(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
お互いに対向しているパワー半導体モジュールの２つの主表面に配置された第１及び第２主電気接続部であって、前記第１主電気接続部が電気電導性カバーパネル（１１）の態様を成している第１及び第２主電気接続部と、
前記カバーパネルに接続され、前記パワー半導体モジュールの前記第１及び第２主電気接続部の間に配置された電気絶縁ハウジング（５）と、
第１及び第２サブモジュール（２１，２２）と、を備え、
前記第１及び第２サブモジュール（２１，２２）は、それぞれ、お互いに対向している前記第１及び第２サブモジュールの各２つの主表面に配置された第１及び第２主接続部（３，４）を有し、
前記第１及び第２サブモジュール（２１，２２）は、それぞれ、前記第１及び第２サブモジュールの前記第１及び第２主接続部（３，４）に電導接続された２つの主電極を有する少なくとも１つの半導体チップを有し、
前記第１及び第２サブモジュール（２１，２２）は、お互いに並んで配置され、前記第１及び第２サブモジュールの各２つの主表面の１つがそれに加えられる接触力によりカバーパネル（１１）に対して押され、
前記第１及び第２サブモジュール（２１，２２）は電気的に直列接続され、
直列接続の前記第１及び第２サブモジュール（２１，２２）は、それぞれ、前記第１及び第２主接続部（３，４）及び接続部（７１，７２，８）を介して、お互いに電導接続され、
絶縁層（６１，６２）が、前記第１及び第２サブモジュール（２１，２２）及び前記パワー半導体モジュールの各主表面の、お互いに接続されている前記第１及び第２主接続部（３，４）の間に配置されていることを特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項２】
前記第１サブモジュール（２１）の前記第１主接続部（３）は、前記カバーパネル（１１）に電導接続され、
前記絶縁層（６１，６２）は、第１絶縁層（６１）及び第２絶縁層（６２）から成り、  前記第１絶縁層（６１）は、前記第１サブモジュール（２１）の前記第２主接続部（４）と前記カバーパネル（１１）に対向する前記パワー半導体モジュールの前記主表面との間に配置され、
前記第２絶縁層（６２）は、前記第２サブモジュール（２２）の前記第１主接続部（３）と前記カバーパネル（１１）との間に配置され、
前記第２サブモジュール（２２）の前記第２主接続部（４）は、前記パワー半導体モジュールの前記第２主電気接続部に電導接続され、
前記第１サブモジュール（２１）の前記第２主接続部（４）は、前記接続部（７１，７２，８）を介して前記第２サブモジュール（２２）の前記第１主接続部（３）に電導接続されている、請求項１に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項３】
前記接続部は、
前記第１サブモジュール（２１）の前記第２主接続部（４）と前記第１絶縁層（６１）との間に配置された第１接続層（７１）と、
前記第２サブモジュール（２２）の前記第１主接続部（３）と前記第２絶縁層（６２）との間に配置された第２接続層（７２）と、
前記第１接続層（７１）を前記第２接続層（７２）に電導接続する接続エレメント（８）と、を備えている、請求項２に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項４】
前記絶縁層（６１，６２）は、第１絶縁層（６１）及び第２絶縁層（６２）から成り、
前記第１絶縁層（６１）は、前記第１サブモジュール（２１）の前記第２主接続部（４）と、前記パワー半導体モジュールの前記カバーパネル（１１）に対向する前記主表面との間に配置され、
前記第１サブモジュール（２１）の前記第２主接続部（４）は、第１接続部（７１，８）を介して前記カバーパネル（１１）に電導接続され、
前記第２絶縁層（６２）は、前記第２サブモジュール（２２）の前記第１主接続部（３）と前記カバーパネル（１１）との間に、かつ、前記第１サブモジュール（２１）の前記第１主接続部（３）と前記カバーパネル（１１）との間に配置され、
前記第２サブモジュール（２２）の前記第２主接続部（４）は前記パワー半導体モジュールの前記第２主電気接続部に電導接続され、
前記第１サブモジュール（２１）の前記第１主接続部（３）は第２接続部（７２）を介して前記第２サブモジュール（２２）の前記第１主接続部（３）に電導接続されている、請求項１に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項５】
前記第１接続部は、
前記第１サブモジュール（２１）の前記第２主接続部（４）と前記第１絶縁層（６１）との間に配置された前記第１接続層（７１）と、
前記第１接続層（７１）を前記カバーパネル（１１）に電導接続する前記接続エレメント（８）と、を備え、
前記第２接続部は、
前記第２サブモジュール（２２）の前記第１主接続部（３）と前記第２絶縁層（６２）との間に、かつ、前記第１サブモジュール（２１）の前記第１主接続部（３）と前記第２絶縁層（６２）との間に配置された第２接続層（７２）を備えている、請求項４に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項６】
開口部が、前記第２接続層（７２）及び前記第２絶縁層（６２）に組込まれ、
前記第１接続層（７１）を前記カバーパネル（１１）に接続するための前記接続エレメント（８）が前記開口部を通過している、請求項５に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項７】
前記第２接続層（７２）は、前記第１サブモジュール（２１）の前記第１主接続部（３）と前記第２絶縁層（６２）との間の領域においてより、前記第２サブモジュール（２２）の前記第１主接続部（３）と前記第２絶縁層（６２）との間の領域において、前記第１絶縁層（６１）の厚さと前記第１接続層（７１）の厚さとの合計分、大きな厚さを有している、請求項５に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項８】
前記第１絶縁層（６１）は絶縁取付パネル（６）の一部分であり、
開口部（５１）が、前記カバーパネル（１１）に対向する前記パワー半導体モジュールの主表面の領域において前記ハウジング（５）に組込まれ、
前記絶縁取付パネル（６）が、前記開口部（５１）に配置されている、請求項２〜７のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項９】
前記絶縁取付パネル（６）は、前記カバーパネル（１１）に直角に移動可能である、請求項８に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項１０】
前記絶縁取付パネル（６）の移動範囲を制限する手段は、前記開口部（５１）の領域に配置され、特に、前記ハウジング（５）又は前記第１絶縁層（６１）の少なくとも一方に配置された止め具である、請求項９に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項１１】
前記第１サブモジュール又は前記第２サブモジュールの前記第１及び第２主接続部（３，４）、又は前記第１サブモジュール又は前記第２サブモジュールのさらなる接続部（Ｇ21，Ｇ22）の少なくとも一方が、接続導線と接触するために前記パワー半導体モジュールの前記ハウジング（５）から排出されている、請求項１〜７のいずれか１の請求項に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項１２】
前記カバーパネル（１１）、前記接続導線、前記第１サブモジュール及び前記第２サブモジュールと前記カバーパネルとの間に配置された前記第２絶縁層（６２）、及び前記第１サブモジュール及び前記第２サブモジュールと前記カバーパネルとの間に配置された前記第２接続層（７２）は、予め製作可能なカバーユニット（１０）の形式である、請求項１１に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項１３】
前記カバーパネル（１１）、前記接続導線、及び前記第１サブモジュール及び前記第２サブモジュールと前記カバーパネルとの間に配置された前記第２接続層（７２）は、電気絶縁材料によりカプセル化されている、請求項１２に記載のパワー半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパワーエレクトロニクスの分野に関し、特に、特許請求の範囲の請求項１の予め特徴付けられた節に記載されたパワー半導体モジュールに関する。
【０００２】
【本発明の背景】
高出力使用のため、パワー半導体モジュールはプレスパックモジュール技術を使用して製造されている。これらのプレスパックモジュールは、1000ｋＶまでの高電圧範囲で数千アンペアまでの電流のための高出力スイッチとして使用されている。最近、プレスパックモジュールで使用されているように、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）はたった約数千ボルトの電圧に耐えることができるだけなので、多数のプレスパックモジュールが高出力スイッチのため少なくとも１つのスタックに直列接続されている。数ダースのプレスパックモジュールまでのスタックは約１００ｋＮの力で加圧される。
【０００３】
一般に、伝統的なプレスパックモジュールは、EP762,496に記載されているように、お互いに並んで配置され、ベースプレートの第１の主電極に取付けられた複数の半導体チップを有している。半導体チップの第２の主電極は複数の接触ダイと接触される。ベースプレートは第１の主接続部に接続され、接触ダイは第２の主接続部に接続される。主接続部はディスク形状であってもよく、フランジの手段により相互接続されていてもよい。接触ダイは、例として、スプリングエレメントを有し、個々のチップに対して押される。
【０００４】
プレスパックモジュールの個々の半導体チップは幾つかのグループに形成されると共にユニットに結合され、いわゆるサブモジュールであり、それは予め製作されている。この場合には、半導体チップはお互いに、例えば、１つのサブモジュールで１個のＩＧＢＴ及び１個のダイオードチップを一緒に並列接続されている。
【０００５】
このようなプレスパックモジュールは、出願番号01810539.5の添付した欧州特許出願に記載され、図１に概略的に示されている。図面は２つに分割され、左側半分は予め設置された状態のモジュールの一方の半分を示し、右側半分は３個のモジュールのスタックに設置された状態のモジュールの他方の半分を示している。
【０００６】
３個の図示されたサブモジュールを有するモジュールは、この場合、電気的及び熱的に高伝導性のベースプレート１２に対して押され、それは、例えば、冷却流体が流れるコールドプレートであってもよい。
【０００７】
予め設置された状態でさえ、サブモジュール２は、上から絶縁ハウジング５に導入され、それらに加えられたスプリング力を有すると共にカバーパネル１１に対して押され、それは絶縁ハウジングにしっかりと接続される。スプリング力は個々のサブモジュールのスプリングエレメントにより作られ、第１の主接続部３に伝えられる。第２の主接続部４はベースプレート１２との確実な接触を保証するため、絶縁ハウジング５から下方へ突出している。
【０００８】
設置状態では、サブモジュールの第２の主接続部４は、ベースプレート及びカバーパネルに作用する接触力によってモジュールハウジングの内部に押される。そのプロセスにおいて、スプリングエレメントは加圧され、サブモジュールの内部の半導体チップの電極に作用する接触力が増加するようになっている。この場合の絶縁ハウジングはスプリングエレメントが過度に加圧されないことを保証し、接触力が大きくなり過ぎないようになっている。
【０００９】
プレスパックモジュールのスタックは数メートルの長さに渡って延びている。上述した圧力をそのような長さに渡って作用させるためには複雑な警戒が必要である。したがって、所定電圧のため少ないプレスパックモジュールで処理するためには、スタックの長さ当りの最大ブロッキング電圧を増加させることが望ましい。
【００１０】
スタックの高さ、よってそれに伴うコストは、ここのプレスパックモジュールのブロッキング電圧を増加させることにより削減可能であろう。不幸にも、上述したように、現在の技術でパワー半導体チップの最大ブロッキング電圧を上昇させる見込みはほとんどない。
【００１１】
【本発明の概要】
したがって、本発明の目的は、物理的な高さ当り大きなブロッキング電圧のユニットを有する、最初に述べたタイプのパワー半導体モジュールを供給することである。
【００１２】
この目的は請求項１の特徴を有するパワー半導体モジュールにより本発明に従って達成される。
【００１３】
本発明によるパワー半導体モジュールは、お互いに対向し、本質的に平行なモジュールの主表面に配置された２つの主電気接続部の間に少なくとも２個のサブモジュールを有している。サブモジュールは、それぞれの場合に、２個のお互いに対向し、本質的に平行なサブモジュールの主表面の１つに配置された２個の主電気接続部を有している。サブモジュールは、それぞれの場合に、少なくとも１個の半導体チップを備え、それは２個の主電極を有し、それはサブモジュールの主接続部に電導接続されている。サブモジュールはお互いに並んで配列され、２つの主表面の１つはカバーパネルに対して押される。少なくとも２個サブモジュールは電気的に直列接続している。
【００１４】
伝統的なプレスパックモジュールと比較して、ブロッキング電圧は２個以上のサブモジュールを接続することにより２倍又は数倍に増加され、それはお互いのそばに直列に配置されている。
【００１５】
同一のブロッキング電圧のためには、少ない構成部品、特に少ない冷却エレメントが必要とされるので、これはスタックの長さ及びコストを削減する。
【００１６】
本発明によるパワー半導体モジュールの物理的高さは伝統的なプレスパックモジュールのそれより僅かに高いだけである。しかし、寸法のさらなる増加はモジュールの機械的強度を高め、これは、特に、長いスタックにおいて有利である。
【００１７】
同一又はより大きいブロッキング電圧のため、伝統的なプレスパックモジュールと比べて、低いブロッキング電圧のよりよい半導体チップを使用することもできる。半分のブロッキング電圧を有するこれらのような半導体チップは完全なブロッキング電圧の個々の半導体チップより少ない損失を一緒に作るので、本発明によるパワー半導体モジュールを使用することにより、同一の寸法の伝統的なスタックにおける損失を減少させることもできる。
【００１８】
パワー半導体モジュールの第１実施例では、少なくとも１つの第１モジュールの第１の主接続部はカバーパネルに電導接続されている。第１の電気絶縁層は少なくとも１つの第１モジュールの第２の主接続部とカバーパネルに対向するモジュールのその主表面との間に配置され、第２の電気絶縁層は少なくとも１つの第２モジュールの第１の主接続部とカバーパネルとの間に配置されている。少なくとも１つの第２サブモジュールの第２の主接続部はモジュールの第２の主接続部に電導接続されている。少なくとも１つの第１サブモジュールの第２の主接続部は接続部を介して少なくとも１つの第２モジュールの第１の主接続部に電導接続されている。
【００１９】
サブモジュールは電気的に直列接続され、ＩＧＢＴ半導体を有するパワー半導体モジュールのブロッキング電圧が２倍になるようになっている。
【００２０】
パワー半導体モジュールの第２実施例では、第１の電気絶縁層は少なくとも１つの第１サブモジュールの第１の主表面とカバーパネルに対向するモジュールのその主表面との間に配置されている。少なくとも１つの第１サブモジュールの第１の主接続部は第１接続部を介してカバーパネルに電導接続されている。第２の電気絶縁層は、少なくとも１つの第１サブモジュールの第２の主接続部とカバーパネルとの間と同様に、少なくとも１つの第１サブモジュールの第２主接続部とカバーパネルとの間に配置されている。少なくとも１つの第２サブモジュールの第２の主接続部はモジュールの第２主接続部に電導接続されている。少なくとも１つの第１サブモジュールの第２主接続部は第２接続部を介して少なくとも１つの第２サブモジュールの第１主接続部に電導接続されている。
【００２１】
モジュールの同一の配列で、サブモジュールは背中合わせで電気的に直列接続されている。ＩＧＢＴ半導体を使用すると、これは、スイッチを切られることができ、例えば、マトリックスコンバータの交流スイッチとして使用される４クワドラントパワー半導体モジュールとなる。
【００２２】
さらなる実施例及び利点は対応する従属項に見出すことができる。
【００２３】
【好適な実施例の説明】
本発明は実施例に関連させ、図面に関連させて、以下の本文において詳細に説明する。
【００２４】
図面で使用される参照符号及びその意味は参照符号のリストに要約形式で列挙されている。原則として、図面において同一部分は同一参照符号で示されている。
【００２５】
図２及び３は本発明によるパワー半導体モジュールの２つの実施例を示している。モジュールは、電導カバーパネル１１と、カバーパネルと面一に接続された電気絶縁ハウジング５と、複数のサブモジュール２１及び２２とを有している。カバーパネル１１は電気的及び熱的に高伝導性の金属、例えば、銅又はアルミニウムから作られている。これはモジュールの第１の主電気接続部Ｅ21を形成し、例えば、スタックでその上に配置されたモジュールの主接続部に電気的に接続されている。
【００２６】
ハウジング５は機械的及び熱的に負荷をかけることができる電気絶縁材料、例えばエポキシ樹脂から作られている。ハウジングは、ベース領域と同様に、プレスパックスタックのモジュールに作用する接触力の大部分を支える側壁領域を有している。カバーパネル及びハウジングのベース領域は、２つの対向する、本質的に平行な、モジュールの主表面を形成する。開口部ＳＩはベース領域のハウジングに組込まれ、モジュールＣ22の第２の主電気接続部がハウジングから出ている。
【００２７】
２つのパワー半導体サブモジュール２１及び２２は、本質的に公知だが、モジュールの内部にお互いに並んで配置されている。概して、図１に示されているように、サブモジュールはベースプレートにお互いに並んで第１主電極（アノード、エミッタ）により配置された複数の半導体チップを有し、電気的に並列接続されている。半導体チップの第２の主電極（カソード、コレクタ）は接触ダイにより接触されている。接触ダイは第１の主接続部３に接続され、ベースプレートは第２主接続部４に接続されている。主接続部はディスク形状であってもよく、フランジにより一緒に保持されていてもよい。接触ダイは、例えば、個々のチップに対して押圧擦るスプリングエレメントを有している。半導体チップのさらなる接続部（制御／ゲート接続部）は、接触させるため、主接続部３又は４の側部又はその側部の１つでサブモジュールから出ていっている。
【００２８】
２つのサブモジュールは、モジュールの２つの主表面の間、特にカバーパネル１１とベースプレートの間で押され、それは図示されていないが、下部からモジュールに通っている。ベースプレートは、例えば、冷却流体が流れるコールドプレートの形を成し、電気的及び熱的に高伝導性を有している。
【００２９】
モジュールは側面のモジュールハウジングから出ており、パワー半導体のタイプにより、接続部Ｅ21及びＣ21／Ｅ22と同様に、制御接続部Ｇ21及びＧ22であり、それはサブモジュールの対応する主接続部に接続されている。
【００３０】
図２に示された本発明によるパワー半導体モジュールの第１実施例では、第１サブモジュール２１の第１主接続部３はモジュールのカバーパネル１１に直接あり、それに電導接続されている。第１のサブモジュール２１の第２主接続部４は絶縁取付パネル６にあり、それは本質的に、電気的に絶縁され、熱的に高伝導性の材料の層６１を備えている。有利にも、絶縁取付パネルはセラミック基板を有し、それは銅層により囲まれたセラミック層を両側に有している。銅層は良好な熱接触を保証し、パネルの強度に貢献する。
【００３１】
第２サブモジュール２２の第１主接続部３は、同様に、モジュールのカバーパネル１１に位置しているが、電気的に絶縁され、熱的に高伝導性の材料からなる層６２によりそれから電気的に絶縁されている。第２サブモジュール２２の第２主接続部４はハウジング５のベース領域の開口部の１つに配置され、モジュールがベースプレート又はコールドプレートに適合された時に、第２主接続部４がモジュールＣ22の第２主接続部を形成し、絶縁取付パネル６と共に、カバーパネル１１に対向するモジュールのその主表面を形成するようになっている。
【００３２】
絶縁取付パネル６及び第２サブモジュール２２はそれらが移動可能なように開口部に配置されている。モジュールがベースプレート又はコールドプレートに適合され、対応する方法でそれに加えられた接触力を有している場合、絶縁取付パネル６及び第２サブモジュール２２はモジュールのハウジングの内部にカバーパネルに対して押される。移動範囲は絶縁ハウジング、特に、壁領域によって制限されている。固定手段は開口部の領域に供給され、モジュールがベースプレート又はコールドプレートに配置されていない時に絶縁取付パネル６及びサブモジュール２２がモジュールハウジングから落ちないようになっている。例えば、固定手段はハウジングに適合され、絶縁取付パネル及びサブモジュールの移動の自由をほぼ制限する止め部であってもよい。
【００３３】
図２に示されているような本発明によるパワー半導体モジュールの第１実施例の２つのサブモジュールは直列回路を形成するように電気的に接続されている。サブモジュールは、例えば、１以上のＩＧＢＴ及び平行なフリーホイーリングダイオードとそれぞれ適合され、これが図４に示された回路配置を有するモジュールとなるようになっている。
【００３４】
サブモジュールの２つの主電極は、絶縁層によりモジュールの近接する主表面からそれぞれ分離され、すなわち、第１サブモジュール２１の第２主電極４及び第２サブモジュール２２の第１主電極３はお互いに電気的に接続されている。
【００３５】
第１の電導接続層７１は、絶縁層７１と第１サブモジュール２１の第２主接続部４の間で、絶縁取付パネル６に配置されている。例えば、これは、上述したように、セラミック基板の銅層、又はこの銅層に加えられるさらなる金属層である。サブモジュール２１の第２主接続部は、例えば、はんだ付けされることにより、又は低温度ボンド（ＬＴＢ）接続により、接続層と面一になっているか、又は熱伝導性ペースト層及び適当な接触圧力によって接続されているかの何れかである。
【００３６】
反対側には、第２サブモジュール２２の第１主接続部の領域に、第２の電導性接続層７２が絶縁層６２とサブモジュールの主接続部３との間に配置されている。
【００３７】
２つの接続層７１及び７２は接続エレメント８を介してお互いに電導接続されている。接続エレメント８は、例えば、２つのサブモジュール２１及び２２に類似して作成され、スプリングエレメントを有する１以上の接触ダイと同様にベースプレートを有している。これは対応する接触表面の間のサブモジュールと同一の方法で接続エレメント８を加圧させる。接続エレメント８は、一般に、電子エレメントを含まないが、半導体チップ又は他の電子エレメントを有する伝統的なサブモジュールにより置き換えられてもよい。接続エレメント８は、第１サブモジュールに類似した方法で、絶縁取付パネルに配置又は取付けられている。
【００３８】
電気絶縁材料からなる突出物６３は絶縁取付パネル６の縁領域に供給される。第１に、これらはハウジング部分５０の止め具と相互に作用し合い、第２に、それらは近接のハウジング部分に沿ったクリーページ電流又はフラッシュオーバーを防止する。さらにその上、第１サブモジュール８と接続エレメント８の間に配置された位置決めエレメントと共に、それらはサブモジュール２１及び接続エレメント８が絶縁取付パネル６及びモジュールの支えに関して正確に配置されることを保証する。
【００３９】
エミッター側、すなわち第１主接続部の領域において、制御接続部はサブモジュール２１及び２３に適合される。これらはサブモジュールの内部で半導体チップの対応する制御電極に接続されている。これらの制御接続部Ｇ21及びＧ22は接続導線によってモジュールのハウジングから出て行き、第１サブモジュールのエミッター接続部Ｅ21及び結合した接続部Ｃ21／Ｅ22と共に、それらは第１サブモジュールのコレクタ接続部及び第２モジュールのエミッター接続部と接触可能であり、それは同様に接続導線を使用してハウジングから出ている。
【００４０】
スイッチを入れた状態において、モジュールの第２主接続部から、サブモジュールのエミッター接続部Ｅ22、第２接続層７２、接続エレメント８、第１接続層７１及び第１サブモジュールのコレクタ接続部Ｃ21を介して第２サブモジュールを通り、第２サブモジュール２２のコレクタ接続部Ｃ22へ、第１サブモジュールを通ってモジュールの第１主接続部、カバーパネル１１及び第１サブモジュールのエミッター接続部Ｃ21へ、電流が流れる。
【００４１】
スイッチを切った状態において、ブロッキング電圧の半分は、それぞれの場合に２つのサブモジュールのそれぞれを通って降下する。
【００４２】
本発明によりパワー半導体モジュールの第２の実施例では、図３に示されているように、２つのサブモジュールが電気接続され、背中合わせの直列回路を形成する。これは第１サブモジュール２１が第２主接続部４を介してカバーパネル及びモジュールの第１主接続部に接続され、第１サブモジュール３の第１主接続部３が第２サブモジュール２２の第１主接続部３に接続されている。再度、ＩＧＢＴ及び平行フリーホイーリングダイオードと嵌合した場合、これは図５に示された回路配置を有するモジュールとなる。
【００４３】
第２サブモジュール２２は第１実施例と同じ方法で正確に配列されると共に電気的に接続されているのに対して、第２実施例の第１サブモジュール２１は明らかに同じ方法で配列されているが、反対の極性の電気的に接続されている。
【００４４】
第１サブモジュール２１の第１主接続部３は再度、モジュールのカバーパネル１１に置かれているが、それはそれに電導接続されていない。絶縁層６２はサブモジュールの主接続部とカバーパネルの間に配置されている。これは長い絶縁層６２であり、第２サブモジュール２２とカバーパネル１１の間に配置されている。２つのサブモジュールの第１主接続部３は接続層７２を介してお互いに電導接続されている。接続層はこの場合に主接続部と絶縁層６２の間に配置されている。
【００４５】
第１サブモジュール２１の第２主接続部は再度、絶縁取付パネル６に置かれている。第１サブモジュールの第２主接続部４は接続エレメント８及び絶縁取付パネル６に配置された接続層６１を介してカバーパネル１１に電気的に接続されている。図示された有利な実施例では、接続エレメント８は絶縁層６２及び接続層７２の中央開口部を通ってカバーパネル１１に渡る。
【００４６】
両方のサブモジュール２１及び２２は同じ物理的高さを有しているので、接続層７２は、第１サブモジュール２１の第１主接続部の領域におけるより第２サブモジュール２２の第１主接続部３の領域において、それに配置された接続層を含み、絶縁取付パネル６の厚さ分大きい厚さを有している。
【００４７】
したがって、コレクタ−エミッター電流は、それぞれの場合に、接続エレメント８を通りモジュールＧ21及びＧ22の２つの主接続部から、接続層７１及び第１サブモジュール２１の第２主接続部４を介して、第１モジュールを通って第１サブモジュール２１の第１主接続部３及びエミッター接続部Ｅ21へ、又は第２サブモジュール２２を通って対応するエミッター接続部Ｅ22へ流れる。エミッター接続部Ｅ21及びＥ22は、接続層７２によってお互いに電導接続され、接続導線を介して、対応する制御接続部Ｇ21及びＧ22と共に、それらと外部接触するため、モジュールハウジングから出て行く。２つのエミッター接続部の代わりに、エミッター接続部の１つだけがハウジングから出て行くことも可能である。
【００４８】
図２及び３に示されている図には、ハウジングから出て行く２つのサブモジュールの２つの接続部がモジュールの対向する側にそれぞれ配置されている。本発明によるパワー半導体モジュールの１つの有利な実施例では、すべての接続部がモジュール一方側に配置され、これらの接続部を介してモジュールとより容易に外部接触するようになっている。この目的のため、接続導線はモジュールハウジングの内部の一方側に適切な方法で経路を定められている。
【００４９】
本発明によるパワー半導体モジュールの非常に有利な実施例では、接続導線は、電気絶縁材料を使用して、第２接続層７２及びカバーパネル１１と共にカプセル化され、カバーユニット１０を形成する。電気絶縁材料は有利にも熱的高伝導性であり、１６０℃までの温度に耐え、３０バールまでの圧力に耐え、クリーページに耐え、空洞なしで鋳造することができ、銅の一致する膨張係数を有している。これらの特性を結合した１つの材料は、例えば、エポキシ樹脂である。カバーユニットを作るため、エポキシ樹脂は電導性部分の周りに適切な形状で鋳造されるか、又はスプレーにより施される。
【００５０】
図６の図は本発明によるパワー半導体モジュールの個々のエレメントが設置中にどのように組立てられるかを示している。
【００５１】
最初の設置段階では、ハウジング取付パネル６はハウジングに挿入され、それは開口部５１を供給されている。絶縁取付パネル６は開口部５１の領域のハウジング部分５０の止め具により保持されている。絶縁端子６３は絶縁パネル６の縁領域に嵌合され、図から分かるように、ハウジング部分５０の対応する止め具と相互に作用し合う。
【００５２】
次の設置段階では、サブモジュール２１及び２２は接続エレメント８と同様に、ハウジングに渡される。第１サブモジュール２１及び接続エレメント８は絶縁取付パネル８に取付けられ、第２サブモジュール２２はこの目的のために供給された開口部５１に挿入される。第２サブモジュールはまたハウジング部分５０の適当な止め具によって落ちるのを防止することもできる。位置決めエレメント６４は第１サブモジュール２１及び絶縁取付パネル６の接続エレメント８の正確な位置決めのため、絶縁取付パネル６に配置される。絶縁端子６３は同様に位置決めのために使用される。
【００５３】
代わりに、第１サブモジュール２１及び接続エレメント８は絶縁取付パネル６に嵌合され、必要な場合、絶縁取付パネルがハウジングに置かれる前にそれに取付けられる。
【００５４】
さらなる設置段階では、カバーユニット１０はハウジングに配置される。カバーユニット及び接続導線に統合された接続層はサブモジュールの正確な位置決めのためサブモジュールの対応する接触接続部に結合される。ハウジングカバーの接触力は必要な接触力がサブモジュールのプレスパック接触接続部に加えられることを保証する。
【００５５】
電気的及び熱的接続を改善するため、適当な熱伝導ペーストはプレスパック接触表面の間に塗布可能である。
【００５６】
言及された半導体チップの直列回路又は背中合わせの直列回路はまた、サブモジュール又はサブモジュールに配置される半導体チップの適当な反転（転置）により達成することもできる。例として、図５に示された回路に対応する背中合わせの直列回路は上述した第１実施例の反転した第１のサブモジュール（フリップサブモジュール）によって作られることができる。したがって、ハウジングと同様に対応するサブモジュールを反転することにより容易に上述した交流スイッチ都同様に増加したブロッキング電圧で両方のスイッチを作ることもできる。
【００５７】
本発明の目的のため、一般的用語の直列回路はまた直列に接続された反対の極性の２つの構成部品（背中合わせの直列回路）をもカバーしている。
【図面の簡単な説明】
【図１】予め設置された状態（図の左側半分）及び設置状態（図の右側半分）に、従来技術によるパワー半導体モジュールの断面図である。
【図２】直列接続の２個のサブモジュールを有する本発明によるパワー半導体モジュールの第１実施例の断面図である。
【図３】背中合わせに直列接続された２個のサブモジュールを有する、図２に示されたパワー半導体モジュールの断面図である。
【図４】図２に示されたパワー半導体モジュールの概略図を示している。
【図５】図３に示されたパワー半導体モジュールの概略図を示している。
【図６】設置中の、図３に示されたパワー半導体モジュールの断面図である。
【符号の説明】
１                  パワー半導体モジュール
１０                カバーユニット
１１                カバーパネル
２，２１，２２      サブモジュール
３，４              主接続部
５，５０            絶縁ハウジング
５１，５２          開口部
６                  絶縁取付パネル
６１，６２          絶縁層
６３                絶縁端子
６４                位置決めエレメント
７１，７２          接続層
８                  接続エレメント
Ｃ，Ｃ21，Ｃ22      コレクタ接続部
Ｅ，Ｅ21，Ｅ22      エミッター接続部
Ｇ，Ｇ21，Ｇ22      ゲート接続部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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