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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6585847
(24)【登録日】2019年9月13日
(45)【発行日】2019年10月2日
(54)【発明の名称】電動機のための電力モジュール
(51)【国際特許分類】
H02M 7/48 20070101AFI20190919BHJP
【ＦＩ】
H02M7/48 Z
【請求項の数】9
【全頁数】13
(21)【出願番号】特願2018-527068(P2018-527068)
(86)(22)【出願日】2016年10月17日
(65)【公表番号】特表2018-535641(P2018-535641A)
(43)【公表日】2018年11月29日
(86)【国際出願番号】EP2016074869
(87)【国際公開番号】WO2017089028
(87)【国際公開日】20170601
【審査請求日】2018年7月12日
(31)【優先権主張番号】102015223602.1
(32)【優先日】2015年11月27日
(33)【優先権主張国】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】591245473
【氏名又は名称】ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
(74)【代理人】
【識別番号】100140109
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 新次郎
(74)【代理人】
【識別番号】100120112
【弁理士】
【氏名又は名称】中西 基晴
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 淳一
(72)【発明者】
【氏名】イリッチ，エーリヒ
(72)【発明者】
【氏名】ヒルシュレ，ヨハネス
(72)【発明者】
【氏名】ベッツ，フォルカー
(72)【発明者】
【氏名】フォン エムデン，ヴァルター
【審査官】
麻生 哲朗
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１５−１０９７５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１４−１５４７７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１３−１６８４７５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０２Ｍ ７／４８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電動機のための電力モジュール（１，１６，１７）であって、該電力モジュール（１，１６，１７）が少なくとも１つの半導体スイッチハーフブリッジ（２，３，１７，１８，１９，２０，２１，２２）を含む電力モジュール（１，１６，１７）であって、
前記半導体スイッチハーフブリッジ（２，３，１７，１８，１９，２０，２１，２２）がハイサイド半導体スイッチ（２，１７，１８，１９）およびローサイド半導体スイッチ（３，２０，２１，２２）を備え、
ハーフブリッジ（２，３）の半導体スイッチ（２，３，１７，１８，１９，２０，２１，２２）が、それぞれ平坦に構成された半導体スイッチ（２，３，１７，１８，１９，２０，２１，２２）の表面範囲によって形成された切換経路端子（４，５，６，７，２３，２４，２５，２６）を備え、
半導体スイッチの切換経路端子（４，５，６，７，２３，２４，２５，２６）がそれぞれ同じ方向に向いており、
ハイサイド半導体スイッチ（２）とローサイド半導体スイッチ（３）との間に少なくとも１つの導電性の層（８，９，１０，２８，３１，３４，３５，３６）が設けられており、
該少なくとも１つの層（８，９，１０，２８，３１，３４，３５，３６）が、ハーフブリッジのローサイド半導体スイッチ（３，２０，２１，２２）の切換経路端子（４，６，２４，２６）とハイサイド半導体スイッチ（２）の切換経路端子（５，７，２３，２５）とを相互に電気的に接続し、
少なくとも１つの導電性の層（８，９，１０）によりハーフブリッジの出力端子が形成されている、
ことを特徴とする電動機のための電力モジュール（１，１６，１７）において、
導電性の前記層（２８，３１）が相バスバー（２７）を備え、
該相バスバー（２７）に層の平坦な延在部分として相バスバー（２７）から横方向に、または横方向成分によってそれた少なくとも１つの接触指（３３，３３ａ，３３ｂ）が一体成形されており、
該接触指（３３，３３ａ，３３ｂ）が、出力端子（３４，３５，３６）に接続された半導体スイッチ（１７，２０）の前記切換経路端子（２４，２５）を相互に接続する、
ことを特徴とする電力モジュール（１，１６，１７）。
前記半導体スイッチハーフブリッジ（２，３，１７，１８，１９，２０，２１，２２）がハイサイド半導体スイッチ（２，１７，１８，１９）およびローサイド半導体スイッチ（３，２０，２１，２２）を備え、
ハーフブリッジ（２，３）の半導体スイッチ（２，３，１７，１８，１９，２０，２１，２２）が、それぞれ平坦に構成された半導体スイッチ（２，３，１７，１８，１９，２０，２１，２２）の表面範囲によって形成された切換経路端子（４，５，６，７，２３，２４，２５，２６）を備え、
半導体スイッチの切換経路端子（４，５，６，７，２３，２４，２５，２６）がそれぞれ同じ方向に向いており、
ハイサイド半導体スイッチ（２）とローサイド半導体スイッチ（３）との間に少なくとも１つの導電性の層（８，９，１０，２８，３１，３４，３５，３６）が設けられており、
該少なくとも１つの層（８，９，１０，２８，３１，３４，３５，３６）が、ハーフブリッジのローサイド半導体スイッチ（３，２０，２１，２２）の切換経路端子（４，６，２４，２６）とハイサイド半導体スイッチ（２）の切換経路端子（５，７，２３，２５）とを相互に電気的に接続し、
少なくとも１つの導電性の層（８，９，１０）によりハーフブリッジの出力端子が形成されている、
ことを特徴とする電動機のための電力モジュール（１，１６，１７）において、
導電性の前記層（２８，３１）が相バスバー（２７）を備え、
該相バスバー（２７）に層の平坦な延在部分として相バスバー（２７）から横方向に、または横方向成分によってそれた少なくとも１つの接触指（３３，３３ａ，３３ｂ）が一体成形されており、
該接触指（３３，３３ａ，３３ｂ）が、出力端子（３４，３５，３６）に接続された半導体スイッチ（１７，２０）の前記切換経路端子（２４，２５）を相互に接続する、
ことを特徴とする電力モジュール（１，１６，１７）。
【請求項2】
電動機のための電力モジュール（１，１６，１７）であって、該電力モジュール（１，１６，１７）が少なくとも１つの半導体スイッチハーフブリッジ（２，３，１７，１８，１９，２０，２１，２２）を含む電力モジュール（１，１６，１７）であって、
前記半導体スイッチハーフブリッジ（２，３，１７，１８，１９，２０，２１，２２）がハイサイド半導体スイッチ（２，１７，１８，１９）およびローサイド半導体スイッチ（３，２０，２１，２２）を備え、
ハーフブリッジ（２，３）の半導体スイッチ（２，３，１７，１８，１９，２０，２１，２２）が、それぞれ平坦に構成された半導体スイッチ（２，３，１７，１８，１９，２０，２１，２２）の表面範囲によって形成された切換経路端子（４，５，６，７，２３，２４，２５，２６）を備え、
半導体スイッチの切換経路端子（４，５，６，７，２３，２４，２５，２６）がそれぞれ同じ方向に向いており、
ハイサイド半導体スイッチ（２）とローサイド半導体スイッチ（３）との間に少なくとも１つの導電性の層（８，９，１０，２８，３１，３４，３５，３６）が設けられており、
該少なくとも１つの層（８，９，１０，２８，３１，３４，３５，３６）が、ハーフブリッジのローサイド半導体スイッチ（３，２０，２１，２２）の切換経路端子（４，６，２４，２６）とハイサイド半導体スイッチ（２）の切換経路端子（５，７，２３，２５）とを相互に電気的に接続し、
少なくとも１つの導電性の層（８，９，１０）によりハーフブリッジの出力端子が形成されている、
ことを特徴とする電動機のための電力モジュール（１，１６，１７）において、
電力モジュールがバスバー（２７）を備え、
該バスバーに少なくとも１つの接触指（３２，３２ａ，３２ｂ）が一体成形されており、該接触指（３２，３２ａ，３２ｂ）がハーフブリッジに電流を供給するための切換経路端子に電気的に接触する、
ことを特徴とする電力モジュール（１，１６，１７）。
前記半導体スイッチハーフブリッジ（２，３，１７，１８，１９，２０，２１，２２）がハイサイド半導体スイッチ（２，１７，１８，１９）およびローサイド半導体スイッチ（３，２０，２１，２２）を備え、
ハーフブリッジ（２，３）の半導体スイッチ（２，３，１７，１８，１９，２０，２１，２２）が、それぞれ平坦に構成された半導体スイッチ（２，３，１７，１８，１９，２０，２１，２２）の表面範囲によって形成された切換経路端子（４，５，６，７，２３，２４，２５，２６）を備え、
半導体スイッチの切換経路端子（４，５，６，７，２３，２４，２５，２６）がそれぞれ同じ方向に向いており、
ハイサイド半導体スイッチ（２）とローサイド半導体スイッチ（３）との間に少なくとも１つの導電性の層（８，９，１０，２８，３１，３４，３５，３６）が設けられており、
該少なくとも１つの層（８，９，１０，２８，３１，３４，３５，３６）が、ハーフブリッジのローサイド半導体スイッチ（３，２０，２１，２２）の切換経路端子（４，６，２４，２６）とハイサイド半導体スイッチ（２）の切換経路端子（５，７，２３，２５）とを相互に電気的に接続し、
少なくとも１つの導電性の層（８，９，１０）によりハーフブリッジの出力端子が形成されている、
ことを特徴とする電動機のための電力モジュール（１，１６，１７）において、
電力モジュールがバスバー（２７）を備え、
該バスバーに少なくとも１つの接触指（３２，３２ａ，３２ｂ）が一体成形されており、該接触指（３２，３２ａ，３２ｂ）がハーフブリッジに電流を供給するための切換経路端子に電気的に接触する、
ことを特徴とする電力モジュール（１，１６，１７）。
【請求項3】
請求項２に記載の電力モジュール（１，１６，１７）において、
前記接触指（３２，３２ａ，３２ｂ）が相互に平行に配置された２つの導電性の層（２８，３１）を含み、
該層が、電気絶縁性の絶縁層（２９）によって相互に分離されており、前記接触指（３２，３２ａ，３２ｂ）の層（２８，２９，３１）が、互いに異なる半導体スイッチ（１７，２０）の相互に向かい合った端子（２３，２６）に接触する、
ことを特徴とする電力モジュール（１，１６，１７）。
前記接触指（３２，３２ａ，３２ｂ）が相互に平行に配置された２つの導電性の層（２８，３１）を含み、
該層が、電気絶縁性の絶縁層（２９）によって相互に分離されており、前記接触指（３２，３２ａ，３２ｂ）の層（２８，２９，３１）が、互いに異なる半導体スイッチ（１７，２０）の相互に向かい合った端子（２３，２６）に接触する、
ことを特徴とする電力モジュール（１，１６，１７）。
【請求項4】
請求項２または３に記載の電力モジュール（１，１６，１７）において、
バスバー（２７）の接触指（３２，３２ａ，３２ｂ，３３，３３ａ，３３ｂ）と出力端子（３４，３５，３６）の接触指とがそれぞれ相互に噛み合う、
ことを特徴とする電力モジュール（１，１６，１７）。
バスバー（２７）の接触指（３２，３２ａ，３２ｂ，３３，３３ａ，３３ｂ）と出力端子（３４，３５，３６）の接触指とがそれぞれ相互に噛み合う、
ことを特徴とする電力モジュール（１，１６，１７）。
【請求項5】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力モジュール（１，１６，１７）において、
前記ハーフブリッジの半導体スイッチ（２，３，１７，１８，１９，２０，２１，２２）の前記切換経路端子（４，５，６，７，２３，２４，２５，２６）が相互に向かい合っている、
ことを特徴とする電力モジュール（１，１６，１７）。
前記ハーフブリッジの半導体スイッチ（２，３，１７，１８，１９，２０，２１，２２）の前記切換経路端子（４，５，６，７，２３，２４，２５，２６）が相互に向かい合っている、
ことを特徴とする電力モジュール（１，１６，１７）。
【請求項6】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力モジュール（１，１６，１７）において、
該電力モジュール（１，１６，１７）が多相回路のために構成されており、それぞれの相のために少なくとも１つまたは１つのみの半導体スイッチハーフブリッジを備える、
ことを特徴とする電力モジュール（１，１６，１７）。
該電力モジュール（１，１６，１７）が多相回路のために構成されており、それぞれの相のために少なくとも１つまたは１つのみの半導体スイッチハーフブリッジを備える、
ことを特徴とする電力モジュール（１，１６，１７）。
【請求項7】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力モジュール（１，１６，１７）において、
半導体スイッチ（２，３，１７，１８，１９，２０，２１，２２）がそれぞれ電界効果トランジスタによって形成されており、
ハーフブリッジの出力端子に接続されたハイサイド半導体スイッチの切換経路端子がソース端子であり、
ハーフブリッジの出力端子に接続されたローサイド半導体スイッチの切換経路端子がドレイン端子である、
ことを特徴とする電力モジュール（１，１６，１７）。
半導体スイッチ（２，３，１７，１８，１９，２０，２１，２２）がそれぞれ電界効果トランジスタによって形成されており、
ハーフブリッジの出力端子に接続されたハイサイド半導体スイッチの切換経路端子がソース端子であり、
ハーフブリッジの出力端子に接続されたローサイド半導体スイッチの切換経路端子がドレイン端子である、
ことを特徴とする電力モジュール（１，１６，１７）。
【請求項8】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力モジュール（１，１６，１７）において、
前記半導体スイッチ（２，３，１７，１８，１９，２０，２１，２２）がそれぞれ絶縁ゲートバイポーラトランジスタによって形成されており、
ハーフブリッジの出力端子に接続されたハイサイド半導体スイッチ（２，３，１７，１８，１９，２０，２１，２２）の切換経路端子がエミッタ端子であり、
ハーフブリッジの出力端子に接続されたローサイド半導体スイッチの切換経路端子がコレクタ端子である、
ことを特徴とする電力モジュール（１，１６，１７）。
前記半導体スイッチ（２，３，１７，１８，１９，２０，２１，２２）がそれぞれ絶縁ゲートバイポーラトランジスタによって形成されており、
ハーフブリッジの出力端子に接続されたハイサイド半導体スイッチ（２，３，１７，１８，１９，２０，２１，２２）の切換経路端子がエミッタ端子であり、
ハーフブリッジの出力端子に接続されたローサイド半導体スイッチの切換経路端子がコレクタ端子である、
ことを特徴とする電力モジュール（１，１６，１７）。
【請求項9】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の電力モジュール（１，１６，１７）において、
前記電力モジュール（１，１６，１７）が成形体（１５，４１）に埋設されている、
ことを特徴とする電力モジュール（１，１６，１７）。
前記電力モジュール（１，１６，１７）が成形体（１５，４１）に埋設されている、
ことを特徴とする電力モジュール（１，１６，１７）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電動機のための電力モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
電力モジュールは少なくとも１つの半導体スイッチハーフブリッジを備える。
【発明の概要】
【0003】
本発明によれば、半導体スイッチハーフブリッジはハイサイド半導体スイッチおよびローサイド半導体スイッチを備え、ハーフブリッジの半導体スイッチはそれぞれ、特に平坦に構成された半導体スイッチの表面範囲によって形成された切換経路端子を備える。切換経路端子、特に切換経路端子の面法線ベクトルはそれぞれ同じ方向に向いている。ハイサイド半導体スイッチとローサイド半導体スイッチとの間には少なくとも１つの導電性の層が設けられており、この層は、ハーフブリッジのローサイド半導体スイッチの切換経路端子とハイサイド半導体スイッチの切換経路端子とを相互に電気的に接続する。好ましくは、少なくとも１つの導電性の層によりハーフブリッジの出力端子が形成されている。このような構成により、好ましくは小型の電力モジュールを提供することができる。このようにして、電力モジュールを電動機内に省スペースで配置することができる。
【0004】
電力モジュールの好ましい実施形態では、ハーフブリッジの半導体スイッチの切換経路端子は相互に向かい合っている。好ましくは、半導体スイッチの切換経路端子は相互に同一平面上に配置されている。導電性の層によって相互に接続された切換経路端子の間には、このようにして導電性の層が、特にサンドイッチ状に挿入される。電力モジュールは好ましくは省スペースで構成することができる。
【0005】
好ましい実施形態では、電力モジュールは、多相回路、特にモータ電流の回路のために構成されており、それぞれの相のために少なくとも１つまたは１つのみの半導体スイッチハーフブリッジを備える。したがって電力モジュールは、例えば三相モータを制御するために３つの半導体スイッチハーフブリッジを備えていてもよい。それぞれの半導体スイッチハーフブリッジは、例えば複数または多数の個々の半導体スイッチハーフブリッジを備え、これらの半導体スイッチハーフブリッジは互いに並列に接続されており、特にレールとして配置されている。
【0006】
半導体スイッチハーフブリッジは、好ましくはそれぞれの切換経路端子につき少なくとも２つ、３つ、４つ、または５つ以上の表面範囲を備え、これらの表面範囲は導電性に構成されており、切換経路端子に接続されている。したがって、これらの表面範囲はそれぞれ１つの導体パッドを形成していてもよい。
【0007】
電力モジュールの好ましい実施形態では、導電性の層が相バスバーを備え、相バスバーには層の平坦な延在部分が、相バスバーから横方向に、または横方向成分によってそれた少なくとも１つの接触指が一体成形されている。好ましくは、接触指は、出力端子に接続された半導体スイッチの切換経路端子を相互に接続する。したがって、接触レールは好ましくは、接触指によってそらされた電流を束ねるか、または電流を接触指に分配するバスバーを形成していてもよく、分配された電流を接触指によって切換経路端子へ伝導することもできる。
【0008】
さらに好ましくは、例えば成形モジュールによって形成された電力モジュールのバスバーは、成形モジュールの成形体から突出していてもよく、したがって外部から電気的に接触することができる。
【0009】
好ましい実施形態では、半導体スイッチはそれぞれ電界効果トランジスタによって形成されており、ハーフブリッジの出力端子に接続されたハイサイド半導体スイッチの切換経路端子はソース端子であり、ハーフブリッジの出力端子に接続されたローサイド半導体スイッチの切換経路端子はドレイン端子である。したがって、半導体スイッチハーフブリッジは、２つのＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＭＯＳ＝金属酸化膜半導体）またはＭＩＳ電界効果トランジスタ（ＭＩＳ＝金属絶縁体半導体）によって、好ましくは小型に、省スペースで構成されていてもよい。さらに好ましくは、小型の構成により電力モジュールは低い自己誘導率を備えることができる。
【0010】
好ましい実施形態では、半導体スイッチはそれぞれＩＧＢＴ（ＩＧＢＴ＝絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）によって形成されており、ハーフブリッジの出力端子に接続されたハイサイド半導体スイッチの切換経路端子はエミッタ端子であり、ハーフブリッジの出力端子に接続されたローサイド半導体スイッチの切換経路端子はコレクタ端子である。したがって、ＩＧＢＴトランジスタからなるハーフブリッジは、好ましくは省スペースで構成することができる。
【0011】
好ましい実施形態では、接触指は相互に平行に配置された２つの導電性の層を含み、これらの層は電気絶縁性の絶縁層によって互いに分離されている。接触指のこれらの層は、好ましくは互いに異なる半導体スイッチの相互に向かい合った端子に接触する。したがって、好ましくはローサイド半導体スイッチとハイサイド半導体スイッチとの間に延在する中間スペースから、省スペースで低誘導率によりハーフブリッジ、特にハーフブリッジの半導体スイッチに電圧を供給することができる。
【0012】
好ましくは、電気絶縁性の絶縁層は誘電体によって形成されている。誘電体は、例えばポリイミド層またはポリアミド層である。このようにして、好ましくは互いに平行に配置された導電性の層の面積に対応する、電力モジュールに組み込まれた中間回路コンデンサを形成してもよい。
【0013】
好ましい実施形態では、相バスバーおよびバスバーの接触指はそれぞれ相互に噛み合う。このようにして、電力モジュールの電流供給部および電流放出部を特に小型に構成することができる。
【0014】
次に図面およびさらなる実施例に基づいて本発明を説明する。他の好ましい実施形態が従属請求項および図面に示した特徴により明らかである。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】２つの半導体スイッチの間に電流供給および電流放出のための電気接点が設けられている半導体スイッチハーフブリッジを形成する半導体装置の第１実施例を示す概略図である。
【図2】ローサイドトランジスタとハイサイドトランジスタとの間に電流供給および電流放出のための電気接点が設けられているＦＥＴトランジスタにより形成された３つの半導体スイッチハーフブリッジを形成するための半導体装置を概略的に示す分解図である。
【図7】相分離スイッチを備える電力モジュールを形成するための製造ステップにおいて、ローサイド半導体スイッチが電気接続部にはんだ付けされる製造ステップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
図１は、半導体装置１の実施例を示す。この実施例では半導体装置１は、半導体スイッチハーフブリッジを含む電源モジュールを形成している。この実施例では半導体スイッチハーフブリッジは、ローサイド半導体スイッチ２およびハイサイド半導体スイッチ３を含む。この実施例では電界効果トランジスタによって形成されているローサイド半導体スイッチ２は、切換経路端子としてソース端子７を備え、別の切換経路端子としてドレイン端子５を備える。ハイサイド半導体スイッチ３は、切換経路端子としてドレイン端子６を備え、別の切換経路端子としてソース端子４を備える。ハイサイド半導体スイッチ３のソース端子４はローサイド半導体スイッチ２の端子５に電気的に接続されている。半導体スイッチ２および３はそれぞれ平坦に構成されている。ソース端子４は表面範囲４２を備え、表面範囲４２は、ハイサイド半導体スイッチ３のドレイン端子６の表面範囲４３に向かい合って配置されている。ローサイド半導体スイッチ２のソース端子７およびドレイン端子５は、それぞれ共通の平面に延在している。
【0017】
ローサイド半導体スイッチ２のドレイン端子５とハイサイド半導体スイッチ３のソース端子４の間には出力端子８が挿入されており、ドレイン端子５およびソース端子４はそれぞれ電気的な接続手段１１を用いて、材料に基づいた結合または物質に基づいた結合によって出力端子８に電気的に接続されている。接続手段１１は、例えばはんだ付け手段、焼結手段または導電性の接着材である。この実施例では、出力端子８は「リードフレーム」とも呼ばれる平坦に延在する薄板部材または薄板ストリップにより形成されている。出力端子８は、例えば銅薄板または銀薄板によって形成されている。出力端子８は、例えば接触指によって形成されていてもよい。
【0018】
この実施例では、ソース端子７は接続手段１１、特にはんだ付け手段、導電性の接着材、または焼結金属によって導電性の層９に接続されている。導電性の層９は、例えば半導体スイッチハーフブリッジに電流を供給するための出力端子を形成していてもよい。ドレイン端子６は、接続手段１１、特にはんだ付け手段、導電性の接着材、または焼結金属によって導電性の層１０に接続されている。この実施例では、導電性の層１０は半導体スイッチハーフブリッジに電流を供給するための別の端子を形成している。この実施例では、導電性の層９および層１０は平行に、互いに離間して配置されており、層９と層１０との間には電気絶縁性の層１２が設けられている。このようにして導電性の層９と層１０とは相互に電気絶縁されている。
【0019】
ソース端子７とドレイン端子６との間には導電性の層９および層１０が設けられており、これらの導電性の層９と層１０との間にはサンドイッチ状に電気絶縁性の層１２が挿入されている。したがって、ソース端子７の表面範囲４２は導電性の層９によって電気的に接触され、ドレイン端子６の表面範囲４３は導電性の層１０によって電気的に接触される。導電性の層９および１０は、例えば外部へ案内されており、これにより半導体スイッチに外部から電気的に接触することができる。
【0020】
このようにして形成された小型の半導体スイッチハーフブリッジは成形体１５に埋設されていてもよい。例えば導電性の層として構成された出力端子８は、この実施例では成形体１５から突出している。導電性の層９は、導電性の層１０、および両方の層の間に設けられた絶縁性の層１２は、共にバスバー４４またはバスバーの構成部材を形成し、共に成形体１５から突出していてもよい。半導体スイッチハーフブリッジは、このようにバスバー４４に電流を供給することができ、ローサイド半導体スイッチ２およびハイサイド半導体スイッチ３によって接続された電流は出力端子８を介して流出することができる。
【0021】
ローサイド半導体スイッチ２は、外側に向いた絶縁層１３を備え、この絶縁層１３を介して、半導体スイッチ２で生成された損失熱を排出することができる。ハイサイド半導体スイッチ２は、外側に向いた絶縁層１４を備え、この絶縁層１４を介して半導体スイッチ２で生成された損失熱を排出することができる。したがって半導体スイッチ２および３を含むハーフブリッジを好ましくは互いに異なる側で放熱することができる。絶縁層１３および１４は、それぞれセラミック層、ＤＢＣ層（直接ボンド銅）によって形成されていてもよい。ＤＢＣ層は、材料に基づいた結合、特にはんだ付けまたは焼結のための銅層のヒートシンクが外側に向いている。例えばポリイミド層によって形成されている絶縁層１３および１４にはヒートシンク、例えば冷却体が伝熱性接着材によって結合されていてもよい。
【0022】
図２は、半導体装置１６の構成部材の概略的な分解図を示す。この実施例では、半導体装置１６は、三相電動機または三相電気機械を制御するための３つの半導体スイッチハーフブリッジを備える電源モジュールを形成している。この実施例では、半導体装置１６は３つのハイサイド半導体スイッチ、すなわちハイサイド電界効果トランジスタ１７、ハイサイド電界効果トランジスタ１８、およびハイサイド電界トランジスタ１９を備える。電界効果トランジスタ１７，１８，１９はそれぞれ平坦に構成されており、切換経路端子、特にドレイン端子２３およびソース端子２５はそれぞれ平坦な延在部分が同じ方向を向いている。
【0023】
半導体スイッチ１７のドレイン端子２３は、さらに２つの他の端子部分２３ａおよび２３ｂによって形成されている。半導体スイッチ１７のソース端子は、ソース端子２５の他に、それぞれ半導体スイッチ１７の表面範囲によって形成されたさらに２つの端子部分２５ａおよび２５ｂを含む。
【0024】
半導体スイッチ１７のソース端子およびドレイン端子を形成する表面範囲は、縦軸線３０に沿って交互に入れ代わる。したがって、ソース端子２５を形成する表面範囲は、ドレイン端子２３を形成する表面範囲に対して、縦軸線３０に沿って隣接して配置されている。ソース端子２５を形成する表面範囲には、ドレイン端子部分２３ａを形成する表面範囲が続く。ドレイン端子部分２３ａには、縦軸線に沿ってソース端子部分２５ａが続き、ソース端子部分２５ａにはドレイン端子部分２３ｂが続く。ドレイン端子部分２３ｂにはソース端子部分２５ｂが続く。このように、縦軸線３０に沿って配置された２つのソース端子部分の間にドレイン端子部分が挿入され、縦軸線３０に沿って配置されたドレイン端子部分の間にはソース端子部分が挿入される。
【0025】
さらに半導体装置１６はバスバー２７を含み、この実施例ではバスバー２７は２つの導電性の層２８，３１を含み、これらの層は互いに平行に配置され、絶縁層２９によって互いに電気的に分離されている。バスバー２７は縦軸線３０に沿って延在している。バスバー２７には、縦軸線３０に沿って互いに離間して接触指、例えば接触指３２が一体成形されており、これらの接触指は、バスバー２７と同様にそれぞれ導電性の層２８，３１およびこれらの層の間に配置された絶縁層２９を含む。したがって、バスバー２７およびバスバー２７に一体成形された接触指は、互いに平行に配置され、絶縁層２９によって互いに電気絶縁された２つの接触平面を含む。
【0026】
接触指３２の導電性の層３１にはドレイン端子２３がはんだ付けされる。この実施例では、バスバー２７には、縦軸線３０に沿って互いに離間されたさらに２つの他の接触指３２ａおよび３２ｂが一体成形されている。接触指３２ａの導電性の層３１にはドレイン端子２３ａが電気的に接続され、特にはんだ付けされ、例えばリフローはんだ付けされる。接触指３２ｂの導電性の層３１にはドレイン端子２３ｂがはんだ付けされる。これにより、バスバー２７、特にバスバー２７の導電性の層３１を、接触指３２，３２ａ，３２ｂによって半導体スイッチ１７のドレイン端子、特にドレイン端子部分２３，２３ａおよび２３ｂに電気的に接続することができる。このようにバスバー２７によって半導体スイッチ１７を電圧源、特に電圧源の正極に電気的に接続することができる。
【0027】
さらに半導体装置１６は、ハイサイド半導体スイッチ１７と共に半導体ハーフブリッジを形成するように構成されたローサイド半導体スイッチ２０を含む。さらに半導体装置１６は、ハイサイド半導体スイッチ１８と共に半導体スイッチハーフブリッジを形成するように構成された半導体スイッチ２１、およびハイサイド半導体スイッチ１９と共に半導体スイッチハーフブリッジを形成するように構成された別のローサイド半導体スイッチ２２を含む。
【0028】
さらに半導体装置１６は出力端子３４を含み、出力端子３４はこの実施例では、例えば打抜き加工またはレーザ切断された、リードフレームとも呼ばれる薄板部材によって形成されている。出力端子３４は、縦軸線３０に沿って延在するバスバーおよび縦軸線３０に沿って互いに離間してバスバーに一体成形された接触指３３，３３ａおよび３３ｂを含む。
【0029】
接触指３３の平坦な面にはハイサイド半導体スイッチ１７のソース端子２５がはんだ付けされ、この平坦な面に向かい合った面にはローサイド半導体スイッチ２０のドレイン端子２４がはんだ付けされる。縦軸線３０に沿ってドレイン端子２４に隣接して配置されたローサイド半導体スイッチ２０のソース端子２６には、接触指３２の導電性の層２８がはんだ付けされ、これにより、バスバー２７、特にバスバー２７の導電性の層２８を介して電圧源の極、特に電圧源の負極にソース端子２６を接続することができる。
【0030】
接触指３３ａにはソース端子２５ａがはんだ付けされ、接触指３３ｂにはソース端子２５ｂが結合される。
【0031】
このようにして出力端子３４の接触指３３は、ハイサイド半導体スイッチ１７のソース端子２５をローサイド半導体スイッチ２０のドレイン端子２４に接続し、ドレイン端子２４の部分端子２４ａをソース端子２５の部分端子２５ａに接続する。接続指３３ｂはローサイド半導体スイッチ２０のドレイン端子の部分端子２４ｂをハイサイド半導体スイッチ１７のソース端子２５の部分端子２５ｂに接続する。したがって、出力端子３４の接触指３３，３３ａおよび３３ｂは、それぞれ平坦に延在する半導体スイッチ、すなわちハイサイド半導体スイッチ１７とローサイド半導体スイッチ２０との間にサンドイッチ状に挿入されている。
【0032】
バスバー２７には、ハイサイド半導体スイッチ１８を電気的に接触させるためにさらに他の接触指、およびハイサイド半導体スイッチ１９を電気的に接触させるためにさらに他の３つの接触指が一体成形されている。
【0033】
さらに半導体装置１６は、ハイサイド半導体スイッチ１８およびローサイド半導体スイッチ２１を含む半導体スイッチハーフブリッジのための出力端子３５、およびハイサイド半導体スイッチ１９およびローサイド半導体スイッチ２２を含む半導体スイッチハーフブリッジのための出力端子３６を含む。出力端子３４，３５および３６には、電気機械のそれぞれ１つの相、特に電気機械のステータコイルを接続することができる。
【0034】
バスバー２７の接触指および出力端子、例えば出力端子３４，３５または３６の接触指は、平坦な延在部分によって互いに噛み合うように構成されている。バスバーおよび出力端子の接触指は、このように共通の平面に配置されており、共にハイサイド半導体スイッチ１７とローサイド半導体スイッチ２０との間に、特にサンドイッチ状に挿入されていてもよい。
【0035】
半導体スイッチ１７，１８，１９，２０，２１および２２は、他の実施形態ではそれぞれＩＧＢＴとして構成されていてもよい。この場合、ソース端子はエミッタ端子に相当し、ドレイン端子はコレクタ端子に相当する。
【0036】
半導体スイッチがそれぞれ（図２には示さない）制御端子、特にゲート端子を備え、それぞれ、ゲート端子で半導体スイッチを接続するための制御信号を受信し、制御信号に依存して半導体スイッチを接続または遮断するように構成されている。ゲート端子は、例えばバスバー２７の絶縁された範囲に形成されていてもよい。
【0037】
図３は、図２に既に示した半導体装置１６の部材を含む電力モジュールを形成するための製造ステップを示す。バスバー２７の接触指は図３に示す製造ステップにおいて、ハイサイド半導体スイッチ、例えば半導体スイッチ１７の切換経路端子が載置された導電性の層３１に、例えばはんだペーストおよびリフローはんだ付けによって、材料に基づいた結合により電気的に接続されている。出力端子３４の接触指は、図２に示すように、ハイサイド半導体スイッチ１７の対応する切換経路端子に配置され、図１に示すように、はんだペーストによって対応する切換経路端子にはんだ付けされる。
【0038】
図３に示すように同じステップで出力端子３５をハイサイド半導体スイッチ１８にはんだ付けし、出力端子３６をハイサイド半導体スイッチ１９にはんだ付けすることができる。
【0039】
図４は、図２に示した構成要素を含む電源モジュールを形成するための製造ステップを示し、この製造ステップでは、ローサイド半導体スイッチ２０，２１，２２はバスバー２７および出力端子３４，３５，３６に載置され、バスバー２７および出力端子にはんだ付けされる。
【0040】
このように出力端子３４はハイサイド半導体スイッチ１７のソース端子をローサイド半導体スイッチ２０のドレイン端子に接続する。このようにして、図４に示すように互いに平行に配置された半導体スイッチ、すなわち共通の半導体スイッチハーフブリッジを形成するハイサイド半導体スイッチ１７およびローサイド半導体スイッチ２０を含むハイサイドスイッチハーフブリッジをバスバー２７によって電圧源に接続することができる。
【0041】
図５は、電力モジュールを形成するための製造ステップを示す。図４に示した半導体装置が成形材によって被覆成形され、バスバー２７および出力端子３４，３５および３６は、特に重合された成形材によって形成された成形体１５から突出する。
【0042】
図５は、電力モジュールがヒートシンク、例えば冷却体４５に熱伝導可能に接続されている実施形態を示す。絶縁層１３が冷却体、特に冷却薄板によって熱伝導可能に接触され、これにより冷却体４５を介して損失熱を排出することができる。冷却体４５は、例えばヒートパイプに接続してもよいし、またはそれ自体がヒートパイプによって形成されていてもよい。
【0043】
図６は、図２、図３、および図４に示した半導体装置の一実施形態を示し、半導体ハーフブリッジはそれぞれ出力側で相分離スイッチに接続されている。この実施例では、相分離スイッチは電界効果トランジスタによって、特にハイサイド半導体スイッチ１７に対応して形成されている。
【0044】
ハイサイド半導体スイッチ、例えば半導体スイッチ１７，１８および１９はそれぞれ平坦な延在部分によって、相分離スイッチ、すなわち入力側でハイサイド半導体スイッチ１７の出力部に接続されている相分離スイッチ３８、ハイサイド半導体スイッチ１８を含むハーフブリッジに入力側で接続された層分離スイッチ３９、および入力側でハイサイド半導体スイッチ１９およびローサイド半導体スイッチ２２を含むハーフブリッジの出力部に接続されている相分離スイッチ４０と同じ平面に配置されている。
【0045】
半導体装置１６は、相分離スイッチ３８とハイサイド半導体スイッチ１７とを接続するために、この実施例では細長い接触指として形成された導電性の接続素子３７を含む。
【0046】
接続素子３７は、例えば、特に打抜き加工またはレーザにより切断された薄板、特に銅薄板として形成されており、端部によってバスバー２７の接触指３２と接触指３２ａとの間に係合し、これにより接触指３２と接触指３２ａとの間にソース端子２５を電気的に接触させることができる。接触素子３７は、このようにして図２の半導体装置１６の接触指３３の代わりにソース端子２５に接触する。接続素子３７の端部は、相分離スイッチ３８の接続経路端子にはんだ付けにより接続されており、ローサイド半導体スイッチ２０のドレイン端子２４と共に、既に述べた半導体ハーフブリッジの出力部を形成する半導体スイッチ１７のソース端子２５は相分離装置３８に接続されている。
【0047】
さらに半導体装置１６は、半導体装置１６において相分離スイッチ２８の切換経路端子に接続されている出力端子３４を含む。
【0048】
さらに半導体装置１６は、端部が接触指３２ａと接触指３２ｂとの間に延在する接続素子３７ａと、接触指３２ｂに隣接して配置された別の接続素子３７ｂとを含む。接続素子３７，３７ａおよび３７ｂは、ハイサイド半導体スイッチ１７およびローサイド半導体スイッチ２０を含む半導体スイッチハーフブリッジの出力部を形成し、この半導体スイッチハーフブリッジを相分離スイッチ３８に接続する。バスバー２７および接続素子、例えば接続素子３７および出力端子３４，３５および３６はそれぞれ共通の平面に配置されている。
【0049】
図７は、半導体装置１６を含む電力モジュールを形成するための別の製造ステップを示し、図７では、ローサイド半導体スイッチ２０がハイサイド半導体スイッチ１７に向かい合って配置されており、ローサイド半導体スイッチ２１はハイサイド半導体スイッチ１８に向かい合って配置されており、ローサイド半導体スイッチ２２はハイサイド半導体スイッチ１９に向かい合って配置されている。ローサイド半導体スイッチ２０，２１および２２はそれぞれバスバー２７、特に導電性の層２８を介して電圧を供給され、ドレイン端子は出力端子として接続素子、例えば接続素子３７に電気的に接続されている。ローサイド半導体スイッチ２０，２１および２２は、それぞれリフローはんだ付けによってバスバー２７および接続素子、例えば接続素子３７にはんだ付けすることができる。