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Die
Erfindung betrifft eine Leistungs-Halbleitervorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Insbesondere
geht es bei derartigen Leistungs-Halbleitervorrichtungen, die ein
Harzgehäuse, einen
Anschlußbereich
sowie eine Aufnahme für
eine Klemmschraube aufweisen darum, die Formgebung des Harzgehäuses zu
verbessern, um eine zuverlässige
Klemmverbindung im Langzeitbetrieb der Leistungs-Halbleitervorrichtung zu gewährleisten.
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Im
allgemeinen wandelt eine Leistungs-Halbleitervorrichtung (die im
folgenden auch als ”Halbleiter-Leistungsmodul” bezeichnet
wird), wie zum Beispiel ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT),
einen eingespeisten Gleichstrom unter Verwendung eines Halbleiters
in einen Wechselstrom mit beliebiger Frequenz um und gibt den Wechselstrom
an einem Ausgang ab. Derartige Leistungs-Halbleitervorrichtungen werden zur Motorsteuerung,
für Inverter
mit verschiedenen Anwendungsarten, für eine unterbrechungsfreie
Stromversorgung (USV) oder dergleichen verwendet.
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Üblicherweise
ist das Halbleiter-Leistungsmodul mit der Formgebung eines Vierecks
ausgebildet, und verschiedene Arten von Funktionsteilen sind auf
einer kühlenden
Metallbasis eines viereckigen Gebildes vorgesehen, und die Außenseite
des Halbleiter-Leistungsmoduls ist in ein Harzgehäuse eingekapselt.
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Ein
isolierendes Substrat ist an der kühlenden Metallbasis angebracht,
und ein Schaltungsmuster ist auf einer Oberfläche des isolierenden Substrats
fest ausgebildet. Eine Vielzahl von Halbleiterchips ist auf dem
Schaltungsmuster bzw. der Schaltungsstruktur angebracht, und ein
Anschluß jedes Halbleiterchips
ist mit einer Elektrodenplatte verbunden, wobei das Schaltungsmuster
mit einer weiteren Elektrodenplatte verbunden ist.
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Diese
Elektrodenplatten sind voneinander isoliert und in Richtung auf
die Außenseite
des Harzgehäuses
weitergeführt,
wobei jede Elektrodenplatte einen Hauptschaltungsanschluß für die externe
Verbindung bildet. Das Innere des Harzge häuses ist mit Silikongel oder
dergleichen Material gefüllt,
um den Halbleiterchip sowie weitere Teile zu schützen.
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Eine
Isolierschicht oder ein isolierendes metallisiertes Substrat ist
an der Metallbasis (d. h. der Abstrahlplatte) vorgesehen, der Halbleiterchip
ist auf die Isolierschicht oder das isolierende metallisierte Substrat
aufgelötet,
und das Harzgehäuse
mit einer Harzabdeckung ist mittels Klebstoff oder einer Schraube
an der Metallbasisplatte angebracht. Der mit einer weiteren Halbleitervorrichtung
zu verbindende Elektrodenbereich ist als externer Leitungsverbindungs-Endbereich
des Hauptschaltunganschlusses ausgebildet.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Halbleiter-Leistungsmodul ist eine
Sechskantmutter in das Harzgehäuse
eingesetzt und an diesem befestigt und dient als Mutter zum Aufnehmen
eines Bolzens bzw. einer Schraube, die sich in einem unteren Teil
des Elektrodenbereichs für
die externe Leitungsverbindung befindet. Das heißt, diese Sechskantmuttern sind
in Sechskantmuttern-Einsetzöffnungen
eingesetzt und fixiert, die in den dünnen Bereichen des Harzgehäuses auf
der Rückseite
des externen Leitungsverbindungs-Endbereichs des Hauptschaltungsanschlusses
ausgebildet sind und einander benachbart angeordnet sind.
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Die
elektrische Verbindung erfolgt derart, daß jede Sechskantmuttern-Einsetzöffnung entsprechend
der Formgebung jeder Sechskantmutter ausgebildet wird, um somit
die Sechskantmutter bei der Formgebung des Harzgehäuses einzusetzen,
wobei ein oberer Bereich der Elektrode umgefaltet wird und die Sechskantmutter
mittels eines Bolzens oder dergleichen an eine weitere Halbleitervorrichtung
geklemmt wird.
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Andererseits
ist hinsichtlich der Klemmkonstruktion des Harzgehäuses des
herkömmlichen Halbleiter-Leistungsmoduls
eine Technik offenbart, bei der ein S-förmiger Metallzylinder in einen Schraubbereich
eingesetzt wird, um dadurch eine Konstruktion zu bilden, die eine
durch Spannungskonzentration bedingte Rißbildung verhindert (siehe zum
Beispiel Japanische Patent-Offenlegungsschrift
JP 9-129823 A ).
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Es
ist eine weitere Konstruktion zum Verhindern von Rißbildung
bekannt, bei der ein Kerbbereich in einer Eckregion in dem Harzgehäuse abgerundet ist
(siehe zum Beispiel Japanische Patent-Offenlegungsschrift
JP 7-66310 A ).
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Es
ist noch eine weitere Konstruktion bekannt, bei der eine schlitzförmige Nut
in einem mittels einer Schraube verschraubten Harzelement gebildet ist
und eine Zerstörung
des Harzgehäuses
unter Verwendung einer teilweise elastischen Funktion verhindert
wird (siehe zum Beispiel Japanische Patent-Offenlegungsschrift
JP 2000-74016 A ).
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Bei
dem herkömmlichen
Halbleiter-Leistungsmodul besteht jedoch auf Grund eines Problems,
wie der Austauschbarkeit hinsichtlich der Außenabmessungen, die Notwendigkeit
zur Verminderung der Dicke des Harzgehäuses, in das die Sechskantmutter
zum Aufnehmen einer Klemmschraube zur Befestigung eingesetzt ist.
Wenn die Sechskantmutter in dem dünnen Bereich des Harzgehäuses unter
Verwendung einer Schraube an eine weitere Halbleitervorrichtung
geklemmt wird, konzentrieren sich die Spannungen auf den Eckbereich
bzw. Randbereich der Sechskantmutter zwischen der in das Harzgehäuse eingesetzten
Sechskantmutter und dem Harzgehäuse,
und es besteht ein Problem dahingehend, daß der dünne Bereich des Harzgehäuses den
Spannungen während
des Klemmvorgangs nicht standhalten kann und es zur Entstehung von Rissen
in dem dünnen
Bereich des Harzgehäuses kommt.
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Zum
Verhindern der Rißbildung
in dem bzw. den Eckbereichen des Harzgehäuses ist es bei der herkömmlichen
Konstruktion notwendig, die Dicke des Harzgehäuses zu erhöhen, wobei dies zu einer Erhöhung der
Gehäusegröße und damit
wiederum zu einem Problem führt.
Um das Voneinanderlösen
einer externen Schraube und der Mutter zu verhindern, ist ein Element,
wie zum Beispiel eine Federscheibe, erforderlich, wobei dies dazu
führt,
daß die
Anzahl von Teilen zunimmt und der Montage- und Demontagevorgang
in problematischer Weise komplexer werden.
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Andererseits
handelt es sich bei der in der Japanischen Patent-Offenlegungsschrift
JP 9-129823 A offenbarten
Konstruktion um eine Technik, bei der die Entstehung von Rissen
in dem Harzgehäuse
dadurch verhindert wird, daß eine
Verschraubungskraft mit dem S-förmigen
Metallzylinder abgestützt
wird. Es ist jedoch erforderlich, daß der S-förmige Metallzylinder in einem
Formvorgang hergestellt wird, der komplizierter ist als der für die übliche Mehrkantmutter,
und aus diesem Grund ist es im Gegensatz zu dem Einsetzen der Mutter
nicht einfach, den S-förmigen
Metallzylinder in das Harzgehäuse
einzubetten und an diesem zu fixieren. Es entsteht daher ein von
dem Harzgehäuse
vorstehender Bereich, so daß die
Dicke nach der Montage auch insgesamt vergrößert ist.
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Bei
der in der Japanischen Patent-Offenlegungsschrift
JP 7-66310 A offenbarten
Konstruktion handelt es sich um eine Technik, bei der ein Abschrägungsbereich
an dem Eckbereich einer Öffnungsendfläche in dem
Harzgehäuse
gebildet ist, so daß eine
Spannungskonzentration an dem Eckbereich verhindert wird, wenn der
eingesetzte Elektrodenanschluß umgebogen
wird. Diese Druckschrift offenbart jedoch keine Maßnahmen
zum Verhindern der Entstehung einer Rißbildung, die durch die Konzentration
der Klemmspannung der Mehrkantmutter an dem Eckbereich der Mutter
beim Festklemmen mit einer Schraube verursacht wird.
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Die
in der Japanischen Patent-Offenlegungsschrift
JP 2000-74016 A offenbarte
Konstruktion besteht in der Ausbildung eines Schlitzes, der sich radial
in Richtung auf eine in einer Basisplatte ausgebildete untere Öffnung erstreckt.
Jedoch offenbart diese Druckschrift nicht die Verbesserung einer
entsprechenden Position des Eckbereichs der Mutter in der Mutterneinsetzöffnung,
die in einem Harz-Dünnschichtelement
ausgebildet ist.
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In
der
DE 101 03 106
A1 ist eine Leistungs-Halbleitervorrichtung angegeben,
die einen Gehäuserahmen
aufweist, der aus einem Kunstharzmaterial gebildet ist und auf einer
Basisplatte angeordnet ist, welche als Wärmesenke dient. Weiterhin ist
eine aus einem Kunstharzmaterial gebildete Gehäuseabdeckung vorgesehen.
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Diese
herkömmliche
Leistungs-Halbleitervorrichtung ist mit externen Anschlußbereichen
versehen, welche sich von dem Gehäuserahmen nach außen wegerstrecken.
Dabei sind in der Gehäuseabdeckung
spezielle Bereiche ausgebildet, auf denen die Rückseiten der externen Anschlüsse angeordnet sind,
nämlich
plattenförmige
Elektroden, die von der oberen Oberfläche eines Glättungskondensators weg
vorstehen.
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Um
bei dieser herkömmlichen
Bauform von Leistungs-Halbleitervorrichtungen eine Elektrode und
ihren entsprechenden Anschluß miteinander
zu verbinden, werden übliche
Schrauben verwendet, die direkte Verbindungen zwischen einer Elektrode
und ihrem entsprechenden Anschluß herstellen, ohne daß dabei
andere Verbindungsmittel, wie z. B. Verbindungskabel erforderlich
sind. Die spezielle Problematik bei der Einformung von Mehrkantmuttern
zur Aufnahme von Klemmschrauben ist in dieser Druckschrift nicht
behandelt.
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Die
US 5 373 105 A beschreibt
eine Anschlußstruktur
für eine
harzgekapselte Halbleitervorrichtung. Dabei ist ein äußeres Gehäuseteil
vorgesehen, um eine Schaltungsanordnung aufzunehmen. Ferner ist
eine Mehrkantmutter vorgesehen, die dazu dient, eine Befestigungsschraube
aufzunehmen. Die Mehrkantmutter ist dabei in einer in einem Bereich des
Harzgehäuses
ausgebildeten, mehrfach abgestuften Muttereinsetzöffnung eingesetzt,
wobei diese Mehrkantmutter mit einer Innenoberfläche der Muttereinsetzöffnung in
Eingriff steht.
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Bei
dieser herkömmlichen
Halbleitervorrichtung dient die Mehrkantmutter zur Aufnahme einer Befestigungsschraube,
um mit ihrem Kopf ein Anschlußteil
einer Leitung an einem entsprechenden Anschluß zu befestigen. Dabei sitzt
die Mehrkantmutter unverdrehbar in einem entsprechenden abgestuften
Metallgehäuse,
ohne daß Probleme
der möglichen
Rißbildung
in einem Kunststoffgehäuse
eine Rolle spielen.
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Die
GB 1 105 995 A beschreibt
ein Werkzeug zur Verwendung bei Muttern, Bolzen und ähnlichen Elementen
mit polygonaler Form, die Angriffsflächen mit Mehrkantausbildung
besitzen. Dabei geht es insbesondere um einen Aufsteckschlüssel mit
einem Steckschlüsseleinsatz,
der an seinem einen Ende mit Nasen zum Eingriff mit den flachen
Seiten einer polygonal ausgebildeten Mutter versehen ist. An seinem anderen
Ende weist der Steckschlüsseleinsatz
eine Ausnehmung zur Aufnahme eines abnehmbaren Mitnehmers auf. Wesentlich
ist bei diesem herkömmlichen
Steckschlüssel,
daß an
jedem Ende des Stückschlüssels nach
innen ragende Backen vorgesehen sind. Die Probleme, die bei eingebauten
Mehrkantmuttern in einem Harzgehäuse
einer Leistungs-Halbleitervorrichtung auftreten können, sind
dort nicht angesprochen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leistungs-Halbleitervorrichtung
der eingangs genannten Art anzugeben, bei der die Entstehung einer
Rißbildung
in ihrem Harzgehäuse
an den Eckbereichen der Mehrkantmutter zuverlässig verhindert werden kann,
auch wenn ein Harzgehäuse
mit geringer Dicke verwendet wird, so daß eine Miniaturisierung des
Harzgehäuses
bei einer derartigen Leistungs-Halbleitervorrichtung erzielt werden
kann.
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Die
erfindungsgemäße Lösung besteht
darin, eine Leistungs-Halbleitervorrichtung mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 anzugeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Leistungs-Halbleitervorrichtung
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Mit
der erfindungsgemäßen Leistungs-Halbleitervorrichtung
wird die Aufgabe in zufriedenstellender Weise gelöst. Dabei
wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß unter Verwendung einer einfachen
Konstruktion ein Lösen
einer eingesetzten Klemmschraube von der Mehrkantmutter verhindert
werden kann, wobei keine Federscheibe erforderlich ist, eine geringe
Anzahl von Teilen verwendet werden kann sowie die Montage und Demontage
der Komponenten bequem durchführbar
ist.
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Mit
der speziellen Formgebung der Innenfläche der Mutterneinsetzöffnung mit
ihren konkaven Aussparungsbereichen wird in vorteilhafter Weise
erreicht, daß mechanische
Spannungen in dem dünnen
Bereich des Harzgehäuses
während
des Verschraubungsvorganges vermindert werden und insbesondere Rißbildungen
in dem Harzgehäuse
wirksam verhindert werden.
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Die
Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden
anhand der zeichnerischen Darstellungen bevorzugter Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen noch näher beschrieben;
darin zeigen:
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1A und 1B schematische
Darstellungen der Konstruktion eines Halbleiter-Leistungsmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung,
wobei 1A eine Draufsicht und 1B eine
Seitenansicht von diesem darstellen;
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2 eine
vergrößerte Ansicht
eines Hauptteils eines Anschlußbereichs
des Halbleiter-Leistungsmoduls gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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3 eine
vergrößerte Ansicht
eines Hauptteils des Anschlußbereichs
eines Vergleichsbeispiels, bei dem keine rund ausgebildete Kerbe
oder Aussparung in einander gegenüberliegenden Eckpositionen
ausgebildet ist;
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4 eine
vergrößerte Ansicht
eines Hauptteils des Anschlußbereichs
des Leistungs-Halbleitermoduls gemäß einer Modifizierung des ersten
Ausführensbeispiels
der Erfindung; und
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5 eine
vergrößerte Ansicht
eines Hauptteils des Anschlußbereichs
des Halbleiter-Leistungsmoduls gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der
Erfindung.
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Vor
Beginn der eigentlichen Beschreibung sei darauf hingewiesen, daß die Grundkonstruktionen
der bevorzugten Ausführungsformen
miteinander identisch sind, so daß einander entsprechende Teile
in allen der Begleitzeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet
sind und auf eine redundante Beschreibung verzichtet wird.
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Die
bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen
erläutert.
Bei den Ausführungsbeispielen
der Erfindung ist zwar die Konstruktion einer Anordnung eines Hochleistungs-6-Pack-Grabenmoduls als
Halbleitervorrichtung dargestellt, jedoch ist die vorliegende Erfindung
nicht auf die Konstruktion dieser Anordnung begrenzt, sondern kann
auch bei Fällen
Anwendung finden, in denen andere Arten von Halbleitervorrichtungen
zum Einsatz kommen.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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1A zeigt
eine Draufsicht auf das Halbleiter-Leistungsmodul gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, und 1B zeigt eine Seitenansicht
von diesem. Bei dem in den 1A und 1B dargestellten
Halbleiter-Leistungsmodul ist eine isolierende Schicht oder ein
isolierendes metallisiertes Substrat auf einer Metall-Basisplatte 11 vorgesehen,
die als Abstrahlplatte mit der Funktion einer Wärmesenke bzw. eines Kühlkörpers dient.
Ein Halbleiterchip ist auf die isolierende Schicht oder das isolierende
metallisierte Substrat aufgelötet,
und ein für die
Unterbringung dienendes Harzgehäuse 1 mit
einer Harzabdeckung bzw. Harzhülle
ist mittels Schrauben 3 an der Metall-Basisplatte befestigt.
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Elektrodenanschlußbereiche 4 zur
Verbindung mit weiteren Halbleitervorrichtungen sind als externe
Leitungsanschluß-Endbereiche
der Hauptschaltungsanschlüsse
ausgebildet. Das Halbleiter-Leistungsmodul ist in Form eines Vierecks
ausgebildet, wobei verschiedene Arten von Funktionsteilen, die später noch beschrieben
werden, auf der kühlenden
Metallbasis in Viereck-Form angebracht sind und die Außenflächen derselben
mit dem Harzgehäuse 1 umgeben
sind.
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Im
spezielleren ist in der in 1A dargestellten
Weise das isolierende Substrat an der Kühlmetallbasis 11 befestigt,
und ein Schaltungsmuster ist auf der Oberfläche des isolierenden Substrats
fest ausgebildet. Eine Vielzahl von Halbleiterchips ist auf dem
Schaltungsmuster angebracht, und jeder Anschluß jedes Halbleiterchips ist
mit einer jeweiligen Elektrodenanschlußplatte 4 verbunden,
wobei das Schaltungsmuster mit einer weiteren Elektrodenanschlußplatte
verbunden ist.
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Diese
Elektrodenanschlußplatten 4 erstrecken
sich von dem Harzgehäuse 1 nach
außen
und sind voneinander isoliert. Somit bilden die Elektrodenanschlußplatten 4 die
Hauptschaltungsanschlüsse
für die
externe Verbindung. Das Innere des Harzgehäuses 1 ist mit einem
Füllmaterial,
wie zum Beispiel Silikagel, gefüllt,
das solche Teile, wie z. B. die Halbleiterchips schützt. Verschiedene
Steueranschlüsse
(nicht gezeigt) sind in einem Randbereich von einer Seite des als
Viereck ausgebildeten Halbleiter-Leistungsmoduls angeordnet.
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2 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
eines Hauptteils eines Elektrodenanschlußbereichs 4 und zeigt
einen Zustand, in dem eine Sechskantmutter 5 zum Aufnehmen
eines Bolzens bzw. einer Schraube, die sich unter einem unteren
Bereich der Elektrode befindet, in das Harzgehäuse 1 feststehend
eingesetzt ist.
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Genauer
gesagt, es ist die Sechskantmutter 5 in eine Sechskantmuttern-Einsetzöffnung 6 eingesetzt
und in dieser fixiert, die in einem dünnen Bereich 1a des
Harzgehäuses 1 auf
der Rückseite
des externen Leitungsanschluß-Endbereichs 4 der Hauptschaltungsanschlüsse ausgebildet
ist, die einander benachbart angeordnet sind.
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Die
Sechskantmuttern-Einsetzöffnung 6 ist entsprechend
der Formgebung der Sechskantmutter 5 ausgebildet, so daß die Sechskantmutter 5 beim Formen
des Harzgehäuses 1 in
diese eingesetzt wird, wobei die Sechskantmutter 5 mittels
eines Bolzens bzw. einer Schraube oder dergleichen gegen eine weitere
Halbleitervorrichtung geklemmt wird, um die Verbindung herzustellen.
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Ferner
ist bei der bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendeten
Konstruktion die Sechskantmutter 5 in dem unteren Bereich
der Montageelektrode zur Verbindung mit einer weiteren Halbleiterelektrode
angebracht, wobei der Außenbereich
der Sechskantmutter 5 in partieller Berührung mit einer Innenfläche 6a der
Sechskantmuttern-Einsetzöffnung 6 stehen
kann, die in dem dünnen
Bereich 1a des Harzgehäuses 1 ausgebildet
ist.
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Auf
diese Weise sorgt die Innenfläche 6a der Sechskantmuttern-Einsetzöffnung 6 für die Fixierung des
Außenbereichs
der Sechskantmutter 5 in einer derartigen Weise, daß sich die
Innenfläche 6a in
partieller Berührung
mit der gegenüberliegenden
Außenfläche 5a der
Sechskantmutter 5 befindet, welche der Innenfläche 6a der
Sechskantmuttern-Einsetzöffnung 6 eng
benachbart gegenüberliegt.
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In
dem dünnen
Bereich 1a des Harzgehäuses 1 ist
die Sechskantmuttern-Einsetzöffnung 6 derart
ausgebildet, daß Eckbereiche 5b an
der Außenseite
der Sechskantmutter 5 nicht mit dem Harzgehäuseelement
in Berührung
stehen, wenn die Sechskantmutter 5 während des Formvorgangs des
Harzgehäuses
eingebettet wird.
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Damit
die Eckbereiche 5b der Sechskantmutter nicht mit dem Harzgehäuseelement 1 in
Berührung
gelangen, ist in der in 2 dargestellten Weise in dem
dünnen
Bereich 1a des Harzgehäuses ein
rund ausgebildeter, konkaver Aussparungsbereich 6b an sechs
Stellen ausgebildet, die den Eckbereichen 5b der in dem
Innenbereich 6a der Sechskantmuttern-Einsetzöffnung 6 angebrachten
Sechskantmutter entsprechen.
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Die
Eckbereiche 5b der Sechskantmutter 5 stehen somit
nicht in Berührung
mit dem Innenbereich der Sechskantmuttern-Einsetzöffnung 6,
wenn die Sechskantmutter 5 in die Sechskantmuttern-Einsetzöffnung 6 eingebettet
ist. Die Konstruktion, bei der die Eckbereiche 5b der Sechskantmutter
nicht mit dem Harzgehäuse
in Berührung
stehen, erhält man
somit auch beim Klemmvorgang mit einer Schraube, wobei verhindert
wird, daß sich
Spannungen bei dem Klemmvorgang an den Eckbereichen der Sechskantmutter 5 konzentrieren.
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Dagegen
zeigt 3 eine Konstruktion als ein Vergleichsbeispiel,
bei dem keine solchen rund ausgebildeten Aussparungsbereiche an
den den Eckbereichen der Sechskantmutter entsprechenden Stellen
vorhanden sind. Da bei dem in 3 gezeigten
Vergleichsbeispiel der rund ausgebildete Aussparungsbereich nicht
an den den Eckbereichen 5b der Sechskantmutter entsprechenden
Stellen in dem Innenbereich der Sechskantmuttern-Einsetzöffnung 6 vorhanden
ist, gelangen beim Einbetten der Sechskantmutter in die Sechskantmuttern-Einsetzöffnung in den
dünnen
Bereich des Harzgehäuses
die Eckbereiche der Sechskantmutter in Berührung mit dem Innenbereich
der Sechskantmuttern-Einsetzöffnung.
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Somit
konzentrieren sich Spannungen auf einen Bereich 40, der
den jeweiligen Eckbereichen der Sechskantmutter entspricht, wenn
die Verschraubung mittels einer Klemmschraube 7 stattfindet,
wobei es gelegentlich zur Bildung eines Risses 41 an den
Eckbereichen in dem dünnen
Bereich des Harzgehäuses
kommt.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dagegen
wird ein derartiges herkömmliches
Problem in effektiver Weise gelöst,
indem die Konstruktion des Innenbereichs der Mutterneinsetzöffnung derart
verbessert ist, daß der
Innenbereich der Sechskantmuttern-Einsetzöffnung nicht in Berührung mit
den Eckbereichen der Sechskantmutter steht.
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Das
heißt,
durch Aufgreifen dieser berührungsfreien
Konstruktion befindet sich der konkave Aussparungsbereich 6b zwischen
den einander benachbarten Innenflächen 6a an den den
Eckbereichen 5b der Sechskantmutter entsprechenden Stellen
in dem Innenbereich der Sechskantmuttern-Einsetzöffnung 6, so daß sich ein
Abbau von Spannungen, die während
des Verschraubungsvorgangs aufgrund der Spannungen in dem dünnen Bereich 1a des
Harzgehäuses
bedingt sind, erzielen läßt und sich
somit eine Rißbildung
des Harzgehäuses
verhindern läßt.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird
zwar die Sechskantmutter zum Aufnehmen eines Bolzens verwendet,
jedoch ist die Erfindung nicht auf eine Sechskantmutter begrenzt,
sondern hinsichtlich der Formgebung der Mutter kann eine beliebige
Mehrkantmutter verwendet werden.
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Wie
vorstehend beschrieben worden ist, sind bei dem Halbleiter-Leistungsmodul
gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
zwischen den Innenflächen
der Mutterneinsetzöffnung
die den Eckbereichen der Außenfläche der
Mehrkantmutter entsprechenden Eckbereiche eliminiert, wobei an diesen Stellen
stattdessen die rund ausgebildeten, konkaven Aussparungsbereiche
vorhanden sind.
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Das
vorliegende Ausführungsbeispiel
kann somit das herkömmlicherweise
bestehende Problem der Spannungskonzentration an den Eckbereichen zwischen
den Innenflächen
der Sechskantmuttern-Einsetzöffnung
auf Grund des auf die Mutter aufgebrachten Klemm-Drehmoments verhindern
und ferner auch eine Rißbildung
des Harzgehäuses
an den Eckbereichen verhindern. Weiterhin ist es ins besondere nicht
notwendig, die Dicke des Harzgehäuses
zu erhöhen,
so daß sich
somit eine resultierende Miniaturisierung des Harzgehäuses erzielen
läßt.
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4 zeigt
eine Modifizierung des Ausführungsbeispiels,
bei dem der dünne
Bereich 1a des Harzgehäuses
verstärkt
ist, indem ein elastisches Material 9, beispielsweise Gummi,
in die rund ausgebildeten, konkaven Aussparungsbereiche 6b eingefüllt ist,
die an den den Eckbereichen 5b der Sechskantmutter entsprechenden
Stellen ausgebildet sind, wobei dies die Funktion hat, das auf die
Sechskantmutter aufgebrachte Klemm-Drehmoment unter Ausnutzung der
Elastizität
zu absorbieren.
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Auf
diese Weise können
durch Spannungen in dem dünnen
Bereich 1a des Harzgehäuses
bedingte Belastungen während
des Verschraubungsvorgangs weiter vermindert werden, und eine Rißbildung
in dem Harzgehäuse
läßt sich
noch effektiver verhindern.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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5 zeigt
eine vergrößerte Darstellung
eines Hauptteils eines Elektrodenanschlußbereichs 4 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Bei dem in 5 dargestellten zweiten
Ausführungsbeispiel
handelt es sich um eine Modifizierung des in 2 dargestellten
ersten Ausführungsbeispiels,
wobei 5 einen Zustand zeigt, in dem die Sechskantmutter 5 des
unteren Bereichs der Elektrode in den dünnen Bereich 1a des
Harzgehäuses
in dem Elektrodenanschlußbereich 4 eingesetzt
sowie darin fixiert ist.
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Wie
in 5 gezeigt ist, sind in der Innenfläche 6a der
Sechskantmuttern-Einsetzöffnung 6,
die mit der Außenfläche 5a der
in das Harzgehäuse 1 eingesetzten
Sechskantmutter in Berührung
steht, eine Vielzahl von Schlitznuten 6c radial ausgebildet. Die
mehreren Schlitznuten werden zum Bilden von Drehmoment-Pufferbereichen 8 verwendet,
von denen jeder einen partiellen elastischen Effekt hat.
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Die
Drehmoment-Pufferbereiche 8 sind als konvexe Bereiche des
dünnen
Bereichs 1a des Harzgehäuses
ausgebildet, um das Klemm-Drehmoment aufzunehmen, wo die jeweiligen
konvexen Bereiche 8 an einer bestimmten Stelle in dem Innenbereich
der Sechskantmuttern-Einsetzöffnung 6 in
dem Harzgehäuse
nach innen ragen.
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Genauer
gesagt, es sind die Schlitznuten 6c an symmetrischen Stellen
auf beiden Seiten nahe jedem Aussparungsbereich 6b ausgebildet,
der an der dem jeweiligen Eckbereich 5b der Sechskantmutter entsprechenden
Stelle ausgebildet ist, und die Drehmoment-Pufferbereiche 8 des
Harzgehäuseelements befinden
sich an Stellen, die zwischen dem jeweiligen konkaven Aussparungsbereich 6b und
den Schlitznuten 6c auf beiden Seiten desselben angeordnet
sind. Somit sind die Drehmoment-Pufferbereiche 8 jeweils
als Vorsprung (konvexer Bereich) des Harzgehäuseelements ausgebildet, der
in Richtung auf die Sechskantmuttern-Einsetzöffnung 6 nach innen
ragt.
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Wenn
in der vorstehend beschriebenen Weise eine externe Schraube 7 in
die Sechskantmutter 5 eingreift und die Innenfläche 6a der
Sechskantmuttern-Einsetzöffnung 6 mit
der entsprechenden Außenfläche 5a der
Sechskantmutter 5 in Berührung tritt, erfährt der
Klemmdrehmoment-Pufferbereich 8 eine zwangsweise Verformung
durch den Druckkontakt mit dem entsprechenden Bereich der Außenfläche 5a der
Sechskantmutter 5. Das auf die Sechskantmutter 5 aufgebrachte
Klemm-Drehmoment kann unter Ausnutzung des elastischen Verformungseffekts
absorbiert werden.
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Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
absorbiert der Drehmoment-Pufferbereich das Klemm-Drehmoment aufgrund
der Elastizität
der Verformung während
des Klemmvorgangs mittels einer Schraube, und er wirkt einem Lösen der
externen Schraube aus der Mutter entgegen. Eine Federscheibe ist
daher nicht speziell notwendig, die Anzahl der Teile läßt sich
reduzieren, und außerdem
lassen sich auch die Montage und Demontage recht bequem ausführen. Auf
diese Weise läßt sich
wiederum der Effekt erzielen, daß sich die Montage und Demontage
mit ausgezeichneter Produktivität
vornehmen lassen.
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Da
gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie sie vorstehend beschrieben worden ist, keine Eckbereiche
zwischen den den Eckbereichen der Außenfläche der Mehrkantmutter entsprechenden
Innenflächen
der Mutterneinsetzöffnung
vorhanden sind, läßt sich
durch diese Konstruktionsverbesserung das herkömmliche Problem der Spannungskonzentration
an den Eckbereichen zwischen den Innenflächen der Sechskantmuttern-Einsetzöffnung auf
Grund des auf die Mutter aufgebrachten Klemm-Drehmoments eliminieren,
so daß eine
Rißbildung
des Harzgehäuses an
dessen Eckbereichen verhindert ist. Außerdem ist keine Erhöhung der
Dicke des Harzgehäuses
erforderlich, so daß sich
wiederum eine Miniaturisierung des Harzgehäuses erzielen läßt.
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- 1
- Harzgehäuse
- 1a
- dünner Bereich
- 3
- Schrauben
- 4
- Elektrodenanschlußbereiche
- 5
- Mehrkantmutter
- 5b
- Eckbereich
- 6
- Mutterneinsetzöffnung
- 6a
- Innenfläche
- 6b
- konkave
Aussparungsbereiche
- 6c
- Schlitznuten
- 7
- Klemmschraube
- 8
- Drehmoment-Pufferbereiche
- 9
- elastisches
Material
- 11
- Metall-Basisplatte
- 40
- Spannungskonzentrationsbereiche
- 41
- Rißbildung