UA60298C2 - Силовий напівпровідниковий модуль з множиною підмодулів - Google Patents

Силовий напівпровідниковий модуль з множиною підмодулів Download PDF

Info

Publication number
UA60298C2
UA60298C2 UA98063233A UA98063233A UA60298C2 UA 60298 C2 UA60298 C2 UA 60298C2 UA 98063233 A UA98063233 A UA 98063233A UA 98063233 A UA98063233 A UA 98063233A UA 60298 C2 UA60298 C2 UA 60298C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
submodules
shell
power
power semiconductor
module according
Prior art date
Application number
UA98063233A
Other languages
English (en)
Russian (ru)
Inventor
Томас Стокмайер
Original Assignee
Абб Швайц Холдінг Аг
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 Абб Швайц Холдінг Аг filed Critical Абб Швайц Холдінг Аг
Publication of UA60298C2 publication Critical patent/UA60298C2/uk

Links

Classifications

    • 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
    • H01L25/10—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 having separate containers
    • H01L25/11—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 having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/115—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 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
    • 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
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/4847—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond
    • 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
    • H01L2224/48475—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball
    • H01L2224/48476—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball between the wire connector and the bonding area
    • H01L2224/48477—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball between the wire connector and the bonding area being a pre-ball (i.e. a ball formed by capillary bonding)
    • H01L2224/48478—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball between the wire connector and the bonding area being a pre-ball (i.e. a ball formed by capillary bonding) the connecting portion being a wedge bond, i.e. wedge on pre-ball
    • H01L2224/48479—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball between the wire connector and the bonding area being a pre-ball (i.e. a ball formed by capillary bonding) the connecting portion being a wedge bond, i.e. wedge on pre-ball on the semiconductor or solid-state body
    • 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
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85909—Post-treatment of the connector or wire bonding area
    • H01L2224/8592—Applying permanent coating, e.g. protective coating
    • 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
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1301—Thyristor
    • 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
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
    • 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
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
    • 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
    • H01L2924/3011—Impedance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Die Bonding (AREA)

Abstract

Силовий напівпровідниковий модуль (10) з замкненими в оболонці підмодулями (1), який придатний, наприклад, для силових вимикачів, випрямлячів та ін. Підмодулі (1) мають сендвичеподібну конструкцію, що складається з керамічної основи, одного або декількох силових напівпровідникових чипів і молібденового диска і залиті пластиком, їх закріплюють в місцях (19) на загальній опорній платі (11) і об'єднують шаруватою системою провідників (12,14,18). Підмодулі (1) підключені натискними контактами (15,16,20) до клем (21). Важливі переваги силового напівпровідникового модуля (10) полягають в простій і просто регульованій конструкції, підвищеній стійкості до термічних навантажень, міцності і легкій замінюваності підмодулів.

Description

Опис винаходу
Винахід відноситься до силової електроніки. Його основою є силовий напівпровідниковий модуль з великою 2 кількістю підмодулів згідно з обмежувальною частиною п.1 формули винаходу.
Силові напівпровідникові модулі для промислових, тягових і інших приводів звичайно складаються з численних силових напівпровідникових конструктивних елементів, наприклад: тиристорів, двонапрямних тиристорів (СТО), звичайних транзисторів (МСТ), силових діодів, біполярних транзисторів з ізольованим затвором (ОВТ) або польових транзисторів з ізольованим затвором (МОЗЕРЕТ). Зокрема, МОП-керовані напівпровідникові чипи можна виготовляти лише з відносно невеликими активно керованими поверхнями або потужністю. Тому, наприклад, для розрахованого на 1200А силового напівпровідникового модуля звичайно паралельно включають 20 біполярних транзисторів з ізольованим затвором (ІСВТ).
Подібний силовий напівпровідниковий модуль відомий, наприклад, з Європейської заявки ЕР-О 597 144. Для паралельного включення і зовнішнього підключення декількох підмодулів запропонована гібридна силова 12 електронна конструкція. Підмодуль на своїй основі несе кілька, звичайно 4-6 силових напівпровідників, які сполучені в один функціональний блок. На загальній опорній платі підмодулі змонтовані спільно з по черзі розташованими шарами напівпровідників з малою індуктивністю і ізолятора. Опорна плата переважно має вигляд радіатора. Така конструкція забезпечує механічну стабільність і термостійкість силового напівпровідникового модуля.
Для полегшення контакту з провідниками підмодулі виконані без корпусів. Бажані дротяні контакти, але можливі і клеми або інші засоби підключення. Крім того, для захисту підмодулів і контактів запропоновано залиття змонтованих підмодулів в силових напівпровідникових модулях.
Ця відома модульна конструкція має значні недоліки. Так, підмодулі перед монтажем на опорній платі можна дуже легко пошкодити; відмова напівпровідникового чипа при перевірці працездатності приводить до втрати с всього підмодуля; для монтажу потрібні відносно великі керамічні основи, що утрудняє виконання паяних Ге) з'єднань, що нагріваються, з несучою платою; дротяні контакти між підмодулями і провідниками повинні витримувати великі струмові і циклічні теплові навантаження, що вимагає особливих витрат і ретельності виконання з'єднань; і, нарешті, відкрито розташовані на силовому напівпровідниковому модулі дротяні контакти легко ламаються. Якщо ж вони залиті, то заміна одного підмодуля утруднена або взагалі неможлива, а тому при со відмові одного напівпровідникового чипа доводиться замінювати весь силовий напівпровідниковий модуль. Ге»!
Випадання чипів при експлуатації може викликати перевантаження контактів, їх розмикання, запалювання електричних дуг, проплавлення основи і небезпечні короткі замикання між провідниковим ланцюгом і радіатором. сч
Силові напівпровідникові модулі із закритим корпусом відомі, наприклад з патенту ФРН 3669017. Вони мають («з відносно складну конструкцію з декількома напівпровідниковими елементами, внутрішніми дротяними з'єднаннями, зовнішніми приєднувальними накладками, керамічними опорами і т.д., що звичайно охоплені о пластмасовим корпусом з виводами для підключення і залиті всередині м'яким гелем, твердою епоксидною або якою-небудь іншою композицією.
Таке капсулювання в корпусі вимагає великих витрат і мало надійне. Зокрема, м'яка заливальна маса лише « злегка захищає від вологи і корозії, а викид шматків твердої заливальної маси під час вибуху може нанести З великий збиток. с У основу винаходу поставлена задача створити вдосконалений силовий напівпровідниковий модуль з з» декількома підмодулями, який мав би дуже просту, гнучку і міцну конструкцію, що допускає легку заміну підмодулів і здатна ефективно протистояти електричним і термічним навантаженням.
Принципова основа винаходу полягає в тому, щоб створити з підмодулів такі силові напівпровідникові модулі, в яких щонайменше один силовий напівпровідник замкнено в оболонку із зовнішніми електродами і б встановлено на загальній опорній платі з можливістю перемикання відносно зовнішніх провідників з малою ав | індуктивністю.
Ця задача вирішена ознаками п.1 формули винаходу. ді Суть винаходу полягає в конструюванні силового напівпровідникового модуля з множиною підмодулів, що (Те) 20 містять відповідно, щонайменше, один напівпровідниковий чип, причому підмодулі закріплені на загальній опорній платі, що відводить тепло, і мають електричний контакт з провідниками, що приєднуються зовні, со щонайменше, один напівпровідниковий чип підмодуля вміщений в оболонку, яка містить зовнішні електроди для силових контактів, щонайменше, одного напівпровідникового чипа, причому кріплення і підключення кожного вміщеного в оболонку підмодуля в силовому напівпровідниковому модулі виконані з можливістю легкого 52 роз'єднання.
ГФ) Інші приклади виконання виходять із залежних пунктів формули. Оболонка підмодулів включає в себе заливку з електроізоляційної маси, причому зовнішні електроди виконані плоскими. о Оболонка підмодулів включає електроізоляційну основу з металевим покриттям і металеву пластину, причому, щонайменше, один напівпровідниковий чип своїми силовими контактами, переважно за допомогою 60 шарів припою електрично з'єднані з металевим покриттям та металевою пластиною, а зовнішніми електродами слугують виступна частина покритої металом основи і металева пластина.
Відповідно до іншого прикладу виконання підмодуль мінімально укомплектований напівпровідниковими чипами і, зокрема, має один ІЗВТ і/або один силовий діод, основа містить керамічний матеріал, металева пластина містить молібден, заливка складається з пластику, а затворний вивід до затворного контакту (0) бо виведений крізь заливку (8) і являє собою монтажний провід.
Провідники з малою індуктивністю розташовані над опорною платою шарами і на достатній відстані один над одним для забезпечення електроізоляції, в цій шаруватій системі передбачені виступні у вигляді язичків або пазоподібно заглиблені частини провідників як місця вставки і контакти для підключення вміщених в оболонку підмодулів, а затворні контакти вміщених в оболонку підмодулів з'єднані із затворним блоком, наприклад, затворними виводами.
Провідники можуть бути розділені шарами ізоляції з твердого матеріалу, а в місцях для вставки - повітряними або газовими проміжками і передбачено натискувальне підключення зовнішніх електродів підмодулів до поверхонь контактів, які, зокрема, оснащені контактними пружинами. 70 Плата основи виконана як охолоджувач або знаходиться в термічному зв'язку з охолоджувачем, основа має високу теплопровідність і підмодулі виконані з можливістю закріплення поруч один з одним з добрим тепловим контактом з опорною платою.
Деяка кількість підмодулів вибрана згідно з заданою величиною необхідної потужності силового напівпровідникового модуля.
Перевага силового напівпровідникового модуля згідно з винаходом полягає в його підвищеній модульності, більш простому обслуговуванні і можливості підвищення або зниження потужностей, що перемикаються.
Іншою перевагою силового напівпровідникового модуля згідно з винаходом є дуже надійний електричний і термічний зв'язок між чипами, що досягається незважаючи на дуже просту можливість заміни підмодулів.
Особливо важливі підвищення стійкості до змінних навантажень завдяки підключенню підмодулів з допомогою натискувальних контактів і сприятлива низькоомна характеристика короткого замикання при аварії.
Ще однією важливою перевагою винаходу є можливість виготовлення і випробування замкнених в оболонки підмодулів як стандартних деталей, що дозволяє знизити втрати матеріалів і вартість.
Далі винахід більш детально пояснюється прикладами виконання з посиланнями на креслення, де показані на: с фіг. 1 - розріз підмодуля згідно з винаходом; фіг. 2 - розріз силового напівпровідникового модуля згідно з винаходом з подмодулями за фіг. 1; (8) фіг. З - відома електрична схема біполярного транзистора з ізольованим затвором ІСВТ з діодами зворотної полярності для бажаного комплектування підмодуля за фіг. 1.
На фігурах однакові частини мають однакові позначення. со зо Фіг.1 показує переважний варіант виконання підмодуля 1 згідно з винаходом. На керамічну основу 2 звичайним способом, наприклад ОСВ (аїігесі соррег ропаїпд безпосереднім мідним з'єднанням), нанесено Ме металізоване покриття З. Силові напівпровідникові чипи за, зЬ спільно спаяні силовим контактом С черезшар4 су припою з металізованим шаром 3, а з протилежної плоскої сторони - силовим контактом Е через інший шар 6 припою - з молібденовим диском 7. Керівний або затворний контакт З чипа 505 сполучений з монтажним о зв проводом 9. Чипи 5а і 56 залиті пластиком так, що вони з усіх боків або, щонайменше, в достатній мірі оточені «о керамічною основою 2, молібденовим диском 7 і залиттям 8.
Вивід в оболонку перетворює підмодуль 1 в механічно стабільний захищений від зовнішніх впливів вузол, а виступ металізованої основи 2 і молібденовий диск 7 слугують його зовнішніми електродами 3, 7.
На фіг. 2 показаний переважний приклад виконання силового напівпровідникового модуля з підмодулями, які « Замкнені в подібну оболонку. На опорній платі 11 змонтована шарувата система з двох провідників 12, 14 та ств) с ізоляторів 1За, 1306, 13с. Вирізи в цій системі слугують місцями 19 для вставлення підмодулів 1. Контакти 20 для підключення зовнішніх електродів 3, 7 замкнених в оболонці підмодулів 1 мають вигляд виступних язичків з або пазоподібно заглиблених частин провідників 12, 14. Підмодулі 1 притиснуті до контактів 20 пружинами 15, 16. Це забезпечує хороший тепловий контакт підмодулів 1 або їх керамічної основи 2 з опорною платою 11, що відводить тепло. Монтажні проводи 9 клемами 21 приєднані до спільного, розташованого симетричній середній
Ге» позиції затворному блоці 18 (дае гиппег), який виконаний, наприклад, у вигляді РСВ (ргіпіед сігсий роага - друкованої плати). о Фіг.3 показує відому електричну схему взаємозв'язку біполярного транзистора з ізолюючим затвором (СВТ) ко 22 з силовим напівпровідниковим діодом 23. Ця комбінація силових напівпровідникових чипів ба, 50 є 5р переважним комплектом для замкненого в оболонку підмодуля 1. При цьому відповідні силові контакти С, Е обох се) елементів, тобто колектора і катода і емітера і анода, закорочені і сполучені із зовнішніми електродами З і 7 с підмодулів 1.
Передбачені й інші приклади виконання підмодулів 1 і силових напівпровідникових модулів 10. Деякі з них описані нижче більш детально. 5Б Комплект підмодуля 1 включає, щонайменше, один конструктивний силовий напівпровідниковий елемент, наприклад, тиристор, двонапрямний тиристор (СТО), звичайний транзистор (МСТ), силові діоди, силовий
Ф) біполярний транзистор з ізольованим затвором (ЗВТ) або польовий транзистор з ізольованим затвором ка (МОЗЕЕТ), причому за певних умов затворний контакт С, монтажний провід 9 і затворний вузол 18 не потрібні.
Однак підмодуль 1 може також містити інші монтажні компоненти, але за умови їх нечисленності заради во збереження переваг модульності і гнучкості. Особливо бажаний мінімальний комплект, в якому ще забезпечується повна функціональна працездатність і можливість перевірки підмодуля 1, а багатокомпонентних комплектів для підвищення потужності підмодуля 1 бажано уникати.
Основа 2 може складатися з якого-небудь електроізолюючого і досить теплопровідного матеріалу, зокрема, з нітриду алюмінію АЇМ. Диск 7 може бути виготовлений з молібдену і інших металів, сплавів або інших 65 матеріалів, що має провідність металу і досить близький до напівпровідників за коефіцієнтом термічного розширення. Поряд з шарами припою 4, б і монтажного дроту 9 придатні і інші засоби, що забезпечують механічну стабільність підключення чипів ба, 50. Підмодуль 1 може також мати кілька монтажних проводів 9 і, загалом, кілька підключень до одного або кількох затворних контактів б. Для підключення до затворного вузла 18 замість клем 21 можна застосовувати штекери або інші контактори, що легко роз'єднуються.
Заливка 8 може бути замість пластика також з іншої електроїізолюючої маси, що вводиться переважно литтям під тиском. Зокрема, залиття 8 повинна захищати контакт с і, крім того, механічно підтримувати виведений до затвора монтажний провід 9. Форма заливки 8 і, відповідно, підмодуля 1 вибрані так, щоб можна було перекрити шляхи для втрат струму у повітрі або газі і забезпечити ізоляцію. Основа 2 і металева плата 7 є складовими частинами оболонки підмодуля і повинні сприяти її механічній стабільності. Для цього бажано вибирати їх /о настільки великими по площі, щоб вони покривали значну частину, щонайменше, одного чипа 5а, 56.
Утворені металевим покриттям З і металевою платою 7 зовнішні електроди 3, 7 найбільш просто виконувати плоскими, що, однак, не виключає виступних або віддалених частин або накладок. Важливо, щоб було забезпечене надійне, легкорознімне з'єднання для великих струмів між зовнішніми електродами 3, 7 і провідниками 12, 14.
Структуру силового напівпровідникового модуля 10 можна змінювати, зокрема, відносно розташування підмодулів 71 і шаруватої системи провідників 12, 14. У залежності від необхідної потужності, що підключається, або числа підмодулів 1 можна погоджувати розміри і форму опорної плати 11, шаруватої системи і одного або декількох затворних вузлів 18. Можна зробити один або кілька рядів послідовно розташованих місць 19 вставлення підмодулів 1. Підмодулі 1, що уведені згідно з винаходом в оболонку і вставляються, можна також комбінувати з відомими відкритими або жорстко змонтованими підмодулями. Підмодулі 17 можна також пригвинчувати або закріпляти іншими засобами з можливістю перемикання. Шарувата система може включати шари 1За, 13р0, 13с з твердого ізоляційного матеріалу, а також повітря або газу, якщо провідники 12, 14 рознесені на досить велику відстань один від іншого. Затворний вузол 18 можна замінити третім шаром з, наприклад, друкованими провідниковими ланцюгами. Такі ланцюги можуть проходити в площинах або під кутом і с г мати накладки для приєднання струмових шин. При цьому важливо, особливо для підмодуля 1 з 10-ма чипами
Ба, 50, що швидко включаються, наприклад типу ІСВТ 22, щоб провідники 12, 14 і всі засоби підключення були (8) виконані з низькою індуктивністю. Для виключення пружинних контактів 15, 16 із збереженням натискувального підключення зовнішніх електродів З, 7 підмодулів 1 контакти 20 можна виконати гнучкими і пружними. І, нарешті, опорну плату 11 бажано виконувати у вигляді охолоджувача або термічно зв'язувати з охолоджувачем. (у Охолоджувач може мати вигляд оребреного повітряного радіатора або бути рідинним і т.д.
У принципі для економії місця підмодулі 1 можна розташувати в кількох площинах один над одним і Ме підключити через багаторівневу шарувату систему провідникових ланцюгів, а для забезпечення досить с ефективного відведення тепла застосувати, наприклад, теплові містки до кожного підмодуля 1.
Силові напівпровідникові модулі поряд із згаданими вище перевагами мають, зокрема, ще такі переваги. о
Після уведення підмодулів 1 в оболонку не потрібно більше ніяких інших приєднань або паяння. Зокрема, «о відпадає, паяний шар між керамічними основами звичайних підмодулів, мають велику площу, і опорною платою 11. Таким чином, значно знижується небезпека розмикання паяних з'єднань внаслідок перегріву або термомеханічних перевантажень. Після монтажу підмодулів 17 в силовому напівпровідниковому модулі 10 не потрібно ніякого подальшого заливання, бо ніякі компоненти або контакти не потребують механічного або « електричного захисту. Тепер для частин З, 7, 15, 16,20 в зоні місця 19 вставлення, що знаходяться під з с напругою, досить повітряної ізоляції 17. Через гнучкі натискувальні контакти 15, 16, 20 силовий напівпровідниковий модуль 10 згідно з винаходом відрізняється дуже високою здатністю витримувати змінні з термічні навантаження. При випаданні силових напівпровідникових чипів 5а, 565 у відповідному підмодулі 1 може статися низькоомне коротке замикання. Це знижує вибухонебезпеку або, щонайменше, пом'якшує наслідки вибуху. Крім того, низькоомний тип короткого замикання має особливі переваги при використанні підмодулів 1 б згідно з винаходом в послідовних схемах.
Перелік позначень о 1 - замкнений підмодуль ко 2 - керамічна основа
З, 7 - зовнішні електроди (підмодуля) і, З - металеве покриття с 4, 6 - паяний шар
Ба, 565 - силовий напівпровідниковий чип 7 - молібденовий диск 5Б 8 - пластикова заливка, ізолююча заливальна маса 9 - монтажний провід, затворне підключення (Ф) 10 - силовий напівпровідниковий модуль ка 11 - опорна плата, охолоджувач 12, 14-провідники во 1За, 136, 13с - ізоляція з твердого матеріалу, ізолюючі шари 15, 16 - пружинні контакти, контакти 17 - повітряна ізоляція, газова ізоляція 18 - затворний блок 19 - місце вставлення підмодулів 65 20 - контактні поверхні 21 - клеми
22-18 23 - силові напівпровідникові діоди
С, Е - силові контакти
С - колектор, катод
Е - емітер, анод
С - керуючий контакт, затворний контакт

Claims (8)

Формула винаходу
1. Силовий напівпровідниковий модуль (10) з множиною підмодулів (1), що містять відповідно, щонайменше, один напівпровідниковий чип (ба, 55), причому підмодулі (1) закріплені на загальній опорній платі (11), що відводить тепло, і мають електричний контакт з провідниками (12, 14, 18), що приєднуються ззовні, який відрізняється тим, що щонайменше один напівпровідниковий чип (ба, 55) підмодуля (1) вміщений в оболонку, яка містить зовнішні електроди (3, 7) для силових контактів (С, Е) щонайменше одного напівпровідникового чипа, причому кріплення і підключення кожного вміщеного в оболонку підмодуля (1) в силовому напівпровідниковому модулі (10) виконані з можливістю легкого роз'єднання.
2. Модуль за п. 1, який відрізняється тим, що оболонка підмодулів (1) включає в себе заливку (8) з електроізоляційної маси, причому зовнішні електроди (3, 7) виконані плоскими.
3. Модуль за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що оболонка підмодулів (1) включає електроізоляційну основу (2) з металевим покриттям (3) і металеву пластину (7), причому щонайменше один напівпровідниковий чип (ба, 55) своїми силовими контактами (С, Е), переважно за допомогою шарів припою (4, б) електрично з'єднаний з металевим покриттям (3) та металевою пластиною (7), а зовнішніми електродами (3, 7) слугують сч ов Виступна частина покритої металом основи (2) і металева пластина (7).
4. Модуль за п. 3, який відрізняється тим, що підмодуль (1) мінімально укомплектований напівпровідниковими (о) чипами (5а, 55) і, зокрема, має один ІСВТ (22) і/або один силовий діод (23), основа (2) містить керамічний матеріал, металева пластина (7) містить молібден, заливка (8) складається з пластику, а затворний вивід до затворного контакту (С) виведений крізь заливку (8) і являє собою монтажний провід. со зо
5. Модуль за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що провідники (12, 14) з малою індуктивністю розташовані над опорною платою (11) шарами і на достатній відстані один над одним для забезпечення (о) електроізоляції (1За, 1365, 1Зс, 17), в цій шаруватій системі передбачені виступні, у вигляді язичків або с пазоподібно, поглиблені частини провідників як місця (19) вставлення і контакти (20) для підключення вміщених в оболонку підмодулів (1), а затворні контакти вміщених в оболонку підмодулів (1) з'єднані із затворним «2 блоком (18), наприклад, затворними виводами (9). со
6. Модуль за п. 5, який відрізняється тим, що провідники (12, 14) розділені шарами (13За, 136, 13Зс) ізоляції з твердого матеріалу, а в місцях (19) для вставлення - повітряними або газовими проміжками (17), і передбачено натискувальне підключення зовнішніх електродів (3, 7) підмодулів (1) до поверхонь контактів (20), які, зокрема, оснащені контактними пружинами. « 20
7. Модуль за будь-яким з пп. 1-6, який відрізняється тим, що плата (11) основи виконана як охолоджувач або з с знаходиться в термічному зв'язку з охолоджувачем, основа (2) має високу теплопровідність і підмодулі (1) виконані з можливістю закріплення поруч один з одним з добрим тепловим контактом з опорною платою (11). :з»
8. Модуль за будь-яким з пп. 1-7, який відрізняється тим, що деяка кількість підмодулів (1) вибрана згідно з заданою величиною необхідної потужності силового напівпровідникового модуля (10). (22) («в) іме) о 50 ІЧ е) Ф) іме) 60 б5
UA98063233A 1997-06-23 1998-06-22 Силовий напівпровідниковий модуль з множиною підмодулів UA60298C2 (uk)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19726534A DE19726534A1 (de) 1997-06-23 1997-06-23 Leistungshalbleitermodul mit geschlossenen Submodulen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA60298C2 true UA60298C2 (uk) 2003-10-15

Family

ID=7833330

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UA98063233A UA60298C2 (uk) 1997-06-23 1998-06-22 Силовий напівпровідниковий модуль з множиною підмодулів

Country Status (7)

Country Link
US (1) US5982031A (uk)
EP (1) EP0889526A3 (uk)
JP (1) JP4051135B2 (uk)
CN (1) CN1196195C (uk)
DE (1) DE19726534A1 (uk)
RU (1) RU2210837C2 (uk)
UA (1) UA60298C2 (uk)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2656302C1 (ru) * 2017-06-26 2018-06-04 Общество с ограниченной ответственностью "ЧЭАЗ-ЭЛПРИ" Подмодуль полумостовой силового полупроводникового модуля

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19725836C2 (de) * 1997-06-18 2001-10-04 Infineon Technologies Ag Leistungshalbleiter-Anordnung auf DCB-Substrat
DE19942770A1 (de) * 1999-09-08 2001-03-15 Ixys Semiconductor Gmbh Leistungshalbleiter-Modul
JP3919398B2 (ja) * 1999-10-27 2007-05-23 三菱電機株式会社 半導体モジュール
DE10109330C1 (de) * 2001-02-27 2002-06-06 Siemens Ag Schaltungsanordnung und Verfahren zur Reparatur einer solchen Schaltungsanordnung
EP1318547B1 (de) * 2001-12-06 2013-04-17 ABB Research Ltd. Leistungshalbleiter-Modul
US6885562B2 (en) 2001-12-28 2005-04-26 Medtronic Physio-Control Manufacturing Corporation Circuit package and method for making the same
DE10213648B4 (de) * 2002-03-27 2011-12-15 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul
US6940712B2 (en) * 2002-07-17 2005-09-06 International Business Machines Corporation Electronic device substrate assembly with multilayer impermeable barrier and method of making
DE102004046800B4 (de) 2004-09-27 2016-07-21 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Testen eines Kontaktbereichs eines Halbleitermoduls
WO2007095873A1 (de) * 2006-02-23 2007-08-30 Siemens Aktiengesellschaft Einrichtung zum kurzschliessen von leistungshalbleitermodulen
DE102007046969B3 (de) * 2007-09-28 2009-04-02 Siemens Ag Elektronische Schaltung aus Teilschaltungen und Verfahren zu deren Herstellung und demgemäßer Umrichter oder Schalter
DK2407015T3 (da) 2009-03-13 2013-02-11 Siemens Ag Effekthalvledermodul med lagvist opbyggede isolerende sidevægge
US8009429B1 (en) 2010-03-22 2011-08-30 Honeywell International Inc. Electrical component thermal management
CN103765582B (zh) * 2011-08-30 2016-08-24 丰田自动车株式会社 半导体装置
US8847384B2 (en) 2012-10-15 2014-09-30 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Power modules and power module arrays having a modular design
US9623993B2 (en) 2013-03-01 2017-04-18 The Procter & Gamble Company Method and apparatus for taping containers
JP6075128B2 (ja) * 2013-03-11 2017-02-08 株式会社ジェイテクト 駆動回路装置
CN104867887A (zh) * 2015-05-04 2015-08-26 嘉兴斯达半导体股份有限公司 一种双层灌封的功率模块及封装方法
DE102019206823A1 (de) * 2019-05-10 2020-11-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Ausbildung einer Hochvoltleistungsmodulfamilie
CN111261619A (zh) * 2019-11-22 2020-06-09 湖北台基半导体股份有限公司 悬浮压接功率半导体模块

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5816616B2 (ja) * 1978-12-01 1983-04-01 株式会社日立製作所 半導体装置
DE3521572A1 (de) * 1985-06-15 1986-12-18 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Leistungshalbleitermodul mit keramiksubstrat
US5579217A (en) * 1991-07-10 1996-11-26 Kenetech Windpower, Inc. Laminated bus assembly and coupling apparatus for a high power electrical switching converter
US5200640A (en) * 1991-08-12 1993-04-06 Electron Power Inc. Hermetic package having covers and a base providing for direct electrical connection
DE9114516U1 (de) * 1991-11-21 1992-01-16 Siemens AG, 8000 München Stromrichtergerät mit mehreren nebeneinander angeordneten Halbleitermodulen
JP2848068B2 (ja) * 1991-12-10 1999-01-20 富士電機株式会社 半導体装置
JPH05167218A (ja) * 1991-12-17 1993-07-02 Oki Electric Ind Co Ltd 電力増幅器の実装構造
JPH0629459A (ja) * 1992-07-08 1994-02-04 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
DE4418426B4 (de) * 1993-09-08 2007-08-02 Mitsubishi Denki K.K. Halbleiterleistungsmodul und Verfahren zur Herstellung des Halbleiterleistungsmoduls
EP0597144A1 (de) * 1992-11-12 1994-05-18 IXYS Semiconductor GmbH Hybride leistungselektronische Anordnung
US5259781A (en) * 1992-11-18 1993-11-09 International Business Machines Corporation Electrical connector alignment and actuation assembly
US5559374A (en) * 1993-03-25 1996-09-24 Sanyo Electric Co., Ltd. Hybrid integrated circuit
JP3180863B2 (ja) * 1993-07-27 2001-06-25 富士電機株式会社 加圧接触形半導体装置およびその組立方法
JP3157362B2 (ja) * 1993-09-03 2001-04-16 株式会社東芝 半導体装置
JP3471880B2 (ja) * 1994-02-23 2003-12-02 三菱電機株式会社 圧接型半導体装置
JPH07249719A (ja) * 1994-03-14 1995-09-26 Omron Corp 電子機器
JPH07263622A (ja) * 1994-03-25 1995-10-13 Toshiba Corp 半導体装置
JP3235452B2 (ja) * 1995-03-20 2001-12-04 松下電器産業株式会社 高周波集積回路装置
US5541453A (en) * 1995-04-14 1996-07-30 Abb Semiconductors, Ltd. Power semiconductor module
DE19530264A1 (de) * 1995-08-17 1997-02-20 Abb Management Ag Leistungshalbleitermodul
US5705848A (en) * 1995-11-24 1998-01-06 Asea Brown Boveri Ag Power semiconductor module having a plurality of submodules
JPH09213878A (ja) * 1996-01-29 1997-08-15 Toshiba Corp 半導体装置
DE19617055C1 (de) * 1996-04-29 1997-06-26 Semikron Elektronik Gmbh Halbleiterleistungsmodul hoher Packungsdichte in Mehrschichtbauweise
WO1998012748A1 (fr) * 1996-09-18 1998-03-26 Hitachi, Ltd. Module a semiconducteur de jonction

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2656302C1 (ru) * 2017-06-26 2018-06-04 Общество с ограниченной ответственностью "ЧЭАЗ-ЭЛПРИ" Подмодуль полумостовой силового полупроводникового модуля

Also Published As

Publication number Publication date
RU2210837C2 (ru) 2003-08-20
CN1196195C (zh) 2005-04-06
JPH1174454A (ja) 1999-03-16
US5982031A (en) 1999-11-09
EP0889526A2 (de) 1999-01-07
DE19726534A1 (de) 1998-12-24
CN1213179A (zh) 1999-04-07
EP0889526A3 (de) 1999-07-07
JP4051135B2 (ja) 2008-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
UA60298C2 (uk) Силовий напівпровідниковий модуль з множиною підмодулів
US10283436B2 (en) Power electronics module with first and second coolers
CN100367648C (zh) 电力变换装置
JP4669650B2 (ja) パワー半導体モジュール
US7696532B2 (en) Power semiconductor module
US7149064B2 (en) Multiphase reduced voltage starter with bypass relays, interphase electrical isolation and shared thermal mass
EP0532244B1 (en) Semiconductor device
US4303935A (en) Semiconductor apparatus with electrically insulated heat sink
US4538169A (en) Integrated alternator bridge heat sink
RU98111744A (ru) Силовой полупроводниковый модуль с замкнутыми подмодулями
US6710699B2 (en) Fusible link
JP7232811B2 (ja) コンタクトプレート内のガス膨張キャビティを有するバイパスサイリスタ装置
WO1998025306A1 (fr) Circuit integre hybride hyperfrequence et de grande puissance
Wakeman et al. Electromechanical characteristics of a bondless pressure contact IGBT
US3280390A (en) Electrical semiconductor device
CN111386586A (zh) 具有混合电路装置的机电模块
CN115621041A (zh) 功率电子器件
US20130088840A1 (en) Module assembly for the application-specific construction of power factor correction systems, filter systems, and absorption circuit systems
JP2006351934A (ja) 半導体モジュール
US8749051B2 (en) Semiconductor device
JP2003152122A (ja) パワーモジュール
CN110462821B (zh) 包括介电载体的电力电子模块
RU22584U1 (ru) Конструкция силового полупроводникового мультимодуля
RU2109372C1 (ru) Полупроводниковый преобразовательный блок
RU2208919C1 (ru) Радиоэлектронный блок