DE112014006676T5 - Leistungsmodulvorrichtung, Leistungswandlungsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Leistungsmodulvorrichtung - Google Patents

Leistungsmodulvorrichtung, Leistungswandlungsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Leistungsmodulvorrichtung Download PDF

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Abstract

Diese Erfindung betrifft eine Leistungsmodulvorrichtung mit einem Gehäuse, das: es ermöglicht, Kühlvorrichtungen und Halbleiterbauelemente, die Halbleiterelemente enthalten, alternierend anzuordnen, um die Halbleiterelemente von beiden Seiten zu kühlen; und eine leckfreie Abdichtung auch dann ermöglicht, wenn ein flüssiges Silikon-Gel zur Sicherstellung der Druckfestigkeit eingespritzt wird. Ein dünnes Blech wird gebogen, um das Gehäuse so zu bilden, dass die gesamte Außenkante des dünnen Blechs im Wesentlichen in der gleichen Ebene liegt und eine Form entsteht, die eine Anzahl von Aussparungen bildet, die der Anzahl von zu befestigenden Halbleiterkomponenten entspricht, die Halbleiterelemente enthalten. Die Halbleiterkomponenten sind in den jeweiligen Aussparungen in der Weise angeordnet, dass die Kühlvorrichtungen mit dem Gehäuse sandwichartig dazwischen liegen, und ein Dichtungsmaterial wird von einem Teil der zuvor erwähnten Außenkante und den Aussparungen gehalten.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungsmodulvorrichtung, eine Leistungswandlungsvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Leistungsmodulvorrichtung. Technischer Hintergrund
  • Eine Leistungswandlungsvorrichtung, die mit einem Leistungshalbleiterelement in der Art eines Bipolartransistors mit isoliertem Gate (IGBT) und einer Freilaufdiode (FWD) versehen ist, wird für verschiedene Produkte in der Art von Elektrofahrzeugen, Hybridfahrzeugen, Eisenbahnen und elektrischen Leistungsgeräten verwendet. Diese Leistungshalbleiterelemente erzeugen beim Betrieb Wärme. Dementsprechend müssen die Leistungshalbleiterelemente geeignet gekühlt werden. Daher wird ein Wasserkühler mit zirkulierendem Wasser oder ein Luftkühler unter Verwendung einer Rippe bereitgestellt und ein Wärmeaustausch mit dem Kühler ausgeführt, wodurch die Leistungshalbleiterelemente gekühlt werden.
  • Dabei benötigt eine allgemeine Leistungswandlungsvorrichtung mehrere Halbleiterelemente. Ferner müssen die mehreren Halbleiterelemente auf der Leistungswandlungsvorrichtung fest und dicht montiert werden. Zur wirksamen Kühlung der mehreren Halbleiterelemente wurde eine Struktur entwickelt, die eine Halbleiterkomponente (mit dem darin aufgenommenen Halbleiterelement) von beiden Flächen kühlt. Ein wirksamer Weg zur wirksamen Kühlung eines Wärme erzeugenden Halbleiterelements auf diese Weise besteht darin, die Halbleiterkomponente mit dem aufgenommenen Halbleiterelement und die Kühlvorrichtung alternierend anzuordnen. Beispielsweise ist eine Technik bekannt, bei der die Halbleiterkomponente und ein Kühlrohr zur Kühlung alternierend angeordnet und aufeinander geschichtet werden. Diese Technik ist beispielsweise in JP-A-2011-181687 (PTL 1) offenbart.
  • Zitatliste
  • Patentliteratur
    • PTL 1: JP-A-2011-181687
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Die vorstehend beschriebene bekannte Technik verwirklicht eine hocheffiziente Kühlung des Halbleiterelements durch alternierendes Anordnen der Halbleiterkomponente und der Kühlvorrichtung. Zur Ausführung einer Isolation zwischen den Halbleiterelementen oder Schaltungen verwendet die Technik eine Konfiguration, bei der ein Substrat in Aufwärtsrichtung oder in Abwärtsrichtung der Halbleiterkomponente mit einem Raum versehen ist, um diese beiden unter Verwendung eines Anschlusses zu verbinden. Das heißt, dass gemäß der vorstehend beschriebenen bekannten Technik die Isolation einfach durch den Raum gewährleistet wird. Dementsprechend wird nicht immer eine ausreichende Druckwiderstandsfähigkeit gewährleistet, auch wenn die Tendenz besteht, dass die Anordnung durch alternierendes Anordnen der Halbleiterkomponente und der Kühlvorrichtung viel dichter wird. Falls versucht wird, bei einer Leistungswandlungsvorrichtung zur Behandlung einer hohen Spannung die Druckwiderstandsfähigkeit zwischen den Halbleiterelementen oder den Schaltungen innerhalb der Vorrichtung zu gewährleisten, vergrößert sich zusätzlich der Raum für die Isolation, wodurch sich die Vorrichtung vergrößert.
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Leistungsmodulvorrichtung, eine Leistungswandlungsvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Leistungsmodulvorrichtung bereitzustellen, welche für einen hohen Druck geeignet sind, während die Kühleffizienz beibehalten wird. Lösung des Problems
  • Gemäß der Erfindung ist zum Lösen der vorstehend beschriebenen Aufgabe eine Leistungsmodulvorrichtung vorgesehen, welche ein Gehäuse mit mehreren Aussparungsabschnitten und mehrere Halbleiterkomponenten aufweist. Das Gehäuse hat eine Seite, welche eine Seite des Aussparungsabschnitts ist, und eine andere Seite, welche der einen Seite entgegengesetzt ist. Das Gehäuse hat einen Kantenabschnitt, der sich weiter von der anderen Seite zur einen Seite erstreckt. Die mehreren Halbleiterkomponenten sind jeweils so in den jeweiligen Aussparungsabschnitten angeordnet, dass sie über das Gehäuse von beiden Seiten zwischen Kühlvorrichtungen angeordnet sind und ein auf einer Seite des Gehäuses angeordnetes Dichtungsmaterial aufweisen. Das Gehäuse hat eine integrale Struktur, so dass das Dichtungsmaterial zumindest bis zu einem Teil des Kantenabschnitts auf der einen Seite gehalten werden kann.
  • Alternativ ist eine Leistungsmodulvorrichtung mit einem Gehäuse und einer Halbleiterkomponente vorgesehen. Die Halbleiterkomponente ist in einem Aussparungsabschnitt des Gehäuses angeordnet, so dass sie über das Gehäuse von beiden Seiten zwischen Kühlvorrichtungen angeordnet ist. Das Gehäuse hat eine Konfiguration, bei der ein Anschlussabschnitt, der ein Teil der Halbleiterkomponente ist, oder zumindest ein Teil eines Anschlusses, der mit der Halbleiterkomponente zu verbinden ist, mit einem Dichtungsmaterial gedichtet werden kann.
  • Alternativ ist ein Verfahren zur Herstellung einer Leistungsmodulvorrichtung vorgesehen, welches Folgendes aufweist: Anordnen einer Halbleiterkomponente in jedem von mehreren Aussparungsabschnitten eines Gehäuses, die so geformt sind, dass sie ein Fluid halten können, während verhindert wird, dass es in zumindest einen Teil eines Kantenabschnitts leckt, Anordnen von Kühlvorrichtungen auf der anderen Seite, um die Halbleiterkomponente von beiden Seiten einzuschließen, und Dichten der Seite des Aussparungsabschnitts mit einem Dichtungsmaterial. Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß der Erfindung können eine Leistungsmodulvorrichtung, eine Leistungswandlungsvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Leistungsmodulvorrichtung bereitgestellt werden, die für einen hohen Druck geeignet sind, während die Kühlwirksamkeit beibehalten wird.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • Es zeigen:
  • 1 eine Außenansicht einer Leistungswandlungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • 2 eine Seitenansicht und eine Schnittansicht der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • 3 eine Außenansicht und eine Schnittansicht einer Halbleiterkomponente mit einem aufgenommenen Halbleiterelement, welche eine Komponente der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist,
  • 4(a) eine Außenansicht und eine Schnittansicht eines Kühlkörpers, der eine Komponente der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist,
  • 4(b) eine Außenansicht und eine Schnittansicht des Kühlkörpers, der eine Komponente der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist, wobei ein Extrudierprozess verwendet wird,
  • 5 eine Außenansicht einer Druckausübungsplatte, die eine Komponente der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist,
  • 6 eine Schnittansicht eines Anschlussblocks, der eine Komponente der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist,
  • 7 eine Schnittansicht eines Anschlussblock-Tragelements, das eine Komponente der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist,
  • 8 eine Außenansicht und eine Schnittansicht eines Gehäuses, welches eine Komponente der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist,
  • 9 eine Ansicht zur Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung des Gehäuses, welches eine Komponente der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist,
  • 10 eine erste Ansicht eines Verfahrens zur Herstellung der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • 11 eine zweite Ansicht des Verfahrens zur Herstellung der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • 12 eine dritte Ansicht des Verfahrens zur Herstellung der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • 13 eine vierte Ansicht des Verfahrens zur Herstellung der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • 14 eine fünfte Ansicht des Verfahrens zur Herstellung der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • 15 eine sechste Ansicht des Verfahrens zur Herstellung der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • 16 eine Draufsicht der sechsten Ansicht des Verfahrens zur Herstellung der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • 17 eine siebte Ansicht des Verfahrens zur Herstellung der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • 18 eine achte Ansicht des Verfahrens zur Herstellung der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • 19 eine erste Ansicht einer Biegewirkung der Druckausübungsplatte, welche Teil der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist,
  • 20 eine zweite Ansicht einer Biegewirkung der Druckausübungsplatte, welche Teil der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist,
  • 21 eine Ansicht zur Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung eines Gehäuses, welches eine Komponente einer Leistungswandlungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist,
  • 22 eine Ansicht des Verfahrens zur Herstellung der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung,
  • 23 eine Ansicht einer Leistungswandlungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
  • 24 eine Außenansicht und eine Schnittansicht einer Leistungswandlungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung,
  • 25 eine Ansicht zur Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung eines Gehäuses, das eine Komponente der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung ist,
  • 26 eine erste Ansicht des Verfahrens zur Herstellung der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung,
  • 27 eine zweite Ansicht des Verfahrens zur Herstellung der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung,
  • 28 eine Außenansicht einer Leistungswandlungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung,
  • 29 einen Kühlkörper, welcher Teil der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung ist,
  • 30 den Kühlkörper und ein Rohr zur Verbindung des Kühlkörpers, welche Teil der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung sind,
  • 31 eine Außenansicht einer Leistungswandlungsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung,
  • 32 eine Außenansicht eines Wärmerohrs, welches Teil der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung ist, und
  • 33 eine Gesamtschaltung der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Nachstehend werden Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
  • Ausführungsform 1
  • 33 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer Leistungswandlungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Als Halbleitermodul nimmt ein Gehäuse 1 eine Halbleiterkomponente 27-1, eine Halbleiterkomponente 27-2 und eine Halbleiterkomponente 27-3 auf. Bei diesem Beispiel besteht die Leistungswandlungsvorrichtung aus zwei Sätzen des Gehäuses 1, einem Kondensator 101 und einem Kondensator 102.
  • Die Halbleiterkomponenten 27-1 (Oberseite) (S1), 27-2 (Oberseite) (S2), 27-2 (Unterseite) (S3) und 27-1 (Unterseite) (S4) sind über einen externen Anschluss 3-2 jedes Gehäuses 1 in Reihe zwischen Gleichspannungsanschlüsse +E und –E geschaltet (die Halbleiterkomponenten 27-1, 27-2 und 27-3 werden gemeinsam als Halbleiterkomponente 27 bezeichnet. Ähnlich werden ”–1”, ”–2” und dergleichen anderen Komponenten gegeben, um anzugeben, dass die Komponenten teilweise eine gemeinsam bezeichnete Komponente bilden). Hier sind die Halbleiterkomponenten 27-1 und 27-2 so ausgelegt, dass sie eine Parallelschaltung eines Schaltelements in der Art eines IGBT und einer Rückflussdiode (in Sperrrichtung geschaltet) aufweisen. Zwischen den Gleichspannungsanschlüssen +E und –E sind die Kondensatoren 101 und 102 in Reihe parallel zu einer Reihenschaltung der Halbleiterkomponente 27 geschaltet. Ein neutraler Anschluss N ist dafür ausgelegt, als eine neutrale Polarität an einem Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren 101 und 102 zu wirken. Der neutrale Anschluss N und ein Verbindungspunkt zwischen den Halbleiterkomponenten 27-1 (Oberseite) und 27-2 (Oberseite) sind über einen äußeren Anschluss 3-3, der in jedem Gehäuse 1 angeordnet ist, durch die Halbleiterkomponente 27-3 (Oberseite) angeschlossen. Ähnlich ist ein Verbindungspunkt zwischen den Halbleiterkomponenten 27-1 (Unterseite) und 27-2 (Unterseite) durch die Halbleiterkomponente 27-3 (Unterseite) angeschlossen.
  • Die Halbleiterkomponente 27-1 ist über einen inneren Anschluss 28-1-1 und einen inneren Anschluss 28-1-2 mit einem äußeren Anschluss 3-1 bzw. einem inneren Anschluss 28-2-1 der Halbleiterkomponente 27-2 verbunden. Die Halbleiterkomponente 27-2 ist über einen inneren Anschluss 28-2-2 und einen inneren Anschluss 28-2-2 mit dem inneren Anschluss 28-2-1 der Halbleiterkomponente 27-2 bzw. dem äußeren Anschluss 3-2 verbunden. Die Halbleiterkomponente 27-3 ist über einen inneren Anschluss 28-3-1 und einen inneren Anschluss 28-3-2 mit einem Verbindungspunkt zwischen dem inneren Anschluss 28-1-2 der Halbleiterkomponente 27-1 bzw. dem inneren Anschluss 28-2-1 der Halbleiterkomponente 27-2 und dem äußeren Anschluss 3-3 verbunden.
  • Die Halbleiterkomponente 27-3 ist dafür ausgelegt, als Diode zu wirken. Bei dieser Konfiguration werden die Halbleiterkomponenten 27-1 und 27-2 gesteuert, um ein-/ausgeschaltet zu werden, um dadurch selektiv entweder eine Gleichspannung +E, eine neutrale Spannung N oder eine Gleichspannung –E zwischen den Halbleiterkomponenten 27-2 (Oberseite) und 27-2 (Unterseite) auszugeben. Alternativ wird ein zwischen die Halbleiterkomponenten 27-2 (Oberseite) und 27-2 (Unterseite) gelegter Wechselstrom an den Gleichspannungsanschluss +E und den Gleichspannungsanschluss –E als Gleichstrom ausgegeben. Das heißt, dass eine Leistungswandlung ausgeführt wird.
  • 1 zeigt eine Außenansicht der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. 2 zeigt eine Seitenansicht und eine Schnittansicht. Vier Kühlkörper 5 sind in einem unteren Abschnitt des Gehäuses 1 angeordnet, und ein Anschlussblock 4 ist in einem oberen Abschnitt des Gehäuses 1 angeordnet. Ein äußerer Anschluss 3 steht auf einer Seitenfläche des Anschlussblocks 4 vor. Der äußere Anschluss 3 ermöglicht das externe und elektrische Anschließen der Leistungswandlungsvorrichtung, so dass sie als Leistungswandlungsvorrichtung wirkt. Eine Druckausübungsplatte 6 ist an beiden Seitenflächen des Kühlkörpers 5 angeordnet. Ein Druckausübungsbolzen 7 dringt in Löcher ein, die in der Nähe von Eckabschnitten der Druckausübungsplatte 6 an vier Stellen angeordnet sind, und er ist mit einer Druckausübungsnut 8 verbunden, wodurch Druck auf den Kühlkörper 5 ausgeübt wird. Zusätzlich ist der Anschlussblock 4 durch ein Anschlussblock-Tragelement 9, durch welches der Druckausübungsbolzen 7 hindurchtritt, befestigt.
  • Mit Bezug auf eine in 2 dargestellte Schnittansicht wird eine innere Struktur der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Das Gehäuse 1 weist eine dünne Metallplatte auf. Die Querschnittsform des Gehäuses 1 ist derart, dass beide Seitenflächen höher sind als das Dichtungsmaterial 2 und drei Aussparungen im zentralen Abschnitt gebildet sind. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet das Gehäuse 1 eine biegeverarbeitete Aluminiumplatte, deren Dicke etwa 0,1 mm beträgt. Die Halbleiterkomponenten 27, in die das Halbleiterelement aufgenommen ist, sind jeweils in den Aussparungen des Gehäuses 1 angeordnet. Es sind insgesamt drei Halbleiterkomponenten 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement bereitgestellt. In den jeweiligen Halbleiterkomponenten 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement sind ein Halbleiterelement 21, eine Metallschaltung 22, ein Isoliermaterial 23 und ein Wärmeabstrahlungselement 24 übereinander geschichtet, und all diese Elemente sind mit einem Formharz 25 versiegelt. Zusätzlich steht ein Anschluss 26, der elektrisch mit der Metallschaltung 22 verbunden ist, aus dem Formharz 25 vor und ist mit einem inneren Anschluss 28 verbunden, der aus dem Anschlussblock 4 vorsteht. Der innere Anschluss 28 ist mit dem äußeren Anschluss 3 innerhalb des Anschlussblocks 4 verbunden, wodurch es ermöglicht ist, dass eine äußere elektrische Verbindung zum Halbleiterelement 21 hergestellt wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind der aus dem Formharz 25 der Halbleiterkomponente 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement vorstehende Anschluss 26 und der aus dem Anschlussblock 4 vorstehende innere Anschluss 28 durch Schweißen fest miteinander verbunden. Zusätzlich sind der aus dem Formharz 25 vorstehende Anschluss 26 und der aus dem Anschlussblock 4 vorstehende innere Anschluss 28 mit dem Dichtungsmaterial 2 versiegelt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann selbst in einem Fall ein ausreichender Druckwiderstand gewährleistet werden, wenn ein Silikongel als das Dichtungsmaterial 2 oder ein hochdruckbeständiges Halbleiterelement verwendet wird. Vier Kühlkörper 5 sind außerhalb des Gehäuses 1 angeordnet, d. h. auf einer Unterseite des Gehäuses 1, wie in einer Schnittansicht in 2 dargestellt ist, um die Halbleiterkomponente 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement über das Gehäuse 1 dazwischen anzuordnen. Die Kühlkörper werden auf diese Weise angeordnet, um dadurch zu ermöglichen, dass eine Halbleiterkomponente 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement von beiden Flächen gekühlt wird. Auf die Halbleiterkomponente 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement und die Kühlkörper 5 wird unter Verwendung der Druckausübungsplatte 6 Druck ausgeübt. Auf diese Weise kann der Wärmewiderstand zwischen der Halbleiterkomponente 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement und den Kühlkörpern 5 verringert werden.
  • Bei der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung sind die Kühlkörper 5 an beiden Flächen aller Halbleiterkomponenten 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement angeordnet, und es wird dadurch Druck auf sie ausgeübt. Demgemäß kann die innerhalb der Halbleiterkomponente 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement erzeugte Wärme wirksam abgeführt werden. In diesem Fall stehen die Halbleiterkomponente 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement und der Kühlkörper 5 einander über das dünne Metallgehäuse 1 gegenüber. Weil es kein zwischenstehendes Element mit einem hohen Wärmewiderstand gibt, kann der Wärmewiderstand zwischen der Halbleiterkomponente 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement und dem Kühlkörper 5 minimiert werden. Wenngleich dies nicht dargestellt ist, kann der Kontaktwiderstand durch Anordnen eines wenig elastischen Körpers mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit oder von Schmiere zwischen der Halbleiterkomponente 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement und dem Gehäuse 1 sowie zwischen dem Gehäuse 1 und dem Kühlkörper 5 weiter verringert werden. Das Halbleiterelement 21, die Halbleiterkomponente 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement, der Anschluss 26 und der innere Anschluss 28 sind alle mit dem Formharz 25 oder dem Dichtungsmaterial 2 versiegelt. Selbst bei einer Verwendung der Leistungswandlungsvorrichtung für eine Behandlung einer hohen Spannung kann eine ausreichende Druckwiderstandsfähigkeit gewährleistet werden. Ferner kann selbst in einem Fall, in dem die Halbleiterkomponente 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement oder der Kühlkörper 5 dünn ist und der Abstand zwischen der Halbleiterkomponente 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement und dem Anschluss 26, die aneinander angrenzen, gering ist, durch die Verwendung eines Silikongels eine ausreichende Druckwiderstandsfähigkeit gewährleistet werden. Daher kann der Platzbedarf für die Leistungswandlungsvorrichtung weiter verringert werden.
  • Mit Bezug auf die 3 bis 8 werden die jeweiligen die Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung bildenden Elemente detailliert beschrieben.
  • 3a zeigt eine Außenansicht der Halbleiterkomponente 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement, wodurch die Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung gebildet ist. Die Halbleiterkomponente 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement, welche gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, ist so aufgebaut, dass das Wärmeabstrahlungselement 24 im Mittelabschnitt der Hauptfläche freiliegt, die Anschlüsse 26a und 26b aus dem oberen Abschnitt vorstehen und diese alle mit dem Formharz 25 versiegelt sind. Das Wärmeabstrahlungselement 24 dient der Wärmeübertragung innerhalb der Halbleiterkomponente 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement zum Kühlkörper 5, während Oberflächenkontakt mit dem Gehäuse 1 besteht. Die vorliegende Ausführungsform verwendet ein sehr flaches Element aus Kupfer. Kupfer hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit und kann ferner den Wärmewiderstand zwischen der Halbleiterkomponente 27 und dem Kühlkörper 5 minimieren. Bei den Anschlüssen 26a und 26b ist der Querschnitt des Anschlusses 26a, wodurch ein hoher Strom fließen darf, vergrößert, wodurch die Stromdichte verringert ist. Auf diese Weise kann die Joulesche Wärme verringert werden, die erzeugt wird, wenn Leistung zugeführt wird. Andererseits ist der Querschnitt des steuernden Anschlusses 26b, wodurch kein hoher Strom fließen darf, verringert, wodurch die Leiterkomponente 27 miniaturisiert werden kann. 3b zeigt eine Schnittansicht der Halbleiterkomponente 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement, welches die Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung bildet. Die Halbleiterkomponente 27 weist ein oder mehrere Halbleiterelemente 1 auf. Die Metallschaltung 22 ist auf beiden Flächen des Halbleiterelements 1 angeordnet, und ein Teil der Halbleiterkomponente 27 dient als Anschluss 26. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden das Halbleiterelement 1 und die Metallschaltung 22 durch Schweißen miteinander verbunden. Zumindest eine Seite in den Metallschaltungen 22, die auf beiden Flächen des Halbleiterelements 1 angeordnet sind, ist so ausgebildet, dass die Dicke des in Kontakt mit dem Halbleiterelement 1 stehenden Abschnitts größer ist als die Dicke anderer Abschnitte. Auf diese Weise kann ein Abstand zwischen den auf beiden Flächen des Halbleiterelements 1 angeordneten Metallschaltungen 22 gewährleistet werden. Dementsprechend kann selbst dann, wenn eine hohe Spannung behandelt wird, eine ausreichende Zuverlässigkeit gewährleistet werden. In der Metallschaltung 22 sind die Isoliermaterialien 23 jeweils auf Flächen angeordnet, die einer dem Halbleiterelement 21 zugewandten Seite entgegengesetzt sind. Das Halbleiterelement 21 und die Metallschaltung 22 sind vom Gehäuse 1 isoliert, wodurch eine Zuverlässigkeit der Schaltung gewährleistet wird. Die Dicke des Isoliermaterials 23 kann abhängig von der zu verwendenden Spannung ausgewählt werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird für das Isoliermaterial 23 Siliciumnitrid verwendet, dessen Dicke etwa 0,64 mm beträgt. Abhängig vom erforderlichen Druckwiderstand oder Wärmewiderstand können auch andere Keramikmaterialien oder eine Harzlage mit einer isolierenden Eigenschaft verwendet werden. Weil die Wärmeleitfähigkeit des verwendeten Isoliermaterials zunimmt und die Dicke abnimmt, kann der Wärmewiderstand minimiert werden. Beim Isoliermaterial 23 ist das Wärmeabstrahlungselement 24 auf einer Fläche angeordnet, die einer der Metallschaltung 22 gegenüberstehenden Seite entgegengesetzt ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden nur Kupfer, Siliciumnitrid und Lötmaterial zwischen dem Halbleiterelement 21 und dem Wärmeabstrahlungselement 24 angeordnet. Weil all diese dünnen Elemente mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit sind, kann der Wärmewiderstand zwischen dem Halbleiterelement 21 und dem Wärmeabstrahlungselement 24 minimiert werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird für die Metallschaltung 22 oder das Wärmeabstrahlungselement 24 Kupfer verwendet, es können jedoch auch Aluminium oder andere Metallmaterialien verwendet werden. Bei einer Verwendung von Aluminium ist die Wärmeleitfähigkeit geringer als bei Verwendung von Kupfer. Dabei ergibt sich das Merkmal, dass die Elemente leichtgewichtig und einfach zu verarbeiten sind, wenngleich der Wärmewiderstand zunimmt. Die Materialien können abhängig von der Verwendung geeignet eingesetzt werden. Das Halbleiterelement 21, die Metallschaltung 22, das Isoliermaterial 23, das Wärmeabstrahlungselement 24 und der Anschluss 26 werden mit Ausnahme eines Abschnitts für das Wärmeabstrahlungselement und den Anschluss 26 mit dem Formharz 25 versiegelt. All diese werden mit dem Formharz 25 versiegelt, wodurch elektrische Kurzschlüsse verhindert werden und eine Druckwiderstandsfähigkeit gewährleistet wird. Die Differenz zwischen den thermischen Verformungen jeweiliger Elemente beim Betrieb kann verringert werden, und es können Stärke und Zuverlässigkeit gewährleistet werden.
  • 4(a) zeigt eine Außenansicht und eine Schnittansicht des Kühlkörpers 5 der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. Der Kühlkörper 5 dient dem Kühlen des Halbleiterelements 27, während zwei als Hauptfläche dienende Flächen in Kontakt mit dem Gehäusestehen. Eine Rippe ist in einer zur Hauptfläche im Wesentlichen orthogonalen Richtung innerhalb des Kühlkörpers 5 angeordnet, wodurch ein Wasserdurchgang 41 gebildet ist. Verbindungselemente 42 und 44 sind jeweils an den beiden als Hauptfläche des Kühlkörpers 5 dienenden Flächen angeordnet. Eine O-Ring-Nut 43 ist im Verbindungselement 42 von den Verbindungselementen 42 und 44 angeordnet. Ein O-Ring ist in dieser Nut angeordnet, und die Nut ist mit dem Verbindungselement 44 des anderen Kühlkörpers 5 verbunden. Auf diese Weise kann der Wasserdurchgang gebildet werden. Der Außendurchmesser des Verbindungselements 42 und der Innendurchmesser des Verbindungselements 44 sind so festgelegt, dass ein Wasserleck verhindert werden kann, indem der O-Ring geeignet zusammengedrückt wird, wenn die Verbindungselemente 42 und 44 miteinander verbunden werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der O-Ring dafür eingerichtet, bei der Verbindung um bis zu etwa 20% zusammengedrückt zu werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird Kupfer als Material für den Kühlkörper verwendet. Weil Kupfer eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, kann der Wärmewiderstand verringert werden. Abhängig vom Typ des Kühlmittels oder der erforderlichen Wärmeabfuhrwirkung kann ein anderes Material in der Art von Aliminium verwendet werden. Bei einer Verwendung von Aluminium ist die Wärmeleitfähigkeit geringer als bei Verwendung von Kupfer. Dabei ergibt sich das Merkmal, dass der Kühlkörper leichtgewichtig und einfach zu verarbeiten ist, wenngleich der Wärmewiderstand zunimmt. Die Materialien können abhängig vom Verwendungszweck selektiv eingesetzt werden.
  • In 4(a) wurden mehrere Elemente kombiniert, um die Rippe zu bilden. Wie in 4(b) dargestellt ist, kann jedoch ein einem Extrudierprozess unterzogenes Element verwendet werden, so dass die Rippe aus einem einzigen Element besteht. Durch den Extrudierprozess werden ein Extrudierelement 46, worin sich ein Wasserdurchgang befindet, und ein Kühlkörper-Anschlusselement 47, das mit dem Verbindungselement 42 oder 43 integriert ist, miteinander verbunden. Auf diese Weise kann ein einziger Kühlkörper 5 gebildet werden. In diesem Fall können das Extrudierelement 46 und das Kühlkörper-Anschlusselement 47 durch Hartlöten oder Bonden miteinander verbunden werden. Weil bei dieser Kühlkörperstruktur die Rippe aus einem einzigen Element besteht, kann die Rippe kostengünstig und sehr zuverlässig bereitgestellt werden. Andererseits ist die Form der Rippe durch die Bearbeitbarkeit durch den Extrudierprozess beschränkt. Demgemäß ist es in einem Fall, in dem eine detailliertere Form der Rippe benötigt wird, wirksam, eine Struktur zu verwenden, bei der die Rippe aus mehreren miteinander kombinierten Elementen besteht, wie in 4(a) dargestellt ist.
  • 5 zeigt eine Außenansicht der Druckausübungsplatte 6, die Teil der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird für die Druckausübungsplatte 6 eine Edelstahlplatte mit einer Dicke von etwa 5 mm verwendet. Ein Durchgangsloch 51 für den Druckausübungsbolzen 7 befindet sich in der Nähe der Eckabschnitte der Druckausübungsplatte 6. Zusätzlich ist darin auch ein Loch 52 für das Verbindungselement des Kühlkörpers 5 angeordnet. Wie dargestellt ist, ist die Druckausübungsplatte 6 in Längsrichtung und in einer außerhalb der Ebene liegenden Richtung gebogen. Die Biegewirkung wird später beschrieben.
  • 6 zeigt eine Außenansicht des Anschlussblocks 4 der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist der Anschlussblock 4 Epoxidharz auf. Der aus Kupfer bestehende äußere Anschluss 3 steht aus dem Anschlussblock 4 heraus, und der aus Kupfer bestehende innere Anschluss 28 steht in den Anschlussblock 4 hinein. Der äußere Anschluss 3 und der innere Anschluss 28 sind innerhalb des Anschlussblocks 4 miteinander gekoppelt. Wenngleich dies nicht dargestellt ist, weist die untere Fläche des Anschlussblocks 4 einen Aussparungsabschnitt zur Positionierung des Anschlussblocks 4 durch Bildung eines Paars mit einem Anschlussblock-Positionierungsvorsprung 72, welcher an der oberen Fläche des Anschlussblock-Tragelements 9 angeordnet ist, auf.
  • 7 zeigt eine Außenansicht des Anschlussblock-Tragelements 9, das Teil der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist. Ein Durchgangsloch 71 für den Druckausübungsbolzen 7 ist an einer Seitenfläche des Anschlussblock-Tragelements 9 angeordnet, und der Anschlussblock-Positionierungsvorsprung 72 ist an der oberen Fläche des Anschlussblock-Tragelements 9 angeordnet. Die Dicke des Anschlussblock-Tragelements 9 ist geringer als die Dicke der Halbleiterkomponente 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein Epoxidharz als Material für das Anschlussblock-Tragelement 9 verwendet. Solange das Anschlussblock-Tragelement 9 eine ausreichende Steifigkeit für die Positionierung des Anschlussblocks gewährleisten kann, können auch andere Materialien verwendet werden.
  • 8 zeigt eine Außenansicht und eine Schnittansicht des Gehäuses 1 der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird das Gehäuse 1 so gebildet, dass eine Aluminiumplatte mit einer Dicke von 0,1 mm einem Biegevorgang unterzogen wird. Drei Aussparungen zum Einführen der Halbleiterkomponente 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement werden im Gehäuse 1 angeordnet, und der Biegevorgang wird so ausgeführt, dass Endabschnitte im Wesentlichen in derselben Ebene angeordnet werden. Dementsprechend leckt selbst dann, wenn flüssiges Silikongel eingespritzt wird, das Gel nicht aus dem Gehäuse 1 und kann das Gehäuse 1 mit dem Silikongel gedichtet werden. Ferner ist ein Abschnitt, der als Wärmeabstrahlungsweg dient, während er der Halbleiterkomponente 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement oder dem Kühlkörper 5 gegenübersteht, planar und hat eine Form, durch welche sich der Wärmewiderstand wirksam verringern lässt. Zusätzlich hat das Gehäuse 1 eine federartige Form, und es hat eine sehr geringe Steifigkeit in einer Richtung, die zur Fläche senkrecht ist, welche als Wärmeabstrahlungsweg dient und der Halbleiterkomponente 27 oder dem Kühlkörper 5 gegenübersteht, d. h. in einer Richtung, in der Druck auf eine Komponente ausgeübt wird, um den Kontaktwärmewiderstand zu verringern, nachdem die Komponente montiert wurde. Daher behindert die Steifigkeit des Gehäuses 1 nicht die Druckausübung. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird Aluminium als Material des Gehäuses 1 verwendet, es können jedoch auch andere Materialien in der Art von Kupfer oder eine Legierung von Aluminium und Kupfer verwendet werden. Bei der Verwendung von Kupfer für das Gehäuse 1 ist die Wärmeleitfähigkeit höher als bei Verwendung von Aluminium. Dementsprechend kann der Wärmewiderstand weiter verringert werden. Andererseits wird die Steifigkeit höher als bei Verwendung von Aluminium. Das Material kann angesichts dieser Merkmale ausgewählt werden.
  • Mit Bezug auf die 9 bis 18 wird ein Verfahren zur Herstellung der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
  • Zuerst wird mit Bezug auf 9 ein Verfahren zur Herstellung des Gehäuses 1 beschrieben. Das Gehäuse 1 wird durch Ausführen eines Biegevorgangs an einer im Wesentlichen rechteckigen dünnen Platte 71 hergestellt. Das Gehäuse 1 kann durch Ausführen eines Senkenbiegens an einem durch eine gepunktete Linie in der Zeichnung angegebenen Abschnitt und Ausführen eines Erhöhungsbiegens an einem strichpunktierten Abschnitt gebildet werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird eine 0,1 mm dicke Aluminiumplatte für das Material des Gehäuses 1 verwendet. Aluminium, das eine ausgezeichnete Bearbeitbarkeit aufweist, wird verwendet, um den Biegevorgang zu ermöglichen, während ein Brechen während des Vorgangs verhindert wird. Dementsprechend weist das fertige Gehäuse 1 kein Loch auf, aus dem das Silikongel herausleckt, und es weist auch keinen unterbrochenen Abschnitt auf. Bei der dünnen Platte 91 repräsentieren die Abmessungen L1 bis L7 nach dem Biegevorgang jeweils Folgendes: L1 repräsentiert die Breite der Aussparung an der Montageposition der Halbleiterkomponente 27. L2 repräsentiert die Tiefe der Aussparung an der Montageposition der Halbleiterkomponente 27. L3 repräsentiert die Breite an der Installationsposition des Kühlkörpers 5. L4 repräsentiert die Breite eines Endabschnitts des Gehäuses 1 an der Installationsposition des Kühlkörpers 5. L5 repräsentiert die Höhe an einer Kante des Gehäuses 1. L6 repräsentiert die Länge der Aussparung an der Montageposition der Halbleiterkomponente 27. L7 repräsentiert die Abmessung des Gehäuses 1 in Längsrichtung, wenn die Halbleiterkomponente 27 montiert ist. Die Abmessung oder der Biegeabschnitt der dünnen Platte 91 wird abhängig von der Abmessung oder von der Anzahl der zu montierenden Halbleiterkomponenten 27 oder der Kühlkörper festgelegt. Auf diese Weise kann ein Gehäuse entsprechend einer beliebigen Anzahl von Komponenten oder beliebigen Komponentenabmessungen hergestellt werden.
  • Als nächstes werden, wie in 10 dargestellt ist, vier Kühlkörper 5 verbunden, um einen Wasserdurchgang zu bilden. In diesem Fall wird der Wasserdurchgang durch Präparieren zweier Kühlkörper 5a und 5b verschiedener Typen gebildet, bei denen die Positionen der Verbindungselemente 42 und 44 lateral zueinander symmetrisch sind, wobei sie diese Kühlkörper sequenziell miteinander verbinden. In diesem Fall wird der O-Ring in der O-Ring-Nut 43 des Verbindungselements 42 angeordnet und kann verhindert werden, dass ein Kühlmittel in den Verbindungsabschnitt leckt. Zusätzlich kann die Abmessung des Verbindungsabschnitts in Druckausübungsrichtung, d. h. in der Verbindungsrichtung, frei geändert werden. Auf diese Weise behindert die Steifigkeit des Verbindungsabschnitts die Druckausübung nicht.
  • Als nächstes wird, wie in 11 dargestellt ist, das Gehäuse 1 zwischen den vier verbundenen Kühlkörpern 5 installiert. Auf diese Weise werden die Kühlkörper 5 auf beiden Seiten des Aussparungsabschnitts des Gehäuses 1 angeordnet.
  • Als nächstes werden, wie in 12a dargestellt ist, die Halbleiterkomponenten 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement jeweils in den drei Aussparungen des Gehäuses 1 installiert. In diesem Fall gelangt eine Fläche, die als Hauptfläche der Halbleiterkomponente 27 dient und welche dem Wärmeabstrahlungselement 24 ausgesetzt ist, in Kontakt mit einer Fläche des Gehäuses 1, die der Hauptfläche des Kühlkörpers 5 gegenübersteht. Auf diese Weise können die Kühlkörper 5 jeweils auf beiden Flächen der Halbleiterkomponente 27 angeordnet werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, nachdem das Gehäuse 1 im oberen Abschnitt des Kühlkörpers 5 installiert wurde, die Halbleiterkomponente 27 in der Aussparung des Gehäuses 1 installiert. Nachdem die Halbleiterkomponente 27 in der Aussparung des Gehäuses 1 installiert wurde, kann das Gehäuse 1 jedoch im oberen Abschnitt des Kühlkörpers 5 installiert werden.
  • Als nächstes werden, wie in 13 dargestellt ist, insgesamt sechs Anschlussblock-Tragelemente 9 in einem Seitenabschnitt der Halbleiterkomponente 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement angeordnet. In diesem Fall befindet sich der Anschlussblock-Positionierungsvorsprung 72 an der oberen Fläche des Anschlussblock-Tragelements 9 an einer Position, die höher liegt als die Kante des Gehäuses 1.
  • Als nächstes werden, wie in 14 dargestellt ist, zwei Druckausübungsplatten 6 auf beiden Seitenflächen des Kühlkörpers 5 angeordnet. In diesem Fall werden die Druckausübungsplatten 6 so angeordnet, dass sie dem Kühlkörper 5 in der Richtung gegenüberstehen, in der die Druckausübungsplatte 6 gebogen ist und vorsteht. Das Loch 52 für das Verbindungselement befindet sich in der Druckausübungsplatte 6. Dementsprechend ist es nicht möglich, dass die Verbindungselemente 42 und 44 des Kühlkörpers 5 in Kontakt mit der Druckausübungsplatte 6 gelangen können.
  • Als nächstes wird, wie in 15 dargestellt ist, veranlasst, dass der Druckausübungsbolzen 7 durch das Durchgangsloch 51 für den Druckausübungsbolzen, das sich in der Druckausübungsplatte 6 befindet, ein Durchgangsloch 45 für den Druckausübungsbolzen, das sich in einem Wasserdurchgangsmodul 5 befindet, und das Durchgangsloch 71 für den Druckausübungsbolzen, das sich im Anschlussblock-Tragelement 9 befindet, hindurchtritt und mit der Druckausübungsnut 8 gekoppelt wird, wodurch Druck auf den gesamten Körper ausgeübt wird. Jede Position der Druckausübungsplatte 6, des Wasserdurchgangsmoduls 5 und des Anschlussblock-Tragelements 9 wird durch den Druckausübungsbolzen 7 fixiert, der durch all diese hindurchtritt und Druck darauf ausübt. In diesem Fall ist, wie in der in 16 dargestellten Draufsicht ersichtlich ist, die Breite des Anschlussblock-Tragelements 9 in Druckausübungsrichtung geringer als die Breite der Halbleiterkomponente 27. Dementsprechend wird die durch eine axiale Kraft des Druckausübungsbolzens 7 erzeugte Druckkraft nicht auf das Anschlussblock-Tragelement 9 ausgeübt und empfängt die Oberfläche der Halbleiterkomponente 27 die Druckkraft. Daher kann durch die Druckkraft geeignet Druck auf die Halbleiterkomponente 27 ausgeübt werden.
  • Als nächstes wird, wie in 17 dargestellt ist, der Anschlussblock 4 am oberen Abschnitt des Gehäuses 1 angeordnet. Der Anschluss 26 der Halbleiterkomponente 27 und der innere Anschluss 28 des Anschlussblocks werden durch Schweißen miteinander verbunden. In diesem Fall werden ein Aussparungsabschnitt, der sich an der unteren Fläche des Anschlussblocks 4 befindet, und ein Vorsprungsabschnitt, der sich an der oberen Fläche des Anschlussblock-Tragelements 9 befindet, unter Verblendung eines Klebstoffs aneinander gebondet, wodurch es ermöglicht wird, den Anschlussblock zu positionieren.
  • Als nächstes wird, wie in 18 dargestellt ist, ein flüssiges Silikongel vor dem Härten als Dichtungsmaterial 2 an einer Position, an der die Halbleiterkomponente 27 innerhalb des Gehäuses 1 montiert wird, eingespritzt. Das flüssige Silikongel wird so eingespritzt, dass seine flüssige Oberfläche höher liegt als der Anschluss 26 der Halbleiterkomponente 27 oder der innere Anschluss 28 des Anschlussblocks.
  • Auf diese Weise können die Halbleiterkomponente 27, der Anschluss 26 der Halbleiterkomponente 27 und der innere Anschluss 28 des Anschlussblocks versiegelt werden. In diesem Fall wird das Gehäuse 1 einem Biegevorgang unterzogen, so dass Endabschnitte einer Aluminiumblechplatte im Wesentlichen in derselben Ebene angeordnet werden. Falls die Flüssigkeitsoberfläche unter der Ebene der Endabschnitte liegt, leckt das flüssige Silikongel dementsprechend nicht heraus. Nachdem das Silikongel eingespritzt wurde, wird das Gel gehärtet, wodurch die Dichtung und die Herstellung der Leistungswandlungsvorrichtung abgeschlossen werden.
  • Mit Bezug auf die 1 bis 18 sei bemerkt, dass bei der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, deren Struktur und Herstellungsverfahren beschrieben wurden, die Kühlkörper 5 auf beiden Seiten aller Halbleiterkomponenten 27 mit dem Halbleiterelement angeordnet werden und Druck auf sie ausgeübt wird. Auf diese Weise kann das Halbleiterelement 21 von beiden Flächen wirksam gekühlt werden. Zusätzlich ist die Steifigkeit des Gehäuses 1 oder des Wasserdurchgangs in Druckausübungsrichtung gering. Dementsprechend stört die Steifigkeit des Gehäuses 1 den Druckausübungsprozess nicht, wenn der Wärmewiderstand durch die Druckausübung verringert wird. Die Breite des Anschlussblock-Tragelements 9 ist geringer als die Breite der Halbleiterkomponente 27. Demgemäß kann verhindert werden, dass das Anschlussblock-Tragelement 9 die Druckausübung stört. Ferner wird durch den Vorgang des Biegens der dünnen Platte eine Gehäuseform verwirklicht, bei der alle Seiten, welche die äußere Form der dünnen Platte bilden, im Wesentlichen in der gleichen Ebene angeordnet sind. Die Halbleiterkomponente 27 mit der aufgenommenen Leitervorrichtung wird an der als Aussparung dienenden Position angeordnet. Auf diese Weise kann die Halbleiterkomponente 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement 21 geeignet versiegelt werden, wobei das flüssige Silikongel selbst dann nicht herausleckt, wenn das Silikongel zur Versiegelung eingespritzt wird. Dadurch kann eine Leistungswandlungsvorrichtung bereitgestellt werden, die eine ausgezeichnete Kühlkapazität oder einen ausgezeichneten Druckwiderstand aufweist.
  • Wie vorstehend beschrieben wurde, wird die Druckausübungsplatte 6 vorab gebogen. Diese vorteilhafte Wirkung wird mit Bezug auf 19 beschrieben. 19 zeigt die Verformung in einem Fall, in dem durch die Druckausübungsplatte 6, die nicht gebogen ist, Druck auf die Halbleiterkomponente 27 ausgeübt wird. Die Druckkraft wird an einer Position des Druckausübungsbolzens 7 erzeugt, d. h. in der Nähe eines Eckabschnitts der Druckausübungsplatte 6. Die Abmessung der Halbleiterkomponente 27 ist geringer als der Abstand, in dem die Druckkraft erzeugt wird. Dementsprechend geschieht in einem Fall, in dem die Druckausübungsplatte 19 nicht gebogen ist, wie in 19b dargestellt ist, eine 4-Punkt-Biegeverformung von einem Endabschnitt der Halbleiterkomponente 27, der als Kegelstumpf dient. Dadurch nimmt der Oberflächendruck in der Nähe des mittleren Abschnitts der Halbleiterkomponente 27 ab. Andererseits geschieht in einem Fall, in dem die Druckausübungsplatte 6 gebogen ist, wie in 20 dargestellt ist, eine 3-Punkt-Biegeverformung vom zentralen Abschnitt der Halbleiterkomponente 27, der als Kegelstumpf dient. Auf diese Weise wird der Oberflächendruck in der Nähe des mittleren Abschnitts der Halbleiterkomponente 27 erhöht. Falls ein geeigneter Biegungsbetrag bereitgestellt wird, kann die Halbleiterkomponente 27 zwischen dem in 19 dargestellten 4-Punkt-Biegeverformungsmodus und dem in 20 dargestellten 3-Punkt-Biegeverformungsmodus verformt werden. Dementsprechend kann an einer beliebigen Position des mittleren Abschnitts und des Endabschnitts der Halbleiterkomponente 27 geeignet auf die Halbleiterkomponente 27 Druck ausgeübt werden. Falls die Druckausübungsplatte 6 übermäßig gebogen wird, nimmt der Oberflächendruck in der Nähe des mittleren Abschnitts der Halbleiterkomponente 27 zu. Dagegen nimmt der Oberflächendruck in der Nähe des Endabschnitts der Halbleiterkomponente 27 ab. Daher ist es wünschenswert, einen geeigneten Biegebetrag bereitzustellen.
  • Die 19 und 20 zeigen nur die Druckausübungsplatte und die Halbleiterkomponente 27. In der Praxis ist jedoch der Kühlkörper 5 dazwischen angeordnet. Daher wird die auf die Umgebung des Eckabschnitts der Druckausübungsplatte 6 ausgeübte Druckkraft durch den Kühlkörper 5 gemittelt. Dementsprechend kann der auf die Halbleiterkomponente 27 ausgeübte Oberflächendruck weiter ausgeglichen werden. Falls in diesem Fall die Biegesteifigkeit der Druckausübungsplatte 6 kleiner ist als jene des Kühlkörpers 5, wird der sich durch Bereitstellen der gebogenen Druckausübungsplatte 6 erzielte Vorteil verringert. Daher ist es wünschenswert, das Material und die Dicke der Druckausübungsplatte 6 so festzulegen, dass die Biegesteifigkeit der Druckausübungsplatte 6 größer ist als die Biegesteifigkeit des Kühlkörpers 5.
  • Ausführungsform 2
  • 21 zeigt ein Gehäuse 211, das Teil einer Leistungswandlungsvorrichtung ist, und einen Entwicklungsplan 212 davon gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Ein Punkt, der sich vom gemäß Ausführungsform 1 verwendeten Gehäuse 1 unterscheidet, ist Folgender: Während das gemäß Ausführungsform 1 verwendete Gehäuse 1 drei Aussparungen zur Anordnung der Halbleiterkomponente 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement aufweist, weist das gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendete Gehäuse 211 zwei Aussparungen auf. Daher ist verglichen mit dem Entwicklungsplan des Gehäuses 1, wie in 9 dargestellt, beim Entwicklungsplan 212 des Gehäuses 211 die Längsabmessung der Aluminiumplatte vor dem Biegevorgang geringer und sind weniger Biegeabschnitte bereitgestellt. Auf diese Weise wird beim für die Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der Erfindung verwendeten Gehäuse die Abmessung oder der Biegeabschnitt der zu verwendenden Aluminiumplatte ausgewählt. Auf diese Weise kann für das Gehäuse eine Form verwendet werden, welche der Anzahl oder der Abmessung der zu installierenden Halbleiterkomponenten 27 entspricht. Dieser Punkt ist ein Hauptmerkmal der Erfindung.
  • Mit Bezug auf 22 wird ein Verfahren zur Herstellung der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Drei Kühlkörper 5 werden Seite an Seite angeordnet, und das Gehäuse 212 wird dazwischen installiert. In diesem Fall werden die jeweiligen Kühlkörper 5 ähnlich Ausführungsform 1 an den Verbindungsabschnitten 42 und 44 unter Verwendung eines O-Rings miteinander verbunden. Dementsprechend kann die Länge des Verbindungsabschnitts in Verbindungsrichtung frei geändert werden. Als nächstes werden die jeweiligen Halbleiterkomponenten 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement in zwei Aussparungen des Gehäuses 211 installiert. In diesem Fall wird der Kühlkörper 5 so angeordnet, dass eine Fläche, die als Hauptfläche der Halbleiterkomponente 27 dient und von der das Wärmeabstrahlungselement 24 freigelegt ist, in Kontakt mit einer Fläche des Gehäuses 211 gelangt, welche der Hauptfläche des Kühlkörpers 5 gegenübersteht. Auf diese Weise kann der Kühlkörper 5 auf beiden Flächen der Halbleiterkomponente 27 angeordnet werden. Das anschließende Herstellungsverfahren gleicht jenem gemäß Ausführungsform 1.
  • Gemäß Ausführungsform 1 beinhaltet die Leistungswandlungsvorrichtung drei Halbleiterkomponenten 27. Dagegen beinhaltet gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Leistungswandlungsvorrichtung zwei Halbleiterkomponenten 27. Die Bedingungen hinsichtlich der für die Leistungswandlungsvorrichtung verwendeten Spannung oder des dafür verwendeten Stroms unterscheiden sich von jenen gemäß Ausführungsform 1. Auf diese Weise werden bei der erfindungsgemäßen Leistungswandlungsvorrichtung die gleichen Halbleiterkomponenten 27 und Kühlkörper 5 präpariert und wird die Anzahl der zu verwendenden Elemente frei festgelegt. Auf diese Weise kann die Leistungswandlungsvorrichtung so konfiguriert werden, dass sie für eine vorgesehene Verwendung geeignet ist. Daher kann bei Verwendung der gleichen Halbleiterkomponenten 27 ein breites Spektrum entsprechend verschiedenen vorgesehenen Anwendungen gebildet werden.
  • Ausführungsform 3
  • 23 ist eine Ansicht zur Beschreibung einer Leistungswandlungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Ein Punkt, welcher die vorliegende Ausführungsform von der ersten Ausführungsform unterscheidet, ist Folgender: Wie in 23a gezeigt ist, werden drei Halbleiterkomponenten 27 am Gehäuse 1 montiert. Wie in 23b dargestellt ist, wird ein Anschlussblock (nicht dargestellt) installiert und mit Silikongel (Kontur ist dargestellt) versiegelt, und das Gel wird gehärtet. Anschließend wird, wie in 23c dargestellt ist, ein trapezförmiges Gebiet an beiden Längsendabschnitten des Gehäuses abgeschnitten. Das trapezförmige Gebiet an beiden Längsendabschnitten des Gehäuses soll ein Lecken beim Einspritzen eines flüssigen Silikongels verhindern. Nach dem Härten des Silikongels tritt jedoch selbst dann kein Leck auf, wenn das Gebiet abgetrennt wird. Weil das Gebiet abgetrennt wird, kann das dann verwendete Gehäuse miniaturisiert werden und kann auch der Kühlkörper miniaturisiert werden. Dementsprechend kann die gesamte Leistungswandlungsvorrichtung miniaturisiert werden. Andererseits muss ein Vorgang zum Schneiden des Gehäuses und des gehärteten Silikongels ausgeführt werden. Daher kann abhängig vom Zweck der Miniaturisierung und zur Verkürzung des Verfahrens Ausführungsform 3 getrennt von Ausführungsform 1 verwendet werden.
  • Ausführungsform 4
  • 24 zeigt eine Außenansicht und eine Schnittansicht einer Leistungswandlungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Die Außenansicht gleicht jener gemäß Ausführungsform 1. Ein Unterschied gegenüber Ausführungsform 1 ist Folgender: In der Schnittansicht weist die Halbleiterkomponente 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement kein Formharz 25 auf, und das gesamte Versiegeln wird ausschließlich unter Verwendung des Dichtungsmaterials 2 in Form von Silikongel ausgeführt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Harzformen nicht erforderlich, wenn die Halbleiterkomponente 27 mit dem aufgenommenen Halbleiterelement hergestellt wird. Dementsprechend kann der Herstellungsprozess vereinfacht werden. Zusätzlich kann die äußere Abmessung der Halbleiterkomponente 27 minimiert werden, weil ein großer Teil des Formharzes fortgelassen ist. Daher wird die gesamte Leistungswandlungsvorrichtung wirksam miniaturisiert. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die äußere Abmessung des Isoliermaterials 23 größer werden als jene der Metallschaltung 22. Auf diese Weise gelangen selbst dann, wenn das Formharz 25 nicht bereitgestellt wird, bei der Installation der Halbleiterkomponente 27 im Gehäuse 1 das Gehäuse 1 und die Metallschaltung 22 nicht in Kontakt miteinander und kann ein elektrischer Kurzschluss verhindert werden. Ferner kann nach dem Einspritzen des Silikongels ein ausreichender Druckwiderstand gewährleistet werden. Das Halbleiterelement 21 oder die Metallschaltung 22 wird jedoch nicht mit dem Formharz 25 versiegelt. Dementsprechend muss darauf geachtet werden, thermische Spannungen zu verringern, die durch unterschiedliche thermische Verformungen der jeweiligen Elemente infolge eines Temperaturanstiegs während des Betriebs hervorgerufen werden. Zur Verringerung unterschiedlicher thermischer Verformungen der jeweiligen Elemente ist es wirksam, Molybdän oder Wolfram zu verwenden, dessen linearer Ausdehnungskoeffizient vom Halbleiterelement 21, zumindest für einen Teil der Metallschaltung 22, weniger verschieden ist. Zusätzlich ist es zum Verringern thermischer Spannungen auch wirksam, Kohlenstoff oder ein Kohlenstoff enthaltendes Verbundmaterial für einen Teil der Metallschaltung 22 zu verwenden.
  • Mit Bezug auf die 25 bis 27 wird ein Verfahren zur Herstellung einer der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Das Verfahren zur Herstellung des Gehäuses 1, wie in 25 dargestellt, gleicht jenem gemäß Ausführungsform 1. Weil die äußere Abmessung der Halbleiterkomponente 27 kleiner wird, kann das Gehäuse 1 jedoch miniaturisiert werden. Als nächstes wird das Gehäuse 1, wie in 26 dargestellt, im Kühlkörper 5 installiert. Weil die äußere Abmessung der Halbleiterkomponente 27 kleiner wird, kann auch der Kühlkörper 5 miniaturisiert werden. Als nächstes wird, wie in 27 dargestellt ist, eine nicht geformte Halbleiterkomponente 241 im Gehäuse 1 installiert. In diesem Fall wird die Halbleiterkomponente 241 nicht geformt und wird die Metallschaltung 22 oder das Halbleiterelement 21 freigelegt. Dementsprechend muss bei der Handhabung sorgfältig vorgegangen werden. Als nächstes wird, wie in 28 dargestellt ist, unter Verblendung der Druckausübungsplatte 6, des Druckausübungsbolzens 7 und der Druckausübungsnut 8 Druck ausgeübt. Der Anschlussblock 4 wird im oberen Abschnitt des Gehäuses 1 installiert, und die Anschlüsse 26 und 28 werden miteinander verbunden. Als nächstes wird ein flüssiges Silikongel in das Gehäuse 1 eingespritzt, und das Gel wird gehärtet. Auf diese Weise können das Halbleiterelement 21, die Metallschaltung 22 und der Anschluss 26 alle gedichtet werden, wodurch die Herstellung der Leistungswandlungsvorrichtung abgeschlossen wird.
  • Ausführungsform 5
  • 28 zeigt eine Außenansicht einer Leistungswandlungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Ein Punkt, der sich von der ersten Ausführungsform unterscheidet, besteht darin, dass mehrere Kühlkörper 281 unter Verwendung eines Rohrs 282 geringer Elastizität an Stelle eines O-Rings verbunden werden. Bei einer Verbindung unter Verwendung des Rohrs 282 geringer Elastizität kann die Länge des Verbindungsabschnitts anders als im Fall, in dem die Kühlkörper unter Verwendung des O-Rings miteinander verbunden sind, wie gemäß Ausführungsform 1, nicht frei geändert werden. Das Rohr 282 geringer Elastizität wird jedoch gegen eine in Druckausübungsrichtung ausgeübte Last einer Biegeverformung unterzogen. Dementsprechend wird das Material oder die Abmessung des Rohrs 282 geeignet ausgewählt und kann die Steifigkeit in Druckausübungsrichtung minimiert werden. Auf diese Weise kann der Abstand in Druckausübungsrichtung zwischen den benachbarten Kühlkörpern frei geändert werden. Daher wird die Druckausübung auf die Halbleiterkomponente 27 nicht behindert.
  • 29 zeigt eine Außenansicht und eine Schnittansicht des gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendeten Kühlkörpers 281. Ein Rohreinführungsanschluss 291 ist in beiden Endabschnitten des Kühlkörpers 281 angeordnet. Zusätzlich ist darin eine Kühlrippe angeordnet, wodurch ein wirksames Kühlen ermöglicht wird.
  • 30 zeigt einen Verbindungszustand zwischen dem Kühlkörper 281 und dem Rohr 282, die gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden. Die Rohreinführungsanschlüsse 291 der benachbarten Kühlkörper 281 sind durch das Rohr 282 verbunden, wodurch ein einziger Wasserdurchgang gebildet ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können die Formen der benachbarten Kühlkörper 281 einander gleichen. Daher ist es nicht notwendig, zwei Typen lateral symmetrischer Formen herzustellen, wie in Ausführungsform 1 gezeigt. Es kann ein einziger Typ eines Kühlkörpers 281 hergestellt werden. Die vorliegende Ausführungsform verwendet einen Kühlkörper 281, der an beiden Endabschnitten Rohreinführungsanschlüsse 291 aufweist, wobei die Wasserdurchgänge in Reihe angeordnet sind. Wenn ein Kühlmittel veranlasst wird, in den mehreren Kühlkörpern 281 parallel zu strömen, kann ein Kühlkörper 281 verwendet werden, der an beiden Endabschnitten jeweils zwei Rohreinführungsanschlüsse 291 aufweist. Abhängig vom Kühlverfahren oder von der Menge des Kühlmittels können die Typen selektiv verwendet werden. Zusätzlich befindet sich das Rohr 282 gemäß der vorliegenden Ausführungsform außerhalb des Druckausübungsbolzens 7, es kann sich jedoch auch innerhalb des Druckausübungsbolzens 7 befinden. In diesem Fall lässt sich die Leistungswandlungsvorrichtung wirksam miniaturisieren, weil die äußeren Abmessungen der Leistungswandlungsvorrichtung minimiert werden können. Andererseits muss die Länge des Kühlkörpers 281 verringert werden und lässt sich der verwendbare Rohrdurchmesser weniger frei wählen, weil der Raum für das Führen des Rohrs 282 geregelt wird. Angesichts dieser Tatsachen kann eine Rohrposition ausgewählt werden.
  • Ausführungsform 6
  • 31 zeigt eine Außenansicht einer Leistungswandlungsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung. Ein Unterschied gegenüber der ersten Ausführungsform besteht darin, dass die Kühlung unter Verwendung eines Wärmerohrs 311 an Stelle des wassergekühlten Kühlkörpers 5 ausgeführt wird. 32 zeigt das gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendete Wärmerohr 311. Ein Rohrabschnitt 322, worin sich eine Flüssigkeit befindet, steht aus einem Kontaktabschnitt 321 zwischen dem Wärmerohr und dem Gehäuse vor, und eine Kühlrippe 323 ist mit dem vorstehenden Abschnitt verbunden. Bei der in 31 dargestellten Leistungswandlungsvorrichtung sind auf beiden Seiten der Halbleiterkomponente 27 über das Gehäuse 1 vier Wärmerohre 311 und der Kontaktabschnitt 321 zwischen dem Wärmerohr und dem Gehäuse angeordnet, wobei die Halbleiterkomponente 27 von beiden Flächen gekühlt wird. In der Zeichnung ist das Wärmerohr 311 unterhalb der Leistungswandlungsvorrichtung angeordnet, das Wärmerohr befindet sich während des Betriebs jedoch oberhalb der Leistungswandlungsvorrichtung. Dadurch befindet sich die Flüssigkeit innerhalb des Rohrabschnitts 322 in der Nähe der Halbleiterkomponente 27 und wird durch die Wärmeerzeugung der Halbleiterkomponente 27 verdampft. Der Dampf bewegt sich in die Nähe der Kühlrippe 323 und wird gekühlt und verflüssigt. Die Flüssigkeit bewegt sich wieder in die Nähe der Halbleiterkomponente 27. Dieser Zyklus wird wiederholt, wodurch die Halbleiterkomponente 27 gekühlt wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden vier Wärmeröhren 311 verwendet, diese Röhren 311 können jedoch an einer Position der Kühlrippe 323 angeschlossen werden. In diesem Fall nimmt die Steifigkeit unvermeidlich zu, während Handhabungen in der Art von Montagearbeiten vereinfacht werden. Daher muss die Form der Kühlrippe 323 beachtet werden, um die Druckausübung nicht zu behindern.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform befindet sich das Wärmerohr 311 unter der Leistungswandlungsvorrichtung, es kann jedoch auch neben der Leistungswandlungsvorrichtung angeordnet sein. Bei der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der Erfindung befindet sich ein Raum an einer Seitenfläche des Kontaktabschnitts 321 zwischen dem Wärmerohr und dem Gehäuse. Dementsprechend wird der Rohrabschnitt 322 des Wärmerohrs 311 durch die Seitenfläche, d. h. zwischen den beiden Druckausübungsbolzen 7, geführt. Auf diese Weise kann das Wärmerohr 311 neben der Leistungswandlungsvorrichtung angeordnet werden.
  • Bei der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der Erfindung sind die Halbleiterkomponente, die Drähte und ein Kühlabschnitt durch das Gehäuse 1 voneinander getrennt. Dementsprechend besteht ein Hauptmerkmal darin, dass die vorliegende Ausführungsform ein anderes Kühlverfahren verwendet, ohne die Halbleiterkomponente oder die Drähte zu ändern. Die vorliegende Ausführungsform verwendet ein Kühlverfahren unter Verwendung des Wärmerohrs. Abhängig von der erforderlichen Kühlkapazität kann die vorliegende Ausführungsform jedoch auch andere Kühlverfahren in der Art eines Luftkühlverfahrens verwenden. Selbst in einem Fall, in dem ein Kühlverfahren verwendet wird, kann die Halbleiterkomponente 27 von beiden Flächen gekühlt werden.
  • Ausführungsform 7
  • Wie mit Bezug auf die vorstehenden Ausführungsformen beschrieben wurde, kann eine Aufgabe folgendermaßen gelöst werden. Eine im Wesentlichen rechteckige dünne Platte wird einem Erhöhungsbiegen und einem Vertiefungsbiegen unterzogen, um eine Form zu erzeugen, bei der die Anzahl der Aussparungen so groß ist wie die Anzahl der montierten Halbleiterkomponenten mit dem aufgenommenen Halbleiterelement. Gleichzeitig wird eine laterale Seite in der zur vorstehend beschriebenen Biegerichtung orthogonalen Richtung gebogen, um das Gehäuse zu erhalten, bei dem alle die äußere Form der dünnen Platte bildenden Kanten im Wesentlichen in der gleichen Ebene angeordnet sind. Die Halbleiterkomponente mit dem aufgenommenen Halbleiterelement wird an einer als Aussparung des Gehäuses dienenden Position angeordnet. Die Kühlvorrichtungen werden so angeordnet, dass die Halbleiterkomponente mit dem aufgenommenen Halbleiterelement über das Gehäuse dazwischen angeordnet wird. Die Halbleiterkomponente mit dem aufgenommenen Halbleiterelement wird mit einem Silikongel versiegelt. Zusätzlich wird das Gehäuse vorzugsweise so gebildet, dass es ein Metall aufweist, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Bevorzugter wird das Gehäuse so gebildet, dass es Aluminium, Kupfer oder eine Legierung, deren Hauptkomponenten diese beiden sind, aufweist.
  • In der Kühlvorrichtung werden mehrere unabhängige Kühlmodule auf beiden Seiten der Halbleiterkomponente mit dem aufgenommenen Halbleiterelement angeordnet, und die jeweiligen Kühlmodule werden an einem Verbindungsabschnitt mit geringer Steifigkeit in Druckausübungsrichtung verbunden. Ferner wird das Stützelement für den Anschlussblock in einem Seitenteil der Halbleiterkomponente mit dem aufgenommenen Halbleiterelement angeordnet, um den Anschlussblock zu stützen. In diesem Fall wird die Dicke des Stützelements für den Anschlussblock auf einen kleineren Wert gelegt als die Dicke der Halbleiterkomponente mit dem aufgenommenen Halbleiterelement.
  • Gemäß dieser Konfiguration können die Halbleiterkomponente mit dem aufgenommenen Halbleiterelement und die Kühlvorrichtung alternierend angeordnet werden. Dementsprechend kann das Halbleiterelement von beiden Flächen wirksam gekühlt werden. Zusätzlich nimmt die Steifigkeit des Gehäuses in der Richtung ab, in der die Halbleiterkomponente mit dem aufgenommenen Halbleiterelement und die Kühlvorrichtung alternierend angeordnet sind. Dementsprechend tritt bei einer Verringerung des Wärmewiderstands durch Ausüben von Druck auf einen Abschnitt zwischen der Halbleiterkomponente mit dem aufgenommenen Halbleiterelement und der Kühlvorrichtung keine Interferenz zwischen der Steifigkeit des Gehäuses und der Druckausübung auf. Ferner wird durch den Vorgang des Biegens der dünnen Platte eine Gehäuseform verwirklicht, bei der alle Kanten im Wesentlichen auf derselben Ebene angeordnet sind. Die Halbleiterkomponente mit der aufgenommenen Leitervorrichtung wird an der als Aussparung dienenden Position angeordnet. Dementsprechend kann die Halbleiterkomponente mit dem aufgenommenen Halbleiterelement geeignet versiegelt werden, während das Dichtungsmaterial in der Art flüssigen Silikongels selbst beim Einspritzen des Silikongels nicht herausleckt. Dadurch kann eine Leistungswandlungsvorrichtung bereitgestellt werden, die eine ausgezeichnete Kühlkapazität oder einen ausgezeichneten Druckwiderstand aufweist. Ferner kann verhindert werden, dass die Kühlvorrichtung oder das Stützelement für den Anschlussblock die Druckausübung auf die Halbleiterkomponente mit dem aufgenommenen Halbleiterelement und die Kühlvorrichtung verhindert. Daher kann eine geeignete Druckausübung verwirklicht werden.
  • Die Erfindung wurde vorstehend detailliert mit Bezug auf die Ausführungsformen beschrieben. Natürlich ist die Erfindung jedoch nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann innerhalb des Schutzumfangs auf verschiedene Arten modifiziert werden, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    GEHÄUSE
    2
    DICHTUNGSMATERIAL
    3
    ÄUSSERER ANSCHLUSS
    4
    ANSCHLUSSBLOCK
    5
    KÜHLKÖRPER
    6
    DRUCKAUSÜBUNGSPLATTE
    7
    DRUCKAUSÜBUNGSBOLZEN
    8
    DRUCKAUSÜBUNGSNUT
    9
    ANSCHLUSSBLOCK-TRAGELEMENT
    21
    HALBLEITERELEMENT
    22
    METALLSCHALTUNG
    23
    ISOLIERMATERIAL
    24
    WÄRMEABSTRAHLUNGSELEMENT
    25
    FORMHARZ
    26, 26a, 26b
    ANSCHLUSS DER HALBLEITERKOMPONENTE MIT AUFGENOMMENEM HALBLEITERELEMENT
    27
    HALBLEITERKOMPONENTE MIT AUFGENOMMENEM HALBLEITERELEMENT
    28
    INNERER ANSCHLUSS
    41
    WASSERDURCHGANG
    42
    VERBINDUNGSELEMENT
    43
    O-RING-NUT
    44
    VERBINDUNGSELEMENT
    45
    POSITIONIERUNGSLOCH
    46
    EXTRUDIERRIPPENELEMENT
    47
    KÜHLKÖRPER-ANSCHLUSSELEMENT
    51
    DURCHGANGSLOCH FÜR DRUCKAUSÜBUNGSBOLZEN 7
    52
    LOCH FÜR VERBINDUNGSELEMENT DES KÜHLKÖRPERS 5
    71
    DURCHGANGSLOCH FÜR DRUCKAUSÜBUNGSBOLZEN 7
    72
    ANSCHLUSSBLOCK-POSITIONIERUNGSVORSPRUNG
    91
    DÜNNE PLATTE VOR DEM GEHÄUSEBIEGEVORGANG
    L1
    BIEGEABMESSUNG DER DÜNNEN PLATTE
    L2
    BIEGEABMESSUNG DER DÜNNEN PLATTE
    L3
    BIEGEABMESSUNG DER DÜNNEN PLATTE
    L4
    BIEGEABMESSUNG DER DÜNNEN PLATTE
    L5
    BIEGEABMESSUNG DER DÜNNEN PLATTE
    L6
    BIEGEABMESSUNG DER DÜNNEN PLATTE
    L7
    BIEGEABMESSUNG DER DÜNNEN PLATTE
    211
    GEHÄUSE GEMÄSS AUSFÜHRUNGSFORM 2
    212
    GEHÄUSEENTWICKLUNGSPLAN GEMÄSS AUSFÜHRUNGSFORM 2
    241
    HALBLEITERKOMPONENTE MIT AUFGENOMMENEM HALBLEITERELEMENT, DAS NICHT GEFORMT IST
    281
    KÜHLKÖRPER, DER MIT DEM ROHR ZU VERBINDEN IST
    282
    ROHR
    291
    ROHREINFÜHRUNGSANSCHLUSS
    292
    DURCHGANGSLOCH FÜR DRUCKAUSÜBUNGSBOLZEN 7
    311
    WÄRMEROHR
    321
    KONTAKTABSCHNITT ZWISCHEN WÄRMEROHR UND GEHÄUSE
    322
    ROHRABSCHNITT DES WÄRMEROHRS
    323
    KÜHLRIPPENABSCHNITT DES WÄRMEROHRS

Claims (18)

  1. Leistungsmodulvorrichtung, welche Folgendes umfasst: ein Gehäuse, das mehrere Aussparungsabschnitte aufweist, und mehrere Halbleiterkomponenten, wobei das Gehäuse eine Seite, die eine Seite des Aussparungsabschnitts ist, und eine andere Seite, welche der einen Seite entgegengesetzt ist, aufweist, wobei das Gehäuse einen Kantenabschnitt aufweist, der sich weiter vom Aussparungsabschnitt auf der einen Seite erstreckt, wobei die mehreren Halbleiterkomponenten jeweils in den jeweiligen Aussparungsabschnitten angeordnet sind, so dass sie über das Gehäuse von beiden Seiten zwischen Kühlvorrichtungen angeordnet sind, und ein auf einer Seite des Gehäuses angeordnetes Dichtungsmaterial aufweisen, und wobei das Gehäuse eine integrale Struktur aufweist, so dass das Dichtungsmaterial zumindest bis zu einem Teil des Kantenabschnitts auf der einen Seite gehalten werden kann.
  2. Leistungsmodulvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse durch Ausführen eines Biegevorgangs an einer wärmeleitend ausgebildeten dünnen Platte hergestellt wird und sich der Kantenabschnitt im Wesentlichen in der gleichen Ebene befindet.
  3. Leistungsmodulvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Gehäuse durch Ausführen eines Biegevorgangs an einer Metallplatte, deren Hauptkomponente eine Aluminium- oder Kupferschicht ist, hergestellt wird.
  4. Leistungsmodulvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterkomponente auf beiden Hauptflächen wenigstens eines darin aufgenommenen Halbleiterelements eine Metallschaltung aufweist und wobei Isoliermaterialien jeweils auf Flächen der Metallschaltung angeordnet sind, die dem Halbleiterelement entgegengesetzt sind, und Wärmeabstrahlungselemente ferner auf Flächen der Isoliermaterialien angeordnet sind, die dem Halbleiterelement entgegengesetzt sind, so dass die Wärmeabstrahlungsmaterialien auf den jeweiligen Hauptflächen der Halbleiterkomponente angeordnet sind.
  5. Leistungsmodulvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der Kühlkomponenten um eins größer ist als die Anzahl der Halbleiterkomponenten, wobei die jeweiligen Kühlkomponenten durch ein Element verbunden sind, durch welches ein Kühlmittel hindurchtritt, so dass ein Flüssigkeitsdurchgang gebildet ist, und wobei die Halbleiterkomponente von beiden Flächen über das Gehäuse gekühlt wird.
  6. Leistungsmodulvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Kühlkomponenten durch einen Verbindungsabschnitt verbunden sind, dessen Länge in Druckausübungsrichtung veränderlich ist.
  7. Leistungsmodulvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Verbindungsabschnitte der Kühlkomponenten durch einen O-Ring verbunden sind.
  8. Leistungsmodulvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Verbindungsabschnitte der Kühlkomponenten durch ein Rohr geringer Elastizität verbunden sind.
  9. Leistungsmodulvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterkomponente und ein Anschlussblock-Tragelement auf derselben Ebene orthogonal zur Druckausübungsrichtung angeordnet sind, und wobei die Dicke des Anschlussblock-Tragelements in Druckausübungsrichtung geringer ist als die Dicke der Halbleiterkomponente in Druckausübungsrichtung.
  10. Leistungsmodulvorrichtung nach Anspruch 5, wobei eine Druckausübungsplatte mit einer Biegesteifigkeit, die größer ist als die Biegesteifigkeit der Kühlkomponente, außerhalb zweier Kühlkomponenten angeordnet ist, die sich an einem Anschluss Seite an Seite befinden, und wobei durch die Druckausübungsplatte Druck auf die Kühlkomponente ausgeübt wird.
  11. Leistungsmodulvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Druckausübungsplatte vorab gebogen wird und wobei eine Außenfläche der beiden Kühlkomponenten, die sich am Anschluss in den Kühlkomponenten befindet, deren Flächen Seite an Seite angeordnet sind, einer konvexen Fläche der Druckausübungsplatte gegenübersteht.
  12. Leistungsmodulvorrichtung nach Anspruch 10, wobei durch einen Bolzen Druck auf die Druckausübungsplatte ausgeübt wird und der Bolzen durch die Druckausübungsplatte, die Kühlkomponente und ein Blocktragelement hindurchtritt.
  13. Leistungsmodulvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Kühlkomponente so ausgelegt ist, dass sie ein Wärmerohr aufweist.
  14. Leistungsmodulvorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Wärmerohr in einer zur Oberfläche eines Gels im Wesentlichen horizontalen Richtung oder in einer zur Oberfläche des Gels im Wesentlichen senkrechten Richtung in einen Raum auf einer Seite vorsteht, wobei sich das Gel in zwei Räumen befindet, die durch die Oberfläche des Gels unterteilt sind.
  15. Leistungsmodulvorrichtung nach Anspruch 2, wobei mehrere Anordnungen derart gebildet werden, dass Halbleiterkomponenten montiert werden, welche im Wesentlichen das gleiche Halbleiterelement aufweisen, die Anzahl der montierten Halbleiterkomponenten verschieden ist und die Anzahl der angeordneten Aussparungsabschnitte des Gehäuses genau so groß ist wie die Anzahl der montierten Halbleiterkomponenten, um die Halbleiterkomponenten jeweils dort zu montieren.
  16. Leistungsmodulvorrichtung, welche Folgendes umfasst: ein Gehäuse und eine Halbleiterkomponente, wobei die Halbleiterkomponente in einem Aussparungsabschnitt des Gehäuses so angeordnet ist, dass sie über das Gehäuse zwischen Kühlvorrichtungen auf beiden Seiten liegt, und wobei das Gehäuse eine Struktur aufweist, bei der ein Anschlussabschnitt, der einen Teil der Halbleiterkomponente bildet, oder zumindest ein Teil eines Anschlusses, der mit der Halbleiterkomponente zu verbinden ist, mit einem Dichtungsmaterial gedichtet werden kann.
  17. Leistungswandlungsvorrichtung, welche Folgendes umfasst: ein Gehäuse, das mehrere Aussparungsabschnitte aufweist, und mehrere Halbleiterkomponenten, wobei das Gehäuse eine Seite, die eine Seite des Aussparungsabschnitts ist, und eine andere Seite, welche der einen Seite entgegengesetzt ist, aufweist, wobei das Gehäuse einen Kantenabschnitt aufweist, der sich weiter vom Aussparungsabschnitt auf der einen Seite erstreckt, wobei die mehreren Halbleiterkomponenten jeweils in den jeweiligen Aussparungsabschnitten angeordnet sind, so dass sie über das Gehäuse von beiden Seiten zwischen Kühlvorrichtungen angeordnet sind, und ein auf einer Seite des Gehäuses angeordnetes Dichtungsmaterial aufweisen, wobei das Gehäuse eine integrale Struktur aufweist, so dass das Dichtungsmaterial zumindest bis zu einem Teil des Kantenabschnitts auf der einen Seite gehalten werden kann, wobei zumindest einige der mehreren Halbleiterkomponenten ein Schaltelement aufweisen und wobei eine Leistungswandlung durch Steuern des Schaltelements ausgeführt wird.
  18. Verfahren zur Herstellung einer Leistungsmodulvorrichtung, welches Folgendes umfasst: Anordnen einer Halbleiterkomponente in jedem von mehreren Aussparungsabschnitten eines Gehäuses, die so geformt sind, dass ein Fluid aufgenommen werden kann, während verhindert wird, dass es in zumindest einen Teil eines Kantenabschnitts leckt, Anordnen von Kühlvorrichtungen auf der anderen Seite, um das Halbleiterelement von beiden Seiten einzuschließen, und Dichten der Seite des Aussparungsabschnitts mit einem Dichtungsmaterial.
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DE (1) DE112014006676B4 (de)
WO (1) WO2015198411A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017208925A1 (de) 2017-05-29 2018-11-29 Zf Friedrichshafen Ag Power Electronic Packaging
US20220183184A1 (en) * 2019-04-22 2022-06-09 Mitsubishi Electric Corporation Electronic device

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6469720B2 (ja) * 2014-11-13 2019-02-13 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP6635901B2 (ja) * 2016-09-21 2020-01-29 本田技研工業株式会社 電力変換装置
US10249554B2 (en) * 2017-06-20 2019-04-02 General Electric Company Heat transfer assembly for a heat emitting device
JP7151599B2 (ja) * 2019-04-08 2022-10-12 株式会社デンソー 電力変換器
JP7133762B2 (ja) 2019-06-07 2022-09-09 株式会社デンソー 電力変換装置とその製造方法
US11502349B2 (en) 2020-08-31 2022-11-15 Borgwarner, Inc. Cooling manifold assembly
CN112930106B (zh) * 2021-01-22 2022-11-22 杭州唯灵医疗科技有限公司 一种柔性电子设备及柔性电子设备的组装方法
CN114126308B (zh) * 2021-12-03 2023-07-25 成都航天通信设备有限责任公司 一种模块化通信电台的密封结构

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS534870U (de) * 1976-06-29 1978-01-17
JPS5616943U (de) * 1979-07-16 1981-02-14
JPS5698532U (de) * 1979-12-26 1981-08-04
JP2518775Y2 (ja) * 1989-04-05 1996-11-27 富士電機株式会社 半導体装置
JP2536657B2 (ja) * 1990-03-28 1996-09-18 三菱電機株式会社 電気装置及びその製造方法
MY107791A (en) * 1991-01-30 1996-06-15 Atofina Chem Inc Paint strippers
JPH0531248U (ja) * 1991-09-30 1993-04-23 シヤープ株式会社 樹脂封止型電力半導体装置
JP3050681B2 (ja) * 1992-02-21 2000-06-12 インターユニット株式会社 半導体スタック
US5823249A (en) * 1997-09-03 1998-10-20 Batchelder; John Samual Manifold for controlling interdigitated counterstreaming fluid flows
JP3969360B2 (ja) * 2003-07-03 2007-09-05 株式会社デンソー 冷却装置及びこれを備えた電力変換装置
US7508668B2 (en) * 2003-08-21 2009-03-24 Denso Corporation Electric power converter and mounting structure of semiconductor device
JP4107267B2 (ja) 2004-06-15 2008-06-25 株式会社デンソー 積層型冷却器
DE102004059963A1 (de) 2003-12-18 2005-08-11 Denso Corp., Kariya Einfach zusammengesetzter Kühler
JP2005237141A (ja) * 2004-02-20 2005-09-02 Toyota Motor Corp インバータおよびインバータの製造方法
JP2005332863A (ja) * 2004-05-18 2005-12-02 Denso Corp パワースタック
JP4284625B2 (ja) * 2005-06-22 2009-06-24 株式会社デンソー 三相インバータ装置
JP4564937B2 (ja) * 2006-04-27 2010-10-20 日立オートモティブシステムズ株式会社 電気回路装置及び電気回路モジュール並びに電力変換装置
JP4345862B2 (ja) * 2007-03-27 2009-10-14 株式会社デンソー 冷却器及びこれを備えた電力変換装置
JP2010135697A (ja) * 2008-12-08 2010-06-17 Toyota Motor Corp 積層モジュール構造
JP5371833B2 (ja) 2010-03-01 2013-12-18 株式会社デンソー 電力変換装置
JP5439309B2 (ja) * 2010-07-28 2014-03-12 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
CN103283136B (zh) * 2010-12-28 2015-02-11 三菱电机株式会社 功率转换装置
JP5821890B2 (ja) * 2013-04-17 2015-11-24 トヨタ自動車株式会社 電力変換装置
JP6156283B2 (ja) * 2014-08-07 2017-07-05 株式会社デンソー 電力変換装置
JP6197769B2 (ja) * 2014-09-12 2017-09-20 株式会社デンソー 電力変換装置及びその製造方法
JP6187448B2 (ja) * 2014-12-24 2017-08-30 トヨタ自動車株式会社 積層ユニット

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017208925A1 (de) 2017-05-29 2018-11-29 Zf Friedrichshafen Ag Power Electronic Packaging
US20220183184A1 (en) * 2019-04-22 2022-06-09 Mitsubishi Electric Corporation Electronic device
US11716831B2 (en) * 2019-04-22 2023-08-01 Mitsubishi Electric Corporation Electronic device

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