DE102019207498A1

DE102019207498A1 - Befestigungsstruktur und die Struktur nutzende Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE102019207498A1
Application number: DE102019207498.7A
Authority: DE
Inventors: Takuya Shinoda; Ryuta Yasui; Toshio Tomimura
Original assignee: Denso Corp; Kumamoto University NUC
Current assignee: Denso Corp; Kumamoto University NUC
Priority date: 2018-05-28
Filing date: 2019-05-22
Publication date: 2019-11-28

Abstract

Eine Gehäuseeinheit weist ein Basiselement (10) und ein durch Schraubelemente (40) am Basiselement befestigtes Abdeckelement (20) auf. Ein abdeckungsseitiger Flanschabschnitt (21) ist mit einem basisseitigen Flanschabschnitt (11) verbunden. Der abdeckungsseitige Flanschabschnitt weist eine abdeckungsseitige Oberfläche (S2) auf, während der basisseitige Flanschabschnitt eine basisseitige Oberfläche (S1) einer ebenen Oberfläche aufweist. Im abdeckungsseitigen Flanschabschnitt sind zwei abdeckungsseitige Schraublöcher (22) gebildet und in einem Abstand voneinander angeordnet. Jedes der abdeckungsseitigen Schraublöcher ist ein Durchgangsloch zum Einfügen des Schraubelements. Im basisseitigen Flanschabschnitt sind zwei Innengewindelöcher (12) gebildet. Ein konvexer Abschnitt (211) ist auf der abdeckungsseitigen Oberfläche des Abdeckelements in einem Bereich zwischen den Schraublöchern ausgebildet. Der konvexe Abschnitt ragt von der abdeckungsseitigen Oberfläche zur basisseitigen Oberfläche hervor, so dass der konvexe Abschnitt in direkten Kontakt mit der basisseitigen Oberfläche gebracht wird, wenn das Abdeckelement durch die Schraubelemente am Basiselement befestigt wird.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Befestigungsstruktur zum Verbinden eines Befestigungselements durch Schraubelemente mit einem stationären Element und bezieht sich ferner auf eine die Befestigungsstruktur nutzende Halbleitervorrichtung.
Die JP 2015-162624 offenbart eine herkömmliche Halbleitervorrichtung, bei der ein Abdeckelement aus Aluminium durch Schraubelemente an einem Basiselement befestigt ist.
Ein Basisabschnitt ist in jeder Ecke des Basiselements an einer Position benachbart zu einem Wärmeerzeugungselement gebildet, das an einer Rückseite einer Montageplatine montiert ist. Der Basisabschnitt ist von einer Innenfläche des Basiselements nach innen gerichtet. Bei der Halbleitervorrichtung der obigen Struktur wird Wärme vom Wärmeerzeugungselement über ein Wärmeabstrahlungselement, wie beispielsweise auf den Basisabschnitt aufgebrachtes Gel, auf das Basiselement übertragen.
Bei der obigen Struktur des Abdeckelements und des Basiselements kann das Abdeckelement, wenn es durch die Schraubelemente am Basiselement befestigt wird, so verformt werden, dass ein Abschnitt des Abdeckelements durch axiale Schraubbefestigungskraft mit dem Basiselement in Kontakt gebracht wird, während ein verbleibender Abschnitt (ein Abschnitt zwischen Schraublöchern) des Abdeckelements vom Basiselement getrennt wird. Dadurch wird eine Kontaktfläche kleiner, wodurch der thermische Kontaktwiderstand zunimmt.
Darüber hinaus ist, bei der Halbleitervorrichtung, die Kontaktfläche zwischen dem Abdeckelement und dem Basiselement von Anfang an gering. Die Wärme vom Wärmeerzeugungselement kann auf das Basiselement übertragen werden. Aufgrund der geringen Kontaktfläche kann die Wärme jedoch kaum vom Basiselement auf das Abdeckelement übertragen werden. Daher weist die Halbleitervorrichtung dahingehend ein Problem auf, dass die Wärmeabstrahlungsleistung gering ist.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Befestigungsstruktur bereitzustellen, bei der eine Kontaktfläche zwischen einem ersten und einem zweiten Element, die durch Schraubelemente aneinander befestigt werden, vergrößert wird. Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Halbleitervorrichtung bereitzustellen, bei der die Wärmeabstrahlungsleistung erhöht werden kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist eine Struktur zum Befestigen eines ersten Elements an einem zweiten Element auf:

ein Befestigungselement (20, 20a, 200a) des ersten Elements, das durch ein Schraubelement (40) an einem stationären Element (10, 10a, 300a) des zweiten Elements zu befestigen ist;
zwei Schraublöcher (22, 22a, 204a, 206a), die in dem Befestigungselement gebildet sind, wobei jedes der Schraublöcher ein Durchgangsloch ist, durch das das Schraubelement einzufügen ist, wobei die beiden Schraublöcher in einer X-Richtung voneinander getrennt sind; und
einen konvexen Abschnitt (211, 211a), der in einer Oberfläche (S2) des Befestigungselements, die dem stationären Element zugewandt ist, an einer Position zwischen den beiden Schraublöchern gebildet ist, wobei der konvexe Abschnitt in einer Z-Richtung senkrecht zur X-Richtung derart von einem offenen Ende jedes Schraublochs zum stationären Element vorsteht, dass der konvexe Abschnitt in direkten Kontakt mit dem stationären Element gebracht wird, wenn das Befestigungselement durch das Schraubelement am stationären Element befestigt wird.

Gemäß dem obigen Aspekt weist das Befestigungselement den konvexen Abschnitt auf, der sich mit dem stationären Element in Kontakt befindet, während beide Enden des Befestigungselements von dem stationären Element getrennt sind, wenn das Befestigungselement gerade auf das stationäre Element gesetzt wird. Wenn das Befestigungselement durch die Schraubelemente an dem stationären Element befestigt wird, wird die axiale Schraubbefestigungskraft von den Schraubenelementen auf die beiden Enden des Befestigungselements aufgebracht, in einem Zustand, in dem sich ein Scheitelpunkt des konvexen Abschnitts mit dem stationären Element in Kontakt befindet.
Bei einem Schraubbefestigungsprozess wird das Befestigungselement durch die axiale Schraubbefestigungskraft so verformt, dass jedes der Enden des Befestigungselements näher an das stationäre Element heranrückt. Dadurch wird fast ein ganzer Abschnitt des Befestigungselements zwischen den beiden Schraublöchern mit dem stationären Element in Kontakt gebracht. Wie oben beschrieben, ist es möglich, die Kontaktfläche verglichen mit einem Fall, in dem der konvexe Abschnitt nicht vorgesehen ist, zu vergrößern. Darüber hinaus ist es möglich, den Anpressdruck zwischen dem Befestigungselement und dem stationären Element verglichen mit einem Fall, in dem der konvexe Abschnitt nicht vorgesehen ist, zu erhöhen. Dementsprechend ist es in der vorliegenden Offenbarung möglich, den thermischen Kontaktwiderstand zwischen dem Befestigungselement und dem stationären Element zu verringern.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist eine Halbleitervorrichtung auf:

ein erstes Element (20, 20a, 200a) mit einer ersten Kontaktfläche (S2);
ein zweites Element (10, 10a, 300a), an dem das erste Element durch Schraubelemente (40) befestigt ist, wobei das zweite Element eine zweite Kontaktfläche (S1) aufweist, die der ersten Kontaktfläche (S2) zugewandt ist;
ein Wärmeerzeugungselement (31, 32), das Wärme abstrahlt, die auf das zweite Element zu übertragen ist;
zwei Schraublöcher (22, 22a, 204a, 206a), die in dem ersten Element gebildet sind, von denen jedes ein Durchgangsloch ist, durch das das Schraubelement eingefügt ist, wobei die beiden Schraublöcher in einer X-Richtung in einem Abstand voneinander angeordnet sind; und
zwei Innengewindelöcher (12), die in dem zweiten Element an solchen Positionen gebildet sind, die jeweils den Schraublöchern in einer Z-Richtung senkrecht zur X-Richtung gegenüberliegen, wobei
eine von der ersten Kontaktfläche (S2) und der zweiten Kontaktfläche (S1) aus einer gekrümmten Oberfläche besteht, während die andere von der ersten Kontaktfläche (S2) und der zweiten Kontaktfläche (S1) aus einer ebenen Oberfläche besteht, wobei die gekrümmte Oberfläche in Richtung der ebenen Oberfläche vorsteht, und
sich mindestens ein Teil der gekrümmten Oberfläche (S1/S2) in einem Bereich zwischen den beiden Schraublöchern in Kontakt mit einem Teil der ebenen Oberfläche (S1/S2) befindet, in einem Zustand, in dem das erste Element durch die Schraubelemente am zweiten Element befestigt ist, so dass die Wärme des Wärmeerzeugungselements vom zweiten Element zum ersten Element über die zweite Kontaktfläche zur ersten Kontaktfläche übertragen wird.

Gemäß der Halbleitervorrichtung des obigen Aspekts wird die am Wärmeerzeugungselement erzeugte Wärme nicht nur auf das zweite Element, sondern ebenso auf das erste Element übertragen, so dass die Wärme über das erste Element und das zweite Element zu einer Außenseite der Halbleitervorrichtung abgegeben werden kann. Dadurch kann die Wärmeabstrahlungsleistung im Vergleich zu einem Fall, bei dem die Wärme nur über das zweite Element nach außen abgegeben wird, erhöht werden.
Die obigen und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Offenbarung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher ersichtlich. In den Zeichnungen zeigt/zeigen:

1 eine schematische Perspektivansicht zur Veranschaulichung einer Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
2 eine schematische Explosionsperspektivansicht zur Veranschaulichung der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform;
3 eine schematische Perspektivansicht zur Veranschaulichung einer Basiseinheit für die Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform, wobei ein Abdeckelement weggelassen ist;
4 eine schematische Querschnittsansicht entlang einer Linie IV-IV In 1;
5 eine schematische Vorderansicht zur Veranschaulichung einer Struktur, die in einem Versuch zum Messen des thermischen Kontaktwiderstands verwendet wird;
6A, 6B und 6C Diagramme zur Veranschaulichung von Versuchsergebnissen für eine Temperaturdifferenz, eine Wärmedurchgangsmenge und den thermischen Kontaktwiderstand;
7A, 7B und 7C Diagramme zur Veranschaulichung von Versuchsergebnissen für den thermischen Kontaktwiderstand, wenn „eine Höhe eines konvexen Abschnitts“ von „Δ = 0µm“ auf „Δ = 300µm“ geändert wird;
8 eine schematische Querschnittsansicht zur Veranschaulichung relevanter Abschnitte einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
9 eine schematische Perspektivansicht zur Veranschaulichung relevanter Abschnitte einer Halbleitervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform; und
10 eine schematische Querschnittsansicht zur Veranschaulichung relevanter Abschnitte einer Halbleitervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.

Die vorliegende Offenbarung ist nachstehend anhand mehrerer Ausführungsformen und/oder Modifikationen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Gleiche oder ähnliche Teile oder Abschnitte in den mehreren Ausführungsformen und/oder Modifikationen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, um redundante Beschreibungsteile zu vermeiden.
In der vorliegenden Offenbarung sind drei Richtungen entsprechend durch die X-, die Y- und die Z-Richtung gekennzeichnet, wobei sich die Richtungen jeweils im rechten Winkel schneiden. Eine durch die X- und die Y-Richtung definierte Ebene ist als X-Y-Ebene bezeichnet.
(Erste Ausführungsform)
Nachstehend ist eine Halbleitervorrichtung 100 (im Folgenden Steuervorrichtung 100 bezeichnet) gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Steuervorrichtung 100 eine Gehäuseeinheit mit einem Basiselement 10 und einem Abdeckelement 20. Die Steuervorrichtung 100 beinhaltet ferner eine Montageplatine 30, die im Gehäuseteil untergebracht ist. Die Steuervorrichtung 100 wird über Halterungen 200 an einer Fahrzeugkarosserie 300 montiert. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Basiselement 10 auch als ein stationäres Element oder ein zweites Element bezeichnet, während das Abdeckelement 20 auch als ein Befestigungselement oder ein erstes Element bezeichnet ist. 1 zeigt die Steuervorrichtung 100, wobei das Abdeckelement 20 in einem Zustand am Basiselement 10 montiert wird, in dem ein Teil der Montageplatine 30 in der Gehäuseeinheit untergebracht ist, die das Basiselement 10 und das Abdeckelement 20 beinhaltet. 1 zeigt einen Zustand der Steuervorrichtung 100, in dem das Abdeckelement 20 durch Schraubelemente 40 (nicht in 1 gezeigt) am Basiselement 10 befestigt ist.
Das Basiselement 10 ist aus Metall mit Aluminium als eine Hauptkomponente aufgebaut. Das Basiselement 10 wird beispielsweise per Druckgussverfahren gefertigt. Das Basiselement 10 beinhaltet basisseitige Flanschabschnitte 11, Innengewindelöcher 12, Armabschnitte 13, basisseitige Schraublöcher 14, Vorsprünge 15, auf die Gel aufgetragen wird, und dergleichen. Wie in den 2 bis 3 gezeigt, wird die Montageplatine 30 am Basiselement 10 montiert. Wie in 1 gezeigt, wird das Abdeckelement 20 in dem Zustand am Basiselement 10 befestigt, in dem die Montageplatine 30 am Basiselement 10 montiert ist. Mit anderen Worten, das Abdeckelement 20 wird in dem Zustand am Basiselement 10 fixiert, in dem die Montageplatine 30 am Basiselement 10 montiert ist.
Wie in 2 gezeigt, ist das Basiselement 10 in einer rechteckigen Form mit Rahmenabschnitten ausgebildet, die einen Raum innerhalb der Rahmenabschnitte zum Aufnehmen der Montageplatine 30 definieren. Genauer gesagt, ragt jeder der Rahmenabschnitte an drei Seiten der rechteckigen Form in Z-Richtung (in Aufwärtsrichtung) hervor, mit Ausnahme eines Rahmenabschnitts an einer verbleibenden Seite der rechteckigen Form. Ein mit der Montageplatine 30 verbundener Verbinder 33 ist an dem Rahmenabschnitt angeordnet, der in Z-Richtung nicht nach oben ragt. Wie vorstehend beschrieben, ist der Raum zur Aufnahme der Montageplatine 30 von den Rahmenabschnitten umgeben und ist der Raum von einer frontseitigen Oberfläche der drei Rahmenabschnitte in Z-Richtung (nach unten) vertieft. Der Raum zur Aufnahme der Montageplatine 30 ist nachstehend auch als Bodenabschnitt des Basiselements 10 bezeichnet.
Wie in den 1 bis 3 gezeigt, beinhalten die Rahmenabschnitte des Basiselements 10 ein Paar der basisseitigen Flanschabschnitte 11, die auf beiden Seiten des Basiselements 10 in Y-Richtung angeordnet sind. Jeder der basisseitigen Flanschabschnitte 11 ist ein Teil der Rahmenabschnitte des Basiselements 10, wobei sich die basisseitigen Flanschabschnitte in Y-Richtung gegenüberliegen. In 1 ist nur ein basisseitiger Flanschabschnitt 11 gezeigt.
Der basisseitige Flanschabschnitt 11 befindet sich in direktem Kontakt mit einem abdeckungsseitigen Flanschabschnitt 21 des Abdeckelements 20, in einem Zustand, in dem das Abdeckelement 20 durch die Schraubelemente 40 am Basiselement 10 befestigt ist. Ein Kontaktabschnitt des basisseitigen Flanschabschnitts 11, der sich mit dem abdeckungsseitigen Flanschabschnitt 21 in Kontakt befindet, ist mit einer ebenen Oberfläche ausgebildet. Wie in 4 gezeigt, weist der basisseitige Flanschabschnitt 11 eine basisseitige Oberfläche S1 auf, die mit der ebenen Oberfläche ausgebildet ist. Die basisseitige Oberfläche S1 ist die ebene Oberfläche, die sich entlang der X-Y-Ebene erstreckt. Der basisseitige Flanschabschnitt 11 befindet sich in direktem Kontakt mit einer abdeckungsseitigen Oberfläche S2 des Abdeckelements 20. Die basisseitige Oberfläche S1 ist nachstehend auch als eine zweite Kontaktfläche bezeichnet, während die abdeckungsseitige Oberfläche S2 auch als eine erste Kontaktfläche bezeichnet ist.
Wie in 2 gezeigt, sind zwei Innengewindelöcher 12 in jedem der basisseitigen Flanschabschnitte 11 gebildet. Daher sind in der vorliegenden Ausführungsform insgesamt vier Innengewindelöcher 12 im Basiselement 10 gebildet. Jedes der Innengewindelöcher 12 ist an einer Endposition des basisseitigen Flanschabschnitts 11 in X-Richtung gebildet. Und zwar sind die Innengewindelöcher 12 in den jeweiligen basisseitigen Flanschabschnitten 11 in X-Richtung voneinander getrennt. Ein Außengewindeabschnitt jedes Schraubelements 40 geht durch ein abdeckungsseitiges Schraubloch 22 des Abdeckelements 20, und ein vorderes Ende des Schraubelements 40 wird in das Innengewindeloch 12 des Basiselements 10 geschraubt. Jedes der abdeckungsseitigen Schraublöcher 22 ist als ein Durchgangsloch gebildet und befindet sich an einer Position gegenüber dem jeweiligen Innengewindeloch 12 des Basiselements 10, in einem Zustand, in dem das Abdeckelement 20 an dem Basiselement 10 befestigt ist.
Zwei Armabschnitte 13 sind an jedem der basisseitigen Flanschabschnitte 11 so vorgesehen, dass jeder der Armabschnitte 13 vom basisseitigen Flanschabschnitt 11 in Y-Richtung nach außen ragt. Daher sind insgesamt vier Armabschnitte 13 im Basiselement 10 vorgesehen. Die Steuervorrichtung 100 wird an den Armabschnitten 13 an der Fahrzeugkarosserie 300 befestigt. Jedes der basisseitigen Schraublöcher 14 ist als ein Durchgangsloch in jedem der Armabschnitte 13 so gebildet, dass das basisseitige Schraubloch 14 in Z-Richtung (eine Dickenrichtung des Basiselements 10) durch den Armabschnitt 13 verläuft.
Wie in 2 gezeigt, sind im Basiselement 10 mehrere Vorsprünge 15 so vorgesehen, dass jeder der Vorsprünge 15 vom Rahmenabschnitt des Basiselements 10 nach innen ragt. Die Montageplatine 30 wird über Wärmeabstrahlungselemente 50 an einer Position oberhalb der Vorsprünge 15 angeordnet. Bei der Steuervorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform befindet sich die Montageplatine 30 in Kontakt mit den Wärmeabstrahlungselementen 50, die sich mit den Vorsprüngen 15 in Kontakt befinden, in dem Zustand, in dem das Abdeckelement 20 am Basiselement 10 befestigt ist. Das Wärmeabstrahlungselement 50 ist aus solch einem Material aufgebaut, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Das Wärmeabstrahlungselement 50 ist beispielsweise aus Wärmeabstrahlungsplatten, Wärmeabstrahlungsgel oder dergleichen aufgebaut.
Die in der Montageplatine 30 erzeugte Wärme wird über die Wärmeabstrahlungselemente 50 und die Vorsprünge 15 auf das Basiselement 10 übertragen, so dass die Wärme an eine Außenseite der Steuervorrichtung 100, d.h. an die die Steuervorrichtung 100 umgebende Luft, abgegeben wird. Die Wärme wird hauptsächlich an Schaltungselemente 32 umfassenden Wärmeerzeugungselementen erzeugt. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die obige Struktur beschränkt. Genauer gesagt, ist es nicht stets erforderlich, die Vorsprünge 15 und die Wärmeabstrahlungselemente 50 vorzusehen.
Das Abdeckelement 20 ist, gleich dem Basiselement 10, aus dem Metall mit Aluminium als die Hauptkomponente aufgebaut. Das Abdeckelement 20 kann ebenfalls per Druckgussverfahren hergestellt werden. Das Abdeckelement 20 beinhaltet die abdeckungsseitigen Flanschabschnitte 21, einen konvexen Abschnitt 211, die abdeckungsseitigen Schraublöcher 22, einen Verbinderunterbringungsabschnitt 23, eine Wärmeabstrahlungsrippe 24 und dergleichen. Das Abdeckelement 20 weist einen Raum zur Aufnahme der Montageplatine 30 auf, in dem Zustand, in dem das Abdeckelement 20 am Basiselement 10 befestigt ist.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist jeder der abdeckungsseitigen Flanschabschnitte 21 an einem Seitenende des Abdeckelements 20 in Y-Richtung vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform sind im Abdeckelement 20 zwei abdeckungsseitige Flanschabschnitte 21 vorgesehen. In den Zeichnungen ist nur ein abdeckungsseitiger Flanschabschnitt 21 gezeigt.
Jeder der abdeckungsseitigen Flanschabschnitte 21 des Abdeckelements 20 befindet sich in direktem Kontakt mit einem jeweiligen der basisseitigen Flanschabschnitte 11 des Basiselements 10. Genauer gesagt, befindet sich der abdeckungsseitige Flanschabschnitt 21 an einer Position oder einem Bereich in X-Richtung zwischen den abdeckungsseitigen Schraublöchern 22 in direktem Kontakt mit dem basisseitigen Flanschabschnitt 11. Wie in 4 gezeigt, bildet ein mittlerer Abschnitt des abdeckungsseitigen Flanschabschnitts 21, der sich in X-Richtung zwischen den abdeckungsseitigen Schraublöchern 22 befindet, den konvexen Abschnitt 211. Der konvexe Abschnitt 211 ragt in Abwärtsrichtung (in Z-Richtung) zum Basiselement 10 hervor, so dass sich ein unterster Abschnitt des konvexen Abschnitts 211 an einer Position befindet, die näher am Basiselement 10 liegt als jedes der unteren offenen Enden der abdeckungsseitigen Schraublöcher 22.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der konvexe Abschnitt 211 mit einer gekrümmten Oberfläche mit einem Scheitelpunkt in X-Richtung zwischen den beiden abdeckungsseitigen Schraublöchern 22 ausgebildet. Der konvexe Abschnitt 211 weist den Scheitelpunkt beispielsweise in der Mitte zwischen den abdeckungsseitigen Schraublöchern 22 in X-Richtung auf. Wie in 4 gezeigt, weist der konvexe Abschnitt 211 die gekrümmte Oberfläche auf, bevor das Abdeckelement 20 durch die Schraubelemente 40 am Basiselement 10 befestigt wird.
Ein Abstand in Z-Richtung zwischen jedem Punkt des konvexen Abschnitts 211 und dem unteren offenen Ende des abdeckungsseitigen Schraublochs 22 ist als eine Höhe des konvexen Abschnitts 211 definiert. Die Höhe des konvexen Abschnitts 211 an jedem Punkt wird in X-Richtung vom unteren offenen Ende des abdeckungsseitigen Schraublochs 22 bis zum Scheitelpunkt der gekrümmten Oberfläche allmählich größer. Mit anderen Worten, die Höhe des konvexen Abschnitts 211 wird in X-Richtung von einem der abdeckungsseitigen Schraublöcher 22 bis zum Scheitelpunkt des konvexen Abschnitts 211 größer und in X-Richtung von dem Scheitelpunkt zum anderen abdeckungsseitigen Schraubloch 22 kleiner. Wie vorstehend beschrieben, weist der konvexe Abschnitt 211 die gekrümmte Oberfläche auf, deren Höhe in einem ersten Bereich von einem der abdeckungsseitigen Schraublöcher 22 bis zum Scheitelpunkt kontinuierlich zunimmt und dann in einem zweiten Bereich von dem Scheitelpunkt bis zum anderen abdeckungsseitigen Schraubloch 22 kontinuierlich abnimmt.
Der Scheitelpunkt ist ein Abschnitt (oder ein Bereich) der abdeckungsseitigen Oberfläche S2, wobei der Scheitelpunkt von einer horizontalen Linie, die die unteren offenen Enden der abdeckungsseitigen Schraublöcher 22 miteinander verbindet, am weitesten in Abwärtsrichtung ragt. Mit anderen Worten, der Scheitelpunkt ist der Abschnitt oder der Bereich der abdeckungsseitigen Fläche S2 mit der größten Höhe von der horizontalen Linie. Der Scheitelpunkt wird auch als Scheitelabschnitt bezeichnet. Wie vorstehend beschrieben, weist das Abdeckelement 20 den konvexen Abschnitt auf, der durch die gekrümmte Oberfläche gebildet wird, die in Richtung des Basiselements 10 vorsteht. Der konvexe Abschnitt weist eine Höhe „Δ“ in Z-Richtung zwischen einem weitesten Punkt des Abdeckelements 20 (z.B. einem rechten Ende in X-Richtung, wie in 4 gezeigt) und der basisseitigen Oberfläche S1 des Basiselements 10 auf. Der weiteste Punkt ist ein Kantenabschnitt zwischen der abdeckungsseitigen Oberfläche S2 und einer Seitenfläche des abdeckungsseitigen Flanschabschnitts 21 des Abdeckelements 20.
Wie vorstehend beschrieben, weist der abdeckungsseitige Flanschabschnitt 21 die gekrümmte Oberfläche gegenüber der basisseitigen Oberfläche S1 des basisseitigen Flanschabschnitts 11 auf, bevor das Abdeckelement 20 durch die Schraubelemente 40 am Basiselement 10 befestigt wird. Die gekrümmte Oberfläche des abdeckungsseitigen Flanschabschnitts 21 ist ein Teil der abdeckungsseitigen Oberfläche S2. Die gekrümmte Oberfläche der abdeckungsseitigen Oberfläche S2 ragt in Abwärtsrichtung der Z-Richtung aus der X-Y-Ebene, die die unteren offenen Enden der abdeckungsseitigen Schraublöcher 22 miteinander verbindet, hervor.
Eine obere Oberfläche S3 des Abdeckelements 20, d.h. die der abdeckungsseitigen Oberfläche S2 (der unteren Oberfläche) gegenüberliegende Oberfläche, genauer gesagt, mindestens ein Abschnitt der oberen Oberfläche S3 des das abdeckungsseitige Schraubloch 22 umgebenden abdeckungsseitigen Flanschabschnitts 21 ist mit einer ebenen Fläche ausgebildet. Wie in 4 gezeigt, wird jedes der Schraubelemente 40 durch das jeweilige abdeckungsseitige Schraubloch 22 eingefügt und in das Innengewindeloch 12 geschraubt, so dass die abdeckungsseitigen Flanschabschnitte 21 fest mit den basisseitige Flanschabschnitten 11 des Basiselements 10 verbunden werden. Ein Schraubenkopf jedes Schraubelements 40 wird mit dem ebenen Oberflächenabschnitt der oberen Oberfläche S3 des abdeckungsseitigen Flanschabschnitts 21 in Kontakt gebracht. Dadurch ist es möglich, eine ausreichende Kontaktfläche zwischen dem Schraubenkopf und dem ebenen Oberflächenabschnitt S3 zu gewährleisten, Dies führt dazu, dass das Abdeckelement 20 durch die Schraubelemente 40 fest mit dem Basiselement 10 verbunden werden kann, auch wenn der abdeckungsseitige Flanschabschnitt 21 den konvexen Abschnitt 211 aufweist. Mit anderen Worten, wenn man die vorliegende Ausführungsform mit einem Fall vergleicht, in dem auf der dem konvexen Abschnitt 211 gegenüberliegenden Oberseite eine gekrümmte Oberfläche ausgebildet ist, ist es in der vorliegenden Ausführungsform möglich, das Abdeckelement 20 durch die Schraubelemente 40 fester am Basiselement 10 zu befestigen.
Wenn das Abdeckelement 20 per Druckgussverfahren hergestellt wird, kann die Form des Abdeckelements 20 mit der obigen Struktur leicht durch Ändern einer Form eines Formwerkzeugs erhalten werden. Mit anderen Worten, die Form des Abdeckelements 20 mit der gekrümmten Oberfläche kann ohne Erhöhung der Herstellungskosten erreicht werden.
Wie in 2 gezeigt, sind zwei abdeckungsseitige Schraublöcher 22 in jedem der abdeckungsseitigen Flanschabschnitte 21 gebildet. Daher sind, in der vorliegenden Ausführungsform, insgesamt vier abdeckungsseitige Schraublöcher 22 im Abdeckelement 20 gebildet. Das Durchgangsloch ist als das abdeckungsseitige Schraubloch 22 gebildet, durch das der Außengewindeabschnitt des Schraubelements 40 eingefügt wird. Das abdeckungsseitige Schraubloch 22 verläuft in Dickenrichtung (Z-Richtung) des abdeckungsseitigen Flanschabschnitts 21 durch selbigen. Ein Teil des Außengewindeabschnitts des Schraubelements 40 ist in dem abdeckungsseitigen Schraubloch 22 untergebracht, in dem Zustand, in dem das Abdeckelement 20 durch die Schraubelemente 40 am Basiselement 10 befestigt ist.
In der vorliegenden Ausführungsform ist jedes der abdeckungsseitigen Schraublöcher 22 an einer Endposition des abdeckungsseitigen Flanschabschnitts 21 in X-Richtung gebildet. Das heißt, die abdeckungsseitigen Schraublöcher 22 sind jeweils in X-Richtung voneinander getrennt.
In der vorliegenden Ausführungsform sind sowohl der basisseitige Flanschabschnitt 11 als auch der abdeckungsseitige Flanschabschnitt 21 am Endabschnitt des Basiselements 10 bzw. des Abdeckelements 20 in Y-Richtung gebildet. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die Struktur der vorliegenden Ausführungsform beschränkt. So können beispielsweise ein basisseitiger Flanschabschnitt und ein abdeckungsseitiger Flanschabschnitt zusätzlich an einem Endabschnitt des Basiselements 10 und an einem Endabschnitt des Abdeckelements 20 in X-Richtung vorgesehen sein. Mit anderen Worten, die abdeckungsseitigen Flanschabschnitte 21, die jeweils den konvexen Abschnitt 211 aufweisen, können an drei Seiten (oder vier Seiten) des Abdeckelements 20 vorgesehen sein, wenn das Abdeckelement 20 eine rechteckige Form in der X-Y-Ebene aufweist. Gleichermaßen können, je nach Anzahl der abdeckungsseitigen Flanschabschnitte 21, drei oder vier basisseitige Flanschabschnitte 11 im Basiselement 10 vorgesehen sein.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Verbinderunterbringungsabschnitt 23 zur Aufnahme eines Teils des Verbinders 33 in dem Abdeckelement 20 gebildet, wobei der Verbinderunterbringungsabschnitt 23 in Z-Richtung nach außen ragt. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die Struktur der vorliegenden Ausführungsform beschränkt. So ist es beispielsweise nicht stets erforderlich, den Verbinderunterbringungsabschnitt 23 im Abdeckelement 20 vorzusehen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Wärmeabstrahlungsrippe 24 im Abdeckelement 20 gebildet. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die Struktur der vorliegenden Ausführungsform beschränkt. Das Abdeckelement 20 kann die Wärmeabstrahlungsrippe 24 auch nicht aufweisen.
Wie in den 2 und 3 gezeigt, beinhaltet die Montageplatine 30 eine Leiterplatte 31, die Schaltungselemente 32, die an einer frontseitigen Oberfläche und/oder einer rückseitigen Oberfläche der Leiterplatte 31 montiert sind, und den Verbinder 33. In der Leiterplatte 31 sind leitfähige Drähte in einer Isolierplatte gebildet. Die Schaltungselemente 32 und der Verbinder 33 sind auf der Leiterplatte 31 montiert, so dass jedes von ihnen mit dem jeweiligen leitfähigen Draht elektrisch verbunden ist. Die mehreren Schaltungselemente 32 sind über die leitfähigen Drähte der Leiterplatte 31 elektrisch mit dem Verbinder 33 verbunden. Die Schaltungselemente 32 beinhalten ein oder mehrere Wärmeerzeugungselemente, die Wärme erzeugen, wenn ihnen elektrische Energie zugeführt wird. Das Wärmeerzeugungselement entspricht einem Wärmeerzeugungsteil, dessen Wärme auf das Basiselement 10 übertragen wird. Der Verbinder 33 beinhaltet leitfähige Anschlüsse und eine Verbinderabdeckung, die die leitfähigen Anschlüsse hält. Das Basiselement 10 und das Abdeckelement 20 bilden die Gehäuseeinheit zum Aufnehmen des Wärmeerzeugungsteils.
Die Montageplatine 30 wird so an der Gehäuseeinheit (die das Basiselement 10 und das Abdeckelement 20 beinhaltet) montiert, dass ein Teil der Verbinderabdeckung und ein Teil der leitfähigen Anschlüsse der Außenseite der Gehäuseeinheit der Steuervorrichtung 100 ausgesetzt sind. Mit anderen Worten, die Leiterplatte 31 und die Schaltungselemente 32 werden durch die Gehäuseeinheit abgedeckt, so dass die Montageplatine 30 durch die Gehäuseeinheit (20, 30) geschützt ist.
Die Montageplatine 30 wird zwischen dem Basiselement 10 und dem Abdeckelement 20 angeordnet, wenn das Abdeckelement 20 durch die Schraubelemente 40 am Basiselement 10 befestigt wird. Die Montageplatine 30 wird beansprucht und durch die Gehäuseeinheit geschützt. Die Montageplatine 30 kann alternativ über Klebematerial am Basiselement 10 befestigt werden.
Das Schraubelement 40 weist den Schraubenkopf und den sich vom Schraubenkopf aus erstreckenden Außengewindeabschnitt auf. Das Schraubelement 40 ist ein Befestigungsteil zur Befestigung des Abdeckelements 20 am Basiselement 10. Das vordere Ende des Außengewindeabschnitts ragt in Z-Richtung vom konvexen Abschnitt 211 des Abdeckelements 20 nach außen hervor, während ein verbleibender Abschnitt (im Folgenden ein mittlerer Abschnitt) des Außengewindeabschnitts in das abdeckungsseitige Schraubloch 22 eingefügt wird, so dass das vordere Ende des Außengewindeabschnitts in das Innengewindeloch 12 geschraubt wird. Genauer gesagt, wird das Schraubelement 40 von der oberen Oberfläche S3 des Abdeckelements 20 (die dem konvexen Abschnitt 211 gegenüberliegende Oberfläche) in das abdeckungsseitige Schraubloch 22 eingefügt, wird der mittlere Abschnitt des Außengewindeabschnitts in dem abdeckungsseitigen Schraubloch 22 untergebracht, und ragt das vordere Ende des Außengewindeabschnitts von der unteren Oberfläche des Abdeckelements 20 nach außen hervor. Wenn das vordere Ende des Außengewindeabschnitts in das Innengewindeloch 12 eingeschraubt wird, wird der Schraubenkopf des Schraubelements 40 fest mit der oberen Oberfläche S3 des Abdeckelements 20 in Kontakt gebracht.
Wie vorstehend beschrieben, wird das Abdeckelement 20 durch die Schraubelemente 40 fest mit dem Basiselement 10 verbunden, in dem Zustand, in dem der Teil der Montageplatine 30 in einem durch das Abdeckelement 20 und das Basiselement 10 gebildeten Innenraum untergebracht ist. In der Steuervorrichtung 100 ist die Montageplatine 30 mit den Wärmeabstrahlungselementen 50 verbunden, die sich mit den Vorsprüngen 15 in Kontakt befinden. Dementsprechend wird die in der Montageplatine 30 erzeugte Wärme auf das Basiselement 10 übertragen.
Bei der Steuervorrichtung 100 befindet sich ein gesamter Abschnitt des abdeckungsseitigen Flanschabschnitts 21 zwischen den abdeckungsseitigen Schraublöchern 22 in X-Richtung direkt mit dem basisseitigen Flanschabschnitt 11 des Basiselements 10 in Kontakt, wenn das Abdeckelement 20 durch die Schraubelemente 40 am Basiselement 10 befestigt ist. Mit anderen Worten, ein gesamter Bereich der abdeckungsseitigen Oberfläche S2 des konvexen Abschnitts 211 befindet sich in direktem Kontakt mit der basisseitigen Oberfläche S1 des Basiselements 10. Ein Teil der abdeckungsseitigen Oberfläche S2, der das untere offene Ende des abdeckungsseitigen Schraublochs 22 umgibt, wird ebenfalls in direkten Kontakt mit der basisseitigen Oberfläche S1 gebracht, wenn das Abdeckelement 20 durch die Schraubelemente 40 am Basiselement 10 befestigt wird. Der Abschnitt der abdeckungsseitigen Fläche S2, der das untere offene Ende des abdeckungsseitigen Schraublochs 22 umgibt, liegt in Z-Richtung dem Abschnitt der oberen Oberfläche S3 des Abdeckelements 20 gegenüber, mit dem sich der Schraubenkopf des Schraubelements 40 in Kontakt befindet, und ist auch als Schraubenkopf-Gegenoberfläche bezeichnet.
Wie vorstehend beschrieben, befindet sich der gesamte Abschnitt der abdeckungsseitigen Oberfläche S2 des konvexen Abschnitts 211 einschließlich der Schraubenkopf-Gegenoberfläche in direktem Kontakt mit der basisseitigen Oberfläche S1 des Basiselements 10, um einen Teil eines Wärmeübertragungspfades zu bilden. Wenn die Steuervorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform mit einem Fall verglichen wird, in dem sich die abdeckungsseitige Oberfläche S2 teilweise mit der basisseitigen Oberfläche S1 in Kontakt befindet, ist es in der vorliegenden Ausführungsform möglich, eine Kontaktfläche des Wärmeübertragungspfades auf der X-Y-Ebene zu vergrößern.
Die in der Montageplatine 30 erzeugte Wärme wird auf das Basiselement 10 übertragen und vom Basiselement 10 weiter auf das Abdeckelement 20 übertragen. Die Steuervorrichtung 100 weist eine solche Struktur auf, gemäß der die Wärme von der Montageplatine 30 von dem Basiselement 10 problemlos auf das Abdeckelement 20 übertragen werden kann. Anschließend wird die auf das Abdeckelement 20 übertragene Wärme von der Wärmeabstrahlungsrippe 24 nach außerhalb der Steuervorrichtung 100 abgestrahlt. Wie vorstehend beschrieben, wird die in der Montageplatine 30 erzeugte Wärme von dem Basiselement 10 und dem Abdeckelement 20 nach außerhalb der Steuervorrichtung 100 abgestrahlt.
In der vorliegenden Ausführungsform kann daher die Wärmeabstrahlungsleistung im Vergleich zu einem Fall, in dem die Wärme nur von dem Basiselement 10 nach außen abgegeben wird, erhöht werden. Selbst wenn die Wärmeabstrahlungsrippe 24 nicht im Abdeckelement 20 gebildet ist, kann die Wärmeabstrahlungsleistung der Steuervorrichtung 100 erhöht werden, da die Wärme von den Schaltungselemente 32 nicht nur auf das Basiselement 10, sondern ebenso auf das Abdeckelement 20 übertragen wird.
Wie vorstehend beschrieben, befindet sich die gesamte Fläche der abdeckungsseitigen Oberfläche S2 des konvexen Abschnitts 211 und der Schraubenkopf-Gegenoberfläche in Kontakt mit der basisseitigen Oberfläche S1. Dadurch ist es möglich, den thermischen Kontaktwiderstand R [K/W] zwischen dem Abdeckelement 20 und dem Basiselement 10 im Vergleich zu dem Fall, in dem sich die abdeckungsseitige Oberfläche S2 nur teilweise in Kontakt mit der basisseitigen Oberfläche S1 befindet, zu verringern. Daher kann, in der vorliegenden Ausführungsform, die Wärmeübertragung vom Basiselement 10 auf das Abdeckelement 20 im Vergleich zu dem Fall, in dem sich die abdeckungsseitige Oberfläche S2 teilweise mit der basisseitigen Oberfläche S1 in Kontakt befindet, effektiver erfolgen. Die Wärmeabstrahlungsleistung kann so erhöht werden.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die abdeckungsseitigen Flanschabschnitte 21 und die basisseitigen Flanschabschnitte 11 an beiden Enden des Abdeckelements 20 bzw. des Basiselements 10 in Y-Richtung vorgesehen. Wenn ein weiterer abdeckungsseitiger Flanschabschnitt und ein weiterer basisseitiger Flanschabschnitt zusätzlich an einem von Enden des Abdeckelements 20 bzw. des Basiselements 10 in X-Richtung vorgesehen sind, kann die Wärmeabstrahlungsleistung weiter erhöht werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Steuervorrichtung 100 über die Halterungen 200 an der Fahrzeugkarosserie 300 befestigt. In den Halterungen 200 sind an denjenigen Positionen, die den basisseitigen Schraublöchern 14 des Basiselements 10 gegenüberliegen, mehrere Innengewindelöcher (nicht gezeigt) ausgebildet, so dass die Schraubelemente (nicht gezeigt) jeweils durch die basisseitigen Schraublöcher 14 eingefügt und in die in den Halterungen 200 ausgebildeten Innengewindelöcher geschraubt werden. Darüber hinaus wird jede der Halterungen 200 durch Schraubelemente (nicht gezeigt) fest mit der Fahrzeugkarosserie 300 verbunden.
Nachstehend ist eine Struktur zum Befestigen des Abdeckelements 20 (das erste Element) am Basiselement 10 (das zweite Element) näher beschrieben. Die obere Oberfläche jedes basisseitigen Flanschabschnitts 11, d.h. die basisseitige Oberfläche S1, ist mit der ebenen Oberfläche ausgebildet. Demgegenüber ist die untere Oberfläche des abdeckungsseitigen Flanschabschnitts 21, d.h. die abdeckungsseitige Oberfläche S2 des konvexen Abschnitts 211, mit der gekrümmten Oberfläche ausgebildet. Wie in 4 gezeigt, befindet sich der Scheitelpunkt des konvexen Abschnitts 211 in Kontakt mit der basisseitigen Oberfläche S1, wenn das Abdeckelement 20 gerade auf das Basiselement 10 gesetzt wird. Jeder untere Kantenabschnitt des Abdeckelements 20 in X-Richtung ist von der basisseitigen Oberfläche S1 in Z-Richtung getrennt.
Die mechanische Spannung (axiale Schraubbefestigungskraft) wird von den Schraubelementen 40 auf das Abdeckelement 20 aufgebracht, wenn die Schraubelemente 40 über das Abdeckelement 20 in die jeweiligen Innengewindelöcher 12 des Basiselements 10 geschraubt werden. Genauer gesagt, beginnt ein Schraubbefestigungsprozess für den abdeckungsseitigen Flanschabschnitt 21 in dem Zustand, in dem sich der Scheitelpunkt des konvexen Abschnitts 211 mit der basisseitigen Oberfläche S1 des basisseitigen Flanschabschnitts 11 in Kontakt befindet. Da der abdeckungsseitige Flanschabschnitt 21 die gekrümmte Oberfläche (die abdeckungsseitige Oberfläche S2 des konvexen Abschnitts 211) aufweist, befindet sich ein Bereich der gekrümmten Oberfläche, der den Scheitelpunkt des konvexen Abschnitts 211 umgibt (einschließlich jedes der unteren Kantenabschnitte des Abdeckelements 20 in X-Richtung), noch nicht in Kontakt mit der basisseitigen Oberfläche S1.
Wenn der Schraubbefestigungsprozess fortgesetzt wird, wird die mechanische Spannung vom Schraubenkopf des Schraubelements 40 auf jeden der unteren Kantenabschnitte des abdeckungsseitigen Flanschabschnitts 21 aufgebracht, in dem Zustand, in dem sich der Scheitelpunkt des konvexen Abschnitts 211 in Kontakt mit dem basisseitigen Flanschabschnitt 11 befindet. Die mechanische Spannung (die als Last „f“ bezeichnet wird) wird auf die unteren Kantenabschnitte des Abdeckelements 20 aufgebracht, wobei ein Mittelabschnitt des Abdeckelements 20 in X-Richtung, wie in 4 gezeigt, als der Scheitelpunkt dient.
Wenn die mechanische Spannung vom Schraubenkopf des Schraubelements 40 weiter auf das Abdeckelement 20 aufgebracht wird, wird der abdeckungsseitige Flanschabschnitt 21 so verformt, dass die abdeckungsseitige Oberfläche S2 zwischen dem Scheitelpunkt des konvexen Abschnitts 211 und jedem der unteren Kantenabschnitte näher an die basisseitige Oberfläche S1 heranrückt, in dem Zustand, in dem sich der Scheitelpunkt des konvexen Abschnitts 211 in Kontakt mit dem basisseitigen Flanschabschnitt 11 befindet. Wenn der Schraubbefestigungsprozess weiter fortgesetzt wird, wird die gesamte Fläche der abdeckungsseitigen Oberfläche S2 einschließlich der Schraubenkopf-Gegenoberfläche in Kontakt mit der basisseitigen Oberfläche S1 gebracht. Nach Abschluss des Schraubbefestigungsprozesses ist nicht nur der Scheitelpunkt des abdeckungsseitigen Flanschabschnitts 21, der sich vor dem Schraubbefestigungsprozess in Kontakt mit der basisseitigen Oberfläche S1 befindet, sondern auch der Bereich der unteren Oberfläche des Abdeckelements 20, der sich vor dem Schraubbefestigungsprozess nicht in Kontakt mit der basisseitigen Oberfläche S1 befindet, in direkten Kontakt mit der basisseitigen Oberfläche S1 gebracht.
In einem Vergleichsfall, in dem die abdeckungsseitige Oberfläche S2 mit der ebenen Oberfläche ausgebildet wird, wird die mechanische Spannung hauptsächlich auf einen begrenzten Abschnitt des abdeckungsseitigen Flanschabschnitts 21 benachbart zu dem abdeckungsseitigen Schraubloch 22 aufgebracht, wenn die Schraubelemente 40 über das Abdeckelement 20 am Basiselement 10 befestigt werden. In diesem Fall kann der abdeckungsseitige Flanschabschnitt 21 so verformt werden, dass ein mittlerer Abschnitt der unteren Oberfläche des Abdeckelements 20 von der basisseitigen Oberfläche S1 angehoben werden kann, wobei der an das abdeckungsseitige Schraubloch 22 angrenzende Abschnitt als ein Ausgangspunkt für eine solche Verformung dient. Infolgedessen kann in dem Zustand, in dem das Abdeckelement 20 durch die Schraubelemente 40 am Basiselement 10 befestigt ist, ein Abschnitt der unteren Oberfläche S2 zwischen den abdeckungsseitigen Schraublöchern 22 vorhanden sein, der sich nicht In Kontakt mit dem basisseitigen Flanschabschnitt 11 befindet. Daher kann für den Fall, dass das Abdeckelement 20 die ebene Oberfläche auf seiner dem Basiselement 10 zugewandten unteren Seite aufweist, ein Spalt zwischen der abdeckungsseitigen Oberfläche S2 und der basisseitigen Oberfläche S1 erzeugt werden, wenn das Abdeckelement 20 durch die Schraubelemente 40 am Basiselement 10 befestigt wird.
Wenn die vorliegende Ausführungsform mit dem obigen Vergleichsfall verglichen wird, in dem die abdeckungsseitige Oberfläche S2 mit der ebenen Oberfläche ausgebildet ist (d.h. der konvexe Abschnitt 211 nicht ausgebildet ist), ist es in der vorliegenden Ausführungsform möglich, eine Kontaktfläche zu vergrößern, mit der sich das Abdeckelement 20 mit dem Basiselement 10 in Kontakt befindet. Das Abdeckelement 20 bildet, zusammen mit dem Basiselement 10, die Gehäuseeinheit zur Aufnahme der als die Wärmeerzeugungselemente wirkenden Schaltungselemente 32. Da der thermische Kontaktwiderstand R zwischen dem Abdeckelement 20 und dem Basiselement 10 in der vorliegenden Ausführungsform verringert werden kann, kann die Wärmeabstrahlungsleistung erhöht werden.
Die oben genannten Vorteile können durch Versuche zur Messung des thermischen Kontaktwiderstands R bestätigt werden. Die Versuche zur Messung des thermischen Kontaktwiderstands R sind nachstehend unter Bezugnahme auf die 5 bis 7 beschrieben. In 5 ist eine Kupferplatte, die dem basisseitigen Flanschabschnitt 11 entspricht, mit einem Bezugszeichen 11A versehend, während ein Prüfkörper, der dem abdeckungsseitigen Flanschabschnitt 21 entspricht, mit einem Bezugszeichen 21A versehen ist.
Bei den vorliegenden Versuchen werden die Kupferplatte 11A und der Prüfkörper 21A wie oben beschrieben verwendet. Darüber hinaus erfolgen die Versuche unter Verwendung einer Testvorrichtung mit einer Kühlplatte, auf die die Kupferplatte 11A gesetzt wird, und einer Druckaufbringungsvorrichtung zum Aufbringen der Last „f“, die dem Druck (der axialen Schraubbefestigungskraft) entspricht, der von den Schraubelementen 40 auf das Abdeckelement 20 aufgebracht wird. Darüber hinaus sind mehrere Thermoelemente 1a - 9a und 1b - 9b und mehrere thermische Durchflusssensoren 1c - 9c zur Messung des thermischen Kontaktwiderstandes R vorgesehen. Jeder der thermischen Durchflusssensoren 1c - 9c gibt ein elektrisches Signal in Abhängigkeit des thermischen Durchflusses aus. Der thermische Durchflusssensor wird auch als Wärmeflusssensor bezeichnet.
Wie in 5 gezeigt, weist die Kupferplatte 11A auf ihrer dem Prüfkörper 21A zugewandten oberen Oberfläche eine ebene Oberfläche auf, gleich dem basisseitigen Flanschabschnitt 11 der ersten Ausführungsform. Demgegenüber weist der Prüfkörper 21A auf seiner der Kupferplatte 11A zugewandten unteren Seite eine gekrümmte Oberfläche auf, gleich dem abdeckungsseitigen Flanschabschnitt 21.
Die mehreren Thermoelemente 1a - 9a sind im Prüfkörper 21A vorgesehen. Die Thermoelemente 1a - 9a sind in X-Richtung abstandsgleich angeordnet. Auf die gleiche Weise sind die mehreren Thermoelemente 1b - 9b in X-Richtung in der Kupferplatte 11A vorgesehen, so dass jedes der Thermoelemente 1b - 9b ein jeweiligen der Thermoelemente 1a - 9a gegenüberliegt. Genauer gesagt, ist sowohl die Kupferplatte 11A als auch der Prüfkörper 21A in X-Richtung in neun Abschnitte unterteilt. Jedes der Thermoelemente 1a - 9a und jedes der Thermoelemente 1b - 9b ist in den jeweiligen Abschnitten des Prüfkörpers 21A und der Kupferplatte 11A vorgesehen.
Zusätzlich sind die mehreren thermischen Durchflusssensoren 1c - 9c in der Kupferplatte 11A an ihrer unteren Oberfläche vorgesehen, die gegenüber der dem Prüfkörper 21A zugewandten oberen Oberfläche liegt. Genauer gesagt, ist jeder der thermischen Durchflusssensoren 1c - 9c in einem jeweiligen der In der Kupferplatte 11 A unterteilten Abschnitte angeordnet. Darüber hinaus sind die thermischen Durchflusssensoren 1c - 9c gegenüber einem jeweiligen der Thermoelemente 1b - 9b in der Kühlplatte (der Kupferplatte 11A) angeordnet.
Das Thermoelement 1a, das Thermoelement 1b und der thermische Durchflusssensor 1c sind in dem gleichen Teilabschnitt vorgesehen. Die anderen Thermoelemente 2a - 9a, die anderen Thermoelemente 2b - 9b und die anderen thermischen Durchflusssensoren 2c - 9c sind gleich den Thermoelementen 1a, 1b und dem thermischen Durchflusssensor 1c in einem jeweiligen der Teilabschnitte angeordnet.
Die Last „f“ wird an solchen Positionen (linke und rechte Seite) auf den Prüfkörper 21A aufgebracht, die den Positionen der abdeckungsseitigen Schraublöcher 22 des Abdeckelements 20 entsprechen, in dem Zustand, in dem der Prüfkörper 21A auf die Kupferplatte 11 A gesetzt ist. Die Last „f“ entspricht dem Druck (der axialen Schraubbefestigungskraft), der vom Schraubelement 40 auf das Abdeckelement 20 aufzubringen ist. Bei den vorliegenden Versuchen werden die unterschiedlichen Belastungen von 200kg, 400kg und 600kg jeweils als Gesamtlast „2f“ auf den Prüfkörper 21A aufgebracht.
Bei den vorliegenden Versuchen beträgt ein Abstand in X-Richtung zwischen den Positionen für die aufzubringende Last „f“ 80mm. Mit anderen Worten, in der vorliegenden Ausführungsform wird angenommen, dass ein Abstand zwischen den abdeckungsseitigen Schraublöchern 22 in X-Richtung 80mm entspricht. Darüber hinaus beträgt eine Länge des Prüfkörpers 21A in X-Richtung 90mm, da in der vorliegenden Ausführungsform angenommen wird, dass eine Länge des abdeckungsseitigen Flanschabschnitts 21 in X-Richtung 90mm entspricht.
Bei den vorliegenden Versuchen wird der thermische Kontaktwiderstand R für jeden der Fälle gemessen, bei denen die Gesamtlast „2f“ für die Prüfkörper 21A, die eine Höhe des konvexen Abschnitts von „Δ = 0µm“, „Δ = 200µm“ oder „Δ = 300µm“ aufweisen, auf 200kg, 400kg und 600kg geändert wird. Der thermische Kontaktwiderstand R kann anhand des folgenden mathematischen Ausdrucks erhalten werden: $\begin{array}{l} R = " Temperaturdifferenz zwischen Kontaktflächen " / " Wärmedurchgangsmenge \\ (Durchlassmenge an Wärme) " = " Temperaturdifferenz T " / " Q " \end{array}$
Die Versuchsergebnisse sind in den Diagrammen der 6A bis 6C und 7A bis 7C gezeigt. In jedem der Diagramme zeigen die Punkte einen jeweiligen Wert der Teilabschnitte von 5, wobei ein linkes Ende von 5 in jedem der Diagramme „0mm“ entspricht. Gestrichelte Linien in 5 zur Veranschaulichung der Grenzen zwischen den benachbarten Teilabschnitten sind in X-Richtung um 10mm voneinander getrennt.
6A zeigt die Versuchsergebnisse für die Temperaturdifferenz zwischen den Kontaktflächen, wenn die Höhe des konvexen Abschnitts Δ=0µm beträgt und die Gesamtlast „2f“ auf 200kg, 400kg und 600kg geändert wird. Jeder Punkt ganz links in 6A zeigt die Temperaturdifferenz zwischen den Kontaktflächen basierend auf Erfassungswerten der Thermoelemente 1a und 1b, während jeder Punkt ganz rechts in 6A die Temperaturdifferenz zwischen den Kontaktflächen basierend auf den Erfassungswerten der Thermoelemente 9a und 9b zeigt. Wie in 6A gezeigt, wird die Temperaturdifferenz an einem mittleren Abschnitt des Prüfkörpers 21A und der Kupferplatte 11A in X-Richtung zwischen den Abschnitten für die aufzubringende Last „f“ größer.
In 6B zeigt jeder Punkt ganz links die Wärmedurchgangsmenge (die Durchlassmenge an Wärme) basierend auf einer thermischen Durchflussmenge, die durch den thermischen Durchflusssensor 1c ganz links erhalten wird, während jeder Punkt ganz rechts die Wärmedurchgangsmenge basierend auf der thermischen Durchflussmenge zeigt, die durch den thermischen Durchflusssensor 9c ganz rechts erhalten wird. Wie in 6B gezeigt, wird die Wärmedurchgangsmenge am mittleren Abschnitt des Prüfkörpers 21A und der Kupferplatte 11A in X-Richtung zwischen den Abschnitten für die aufzubringende Last „f“ kleiner.
In 6C zeigt jeder Punkt ganz links den thermischen Kontaktwiderstand R, der basierend auf der Temperaturdifferenz (6A), die durch die Erfassungswerte der Thermoelemente 1a und 1b erhalten wird, und der Wärmedurchgangsmenge (6B), die durch den Erfassungswert des thermischen Durchflusssensors 1c erhalten wird, berechnet wird. Darüber hinaus zeigt jeder Punkt ganz rechts den thermischen Kontaktwiderstand R, der ebenfalls aus der Temperaturdifferenz, die durch die Erfassungswerte der Thermoelemente 9a und 9b erhalten wird, und der Wärmedurchgangsmenge, die durch den Erfassungswert des thermischen Durchflusssensors 9c erhalten wird, berechnet wird.
Wie in den 7A und 7B gezeigt, ist der thermische Kontaktwiderstand R für den Fall, dass der Rollabstand „Δ = 200µm“ beträgt (7B), kleiner als für den Fall, dass die Höhe des konvexen Abschnitts „Δ = 0µm“ beträgt (7A). Darüber hinaus ist, wie in den 7B und 7C gezeigt, der thermische Kontaktwiderstand R für den Fall, dass der Rollabstand „Δ = 300µm“ beträgt (7C), kleiner als für den Fall, dass die Höhe des konvexen Abschnitts „Δ = 200µm“ beträgt (7B).
Ein mathematischer Ausdruck der folgenden „Formel 1“ ist (als Ausdruck von Sanogawa) bekannt, als ein Vorhersageausdruck für den thermischen Kontaktwiderstand zwischen einem ersten festen Stoff und einem zweiten festen Stoff. Die Formel 1 (Ausdruck von Sanogawa) ist der mathematische Ausdruck zur Ergänzung einer anderen Formel (als Ausdruck von Tachibana; nicht gezeigt) bekannt. Wie in der folgenden Formel 1 gezeigt, wird ein Korrekturwert von „2,3 ×10^-5m“ hinzugefügt zu „δ“ als ein Effekt einer Abnahme und/oder Zunahme des Wärmeflusses in Abhängigkeit von der Feinrauheit. $C = \frac{1}{\frac{δ_{1} + 2.3 \times 10^{- 5}}{λ_{1}} + \frac{δ_{2} + 2.3 \times 10^{- 5}}{λ_{2}}} \cdot \frac{P_{m}}{H_{m i n}} + \frac{λ_{f}}{δ_{1} + δ_{2}} \cdot (1 - \frac{P_{m}}{J_{m i n}})$

C =: Kontaktwärmeleitfähigkeit [W/(m² · K)]
δ =: maximale Rauheit an einer Kontaktfläche [m]
λ =: Wärmeleitfähigkeit für Feststoff [W/m · K)]
λ_f =: Wärmeleitfähigkeit für Fluid [W/(m · K)]
Pm =: mittlerer Anpressdruck [MPa]
Hmin =: Vickershärte [Hv], je nachdem, welcher weicher ist

Wie aus der obigen Formel 1 (Ausdruck von Sanogawa) ersichtlich, ist ein Term und/oder eine Idee für die Höhe des konvexen Abschnitts (Δ) nicht in der Formel 1 (in dem Vorhersageausdruck) enthalten. Daher ist es nicht möglich, den thermischen Kontaktwiderstand anhand der Formel 1 genau vorherzusagen.
(Zweite Ausführungsform)
Nachstehend ist die Halbleitervorrichtung 100 mit einem Abdeckelement 20a gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch die Form des Abdeckelements 20a.
Die Halbleitervorrichtung 100 (im Folgenden die Steuervorrichtung 100) beinhaltet die Gehäuseeinheit mit einem Basiselement 10a und dem Abdeckelement 20a sowie die Montageplatine 30, von der ein Teil in der Gehäuseeinheit untergebracht ist. Das Abdeckelement 20a wird durch die Schraubelemente 40 am Basiselement 10a befestigt, in dem Zustand, in dem der Teil der Montageplatine 30 in dem durch das Basiselement 10a und das Abdeckelement 20a gebildeten Innenraum untergebracht ist.
Das Basiselement 10a weist basisseitige Flanschabschnitte 11a auf. Das Basiselement 10a und die basisseitigen Flanschabschnitte 11a sind identisch mit dem Basiselement 10 und den basisseitigen Flanschabschnitten 11 der ersten Ausführungsform.
Das Abdeckelement 20a weist abdeckungsseitige Flanschabschnitte 21a auf. In jedem der abdeckungsseitigen Flanschabschnitte 21a sind zwei abdeckungsseitige Schraublöcher 22a gebildet. Ein vertiefter Abschnitt 25 ist in der unteren Oberfläche des Abdeckelements 20a (d.h. der abdeckungsseitigen Oberfläche S2) an einer Position gegenüber dem unteren offenen Ende jedes abdeckungsseitigen Schraublochs 22a gebildet. Der vertiefte Abschnitt 25 ist an der Position gebildet, die kontinuierlich mit - dem abdeckungsseitigen Schraubloch 22a verbunden ist, so dass der vertiefte Abschnitt 25 in Z-Richtung mit dem abdeckungsseitigen Schraubloch 22a kommuniziert. Ein Innendurchmesser des vertieften Abschnitts 25 (ein offener Bereich des vertieften Abschnitts 25) ist größer als derjenige des abdeckungsseitigen Schraublochs 22a.
Der vertiefte Abschnitt 25 ist am unteren offenen Ende des abdeckungsseitigen Schraublochs 22a in Aufwärtsrichtung der Z-Richtung von der abdeckungsseitigen Oberfläche S2 konkav ausgebildet. Da das abdeckungsseitige Schraubloch 22a und der vertiefte Abschnitt 25 im abdeckungsseitigen Flanschabschnitt 21a gebildet sind, ist ein Durchgangsloch, das einen gestuften Abschnitt aufweist und sich in Z-Richtung erstreckt, im abdeckungsseitigen Flanschabschnitt 21a gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform ist der vertiefte Abschnitt 25 kreisförmig auf der abdeckungsseitigen Oberfläche S2 ausgebildet. Darüber hinaus schneiden sich eine Seitenwand und eine Bodenwand des vertieften Abschnitts 25 im rechten Winkel miteinander. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die obige Form des vertieften Abschnitts 25 beschränkt.
Der abdeckungsseitige Flanschabschnitt 21a weist eine untere Oberfläche 211a zwischen den abdeckungsseitigen Schraublöchern 22a in X-Richtung (zwischen den vertieften Abschnitten 25) auf, wobei die untere Oberfläche 211a mit einer ebenen Fläche ausgebildet ist, die der oberen Oberfläche des Basiselements 10a (der basisseitigen Oberfläche S1 der ebenen Fläche) zugewandt ist. Eine gesamte Oberfläche der unteren Oberfläche 211a (der abdeckungsseitigen Oberfläche S2) einschließlich der die vertieften Abschnitte 25 umgebenden Oberflächenabschnitte ist mit der ebenen Oberfläche ausgebildet.
Wie vorstehend beschrieben, unterscheidet sich der abdeckungsseitige Flanschabschnitt 21a der vorliegenden Ausführungsform dahingehend von dem abdeckungsseitigen Flanschabschnitt 21 der ersten Ausführungsform, dass die vertieften Abschnitte 25 ausgebildet sind und die abdeckungsseitige Oberfläche S2 mit der ebenen Oberfläche ausgebildet ist.
Bei der Steuervorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform können im Wesentlichen die gleichen Vorteile wie in der ersten Ausführungsform hervorgebracht werden. D.h., das Abdeckelement 20a bringt im Wesentlichen die gleichen Vorteile wie das Abdeckelement 20 der ersten Ausführungsform hervor.
In der vorliegenden Ausführungsform weist eine Ecke zwischen der Seitenwand und der Bodenwand des vertieften Abschnitts 25 einen rechten Winkel auf. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf den rechten Winkel beschränkt. So können die Seitenwand und die Bodenwand des vertieften Abschnitts 25 beispielsweise durch eine gekrümmte Oberfläche nahtlos miteinander verbunden sein. Mit anderen Worten, der vertiefte Abschnitt kann derart ausgebildet sein, dass ein Öffnungsbereich des vertieften Abschnitts von einem unteren Ende des abdeckungsseitigen Schraublochs 22a graduell in Z-Richtung zur abdeckungsseitigen Oberfläche S2 zunimmt. Gemäß solch einer modifizierten Struktur kann eine Situation vermieden werden, in der die Ecke zwischen der Seitenwand und der Bodenwand des vertieften Abschnitts 25 nicht in Kontakt mit der basisseitigen Oberfläche S1 gebracht wird, wenn das Abdeckelement 20a durch die Schraubelemente 40 fest mit dem Basiselement 10a verbunden wird.
(Dritte Ausführungsform)
Nachstehend ist eine Halbleitervorrichtung 100a gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf 9 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Fahrzeugkarosserie 300a als das stationäre Element (das zweite Element) verwendet, während eine Halterung 200a als das Befestigungselement (das erste Element) verwendet wird.
Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in einem Abdeckelement 20b und der Halterung 200a.
Das Abdeckelement 20b der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich dahingehend von dem Abdeckelement 20 der ersten Ausführungsform, dass die Wärmeabstrahlungsrippe an einem Deckenabschnitt 24a des Abdeckelements 20b nicht vorgesehen ist. Obgleich nicht in den Zeichnungen gezeigt, kann das Abdeckelement 20b auf die gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform am Basiselement 10 befestigt werden, so dass das Basiselement 10 und das Abdeckelement 20b die gleichen Vorteile wie diejenigen der ersten Ausführungsform hervorbringen. Bei der Halbleitervorrichtung 100a (im Folgenden die Steuervorrichtung 100a) wird die an der Montageplatine 30 erzeugte Wärme zunächst auf das Basiselement 10 und anschließend vom Basiselement 10 auf das Abdeckelement 20b übertragen.
Die Halterung 200a beinhaltet einen Schiebeabschnitt 202a, erste Flanschabschnitte 203a, erste Schraublöcher 204a, zweite Flanschabschnitte 205a, zweite Schraublöcher 206a und dergleichen. Die Halterung 200a ist aus Metall, wie beispielsweise Aluminium, aufgebaut. Bei der Steuervorrichtung 100a wird die an der Montageplatine 30 erzeugte Wärme zunächst auf das Basiselement 10 und das Abdeckelement 20b übertragen. Die Wärme wird vom Basiselement 10 und Abdeckelement 20b weiter auf die Halterung 200a übertragen.
Jeder der ersten Flanschabschnitte 203a der Halterung 200a wird durch die Schraubelemente (nicht gezeigt) am Basiselement 10 befestigt. In jedem der ersten Flanschabschnitte 203a sind zwei erste Schraublöcher 204a gebildet, wobei jedes der ersten Schraublöcher 204a ein Durchgangsloch ist, durch das das Schraubelement eingefügt wird. Die ersten Schraublöcher 204a sind an in X-Richtung voneinander getrennten Positionen vorgesehen. Innengewindelöcher (nicht gezeigt) sind in einem Außenumfangsabschnitt des Basiselements 10 (entsprechend den basisseitigen Flanschabschnitten 11) an solchen Positionen gebildet, die den ersten Schraublöchern 204a gegenüberliegen. Die Halterung 200a wird durch die Schraubelemente am Basiselement 10 befestigt, die durch die ersten Schraublöcher 204a der Halterung 200a in die jeweiligen Innengewindelöcher des Basiselements 10 geschraubt werden.
Bei der Halterung 200a ist jeder der zweiten Flanschabschnitte 205a über einen jeweiligen Verbindungsabschnitt mit dem ersten Flanschabschnitt 203a verbunden. Mit anderen Worten, die zweiten Flanschabschnitte 205a sind auf beiden Seiten der Halterung 200a in Y-Richtung vorgesehen, und zwar derart, dass sich jeder der zweiten Flanschabschnitte 205a von einem jeweiligen der ersten Flanschabschnitte 203a in Y-Richtung nach außen erstreckt. Eine Position jedes zweiten Flanschabschnitts 205a in Z-Richtung unterscheidet sich von derjenigen des ersten Flanschabschnitts 203a um einen Abstand entsprechend einer Dicke des Basiselements 10.
Jeder der zweiten Flanschabschnitte 205a wird durch die Schraubelemente (nicht gezeigt) an der Fahrzeugkarosserie 300a befestigt. In jedem der zweiten Flanschabschnitte 205a sind zwei zweite Schraublöcher 206a gebildet, wobei jedes der zweiten Schraublöcher 206a ein Durchgangsloch ist, durch das das Schraubelement eingefügt wird. Die zweiten Schraublöcher 206a sind an in X-Richtung voneinander getrennten Positionen vorgesehen. Innengewindelöcher (nicht gezeigt) sind in der Fahrzeugkarosserie 300a an solchen Stellen gebildet, die den zweiten Schraublöchern 206a gegenüberliegen. Die Halterung 200a wird durch die Schraubelemente (nicht gezeigt) an der Fahrzeugkarosserie 300a befestigt, die durch die zweiten Schraublöcher 206a der Halterung 200a in die jeweiligen Innengewindelöcher der Fahrzeugkarosserie 300a geschraubt werden.
Gleich dem konvexen Abschnitt 211 des abdeckungsseitigen Flanschabschnitts 21 in der ersten Ausführungsform ist ein konvexer Abschnitt (nicht gezeigt) mit einer gekrümmten Oberfläche an einer unteren Oberfläche des zweiten Flanschabschnitts 205a gebildet, wobei die untere Oberfläche der Fahrzeugkarosserie 300a zugewandt ist. Mit anderen Worten, der konvexe Abschnitt ist im zweiten Flanschabschnitt 205a zwischen den zweiten Schraublöchern 206a in X-Richtung gebildet.
Der konvexe Abschnitt des zweiten Flanschabschnitts 205a ragt aus einer X-Y-Ebene, die untere offene Enden des zweiten Schraublochs 206a miteinander verbindet, in Z-Richtung zur Fahrzeugkarosserie 300a hervor, so dass der konvexe Abschnitt vollständig mit der Fahrzeugkarosserie 300a in Kontakt gebracht wird, wenn die Halterung 200a durch die Schraubelemente fest mit der Fahrzeugkarosserie 300a verbunden wird. Die Fahrzeugkarosserie 300a weist an solchen Abschnitten, an denen die Fahrzeugkarosserie 300a den zweiten Flanschabschnitten 205a zugewandt ist, eine ebene Oberfläche auf. Wie vorstehend beschrieben, dient die Halterung 200a in der vorliegenden Ausführungsform als das Befestigungselement (das erste Element), während die Fahrzeugkarosserie 300a als das stationäre Element (das zweite Element) dient.
Gemäß der obigen Struktur der zweiten Flanschabschnitte 205a kann der thermische Kontaktwiderstand R zwischen der Halterung 200a und der Fahrzeugkarosserie 300a verringert und damit die Wärmeabstrahlungsleistung erhöht werden, gleich dem Abdeckelement 20 und dem Basiselement 10 der ersten Ausführungsform. Darüber hinaus können die Halterung 200a und die Fahrzeugkarosserie 300a die im Wesentlichen gleichen Vorteile wie das Abdeckelement 20 und das Basiselement 10 hervorbringen. In der vorliegenden Ausführungsform wird die an der Montageplatine 30 erzeugte Wärme auf das Basiselement 10, das Abdeckelement 20b und die Halterung 200a übertragen. Anschließend wird die Wärme von den zweiten Flanschabschnitten 205a der Halterung 200a weiter auf die Fahrzeugkarosserie 300a übertragen. Dadurch kann die Wärmeabstrahlungsleistung in der vorliegenden Ausführungsform verglichen mit einem Fall, in dem die Wärme von der Halterung 200a nur an die Luft abgegeben wird, erhöht werden.
Die Steuervorrichtung 100a der vorliegenden Ausführungsform kann wie folgt modifiziert werden. Das Basiselement 10 kann als das stationäre Element (das zweite Element) verwendet werden, während der erste Flanschabschnitt 203a der Halterung 200a als das Befestigungselement (das erste Element) verwendet werden kann. In diesem Fall dienen die ersten Schraublöcher 204a des ersten Flanschabschnitts 203a als die Schraublöcher (die Durchgangslöcher). Darüber hinaus ist der konvexe Abschnitt mit der gekrümmten Oberfläche an einer unteren Oberfläche des ersten Flanschabschnitts 203a (gegenüber dem Basiselement 10) gebildet, in gleicher Weise wie der abdeckungsseitige Flanschabschnitt 21. Das Basiselement 10 weist die ebene Fläche auf der oberen Seite dem ersten Flanschabschnitt 203a zugewandt auf.
Gemäß der obigen modifizierten Struktur der Steuervorrichtung 100a können das Basiselement 10 und die Halterung 200a die im Wesentlichen gleichen Vorteile hervorbringen wie das Basiselement 10 und das Abdeckelement 20 der ersten Ausführungsform. Darüber hinaus kann der thermische Kontaktwiderstand R zwischen dem Basiselement 10 und der Halterung 200a verringert und damit die Wärmeabstrahlungsleistung erhöht werden, auf die gleiche Weise wie das Abdeckelement 20 und das Basiselement 10 der ersten Ausführungsform. Die Halterung 200a kann weiterhin als das stationäre Element (das zweite Element) verwendet werden, während das Basiselement 10 als das Befestigungselement (das erste Element) verwendet werden kann.
(Vierte Ausführungsform)
Nachstehend ist eine Halbleitervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 10 beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch eine Form des abdeckungsseitigen Flanschabschnitts 21, wenn das Abdeckelement 20 durch die Schraubelemente 40 am Basiselement 10 befestigt ist.
Gleich der ersten Ausführungsform ist der konvexe Abschnitt 211 an der unteren Oberfläche (der abdeckungsseitigen Oberfläche S2) des Abdeckelements 20 gebildet. Der konvexe Abschnitt 211 ist so ausgebildet, dass die gekrümmte Oberfläche den Scheitelpunkt zwischen den abdeckungsseitigen Schraublöchern 22 in X-Richtung aufweist. Die gekrümmte Oberfläche ist nach unten zum basisseitigen Flanschabschnitt 11 vorstehend. Die obere Oberfläche (die basisseitige Oberfläche S1) des basisseitigen Flanschabschnitts 11 ist mit der ebenen Fläche ausgebildet.
Der abdeckungsseitige Flanschabschnitt 21 befindet sich teilweise in Kontakt mit dem basisseitigen Flanschabschnitt 11, und zwar in einem begrenzten Bereich zwischen den abdeckungsseitigen Schraublöchern 22, d.h. in dem Bereich den Scheitelpunkt der gekrümmten Oberfläche umgebend, in dem Zustand, in dem das Abdeckelement 20 durch die Schraubelemente 40 am Basiselement 10 befestigt ist. Mit anderen Worten, bei der Steuervorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform befindet sich ein Teil der gekrümmten Oberfläche des abdeckungsseitigen Flanschabschnitts 21 in Kontakt mit einem Teil der ebenen Oberfläche des basisseitigen Flanschabschnitts 11, und zwar an einer Position (oder dem Bereich) zwischen den abdeckungsseitigen Schraublöchern 22 in X-Richtung. Daher befinden sich der abdeckungsseitige Flanschabschnitt 21 und der basisseitige Flanschabschnitt 11 an einem mittleren Abschnitt zwischen den abdeckungsseitigen Schraublöchern 22 teilweise in Kontakt, während sich der abdeckungsseitige Flanschabschnitt 21 und der basisseitige Flanschabschnitt 11 an beiden Enden des Abdeckelements 20 und des Basiselements 10 in X-Richtung nicht in Kontakt befinden. Genauer gesagt, sind der abdeckungsseitige Flanschabschnitt 21 und der basisseitige Abschnitt 11 in Z-Richtung an solchen Abschnitten, die an jedes der abdeckungsseitigen Schraublöcher 22 grenzen, voneinander getrennt.
Bei der Steuervorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform, bei der sich der abdeckungsseitige Flanschabschnitt 21 teilweise mit dem basisseitigen Flanschabschnitt 11 in Kontakt befindet, wird die an der Montageplatine 30 erzeugte Wärme auf das Basiselement 10 übertragen und vom Basiselement 10 weiter auf das Abdeckelement 20 übertragen. Daher können bei der Steuervorrichtung 100 der vierten Ausführungsform die gleichen Vorteile wie in der ersten Ausführungsform hervorgebracht werden.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen und/oder Modifikationen beschränkt, sondern kann auf verschiedene Weise modifiziert werden, ohne vom Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015162624 [0002]

Claims

Struktur zum Befestigen eines ersten Elements an einem zweiten Element, aufweisend: - ein Befestigungselement (20, 20a, 200a) des ersten Elements, das durch ein Schraubelement (40) an einem stationären Element (10, 10a, 300a) des zweiten Elements zu befestigen ist; - zwei Schraublöcher (22, 22a, 204a, 206a), die in dem Befestigungselement gebildet sind, wobei jedes der Schraublöcher ein Durchgangsloch ist, durch das das Schraubelement einzufügen ist, wobei die beiden Schraublöcher in einer ersten Richtung (X) voneinander getrennt sind; und - einen konvexen Abschnitt (211, 211a), der in einer Oberfläche (S2) des Befestigungselements, die dem stationären Element zugewandt ist, an einer Position zwischen den beiden Schraublöchern gebildet ist, wobei der konvexe Abschnitt in einer zweiten Richtung (Z) senkrecht zur ersten Richtung derart von einem offenen Ende jedes Schraublochs zu dem stationären Element vorsteht, dass der konvexe Abschnitt in direkten Kontakt mit dem stationären Element gebracht wird, wenn das Befestigungselement durch das Schraubelement am stationären Element befestigt wird.
Struktur nach Anspruch 1, wobei der konvexe Abschnitt (211) mit einer gekrümmten Oberfläche mit einem Scheitelpunkt zwischen den beiden Schraublöchern (22, 204a, 206a) ausgebildet ist, wobei eine Höhe jedes Punktes des konvexen Abschnitts, in der zweiten Richtung gemessen, in der ersten Richtung vom offenen Ende des Schraublochs zum Scheitelpunkt graduell zunimmt.
Struktur nach Anspruch 1, ferner einen vertieften Abschnitt (25) aufweisend, der am offenen Ende des Schraublochs (22a) gebildet ist, wobei - ein offener Bereich des vertieften Abschnitts (25) größer ist als der des Schraublochs, und - der konvexe Abschnitt (211a) mit einer ebenen Oberfläche zwischen den Schraublöchern ausgebildet ist.
Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei - das erste Element (20, 20a) ein erstes Gehäuseelement einer Gehäuseeinheit zum Unterbringen eines Wärmeerzeugungselements (32) ist, - das zweite Element (10, 10a) ein zweites Gehäuseelement der Gehäuseeinheit ist, und - das erste Gehäuseelement durch das Schraubelement (40) am zweiten Gehäuseelement zu befestigen ist.
Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Element aus einer Halterung (200a) aufgebaut ist, die durch das Schraubelement (40) am zweiten Element (300a) zu befestigen ist.
Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste Element eine ebene Oberfläche auf einer dem konvexen Abschnitt gegenüberliegenden Seite an einem das Schraubloch umgebenden Abschnitt aufweist.
Halbleitervorrichtung, aufweisend: - ein erstes Element (20, 20a, 200a) mit einer ersten Kontaktfläche (S2); - ein zweites Element (10, 10a, 300a), an dem das erste Element durch Schraubelemente (40) befestigt ist, wobei das zweite Element eine zweite Kontaktfläche (S1) aufweist, die der ersten Kontaktfläche (S2) zugewandt ist; - ein Wärmeerzeugungselement (31, 32), das Wärme erzeugt, die auf das zweite Element zu übertragen ist; - zwei Schraublöcher (22, 22a, 204a, 206a), die in dem ersten Element gebildet sind, von denen jedes ein Durchgangsloch zum Einfügen des Schraubelements ist, wobei die beiden Schraublöcher in einer ersten Richtung in einem Abstand voneinander angeordnet sind; und - zwei Innengewindelöcher (12), die in dem zweiten Element an solchen Positionen gebildet sind, die jeweils den Schraublöchern in einer zweiten Richtung (Z) senkrecht zur ersten Richtung gegenüberliegen, wobei - eine von der ersten Kontaktfläche (S2) und der zweiten Kontaktfläche (S1) aus einer gekrümmten Oberfläche besteht, während die andere von der ersten Kontaktfläche (S2) und der zweiten Kontaktfläche (S1) aus einer ebenen Oberfläche besteht, wobei die gekrümmte Oberfläche in der zweiten Richtung zur ebenen Oberfläche vorsteht, und - sich mindestens ein Teil der gekrümmten Oberfläche (S1/S2) in einem Bereich zwischen den beiden Schraublöchern in Kontakt mit einem Teil der ebenen Oberfläche (S1/S2) befindet, in einem Zustand, in dem das erste Element durch die Schraubelemente am zweiten Element befestigt ist, so dass die Wärme des Wärmeerzeugungselements vom zweiten Element zum ersten Element über die zweite Kontaktfläche zur ersten Kontaktfläche übertragen wird.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7, wobei das erste Element und das zweite Element eine Gehäuseeinheit zum Unterbringen des Wärmeerzeugungselements bilden.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7, wobei - das erste Element (10) ein Teil einer Gehäuseeinheit zum Unterbringen des Wärmeerzeugungselements ist, - die beiden Innengewindelöcher in dem ersten Element (10) gebildet sind, - das zweite Element aus einer Halterung (200a) zum Befestigen des ersten Elements (10) an einem stationären Element (300a) besteht, und - zwei Schraublöcher (206a) in der Halterung (200a, 205a) gebildet sind.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7, wobei - das erste Element (200a) aus einer Halterung besteht, die an einer Gehäuseeinheit zu befestigen ist, die das Wärmeerzeugungselement (31, 32) unterbringt, - die beiden Schraublöcher (206a) in der Halterung (200a, 205a) gebildet sind, - das zweite Element (300a) ein stationäres Element ist, an dem das erste Element (200a) befestigt wird, und - die beiden Innengewindelöcher in dem stationären Element (300a) gebildet sind.