다. 기판은 절연체를 포함하며, 전력 반도체 모듈의 내부쪽의 기판의 제1 주요면 상에는 부하 포텐셜을 갖는 전도체가 배치된다. 또한, 기판은 양호하게는 전력 반도체 부품의 제어를 위해 제어 포텐셜을 갖는 적어도 하나의 전도체도 포함한다.
또한, 전력 반도체 모듈은 부하 연결 요소를 포함하며, 상기 부하 연결 요소 는 각각 접촉 장치, 밴드형 구간 및 여기로부터 형성되어 있는 복수의 접촉 기부를 구비하는 금속형 몸체로서 형성된다. 각 밴드형 구간은 기판 표면에 대해 평행하게 그리고 이로부터 이격되어 배치된다. 밴드형 구간으로부터 형성되는 접촉 기부는 기판까지 연장되고 여기에서 회로상 적합하게 부하 연결부의 접촉을 형성한다. 양호하게는 접촉 기부는 기판 상에서 부하 포텐셜을 갖는 전도체와 접촉하거나 또는 대안으로 각 전력 반도체 부품과도 직접 접촉한다.
본 발명에 따르면, 부하 연결 요소는 스택(stack)을 형성하며, 여기서 각 인접한 부하 연결 요소 사이에서 각 밴드형 구간 영역에는 탄성 중간층이 배치된다. 이와 같이 복수의 탄성 중간층을 배치하는 것은 압력 저장부만을 구비하는 종래 기술에 비해, 각 부하 연결 요소가 강성이 아닌 가요성 있게 서로에 대해 배치되며 이를 통해 확실한 접촉 가능성이 본질적으로 개선된다는 장점을 갖는다. 또한, 각 부하 연결 요소의 각 접촉 기부의 길이에서의 서로에 대한 제조 공차가 보상된다. 본 발명에 따라 부하 연결 요소의 스택을 형성함으로써 모든 접촉 기부는 기판 또는 전력 반도체 부품 상의 각 접촉 지점 상에서 동일한 힘으로 가압된다.
상술된 장치를 제작하는 관련 방법은 본질적으로,
중간층을 구비하는 부하 연결 요소로 이루어진 스택을 제작하는 단계와,
전력 반도체 모듈의 하우징에 스택을 배치하는 단계와,
스택의 상부에 가압 장치를 배치하는 단계와,
하우징 상에 또는 그 내부에 가압판을 예비적으로 고정하는 단계와,
그 위에 배열되어 회로상 적합하게 결합된 전력 반도체 부품을 구비하는 적 어도 하나의 기판을 하우징의 리세스(recess)에 배치하는 단계를 포함한다.
특히 유리하게는, 부하 연결 요소의 밴드형 구간 및 접촉 기부는 편평한 금속체로부터 천공- 절곡- 기술로 제작되고, 접촉 장치(404, 424)와 결합되며, 탄성 중간층(46)에 의해 스택(4)으로 적층된다.
상기 제작 방법은 사전 제작된 스택을 통해, 전력 반도체 모듈의 조립 시 적은 각 부품만이 서로에 대해 배치된다는 장점을 갖는다.
본 발명에 따른 해결 수단이 도 1 및 도 2의 실시예에 의해 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 전력 반도체 모듈(1)의 단면도를 도시한다. 전력 반도체 모듈은 프레임형 하우징 부분을 구비하는 하우징(3)을 포함하며, 상기 하우징(3)은 본 장치의 냉각 부품(2)과 고정 결합되어 있다. 여기서 프레임형 하우징 부분은 적어도 하나의 기판(5)을 둘러싼다. 상기 기판(5)은 다시 절연체(52), 양호하게는 알루미늄 산화물 또는 알루미늄 질화물과 같은 절연 세라믹을 포함한다.
기판(5)은 전력 반도체 모듈(1)의 내부쪽의 제1 주요면 상에서, 구조화된 금속 적층부를 포함한다. 양호하게는 구리 적층부로서 구성된 상기 금속 적층부의 각 부분은 전력 반도체 모듈(1)의 전도체(54)를 형성한다. 기판(5)의 제2 주요면은 종래 기술에 따르면 구조화되지 않은 구리 적층부(58)를 포함한다.
기판(5)의 전도체(54) 상에는, 예를 들면 프리 휠링 다이오드가 각각 비평행 하게 연결된 IGBTs(절연 게이트 양극 트랜지스터), 또는 MOS-FETs와 같은 제어 가능한 그리고/또는 제어되지 않는 전력 반도체 부품(60)이 배치되어 있다. 이들은 예를 들면 와이어 본딩 결합(62)에 의해 다른 전도체(54)와 회로상 적합하게 연결되어 있다.
상이하게 요구되는 포텐셜을 구비하는 부하 연결 요소(40, 42, 44)가 전력 반도체 모듈(1)의 내부에서 전력 전자 회로의 외부 연결을 위해 사용된다. 이를 위해 부하 연결 요소(40, 42, 44)는 금속형 몸체로서 형성되며, 기판 표면에 대해 평행하게 각각 밴드형 구간(402, 422, 442)을 포함한다. 밴드형 구간(402, 422, 442)은 스택(stack)(4)(도 2 참조)을 형성하며, 각 부하 연결 요소(40, 42, 44)의 밴드형 구간은 각각 탄성 중간층(46), 여기서는 실리콘 쿠션부에 의해 서로 이격되고, 서로에 대해 전기적으로 절연되어 있다. 상기 실리콘 쿠션부(46)가 밴드형 구간과 부착되어 있다면 특히 양호한데, 왜냐하면 이에 따라 스택(4)이 조립 유닛으로서 형성되기 때문이다. 필요한 보조 연결 요소는 간략화를 위해 본 단면도에 도시되지 않는다.
양호하게는 본 발명에 따른 전력 반도체 모듈(1)은 부하 연결 요소(40, 42, 44)의 밴드형 구간(402, 422, 442)의 스택과 기판(5) 사이에서 절연체(30)로 형성된 중간층을 포함한다. 상기 절연체(30)는 스택(4)(도 2 참조)의 접촉 기부(400, 420, 440)를 통과시키기 위해 리세스(32)를 포함한다.
전력 반도체 모듈(1)과 냉각 부품(2)과의 열적 결합을 위한, 그리고 이와 동시에 부하 연결 요소(40, 42, 44)와 기판(5)의 전도체(54)와의 전기적 접촉을 위한 가압 장치(70)는 스택(4)(도 2 참조) 상으로 압력을 구축하기 위한 가압 요소(72)에 의해 형성된다. 이를 위해 가압 요소는 종래 기술에 따른 가압 핑거(74)를 포함한다. 편평한 하측면을 구비하는 가압 요소(72)와 스택(4) 사이에 동일한 중간층(46) 구성으로 이루어진 다른 탄성 층이 배치되는 것이 양호할 수 있다.
또한, 가압 요소(72)는 종래 기술에 따르면 내부에 위치된 적합한 금속 코어 및 외측 강성 구조부(76)를 구비하는 합성수지 몸체로서 구현될 수 있다. 가압 요소(72)가 동시에 전력 반도체 모듈(1)의 커버로서 사용되는 것이 유리하다.
도 2는 본 발명에 따른 전력 반도체 모듈의 부하 연결 요소(40, 42, 44)로 이루어진 스택(4)의 3차원적 도면을 도시한다. 부하 연결 요소(40, 42, 44)가 도시되어 있으며, 상기 부하 연결 요소(40, 42, 44)는 각각 관련된 밴드형 구간(402, 422, 442)으로부터 형성된 복수의 접촉 기부(400, 420, 440)를 포함한다. 접촉 장치(404, 424)는 전력 반도체 모듈의 외측 연결부를 형성한다.
밴드형 구간(402, 422, 442) 사이에는 1mm의 최소 두께를 갖는 실리콘 쿠션부로 각각 이루어진 탄성 중간층(46)이 배치되어 있다. 여기서 각 탄성 중간층(46)은 인접한 부하 연결 요소(40, 42, 44)의 전기 절연부, 및 전력 반도체 모듈의 압력 전달 및 압력 저장 요소를 동시에 형성한다.
부하 연결 요소(40, 42, 44)가 밴드형 구간(402, 422, 442)의 영역에서 각 중간층(46)과 결합되어 조립 유닛을 형성하는 것이 특히 유리하다. 이는 예를 들면 부착 결합을 통해 형성될 수 있다. 결합 기술로서 적층 방법이 사용되는 것도 물론 특히 유리하다.
스택(4)은 또한 밴드형 구간(402, 422, 442), 및 나사 스프링으로 형성된 도시되지 않은 보조 연결 요소를 통과시키기 위한 중간층(46)에 리세스(406, 426, 446)를 포함한다.
본 발명의 가압 접촉식 전력 반도체 모듈 및 이에 대한 제조 방법에 따르면, 전력 반도체 모듈의 내부 절연이 개선되고, 가압 접촉 형성이 단순화되며, 제조 공정이 간단해지는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 냉각 부품(2) 상에 배치되는 가압 접촉식 전력 반도체 모듈(1)이며,
    적어도 하나의 기판(5)과, 여기에 배치되는 적어도 2개의 전력 반도체 부품(60)과, 하우징(3)과, 외측으로 안내되는 부하 연결 요소(40, 42, 44) 및 제어 연결 요소와, 가압 장치(70)를 포함하고, 기판(5)은 절연체(52)를 포함하며, 전력 반도체 모듈의 내부쪽의 기판(5)의 제1 주요면 상에는 부하 포텐셜을 갖는 전도체(54)가 배치되고, 부하 연결 요소는 각각 적어도 하나의 접촉 요소(404, 424), 밴드형 구간(402, 422, 442) 및 여기로부터 형성되어 있는 접촉 기부(400, 420, 440)를 구비하는 금속형 몸체로서 형성되며, 밴드형 구간은 기판 표면에 대해 평행하게 그리고 이로부터 이격되어 배치되고, 밴드형 구간의 접촉 기부는 기판(5)까지 연장되어 회로상 접촉을 형성하며, 부하 연결 요소(40, 42, 44)는 스택(4)을 형성하고, 각 인접한 부하 연결 요소 사이에서 각 밴드형 구간(402, 422, 442) 영역에는 탄성 중간층(46)이 배열되며, 가압 장치(70)는 상기 스택(4) 상으로 압력을 인가하여 접촉 기부(400, 420, 440)가 기판(5)의 전도체(54)와 전기 도전식으로 결합되는 전력 반도체 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 탄성 중간층(46)은 1mm의 최소 두께를 갖는 실리콘 쿠션부로서 형성되는 전력 반도체 모듈.
  3. 제1항에 있어서, 탄성 중간층(46)은 이와 동시에, 인접한 부하 연결 요소(40, 42, 44)의 전기적 절연부를 형성하는 전력 반도체 모듈.
  4. 제3항에 있어서, 부하 연결 요소(40, 42, 44)는 밴드형 구간(402, 422, 442) 영역에서 하나의 유닛으로서 결합되며, 모든 부하 연결 요소는 서로에 대해 전기적으로 절연되는 전력 반도체 모듈.
  5. 제1항에 있어서, 가압 장치(70)의 가압 요소(72)와 스택(4) 사이에 탄성 중간층(46)과 동일한 구성의 탄성 층이 배치되는 전력 반도체 모듈.
  6. 제1항에 있어서, 스택(4)은 부착을 통해 형성되는 전력 반도체 모듈.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 가압 장치(70) 및 스택(4)은 나사 스프링으로 형성된 보조 연결 요소를 통과시키기 위한 리세스(406, 426, 446)를 포함하는 전력 반도체 모듈.
  8. 냉각 부품 상에 배치되는 제1항에 따른 전력 반도체 모듈(1)을 제작하는 방법이며,
    중간층(46)을 구비하는 부하 연결 요소(40, 42, 44)로 이루어진 스택(4)을 제작하는 단계와,
    전력 반도체 모듈(1)의 하우징(3)에 스택(4)을 배치하는 단계와,
    스택(4)의 상부에 가압 장치(70)를 배치하는 단계와,
    하우징(3) 상에 또는 그 내부에 가압판(72)을 고정하는 단계와,
    기판 위에 배열되어 회로상 결합된 전력 반도체 부품(60)을 구비하는 적어도 하나의 기판(5)을 하우징(3)의 리세스에 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 부하 연결 요소(40, 42, 44)의 밴드형 구간(402, 422, 442) 및 접촉 기부(400, 420, 440)는 편평한 금속체로부터 천공- 절곡- 기술로 제작되며, 접촉 장치(404, 424)와 결합되며, 탄성 중간층(46)에 의해 스택(4)으로 적층되는 방법.
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006006424B4 (de) * 2006-02-13 2011-11-17 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Anordnung mit mindestens einem Leistungshalbleitermodul und einem Kühlbauteil und zugehöriges Herstellungsverfahren
DE102006006425B4 (de) * 2006-02-13 2009-06-10 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul in Druckkontaktausführung
DE102006052620B4 (de) * 2006-11-08 2009-07-09 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Schaltungsanordnung mit einem Leistungsmodul, das mit einer Leiterplatte kombiniert ist.
DE102007003587B4 (de) 2007-01-24 2009-06-10 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul mit Druckkörper
DE102007044046B4 (de) * 2007-09-14 2013-01-03 Infineon Technologies Ag Verfahren zur internen Kontaktierung eines Leistungshalbleitermoduls
DE102008014113B4 (de) 2008-03-13 2014-04-03 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul in Druckkontaktausführung
DE102008014112A1 (de) 2008-03-13 2009-10-01 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul in Druckkontaktausführung
CN101582414B (zh) * 2009-04-02 2012-05-30 嘉兴斯达微电子有限公司 功率端子直接键合的功率模块
DE102009057146B4 (de) * 2009-12-05 2013-09-26 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Druckkontaktiertes Leistungshalbleitermodul mit Hybriddruckspeicher
DE102009057145B4 (de) 2009-12-05 2013-12-19 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Druckkontaktiertes Leistungshalbleitermodul mit teilweise bandartigen Lastanschlusselementen
DE102011008261A1 (de) * 2011-01-11 2012-07-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Schiene für die elektrische Kontaktierung eines elektrisch leitfähigen Substrates
WO2016059916A1 (ja) * 2014-10-14 2016-04-21 富士電機株式会社 半導体装置
US9431311B1 (en) 2015-02-19 2016-08-30 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor package with elastic coupler and related methods
DE102016115572B4 (de) 2016-08-23 2019-06-13 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitereinrichtungssystem mit einer ersten und einer zweiten Leistungshalbleitereinrichtung
EP3682475A1 (en) 2017-09-15 2020-07-22 Finar Module Sagl Packaging method and joint technology for an electronic device
DE102018112552B4 (de) * 2018-05-25 2021-04-15 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Baugruppe mit einem Kunststoffformkörper und einer Mehrzahl von Lastanschlusselementen einer Leistungshalbleitereinrichtung und Leistungshalbleitereinrichtung hiermit
DE102018131855A1 (de) * 2018-12-12 2020-06-18 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul mit einem Druckkörper und mit einem Druckeinleitkörper, Leistungshalbleiteranordnung hiermit sowie Leistungshalbleitersystem hiermit
EP3736854A1 (en) 2019-05-06 2020-11-11 Infineon Technologies AG Power semiconductor module arrangement
EP3736858A1 (en) 2019-05-06 2020-11-11 Infineon Technologies AG Power semiconductor module arrangement
EP3736855A1 (en) 2019-05-06 2020-11-11 Infineon Technologies AG Power semiconductor module arrangement and method for producing the same
DE102021205632A1 (de) 2021-06-02 2022-12-08 Zf Friedrichshafen Ag Halbbrücke für einen elektrischen Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs, Leistungsmodul für einen Inverter und Inverter

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09121019A (ja) * 1995-10-25 1997-05-06 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3232168A1 (de) * 1982-08-30 1984-03-01 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Halbleiterbauelement mit druckkontakt
EP0138048B1 (en) * 1983-09-29 1993-12-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Press-packed semiconductor device
DE4237632A1 (de) * 1992-11-07 1994-05-11 Export Contor Ausenhandelsgese Schaltungsanordnung
DE19719703C5 (de) * 1997-05-09 2005-11-17 eupec Europäische Gesellschaft für Leistungshalbleiter mbH & Co. KG Leistungshalbleitermodul mit Keramiksubstrat
DE19843309A1 (de) * 1998-09-22 2000-03-23 Asea Brown Boveri Kurzschlussfestes IGBT Modul
DE19903875C2 (de) * 1999-02-01 2001-11-29 Semikron Elektronik Gmbh Leistungshalbleiterschaltungsanordnung, insbesondere Stromumrichter, in Druckkontaktierung
JP2002076259A (ja) * 2000-08-28 2002-03-15 Mitsubishi Electric Corp パワーモジュール
DE10121970B4 (de) * 2001-05-05 2004-05-27 Semikron Elektronik Gmbh Leistungshalbleitermodul in Druckkontaktierung
DE10141114C1 (de) * 2001-06-08 2002-11-21 Semikron Elektronik Gmbh Schaltungsanordnung
DE10127947C1 (de) * 2001-08-22 2002-10-17 Semikron Elektronik Gmbh Schaltungsanordnung
EP1318545A1 (de) * 2001-12-06 2003-06-11 Abb Research Ltd. Leistungshalbleiter-Submodul und Leistungshalbleiter-Modul
EP1367643B1 (en) * 2002-05-15 2006-04-05 Tyco Electronics AMP GmbH Electronic module
JP3669971B2 (ja) * 2002-05-21 2005-07-13 三菱電機株式会社 半導体モジュール
US6946740B2 (en) * 2002-07-15 2005-09-20 International Rectifier Corporation High power MCM package
DE102004025609B4 (de) * 2004-05-25 2010-12-09 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Anordnung in Schraub- Druckkontaktierung mit einem Leistungshalbleitermodul
DE102004061936A1 (de) * 2004-12-22 2006-07-06 Siemens Ag Anordnung eines Halbleitermoduls und einer elektrischen Verschienung
US7443014B2 (en) * 2005-10-25 2008-10-28 Infineon Technologies Ag Electronic module and method of assembling the same
DE102006006424B4 (de) * 2006-02-13 2011-11-17 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Anordnung mit mindestens einem Leistungshalbleitermodul und einem Kühlbauteil und zugehöriges Herstellungsverfahren
DE102006006425B4 (de) * 2006-02-13 2009-06-10 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul in Druckkontaktausführung

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09121019A (ja) * 1995-10-25 1997-05-06 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20070187817A1 (en) 2007-08-16
EP1830404A2 (de) 2007-09-05
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JP5186113B2 (ja) 2013-04-17
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KR20070081743A (ko) 2007-08-17
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CN101026146A (zh) 2007-08-29

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