DE112015003117T5

DE112015003117T5 - Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE112015003117T5
Application number: DE112015003117.0T
Authority: DE
Inventors: Kousuke Nomura; Masaki Takashima
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-07-03
Filing date: 2015-06-26
Publication date: 2017-03-30
Anticipated expiration: 2035-06-27
Also published as: US10027250B2; JP6354392B2; WO2016002184A1; US20170155341A1; DE112015003117B4; JP2016015451A

Abstract

Eine Halbleitervorrichtung weist auf: mehrere Leistungselemente; eine leitfähige Platte; und einen Stromerfassungsabschnitt (50), der Strom erfasst. Die mehreren Leistungselemente weisen ein erstes Leistungselement (11) und ein zweites Leistungselement (12) auf. Die leitfähige Platte weist auf: einen ersten Tragabschnitt (29), mit dem ein erstes Ende des ersten Leistungselements verbunden ist; einen zweiten Tragabschnitt (30), mit dem ein erstes Ende des zweiten Leistungselements verbunden ist; einen dritten Tragabschnitt (31), mit dem ein zweites Ende des ersten Leistungselements verbunden ist; einen vierten Tragabschnitt (32), mit dem ein zweites Ende des zweiten Leistungselements verbunden ist; einen ersten Verbindungsabschnitt (41, 42, 44); und einen Ausgangsanschluss (28). Der erste Tragabschnitt ist mit einer ersten Stromversorgung verbunden und der vierte Tragabschnitt ist mit einer zweiten Stromversorgung verbunden. Der Stromerfassungsabschnitt ist an dem Ausgangsanschluss befestigt, und ein Magnetfeld, das durch einen Fluss des Stroms in dem Ausgangsanschluss erzeugt wird, passiert das Stromerfassungsteil.

Description

BEZEICHNUNG DER ERFINDUNG: HALBLEITERVORRICHTUNG
VERWEIS ZU GATTUNGSGLEICHEN ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung basiert auf der am 3. Juli 2014 angemeldeten japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2014-137865 ; auf den dortigen Offenbarungsgehalt wird hier vollinhaltlich Bezug genommen.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung, die eine Mehrzahl von Leistungselementen, eine leitfähige Platte, welche die mehreren Leistungselemente elektrisch verbindet, und einen Stromerfassungsabschnitt aufweist, der einen Strom der mehreren Leistungselemente erfasst.
STAND DER TECHNIK
Eine Motorantriebsvorrichtung, die einen Wechselrichter und einen Stromsensor aufweist, ist bekannt, wie beispielsweise in der Patentliteratur 1 beschrieben. Der Wechselrichter weist einen U-Phasenzweig, einen V-Phasenzweig und einen W-Phasenzweig auf. Diese drei Zweige sind mit einem Motorgenerator verbunden. Jeder der drei Zweige ist parallel zwischen einer Stromversorgungsleitung und einer Masseleitung geschaltet und hat eine einheitliche Konfiguration.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben folgendes herausgefunden. Der in der Patentschrift 1 beschriebene U-Phasenzweig weist zwei npn-Transistoren, zwei Abstandshalter, eine positive Elektrodenplatte, eine Elektrodenplatte, eine Ausgangselektrodenplatte, eine negative Elektrodenplatte, einen Leiter und einen Stromsensor auf. Ein Emitter des ersten npn-Transistors ist an der positiven Elektrodenplatte befestigt, während ein Kollektor des ersten npn-Transistors über den ersten Abstandshalter an der Elektrodenplatte befestigt ist. Ein Emitter des zweiten npn-Transistors ist an der Ausgangselektrodenplatte befestigt, während ein Kollektor des zweiten npn-Transistors über den zweiten Abstandshalter an der negativen Elektrodenplatte befestigt ist. Die Elektrodenplatte und die Ausgangselektrodenplatte sind über den Leiter elektrisch miteinander verbunden. Der Stromsensor ist nahe des Leiters angeordnet.
Bei der hierin beschriebenen Struktur des U-Phasenzweigs fließt ein Strom über den Leiter von dem ersten npn-Transistor zu der Ausgangselektrodenplatte in einem EIN-Zustand des ersten npn-Transistors und einem AUS-Zustand des zweiten npn-Transistors. Andererseits fließt ein Strom von der Ausgangselektrodenplatte zu dem zweiten npn-Transistor, ohne dass der Strom in einem AUS-Zustand des ersten npn-Transistors und einem EIN-Zustand des zweiten npn-Transistors den Leiter passiert. In diesem Fall entspricht der in dem Leiter fließende Strom nicht dem Strom, der in die beiden npn-Transistoren eingegeben und von diesen ausgegeben wird. Bei der Struktur, in welcher der Stromsensor in der Umgebung des Leiters angeordnet ist, durchdringt ein Magnetfeld den Stromsensor, das durch einen Fluss eines Stroms in dem Leiter erzeugt wird. In diesem Zustand kann der Strom selbst nicht erfasst werden, der in die beiden npn-Transistoren (Leistungselemente) eingegeben und von diesen ausgegeben wird.
DRUCKSCHRIFTLICHER STAND DER TECHNIK
PATENTLITERATUR

Patentliteratur 1: JP 2006-140217 A

ZUSAMMENFASSUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, einen Strom zu erfassen, der in die beiden Leistungselemente eingegeben und von diesen ausgegeben wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Halbleitervorrichtung auf: mehrere Leistungselemente, die einen Wechselrichter konfigurieren; eine leitfähige Platte, welche die Mehrzahl von Leistungselementen elektrisch verbindet; und ein Stromerfassungsabschnitt ist zur Verfügung gestellt, der einen Strom der Mehrzahl von Leistungselementen auf der Basis eines Magnetfeldes erfasst, das durch einen Fluss eines Stromes erzeugt wird, der in die Mehrzahl von Leistungselementen eingegeben und von der Mehrzahl von Leistungselementen ausgegeben wird. Die Halbleitervorrichtung weist zumindest ein erstes Leistungselement und ein zweites Leistungselement als mehrere Leistungselemente auf. Die leitfähige Platte weist auf: einen ersten Tragabschnitt, mit dem ein erstes Ende des ersten Leitungselements verbunden ist; einen zweiten Tragabschnitt, mit dem ein erstes Ende des zweiten Leistungselements verbunden ist; einen dritten Tragabschnitt, mit dem ein zweites Ende des ersten Leistungselements verbunden ist; einen vierten Tragabschnitt, mit dem ein zweites Ende des zweiten Leistungselements verbunden ist; einen ersten Verbindungsabschnitt, der den zweiten Tragabschnitt und den dritten Tragabschnitt elektrisch verbindet, um das erste Leistungselement und das zweite Leistungselement in Reihe zu schalten; und einen Ausgangsanschluss, der mit dem zweiten Tragabschnitt oder dem dritten Tragabschnitt elektrisch verbunden ist. Der erste Tragabschnitt ist mit einer ersten Spannungsquelle und der vierte Tragabschnitt mit einer zweiten Spannungsquelle verbunden. Der Stromerfassungsabschnitt ist an dem Ausgangsanschluss befestigt und das Magnetfeld, das durch den Fluss des Stromes des Ausgangsanschlusses erzeugt wird, durchdringt den Stromerfassungsabschnitt.
Gemäß dieser Konfiguration sind das erste Leistungselement und das zweite Leistungselement über den ersten Verbindungabschnitt in Reihe geschaltet. Dementsprechend fließt ein Strom von dem ersten Leistungselement zu dem Ausgangsanschluss über den ersten Verbindungsabschnitt. Stattdessen fließt ein Strom von dem Ausgangsanschluss zu dem zweiten Leistungselement, ohne dass er den ersten Anschlussabschnitt passiert. In diesem Fall entspricht der in dem ersten Verbindungsabschnitt fließende Strom nicht dem Strom, der in die Mehrzahl von Leistungselementen eingegeben und von diesen ausgegeben wird. Bei der Struktur, bei der der Stromerfassungsabschnitt an dem ersten Verbindungsabschnitt befestigt ist, durchdringt ein Magnetfeld den Stromerfassungsabschnitt, das durch einen Fluss eines Stroms in dem ersten Verbindungsabschnitt erzeugt wird. In diesem Zustand ist der Strom, der in die beiden Leistungselemente eingegeben wird und von diesen ausgegeben wird, schwer zu erfassen. Andererseits ist gemäß der Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung der Stromerfassungsabschnitt an dem Ausgangsanschluss befestigt, und deshalb durchdringt ein durch einen Fluss eines Stromes des Ausgangsanschlusses erzeugtes Magnetfeld den Stromerfassungsabschnitt. Dementsprechend ist der Strom, der in die beiden Leistungselemente eingegeben und von diesen ausgegeben wird, durch die Benutzung des Stromerfassungsabschnitts erfassbar.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die zuvor angeführten sowie andere Gegenstände, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung der zugehörigen Zeichnung klarer, in der Zeichnung ist:
1 ein Schaltbild, das eine Ersatzschaltung einer Halbleitervorrichtung darstellt;
2 eine Draufsicht, die die allgemeine Konfigurationen einer Leistungskarte und eines Stromerfassungsabschnitts darstellt;
3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in 2;
4 eine Draufsicht, die einen Zustand eines Leiterrahmens darstellt, auf dem Leistungselemente und ein Stromsensor montiert sind;
5 eine Draufsicht, die eine zweite leitfähige Platte darstellt;
6 eine Draufsicht, die einen Zustand der zweiten leitfähigen Platte zeigt, die auf den Leistungselementen montiert ist;
7 eine Draufsicht, die eine Abwandlung der Halbleitervorrichtung darstellt;
8 eine Schnittansicht, die eine Abwandlung der Halbleitervorrichtung darstellt;
9 eine Draufsicht, die eine Abwandlung der Halbleitervorrichtung darstellt;
10 eine Schnittansicht entlang der Linie X-X in 9; und
11 eine Schnittansicht entlang der Linie XI-XI in 9.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Eine Halbleitervorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf 1 bis 6 beschrieben. In 1 sind ein Drehstrommotor 200 und eine Steuerung 300 sowie eine Halbleitervorrichtung 100 dargestellt. In 3 sind Bereiche, die den Verbindungen von Zweigabschnitten 41 bis 43 (nachfolgend beschrieben) entsprechen, zum Klarstellen dieser Verbindungen schraffiert. In der folgenden Beschreibung sind drei zueinander senkrechte Richtungen als x-Richtung, y-Richtung und z-Richtung definiert.
Wie in den 1 bis 3 dargestellt, weist die Halbleitervorrichtung 100 Leistungskarten 10 auf, die einen Wechselrichter konfigurieren, und einen Stromerfassungsabschnitt 50 zum Erfassen elektrischer Ströme der Leistungskarten 10. Wie in den 1 dargestellt weist die Halbleitervorrichtung 100 die drei Leistungskarten 10 auf. Ein Wechselrichter ist durch diese drei Leistungskarten 10 konfiguriert. Die drei den Wechselrichter konfigurierenden Leistungskarten 10 sind mit dem Drehstrommotor 200 elektrisch verbunden. Der Betrieb der Leistungskarten 10 wird durch die Steuerung 300 gesteuert. Die Halbleitervorrichtung 100 enthält die Stromerfassungsabschnitte 50, von denen jeder für die entsprechende der drei Leistungskarten 10 vorgesehen ist. Jeder der Stromerfassungsabschnitte 50 erfasst einen Strom, der zwischen der entsprechenden Leistungskarte 10 und dem Drehstrommotor 200 fließt.
Jede der vorstehend genannten drei Leistungskarten 10 hat eine einheitliche Konfiguration. Dementsprechend stellt die 1 nur ein Ersatzschaltbild einer der drei Leistungskarten 10 dar. Jede der drei Leistungskarten 10 weist Leistungselemente 11, 12, eine leitfähige Platte 13, die die Leistungselemente 11, 12 elektrisch und mechanisch verbindet, und einen Abdeckabschnitt 14 zum Abdecken und Schützen der Leistungselemente 11, 12 und der leitfähigen Platte 13 auf. Wie in 1 dargestellt sind das erste Leistungselement 11 und das zweite Leistungselement 12 miteinander in Reihe geschaltet. Der Mittelpunkt zwischen dem ersten Leistungselement 11 und dem zweiten Leistungselement 12 ist elektrisch mit dem Drehstrommotor 200 verbunden. Jedes der Leistungselemente 11, 12 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist durch einen IGBT konfiguriert. Eine Kollektorelektrode des ersten Leistungselements 11 ist mit einer Spannungsquelle verbunden, während eine Emitterelektrode des ersten Leistungselements 11 mit einer Kollektorelektrode des zweiten Leistungselements 12 verbunden ist. Eine Emitterelektrode des zweiten Leistungselements 12 ist mit Masse verbunden. Die Leistungselemente 11, 12 sind also in dieser Reihenfolge von der Spannungsquelle zur Masse in Reihe geschaltet. Die Spannungsquelle entspricht einer ersten Spannungsquelle, während die Masse einer zweiten Spannungsquelle entspricht. Beispielsweise fließt in einem angesteuerten Zustand des ersten Leistungselements 11 und einem nicht-angesteuerten Zustand des zweiten Leistungselements 12 ein Strom von dem ersten Leistungselement 11 zu dem Drehstrommotor 200, wie durch einen durchgezogenen Pfeil in 1 angedeutet ist. Andererseits fließt in einem nicht-angesteuerten Zustand des ersten Leistungselements 11 und einem angesteuerten Zustand des zweiten Leistungselements 12 ein Strom von dem Drehstrommotor 200 zu dem zweiten Leistungselement 12, wie durch einen gestrichelten Pfeil in 1 angedeutet ist. Man erkennt, dass entsprechend den Änderungen der Betriebs-Zustände der Leistungselemente 11, 12 ein Strom von dem Leistungselement 11 oder 12 zu dem Drehstrommotor 200 fließt oder von dem Drehstrommotor 200 zu dem Leistungselement 11 oder 12. Wie in 1 dargestellt sind die Dioden 15, 16 mit den Leistungselementen 11, 12 jeweils in einer Antiparallelschaltung verbunden. Die jeweiligen Dioden 15, 16 bilden parasitäre Dioden der Leistungselemente 11, 12. Die eine Leistungskarte 10 und der eine Stromerfassungsabschnitt 50, der der einen Leistungskarte 10 zugeordnet ist, werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 bis 6 detailliert beschrieben.
Die leitfähige Platte 13 weist eine untere Platte 17 und eine obere Platte 18 auf. Die untere Platte 17 weist einen Tragabschnitt 19 auf, auf dem die Leistungselemente 11, 12 und der Stromerfassungsabschnitt 50 getragen sind, und einen Anschlussabschnitt 20, der durch den Abdeckabschnitt 14 nach außen freiliegt und elektrisch mit dem Drehstrommotor 200 und der Steuerung 300 verbunden ist, wie zuvor beschrieben. Die untere Platte 17 wird durch Entfernen eines Verbindungsabschnitts 22 von einem Leiterrahmen 21 gebildet, dargestellt in den 4 und 6. Der Verbindungsabschnitt 22 ist ein Abschnitt zum Verbinden des Tragabschnitts 19 und des Anschlussabschnitts 20. Das Entfernen des Verbindungsabschnitts 22 wird durch die folgenden Schritte bewerkstelligt. Zunächst werden die Leistungselemente 11, 12, der Stromerfassungsabschnitt 50 und die Blöcke 33, 34 (nachfolgend beschriebenen) am Leiterrahmen 21 befestigt, um über die Drähte 23 mit den ersten Anschlüssen 24 (nachfolgend beschrieben) elektrisch verbunden zu werden, wie in 4 dargestellt. Nach dem Befestigen der Bauteile wird die obere Platte 18 an den Blöcken 33, 34 befestigt, wie in 6 dargestellt. Danach werden der Leiterrahmen 21, auf dem die Blöcke 33, 34, die Leistungselemente 11, 12 und der Stromerfassungsabschnitt 50 getragen werden, und eine Abschirmung 90 (nachfolgend beschrieben) durch den Abdeckabschnitt 14 abgedeckt, um zu einem einstückigen Körper verbunden zu sein, wie in 3 dargestellt. Nach der Verbindung wird der Verbindungsabschnitt 22 entfernt, um den Tragabschnitt 19 von dem Anschlussabschnitt 20 zu trennen. Die Ausbildung der in den 2 und 3 dargestellten unteren Platte 17 sowie die Herstellung der Leistungskarte 10 sind nun durch die vorangegangenen Schritte abgeschlossen. Detaillierte Konfigurationen des Tragabschnitts 19 und der oberen Platte 18 werden nachfolgend beschrieben.
Der Anschlussabschnitt 20 weist die mehreren ersten Anschlüsse 24, die elektrisch mit der Steuerung 300 verbunden sind, sowie mehrere zweite Anschlüsse 25 auf, von denen jeder einen größeren Bereich als jeder Bereich der ersten Anschlüsse 24 und einen niedrigeren Widerstand als jeder Widerstand der ersten Anschlüsse 24 aufweist. Wie in 2 dargestellt, ist ein Ende von jedem der ersten Anschlüsse 24 auf der Seite des Leistungselements 11 oder der Seite des Leistungselements 12 mit dem Draht 23 verbunden und durch den Abdeckabschnitt 14 bedeckt. Ein gegenüberliegendes Ende jedes der ersten Anschlüsse 24 ist nach außen durch den Abdeckabschnitt 14 freigelegt. Die auf der Außenseite freiliegenden Enden der ersten Anschlüsse 24 sind elektrisch mit der Steuerung 300 verbunden.
Jeder der zweiten Anschlüsse 25 weist einen mit der Spannungsquelle verbundenen Spannungsquellenanschluss 26, einen mit der Masse verbundenen Masseanschluss 27 und ein mit dem Drehstrommotor 200 verbundenen Ausgangsanschluss 28 auf. Der Spannungsquellenanschluss 26 ist mit einem ersten Tragabschnitt 29 (nachfolgend beschrieben) zu einem einstückigen Körper verbunden, wie in 4 dargestellt ist, während der Masseanschluss 27 mit einem vierten Tragabschnitt 32 (nachfolgend beschrieben) über ein leitfähiges Element (nicht gezeigt) elektrisch verbunden ist, wie es in 6 dargestellt ist. Der Masseanschluss 27 gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist einen externen Anschluss 27a, der elektrisch mit der Masse verbunden ist, und einen L-förmigen Erweiterungsabschnitt 27b auf, der sich von dem externen Anschluss 27a zu dem Stromerfassungsabschnitt 50 erstreckt. Wie in 2 dargestellt ist, sind der Erweiterungsabschnitt 27b und die Abschirmung 90 (nachfolgend beschrieben) elektrisch über einen Draht 93 verbunden. Die Abschirmung 90 ist mit der Masse verbunden. Wie in 4 dargestellt ist der Ausgangsanschluss 28 mit einem zweiten Tragabschnitt 30 (nachfolgend beschrieben) zu einem einstückigen Körper verbunden. Diese Konfiguration wird nachfolgend detailliert beschrieben.
Der Stromerfassungsabschnitt 50 erfasst einen Strom, der in die Leistungskarte 10 (Strom des Ausgangsanschlusses 28) eingegeben oder von dieser ausgegeben wird, auf der Basis eines Magnetfeldes, das durch einen Fluss eines Stromes erzeugt wird, der in die Leistungskarte 10 eingegeben wird (Leistungselemente 11, 12) und von der Leistungskarte 10 ausgegeben wird. Der Stromerfassungsabschnitt 50 weist eine magnetoelektrische Umwandlungseinheit 51, die ein Magnetfeld in ein elektrisches Signal umwandelt, und eine Berechnungseinheit 52 auf, die einen Strom der Leistungskarte 10 auf der Basis des elektrischen Signals berechnet, das von der magnetoelektrischen Umwandlungseinheit 51 ausgegeben wird. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die magnetoelektrische Umwandlungseinheit 51 und die Berechnungseinheit 52 auf einer Leiterplatte 53 montiert und sind über die Leiterplatte 53 elektrisch miteinander verbunden. Wie in 3. dargestellt ist der Stromerfassungsabschnitt 50 an dem Ausgangsanschluss 28 befestigt, um eine Permeation eines Magnetfeldes, das durch einen Fluss eines Stroms des Ausgangsanschlusses 28 erzeugt wird, in dem Stromerfassungsabschnitt 50 zu ermöglichen. Obwohl in den Figuren nicht dargestellt, ist die magnetoelektrische Umwandlungseinheit 51 gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Brückenschaltung, die durch mehrere magnetoresistive-Effekt-Elemente konfiguriert ist. Beispiele der hier anwendbaren magnetoresistiven-Effekt-Elemente sind GMR-Effekt-Elemente und TMR-Effekt-Elemente. Die magnetoresistiven-Effekt-Elemente zeigen Eigenschaften zum Erfassen eines Magnetfeldes, das sich in einer Richtung senkrecht zur z-Richtung erstreckt (Magnetfeld entlang der x-y-Ebene, nachfolgend beschrieben) und erfasst nicht ein Magnetfeld, das sich in der z-Richtung erstreckt. Der Stromerfassungsabschnitt 50 gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist einen Bias-Magneten 54 auf, der ein Bias-Magnetfeld bereitstellt, um einen Anfangswert der zuvor genannten magnetoresistiven-Effekt-Elemente zu bestimmen. Der Bias-Magnet 54 ist auf der Rückseite der Tragfläche des Ausgangsanschlusses 28 vorgesehen, auf der die Leiterplatte 53 getragen wird, wie in 3 dargestellt.
Die Halbleitervorrichtung 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist ferner die Abschirmung 90 auf, die die Permeation von elektromagnetischem Rauschen, das von den Leistungselementen 11, 12 ausgegeben wird, in den Stromerfassungsabschnitt 50 zusätzlich zu der Leistungskarte 10 und dem Stromerfassungsabschnitt 50 verhindert, der zuvor beschrieben wurde. Die Abschirmung 90 weist flache Abschirmabschnitte 91, 92 auf, von denen jeder mit Masse verbunden ist. Ein flacher Abschirmabschnitt kann als ein flacher plattenartiger Abschirmabschnitt bezeichnet werden. Wie in 3 dargestellt, kreuzt jede Hauptfläche (maximaler Flächenbereich) der Abschirmabschnitte 91, 92 die z-Richtung im rechten Winkel. Ein Teil des Ausgangsanschlusses 28 und des Stromerfassungsabschnitts 50 sind zwischen den Abschirmabschnitten 91, 92 angeordnet. Die Abschirmabschnitte 91, 92 und der Leiterrahmen 21, die in 6 dargestellt sind, sind innerhalb einer Metallform angeordnet, die zum Formen des Abdeckabschnitts 14 vorgesehen ist, und sind mit einem Kunstharzmaterial bedeckt, das den Abdeckabschnitt 14 konfiguriert. Selbstverständlich sind die Abschirmabschnitte 91, 92 elektrisch mit dem Masseanschluss 27 über den Draht 93 verbunden, bevor sie durch das vorgenannte Harzmaterial bedeckt werden. Die relativen Positionen der Abschirmabschnitte 91, 92 und des Masseanschlusses 27 sind beispielsweise durch eine nicht dargestellte Montagevorrichtung befestigt. Die Verbindung des Drahtes 93 ist in diesem Befestigungszustand hergestellt. Die Konfigurationen der Abschirmabschnitte 91, 92 und des Stromerfassungsabschnitts 50, der auf dem Ausgangsanschluss 28 vorgesehen ist, werden nachfolgend detailliert beschrieben.
Die detaillierte Struktur des Tragabschnittes 19 und der oberen Platte 18 wird nachfolgend beschrieben. In der folgenden Beschreibung wird eine Ebene, die durch die x-Richtung und die y-Richtung definiert ist, als x-y-Ebene bezeichnet, eine Ebene, die durch die y-Richtung und die z-Richtung definiert ist, wird als y-z-Ebene bezeichnet und eine Ebene, die durch die z-Richtung und die x-Richtung definiert ist, wird als z-x-Ebene bezeichnet. Erste bis dritte Ebenen P1 bis P3 sind drei parallele Ebenen, die sich entlang der x-y-Ebene erstrecken. Erste bis dritte Ebenen P1 bis P3 sind an Positionen angeordnet, die sich voneinander in der z-Richtung unterscheiden. Die dritte Ebene P3 befindet sich zwischen der ersten Ebene P1 und der zweiten Ebene P2. In 3 ist die erste Ebene P1 durch eine gestrichelte Linie angedeutet, die zweite Ebene P2 ist durch eine lang und kurz gestrichelte Linie angedeutet und die dritte Ebene P3 ist durch eine lang gestrichelte und doppelt kurz gestrichelte Linie angedeutet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel entspricht der Abstand zwischen der ersten Ebene P1 und der zweiten Ebene P2 in z-Richtung einer Länge (Dicke) der Leistungskarte 10 (Halbleitervorrichtung 100) in z-Richtung.
Wie in 3 dargestellt, weist der Tragabschnitt 19 einen ersten Tragabschnitt 29 auf, mit dem eine Kollektorelektrode des ersten Leistungselements 11 (entspricht dem ersten Ende des ersten Leistungselements) elektrisch und mechanisch verbunden ist, und weist einen zweiten Tragabschnitt 30 auf, mit dem eine Kollektorelektrode des zweiten Leistungselements 12 (entspricht dem ersten Ende des zweiten Leistungselements) elektrisch und mechanisch verbunden ist. Anders gesagt ist der erste Tragabschnitt 29 elektrisch und mechanisch mit einer Kollektorelektrode des ersten Leistungselements 11 verbunden und der zweite Tragabschnitt 30 ist elektrisch und mechanisch mit einer Kollektorelektrode des zweiten Leistungselements 12 verbunden. Die obere Platte 18 weist einen dritten Tragabschnitt 31, mit dem eine Emitterelektrode des ersten Leistungselements 11 (entspricht dem zweiten Ende des ersten Leistungselements) elektrisch und mechanisch verbunden ist, und einen vierten Tragabschnitt 32 auf, mit dem eine Emitterelektrode des zweiten Leistungselements 12 (entspricht dem zweiten Ende des zweiten Leistungselements) elektrisch und mechanisch verbunden ist. Anders gesagt ist der dritte Tragabschnitt 31 elektrisch und mechanisch mit einer Emitterelektrode des ersten Leistungselements 11 verbunden und der vierte Tragabschnitt 32 ist elektrisch und mechanisch mit einer Emitterelektrode des zweiten Leistungselements 12 verbunden. Die Tragabschnitte 29, 30 sind in der ersten Ebene P1 plaziert, während die Tragabschnitte 31, 32 in der zweiten Ebene P2 plaziert sind. Die Leistungselemente 11, 12 sind in der dritten Ebene P3 plaziert. Unter der Annahme, dass k eine natürliche Zahl im Bereich von 1 bis 3 ist, bezieht sich ein Zustand, in dem ein Objekt in einer k-ten Ebene Pk plaziert ist, auf einen solchen Zustand, dass der Schwerpunkt des Objekts durch die k-te Ebene Pk verläuft, oder eine Oberfläche des Objekts sich entlang der k-ten Ebene Pk erstreckt.
Die leitfähige Platte 13 enthält ferner die leitfähigen Blöcke 33, 34 zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Platten 17, 18. Die leitfähigen Blöcke 33, 34 trennen die Leistungselemente 11, 12 von den Tragabschnitten 31, 32 in z-Richtung, beziehungsweise um eine Verbindung der Drähte 23 mit den Leistungselementen 11, 12 zu ermöglichen. Wie in 3 dargestellt, ist zum Beispiel die Kollektorelektrode des ersten Leistungselements 11 mit dem ersten Tragabschnitt 29 über ein erstes leitfähiges Element 35 aus Lötmittel verbunden, während der erste Block 33 mit der Emitterelektrode des ersten Leistungselements 11 über ein zweites leitfähiges Element 36 verbunden ist. Darüber hinaus ist der erste Block 33 über ein drittes leitfähiges Element 37 mit dem dritten Tragabschnitt 31 verbunden. Entsprechend dieser Struktur weist der erste Tragabschnitt 29 dasselbe Potential wie das Potential der Kollektorelektrode des ersten Leistungselements 11 auf, während der dritte Tragabschnitt 31 dasselbe Potential wie das Potential der Emitterelektrode des ersten Leistungselements 11 aufweist. Eine Tragfläche 29a des ersten Tragabschnitts 29, auf der das erste Leistungselement 11 über das erste leitfähige Element 35 getragen wird, wird durch den Abdeckabschnitt 14 bedeckt, während eine Rückfläche 29b auf der gegenüberliegenden Seite durch den Abdeckabschnitt 14 freiliegt. In ähnlicher Weise ist eine Tragfläche 31a des dritten Tragabschnitts 31, auf der das erste Leistungselement 11 über die leitfähigen Elemente 36, 37 und den ersten Block 33 getragen wird, durch den Abdeckabschnitt 14 bedeckt, während eine Rückfläche 31b auf der gegenüberliegenden Seite durch den Abdeckabschnitt 14 freiliegt. Dementsprechend sind die Rückflächen 29b und 31b der Tragabschnitte 29, 31, die mit der Kollektorelektrode bzw. der Emitterelektrode des ersten Leistungselements 11 elektrisch verbunden, sind durch den Abdeckabschnitt 14 freiliegend, um eine beidseitige Wärmeabstrahlungsstruktur zu bilden. Die Rückfläche 29b erstreckt sich entlang der ersten Ebene P1, während sich die Rückfläche 31b entlang der dritten Ebene P3 erstreckt.
Das zweite Leistungselement 12 weist eine Konfiguration ähnlich der Konfiguration des ersten Leistungselements 11 auf. Genauer gesagt ist die Kollektorelektrode des zweiten Leistungselements 12 über ein viertes leitfähiges Element 38 mit dem zweiten Tragabschnitt 30 verbunden, während der zweite Block 34 mit der Emitterelektrode des zweiten Leistungselements 12 über ein fünftes leitfähiges Element 39 verbunden ist. Darüber hinaus ist der zweite Block 34 über ein sechstes leitfähiges Element 40 mit dem vierten Tragabschnitt 32 verbunden. Gemäß dieser Struktur weist der zweite Tragabschnitt 30 dasselbe Potential wie das Potential der Kollektorelektrode des zweiten Leistungselements 12 auf, während der vierte Tragabschnitt 32 dasselbe Potential wie das Potential der Emitterelektrode des zweiten Leistungselements 12 aufweist. Eine Tragfläche 30a des zweiten Tragabschnitts 30, auf der das zweite Leistungselement 12 über das vierte leitfähige Element 38 getragen wird, wird durch den Abdeckabschnitt 14 bedeckt, während eine Rückseite 30b auf der gegenüberliegenden Seite durch den Abdeckabschnitt 14 freiliegt. In ähnlicher Weise ist eine Tragfläche 32a des vierten Tragabschnitt 32, auf der das zweite Leistungselement 12 über die leitfähigen Elemente 39, 40 und den zweiten Block 34 getragen wird, durch den Abdeckabschnitt 14 bedeckt, während eine Rückfläche 32b auf der gegenüberliegenden Seite durch den Abdeckabschnitt 14 freiliegt. Dementsprechend sind die Rückflächen 30b und 32b der Tragabschnitte 30, 32, die mit der Kollektorelektrode bzw. der Emitterelektrode des zweiten Leistungselements 12 elektrisch verbunden, sind durch den Abdeckabschnitt 14 freiliegend, um eine beidseitige Wärmeabstrahlungsstruktur zu bilden. Die Rückfläche 30b erstreckt sich entlang der ersten Ebene P1, während sich die Rückfläche 32b entlang der dritten Ebene P3 erstreckt.
Wie in 4 dargestellt, weist der Tragabschnitt 19 einen ersten unteren Zweigabschnitt 41 zum elektrischen Verbinden des zweiten Tragabschnitts 30 und des dritten Tragabschnitts 31 zusätzlich zu den zuvor genannten Tragabschnitten 29, 30 auf. Wie in 5 dargestellt, weist die obere Platte 18 einen ersten oberen Zweigabschnitt 42 zum elektrischen Verbinden des zweiten Tragabschnitts 30 und des dritten Tragabschnitts 31 und einen zweiten oberen Zweigabschnitt 43 zum elektrischen Verbinden des vierten Tragabschnitts 32 und des Masseanschlusses 27 zusätzlich zu den zuvor genannten Tragabschnitten 31, 32 auf. Wie in 3 dargestellt, ist der erste untere Zweigabschnitt 41 derart konfiguriert, dass er sich von dem zweiten Tragabschnitt 30 zu dem dritten Tragabschnitt 31 erstreckt, während er die dritte Ebene P3 kreuzt und elektrisch mit dem ersten oberen Zweigabschnitt 42 über ein siebtes leitfähiges Element 44 verbunden ist. Diese Struktur bildet eine Reihenschaltung zwischen dem ersten Leistungselement 11 und dem zweiten Leistungselement 12. Der erste untere Zweigabschnitt 41, der erste obere Zweigabschnitt 42 und das siebte leitfähige Element 44, die zuvor beschrieben wurden, entsprechen einem ersten Verbindungsabschnitt. Andererseits ist der zweite obere Zweigabschnitt 43 derart konfiguriert, dass er sich von dem vierten Tragabschnitt 32 zum Masseanschluss 27 erstreckt, während er die dritte Ebene P3 kreuzt und elektrisch mit dem Masseanschluss 27 über ein leitfähiges Element (nicht gezeigt) verbunden ist. Diese Struktur stellt eine Verbindung zwischen der Emitterelektrode dem zweiten Leistungselement 12 und der Masse her.
Der Ausgangsanschluss 28 wird nachfolgend beschrieben. Wie in den 2 und 3 dargestellt, sind das an den Tragabschnitten 29, 31 befestigte erste Leistungselement 11, das an den Tragabschnitten 30, 32 befestigte zweite Leistungselement 12 und der Ausgangsanschluss 28 fortlaufend in x-Richtung angeordnet. Der Ausgangsanschluss 28 weist einen fünften Tragabschnitt 45, von dem der Stromerfassungsabschnitt 50 getragen wird, und einen zweiten unteren Zweigabschnitt 46 zum Verbinden des fünften Tragabschnitts 45 mit dem zweiten Tragabschnitt 30 auf. Wie in den 2 und 4 dargestellt, weist der fünfte Tragabschnitt 45 eine L-Form in der x-y-Ebene auf. Ein Ende des fünften Tragabschnitts 45 ist über den zweiten unteren Zweigabschnitt 46 mit dem zweiten Tragabschnitt 30 verbunden, während das andere Ende durch den Abdeckabschnitt 14 nach außen freiliegt. Wie in 3 dargestellt, ist der fünfte Tragabschnitt 45, auf dem der Stromerfassungsabschnitt 50 getragen wird, zwischen der ersten Ebene P1 und der zweiten Ebene P2 angeordnet. Der zweite untere Zweigabschnitt 46 hat eine Form, die sich vom zweiten Tragabschnitt 30 zum fünften Tragabschnitt 45 erstreckt und die Tragabschnitte 30, 45 zu einem einstückigen Körper verbindet. Der zweite untere Zweigabschnitt 46 entspricht einem zweiten Verbindungsabschnitt.
Die Konfigurationen der Abschirmabschnitte 91, 92 und des Stromerfassungsabschnitts 50, der an dem Ausgangsanschluss 28 vorgesehen ist, werden nachfolgend beschrieben. Wie in 3 dargestellt, sind der erste Abschirmabschnitt 91 und die Tragabschnitte 29, 30 in der ersten Ebene P1 plaziert, während der zweite Abschirmabschnitt 92 und die Tragabschnitte 31, 32 in der zweiten Ebene P2 plaziert sind. Eine Hauptfläche 91a und eine Hauptfläche 92a weisen zueinander in z-Richtung über den Abdeckabschnitt 14, den Stromerfassungsabschnitt 50 und den fünften Tragabschnitt 45. Diese Struktur ändert die Richtung eines externen Magnetfeldes, das entlang der x-y-Ebene zu einem Bereich zwischen den Abschirmabschnitten 91, 92 verläuft, so dass das externe Magnetfeld zu den Abschirmabschnitten 91, 92 gekrümmt wird, während ein derartiger Zustand erzeugt wird, dass ein Magnetfeld in der z-x-Ebene durch einen Fluss eines Stroms des Ausgangsanschlusses 28 (fünfter Tragabschnitt 45) in y-Richtung erzeugt wird und den Stromerfassungsabschnitt 50 durchdringt. Dementsprechend verringert diese Struktur die Permeation des externen Magnetfeldes, das entlang der x-y-Ebene in dem Stromerfassungsabschnitt 50 verläuft, der in dem Bereich zwischen den Abschirmabschnitten 91, 92 angeordnet ist. Jedoch krümmen die Abschirmabschnitte 91, 92 nicht die Spur eines externen Magnetfeldes, das in z-Richtung zu dem Bereich zwischen den Abschirmabschnitten 91, 92 verläuft. Das in z-Richtung verlaufende externe Magnetfeld durchdringt daher den Stromerfassungsabschnitt 50. Wie zuvor beschrieben, weist der Stromerfassungsabschnitt 50 Eigenschaften auf, ein Magnetfeld entlang der x-y-Ebene zu erfassen, jedoch kein Magnetfeld in z-Richtung zu erfassen. Dementsprechend sinkt die Genauigkeit beim Erfassen eines Stroms, der in dem Ausgangsanschluss 28 fließt, nicht ab, selbst wenn das externe Magnetfeld in z-Richtung den Stromerfassungsabschnitt 50 über die Abschirmabschnitte 91, 92 durchdringt. Wenn ein externes Magnetfeld, das schräg zu der x-y-Ebene verläuft, die Abschirmabschnitte 91, 92 erreicht, wird die Spur einer z-Richtungskomponente des externen Magnetfeldes nicht durch die Abschirmabschnitte 91, 92 gekrümmt, sondern die Spur eines Bauteils wird entlang der x-y-Ebene durch die Abschirmabschnitte 91, 92 gekrümmt. Wie in 3 dargestellt, sind die Rückflächen 91b und 92b der Hauptflächen 91a und 92a der Abschirmabschnitte 91, 92 durch den Abdeckabschnitt 14 nach außen hin freiliegend. Dementsprechend üben die Abschirmabschnitte 91, 92 auch eine Funktion aus, die von den Leistungselementen 11, 12 erzeugte Wärme abzustrahlen. Die Rückfläche 91b erstreckt sich längs der ersten Ebene P1, während sich die Rückfläche 92b entlang der dritten Ebene P3 erstreckt.
Die Effekte der Halbleitervorrichtung 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden nachfolgend beschrieben. Wie zuvor beschrieben, fließt ein Strom von dem ersten Leistungselement 11 zu dem Drehstrommotor 200, wie mittels des durchgezogenen Pfeils in 1 im angesteuerten Zustand des ersten Leistungselements 11 und dem nicht-angesteuerten Zustand des zweiten Leistungselements 12 angedeutet ist. Andererseits fließt in einem nicht-angesteuerten Zustand des ersten Leistungselements 11 und einem angesteuerten Zustand des zweiten Leistungselements 12 ein Strom von dem Drehstrommotor 200 zu dem zweiten Leistungselement 12, wie durch den gestrichelten Pfeil in 1 angedeutet ist. Dementsprechend fließt bei der Struktur der Reihenschaltung des ersten Leistungselements 11 und des zweiten Leistungselements 12 über die Zweigabschnitte 41, 42 und das siebte leitfähige Element 44, wie zuvor beschrieben, ein Strom in der folgenden Art gemäß den Ansteuerzuständen der Leistungselemente 11, 12. Im angesteuerten Zustand des ersten Leistungselements 11 und dem nicht-angesteuerten Zustand des zweiten Leistungselements 12 fließt ein Strom von dem ersten Leistungselement 11 zu dem Ausgangsanschluss 28, die über den Zweigabschnitte 41, 42 und das siebte leitfähige Element 44 mit der Kollektorelektrode des zweiten Leistungselements 12 verbunden ist. Andererseits fließt im nicht-angesteuerten Zustand des ersten Leistungselements 11 und dem angesteuerten Zustand des zweiten Leistungselements 12 ein Strom von dem Ausgangsanschluss 28 zu dem zweiten Leistungselement 12, ohne die Zweigabschnitte 41, 42 und das siebte leitfähige Element 44 zu passieren. In diesem Fall entspricht der in den Zweigabschnitten 41, 42 und dem siebten leitfähigen Element 44 fließende Strom nicht dem Strom der in die beiden Leistungselementen 11, 12 eingegeben und von diesen ausgegeben wird (Strom der in die Leistungskarten 10 eingegeben und von diesen ausgegeben wird). Gemäß einer Struktur, die den Stromerfassungsabschnitt an die Zweigabschnitte befestigt, die die beiden Leistungselemente in Reihe schaltet, durchdringt ein durch einen Fluss eines Stromes der Zweigabschnitte 41, 42 erzeugtes Magnetfeld den Stromerfassungsabschnitt 50. In diesem Zustand ist der Strom, der in die Leistungskarte 10 eingegeben wird und von dieser ausgegeben wird, schwer zu erfassen. Andererseits durchdringt gemäß der Halbleitervorrichtung 100 der vorliegenden Erfindung, zumal der Stromerfassungsabschnitt 50 wie zuvor beschrieben an dem Ausgangsanschluss 28 befestigt ist, ein durch den Fluss eines Strom des Ausgangsanschlusses 28 erzeugtes Magnetfeld den Stromerfassungsabschnitt 50. Bei dieser Struktur ist der Strom, der in die Leistungskarte 10 eingegeben und von dieser ausgegeben wird, unter Verwendung des Stromerfassungsabschnitts 50 erfassbar.
Der Stromerfassungsabschnitt 50 ist zwischen der ersten Ebene P1 und der zweiten Ebene P2 plaziert. Diese Struktur verringert die Zunahme der Größe der Halbleitervorrichtung 100 im Vergleich zu einer Struktur, die einen Stromerfassungsabschnitt aufweist, der außerhalb eines Raumes zwischen einer ersten Ebene und einer zweiten Ebene angeordnet ist.
Das erste Leistungselement 11, an dem die Tragabschnitte 29, 31 befestigt sind, das zweite Leistungselement 12, an dem die Tragabschnitte 30, 32 befestigt sind, und der Ausgangsanschluss 28 sind der Reihe nach in x-Richtung angeordnet. Gemäß dieser Struktur befindet sich der Ausgangsanschluss 28, an dem der Stromerfassungsabschnitt 50 befestigt ist, in einem Bereich außerhalb eines gegenüberliegenden Bereichs zwischen dem ersten Tragabschnitt 29 und dem dritten Tragabschnitt 31 und einer gegenüberliegenden Fläche zwischen dem zweiten Tragabschnitt 30 und dem vierten Tragabschnitt 32. In diesem Fall ist der Abstand zwischen den Tragabschnitten 29, 31 und dem Abstand zwischen den Tragabschnitten 30, 32 (Dicke der Halbleitervorrichtung 100) unabhängig vom Stromerfassungsabschnitt 50 und dem Ausgangsanschluss 28, im Gegensatz zu einer Struktur, bei der der Ausgangsanschluss, an dem der Stromerfassungsabschnitt befestigt ist, sich zwischen dem ersten Tragabschnitt und dem dritten Tragabschnitt oder zwischen dem zweiten Tragabschnitt oder dem vierten Tragabschnitt befindet. Dementsprechend nimmt die Dicke der Halbleitervorrichtung 100 nicht zu.
Der erste Abschirmabschnitt 91 und die Tragabschnitte 29, 30 sind in der ersten Ebene P1 plaziert, während der zweite Abschirmabschnitt 92 und die Tragabschnitte 31, 32 in der zweiten Ebene P2 plaziert sind. Gemäß dieser Struktur nimmt die Größe der Halbleitervorrichtung 100 im Vergleich zu einer Struktur, bei der die Abschirmabschnitte außerhalb des Raumes zwischen der ersten Ebene und der zweiten Ebene plaziert sind nicht zu.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele in irgendeiner Weise beschränkt. Verschiedene Abwandlungen können vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Gemäß dieser Ausführungsform weist die Halbleitervorrichtung 100 die drei Leistungskarten 10 auf. Die Halbleitervorrichtung 100 muss jedoch nur mindestens eine der drei Leistungskarten 10 aufweisen, die einen Wechselrichter konfigurieren. Dementsprechend ist es nicht erforderlich, dass ein einzelner Körper der Halbleitervorrichtung 100 einen gesamten Wechselrichter bildet, sondern kann eine Vorrichtung sein, die nur einen Teil des Wechselrichters konfiguriert.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die eine Leistungskarte 10 die zwei Leistungselemente 11, 12 auf. Die Leistungskarte 10 kann jedoch drei Paare der beiden Leistungselemente 11, 12 aufweisen. Im Falle dieser Struktur sind die drei Paare der Leistungselemente 11, 12 und die leitfähige Platte 13, die jeweils für die drei Paare von Leistungselementen 11, 12 vorgesehen sind, durch den gemeinsamen einzigen Abdeckabschnitt 14 zu einem einstückigen Körper verbunden.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist jedes der Leistungselemente 11, 12 durch den IGBT konfiguriert. Jedoch ist jedes der Leistungselemente 11, 12 nicht auf dieses Beispiel beschränkt, sondern kann ein MOSFET sein.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist der Masseanschluss 27 den externen Anschluss 27a und den Erweiterungsabschnitt 27b auf. Jedoch kann der Erweiterungsabschnitt 27b von dem Masseanschluss 27 entfernt werden, wie in 7 dargestellt. In diesem Fall ist die Abschirmung 90 über den Draht 93 elektrisch mit dem ersten Anschluss 24 verbunden, welcher Anschluss 24 dem einen ersten Anschluss 24 entspricht, der die mehreren ersten Anschlüssen 24 aufweist und an dem Massepotential befestigt ist. Alternativ kann ein Teil (nicht gezeigt) des zweiten Abschirmabschnitts 92 einen der mehreren ersten Anschlüsse 24 bilden und mit der Masse verbunden sein. In diesem Fall können der erste Abschirmabschnitt 91 und der zweite Abschirmabschnitt 92 als ein einstückiger Körper vorgesehen sein, die miteinander kombiniert sind. Im Fall dieser Struktur sind die Abschirmabschnitte 91, 92 aus einem Material hergestellt, das einen anderen Magnetismus als das Material des Leiterrahmens 21 aufweist, der aus Kupfer oder einem anderen Metallmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist. Beispielsweise bestehen die Abschirmabschnitte 91, 92 aus Eisen oder Permalloy.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Kollektorelektrode des zweiten Leistungselements 12 mit dem zweiten Tragabschnitt 30 verbunden, während die Emitterelektrode des zweiten Leistungselements 12 mit dem vierten Tragabschnitt 32 verbunden ist. Der erste untere Zweigabschnitt 41 erstreckt sich, während er die dritte Ebene P3 kreuzt, von dem zweiten Tragabschnitt 30 zu dem dritten Tragabschnitt 31, um sich über das siebte leitfähige Element 44 elektrisch mit dem ersten oberen Zweigabschnitt 42 zu verbinden. Jedoch kann eine in der 8 dargestellte Konfiguration angenommen werden, wenn eine Verbindung zwischen der Emitterelektrode des zweiten Leistungselements 12 und dem zweiten Tragabschnitt 30, sowie zwischen der Kollektorelektrode des zweiten Leistungselements 12 und dem vierten Tragabschnitt hergestellt wird. Genauer gesagt können der dritte Tragabschnitt 31 und der vierte Tragabschnitt 32 über den ersten oberen Zweigabschnitt 42, der sich entlang der zweiten Ebene P2 erstreckt, zu einem einstückigen Körper verbunden sein, um eine Reihenschaltung zwischen dem ersten Leistungselement 11 und dem zweiten Leistungselement 12 herzustellen. Diese Abwandlung beseitigt die Notwendigkeit des ersten unteren Zweigabschnitts 41 und des siebten leitfähigen Elements 44. Der erste obere Zweigabschnitt 42 entspricht dem ersten Verbindungsabschnitt. Der in 8 dargestellte zweite Tragabschnitt 30 entspricht dem vierten Tragabschnitt, während der in 8 dargestellte dritte Tragabschnitt 31 dem zweiten Tragabschnitt entspricht. Der vierte Tragabschnitt 32 entspricht dem dritten Tragabschnitt. In 8 ist die Grenze zwischen den Tragabschnitten 30, 32 und dem ersten oberen Zweigabschnitt 42 durch gestrichelte Linien angedeutet, um die Konfiguration zu verdeutlichen.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die magnetoelektrische Umwandlungseinheit 51 eine Brückenschaltung, die aus den mehreren magnetoresistiven-Effekt-Elementen gebildet ist. Jedoch ist die magnetoelektrische Umwandlungseinheit 51 nicht auf dieses Beispiel beschränkt, sondern kann eine Hall-Vorrichtung sein. In diesem Fall weist der Stromerfassungsabschnitt 50 einen magnetischen Sammelkern 55 auf, der ein Magnetfeld sammelt, das durch einen Fluss eines Stroms des Ausgangsanschlusses 28 erzeugt wird, und bewirkt, dass das gesammelte Magnetfeld die magnetoelektrische Umwandlungseinheit 51 (Hall-Vorrichtung) durchdringt, wie in den 9 bis 11 dargestellt. Die magnetoelektrische Umwandlungseinheit 51 wird auf einem der mehreren ersten Anschlüsse 24 getragen. Der magnetische Sammelkern 55 hat eine ringförmige Gestalt, die einen Spalt aufweist, um den Ausgangsanschluss 28 zu umfassen. Die magnetoelektrische Umwandlungseinheit 51 ist zwischen zwei Enden 55a und 55b angeordnet, die den Spalt bilden. Gemäß dieser Struktur wird ein Magnetfeld, das durch einen Fluss eines Stroms des Ausgangsanschlusses 28 erzeugt wird, durch den Magnetsammelkern 55 gesammelt. Das gesammelte Magnetfeld durchdringt die magnetoelektrische Umwandlungseinheit 51. Die Enden 55a und 55b sind Abschnitte des magnetischen Sammelkerns 55, die sich auf der Seite befinden, die von dem Ausgangsanschluss 28 zu dem ersten Anschluss 24 reicht. Der andere Abschnitt bildet einen Hauptkörperabschnitt 55c, der eine ringförmige Gestalt aufweist, um den Ausgangsanschluss 28 zu umfassen. In 11 ist die Grenze zwischen den Enden 55a und 55b und dem Hauptkörperabschnitt 55c durch eine gestrichelte Linie dargestellt.
Die Berechnungseinheit 52 kann entweder an der magnetoelektrischen Umwandlungseinheit 51 vorgesehen oder von dieser entfernt werden, wie bei der in den 9 bis 11 dargestellten Struktur. Darüber hinaus kann die Abschirmung 90 entweder an der Halbleitervorrichtung 100 vorgesehen oder von dieser entfernt werden, wie in den 9 bis 11 dargestellt. Wenn die Halbleitereinrichtung 100 mit der Abschirmung 90 ausgestattet ist, sind die magnetoelektrische Umwandlungseinheit 51 und der magnetische Sammelkern 55 zwischen den Abschirmabschnitten 91, 92 angeordnet.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Abschirmung 90 in der Halbleitervorrichtung 100 enthalten. Jedoch kann die Abschirmung 90 von der Halbleitervorrichtung 100 entfernt werden.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Abschirmung 90 die flachen Abschirmabschnitte 91, 92 auf. Jedoch ist die Form jedes der Abschirmabschnitte 91, 92 nicht auf das vorstehende Beispiel beschränkt, sondern kann beispielsweise eine Form aufweisen, die beispielsweise den Umfang des Ausgangsanschlusses 28 umfasst. In diesem Fall muss die Abschirmung 90 nur mindestens einen der Abschirmabschnitte 91, 92 aufweisen. In diesem Fall kann die Abschirmung 90 eine ringförmige Gestalt haben, die beispielsweise einen Spalt aufweist.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist jede der Rückflächen 91b und 92b der Abschirmabschnitte 91, 92 durch den Abdeckabschnitt 14 nach außen hin freiliegend. Jedoch können die gesamten Flächen der Abschirmabschnitte 91, 92 durch den Abdeckabschnitt 14 bedeckt sein.
Jedes des ersten Leistungselements 11 und des zweiten Leistungselements 12 wird auch als ein Leistungselement bezeichnet. In ähnlicher Weise wird jede der oberen Platte 18 und der unteren Platte 17 auch als eine Platte bezeichnet. Jeder der ersten Tragabschnitts 29, des zweiten Tragabschnitts 30, des dritten Tragabschnitts 31, des vierte Tragabschnitts 32 und des fünften Tragabschnitts 45 wird auch als ein Tragabschnitt bezeichnet. Sowohl der erste Block 33 als auch der zweite Block 34 wird auch als ein Block bezeichnet. Jedes erste leitfähige Element 35, zweite leitfähige Element 36, dritte leitfähige Element 37, vierte leitfähige Element 38, fünfte leitfähige Element 39, sechste leitfähige Element 40 und siebte leitfähige Element 44 werden auch als ein leitfähiges Element bezeichnet. Jeder des ersten untere Zweigabschnitts 41, des ersten oberen Zweigabschnitts 42, des zweiten oberen Zweigabschnitts 43 und des zweiten unteren Zweigabschnitts 46 werden auch als ein Zweigabschnitt bezeichnet. Jeder des ersten Abschirmabschnitts 91 und des zweiten Abschirmabschnitt 92 werden auch als ein Abschirmabschnitt bezeichnet.
Während Ausführungsbeispiele, Konfigurationen und Aspekte der Halbleitervorrichtung eines Modus der vorliegenden Erfindung veranschaulicht wurden, sind die Ausführungsbeispiele, Konfigurationen und Aspekte der vorliegenden Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen beschränkt. Zum Beispiel sind Ausführungsbeispiele, Konfigurationen und Aspekte, die aus einer geeigneten Kombination von technischen Elementen erhalten werden, die in verschiedenen Ausführungsbeispielen, Konfigurationen und Aspekten offenbart sind, auch innerhalb des Umfangs der Ausführungsbeispiele, Konfigurationen und Aspekte der vorliegenden Erfindung enthalten.

Claims

Halbleitervorrichtung aufweisend: eine Mehrzahl von Leistungselementen (11, 12), die einen Wechselrichter konfigurieren; eine leitfähige Platte, die die Mehrzahl von Leistungselementen elektrisch verbindet; und einen Stromerfassungsabschnitt (50), der einen Strom der Mehrzahl von Leistungselementen auf der Basis eines Magnetfeldes erfasst, das durch einen Fluss eines Stromes erzeugt wird, der in die Mehrzahl von Leistungselementen eingegeben wird und eines Stromes, der von der Mehrzahl von Leistungselementen ausgegeben wird, wobei: die Mehrzahl von Leistungselementen zumindest ein erstes Leistungselement (11) und ein zweites Leistungselement (12) aufweisen; und wobei die leitfähige Platte aufweist: einen ersten Tragabschnitt (29), mit dem ein erstes Ende des ersten Leitungselements verbunden ist; einen zweiten Tragabschnitt (30), mit dem ein erstes Ende des zweiten Leistungselements verbunden ist; einen dritten Tragabschnitt (31), mit dem ein zweites Ende des ersten Leistungselements verbunden ist; einen vierten Tragabschnitt (32), mit dem ein zweites Ende des zweiten Leistungselements verbunden ist; einen ersten Verbindungsabschnitt (41, 42, 44), der den zweiten Tragabschnitt und den dritten Tragabschnitt elektrisch verbindet, um das erste Leistungselement und das zweite Leistungselement in Reihe zu schalten; und wobei ein Ausgangsanschluss (28) mit dem zweiten Tragabschnitt oder dem dritten Tragabschnitt elektrisch verbunden ist; der erste Tragabschnitt mit einer ersten Spannungsquelle und der vierte Tragabschnitt mit einer zweiten Spannungsquelle verbunden ist; und der Stromerfassungsabschnitt an dem Ausgangsanschluss befestigt ist und das Magnetfeld, das durch den Fluss des Stromes des Ausgangsanschlusses erzeugt wird, den Stromerfassungsabschnitt durchdringt.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei: wenn drei Ebenen, die parallel zueinander sind, als eine erste Ebene (P1), eine zweite Ebene (P2) und eine dritte Ebene (P3) definiert sind, und wenn zudem die dritte Ebene zwischen der ersten Ebene und der zweiten Ebene angeordnet ist, dann sind der erste Tragabschnitt und der zweite Tragabschnitt in der ersten Ebene plaziert; sind der dritte Tragabschnitt und der vierte Tragabschnitt in der zweiten Ebene plaziert; sind das erste Leistungselement und das zweite Leistungselement in der dritten Ebene plaziert; und erstreckt sich ein erster Verbindungsabschnitt von einem zweiten Tragabschnitt zu einem dritten Tragabschnitt, während der Kreuzung mit der dritten Ebene.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei: wenn drei Ebenen, die parallel zueinander sind als eine erste Ebene (P1), eine zweite Ebene (P2) und eine dritte Ebene (P3) definiert sind, und wenn zudem die dritte Ebene zwischen der ersten Ebene und der zweiten Ebene angeordnet ist, dann sind der erste Tragabschnitt und der vierte Tragabschnitt in der ersten Ebene plaziert; sind der zweite Tragabschnitt und der dritte Tragabschnitt in der zweiten Ebene plaziert; sind das erste Leistungselement und das zweite Leistungselement in der dritten Ebene plaziert; und erstreckt sich der erste Verbindungsabschnitt (42) von dem zweiten Tragabschnitt zu dem dritten Tragabschnitt entlang der zweiten Ebene.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei: der Stromerfassungsabschnitt zwischen der ersten Ebene und der zweiten Ebene plaziert ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei: der Ausgangsanschluss einen Tragabschnitt (45) aufweist, an dem der Stromerfassungsabschnitt befestigt ist, und einen zweiten Verbindungsabschnitt (46) aufweist, der den zweiten Tragabschnitt oder den dritten Tragabschnitt mit dem fünften Tragabschnitt verbindet; und der fünfte Tragabschnitt in einem Bereich außerhalb eines gegenüberliegenden Bereichs zwischen dem ersten Tragabschnitt und dem dritten Tragabschnitt plaziert ist, und ein gegenüberliegender Bereich zwischen dem zweiten Tragabschnitt und dem vierten Tragabschnitt plaziert ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, ferner aufweisend: eine Abschirmung (90), die eine Permeation eines elektromagnetischen Rauschens in dem Stromerfassungsabschnitt verhindert, wobei das elektromagnetische Rauschen von dem ersten Leistungselement und dem zweiten Leistungselement ausgegeben wird, wobei: die Abschirmung einen flachen ersten Abschirmabschnitt (91) aufweist, der in der ersten Ebene plaziert ist, und einen flachen zweiten Abschirmabschnitt (92) aufweist, der in der zweiten Ebene plaziert ist, wobei der erste Abschirmabschnitt und der zweite Abschirmabschnitt beide mit einer Masse verbunden sind; und eine Hauptfläche (91a) des ersten Abschirmabschnitts und eine Hauptfläche (92a) des zweiten Abschirmabschnitts über den Stromerfassungsabschnitt und den fünften Tragabschnitt einander zugewandt sind.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend: einen magnetischen Sammelkern (55), der ein Magnetfeld sammelt, dass durch den Fluss des Stromes von dem Ausgangsanschluss erzeugt wird, wobei: das Magnetfeld des Ausgangsanschlusses, das durch den magnetischen Sammelkern gesammelt wird, den Stromerfassungsabschnitt durchdringt.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei: der Stromerfassungsabschnitt eine magnetoelektrische Umwandlungseinheit (51) aufweist, die ein Magnetfeld in ein elektrisches Signal umwandelt, und eine Berechnungseinheit (52), die einen Strom des ersten Leistungselements und des zweiten Leistungselements basierend auf dem elektrischen Signalausgang von dem magnetoelektrischen Umwandlungseinheit berechnet.