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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleitermodul, das eine Basisplatte, ein auf einer Oberfläche der Basisplatte angebrachtes und mit einer Schaltvorrichtung ausgestattetes Substrat, und ein Gehäuseelement umfasst.
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Stand der Technik
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Ein bekanntes Beispiel von solchen Halbleitermodulen ist ein Halbleitermodul, das eine Basisplatte, ein auf einer Oberfläche der Basisplatte angebrachtes und mit einer Schaltvorrichtung ausgestattetes Substrat, ein auf der Basisplatte bereitgestelltes Gehäuse, um so das Substrat zu umgeben, und einen Kühlmedium-Durchflusspfad, der derart bereitgestellt ist, um in Kontakt mit der anderen Oberfläche der Basisplatte zu sein, umfasst (z. B. Patentdokument 1). In diesem Halbleitermodul sind Befestigungsschrauben/-Löcher entsprechend an vier Ecken des Gehäuses bereitgestellt, und das Gehäuse ist durch Einfügen und Verschrauben von Schrauben bzw. Bolzen in die Befestigungsschrauben-Löcher an die Basisplatte fixiert.
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Dokument des Standes der Technik
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Patentdokument
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- Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift-Nummer.: JP-A-2008-294069 (Absätze [0025], [0026], [0042] und 8)
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Offenbarung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösendes Problem
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In einem solchen herkömmlichen, wie in dem Patentdokument 1 gezeigten Halbleitermodul, ist das Gehäuseelement durch Befestigen der Schrauben bzw. Bolzen an die Basisplatte fixiert. Daher ist die Größe des Halbleitermoduls notwendigerweise in einer Querrichtung um einen Betrag entsprechend der Bolzen- bzw. Schraubenköpfe vergrößert.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Technologie des Vermeidens eines Anstiegs der Größe von Halbleitermodulen des Standes der Technik bereitzustellen, während die Verbindungsstärke zwischen einer Basisplatte und einem Gehäuseelement sichergestellt wird.
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Mittel zu Lösen des Problems
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Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, umfasst ein Halbleitermodul gemäß der vorliegenden Erfindung: eine Basisplatte, deren eine Oberfläche mit einem Rippenbereich ausgebildet ist, in dem eine Kühlrippe bereitgestellt ist; ein Substrat, das an der anderen Oberfläche der Basisplatte angebracht ist und mit einer Schaltvorrichtung ausgestattet ist; und ein Gehäuseelement mit einem Innenraum und einer in einer Wand des Gehäuseelements gebildeten Öffnung, so dass die Öffnung kleiner als die eine Oberfläche der Basisplatte und größer als der Rippenbereich ist. In dem Halbleitermodul ragt die auf der Basisplatte ausgebildete Rippe von einer Seite des Innenraums durch die Öffnung des Gehäuseelements nach Außen, und die eine Oberfläche der Basisplatte ist hermetisch mit einer Oberfläche der einen Wand der Seite des Innenraums verbunden bzw. gebondet, und das Gehäuseelement, das Substrat und die Basisplatte sind durch Auffüllen des Innenraums des Gehäuseelements mit einem Harz fixiert.
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Gemäß diesem Aufbau besteht keine Notwendigkeit, dass ein Befestigungsschrauben- bzw. Bolzen-Durchgangsloch in dem Gehäuseelement gebildet ist, und ein Anstieg der Größe des Halbleitermoduls in der Querrichtung aufgrund der durch die Köpfe der in die entsprechenden Durchgangslöcher eingebrachten Schrauben bzw. Bolzen kann verhindert werden. Darüber hinaus ist die Basisplatte fixiert mit dem Gehäuseelement mit nur dem Rippenbereich der Basisplatte verbunden, der von der Seite des Innenraums des Gehäuseelements hervorsteht. Daher wird durch Auffüllen des Innenraums des Gehäuseelements mit einem Harz und Härten des Harzes eine von Außen auf das Gehäuseelement zu der Basisplatte angelegte Kraft durch das Gehäuseelement aufgenommen, und eine Kraft in der entgegengesetzten Richtung wird durch das den Innenraum füllende Harz aufgenommen. Daher wird die Bonding- bzw. Verbindungsstärke zwischen dem Gehäuseelement und der Basisplatte ausreichend hoch. Es sei angemerkt, dass der Innenraum mit dem Harz gefüllt wird, um den Vibrations- bzw. Schwingungswiderstand der Schaltvorrichtung zu verbessern, und um die Isolierleistungsfähigkeit zu verbessern, und eine solche Harzfüllung ist nicht nur bei dem Aufbau der vorliegenden Erfindung notwendig. Daher muss ein Anstieg der durch die Harzfüllung verursachten Kosten nicht berücksichtigt werden.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besteht das Gehäuseelement aus einem Harz, wodurch die Verbindungsstärke zwischen dem Gehäuseelement und dem den Innenraum füllenden Harz erhöht wird, und die Gesamtstärke des Halbleitermoduls ebenso erhöht wird. Darüber hinaus gilt, dass weil eine Isolierleistungsfähigkeit des Substrats verbessert wird, die Größe des Gehäuseelements selbst reduziert werden kann. In dem Fall des Verwendens des Aufbaus, bei dem das Gehäuseelement aus einem Harz besteht und die Basisplatte aus einem Metall besteht, gilt vorzugsweise, dass die Basisplatte und das Gehäuseelement hermetisch durch einen Metall-Harz-Klebstoff verbunden werden. In diesem Fall gilt, dass weil die Metallplatte aus einem Metall besteht, die Stärke erhöht wird, und die Kühlleistungsfähigkeit verbessert wird.
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Um beispielsweise eine Kühlmedium-Passage zum effektiven Kühlen der auf der Basisplatte ausgebildeten Rippe auszubilden, ist ein Metallgehäuse mit einer Oberfläche der einen Wand des Gehäuseelements an einer Seite entgegengesetzt zu dem Innenraum verbunden. Es gilt vorzugsweise, dass das Metallgehäuse und die untere Wand des Gehäuseelements ebenso durch hermetisches Verbinden verbunden werden. Daher gilt, dass weil die Basisplatte, das Gehäuseelement und das Metallgehäuse durch hermetisches Verbinden integriert sind, das vorstehende Problem des Standes der Technik ebenso in dem Halbleitermodul der vorliegenden Erfindung, das durch die Basisplatte, das Gehäuseelement und das Metallgehäuse ausgebildet ist, gelöst wird.
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In einem bevorzugtem Ausführungsbeispiel des durch die Basisplatte, das Gehäuseelement und das Metallgehäuse gebildeten Halbleitermodul ist eine Wandoberfläche des Metallgehäuses ausgebildet, um uneben zu sein, und das Metallgehäuse und das Gehäuseelement sind hermetisch durch Durchführen eines Verbindens zum Integrieren eines Harzes und eines Metalls, mit dem das spritzgegossene Harz und die unebene Wandoberfläche miteinander verbunden werden, wenn das Gehäuseelement spritzgegossen wird, verbunden. Ein als eine ”Nano-Ausformungs-Technologie” (NMT; ”Nano-Molding-Technology”) bezeichnetes Integrationsverbinden kann als dieses Integrationsverbinden verwendet werden, insbesondere wenn das Metall Aluminium ist. Bei der NMT wird die Oberfläche des Aluminiums durch eine spezielle Behandlung modifiziert, und ein hartes Harz wird an der unebenen Oberfläche bei Nanogröße aufgetragen, wodurch das Aluminium und das Harz integriert bzw. eingebunden werden. Daher wird das Gehäuseelement auf dem Metallgehäuse durch Spritzgießen eines Harzes direkt auf die unebene Oberfläche des Metallgehäuses gebildet, wodurch das Gehäuseelement und das Metallgehäuse integriert werden. Das Gehäuseelement und das Metallgehäuse sind vollständig abgedichtet, und die Verbindungsstärke davon ist für das Halbleitermodul ausreichend.
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In einem weiteren bevorzugtem Ausführungsbeispiel des durch die Basisplatte, das Gehäuseelement und das Metallgehäuse gebildeten Halbleitermoduls ist ein Durchgangsloch in der einen Wand des Gehäuseelements bereitgestellt, eine Keilvertiefung, die mit dem Durchgangsloch verbunden ist um eine Keilform zu bilden, ist in einer Wandoberfläche des Metallgehäuses, die dem Durchgangsloch entspricht, bereitgestellt, und das Gehäuseelement und das Metallgehäuse sind hermetisch durch eine keilförmige Verbindung verbunden bzw. gebondet, die durch Auffüllen des Durchgangslochs und der Keilvertiefung mit einem Harz gebildet ist. In diesem Ausführungsbeispiel bildet das Harz, dass das Durchgangsloch und die Keilvertiefung füllt, die Keilform in einem Verbindungsbereich zwischen dem Gehäuseelement und dem Metallgehäuse, wodurch die Verbindungsstärke erhöht wird. Darüber hinaus kann eine solche Harzfüllung gleichzeitig mit der Harzfüllung des Innenraumes durchgeführt werden, was vorteilhaft in Anbetracht der Kosten und der Herstellungstechnologie ist.
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In noch einem weiteren bevorzugtem Ausführungsbeispiel des durch die Basisplatte, das Gehäuseelement und das Metallgehäuse gebildeten Halbleitermoduls ist ein Durchgangsloch in dem Metallgehäuse bereitgestellt, ein Schraubenloch ist in einer Wandoberfläche des Gehäuseelements, die dem Durchgangsloch entspricht, bereitgestellt, und das Metallgehäuse und das Gehäuseelement sind über eine Dichtung und eine Schraubenverbindung hermetisch verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel gilt, dass weil die Schraubenverbindung verwendet wird, im Wesentlichen die gleiche Verbindungsstärke, die durch eine herkömmliche Bolzen- bzw. Schraubenverbindung erhalten wird, zwischen dem Metallgehäuse und dem Gehäuseelement erhalten wird. Gleichzeitig wird ein Anstieg der Größe des Gehäuseelements in der Querrichtung, die durch die Bolzen- bzw. Schraubenköpfe verursacht wird, durch Verbinden des Metallgehäuses und des Gehäuseelements durch Schraubenverbindungen von der Seite des Metallgehäuses vermieden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Draufsicht, die schematisch den Aufbau eines Hauptabschnitts eines Halbleitermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in 1.
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3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III in 1.
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4 ist ein Schaltungsdiagramm einer in dem Halbleitermodul von 1 eingebauten Inverterschaltung.
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5 ist eine Querschnittsansicht entsprechend 3, die schematisch den Aufbau eines Hauptabschnitts eines Halbleitermoduls gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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6 ist eine Querschnittsansicht entsprechend 3, die schematisch den Aufbau eines Hauptabschnitts eines Halbleitermoduls gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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7 ist eine Querschnittsansicht entsprechend 3, die schematisch den Aufbau eines Hauptabschnitts eines Halbleitermoduls gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Beste Methoden zum Ausführen der Erfindung
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Es wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben. Das gegenwärtige Ausführungsbeispiel wird bezüglich eines Beispiels beschrieben, in dem die vorliegende Erfindung an einem Halbleitermodul 1 als eine Invertervorrichtung einer Drei-Phasen-Wechselstrom(AC)-Inverterschaltung angewendet wird. 1 ist eine Draufsicht, die schematisch den Aufbau eines Hauptabschnitts des Halbleitermoduls 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in 1. 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III in 1. 4 ist ein Schaltungsdiagramm einer in dem Halbleitermodul 1 eingebauten Inverterschaltung.
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Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, umfasst dieses Halbleitermodul 1: eine Basisplatte 2; an einer oberen Oberfläche 2A der Basisplatte 2 angebrachte Substrate 3; ein Gehäuseelement 4 mit einer Außenwand 41, die die Substrate 3 umgibt, und eine untere Wand 42 als eine Wand, die eine untere Oberfläche 2B der Basisplatte 2 stützt; und ein Metallgehäuse 5, das an einer unteren Oberfläche der unteren Wand 42 des Gehäuseelements 4 positioniert ist. Obwohl nachstehend detailliert beschrieben, sind ein Verbindungsabschnitt einer unteren Oberfläche 2b der Basisplatte 2 und eine obere Verbindungsoberfläche 4a des Gehäuseelements 4 hermetisch miteinander verbunden, und eine untere Verbindungsoberfläche 4b des Gehäuseelements 4 und eine obere Verbindungsoberfläche 5a des Metallgehäuses 5 sind miteinander hermetisch verbunden. Es sei angemerkt, dass in dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel die untere Oberfläche 2B der Basisplatte 2 der einen Oberfläche in der vorliegenden Erfindung entspricht, und die obere Oberfläche 2A davon der anderen Oberfläche in der vorliegenden Erfindung entspricht.
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Wie in 4 gezeigt ist, bildet das Halbleitermodul 1 eine Inverterschaltung 10 zum Ansteuern eines dreiphasigen AC-Elektromotors 31. Daher gilt, wie in 1 gezeigt ist, dass sechs Substrate 3, wobei jedes eine Schaltvorrichtung 11 und eine Diodenvorrichtung 12 aufweist, an der oberen Oberfläche 2A der Basisplatte 2 angebracht sind. Es sei angemerkt, dass obwohl ein Steuersubstrat zum Durchführen beispielsweise einer Operationssteuerung der Schaltvorrichtungen 11 an jedem Substrat 3 oberhalb der Substrate 3 positioniert ist und durch das Gehäuseelement 4 in diesem Halbleitermodul 1 gestützt wird, das Steuersubstrat in den Zeichnungen nicht gezeigt ist.
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Das Halbleitermodul 1 bildet Kühlmedium-Durchflusspfade 8 zum Kühlen speziell der Schaltvorrichtungen 11, die den größten Betrag von Wärme erzeugen. Die Kühlmedium-Durchflusspfade 6 sind durch Positionieren einer Vielzahl von Rippen 7 in einer Kühlmediumdurchfluss-Vertiefung 50, die als eine Kühlmediumkammer dient, die in dem Metallgehäuse 5 bereitgestellt ist, ausgebildet. Die Kühlmedium-Durchflusspfade 6 bilden parallele Kühlmedium-Durchflusspfade in einer vorbestimmten Richtung in der Kühlmediumdurchfluss-Vertiefung 50. Die Vielzahl von Rippen 7 ist parallel zueinander entlang der unteren Oberfläche 2B der Basisplatte 2 positioniert. Jede Rippe 7 ist wie eine Platte geformt, die vertikal zu der unteren Oberfläche 2B der Basisplatte 2 steht, und weist eine vorbestimmte Dicke auf, und ist integral mit der Basisplatte 2 zum Beispiel durch Einschneiden der untern Oberfläche 2B der Basisplatte 2 ausgebildet. Darüber hinaus sind die Intervalle, bei denen die Vielzahl von Rippen 7 angebracht ist, im Wesentlichen die gleichen, und die Vielzahl von Rippen 7 weist die gleiche Höhe auf.
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Wie in den 1, 2 und 3 gezeigt ist, wird die Basisplatte 2 durch das Metallgehäuse 5 mit der unteren Wand 42 des Gehäuseelements, das dazwischen eingeschoben ist, gestützt. Eine Öffnung 43 ist an einem Mittelabschnitt der unteren Wand 42 des Gehäuseelements 4 ausgebildet, wobei die Öffnung 43 groß genug ist, um einen Rippenabschnitt zu ermöglichen, an dem die Vielzahl von Rippen 7 ausgebildet sind, exakt hinein zu passen. Diese Öffnung 43 ist mit einem Innenraum 40 verbunden, der durch die untere Wand 42 und die Seitenwand 41 definiert ist. Durch Einführen der Rippen 7 der Basisplatte 2 in die Öffnung 43 von der Seite des Innenraums 40, werden eine Vielzahl von parallelen Kühlmedium-Durchflusspfaden in der durch die Öffnung 43 und die Kühlmediumdurchfluss-Vertiefung 50 des Metallgehäuses 5 gebildeten Kühlmediumkammer ausgebildet. Es sei angemerkt, dass obwohl zwischen den Rippen 7 und einer unteren Oberfläche der Kühlmediumdurchfluss-Vertiefung 50 in den 2 und 3 ein Raum ist, der Spalt zwischen den entsprechenden Spitzen der Rippen 7 und der unteren Oberfläche der Kühlmediumdurchfluss-Vertiefung 50 im Wesentlichen Null sein kann. Das heißt, dass die vorliegende Erfindung einen Aufbau verwenden kann, in dem die Spitzen der Rippen 7 und die unter Oberfläche der Kühlmediumdurchfluss-Vertiefung 50 nahe zueinander positioniert sind, um so in Kontakt miteinander zu sein. Es sei angemerkt, dass obwohl ein Kühlmedium-Einlasspfad in die Kühlmittelkammer und ein Kühlmedium-Auslasspfad von der Kühlmediumkammer in dem Metallgehäuse 5 ausgebildet sind, der Kühlmedium-Einlasspfad und der Kühlmedium-Auslasspfad in den Zeichnungen nicht gezeigt sind.
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Nachstehend wird ein elektrischer Aufbau der Inverterschaltung 10, die in dem Halbleitermodul 1 des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels eingebaut ist, beschrieben. Wie in 4 gezeigt ist, ist die Inverterschaltung 10 eine Schaltung zum Ansteuern des dreiphasigen AC-Elektromotors 31. Das heißt, dass die Inverterschaltung 10 einen U-Phasen-Arm 32u, einen V-Phasen-Arm 32v und einen W-Phasen-Arm 32w (entsprechend einer U-Phase, einer V-Phase bzw. einer W-Phase) aufweist, die entsprechend einer U-Phasen-Spule 31u, einer V-Phasen-Spule 31v bzw. einer W-Phasen-Spule 31w des dreiphasigen AC-Elektromotors 31 bereitgestellt sind. Jeder Arme 32u, 32v, 32w für die entsprechenden Phasen weist ein Paar von oberen und unteren Armen 33, 34 auf, die dazu fähig sind, auf eine komplementäre Weise zu arbeiten. Jeder untere Arm 33 weist eine untere-Arm-Schaltvorrichtung 11A, die durch eine isolierte Gate-Bipolar-Transistor (IGBT)-Vorrichtung der npn-Art gebildet ist, und eine Diodenvorrichtung 12, die parallel zwischen einem Emitter und einem Kollektor der untere-Arm-Schaltvorrichtung 11A verbunden ist, auf. Auf gleiche Weise weist der obere Arm 34 eine obere-Arm-Schaltvorrichtung 11B, die aus einer IGBT-Vorrichtung der npn-Art gebildet ist, und eine Diodenvorrichtung 12, die parallel zwischen einem Emitter und einem Kollektor der obere-Arm-Schaltvorrichtung 11B verbunden ist, auf. Eine Anode jeder der Diodenvorrichtungen 12 ist mit dem Emitter einer entsprechenden der Schaltvorrichtungen 11A, 11B verbunden, und eine Kathode von jeder Diodenvorrichtung 12 ist mit dem Kollektor einer entsprechenden der Schaltvorrichtungen 11A, 11B verbunden.
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Das Paar von unteren und oberen Armen 33, 34 für jede Phase ist in Serie verbunden, so dass der untere Arm 33 mit der Seite einer negativen Elektrode N als eine Masse verbunden ist, und der obere Arm 34 mit der Seite einer positive Elektrode P als eine Energiezuführspannung verbunden ist. Insbesondere ist der Emitter von jeder der untere-Arm-Schaltvorrichtung 11a mit der negativen Elektrode N verbunden, und der Kollektor von jeder obere-Arm-Schaltvorrichtung 11B ist mit der positiven Elektrode P verbunden. Das heißt, dass jede untere-Arm-Schaltvorrichtung 11A als ein Unterseiten-Schalter (”lower-side switch”) dient, und jede obere-Arm-Schaltvorrichtung 11B als ein Oberseiten-Schalter (”higher-side switch”) dient. In jedem Arm 32u, 32v, 32w für jede Phase sind der Kollektor der untere-Arm-Schaltvorrichtung 11A und der Emitter der obere-Arm-Schaltvorrichtung 11b mit einer entsprechenden der U-Phasen-Spule 31u, der V-Phasen-Spule 31v und der W-Phasen-Spule 31w des Elektromotors 31 verbunden.
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Das Gehäuseelement 4 ist durch die rechteckige untere Wand 42, dessen planare Form die gleiche Größe wie die des Metallgehäuses 5 aufweist, und die Seitenwand 41, die entlang des gesamten Umfangs der unteren Wand 42 verläuft, ausgebildet. Der Innenraum 40 ist innerhalb des Gehäuseelements 4 ausgebildet. Der Innenraum 40 ist derart konstruiert, um eine größere Querschnittsfläche als die der Basisplatte 2 aufzuweisen. Wie vorstehend beschrieben ist die in der unteren Wand 42 ausgebildete Öffnung 43 konstruiert, um eine Querschnittsfläche aufzuweisen, die kleiner als die der Basisplatte 2, aber größer als die planare Form des Rippenabschnitts ist, der durch die an der unteren Oberfläche 2B der Basisplatte 2 ausgebildeten Vielzahl von Rippen 7 definiert ist. Daher können die Rippen 7 auf der Basisplatte 2 gebildet sein, um von der Seite des Innenraums durch die Öffnung 43 des Gehäuseelements 4 nach Außen heraus zu ragen. Die untere Wand 42 des Gehäuseelements 4 ist hermetisch mit dem unteren Oberflächenverbindungsabschnitt 2b der Basisplatte 2 verbunden, der der unteren Wand 42 gegenüberliegt. In dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel besteht das Gehäuseelement 4 aus einem Harz, und die Basisplatte 2 besteht aus Kupfer. Daher wird diese hermetische Verbindung mit einem Metall-Harz-Klebstoff zum Verbinden von Kupfer und einem Harz durchgeführt. Das Bezugszeichen 8 gibt eine durch den Metall-Harz-Klebstoff gebildete Klebstoffschicht an, und in den Zeichnungen ist diese Klebstoffschicht für bessere Klarheit übertrieben dargestellt.
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Es sei angemerkt, dass Polyphenylensulfid (PPS), vernetztes Polyethylen (CV) oder dergleichen als ein Harz für das Gehäuseelement 4 verwendet wird. Auf jeden Fall sind verschiedene Silikone, Acryle und Epoxidklebstoffe, die ebenso als ein Dichtmittel dienen wenn diese gehärtet werden, als der Metall-Harz-Klebstoff, der hier verwendet wird, geeignet. Insbesondere ist ein Klebstoff, der eine Eigenschaft aufweist um dazu fähig zu sein, die Differenz des thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Gehäuseelement 4 und der Basisplatte 2 anzupassen, bevorzugt, und ein Silikonklebstoff ist insbesondere in dieser Hinsicht geeignet. Eventuell wird der Innenraum 40 mit einem Füllmittel, wie etwa einem Epoxidharz, gefüllt, und das Füllmittel ausgehärtet, wodurch die sechs Substrate 3, die an der Basisplatte 2 angebracht sind, und das Gehäuseelement 4 miteinander verbunden werden.
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Es sei angemerkt, dass in diesem Ausführungsbeispiel das Metallgehäuse 5 aus Aluminium besteht. Daher wird das Gehäuseelement 4 an dem Metallgehäuse 5 durch Verwenden einer Nano-Ausformungs-Technologie (NMT) ausgebildet. Das heißt, dass die Oberfläche des Metallgehäuses 5 modifiziert wird, um bei Nanogröße über eine spezielle Behandlung uneben zu werden, und ein Harz wird direkt auf die unebene Oberfläche des Metallgehäuses 5 spritzgegossen, wodurch das Aluminium-Metallgehäuse 5 und das Harz-Gehäuseelement verbunden werden.
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Es sollte angemerkt sein, dass es ebenso so möglich ist, das Gehäuseelement 4 zuvor aus einem Harz auszubilden, und das Gehäuseelement 4 und das Metallgehäuse 5 über einen in 5 gezeigten Metall-Harz-Klebstoff hermetisch zu verbinden, wie in dem Fall des Verbindens der Basisplatte 2 mit dem Gehäuseelement 4. In der Zeichnung ist eine Klebstoffschicht 8, die zwischen dem Metallgehäuse 5 und dem Gehäuseelement 4 ausgebildet ist, zur Klarheit ebenso übertrieben dargestellt. Es kann entweder der gleiche Klebstoff, der verwendet wird, um das Gehäuseelement 4 und die Basisplatte 2 hermetisch zu verbinden, oder ein anderer Klebstoff als ein Klebestoff zum Verbinden des Metallgehäuses 5 und des Gehäuseelements 4 verwendet werden. Das Verwenden eines anderen Klebstoffs ist dadurch vorteilhaft, dass ein Klebstoff mit mittleren thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Gehäuseelements 4 und des Metallgehäuses 5 den Unterschied des thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Gehäuseelement 4 und dem Metallgehäuse 5 anpassen kann.
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Weitere Ausführungsbeispiele
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- (1) Ein hermetisches Verbinden zwischen dem Gehäuseelement 4 und dem Metallgehäuse 5 ist nicht auf ein Verbinden zum Integrieren eines Harzes und eines Metalls (Aluminium) durch das NMT und ein Verbinden durch einen Metall-Harz-Klebstoff, wie vorstehend beschrieben, beschränkt. Beispielsweise, wie in 2 gezeigt ist, kann eine Verriegelungsstruktur einer geometrischen Form durch Auffüllen eines Verbindungsbereiches zwischen dem Gehäuseelement 4 und dem Metallgehäuse 5 mit einem Harz in einer Keilform verwendet werden. Das heißt, dass Durchgangslöcher 44 in der unteren Wand 42 des Gehäuseelements 4 bereitgestellt sind, und Keilvertiefungen 52 in einer oberen Seitenwandoberfläche 5a des Metallgehäuses 5 bereitgestellt sind, die den Durchgangslöchern 44 entsprechen, wobei die Keilvertiefungen 52 einen größeren Querschnitt aufweisen als den der Durchgangslöcher 44, um so eine Keilform zu bilden, wenn diese mit den entsprechenden Durchgangslöchern 44 verbunden sind. Keilförmige Harzkörper RW sind durch Verbinden der oberen Seitenwandoberfläche 5a und der untere Oberfläche der unteren Wand 42 des Gehäuseelements 44 durch einen Metall-Harz-Klebstoff und Auffüllen der Durchgangslöcher 44 und der Keilvertiefungen 52 mit einem Harz ausgebildet. Die Verbindungsstärke wird durch den gegenseitigen Effekt der keilförmigen Harzkörper RW und der Klebstoffschicht 8 erhöht. Es sei angemerkt, dass ein Durchführen des Harzfüllens der Durchgangslöcher 44 und der Keilvertiefungen 52 mit dem Harzfüllen zum Integrieren der Substrate 3 und des Gehäuseelements 4 bezüglich des Herstellungsprozesses vorteilhaft ist.
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In 7 ist noch ein weiterer hermetischer Verbindungsaufbau des Gehäuseelements 4 und des Metallgehäuses 5 gezeigt. In diesem hermetischen Verbindungsaufbau sind Keil-Durchgangslöcher 51 an einem Seitenwandabschnitt des Metallgehäuses 5 bereitgestellt, und Schraubenlochabschnitte 45 entsprechend den entsprechenden Keil-Durchgangslöcher 51 sind an der Seite der unteren Oberfläche der unteren Wand 42 des Gehäuseelements 4 bereitgestellt. Das Gehäuseelement 4 und das Metallgehäuse 5 werden durch Einfügen und Verschrauben von Schrauben 9 in die Keil-Durchgangslöcher 51 und die Schraublochabschnitte 45 miteinander befestigt. Eine Abdichteigenschaft zwischen dem Gehäuseelement 4 und dem Metallgehäuse 5 kann durch Verbinden der oberen Seitenwandoberfläche 5a und der unteren Oberfläche der unteren Wand 42 des Gehäuseelements 4 durch ein Metall-Harz-Klebstoff verbessert werden, wenn dieser Schraubenbefestigungsprozess durchgeführt wird. Alternativ kann anstatt des Metall-Harz-Klebstoffs ein O-Ring verwendet werden, um die Abdichteigenschaften beizubehalten.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung kann vorzugsweise für Halbleitermodule mit einer Basisplatte, an einer Oberfläche der Basisplatte angebrachte Substrate und einem die Substrate umgebenden Gehäuseelement verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Halbleitermodul
- 2
- Basisplatte
- 2A
- obere Oberfläche der Basisplatte (die andere Oberfläche)
- 2B
- untere Oberfläche der Basisplatte (eine Oberfläche)
- 3
- Substrat
- 4
- Gehäuseelement
- 40
- Innenraum
- 41
- Seitenwand
- 42
- untere Wand (eine Wand)
- 43
- Öffnung
- 44
- Durchgangsloch
- 45
- Schraubenlochabschnitt
- 5
- Metallgehäuse
- 51
- Keil-Durchgangsloch
- 52
- Keilvertiefung
- 6
- Kühlmedium-Durchflusspfad
- 7
- Rippe
- 8
- Klebstoffschicht
- 9
- Bolzen
- 10
- Inverterschaltung
- 11
- Schaltvorrichtung
- 12
- Diodenvorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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