DE112017003455T5 - Halbleitervorrichtung und Leistungsumwandlungsvorrichtung - Google Patents

Halbleitervorrichtung und Leistungsumwandlungsvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE112017003455T5
DE112017003455T5 DE112017003455.8T DE112017003455T DE112017003455T5 DE 112017003455 T5 DE112017003455 T5 DE 112017003455T5 DE 112017003455 T DE112017003455 T DE 112017003455T DE 112017003455 T5 DE112017003455 T5 DE 112017003455T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
negative electrode
positive electrode
electrode plate
semiconductor element
conductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE112017003455.8T
Other languages
English (en)
Other versions
DE112017003455B4 (de
Inventor
Takashi Masuhara
Takeshi Horiguchi
Mamoru KAMIKURA
Kodai Katagiri
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of DE112017003455T5 publication Critical patent/DE112017003455T5/de
Application granted granted Critical
Publication of DE112017003455B4 publication Critical patent/DE112017003455B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/5222—Capacitive arrangements or effects of, or between wiring layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/5227—Inductive arrangements or effects of, or between, wiring layers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
    • H01L2224/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/401—Disposition
    • H01L2224/40135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/40137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • H01L2224/40139—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate with an intermediate bond, e.g. continuous strap daisy chain
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Eine Halbleitervorrichtung (1) beinhaltet ein Halbleiterelement (7) auf der Seite der positiven Elektrode, ein Halbleiterelement (8) auf der Seite der negativen Elektrode, eine positive Elektrodenplatte (4), eine negative Elektrodenplatte (5), eine AC-Elektrodenplatte (6), einen Hilfselektrodenanschluss (13) auf der Seite der positiven Elektrode, einen Hilfselektrodenanschluss (14) auf der Seite der negativen Elektrode, einen Kondensator (11) auf der Seite der positiven Elektrode und einen Kondensator (12) auf der Seite der negativen Elektrode. Die positive Elektrodenplatte (4) ist mit einer ersten positiven Elektrode (71) des Halbleiterelements (7) auf der Seite der positiven Elektrode verbunden. Die negative Elektrodenplatte (5) ist mit einer zweiten negativen Elektrode (82) des Halbleiterelements (8) auf der Seite der negativen Elektrode verbunden. Die AC-Elektrodenplatte (6) ist mit einer ersten negativen Elektrode (72) des Halbleiterelements (7) auf der Seite der positiven Elektrode und einer zweiten positiven Elektrode (81) des Halbleiterelements (8) auf der Seite der negativen Elektrode verbunden. Der Kondensator (11) auf der Seite der positiven Elektrode ist mit der positiven Elektrodenplatte (4) und dem Hilfselektrodenanschluss (13) auf der Seite der positiven Elektrode verbunden. Der Kondensator (12) auf der Seite der negativen Elektrode ist mit der negativen Elektrodenplatte (5) und dem Hilfselektrodenanschluss (14) auf der Seite der negativen Elektrode verbunden.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung und eine Leistungsumwandlungsvorrichtung.
  • STAND DER TECHNIK
  • Als ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung ist ein Halbleiter-Leistungsmodul bekannt, das ein Halbleiterelement zum Steuern von elektrischer Leistung beinhaltet. In einer Leistungsumwandlungsvorrichtung, die mit einem Halbleiter-Leistungsmodul ausgelegt ist, wird bekanntlich Rauschen durch den Schaltbetrieb des Halbleiterelements, die potenziellen Schwankungen in einem durch die Leistungsumwandlungsvorrichtung angetriebenen Motor und dergleichen erzeugt. Da ein solches Rauschen zu Fehlfunktionen verschiedener elektronischer Vorrichtungen führt, wird ein Rauschfilter eingesetzt, um das Rauschen zu unterdrücken.
  • Als eines der oben beschriebenen Rauschunterdrückungsmittel gibt es ein Verfahren zum Verwenden, als Rauschfilter, eines kapazitiven Widerstands, der zwischen einem Halbleiterelement und einem Wärmeableitungsleiter erzeugt wird. Da die Elektrode, mit der ein Halbleiterelement angeschlossen wird, im Allgemeinen mit einem Wärmeableitungsleiter durch einen dünnen Isolator verbunden ist, liegt ein kapazitiver Widerstand zwischen dem Halbleiterelement und dem Wärmeableitungsleiter vor. Dieser kapazitive Widerstand wird als ein Filter genutzt, um den Weg zu steuern, durch den ein Rauschstrom fließt, wodurch das Rauschen unterdrückt wird.
  • Beispielsweise offenbart die japanische Offenlegungsschrift Nr. 2015-149883 (PTD 1) eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, Rauschen unter Verwendung eines kapazitiven Widerstands, der zwischen einem Halbleiterelement und einem Wärmeableitungsleiter erzeugt wird, als nahen Ableitkondensator zu unterdrücken. Weiterhin beinhaltet diese Leistungsumwandlungsvorrichtung einen entfernten Ableitkondensator, der einen längeren Stromweg als der nahe Ableitkondensator und einen höheren kapazitiven Widerstand als der nahe Ableitkondensator aufweist, wodurch eine Rauschunterdrückung in einem großen Frequenzbereich möglich ist.
  • ENTGEGENHAL TUNGSLISTE
  • PATENTLITERATUR
  • PTL 1: Japanische Offenlegungsschrift
    JP 2015-149883 A
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • TECHNISCHES PROBLEM
  • Bei der in der obengenannten Schrift offenbarten Leistungsumwandlungsvorrichtung wird der kapazitive Widerstand, der zwischen dem Halbleiterelement und dem Wärmeableitungsleiter in dem Halbleiter-Leistungsmodul erzeugt wird, als Filter genutzt, was ein Problem zur Folge hat, dass sich Rauschen von dem Wärmeableitungsleiter ausbreitet. Konkret liegt ein Problem vor, dass ein Rauschstrom in den Wärmeableitungsleiter fließt, sodass er die Erzeugung von Strahlungsrauschen von dem Wärmeableitungsleiter verursacht. Weiterhin liegt, wenn der Wärmeableitungsleiter mit der Masse verbunden ist, zudem ein Problem vor, dass sich ein Rauschstrom durch die Masse zu einer Systemleistungsversorgung, einer Steuerschaltung und dergleichen ausbreitet.
  • Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der oben beschriebenen Probleme entwickelt. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Halbleitervorrichtung und eine Leistungsumwandlungsvorrichtung bereitzustellen, durch die von einem Wärmeableitungsleiter erzeugtes Strahlungsrauschen und ein sich von dem Wärmeableitungsleiter ausbreitender Rauschstrom unterdrückt werden können.
  • LÖSUNG DES PROBLEMS
  • Eine Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Halbleiterelement auf der Seite der positiven Elektrode, ein Halbleiterelement auf der Seite der negativen Elektrode, eine positive Elektrodenplatte, eine negative Elektrodenplatte, eine Wechselstrom(AC)-Elektrodenplatte, einen Hilfselektrodenanschluss auf der Seite der positiven Elektrode, einen Hilfselektrodenanschluss auf der Seite der negativen Elektrode, einen Kondensator auf der Seite der positiven Elektrode und einen Kondensator auf der Seite der negativen Elektrode. Das Halbleiterelement auf der Seite der positiven Elektrode beinhaltet eine erste positive Elektrode und eine erste negative Elektrode. Das Halbleiterelement auf der Seite der negativen Elektrode beinhaltet eine zweite positive Elektrode und eine zweite negative Elektrode. Die positive Elektrodenplatte ist mit der ersten positiven Elektrode des Halbleiterelements auf der Seite der positiven Elektrode verbunden. Die negative Elektrodenplatte ist mit der zweiten negativen Elektrode des Halbleiterelements auf der Seite der negativen Elektrode verbunden. Die AC-Elektrodenplatte ist mit der ersten negativen Elektrode des Halbleiterelements auf der Seite der positiven Elektrode und der zweiten positiven Elektrode des Halbleiterelements auf der Seite der negativen Elektrode verbunden. Der Kondensator auf der Seite der positiven Elektrode ist mit der positiven Elektrodenplatte und dem Hilfselektrodenanschluss auf der Seite der positiven Elektrode verbunden. Der Kondensator auf der Seite der negativen Elektrode ist mit der negativen Elektrodenplatte und dem Hilfselektrodenanschluss auf der Seite der negativen Elektrode verbunden.
  • VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
  • Gemäß der Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung kann ein Rauschstrom gesteuert werden durch: einen Stromweg, der aus der ersten positiven Elektrode, der positiven Elektrodenplatte, dem Kondensator auf der Seite der positiven Elektrode und der Hilfselektrode auf der Seite der positiven Elektrode in dem Halbleiterelement auf der Seite der positiven Elektrode gebildet wird; und einen Stromweg, der aus der zweiten negativen Elektrode, der negativen Elektrodenplatte, dem Kondensator auf der Seite der negativen Elektrode und der Hilfselektrode auf der Seite der negativen Elektrode in dem Halbleiterelement auf der Seite der negativen Elektrode gebildet wird. Dementsprechend kann, wenn sowohl das Halbleiterelement auf der Seite der positiven Elektrode als auch das Halbleiterelement auf der Seite der negativen Elektrode mit einem Wärmeableitungsleiter durch einen Isolator verbunden sind, ein durch den Wärmeableitungsleiter fließender Rauschstrom verringert werden. Somit können das von dem Wärmeableitungsleiter erzeugte Strahlungsrauschen und der sich von dem Wärmeableitungsleiter ausbreitende Rauschstrom unterdrückt werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Querschnittsansicht, welche den inneren Aufbau eines Halbleiter-Leistungsmoduls gemäß der ersten Ausführungsform entlang einer Linie I-I in 2 schematisch darstellt.
    • 2 ist eine Draufsicht, welche den inneren Aufbau des Halbleiter-Leistungsmoduls gemäß der ersten Ausführungsform schematisch darstellt.
    • 3 ist ein Schaltbild, welches den Aufbau eines einphasigen Brückenwechselrichters in dem Halbleiter-Leistungsmodul gemäß der ersten Ausführungsform schematisch darstellt.
    • 4 ist eine Draufsicht, welche den inneren Aufbau des einphasigen Brückenwechselrichters in dem Halbleiter-Leistungsmodul gemäß der ersten Ausführungsform schematisch darstellt.
    • 5 ist eine Draufsicht, welche den inneren Aufbau eines Halbleiter-Leistungsmoduls gemäß der zweiten Ausführungsform schematisch darstellt.
    • 6 ist ein Schaltbild, welches den Aufbau des Halbleiter-Leistungsmoduls gemäß der zweiten Ausführungsform schematisch darstellt.
    • 7 ist eine Draufsicht, welche den inneren Aufbau eines einphasigen Brückenwechselrichters in einem Halbleiter-Leistungsmodul gemäß der dritten Ausführungsform schematisch darstellt.
    • 8 ist eine Draufsicht, welche den inneren Aufbau eines dreiphasigen Brückenwechselrichters in dem Halbleiter-Leistungsmodul gemäß der dritten Ausführungsform schematisch darstellt.
    • 9 ist eine perspektivische Ansicht, welche den inneren Aufbau eines Halbleiter-Leistungsmoduls gemäß der vierten Ausführungsform schematisch darstellt.
    • 10 ist eine Draufsicht, welche den inneren Aufbau eines Beispiels für ein Halbleiter-Leistungsmodul gemäß der fünften Ausführungsform schematisch darstellt.
    • 11 ist eine perspektivische Ansicht, welche den inneren Aufbau eines anderen Beispiels für das Halbleiter-Leistungsmodul gemäß der fünften Ausführungsform schematisch darstellt.
    • 12 ist eine Querschnittsansicht, welche den inneren Aufbau eines Halbleiter-Leistungsmoduls gemäß der sechsten Ausführungsform schematisch darstellt.
    • 13 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche den Aufbau eines gestapelten Leitermusters gemäß der sechsten Ausführungsform schematisch darstellt.
    • 14 ist ein Schaltbild, das den Aufbau einer Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform schematisch darstellt.
    • 15 ist ein Schaltbild, das den Aufbau einer Abwandlung der Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform schematisch darstellt.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Erste Ausführungsform
  • Bezogen auf die 1 und 2 wird im Folgenden der schematische Aufbau eines Halbleiter-Leistungsmoduls gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform wird als ein Beispiel für die Halbleitervorrichtung ein Halbleiter-Leistungsmodul beschrieben, das ein Halbleiterelement zum Steuern von elektrischer Leistung beinhaltet. 1 ist eine Querschnittsansicht, welche den inneren Aufbau eines Halbleiter-Leistungsmoduls gemäß der ersten Ausführungsform entlang einer Linie I-I in 2 schematisch darstellt. 2 ist eine Draufsicht, welche den inneren Aufbau des Halbleiter-Leistungsmoduls gemäß der ersten Ausführungsform schematisch darstellt.
  • Ein Halbleiter-Leistungsmodul (eine Halbleitervorrichtung) 1 der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet in erster Linie einen Wärmeableitungsleiter 2, einen Isolator 3, eine positive Elektrodenplatte 4, eine negative Elektrodenplatte 5, eine AC-Elektrodenplatte 6, ein Halbleiterelement 7 auf der Seite der positiven Elektrode, ein Halbleiterelement 8 auf der Seite der negativen Elektrode, einen ersten Verbindungsleiter 9, einen zweiten Verbindungsleiter 10, einen Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode, einen Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode, einen Hilfselektrodenanschluss 13 auf der Seite der positiven Elektrode, einen Hilfselektrodenanschluss 14 auf der Seite der negativen Elektrode, ein Dichtmaterial 15, einen positiven Elektrodenanschluss 41, einen negativen Elektrodenanschluss 51 und einen AC-Elektrodenanschluss 61.
  • Der Isolator 3 ist auf dem Wärmeableitungsleiter 2 angeordnet, auf dem die positive Elektrodenplatte 4, die negative Elektrodenplatte 5 und die AC-Elektrodenplatte 6 angeordnet sind. Der Isolator 3 ist zwischen dem Wärmeableitungsleiter 2 und jeder von der positiven Elektrodenplatte 4, der negativen Elektrodenplatte 5 und der AC-Elektrodenplatte 6 angeordnet.
  • Das Halbleiterelement 7 auf der Seite der positiven Elektrode, der Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode und der positive Elektrodenanschluss 41 sind auf der positiven Elektrodenplatte 4 bereitgestellt. Das Halbleiterelement 7 auf der Seite der positiven Elektrode beinhaltet eine positive Elektrode (die erste positive Elektrode) 71 und eine negative Elektrode (die erste negative Elektrode) 72. Die positive Elektrodenplatte 4 ist mit der positiven Elektrode (der ersten positiven Elektrode) 71 des Halbleiterelements 7 auf der Seite der positiven Elektrode verbunden. Die negative Elektrode (die erste negative Elektrode) 72 des Halbleiterelements 7 auf der Seite der positiven Elektrode ist mit der AC-Elektrodenplatte 6 durch den ersten Verbindungsleiter 9 verbunden. Der Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode ist mit der positiven Elektrodenplatte 4 verbunden. Der Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode ist an der positiven Elektrodenplatte 4 vom Isolator 3 angeordnet. Weiterhin ist der Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode am Isolator 3 vom Wärmeableitungsleiter 2 angeordnet. Der Hilfselektrodenanschluss 13 auf der Seite der positiven Elektrode ist auf dem Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode bereitgestellt. Der Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode ist mit dem Hilfselektrodenanschluss 13 auf der Seite der positiven Elektrode verbunden. Der positive Elektrodenanschluss 41 ist mit der positiven Elektrodenplatte 4 verbunden. In der vorstehenden Beschreibung ist das Halbleiterelement 7 auf der Seite der positiven Elektrode auf der positiven Elektrodenplatte 4 bereitgestellt und mit der AC-Elektrodenplatte 6 durch den ersten Verbindungsleiter 9 verbunden, jedoch kann das Halbleiterelement 7 auf der Seite der positiven Elektrode auf der AC-Elektrodenplatte 6 bereitgestellt und mit der positiven Elektrodenplatte 4 durch den ersten Verbindungsleiter 9 verbunden sein. Mit anderen Worten muss das Halbleiterelement 7 auf der Seite der positiven Elektrode nur mit einer von der positiven Elektrodenplatte 4 und der AC-Elektrodenplatte 6 durch den ersten Verbindungsleiter 9 verbunden sein.
  • Der erste Verbindungsleiter 9, das Halbleiterelement 8 auf der Seite der negativen Elektrode und der AC-Elektrodenanschluss 61 sind auf der AC-Elektrodenplatte 6 bereitgestellt. Das Halbleiterelement 8 auf der Seite der negativen Elektrode beinhaltet eine positive Elektrode (die zweite positive Elektrode) 81 und eine negative Elektrode (die zweite negative Elektrode) 82. Die AC-Elektrodenplatte 6 ist mit der positiven Elektrode (der zweiten positiven Elektrode) 81 des Halbleiterelements 8 auf der Seite der negativen Elektrode verbunden. Die negative Elektrode (die zweite negative Elektrode) 82 des Halbleiterelements 8 auf der Seite der negativen Elektrode ist mit der negativen Elektrodenplatte 5 durch den zweiten Verbindungsleiter 10 verbunden. Der AC-Elektrodenanschluss 61 ist mit der AC-Elektrodenplatte 6 verbunden. In der vorstehenden Beschreibung ist das Halbleiterelement 8 auf der Seite der negativen Elektrode auf der AC-Elektrodenplatte 6 bereitgestellt und mit der negativen Elektrodenplatte 5 durch den zweiten Verbindungsleiter 10 verbunden, jedoch kann das Halbleiterelement 8 auf der Seite der negativen auf der negativen Elektrodenplatte 5 bereitgestellt und mit der AC-Elektrodenplatte 6 durch den zweiten Verbindungsleiter 10 verbunden sein. Mit anderen Worten muss das Halbleiterelement 8 auf der Seite der negativen Elektrode nur mit einer von der negativen Elektrodenplatte 5 und der AC-Elektrodenplatte 6 durch den zweiten Verbindungsleiter 10 verbunden sein.
  • Der zweite Verbindungsleiter 10, der Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode und der negative Elektrodenanschluss 51 sind auf der negativen Elektrodenplatte 5 bereitgestellt. Der Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode ist mit der negativen Elektrodenplatte 5 verbunden. Der Hilfselektrodenanschluss 14 auf der Seite der negativen Elektrode ist auf dem Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode bereitgestellt. Der Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode ist mit dem Hilfselektrodenanschluss 14 auf der Seite der negativen Elektrode verbunden. Der Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode ist an der negativen Elektrodenplatte 5 vom Isolator 3 angeordnet. Weiterhin ist der Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode an dem Isolator 3 vom Wärmeableitungsleiter 2 angeordnet. Der negative Elektrodenanschluss 51 ist mit der negativen Elektrodenplatte 5 verbunden.
  • Der Isolator 3, die positive Elektrodenplatte 4, die negative Elektrodenplatte 5, die AC-Elektrodenplatte 6, das Halbleiterelement 7 auf der Seite der positiven Elektrode, das Halbleiterelement 8 auf der Seite der negativen Elektrode, der erste Verbindungsleiter 9, der zweite Verbindungsleiter 10, der Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode und der Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode, die auf dem Wärmeableitungsleiter 2 angeordnet sind, sind mit dem Dichtmaterial 15 bedeckt. Weiterhin sind der Hilfselektrodenanschluss 13 auf der Seite der positiven Elektrode, der Hilfselektrodenanschluss 14 auf der Seite der negativen Elektrode, der positive Elektrodenanschluss 41, der negative Elektrodenanschluss 51 und der AC-Elektrodenanschluss 61 ebenfalls mit dem Dichtmaterial 15 bedeckt. Jedoch liegt ein Teil von jedem von dem Hilfselektrodenanschluss 13 auf der Seite der positiven Elektrode, dem Hilfselektrodenanschluss 14 auf der Seite der negativen Elektrode, dem positiven Elektrodenanschluss 41, dem negativen Elektrodenanschluss 51, dem AC-Elektrodenanschluss 61, dem Hilfselektrodenanschluss 13 auf der Seite der positiven Elektrode und dem Hilfselektrodenanschluss 14 auf der Seite der negativen Elektrode nach außen hin aus dem Dichtmaterial 15 frei.
  • Es ist zu beachten, dass das Dichtmaterial 15 in 2 nicht dargestellt ist, um den inneren Aufbau des Halbleiter-Leistungsmoduls 1 zu zeigen. Gleiches gilt für die anderen Draufsichten. Obwohl dies in den 1 und 2 nicht dargestellt ist, kann das Halbleiter-Leistungsmodul 1 ein Gehäuse enthalten, in welches das Dichtmaterial 15 eingebracht wird.
  • Da die positive Elektrodenplatte 4 und die negative Elektrodenplatte 5 dem Wärmeableitungsleiter 2 zugewandt sind, wobei der dünne Isolator 3 dazwischen angeordnet ist, liegt eine Streukapazität 16 zwischen dem Wärmeableitungsleiter 2 und der positiven Elektrodenplatte 4 vor, während eine Streukapazität 18 zwischen dem Wärmeableitungsleiter 2 und der negativen Elektrodenplatte 5 vorliegt. In diesem Fall ist der Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode derart bereitgestellt, dass der kapazitive Widerstand des Kondensators 11 auf der Seite der positiven Elektrode größer als die Streukapazität 16 ist. Mit anderen Worten ist der kapazitive Widerstand des Kondensators 11 auf der Seite der positiven Elektrode größer als der kapazitive Widerstand, der zwischen der positiven Elektrode (der ersten positiven Elektrode) 71 des Halbleiterelements 7 auf der Seite der positiven Elektrode und dem Wärmeableitungsleiter 2 bereitgestellt wird, wobei die positive Elektrodenplatte 4 dazwischen angeordnet ist. Weiterhin ist der Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode derart bereitgestellt, dass der kapazitive Widerstand des Kondensators 12 auf der Seite der negativen Elektrode größer als die Streukapazität 18 ist. Mit anderen Worten ist der kapazitive Widerstand des Kondensators 12 auf der Seite der negativen Elektrode größer als der kapazitive Widerstand, der zwischen der negativen Elektrode (der zweiten negativen Elektrode) 82 des Halbleiterelements 8 auf der Seite der negativen Elektrode und dem Wärmeableitungsleiter 2 bereitgestellt wird, wobei die negative Elektrodenplatte 5 dazwischen angeordnet ist.
  • Dann wird bezogen auf die 3 und 4 ein Beispiel für den konkreten Aufbau des Halbleiter-Leistungsmoduls 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform nachfolgend beschrieben. Das in jeder der 3 und 4 dargestellte Halbleiter-Leistungsmodul 1 ist ein einphasiger Brückenwechselrichter, der derart ausgelegt ist, dass er eine in jeder der 1 und 2 dargestellte Struktur aufweist. 3 ist ein Schaltbild, welches den Aufbau eines einphasigen Brückenwechselrichters in dem Halbleiter-Leistungsmodul 1 schematisch darstellt. 4 ist eine Draufsicht, welche den inneren Aufbau des einphasigen Brückenwechselrichters in dem Halbleiter-Leistungsmodul 1 schematisch darstellt.
  • Das Halbleiter-Leistungsmodul 1 beinhaltet das Halbleiterelement 7 auf der Seite der positiven Elektrode, das Halbleiterelement 8 auf der Seite der negativen Elektrode, eine Rückflussdiode 19 auf der Seite der positiven Elektrode und eine Rückflussdiode 20 auf der Seite der negativen Elektrode. Das Halbleiterelement 7 auf der Seite der positiven Elektrode und das Halbleiterelement 8 auf der Seite der negativen Elektrode sind jeweils z. B. ein Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT) oder ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET). Das Halbleiterelement 7 auf der Seite der positiven Elektrode ist mit der Rückflussdiode 19 auf der Seite der positiven Elektrode durch den ersten Verbindungsleiter 9 verbunden. Das Halbleiterelement 7 auf der Seite der positiven Elektrode und die Rückflussdiode 19 auf der Seite der positiven Elektrode sind auf der positiven Elektrodenplatte 4 bereitgestellt. Das Halbleiterelement 8 auf der Seite der negativen Elektrode ist mit der Rückflussdiode 20 auf der Seite der negativen Elektrode durch den zweiten Verbindungsleiter 10 verbunden. Das Halbleiterelement 8 auf der Seite der negativen Elektrode und die Rückflussdiode 20 auf der Seite der negativen Elektrode sind auf der AC-Elektrodenplatte 6 bereitgestellt.
  • Der erste Verbindungsleiter 9 und der zweite Verbindungsleiter 10 können jeweils aus einem optionalen Material hergestellt sein, das Leitfähigkeit aufweist, und können in einer optionalen Form ausgebildet sein. Der erste Verbindungsleiter 9 und der zweite Verbindungsleiter 10 sind z. B. jeweils aus einem Kupferleitungsrahmen, einem Aluminiumdraht oder dergleichen ausgebildet. Dadurch wird ein einphasiger Brückenwechselrichter 21 ausgebildet. Bei der Streukapazität 16 handelt es sich um eine parasitäre Kapazität, die zwischen der positiven Elektrodenplatte 4 und dem Wärmeableitungsleiter 2 vorliegt. Bei der Streukapazität 18 handelt es sich um eine parasitäre Kapazität, die zwischen der negativen Elektrodenplatte 5 und dem Wärmeableitungsleiter 2 vorliegt. Weiterhin ist der Wärmeableitungsleiter 2 mit der Masse verbunden.
  • Im Allgemeinen wird Rauschen durch den Schaltbetrieb des Halbleiterelements, die potenziellen Schwankungen im mit dem AC-Elektrodenanschluss verbundenen Motor und dergleichen erzeugt. Ein Rauschstrom fließt durch einen Stromweg mit einer geringen Impedanz. Ein Strom I und eine Impedanz Z in Bezug auf einen kapazitiven Widerstand C werden durch die folgenden Gleichungen (1) bzw. (2) ausgedrückt. I = V / Z
    Figure DE112017003455T5_0001
     Z = 1 / ( j ω C ) = 1 / ( j2 π fC )
    Figure DE112017003455T5_0002
  • In diesem Fall gibt j eine imaginäre Komponente an, gibt co eine Winkelfrequenz an, gibt f eine Frequenz an und gibt V eine Spannung an. Da ein Rauschstrom durch einen momentanen Schaltbetrieb und potenzielle Schwankungen erzeugt wird, enthält dieser Rauschstrom viele Hochfrequenzkomponenten mit einer hohen Frequenz f. Mit anderen Worten weist die Impedanz Z in der Gleichung (2) einen geringen Wert in Bezug auf den Strom auf, der Hochfrequenzkomponenten der Frequenz f enthält. Dahingegen weist die Impedanz Z einen hohen Wert in Bezug auf den Strom auf, der Niederfrequenzkomponenten mit einer niedrigen Frequenz f enthält. Weiterhin weist auf Grundlage der Gleichung (2) die Impedanz Z einen niedrigeren Wert auf, da der kapazitive Widerstand C größer ist. Dementsprechend wird ein Weg mit einem großen kapazitiven Widerstand bereitgestellt, um so die Bildung eines Wegs zu ermöglichen, der eine geringe Impedanz in Bezug auf den viele Hochfrequenzkomponenten enthaltenden Rauschstrom aufweist. Dadurch kann der Weg, durch den ein Rauschstrom fließt, im Voraus eingestellt werden, sodass es möglich wird, den Strom so zu steuern, dass er nicht in einen Weg mit einer geringen Rauschtoleranz fließt.
  • Die Funktionen und Wirkungen der vorliegenden Ausführungsform werden dann beschrieben.
  • Gemäß dem Halbleiter-Leistungsmodul 1 der vorliegenden Ausführungsform kann der Rauschstrom gesteuert werden durch: einen Stromweg, der aus der positiven Elektrode (der ersten positiven Elektrode) 71 des Halbleiterelements 7 auf der Seite der positiven Elektrode, der positiven Elektrodenplatte 4, dem Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode und dem Hilfselektrodenanschluss 13 auf der Seite der positiven Elektrode gebildet wird; und einen Stromweg, der aus der negativen Elektrode (der zweiten negativen Elektrode) 82 des Halbleiterelements 8 auf der Seite der negativen Elektrode, der negativen Elektrodenplatte 5, dem Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode und dem Hilfselektrodenanschluss 14 auf der Seite der negativen Elektrode gebildet wird. Dementsprechend kann, wenn sowohl das Halbleiterelement 7 auf der Seite der positiven Elektrode als auch das Halbleiterelement 8 auf der Seite der negativen Elektrode mit dem Wärmeableitungsleiter 2 durch den Isolator 3 verbunden wird, der durch den Wärmeableitungsleiter 2 fließende Rauschstrom verringert werden. Daher wird es möglich, das durch den Wärmeableitungsleiter 2 erzeugte Strahlungsrauschen und den sich über den Wärmeableitungsleiter 2 ausbreitenden Rauschstrom zu unterdrücken.
  • Weiterhin ist gemäß dem Halbleiter-Leistungsmodul 1 der ersten Ausführungsform in der vorliegenden Erfindung der Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode, der einen größeren kapazitiven Widerstand als die Streukapazität 16 aufweist, auf der Seite der positiven Elektrode bereitgestellt. Mit anderen Worten ist der kapazitive Widerstand des Kondensators 11 auf der Seite der positiven Elektrode größer als der kapazitive Widerstand, der zwischen der positiven Elektrode (der ersten positiven Elektrode) 71 des Halbleiterelements 7 auf der Seite der positiven Elektrode und dem Wärmeableitungsleiter 2 bereitgestellt wird, wobei die positive Elektrodenplatte 4 dazwischen angeordnet ist. Dadurch wird es möglich, einen Rauschstromweg zu bilden, der eine niedrigere Impedanz aufweist als der Weg des Rauschstroms, der durch die Streukapazität 16 in den Wärmeableitungsleiter 2 fließt. Weiterhin ist der Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode, der einen größeren kapazitiven Widerstand als die Streukapazität 18 aufweist, auf der Seite der negativen Elektrode bereitgestellt. Mit anderen Worten ist der kapazitive Widerstand des Kondensators 12 auf der Seite der negativen Elektrode größer als der kapazitive Widerstand, der zwischen der negativen Elektrode (der zweiten negativen Elektrode) 82 des Halbleiterelements 8 auf der Seite der negativen Elektrode und dem Wärmeableitungsleiter 2 bereitgestellt wird, wobei die negative Elektrodenplatte 5 dazwischen angeordnet ist. Dementsprechend wird es möglich, einen Rauschstromweg zu bilden, der eine niedrigere Impedanz aufweist als der Weg des Rauschstroms, der durch die Streukapazität 18 in den Wärmeableitungsleiter 2 fließt. Dadurch wird es möglich, den Rauschstrom so zu steuern, dass er nicht durch einen Weg mit einer geringen Rauschtoleranz fließt. Infolgedessen kann der Rauschstrom, der durch die Streukapazitäten 16 und 18 in den Wärmeableitungsleiter 2 fließt, unterdrückt werden, sodass es möglich wird, das vom Wärmeableitungsleiter 2 erzeugte Strahlungsrauschen und das sich durch den Wärmeableitungsleiter 2 nach außen ausbreitenden Rauschstrom zu verringern.
  • Weiterhin kann unter Verwendung eines Kondensators, ohne die Struktur des Halbleiter-Leistungsmoduls 1 verändern zu müssen, der kapazitive Widerstand des Rauschstromwegs, der sowohl auf der Seite der positiven Elektrode als auch der Seite der negativen Elektrode bereitgestellt wird, leicht auf einen gewünschten Wert geändert werden. Mit anderen Worten wird es möglich, einfach einen Weg bereitzustellen, der eine geringere Impedanz als der Weg, der sich durch den Wärmeableitungsleiter 2 erstreckt, in Bezug auf den viele Hochfrequenzkomponenten enthaltenden Rauschstrom aufweist.
  • Weiterhin kann in dem Fall, in dem das Verhältnis des kapazitiven Widerstands des Kondensators 12 auf der Seite der negativen Elektrode zu dem kapazitiven Widerstand des Kondensators 11 auf der Seite der positiven Elektrode auf 0,9 bis 1,1 eingestellt ist, die Impedanz zwischen der Seite der positiven Elektrode und der Seite der negativen Elektrode ausgeglichen werden. Dementsprechend können die potenziellen Schwankungen in der Schaltung während des Betriebs des Wechselrichters verringert werden. Dadurch kann die Erzeugung des Rauschens durch potenzielle Schwankungen unterdrückt werden.
  • Weiterhin ist gemäß dem Halbleiter-Leistungsmodul 1 der ersten Ausführungsform in der vorliegenden Erfindung das Halbleiterelement 7 auf der Seite der positiven Elektrode mit einer von der positiven Elektrodenplatte 4 und der AC-Elektrodenplatte 6 durch den ersten Verbindungsleiter 9 verbunden. Das Halbleiterelement 8 auf der Seite der negativen Elektrode ist mit einer von der negativen Elektrodenplatte 5 und der AC-Elektrodenplatte 6 durch den zweiten Verbindungsleiter 10 verbunden. Dadurch kann leicht eine elektrische Verbindung durch die Verbindung des ersten Verbindungsleiters 9 und des zweiten Verbindungsleiters 10 hergestellt werden.
  • Zweite Ausführungsform
  • Die gleichen Konfigurationen wie jene in der oben beschriebenen Ausführungsform sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, sofern nicht ausdrücklich anders erläutert, und deren Beschreibung wird nicht wiederholt. Gleiches gilt für die dritte bis siebte Ausführungsform.
  • Bezogen auf die 5 und 6 wird im Folgenden ein Halbleiter-Leistungsmodul 1 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 5 ist eine Draufsicht, welche den inneren Aufbau des Halbleiter-Leistungsmoduls 1 gemäß der zweiten Ausführungsform schematisch darstellt. 6 ist ein Schaltbild, das den Aufbau des Halbleiter-Leistungsmoduls 1 gemäß der zweiten Ausführungsform schematisch darstellt.
  • Das Halbleiter-Leistungsmodul 1 gemäß der zweiten Ausführungsform ist ein Halbleiter-Leistungsmodul, das einen dreiphasigen Brückenwechselrichter 22 beinhaltet, der durch Kombinieren von drei in der ersten Ausführungsform dargestellten einphasigen Brückenwechselrichtern gebildet wird.
  • Das Halbleiter-Leistungsmodul 1 der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet: AC-Elektrodenplatten 6a, 6b und 6c; Halbleiterelemente 7a, 7b und 7c auf der Seite der positiven Elektrode; Halbleiterelemente 8a, 8b und 8c auf der Seite der negativen Elektrode; erste Verbindungsleiter 9a, 9b und 9c; zweite Verbindungsleiter 10a, 10b und 10c; und AC-Elektrodenanschlüsse 61a, 61b und 61c.
  • Die Halbleiterelemente 7a, 7b und 7c auf der Seite der positiven Elektrode und die Rückflussdioden 19a, 19b und 19c auf der Seite der positiven Elektrode sind auf der positiven Elektrodenplatte 4 bereitgestellt. Die Rückflussdioden 19a, 19b und 19c auf der Seite der positiven Elektrode sind mit den Halbleiterelementen 7a, 7b und 7c auf der Seite der positiven Elektrode durch die ersten Verbindungsleiter 9a, 9b bzw. 9c parallel geschaltet.
  • Das Halbleiterelement 8a auf der Seite der negativen Elektrode, die Rückflussdiode 20a auf der Seite der negativen Elektrode und der AC-Elektrodenanschluss 61a sind auf der AC-Elektrodenplatte 6a bereitgestellt. Das Halbleiterelement 8b auf der Seite der negativen Elektrode, die Rückflussdiode 20b auf der Seite der negativen Elektrode und der AC-Elektrodenanschluss 61b sind auf der AC-Elektrodenplatte 6b bereitgestellt. Das Halbleiterelement 8c auf der Seite der negativen Elektrode, die Rückflussdiode 20c auf der Seite der negativen Elektrode und der AC-Elektrodenanschluss 61c sind auf der AC-Elektrodenplatte 6c bereitgestellt. Die Rückflussdioden 20a, 20b und 20c auf der Seite der negativen Elektrode sind mit den Halbleiterelementen 8a, 8b und 8c auf der Seite der negativen Elektrode durch die zweiten Verbindungsleiter 10a, 10b bzw. 10c parallel geschaltet.
  • Somit ist das Halbleiter-Leistungsmodul 1 gemäß der zweiten Ausführungsform im Grundaufbau ähnlich dem Halbleiter-Leistungsmodul 1 gemäß der erste Ausführungsform, unterscheidet sich jedoch von dem Halbleiter-Leistungsmodul 1 gemäß der ersten Ausführungsform dadurch, dass der dreiphasige Brückenwechselrichter 22 innerhalb eines einzigen Moduls ausgebildet wird und dass der Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode und der Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode, die in jeder Phase angeordnet sind, gemeinsam genutzt werden.
  • Gemäß dem Halbleiter-Leistungsmodul 1 der zweiten Ausführungsform kann der Weg, durch den ein Rauschstrom fließt, im Voraus eingestellt werden, sodass der Strom derart gesteuert werden kann, dass er nicht durch den Weg mit einer geringen Rauschtoleranz fließt. Weiterhin wird der dreiphasige Brückenwechselrichter 22 innerhalb eines einzigen Moduls ausgebildet und werden der Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode und der Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode gemeinsam genutzt, sodass sich die Größe des Moduls verringern lässt.
  • Dritte Ausführungsform
  • Dann wird bezogen auf die 7 und 8 ein Halbleiter-Leistungsmodul 1 gemäß der dritten Ausführungsform im Folgenden beschrieben. 7 ist eine Draufsicht, welche den inneren Aufbau eines einphasigen Brückenwechselrichters in dem Halbleiter-Leistungsmodul 1 gemäß der dritten Ausführungsform schematisch darstellt. 8 ist eine Draufsicht, welche den inneren Aufbau eines dreiphasigen Brückenwechselrichters in dem Halbleiter-Leistungsmodul 1 gemäß der dritten Ausführungsform schematisch darstellt.
  • Das in 7 dargestellte Halbleiter-Leistungsmodul 1 gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Halbleiter-Leistungsmodul 1 gemäß der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform hauptsächlich dadurch, dass die negative Elektrodenplatte 5 auf dem Halbleiterelement 8 auf der Seite der negativen Elektrode und der Rückflussdiode 20 auf der Seite der negativen Elektrode angeordnet ist.
  • Das Halbleiter-Leistungsmodul 1 gemäß der dritten Ausführungsform beinhaltet ferner eine Hilfselektrodenplatte 23. Die Hilfselektrodenplatte 23 ist auf dem Isolator 3 bereitgestellt. Der Hilfselektrodenanschluss 14 auf der Seite der negativen Elektrode ist mit der Hilfselektrodenplatte 23 verbunden. Der Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode ist auf der Hilfselektrodenplatte 23 angeordnet. Die negative Elektrodenplatte 5 ist auf dem Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode angeordnet. Die negative Elektrodenplatte 5 ist auf der Rückflussdiode 20 auf der Seite der negativen Elektrode angeordnet. Die negative Elektrodenplatte 5 ist auf dem Halbleiterelement 8 auf der Seite der negativen Elektrode angeordnet. Das Halbleiterelement 8 auf der Seite der negativen Elektrode ist mit der Rückflussdiode 20 auf der Seite der negativen Elektrode durch die negative Elektrodenplatte 5 verbunden. Die negative Elektrodenplatte 5 ist auf dem negativen Elektrodenanschluss 51 bereitgestellt.
  • Das in 8 dargestellte Halbleiter-Leistungsmodul 1 gemäß der dritten Ausführungsform ist ein Halbleiter-Leistungsmodul, das einen dreiphasigen Brückenwechselrichter beinhaltet, der durch Kombinieren von drei in 7 dargestellten einphasigen Brückenwechselrichtern ausgebildet wird.
  • In dem in 8 dargestellten Halbleiter-Leistungsmodul 1 gemäß der dritten Ausführungsform ist die negative Elektrodenplatte 5 auf den Halbleiterelementen 8a, 8b und 8c auf der Seite der negativen Elektrode angeordnet. Die negative Elektrodenplatte 5 ist auf den Rückflussdioden 20a, 20b und 20c auf der Seite der negativen Elektrode angeordnet. Die Halbleiterelemente 8a, 8b und 8c auf der Seite der negativen Elektrode sind mit den Rückflussdioden 20a, 20b bzw. 20c auf der Seite der negativen Elektrode durch die negative Elektrodenplatte 5 verbunden.
  • Gemäß dem Halbleiter-Leistungsmodul 1 der dritten Ausführungsform ist die negative Elektrodenplatte 5 auf dem Halbleiterelement 8 (8a, 8b, 8c) auf der Seite der negativen Elektrode und dem Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode angeordnet. Somit ist die negative Elektrodenplatte 5 auf einer anderen Ebene als die positive Elektrodenplatte 4 und die AC-Elektrodenplatte 6 bereitgestellt, sodass sich die Größe des Halbleiter-Leistungsmoduls 1 weiter verringern lässt.
  • Vierte Ausführungsform
  • Dann wird bezogen auf 9 ein Halbleiter-Leistungsmodul 1 gemäß der vierten Ausführungsform im Folgenden beschrieben. 9 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Teil des inneren Aufbaus des Halbleiter-Leistungsmoduls 1 gemäß der vierten Ausführungsform schematisch darstellt. 9 zeigt der Erläuterung halber nicht den Wärmeableitungsleiter 2, den Isolator 3 und das Dichtmaterial 15.
  • Das Halbleiterelement 7 auf der Seite der positiven Elektrode und die Rückflussdiode 19 auf der Seite der positiven Elektrode sind auf der positiven Elektrodenplatte 4 angeordnet. Die positive Elektrode (die erste positive Elektrode) 71 des Halbleiterelements 7 auf der Seite der positiven Elektrode und die negative Elektrode der Rückflussdiode 19 auf der Seite der positiven Elektrode sind mit der positiven Elektrodenplatte 4 verbunden.
  • Die AC-Elektrodenplatte 6 ist auf dem Halbleiterelement 7 auf der Seite der positiven Elektrode und der Rückflussdiode 19 auf der Seite der positiven Elektrode angeordnet. Das Halbleiterelement 8 auf der Seite der negativen Elektrode und die Rückflussdiode 20 auf der Seite der negativen Elektrode sind auf der AC-Elektrodenplatte 6 angeordnet. Die negative Elektrode (die erste negative Elektrode) 72 des Halbleiterelements 7 auf der Seite der positiven Elektrode und die positive Elektrode der Rückflussdiode 19 auf der Seite der positiven Elektrode sind mit der positiven Elektrode (der zweiten positiven Elektrode) 81 des Halbleiterelements 8 auf der Seite der negativen Elektrode und der negativen Elektrode der Rückflussdiode 20 auf der Seite der negativen Elektrode durch die AC-Elektrodenplatte 6 verbunden.
  • Die negative Elektrodenplatte 5 ist auf dem Halbleiterelement 8 auf der Seite der negativen Elektrode und der Rückflussdiode 20 auf der Seite der negativen Elektrode angeordnet. Die negative Elektrode (die zweite negative Elektrode) 82 des Halbleiterelements 8 auf der Seite der negativen Elektrode und die positive Elektrode der Rückflussdiode 20 auf der Seite der negativen Elektrode sind mit der negativen Elektrodenplatte 5 verbunden.
  • Der Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode ist auf der positiven Elektrodenplatte 4 bereitgestellt. Der Hilfselektrodenanschluss 13 auf der Seite der positiven Elektrode ist mit dem Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode verbunden. Weiterhin ist der Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode auf dem Hilfselektrodenanschluss 14 auf der Seite der negativen Elektrode bereitgestellt. Die negative Elektrodenplatte 5 ist mit dem Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode verbunden.
  • Gemäß dem Halbleiter-Leistungsmodul der vierten Ausführungsform sind das Halbleiterelement 7 auf der Seite der positiven Elektrode und das Halbleiterelement 8 auf der Seite der negativen Elektrode in einer dreidimensionalen Struktur angeordnet. Daher wird es möglich, ein Halbleiterelement mit einer hohen Dichte im Vergleich zu dem herkömmlichen Halbleiter-Leistungsmodul, bei dem das Halbleiterelement 7 auf der Seite der positiven Elektrode und das Halbleiterelement 8 auf der Seite der negativen Elektrode in derselben Ebene angeordnet sind, umzusetzen, sodass sich die Größe des Halbleiter-Leistungsmoduls weiter verringern lässt.
  • Weiterhin sind gemäß dem Halbleiter-Leistungsmodul der vierten Ausführungsform die Rückflussdiode 19 auf der Seite der positiven Elektrode und die Rückflussdiode 20 auf der Seite der negativen Elektrode in einer dreidimensionalen Struktur angeordnet. Daher wird es möglich, ein Halbleiterelement mit einer hohen Dichte im Vergleich zu dem herkömmlichen Halbleiter-Leistungsmodul, bei dem die Rückflussdiode 19 auf der Seite der positiven Elektrode und die Rückflussdiode 20 auf der Seite der negativen Elektrode in derselben Ebene angeordnet sind, umzusetzen, sodass sich die Größe des Halbleiter-Leistungsmoduls weiter verringern lässt.
  • Fünfte Ausführungsform
  • Dann wird ein Halbleiter-Leistungsmodul 1 gemäß der fünften Ausführungsform im Folgenden unter Bezugnahme auf die 10 und 11 beschrieben. 10 ist eine Draufsicht, welche den inneren Aufbau eines Beispiels des Halbleiter-Leistungsmoduls 1 gemäß der fünften Ausführungsform schematisch darstellt. 10 entspricht 4. 11 ist eine perspektivische Ansicht, welche den inneren Aufbau eines anderen Beispiels für das Halbleiter-Leistungsmodul gemäß der fünften Ausführungsform schematisch darstellt. 11 entspricht zudem 9.
  • Das Halbleiter-Leistungsmodul 1 gemäß der fünften Ausführungsform unterscheidet sich von dem Halbleiter-Leistungsmodul 1 gemäß jeder der ersten bis vierten Ausführungsform dadurch, dass ein gemeinsamer Hilfselektrodenanschluss 100 mit dem Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode und dem Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode verbunden ist.
  • In dem Halbleiter-Leistungsmodul 1 gemäß der fünften Ausführungsform sind der Hilfselektrodenanschluss 13 auf der Seite der positiven Elektrode und der Hilfselektrodenanschluss 14 auf der Seite der negativen Elektrode einstückig miteinander ausgebildet, um einen gemeinsamen Hilfselektrodenanschluss 100 zu bilden. Da der Hilfselektrodenanschluss 13 auf der Seite der positiven Elektrode mit dem Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode verbunden ist und der Hilfselektrodenanschluss 14 auf der Seite der negativen Elektrode mit dem Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode verbunden ist, ist der gemeinsame Hilfselektrodenanschluss 100 mit dem Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode und dem Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode verbunden.
  • Gemäß dem Halbleiter-Leistungsmodul 1 der fünften Ausführungsform ist der gemeinsame Hilfselektrodenanschluss 100 mit dem Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode und dem Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode verbunden, sodass die Struktur vereinfacht und ihre Größe verringert werden kann.
  • Sechste Ausführungsform
  • Dann wird bezogen auf die 12 und 13 ein Halbleiter-Leistungsmodul 1 gemäß der sechsten Ausführungsform im Folgenden beschrieben. 12 ist eine Querschnittsansicht, welche den inneren Aufbau des Halbleiter-Leistungsmoduls 1 gemäß der sechsten Ausführungsform schematisch darstellt. 13 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche den Aufbau eines gestapelten Leitermusters gemäß der sechsten Ausführungsform schematisch darstellt.
  • Das Halbleiter-Leistungsmodul 1 gemäß der sechsten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Halbleiter-Leistungsmodul 1 gemäß jeder der ersten bis fünften Ausführungsform dadurch, dass gestapelte Leitungsmuster 200 und 201 als der Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode bzw. der Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode bereitgestellt sind. In der vorliegenden Ausführungsform beinhalten sowohl der Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode als auch der Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode einen Leiter 203 und einen Isolator 202. Der Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode wird durch Einsetzen des Isolators 202 zwischen der positiven Elektrodenplatte 4 und dem Leiter 203 gebildet, während der Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode durch Einsetzen des Isolators 202 zwischen der negativen Elektrodenplatte 5 und dem Leiter 203 gebildet wird.
  • Wie in 12 dargestellt, weisen die gestapelten Leitungsmuster 200 und 201 jeweils einen Aufbau auf, bei dem der Isolator 202 und der Leiter 203 abwechselnd gestapelt sind. Die Anzahl von Stapeln aus dem Isolator 202 und dem Leiter 203 kann bei eins liegen oder kann zwei oder mehr betragen. Es folgt eine Erläuterung in Bezug auf ein Beispiel für den Fall, in dem die Anzahl von Stapeln mehr als eins beträgt. Sowohl der Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode als auch der Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode beinhalten eine Mehrzahl von Leitern 203 und eine Mehrzahl von Isolatoren 202, deren Anzahl zur Mehrzahl von Leitern 203 gleich ist. Die Isolatoren 202 und Leiter 203 sind nacheinander abwechselnd in einer einzigen Säule auf sowohl der positiven Elektrodenplatte 4 als auch der negativen Elektrodenplatte 5 gestapelt. Unter den auf der positiven Elektrodenplatte 4 gestapelten Leitern 203 ist ein Leiter 203 in einer Schicht mit ungerader Zahl, gezählt ab der positiven Elektrodenplatte 4, mit dem Hilfselektrodenanschluss 13 auf der Seite der positiven Elektrode verbunden und ist ein Leiter 203 in einer Schicht mit gerader Zahl, gezählt ab der positiven Elektrodenplatte 4, mit der positiven Elektrodenplatte 4 verbunden. Unter den auf der negativen Elektrodenplatte 5 gestapelten Leitern 203 ist ein Leiter 203 in einer Schicht mit ungerader Zahl, gezählt ab der negativen Elektrodenplatte 5, mit dem Hilfselektrodenanschluss 14 auf der Seite der negativen Elektrode verbunden und ist ein Leiter 203 in einer Schicht mit gerader Zahl, gezählt ab der negativen Elektrodenplatte 5, mit der negativen Elektrodenplatte 5 verbunden.
  • Bezogen auf 13 wird der Aufbau des gestapelten Leitermusters 200 im Folgenden konkret beschrieben. Wenn z. B. drei Schichten gestapelt sind, beinhaltet das gestapelte Leitermuster 200 einen ersten Isolator 202a, einen zweiten Isolator 202b, einen dritten Isolator 202c, einen ersten Leiter 203a, einen zweiten Leiter 203b und einen dritten Leiter 203c.
  • Der erste Isolator 202a, der zweite Isolator 202b und der dritte Isolator 202c; und der erste Leiter 203a, der zweite Leiter 203b und der dritte Leiter 203c sind abwechselnd in einer einzigen Säule konkret derart gestapelt, dass der erste Isolator 202a, der erste Leiter 203a, der zweite Isolator 202b, der zweite Leiter 203b, der dritte Isolator 202c und der dritte Leiter 203c in dieser Reihenfolge gestapelt sind. Der erste Isolator 202a ist zwischen der positiven Elektrodenplatte 4 und dem ersten Leiter 203a eingesetzt. Der zweite Isolator 202b ist zwischen dem ersten Leiter 203a und dem zweiten Leiter 203b eingesetzt. Der dritte Isolator 202c ist zwischen dem zweiten Leiter 203b und dem dritten Leiter 203c eingesetzt. Der erste Leiter 203a ist mit dem dritten Leiter 203c verbunden. Der zweite Leiter 203b ist mit der positiven Elektrodenplatte 4 verbunden. Der dritte Leiter 203c ist mit dem Hilfselektrodenanschluss 13 auf der Seite der positiven Elektrode verbunden.
  • Auf diese Weise sind, wenn der erste Leiter 203a, der zweite Leiter 203b und der dritte Leiter 203c, die gestapelt sind, in jeder Schicht verbunden sind, die zwischen den Leitern erzeugten kapazitiven Widerstände 204a, 204b und 204c miteinander parallel geschaltet. Somit kann der zwischen der positiven Elektrodenplatte 4 und dem Hilfselektrodenanschluss 13 auf der Seite der positiven Elektrode erzeugte kapazitive Widerstand in seiner Kapazität erhöht werden.
  • Das gestapelte Leitermuster 201 weist zudem den gleichen Aufbau auf. Das gestapelte Leitermuster 201 unterscheidet sich von dem gestapelten Leitermuster 200 dadurch, dass: der erste Isolator 202a zwischen der negativen Elektrodenplatte 5 und dem ersten Leiter 203a eingesetzt ist; der zweite Leiter 203b mit der negativen Elektrodenplatte 5 verbunden ist; und der dritte Leiter 203c mit dem Hilfselektrodenanschluss 14 auf der Seite der negativen Elektrode verbunden ist. In dem gestapelten Leitermuster 201 kann der zwischen der negativen Elektrodenplatte 5 und dem Hilfselektrodenanschluss 14 auf der Seite der negativen Elektrode erzeugte kapazitive Widerstand in seiner Kapazität erhöht werden.
  • Der kapazitive Widerstand des gestapelten Leitermusters 200, das mit der Seite der positiven Elektrode verbunden ist, wird als εS/d wiedergegeben unter Verwendung von: zugewandten Flächen S zwischen der positiven Elektrodenplatte 4 und dem ersten Leiter 203a, zwischen dem ersten Leiter 203a und dem zweiten Leiter 203b, zwischen dem zweiten Leiter 203b und dem dritten Leiter 203c; und einer Dicke d und einer Dielektrizitätskonstante ε des ersten Isolators 202a, des zweiten Isolators 202b und des dritten Isolators 202c. Dahingegen ist die Streukapazität 16 auf der Seite der positiven Elektrode wiedergegeben als ε'S'/d' unter Verwendung von: einer zugewandten Fläche S' zwischen der positiven Elektrodenplatte 4 und dem Wärmeableitungsleiter 2; und einer Dicke d' und einer Dielektrizitätskonstante ε' des Isolators 3. Dementsprechend kann, wenn das Verhältnis von sS/d zu ε'S'/d' derart eingestellt ist, dass es größer als 1 ist, die gleiche Wirkung wie beim Halbleiter-Leistungsmodul 1 gemäß jeder der ersten bis fünften Ausführungsform erhalten werden. Um den kapazitiven Widerstand εS/d des gestapelten Leitermusters zu erhöhen, kann z. B. die Fläche des Leiters 203 erhöht werden, kann die Anzahl von Stapeln der Leiter 203 erhöht werden, kann die Dicke des Isolators 202 verringert werden, kann die Dielektrizitätskonstante des Isolators 202 erhöht werden und dergleichen. Dies gilt auch für das gestapelte Leitermuster 201 auf der Seite der negativen Elektrode.
  • Gemäß dem Halbleiter-Leistungsmodul 1 der sechsten Ausführungsform sind das gestapelte Leitermuster 200 und das gestapelte Leitermuster 201 als der Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode bzw. der Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode bereitgestellt. Dementsprechend kann unter Verwendung der gestapelten Leitermuster 200 und 201, ohne einen Kondensator verwenden zu müssen, der kapazitive Widerstand, dessen Kapazität größer als die Streukapazitäten 16 und 18 ist, umgesetzt werden.
  • Gemäß dem Leistungsmodul 1 der vorliegenden Ausführungsform wird der Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode durch Einsetzen des Isolators 202 zwischen der positiven Elektrodenplatte 4 und dem Leiter 203 gebildet, während der Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode durch Einsetzen des Isolators 202 zwischen der negativen Elektrodenplatte 5 und dem Leiter 203 gebildet wird. Dementsprechend kann ein kapazitiver Widerstand mit hoher Kapazität durch Stapeln des Leiters 203 und des Isolators 202 umgesetzt werden.
  • Weiterhin beinhaltet gemäß dem Leistungsmodul 1 der vorliegenden Ausführungsform sowohl der Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode als auch der Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode eine Mehrzahl von Leitern 203 und eine Mehrzahl von Isolatoren 202, deren Anzahl zur Mehrzahl von Leitern 203 gleich ist. Unter den auf der positiven Elektrodenplatte 4 gestapelten Leitern 203 ist ein Leiter 203 in einer Schicht mit ungerader Zahl, gezählt ab der positiven Elektrodenplatte 4, mit dem Hilfselektrodenanschluss 13 auf der Seite der positiven Elektrode verbunden und ist ein Leiter 203 in einer Schicht mit gerader Zahl, gezählt ab der positiven Elektrodenplatte 4, mit der positiven Elektrodenplatte 4 verbunden. Weiterhin ist unter den auf der negativen Elektrodenplatte 5 gestapelten Leitern 203 ein Leiter 203 in einer Schicht mit ungerader Zahl, gezählt ab der negativen Elektrodenplatte 5, mit dem Hilfselektrodenanschluss 14 auf der Seite der negativen Elektrode verbunden und ist ein Leiter 203 in einer Schicht mit gerader Zahl, gezählt ab der negativen Elektrodenplatte 5, mit der negativen Elektrodenplatte 5 verbunden. Somit kann ein kapazitiver Widerstand mit hoher Kapazität durch Stapeln einer Mehrzahl von Leitern 203 und einer Mehrzahl von Isolatoren 202 umgesetzt werden.
  • Siebte Ausführungsform
  • Dann wird bezogen auf die 14 und 15 eine Leistungsumwandlungsvorrichtung 300 gemäß der siebten Ausführungsform im Folgenden beschrieben. 14 ist ein Schaltbild, das den Aufbau der Leistungsumwandlungsvorrichtung 300 gemäß der siebten Ausführungsform schematisch darstellt. 15 ist ein Schaltbild, das den Aufbau einer Abwandlung der Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform schematisch darstellt.
  • Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 300 beinhaltet ein Halbleiter-Leistungsmodul 1. Eine DC-Leistungsversorgung 301 und ein Glättungskondensator 302 sind mit dem positiven Elektrodenanschluss 41 und dem negativen Elektrodenanschluss 51 des Halbleiter-Leistungsmoduls 1 parallel geschaltet. Die AC-Elektrodenanschlüsse 61a, 61b und 61c sind mit einem Motor (Verbraucher) 303 verbunden. Der Wärmeableitungsleiter 2 ist mit der Masse verbunden. In diesem Fall ist die Masse als ein Bezugspotenzial der Leistungsumwandlungsvorrichtung definiert und z. B. als ein Metallgehäuse und dergleichen der Leistungsumwandlungsvorrichtung 300 bereitgestellt. Der Motor 303 ist in einem Motoraufnahmemetallgehäuse (einem Verbraucheraufnahmemetallgehäuse) 304 untergebracht. Zudem ist das Motoraufnahmemetallgehäuse 304 mit dem Hilfselektrodenanschluss 13 auf der Seite der positiven Elektrode und dem Hilfselektrodenanschluss 14 auf der Seite der negativen Elektrode des Halbleiter-Leistungsmoduls 1 durch eine Verbindungsleitung 306 verbunden. Eine Streukapazität 305 liegt zwischen dem Motor 303 und dem Motoraufnahmemetallgehäuse 304 vor. Somit werden sowohl ein Stromweg 307 als auch ein Stromweg 308 durch den dreiphasigen Brückenwechselrichter 22, den Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode oder den Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode, die Verbindungsleitung 306, die Streukapazität 305 und den Motor 303 gebildet.
  • Gemäß dem Halbleiter-Leistungsmodul 1 der siebten Ausführungsform sind der Hilfselektrodenanschluss 13 auf der Seite der positiven Elektrode und der Hilfselektrodenanschluss 14 auf der Seite der negativen Elektrode mit dem Motoraufnahmemetallgehäuse 304 verbunden. Weiterhin sind der kapazitive Widerstand durch den Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode und der kapazitive Widerstand durch den Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode größer als die Streukapazität 16 bzw. die Streukapazität 18. Dementsprechend weisen der Stromweg 307 und der Stromweg 308 eine niedrige Impedanz in Bezug auf den eine Hochfrequenzkomponente enthaltenden Rauschstrom auf. So kann der Rauschstrom gesteuert werden. Daher kann der durch den Wärmeableitungsleiter 2 fließende Rauschstrom unterdrückt werden. Folglich wird es möglich, den sich durch den Wärmeableitungsleiter 2 ausbreitenden Rauschstrom und das vom Wärmeableitungsleiter 2 erzeugte Strahlungsrauschen zu verringern.
  • Weiterhin kann das Motoraufnahmemetallgehäuse 304, wie in 15 dargestellt, mit der Masse durch einen Induktor 309 verbunden sein. Bei der Abwandlung der Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform ist das Motoraufnahmemetallgehäuse 304 mit der Masse durch den Induktor 309 verbunden.
  • Der Induktor 309 weist eine hohe Impedanz in Bezug auf den Rauschstrom auf, der viele Hochfrequenzkomponenten enthält, wie in der folgenden Gleichung (3) wiedergegeben. In diesem Fall steht L für eine Induktanz. Z = j ω L = j2 π fL
    Figure DE112017003455T5_0003
  • Bei der Abwandlung der Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform ist das Motoraufnahmemetallgehäuse 304 mit der Masse durch den Induktor 309 verbunden. Dementsprechend kann das elektrische Potenzial des Motoraufnahmemetallgehäuses 304 auf dem elektrischen Potenzial der Masse stabilisiert werden und kann der durch die Masse fließende Rauschstrom unterdrückt werden. Daher kann das sich über die Masse ausbreitende Rauschen unterdrückt werden.
  • Das Halbleiter-Leistungsmodul 1 gemäß jeder der ersten bis siebten Ausführungsform weist einen Aufbau auf, bei dem der Kondensator 11 auf der Seite der positiven Elektrode und der Kondensator 12 auf der Seite der negativen Elektrode oder die gestapelten Leitermuster 200 und 201 durch das Dichtmaterial 15 integriert sind, jedoch mit dem positiven Elektrodenanschluss 41 und dem negativen Elektrodenanschluss 51 außerhalb des Dichtmaterials 15 verbunden sein können. In diesem Fall können der Hilfselektrodenanschluss 13 auf der Seite der positiven Elektrode, der Hilfselektrodenanschluss 14 auf der Seite der negativen Elektrode oder der gemeinsame Hilfselektrodenanschluss 100 gänzlich freiliegen.
  • Darüber hinaus müssen die Elemente, die das Halbleiter-Leistungsmodul 1 gemäß jeder der ersten bis siebten Ausführungsform bilden, nur mit einem beliebigen Verfahren verbunden werden, können jedoch z. B. durch Lot, einen Klebstoff und dergleichen verbunden werden.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsformen können nach Bedarf kombiniert werden.
  • Es versteht sich, dass die hier offenbarten Ausführungsformen veranschaulichend und in jeder Hinsicht nicht einschränkend sind. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist durch den Inhalt der Ansprüche und nicht durch die obige Beschreibung definiert und soll eine jede Abwandlung einschließen, die innerhalb der Bedeutung und des Umfangs liegt, die zum Inhalt der Ansprüche äquivalent sind.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Halbleiter-Leistungsmodul,
    2
    Wärmeableitungsleiter,
    3
    Isolator,
    4
    Positive Elektrodenplatte,
    5
    Negative Elektrodenplatte,
    6
    AC-Elektrodenplatte,
    7
    Halbleiterelement auf der Seite der positiven Elektrode,
    8
    Halbleiterelement auf der Seite der negativen Elektrode,
    9
    Erster Verbindungsleiter,
    10
    Zweiter Verbindungsleiter,
    11
    Kondensator auf der Seite der positiven Elektrode,
    12
    Kondensator auf der Seite der negativen Elektrode,
    13
    Hilfselektrodenanschluss auf der Seite der positiven Elektrode,
    14
    Hilfselektrodenanschluss auf der Seite der negativen Elektrode,
    15
    Dichtmaterial,
    16, 18
    Streukapazität,
    19
    Rückflussdiode auf der Seite der positiven Elektrode,
    20
    Rückflussdiode auf der Seite der negativen Elektrode,
    21
    Einphasiger Brückenwechselrichter,
    22
    Dreiphasiger Brückenwechselrichter,
    23
    Hilfselektrodenplatte,
    41
    Positiver Elektrodenanschluss,
    51
    Negativer Elektrodenanschluss,
    61
    AC-Elektrodenanschluss,
    71
    Erste positive Elektrode,
    72
    Erste negative Elektrode,
    81
    Zweite positive Elektrode,
    82
    Zweite negative Elektrode,
    100
    Gemeinsamer Hilfselektrodenanschluss,
    200, 201
    Gestapeltes Leitermuster,
    202a
    Erster Isolator,
    202b
    Zweiter Isolator,
    202c
    Dritter Isolator,
    203a
    Erster Leiter,
    203b
    Zweiter Leiter,
    203c
    Dritter Leiter,
    300
    Leistungsumwandlungsvorrichtung,
    301
    DC-Leistungsversorgung,
    302
    Glättungskondensator,
    303
    Motor,
    304
    Motoraufnahmemetallgehäuse,
    306
    Verbindungsleitung,
    307, 308
    Stromweg,
    309
    Induktor.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2015149883 [0004]
    • JP 2015149883 A [0005]

Claims (10)

  1. Halbleitervorrichtung, umfassend: - ein Halbleiterelement auf der Seite der positiven Elektrode, das eine erste positive Elektrode und eine erste negative Elektrode beinhaltet; - ein Halbleiterelement auf der Seite der negativen Elektrode, das eine zweite positive Elektrode und eine zweite negative Elektrode beinhaltet; - eine positive Elektrodenplatte, die mit der ersten positiven Elektrode des Halbleiterelements auf der Seite der positiven Elektrode verbunden ist; - eine negative Elektrodenplatte, die mit der zweiten negativen Elektrode des Halbleiterelements auf der Seite der negativen Elektrode verbunden ist; - eine AC-Elektrodenplatte, die mit der ersten negativen Elektrode des Halbleiterelements auf der Seite der positiven Elektrode und der zweiten positiven Elektrode des Halbleiterelements auf der Seite der negativen Elektrode verbunden ist; - ein Hilfselektrodenanschluss auf der Seite der positiven Elektrode; - ein Hilfselektrodenanschluss auf der Seite der negativen Elektrode; - einen Kondensator auf der Seite der positiven Elektrode, der mit der positiven Elektrodenplatte und dem Hilfselektrodenanschluss auf der Seite der positiven Elektrode verbunden ist; und - einen Kondensator auf der Seite der negativen Elektrode, der mit der negativen Elektrodenplatte und dem Hilfselektrodenanschluss auf der Seite der negativen Elektrode verbunden ist.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: - einen Wärmeableitungsleiter; und - einen Isolator, der zwischen dem Wärmeableitungsleiter und jedem von der positiven Elektrodenplatte, der negativen Elektrodenplatte und der AC-Elektrodenplatte angeordnet ist, wobei - ein kapazitiver Widerstand des Kondensators auf der Seite der positiven Elektrode größer ist als ein kapazitiver Widerstand, der zwischen der ersten positiven Elektrode des Halbleiterelements auf der Seite der positiven Elektrode und dem Wärmeableitungsleiter bereitgestellt ist, wobei die positive Elektrodenplatte dazwischen angeordnet ist, und - ein kapazitiver Widerstand des Kondensators auf der Seite der negativen Elektrode größer ist als ein kapazitiver Widerstand, der zwischen der zweiten negativen Elektrode des Halbleiterelements auf der Seite der negativen Elektrode und dem Wärmeableitungsleiter bereitgestellt ist, wobei die negative Elektrodenplatte dazwischen angeordnet ist.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, ferner umfassend eine Hilfselektrodenplatte, die auf dem Isolator bereitgestellt ist, wobei der Hilfselektrodenanschluss auf der Seite der negativen Elektrode mit der Hilfselektrodenplatte verbunden ist, der Kondensator auf der Seite der negativen Elektrode auf der Hilfselektrodenplatte angeordnet ist und die negative Elektrodenplatte auf dem Halbleiterelement auf der Seite der negativen Elektrode und dem Kondensator auf der Seite der negativen Elektrode angeordnet ist.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die AC-Elektrodenplatte auf dem Halbleiterelement auf der Seite der positiven Elektrode angeordnet ist, das Halbleiterelement auf der Seite der negativen Elektrode auf der AC-Elektrodenplatte angeordnet ist und die negative Elektrodenplatte auf dem Halbleiterelement auf der Seite der negativen Elektrode angeordnet ist.
  5. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Hilfselektrodenanschluss auf der Seite der positiven Elektrode und der Hilfselektrodenanschluss auf der Seite der negativen Elektrode einstückig miteinander ausgebildet sind, um einen gemeinsamen Hilfselektrodenanschluss zu bilden.
  6. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei sowohl der Kondensator auf der Seite der positiven Elektrode als auch der Kondensator auf der Seite der negativen Elektrode Folgendes beinhalten: einen Leiter und einen Isolator, der Kondensator auf der Seite der positiven Elektrode durch Einsetzen des Isolators zwischen der positiven Elektrodenplatte und dem Leiter gebildet wird und der Kondensator auf der Seite der negativen Elektrode durch Einsetzen des Isolators zwischen der negativen Elektrodenplatte und dem Leiter gebildet wird.
  7. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei sowohl der Kondensator auf der Seite der positiven Elektrode als auch der Kondensator auf der Seite der negativen Elektrode Folgendes beinhalten eine Mehrzahl von Leitern und eine Mehrzahl von Isolatoren, deren Anzahl zur Mehrzahl von Leitern gleich ist, die Mehrzahl von Isolatoren und die Mehrzahl von Leitern nacheinander abwechselnd in einer einzigen Säule auf sowohl der positiven Elektrodenplatte als auch der negativen Elektrodenplatte gestapelt sind, unter der auf der positiven Elektrodenplatte gestapelten Mehrzahl von Leitern ein Leiter in einer Schicht mit ungerader Zahl, gezählt ab der positiven Elektrodenplatte, mit dem Hilfselektrodenanschluss auf der Seite der positiven Elektrode verbunden ist und ein Leiter in einer Schicht mit gerader Zahl, gezählt ab der positiven Elektrodenplatte, mit der positiven Elektrodenplatte verbunden ist und unter der auf der negativen Elektrodenplatte gestapelten Mehrzahl von Leitern ein Leiter in einer Schicht mit ungerader Zahl, gezählt ab der negativen Elektrodenplatte, mit dem Hilfselektrodenanschluss auf der Seite der negativen Elektrode verbunden ist und ein Leiter in einer Schicht mit gerader Zahl, gezählt ab der negativen Elektrodenplatte, mit der negativen Elektrodenplatte verbunden ist.
  8. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Halbleiterelement auf der Seite der positiven Elektrode mit einer von der positiven Elektrodenplatte und der AC-Elektrodenplatte durch einen ersten Verbindungsleiter verbunden ist und das Halbleiterelement auf der Seite der negativen Elektrode mit einer von der negativen Elektrodenplatte und der AC-Elektrodenplatte durch einen zweiten Verbindungsleiter verbunden ist.
  9. Leistungsumwandlungsvorrichtung, umfassend: - die Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8; - einen Verbraucher; und - ein Verbraucheraufnahmemetallgehäuse, in dem der Verbraucher untergebracht ist, wobei der Hilfselektrodenanschluss auf der Seite der positiven Elektrode und der Hilfselektrodenanschluss auf der Seite der negativen Elektrode mit dem Verbraucheraufnahmemetallgehäuse verbunden sind.
  10. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 9, ferner umfassend einen Induktor, wobei das Verbraucheraufnahmemetallgehäuse mit einer Masse durch einen Induktor verbunden ist.
DE112017003455.8T 2016-07-08 2017-06-23 Halbleitervorrichtung und Leistungsumwandlungsvorrichtung Active DE112017003455B4 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-135954 2016-07-08
JP2016135954 2016-07-08
PCT/JP2017/023122 WO2018008424A1 (ja) 2016-07-08 2017-06-23 半導体装置および電力変換装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE112017003455T5 true DE112017003455T5 (de) 2019-03-28
DE112017003455B4 DE112017003455B4 (de) 2024-06-06

Family

ID=60901721

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112017003455.8T Active DE112017003455B4 (de) 2016-07-08 2017-06-23 Halbleitervorrichtung und Leistungsumwandlungsvorrichtung

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10637345B2 (de)
JP (1) JP6602474B2 (de)
CN (1) CN109451779B (de)
DE (1) DE112017003455B4 (de)
WO (1) WO2018008424A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112272866B (zh) * 2018-06-21 2024-02-09 三菱电机株式会社 功率模块装置
JP7317182B1 (ja) 2022-05-23 2023-07-28 三菱電機株式会社 半導体装置及びその製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015149883A (ja) 2014-01-09 2015-08-20 株式会社デンソー 電力変換装置

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3484122B2 (ja) * 2000-01-13 2004-01-06 三菱電機株式会社 電力変換装置
JP4055643B2 (ja) * 2003-05-06 2008-03-05 株式会社日立製作所 インバータ装置
JP4547231B2 (ja) * 2004-10-22 2010-09-22 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP4859443B2 (ja) * 2005-11-17 2012-01-25 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP4305537B2 (ja) * 2007-03-15 2009-07-29 株式会社日立製作所 電力変換装置
JP4580997B2 (ja) * 2008-03-11 2010-11-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP4988665B2 (ja) * 2008-08-06 2012-08-01 日立オートモティブシステムズ株式会社 半導体装置および半導体装置を用いた電力変換装置
JP5557441B2 (ja) * 2008-10-31 2014-07-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置および電動車両
JP5460653B2 (ja) * 2011-07-14 2014-04-02 本田技研工業株式会社 半導体装置
JP5504219B2 (ja) * 2011-07-27 2014-05-28 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP5725367B2 (ja) * 2011-12-16 2015-05-27 株式会社デンソー 電力変換装置の放電およびノイズ低減装置
CN107293534B (zh) * 2012-03-01 2020-06-09 三菱电机株式会社 电力用半导体模块以及电力变换装置
JP2014050118A (ja) * 2012-08-29 2014-03-17 Hitachi Ltd 電気回路装置および電気回路装置の製造方法
EP2911193A4 (de) * 2012-10-16 2016-06-15 Fuji Electric Co Ltd Kühlstruktur und wärmeerzeugungskörper
JP2014090629A (ja) * 2012-10-31 2014-05-15 Denso Corp 電力変換装置
CN105210455B (zh) * 2013-06-14 2017-05-24 三菱电机株式会社 电子设备
CN105474767B (zh) * 2013-08-20 2017-10-13 日立汽车系统株式会社 电力转换装置
JP2015106601A (ja) * 2013-11-29 2015-06-08 本田技研工業株式会社 半導体装置
JP6053668B2 (ja) 2013-12-20 2016-12-27 三菱電機株式会社 半導体モジュールおよび電力変換装置
JP6169250B2 (ja) * 2014-03-06 2017-07-26 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
US9148946B1 (en) * 2014-03-28 2015-09-29 Deere & Company Electronic assembly for an inverter
CN106464158B (zh) * 2014-06-06 2018-11-30 日立汽车系统株式会社 电力转换设备
JP6421055B2 (ja) * 2015-03-05 2018-11-07 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
WO2016147492A1 (ja) * 2015-03-16 2016-09-22 三菱電機株式会社 電力用回路装置
US10367426B2 (en) * 2015-09-30 2019-07-30 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Power conversion device
US10217690B2 (en) * 2015-11-30 2019-02-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor module that have multiple paths for heat dissipation
JP6610568B2 (ja) * 2017-01-16 2019-11-27 株式会社デンソー 半導体装置
JP6750514B2 (ja) * 2017-01-18 2020-09-02 株式会社デンソー 半導体装置
JP6673246B2 (ja) * 2017-02-06 2020-03-25 株式会社デンソー 半導体装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015149883A (ja) 2014-01-09 2015-08-20 株式会社デンソー 電力変換装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018008424A1 (ja) 2018-01-11
US20200052573A1 (en) 2020-02-13
JP6602474B2 (ja) 2019-11-06
JPWO2018008424A1 (ja) 2019-03-14
DE112017003455B4 (de) 2024-06-06
CN109451779B (zh) 2020-10-16
US10637345B2 (en) 2020-04-28
CN109451779A (zh) 2019-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60025865T2 (de) Halbleitervorrichtung und elektrische Stromwandlungsvorrichtung
DE102018103166A1 (de) Kondensator
DE10022678A1 (de) Mehrschichtkondensator und ein Elektronikbauteil und eine Hochfrequenzschaltung, die denselben verwenden
DE112018005338T5 (de) Elektronische Schaltungsvorrichtung
DE102011004898A1 (de) Halbleitervorrichtung
DE102014116503B4 (de) Transistor und abstimmbare Induktivität
DE112017005722T5 (de) Sammelschienenstruktur und Leistungswandlungsvorrichtung, welche diese verwendet
DE102016208273A1 (de) Leistungsumsetzungsvorrichtung
DE202018106621U1 (de) Kondensator
DE102010001668A1 (de) Leistungstransistorbaugruppe mit integrierter Sammelschiene
DE102016226231A1 (de) Isolierte sammelschiene, verfahren zum herstellen einer isolierten sammelschiene und elektronisches gerät
DE102016110742A1 (de) Filterbauelement zur Filterung eines Störsignals
DE102010039824A1 (de) Leistungsbaugruppe mit einer flexiblen Verbindungseinrichtung
DE102016108562A1 (de) Halbleiter-bauelement mit gestapelten anschlüssen
DE112017003455B4 (de) Halbleitervorrichtung und Leistungsumwandlungsvorrichtung
DE112018003182T5 (de) Elektronische Schaltungsvorrichtung
EP1625660B1 (de) Halbleiterschalteranordnung
EP2989660A1 (de) Halbleiterstapel für umrichter mit snubber-kondensatoren
DE60308148T2 (de) Leistungsmodul mit geteiltem gatter und methode zur unterdrückung von schwingungen darin
DE3410580C2 (de)
DE102017206078B4 (de) Energieumwandlungsvorrichtung
DE102006043032A1 (de) Eingebettete Kondensatorvorrichtung mit einer gemeinsamen Verbindungsfläche
DE112017004401T5 (de) Stromschienenstruktur und leistungswandlervorrichtung unter verwendung der stromschienenstruktur
DE112014007088B4 (de) Leistungswandlungsvorrichtung mit einem Filterkondensator
DE10109548B4 (de) Schaltungsanordnung zum Schalten von Strömen

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R084 Declaration of willingness to licence
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H02M0007480000

Ipc: H02M0001000000

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division