DE102012202785A1

DE102012202785A1 - Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE102012202785A1
Application number: DE102012202785A
Authority: DE
Inventors: Hideki Asakura; Daijiro Noda; Kazuo Kayano
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2012-08-30
Anticipated expiration: 2032-02-24
Also published as: US20120218716A1; DE102012202785B4; CN102651354A; US8885344B2; JP5510432B2; CN102651354B; JP2012195559A

Abstract

Eine Anschlussplatine (20) ist mit einem Modulanschluss (43 bis 45) eines Halbleitermoduls (40) elektrisch verbunden. Das Halbleitermodul (40) und eine Kühleinheit (30) sind auf die Anschlussplatine (20) laminiert. Ein Federbauteil (50) ist auf dem Halbleitermodul (40) und der Kühleinheit (30) angeordnet. Ein Federstützhilfsmittel (60) ist auf dem Federbauteil (50) angeordnet, um auf das Federbauteil (50) eine Drängkraft zum Drücken des Halbleitermoduls (40) und der Kühleinheit (30) gegen die Anschlussplatine (20) aufzubringen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung.
Eine drückende flache Feder und ein Verstärkungsbalken, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2007-3291767 offenbart sind, fixieren ein Halbleitermodul in einem drückenden Zustand gegen einen Kühlkörper oder eine Radiatorplatte. Im Detail ist das Halbleitermodul an dem Kühlkörper oder der Radiatorplatte angeordnet. Die drückende flache Feder ist an dem Halbleitermodul angeordnet. Der Verstärkungsbalken zum Verstärken der drückenden flachen Feder ist an der drückenden flachen Feder angeordnet. Eine Vielzahl von Schraubendurchgangslöchern ist an dem Halbleitermodul ausgebildet. Schrauben, die durch die Schraubendurchgangslöcher hindurchgehen, fixieren den Verstärkungsbalken an dem Kühlkörper oder der Radiatorplatte. Aufgrund des Befestigens der Schrauben drängt die drückende flache Feder das Halbleitermodul zu dem Kühlkörper oder der Radiatorplatte hin.
Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau sind bestimmte Schrauben erfordert, um das Halbleitermodul an dem Kühlkörper oder der Radiatorplatte zu fixieren. Des Weiteren ist es notwendig, Schraubendurchgangslöcher an dem Halbleitermodul vorzusehen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung vorzusehen, die ein Halbleitermodul und eine Kühleinheit an der Halbleitervorrichtung leicht fixieren kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Halbleitervorrichtung vorgesehen, die ein Halbleitermodul, das einen Modulanschluss hat, eine Kühleinheit, die gestaltet ist, um das Halbleitermodul zu kühlen, und eine Anschlussplatine hat, die gestaltet ist, um mit dem Modulanschluss elektrisch verbunden zu werden. Das Halbleitermodul und die Kühleinheit sind auf die Anschlussplatine laminiert. Die Halbleitervorrichtung hat auch ein Federbauteil, das auf dem Halbleitermodul und der Kühleinheit angeordnet ist, und ein Federstützhilfsmittel. Das Federbauteil ist gestaltet, um das Halbleitermodul und die Kühleinheit gegen die Anschlussplatine zu drücken. Das Federstützhilfsmittel ist auf dem Federbauteil angeordnet, um das Federbauteil zu stützen. Das Federstützhilfsmittel bringt auf das Federbauteil eine Drängkraft zum Drücken des Halbleitermoduls und der Kühleinheit gegen die Anschlussplatine auf.
Gemäß dem Aufbau sind das Halbleitermodul und die Kühleinheit auf die Anschlussplatine laminiert und auf dieser angeordnet. Das Federbauteil ist auf dem Halbleitermodul und der Kühleinheit angeordnet. Das Halbleitermodul und die Kühleinheit werden mittels des Federbauteils gegen die Anschlussplatine gedrückt. Das Federstützhilfsmittel, das auf dem Federbauteil angeordnet ist, bringt auf das Federbauteil eine Drängkraft zum Drücken des Halbleitermoduls und der Kühleinheit gegen die Anschlussplatine auf. Als eine Folge werden das Halbleitermodul und die Kühleinheit leicht an der Halbleitervorrichtung fixiert.
Gemäß einem Aspekt hat die Halbleitervorrichtung des Weiteren eine Steuerplatine, die gestaltet ist, um das Halbleitermodul zu steuern. Die Steuerplatine ist auf dem Federstützhilfsmittel fixiert. Gemäß dem Aufbau ist kein bestimmtes Bauteil zum Fixieren der Steuerplatine notwendig.
Gemäß einem Aspekt ist das Federstützhilfsmittel gestaltet, um als ein Abschirmbauteil für elektromagnetisches Rauschen zu funktionieren, das zwischen dem Halbleitermodul und der Steuerplatine positioniert ist.
Gemäß diesem Aufbau, selbst falls ein elektromagnetisches Rauschen in dem Halbleitermodul erzeugt wird, funktioniert das Federstützhilfsmittel als ein Abschirmbauteil für elektromagnetisches Rauschen. Deshalb wird die Steuerplatine durch elektromagnetisches Rauschen nicht leicht beeinflusst.
Gemäß einem Aspekt ist die Kühleinheit an der Anschlussplatine angeordnet, und das Halbleitermodul ist auf der Kühleinheit angeordnet. Die Halbleitervorrichtung hat des Weiteren einen Kondensator, der in der Anschlussplatine eingebettet ist.
Gemäß dem Aufbau kann die Kühleinheit den Kondensator kühlen, der in der Anschlussplatine vergraben ist.
Gemäß einem Aspekt ist die Kühleinheit eine untere Kühleinheit, die unter dem Halbleitermodul vorgesehen ist. Die Halbleitervorrichtung hat des Weiteren eine obere Kühleinheit, die auf dem Halbleitermodul vorgesehen ist.
Gemäß dem Aufbau ist es möglich, das Halbleitermodul weiter zu kühlen.
Gemäß einem Aspekt ist der Modulanschluss gestaltet, um an der Anschlussplatine über ein Einpassen auf der Basis einer Vorsprung-Aussparung-Beziehung positioniert zu werden.
Gemäß dem Aufbau kann der Modulanschluss leicht an der Anschlussplatine positioniert werden.
Gemäß einem Aspekt ist die Anschlussplatine aus Kunststoff ausgebildet, und die Anschlussplatine hat einen Anschlussabschnitt, um mit dem Modulanschluss elektrisch verbunden zu werden.
Gemäß einem Aspekt hat der Modulanschluss eine Vielzahl von Stromanschlüssen, und das Halbleitermodul hat des Weiteren eine Vielzahl von Steuersignalanschlüssen. Mit Bezug auf eine erste Seite und eine zweite Seite, zwischen denen das Halbleitermodul angeordnet ist, sind die Stromanschlüsse gesammelt an der ersten Seite angeordnet, und die Steuersignalanschlüsse sind gesammelt an der zweiten Seite angeordnet. Gemäß dem Aufbau ist es möglich, die Anordnung zur Verdrahtung zu vereinfachen. Als eine Folge ist es möglich, eine Verringerung der Größe zu realisieren, ohne unnützen Raum in der Halbleitervorrichtung zu erzeugen.
Gemäß einem Aspekt hat die Kühleinheit eine gegenüberliegende Kühlfläche, wobei die gegenüberliegende Kühlfläche dem Halbleitermodul zugewandt ist. Das Federstützhilfsmittel hat eine gegenüberliegende Stützfläche, wobei die gegenüberliegende Stützfläche dem Halbleitermodul zugewandt ist. Das Halbleitermodul definiert einen Montagebereich, der zum Montieren des Halbleitermoduls an der Halbleitervorrichtung notwendig ist. Die Abmessung der gegenüberliegenden Kühlfläche und die Abmessung der gegenüberliegenden Stützfläche sind auf der Basis der Abmessung des Montagebereichs festgelegt. Gemäß dem Aufbau ist es möglich, eine Verringerung der Größe zu realisieren, ohne unnützen Raum in der Halbleitervorrichtung zu erzeugen.
Gemäß einem Aspekt hat die Anschlussplatine einen Montageabschnitt zum Montieren der Kühleinheit an dem Montageabschnitt. Die Anschlussplatine hat des Weiteren einen Fixierungsabschnitt, der gestaltet ist, um das Federstützhilfsmittel zu fixieren. Gemäß dem Aufbau kann die Anschlussplatine sowohl die Funktion einer Komponente zum daran Montieren der Kühleinheit als auch die Funktion einer Komponente zum Fixieren des Federstützhilfsmittels erfüllen. Im Vergleich zu einem Fall, in dem der Fixierungsabschnitt des Federstützhilfsmittels separat in einer anderen Komponente vorgesehen ist, verringert der vorstehend beschriebene Aufbau die Größe, ohne einen unnützen Raum in der Halbleitervorrichtung zu erzeugen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Draufsicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
2 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A von 1;
3 ist ein Diagramm, das einen elektrischen Aufbau eines Fahrmotorantriebssystems für ein Hybridfahrzeug zeigt, der gestaltet ist, um das Halbleitermodul und den Kondensator zu haben, die in 2 dargestellt sind;
4(a) ist eine erklärende Draufsicht zum Darstellen der Komponentenanordnung in der Halbleitervorrichtung;
4(b) ist eine Längsquerschnittsansicht entlang Linie A-A von 4(a);
5(a) ist eine erklärende Draufsicht zum Darstellen der Komponentenanordnung in der Halbleitervorrichtung;
5(b) ist eine Längsquerschnittsansicht entlang Linie A-A von 5(a);
6(a) ist eine erklärende Draufsicht zum Darstellen der Komponentenanordnung in der Halbleitervorrichtung;
6(b) ist eine Längsquerschnittsansicht entlang Linie A-A von 6(a);
7(a) ist eine erklärende Draufsicht zum Darstellen der Komponentenanordnung in der Halbleitervorrichtung;
7(b) ist eine Längsquerschnittsansicht entlang Linie A-A von 7(a);
8 ist eine perspektivische Ansicht, die eine gesamte Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
9 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine Abdeckung von einem oberen Gehäuse der Halbleitervorrichtung in 8 entfernt worden ist;
10 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine Kühleinheit an einer Anschlussplatine mit einem Kondensator vorgesehen ist;
11 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein Halbleitermodul an der Kühleinheit in 10 vorgesehen ist;
12 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine flache Feder an dem Halbleitermodul in 11 vorgesehen ist;
13 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine Halterung an der flachen Feder in 12 vorgesehen ist;
14 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine Steuerkreisplatine an der Halterung in 13 vorgesehen ist, wobei ein oberes Gehäuse entfernt ist;
15 ist eine Ansicht von unten, die eine Rückfläche, d. h. eine untere Fläche der Halterung in 13 zeigt;
16 ist eine Längsquerschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Modifikation zeigt;
17(a) ist eine erklärende Draufsicht zum Darstellen der Komponentenanordnung in einer Halbleitervorrichtung gemäß einer weiteren Modifikation;
17(b) ist eine Längsquerschnittsansicht entlang Linie A-A in 17(a); und
18 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einer weiteren Modifikation zeigt, korrespondierend zu der Querschnittsansicht entlang Linie A-A in 1.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 bis 7 stellen eine Halbleitervorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Wie in 2 gezeigt ist, hat die Halbleitervorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Anschlussplatine 20, die in einem Gehäuse 80 aufgenommen ist, eine Kühleinheit 30, die in der Anschlussplatine 20 aufgenommen ist, und eine Vielzahl von, beispielsweise drei, Halbleitermodulen 40 (nur eines von diesen ist in 2 gezeigt), die auf der Kühleinheit 30 angeordnet sind. Des Weiteren hat die Halbleitervorrichtung 10 eine flache Feder 50, die als ein Federbauteil dient, das auf dem Halbleitermodul 40 angeordnet ist, eine Halterung 60, die als ein Federstützhilfsmittel dient, das an der flachen Feder 50 angeordnet ist, und eine Steuerkreisplatine 70, die als eine Steuerplatine dient, die auf der Halterung 60 angeordnet ist.
Die Anschlussplatine 20 ist in dem Gehäuse 80 angeordnet, das aus Aluminium ausgebildet ist. Die Anschlussplatine 20 ist an dem Gehäuse 80 mittels Platinenfixierungsschrauben S1 fixiert. Im Detail hat das Gehäuse 80 eine Form, die zu einer Box mit einer offenen oberen Fläche korrespondiert, und die Anschlussplatine 20 ist an der Bodenfläche in einem inneren Teil des Gehäuses 80 montiert. Die Platinenfixierungsschrauben S1 gehen durch Befestigungsarme 20a hindurch, die sich von der Anschlussplatine 20 erstrecken, und sind auf diese Weise in Anschlussplatinenbefestigungsabschnitten 80a des Gehäuses 80 fixiert. Demzufolge ist die Anschlussplatine 20 an dem Gehäuse 80 befestigt.
Die Anschlussplatine 20 ist eine Anschlussplatine mit Kondensatoren, die eine isolierende Basis 21, die aus Kunststoff ausgebildet ist, und eine Vielzahl von Kondensatoren 22 umfassen (nur einer von diesen ist in der Zeichnung gezeigt). Die Kondensatoren 22 sind in der isolierenden Basis 21 durch Formen eingegraben. Mit anderen Worten gesagt sind die isolierende Basis 21 und die Kondensatoren 22 miteinander integriert. Die Kondensatoren 22 liegen an einer ersten langen Seitenfläche 21a (eine Fläche an der rechten Seite in 2) frei, die eine Seitenfläche der isolierenden Basis 21 ist. Die erste lange Seitenfläche 21a und eine zweite lange Seitenfläche 21c korrespondieren zu jeweils einer langen Seite der isolierenden Basis 21 mit einer rechteckigen Form in Draufsicht. Mit anderen Worten gesagt ist die zweite lange Seitenfläche 21c an einer entgegengesetzten Seite zu der ersten langen Seitenfläche 21a angeordnet und ist eine linke Seitenfläche in 2. Die erste lange Seitenfläche 21a ist beispielsweise eine erste Seite in der ersten Seite und einer zweiten Seite, zwischen denen das Halbleitermodul 40 angeordnet ist, und die zweite lange Seitenfläche 21c ist die zweite Seite.
Wie in 2 gezeigt ist, ist eine Aufnahmeaussparung 27 an einer oberen Fläche 21b der isolierenden Basis 21 ausgebildet, und die Kühleinheit 30 ist an einer Bodenfläche der Aufnahmeaussparung 27 ausgebildet. Mit anderen Worten gesagt dient die Bodenfläche der Aufnahmeaussparung 27 als ein Montageabschnitt, in dem die Kühleinheit 30 an der Anschlussplatine 20 montiert ist. Wärme, die in den Kondensatoren 22 erzeugt wird, wird zu der Kühleinheit 30 über die isolierende Basis 21 der Anschlussplatine 20 abgeleitet.
Das Halbleitermodul 40 ist an der Kühleinheit 30 über Silikonfett 90 montiert. Wärme, die in dem Halbleitermodul 40 erzeugt wird, wird zu der Kühleinheit 30 über das Silikonfett 90 abgeführt. Die Kühleinheit 30 ist eine untere Kühleinheit, die unter dem Halbleitermodul 40 vorgesehen ist.
Die drei Halbleitermodule 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind Leistungshalbleitermodule, die obere und untere Arme eines Inverters 130 mit drei Phasen in 3 bilden. Mit anderen Worten gesagt bildet eines der Halbleitermodule 40 eine Phase eines Dreiphaseninverters.
3 stellt einen elektrischen Aufbau für die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform dar.
Wie in 3 gezeigt ist, bildet die Halbleitervorrichtung 10 eine Fahrmotorantriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug. Das Hybridfahrzeug hat eine Batterie 100, einen Fahrmotor 110, den Inverter 130 zum Antreiben des Fahrmotors 110 und einen Hochsetzsteller 120, der zwischen der Batterie 100 und dem Inverter 130 vorgesehen ist. Der Hochsetzsteller 120 hat einen Niederspannungskondensator 121, eine Drossel, einen Transistor 123 für einen oberen Arm, eine Diode D1, einen Transistor 124 für einen unteren Arm, eine Diode D2 und einen Hochspannungskondensator 125. Die Kondensatoren 22 der Anschlussplatine 20 bilden den Hochspannungskondensator 125 in 3. Die Transistoren 123 und 124 sind IGBT's und eine Gatespannung wird reguliert, um eine AN/AUS-Steuerung auszuführen.
Die Transistoren 123 und 124 sind in Reihe zwischen einer Stromleitung und einer Erdungsleitung in dem Inverter 130 verbunden. Der Kollektor des Transistors 123 ist mit der Stromleitung verbunden, und der Emitter des Transistors 123 ist mit dem Kollektor des Transistors 124 verbunden. Der Emitter des Transistors 124 ist mit der Stromleitung und der negativen Elektrode der Batterie 100 verbunden. Ein Knoten A des Emitters des Transistors 123 und des Kollektors des Transistors 124 ist mit einem der Anschlüsse der Drossel 122 verbunden. Der andere Anschluss der Drossel 122 ist mit der positiven Elektrode der Batterie 100 verbunden. Dioden D1 und D2 sind zwischen dem Kollektor und dem Emitter in den Transistoren 123 und 124 in Reihenfolge verbunden, um jeweils ein Fließen von Strom von der Emitterseite zu der Kollektorseite zu bewirken.
Wie in 3 gezeigt ist, ist der Niederspannungskondensator 122 mit einem Eingangsanschluss des Hochsetzstellers 120 verbunden, d. h. mit einem Verbindungsanschluss des Hochsetzstellers 120 zu der Batterie 100. Der Hochspannungskondensator 125 ist mit einem Ausgangsanschluss des Hochsetzstellers 120 verbunden, d. h. mit einem Verbindungsanschluss des Hochsetzstellers 120 zu dem Inverter 130, im Detail zwischen der Stromleitung und der Erdungsleitung in dem Inverter 130. Mit anderen Worten gesagt ist der Hochspannungskondensator 125 mit dem Transistor 123 für einen oberen Arm und dem Transistor 124 für einen unteren Arm parallel geschaltet, die in Reihe miteinander geschaltet sind.
Der Inverter 130 wandelt eine Gleichspannung, die von dem Hochsetzsteller 120 zugeführt wird, in eine Wechselspannung um und führt die Wechselspannung zu dem Fahrmotor 110, der als eine Last dient. Demzufolge wird der Fahrmotor 110 gedreht und angetrieben. Im Detail ist der Inverter 130 durch jeweilige Arme mit U-, V- und W-Phasen gestaltet, die parallel zueinander zwischen der Stromleitung und der Erdungsleitung angeordnet sind. Jeder der Arme ist durch eine Reihenschaltung von zwei Transistoren (IGBT's) 131 und 132 gestaltet, ist durch eine Reihenschaltung von Transistoren 133 und 134 gestaltet oder ist durch eine Reihenschaltung von Transistoren 135 und 136 geschaltet. Dioden D3, D4, D5, D6, D7 und D8 zum Bewirken, dass ein Strom von der Emitterseite zu der Kollektorseite fließt, sind zwischen den Kollektoren und den Emittern in den Transistoren 131, 132, 133, 134, 135 und 136 angeordnet, die jeweils die Arme bilden.
4(a) und 4(b) zeigen einen Zustand, in dem die Steuerkreisplatine 70 von der Halbleitervorrichtung 10 in 1 und 2 entfernt ist. 5(a) und 5(b) zeigen einen Zustand, in dem die Halterung 60 von 4(a) und 4(b) entfernt ist. 6(a) und 6(b) zeigen einen Zustand, in dem die flache Feder 50 von 5(a) und 5(b) entfernt ist. 7(a) und 7(b) zeigen einen Zustand, in dem das Halbleitermodul 40 von 6(a) und 6(b) entfernt ist.
Wie in 7(b) gezeigt ist, wird die Anschlussplatine 20 zum Fixieren der Kühleinheit 30 und zum Befestigen des Halbleitermoduls 40 an dem Stromanschluss verwendet. Eine Vielzahl von Halterungsbefestigungsabschnitten 28 sind an der oberen Fläche 21b der isolierenden Basis 21 in der Anschlussplatine 20 errichtet. Die Halterungsbefestigungsabschnitte 28 sind Fixierungsabschnitte, die gestaltet sind, um die Halterung 60 an der Anschlussplatine 20 zu fixieren. Ein Schraubenloch 28a ist an einer oberen Fläche von jedem der Halterungsbefestigungsabschnitte 28 vorgesehen.
Wie in 7(a) gezeigt ist, hat jeder Kondensator 22 einen Anschluss 23 für eine positive Elektrode und einen Anschluss 24 für eine negative Elektrode. Der Anschluss 23 für eine positive Elektrode und der Anschluss 24 für eine negative Elektrode haben jeweils eine Form korrespondierend zu einer Bandplatte. Der Anschluss 23 für eine positive Elektrode und der Anschluss 24 für eine negative Elektrode erstrecken sich entlang der ersten langen Seitenfläche 21a der isolierenden Basis 21 in einer Richtung nach oben und sind um 90° gebogen, und anschließend erstrecken sie sich in einer Horizontalrichtung entlang der oberen Fläche 21b der isolierenden Basis 21.
Wie in 7(a) gezeigt ist, ist ein Basisausgangsanschluss 25, der als ein Verbindungsanschluss dient, an der oberen Fläche 21b der isolierenden Basis 21 zwischen dem Anschluss 23 für eine positive Elektrode und dem Anschluss 24 für eine negative Elektrode angeordnet. Der Basisausgangsanschluss 25 hat eine Form korrespondierend zu einer Bandplatte. Der Basisausgangsanschluss 25 erstreckt sich in Richtung zu einem Konnektor 81 (siehe 1), der an dem Gehäuse 80 vorgesehen ist. Der Basisausgangsanschluss 25 wird zum elektrischen Verbinden des Halbleitermoduls 40 mit dem Konnektor 81 verwendet. Der Anschluss 23 für eine positive Elektrode, der Anschluss 24 für eine negative Elektrode und der Basisausgangsanschluss 25 sind Anschlussabschnitte, die in der ersten langen Seitenfläche 21a der Anschlussplatine 20 gesammelt sind.
Die Kühleinheit 30 hat eine Form einer dünnen Box und ist von einer Wasserkühlbauart zum Ausführen eines Kühlens durch Durchleiten von Kühlwasser durch einen inneren Teil. Eine untere Fläche der Kühleinheit 30 ist in einem anliegenden Zustand an der Bodenfläche der Aufnahmeaussparung 27 in der Anschlussplatine 20 angeordnet. Eine obere Fläche 31a der Kühleinheit 30 ist eine gegenüberliegende Kühlfläche als eine gegenüberliegende Fläche zu dem Halbleitermodul 40.
Wie in 6 gezeigt ist, sind eine Vielzahl von Halbleitermodulen 40 (nur eines von diesen ist in der Zeichnung gezeigt) an der Kühleinheit 30 über das Silikonfett 90 montiert. Eines der drei Halbleitermodule 40, die drei Phasen bilden, hat die Transistoren 131 und 132 und die Dioden D3 und D4 in 3. Mit anderen Worten gesagt sind in dem Halbleitermodul 40 die Transistoren 131 und 132 und die Dioden D3 und D4, die als Halbleiterelemente dienen, mit Harz versiegelt.
Das zweite Halbleitermodul 40 hat die Transistoren 133 und 134 und die Dioden D5 und D6, und das dritte Halbleitermodul 40 hat die Transistoren 135 und 136 und die Dioden D7 und D8. Diese Halbleitermodule 40 sind in der gleichen Weise zueinander gestaltet und sind auf der Kühleinheit 30 angeordnet.
Wie in 6(a) gezeigt ist, hat ein Modulkörper 41, um ein Körperabschnitt des Halbleitermoduls 40 zu sein, eine Form korrespondierend zu einer dünnen Box, und eine Vielzahl der Halbleiterelemente sind mit Harz versiegelt. Der Modulkörper 41 hat eine erste Fläche 41a, die in die Richtung der ersten längeren Seitenfläche 21a gewandt ist, und eine zweite Fläche 41b, die in die Richtung der zweiten längeren Seitenfläche 21c gewandt ist. Ein Modulausgangsanschluss 43, ein Stromleitungsanschluss 44 und ein Erdungsleitungsanschluss 45 erstrecken sich von der ersten Fläche 41a des Modulkörpers 41. Die Anschlüsse 43 bis 45, die als die Stromanschlüsse dienen, haben jeweils eine Form, die zu einer Platte korrespondiert, und erstrecken sich horizontal. Der Modulausgangsanschluss 43, der Stromleitungsanschluss 44 und der Erdungsleitungsanschluss 45 sind mit einem Basisausgangsanschluss 25 und dem Anschluss 23 für eine positive Elektrode und dem Anschluss 24 für eine negative Elektrode in dem Kondensator 22 überlagert, die sich von der Anschlussplatine 20 erstrecken. Eine Vielzahl von Steuersignalanschlüssen 42, von denen jeder durch einen Pin ausgebildet ist, erstrecken sich von der zweiten Fläche 41b des Modulkörpers 41. Die Steuersignalanschlüsse 42 sind nach oben gebogen und verlängert. Der Modulausgangsanschluss 43, der Stromleitungsanschluss 44 und der Erdungsleitungsanschluss 45 sind in der ersten langen Seitenfläche 21a der Anschlussplatine 20 gesammelt. Andererseits sind alle Steuersignalanschlüsse 42 in der zweiten langen Seitenfläche 21c der Anschlussplatine 20 gesammelt.
Der Anschluss 23 für eine positive Elektrode des Kondensators 22 ist in Überlappung unter dem Stromleitungsanschluss 44 des Halbleitermoduls 40 angeordnet. Der Anschluss 24 für eine negative Elektrode des Kondensators 22 ist in Überlappung unter dem Stromleitungsanschluss 45 des Halbleitermoduls 40 angeordnet. Der Basisausgangsanschluss 25 ist in Überlappung unter dem Modulausgangsanschluss 43 angeordnet. Schraubendurchgangslöcher zum Einsetzen von Anschlussverbindungsschrauben S2 sind an den Anschlüssen 23 bis 25 und den Anschlüssen 43 bis 45 ausgebildet. Wenn die Anschlussverbindungsschrauben S2 durch jeweilige Schraubenlöcher der Anschlüsse 23 bis 25 und 43 bis 45 hindurchgehen und in der Anschlussplatine 20 fixiert sind, ist das Halbleitermodul 40 an der Anschlussplatine 20 befestigt. Die Anschlussverbindungsschrauben S2 sind so befestigt, dass der Stromleitungsanschluss 44 des Halbleitermoduls 40 und der Anschluss 23 für eine positive Elektrode des Kondensators 22 elektrisch miteinander verbunden sind. In gleicher Weise sind der Erdungsleitungsanschluss 45 des Halbleitermoduls 40 und der Anschluss 24 für eine negative Elektrode des Kondensators 22 elektrisch miteinander verbunden. Der Modulausgangsanschluss 43 und der Basisausgangsanschluss 25 sind elektrisch miteinander verbunden. Der Basisausgangsanschluss 25 ist mit einem externen Gerät, beispielsweise dem Fahrmotor 110, über den Konnektor 81 verbunden. Somit kann die Anschlussplatine 20 mit den Anschlüssen 43 bis 45 des Halbleitermoduls 40 elektrisch verbunden werden.
Wie in 5 gezeigt ist, ist die flache Feder 50 an dem Halbleitermodul 40 montiert. Die flache Feder 50 ist ein Federbauteil, das durch eine Federstahlplatte ausgebildet ist. Die flache Feder 50 hat einen Federmittenabschnitt 51, der sich horizontal entlang der ersten langen Seitenfläche 21a erstreckt, einen gebogenen Federabschnitt 52, der sich von dem Federmittenabschnitt 51 zu der ersten langen Seitenfläche 21a erstreckt, und einen gebogenen Federabschnitt 52, der sich zu der zweiten langen Seitenfläche 21c erstreckt. Der gebogene Federabschnitt 52, der als beide Seitenabschnitte in der flachen Feder 50 dient, ist schräg und nach unten gebogen.
Wie in 4 gezeigt ist, ist die Halterung 60 auf der flachen Feder 50 angeordnet. Die Halterung 60 ist durch ein metallisches Plattenmaterial wie beispielsweise Aluminium ausgebildet.
Eine Halterungskörper 61, der als ein Körperabschnitt der Halterung 60 dient, hat eine Form einer rechteckigen Platte. Eine Vielzahl von Platinenanbringungssäulen 62, die als Säulenabschnitte zum Befestigen der Steuerkreisplatine 70 dienen, sind an einer oberen Fläche des Halterungskörpers 61 ausgebildet. Ein Schraubenloch 62a ist an einer oberen Fläche von jeder der Platinenanbringungssäulen 62 vorgesehen. Eine untere Fläche 61a des Halterungskörpers 61 ist eine gegenüberliegende Stützfläche, um eine gegenüberliegende Fläche zu dem Halbleitermodul 40 zu sein.
Die Halterung 60 ist auf dem Halterungsbefestigungsabschnitt 28 der Anschlussplatine 20 montiert. Halterungsfixierungsschrauben S3 gehen durch die Halterung 60 hindurch und sind auf diese Weise in den Halterungsbefestigungsabschnitten 28 der Anschlussplatine 20 fixiert, so dass die Halterung 60 an der Anschlussplatine 20 fixiert ist. Mit anderen Worten gesagt fixieren die Halterungsfixierungsschrauben S3 die Halterung 60 an der Anschlussplatine 20.
Beim Befestigen der Halterungsfixierungsschrauben S3 wird die flache Feder 50 durch die Halterung 60 von oben gedrückt und wird somit verformt. Mit anderen Worten gesagt werden das Halbleitermodul 40 und die Kühleinheit 30 durch eine nach unten gerichtete Drängkraft nach unten gedrückt, die in der flachen Feder 50 erzeugt wird.
Somit sind das Halbleitermodul 40 und die Kühleinheit 30 zwischen der Halterung 60 oder der flachen Feder 50 und der Anschlussplatine 20 angeordnet. Mit anderen Worten gesagt drückt die flache Feder 50 das Halbleitermodul 40 und die Kühleinheit 30 und fixiert sie an der Anschlussplatine 20. Demzufolge ist eine spezielle Fixierungsschraube zum Fixieren des Modulkörpers 41 des Halbleitermoduls 40 an der Anschlussplatine 20 nicht erfordert. In gleicher Weise ist eine spezielle Fixierungsschraube zum Fixieren der Kühleinheit 30 an der Anschlussplatine 20 nicht erfordert.
Die Kühleinheit 30 kühlt sowohl das Halbleitermodul 40 als auch den Kondensator 22. Der Kondensator 22, die Kühleinheit 30 und das Halbleitermodul 40 sind in einem miteinander laminierten Zustand gestützt. Deshalb ist eine Verdrahtung zwischen dem Kondensator 22 und dem Halbleitermodul 40 verkürzt, so dass eine Induktanz verringert ist.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist die Steuerkreisplatine 70 mit einer rechteckigen Form an der Platinenanbringungssäule 62 der Halterung 60 montiert.
Platinenfixierungsschrauben S4 zum Fixieren einer Platine gehen durch die Steuerkreisplatine 70 hindurch und sind auf diese Weise in den Platinenanbringungssäulen 62 der Halterung 60 fixiert, so dass die Steuerkreisplatine 70 fixiert ist.
Die Steuerkreisplatine 70 ist mit dem Halbleitermodul 40 mit dem Steuersignalanschluss (Pin) 42 des Halbleitermoduls 40 elektrisch verbunden. Eine Steuerungsvorrichtung zum Antreiben der Transistoren 131 und 132 und dergleichen des Halbleitermoduls 40, d. h. ein IC, ist an der Steuerkreisplatine 70 montiert. Die Halterung 60 ist gestaltet, um ein Erdungspotenzial zu haben, d. h. ist geerdet und funktioniert somit als eine Abschirmplatte für elektromagnetisches Rauschen zwischen dem Halbleitermodul 40 und der Steuerkreisplatine 70. In dem Halbleitermodul 40, selbst falls ein abgestrahltes elektromagnetisches Rauschen durch einen Umschaltbetrieb der Transistoren 131 und 132 oder dergleichen bewirkt wird, funktioniert die Halterung 60 als ein Abschirmbauteil für elektromagnetisches Rauschen. Demzufolge ist es möglich, eine nachteilige Beeinflussung der Steuerkreisplatine 70 durch das abgestrahlte elektromagnetische Rauschen zu verringern.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Zusammenbauen der Halbleitervorrichtung 10 mit solch einem Aufbau beschrieben.
Zuerst wird, wie in 7(a) und 7(b) gezeigt ist, die Kühleinheit 30 an der Bodenfläche der Aufnahmeaussparung 27 der Anschlussplatine 20 montiert. Das Silikonfett 90 wird auf die obere Fläche der Kühleinheit 30 aufgebracht. Das Sillkonfett 90 kann auf die Rückfläche des individuellen Halbleitermoduls 40 statt auf die obere Fläche der Kühleinheit 30 aufgebracht werden.
Wie in 6(a) und 6(b) gezeigt ist, ist das Halbleitermodul 40 an der Kühleinheit 30 über das Silikonfett 90 montiert. Die Anschlüsse 23 bis 25 der Anschlussplatine 20 sind an den Anschlüssen 43 bis 45 des Halbleitermoduls 40 mit den Anschlussverbindungsschrauben S2 fixiert. Mit anderen Worten gesagt sind der Stromleitungsanschluss 44 des Halbleitermoduls 40 und der Anschluss 23 für eine positive Elektrode des Kondensators 22 elektrisch miteinander verbunden. Darüber hinaus sind der Erdungsleitungsanschluss 45 des Halbleitermoduls 40 und der Anschluss 24 für eine negative Elektrode des Kondensators 22 elektrisch miteinander verbunden. Des Weiteren sind der Modulausgangsanschluss 43 und der Basisausgangsanschluss 25 elektrisch miteinander verbunden.
Wie in 5(a) und 5(b) gezeigt ist, wird nachfolgend die flache Feder 50 auf dem Halbleitermodul 40 montiert.
Wie in 4(a) und 4(b) gezeigt ist, wird die Halterung 60 auf der Anschlussplatine 20 von oberhalb der flachen Feder 50 montiert und wird mit den Halterungsfixierungsschrauben S3 befestigt und fixiert. Die Drängkraft der flachen Feder 50, die durch Befestigen der Halterungsfixierungsschrauben S3 erzeugt wird, drängt das Halbleitermodul 40 und die Kühleinheit 30. Demzufolge ist es möglich, eine nachteilige Bewegung des Halbleitermoduls 40 und der Kühleinheit 30 in Bezug auf die Anschlussplatine 20 zu regulieren.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, wird die Steuerkreisplatine 70 auf der Halterung 60 montiert und mit den Platinenfixierungsschrauben S4 befestigt und fixiert.
Die Fixierung der Anschlüsse 23 bis 25 und 43 bis 45 kann nach Fixierung der Halterung 60 ausgeführt werden.
Somit drückt die Halterung 60 die flache Feder 50. Die flache Feder 50 drückt gleichzeitig das Halbleitermodul 40, das unter der flachen Feder 50 positioniert ist, und die Kühleinheit 30, die unter dem Halbleitermodul 40 positioniert ist, zu der Anschlussplatine 20 und fixiert sie auf diese Weise.
Gemäß der Ausführungsform ist es möglich, die folgenden Vorteile zu erhalten.

(1) Die Halbleitervorrichtung 10 hat das Halbleitermodul 40, die Kühleinheit 30 zum Kühlen des Halbleitermoduls 40 und die Anschlussplatine 20, um mit dem Anschluss des Halbleitermoduls 40 elektrisch verbunden zu werden. Des Weiteren hat die Halbleitervorrichtung 10 die flache Feder 50, die als das Federbauteil dient, und die Halterung 60, die als das Federbauteilstützhilfsmittel dient.

Die flache Feder 50 ist an dem Halbleitermodul 40 und der Kühleinheit 30 angeordnet, die auf die Anschlussplatine 20 laminiert sind. Die flache Feder 50 drückt das Halbleitermodul 40 und die Kühleinheit 30 gegen die Anschlussplatine 20. Die Halterung 60 ist auf der flachen Feder 50 angeordnet und ist an der Anschlussplatine 20 fixiert. Demzufolge bringt die Halterung 60 auf die flache Feder 50 eine Drängkraft zum Drücken des Halbleitermoduls 40 und der Kühleinheit 30 gegen die Anschlussplatine 20 auf.
Beispielsweise ist in dem Aufbau, der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2007-329167 offenbart ist, die spezielle Schraube zum Fixieren des Kühlkörpers oder der Radiatorplatte erfordert, weil die drückende flache Feder und der Verstärkungsbalken das Halbleitermodul gegen den Kühlkörper oder die Radialplatte drücken und diese fixieren. Darüber hinaus gibt es eine Beschränkung bei einem Aufbau, in dem das Schraubendurchgangsloch an dem mittleren Teil des Halbleitermoduls vorgesehen ist. Andererseits ist in der vorliegenden Ausführungsform die spezielle Schraube zum Fixieren der Kühleinheit 30 nicht erfordert. Darüber hinaus ist es nicht erfordert, das Schraubendurchgangsloch an dem Modulkörper 41 des Halbleitermoduls 40 auszubilden. Aus diesem Grund wird das Halbleitermodul 40 nicht leicht beschränkt.
Als eine Folge können das Halbleitermodul 40 und die Kühleinheit 30 leicht an der Halbleitervorrichtung 10 fixiert werden. Ein spezielles Fixierungsbauteil für das Halbleitermodul 40 und die Kühleinheit 30, beispielsweise eine Schraube oder dergleichen, ist nicht erfordert. Deshalb kann die Anzahl der Komponenten verringert werden, so dass die Kosten und die Größe verringert werden können.
Darüber hinaus erfordert die Halbleitervorrichtung, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2007-329167 beschrieben ist, den Verstärkungsbalken, um die drückende flache Feder zu verstärken. In der vorliegenden Ausführungsform ist es jedoch möglich, zu bewirken, dass der Verstärkungsbalken unnötig ist. Mit Bezug auf die Halbleitervorrichtung, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2007-329167 offenbart ist, ist es insbesondere unmöglich, einen Vorteil einer Größenverringerung der gesamten Halbleitervorrichtung oder dergleichen zu erwarten. Jedoch kann die Größe der Halbleitervorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verringert werden.

(2) Die Kondensatoren 22 sind in die Anschlussplatine 20 eingebettet. Demzufolge kann die Kühleinheit 30 die Kondensatoren 22 kühlen. Im Speziellen ist die Kühleinheit 30 in engem Kontakt mit sowohl dem Halbleitermodul 40 als auch der Anschlussplatine 20 vorgesehen. Deshalb ist es möglich, die Kondensatoren 22 zu kühlen, die in der Anschlussplatine 20 und dem Halbleitermodul 40 positioniert sind.

Bspw. hat der Kühlkörper oder die Radiatorplatte, der/die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2007-329167 beschrieben ist, nicht einen Aufbau, in dem die Fläche an der entgegengesetzten Seite zu der Fläche, an der das Halbleitermodul durch Drücken fixiert ist, wirksam in Bezug auf eine Kühlfunktion genützt werden kann. In der vorliegenden Ausführungsform kann jedoch die untere Fläche 31b, die die Fläche an der entgegengesetzten Seite zu der oberen Fläche 31a ist, die die Fläche ist, an der das Halbleitermodul 40 durch Drücken in der Kühleinheit 30 fixiert wird, wirksam als eine Abstrahlungsfläche genützt werden.

(3) Das Halbleitermodul 40 und die Anschlussplatine 20 können nahe zueinander angeordnet werden. Demzufolge ist eine elektrische Verdrahtung verkürzt, so dass eine Verdrahtungsinduktivität verringert werden kann.
(4) Die Steuerkreisplatine 70, die als die Steuerplatine zum Steuern des Halbleitermoduls 40 dient, ist auf der Halterung 60 fixiert. Demzufolge kann ein spezielles Bauteil zum Fixieren der Steuerkreisplatine 70 beseitigt werden, wenn es unnötig ist. Mit anderen Worten gesagt ist es nicht notwendig, wie im Stand der Technik die Steuerkreisplatine 70 an einem anderen Bauteil anzubringen.
(5) Die Halterung 60 funktioniert als ein Abschirmbauteil für elektromagnetisches Rauschen zum Abschirmen von elektromagnetischem Rauschen zwischen dem Halbleitermodul 40 und der Steuerkreisplatine 70. Selbst falls elektromagnetisches Rauschen in dem Halbleitermodul 40 erzeugt wird, funktioniert die Halterung 60 deshalb als ein Abschirmbauteil für elektromagnetisches Rauschen. Mit anderen Worten gesagt wird die Steuerkreisplatine 70 durch elektromagnetisches Rauschen nicht leicht beeinflusst. Darüber hinaus wird die Halterung 60 als ein Abschirmbauteil für elektromagnetisches Rauschen verwendet. Deshalb ist es nicht notwendig, das bestimmte Abschirmbauteil für elektromagnetisches Rauschen separat vorzusehen.
(6) Die Anschlussplatine 20 ist aus Kunststoff ausgebildet. Deshalb hat die Anschlussplatine 20 den Anschluss 23 für eine positive Elektrode, den Anschluss 24 für eine negative Elektrode und den Basisausgangsanschluss 25, die als die Anschlussabschnitte dienen, die mit dem Anschluss des Halbleitermoduls 40 elektrisch zu verbinden sind. Deshalb ist eine Anschlussplatine 20 mit dem Kondensator als ein praktischer Gegenstand bevorzugt.

8 bis 15 stellen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Wie die erste Ausführungsform, die das Gehäuse 80 beschreibt, wird ein Gehäuse K im Detail in der zweiten Ausführungsform beschrieben.
In der zweiten Ausführungsform haben die gleichen Aufbauten, wie diejenigen in der ersten Ausführungsform, die gleichen Bezugszeichen und eine wiederholte Beschreibung wird weggelassen oder vereinfacht.
Wie in 8 gezeigt ist, hat das Gehäuse K einer Halbleitervorrichtung 10A ein oberes Gehäuse Ka und ein unteres Gehäuse Kb. Sowohl das obere Gehäuse Ka als auch das untere Gehäuse Kb sind aus Aluminium ausgebildet. Das obere Gehäuse Ka und das untere Gehäuse Kb sind bei einer Vielzahl von Abschnitten (sieben Abschnitte in der vorliegenden Ausführungsform) mit Bolzen bzw. Schrauben B1 so miteinander befestigt, dass ein Aufnahmeraum zum Aufnehmen verschiedener Komponenten der Halbleitervorrichtung 10a durch eine Aufteilung in dem Gehäuse K ausgebildet ist. Auf die gleiche Weise wie in der Halbleitervorrichtung 10, die in der ersten Ausführungsform beschrieben ist, sind eine Anschlussplatine 20A (Kondensatoren 22), eine Kühleinheit 30A, Halbleitermodule 40A, eine flache Feder 50A, eine Halterung 60A und eine Steuerkreisplatine 70A in dem Gehäuse K in einem laminierten Zustand in Reihenfolge von unten aufgenommen.
Die Halbleitervorrichtung 10A korrespondiert zu der Halbleitervorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform und hat die identische Funktion. Die Anschlussplatine 20A korrespondiert zu der Anschlussplatine 20 gemäß der ersten Ausführungsform und des Weiteren korrespondiert die Kühleinheit 30A zu der Kühleinheit 30 gemäß der ersten Ausführungsform. Die Halbleitervorrichtung 10A, die Anschlussplatine 20A und die Kühleinheit 30A haben identische Funktionen wie die jeweiligen Komponenten. Die Halbleitermodule 40A korrespondieren zu den Halbleitermodulen 40 gemäß der ersten Ausführungsform, und des Weiteren korrespondiert die flache Feder 50A zu der flachen Feder 50 gemäß der ersten Ausführungsform. Die Halbleitermodule 40A und die flache Feder 50A haben identische Funktionen wie die jeweiligen Komponenten. Die Halterung 60A korrespondiert zu der Halterung 60 gemäß der ersten Ausführungsform, und des Weiteren korrespondiert die Steuerkreisplatine 70A zu der Steuerkreisplatine 70 gemäß der ersten Ausführungsform. Die Halterung 60A und die Steuerkreisplatine 70A haben identische Funktionen wie die jeweiligen Komponenten.
Wie in 8 gezeigt ist, sind ein Stromquellenbefestigungsloch H1 und ein Stromversorgungsbefestigungsloch H2, das links von dem Stromquellenbefestigungsloch H1 angeordnet ist, an dem oberen Gehäuse Ka ausgebildet. Der Einfachheit halber wird eine Wand des oberen Gehäuses Ka, an dem das Stromquellenbefestigungsloch H1 und das Stromversorgungsbefestigungsloch H2 ausgebildet sind, als eine vordere Wand des oberen Gehäuses Ka bezeichnet. Das Gehäuse K hat eine Form korrespondierend zu einem rechteckigen Spat und eine Richtung, in der sich das Gehäuse K erstreckt, wird als eine Querrichtung bezeichnet. Ein Konnektor für eine Stromleitung (nicht gezeigt) zum Einleiten von Strom von einer Batterie 100 zu der Halbleitervorrichtung 10A ist in das Stromquellenbefestigungsloch H1 eingesetzt. Ein Konnektor für eine Motorleitung (nicht gezeigt) zum Ausgeben eines Stroms von der Halbleitervorrichtung 10 zu einem Fahrmotor 110 ist in das Stromversorgungsbefestigungsloch H2 eingesetzt. Sowohl das Befestigungsloch H1 als auch das Befestigungsloch H2 nehmen eine elliptische Form aus Sicht von vorne ein und sind ausgebildet, um durch die vordere Wand des oberen Gehäuses Ka hindurchzugehen. Wie in 10 gezeigt ist, sind eine Vielzahl von, beispielsweise zwei, Stromanschlüssen T1, die zu dem Stromquellenbefestigungsloch H1 korrespondieren, in dem Gehäuse K in solch einer Weise angeordnet, dass der Konnektor für die Stromleitung verbunden ist. Darüber hinaus sind eine Vielzahl von, beispielsweise drei, Motorstromversorgungsanschlüssen T2, die zu dem Stromversorgungsbefestigungsloch H2 korrespondieren, in dem Gehäuse K in solch einer Weise angeordnet, dass der Konnektor für die Motorleitung verbunden ist.
Wie in 9 gezeigt ist, ist ein Befestigungsloch H3 mit einer elliptischen Form in Draufsicht an einer oberen Wand des oberen Gehäuses Ka ausgebildet. Wie in 8 gezeigt ist, ist eine Abdeckung F zum Abdecken des Befestigungslochs H3 in einer Vielzahl von Steilen (sechs Stellen in der vorliegenden Ausführungsform) mit Bolzen bzw. Schrauben B2 über der oberen Wand des oberen Gehäuses Ka befestigt. Eines der Befestigungslöcher H3 ist durch eine lange Verlängerung ausgebildet, um sowohl zu den Stromanschlüssen T1 als auch den Motorstromversorgungsanschlüssen T2 zu korrespondieren, die in der Querrichtung angeordnet sind. Die Arbeit zum Befestigen des Konnektors für die Stromleitung, der in das Stromquellenbefestigungsloch H1 eingesetzt ist, mit den Stromanschlüssen T1, wird von außerhalb des Gehäuses K durch das Befestigungsloch H3 hindurch ausgeführt. Die Arbeit zum Befestigen des Konnektors für die Motorleitung, der in das Stromversorgungsbefestigungsloch H2 eingesetzt ist, mit den Motorstromversorgungsanschlüssen T2, wird auch von der Außenseite des Gehäuses K durch das Befestigungsloch H3 hindurch ausgeführt.
Wie in 8 gezeigt ist, sind Konnektoren C1 und C2 für eine Signalleitung vertikal an der rechten Wand des oberen Gehäuses Ka angeordnet. Eine Signalleitung für eine Signaleingabe/-ausgabe zu/von der Steuerkreisplatine 70A ist mit den Konnektoren C1 und C2 für die Signalleitung verbunden.
Anbringungsbeine L1, L2, L3 und L4 zum Anbringen der Halbleitervorrichtung 10A an einem Gehäuse des Fahrmotors 110 sind an dem unteren Gehäuse Kb ausgebildet.
Wie in 9 gezeigt ist, ist ein Einströmrohr P1, das als ein Einlass für Kühlmittel dient, um in die Kühleinheit 30A einzutreten, das in dem Gehäuse K aufgenommen ist, von der rechten Wand des Gehäuses K exponiert und erstreckt sich zu der Außenseite des Gehäuses K. Ein Ausströmrohr P2, das als ein Auslass für das Kühlmittel nach einem Wärmetausch dient, ist von der linken Wand des Gehäuses K exponiert und erstreckt sich zu der Außenseite des Gehäuses K. Wie in 8 gezeigt ist, sind das Einströmrohr P1 und das Ausströmrohr P2 von einem Grenzabschnitts zwischen dem oberen Gehäuse Ka und dem unteren Gehäuse Kb zu der Außenseite des Gehäuses K exponiert. Mit anderen Worten gesagt ist ein Verbindungsloch H4 zum miteinander Verbinden der Innenseite und der Außenseite des Gehäuses K an jeder von der linken und rechten Wand des Gehäuses K ausgebildet.
10 bis 14 stellen einen Gehäuseaufbau dar, in dem das Gehäuse K verschiedene Komponenten aufnimmt. Der Gehäuseaufbau gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist grundsätzlich identisch zu dem Gehäuseaufbau gemäß der ersten Ausführungsform.
Wie in 10 gezeigt ist, ist die Kühleinheit 30A in einem oberen Teil der Anschlussplatine 20A angeordnet, die an einem unteren Teil des unteren Gehäuses Kb vorgesehen ist. Die Kühleinheit 30A hat einen Aufbau, in dem das Einströmrohr P1 und das Ausströmrohr P2 an beiden Seiten eines Kühlerkörpers 31 einer flachen Bauart angebracht sind, der eine rechteckige Form in Draufsicht hat. Im Hinblick auf die Abmessungen der Kühleinheit 30A ist die Länge X1 zwischen einein Basisabschnitt des Einströmrohrs P1 und dem des Ausströmrohrs P2 200 mm bis 250 mm. Die Breite Y1, die senkrecht zu der Länge X1 der Kühleinheit 30A ist, ist 50 mm bis 70 mm. Die Dicke des Kühlerkörpers 31 ist 6 mm bis 15 mm. Ein Rippenbauteil, das nicht gezeigt ist, ist in der Kühleinheit 30A angeordnet, und ein Kühlmitteldurchgang ist durch das Rippenbauteil ausgebildet. Die Platinenfixierungsschrauben S1 zum Fixieren der Anschlussplatine 20a an dem unteren Gehäuse Kb ist durch die Kühleinheit 30A in 10 verdeckt.
Wie in 10 gezeigt ist, hat die Anschlussplatine 20A eine Montagefläche, die als ein Montageabschnitt zum Montieren der Kühleinheit 30A dient. Die Anschlussplatine 20A ist wie eine Platte mit einer rechteckigen Form in Draufsicht ausgebildet. Die Länge der Anschlussplatine 20A ist annähernd gleich zu der Länge X1 der Kühleinheit 30A. Die Breite der Anschlussplatine 20A ist größer als die Breite Y1 der Kühleinheit 30A. Die Dicke der Anschlussplatine 20A variiert in Abhängigkeit der Leistung der Kondensatoren 22. Im Speziellen, falls die Leistung 50 KW ist, ist die Dicke der Anschlussplatine 20A ungefähr 30 mm. Falls die Leistung 80 KW ist, ist die Dicke der Anschlussplatine 20A ungefähr 60 mm. In der Halbleitervorrichtung 10A gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Abmessung der Anschlussplatine 20A und die der Kondensatoren 22 durch eine Dicke in Abhängigkeit der Leistung reguliert. Beim Zusammenbauen der Halbleitervorrichtung 10A wird das untere Gehäuse Kb bereitgestellt, um eine Höhe in Abhängigkeit der Leistung der Kondensatoren 22 zu haben, die in dem Gehäuse K aufzunehmen sind. Das obere Gehäuse Ka wird mit dem unteren Gehäuse Kb kombiniert. Halterungsanbringungsabschnitte 28b, die als ein Fixierungsabschnitt zum Fixieren der Halterung 60A an der Anschlussplatine 20A dienen, sind in vier Ecken der Anschlussplatine 20A ausgebildet.
Eine Vielzahl von Sätzen (drei Sätze in der vorliegenden Ausführungsform) von Anschlussgruppen einschließlich der Anschlüsse 23 für eine positive Elektrode, der Anschlüsse 24 für eine negative Elektrode und der Basisausgangsanschlüsse 25 als ein Satz sind an einer ersten langen Seitenfläche 21a vorgesehen, die als ein einzelner Seitenrand der Anschlussplatine 20A in einer Längsrichtung der Anschlussplatine 20A dient. Die Stromanschlüsse T1 und die Motorstromversorgungsanschlüsse T2 sind in dem unteren Gehäuse Kb entlang des Seitenrands der Anschlussplatine 20A vorgesehen, in dem die Anschlussgruppen angeordnet sind. Zwei Sätze von Stromsensoren SA sind in dem unteren Gehäuse Kb vorgesehen. In 10 bis 12 überlappen die Anschlüsse 23 für eine positive Elektrode der Anschlussgruppe an einem linken Ende und die Anschlüsse 23 für eine positive Elektrode der Anschlussgruppe an einem rechten Ende in der Zeichnung mit dem Anschluss der Stromsensoren SA. Zwei Stromsanschlüsse T1 sind vorgesehen, wie in 9 bis 14 gezeigt ist. Andererseits sind drei Motorstromversorgungsanschlüsse T2 vorgesehen. In 9 bis 14 ist der Motorstromversorgungsanschluss T2 in der Mitte gezeigt, und der linke und rechte Motorstromversorgungsanschluss T2 überlappen sich jeweils mit dem Anschluss der Stromsensoren SA.
Wie in 11 gezeigt ist, sind eine Vielzahl von (drei in der vorliegenden Ausführungsform) Halbleitermodulen 40A in einem oberen Teil der Kühleinheit 30A in einer Richtung entlang der Länge X1 der Kühleinheit 30A angeordnet. Jedes der Halbleitermodule 40A ist auf der Kühleinheit 30A über Silikonfett montiert, das nicht gezeigt ist. Die Länge X2 von jedem Halbleitermodul 40A ist 40 mm bis 60 mm. Die Breite Y2 in dem Halbleitermodul 40A, die senkrecht zu der Länge X2 ist, ist 50 mm bis 70 mm. Die Abmessung der Kühleinheit 30A mit einer Montagefläche zum Montieren der Halbleitermodule 40A ist in Abhängigkeit der Abmessung und Anzahl der zu montierenden Halbleitermodule 40A festgelegt. Mit anderen Worten gesagt ist die Abmessung der Kühleinheit 30A auf der Basis der Abmessung eines Bereichs (ein Montagebereich) in dem ebenenflachen Montieren aller Halbleitermodule 40A in dem oberen Teil der Kühleinheit 30A festgelegt. Die Abmessungen der Kühleinheit 30A sind durch die Länge X1 und die Breite Y1 definiert. Die Abmessungen der Kühleinheit 30 sind äquivalent zu den Abmessungen der oberen Fläche 31a der Kühleinheit 30A, die als die gegenüberliegende Kühlfläche dient, die den zu montierenden Halbleitermodulen 40A zugewandt ist.
In jedem Halbleitermodul 40A sind zwei Sätze Transistoren (IGBT's) TR und zwei Sätze Dioden D mit Harz versiegelt. Der Transistor TR ist ein Element mit einer Rechteckform in Draufsicht und hat eine Breite von ungefähr 15 mm, und des Weiteren ist die Diode D ein Element mit einer Größe, die annähernd eine Hälfte der Größe des Transistors TR ist.
Jedes Halbleitermodul 40A hat einen Stromleitungsanschluss 44, der mit dem Anschluss 23 für eine positive Elektrode der Anschlussplatine 20A zu verbinden ist, einen Erdungsleitungsanschluss 45, der mit dem Anschluss 24 für eine negative Elektrode zu verbinden ist, und einen Modulausgangsanschluss, der mit dem Basisausgangsanschluss 25 zu verbinden ist. Jedes Halbleitermodul 40A ist für eine Anschlussgruppe der Anschlussplatine 20A angeordnet. Die jeweiligen Anschlüsse 43 bis 45 von jedem Halbleitermodul 40A sind an der Anschlussgruppe der Anschlussplatine 20A, die zu diesen korrespondiert, mit Bolzen bzw. Schrauben B3 befestigt und fixiert, die als Anschlussverbindungsschrauben S2 dienen, und sind auf diese Weise elektrisch verbunden. 13 zeigt einen Zustand, in dem die Schrauben bzw. Bolzen B3 die Anschlüsse 23 bis 25 an den Anschlüssen 43 bis 45 befestigen und fixieren. Mit anderen Worten gesagt werden in der vorliegenden Ausführungsform die Anschlüsse 43 bis 45 an den Anschlüssen 23 bis 25 mit den Bolzen bzw. Schrauben B3 nach der Fixierung der Halterung 60A befestigt und fixiert.
Wie in 11 gezeigt ist, hat jedes Halbleitermodul 40A einen Steuersignalanschluss 42. Der Steuersignalanschluss 42 ist auf einer zweiten Fläche 41b angeordnet, die ein Ende des Halbleitermoduls 40A ist, das mit dem Stromleitungsanschluss 44, dem Erdungsleitungsanschluss 45 und dem Modulausgangsanschluss 43 versehen ist, d. h. ein Ende an einer entgegengesetzten Seite zu der ersten Fläche 41a. In der vorliegenden Ausführungsform ist demnach ein Anschluss an der Stromleitungsseite gesammelt in einer der Seiten der Halbleitervorrichtung 10A angeordnet, während der Anschluss 42 an der Steuersignalleitungsseite gesammelt in der anderen entgegengesetzten Seite der Halbleitervorrichtung 10A angeordnet ist. Die Anschlüsse an der Stromleitungsseite umfassen die Anschlussgruppe der Anschlussplatine 20A, die Anschlüsse 43 bis 45 der Halbleitermodule 40A, die Stromanschlüsse T1 und die Motorstromversorgungsanschlüsse T2.
Wie in 12 gezeigt ist, ist die flache Feder 50A an den Halbleitermodulen 40A angeordnet. Die flache Feder 50A ist durch eine Federstahlplatte ausgebildet. Die flache Feder 50A gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat eine Vielzahl von (beispielsweise drei) Druckabschnitten 53 und zwei horizontale Kopplungsabschnitte 54 zum aneinander Koppeln der Druckabschnitte 53. Jeder der Druckabschnitte 53 hat einen horizontalen Federmittenabschnitt 51 und zwei gebogene Federabschnitte 52, die durch Biegen von dem Federmittenabschnitt 51 schräg und nach unten gestaltet sind. Die Druckabschnitte 53 sind in einem vorbestimmten Abstand voneinander vorgesehen, um eine Druckkraft auf die Umgebung des mittleren Teils des Halbleitermoduls 40A aufzubringen, wenn die flache Feder 50A auf dem Halbleitermodul 40A angeordnet ist.
Wie in 13 gezeigt ist, ist die Halterung 60A auf der flachen Feder 50A angeordnet. Die Halterung 60A ist durch ein metallisches Plattenmaterial, wie beispielsweise Aluminium, ausgebildet. Die Halterung 60A hat einen Halterungskörper 61, der wie eine Platte mit einer rechteckigen Form in Draufsicht ausgebildet ist, und Anbringungsabschnitte 63, die schräg und nach außen vorstehen, sind in vier Ecken des Halterungskörpers 61 ausgebildet. Die Anbringungsabschnitte 63 der Halterung 60A sind an den Halterungsanbringungsabschnitten 28b der Anschlussplatine 20A mit Schrauben bzw. Bolzen B4 befestigt und fixiert, die als die Halterungsfixierungsschrauben S3 dienen. Der Halterungsanbringungsabschnitt 28b ist in 10 bis 12 gezeigt. Eine Vielzahl von (beispielsweise insgesamt acht) vorstehenden Platinenanbringungssäulen 62 sind an einem Paar langer Seiten der Halterung 60A ausgebildet. Die Platinenanbringungssäulen 62, die in vier Ecken der Halterung 60A positioniert sind, sind in den Anbringungsabschnitten 63 ausgebildet, die sich von den vier Ecken der Halterung 60A erstrecken, um die Halterung 60A an der Anschlussplatine 20A anzubringen.
Wie in 15 gezeigt ist, ist ein Halteabschnitt 64 zum Halten der flachen Feder 50A an einer Rückfläche der Halterung 60A, d. h. an einer unteren Fläche 61a, ausgebildet. Der Halteabschnitt 64 hat eine Vielzahl von (drei in der vorliegenden Ausführungsform) Aussparungen 60c, die den Druckabschnitt 53 aufnehmen können, und horizontale Kontaktabschnitte 60d, die in Flächenkontakt mit den Kopplungsabschnitten 54 der flachen Feder 50 vorgesehen sind. In einem Zustand, in dem die flache Feder 50 auf den Halbleitermodulen 40A angeordnet ist, sind die Aussparungen 60c jeweils in einer Position korrespondierend zu einem der Druckabschnitte 53 ausgebildet. Die Kontaktabschnitte 60d sind jeweils in einer Position korrespondierend zu einem der Kopplungsabschnitte 54 der flachen Feder 50 ausgebildet. Die Kontaktabschnitte 60d sind ausgebildet, um eine flachere ausgesparte Form als eine Tiefe der Aussparungen 60c zu haben.
Somit hält der Halteabschnitt 64, der an der unteren Fläche 61a der Halterung 60A ausgebildet ist, die flache Feder 50A, die auf den Halbleitermodulen 40A montiert ist. Die Halterung 60A ist an der Anschlussplatine 20A mit Halterungsfixierungsschrauben S3 befestigt und fixiert, so dass die flache Feder 50A von oben gedrückt und auf diese Weise verformt wird. Demzufolge werden die Halbleitermodule 40A und die Kühleinheit 30A durch eine nach unten gerichtete Drängkraft, die durch die flache Feder 50A erzeugt wird, gedrückt und fixiert. Jeder der Druckabschnitte 53 der flachen Feder 50A ist in einer der Aussparungen 60c der Halterung 60A gehalten. Auch in dem Fall, in dem die Halterung 60A an der Anschlussplatine 20A befestigt und fixiert ist, drückt deshalb die flache Feder 50A die Halbleitermodule 40A zu der Anschlussplatine 20A durch eine geeignete Drängkraft.
Wie in 14 gezeigt ist, ist die Steuerkreisplatine 70A auf der Halterung 60A angeordnet. Die Steuerkreisplatine 70A ist wie eine Platte mit einer rechteckigen Form in Draufsicht ausgebildet. Eine Vielzahl von (insgesamt acht in der vorliegenden Ausführungsform) Schraubabschnitten 71 sind korrespondierend zu den Platinenanbringungssäulen 62 der Halterung 60A an einem Paar langer Seiten der Steuerkreisplatine 70A ausgebildet. Die Schraubabschnitte 71 der Steuerkreisplatine 70A sind an den Platinenanbringungssäulen 62 der Halterung 60A mit Schrauben B5 befestigt und fixiert, die als Platinenfixierungsschrauben S4 dienen.
Die Halterung 60A bringt eine Druckkraft auf jedes der Halbleitermodule 40A über die flache Feder 50A auf. Demzufolge ist die Abmessung der Halterung 60A in Abhängigkeit der Abmessung und Anzahl der Halbleitermodule 40A in der gleichen Weise wie in der Kühleinheit 30A festgelegt. Durch Festlegen der Abmessung der Steuerkreisplatine 70A korrespondierend zu der Abmessung der Halterung 60A kann die Halterung 60A deshalb die Platinenanbringungssäulen 62 als Anbringungsabschnitte zum Anbringen der Steuerkreisplatine 70A an der Halterung 60A haben. Mit anderen Worten gesagt ist es nicht notwendig, Anbringungsabschnitte zum Stützen der Steuerkreisplatine 70 in dem unteren Gehäuse Kb oder der Anschlussplatine 20A vorzusehen. Demzufolge ist es möglich, zu einer Verringerung der Größe der Halbleitervorrichtung 10A beizutragen. Die Abmessung der Halterung 60A ist durch eine Länge X3 und eine Breite Y3 definiert, die in 13 gezeigt sind. Die Abmessung der Halterung 60A ist die Abmessung der unteren Fläche 61a der Halterung 60A, die als eine gegenüberliegende Stützfläche zu den Halbleitermodulen 40A dient, wenn die Halterung 60A auf den Halbleitermodulen 40A montiert ist.
Wie in 14 gezeigt ist, sind eine Vielzahl von Signalanschlussanbringungsabschnitten 72 zum Anbringen der Steuersignalanschlüsse 42 der Halbleitermodule 40A an einer der langen Seiten der Steuerkreisplatine 70A ausgebildet. Die Signalanschlussanbringungsabschnitte 72 sind gesammelt an einer entgegengesetzten Seite zu dem Anschluss an der Stromleitungsseite in der gleichen Weise wie die Steuersignalanschlüsse 42 der Halbleitermodule 40A angeordnet.
Die Halbleitervorrichtung 10A gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird unter Verwendung des gleichen Zusammenbauablaufs wie die Halbleitervorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform zusammengebaut. Mit anderen Worten wird ein Zusammenbau durch Laminieren der Anschlussplatine 20A, der Kühleinheit 30A, der Halbleitermodule 40A, der flachen Feder 50A, der Halterung 60A und der Steuerkreisplatine 70A in dieser Reihenfolge ausgeführt. Durch die Drängfunktion der flachen Feder 50A und der Halterung 60A werden die Kühleinheit 30A und die Halbleitermodule 40A an der Anschlussplatine 20A fixiert. In der Halbleitervorrichtung 10A gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die Halbleitermodule 40A durch die Wirkung der Kühleinheit 30A gekühlt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können deshalb die folgenden Vorteile zusätzlich zu den gleichen Vorteilen (1) bis (5), wie diejenigen in der ersten Ausführungsform, erzeugt werden.

(6) Die Abmessung der Komponente, wie der Kühleinheit 30A oder der Halterung 60A, ist auf der Basis der Abmessung des Montagebereichs festgelegt, in dem das Halbleitermodul 40 an dem Gehäuse K montiert ist. Demzufolge ist es möglich, eine Größenverringerung der gesamten Halbleitervorrichtung 10A zu realisieren, ohne unnützen Raum in dem Gehäuse K zu erzeugen.
(7) Die Kühleinheit 30A einer flachen Bauart mit einer geringen Dicke wird verwendet. Demzufolge kann der Abstand zwischen den Kondensatoren 22 und den Halbleitermodulen 40A verkürzt werden, und eine Gestaltung mit einer geringen Verdrahtungsinduktivität kann realisiert werden. Mit anderen Worten gesagt ist es möglich, einen Kreisaufbau mit einem geringen Verlust auszubilden.
(8) Die Hauptkomponenten, beispielsweise die Anschlussplatine 20A, die Kühleinheit 30A, die Halbleitermodule 40A, die flache Feder 50A, die Halterung 60A und die Steuerkreisplatine 70A werden laminiert und in dem Gehäuse eordnet. Aus diesem Grund ist es beim Herstellen ausreichend, dass diese Komponenten in Reihenfolge gestapelt werden. Dies erleichtert einen Zusammenbau. Des Weiteren ist es möglich, Herstellungskosten zu verringern.
(9) Die Anschlüsse 43 bis 45 an der Stromleitungsseite und die Anschlüsse 42 an der Steuersignalleitungsseite sind gesammelt an der entgegengesetzten Seite zueinander in der Halbleitervorrichtung 10A angeordnet. Mit anderen Worten gesagt sind diese Anschlüsse in einem Zustand gesammelt positioniert, in dem diese Anschlüsse einander gegenüberliegen. Deshalb ist es möglich, die eine Drahtverlegungsanordnung zu vereinfachen. Mit anderen Worten gesagt ist es möglich, die Größe der gesamten Halbleitervorrichtung 10A zu verringern, ohne unnützen Raum in dem Gehäuse K zu erzeugen.
(10) Die Kühleinheit 30A ist eine separate Komponente von dem Gehäuse K. Demzufolge ist es möglich, den Freiheitsgrad zum Entwerfen des Gehäuses K zu verbessern. Als eine Folge ist es möglich, die Größe der Halbleitervorrichtung 10A zu verringern.
(11) Die Halbleitermodule 40A sind ebenflächig auf der Kühleinheit 30A angeordnet. Deshalb ist es möglich, die Höhe der Halbleitervorrichtung 10A zu verringern. Als eine Folge ist es möglich, die Größe der Halbleitervorrichtung 10A zu verringern.

Die Ausführungsform ist nicht auf das Vorstehende beschränkt, sondern kann in der folgenden Weise modifiziert werden.
Das Material, die Form oder dergleichen der Komponenten gemäß der Ausführungsform wird in geeigneter Weise in Abhängigkeit der Spezifikation (der Verwendungen) der Halbleitervorrichtung geändert.
Der gesamte Aufbau der Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform wird in geeigneter Weise gemäß der Spezifikation (der Verwendungen) der Halbleitervorrichtung geändert.
Die Anschlussplatinen 20 und 20A gemäß der Ausführungsform haben die Kondensatoren 22. Jedoch ist es auch möglich, eine Anschlussplatine zu verwenden, die den Kondensator nicht hat. Mit anderen Worten gesagt, obwohl die Anschlussplatinen 20 und 20A, bei denen die Kondensatoren 22 und die Anschlussplatine integriert sind, in der vorstehenden Ausführungsform verwendet werden, ist es nicht notwendig, diese zu integrieren, und zwar in Abhängigkeit der Anwendungen (der Verwendungen) für die Halbleitervorrichtung.
Es ist ausreichend, dass die Halterungen 60 und 60A die flachen Federn 50 und 50A drücken können, und des Weiteren können die Steuerkreisplatinen 70 und 70A an den Halterungen 60 und 60A fixiert sein. Darüber hinaus ist es ausreichend, dass die Halterungen 60 und 60A aus einem Metall ausgebildet sind, und die Halterungen 60 und 60A somit ein elektromagnetisches Rauschen zwischen den Halbleitermodulen 40 und 40A und den Steuerkreisplatinen 70 und 70A abschirmen können.
Obwohl die Halterungen 60 und 60A aus einem Metall (Aluminium) in der vorstehenden Ausführungsform ausgebildet sind, können sie aus Kunststoff ausgebildet sein. In dem Fall, in dem der Abschirmeffekt für elektromagnetisches Rauschen erhalten werden soll, ist es erfordert, dass wenigstens ein Teil der Halterungen 60 und 60A aus Metall ausgebildet ist.
Die Halterungen 60 und 60A können an den Gehäusen 80 und K oder den Kühleinheiten 30 und 30A, zusätzlich zu der Anschlussplatine (der Anschlussplatine 20), fixiert sein. Es ist möglich, Modifikationen in Abhängigkeit der Spezifikation (den Verwendungen) der Halbleitervorrichtung durchzuführen. In dem Fall, in dem die Halterungen 60 und 60A an den Kühleinheiten 30 und 30A fixiert sind, ist ein Anbringungsansatz, der als ein Anbringungsbauteil dient, an den Kühleinheiten 30 und 30A vorgesehen. Es ist ausreichend, dass die Halterungen 60 und 60A an dem Anbringungsansatz angeordnet sind und mit einer Schraube oder dergleichen auf diese Weise fixiert sind.
18 zeigt eine Modifikation, in der die Halterung 60 an dem Gehäuse 80 fixiert ist. Die Platinenfixierungsschrauben S1 fixieren sowohl die Halterung 60 als auch die Anschlussplatine 20 an dem Gehäuse 80. Die Halterung 60 hat eine Vielzahl von Halterungsbeinen 60a, die sich schräg und nach unten erstrecken, und die Halterungsbeine 60a überlappen mit den Anbringungsarmen 20a der Anschlussplatine 20. Die Platinenfixierungsschrauben S1 gehen durch die Halterungsbeine 60a und die Anbringungsarme 20a der Anschlussplatine 20 hindurch und werden auf diese Weise mit den Anschlussplatinenanbringungsabschnitten 80a des Gehäuses 80 befestigt und fixiert. Mit anderen Worten gesagt sind die Anschlussplatine 20, die Halterung 60 und das Gehäuse 80 gemeinsam mit den Platinenfixierungsschrauben S1 befestigt. In der Anschlussplatine 20 von 18 können die Halterungsanbringungsabschnitte 28 von der Anschlussplatine 20 entfernt sein, die in 2 gezeigt ist, und des Weiteren können die Halterungsfixierungsschrauben S3 zum Befestigen und Fixieren der Halterung 60 an der Anschlussplatine 20 entfernt sein.
Der Aufbau, der in 18 gezeigt ist, kann auch auf die Halbleitervorrichtung 10A gemäß der zweiten Ausführungsform angewendet werden. Beispielsweise sind sowohl die Halterung 60A als auch die Anschlussplatine 20A an dem unteren Gehäuse Kb in dem Gehäuse K mit den Bolzen bzw. Schrauben B4 befestigt und fixiert, die als die Halterungsfixierungsschrauben S3 dienen. Die Anbringungsabschnitte 63, die sich von der Halterung 60A erstrecken, und die Halterungsanbringungsabschnitte 28b, die sich von der Anschlussplatine 20A erstrecken, sind an dem unteren Gehäuse Kb positioniert. Die Anbringungsabschnitte 63 und die Halterungsanbringungsabschnitte 28b, die vertikal überlagert sind, sind an dem unteren Gehäuse Kb mit den Bolzen bzw. Schrauben B4 befestigt und fixiert, die als die Halterungsfixierungsschrauben S3 dienen. Des Weiteren sind in diesem Fall die Anschlussplatine 20A, die Halterung 60A und das Gehäuse K gemeinsam mit den Bolzen bzw. Schrauben B4 fixiert. In diesem Fall können die Platinenfixierungsschrauben S1 entfernt sein.
In jeder von der ersten Ausführungsform, der zweiten Ausführungsform und der Modifikation, die in 18 gezeigt ist, haben die Anschlussplatinen 20 und 20A Fixierungsabschnitte zum Fixieren der Halterungen 60 und 60A. Mit anderen Worten gesagt haben die Anschlussplatinen 20 und 20A gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform die Halterungsanbringungsabschnitte 28 und 28b, die als die Fixierungsabschnitte zum Fixieren der Halterungen 60 und 60A dienen. Des Weiteren dienen in den Anschlussplatinen 20 und 20A gemäß der Modifikation die Halterungsanbringungsabschnitte 28 und 28b als die Fixierungsabschnitte zum Fixieren der Halterungen 60 und 60A.
Obwohl die flachen Federn 50 und 50A als die Federbauteile in den vorstehenden Ausführungsformen verwendet werden, ist es möglich, eine Feder mit einer anderen Form, beispielsweise eine Tellerfeder, zu verwenden. Mit anderen Worten gesagt ist es möglich, Modifikationen in Abhängigkeit der Anwendungen (der Verwendungen) für die Halbleitervorrichtung durchzuführen.
Obwohl die Kühleinheiten 30 und 30A der wasserkühlenden Bauart in den vorstehenden Ausführungsformen verwendet werden, ist es auch möglich, einen Kühlkörper oder eine Radiatorplatte (Block) einer luftkühlenden Bauart oder dergleichen zu verwenden. Mit anderen Worten gesagt ist es möglich, Modifikationen in Abhängigkeit der Spezifikation (der Verwendungen) der Halbleitervorrichtung durchzuführen.
Obwohl Silikonfett 90 zwischen den Halbleitermodulen 40 und 40A und den Kühleinheiten 30 und 30A in den vorstehenden Ausführungsformen verwendet wird, ist es auch möglich, ein anderes wärmeleitendes Bauteil wie ein Abstrahlungsblech zu verwenden. Mit anderen Worten gesagt ist es möglich, Modifikationen in Abhängigkeit der Anwendungen (der Verwendungen) für die Halbleitervorrichtung durchzuführen.
Obwohl nichts zwischen den Kühleinheiten 30 und 30A und den Anschlussplatinen 20 und 20A in den vorstehenden Ausführungsformen vorgesehen ist, ist es möglich, je nach Notwendigkeit ein wärmeleitendes Bauteil wie Silikonfett oder ein Wärmeabstrahlungsblech vorzusehen.
Wie in 16 gezeigt ist, kann eine Kühleinheit 150 zwischen dem Halbleitermodul 40 und der flachen Feder 50 angeordnet sein. Die Kühleinheit 150 ist eine obere Kühleinheit, die auf dem Halbleitermodul 40 vorgesehen ist. Silikonfett 151 ist zwischen der Kühleinheit 150 und dem Halbleitermodul 40 vorgesehen. Mit anderen Worten gesagt ist eine einzelne Kühleinheit zusätzlich vorgesehen, so dass das Halbleitermodul 40 zwischen einem Paar Kühleinheiten von oben und unten angeordnet ist. In dem Zustand, in dem sowohl die obere als auch die untere Fläche des Halbleitermoduls 40 zwischen den Kühleinheiten 30 und 150 angeordnet sind, drückt somit die flache Feder 50 die Kühleinheiten 30 und 150 und das Halbleitermodul 40 zu der Anschlussplatine 20. In diesem Fall kann Wärme auch von der oberen Seite des Halbleitermoduls 40 abgestrahlt werden. Deshalb kann eine Wärmeabstrahleigenschaft verbessert werden.
Es ist auch möglich, die Kühleinheit 30 zu entfernen und nur die Kühleinheit 150 vorzusehen.
Wie in 17 gezeigt ist, kann ein stangenförmiger Vorsprung 160 an einer äußeren Seitenfläche des plattenförmigen Stromleitungsanschlusses 44 ausgebildet sein, um der elektrische Verbindungsanschluss des Halbleitermoduls 40 zu sein. Ein ausgespartes Bauteil 170 mit solch einer Form, um in den Vorsprung 160 eingepasst zu werden, ist an der oberen Fläche 21b der isolierenden Basis 21, d. h. der Anschlussmontagefläche, vorgesehen. Das ausgesparte Bauteil 170 ist ein Paar Vorsprünge, das eine gabelförmige Spitze hat. In gleicher Weise ist ein stangenförmiger Vorsprung 161 an einer äußeren Seitenfläche des Erdungsleitungsanschlusses 45 ausgebildet, und ein ausgespartes Bauteil 171 mit solch einer Form, um in den Vorsprung 161 eingepasst zu werden, ist an der oberen Fläche 21b der isolierenden Basis 21 vorgesehen, d. h. der Anschlussmontagefläche.
Durch Einpassen der Vorsprünge 160 und 161 des Halbleitermoduls 40 in die ausgesparten Bauteile 170 und 171 der Anschlussplatine 20 ist es möglich, das Halbleitermodul 40 zu positionieren. Die Anschlüsse, beispielsweise der Stromleitungsanschluss 44 und der Erdungsleitungsanschluss 45, sind positioniert. Deshalb ist es möglich, eine positionale Verschiebung eines Anschlussbefestigungsabschnitts vor Ausführen des Befestigens mit den Anschlussverbindungsschrauben S2 zu verringern. Demzufolge ist der Zusammenbau vereinfacht. Die Funktion zum Verhindern des Drehens des Halbleitermoduls 40 kann zusätzlich zu der Positionierungsfunktion erhalten werden. Mit anderen Worten gesagt ist es möglich, das Halbleitermodul 40 zu positionieren und des Weiteren die Drehung zu verhindern.
Es ist ausreichend, dass die Bearbeitung zum Vorsehen des Vorsprungs 160 und 161 an dem Stromleitungsanschluss 44 und dem Erdungsleitungsanschluss 45 gleichzeitig mit einem Arbeitsgang zum Bearbeiten der äußeren Formen des Stromleitungsanschlusses 44 und des Erdungsleitungsanschlusses 45 ausgeführt wird. Demzufolge ist es nicht notwendig, die Bearbeitung hinzuzufügen, und es ist auch möglich, eine Erhöhung der Kosten zu verhindern.
In 17 werden somit die Anschlüsse 44 und 45 des Halbleitermoduls 40 an der Anschlussplatine 20 über einen Vorsprung-Aussparung-Eingriff positioniert. Als eine Folge können die Anschlüsse 44 und 45 des Halbleitermoduls 40 leicht an der Anschlussplatine 20 über einen Vorsprung-Aussparung-Eingriff positioniert werden.
Obwohl die Vorsprünge 160 und 161 an dem einzelnen Halbleitermodul 40 in 17 ausgebildet sind, können die Vorsprünge 160 und 161 in der gleichen Weise an einem anderen Halbleitermodul ausgebildet sein. Stellen, an denen die Vorsprünge 160 und 161 auszubilden sind, sind nicht auf die jeweiligen äußeren Seitenflächen des Stromleitungsanschlusses 44 und des Erdungsleitungsanschlusses 45 begrenzt. Die Positionen und die Anzahl der Vorsprünge 160 und 161 kann in geeigneter Weise geändert werden. Es ist nicht notwendig, immer den Aufbau vorzusehen, in dem die stangenförmigen Vorsprünge 160 und 161, die die vorstehende Form haben, an dem Stromleitungsanschluss 44 und dem Erdungsleitungsanschluss 45 in dem Halbleitermodul 40 vorgesehen sind, und die ausgesparten Bauteile 170 und 171, die die ausgesparte Form haben, an der Anschlussplatine 20 vorgesehen sind, und sie können umgekehrt vorgesehen sein. Mit anderen Worten gesagt ist es auch möglich, einen Aufbau zu verwenden, in dem der stangenförmige Vorsprung mit der vorstehenden Form an der Anschlussplatine 20 ausgebildet ist und das ausgesparte Bauteil mit der ausgesparten Form an dem Stromleitungsanschluss 44 und dem Erdungsleitungsanschluss 45 in dem Halbleitermodul 40 vorgesehen ist.
Obwohl die Halterungen 60 und 60A die Funktion des Abschirmbauteils für elektromagnetisches Rauschen in den vorstehenden Ausführungsformen haben, müssen die Halterungen 60 und 60A nicht notwendigerweise die Funktion der Abschirmbauteile für elektrisches Rauschen haben.
Obwohl in den vorstehenden Ausführungsformen die Halbleitervorrichtung auf eine Fahrmotorantriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug angewendet ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern kann beispielsweise auf eine Fahrmotorantriebsvorrichtung (einen Inverter) für ein elektrisches Fahrzeug (ein EV-Fahrzeug) angewendet werden.
Die Reihenfolge zum Anordnen des Modulausgangsanschlusses 43, des Stromleitungsanschlusses 44 und des Erdungsleitungsanschlusses 45, die sich von den Halbleitermodulen 40 und 40A in 6 und dergleichen erstrecken, können bis zu einem gewissen Grad frei geändert werden. Um eine Induktivität zu verringern ist es wünschenswert, dass der Stromleitungsanschluss 44 und der Erdungsleitungsanschluss 45 benachbart zueinander angeordnet sein sollten.
Eine Anschlussplatine (20) ist elektrisch mit einem Modulanschluss (43 bis 45) eines Halbleitermoduls (40) verbunden. Das Halbleitermodul (40) und eine Kühleinheit (30) sind auf die Anschlussplatine (20) laminiert. Ein Federbauteil (15) ist auf dem Halbleitermodul (40) und der Kühleinheit (30) angeordnet. Ein Federstützbauteil (60) ist auf dem Federbauteil (50) angeordnet, um auf das Federbauteil (50) eine Drängkraft zum Drücken des Halbleitermoduls (40) und der Kühleinheit (30) gegen die Anschlussplatine (20) aufzubringen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007-3291767 [0002]
JP 2007-329167 [0084, 0086, 0086, 0087]

Claims

Halbleitervorrichtung, gekennzeichnet durch: ein Halbleitermodul (40) mit einem Modulanschluss (43 bis 45); eine Kühleinheit (30), die gestaltet ist, um das Halbleitermodul (40) zu kühlen; eine Anschlussplatine (20), die gestaltet ist, um mit dem Modulanschluss (43 bis 45) elektrisch verbunden zu werden, wobei das Hableitermodul (40) und die Kühleinheit (30) auf die Anschlussplatine (20) laminiert sind; ein Federbauteil (50), das auf dem Halbleitermodul (40) und der Kühleinheit (30) angeordnet ist, wobei das Federbauteil (50) gestaltet ist, um das Halbleitermodul (40) und die Kühleinheit (30) gegen die Anschlussplatine (20) zu drücken; und ein Federstützhilfsmittel (60), das auf dem Federbauteil (50) angeordnet ist, um das Federbauteil (50) zu stützen, wobei das Federstützhilfsmittel (60) auf das Federbauteil (50) eine Drängkraft zum Drücken des Halbleitermoduls (40) und der Kühleinheit (30) gegen die Anschlussplatine (20) aufbringt.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, des Weiteren mit einer Steuerplatine (70), die gestaltet ist, um das Halbleitermodul (40) zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerplatine (70) auf dem Federstützhilfsmittel (60) fixiert ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federstützhilfsmittel (60) gestaltet ist, um als ein Abschirmbauteil für elektromagnetisches Rauschen zu funktionieren, das zwischen dem Halbleitermodul (40) und der Steuerplatine (70) positioniert ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (30) auf der Anschlussplatine (20) angeordnet ist, und das Halbleitermodul (40) auf der Kühleinheit (30) angeordnet ist, wobei die Halbleitervorrichtung des Weiteren einen Kondensator (22) aufweist, der in die Anschlussplatine (20) eingebettet ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (30) eine untere Kühleinheit (30) ist, die unter dem Halbleitermodul (40) vorgesehen ist, wobei die Halbleitervorrichtung des Weiteren eine obere Kühleinheit (150) aufweist, die auf dem Halbleitermodul (40) vorgesehen ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulanschluss (43 bis 45) gestaltet ist, um durch Einpassen auf der Basis einer Vorsprung-Aussparung-Beziehung an der Anschlussplatine (20) positioniert zu werden.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussplatine (20) aus Kunststoff ausgebildet ist, und die Anschlussplatine (20) einen Anschlussabschnitt (23 bis 25) hat, um mit dem Modulanschluss (43 bis 45) elektrisch verbunden zu werden.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulanschluss (43 bis 45) eine Vielzahl von Stromanschlüssen (43 bis 45) hat, das Halbleitermodul (40) des Weiteren eine Vielzahl von Steuersignalanschlüssen (42) hat, und in Bezug auf eine erste Seite (21a) und eine zweite Seite (21c), zwischen denen das Halbleitermodul (40) angeordnet ist, die Stromanschlüsse (43 bis 45) gesammelt an der ersten Seite (21a) angeordnet sind, und die Steuersignalanschlüsse (42) gesammelt an der zweiten Seite (21c) angeordnet sind.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (30) eine gegenüberliegende Kühlfläche (31a) hat, wobei die gegenüberliegende Kühlfläche dem Halbleitermodul (40) zugewandt ist, das Federstützhilfsmittel (60) eine gegenüberliegende Stützfläche (61a) hat, wobei die gegenüberliegende Stützfläche dem Halbleitermodul (40) zugewandt ist, das Halbleitermodul (40) einen Montagebereich definiert, der zum Montieren des Halbleitermoduls (40) an der Halbleitervorrichtung erfordert ist, und die Abmessung der gegenüberliegenden Kühlfläche (31a) und die Abmessung der gegenüberliegenden Stützfläche (61a) auf der Basis der Abmessung des Montagebereichs festgelegt sind.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussplatine (20) einen Montageabschnitt (27) zum Montieren der Kühleinheit (30) auf dem Montageabschnitt (27) hat, und die Anschlussplatine (20) des Weiteren einen Fixierungsabschnitt (28) hat, der gestaltet ist, um das Federstützhilfsmittel (60) zu fixieren.