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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung und insbesondere auf eine Halbleitervorrichtung mit einer Elektrode, die sich in einer seitlichen Richtung eines Gehäuses erstreckt.
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Eine Halbleitervorrichtung, die ein Substrat, auf dem ein Halbleiterelement montiert ist, eine Elektrode, die mit dem Halbleiterelement elektrisch verbunden ist, und ein Gehäuse, das das Substrat und die Elektrode bedeckt, umfasst, ist bekannt. In einer solchen Halbleitervorrichtung ist die Elektrode gewöhnlich mit einem Schaltungsmuster des Substrats nahe einer Seitenwand des Gehäuses verbunden und von der Seitenwand zur Außenseite des Gehäuses geführt (beispielsweise
JP 2009-004435-A ). Diese Konfiguration kann die Elektrode verkürzen und folglich kann ihre Induktivität verringert werden.
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Die vorstehend erwähnte Halbleitervorrichtung muss eine geführte Position der Elektrode im Gehäuse oder eine Position eines Verbindungspunkts zwischen der Elektrode und dem Schaltungsmuster durch Modifizieren der Konstruktion leicht modifizieren.
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Wenn jedoch die geführte Position der Elektrode im Gehäuse modifiziert wird, wobei die Länge der Elektrode so kurz wie möglich gehalten wird, erfordert die Position des Verbindungspunkts zwischen der Elektrode und dem Schaltungsmuster auch eine Modifikation. Dies erfordert extreme Arbeit, so dass das Schaltungsmuster eine Umgestaltung benötigt. Wenn andererseits die geführte Position. der Elektrode im Gehäuse modifiziert wird, ohne die Position des Verbindungspunkts zwischen dem Schaltungsmuster und der Elektrode zu modifizieren, wird die Länge der Elektrode um die Länge der Elektrode, die herumgeführt wird, vergrößert und die Induktivität wird folglich erhöht. Der Fall der Modifikation der Position des Verbindungspunkts hat auch dasselbe Problem wie der Fall der Modifikation der geführten Position.
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehend erwähnten Probleme durchgeführt und eine Aufgabe davon besteht darin, eine Technik zu schaffen, die die geführte Position einer Elektrode oder einen Verbindungspunkt einer Elektrode durch einfache Konstruktionsmodifikation leicht modifizieren kann, während eine Induktivität der Elektrode verringert wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
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Eine Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst ein Substrat, auf dem ein Halbleiterelement montiert ist, eine Elektrode, die mit dem Halbleiterelement elektrisch verbunden ist, und ein Gehäuse, das das Substrat und einen restlichen Abschnitt abgesehen von einem oberen Abschnitt der Elektrode bedeckt. Der restliche Abschnitt der Elektrode umfasst einen sich erstreckenden Abschnitt, der sich derart erstreckt, dass beide Enden davon in einen ersten vertieften Abschnitt und einen zweiten vertieften Abschnitt gelangen, die in einer ersten Innenwand bzw. einer zweiten Innenwand vorgesehen sind, die in einer seitlichen Richtung des Gehäuses einander zugewandt sind. Das Ausmaß, in dem die beiden Enden des sich erstreckenden Abschnitts in diese gelangen, ist derart festgelegt, dass Positionen beider Enden davon in einem Fall, in dem die beiden Enden in Richtung eines Mittelpunkts dazwischen verschmälert sind, um eine Länge des sich erstreckenden Abschnitts auf 70% der Länge des sich erstreckenden Abschnitts zu verringern, zwischen Positionen der ersten und der zweiten Innenwand existieren, falls die erste und die zweite Innenwand jeweils in Richtung eines Mittelpunkts dazwischen um 10% des Abstandes zwischen der ersten und der zweiten Innenwand verschmälert sind.
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Die geführte Position der Elektrode oder der Verbindungspunkt der Elektrode kann durch die einfache Konstruktionsmodifikation modifiziert werden, während die Induktivität der Elektrode verringert ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
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1 eine Draufsicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
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2 bis 4 Querschnittsansichten, die die Konfiguration des Leistungsmoduls gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform zeigen;
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5 eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
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6 eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
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7 eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
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8 eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform zeigt;
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9 eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer sechsten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
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10 und 11 Querschnittsansichten, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer siebten bevorzugten Ausführungsform zeigen;
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12 eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer achten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
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13 und 14 Querschnittsansichten, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer neunten bevorzugten Ausführungsform zeigen;
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15 eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer zehnten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
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16 eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer elften bevorzugten Ausführungsform zeigt;
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17 eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer zwölften bevorzugten Ausführungsform zeigt;
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18 eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer dreizehnten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
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19 eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer vierzehnten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
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20 und 21 Querschnittsansichten, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer fünfzehnten bevorzugten Ausführungsform zeigen;
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22 eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer sechzehnten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
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23 eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer siebzehnten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
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24 eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer achtzehnten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
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25 eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer neunzehnten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
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26 und 27 Querschnittsansichten, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer zwanzigsten bevorzugten Ausführungsform zeigen;
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28 und 29 Querschnittsansichten, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer einundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsform zeigen;
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30 eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer zweiundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsform zeigt; und
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31 eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer dreiundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsform zeigt.
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<Erste bevorzugte Ausführungsform>
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1 ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, auf das eine Halbleitervorrichtung angewendet wird, 2 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A von 1 und 3 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie B-B von 1. 4 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie C-C von 2.
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Das Leistungsmodul gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform umfasst ein Isolationssubstrat 1, eine Metallfolie 2, eine Basisplatte 3, eine Elektrode 4 und ein Gehäuse 5.
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Wie in 2 und 3 gezeigt, ist ein Halbleiterelement 1a am Substrat 1 montiert. Hier ist ein Schaltungsmuster, das nicht gezeigt ist, auf einer oberen Oberfläche des Substrats 1 vorgesehen und das Schaltungsmuster ist mit dem Halbleiterelement 1a verbunden.
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Die Metallfolie 2 und die Basisplatte 3 sind in der angegebenen Reihenfolge auf einer Oberfläche des Substrats 1 entgegengesetzt zu der Oberfläche, auf der das Halbleiterelement 1a montiert ist, ausgebildet. Die Basisplatte 3 hat die Funktion zum Unterdrücken einer mechanischen Verformung des Substrats 1. Das Isolationssubstrat 1 hat die Funktion zum Isolieren des Halbleiterelements 1a und des Schaltungsmusters von der Metallfolie 2.
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Die Elektrode 4 ist indirekt mit dem Halbleiterelement 1a durch das Schaltungsmuster verbunden, so dass sie mit dem Halbleiterelement 1a elektrisch verbunden ist. Dies ist jedoch keine Einschränkung und die Elektrode 4 kann direkt mit dem Halbleiterelement 1a verbunden sein, so dass sie mit dem Halbleiterelement 1a elektrisch verbunden ist.
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Ein Anschluss 4a ist an einem oberen Abschnitt der Elektrode 4 ausgebildet. Ein restlicher Abschnitt der Elektrode 4 abgesehen vom oberen Abschnitt davon umfasst einen sich erstreckenden Abschnitt 4b und einen unteren Abschnitt 4c. Hier wird ein Material für die Elektrode 4 als Kupfer angenommen. Der sich erstreckende Abschnitt 4b und der untere Abschnitt 4c werden später im Einzelnen beschrieben.
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Das Gehäuse 5 umfasst einen umgebenden Wandabschnitt 5a und einen Abdeckungsabschnitt 5b.
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Wie in 4 gezeigt, weist der umgebende Wandabschnitt 5a eine erste Innenwand 5a1 und eine zweite Innenwand 5a2 auf. Hier ist der umgebende Wandabschnitt 5a aus vier Wandabschnitten gebildet, die in einer Draufsicht vier Seiten eines Rechtecks bilden. Unter den Wänden sind ein Paar von Innenwänden, die einander zugewandt sind, die erste Innenwand 5a1 und die zweite Innenwand 5a2. Ein unterer Abschnitt des umgebenden Wandabschnitts 5a ist mit einem oberen Abschnitt eines äußeren Umfangs der Basisplatte 3 verbunden.
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Ein erster vertiefter Abschnitt 5a3 ist in der ersten Innenwand 5a1 vorgesehen und ein zweiter vertiefter Abschnitt 5a4 ist in der zweiten Innenwand 5a2 vorgesehen.
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Als nächstes werden der sich erstreckende Abschnitt 4b und der untere Abschnitt 4c der Elektrode 4 vor einer Beschreibung eines Abdeckungsabschnitts 5b beschrieben. Wie in 4 gezeigt, erstreckt sich der sich erstreckende Abschnitt 4b derart, dass beide Enden davon in den ersten vertieften Abschnitt 5a3 und den zweiten vertieften Abschnitt 5a4 der ersten Innenwand 5a1 und der zweiten Innenwand 5a2 gelangen, die in einer seitlichen Richtung des Gehäuses 5 einander zugewandt sind.
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In der ersten bevorzugten Ausführungsform passen beide Enden des sich erstreckenden Abschnitts 4b eng in den ersten vertieften Abschnitt 5a3 und den zweiten vertieften Abschnitt 5a4, so dass sie an der ersten Innenwand 5a1 und der zweiten Innenwand 5a2 befestigt sind. Diese Konfiguration kann die Flexibilität des sich erstreckenden Abschnitts 4b aufrechterhalten und die Spannung abbauen, die im sich erstreckenden Abschnitt 4b erzeugt wird. Überdies wird erwartet, dass die Konfiguration es leichter macht, die zusätzliche Elektrode 4 zu installieren, oder die Struktur der Elektrode 4 vereinfacht. Selbst wenn das Material der Elektrode 4 ein flexibles Material wie z. B. getempertes Kupfer ist, kann die Konfiguration ferner bewirken, dass eine Fehlausrichtung einer an das Substrat 1 gebondeten Bondposition kaum auftritt.
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Wie in 3 gezeigt, weist der sich erstreckende Abschnitt 4b eine Plattenform auf und erstreckt sich auch in einer Höhenrichtung. Wenn beispielsweise das Gehäuse 5 mit einem Füllmaterial gefüllt ist, das später beschrieben wird, kann es diese Konfiguration leichter machen, eine Luftblase aus dem Füllmaterial auszulassen. Dies kann die Luftblase verringern, die ein Hindernis bei einer visuellen Untersuchung ist, so dass die visuelle Untersuchung leicht durchgeführt werden kann.
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In der ersten bevorzugten Ausführungsform ist der sich erstreckende Abschnitt 4b einteilig mit dem Abschnitt außer dem sich erstreckenden Abschnitt 4b der Elektrode 4 in einer Komponente ausgebildet. Mit anderen Worten, der sich erstreckende Abschnitt 4b ist kontinuierlich mit dem anderen Abschnitt der Elektrode 4 ausgebildet.
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Der untere Abschnitt 4c ist ein Abschnitt, der durch Biegen des unteren Abschnitts der Elektrode 4 ausgebildet wird und mit dem Halbleiterelement 1a elektrisch verbunden ist. Der untere Abschnitt 4c (Elektrode 4) ist mit dem Schaltungsmuster auf dem Substrat 1 verbunden, wobei sie an das Halbleiterelement 1a durch Ultraschallmetallbonden gebondet wird. In der ersten bevorzugten Ausführungsform wird die Flexibilität des sich erstreckenden Abschnitts 4b aufrechterhalten, wie vorstehend beschrieben, und folglich kann die Vibration, die zum Zeitpunkt des Bondens der Elektrode 4 an das Schaltungsmuster durch das Ultraschallmetallbonden erzeugt wird, zum sich erstreckenden Abschnitt 4b gelenkt werden. Daher kann das Ultraschallmetallbonden effizient durchgeführt werden.
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Als nächstes wird der Abdeckungsabschnitt 5b des Gehäuses 5 beschrieben. Der Abdeckungsabschnitt 5b ist vom oberen Abschnitt des umgebenden Wandabschnitts 5a abnehmbar (beispielsweise 17). Wie in 2 und 3 gezeigt, bedecken, wenn der Abdeckungsabschnitt 5b am umgebenden Wandabschnitt 5a angebracht ist, der umgebende Wandabschnitt 5a und der Abdeckungsabschnitt 5b das Substrat 1 und die restlichen Abschnitte (den sich erstreckenden Abschnitt 4b und den unteren Abschnitt 4c) der Elektrode 4 abgesehen vom oberen Abschnitt (Anschluss 4a). Mit anderen Worten, der Abdeckungsabschnitt 5b bedeckt in Zusammenarbeit mit dem umgebenden Wandabschnitt 5a den sich erstreckenden Abschnitt 4b und den unteren Abschnitt 4c der Elektrode 4 und das Substrat 1.
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Andererseits, wie in 2 gezeigt, bedeckt der Abdeckungsabschnitt 5b nicht den oberen Abschnitt (Anschluss 4a) der Elektrode 4 und der Abdeckungsabschnitt 5b weist ein Loch 5b1 auf, in das der obere Abschnitt der Elektrode 4 ohne Lücke passt, wenn der Abdeckungsabschnitt 5b am umgebenden Wandabschnitt 5a angebracht ist. 1 zeigt, dass nur der Anschluss 4a vom Abdeckungsabschnitt 5b freiliegt, und sie zeigt den sich erstreckenden Abschnitt 4b, die erste Innenwand 5a1 und die zweite Innenwand 5a2 mit den verborgenen Linien (gestrichelten Linien), da sie mit dem Abdeckungsabschnitt 5b bedeckt sind.
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In der ersten bevorzugten Ausführungsform ist die Elektrode 4 so konfiguriert, dass sie den sich erstreckenden Abschnitt 4b umfasst, wie vorstehend beschrieben. Folglich kann die Position des Anschlusses 4a (geführte Position der Elektrode 4 im Gehäuse 5) oder die Position des unteren Abschnitts 4c (Position des Verbindungspunkts zwischen der Elektrode 4 und dem Schaltungsmuster) durch Modifizieren der Konstruktionen des Anschlusses 4a und des Lochs 5b1 auf einen beliebigen Abschnitt am sich erstreckenden Abschnitt 4b modifiziert werden. Während die Induktivität der Elektrode 4 verringert wird, kann folglich die Position des Anschlusses 4a (geführte Position der Elektrode 4 im Gehäuse 5) oder die Position des unteren Abschnitts 4c (Position des Verbindungspunkts zwischen der Elektrode 4 und dem Schaltungsmuster) leicht modifiziert werden.
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Wenn jedoch der sich erstreckende Abschnitt 4b zu weit in den ersten vertieften Abschnitt 5a3 und den zweiten vertieften Abschnitt 5a4 der ersten Innenwand 5a1 und der zweiten Innenwand 5a2 eintritt, wird eine Spannung auf das Gehäuse 5 von beiden Enden des sich erstreckenden Abschnitts 4b aufgrund der Differenz der Längenausdehnung zwischen dem Material für das Gehäuse 5 und dem Material für den sich erstreckenden Abschnitt 4b aufgebracht, wodurch das Gehäuse 5 möglicherweise zerbrochen werden kann. Insbesondere erzeugt das Halbleiterelement 1a des Leistungsmoduls eine relativ große Menge an Wärme im Betrieb und die Spannung aufgrund der Differenz der linearen Ausdehnung nimmt zu, wodurch es denkbar ist, dass die obigen Probleme leicht auftreten.
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Um die Probleme zu lösen, ist das Leistungsmodul gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform konfiguriert, wie in 4 gezeigt.
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4 stellt Positionen P1 und P2 beider Enden des sich erstreckenden Abschnitts 4b in einer Verlaufsrichtung in einem Fall dar, in dem beide Enden davon gleich in Richtung des Mittelpunkts dazwischen verschmälert sind, um die Länge des sich erstreckenden Abschnitts 4b auf 70% der Länge des sich erstreckenden Abschnitts 4b zu verringern. Ferner stellt 4 Positionen P3 und P4 der ersten Innenwand 5a1 und der zweiten Innenwand 5a2 in einem Fall dar, in dem die erste Innenwand 5a1 und die zweite Innenwand 5a2 jeweils in Richtung des Mittelpunkts dazwischen um 10% des Abstandes zwischen der ersten Innenwand 5a1 und der zweiten Innenwand 5a2 verschmälert sind.
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In der ersten bevorzugten Ausführungsform ist das Ausmaß, in dem beide Enden des sich erstreckenden Abschnitts 4b in die erste Innenwand 5a1 und die zweite Innenwand 5a2 gelangen, derart festgelegt, dass die Positionen P1 und P2 zwischen den Positionen P3 und P4 existieren. In dieser Konfiguration befestigt das Gehäuse 5 den meisten Teil der Elektrode 4 nicht, so dass ein Bruch des Gehäuses 5 aufgrund der Differenz der linearen Ausdehnung unterdrückt werden kann.
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Zusammengefasst ist im Leistungsmodul gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform die Elektrode 4 so konfiguriert, dass sie den sich erstreckenden Abschnitt 4b umfasst. Während die Induktivität der Elektrode 4 verringert wird, kann folglich die Position des Anschlusses 4a (geführte Position der Elektrode 4 im Gehäuse 5) oder die Position des unteren Abschnitts 4c (Position des Verbindungspunkts zwischen der Elektrode 4 und dem Schaltungsmuster) durch die einfache Konstruktionsmodifikation modifiziert werden. Überdies ist das Ausmaß, in dem beide Enden des sich erstreckenden Abschnitts 4b in diese gelangen, derart festgelegt, dass die Positionen P1 und P2 zwischen den Positionen P3 und P4 existieren, so dass der Bruch des Gehäuses 5 aufgrund der Differenz der Längenausdehnung unterdrückt werden kann.
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In der ersten bevorzugten Ausführungsform kann die Induktivität verringert werden, wie vorstehend beschrieben, und folglich ist ein Material für die Elektrode 4 nicht auf Kupfer begrenzt. Ein Material für die Elektrode 4 kann beispielsweise irgendeines von kostengünstigem Aluminium mit niedriger Leitfähigkeit, einer Aluminiumlegierung, einer Magnesiumlegierung, einer Eisenlegierung (Stahl) und einer Kupferlegierung umfassen. Wenn die Elektrode 4 in einer solchen Weise konfiguriert ist, können die Kosten des Leistungsmoduls verringert werden. Wie in einer bevorzugten Ausführungsform später beschrieben, kann überdies nur ein Teil der Elektrode 4 beispielsweise irgendeines von Aluminium, einer Aluminiumlegierung, einer Magnesiumlegierung, einer Eisenlegierung (Stahl) und einer Kupferlegierung umfassen.
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Die obigen Beschreibungen beschreiben, dass die erste Innenwand 5a1 und die zweite Innenwand 5a2 beide Enden des sich erstreckenden Abschnitts 4b befestigen. Dies ist jedoch keine Einschränkung und die anderen Innenwände (beispielsweise benachbarte Innenwände) des Gehäuses 5 können den sich erstreckenden Abschnitt 4b befestigen.
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In den obigen Beschreibungen ist das Gehäuse 5 aus dem umgebenden Wandabschnitt 5a und dem abnehmbaren Abdeckungsabschnitt 5b ausgebildet. Das Gehäuse 5 der ersten bevorzugten Ausführungsform ist jedoch nicht auf die Konfiguration begrenzt, und beispielsweise können der umgebende Wandabschnitt 5a und der Abdeckungsabschnitt 5b einteilig sein, so dass er nicht abnehmbar ist.
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<Zweite bevorzugte Ausführungsform>
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5 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich zu 2 zeigt. In den folgenden Beschreibungen des Leistungsmoduls werden dieselben oder ähnliche Komponenten wie die vorstehend beschriebenen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und nachstehend werden hauptsächlich Unterschiede beschrieben.
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In der zweiten bevorzugten Ausführungsform ist ein äußerer Umfang des Substrats 1 an einem inneren Umfang des Gehäuses 5 (umgebender Wandabschnitt 5a) befestigt. Selbst wenn in der Konfiguration in 5 eine Spannung, die verursacht, dass ein mittlerer Abschnitt des Substrats 1 nach oben vorsteht, erzeugt wird, funktioniert hier die Elektrode 4 als Balken, der die obere Oberfläche des mittleren Abschnitts abstützt. Selbst wenn die Metallfolie 2 ohne Basisplatte 3 so konfiguriert ist, dass sie freiliegt, kann daher eine mechanische Verformung des Substrats 1, die durch die Spannung verursacht wird, unterdrückt werden.
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<Dritte bevorzugte Ausführungsform>
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6 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich zu 4 zeigt. In der dritten bevorzugten Ausführungsform sind die sich erstreckenden Abschnitte 4b der mehreren Elektroden 4 mit einem Intervall, das nicht größer ist als 5 mm, dazwischen angeordnet. Außerdem können die mehreren Elektroden 4 mit dem einen Halbleiterelement 1a elektrisch verbunden sein oder mit den mehreren Halbleiterelementen 1a elektrisch verbunden sein. In dieser Konfiguration können sich ein Wechselmagnetfeld, das durch einen Durchgang eines Wechselstroms durch eine der beliebigen Elektroden 4 erzeugt wird, und ein Überstrom an einer Oberfläche der anderen Elektrode 4 oder ein Wechselmagnetfeld, das durch den Durchgang eines Wechselstroms durch die andere Elektrode 4 erzeugt wird, gegenseitig aufheben (einander stören). Folglich kann die Eigeninduktivität verringert werden.
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<Vierte bevorzugte Ausführungsform>
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7 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich zu 4 zeigt. In der vierten bevorzugten Ausführungsform weist der sich erstreckende Abschnitt 4b der Elektrode 4 eine Kurvenform auf, wie aus einer Höhenrichtung zu sehen. Diese Konfiguration kann leicht die Spannung, die durch eine Wärmeausdehnung (Längenausdehnung) der Elektrode 4 verursacht wird, zum gekrümmten Abschnitt des sich erstreckenden Abschnitts 4b abbauen, so dass ein Einfluss der Spannung unterdrückt werden kann. Überdies kann die Konfiguration die Festigkeit gegen die Spannung erhöhen, die den sich erstreckenden Abschnitt 4b krümmt, wie aus einer Verlaufsrichtung des sich erstreckenden Abschnitts 4b der Elektrode 4 zu sehen.
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<Fünfte bevorzugten Ausführungsform>
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8 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich zu 4 zeigt. In der fünften bevorzugten Ausführungsform passen beide Enden des sich erstreckenden Abschnitts 4b der Elektrode 4 locker in den ersten vertieften Abschnitt 5a3 und den zweiten vertieften Abschnitt 5a4. Diese Konfiguration kann Änderungen der Abmessung in einer Verlaufsrichtung des sich erstreckenden Abschnitts 4b ermöglichen, die durch eine Wärmeausdehnung (Längenausdehnung) verursacht werden. Dies kann die Spannung, die durch die Wärmeausdehnung (Längenausdehnung) verursacht wird, leicht abbauen, so dass ein Einfluss der Spannung unterdrückt werden kann.
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<Sechste bevorzugte Ausführungsform>
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9 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich zu 2 zeigt. In der sechsten bevorzugten Ausführungsform fehlt einem oberen Ende und/oder einem unteren Ende des sich erstreckenden Abschnitts 4b der Elektrode 4 nur ein Abschnitt. Mit anderen Worten, der sich erstreckende Abschnitt 4b weist in nur dem Abschnitt eine Fehlstelle 4b1 auf. Diese Konfiguration kann eine Unterdrückung einer Induktivität erreichen, während eine Fläche des sich erstreckenden Abschnitts 4b so weit wie möglich beibehalten wird. Überdies kann die Konfiguration auch eine Resonanzzeitkonstante ändern. Ferner ist eine Struktur 5c, die in die Fehlstelle 4b1 des sich erstreckenden Abschnitts 4b passt (diese kreuzt), im Gehäuse 5 vorgesehen, wobei ein Fehler beim Einsetzen der Elektrode 4 in das Gehäuse 5 identifiziert werden kann.
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<Siebte bevorzugte Ausführungsform>
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10 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer siebten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich zu 2 zeigt, und 11 ist eine Querschnittsansicht, die die Konfiguration ähnlich zu 3 zeigt. In der siebten bevorzugten Ausführungsform ist ein oberes Ende und/oder ein unteres Ende des sich erstreckenden Abschnitts 4b der Elektrode 4 senkrecht zu einer Höhenrichtung und einer Verlaufsrichtung gebogen. Mit anderen Worten, ein gebogener Abschnitt 4b2 ist durch Biegen des oberen Endes und/oder des unteren Endes des sich erstreckenden Abschnitts 4b ausgebildet. Diese Konfiguration kann die Festigkeit gegen die Spannung erhöhen, die den sich erstreckenden Abschnitt 4b krümmt, wie aus der Höhenrichtung des sich erstreckenden Abschnitts 4b der Elektrode 4 zu sehen. Überdies wird erwartet, dass die Elektrode leicht 4 in das Gehäuse 5 eingesetzt werden kann.
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<Achte bevorzugte Ausführungsform>
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12 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer achten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich zu 3 zeigt. In der achten bevorzugten Ausführungsform weist der sich erstreckende Abschnitt 4b der Elektrode 4 eine Kurvenform auf, wie aus einer Verlaufsrichtung zu sehen. Diese Konfiguration kann die Festigkeit gegen die Spannung erhöhen, die den sich erstreckenden Abschnitt 4b krümmt, wie aus einer Höhenrichtung des sich erstreckenden Abschnitts 4b der Elektrode 4 zu sehen. Überdies kann die Konfiguration die Spannung, die durch eine Wärmeausdehnung (Längenausdehnung) der Elektrode 4 verursacht wird, zum gekrümmten Abschnitt des sich erstreckenden Abschnitts 4b leicht abbauen, so dass ein Einfluss der Spannung unterdrückt werden kann.
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<Neunte bevorzugte Ausführungsform>
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13 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer neunten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich zu 2 zeigt, und 14 ist eine Querschnittsansicht, die die Konfiguration ähnlich zu 3 zeigt. Die neunte bevorzugte Ausführungsform umfasst ferner ein isolierendes Füllmaterial 6, das das Gehäuse 5 füllt. Der sich erstreckende Abschnitt 4b der Elektrode 4 ist in das Füllmaterial 6 für 50% oder mehr der Länge des sich erstreckenden Abschnitts 4b in einer Höhenrichtung vergraben. Selbst wenn der tatsächliche Isolationsabstand zwischen der Elektrode 4 und der anderen Strom führenden Komponente kurz ist, kann diese Konfiguration den Isolationsabstand wesentlich vergrößern. Überdies kann der sich erstreckende Abschnitt 4b der Elektrode 4 die Vibration des Füllmaterials 6 verringern.
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<Zehnte bevorzugte Ausführungsform>
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15 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer zehnten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich zu 4 zeigt. In der zehnten bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine der Elektroden 4 mit einer Plattierung 4b3 versehen, die eine Oberfläche gegenüber der anderen Elektrode 4 (nachstehend als ”zugewandte Oberfläche” bezeichnet) freilegt. Mit anderen Worten, die zugewandte Oberfläche jeder Elektrode 4 ist nicht mit der Plattierung 4b3 versehen. Ein Material für die Plattierung 4b3 umfasst Metall (wie z. B. Nickel) mit einer niedrigeren Leitfähigkeit als jener der Elektrode 4.
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Wenn ein Hochfrequenzstrom durch die Elektrode 4 geleitet wird, nimmt eine Stromdichte der Oberfläche der Elektrode 4 aufgrund eines Skineffekts zu. Insbesondere wenn ein Sperrstrom durch die zwei Elektroden 4, die einander zugewandt sind, geleitet wird, wird der Strom durch die Oberfläche der zugewandten Oberfläche jeder Elektrode 4 leichter geleitet als durch die Oberfläche abgesehen von der zugewandten Oberfläche. Die Konfiguration der zehnten bevorzugten Ausführungsform sieht nicht die Plattierung 4b3 mit niedriger Leitfähigkeit auf der zugewandten Oberfläche jeder Elektrode 4 vor, wodurch der Verlust des Hochfrequenzstroms aufgrund des Widerstandes der Elektrode 4 verringert werden kann.
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<Elfte bevorzugte Ausführungsform>
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16 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer elften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich zu 2 zeigt. In der elften bevorzugten Ausführungsform ist der eine sich erstreckende Abschnitt 4b der Elektrode 4 mit jedem von mehreren der Halbleiterelemente 1a elektrisch verbunden. Diese Konfiguration kann die Parallelschaltung der mehrere Halbleiterelemente 1a (Schaltungsmuster) mit dem sich erstreckenden Abschnitt 4b kombinieren.
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<Zwölfte bevorzugte Ausführungsform>
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17 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer zwölften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich zu 2 zeigt. 17 stellt einen Zustand dar, in dem der Abdeckungsabschnitt 5b vom umgebenden Wandabschnitt 5a entfernt ist.
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Wie in 17 gezeigt, weist der erste vertiefte Abschnitt 5a3, der in der ersten Innenwand 5a1 vorgesehen ist, eine Öffnung an einer Oberseite auf, um zu ermöglichen, dass das eine Ende des sich erstreckenden Abschnitts 4b durch die Öffnung hindurchgeht, und der zweite vertiefte Abschnitt 5a4, der in der zweiten Innenwand 5a2 vorgesehen ist, weist eine Öffnung an einer Oberseite auf, um zu ermöglichen, dass das andere Ende des sich erstreckenden Abschnitts 4b durch die Öffnung hindurchgeht. In einem Fall, in dem der Abdeckungsabschnitt 5b vom umgebenden Wandabschnitt 5a entfernt ist, liegen die Öffnungen des ersten vertieften Abschnitts 5a3 und des zweiten vertieften Abschnitts 5a4 frei.
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Löcher 4b4 für Werkzeuge, die darin eingesetzt werden sollen, sind in einem Abschnitt abgesehen von den beiden Enden des sich erstreckenden Abschnitts 4b der Elektrode 4 vorgesehen, die in den ersten vertieften Abschnitt 5a3 und den zweiten vertieften Abschnitt 5a4 eingesetzt sind.
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In der zwölften bevorzugten Ausführungsform werden die Werkzeuge in die Löcher 4b4 eingesetzt und werden vom Gehäuse 5 nach oben gezogen, um die Elektrode 4 im ersten vertieften Abschnitt 5a3 und im zweiten vertieften Abschnitt 5a4 zu verschieben, wodurch die Elektrode 4 aus dem Gehäuse 5 entfernt werden kann. Folglich kann die Elektrode 4 aus dem Gehäuse 5 entfernt werden, ohne die Elektrode 4 zu biegen, so dass eine Beschädigung der Elektrode 4 unterdrückt werden kann.
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<Dreizehnte bevorzugte Ausführungsform>
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18 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer dreizehnten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich zu 4 zeigt. In der dreizehnten bevorzugten Ausführungsform sind der sich erstreckende Abschnitt 4b der ersten Elektrode 4 und der sich erstreckende Abschnitt 4b der zweiten Elektrode 4 in einer Verlaufsrichtung voneinander verschieden. Diese Konfiguration kann die Festigkeit des Gehäuses 5 nach der Installation der ersten Elektrode 4 und der zweiten Elektrode 4 durch einen Verstrebungseffekt durch die erste Elektrode 4 und die zweite Elektrode 4 erhöhen.
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<Vierzehnte bevorzugte Ausführungsform>
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19 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer vierzehnten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich zu 2 zeigt. In der vierzehnten bevorzugten Ausführungsform ist das vorstehend erwähnte Loch 5b1 des Abdeckungsabschnitts 5b als Loch vorgesehen, in das der obere Abschnitt der Elektrode 4 locker in einem Fall passt, in dem der Abdeckungsabschnitt 5b am umgebenden Wandabschnitt 5a angebracht ist. Diese Konfiguration kann die Spannung in einem gewissen Ausmaß abbauen, wobei die Spannung auf die Elektrode 4 gemäß einer Änderung einer Position einer externen Verdrahtung aufgebracht wird.
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<Fünfzehnte bevorzugte Ausführungsform>
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20 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer fünfzehnten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich zu 4 zeigt, und 21 ist eine Querschnittsansicht, die die Konfiguration ähnlich zu 2 zeigt. In der fünfzehnten bevorzugten Ausführungsform umfasst das Gehäuse 5 einen isolierenden Befestigungsabschnitt 5a5, der so vorgesehen ist, dass er von der Innenwand außer der ersten Innenwand 5a1 und der zweiten Innenwand 5a2 vorsteht. Hier weist der Befestigungsabschnitt 5a5 eine Nut auf und ein unteres Ende des sich erstreckenden Abschnitts 4b der Elektrode 4 passt in die Nut, um den sich erstreckenden Abschnitt 4b zu befestigen. Insbesondere ist der Befestigungsabschnitt 5a5 mit 20% oder weniger eines Bereichs des sich erstreckenden Abschnitts 4b abgesehen von den beiden Enden, die in den ersten vertieften Abschnitt 5a3 und den zweiten vertieften Abschnitt 5a4 eingesetzt sind, eingefügt, um dadurch den sich erstreckenden Abschnitt 4b zu befestigen. Diese Konfiguration kann eine Positionsgenauigkeit der Elektrode 4 erhöhen.
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<Sechzehnte bevorzugte Ausführungsform>
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22 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer sechzehnten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich zu 3 zeigt. In der sechzehnten bevorzugten Ausführungsform ist der sich erstreckende Abschnitt 4b der Elektrode 4 in eine Höhenrichtung geneigt. Diese Konfiguration kann die Position des Anschlusses 4a (geführte Position der Elektrode 4 im Gehäuse 5) in der Draufsicht zu dem Abschnitt abgesehen vom sich erstreckenden Abschnitt 4b modifizieren. Dies verursacht eine geringfügige Zunahme der Induktivität der Elektrode 4, aber die Position des Anschlusses 4a kann leicht modifiziert werden. Überdies wird die Elastizität der Elektrode 4 in der Höhenrichtung leicht verformt und somit kann die Flexibilität der Höhenrichtung beim Bonden zwischen dem Substrat 1 und der Elektrode erhöht werden, was eine Korrektur leicht macht. Um die Flexibilität zu erhöhen, ist der sich erstreckende Abschnitt 4b der Elektrode 4 vorzugsweise so konfiguriert, dass er nicht vollständig in der Höhenrichtung befestigt ist.
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<Siebzehnte bevorzugte Ausführungsform>
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23 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer siebzehnten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich zu 2 zeigt. In der siebzehnten bevorzugten Ausführungsform ist der sich erstreckende Abschnitt 4b der Elektrode 4 mit einem Schlitz 4b5 versehen, dessen Länge auf der langen Seite mehr als zehnmal die Länge auf der kurzen Seite ist. Diese Konfiguration kann den erregten Zustand des Hochfrequenzstroms steuern.
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<Achtzehnte bevorzugte Ausführungsform>
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24 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer achtzehnten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich zu 2 zeigt. In der achtzehnten bevorzugten Ausführungsform ist der sich erstreckende Abschnitt 4b der Elektrode 4 mit einer Kerbe 4b6 versehen, deren Länge auf der langen Seite mehr als zehnmal die Länge auf der kurzen Seite ist. Diese Konfiguration kann den erregten Zustand des Hochfrequenzstroms steuern.
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<Neunzehnte bevorzugte Ausführungsform>
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25 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer neunzehnten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich zu 3 zeigt. In der neunzehnten bevorzugten Ausführungsform ist ein Verkleidungselement 4b7 auf einer Oberfläche der Elektrode 4 vorgesehen. Hier umfasst ein Material für die Elektrode 4 beispielsweise Kupfer und ein Material für das Verkleidungselement 4b7 umfasst beispielsweise irgendeines von kostengünstigem Aluminium mit geringer Leitfähigkeit, einer Aluminiumlegierung, einer Magnesiumlegierung, einer Eisenlegierung (Stahl wie z. B. SUS) und einer Kupferlegierung.
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Wie vorstehend beschrieben, kann die Konfiguration der ersten bevorzugten Ausführungsform die Induktivität verringern. Selbst wenn das Verkleidungselement 4b7 für einen Teil der Elektrode 4 wie bei der neunzehnten bevorzugten Ausführungsform verwendet wird, können folglich die Kosten des Leistungsmoduls verringert werden, während die niedrige Induktivität aufrechterhalten wird. Insbesondere wenn der SUS für das Verkleidungselement 4b7 verwendet wird, kann die Festigkeit erhöht werden.
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<Zwanzigste bevorzugte Ausführungsform>
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In den Leistungsmodulen, wie vorstehend beschrieben, ist der sich erstreckende Abschnitt 4b einteilig mit dem Abschnitt abgesehen vom sich erstreckenden Abschnitt 4b der Elektrode 4 in einer Komponente ausgebildet. Wenn jedoch der sich erstreckende Abschnitt 4b für den Zweck einer magnetischen Abschirmung und Befestigung geeignet ist, müssen der sich erstreckende Abschnitt 4b und ein restlicher Abschnitt nicht kontinuierlich in der einen Komponente ausgebildet sein, wie nachstehend beschrieben.
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26 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer zwanzigsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich zu 2 zeigt, und 27 ist eine Querschnittsansicht, die die Konfiguration ähnlich zu 3 zeigt. In der zwanzigsten bevorzugten Ausführungsform ist der sich erstreckende Abschnitt 4b der Elektrode 4 an den restlichen Abschnitt abgesehen vom sich erstreckenden Abschnitt 4b der Elektrode 4 gebondet, um die Elektrode 4 auszubilden. Ein Material für den sich erstreckenden Abschnitt 4b der Elektrode 4 umfasst irgendeines von Aluminium, einer Aluminiumlegierung, einer Magnesiumlegierung, einer Eisenlegierung und einer Kupferlegierung und der restliche Abschnitt abgesehen vom sich erstreckenden Abschnitt 4b der Elektrode 4 umfasst Kupfer.
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Wie bei der zwanzigsten bevorzugten Ausführungsform kann, wenn der sich erstreckende Abschnitt 4b an den restlichen Abschnitt gebondet ist, um die Elektrode 4 auszubilden, ein kostengünstiges Metall verwendet werden und die Kosten des Leistungsmoduls können folglich verringert werden.
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<Einundzwanzigste bevorzugte Ausführungsform>
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28 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer einundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich zu 2 zeigt, und 29 ist eine Querschnittsansicht, die die Konfiguration ähnlich zu 3 zeigt. In der einundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsform sind Lüftungslöcher 5a6 im Gehäuse 5 vorgesehen. Insbesondere sind die Lüftungslöcher 5a6 über der oberen Oberfläche des Füllmaterials 6 in den Innenwänden vorgesehen, die den Hauptoberflächen des sich erstreckenden Abschnitts 4b der Elektrode 4 zugewandt sind. Diese Konfiguration kann den sich erstreckenden Abschnitt 4b mit einer relativ großen Oberfläche kühlen, wodurch der Anschluss 4a effizient gekühlt werden kann.
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<Zweiundzwanzigste bevorzugte Ausführungsform>
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30 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer zweiundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich zu 2 zeigt. In der zweiundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Löcher 4b8 im sich erstreckenden Abschnitt 4b der Elektrode 4 vorgesehen. Diese Konfiguration kann die Gewichtsverringerung des Leistungsmoduls erreichen und kann auch die Kühleffizienz im sich erstreckenden Abschnitt 4b erhöhen. Außerdem stellt 30 den Fall dar, in dem die mehreren Löcher 4b8 gestanzte Löcher sind, dies ist jedoch keine Einschränkung und die Löcher können beispielsweise durch Netze des sich erstreckenden Abschnitts 4b gebildet sein.
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<Dreiundzwanzigste bevorzugte Ausführungsform>
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31 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer dreiundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich zu 4 zeigt. In der dreiundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsform weisen die sich erstreckenden Abschnitte 4b, die in den Elektroden 4 enthalten sind, unterschiedliche Längen in der Verlaufsrichtung auf. Die zwei (mehreren) ersten vertieften Abschnitte 5a3 und 5a7 sind in der ersten Innenwand 5a1 vorgesehen und die zwei (mehreren) zweiten vertieften Abschnitte 5a4 und 5a8 jeweils in Paaren mit den ersten vertieften Abschnitten 5a3 und 5a7 sind in der zweiten Innenwand 5a2 vorgesehen. Ein Abstand zwischen dem ersten vertieften Abschnitt 5a3 und dem zweiten vertieften Abschnitt 5a4 in einem Paar entspricht der Länge des einen sich erstreckenden Abschnitts 4b in der Verlaufsrichtung. Ein Abstand zwischen dem ersten vertieften Abschnitt 5a7 und dem zweiten vertieften Abschnitt 5a8 in einem anderen Paar entspricht der Länge des anderen sich erstreckenden Abschnitts 4b in der Verlaufsrichtung. Mit anderen Worten, der Abstand zwischen den ersten vertieften Abschnitten und den zweiten vertieften Abschnitten von jedem der Paare entspricht der Länge von jedem der sich erstreckenden Abschnitte 4b in der Verlaufsrichtung. Diese Konfiguration kann einen Fehler unterdrücken, wenn die Elektroden 4 in das Gehäuse 5 eingesetzt werden.
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Außerdem können gemäß der vorliegenden Erfindung innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung die obigen bevorzugten Ausführungsformen beliebig kombiniert werden oder jede bevorzugte Ausführungsform kann geeignet verändert oder weggelassen werden.
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Obwohl die Erfindung im Einzelnen gezeigt und beschrieben wurde, ist die vorangehende Beschreibung in allen Aspekten erläuternd und nicht einschränkend. Daher können selbstverständlich zahlreiche Modifikationen und Veränderungen entwickelt werden, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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