DE102004018477A1 - Semiconductor module e.g. for power converters, has first electrode between heat-sinks and second electrode between first electrode and second heat sink - Google Patents

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Abstract

A semiconductor module has a first heat-sink (10) and a second heat-sink (20), at least one controlled semiconductor element (30,40). The first connecting contact (30c, 40c) for controlling the controlled semiconductor element and is electrically insulated by insulating foil (91a, 92a, 92b, 101a, 102a, 102b). A first electrode (11a) arranged between the two heat-sinks, and a second electrode (12a) is arranged between the first electrode (11a) and the second heat-sink (20).

Description

Die Erfindung betrifft ein Halbleitermodul mit wenigstens einem Halbleiterelement. Solche Halbleitermodule werden beispielsweise bei Stromrichtern eingesetzt. Infolge der fortwährend steigenden Integrationsdichte sowie der ständigen Verbesserung des strukturellen Aufbaus der in den Halbleitermodulen eingesetzten Halbleiterelemente (Chips) werden zunehmend höhere Leistungen auf immer kleinerem Raum geschaltet. Damit einhergehend steigt auch der Kühlbedarf solcher Halbleitermodule. Derzeit liegt der die Schaltleistung begrenzende Faktor solcher Module in deren Kühlung.The The invention relates to a semiconductor module having at least one semiconductor element. Such semiconductor modules are used for example in converters. As a result of continually increasing integration density and the constant improvement of the structural Structure of the semiconductor elements used in the semiconductor modules (Chips) are getting higher Services switched to ever smaller space. Consequently the need for cooling also increases such semiconductor modules. Currently, this is the switching power limiting Factor of such modules in their cooling.

Ein derartiges Halbleitermodul ist beispielsweise aus der DE 197 19 703 A1 bekannt. Darin ist ein Leistungshalbleitermodul mit einem Kunststoffgehäuse gezeigt, in das als Gehäuseboden ein Substrat eingesetzt ist. Auf dem Substrat sind Halbleiterbauelemente angeordnet, die auf ihrer dem Substrat abgewandten Seite mit Bonddrähten kontaktiert sind.Such a semiconductor module is for example from DE 197 19 703 A1 known. It shows a power semiconductor module with a plastic housing into which a substrate is inserted as housing bottom. On the substrate semiconductor devices are arranged, which are contacted on their side facing away from the substrate with bonding wires.

Die DE 102 05 408 A1 zeigt ein Halbleitermodul in einem Gehäuse, welches an einer Seite durch einen metallischen, als Kühlkörper ausgebildeten Wärmeleitsockel abgeschlossen ist. Auf dem Wärmeleitsockel ist zumindest ein Halbleiterelement im Innenraum des Gehäuses angeordnet.The DE 102 05 408 A1 shows a semiconductor module in a housing which is closed on one side by a metallic heat sink formed as a heat sink. On the Wärmeleitsockel at least one semiconductor element is arranged in the interior of the housing.

Der Nachteil dieser Anordnungen besteht in der einseitigen und damit unzureichenden Wärmeabfuhr, sowie darin, dass sie zum Schutz vor äußeren Beschädigungen sowie zur elektrischen Isolation ein Gehäuse aufweisen. Durch das Gehäuse wird die Wärmeableitung von den Halbleiterelementen in jedem Fall erschwert.Of the Disadvantage of these arrangements consists in the one-sided and thus insufficient heat dissipation, and in that they protect against external damage and electrical Isolation a housing exhibit. Through the housing will heat dissipation complicated by the semiconductor elements in any case.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Halbleitermodul mit einer verbesserten Wärmeableitung bereitzustellen.It Therefore, the object of the present invention is a semiconductor module with improved heat dissipation provide.

Diese Aufgabe wird durch ein Halbleitermodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.These The object is achieved by a semiconductor module having the features of the claim 1 solved. Advantageous embodiments and further developments of the invention are the subject of dependent claims.

Das erfindungsgemäße Halbleitermodul weist einen ersten Kühlkörper und eine zweiten Kühlkörper auf, die einander gegenüberliegend und voneinander beabstandet angeordnet sind. Des weiteren umfasst das Halbleitermodul noch eine erste und eine zweite Elektrode, wobei die erste Elektrode zwischen dem ersten Kühlkörper und dem zweiten Kühlkörper und die zweite Elektrode zwischen der ersten Elektrode und dem zweiten Kühlkörper angeordnet ist.The inventive semiconductor module has a first heat sink and a second heat sink on, opposite each other and spaced from each other. Furthermore includes the semiconductor module still a first and a second electrode, wherein the first electrode between the first heat sink and the second heat sink and the second electrode between the first electrode and the second Heat sink is arranged.

Zwischen dem ersten Kühlkörper und dem zweiten Kühlkörper ist wenigstens ein steuerbares Halbleiterelement angeordnet, das eine erste Seite und eine dieser gegenüberliegende zweite Seite aufweist. Dabei ist die erste Seite dem ersten Kühlkörper zugewandt und steht mit diesem in thermischem Kontakt. Entsprechend ist die zweite Seite dem zweiten Kühlkörper zugewandt und steht mit diesem ebenfalls in thermischem Kontakt.Between the first heat sink and the second heat sink is at least one controllable semiconductor element is arranged, which has a first side and one of these opposite second side has. The first side faces the first heat sink and stands by this in thermal contact. The second page is corresponding facing the second heat sink and is in thermal contact with it as well.

Darüber hinaus umfasst das wenigstens eine steuerbare Halbleiterelement einen ersten Anschlusskontakt zur Steuerung des steuerbaren Halbleiterelements. Dieser ist mittels einer Isolierfolie, insbesondere gegenüber wenigstens einem weiteren Anschlusskontakt desselben Halbleiterelementes, elektrisch isoliert.Furthermore the at least one controllable semiconductor element comprises a first Connection contact for controlling the controllable semiconductor element. This is by means of an insulating film, in particular against at least another terminal contact of the same semiconductor element, electrically isolated.

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht es, die in einem steuerbaren Halbleiterelement anfallende Verlustwärme über zwei einander gegenüberliegende Seiten des steuerbaren Halb leiterelements unter Verwendung zweier einander ebenfalls gegenüberliegender Kühlkörper abzuführen.The inventive arrangement allows it, the heat loss in a controllable semiconductor element over two opposite each other Side of the controllable semiconductor element using two each other also opposite each other Dissipate heat sink.

Dazu ist das steuerbare Halbleiterelement mit seiner ersten bzw. zweiten Seite bevorzugt großflächig mit jeweils einem der einander gegenüberliegenden Kühlkörper thermisch kontaktiert.To is the controllable semiconductor element with its first and second Site prefers large area with each one of the opposite Heat sink thermal contacted.

Wegen der üblicherweise sehr geringen Abmessungen derartiger steuerbarer Halbleiterelemente ist es schwierig, den zur Steuerung vorgesehenen ersten Anschlusskontakt elektrisch zu kontaktieren, ohne dabei die thermische Kontaktierung zwischen dem steuerbaren Halbleiterelement und zumindest einem der Kühlkörper signifikant zu verschlechtern oder aufzuheben. Die elektrische Kontaktierung des Steueranschlusses, d.h. des ersten Anschlusskontaktes eines Halbleiterelementes erfordert gleichzeitig eine elektrische Isolierung dieses Steueranschlusses insbesondere gegenüber anderen Anschlusskontakten desselben Halbleiterelementes oder gegenüber einer mit einem anderen Anschlusskontakt elektrisch verbundenen Elektrode, sowie eine gute thermische Kopplung zwischen dem betreffenden steuerbaren Halbleiterelement und den beiden Kühlkörpern. Dies wird erfindungsgemäß auf zwei Varianten erreicht.Because of the usual very small dimensions of such controllable semiconductor elements it is difficult to provide the first terminal provided for control to contact electrically, without doing the thermal contact between the controllable semiconductor element and at least one of Heatsink significantly to worsen or cancel. The electrical contact of the control terminal, i. of the first terminal contact of a Semiconductor element requires at the same time an electrical insulation this control terminal in particular with respect to other connection contacts the same semiconductor element or one with another Connection contact electrically connected electrode, as well as a good thermal Coupling between the relevant controllable semiconductor element and the two heat sinks. This is according to the invention to two Variants achieved.

Die erste Varianten hierzu sieht die Verwendung einer Folienstruktur vor, die eine oder mehrere strukturierte, bevorzugt thermisch gut leitende Folienschichten aufweist, wobei zumindest eine Folienschicht den ersten Anschlusskontakt gegenüber einem anderen Anschlusskontakt desselben Halbleiterelementes, z.B. gegenüber einem Lastanschluss oder einer mit diesem elektrisch verbundenen Elektrode, elektrisch isoliert. Eine derartige Folienstruktur weist bevorzugt sowohl elektrisch leitende und elektrisch isolierende Folienschichten. Die Folienstruktur kann eine oder mehrere elektrisch leitende Folienschichten aufweisen und mit Durchkontaktierungen versehen sein, die zwei oder mehrere dieser elektrisch leitenden Folienschichten elektrisch miteinander verbinden.The first variants for this provide for the use of a film structure which has one or more structured, preferably thermally highly conductive film layers, wherein at least one film layer has the first connection contact with respect to another connection contact of the same semiconductor element, eg with respect to a load connection or an electrode electrically connected thereto, electrically insulated. Such a film structure preferably has both electrically conductive and electrically insulating film layers. The film structure may have one or more electrically conductive film layers and be provided with plated-through holes, which electrically connect two or more of these electrically conductive film layers.

Als elektrisch isolierende Folien eignen sich beispielsweise Kunststoffmaterialien auf Polyimid-, Polyethylen-, Polyphenol-, Polyetheretherketon- und/oder auf Epoxidbasis. Besonders bevorzugt wegen ihrer gleichzeitig hervorragenden thermischen Leitfähigkeit sind diamantartige Kohlenstoff- oder DLC-Schichten (DLC = diamondlike carbon).When electrically insulating films are, for example, plastic materials on polyimide, polyethylene, polyphenol, polyetheretherketone and / or on an epoxy basis. Particularly preferred because of their outstanding at the same time thermal conductivity are diamond-like carbon or DLC layers (DLC = diamondlike carbon).

Gemäß der zweiten Variante ist zumindest eine der Elektroden strukturiert und auf einem isolierenden Träger angeordnet, beispielsweise wie die strukturierte Metallisierung eines DCB-Substrates. Dabei ist der erste Anschlusskontakt des Halbleiterelementes elektrisch mit einer Teilstruktur der strukturierten Metallisierung verbunden, jedoch insbesondere gegenüber zumindest einem der Lastanschlüsse desselben Halbleiterelementes elektrisch isoliert.According to the second Variant, at least one of the electrodes is structured and on an insulating carrier arranged, for example, as the structured metallization a DCB substrate. In this case, the first connection contact of the semiconductor element electrically with a substructure of the structured metallization connected, but in particular to at least one of the load terminals thereof Semiconductor element electrically isolated.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:The The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying figures. It demonstrate:

1 ein erfindungsgemäßes Halbleitermodul mit drei parallel geschalteten steuerbaren Halbleiterelementen im Querschnitt, 1 a semiconductor module according to the invention with three parallel-connected controllable semiconductor elements in cross-section,

2 einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Halbleitermoduls gemäß 1 mit einem steuerbaren Halbleiterelement, das einen Steueranschluss aufweist und das mittels einer Folienstruktur kontaktiert ist im Querschnitt, 2 a section of a semiconductor module according to the invention according to 1 with a controllable semiconductor element having a control terminal and which is contacted by means of a film structure in cross-section,

3a einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Halbleitermoduls gemäß 1 mit einem steuerbaren Halbleiterelement, das mittels Federelementen kontaktiert ist im Querschnitt, 3a a section of a semiconductor module according to the invention according to 1 with a controllable semiconductor element which is contacted by means of spring elements in cross-section,

3b einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Halbleitermoduls gemäß 3a mit einem steuerbaren Halbleiterelement, das mittels anderen Federelementen kontaktiert ist im Querschnitt, 3b a section of a semiconductor module according to the invention according to 3a with a controllable semiconductor element, which is contacted by means of other spring elements in cross-section,

4 einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Halbleitermoduls gemäß 1, bei dem zumindest eine Seite eines steuerbaren Halbleiterelementes und eine Elektrode mittels einer Lötverbindung verbunden sind im Querschnitt, 4 a section of a semiconductor module according to the invention according to 1 in which at least one side of a controllable semiconductor element and an electrode are connected by means of a solder connection in cross-section,

5 ein erfindungsgemäßes Halbleitermodul mit einer strukturierten Elektrode, die auf einem isolierenden Träger angeordnet ist im Querschnitt, 5 a semiconductor module according to the invention with a structured electrode which is arranged on an insulating support in cross-section,

6 einen Abschnitt des erfindungsgemäßen Halbleitermoduls gemäß 5, bei dem zusätzlich zwischen der strukturierten Elektrode und einem steuerbaren Halbleiterelement eine strukturierte Ausgleichsschicht angeordnet ist im Querschnitt, 6 a section of the semiconductor module according to the invention according to 5 in which a structured compensation layer is additionally arranged in cross section between the structured electrode and a controllable semiconductor element,

7a einen Abschnitt des erfindungsgemäßen Halbleitermoduls gemäß 5, bei dem zusätzlich zwischen der strukturierten Elektrode und einem steuerbaren Halbleiterelement ein Federelement angeordnet ist im Querschnitt, 7a a section of the semiconductor module according to the invention according to 5 in which a spring element is additionally arranged in cross section between the structured electrode and a controllable semiconductor element,

7b einen Abschnitt des erfindungsgemäßen Halbleitermoduls gemäß 7a, bei dem zwischen der strukturierten Elektrode und einem steuerbaren Halbleiterelement ein anderes Federelement angeordnet ist im Querschnitt, 7b a section of the semiconductor module according to the invention according to 7a in which a different spring element is arranged between the structured electrode and a controllable semiconductor element in cross section,

8 einen Abschnitt des erfindungsgemäßen Halbleitermoduls gemäß 5, bei dem die strukturierte Elektrode und das steuerbare Halbleiterelement mit tels einer Lötverbindung fest verbunden sind im Querschnitt, 8th a section of the semiconductor module according to the invention according to 5 in which the structured electrode and the controllable semiconductor element are firmly connected by means of a solder connection in cross-section,

9 ein als Halbbrücke ausgebildetes, erfindungsgemäßen Halbleitermodul, bei dem zwei Einheiten mit jeweils mehreren parallel geschalteten steuerbaren Halbleiterelementen in Reihe geschaltet sind im Querschnitt, 9 a half-bridge semiconductor module according to the invention, in which two units each having a plurality of parallel-connected controllable semiconductor elements are connected in series in cross-section,

10 einen vergrößerten Abschnitt des Halbleitermoduls gemäß 9, bei dem die steuerbaren Halbleiterelemente mittels einer Folienstruktur mit Elektroden verbunden sind im Querschnitt, 10 an enlarged portion of the semiconductor module according to 9 in which the controllable semiconductor elements are connected by means of a film structure with electrodes in cross-section,

11 das Schaltbild eines als Halbbrücke ausgebildeten erfindungsgemäßen Halbleitermoduls gemäß den 9 und 10, 11 the circuit diagram of a designed as a half-bridge semiconductor module according to the invention according to the 9 and 10 .

12a ein als Halbbrücke ausgebildetes und mit einer äußeren Isolierung versehenes, erfindungsgemäßes Halbleitermodul in Draufsicht, 12a a half-bridge trained and provided with an external insulation, inventive semiconductor module in plan view,

12b das erfindungsgemäße Halbleitermodul gemäß 12a in Seitenansicht von vorne, und 12b the semiconductor module according to the invention according to 12a in side view from the front, and

12c das erfindungsgemäße Halbleitermodul gemäß den 12a und 12b in Seitenansicht bei entfernter Isolierung. 12c the semiconductor module according to the invention according to the 12a and 12b in side view with removed insulation.

In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.In denote the figures, unless otherwise indicated the same reference numerals same parts with the same meaning.

Das in 1 dargestellte Halbleitermodul umfasst zwei einander gegenüberliegende und voneinander beabstandete Kühlkörper 10, 20. Eine erste Elektrode 11a ist zwischen dem ersten Kühlkörper 10 und dem zweiten Kühlkörper 20, sowie eine zweite Elektrode 12a zwischen der ersten Elektrode 11a und dem zweiten Kühlkörper 20 angeordnet. Die erste Elektrode 11a und/oder die zweite Elektrode 12a sind bevorzugt aus Kupfer, einer Kupferlegierung oder einem anderen elektrisch und thermisch gut leitendem Material wie beispielsweise einem AlSiC-Composit (AlSiC = Aluminium-Silizium-Karbid), welches z.B. mit Aluminium getränkt sein kann, gebildet. Der thermische Ausdehnungskoeffizient zumindest einer der Elektroden 11a, 12a und/oder der thermische Ausdehnungskoeffizient zumindest einer der Kühlkörper 10, 20 ist bevorzugt kleiner als 12 μm/(m·K). Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die betreffende Elektrode 11a, 12a bzw. der betreffende Kühlkörper 10, 20 fest mit einem Halbleiterelement verbunden ist, da dann die thermisch bedingten mechanischen Spannungen zwischen dem beispielsweise aus Silizium gebildeten Halbleiterelement und der Elektrode 11a, 12a bzw. dem Kühlkörper 10, 20 minimal sind.This in 1 illustrated semiconductor module comprises two opposing and from spaced heatsink 10 . 20 , A first electrode 11a is between the first heat sink 10 and the second heat sink 20 , as well as a second electrode 12a between the first electrode 11a and the second heat sink 20 arranged. The first electrode 11a and / or the second electrode 12a are preferably made of copper, a copper alloy or another electrically and thermally highly conductive material such as an AlSiC composite (AlSiC = aluminum-silicon carbide), which may be impregnated with aluminum, for example. The thermal expansion coefficient of at least one of the electrodes 11a . 12a and / or the thermal expansion coefficient of at least one of the heat sinks 10 . 20 is preferably less than 12 μm / (m · K). This is particularly advantageous if the relevant electrode 11a . 12a or the relevant heat sink 10 . 20 is firmly connected to a semiconductor element, since then the thermally induced mechanical stresses between the example formed of silicon semiconductor element and the electrode 11a . 12a or the heat sink 10 . 20 are minimal.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann wenigstens eine dieser Elektroden 11a, 12a auch als elektrisch leitende Beschichtung, beispielsweise eine Metallisierung, eines elektrisch isolierenden und bevorzugt thermisch gut leitenden Trägers, z.B. einem DCB-Substrat, ausgebildet sein.According to a preferred embodiment, at least one of these electrodes 11a . 12a also be formed as an electrically conductive coating, for example a metallization, an electrically insulating and preferably thermally highly conductive support, for example a DCB substrate.

Der erste Kühlkörper 10 und die erste Elektrode 11a sowie der zweite Kühlkörper 20 und die zweite Elektrode 12 können jeweils optional elektrisch gegeneinander isoliert sein. Weiterhin können die erste Elektrode 11a und der erste Kühlkörper 10 und/oder die zweite Elektrode 12a und der zweite Kühlkörper 20 jeweils einstückig ausgebildet sein.The first heat sink 10 and the first electrode 11a as well as the second heat sink 20 and the second electrode 12 can each be optionally electrically isolated from each other. Furthermore, the first electrode 11a and the first heat sink 10 and / or the second electrode 12a and the second heat sink 20 each be integrally formed.

Zwischen den Kühlkörpern 10, 20 bzw. zwischen der ersten Elektrode 11a und der zweiten Elektrode 12a ist eine Anzahl steuerbarer, bevorzugt als IGBTs oder MOSFETs ausgebildeter Halbleiterelemente 30 sowie eine Anzahl Freilaufdioden 50 angeordnet. Die Zwischenräume zwischen benachbarten Halbleiterchips, d.h. im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen den steuerbaren Halbleiterelementen 30 und den Freilaufdioden 50, sind vorzugsweise nicht vergossen. Die steuerbaren Halbleiterelemente 30 sowie die Freilaufdioden 50 weisen jeweils eine erste Seite 31 bzw. 51 und eine dieser gegenüberliegende zweite Seite 32 bzw. 52 auf. Dabei sind die ersten Seiten 31, 51 jeweils dem ersten Kühlkörper 10 und die zweiten Seiten 32, 52 jeweils dem zweiten Kühlkörper 20 zugewandt. Im Idealfall sind die dem zweiten Kühlkörper 20 zugewandten Seiten der Halbleiterelemente 30, 50 komplanar angeordnet. Um gegebenenfalls Abweichungen von dieser komplanaren Anordnung ausgleichen zu können, ist optional eine erste Ausgleichschicht 71 vorgesehen, die zwischen der dem zweiten Kühlkörper 20 zugewandten Seite der Halbleiterelemente 30, 50 und der zweiten Elektrode 12 angeordnet ist. Die erste Ausgleichsschicht 71 ist aus einem im Verhältnis zur zweiten Elektrode 12 weichen Material, beispielsweise einer Legierung aus Blei und Silber, gebildet, elektrisch und thermisch gut leitend sowie bevorzugt flächig ausgebildet.Between the heat sinks 10 . 20 or between the first electrode 11a and the second electrode 12a is a number of controllable, preferably designed as IGBTs or MOSFETs semiconductor elements 30 and a number of freewheeling diodes 50 arranged. The spaces between adjacent semiconductor chips, ie in the present embodiment between the controllable semiconductor elements 30 and the freewheeling diodes 50 , are preferably not shed. The controllable semiconductor elements 30 and the freewheeling diodes 50 each have a first page 31 respectively. 51 and one of these opposite second page 32 respectively. 52 on. Here are the first pages 31 . 51 each to the first heat sink 10 and the second pages 32 . 52 respectively the second heat sink 20 facing. Ideally, those are the second heat sink 20 facing sides of the semiconductor elements 30 . 50 arranged coplanar. In order to be able to compensate for deviations from this coplanar arrangement, optionally, a first compensation layer is optional 71 provided between the second heat sink 20 facing side of the semiconductor elements 30 . 50 and the second electrode 12 is arranged. The first leveling layer 71 is one in relation to the second electrode 12 soft material, such as an alloy of lead and silver, formed, electrically and thermally well conductive and preferably flat.

Die steuerbaren Halbleiterelemente 30 umfassen jeweils zwei nicht dargestellte Lastanschlüsse sowie einen ebenfalls nicht dargestellten Steueranschluss. Jeweils auf der ersten Seite 31 eines steuerbaren Halbleiterelements 30 ist einer der Lastanschlüsse, beispielsweise der Drain-Anschluss eines IGBTs oder MOSFETs, angeordnet. Der andere Lastanschluss des steuerbaren Halbleiterelements 30 ist, bezogen auf das genannte Beispiel der zum Drain-Anschluss komplementäre Source-Anschluss des IGBTs bzw. MOSFETs, ebenso wie dessen Steueranschluss, beispielsweise der Gate-Anschluss des IGBTs bzw. MOSFETs, auf der zweiten Seite 32 angeordnet. Die Last- und Steueranschlüsse sind bevorzugt flächig ausgebildet, so dass sie auf einfache Weise z.B. mittels einer Druckkontaktierung oder einer Löt- oder Sinterverbindung kontaktiert werden können. Bei einer Druckkontaktierung sind miteinander zu kontaktierende Elemente wie beispielsweise Anschlusskontakte, Ausgleichsschichten, Elektroden, Kühlkörper aneinander gedrückt, so dass zwischen ihnen ein guter, insbesondere elektrisch leitender, Kontakt besteht. Optional können dabei elektrisch und/oder thermisch leitende Federelemente zwischen den zu kontaktierenden Elementen angeordnet sein.The controllable semiconductor elements 30 each comprise two load terminals, not shown, as well as a control terminal, also not shown. Each on the first page 31 a controllable semiconductor element 30 is one of the load terminals, for example, the drain terminal of an IGBTs or MOSFETs arranged. The other load terminal of the controllable semiconductor element 30 is, based on the example mentioned, the drain terminal of the complementary source terminal of the IGBTs or MOSFETs, as well as its control terminal, for example, the gate terminal of the IGBTs or MOSFETs, on the second side 32 arranged. The load and control terminals are preferably flat, so that they can be contacted in a simple manner, for example by means of a pressure contact or a solder or sintered connection. In a pressure contact with each other to be contacted elements such as terminals, balancing layers, electrodes, heatsink pressed together, so that between them a good, especially electrically conductive, contact exists. Optionally, electrically and / or thermally conductive spring elements can be arranged between the elements to be contacted.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Halbleiterelemente 30, 50 an ihren ersten 31, 51 und/oder ihren zweiten 32, 52 Seiten mit den betreffenden Elektroden 11a bzw. 12a fest und bevorzugt elektrisch und/oder thermisch leitend verbunden. Die in 1 dargestellten steuerbaren Halbleiterelemente 30 sind zueinander parallel geschaltet, d.h. die Lastanschlüsse der ersten Seiten 31 sind elektrisch durch die erste Elektrode 11a leitend miteinander verbunden. Entsprechend sind die auf den zweiten Seiten 32 angeordneten Lastanschlüsse durch die zweite Elektrode 12a elektrisch leitend miteinander verbunden. Zwischen den Halbleiterchips, also zwischen den steuerbaren Halbleiterelementen 30 und den Freilaufdioden 50 und der zweiten Elektrode 12a ist eine optionale, thermisch und elektrisch leitende Ausgleichsschicht 71, beispielsweise aus Weichmetall, angeordnet, die zum Niveauausgleich unterschiedlicher Bauhöhen der zu kontaktierenden Elemente sowie zur Kompensation thermo-mechanischer Spannungen dient. Bei einer Druckkontaktierung unter Verwendung von Federelementen oder anderer elastischer Elemente kann auf die Ausgleichsschicht 71 verzichtet werden.According to a preferred embodiment, the semiconductor elements 30 . 50 at her first 31 . 51 and / or their second 32 . 52 Pages with the relevant electrodes 11a respectively. 12a firmly and preferably connected electrically and / or thermally conductive. In the 1 illustrated controllable semiconductor elements 30 are connected in parallel to each other, ie the load terminals of the first pages 31 are electrically through the first electrode 11a conductively connected. Correspondingly, those are on the second pages 32 arranged load terminals through the second electrode 12a electrically connected to each other. Between the semiconductor chips, ie between the controllable semiconductor elements 30 and the freewheeling diodes 50 and the second electrode 12a is an optional, thermally and electrically conductive leveling layer 71 , For example, made of soft metal, arranged, which serves for leveling different heights of the elements to be contacted and for the compensation of thermo-mechanical stresses. In a pressure contact using spring elements or other elastic elements can on the leveling layer 71 be waived.

Die nicht dargestellten Steueranschlüsse der steuerbaren Halbleiterelemente 30 sind dieauf deren zweiten Seiten 32 angeordnet und ebenfalls elektrisch leitend miteinander verbundenen. Diese Steueranschlüsse sind insbesondere gegenüber der ersten Ausgleichschicht 71 bzw. gegenüber der zweiten Elektrode 12a elektrisch isoliert.The control terminals, not shown controllable semiconductor elements 30 are on their second pages 32 arranged and also electrically connected to each other. These control connections are in particular with respect to the first compensation layer 71 or with respect to the second electrode 12a electrically isolated.

2 zeigt einen vergrößerten Abschnitt eines erfindungsgemäßen Halbleitermoduls gemäß 1 mit einem steuerbaren Halbleiterelement, das mittels einer Folienstruktur 91, 92, 95 kontaktiert ist. Das steuerbare Halbleiterelement 30 sowie die Freilaufdiode 50 weisen auf ihren ersten Seiten 31 bzw. 51 jeweils einen flächig ausgebildeten Anschlusskontakt 30a bzw. 50a auf, über den sie auf eine der bereits in 1 beschriebenen Arten mit der ersten Elektrode 11a kontaktiert sind. 2 shows an enlarged portion of a semiconductor module according to the invention according to 1 with a controllable semiconductor element, which by means of a film structure 91 . 92 . 95 is contacted. The controllable semiconductor element 30 as well as the freewheeling diode 50 show on their first pages 31 respectively. 51 each a flat contact terminal 30a respectively. 50a on top of which they're on one of the already in 1 described species with the first electrode 11a are contacted.

Entsprechend sind auf den betreffenden zweiten Seiten 32 bzw. 52 Anschlusskontakte 30b, 30c bzw. 50b angeordnet. Dabei stellen der Anschlusskontakt 30b den Steueranschluss, beispielsweise den Gate-Anschluss, und der Anschlusskontakt 30c einen Lastanschluss, z.B. den Source-Anschluss, des steuerbaren Halbleiterelementes 30 dar.Accordingly, on the relevant second pages 32 respectively. 52 terminals 30b . 30c respectively. 50b arranged. Make the connection contact 30b the control terminal, such as the gate terminal, and the terminal contact 30c a load terminal, eg the source terminal, of the controllable semiconductor element 30 represents.

Die elektrisch leitende Verbindung zwischen Anschlüssen 30b bzw. 50b und der ersten Ausgleichschicht 71 bzw. der zweiten Elektrode 12a erfolgt ebenso wie die elektrisch leitende Verbindung des Steueranschlusses 30c mittels einer Folienstruktur 91, 92, 95. Diese Folienstruktur 91, 92, 95 weistaufeinander angeordnete, bevorzugt strukturierte Schichten 91, 92, 95 auf, die entweder elektrisch leitend 95 oder elektrisch isolierend 91, 91 ausgebildet sein können. Dabei ist es generell vorteilhaft, wenn einzelnen Schichten 91, 92, 95 und damit die gesamte Folienstruktur 91, 92, 95 eine gute thermische Leitfähigkeit aufweisen.The electrically conductive connection between connections 30b respectively. 50b and the first leveling layer 71 or the second electrode 12a takes place as well as the electrically conductive connection of the control terminal 30c by means of a film structure 91 . 92 . 95 , This film structure 91 . 92 . 95 has arranged, preferably structured layers on each other 91 . 92 . 95 on, either electrically conductive 95 or electrically insulating 91 . 91 can be trained. It is generally advantageous if individual layers 91 . 92 . 95 and thus the entire film structure 91 . 92 . 95 have a good thermal conductivity.

Der Aufbau dieser Folienstruktur 91, 92, 95 ist so gewählt, dass die Anschlusskontakte 30b und 50b der Halbleiterchips 30 bzw. 50 mit der zweiten Elektrode 12a bzw. der ersten Ausgleichschicht 71 elektrisch und thermisch leitend verbunden sind, während der Steueranschluss 30c gegenüber der zweiten Elektrode 12a bzw. der ersten Ausgleichschicht 71 elektrisch isoliert, aber bevorzugt thermisch leitend kontaktiert sind. Der Aufbau derartiger Folienstrukturen ist beispielsweise in der US 5,532,512 beschrieben.The structure of this film structure 91 . 92 . 95 is chosen so that the connection contacts 30b and 50b the semiconductor chips 30 respectively. 50 with the second electrode 12a or the first compensation layer 71 electrically and thermally conductively connected while the control terminal 30c opposite the second electrode 12a or the first compensation layer 71 electrically isolated, but preferably contacted thermally conductive. The structure of such film structures is for example in the US 5,532,512 described.

Die in 2 dargestellten Folienstruktur 91, 92, 95 weist eine auf die Halbleiterelemente 30 und 50 sowie auf die erste Elektrode 11a aufgebrachte, elektrisch isolierende und mit Öffnungen versehene strukturierte Folienschicht 92 auf, die die Abschnitte 92a, 92b, 92c und 92d umfasst. Die Öffnungen der elektrisch isolierenden Folienschicht 92 sind jeweils auf der dem zweiten Kühlkörper 20 zugewandten Seite 32, 52 der Halbleiterelemente im Bereich der Anschlusskontakte 30b, 30c und 50b angeordnet.In the 2 shown film structure 91 . 92 . 95 has one on the semiconductor elements 30 and 50 as well as on the first electrode 11a applied, electrically insulating and apertured textured film layer 92 on that the sections 92a . 92b . 92c and 92d includes. The openings of the electrically insulating film layer 92 are each on the second heat sink 20 facing side 32 . 52 the semiconductor elements in the region of the connection contacts 30b . 30c and 50b arranged.

Auf diese strukturierte Folienschicht 92 ist eine weitere, Folienschicht 95, beispielsweise durch ein Abscheideverfahren oder durch Aufdampfen, aufgebracht, die elektrisch leitend und ebenfalls strukturiert ausgebildet ist. Die Folienschicht 95 umfasst voneinander getrennte Abschnitte 95a und 95b, wobei der Abschnitt 95b die Anschlusskontakte 30b und 50b mit der Ausgleichsschicht 71 insbesondere elektrisch und bevorzugt thermisch leitend verbunden. Der Abschnitt 95a hingegen ist mit dem Anschlusskontakt 30c, also dem Steueranschluss 30c des steuerbaren Halbleiterelementes 30 elektrisch verbunden. Damit die Anschlusskontakte 30b und 30c des steuerbaren Halbleiterelementes 30 nicht durch die Ausgleichsschicht 71 bzw. die zweite Elektrode 12a elektrisch kurzgeschlossen werden, ist der elektrisch mit dem Anschlusskontakt 30c verbundene Abschnitt 95a der Folienschicht 95 mittels einer weiteren, elektrisch isolierenden, strukturierten Folienschicht 91 gegenüber der Ausgleichsschicht 71 bzw. gegenüber der zweiten Elektrode 12a elektrisch isoliert.On this structured film layer 92 is another, film layer 95 , For example, by a deposition method or by vapor deposition applied, which is electrically conductive and also structured. The foil layer 95 includes separate sections 95a and 95b , where the section 95b the connection contacts 30b and 50b with the leveling layer 71 in particular electrically and preferably thermally conductively connected. The section 95a however, is with the connection contact 30c So the control terminal 30c the controllable semiconductor element 30 electrically connected. So that the connection contacts 30b and 30c the controllable semiconductor element 30 not through the leveling layer 71 or the second electrode 12a are electrically short-circuited, which is electrically connected to the terminal 30c connected section 95a the film layer 95 by means of a further, electrically insulating, structured film layer 91 opposite the leveling layer 71 or with respect to the second electrode 12a electrically isolated.

Der mit dem Steueranschluss 30c elektrisch verbundene Abschnitt 95a der elektrisch leitenden Folienschicht 95 ist seitlich in dem zwischen den voneinander beabstandeten Kühlkörpern 10, 20 ausgebildeten Zwischenraum herausgeführt und mit einem Steueranschluss eines weiteren steuerbaren Halbleiterelementes und/oder einer Steuereinheit elektrisch verbunden. Des weiteren können ein oder mehrere Steueranschlüsse einen gemeinsamen, bevorzugt elektrisch isolierten, Außenanschluss aufweisen, der aus dem Halbleitermodul herausgeführt ist.The with the control terminal 30c electrically connected section 95a the electrically conductive film layer 95 is laterally in the between the spaced apart heat sinks 10 . 20 led out trained space and electrically connected to a control terminal of another controllable semiconductor element and / or a control unit. Furthermore, one or more control terminals may have a common, preferably electrically insulated, external terminal which is led out of the semiconductor module.

Zwischen dem Abschnitt 95b der elektrisch leitenden Folienschicht 95 und der optionalen Ausgleichsschicht 71 bzw. der zweiten Elektrode 12b ist eine elektrisch leitende Verbindung ausgebildet, die entweder als Druckkontaktierung oder als Löt- oder Sinterverbindung realisiert sein kann.Between the section 95b the electrically conductive film layer 95 and the optional leveling layer 71 or the second electrode 12b an electrically conductive connection is formed, which can be realized either as a pressure contact or as a solder or sintered connection.

Bei einer Druckkontaktierung werden miteinander elektrisch und/oder thermisch zu kontaktierende Elemente durch eine äußere Kraft, beispielsweise durch zwei miteinander verschraubte Kühlkörper 10, 20, aneinander gepresst. Dabei kann eine gute elektrische bzw. thermische Verbindung insbesondere zwischen den Halbleiterelementen 30, 50 und der zweiten Elektrode 12b dadurch erreicht werden, dass zwischen dieser und dem Abschnitt 95b der elektrisch leitenden Folienschicht 95 bzw. dem Abschnitt 91a der elektrisch isolierenden Folienschicht 91 eine elektrisch und thermisch leitende, bevorzugt weichmetallische Ausgleichsschicht 71 angeordnet ist, die Unebenheiten insbesondere der Folienstruktur 91, 92, 95 ausgleichen kann.In a pressure contact with each other electrically and / or thermally to be contacted elements by an external force, for example by two heat sinks screwed together 10 . 20 , pressed together. In this case, a good electrical or thermal connection in particular between the semiconductor elements 30 . 50 and the second electrode 12b be achieved by that between this and the section 95b the electrically conductive film layer 95 or the section 91a the electrically insulating film layer 91 an electrically and thermally conductive, preferably soft metallic compensation layer 71 is arranged, the bumps in particular the film structure 91 . 92 . 95 can compensate.

Die Unebenheiten entstehen an Stellen wie beispielsweise dem Steueranschluss 30c, da zwischen diesem und der Ausgleichsschicht 71 die Folienschichten 91 und 95 der Folienstruktur 91, 92, 95 angeordnet sind, während zwischen den Anschlusskontakten 30b bzw. 50b und der Ausgleichsschicht 71 lediglich die Folienschicht 95 angeordnet ist. Somit weist die Folienstruktur 91, 92, 95 unterschiedliche Dicken auf, die durch eine mechanische Verformung der Ausgleichsschicht 71 ausgeglichen wird. Um an bestimmten Stellen größere Unebenheiten auszugleichen, kann die Ausgleichsschicht 71 auch Aussparungen oder Vertiefungen aufweisen.The bumps occur in places such as the control terminal 30c , as between this and the leveling layer 71 the foil layers 91 and 95 the film structure 91 . 92 . 95 are arranged while between the connection contacts 30b respectively. 50b and the leveling layer 71 only the foil layer 95 is arranged. Thus, the film structure exhibits 91 . 92 . 95 different thicknesses due to a mechanical deformation of the compensation layer 71 is compensated. To compensate for larger bumps at certain points, the compensation layer 71 also have recesses or depressions.

Wie anhand der 3a bzw. 3b gezeigt, ist es anstelle einer Ausgleichsschicht 71 ebenso möglich, zwischen der zweiten Elektrode 12a und dem Abschnitt 95b der elektrisch leitenden Folienschicht 95, insbesondere im Bereich der Halbleiterelemente 30 und 50, Federelemente 75 bzw. 76 einzusetzen, die eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit aufweisen. Die Federelemente 75, 76 können dabei optional je weils auf einer ihrer Seiten mit der leitenden Folienschicht 95 oder mit der zweiten Elektrode 12a verbunden sein. Abweichend von den Darstellungen gemäß den 3a und 3b können im Bereich einer Kontaktfläche 30b, 30c, 50b auch mehrere Federelemente 75, 76 nebeneinander angeordnet sein.As based on the 3a respectively. 3b it is shown instead of a leveling layer 71 as possible, between the second electrode 12a and the section 95b the electrically conductive film layer 95 , in particular in the field of semiconductor elements 30 and 50 , Spring elements 75 respectively. 76 to use, which have a good electrical and thermal conductivity. The spring elements 75 . 76 Optionally, each case can be on one of their sides with the conductive foil layer 95 or with the second electrode 12a be connected. Notwithstanding the representations according to the 3a and 3b can be in the area of a contact surface 30b . 30c . 50b also several spring elements 75 . 76 be arranged side by side.

Anstelle einer Druckkontaktierung ist es ebenso möglich, die elektrisch leitende Folienschicht 95 zumindest abschnittweise mit der zweiten Elektrode 12a zu verlöten. Dies ist in 4 gezeigt. An Stelle der Federelemente 75 bzw. 76 aus den 3a bzw. 3b ist jetzt eine Lötschicht 94 zwischen der leitenden Folienschicht 95 und der zweiten Elektrode 12a angeordnet und verbindet diese elektrisch und thermisch leitend. Damit sind die Halbleiterelemente 30, 50 an ihren zweiten Seiten 32, 52 fest mit der zweiten Elektrode 12a verbunden.Instead of a pressure contact, it is also possible, the electrically conductive film layer 95 at least in sections with the second electrode 12a to solder. This is in 4 shown. In place of the spring elements 75 respectively. 76 from the 3a respectively. 3b is now a solder layer 94 between the conductive foil layer 95 and the second electrode 12a arranged and connects them electrically and thermally conductive. This is the semiconductor elements 30 . 50 on their second pages 32 . 52 firmly with the second electrode 12a connected.

Wenn die Halbleiterelemente 30, 50 zudem auf ihren ersten Seiten 31, 51 mit der ersten Elektrode 11a fest verbunden sind, so ist es vorteilhaft, wenn die erste Elektrode 11a und die zweite Elektrode 12a denselben oder zumindest einen ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, um eine durch thermische Spannungen verursachte Beschädigung des Halbleitermoduls zu vermeiden.When the semiconductor elements 30 . 50 also on their first pages 31 . 51 with the first electrode 11a are firmly connected, so it is advantageous if the first electrode 11a and the second electrode 12a have the same or at least a similar coefficient of thermal expansion in order to avoid damage caused by thermal stress damage to the semiconductor module.

In den bisherigen Ausführungsbeispielen wurde gezeigt, wie die elektrische Verbindung zwischen den auf den zweiten Seiten 32, 52 der Halbleiterelemente 30, 50 angeordneten Anschlusskontakten 30b, 30c und 50c und der zweiten Elektrode 12a mittels einer Folienstruktur 91, 92, 95 realisiert werden kann. Entsprechend ist es ebenso möglich, die auf den ersten Seiten 31, 51 der Halbleiterelemente 30, 50 angeordneten Anschlusskontakte 30a, 50a mittels einer Folienstruktur mit der ersten Elektrode 11a elektrisch und/oder thermisch leitend zu verbinden.In the previous embodiments has been shown how the electrical connection between the on the second sides 32 . 52 of the semiconductor elements 30 . 50 arranged connection contacts 30b . 30c and 50c and the second electrode 12a by means of a film structure 91 . 92 . 95 can be realized. Accordingly, it is equally possible on the first pages 31 . 51 of the semiconductor elements 30 . 50 arranged connection contacts 30a . 50a by means of a film structure with the first electrode 11a to connect electrically and / or thermally conductive.

Anhand der 2 bis 4 wurde eine Folienstruktur 91, 92, 95 mit einer elektrisch leitenden 95 sowie zwei elektrisch isolierenden 91, 92 Folienschichten vorgestellt. Prinzipiell kann eine Folienstruktur eine beliebige Anzahl elektrisch leitender bzw. elektrisch isolierender und bevorzugt strukturierter Folienschichten aufweisen, wobei Abschnitte verschiedener elektrisch leitender Folienschichten elektrisch miteinander verbunden sein können.Based on 2 to 4 became a film structure 91 . 92 . 95 with an electrically conductive 95 as well as two electrically insulating ones 91 . 92 Foil layers presented. In principle, a film structure can have any number of electrically conductive or electrically insulating and preferably structured film layers, wherein sections of different electrically conductive film layers can be electrically connected to one another.

Wie eingangs erwähnt, kann – wie in 5 gezeigt – die potentialmäßig getrennte elektrische Kontaktierung der Anschlusskontakte 30b und 30c an Stelle der bisher vorgestellten Folienstruktur 91, 92, 95 auch mittels einer strukturierten zweiten Elektrode 12a erfolgen. Dabei ist die strukturierte zweite Elektrode 12a auf einem elektrisch isolierenden und bevorzugt thermisch leitenden Träger 12b angeordnet. Durch die Strukturierung weist die zweite Elektrode 12a Abschnitte 12c-12h auf, die mit nicht dargestellten, auf den zweiten Seiten 32, 52 der Halbleiterelemente 30, 50 angeordneten Anschlusskontakten elektrisch leitend verbunden sind. Je nach Bedarf können dabei bestimmte der Abschnitte 12c-12h elektrisch leitend miteinander verbunden oder elektrisch voneinander isoliert sein.As mentioned above, can - as in 5 shown - the potential-wise separate electrical contacting of the connection contacts 30b and 30c in place of the previously presented film structure 91 . 92 . 95 also by means of a structured second electrode 12a respectively. Here is the structured second electrode 12a on an electrically insulating and preferably thermally conductive carrier 12b arranged. Due to the structuring, the second electrode points 12a sections 12c - 12h on, with not shown, on the second pages 32 . 52 of the semiconductor elements 30 . 50 arranged connection contacts are electrically connected. Depending on your needs, you can choose specific sections 12c - 12h be electrically connected to each other or electrically isolated from each other.

Die Einheit 12 aus der zweiten Elektrode 12a und dem Träger 12b kann beispielsweise als DCB-Substrat ausgebildet sein. Der mit der zweiten Elektrode 12a fest verbundene Träger 12b verleiht dieser eine ausreichende mechanische Stabilität.The unit 12 from the second electrode 12a and the carrier 12b may be formed, for example, as a DCB substrate. The one with the second electrode 12a firmly connected vehicles 12b this gives sufficient mechanical stability.

Die elektrisch leitenden Verbindungen zwischen Abschnitten 12c-12h der strukturierten zweiten Elektrode 12a und auf den zweiten Seiten 32, 52 der Halbleiterelemente 30, 50 angeordneten Anschlusskontakten 30b, 30c, 50b können wiederum als Druckkontaktierungen ausgebildet sein, wie dies in den 6, 7a, 7b und 8 gezeigt ist.The electrically conductive connections between sections 12c - 12h the structured second electrode 12a and on the second pages 32 . 52 of the semiconductor elements 30 . 50 arranged connection contacts 30b . 30c . 50b can in turn be designed as pressure contacts, as shown in the 6 . 7a . 7b and 8th is shown.

6 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des in 5 dargestellten, erfindungsgemäßen Halbleitermoduls. Dessen strukturierte Metallisierung 12a umfasst die Abschnitte 12c, 12d und 12e und weist eine ebenfalls strukturierte erste Ausgleichsschicht 71 mit den Abschnitten 71a, 71b, 71c auf. Mittels einer Strukturierung lassen sich auch komplexe Schaltungen mit steuerbaren Halbleiterelementen, Freilaufdioden und beliebigen anderen elektrischen Bauelementen aufbauen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die zweite Elektrode 12a und die erste Ausgleichsschicht 71 identisch strukturiert, so dass ihre Strukturierung gemeinsam in einem einzigen Strukturierungsschritt erfolgen kann. 6 shows an enlarged section of the in 5 represented, inventive semiconductor module. Its structured metallization 12a includes the sections 12c . 12d and 12e and has a likewise structured first compensation layer 71 with the sections 71a . 71b . 71c on. By means of structuring, it is also possible to construct complex circuits with controllable semiconductor elements, freewheeling diodes and any other electrical components. According to a preferred embodiment, the second electrode 12a and the first leveling layer 71 structured identically, so that their structuring can be done together in a single structuring step.

Anstelle der Ausgleichsschicht 71 kann, wie in den 7a und 7b dargestellt, die elektrisch und/oder thermisch leitende Verbindung zwischen den auf den zweiten Seiten 32, 52 angeordneten Anschlusskontakten 30b, 30c, 50b und den entsprechenden Abschnitten 12c, 12d bzw. 12e der zweiten Elektrode 12b mittels Federelementen 75 bzw. 76 erfolgen.Instead of the leveling layer 71 can, as in the 7a and 7b illustrated, the electrically and / or thermally conductive connection between the on the second sides 32 . 52 arranged connection contacts 30b . 30c . 50b and the corresponding sections 12c . 12d respectively. 12e the second electrode 12b by means of spring elements 75 respectively. 76 respectively.

Die Federelemente 75 bzw. 76 weisen bevorzugt flächig ausgebildete Kontakte und ein gutes Wärmeleitvermögen auf, um eine gute elektrische und thermische Verbindung zu erzielen.The spring elements 75 respectively. 76 preferably have surface formed contacts and a good thermal conductivity in order to achieve a good electrical and thermal connection.

Wie in 8 gezeigt, kann an Stelle der Federelemente 75 bzw. 76 aus den 7a bzw. 7b auch eine Lötschicht 94 mit den Abschnitten 94a, 94b zwischen den Anschlusskontakten 30b, 50b bzw. 30c angeordnet sein und diese mit der strukturierten zweiten Elektrode 12a elektrisch und thermisch leitend verbinden. Damit sind die Halbleiterelemente 30, 50 über die an ihren zweiten Seiten 32, 52 angeordneten Anschlusskontakte 30b, 30c, 50b fest mit der zweiten Elektrode 12a verbunden.As in 8th shown in place of the spring elements 75 respectively. 76 from the 7a respectively. 7b also a solder layer 94 with the sections 94a . 94b between the connection contacts 30b . 50b respectively. 30c be arranged and this with the structured second electrode 12a connect electrically and thermally conductive. This is the semiconductor elements 30 . 50 about those on their second pages 32 . 52 arranged connection contacts 30b . 30c . 50b firmly with the second electrode 12a connected.

Wenn die Halbleiterelemente 30, 50 zudem auf ihren ersten Seiten 31, 51 mit der ersten Elektrode 11a fest verbunden sind, so ist es vorteilhaft, wenn die erste Elektrode 11a und die zweite Elektrode 12a denselben oder zumindest einen ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, um eine Beschädigung des Halbleitermoduls durch thermisch bedingte, mechanische Spannungen zu vermeiden.When the semiconductor elements 30 . 50 also on their first pages 31 . 51 with the first electrode 11a are firmly connected, so it is advantageous if the first electrode 11a and the second electrode 12a have the same or at least a similar coefficient of thermal expansion in order to avoid damage to the semiconductor module by thermally induced mechanical stresses.

Bei den bisher gezeigten Ausführungsbeispielen ist es bedingt durch die geometrische Anordnung der Halbleiterelemente 30 möglich, mehrere Halbleiterelemente 30 zu einer Einheit elektrisch parallel zu schalten. Bevorzugt ist dabei, wie in den 1 bis 4 gezeigt, die zweite Elektrode 12a einstückig ausgebildet.In the embodiments shown so far, it is due to the geometric arrangement of the semiconductor elements 30 possible, several semiconductor elements 30 to switch to a unit electrically parallel. It is preferred, as in the 1 to 4 shown the second electrode 12a integrally formed.

Bei bestimmten Anwendungen, beispielsweise bei Halbbrücken-Halbleitermodulen, sind zwei steuerbare Halbleiterelemente bzw. zwei Einheiten aus parallel geschalteten Halbleiterelementen in Reihe zu schalten. In 9 ist eine solche Anordnung dargestellt. Das gezeigte Halbleitermodul entspricht dem aus 1, wobei in 9 zwischen der zweiten Elektrode 12a und der ersten Ausgleichsschicht 71 eine optionale zweite Ausgleichsschicht 72, eine Anzahl parallel geschalteter steuerbarer Halbleiterelemente 40 bzw. Freilaufdioden 60, sowie eine dritte Elektrode 13a aufeinanderfolgend angeordnet sind.In certain applications, for example in half-bridge semiconductor modules, two controllable semiconductor elements or two units of parallel-connected semiconductor elements are to be connected in series. In 9 such an arrangement is shown. The semiconductor module shown corresponds to that 1 , where in 9 between the second electrode 12a and the first leveling layer 71 an optional second leveling layer 72 , a number of parallel-connected controllable semiconductor elements 40 or freewheeling diodes 60 , as well as a third electrode 13a are arranged consecutively.

Die Anordnung aus der zweiten Elektrode 12a, der optionalen zweiten Ausgleichsschicht 72, den Halbleiterelementen 40 bzw. Freilaufdioden 60 und der dritten Elektrode 13a sowie die Anordnung aus der dritten Elektrode 13a, der optionalen Ausgleichsschicht 71, den Halbleiterelementen 30 bzw. 50 und der ersten Elektrode 11a können dabei entsprechend den in den 1 bis 8 gezeigten Anordnungen aus der zweiten Elektrode 12a, der optionalen ersten Ausgleichsschicht 71, den Halbleiterelementen 30 bzw. 40 und der ersten Elektrode 11a, einschließlich gegebenenfalls dazwischen angeordneter Folienstrukturen oder Federelemente, aufgebaut sein.The arrangement of the second electrode 12a , the optional second leveling layer 72 , the semiconductor elements 40 or freewheeling diodes 60 and the third electrode 13a and the arrangement of the third electrode 13a , the optional leveling layer 71 , the semiconductor elements 30 respectively. 50 and the first electrode 11a can thereby according to the in the 1 to 8th shown arrangements of the second electrode 12a , the optional first leveling layer 71 , the semiconductor elements 30 respectively. 40 and the first electrode 11a , including optionally arranged therebetween film structures or spring elements constructed.

Die dritte Elektrode 13a ist ebenso wie die erste 11a und zweite 12a Elektrode bevorzugt aus Kupfer, einer Kupferlegierung oder einem anderen elektrisch und thermisch gut leitendem Material wie beispielsweise dem bereits genannten AlSiC-Composit gebildet und weist einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von vorzugsweise unter 12 μm/(m·K) auf.The third electrode 13a is the same as the first 11a and second 12a Electrode preferably made of copper, a copper alloy or other electrically and thermally highly conductive material such as the AlSiC composite already mentioned and has a coefficient of thermal expansion of preferably less than 12 microns / (m · K).

Anstelle der dritten Elektrode 13a ist es ebenso möglich, einen elektrisch isolierenden und bevorzugt thermisch leitenden Träger vorzusehen, der eine erste und eine zweite elektrisch leitende Schicht aufweist, welche an einander gegenüberliegenden Seiten des Trägers angeordnet sind. Die erste und die zweite elektrisch leitende Schicht können dabei entsprechend der zweiten Elektrode 12a, wie in den 5 bis 8 dargestellt, strukturiert und mit den Halbleiterelementen 30, 40, 50, 60 elektrisch und/oder thermisch leitend verbunden sein. Bevorzugt sind zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Seiten des Trägers Durchkontaktierungen ausgebildet, die jeweils zwei Abschnitte der auf den gegenüberliegenden Seiten angeordneten, elektrisch leitenden Schichten elektrisch verbinden.Instead of the third electrode 13a For example, it is also possible to provide an electrically insulating and preferably thermally conductive carrier having a first and a second electrically conductive layer, which are arranged on opposite sides of the carrier. The first and the second electrically conductive layer may be corresponding to the second electrode 12a as in the 5 to 8th represented, structured and with the semiconductor elements 30 . 40 . 50 . 60 be connected electrically and / or thermally conductive. Preferably, through-contacts are formed between the two opposite sides of the carrier, each electrically connecting two sections of the electrically conductive layers arranged on the opposite sides.

10 zeigt einen vergrößerten Abschnitt des Halbleitermoduls gemäß 9. In dieser Ansicht sind die einander entsprechenden, bevorzugt identisch aufgebauten Folienstrukturen 91, 92, 95 bzw. 101, 102, 105, die zwischen der dritten Elektrode 13a und der ersten Elektrode 11a bzw. zwischen der zweiten Elektrode 12a und der dritten Elektrode 13a angeordnet sind, zu erkennen. 10 shows an enlarged portion of the semiconductor module according to 9 , In this view are the mutually corresponding, preferably identically constructed film structures 91 . 92 . 95 respectively. 101 . 102 . 105 between the third electrode 13a and the first electrode 11a or between the second electrode 12a and the third electrode 13a are arranged to recognize.

Die Halbleiterelemente 40, 60 weisen Anschlusskontakte 40a, 40b, 40c, 60a, 60b auf, die an einander gegenüberliegenden ersten 41, 61 bzw. zweiten 42, 62 Seiten der Halbleiterelemente 40, 60 angeordnet sind. Dabei stellt der Anschlusskontakt 40c einen Steueranschluss des steuerbaren Halbleiterelementes 40 dar. Dieser Steueranschluss 40c kann optional an der ersten, dem ersten Kühlkörper 10 zugewandten ersten Seite 61 oder, wie in 10 dargestellt, auf der dem zweiten Kühlkörper 20 zugewandten zweiten Seite 62 des steuerbaren Halbleiterelementes 40 angeordnet sein.The semiconductor elements 40 . 60 have connection contacts 40a . 40b . 40c . 60a . 60b on, the first one opposite each other 41 . 61 or second 42 . 62 Sides of the semiconductor elements 40 . 60 are arranged. In this case, the connection contact 40c a control terminal of the controllable semiconductor element 40 dar. This control connection 40c can be optional on the first, the first heat sink 10 facing first page 61 or, as in 10 shown on the second heat sink 20 facing the second side 62 the controllable semiconductor element 40 be arranged.

Dabei weisen Folienschichten 101, 102, 105 Abschnitte 101a, 102a-d, 105a, 105b auf, die jeweils den Abschnitten 91a, 92a-d , 95a, 95b der Folienschichten 91, 92, 95 entsprechen. Insbesondere sind die Folienschichten 101, 102 elektrisch isolierend, während die Folienschicht 105 elektrisch leitend ausgebildet ist. Der Abschnitt 105a der elektrisch leitenden Folienschicht 105 ist elektrisch leitend mit dem Anschlusskontakt 40c, d.h. dem Steueranschluss des steuerbaren Halbleiterelementes 40 elektrisch leitend verbunden.In this case, have film layers 101 . 102 . 105 sections 101 . 102 - d . 105a . 105b on, each of the sections 91a . 92a - d . 95a . 95b the film layers 91 . 92 . 95 correspond. In particular, the foil layers are 101 . 102 electrically insulating while the film layer 105 is electrically conductive. The section 105a the electrically conductive film layer 105 is electrically conductive with the connection contact 40c ie the control terminal of the controllable semiconductor element 40 electrically connected.

Des weiteren sind die Anschlusskontakte, die auf denselben Seiten angeordnet sind wie der Steueranschluss 40c, d.h. die Anschlusskontakte 42 und 62, mittels der elektrisch leitenden Folienschicht 105 mit der zweiten Elektrode 12 elektrisch und bevorzugt thermisch leitend verbunden.Furthermore, the terminal contacts, which are arranged on the same sides as the control terminal 40c ie the connection contacts 42 and 62 , by means of the electrically conductive film layer 105 with the second electrode 12 connected electrically and preferably thermally conductive.

Ist der Steueranschluss 40c alternativ auf der ersten Seite 41 des steuerbaren Halbleiterelementes 40 angeordnet, so sind bevorzugt die auf den ersten Seiten 41, 61 der Halbleiterelemente 40, 60 angeordneten Anschlusskontakte 40a, 60a mit der dritten Elektrode 13a elektrisch und vorzugsweise auch thermisch mittels der Folienschichten 101, 102, 105 verbunden.Is the control terminal 40c alternatively on the first page 41 the controllable semiconductor element 40 arranged, so are preferred on the first pages 41 . 61 of the semiconductor elements 40 . 60 arranged connection contacts 40a . 60a with the third electrode 13a electrically and preferably also thermally by means of the film layers 101 . 102 . 105 connected.

Dabei ist es jederzeit möglich, entsprechend der in den 3 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispiele elektrisch bzw. thermisch leitende Verbindungen zwischen Anschlusskontakten und einer Elektrode bzw. einer Ausgleichsschicht anstatt mittels einer Folienstruktur unter Verwendung von Federelementen oder mittels einer Lötverbindung herzustellen.It is possible at any time, according to the in the 3 to 8th embodiments shown to produce electrically or thermally conductive connections between terminals and an electrode or a leveling layer instead by means of a film structure using spring elements or by means of a solder joint.

Ein Schaltbild von gemäß den 9 und 10 in Reihe geschalteten Halbleiterelementen 30, 40 ist anhand von zwei in Reihe geschalteten IGBTs in 11 dargestellt. Die beiden IGBTs 30, 40 sind jeweils aus einer Mehrzahl parallel geschalteter, IGBT-Halbleiterelemente 30 gebildet. Ihre Drain-Anschlüsse 30a, 40a, ihre Source-Anschlüsse 30b, 40b sowie ihre Gate-Anschlüsse 30c, 40c entsprechen den gleich bezeichneten Anschlusskontakten aus den 9 und 10. Entsprechendes gilt auch für die Freilaufdioden 50 bzw. 60 und deren Anschlusskontakte 50a, 50b, 60a, 60b.A circuit diagram of according to the 9 and 10 series connected semiconductor elements 30 . 40 is based on two series connected IGBTs in 11 shown. The two IGBTs 30 . 40 Each of a plurality of parallel connected, IGBT semiconductor elements 30 educated. Your drain connections 30a . 40a , their source connections 30b . 40b as well as their gate connections 30c . 40c correspond to the identically designated connection contacts from the 9 and 10 , The same applies to the freewheeling diodes 50 respectively. 60 and their connection contacts 50a . 50b . 60a . 60b ,

Neben den verbesserten Kühleigenschaften eines erfindungsgemäßen Halbleitermoduls ergibt sich darüber hinaus der Vorteil, dass die Anordnung durch die zwei einander gegenüberliegenden Kühlkörper kein festes Gehäuse benötigt. Es ist jedoch vorteilhaft, zumindest den Bereich, in denen die steuerbaren Halbleiterelemente bzw. die Freilaufdioden angeordnet sind, mit einer vorzugsweise hermetisch dichten Umhüllung zu versehen, um das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit zu verhindern, da hierdurch Kriechstrecken und Kurzschlüsse erzeugt werden können.Next the improved cooling properties of a inventive semiconductor module results from it addition, the advantage that the arrangement by the two opposite Heatsink no solid housing needed. However, it is advantageous at least the area where the controllable Semiconductor elements or the freewheeling diodes are arranged with a preferably hermetically sealed enclosure to prevent the ingress of Dirt and moisture to prevent, as a result, creepage distances and short circuits can be generated.

Zur elektrischen Isolation nach außen sowie zur Befestigung weiterer Anbauteile wie beispielsweise einem Stützkondensator ist es jedoch vorteilhaft, eine oder mehrere an zumindest einem der Kühlkörper befestigten Halteplatten vorzusehen, die vorzugsweise auch zur Montage des Halbleitermoduls verwendet werden können. Eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halbleitermoduls mit zwei einander gegenüberliegenden Halteplatten 100a, 100b ist in 12a dargestellt. Der Aufbau des dort gezeigten Halbleitermoduls entspricht im wesentlichen dem bereits aus den 9 und 10 bekannten Aufbau.For electrical insulation to the outside and for attachment of other attachments such as a backup capacitor, however, it is advantageous to provide one or more attached to at least one of the heat sink retaining plates, which can be preferably used for mounting the semiconductor module. A preferred embodiment of a semiconductor module according to the invention with two mutually opposite holding plates 100a . 100b is in 12a shown. The structure of the semiconductor module shown there corresponds essentially to that already from the 9 and 10 known structure.

Die Kühlkörper 10, 20 weisen bevorzugt Kühlrippen oder eine andere, die Oberfläche vergrößernde Struktur auf. Optional oder alternativ dazu ist es auch möglich, zumindest einen der Kühlkörper 10, 20 mit Hohlräumen oder Kanälen zur Aufnahme oder zum Hindurchleiten eines flüssigen Kühlmittels zu versehen.The heat sinks 10 . 20 preferably have cooling fins or another structure that increases the surface area. Optionally or alternatively, it is also possible, at least one of the heat sink 10 . 20 cavities or channels for receiving or passing a liquid coolant.

Um ein erfindungsgemäßes Halbleitermodul in bestimmten Bereichen nach außen hin zu isolieren, wie das beispielsweise bei mehreren, bevorzugt bei zwei oder drei nebeneinander angeordneten und besonders bevorzugt zu einer Mehrlevelschaltung in Reihe geschalteten Halbleitermodulen erforderlich sein kann, ist es möglich, an entsprechenden Stellen auf der Außenseite der Halbleitermodule zumindest abschnittweise Isolierungen anzubringen. Bei dem in 12a dargestellten Halbleitermodul sind beispielsweise die einander abgewandten Seiten der Kühlkörper 10, 20 mit jeweils einer Isolierung 101a, 101b versehen. Dabei ist es nicht erforderlich, dass die Isolierungen 101a, 101b als tragfähige Struktur ausgebildet sind.In order to isolate a semiconductor module according to the invention in certain areas to the outside, as may be required, for example, in several, preferably two or three juxtaposed and more preferably connected in series to a multi-level circuit semiconductor modules, it is possible at corresponding locations on the outside the semiconductor modules at least partially install insulation. At the in 12a illustrated semiconductor module, for example, the opposite sides of the heat sink 10 . 20 each with an insulation 101 . 101b Mistake. It is not necessary that the insulation 101 . 101b are designed as a stable structure.

12b zeigt die Vorderansicht des erfindungsgemäßen Halbleitermoduls aus 12a. Die äußeren Anschlüsse 11a, 12a, 13a sind mit der ersten 11a, zweiten 12a bzw. dritten 13a Elektrode elektrisch leitend verbunden, wobei die beiden äußeren Anschlüsse 11x, 12x für die Spannungsversorgung des Halbleitermoduls vorgesehen sind. Zwischen die Anschlüsse 11x, 12x ist noch ein Stützkondensator 110 geschaltet. 12b shows the front view of the semiconductor module according to the invention 12a , The outer connections 11a . 12a . 13a are with the first one 11a second 12a or third 13a Electrode electrically connected, the two outer terminals 11x . 12x are provided for the power supply of the semiconductor module. Between the connections 11x . 12x is still a backup capacitor 110 connected.

Der mit der dritten Elektrode 13 verbundene äußere Anschluss 13x stellt den Lastanschluss des Halbleitermoduls dar. Der Stützkondensator 110 sowie eine Steuereinheit 200 sind an der vorderen Halteplatte 100b befestigt. Die elektronische Steuereinheit 200 steuert die steuerbaren Halbleiterelemente 30, 40 und ist mit deren Steueranschlüssen 30c bzw. 40c vorzugsweise über eine potentialtrennende Vorrichtung gekoppelt. Optional können in der Steuereinheit neben dessen Steuerfunktion auch noch andere Funktionen, wie z.B. eine Überstrom-Schutzfunktionen integriert sein. So ist es beispielsweise möglich, den über den Lastanschluss fließenden Strom mittels eines im Halbleitermodul integrierten Stromsensors zu überwachen. Dadurch kann das Halbleitermodul abhängig von der Stärke und/oder der Phasenlage des vom Sensor gemessenen Stromes angesteuert oder abgeschaltet werden. Entsprechend ist es auch möglich, beispielsweise eine Temperaturüberwachung des Halbleitermoduls zu integrieren.The one with the third electrode 13 connected external connection 13x represents the load connection of the semiconductor module. The backup capacitor 110 and a control unit 200 are on the front plate 100b attached. The electronic control unit 200 controls the controllable semiconductor elements 30 . 40 and is with their control terminals 30c respectively. 40c preferably coupled via a potential-separating device. Optionally, in the control unit in addition to its control function also on Other functions, such as an overcurrent protection functions to be integrated. For example, it is possible to monitor the current flowing through the load connection by means of a current sensor integrated in the semiconductor module. As a result, the semiconductor module can be controlled or switched off depending on the strength and / or the phase position of the current measured by the sensor. Accordingly, it is also possible to integrate, for example, a temperature monitoring of the semiconductor module.

Eine Seitenansicht dieses Halbleitermoduls bei entfernter Isolierung 111a ist in 12c gezeigt. Wie oben näher ausgeführt, sind bestimmte Elemente des Halbleitermoduls elektrisch und/oder thermisch durch eine Druckkontaktierung miteinander kontaktiert. Der hierzu erforderliche Druck wird durch den ersten 10 und zweiten 20 Kühlkörper erzeugt, welche mittels Verbindungselementen 112a, 112b miteinander verbunden sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden hierzu Spannscheiben 113a, 113b sowie Muttern 112a, 112b verwendet. Die beiden Kühlkörper 10, 20 können jedoch auch mit einer beliebigen anderen Spannvorrichtung vorgespannt werden.A side view of this semiconductor module with isolation removed 111 is in 12c shown. As detailed above, certain elements of the semiconductor module are electrically and / or thermally contacted by a pressure contact with each other. The required pressure is through the first 10 and second 20 Heat sink generated by means of fasteners 112a . 112b connected to each other. In the present embodiment, this clamping discs 113a . 113b as well as nuts 112a . 112b used. The two heatsinks 10 . 20 However, they can also be preloaded with any other tensioning device.

Um die Servicefreundlichkeit zu erhöhen, kann das Halbleitermodul steckbar ausgebildet sein, wobei entsprechende Steckverbinder bevorzugt auf einer Seite, beispielsweise an der Rückseite des Halbleitermoduls angeordnet sind. Damit kann das Halbleitermodul auf einfache Weise von einem passenden Steckplatz abgezogen und beispielsweise durch ein anderes ersetzt werden.Around the service friendliness can increase the semiconductor module be pluggable, with corresponding Connector preferably on one side, for example on the back of the semiconductor module are arranged. This allows the semiconductor module easily deducted from a suitable slot and for example, be replaced by another.

1010
erster Kühlkörperfirst heatsink
2020
zweiter Kühlkörpersecond heatsink
11a, 12a, 13a11a, 12a, 13a
Elektrodeelectrode
11x, 12x, 13x11x, 12x, 13x
äußerer Anschlussouter connection
12b, 13b12b, 13b
Trägercarrier
12c-e12c-e
Abschnitt einer Elektrodesection an electrode
30, 4030 40
steuerbares Halbleiterelementcontrollable Semiconductor element
50, 6050, 60
FreilaufdiodeFreewheeling diode
30a-c, 40a-c30a-c, 40a-c
Anschlusskontaktconnection contact
50a, 50b, 60a, 60b50a, 50b, 60a, 60b
Anschlusskontaktconnection contact
31, 41, 51, 6131 41, 51, 61
erste Seitefirst page
32, 42, 52, 6232 42, 52, 62
zweite Seitesecond page
71, 7271, 72
Ausgleichsschichtleveling layer
71a-c, 72a-c71a-c, 72a-c
Abschnitt einer Ausgleichsschichtsection a leveling layer
75, 7675, 76
Federelementspring element
95, 10595, 105
elektrisch leitende Folienschichtelectrical conductive foil layer
95a, 105a95a, 105a
Abschnitt einer elektrisch leitensection one electrically conduct
den Folienschichtthe film layer
91, 92, 101, 10291 92, 101, 102
elektrisch isolierende Folienelectrical insulating films
schichtlayer
91a, 92a-d, 101a, 102a-d91a, 92a-d, 101a, 102a-d
Abschnitt einer elektrisch leitensection one electrically conduct
den Folienschichtthe film layer
9494
Lötschichtsolder layer
100a, 100b100a, 100b
HalteplatteRetaining plate
111a, 111b111a, 111b
Isolierschichtinsulating
110110
Stützkondensatorbackup capacitor
111a, 111b111a, 111b
Isolierunginsulation
112a, 112b112a, 112b
Verbindungselementconnecting element
113a, 113b113a, 113b
Spannscheibetensioning pulley
200200
Steuereinheitcontrol unit

Claims (24)

Halbleitermodul mit einem ersten Kühlkörper (10) und einem zweiten Kühlkörper (20), die einander gegenüberliegend und voneinander beabstandet angeordnet sind, wenigstens einem steuerbaren Halbleiterelement (30, 40), das eine erste Seite (31, 42) und eine dieser gegenüberliegende zweite Seite (32, 42), sowie einen ersten Anschlusskontakt (30c, 40c) aufweist, wobei die erste Seite (31, 41) dem ersten Kühlkörper (10) zugewandt ist und mit diesem in thermischem Kontakt steht, die zweite Seite (32, 42) dem zweiten Kühlkörper (20) zugewandt ist und mit diesem in thermischem Kontakt steht, und wobei der erste Anschlusskontakt (30c, 40c) zur Steuerung des steuerbaren Halbleiterelementes (30, 40) vorgesehen und mittels einer Isolierfolie (91a, 92a, 92b, 101a, 102a, 102b) elektrisch isoliert ist, einer ersten Elektrode (11a), die zwischen dem ersten Kühlkörper (10) und dem zweiten Kühlkörper (20) angeordnet ist sowie mit einer zweiten Elektrode (12a), die zwischen der ersten Elektrode (11a) und dem zweiten Kühlkörper (20) angeordnet ist.Semiconductor module with a first heat sink ( 10 ) and a second heat sink ( 20 ), which are arranged opposite one another and spaced from each other, at least one controllable semiconductor element ( 30 . 40 ), which is a first page ( 31 . 42 ) and one of these opposite second side ( 32 . 42 ), as well as a first connection contact ( 30c . 40c ), the first page ( 31 . 41 ) the first heat sink ( 10 ) and is in thermal contact with the latter, the second side ( 32 . 42 ) the second heat sink ( 20 ) and is in thermal contact therewith, and wherein the first terminal contact ( 30c . 40c ) for controlling the controllable semiconductor element ( 30 . 40 ) and by means of an insulating film ( 91a . 92a . 92b . 101 . 102 . 102b ) is electrically isolated, a first electrode ( 11a ) between the first heat sink ( 10 ) and the second heat sink ( 20 ) and with a second electrode ( 12a ) between the first electrode ( 11a ) and the second heat sink ( 20 ) is arranged. Halbleitermodul nach Anspruch 1, bei dem zumindest eines der steuerbaren Halbleiterelemente (30, 40) auf seiner ersten Seite (31, 41) mit der ersten Elektrode (11a) elektrisch und thermisch leitend verbunden ist.Semiconductor module according to Claim 1, in which at least one of the controllable semiconductor elements ( 30 . 40 ) on its first page ( 31 . 41 ) with the first electrode ( 11a ) is electrically and thermally conductively connected. Halbleitermodul nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zumindest eines der steuerbaren Halbleiterelemente (30, 40) auf seiner zweiten Seite (32, 42) mit der zweiten Elektrode (12a) elektrisch und thermisch leitend verbunden ist.Semiconductor module according to Claim 1 or 2, in which at least one of the controllable semiconductor elements ( 30 . 40 ) on its second page ( 32 . 42 ) with the second electrode ( 12a ) is electrically and thermally conductively connected. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer dritten Elektrode (13a), die zwischen der ersten Elektrode (11a) und der zweiten Elektrode (12a) angeordnet ist.Semiconductor module according to one of Claims 1 to 3, having a third electrode ( 13a ) between the first electrode ( 11a ) and the second electrode ( 12a ) is arranged. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem zumindest eine der Elektroden (11a, 12a, 13a) und/oder zumindest einer der Kühlkörper (10, 20) einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der kleiner ist als 12 μm/(m·K).Semiconductor module according to one of Claims 1 to 4, in which at least one of the electrodes ( 11a . 12a . 13a ) and / or at least one of the heat sinks ( 10 . 20 ) a thermal expansion coefficient th which is smaller than 12 μm / (m · K). Halbleitermodul nach Anspruch 4 oder 5, bei dem zumindest eines der steuerbaren Halbleiterelemente (30, 40) auf seiner ersten Seite (31, 41) mit der dritten Elektrode (13a) elektrisch und thermisch leitend verbunden ist, und bei dem zumindest eines der steuerbaren Halbleiterelemente (30, 40) auf seiner zweiten Seite (32, 42) mit der dritten Elektrode (13a) elektrisch und thermisch leitend verbunden ist.Semiconductor module according to Claim 4 or 5, in which at least one of the controllable semiconductor elements ( 30 . 40 ) on its first page ( 31 . 41 ) with the third electrode ( 13a ) is electrically and thermally conductively connected, and in which at least one of the controllable semiconductor elements ( 30 . 40 ) on its second page ( 32 . 42 ) with the third electrode ( 13a ) is electrically and thermally conductively connected. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem zweiten Anschlusskontakt (30b, 40b), wobei der erste (30c, 40c) und der zweite (30b, 40b) Anschlusskontakt auf derselben ersten (31, 41) oder zweiten (32, 42) Seite des betreffenden Halbleiterbauelementes (30, 40) angeordnet sind.Semiconductor module according to one of Claims 1 to 6, having a second connection contact ( 30b . 40b ), the first ( 30c . 40c ) and the second ( 30b . 40b ) Terminal contact on the same first ( 31 . 41 ) or second ( 32 . 42 ) Side of the relevant semiconductor device ( 30 . 40 ) are arranged. Halbleitermodul nach Anspruch 6 oder 7, bei dem der erste (30c, 40c) und der zweite (30b, 40b) Anschlusskontakt mittels einer strukturierten, elektrisch isolierenden Folienschicht (92, 102) elektrisch voneinander isoliert sind.Semiconductor module according to Claim 6 or 7, in which the first ( 30c . 40c ) and the second ( 30b . 40b ) Connection contact by means of a structured, electrically insulating film layer ( 92 . 102 ) are electrically isolated from each other. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem zumindest zwischen dem zweiten Anschlusskontakt (30b, 40b) und einer der Elektroden (11a, 12a, 13a) eine elektrisch und/oder thermisch leitende Verbindung ausgebildet ist.Semiconductor module according to one of claims 6 to 8, wherein at least between the second terminal contact ( 30b . 40b ) and one of the electrodes ( 11a . 12a . 13a ) is formed an electrically and / or thermally conductive connection. Halbleitermodul nach Anspruch 9, bei dem die zumindest eine zwischen dem zweiten Anschlusskontakt (30b, 40b) und einer der Elektroden (11a, 12a, 13a) ausgebildete, elektrisch und/oder thermisch leitende Verbindung als strukturierte Folienschicht ausgebildet ist.Semiconductor module according to claim 9, wherein the at least one between the second terminal contact ( 30b . 40b ) and one of the electrodes ( 11a . 12a . 13a ) formed, electrically and / or thermally conductive connection is formed as a structured film layer. Halbleitermodul nach Anspruch 10, bei dem die elektrisch und/oder thermisch leitende Verbindung als Druckkontaktierung ausgebildet ist.Semiconductor module according to claim 10, wherein the electrically and / or thermally conductive connection designed as a pressure contact is. Halbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zumindest eine der Elektroden (11a, 12a, 13a) auf einem elektrisch isolierenden Träger (11b, 12b) angeordnet ist.Semiconductor module according to one of the preceding claims, in which at least one of the electrodes ( 11a . 12a . 13a ) on an electrically insulating support ( 11b . 12b ) is arranged. Halbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das zumindest zwei steuerbare Halbleiterelemente (30, 40) mit jeweils einer demselben Kühlkörper (10, 20) zugewandten Seite (30a, 40a; 30b, 40b) aufweist, und bei dem zwischen diesen zumindest zwei demselben Kühlkörper (10, 20) zugewandten Seiten (30a, 40a; 30b, 40b) und einer der Elektroden (11, 12, 13) eine elektrisch und/oder thermisch leitende, weichmetallische Ausgleichsschicht (71, 72) zum Niveauausgleich der zumindest zwei demselben Kühlkörper (10, 20) zugewandten Seiten (30a, 40a; 30b, 40b) angeordnet ist.Semiconductor module according to one of the preceding claims, comprising at least two controllable semiconductor elements ( 30 . 40 ) each with a same heat sink ( 10 . 20 ) facing side ( 30a . 40a ; 30b . 40b ), and in which between these at least two the same heat sink ( 10 . 20 ) facing pages ( 30a . 40a ; 30b . 40b ) and one of the electrodes ( 11 . 12 . 13 ) an electrically and / or thermally conductive, soft metallic compensation layer ( 71 . 72 ) for leveling the at least two same heatsink ( 10 . 20 ) facing pages ( 30a . 40a ; 30b . 40b ) is arranged. Halbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen einem Anschlusskontakt (30a, 30b, 30c, 40a, 40b, 50a, 50b, 50c, 60a, 60c) und einer Elektrode (11a, 12a, 13a) ein Federelement (75, 76) angeordnet ist, das den betreffenden Anschlusskontakt (30a, 30b, 30c, 40a, 40b, 50a, 50b, 50c, 60a, 60c) und die Elektrode (11a, 12a, 13a) elektrisch und/oder thermisch leitend kontaktiert.Semiconductor module according to one of the preceding claims, wherein between a connection contact ( 30a . 30b . 30c . 40a . 40b . 50a . 50b . 50c . 60a . 60c ) and an electrode ( 11a . 12a . 13a ) a spring element ( 75 . 76 ) is arranged, which the respective terminal contact ( 30a . 30b . 30c . 40a . 40b . 50a . 50b . 50c . 60a . 60c ) and the electrode ( 11a . 12a . 13a ) contacted electrically and / or thermally conductive. Halbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen einem Anschlusskontakt (30a, 30b, 30c, 40a, 40b, 50a, 50b, 50c, 60a, 60c) und einer Elektrode (11a, 12a, 13a) eine Lötverbindung (94a, 94b) ausgebildet ist, die den betreffenden Anschlusskontakt (30a, 30b, 30c, 40a, 40b, 50a, 50b, 50c, 60a, 60c) und die Elektrode (11a, 12a, 13a) elektrisch und/oder thermisch leitend verbindet.Semiconductor module according to one of the preceding claims, wherein between a connection contact ( 30a . 30b . 30c . 40a . 40b . 50a . 50b . 50c . 60a . 60c ) and an electrode ( 11a . 12a . 13a ) a solder joint ( 94a . 94b ) is formed which the respective terminal contact ( 30a . 30b . 30c . 40a . 40b , 50a, 50b . 50c . 60a . 60c ) and the electrode ( 11a . 12a . 13a ) connects electrically and / or thermally conductive. Halbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste Kühlkörper (10) und die erste Elektrode (11a) einstückig ausgebildet sind und/oder bei dem der zweite Kühlkörper (20) und die zweite Elektrode (12a) einstückig ausgebildet sind.Semiconductor module according to one of the preceding claims, in which the first heat sink ( 10 ) and the first electrode ( 11a ) are integrally formed and / or wherein the second heat sink ( 20 ) and the second electrode ( 12a ) are integrally formed. Halbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zumindest eines der steuerbaren Halbleiterelemente (30, 40) als MOSFET, IGBT, Thyristor oder Bipolartransistor ausgebildet ist.Semiconductor module according to one of the preceding claims, in which at least one of the controllable semiconductor elements ( 30 . 40 ) is formed as a MOSFET, IGBT, thyristor or bipolar transistor. Halbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit zumindest zwei identischen und elektrisch parallel geschalteten steuerbaren Halbleiterelementen (30, 40).Semiconductor module according to one of the preceding claims having at least two identical and electrically connected in parallel controllable semiconductor elements ( 30 . 40 ). Halbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit zumindest zwei zu einer Halbbrücke verschalteten, steuerbaren Halbleiterelementen (30, 40).Semiconductor module according to one of the preceding claims, having at least two semiconductor elements which can be connected to a half-bridge (US Pat. 30 . 40 ). Halbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste Kühlkörper (10) und der zweite Kühlkörper (20) zumindest im wesentlichen symmetrisch und/oder identisch ausgebildet sind.Semiconductor module according to one of the preceding claims, in which the first heat sink ( 10 ) and the second heat sink ( 20 ) are formed at least substantially symmetrical and / or identical. Halbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste Kühlkörper (10) und/oder der zweite Kühlkörper (20) Kühlrippen und/oder Hohlräume und/oder Kanäle zur Aufnahme bzw. zum Hindurchleiten eines flüssigen Kühlmittels aufweist.Semiconductor module according to one of the preceding claims, in which the first heat sink ( 10 ) and / or the second heat sink ( 20 ) Has cooling fins and / or cavities and / or channels for receiving or for passing a liquid coolant. Halbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das zumindest abschnittweise von einer elektrisch isolierenden Isolierschicht (111a, 111b) umgeben ist.Semiconductor module according to one of the preceding claims, which is at least in sections of an electrically insulating insulating layer ( 111 . 111b ) is surrounded. Halbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zumindest die steuerbaren Halbleiterelemente mittels einer hermetisch dichten Umhüllung nach außen abgedichtet sind.Semiconductor module according to one of the preceding claims, wherein the at least the controllable semiconductor elements by means of a hermetic dense serving outward are sealed. Halbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das gehäuselos ausgebildet ist.Semiconductor module according to one of the preceding claims, which without housing is trained.
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