DE10218071A1 - Kondensatormodul und dieses verwendende Halbleitereinrichtung - Google Patents
Kondensatormodul und dieses verwendende HalbleitereinrichtungInfo
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Abstract
Ein Kondensatormodul, das ein Keramikkondensator mit Anschlussteilen zum Reduzieren von durch thermische Belastung oder Elektrostriktion im Keramikkondensator selbst bedingter Belastung und einer Halbleitereinrichtung, die das Kondensatormodul verwendet. Das Kondensatormodul und die Halbleitereinrichtung sind entworfen, um eine reduzierte Größe und eine verbesserte Zuverlässigkeit zu haben. Die Halbleitereinrichtung hat eine Leistungsumrichterschaltung, die aus Schalteinrichtungen und Dioden besteht, einen P-Polaritäts-Leiter und einen N-Polaritäts-Leiter zum Zuführen elektrischer Energie zu der Leistungsumrichterschaltung, einen Keramikkondensator mit zwei externen Elektroden, flexiblen Anschlussteilen, die mit den externen Elektroden verbunden sind, eine Wärmeabstrahlplatte, die am Boden eines Gehäuses vorgesehen ist, ein isolierendes Harz, mit dem die Leistungsumrichterschaltung bedeckt ist, einen P-Polaritätsverbindungs-Leiter zum Verbinden zwischen Anschlussteil auf einer Seite des Keramikkondensators und dem P-Polaritäts-Leiter, einen N-Polaritätsverbindungs-Leiter zum Verbinden zwischen dem Anschlussteil auf der anderen Seite des Keramikkondensators und dem N-Polaritäts-Leiter und eine geformte Leiterplatte, auf der eine Hauptfläche des Keramikkondensators abgestützt ist.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kondensatormodul und
eine Halbleitereinrichtung, die dieses Kondensatormodul
verwendet und insbesondere ein Kondensatormodul, das zum
Aufbauen einer Umrichtereinrichtung verwendet wird und eine
Halbleitereinrichtung, die dieses Kondensatormodul verwendet.
Umrichter sind vielfach verwendet in verschiedenen Arten von
Verbraucher-orientierten oder industriellen
Elektronikanwendungen. Beispielsweise in einem von einem
Wechselstrommotor angetriebenen Elektrofahrzeug oder einem
Hybridfahrzeug, das von einem eingebauten Verbrennungsmotor
und einem Elektromotor angetrieben wird, wird ein Umrichter
101 (auf den nachstehend Bezug genommen wird als Stand der
Technik 1) zwischen dem Elektromotor und einer
Gleichstromenergieversorgung angeordnet, wie in Fig. 20
gezeigt. Wie in einer Draufsicht der Fig. 18 gezeigt und
einer Schnittansicht der Fig. 19, besteht der Umrichter 101
aus einer Halbleitereinrichtung 102 und einem
Glättkondensator 110, der außerhalb der Halbleitereinrichtung
102 angeordnet ist. Der Glättkondensator 110 ist erforderlich
zum Reduzieren von Wellenspannungsänderungen in der
Gleichstromenergieversorgung. Die Halbleitereinrichtung 102
setzt den Gleichstrom in Wechselstrom um durch die
Schalteinrichtungen 120 und die Dioden 121, die auf einer
isolierenden Platine 125 montiert sind oder, umgekehrt,
wandelt Wechselstrom in Gleichstrom um. Wenn ein Drei-Phasen-
Drehstrommotor verwendet wird, hat die Halbleitereinrichtung
102 drei Phasen: Eine U-Phase 140, eine V-Phase 141 und eine
W-Phase 142. Die isolierende Platine 125 ist an einer
Wärmeabstrahlplatte 160 montiert, die an einem Gehäuse 150
befestigt ist, das aus einem Kunstharz hergestellt ist. Eine
Vielzahl von Leiter zur internen Verdrahtung ist eingebettet
in das Gehäuse 150 durch Einfügeformen. Die Leiter haben
freiliegende Abschnitte in der Oberfläche des Gehäuses 150,
die einen P-Anschluss, einen N-Anschluss 131 auf der
Gleichstromseite bilden und einen U-Anschluss 132, einen V-
Anschluss 133 und einen W-Anschluss 134 auf der
Wechselstromseite. Auch sind die Verbinder mit den
Schalteinrichtungen 120 und den Dioden 121 durch ein
Verdrahtungsmuster und Aluminiumdrähte (nicht dargestellt),
die an der Oberfläche der isolierenden Platine 125
ausgebildet sind, verbunden, hierbei die in Fig. 20 gezeigte
Schaltung bildend. Eine Gleichspannungsenergieversorgung ist
mit dem P-Anschluss 130 und dem N-Anschluss 131 verbunden.
Ein Dreiphasendrehstrommotor ist mit dem U-Anschluss 132, dem
V-Anschluss 133 und dem W-Anschluss 134 auf der
Wechselstromseite verbunden.
Wie oben erwähnt, ist der Glättkondensator 110 außerhalb der
Halbleitereinrichtung 102 vorgesehen, wenn die
Halbleitereinrichtung aus dem Umformer nach dem Stand der
Technik 1 besteht. Aus diesem Grund sind die
Verdrahtungsleitungen zwischen dem Glättkondensator 110 und
den Schalteinrichtungen 120 in der Halbleitereinrichtung 102
lang und ihre Induktanz ist groß. Unter solchen Bedingungen
kann eine hohe Stoßspannung bewirkt werden.
Daher besteht ein Bedürfnis, die Belastungsfestigkeit von
Halbleiterelementen zu erhöhen und einer Anhebung der
Herstellungskosten ist unvermeidbar. Da die Induktanz
anwächst, ist es erforderlich, die Kapazität des
Glättkondensators 110 anzuheben, um die Welligkeit in der
Spannung der Gleichstromenergieversorgung zu reduzieren.
Daher muss der Glättkondensator 110 in seiner Größe
anwachsen, was zu einem Anwachsen der Gesamtgröße des
Umrichters 101 führt.
Gewöhnlich wird ein Elektrolytkondensator in zylindrischer
Form oder ähnlich verwendet als Kondensator mit großer
Kapazität. Wenn ein solcher Kondensator verwendet wird, ist
es schwierig, den Raum effizient zu nutzen. Dies ist ein
Hindernis beim Reduzieren der Größe des Umrichters 101.
Die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 10-304680
offenbart die Verwendung eines Keramikkondensators als
Glättkondensator 110 zum Reduzieren der Größe einer
Halbleitereinrichtung und eine Struktur, in der der
Keramikkondensator in der Nähe der Schalteinrichtung
innerhalb der Halbleitereinrichtung platziert ist (Stand der
Technik 2). Fig. 21 bis 23 zeigen den Aufbau einer
konventionellen Energiewandlereinrichtung, die in der in
dieser Veröffentlichung offenbarten Beschreibung beschrieben
ist.
In einer Ausgestaltung der in der japanischen offengelegten
Patentanmeldung Nr. 10-304680 offenbarten
Energiewandlereinrichtung wird ein Keramikkondensator C
verwendet als Glättkondensator und ist montiert an einer
Schalteinrichtungsplatine 226, auf der Bipolartransistoren
mit isoliertem Gateanschluss (IGBT) usw. montiert sind. Der
Keramikkondensator C wird über ein Kühlteil 218 gekühlt, mit
dem IGBTs usw. auch gekühlt werden. Speziell, wie in Fig. 22
gezeigt, ist der Keramikkondensator C, der die Form eines im
Wesentlichen rechteckigen Blocks hat, horizontal positioniert
zwischen Energieversorgungs-Verdrahtungsleiter auf der Plus-
und Minusseite (auf die nachstehend bezug genommen wird als
P-Polaritäts-Leiter 236P und N-Polaritäts-Leiter 236N)
horizontal platziert. Alternativ ist der Keramikkondensator C
vertikal platziert, wie in Fig. 23 gezeigt. Drei
Keramikkondensatoren, die parallel verbunden sind
miteinander, können in einem Eins-zu-Eins-Verhältnis mit den
drei Phasen vorgesehen sein zum Realisieren eines
Glättkondensators.
Einer der Vorteile der Verwendung eines Keramikkondensators
als Glättkondensator ist, dass ein Keramikkondensator einen
kleineren Innenwiderstand hat als ein Elektrolytkondensator
und ein Limitieren der Kapazität auf einen zum Glätten
erforderlichen Wert ermöglicht, wohingegen beim Stand der
Technik die Kapazität eingestellt ist auf einen vergleichbar
großen Wert zum Absorbieren einer Wellenspannung. Speziell
kann die erforderliche Kapazität des Glättkondensators
begrenzt werden auf einige hundert Mikrofarad, während die
erforderliche Kapazität im Stand der Technik einige zehn
Millifarad ist. Folglich kann der Glättkondensator in seiner
Größe reduziert werden.
Die oben beschriebene Struktur hat ein Problem in bezug auf
ein Verfahren zum Verbinden zwischen dem Keramikkondensator C
und jedem der P-Polaritäts-Leiter 236P und N-Polaritäts-
Leiter 236N. Es wird ein Fall diskutiert werden, in dem drei
Keramikkondensatoren, die parallel geschaltet sind, als
Glättkondensator dienen in der Art, die in der oben erwähnten
Veröffentlichung im beschriebenen Beispiel der
Umrichtereinrichtung offenbart ist, die in einem
Elektrofahrzeug montiert ist.
In der in der oben erwähnten Veröffentlichung offenbarten
Beschreibung wird ausgesagt, dass die für das Glätten
erforderliche Kapazität begrenzt werden kann auf einige
hundert Mikrofarad, wenn ein Keramikkondensator verwendet
wird als Glättkondensator. Jedoch wird die äußere Größe eines
Keramikkondensators in einem Fall, wenn drei
Keramikkondensatoren parallel geschaltet werden zueinander,
wie in der offenbarten Beschreibung beschrieben zum
Realisieren eines solchen Kondensators angenommen als
mindestens einige zehn Quadratmillimeter groß.
Das Verfahren des Verbindens des Keramikkondensators C und
jedes von dem P-Polaritäts-Leiter 236P und dem N-Polaritäts-
Leiter 236N ist nicht in der oben erwähnten Veröffentlichung
detailliert beschrieben, aber der Keramikkondensator C und
jeder von den P-Polaritäts-Leiter 236P und N-Polaritäts-
Leiter 236N in dem Zustand, der aus den Fig. 22 und 23
verstanden wird, sind miteinander verbunden wobei ihre
Oberflächen einander gegenüber liegen. Vom Betrachtungspunkt
der Montage in einem Elektrofahrzeug wird überlegt, dass es
erforderlich ist für die verbundenen Flächen, zuverlässig im
verbundenen Zustand gehalten zu werden, selbst wenn sie
veranlasst werden, zu vibrieren, und es ist auch erforderlich
für die verbundenen Flächen, nicht nur in Kontakt miteinander
zu sein sondern auch in einem Zustand zu sein, in dem sie
fest aneinander befestigt sind. Außerdem, während es
erforderlich ist, einen substanziell hohen Druck auf die
Kontaktflächen auszuüben, um eine zuverlässige Verbindung
durch Kontaktieren sicherzustellen, ist keine Einrichtung
vorgesehen zum Anwenden eines Kontaktdruckes auf die
Kontaktflächen in der Art, wie aus der Offenbarung der oben
erwähnten Veröffentlichung verstanden wird und es kann leicht
gemutmaßt werden, dass der Stand der Technik bloß mit einer
gedachten Befestigung der verbundenen Oberflächen
vorgeschlagen wurde.
Außerdem ist es, um die best mögliche Nutzung der Kapazität
eines Keramikkondensators zu erhalten erforderlich, die
Gleichförmigkeit der Stromdichte in dem Keramikkondensator zu
maximieren. Für diesen Effekt ist es erforderlich, dass jeder
von den P-Polaritäts-Leiter 236P und den N-Polaritäts-Leiter
236N im Wesentlichen mit der gesamten Oberfläche einer
externen Elektrode des Keramikkondensators verbunden sind
oder dass die Verbindung gleichförmig verteilt wird an im
Wesentlichen den gesamten Bereich der externen Elektrode des
Keramikkondensators.
Gewöhnlich wird ein Metall wie Kupfer mit hoher elektrischer
Leitfähigkeit und niedrigem Preis als Material für den P-
Polaritäts-Leiter 236P und den N-Polaritäts-Leiter 236N
verwendet, mit denen der Keramikkondensator verbunden ist.
Aus den oben beschriebenen Gründen ist es erforderlich zur
Implementierung des Standes der Technik, der in der oben
erwähnten Veröffentlichung offenbart ist, dass Materialen mit
unterschiedlichem linearen Ausdehnungskoeffizienten verwendet
werden, d. h., eine Keramik und ein Metall sind in einem
solchen Zustand miteinander verbunden, dass der
Kontaktbereich dazwischen einige zehn Quadratmillimeter groß
ist. In Implementationen des Standes der Technik kann unter
solchen Voraussetzungen das Auftreten spürbarer thermischer
Belastung in Abschnitten der beiden miteinander verbundenen
Teilen nicht vermieden werden. Beispielsweise hat im Falle
der Umrichtereinrichtung, die in einem Elektrofahrzeug
montiert ist, das als ein Beispiel in der Beschreibung in der
oben erwähnten Veröffentlichung offenbart ist, die
Umrichtereinrichtung einen Betriebstemperaturbereich von
-40 Grad bis 125 Grad und die Komponenten sind wiederholten
thermischen Prozessen unterworfen bedingt durch
Temperaturänderungen in diesem Bereich. In einer solchen
Situation ist es unvermeidbar, dass die Verbindung oder der
Keramikkondensator selbst ernsthaft zerstört werden durch
thermische Belastung bedingt durch die thermischen Prozesse.
In dem Fall, in dem ein Mehrlagenkeramikkondensator
beispielsweise einer, der eine Bariumtitanatkeramik als
Dielektrikum verwendet, bei einer hohen Spannung oder in
einem Hochfrequenzbereich verwendet wird, kann außerdem
leicht Elektrostriktion auftreten bedingt durch ein
piezoelektrisches Phänomen des Dielektrikums, das in dem
Hauptteil des Kondensators vorgesehen ist. Der Umfang der
Elektrostriktion ist speziell groß, wenn die Kapazität des
Mehrlagenkeramikkondensators groß ist. Wenn in einer
Situation, in der eine solche Elektrostriktion bewirkt wird,
die Verbindungsteile mit den externen Elektroden in einem
Zustand verbunden sind, in dem die Verbindungsflächen
einander gegenüber liegen in der in Bezug auf den Stand der
Technik beschriebenen Weise, wie sie in der oben erwähnten
Veröffentlichung offenbart ist, ist eine Verschiebung des
Kondensatorgehäuses bedingt durch Elektrostriktion
vergleichsweise stark eingeschränkt durch die
Verbindungsteile zum Reduzieren des Auskommens der durch
Elektrostriktion bedingten Belastung um einen vergleichsweise
großen Betrag. Es besteht die Möglichkeit des Zerstörens des
Keramikkondensators als Ergebnis einer solchen Bedingung.
Es wird jedoch angenommen, dass die in der japanischen
veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 10-304680 offenbarte
Struktur entworfen worden ist ohne die Beachtung einer
solchen Belastung bedingt durch Hitze oder Elektrostriktion.
Die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2000-223355
und 2000-235931 offenbaren Strukturen (auf die nachstehend
Bezug genommen wird als Stand der Technik 3 und 4), die
entworfen worden sind zum Vermeiden von Problemen von
thermischer Belastung und Elektrostriktion wie den oben
beschriebenen und in denen ein aus einer Metallplatte
erstelltes Anschlussteil vorgesehen ist als externe Elektrode
des Keramikkondensators um Belastung, die an der Verbindung
und dem Keramikkondensatorhauptteil wirkt durch die Formation
des eine Krümmung einschließenden Anschlussteils zu
reduzieren. Bei dem in der japanischen offengelegten
Patentanmeldung Nr. 10-304680 offenbarten Stand der Technik
ist jedoch keine Anwendung eines Keramikkondensators mit
einem solchen Anschlussteil angenommen. Vom Stand der Technik
kann kein Hinweis auf ein Verfahren zum Anwenden eines
solchen Keramikkondensators erhalten werden. Auch wird bei
den Keramikkondensatoren, die in den japanischen
offengelegten Patentanmeldungen Nr. 2000-223355 und 2000-
235931 offenbart sind, angenommen, dass sie mit einem ebenen
Teil wie z. B. einer Platine verbunden sind ohne die Annahme
von Einfügungen zwischen Leitern, die einander gegenüber
liegen wie in den Fig. 22 und 23 in der japanischen
offengelegten Patentanmeldung Nr. 10-304680 gezeigt. Von
diesem Stand der Technik kann kein Hinweis zu einem Verfahren
einer solchen Anwendung erhalten werden.
Außerdem, wenn P-Polaritäts- und N-Polaritäts-Leiter entlang
einer Ebene in einer Anwendung des Keramikkondensators, der
in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 2000-
223355 oder 2000-235931 offenbart ist, angeordnet sind, ist
der Keramikkondensator in einer horizontalen Position.
Bemerke, dass der Begriff "horizontale Position" sich auf
einen Zustand bezieht, in dem der Keramikkondensator derart
angeordnet ist, dass eine der Oberflächen des
Keramikkondensators mit dem größten Bereich (auf die
nachstehend als Hauptfläche Bezug genommen wird) horizontal
angeordnet ist. Alternativ kann der Keramikkondensator in
einer vertikalen Position sein. Die Hauptfläche des
Keramikkondensators ist in dieser Position senkrecht zur
Oberfläche, an der der Keramikkondensator montiert wird. Wenn
die Größe des Keramikkondensators einige zehn
Quadratmillimeter ist und wenn der Keramikkondensator in
horizontaler Position ist, ist die Größe der
Halbleitereinrichtung spürbar groß. Um dies zu vermeiden,
wird der Keramikkondensator vertikal positioniert oder
oberhalb der Energieumwandlerschaltung platziert. Es ist
jedoch schwierig, für jeden der Keramikkondensatoren, die in
den japanischen offengelegten Patentanmeldungen Nr.
2000-223355 oder 2000-235931 offenbart sind, mit den P-Polarität-
und N-Polaritäts-Leiter verbunden zu sein während sie in
einer Position gehalten werden, die von der horizontalen
Position abweicht. Daher ist der Freiheitsgrad des
Positionierens des Kondensators gering.
Selbst wenn Abschnitte der P-Polaritäts- und N-Polaritäts-
Leiter aufrecht hochgezogen sind, wie in Fig. 23 im in der
japanischen offengelegten Patentanmeldung mit der Nummer 10-
304680 offenbarten Stand der Technik gezeigt, ist es
erforderlich, einige Maßnahmen zu ergreifen zum Ermöglichen
des Verbindens des Keramikkondensators mit den vertikalen
Oberflächen, beispielsweise Maßnahmen zum Stützen des
Keramikkondensators, bevor der Keramikkondensator verbunden
und befestigt wird oder ein Verfahren des Änderns der
Ausrichtung der Halbleitereinrichtung in horizontal unter
Beibehalten der Abschnitte, mit denen der Keramikkondensator
verbunden ist. In einem solchen Fall sind mühsame Operationen
erforderlich und ein Anwachsen der Herstellungskosten der
Halbleitereinrichtung wird bewirkt.
Der Keramikkondensator und die Anschlussteile sind durch
Löten miteinander verbunden. Wenn dasselbe Lot wie das zum
Verbinden des Keramikkondensators und der Anschlussteile
verwendet wird zum Verbinden des Keramikkondensators und des
P-Polaritäts- und N-Polaritäts-Leiters (d. h., des
Positivpolaritäts-Leiter und des Negativpolaritäts-Leiters)
gibt es ein Risiko, dass das Lot zum Verbinden zwischen dem
Keramikkondensator und den Anschlussteilen geschmolzen wird,
um ein Verschieben der Verbindungspositionen oder eine
Verbindungsunterbrechung des Keramikkondensators und der
Anschlussteile zu ermöglichen.
Beim Stand der Technik 1, sind wie oben beschrieben, die
Verdrahtungsleitungen zwischen dem Glättkondensator und den
Schalteinrichtungen lang, ihre Induktanz ist groß und es
besteht der Bedarf, die Kapazität des Glättkondensator derart
zu erhöhen, dass die Größe des Glättkondensators anwächst.
Beim Stand der Technik 2 wird hierzu eine Keramikkondensator
verwendet zum Erzielen einer Reduzierung der Größe, aber es
besteht die Möglichkeit, dass der Keramikkondensator zerstört
wird wenn er durch thermische Belastung oder Elektrostriktion
beansprucht wird, da der Keramikkondensator und jeder von den
P-Polaritäts- und N-Polaritäts-Leiter mit ihren einander
gegenüber liegenden Oberflächen verbunden sind. Jeder des
Standes der Technik 3 und 4 hat ein gewisses Maß an Lösung
des Druckproblems. Bei jeder dieser Lösungen des Standes der
Technik ist jedoch der Grad an Freiheit, mit der der
Kondensator positioniert werden kann wenn er in einer
Halbleitereinrichtung oder ähnlichem montiert wird, gering
und ein Erhöhen der Größe der Halbleitereinrichtung kann
nicht vermieden werden.
Mit Blick auf die oben erwähnten Probleme ist es ein Anliegen
der vorliegenden Erfindung, ein Kondensatormodul
bereitzustellen, mit der Fähigkeit thermischer Belastung
standzuhalten, die auf einen Keramikkondensator wirkt und
Belastung, die bedingt ist durch Elektrostriktion in dem
Keramikkondensator und das einen höheren Freiheitsgrad der
räumlichen Anordnung hat.
Ein anderes Anliegen der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Halbleitereinrichtung bereitzustellen, die unter Verwendung
des Kondensatormoduls aufgebaut ist mit verbesserter
Zuverlässigkeit und verringerter Größe.
Diese Ziele im Blick umfasst das Kondensatormodul der
vorliegenden Erfindung: Einen Keramikkondensator mit
Hauptflächen gegenüber entgegengesetzten Richtungen,
Seitenflächen gegenüber anderen entgegengesetzten Richtungen
und externen Elektroden, die jeweils an den gegenüber anderen
entgegengesetzten Richtungen angeordneten Seitenflächen
vorgesehen sind Anschlussteile, die jeweils mit externen
Elektroden des Keramikkondensators verbunden sind, wobei die
Anschlussteile elektrische Leitfähigkeit und Flexibilität
haben; einen Positivpolaritätsverbindungs-Leiter, der das
Anschlussteil an einer Seite des Keramikkondensators mit
einem Positivpolaritäts-Leiter verbindet, der extern
vorgesehen ist; einen Negativpolaritätsverbindungs-Leiter,
der das Anschlussteil an der anderen Seite des
Keramikkondensators mit einem Negativpolaritäts-Leiter
verbindet, der extern vorgesehen ist und eine Leiterplatte,
die mit dem Positivpolaritätsverbindungs-Leiter und dem
Negativpolaritätsverbindungs-Leiter versehen ist, wobei die
Hauptfläche des Keramikkondensators auf der Leiterplatte
gestützt ist.
Ein flexibles Teil kann zwischen dem Keramikkondensator und
der Leiterplatte eingefügt sein.
Auch kann jeder von dem Positivpolaritätsverbindungs-Leiter
und dem Negativpolaritätsverbindungs-Leiter einstückig
ausgebildet sein mit dem Anschlussteil.
Der Positivpolaritätsverbindungs-Leiter und der
Negativpolaritätsverbindungs-Leiter können parallel
zueinander angeordnet sein in einem vorbestimmten Abstand
voneinander beabstandet mit einer dazwischen eingefügten
Schicht.
Außerdem beruht die vorliegende Erfindung auf einer
Halbleitereinrichtung unter Verwendung des oben beschriebenen
Kondensatormoduls.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht einer Struktur einer
Halbleitereinrichtung in einer Ausgestaltung 1 der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Schnitt-Seitenansicht der Struktur der
Halbleitereinrichtung in der Ausgestaltung 1 der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm der Halbleitereinrichtung in
der Ausgestaltung 1 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine Vorderansicht der Struktur eines
Kondensatormoduls 60 in der Ausgestaltung 1 der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine Schnitt-Draufsicht der Struktur des
Kondensatormoduls 60 in der Ausgestaltung 1 der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 eine Seitenansicht der Struktur des
Kondensatormoduls 60 in der Ausgestaltung 1 der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 eine Vorderansicht einer Struktur eines
Kondensatormoduls 60 in einer zweiten Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 eine Schnitt-Draufsicht der Struktur des
Kondensatormoduls 60 in der Ausgestaltung 2 der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 eine Seitenansicht der Struktur des
Kondensatormoduls 60 in der Ausgestaltung 2 der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 eine Schnitt-Seitenansicht xder Struktur der
Halbleitereinrichtung in der Ausgestaltung 3 der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 eine Schnitt-Seitenansicht der Struktur der
Halbleitereinrichtung in der Ausgestaltung 4 der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 eine Vorderansicht einer Struktur eines
Kondensatormoduls 60 in einer fünften Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 eine Schnitt-Draufsicht der Struktur des
Kondensatormoduls 60 in der Ausgestaltung 5 der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 14 eine Seitenansicht der Struktur des
Kondensatormoduls 60 in der Ausgestaltung 5 der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 15 eine Schnitt-Seitenansicht der Struktur der
Halbleitereinrichtung in der Ausgestaltung 6 der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 16 eine Schnitt-Seitenansicht der Struktur der
Halbleitereinrichtung in der Ausgestaltung 7 der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 17 eine Schnitt-Seitenansicht der Struktur der
Halbleitereinrichtung in der Ausgestaltung 8 der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 18 eine Draufsicht einer Struktur eines
konventionellen Umrichters;
Fig. 19 eine Schnitt-Seitenansicht der Struktur des
konventionellen Umrichters;
Fig. 20 ein Schaltungsdiagramm des konventionellen
Umrichters;
Fig. 21(a) u. 21(b) Darlegung eines Schaltungsaufbaus eines anderen
konventionellen Umrichters und einen montierten
Zustand des Umrichters;
Fig. 22 eine perspektivische Ansicht eines Beispiels einer
Schalteinrichtungsplattenkonfiguration in dem
konventionellen Umrichter, der in Fig. 21 gezeigt
ist; und
Fig. 23 eine perspektivische Ansicht eines Beispiels einer
Modifikation der
Schalteinrichtungsplattenkonfiguration in dem
konventionellen Umrichter, der in Fig. 21 gezeigt
ist.
Ein Kondensatormodul und eine Halbleitereinrichtung in
Ausgestaltung 1 der vorliegenden Erfindung werden beschrieben
unter Bezugnahme auf die Draufsicht der Fig. 1, die den
Aufbau der Halbleitereinrichtung zeigt, die Schnitt-
Seitenansicht der Fig. 2 und das Schaltungsdiagramm der Fig.
3. Wie in Fig. 1 zu sehen ist, sind in dieser Ausgestaltung
sechs IGBTs (Schalteinrichtungen, insbesondere
Bipolartransistoren mit isoliertem Gate-Anschluss) 21 und
sechs Dioden 22 mit einem Kupferverdrahtungsmuster 26
verlötet, das an einer oberen Oberfläche einer aus einer
Keramik wie z. B. Aluminiumnitrid hergestellten isolierenden
Platte 25 ausgebildet ist. Die IGBTs 21 und die Dioden 22
bilden eine Energieumformerschaltung mit einer Vielzahl von
Phasen (drei Phasen in dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel). Die
IGBTs 21 und die Dioden 22 sind mit abwechseln vertauschter
Position angeordnet. D. h., die Ausrichtung und die
Reihenfolge, in der ein IGBT 21 und eine Diode 22 in jeder
der sechs Kombinationen von IGBTs 21 und Dioden 22 angeordnet
sind, ist umgekehrt in Bezug auf jede andere Kombination.
Energie wird der Energieumformerschaltung in jeder Phase
durch einen P-Polaritäts- bzw. Positivpolaritäts-Leiter 41
und einen N-Polaritäts- bzw. Negativpolaritäts-Leiter 43
zugeführt. Die isolierende Platte 25 wird an einer
Wärmeabstrahlplatte 71 angelötet, wie in Fig. 2 gezeigt. Von
den IGBTs 21 und den Dioden 22 generierte Wärme wird zu der
Wärmeabstrahlplatte 71 durch die isolierende Platte 25
geleitet und die Wärmeabstrahlplatte 71 wird mit Hilfe von
(nicht dargestellten) Kühlmitteln gekühlt, die unter der
unteren Oberfläche der Wärmeabstrahlplatte 71 angeordnet
sind.
Ein Gehäuse 30 ist ein aus einem Kunstharz wie z. B.
Polyethylensulfid (PPS) geformtes Teil mit dem P-Polaritäts-
Leiter 41, dem N-Polaritäts-Leiter 43, einem U-Polaritäts-
Leiter 45, einem V-Polaritäts-Leiter 47 und einem W-
Polaritäts-Leiter 49 einstückig eingelegt in und integriert
mit dem Kunstharz. Die Leiter 41, 43, 45, 47 und 49 haben
jeweils freiliegende Abschnitte an Oberflächen des Gehäuses
30, welche Abschnitte einen P-Polaritätsanschluss 42, einen
N-Polaritätsanschluss 44, einen U-Polaritätsanschluss 46,
eine V-Polaritätsanschluss 48 und einen W-Polaritätsanschluss
50 bilden. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist eine
Gleichstromenergieversorgung 92 mit dem P-Polaritätsanschluss
42 und dem N-Polaritätsanschluss 44 verbunden und ein
Dreiphasendrehstrommotor 91 ist mit dem U-Polaritätsanschluss
46, dem V-Polaritätsanschluss 48 und dem W-
Polaritätsanschluss 50 verbunden. Der P-Polaritäts-Leiter 41
und der N-Polaritäts-Leiter 43 haben freigelegte Abschnitte
an einer inneren Oberfläche des Gehäuses 30 und die
Kondensatormodule 60, die als Glättkondensator dienen, sind
mit den freigelegten Abschnitten verbunden. In dieser
Ausgestaltung ist jedes Kondensatormodul 60 in einer
vertikalen Position angeordnet, wie in Fig. 2 gezeigt,
hierdurch dem Bereich am Boden des Kondensatormoduls 60
ermöglichend, reduziert zu sein (verglichen mit dem
Bodenbereich in einem Gehäuse, wenn das Kondensatormodul in
horizontaler Position angeordnet ist). Die Struktur des
Kondensatormoduls 60 und das Verfahren zum Verbinden des
Kondensatormoduls 60 mit dem P-Polaritäts-Leiter 41 und dem
N-Polaritäts-Leiter 43 wird unten genauer beschrieben. Diese
jeweilige Komponenten sind über Aluminiumdrähte 23 verbunden
zur Realisierung des Schaltungsaufbaus, der in Fig. 3 gezeigt
ist.
Fig. 4, 5 und 6 sind eine Frontansicht, eine Schnittansicht
von oben betrachtet bzw. eine Seitenansicht der Struktur des
Kondensatormoduls 60. Das Kondensatormodul 60 besteht aus
zwei Keramikkondensatoren 61, von denen jeder im Wesentlichen
eine rechteckige Form hat und gegenüber entgegengesetzten
Richtungen angeordnete Hauptflächen und gegenüber anderen
entgegengesetzten Richtungen angeordnete Seitenflächen, und
aus einer geformten Leiterplatt 62, auf der eine Hauptfläche
jedes Keramikkondensators 61 gestützt ist. Außerdem besteht
die geformte Leiterplatte 62 aus einem P-
Polaritätsverbindungs-Leiter 63 und einem N-
Polaritätsverbindungs-Leiter 64, die je aus einem Metall wie
z. B. Kupfer oder Aluminium mit hoher elektrischer
Leitfähigkeit und hoher thermischer Leitfähigkeit hergestellt
sind und aus einem Kunstharz 65 zum Formen dieser derart,
dass die Leiter eingelegt sind in und integriert kombiniert
sind mit dem Kunstharz. Jeder der P-Polaritätsverbindungs-
Leiter 63 und N-Polaritätsverbindungs-Leiter 64 hat einen
Seitenendabschnitt und einen unteren Endabschnitt, die
freigelegt sind von dem geformten Kunstharz 65. Eine
Isolationsschicht 66 aus Kunstharz 65 ist zwischen dem P-
Polaritätsverbindungs-Leiter 63 und dem N-
Polaritätsverbindungs-Leiter 64 ausgebildet.
Jeder Keramikkondensator 61 in Form eines Blocks, der als
Glättkondensator dient, ist mit dem Seitenendabschnitt des P-
Polaritätsverbindungs-Leiters 63 und des N-
Polaritätsverbindungs-Leiters 64 verbunden, die aus dem
Formteil freigelegt sind. Externe Elektroden 67 sind an den
Seitenflächen des Keramikkondensators 61 ausgebildet, in
entgegengesetzte Richtungen zeigend. Ein Ende jedes
Anschlussteils 68, das beispielsweise aus einer Metallplatte
gebildet ist, und eine hohe elektrische Leitfähigkeit hat, ist
mit jeder der externen Elektroden 67 verlötet. Das andere
Ende jedes Anschlussteils 68 ist festphasenverbunden durch
Ultraschalldruckverbindung oder ähnliches mit dem Abschnitt
des P-Polaritätsverbindungs-Leiters 63 oder des N-
Polaritätsverbindungs-Leiters 64, die aus der Form freigelegt
sind. Die Anschlussteile 86 mit einem gewissen Grad an
Flexibilität sind zum Zwecke der Belastungsreduzierung
vorgesehen. Beispielsweise können die Anschlussteile 68 eine
Struktur haben wie die in der japanischen offengelegten
Patentanmeldung Nr. 2000-235931 offenbarte, bei denen (nicht
dargestellte) in Richtung der externen Elektrode 67 und des
P-Polaritätsverbindungs-Leiters 63 oder des N-
Polaritätsverbindungs-Leiters 64 hervorstehende Fortsätze
enthalten sind und in denen jeder Verbindungsabschnitt des
Anschlussteils 68 sich im Wesentlichen linear entlang eines
Abschnitts der externen Elektrode 67, des P-
Polaritätsverbindungs-Leiters 63 und des N-
Polaritätsverbindungs-Leiters 64 erstreckt. Außerdem können
die Anschlussteile 68 irgendeine andere Struktur haben,
solange sie flexibel sind. Die Anschlussteile 68 können eine
derartige Struktur haben, wie in Fig. 4 bis Fig. 6 gezeigt
ist. D. h., wie aus den Fig. 4 bis 6 erkennbar, dass jedes
Anschlussteil 68 eine Form eines Streifens hat und derart
ausgearbeitet ist, dass es seine gegenüber liegenden
Endabschnitte jeweils umgebogen hat um einen vorbestimmten
Winkel und derart, um mindestens den abgewinkelten
Abschnitten zu ermöglichen, in Kontakt mit den gepaarten
Verbindungsflächen gebracht zu werden (in dieser
Ausgestaltung bilden der Kondensator und die Anschlussteile
einen badewannenförmigen Querschnittsaufbau), wie in der
Draufsicht von Fig. 5 gezeigt. Die Anordnung zum Reduzieren
der Belastung kann derart sein, dass Abschnitte jedes
Anschlussteils 68 mit der externen Elektrode 67 dem P-
Polaritätsverbindungs-Leiter 63 oder dem N-
Polaritätsverbindungs-Leiter 64 derart verlötet sind, dass
sie sich im Wesentlichen linear entlang von Abschnitten der
externen Elektrode 67 und des P-Polaritätsverbindungs-Leiters
63 oder N-Polaritätsverbindungs-Leiters 64 erstrecken und
jedes Anschlussteil 68 ausgebildet ist aus einem flexiblen
metallischen Teil oder jedes Anschlussteil 68 derart
ausgebildet ist, um eine Federstruktur zu haben zum Zeigen
von Flexibilität. Das Kunstharz 65 und der Keramikkondensator
61 sind miteinander verbunden durch eine Unterfütterung 69,
die dazwischen eingefügt ist. Die Unterfütterung 69 hat eine
hohe thermische Leitfähigkeit, eine hohe Klebekraft und
Flexibilität. Die unteren Enden des P-Polaritätsverbindungs-
Leiter 41 und des N-Polaritäts-Leiters 43, die in der Form
freigelegt sind, sind mit dem P-Polaritätsverbinder 63 und
dem N-Polaritätsverbinder 64 an Verbindungsabschnitten 70
verbunden (siehe Fig. 2).
Eine Leistungsumrichterschaltungseinheit 31, in der die IGBTs
21, die Dioden 22 und die Isolationsplatte 25 untergebracht
sind und eine Kondensatoreinheit 32, in welcher die
Kondensatormodule 60 untergebracht sind, sind von einander
separiert durch ein Trennteil 33, das in dem Gehäuse 30
vorgesehen ist. Um die Leistungsumrichterschaltung
abzudecken, ist die Leistungsumrichterschaltungseinheit 31
aufgefüllt mit einem preiswerten flexiblen isolierenden Harz
81 wie z. B. Silikongel, das ohne Beachtung der thermischen
Leitfähigkeit ausgewählt ist und das beispielsweise eine
thermische Leitfähigkeit von etwa 0,15 W/mK hat wie bei
gewöhnlichen Halbleitereinrichtungen. Die Kondensatoreinheit
32 ist mit einem isolierenden Harz 55 wie z. B. Silikongel
aufgefüllt, das ein Füllstoff mit einer hohen thermischen
Leitfähigkeit eingemischt ist.
Ein Teil der von dem Keramikkondensator 61 generierten Wärme
wird zu dem P-Polaritätsverbindungs-Leiter 63 und dem N-
Polaritätsverbindungs-Leiter 64 durch die Anschlussteile 68
geleitet und ein anderer Teil der Wärme wird zu dem P-
Polaritätsverbindungs-Leiter 63 und dem N-
Polaritätsverbindungs-Leiter 64 durch die Unterfütterung 69
geleitet und das Kunstharz 65. Die zu dem P-
Polaritätsverbindungs-Leiter 63 und dem N-
Polaritätsverbindungs-Leiter 64 geleitete Wärme wird
weitergeleitet zu dem P-Polaritätsverbinder 41 und dem N-
Polaritätsverbinder 43 durch die Verbindungen 70 urd zu der
Wärmeabstrahlplatte 71 durch das isolierende Harz 55, mit
welchem die Kondensatoreinheit 32 gefüllt ist und das eine
hohe thermische Leitfähigkeit hat. Die Wärmeabstrahlplatte 71
wird von den Kühlmitteln (nicht dargestellt) gekühlt, die
unter der unteren Oberfläche der Wärmeabstrahlplatte 71
angeordnet sind.
In dem Montageprozess wird die isolierende Platte 25, an der
die IGBTs 21 und die Dioden 22 montiert sind, auf der
Wärmeabstrahlplatte 71 montiert und wird daraufhin vom
Flussmittel gereinigt. Das Gehäuse 30, mit dem die
Kondensatormodule 60 verbunden worden sind und die
Wärmeabstrahlplatte 71 werden dann verbunden, indem sie
aneinander befestigt werden durch geeignete Mittel (nicht
dargestellt), wie zum Beispiel Schrauben oder Fügen mit einem
Klebstoff. Die Leistungsumrichterschaltungseinheit 31 ist mit
dem isolierenden Harz 81 gefüllt und die Kondensatoreinheit
32 ist mit dem isolierenden Harz 55 gefüllt.
In dieser Ausgestaltung werden die Keramikkondensatoren mit
Anschlussteilen 68 zum Lösen des Belastungsproblems verwendet
und ein Abschnitt jedes Keramikkondensators, der von dem mit
dem Anschlussteil 68 verbundenen verschieden ist, ist mit
einem oder beiden von dem P-Polaritätsverbindungs-Leiter und
dem N-Polaritätsverbindungs-Leiter direkt oder über ein
Isolationsteil (Kunstharz 65) verbunden. Derart wird eine
Möglichkeit der Zerstörung des Keramikkondensators 61 durch
Belastung bedingt durch Wärme oder Elektrostriktion
eliminiert, um die Zuverlässigkeit der Einrichtung zu
erhöhen. Nachdem das Reinigen zum Entfernen des Flussmittels
ausgeführt worden ist an der isolierenden Platte 25, auf der
die IGBTs 21 und die Dioden 22 montiert sind und die an der
Wärmeabstrahlplatte 71 montiert ist, wird das Gehäuse 30 an
der isolierenden Platte 25 befestigt und das Gehäuse 30 ist
demnach nicht gereinigt. Daher besteht keine Möglichkeit,
dass die einstückig durch Formen in dem Gehäuse 30
integrierten Leiter kontaminiert werden und zerstört werden
durch die negative Wirkung des Reinigens. Daher wird das
Auftreten schlechter Verbindungen von Aluminiumdrähten 23
reduziert und eine Reduzierung der Zuverlässigkeit der
Verbindungen der Aluminiumdrähte 23 kann verhindert werden.
Da der Keramikkondensator 61 nicht unmittelbar mit dem P-
Polaritäts-Leiter 41 und dem N-Polaritäts-Leiter 43 in der
Halbleitereinrichtung 10 verlötet ist, besteht auch keine
Möglichkeit, dass irgendeiner von den P-Polaritäts-Leitern 41
oder N-Polaritäts-Leitern 43 kontaminiert wird und durch
Flussmittel zerstört. Daher wird das Auftreten schlechter
Verbindungen der Aluminiumverdrahtungen 23 reduziert und eine
Reduktion in der Zuverlässigkeit der Verbindung der
Aluminiumdrähte 23 kann verhindert werden.
Der Keramikkondensator 61 ist mit der geformten Leiterplatte
62 verbunden, die eine einfache Form hat und leicht zu
handhaben ist. Daher gibt es im Wesentlichen keine
Einschränkungen bezüglich der Verbindungsabläufe und der
Freiheitsgrad der Verbindung wird erhöht. In einem
Verbindungsprozess basierend auf irgendeinem
Verbindungsverfahren kann die Möglichkeit, mit der
Verbindungsabläufe ausgeführt werden, verbessert werden.
Die Anschlussteile 68, der N-Polaritätsverbindungs-Leiter 63,
der P-Polaritätsverbindungs-Leiter 64, der P-Polaritäts-
Leiter 41 und der N-Polaritäts-Leiter 43 werden nicht nur
verwendet als Strompfad, sondern auch als
Wärmeübertragungspfad zum Kühlen des Keramikkondensators 61,
es dadurch ermöglichend, die Größe des Kondensators zu
reduzieren und damit die Größe der Halbleitereinrichtung. Vom
Gesichtspunkt dieses Kühleffektes wird gesagt, dass Kupfer
oder Aluminium geeigneter Weise als Materialien der oben
beschriebenen Teile verwendet werden. Jedoch können
irgendwelche anderen Materialien verwendet werden, wenn sie
eine ausreichend hohe elektrische Leitfähigkeit und
Drahtverbindbarkeit oder Schweißbarkeit aufweisen.
Das Kunstharz 65, das die geformte Leiterplatte 62 bildet und
der Keramikkondensator 61 werden miteinander verbunden durch
eine Unterfütterung 69 wie ein Silikongummi mit hoher
thermischer Leitfähigkeit, hoher Verbindungsstärke und
Flexibilität. Der Keramikkondensator 61 wird auf der
geformten Leiterplatte 62 in dieser Weise getragen. Daher
wirkt keine exzessive Belastung auf die Anschlussteile 68,
die eine niedrige Steifigkeit haben unter allen
Entwurfsbedingungen und der Freiheitsgrad des Anordnens des
Keramikkondensators 61 ist verbessert. Dieses
Unterstützungsverfahren trägt zu der Wirkung der Verbesserung
der Widerstandsfähigkeit gegenüber Vibrationen sowie der
Reduktion der Größe der Halbleitereinrichtung 10 bei.
Außerdem werden das Kunstharz 65 und die Unterfütterung 69
nicht nur verwendet als Formteil und ein Kleber, sondern auch
als ein Wärmeübertragungspfad zum Kühlen des
Keramikkondensators 61. Die Fähigkeit zum Kühlen des
Keramikkondensators 61 wird hierbei verbessert zum Erreichen
einer Reduzierung der Größe des Kondensators und folglich
einer Reduzierung der Abmessungen der Halbleitereinrichtung.
Vom Gesichtspunkt des Reduzierens des thermischen
Widerstandes ist es wünschenswert, die Dicke der
Unterfütterung 69 zu minimieren, während eines Maximierens
des Verbindungsbereichs. Jedoch ist es erforderlich, dass die
Unterfütterung 69 einen gewissen Grad an Flexibilität hat zum
Reduzieren thermischer Belastung bedingt durch den
Unterschied zwischen der linearen Ausdehnungskoeffizienten
des Keramikkondensators 61 und der geformten Leiterplatte 62.
Silikongummi kann erwähnt werden als Beispiel eines Materials
mit solchen Eigenschaften, aber ist nicht ausschließlich
verwendet. Irgendein Material mit hoher Klebekraft, hoher
elektrischer Leitfähigkeit und Flexibilität kann verwendet
werden. Beachte, dass, wenn eine ausreichend hohe
Kühlfähigkeit über den Wärmeübertragungspfad von den
Anschlussteilen 68 zu dem
P-Polaritätsverbindungs-Leiter 63 und dem
N-Polaritätsverbindungs-Leiter 64 sichergestellt werden kann,
Niedrigpreismaterialien ausgewählt werden können als
Kunstharz 65 und Unterfütterung 69, ohne spezielle Beachtung
der Wärmeleitfähigkeitsmaterialien.
Die Anschlussteile 68 sind mit dem P-Polaritätsverbindungs-
Leiter 63 und dem N-Polaritätsverbindungs-Leiter 64 auf
Festphasenverbindungsweise durch Ultraschallpressverbindung
verbunden. Die Ultraschallpressverbindung ermöglicht das
Verbinden durch Anwenden eines Drucks und
Ultraschallvibrationen an die Verbindung und wird im
allgemeinen verwendet für eine Aluminiumdrahtverbindung.
Dieses Verbindungsverfahren benötigt kein Erwärmen zum
Erhöhen der Temperatur der zu verbindenden Teile und
verbinden die Teile in der Festphase ohne Schmelzen der
Teile. Daher wird dieses Verfahren Festphasenverbinden
genannt. Dieses Verfahren ermöglicht das Verbinden zwischen
den Anschlussteilen 68 und den
P-Polaritäts- und N-Polaritätsverbindungsteilen 63 und 64
ohne Schmelzen der Lötverbindung der externen Elektroden 67
des Keramikkondensators 61 und der Anschlussteile 68,
hierdurch die Anschlussteile 68 davon abhaltend, sich zu
verschieben, oder abzulösen und dadurch die Möglichkeit
bessernd, mit der die Komponenten montiert werden.
Die unteren Enden des P-Polaritätsverbindungs-Leiters 63 und
des N-Polaritätsverbindungs-Leiters 64, die in dem Formteil
freigelegt sind, sind an dem Verbinder 70 mit dem P-
Polaritäts-Leiter 41 und dem N-Polaritäts-Leiter 43 durch
Schweißen verbunden. Daher besteht kein Bedarf der Verwendung
irgendeines Spezialteils zum Verbinden und die Wirkung des
Reduzierens der Anzahl von Teilkomponenten und der
Herstellungskosten wird erreicht. Ein Reduzieren der für das
Verbinden der Teile benötigten Zeit trägt auch zur Wirkung
der Kostenreduktion bei. Da es keine die Wärmeleitung
behindernde Übergangsstelle an der Verbindung gibt, wird
außerdem die thermische Leitfähigkeit verbessert und die von
dem Keramikkondensator 61 generierte Wärme kann zu dem P-
Polaritäts-Leiter 41 und dem N-Polaritäts-Leiter 43 über den
Pfad mit einem reduzierten thermischen Widerstand übertragen
werden. Die Möglichkeit des Kühlens des Keramikkondensators
61 wird dadurch verbessert, sodass der Kondensator und die
Halbleitereinrichtung in ihrer Größe reduziert werden können.
Der Prozessschritt des Schweißens wird durchgeführt, bevor
das Gehäuse 30 und die Wärmeabstrahlplatte 71 aneinander
befestigt werden. In dieser Ausgestaltung wird der Ort für
die Verbindung 70 ausgewählt, um ein leichtes Schweißen von
der Unterseite des Gehäuses 30 sicherzustellen vor dem
Befestigen der Wärmeabstrahlplatte 71.
Da die Kondensatoreinheit 32 mit isolierendem Harz 55 mit
hoher thermischer Leitfähigkeit gefüllt ist, kann eine
ausreichend hohe Isolationsdurchbruchsbelastbarkeit erzielt
werden, selbst wenn der Isolationsabstand zwischen den P-
Polaritäts- und N-Polaritäts-Leitern 41 und 43 und der
Wärmeabstrahlplatte 71 gering ist. Diese Isolation trägt
nicht nur zur Reduzierung der Größe der Halbleitereinrichtung
10 bei, sondern reduziert auch den thermischen Widerstand des
Wärmeübertragungspfades von den P-Polaritäts- und N-
Polaritäts-Leitern 41 und 43 zu der Wärmeabstrahlplatte 71.
Demnach ist es möglich, die Fähigkeit des Kühlens des
Keramikkondensators 61 zu verbessern und die Größe des
Kondensators und somit die Größe der Halbleitereinrichtung zu
reduzieren.
Da die Leistungsumrichterschaltung 31 und die
Kondensatoreinheit 32 voneinander getrennt sind durch das
Trennteil 33, das in dem Gehäuse 30 vorgesehen ist, kann das
hochpreisige Isolationsharz 55 mit hoher thermischer
Leitfähigkeit verwendet werden, um nur die Kondensatoreinheit
32 zu füllen. Das niederpreisige Isolationsharz 81, das ohne
Beachtung der thermischen Leitfähigkeit ausgewählt worden
ist, kann wie bei üblichen Halbleitereinrichtungen für die
Leistungsumrichterschaltungseinheit 31 verwendet werden. Eine
Reduzierung der Herstellungskosten kann dadurch erreicht
werden.
Außerdem ist in dem Wärmeleitungsaufbau dieser Ausgestaltung
der Wärmeübertragungsbereich durch horizontales Diffundieren
von Wärme durch die P-Polaritäts- und N-Polaritäts-Leiter 41
und 43 erhöht zum Leiten von Wärme zu der Wärmeabstrahlplatte
71 mit reduziertem thermischen Widerstand. Darüber hinaus ist
zum Reduzieren des thermischen Widerstandes der Abstand
zwischen den P-Polaritäts- und N-Polaritäts-Leitern 41 und 43
und der Wärmeabstrahlplatte 71 minimiert innerhalb eines
solchen Bereiches, dass die
Isolationsdurchbruchsbelastbarkeit sichergestellt ist. Es
braucht nicht erwähnt zu werden, dass, während in dieser
Ausgestaltung sechs Keramikkondensatoren 61 mit den beiden
Oberflächen der geformten Leiterplatten 62 verbunden
vorgesehen sind, die Anzahl der Keramikkondensatoren 61 nicht
beschränkt ist auf eine spezielle Anzahl und frei gewählt
werden kann, vorausgesetzt, dass die erforderliche Kapazität
des Glättkondensators erhalten werden kann.
Wie oben beschrieben, werden in dieser Ausgestaltung
Anschlussteile, die aus Metallplatten zum Reduzieren von
durch auf den Keramikkondensator wirkende thermische
Belastung oder Elektrostriktion in dem Keramikkondensator
selbst bewirkter Belastung verwendet, es hierdurch
ermöglichend, ein Kondensatormodul mit verbesserter
Zuverlässigkeit zu erhalten, einem höheren Freiheitsgrad des
Entwurfs und der Fähigkeit, eine Vertikalstruktur zu bilden.
Darüber hinaus ist es möglich, eine kleine, sehr
leistungsfähige, leicht zusammenbaubare, zuverlässige und
preiswerte Halbleitereinrichtung durch Einbeziehen des
Kondensatormoduls zu erhalten.
Fig. 7 ist eine Vorderansicht der Struktur eines
Kondensatormoduls 60A in einer Ausgestaltung 2 der
vorliegenden Erfindung. Fig. 8 ist eine Schnittansicht des
Kondensatormoduls, von oben gesehen und Fig. 9 ist eine
Seitenansicht des Kondensatormoduls. In dieser Ausgestaltung,
wie sie in den Fig. 7, 8 und 9 gezeigt ist, sind
Seitenendabschnitte 63a und 64a des P-Polaritätsverbindungs-
Leiters 63 und des N-Polaritätsverbindungs-Leiters 64, die in
dem Kunstharz 65 freigelegt sind, ausgebildet durch Walzen,
um eine reduzierte Dicke und eine geringe Steifigkeit zu
haben. Die Seitenendabschnitte 63a und 64a sind derart
gearbeitet und gebogen, um in Kontakt gebracht zu werden mit
zugehörigen Verbindungsflächen, mit denen sie zu verlöten
sind und werden verlötet mit den externen Elektroden 67 der
Keramikkondensatoren 61, wie es die Anschlussteile 68 sind,
die in der obigen Fig. 5 gezeigt sind. Ein Kunstharz wie zum
Beispiel PPS mit einer ausreichend hohen
Wärmewiderstandsfähigkeit zum Aushalten des Erwärmens bei
Löttemperatur wird als Kunstharz 65 verwendet zum Verhindern
von Wärmedeformation der geformten Leiterplatte 62. In dieser
Ausgestaltung sind P-Polaritäts- und N-Polaritäts-Leiter 63
und 64 freigelegt, um statt der Anschlussteile 68, die oben
beschrieben worden sind unter Bezugnahme auf Ausgestaltung 1,
verwendet zu werden (mit anderen Worten, die Anschlussteile
sind integral ausgebildet). Durch Entfernen der
Anschlussteile 68 ist die Anzahl der Verbindungen reduziert,
um die Zuverlässigkeit der Verbindungen zu verbessern. Auch
können die Herstellungskosten der Halbleitereinrichtung 10
reduziert werden, da die Anzahl der Verbindungsteile und die
Anzahl der Verbindungsschritte reduziert werden kann.
Fig. 10 ist eine seitliche Schnittansicht des Aufbaus einer
Halbleitereinrichtung einer Ausgestaltung 3 der vorliegenden
Erfindung. In der Struktur dieser Ausgestaltung ist ein
Kondensatormodul 60B oberhalb der
Leistungsumrichterschaltungseinheit 31 angeordnet und ist mit
dem P-Polaritäts-Leiter 41 und dem N-Polaritäts-Leiter 43 an
der Verbindung 70 verschweißt, wie in Fig. 10 gezeigt. Auf
diese Weise sind das Kondensatormodul 60B und der P-
Polaritäts- und N-Polaritäts-Leiter 41 und 43 hierdurch
elektrisch und thermisch verbunden. Von dem Kondensator 61
generierte Wärme wird zu dem P-Polaritäts- und N-Polaritäts-
Leiter 63 und 64 durch die Anschlussteile 68 geleitet, das
Kunstharz 65 und die Unterfütterung 69 und außerdem zu dem P-
Polaritäts- und N-Polaritäts-Leiter 41 und 43 durch den
Verbinder 70 und zu der Wärmeabstrahlplatte 71 durch das
Isolierharz 55. Die zur Wärmeabstrahlplatte 71 geleitete
Wärme wird durch ein Kühlmittel (nicht dargestellt), das
unterhalb der Wärmeabstrahlplatte 71 vorgesehen ist, gekühlt.
Daher wird bevorzugt ein Harz mit einer hohen thermischen
Leitfähigkeit als Isolationsharz 55 verwendet. Es ist zu
bemerken, dass das Kondensatormodul 60B von in der Figur
nicht dargestellten Mitteln gestützt wird und gestützt werden
kann durch ein frei gewähltes Verfahren. Das Kondensatormodul
60B kann auch verwendet werden als Abdeckung für die
Halbleitereinrichtung 10.
In dieser Ausgestaltung ist der Keramikkondensator 61 auf der
geformten Leiterplatte, die aus Kunstharz 65 gebildet ist,
abgestützt. Daher wirkt keine exzessive Last auf die
Anschlussteile 68, die eine geringe Steifigkeit haben, durch
irgendwelche Entwurfsbedingungen und der Freiheitsgrad des
Anordnens des Keramikkondensators 61 ist erhöht. Folglich
kann die Größe der Halbleitereinrichtung 10 reduziert werden.
Fig. 11 ist eine seitliche Schnittansicht des Aufbaus einer
Halbleitereinrichtung der Ausgestaltung 4 der vorliegenden
Erfindung. In dieser Ausgestaltung ist die geformte
Leiterplatte 62 eines Kondensatormoduls 60C ausgebildet, um
L-förmig zu sein und der Keramikkondensator 61 ist oberhalb
der Leistungsumrichterschaltungseinheit 31 angeordnet, wie in
Fig. 11 gezeigt. Das Kondensatormodul 60C ist an den P-
Polaritäts-Leiter 41 und den N-Polaritäts-Leiter 43 bei der
Verbindung 70 angeschweißt. Das Kondensatormodul 60C und der
P-Polaritäts- und N-Polaritäts-Leiter 41 und 43 werden
hierbei elektrisch und thermisch verbunden.
Wärmeabstrahlplatten 71 und 72 sind unterhalb des Gehäuses 30
angeordnet. Von dem Kondensator 61 generierte Wärme wird zu
dem P-Polaritäts- und N-Polaritäts-Verbindungsleiter 63 und
64 durch die Anschlussteile 68, das Kunstharz 65 und die
Unterfütterung 69 geleitet und außerdem zu dem P-Polaritäts-
und N-Polaritäts-Leiter 41 und 43 durch die Verbindungen 70
und zu der Wärmeabstrahlplatte 72 durch das isolierende Harz
55. Die Wärmeabstrahlplatte 72 wird durch ein (nicht
dargestelltes) Kühlmittel gekühlt, das unterhalb der
Wärmeabstrahlplatte 72 angeordnet ist. Daher wird bevorzugt
ein Kunststoff mit hoher thermischer Leitfähigkeit als
isolierendes Harz 55 verwendet. In dieser Ausgestaltung ist
ein Epoxydharz verwendet als isolierendes Harz 55 zum Stützen
der geformten Leiterplatte 62. Der Raum um die geformte
Leiterplatte 62 ist angefüllt mit dem Kunstharz bis zu einem
Pegel in der Nähe der oberen Oberfläche des Gehäuses 30. Eine
Beschreibung des Epoxydharzes wird unten gegeben werden.
Beachte, dass das beschriebene Verfahren des Unterstützens
der geformten Leiterplatte 62 nicht ausschließlich verwendet
wird und irgendein Stützverfahren verwendet werden kann.
Außerdem kann das Kondensatormodul 60C als Abdeckung für die
Halbleitereinrichtung 10 verwendet werden.
In dieser Ausgestaltung kann der Keramikkondensator 61
oberhalb der Leistungsumrichterschaltungseinheit 31
angeordnet werden, so dass die Größe der
Halbleitereinrichtung 10 reduziert werden kann.
Fig. 12 ist eine Vorderansicht des Aufbaus eines
Kondensatormoduls 60D einer Ausgestaltung 5 der vorliegenden
Erfindung. Fig. 13 ist eine Schnittansicht des
Kondensatormoduls von oben gesehen und Fig. 14 ist eine
Seitenansicht des Kondensatormoduls. In dieser Ausgestaltung,
wie in den Fig. 12, 13 und 14 gezeigt, sind der P-
Polaritätsverbindungs-Leiter 63 und der N-Polaritäts-
Verbindungsleiter 64 derart ausgebildet und angeordnet, dass
sie einander überlappen und derart, dass sie sich parallel
erstrecken und nahe beieinander (während sie um einen
vorbestimmten Abstand voneinander entfernt sind).
In dieser Ausgestaltung fließen Ströme durch den P-
Polaritätsverbindungs-Leiter 63 und den N-
Polaritätsverbindungs-Leiter 64 in entgegengesetzten
Richtungen zum Auslöschen magnetischer Felder, hierdurch die
Induktanz reduzierend. Da der Querschnittsbereich jedes der
P-Polaritätsverbindungs-Leiter 63 und N-
Polaritätsverbindungs-Leiter 64 erhöht werden kann, kann auch
der thermische Widerstand des Wärmeübertragungspfades zum
Kühlen des Keramikkondensators 61 reduziert werden, hierdurch
die Fähigkeit zum Kühlen des Keramikkondensators 61 erhöhend.
Daher ist es möglich, die Größe des Kondensators und demnach
die Größe der Halbleitereinrichtung zu reduzieren. Es braucht
nicht erwähnt zu werden, dass während ein Beispiel der
Anwendung des Aufbaus dieser Ausgestaltung der ersten
Ausgestaltung beschrieben worden ist, derselbe Effekt auch
bewirkt werden kann in einer Anwendung der zweiten oder
dritten Ausgestaltung.
Fig. 15 ist eine seitliche Schnittansicht des Aufbaus einer
Halbleitereinrichtung einer Ausgestaltung 6 der vorliegenden
Erfindung. In dem Aufbau dieser Ausgestaltung ist, wie in
Fig. 15 gezeigt, jeder der Abschnitte des P-
Polaritätsverbindungs-Leiters 63 und des N-
Polaritätsverbindungs-Leiters 64, die an dem unteren Ende
eines Kondensatormoduls 60E freigelegt sind, derart gebogen,
um L-förmig zu sein und der horizontale Abschnitt in dem L-
förmigen Abschnitt wird in Kontakt gebracht mit dem P-
Polaritäts-Leiter 41 oder dem N-Polaritäts-Leiter 43 nach Art
eines flächigen Kontaktes. Ein Gewindeloch 72 ist im
horizontalen Abschnitt des L-förmigen Abschnittes
ausgebildet, um den Leiter zu befähigen, mit einer Schraube
73 an dem Gehäuse 30 befestigt zu werden, die in die
Bodenflächenseite des Gehäuses 30 eingefügt ist. Die
Kontaktfläche des horizontalen Abschnittes jedes L-förmigen
Abschnittes und der entsprechende P-Polaritäts- oder N-
Polaritäts-Leiter 41 oder 43 sind durch eine axiale Kraft der
Schraube aneinander befestigt zum Sicherstellen elektrischer
und thermischer Leitung dazwischen.
In dieser Ausgestaltung kontaktieren, wie oben beschrieben,
das Kondensatormodul 60E und die P-Polaritäts- und N-
Polaritäts-Leiter 41 und 43 einander nach Art eines
Flächenkontaktes. Der Wärmeübertragungsbereich ist hierbei
verbessert zum Reduzieren des thermischen Widerstandes der
Verbindung und dadurch zum Verbessern der Fähigkeit des
Kühlens des Keramikkondensators 61. Daher ist es möglich, die
Größe des Kondensators zu reduzieren und folglich die Größe
der Halbleitereinrichtung. Da die P-Polaritäts- und N-
Polaritätsverbindungs-Leiter 63 und 64 an den P-Polaritäts-
und N-Polaritäts-Leiter 41 und 43 durch Befestigung mit
Schrauben verbunden sind, ist es möglich, durch Entfernen der
Schrauben das Austauschen und Wiederverwenden des
Kondensatormoduls 60 zu ermöglichen.
Fig. 16 ist eine seitliche Schnittansicht eines Aufbaus einer
Halbleitereinrichtung nach Ausgestaltung 7 der vorliegenden
Erfindung. In dieser Ausgestaltung ist ein Kondensatormodul
60F an dem P-Polaritäts-Leiter 41 und dem N-Polaritäts-Leiter
43 durch ein elektrisch leitendes Befestigungsmaterial 74 mit
hoher thermischer Leitfähigkeit verbunden, wie in Fig. 16
gezeigt. Auch in dieser Ausgestaltung sind jeder der
Abschnitte des P-Polaritätsverbindungs-Leiters 63 und N-
Polaritätsverbindungs-Leiters 64, die an dem unteren Ende
eines Kondensatormoduls 60F freigelegt sind, gebogen, um
L-förmig zu sein, wie bei der oben erwähnten Befestigung mit
Schrauben. Die horizontalen Abschnitte in den derart
ausgebildeten L-förmigen Abschnitten sind an den
P-Polaritäts- und N-Polaritäts-Leiter 41 und 43 durch ein
elektrisch leitendes Befestigungsmaterial 74 mit hoher
thermischer Leitfähigkeit verbunden, beispielsweise Lot oder
eine Silberpaste, die präpariert ist durch Mischen eines
Silberfüllstoffes in einem Kunststoff bzw. Kunstharz, wie
z. B. einem Epoxydharz. Zum Durchführen des Lötens oder
Verbindens mit einer Silberpaste ist ein Erwärmungsschritt
erforderlich. Daher wird ein wärmeresistentes Harz wie zum
Beispiel PPS als Kunstharz 65 verwendet, das das Gehäuse 30
bildet und die geformte Leiterplatte 62. Wenn an den
Befestigungsabschnitten, die durch das Löten oder die
Silberpaste gebildet werden, exzessive Belastung auftritt,
besteht die Gefahr, dass der Befestigungsabschnitt zerstört
wird. Daher ist die Kondensatoreinheit 32 angefüllt mit einem
Epoxydharz, das ausgewählt wird als isolierendes Harz 55 zum
Verhindern des Auftretens exzessiver Belastung im
Verbindungsabschnitt sowie zum Sicherstellen der Isolierung.
Andererseits ist die Leistungsumrichterschaltungseinheit 31,
die von der Kondensatoreinheit 32 durch das Trennteil 33
getrennt ist, angefüllt mit isolierendem Harz 81, das aus den
üblicherweise zum Sicherstellen einer Isolierung verwendeten
Harzen ausgewählt ist.
In dieser Ausgestaltung sind, wie oben beschrieben, die
Oberflächen des Kondensatormoduls 60F und der P-Polaritäts-
und N-Polaritäts-Leiter 41 und 43 miteinander verbunden an
ihren Oberflächen durch den elektrisch leitenden Kleber 74
mit hoher thermischer Leitfähigkeit. Der
Wärmeübertragungsbereich ist hierbei erhöht zum Reduzieren
des thermischen Widerstandes der Verbindung und dadurch zum
Verbessern der Fähigkeit des Kühlens des Keramikkondensators
61. Dadurch wird es ermöglicht, die Größe des Kondensators
und folglich die Größe der Halbleitereinrichtung zu
reduzieren.
Fig. 17 ist eine seitliche Schnittansicht des Aufbaus einer
Halbleitereinrichtung einer Ausgestaltung 8 der vorliegenden
Erfindung. In dem Aufbau dieser Ausgestaltung wird eine
Silikongummilage 56 eingelegt zwischen die P-Polaritäts- und
N-Polaritäts-Leiter 41 und 43 und die Wärmeabstrahlplatte 71,
wie in Fig. 17 gezeigt. Wenn der Inhalt eines in das
Silikongel gemischten Füllstoffs erhöht ist zum Verbessern
der thermischen Leitfähigkeit, wird die Viskosität des
Silikongelkompositums so hoch, dass es schwierig wird, die
Kondensatoreinheit 32 mit dem Silikongelkompositum zu füllen.
Daher gibt es eine Grenze des Erhöhens der thermischen
Leitfähigkeit. Eine Silikongummischicht ist in einem Zustand
vorgesehen, der im Voraus eingestellt worden ist und der
Inhalt eines untergemischten Füllstoffes kann dadurch erhöht
werden bei der Produktion ohne Beachtung der Viskosität zum
Erreichen höherer thermischer Leitfähigkeit als der des
Silikongels. Die Silikongummischicht 56 mit solch hoher
Leitfähigkeit und einer Dicke, die geringfügig höher ist als
der Raum zwischen dem P-Polaritäts- und N-Polaritäts-Leiter
41 und 43 und der Wärmeabstrahlplatte 71 ist eingelegt
zwischen den P-Polaritäts- und N-Polaritäts-Leitern 41 und 43
und die Wärmeabstrahlplatte 71. Wenn das Gehäuse 30 und die
Wärmeabstrahlplatte 71 fest miteinander verbunden werden
durch Befestigen mit Schrauben oder durch Verbinden mit
Klebstoff wird die Silikongummilage 56 an den P-Polaritäts-
und N-Polaritäts-Leitern 41 und 43 befestigt, dadurch eine
gute thermische Leitfähigkeit erhaltend. In dieser
Ausgestaltung ist die Fähigkeit, den Keramikkondensator 61 zu
kühlen, verbessert, um es zu ermöglichen, die Größe des
Kondensators und demnach die Größe der Halbleitereinrichtung
zu reduzieren. Außerdem können, da die Silikongummilage 56
nur eingelegt ist zwischen die P-Polaritäts- und N-
Polaritäts-Leiter 41 und 43 und die Wärmeabstrahlplatte 71,
das Gehäuse 30 und die Wärmeabstrahlplatte 71 voneinander
getrennt werden, um das Herausnehmen der Silikongummilage 56
zu ermöglichen. Das heißt, dass die Silikongummilage 56
wiederverwendet werden kann, nachdem sie aus einem defekten,
fehlerhaften oder zerstörten Artikel entnommen worden ist,
der während des Herstellungsprozesses erstellt worden ist und
nicht repariert werden kann.
Eine Halbleitereinrichtung der Ausgestaltung 9 der
vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben. In dieser
Ausgestaltung wird ein Epoxydharz verwendet als
Isolationsharz 55, mit dem die Kondensatoreinheit 32
aufgefüllt ist. Das Epoxydharz wird nach dem Ausbringen
ausgesprochen hart verglichen mit Silikongel. Wenn die
Verbindung 70, die das Kondensatormodul 60 und die
P-Polaritäts- und N-Polaritäts-Leiter 41 und 43 verbindet,
mit dem Epoxydharz abgedeckt wird, kann das Auftreten
exzessiver Belastung in der Verbindung 70 verhindert werden,
wenn die verbindenden Komponenten veranlasst werden, zu
vibrieren, dadurch die Widerstandsfähigkeit der
Halbleitereinrichtung gegenüber Vibrationen erhöhend. Auch
ist es, wenn ein Epoxydharz bis zu einem Pegel in der Nähe
der oberen Oberfläche des Gehäuses 30 aufgefüllt wird,
möglich, Vibrationen des Kondensatormoduls 60 zu unterdrücken
und weiterhin die Vibrationsfestigkeit zu erhöhen.
Epoxydharze sind preiswert verglichen mit Silikongel und die
Herstellungskosten der Halbleitereinrichtung können reduziert
werden, wenn ein Epoxydharz verwendet wird. Auch haben
Epoxydharze, die präpariert sind ohne spezielle Mittel zum
Erhöhen der thermischen Leitfähigkeit, eine höhere thermische
Leitfähigkeit als gewöhnliches Silikongel, indem keine
thermisch hochleitfähigen Füllstoffe untergemischt sind. Es
ist auch möglich, die thermische Leitfähigkeit eines
Epoxydharzes durch Untermischen eines thermisch
hochleitfähigen Füllstoffes zu erhöhen.
In dieser Ausgestaltung kann die Fähigkeit des Kühlens des
Keramikkondensators 61 erhöht werden, um eine Reduzierung der
Größe des Kondensators und demnach eine Reduzierung der Größe
der Halbleitereinrichtung zu erreichen. Es ist auch möglich,
die Vibrationsfestigkeit der Halbleitereinrichtung zu
erhöhen, während die Herstellungskosten der
Halbleitereinrichtung reduziert werden.
Claims (19)
1. Kondensatormodul, umfassend:
einen Keramikkondensator (61) mit Hauptflächen gegenüber entgegengesetzten Richtungen, Seitenflächen gegenüber anderen entgegengesetzten Richtungen und externen Elektroden (67), die jeweils an den gegenüber anderen entgegengesetzten Richtungen angeordneten Seitenflächen vorgesehen sind;
Anschlussteile (68), die jeweils mit externen Elektroden (67) des Keramikkondensators (61) verbunden sind, wobei die Anschlussteile elektrische Leitfähigkeit und Flexibilität haben;
einen Positivpolaritätsverbindungs-Leiter (63), der das Anschlussteil (68) an einer Seite des Keramikkondensators mit einem Positivpolaritäts-Leiter (41) verbindet, der extern vorgesehen ist;
einen Negativpolaritätsverbindungs-Leiter (64), der das Anschlussteil (68) an der anderen Seite des Keramikkondensators (61) mit einem Negativpolaritäts- Leiter (43) verbindet, der extern vorgesehen ist; und
eine Leiterplatte, die mit dem Positivpolaritätsverbindungs-Leiter (63) und dem Negativpolaritätsverbindungs-Leiter (64) versehen ist, wobei die Hauptfläche des Keramikkondensators (61) auf der Leiterplatte gestützt ist.
einen Keramikkondensator (61) mit Hauptflächen gegenüber entgegengesetzten Richtungen, Seitenflächen gegenüber anderen entgegengesetzten Richtungen und externen Elektroden (67), die jeweils an den gegenüber anderen entgegengesetzten Richtungen angeordneten Seitenflächen vorgesehen sind;
Anschlussteile (68), die jeweils mit externen Elektroden (67) des Keramikkondensators (61) verbunden sind, wobei die Anschlussteile elektrische Leitfähigkeit und Flexibilität haben;
einen Positivpolaritätsverbindungs-Leiter (63), der das Anschlussteil (68) an einer Seite des Keramikkondensators mit einem Positivpolaritäts-Leiter (41) verbindet, der extern vorgesehen ist;
einen Negativpolaritätsverbindungs-Leiter (64), der das Anschlussteil (68) an der anderen Seite des Keramikkondensators (61) mit einem Negativpolaritäts- Leiter (43) verbindet, der extern vorgesehen ist; und
eine Leiterplatte, die mit dem Positivpolaritätsverbindungs-Leiter (63) und dem Negativpolaritätsverbindungs-Leiter (64) versehen ist, wobei die Hauptfläche des Keramikkondensators (61) auf der Leiterplatte gestützt ist.
2. Kondensatormodul nach Anspruch 1, wobei ein flexibles
Teil (69) zwischen dem Keramikkondensator (61) und der
Leiterplatte (62) eingefügt ist.
3. Kondensatormodul nach Anspruch 1, wobei jeder von dem
Positivpolaritätsverbindungs-Leiter (63) und dem
Negativpolaritätsverbindungs-Leiter (64) einstückig
ausgebildet ist mit dem Anschlussteil (68).
4. Kondensatormodul nach Anspruch 1, wobei der
Positivpolaritätsverbindungs-Leiter (63) und der
Negativpolaritätsverbindungs-Leiter (64) parallel
zueinander angeordnet sind in einem vorbestimmten
Abstand voneinander beabstandet mit einer dazwischen
eingefügten Schicht (66).
5. Kondensatormodul nach Anspruch 1, wobei die Leiterplatte
(62) aus Kunstharz ausgebildet ist, das derart geformt
ist, dass der Positivpolaritätsverbindungs-Leiter (63)
und der Negativpolaritätsverbindungs-Leiter (64)
eingelegt sind in und einstückig kombiniert mit dem
Kunstharz.
6. Kondensatormodul nach Anspruch 1, wobei die externen
Elektroden (67) des Keramikkondensators (61) oder die
mit diesen externen Elektroden (67) verbundenen
Anschlussteile (68) mit dem p-polarisierten
Verbindungsleiter (63) und dem n-polarisierten
Verbindungsleiter (64) durch Festphasenverbindung
verbunden sind.
7. Halbleitereinrichtung, umfassend:
eine Energieumrichterschaltung (31), gebildet aus Schalteinrichtungen und Dioden mit einer Vielzahl von Phasen;
einen Positivpolaritäts-Leiter (41) und einen Negativpolaritäts-Leiter (43) zum Bereitstellen elektrischer Energie für die jeweiligen Phasen der Energieumrichterschaltung (31);
ein Kondensatormodul (60), das mit dem P-Polaritäts- Leiter (41) und dem N-Polaritäts-Leiter (43) verbunden ist;
ein Gehäuse (30), in dem die Energieumrichterschaltung (31), der P-Polaritäts-Leiter (41), der Negativpolaritäts-Leiter (43) und das Kondensatormodul (60) untergebracht sind;
eine Wärmeabstrahlplatte (71), die am Boden des Gehäuses (30) vorgesehen ist; und
ein isolierendes Harz (81), mit dem mindestens die Energieumrichterschaltung (31) bedeckt ist;
wobei das Kondensatormodul (60) umfasst:
einen Keramikkondensator (61) mit Hauptflächen gegenüber entgegengesetzten Richtungen, Seitenflächen gegenüber anderen entgegengesetzten Richtungen und externen Elektroden (67), die jeweils an den gegenüber anderen entgegengesetzten Richtungen angeordneten Seitenflächen vorgesehen sind;
Anschlussteile (68), die jeweils verbunden sind mit externen Elektroden (67) des Keramikkondensators (61), wobei die Anschlussteile elektrische Leitfähigkeit und Flexibilität haben;
einen Positivpolaritätsverbindungs-Leiter (63), der das Anschlussteil (68) an einer Seite des Keramikkondensators mit dem Positivpolaritäts-Leiter (41) verbindet;
einen Negativpolaritätsverbindungs-Leiter (64), der das Anschlussteil (68) an der anderen Seite des Keramikkondensators (61) mit dem n-Polaritätsverbinder (43) verbindet; und
eine Leiterplatte (62), die mit dem Positivpolaritätsverbindungs-Leiter (63) und dem Negativpolaritätsverbindungs-Leiter (64) versehen ist, wobei eine Hauptfläche des Keramikkondensators (61) auf der Leiterplatte (62) gestützt ist.
eine Energieumrichterschaltung (31), gebildet aus Schalteinrichtungen und Dioden mit einer Vielzahl von Phasen;
einen Positivpolaritäts-Leiter (41) und einen Negativpolaritäts-Leiter (43) zum Bereitstellen elektrischer Energie für die jeweiligen Phasen der Energieumrichterschaltung (31);
ein Kondensatormodul (60), das mit dem P-Polaritäts- Leiter (41) und dem N-Polaritäts-Leiter (43) verbunden ist;
ein Gehäuse (30), in dem die Energieumrichterschaltung (31), der P-Polaritäts-Leiter (41), der Negativpolaritäts-Leiter (43) und das Kondensatormodul (60) untergebracht sind;
eine Wärmeabstrahlplatte (71), die am Boden des Gehäuses (30) vorgesehen ist; und
ein isolierendes Harz (81), mit dem mindestens die Energieumrichterschaltung (31) bedeckt ist;
wobei das Kondensatormodul (60) umfasst:
einen Keramikkondensator (61) mit Hauptflächen gegenüber entgegengesetzten Richtungen, Seitenflächen gegenüber anderen entgegengesetzten Richtungen und externen Elektroden (67), die jeweils an den gegenüber anderen entgegengesetzten Richtungen angeordneten Seitenflächen vorgesehen sind;
Anschlussteile (68), die jeweils verbunden sind mit externen Elektroden (67) des Keramikkondensators (61), wobei die Anschlussteile elektrische Leitfähigkeit und Flexibilität haben;
einen Positivpolaritätsverbindungs-Leiter (63), der das Anschlussteil (68) an einer Seite des Keramikkondensators mit dem Positivpolaritäts-Leiter (41) verbindet;
einen Negativpolaritätsverbindungs-Leiter (64), der das Anschlussteil (68) an der anderen Seite des Keramikkondensators (61) mit dem n-Polaritätsverbinder (43) verbindet; und
eine Leiterplatte (62), die mit dem Positivpolaritätsverbindungs-Leiter (63) und dem Negativpolaritätsverbindungs-Leiter (64) versehen ist, wobei eine Hauptfläche des Keramikkondensators (61) auf der Leiterplatte (62) gestützt ist.
8. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 7, wobei ein
flexibles Teil (69) zwischen dem Keramikkondensator (61)
und der Leiterplatte (62) eingefügt ist.
9. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 7, wobei jeder der
Positivpolaritätsverbindungs-Leiter (63) und
Negativpolaritätsverbindungs-Leiter (64) einstückig
ausgebildet sind mit dem Anschlussteil (68).
10. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 7, außerdem ein
Trennteil (33) umfassend, das in dem Gehäuse (30)
vorgesehen ist zum Trennen einer Zone für die
Energieumrichterschaltung (31) und einer Zone für den
Keramikkondensator (61) voneinander.
11. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 7, wobei jeder der
Positivpolaritätsverbindungs-Leiter (63) und
Negativpolaritätsverbindungs-Leiter (64) parallel
zueinander angeordnet sind durch einen vorbestimmten
Abstand voneinander getrennt mit einer dazwischen
vorgesehenen isolierenden Schicht (66).
12. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 7, wobei die
Leiterplatte (62) aus Kunstharz ausgebildet ist, das
derart geformt ist, dass der
Positivpolaritätsverbindungs-Leiter (63) und der
Negativpolaritätsverbindungs-Leiter (64) eingelegt sind
und einstückig kombiniert mit dem Kunstharz.
13. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 7, wobei die
externen Elektroden (67) des Keramikkondensators (61)
oder die mit den externen Elektroden (67) verbundenen
Anschlussteile (68) mit dem P-Polaritätsverbindungs-
Leiter (63) und dem N-Polaritätsverbindungs-Leiter (64)
durch Festphasenverbindung verbunden sind.
14. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 7, wobei der
Positivpolaritätsverbindungs-Leiter (63) und der
Negativpolaritätsverbindungs-Leiter (64) an dem
Positivpolaritätsverbinder (41) und dem
Negativpolaritätsverbinder (43) unmittelbar angeschraubt
sind oder mit einem dazwischen vorgesehenen elektrisch
leitenden Verbindungsteil (63b, 64b).
15. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 7, wobei der
Positivpolaritätsverbindungs-Leiter (63) und der
Negativpolaritätsverbindungs-Leiter (64) mit einem
elektrisch leitenden Befestigungsmaterial mit
thermischer Leitfähigkeit verbunden sind zum
Positivpolaritätsverbinder (41) und zum
Negativpolaritätsverbinder (43), entweder unmittelbar
oder mit einem dazwischen vorgesehenen elektrisch
leitenden Verbindungsteil (74).
16. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 7, wobei der
Positivpolaritätsverbindungs-Leiter (63) und der
Negativpolaritätsverbindungs-Leiter (64) an dem
Positivpolaritäts-Leiter (41) und dem Negativpolaritäts-
Leiter (43) direkt angeschweißt sind oder mit einem
dazwischen vorgesehenen elektrisch leitenden
Verbindungsteil.
17. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 10, wobei ein
Isolationsteil zur thermischen Verbindung zwischen den
Positivpolaritäts- und Negativpolaritäts-Leitern (41,
43) und der Wärmeabstrahlplatte (71) zumindest zwischen
den Positivpolaritäts- und Negativpolaritäts-Leitern
(41, 43) vorgesehen ist und der Wärmeabstrahlplatte (71)
in der Zone für den Keramikkondensator, der abgetrennt
ist durch das Trennteil.
18. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 17, wobei das
Isolationsteil eine Silikongummilage (56) umfasst.
19. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 17, wobei das
Isolationsteil (55) ein Epoxydharz ist.
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