KR101695492B1 - 전력 전자 시스템에서 간섭 방출을 감소시키기 위한 장치 - Google Patents

전력 전자 시스템에서 간섭 방출을 감소시키기 위한 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101695492B1
KR101695492B1 KR1020100034316A KR20100034316A KR101695492B1 KR 101695492 B1 KR101695492 B1 KR 101695492B1 KR 1020100034316 A KR1020100034316 A KR 1020100034316A KR 20100034316 A KR20100034316 A KR 20100034316A KR 101695492 B1 KR101695492 B1 KR 101695492B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power semiconductor
shaped body
semiconductor module
connecting elements
power
Prior art date
Application number
KR1020100034316A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100114837A (ko
Inventor
호프퍼디첼 레네
크라우스 박크하우스 닥터
하거 루드위그
크노스 미켈
프란크 토마스
Original Assignee
세미크론 엘렉트로니크 지엠비에치 앤드 코. 케이지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세미크론 엘렉트로니크 지엠비에치 앤드 코. 케이지 filed Critical 세미크론 엘렉트로니크 지엠비에치 앤드 코. 케이지
Publication of KR20100114837A publication Critical patent/KR20100114837A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101695492B1 publication Critical patent/KR101695492B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/552—Protection against radiation, e.g. light or electromagnetic waves
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
    • H01L23/64—Impedance arrangements
    • H01L23/642—Capacitive arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/072—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/4847—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond
    • H01L2224/48472—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond the other connecting portion not on the bonding area also being a wedge bond, i.e. wedge-to-wedge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01004—Beryllium [Be]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01068—Erbium [Er]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1901—Structure
    • H01L2924/1904—Component type
    • H01L2924/19041—Component type being a capacitor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/30107—Inductance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/3025—Electromagnetic shielding

Abstract

전력 반도체 모듈을 포함하거나 또는 적어도 하나의 전력 반도체 모듈의 배열을 포함하는 전력 전자 시스템에서 간섭 방출을 감소시키기 위한 장치가 개시된다. 상기 장치는 기준 전위의 제1 형상체, 상기 장치의 내부에 배치되며 전력 반도체 소자들과 상기 장치의 외부 접속을 위해 할당된 접속 요소들 사이의 접속을 위한 역할을 하는 서로 다른 극성의 적어도 두 개의 직류 부하 접속 요소들을 포함한다. 이러한 경우, 서로 다른 극성의 두 개의 직류 부하 접속 요소들은 적어도 각각 그들이 평면 형태로 구현되는 하나의 구성 부분을 구비하며, 이 때 이러한 구성 부분들은 서로 평행하고 서로 밀접하게 인접하도록 되어있으며, 또한 서로 전기적으로 절연된다. 또한, 상기 장치는 상기 직류 부하 접속 요소들의 두 평행한 구성 부분들 사이의 영역에 상기 구성 부분들로부터 전기적으로 절연되도록 배치되는, 평면 형상으로 구현된 제1 부분 형상체를 포함하는 적어도 하나의 제 2 형상체를 포함한다. 또한, 제2 부분 형상체가 상기 제1 형상체와 도전적으로 접속된다.

Description

전력 전자 시스템에서 간섭 방출을 감소시키기 위한 장치{DEVICE FOR REDUCING THE INTERFERENCE EMISSION IN A POWER ELECTRONIC SYSTEM}
본 발명은 개별적인 전력 반도체 모듈로 구현되거나, 또는 적어도 하나의 전력 반도체 모듈과 제어 전자부품 또는 수동 소자와 같은 추가적인 소자의 배열로 구현될 수 있는 전력 전자 시스템에서 간섭 방출을 최소화하기 위한 장치를 기재한다. 예를 들어, 제어 가능한 전력 반도체 소자와 압력 접촉 구현의 전력 반도체 모듈의 배열이 될 수 있다. 본 발명의 기점은 예를 들어 독일 특허 DE 10 2006 006 425 A1에 공지된 바와 같은 전력 반도체 모듈에 의해 형성된다.
종래 기술에 따르면, 이러한 유형의 전력 반도체 모듈은 내부에 적어도 하나의 전기적 절연 기판이 배치되는 하우징으로 구성되되, 하우징이 방열 장치 상에 배치되는 방식으로 구성된다. 기판은 그 부품으로 금속 접속 트랙들과 그 상부에 위치하여 상기 접속 트랙들과 회로-적합(circuit-conforming) 방식으로 접속되는 전력 반도체 소자들로 이루어진 전기적 절연 배열을 갖는다. 또한, 공지된 전력 반도체 모듈들은 부하의 외부 접속 및 보조 접속을 위한 접속 요소들과 내부에 배치된 접속 요소들을 포함한다. 이러한 전력 반도체 모듈의 내부에서 회로-적합 접속을 위한 접속 요소들은 대체적으로 적어도 부분적으로는 평면의 금속 형상체들로 구현된다.
더 복합적인 응용-특화된 전력 전자 시스템을 형성하기 위해 표준 전력 반도체 모듈이 추가적인 소자들과 결합된 전력 전자 시스템들도 공지되어 있다. 이 경우, 모든 필수 소자들과 이와 관련된 접속 요소들은 공통 하우징에 배열되며, 또한 회로-적합 방식으로 접속된다. 외부 접속을 위해서, 이러한 유형의 전력 전자 시스템들은 접속 요소를 포함한다. 사용자에 대해서, 이러한 방식의 전력 전자 시스템은 확장된 기능을 갖는 공지된 전력 반도체 모듈처럼 작용한다.
또한, 개별적인 커패시터에 의해서 기준 전위와 DC (직류) 접속 요소들을 접속하는 것도 공지된 바와 같다. "Y 커패시터"로 알려진 그러한 배열은 공통 모드 간섭을 감소시키는 역할을 한다. 전력 반도체 소자의 높은 스위칭 주파수는 단위 시간 당 매우 큰 전압 변화를 일으킨다. 이는 전력 전자 시스템, 즉 여기에서는 개별적인 전력 반도체 모듈도 마찬가지로 그 전자기 호환성(Electromagnetic Compatibility: EMC)을 감소시키는 전자기파의 방출을 일으키며, 그 결과 상기 시스템은 주어진 표준 값을 따르지 않는다.
상기 Y 커패시터들은 상기 전자기파의 방출을 감소시킨다. 그러나, 그러한 목적을 위해 커패시터는 간섭원, 즉 전력 반도체 소자와 가능한 한 가까이 배치되어야 한다. 더구나, 관련된 접속은 고주파에서도 상술한 효과를 크게 감소시키지 않도록 하기 위해 가능한 한 낮은 기생 인덕턴스를 가져야 한다.
종래 기술에 따르면, Y 커패시터들은 일반적으로 전력 반도체 모듈들의 직류 접속 요소 상에 배치되지만, 추가적인 소자로 인해 추가적인 구조적 공간을 점유하게 되며 또한 추가적인 비용을 발생시키게 된다.
본 발명은 전력 전자 시스템의 간섭 방출을 감소시키기 위한 장치가 전력 전자 시스템의 일체적인 내부 부품이 되어야 하며 또한 분리된 Y 커패시터들의 형태를 갖는 추가적인 소자가 생략될 수 있는 전력 전자 시스템의 간섭 방출을 감소시키기 위한 장치를 제공하는 목적을 기반으로 한다.
상기 목적은 본 발명에 따라 청구항 1에 따른 수단에 의해 달성된다. 바람직한 실시예는 종속항에 기술된다.
본 발명의 개념은 개별적인 전력 반도체 모듈로 존재하거나 또는 전력 반도체 모듈을 포함하는 배열로 존재하는 전력 전자 시스템을 기반으로 한다. 이러한 유형의 시스템들은 외부의 전기적 접속을 위한 접속 요소들을 구비한 하우징을 포함한다. 그 내부에는 외부 접속 요소들과 회로-적합 방식으로 접속되는 적어도 하나의 전력 반도체 소자가 배치된다. 보조 접속 및 부하 접속, 특히 그 중에서 서로 다른 극성을 갖는 적어도 두 개의 DC (직류) 부하 접속과 적어도 하나의 AC (교류) 부하 접속을 위한 제1 접속 요소들은 이 경우 공지된 바와 같다.
본 발명에 따르면, 서로 다른 극성을 갖는 두 개의 직류 부하 접속 요소들은 적어도 각각 그들이 평면 형태로 구현되는 하나의 구성 부분(section)을 갖는다. 또한, 이러한 구성 부분들은 서로 평행하고 서로 밀접하게 인접하도록 되어 있다. 두 개의 직류 부하 접속 요소들이 그들의 경로 내에서 또한 이러한 특정 구성 부분들 내에서 서로 전기적으로 절연되는 것은 당연하다.
또한, 본 발명에 따른 장치는 기준 전위에서 도전성 재료로 구성되는 제1 형상체를 포함한다. 상기 형상체는 전력 반도체 모듈의 방열부이거나 또는 복합적인 전력 전자 시스템의 하우징의 일부인 것이 바람직할 수 있다.
상기 장치 내부에 Y 커패시터의 기능을 형성하기 위해, 상기 장치는 도전성 재료로 구성되는 제2 형상체를 구비한다. 차례로, 상기 제2 형상체는 직류 부하 접속 요소들의 두 평행한 구성 부분들 사이의 영역에 배치되고 상기 구성 부분들과 전기적으로 절연되며, 또한 평면 형상으로 구현되는 제1 부분 형상체를 포함한다. 제2 형상체의 제2 부분 형상체는 상기 장치의 제1 형상체와 도전적으로 접속된다.
이러한 접속은 제2 형상체의 제1 부분 형상체가 직류 부하 접속 요소들의 두 평행한 구성 부분들 사이의 영역을 서로 다른 정도로 채우는 방식으로 제2 형상체 전체의 위치가 변경될 수 있도록 구현되는 것이 특히 바람직할 수 있다.
이러한 제2 형상체의 구현 및 배치로 인해, 상기 제2 형상체는 Y 커패시터의 기본 기능을 실행할 뿐만 아니라, 오히려 배치의 경우 서로 다른 커패시턴스를 설정하여 장치 전체를 추후 응용 조건에 맞게 개선되도록 설정하는 것이 가능하다.
다른 바람직한 구성에 있어서, 상기 제2 형상체는 컵 형상으로 구현되며, 그 결과 제1 형상체와 함께 필수 기판 뿐만 아니라, 적어도 하나의 전력 반도체 소자를 거의 완전히 둘러싸게 된다. 이러한 경우, 상기 제2 형상체는 기판 또는 전력 반도체 소자와 상기 장치의 접속 요소들 사이에 필요한 전기적 접속을 가능하도록 하기 위해 절개부(cutout)를 갖는다. 그 예로써 두 개의 직류 부하 접속 요소들과 서로 다른 보조 접속 요소들 중 하나는 상기 제2 형상체를 통해 연장되며, 적절하다면 제2 형상체로부터 충분히 전기적으로 절연된다.
게다가, 복합적인 전력 전자 시스템에서는 직류 부하 접속 요소들의 두 평행한 구성 부분들 사이의 영역이 상기 시스템의 일부인 전력 반도체 모듈의 측면 영역에 바로 인접하도록 배치되는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우, 전력 반도체 모듈은 상기 제1 형상체 상에 열 전도적이되 전기적으로 절연되는 접속 형태로 배치되며, 반면 상기 제2 형상체는 제2 부분 형상체에 의해 상기 제1 형상체 상에 배치된다. 이 경우, 상기 제2 형상체는 적어도 하나의 추가적인 부분 형상체를 구비하여 적어도 상기 추가적인 부분 형상체, 제1 직류 부하 접속 요소, 제2 부분 형상체 및 제2 직류 부하 접속 요소로 구성되는 적층 배열이 형성되는 것이 더 바람직할 수 있다.
본 발명에 따른 전력 전자시스템의 간섭 방출을 감소시키기 위한 장치는 이러한 장치가 전력 전자 시스템의 일체적인 내부 부품이 되어야 하며 또한 분리된 Y 커패시터들의 형태를 갖는 추가적인 소자가 생략될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 장치의 기본 원리를 개략적인 회로도로 도시한다.
도 2는 종래 기술에 따른 장치를 도시한다.
도 3 및 4는 본 발명에 따른 장치의 두 가지 구성을 단면도로 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 장치의 구성을 3차원 도면으로 도시한다.
도 1은 장치의 기본 원리를 개략적인 회로도로 도시한다. 이 도면은 다수의 전력 전자 회로들의 기본 구성 요소, 즉 각각 하나의 트랜지스터와 역방향으로 병렬 연결된 다이오드로 구현되는 두 개의 전력 반도체 소자들(20)을 포함하는 하프 브리지 회로를 도시한다. 그러한 하프 브리지 회로들은 다수의 서로 다른 전력 반도체 모듈들(10)의 회로를 기반으로 한다. 또한, 이 도면은 전력 반도체 모듈(10) 내부에 있는 두 극성을 갖는 제1 직류 부하 접속 요소들(22, 24)을 도시하며, 이들은 각각 할당된 제1 접속 요소들(12, 14)과 접속된다.
또한, 상기 도면은 전력 전자 회로 내에서 전력 반도체 소자(20)에 전원을 공급하기 전에 에너지를 버퍼링하는 역할을 하는 매개 회로 커패시터(30)를 도시한다. 제어부(32) 및 적어도 하나의 전력 반도체 모듈(10)과 마찬가지로, 매개 회로 커패시터(30)는 대개 더 복합적인 전력 전자 시스템(60)의 부품이다. 상기 전력 반도체 모듈(10) 등과 마찬가지로, 전력 전자 시스템(60)은 외부 접속을 위한 제2 접속 요소들(62, 64)과 두 극성을 갖는 제2 직류 부하 접속 요소들(72, 74)을 포함한다.
종래 기술에 따르면, 두 개의 분리된 개별적인 커패시터들(42, 44)로 구성되는 Y 커패시터(40)는 복합 시스템(60)의 제2 접속 요소들(72, 74)과 접속된다. 이러한 Y커패시터(40)를 전력 반도체 모듈(10)의 대응하는 제1 접속 요소들(12, 14)과 접속하는 것도 마찬가지로 공지되어 있다. 이 경우, 두 개의 커패시터들(42, 44)은 각각의 할당된 직류 부하 접속 요소들(12, 14 또는 72, 74)에 일차적으로 접속되며, 또한 이차적으로 기준 전위(46)에 접속된다.
도 2는 종래기술에 따른 전력 반도체 모듈(10)을 포함하는 장치의 구성을 단면도로 도시한다. 상기 도면은 제1 형상체(50), 즉, 예를 들어 구리 또는 알루미늄 몸체로 구성되어 그 상부에 기판(52)이 배치되는 방열부를 도시하며, 상기 기판은 열적이 아닌 전기적으로 방열부와 절연된다. 방열부(50)로부터 이격된 기판(52)의 표면은 서로 다른 전기적 전위를 갖는 다수 개의 도체 트랙(56)을 절연체(54) 상부에 구비한다. 전력 반도체 소자들(20)은 이러한 도체 트랙(56) 중 일부의 상측에 배치되며 또한 회로-적합 방식, 예를 들어 와이어 본딩 접속에 의해 접속된다.
하우징(90)은 기판(52)을 둘러싸며, 추가적인 접속 요소들을 구비한다: 여기에서는 추가적인 접속 요소들로서 서로 다른 전위를 갖는 두 개의 제1 직류 부하 접속 요소들(22, 24)이 도시되어 있다. 종래기술에서 공지된 바와 같이, 이러한 제1 직류부하 접속 요소들(22, 24)은 기판(52)의 할당된 도체 트랙(56)을 장치의 외부 접속을 위한 접속 요소들(12, 14)과 접속시킨다. 도시의 명료성을 위해서, 교류 부하 접속 요소의 도시는 생략되며, 이후의 두 도면에서도 마찬가지이다.
이 경우, Y 커패시터(40)는 전력 반도체 모듈(10)의 상부에서 추가적인 회로 기판(48) 상에 배치된다. 도 1에 도시된 회로 구성에 따르면, Y 커패시터(40)의 두 개의 커패시터들(42, 44)은 각각의 할당된 제1 직류 접속 요소(22, 24) 및 기준 전위(46), 즉 제1 형상체(50)의 전위와 접속된다.
도 3 및 4는 각각 전력 반도체 모듈(10)을 포함하는 본 발명에 따른 장치의 두 구성을 단면도로 개략적으로 도시하며, 이러한 구성은 도 2에 따른 장치를 기반으로 한다.
도 3에 따른 구성은 기판(52) 상부의 영역에서 각각의 구성 부분(220, 240) 내에 서로 평행하게 되어있는 제1 직류 부하 접속 요소들(22, 24)을 구비하며, 이러한 구성 부분들(220, 240)은 그 표면 법선이 서로 평행한 상태로 적어도 부분적으로는 평면 형태로 구성된다. 제1 직류 부하 접속 요소들(22, 24)의 평면 구성(220, 240)의 영역에는 제1 부분 형상체(82)가 제1 직류 부하 접속 요소들(22, 24)의 두 구성 부분들(220, 240) 사이에 평면 형상으로 위치하는 방식으로 제2 형상체(80), 즉 스탬프 가공된 Z형상의 절곡부가 배치된다. 제1 직류 부하 접속 요소들(22, 24)이 서로 전기적으로 절연되고 또한 제2 형상체(80)와도 절연되는 것은 당연하다. 이러한 구성의 결과로써, Z-형상의 제2 형상체(80)는 제1 직류 부하 접속 요소(22, 24) 및 기준 전위의 제1 형상체(50) 사이에 각각의 커패시터들(42, 44)을 포함한 Y 커패시터(40) 처럼 기능한다.
상기 제2 형상체(80)는 방열부인 제1 형상체(50)와 도전적으로 접속되는 제2 부분 형상체(84)를 더 포함한다. 이러한 접속은 제2 형상체(80) 전체가 기판(52)과 평행하게 이동하여 상기 제1 직류 부하 접속 요소들(22, 24)의 평행한 평면 구성 부분들(220, 240)과도 평행하게 이동하는 방식으로 구현될 수 있다. 가장 간단한 경우에, 이러한 접속은 제2 부분 형상체(84)에 존재하는 슬롯 형상의 절개부에 의해 달성된다. 이러한 구조로 인해, 여기에서 생성된 두 커패시터들(42, 44)의 커패시턴스가 설정되며 각 어플리케이션에 맞게 조정될 수 있다.
그 외에는 동일한 특징을 갖는 도 4의 구성은 위치가 변경될 수 있는 제2 형상체를 포함하지 않는다. 그러나, 제2 형상체(80)는 컵(cup) 형상으로 구현되며, 또한 제1 형상체(50)인 방열부와 함께 모든 측면에서 기판(52)을 둘러싸도록 구성된다. 적어도 하나의 제1 직류 부하 접속 요소(22)와 보조 접속 요소들을 통과하도록, 상기 컵 형상의 제2 형상체(80)는 적절한 위치에 절개부를 갖는다. 이러한 접속 요소들(22, 24)이 제2 형상체(80)로부터 전기적으로 절연되도록 구현되는 것은 당연하다.
이미 언급된 상기 제2 형상체(80)의 기능, 즉 간섭 방출의 억제 이외에도 도 4의 구성은 고주파 영역으로부터 기판을 보호하는데에 특히 적합하다는 이점이 있다.
도 5는 본 발명에 따른 장치의 구성을 3차원 도면으로 도시하며, 이러한 장치는 공통 하우징 내에 제1 형상체(50), 다수의 전력 반도체 모듈들(10), 커패시터부 및 제어부를 포함한다. 여기에서, 상기 도면은 제1 형상체(50), 전력 반도체 모듈들(10) 및 제2 접속 요소들(62, 64)이 표시된 제2 직류 부하 접속 요소들(72, 74)과 같은 필수 구성 요소만을 도시한다. 이 경우, 상기 전력 모듈들(10)은 열 전도적이되 전기적 절연되는 형태로 상기 제1 형상체(50)와 접속된다.
하우징의 내부에는 상기 제2 직류 부하 접속 요소들(72, 74)이 전력 반도체 모듈들(10)로부터 외부의 접촉 접속을 위한 역할을 하는 제2 접속 요소들(62, 64)로 확장된다. 상기 제2 직류 부하 접속 요소들(72, 74)은 기생 인덕턴스를 줄이기 위해 그들의 전체 경로에 걸쳐서 가능한 한 서로 밀접하게 인접하도록 배치된다.
본 발명에 따르면, 상기 제2 직류 부하 접속 요소들(72, 74)은 전력 반도체 모듈들(10)의 측면에 인접한 영역에 제2 직류 부하 접속 요소들이 평면 형상으로 구현되며 또한 표면에 대한 표면 법선이 서로 평행하게 놓이는 구성 부분을 포함한다. 그 결과, 이러한 표면들은 이를테면 각 케이스 내에서 추후에 평판 커패시터에 할당되는 평판을 형성한다. 제2 직류 부하 접속 요소들(72, 74)의 두 평면 구성 부분들 사이에 평면 부분 형상체(82)를 갖는 제2 형상체(80)가 배치되기 때문에, 제2 형상체(80)는 평판 커패시터의 각 제2 평판을 형성한다. 상기 제2 형상체(80)와 기준전위의 제1 형상체(50) 간에 일체적으로 구현되는 도전적 접속 결과로서, Y 커패시터(40)는 도 1의 회로에 따라 구현된다.
또한, 도시된 바와 같이, 제2 직류 부하 접속 요소들(72, 74)의 외측에서 그들과 인접한 각 케이스에 추가적인 형상체들(92)을 구비하되, 상기 추가적인 형상체들(92)은 제2 직류 부하 접속 요소들(72, 74)로부터 전기적으로 절연되고 제1 형상체(50)와 도전적으로 접속되도록 구성되는 것이 바람직할 수 있다. 상기 추가적인 형상체들(92)은 고주파 영역으로부터의 보호 기능을 더 향상시키는 역할을 한다.
10: 전력 반도체 모듈 20: 전력 반도체 소자
12, 14: 제1 접속 요소 62, 64: 제2 접속 요소
72, 74:　제2 직류 부하 접속 요소 50: 제1 형상체
52: 기판 80: 제2 형상체
82: 제1 부분 형상체 84: 제2 부분 형상체
220, 240:　구성 부분

Claims (5)

  1. 적어도 하나의 전력 반도체 소자(20)를 구비하는 전력 반도체 모듈(10)을 포함하거나 적어도 하나의 전력 반도체 모듈(10)의 배열(60)을 포함하는 전력 전자 시스템에서 간섭 방출을 감소시키기 위한 장치에 있어서,
    상기 장치는 기준 전위(46)에서 도전성 재료로 구성되는 제1 형상체(50), 및 상기 장치의 내부에 배치되고 상기 전력 반도체 소자(20)와 상기 장치의 외부 전기적 접속을 위해 할당된 제1 또는 제2 접속 요소들(12, 14, 62, 64) 간의 회로-적합(circuit-conforming) 접속을 위한 역할을 하는 서로 다른 극성을 가진 적어도 두 개의 제1 또는 제2 직류 부하 접속 요소들 (22, 24, 72, 74)을 포함하며,
    서로 다른 극성을 갖는 두 개의 제1 또는 제2 직류 부하 접속 요소들(22, 24, 72, 74)은 적어도 각각 그들이 평면 형상으로 구현되는 하나의 구성 부분(220, 240)을 구비하고, 이러한 구성 부분들(220, 240)은 서로 평행하며, 서로 인접하도록 되어 있고, 서로 전기적으로 절연되어 있으며,
    상기 장치는 도전성 재료로 구성되는 적어도 하나의 제2 형상체(80)를 포함하고, 상기 제2 형상체(80)는 상기 제1 또는 제2 직류 부하 접속 요소들(22, 24, 72, 74)의 두 평행한 구성 부분들(220, 240) 사이의 영역에 상기 평행한 구성 부분들과 전기 절연되는 형태로 배치되며 평면 형상으로 구현되는 제1 부분 형상체(82), 및 상기 제1 형상체(50)와 도전적으로 접속되는 제2 부분 형상체(84)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 전자 시스템에서 간섭 방출을 감소시키기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 부분 형상체(82)가 상기 제1 또는 제2 직류 부하 접속 요소들(22, 24, 72, 74)의 두 평행한 구성 부분들(220, 240) 사이의 영역을 채우는 방식으로 상기 제2 형상체(80)의 위치가 변경될 수 있도록 상기 제2 형상체(80)가 상기 제1 또는 제2 직류 부하 접속 요소들(22, 24, 72 및 74)에 따라서 배치되는 것을 특징으로 하는 전력 전자 시스템에서 간섭 방출을 감소시키기 위한 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 형상체(50)는 상기 전력 반도체 모듈(10)의 방열부를 형성하며, 상기 제2 형상체(80)는 상기 전력 반도체 모듈(10)의 하우징(90) 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 전력 전자 시스템에서 간섭 방출을 감소시키기 위한 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제2 형상체(80)는 컵 형상으로 구현되며, 상기 제1 형상체(50)와 함께 기판(52)을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 전력 전자 시스템에서 간섭 방출을 감소시키기 위한 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 전력 반도체 모듈(10)의 배열인 경우에, 상기 제2 직류 부하 접속 요소들(72, 74)의 두 평행한 구성 부분들 사이의 영역은 상기 전력 반도체 모듈(10)의 측면 영역에 바로 인접하게 배치되고, 상기 전력 반도체 모듈(10)은 상기 제1 형상체(50) 상부에서 열 전도적이되 전기적으로 절연되는 접속 형태로 배치되며, 또한 상기 제2 형상체(80)도 제2 부분 형상체(84)에 의해 상기 제1형상체(50) 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 전력 전자 시스템에서 간섭 방출을 감소시키기 위한 장치.
KR1020100034316A 2009-04-16 2010-04-14 전력 전자 시스템에서 간섭 방출을 감소시키기 위한 장치 KR101695492B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009017621A DE102009017621B3 (de) 2009-04-16 2009-04-16 Vorrichtung zur Verringerung der Störabstrahlung in einem leistungselektronischen System
DE102009017621.7 2009-04-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100114837A KR20100114837A (ko) 2010-10-26
KR101695492B1 true KR101695492B1 (ko) 2017-01-11

Family

ID=42316013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100034316A KR101695492B1 (ko) 2009-04-16 2010-04-14 전력 전자 시스템에서 간섭 방출을 감소시키기 위한 장치

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2242102A1 (ko)
JP (1) JP5779319B2 (ko)
KR (1) KR101695492B1 (ko)
CN (1) CN101866906B (ko)
DE (1) DE102009017621B3 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120131112A (ko) * 2011-05-24 2012-12-04 세미크론 엘렉트로니크 지엠비에치 앤드 코. 케이지 제 1 및 제 2 서브시스템용 접속 장치를 갖는 전력 전자 시스템

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5609562B2 (ja) 2010-11-10 2014-10-22 ソニー株式会社 立体画像撮像装置
DE102011076325B4 (de) * 2011-05-24 2016-05-04 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Kühlanordnung für eine leistungselektronische Komponente mit Subsystemen und einer Kühleinrichtung
JPWO2013084589A1 (ja) * 2011-12-08 2015-04-27 富士電機株式会社 半導体装置および半導体装置製造方法
DE102013104522B3 (de) * 2013-05-03 2014-06-26 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul mit Subeinheiten und Anordnung hiermit
CN105934824B (zh) * 2014-03-06 2018-06-15 三菱电机株式会社 电力用半导体装置
DE102015105347B4 (de) * 2015-04-09 2022-03-24 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Anordnung mit einem leitstungselektronischen Bauteil und mit einer Gleichspannungsverschienung
EP3104507A1 (en) * 2015-06-12 2016-12-14 ABB Technology AG Terminal arrangement for a power semiconductor module
DE102019202728A1 (de) * 2019-02-28 2020-09-03 Robert Bosch Gmbh Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005073342A (ja) 2003-08-21 2005-03-17 Denso Corp 半導体装置の実装構造
JP2008004953A (ja) 2007-08-06 2008-01-10 Hitachi Ltd 半導体モジュール及びそれを用いた電力変換装置
JP2009071130A (ja) 2007-09-14 2009-04-02 Ihi Corp コンデンサ内蔵非絶縁型半導体パワーモジュール

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3063720B2 (ja) 1997-12-12 2000-07-12 日本電気株式会社 ノイズフィルタ機能付きバスバー構造
US6404297B2 (en) * 1999-07-15 2002-06-11 Hewlett-Packard Company Electromagnetic interference blocking power bus bar
JP3826696B2 (ja) * 2000-09-19 2006-09-27 日産自動車株式会社 配線構造
DE10141114C1 (de) 2001-06-08 2002-11-21 Semikron Elektronik Gmbh Schaltungsanordnung
US20030085055A1 (en) * 2001-11-05 2003-05-08 Skinner Harry G Substrate design and process for reducing electromagnetic emission
US7061775B2 (en) * 2002-01-16 2006-06-13 Rockwell Automation Technologies, Inc. Power converter having improved EMI shielding
KR100488518B1 (ko) * 2002-11-14 2005-05-11 삼성전자주식회사 반도체 장치의 방열 시스템
US6906404B2 (en) * 2003-05-16 2005-06-14 Ballard Power Systems Corporation Power module with voltage overshoot limiting
US6853534B2 (en) * 2003-06-09 2005-02-08 Agilent Technologies, Inc. Tunable capacitor
JP4314513B2 (ja) * 2003-06-18 2009-08-19 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 インバータノイズ除去装置
EP2216891B1 (en) 2003-08-21 2012-01-04 Denso Corporation Mounting structure ofa semiconductor device
US7157331B2 (en) * 2004-06-01 2007-01-02 Macronix International Co., Ltd. Ultraviolet blocking layer
US7327024B2 (en) * 2004-11-24 2008-02-05 General Electric Company Power module, and phase leg assembly
DE102006006425B4 (de) * 2006-02-13 2009-06-10 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul in Druckkontaktausführung
CN100539121C (zh) * 2006-03-01 2009-09-09 乾坤科技股份有限公司 降低电磁波干扰的封装元件
CN100590864C (zh) * 2007-07-19 2010-02-17 威盛电子股份有限公司 传输线结构与信号传输结构

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005073342A (ja) 2003-08-21 2005-03-17 Denso Corp 半導体装置の実装構造
JP2008004953A (ja) 2007-08-06 2008-01-10 Hitachi Ltd 半導体モジュール及びそれを用いた電力変換装置
JP2009071130A (ja) 2007-09-14 2009-04-02 Ihi Corp コンデンサ内蔵非絶縁型半導体パワーモジュール

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120131112A (ko) * 2011-05-24 2012-12-04 세미크론 엘렉트로니크 지엠비에치 앤드 코. 케이지 제 1 및 제 2 서브시스템용 접속 장치를 갖는 전력 전자 시스템
KR101865946B1 (ko) * 2011-05-24 2018-06-08 세미크론 엘렉트로니크 지엠비에치 앤드 코. 케이지 제 1 및 제 2 서브시스템용 접속 장치를 갖는 전력 전자 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
CN101866906A (zh) 2010-10-20
JP5779319B2 (ja) 2015-09-16
DE102009017621B3 (de) 2010-08-19
EP2242102A1 (de) 2010-10-20
KR20100114837A (ko) 2010-10-26
CN101866906B (zh) 2014-12-17
JP2010251750A (ja) 2010-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101695492B1 (ko) 전력 전자 시스템에서 간섭 방출을 감소시키기 위한 장치
US6570774B1 (en) Capacitor module for use in inverter, inverter, and capacitor module
US6522544B1 (en) Power module
CN106340493B (zh) 功率电子模块
US6636429B2 (en) EMI reduction in power modules through the use of integrated capacitors on the substrate level
JP5169353B2 (ja) パワーモジュール
US9907215B2 (en) Power electronic subassembly with capacitor
US8787003B2 (en) Low inductance capacitor module and power system with low inductance capacitor module
CN106531727A (zh) 具有抗干扰电容器的电子组件
CN106953504B (zh) 电子的线路单元
CN107924887B (zh) 电子开关元件和模块化构造的变流器
JP6053668B2 (ja) 半導体モジュールおよび電力変換装置
CN210745686U (zh) 电路结构
US8754462B2 (en) Semiconductor device
JP5286150B2 (ja) 電力変換用半導体装置
US9978671B2 (en) Power semiconductor device
JP5695892B2 (ja) ハイブリッド圧力アキュムレータを備えた圧力接触連結型パワー半導体モジュール
KR20170113172A (ko) 3-레벨 컨버터 장치 및 이를 위한 연결 장치
JP2019201187A (ja) 電子回路装置
EP3731605A1 (en) Electric circuit arrangement for a power converter
US11373804B2 (en) Capacitor structure and power module having a power electronic component
JP2004343995A (ja) 三次元配置された回路キャリアを有する電源回路及びその製造方法
KR101994224B1 (ko) 서지 보상용 커패시터 일체형 전력반도체 모듈
US20240136343A1 (en) Semiconductor module
US20240030079A1 (en) Switching device and switching module

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191212

Year of fee payment: 4