DE112018004129T5 - Leistungsumwandlungsvorrichtung - Google Patents

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cooling
semiconductor
conversion device
semiconductor element
power conversion
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Hiroki Matsuzawa
Bahman Soltani Hossini
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Abstract

Leistungsumwandlungsvorrichtung (1), umfassend das Folgende: ein Halbleiterelement (2); eine Mehrzahl von Leiterrahmen (3), die elektrisch mit dem Halbleiterelement (2) verbunden sind; einen Strömungskanal-Bildungskörper, der einen Kühlmittelströmungskanal (41) bildet, in dem ein Kühlmittel strömt; einen Isolierabschnitt (5), der zwischen dem Leiterrahmen (3) und dem Strömungsdurchgangsbildungskörper (4) angeordnet ist, um eine Isolierung zwischen dem Leiterrahmen und dem Strömungsdurchgangsbildungskörper bereitzustellen; ein metallisches Verbindungsmaterial (6), das den isolierenden Abschnitt (5) und den Strömungsdurchgangsbildungskörper verbindet; und einen Harzdichtungsabschnitt (7), der das Halbleiterelement (2) und die Leiterrahmen (3) abdichtet. Das Halbleiterelement (2) und die Leiterrahmen (3) sind durch den Harzdichtungsabschnitt (7) mit dem Strömungskanal-Bildungskörper (4) integriert angeordnet, um eine Halbleiterkühlbaugruppe (10) zu bilden.

Description

  • [Querverweis auf ähnliche Anmeldungen]
  • Die vorliegende Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-156255 , die am 11. August 2017 eingereicht wurde und deren gesamte Beschreibung hier durch Verweis aufgenommen wird.
  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Leistungsumwandlungsvorrichtung.
  • [Stand der Technik]
  • Zum Beispiel gibt es, wie in PTL 1 offenbart, als eine Struktur, die effektiv die Wärmeabgabe von einem Halbleiterelement durchführt, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung konfiguriert, eine Struktur, die ein Kühlrohr verwendet, in dem ein Kühlmittelströmungskanal vorgesehen ist. In dieser Kühlstruktur wird Fett zwischen das Kühlrohr und ein Halbleitermodul, das das Halbleiterelement enthält, eingefügt. Das heißt, das Halbleitermodul und das Kühlrohr, die voneinander getrennte Komponenten sind, werden zwischen dem Halbleitermodul und dem Kühlrohr mit Fett in Kontakt gebracht. Dadurch wird der thermische Widerstand zwischen dem Halbleitermodul und dem Kühlrohr minimiert. Die Kühlleistung wird dadurch verbessert.
  • [Zitatliste]
  • [Patentliteratur]
  • [PTL 1] JP-A-2007-236120
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Der thermische Widerstand von Fett bzw. Schmiermittel ist deutlich höher als der von Metall. Daher gibt es in der Kühlstruktur, in der Fett zwischen dem Halbleitermodul und dem Kühlrohr eingefügt ist, Raum für eine weitere Verbesserung der Kühlleistung.
  • Wenn Fett zwischen dem Halbleitermodul und dem Kühlrohr platziert wird, ist außerdem ein Schritt zum Auftragen des Fetts erforderlich. Wenn die Wärmeabgabeleistung berücksichtigt wird, muss außerdem eine Schichtdicke des Fettes gehandhabt werden. Daher stellt sich auch ein Problem in Bezug auf die Produktivität.
  • Die vorliegende Offenbarung stellt eine Leistungsumwandlungsvorrichtung zur Verfügung, die in der Lage ist, die Kühlleistung eines Halbleiterelements und dessen Produktivität zu verbessern.
  • Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung stellt eine Leistungsumwandlungsvorrichtung bereit, die Folgendes umfasst: ein Halbleiterelement; einen Leiterrahmen, der elektrisch mit dem Halbleiterelement verbunden ist, einen Strömungskanal-Bildungskörper, der einen Kühlmittelkanal bildet, in dem ein Kühlmittel fließt; einen Isolierabschnitt, der zwischen dem Leiterrahmen und dem Strömungsdurchgangsbildungskörper angeordnet ist, um eine Isolierung zwischen dem Leiterrahmen und dem Strömungsdurchgangsbildungskörper zu schaffen; ein Metallverbindungsmaterial, das den isolierenden Abschnitt und den Strömungsdurchgangsbildungskörper verbindet; und einen Harzdichtungsabschnitt, der das Halbleiterelement und den Leiterrahmen versiegelt, wobei das Halbleiterelement und der Leiterrahmen mit dem Strömungsdurchgangsbildungskörper integriert sind, um eine Halbleiter-Dichtbaugruppe durch den Harzdichtungsabschnitt zu bilden.
  • Die oben beschriebene Leistungsumwandlungsvorrichtung umfasst das metallische Verbindungsmaterial, das den isolierenden Abschnitt bzw. den Isolierabschnitt und den Strömungskanal-Bildungskörper verbindet. Das heißt, der Isolierabschnitt und der Strömungskanal-Bildungskörper werden durch das metallische Verbindungsmaterial verbunden. Daher kann der thermische Widerstand zwischen dem Isolierabschnitt und dem Strömungskanal-Bildungskörper ausreichend reduziert werden. Dadurch kann der thermische Widerstand zwischen dem Strömungskanal-Bildungskörper und dem Halbleiterelement reduziert werden. Dadurch kann die Kühlleistung des Halbleiterelements verbessert werden. Da das metallische Verbindungsmaterial eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat, kann die Dickenkontrolle außerdem relativ entspannt sein. Folglich kann die Produktivität in Bezug auf die Leistungsumwandlungsvorrichtung verbessert werden.
  • Zusätzlich sind das Halbleiterelement und die Leiterrahmen mit dem Strömungskanal-Bildungskörper integriert, um die Halbleiterkühlbaugruppe durch den Harzdichtungsabschnitt zu bilden. Das heißt, das Halbleiterelement und dergleichen sind durch den Harzdichtungsabschnitt, der für den elektrischen Isolationsschutz des Halbleiterelements erforderlich ist, mit dem Strömungskanal-Bildungskörper integriert. Folglich kann die Anzahl der Fertigungsschritte reduziert und die Produktivität in Bezug auf die Leistungsumwandlungsvorrichtung verbessert werden.
  • Wie oben beschrieben, kann nach dem oben beschriebenen Aspekt eine Leistungsumwandlungsvorrichtung bereitgestellt werden, die in der Lage ist, die Kühlleistung eines Halbleiterelements und die Produktivität zu verbessern.
  • Figurenliste
  • Der oben beschriebene Gegenstand, andere Objekte, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen weiter verdeutlicht. Die Zeichnungen sind wie folgt:
    • 1 ist eine erklärende Querschnittsansicht einer Halbleiterkühlbaugruppe nach einer ersten Ausführungsform;
    • 2 ist eine erläuternde Draufsicht der Halbleiterkühlbaugruppe nach der ersten Ausführungsform;
    • 3 ist eine erklärende Draufsicht einer Leistungsumwandlungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform;
    • 4 ist eine erläuternde Querschnittsansicht einer ersten Sub-Baugruppe entsprechend der ersten Ausführungsform;
    • 5 ist eine erläuternde Querschnittsansicht einer zweiten Sub-Baugruppe entsprechend der ersten Ausführungsform;
    • 6 ist eine erklärende Querschnittsansicht eines Herstellungsprozesses für die Halbleiterkühlbaugruppe gemäß der ersten Ausführungsform, die einen Aspekt zeigt, bei dem zwei Sub-Baugruppen kombiniert werden;
    • 7 ist eine erklärende perspektivische Ansicht eines Herstellungsprozesses für die erste Sub-Baugruppe gemäß der ersten Ausführungsform;
    • 8 ist eine erklärende perspektivische Ansicht des Herstellungsprozesses für die erste Sub-Baugruppe, die auf die in 7 folgende folgt;
    • 9 ist eine erklärende perspektivische Ansicht eines Herstellungsprozesses für die zweite Sub-Baugruppe gemäß der ersten Ausführungsform;
    • 10 ist eine erklärende perspektivische Ansicht eines Herstellungsprozesses für die Halbleiterkühlbaugruppe gemäß der ersten Ausführungsform und zeigt einen Aspekt, bei dem die beiden Sub-Baugruppen gegenüberliegend angeordnet sind;
    • 11 ist eine erklärende perspektivische Ansicht eines Herstellungsprozesses für die Halbleiterkühlbaugruppe gemäß der ersten Ausführungsform, die einen Aspekt zeigt, in dem die beiden Sub-Baugruppen kombiniert werden;
    • 12 ist eine erklärende perspektivische Ansicht der Halbleiterkühlbaugruppe gemäß der ersten Ausführungsform;
    • 13 ist eine erklärende Querschnittsansicht einer Halbleiterkühlbaugruppe nach einer zweiten Ausführungsform;
    • 14 ist eine erklärende Vorderansicht der Halbleiterkühlbaugruppe gemäß der zweiten Ausführungsform, gesehen aus einer Laminierrichtung;
    • 15 ist eine erläuternde Querschnittsansicht einer ersten Sub-Baugruppe entsprechend der zweiten Ausführungsform;
    • 16 ist eine erläuternde Querschnittsansicht einer zweiten Sub-Baugruppe entsprechend der zweiten Ausführungsform;
    • 17 ist eine erklärende Querschnittsansicht eines Herstellungsprozesses für die Halbleiterkühlbaugruppe gemäß der zweiten Ausführungsform, die einen Aspekt zeigt, bei dem die beiden Sub-Baugruppen kombiniert werden;
    • 18 ist eine erläuternde Querschnittsansicht einer Halbleiterkühlbaugruppe nach einer dritten Ausführungsform;
    • 19 ist eine Draufsicht auf eine innere Seitenfläche eines Isolierabschnitts gemäß der dritten Ausführungsform;
    • 20 ist eine Draufsicht auf eine äußere Seitenfläche des Isolierabschnitts gemäß der dritten Ausführungsform;
    • 21 ist eine erklärende Querschnittsansicht einer Halbleiterkühlbaugruppe nach einer vierten Ausführungsform;
    • 22 ist eine Draufsicht auf die innere Seitenfläche eines Isolierabschnitts, das mit einem Leiterrahmen integriert ist, entsprechend der vierten Ausführungsform;
    • 23 ist eine erklärende Querschnittsansicht einer Halbleiterkühlbaugruppe nach einer fünften Ausführungsform;
    • 24 ist eine erläuternde Querschnittsansicht zweier Sub-Baugruppen, die entsprechend der fünften Ausführungsform gegenüberliegend angeordnet sind;
    • 25 ist eine erklärende Querschnittsansicht einer Halbleiterkühlbaugruppe nach einer sechsten Ausführungsform;
    • 26 ist eine erläuternde Querschnittsansicht zweier Sub-Baugruppen, die entsprechend der sechsten Ausführungsform gegenüberliegend angeordnet sind;
    • 27 ist eine erläuternde Querschnittsansicht einer Sub-Baugruppe gemäß einer siebten Ausführungsform;
    • 28 ist eine erklärende Querschnittsansicht von zwei laminierten Sub-Baugruppen gemäß der siebten Ausführungsform;
    • 29 ist eine erläuternde Draufsicht auf einen Zustand, in dem zahlreiche Sub-Baugruppen nach der siebten Ausführungsform laminiert sind;
    • 30 ist eine erläuternde Draufsicht einer Leistungsumwandlungsvorrichtung nach der siebten Ausführungsform;
    • 31 ist eine erläuternde Draufsicht einer Halbleiterkühlbaugruppe nach einer achten Ausführungsform;
    • 32 ist eine erläuternde Draufsicht einer Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einer neunten Ausführungsform;
    • 33 ist eine erklärende Querschnittsansicht einer Halbleiterkühlbaugruppe gemäß einer zehnten Ausführungsform;
    • 34 ist eine erklärende perspektivische Ansicht eines Formverfahrens für einen Harzdichtungsabschnitt gemäß einer elften Ausführungsform;
    • 35 ist eine erklärende Draufsicht auf eine Form des Harzdichtungsabschnitts gemäß der elften Ausführungsform;
    • 36 ist eine erklärende Draufsicht einer anderen Form des Harzdichtungsabschnitts gemäß der elften Ausführungsform;
    • 37 ist eine erklärende perspektivische Ansicht eines Formgebungsverfahrens für einen Harzdichtungsabschnitt gemäß einer zwölften Ausführungsform; und
    • 38 ist eine erläuternde Draufsicht auf eine Form des Harzdichtungsabschnitts gemäß der zwölften Ausführungsform.
  • [Beschreibung der Ausführungsformen]
  • (Erste Ausführungsform)
  • Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform wird anhand von 1 bis 12 beschrieben.
  • Wie in 1 dargestellt, enthält eine Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Halbleiterelement 2, eine Mehrzahl von Leiterrahmen 3, ein Kühlrohr 4, einen Isolierabschnitt 5, ein metallisches Verbindungsmaterial 6 und einen Harzdichtungsabschnitt 7.
  • Die Leiterrahmen 3 sind elektrisch mit dem Halbleiterelement 2 verbunden. Das Kühlrohr 4 ist ein Aspekt eines Strömungskanal-Bildungskörpers, der einen Kühlmittelströmungskanal 41 bildet, in dem ein Kühlmittel fließt. Der Isolierabschnitt 5 ist zwischen dem Leiterrahmen 3 und dem Kühlrohr 4 angeordnet, um eine Isolierung zwischen dem Leiterrahmen 3 und dem Kühlrohr 4 zu gewährleisten. Das metallische Verbindungsmaterial 6 verbindet den Isolierabschnitt 5 und das Kühlrohr 4. Der Harzdichtungsabschnitt 7 dichtet bzw. versiegelt das Halbleiterelement 2 und die Leiterrahmen 3.
  • Das Halbleiterelement 2 und die Leiterrahmen 3 sind mit den Kühlrohren 4 zu einer Halbleiterkühlbaugruppe 10 durch den Harzdichtungsabschnitt 7 integriert. Das heißt, die Halbleiterkühlbaugruppe 10 umfasst den Harzdichtungsabschnitt 7 und das Halbleiterelement 2, die Leiterrahmen 2, den Isolierabschnitt 5 und das Kühlrohr 4, die durch den Harzdichtungsabschnitt 7 integriert sind.
  • Nach der vorliegenden Ausführungsform, wie sie in 1 bis 3 dargestellt ist, umfasst die Leistungsumwandlungsvorrichtung eine Mehrzahl von Kühlrohren 4. Die mehreren Kühlrohre 4 sind so angeordnet, dass sie in einer Richtung laminiert werden, die senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Kühlmittels verläuft. Wie in 1 und 2 dargestellt, enthält die Halbleiterkühlbaugruppe 10 ein Paar Kühlrohre 4, die in einer Laminierrichtung X gegenüberliegend angeordnet sind. Zusätzlich enthält die Halbleiterkühlbaugruppe 10 den Harzdichtungsabschnitt 7, das Halbleiterelement 2, die Leiterrahmen 3 und den Isolierabschnitt 5, die zwischen dem Paar Kühlrohre 4 angeordnet und mit dem Paar Kühlrohre 4 integriert sind.
  • Das Kühlrohr 4 ist beispielsweise aus einem Metall mit ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit, wie z.B. Aluminium, konfiguriert. Wie in 2 und 3 dargestellt, hat das Kühlrohr 4 eine Form, die in einer Richtung senkrecht zur Laminierrichtung X verlängert ist. In der vorliegenden Spezifikation wird diese Richtung der Einfachheit halber als seitliche Richtung Y bezeichnet. Außerdem wird eine Richtung, die sowohl zur Laminierrichtung X als auch zur Lateralrichtung Y senkrecht ist, der Einfachheit halber als vertikale Richtung Z bezeichnet.
  • Wie in 2 und 3 dargestellt, sind die in Laminierrichtung X nebeneinander liegenden Kühlrohre 4 durch Verbindungsabschnitte 42 verbunden, die zwischen den jeweiligen Kühlmittelströmungskanälen 41 kommunizieren. Die Verbindungsabschnitte 42 sind in der Nähe der beiden Endabschnitte der Kühlrohre 4 in der Lateralrichtung Y vorgesehen. Der Harzdichtungsabschnitt 7 ist zwischen dem Paar der Verbindungsabschnitte 24 in der Lateralrichtung Y angeordnet.
  • Die oben beschriebene Strömungsrichtung des Kühlmittels bezieht sich hier nicht auf eine lokale Strömungsrichtung des Kühlmittels, sondern auf eine Strömungsrichtung des Kühlmittels im gesamten Kühlmittelströmungskanal 41 des Kühlrohrs 4. Daher ist nach der vorliegenden Ausführungsform eine Anordnungsrichtung des Paars der Verbindungsabschnitte 42 die Strömungsrichtung des Kühlmittels. Die Lateralrichtung bzw. Querrichtung Y ist die Strömungsrichtung des Kühlmittels.
  • Der Harzdichtungsabschnitt 7 besteht zum Beispiel aus Harz, das eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit und elektrische Isoliereigenschaften hat, wie z.B. wärmehärtende Harze wie Epoxidharze und Phenolharze oder super-technische Kunststoffe wie Polyphenylensulfid (PPS). Der Harzdichtungsabschnitt 7 ist mit den Kühlrohren 4 integriert, indem er in engen Kontakt mit den gegenüberliegenden Oberflächen 43 gebracht und mit diesen verbunden wird, an denen sich die Kühlrohrpaare 4 gegenüberliegen.
  • Das Halbleiterelement 2 ist ein Schaltelement, das einen Schaltkreis in der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 konfiguriert. Als Halbleiterelement 2 kann z.B. ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) oder ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) verwendet werden. Im Folgenden wird eine Beschreibung gegeben, in der der IGBT als Halbleiterelement 2 verwendet wird.
  • Wie in 1 dargestellt, werden die Leiterrahmen 3 auf beide Seiten des Halbleiterelements 2 in Laminierrichtung X laminiert. Die beiden Leiterrahmen 3 sind ein Leiterrahmen 3c, das mit einem Kollektor des Halbleiterelements 2 verbunden ist, und ein Leiterrahmen 3e, das mit einem Emitter des Halbleiterelements 2 verbunden ist. Zum Beispiel bestehen diese Leiterrahmen 3 aus Kupfer.
  • Der Leiterrahmen 3c ist mit dem Halbleiterelement 2 durch Lot 13 verbunden. Zusätzlich ist ein Anschluss-Chip 12 zwischen dem Leiterrahmen 3e und dem Halbleiterelement 2 angeordnet. Der Anschluss-Chip 12 beispielsweise besteht aus einem Leiter wie Kupfer. Das Lot 13 verbindet den Anschluss-Chip 12 und das Halbleiterelement 2 und verbindet den Anschluss-Chip 12 und den Leiterrahmen 3e.
  • Zusätzlich ist der Isolierabschnitt 5 zwischen dem Leiterrahmen 3 und dem Kühlrohr 4 angeordnet. Der Isolierabschnitt 5 umfasst ein Keramiksubstrat 51 und Metallschichten 52, die jeweils auf den beiden Hauptoberflächen des Keramiksubstrats 51 gebildet werden. Die Metallschichten 52 sind jeweils auf beiden Hauptoberflächen des Keramiksubstrats 51 abschnittsweise ohne periphere Randbereiche bzw. -abschnitte ausgebildet. Das heißt, eine Außenkontur der Metallschicht 52 wird weiter nach innen geformt als eine Außenkontur des Keramiksubstrats 51.
  • Zum Beispiel kann als Isolierabschnitt 5 wie dieser, der aus einer Keramikplatte mit Metallschichten besteht, ein Isolierabschnitt angegeben werden, in dem die Metallschichten 52 mit dem Keramiksubstrat 51 durch ein aktives Metalllötverfahren verbunden sind. Zum Beispiel kann als Isolierabschnitt 5 ein Isolierabschnitt verwendet werden, der durch die Metallschichten 52, die aus Aluminium bestehen und mit den beiden Hauptoberflächen des Keramiksubstrats 51, das aus Aluminiumoxid besteht, mit Hilfe eines Hartlötmaterials verbunden sind. In diesem Fall kann als Hartlötmaterial, das die Metallschichten 52 mit dem Keramiksubstrat 51 verbindet, ein Metallhartlot verwendet werden, das gegen Aluminiumoxid aktiv ist. Ein Herstellungsverfahren für den Isolierabschnitt 5 ist jedoch nicht besonders beschränkt. Zusätzlich kann ein Teil des Harzdichtungsabschnitts 7 der Isolierabschnitt 5 sein.
  • Der Leiterrahmen 3 ist mit der Metallschicht 52 auf einer Hauptfläche des Isolierabschnitts 5 durch ein Hartlötmaterial 14 verbunden. Zusätzlich wird die Metallschicht 52 auf der anderen Hauptoberfläche des Isolierabschnitts 5 durch das metallische Verbindungsmaterial 6 mit dem Kühlrohr 4 verbunden. Das Kühlrohr 4, das den Strömungskanal-Bildungskörper darstellt, hat den Kühlmittelströmungskanal 41 in einer Position, die einem Abschnitt gegenüberliegt, an dem das metallische Verbindungsmaterial 6 angeschlossen ist. Das heißt, der Isolierabschnitt 5 wird durch den metallischen Verbindungswerkstoff 6 bzw. ein Verbindungsmaterial mit dem Abschnitt des Kühlrohrs 4 verbunden, in dem der Kühlmittelströmungskanal 41 gebildet wird.
  • Als metallisches Verbindungsmaterial wird ein Hartlötmaterial verwendet 6. Das metallische Verbindungsmaterial 6 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Es kann z.B. Lötzinn bzw. Lot oder ähnliches verwendet werden. Darüber hinaus können anstelle des Hartlötmaterials 14 auch andere metallische Verbindungsmaterialien wie Lot zur Verbindung des Leiterrahmen 3 und des Isolierabschnitts 5 verwendet werden.
  • Auf diese Weise werden das Halbleiterelement 2, das Paar von Leiterrahmen 3 und das Paar von Isolierabschnitten 5, die zwischen dem Paar von Kühlrohren 4 laminiert sind, durch den Harzdichtungsabschnitt 7 abgedichtet. Hier wird eine Bauteilgruppe, die aus dem Halbleiterelement 2, dem Paar von Leiterrahmen 3 und dem Paar von Isolierabschnitten 5, die zwischen dem Paar von Kühlrohren 4 laminiert sind, besteht, im Folgenden als laminierte Bauteilgruppe 11 bezeichnet.
  • Zusätzlich sind die laminierte Bauteilgruppe 11, das Kühlrohrpaar 4 und der Harzdichtungsabschnitt 7 integriert, wodurch die Halbleiterkühlbaugruppe 10 konfiguriert wird. Hier ist, wie in 7 bis 10 dargestellt, in einem Teil des Leiterrahmen 3 ein Leistungsanschluss 31 vorgesehen. Der Leistungsanschluss 31 ragt aus dem Harzdichtungsabschnitt 7 heraus. Wie in 2, 3 und 12 dargestellt, ragt der Leistungsanschluss 31 aus dem Harzdichtungsabschnitt 7 in der gleichen Richtung wie die vertikale Richtung Z heraus.
  • Bei der Herstellung der Halbleiterkühlbaugruppe 10 wie der oben beschriebenen werden die in 4 und 5 gezeigten Sub-Baugruppen 101 und 102 hergestellt, indem Komponenten jeweils auf das eine und das andere des Kühlrohrpaares 4 laminiert werden. Zusätzlich werden, wie in 6 dargestellt, die Baugruppen 101 und 102 so zusammengestapelt, dass die Kühlrohre 4 an den Außenseiten liegen, und miteinander verbunden. Darüber hinaus wird, wie in 1 gezeigt, der Harzdichtungsabschnitt 7 so geformt, dass er die laminierte Bauteilgruppe 11 in einem Raum zwischen dem Kühlrohrpaar 4 abdeckt. Dadurch wird die Halbleiterkühlbaugruppe 10 hergestellt.
  • Die erste in 4 gezeigte Sub-Baugruppe 101 wird dadurch konfiguriert, dass das Kühlrohr 4, der Isolierabschnitt 5, der Leiterrahmen 3c, das Halbleiterelement 2 und der Anschluss-Chip 12 laminiert werden. Auch hier ist der Anschluss-Chip 12 ein Bestandteil der oben beschriebenen laminierten Bauteilgruppe 11. Bei der Herstellung der ersten Sub-Baugruppe 101, wie in 7 und 8 dargestellt, wird der Isolierabschnitt 5 mit der gegenüberliegenden Oberfläche 43 des Kühlrohrs 4 durch ein Hartlot verbunden, das als metallisches Verbindungsmaterial 6 dient. Zusätzlich wird der Leiterrahmen 3c mit einer Fläche des Isolierabschnitts 5 auf der dem Kühlrohr 4 gegenüberliegenden Seite durch das Lötmaterial 14 verbunden. Außerdem wird das Halbleiterelement 2 über das Lot 13 mit einer Fläche des Leiterrahmen 3c auf der dem Isolierabschnitt 5 gegenüberliegenden Seite verbunden. Außerdem wird der Anschluss-Chip 12 über das Lot 13 mit einer Fläche des Halbleiterelements 2 auf der dem Leiterrahmen 3c gegenüberliegenden Seite verbunden. Als Ergebnis wird die Sub-Baugruppe 101 gebildet. Hier wird das Lot 13 auch auf einer Oberfläche des Anschluss-Chips 12 auf der dem Halbleiterelement 2 gegenüberliegenden Seite gebildet.
  • Inzwischen wird die zweite Sub-Baugruppe 102 in 5 dadurch konfiguriert, dass das Kühlrohr 4, der Isolierabschnitt 5 und der Leiterrahmen 3e laminiert werden. Bei der Herstellung der zweiten Sub-Baugruppe 102, wie in 9 dargestellt, wird der Isolierabschnitt 5 mit der gegenüberliegenden Oberfläche 43 des Kühlrohrs 4 durch ein Hartlot verbunden, das als metallisches Verbindungsmaterial 6 dient. Zusätzlich wird der Leiterrahmen 3e mit einer Fläche des Isolierabschnitts 5 auf der dem Kühlrohr 4 gegenüberliegenden Seite durch das Lötmaterial 14 verbunden. Als Ergebnis wird die Sub-Baugruppe 102 gebildet.
  • Darüber hinaus sind, wie in 6 und 10 dargestellt, die erste Sub-Baugruppe 101 und die zweite Sub-Baugruppe 102 so angeordnet, dass sich der Anschluss-Chip 12 und der Leiterrahmen 3e gegenüberliegen. Zusätzlich werden, wie in 11 dargestellt, die erste Sub-Baugruppe 101 und die zweite Sub-Baugruppe 102 zusammengestapelt und über das Lot 13, das auf der Oberfläche des Anschluss-Chips 12 gebildet wird, verbunden.
  • Aus diesem Zustand heraus wird die laminierte Bauteilgruppe 11 im Raum zwischen dem Kühlrohrpaar 4 mit Harz abgedichtet, wie in 1 und 2 dargestellt. Der Harzdichtungsabschnitt 7 ist so geformt, dass er alle Komponenten, die zwischen dem Kühlrohrpaar 4 angeordnet sind, abdichtet. Der Leistungsanschluss 31, der ein Teil des Leiterrahmens 3 ist, liegt jedoch vom Harzdichtungsabschnitt 7 frei. Hier, obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, ist ein Steueranschluss, der mit einem Gate des Halbleiterelements 2 und dergleichen verbunden ist, ebenfalls aus dem Harzdichtungsabschnitt 7 freigelegt. Hier kann z.B. die Bildung des Harzdichtungsabschnitts 7 durch eine Methode nach einer elften oder zwölften Ausführungsform erfolgen, die im Folgenden beschrieben wird.
  • Eine Mehrzahl der in 1, 2 und 12 dargestellten Halbleiterkühlbaugruppen 10, die wie oben beschrieben erhalten werden, werden vorbereitet. Dann werden, wie in 3 dargestellt, die mehreren Halbleiterkühlbaugruppen 10 in Laminierrichtung X laminiert. Die in Laminierrichtung X nebeneinander liegenden Halbleiterkühlbaugruppen 10 werden gegebenenfalls durch die Verbindungsabschnitte 42 der Kühlrohre 4 verbunden. Als Ergebnis erhält man die in 3 gezeigte Leistungsumwandlungsvorrichtung 1.
  • Dabei dient einer der Verbindungsabschnitte 42 des Kühlrohrs 4, der an einem Ende in Laminierrichtung X angeordnet ist, als Kühlmitteleinleitungsabschnitt 421, der das Kühlmittel von außen in den Kühlmittelströmungskanal 41 einleitet. Der andere Verbindungsabschnitt 42 dient als Kühlmittelabflussabschnitt 422, der das Kühlmittel aus dem Kühlmittelströmungskanal 41 nach außen abführt. Außerdem ist das Kühlrohr 4, das am anderen Ende in Laminierrichtung X angeordnet ist, auf der in Laminierrichtung X nach außen weisenden Fläche nicht mit den Verbindungsabschnitten 42 versehen.
  • Nach der vorliegenden Ausführungsform ist das Halbleiterelement 2 nur auf einer Oberfläche des Kühlrohres 4 in Laminierrichtung X angeordnet. Das heißt, wie in 1 und 2 dargestellt, hat die Halbleiterkühlbaugruppe 10 das Paar von Kühlrohren 4, die in Laminierrichtung X gegenüberliegend angeordnet sind. Außerdem ist das Halbleiterelement 2 nur auf der gegenüberliegenden Oberflächenseite 43 des Kühlrohrpaares 4 angeordnet. Daher umfassen, wie in 3 gezeigt, in der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1, in der die Mehrzahl der Halbleiterkühlbaugruppen 10 laminiert sind, die Spaltabschnitte 44 zwischen benachbarten Kühlrohren 4 Abschnitte, in denen die laminierte Bauteilgruppe 11 einschließlich des Halbleiterelements 2 angeordnet ist, und Abschnitte, in denen die laminierte Bauteilgruppe 11 nicht angeordnet ist.
  • Zusätzlich ist der Harzdichtungsabschnitt 7 im Spaltabschnitt 44 angeordnet, in dem die laminierte Bauteilgruppe 11 angeordnet ist. Der Harzdichtungsabschnitt 7 ist nicht im Spaltabschnitt 44 angeordnet, in dem die laminierte Bauteilgruppe 11 nicht angeordnet ist. Hier in 3 ist die laminierte Bauteilgruppe 11, die vom Harzdichtungsabschnitt 7 überdeckt wird, nicht dargestellt.
  • Der Spaltabschnitt 44, in dem die laminierte Bauteilgruppe 11 und der Harzdichtungsabschnitt 7 angeordnet sind, und der Spaltabschnitt 44, in dem die laminierte Bauteilgruppe 11 und der Harzdichtungsabschnitt 7 nicht angeordnet sind, sind in Laminierrichtung X abwechselnd vorhanden.
  • Als nächstes werden die Auswirkungen der gegenwärtigen Ausführungsform beschrieben.
  • In der oben beschriebenen Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 sind der Isolierabschnitt 5 und das Kühlrohr 4 durch das metallische Verbindungsmaterial 6 verbunden. Dadurch kann der thermische Widerstand zwischen dem Isolierabschnitt 5 und dem Kühlrohr 4 ausreichend reduziert werden. Dadurch kann der thermische Widerstand zwischen dem Kühlrohr 4 und dem Halbleiterelement 2 reduziert werden. Dadurch kann die Kühlleistung des Halbleiterelements 2 verbessert werden. Darüber hinaus hat der metallische Verbindungswerkstoff 6 bzw. das Verbindungsmaterial eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Daher kann die Dickenkontrolle des metallischen Verbindungsmaterials 6 relativ entspannt werden. Folglich kann die Produktivität in Bezug auf die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 verbessert werden.
  • Zusätzlich sind das Halbleiterelement 2 und der Leiterrahmen 3 mit den Kühlrohren 4 integriert, um die Halbleiterkühlbaugruppe 10 durch den Harzdichtungsabschnitt 7 zu bilden. Das heißt, das Halbleiterelement 2 und dergleichen sind durch den Harzdichtungsabschnitt 7, der für den elektrischen Isolationsschutz des Halbleiterelements 2 erforderlich ist, mit dem Strömungskanal-Bildungskörper (die Kühlrohre 4 gemäß der vorliegenden Ausführungsform) integriert. Dadurch können die Fertigungsschritte reduziert werden. Die Produktivität bezüglich der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 kann verbessert werden.
  • Darüber hinaus umfasst die Halbleiterkühlbaugruppe 10 das Paar Kühlrohre 4 und den Harzdichtungsabschnitt 7, das Halbleiterelement 2 und den Leiterrahmen 3, die zwischen dem Paar der Kühlrohre 4 angeordnet und mit dem Paar Kühlrohre 4 integriert sind. Als Ergebnis kann eine leicht herstellbare Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 leicht erhalten werden.
  • Außerdem ist das Halbleiterelement 2 nur auf einer Oberfläche des Kühlrohrs 4 in Laminierrichtung X angeordnet. Durch diese Konfiguration kann eine leichter zu fertigende Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 erhalten werden.
  • Darüber hinaus umfasst der Isolierabschnitt 5 das Keramiksubstrat 51 und das Paar der Metallschichten 52. Dadurch können die Verbindung des Isolierabschnitts 5 und des Kühlrohrs 4 sowie die Verbindung des Isolierabschnitts 5 und des Leiterrahmen 3 einfach und zuverlässig durchgeführt werden. Darüber hinaus kann der thermische Widerstand zwischen dem Isolierabschnitt 5 und dem Kühlrohr 4 und der thermische Widerstand zwischen dem Isolierabschnitt 5 und dem Leiterrahmen 3 reduziert werden. Dadurch kann der thermische Widerstand zwischen den Kühlrohren 4 und dem Halbleiterelement 2 effektiv reduziert werden. Die Kühlleistung des Halbleiterelements 2 kann effektiv verbessert werden.
  • Zusätzlich sind die Metallschichten 52 jeweils auf beiden Hauptoberflächen des Keramiksubstrats 51 in Abschnitten mit Ausnahme der peripheren Randbereiche ausgebildet. Dadurch kann die Isolierung zwischen den Metallschichten 52 auf beiden Hauptflächen des Isolierabschnitts 5 weiter verbessert werden. D.h. auch wenn kein enger Kontakt zwischen dem Isolierabschnitt 5 und dem Harzdichtungsabschnitt 7 erreicht wird und ein Spalt zwischen dem Isolierabschnitt 5 und dem Harzdichtungsabschnitt 7 entsteht, kann durch die oben beschriebene Anordnung der Metallschichten 52 eine Kriechstrecke zwischen den beiden Metallschichten 52 gewährleistet werden.
  • Darüber hinaus enthält das Kühlrohr 4 den Kühlmittelströmungskanal 41 in der Position, die dem Abschnitt gegenüberliegt, an dem das metallische Verbindungsmaterial 6 angeschlossen ist. Dadurch kann ein Wärmeabgabeweg vom Halbleiterelement 2 zum Kühlmittelströmungskanal 41 über das metallische Verbindungsmaterial 6 weiter verkürzt werden. Es kann eine effizientere Wärmeabgabe realisiert werden.
  • Außerdem ist nach der vorliegenden Ausführungsform der Harzdichtungsabschnitt 7 so geformt, dass er vom Verbindungsabschnitt 42 entfernt angeordnet ist. Dadurch kann der Aufbau so gestaltet werden, dass der Verbindungsabschnitt 42 durch Metallverbindungen, wie z.B. Hartlöten, leicht und zuverlässig abgedichtet werden kann.
  • Wie oben beschrieben, kann nach der vorliegenden Ausführungsform eine Leistungsumwandlungsvorrichtung bereitgestellt werden, der in der Lage ist, die Kühlleistung eines Halbleiterelements und die Produktivität zu verbessern.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Wie in 13 dargestellt, enthält die Halbleiterkühlbaugruppe 10 in der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform eine Mehrzahl von Halbleiterelementen 2. Das heißt, eine einzelne Halbleiterkühlbaugruppe 10 enthält eine Mehrzahl von Halbleiterelementen 2, die nebeneinander in einer Richtung senkrecht zur Laminierrichtung X zwischen dem Paar von Kühlrohren 4 angeordnet sind. 13 ist hier eine Querschnittsansicht der Halbleiterkühlbaugruppe 10, aufgenommen in einer Ebene, die senkrecht zur vertikalen Richtung Z verläuft.
  • Nach der vorliegenden Ausführungsform ist die Mehrzahl der Halbleiterelemente 2 nebeneinander in der lateralen Richtung Y angeordnet.
  • Außerdem sind von der Mehrzahl der Halbleiterelemente 2 in der Halbleiterkühlbaugruppe 10 mindestens zwei ein Oberarm-Halbleiterelement 2u und ein Unterarm-Halbleiterelement 2d, die in Reihe miteinander verbunden sind. Hier sind nach der vorliegenden Ausführungsform die Halbleiterelemente 2, die innerhalb der Halbleiterkühlbaugruppe 10 vorgesehen sind, zwei, und die Halbleiterkühlbaugruppe 10 enthält ein einziges Oberarm-Halbleiterelement 2u und ein einziges Unterarm-Halbleiterelement 2d.
  • In der Halbleiterkühlbaugruppe 10 werden zwei Leiterrahmen 3, zwei Isolierabschnitte 5 und einen einzelnen Anschluss-Chip 12 für ein einzelnes Halbleiterelement 2 laminiert. Das heißt, die Halbleiterkühlbaugruppe 10 umfasst zwei laminierte Bauteilgruppen 11. Die beiden laminierten Bauteilgruppen 11 sind nebeneinander in Lateralrichtung Y zwischen dem Kühlrohrpaar 4 angeordnet.
  • Darüber hinaus sind der Leiterrahmen 3e auf der Emitterseite in einer laminierten Bauteilgruppe 11u, die das Oberarm-Halbleiterelement 2u enthält, und der Leiterrahmen 3c auf der Kollektorseite in einer laminierten Bauteilgruppe 11d, die das Unterarm-Halbleiterelement 2d enthält, so konfiguriert, dass sie elektrisch miteinander verbunden sind und dasselbe elektrische Potential haben. Der Leiterrahmen 3e der laminierten Bauteilgruppe 11u und der Leiterrahmen 3c der laminierten Bauteilgruppe 11d sind durch einen internen Anschluss 33 miteinander verbunden. Der innere Anschluss 33 wird ebenfalls durch den Harzdichtungsabschnitt 7 zusammen mit den laminierten Bauteilgruppen 11 abgedichtet.
  • Wie in 14 dargestellt, ragt jedoch bei der Halbleiterkühlbaugruppe 10 der Leistungsanschluss 31 aus dem Harzdichtungsabschnitt 7 heraus. In der Halbleiterkühlbaugruppe 10 ragen ein positiver Leistungsanschluss 31P, der elektrisch mit dem Oberarm-Halbleiterelement 2u verbunden ist, und ein negativer Leistungsanschluss 31N, der elektrisch mit dem Unterarm-Halbleiterelement 2d verbunden ist, aus dem Harzdichtungsabschnitt 7 in derselben Richtung heraus. Der positive Leistungsanschluss 31P und der negative Leistungsanschluss 31N sind so angeordnet, dass sie nebeneinander liegen.
  • Der positive Leistungsanschluss 31P ist ein Abschnitt des Leiterrahmen 3c der laminierten Bauteilgruppe 11u. Der negative Leistungsanschluss 31N ist ein Abschnitt des Leiterrahmen 3e der laminierten Bauteilgruppe 11d. Darüber hinaus enthält die Halbleiterkühlbaugruppe 10 einen Ausgangsleistungsanschluss 31O, der elektrisch mit dem Leiterrahmen 3e der laminierten Bauteilgruppe 11u und dem Leiterrahmen 3c der laminierten Bauteilgruppe 11d verbunden ist. Die Ausgangsleistungsklemme 31O ragt auch aus dem Harzdichtungsabschnitt 7 in derselben Richtung wie der positive Leistungsanschluss 31P und der negative Leistungsanschluss 31N heraus. Die drei Leistungsanschlüsse 31 sind nebeneinander in Lateralrichtung Y mit Abstand zwischen den drei Leistungsklemmen 31 angeordnet. Darüber hinaus sind der positive Leistungsanschluss 31P und der negative Leistungsanschluss 31N so angeordnet, dass sie, wie oben beschrieben, in der Lateralrichtung Y nebeneinander liegen.
  • Bei der Herstellung der Halbleiterkühlbaugruppe 10 werden die jeweiligen Komponenten auf das eine und das andere Kühlrohrpaar 4 laminiert. Die in 15 und 16 gezeigten Baugruppen 101 und 102 werden hergestellt.
  • Die erste in 15 gezeigte Sub-Baugruppe 101 ist dadurch konfiguriert, dass der Isolierabschnitt 5, der Leiterrahmen 3c, das Halbleiterelement 2 und der Anschluss-Chip 12 in zwei Abschnitten einer Hauptoberfläche des Kühlrohrs 4 laminiert sind. Das heißt, dass zwei halb laminierte Körper 111u und 111d dadurch gebildet werden, dass die Komponenten in einer im Wesentlichen ähnlichen Konfiguration parallel auf die gegenüberliegende Oberfläche 43 eines Kühlrohrs 4 laminiert werden. Zusätzlich enthält der Leiterrahmen 3c eines halb laminierten Körpers 111d den internen Anschluss 33.
  • Die zweite in 16 gezeigte Sub-Baugruppe 102 wird inzwischen dadurch konfiguriert, dass der Isolierabschnitt 5 und der Leiterrahmen 3e in zwei Abschnitten auf eine Hauptfläche des Kühlrohrs 4 laminiert werden. In ähnlicher Weise wie bei der oben beschriebenen ersten Sub-Baugruppe 101 werden zwei halbe laminierte Körper 112u und 112d gebildet, indem die Komponenten in einer im Wesentlichen ähnlichen Konfiguration parallel auf die gegenüberliegende Oberfläche 43 eines Kühlrohrs 4 laminiert werden. Zusätzlich enthält der Leiterrahmen 3e eines halb laminierten Körpers 112u den internen Anschluss 33.
  • Außerdem sind, wie in 17 dargestellt, die beiden Baugruppen 101 und 102 gegenüberliegend angeordnet, so dass die Kühlrohre 4 an den Außenseiten liegen. Die beiden Sub-Baugruppen 101 und 102 werden dann gestapelt und zusammengefügt. Zu diesem Zeitpunkt überlappen sich der halbe Schichtkörper 111u und der halbe Schichtkörper 112u, und der halbe Schichtkörper 111d und der halbe Schichtkörper 112d überlappen sich. Als Ergebnis werden die beiden Anschluss-Chips 12 in der ersten Sub-Baugruppe 101 und die beiden Leiterrahmen 3e in der zweiten Sub-Baugruppe 102 über das Lot 13 verbunden. Darüber hinaus überschneiden sich auch die interne Klemme 33 der ersten Sub-Baugruppe 101 und die interne Klemme 33 der zweiten Sub-Baugruppe 102 miteinander. Außerdem sind die beiden internen Anschlüsse 33 über das Lot 13 miteinander verbunden.
  • Zusätzlich wird, wie in 13 gezeigt, der Harzdichtungsabschnitt 7 so geformt, dass er die beiden laminierten Bauteilgruppen 11 im Raum zwischen dem Kühlrohrpaar 4 abdeckt. Dadurch wird die Halbleiterkühlbaugruppe 10 hergestellt.
  • Andere Konfigurationen sind ähnlich denen der ersten Ausführungsform. Unter den Referenznummern, die nach der zweiten und den nachfolgenden Ausführungsformen verwendet werden, geben Referenznummern, die mit denen nach einer früheren Ausführungsform identisch sind, konstituierende Elemente und Ähnliches an, die denen nach der früheren Ausführungsform ähnlich sind, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.
  • Nach der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Halbleiterkühlbaugruppe 10 die Mehrzahl von Halbleiterelementen 2, die nebeneinander in einer Richtung senkrecht zur Laminierrichtung X zwischen dem Paar von Kühlrohren 4 angeordnet sind. Daher kann eine Verkleinerung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 in der Laminierrichtung X erreicht werden. Darüber hinaus können der Harzdichtungsabschnitt 7 und das Kühlrohr 4 über einen relativ großen Bereich verklebt werden. Folglich kann die strukturelle Stabilität der Halbleiterkühlbaugruppe 10 leicht erreicht werden.
  • Die beiden Halbleiterelemente 2 der Halbleiterkühlbaugruppe 10 sind das Oberarm-Halbleiterelement 2u und das Unterarm-Halbleiterelement 2d, die in Reihe miteinander verbunden sind. Daher können das Oberarm-Halbleiterelement 2u und das Unterarm-Halbleiterelement 2d innerhalb der einzelnen Halbleiterkühlbaugruppe 10 verbunden werden. Folglich kann die Verdrahtung zwischen dem Oberarm-Halbleiterelement 2u und dem Unterarm-Halbleiterelement 2d verkürzt werden. Eine Reduzierung der Induktivität kann erreicht werden.
  • Außerdem ragen bei der Halbleiterkühlbaugruppe 10 der positive Leistungsanschluss 31P und der negative Leistungsanschluss 31N aus dem Harzdichtungsabschnitt 7 in der gleichen Richtung heraus und sind so angeordnet, dass sie nebeneinander liegen. Folglich kann eine weitere Reduzierung der Induktivität erreicht werden.
  • Darüber hinaus sind nach der vorliegenden Ausführungsform die Isolierabschnitte 5 der beiden laminierten Bauteilgruppen 11 voneinander getrennt. Daher kann eine Materialmenge, die für den Isolierabschnitt 5 verwendet wird, unterdrückt werden. Die Kostenreduzierung kann erleichtert werden. Außerdem kann die Größe eines einzelnen Isolierabschnitts 5 reduziert werden. Auch die Kostenreduzierung kann durch die Verkleinerung erleichtert werden.
  • Andere Auswirkungen sind ähnlich denen der ersten Ausführungsform.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Wie in 18 bis 20 dargestellt, hat die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 nach einer dritten Ausführungsform eine Konfiguration, bei der der Isolierabschnitt 5 über zwei laminierte Bauteilgruppen 11 angeordnet ist.
  • Das heißt, wie in 18 dargestellt, teilen sich die beiden laminierten Bauteilgruppen 11 zwei Blätter des Isolierabschnitts 5. Ein Blech des Isolierabschnitts 5 ist mit der gegenüberliegenden Oberfläche 43 eines Kühlrohrs 4 durch das metallische Verbindungsmaterial 6 verbunden. Zusätzlich wird ein Blech des Isolierabschnitts 5 mit der gegenüberliegenden Oberfläche 43 des anderen Kühlrohrs 4 durch das metallische Verbindungsmaterial 6 verbunden. Zusätzlich sind zwei Halbleiterelemente 2 parallel angeordnet, zusammen mit den Leiterrahmen 3 und den Anschluss-Chips 12 zwischen dem Paar der Isolierabschnitte 5, die in Laminierrichtung X gegenüberliegend angeordnet sind.
  • Zusätzlich werden nach der vorliegenden Ausführungsform, wie in 18 und 19 dargestellt, auf einer Hauptoberfläche des Isolierabschnitts 5 zwei voneinander zu isolierende Metallschichten 52 in zwei Abschnitten gebildet. Das heißt, im Isolierabschnitt 5 werden die beiden in Lateralrichtung Y voneinander getrennten Metallschichten 52 auf einer inneren Seitenfläche des Keramiksubstrats 51 gebildet. Die Leiterrahmen 3, die zu separaten laminierten Bauteilgruppen 11 gehören, sind jeweils mit den beiden Metallschichten 52 verbunden.
  • Währenddessen wird, wie in 18 und 20 gezeigt, eine einzelne Metallschicht 52 auf einer äußeren Seitenfläche des Keramiksubstrats 51 gebildet. Zusätzlich ist diese einzelne Metallschicht 52 mit der gegenüberliegenden Oberfläche 43 des Kühlrohrs 4 metallisch verbunden. Hier bezieht sich beim Keramiksubstrat 51 die äußere Seitenfläche auf die Oberfläche auf der Seite des Kühlrohrs 4. Die innere Seitenfläche bezieht sich auf die Oberfläche auf der Seite des Halbleiterelements 2.
  • Andere Konfigurationen sind ähnlich denen der zweiten Ausführungsform.
  • Nach der vorliegenden Ausführungsform teilen sich die beiden laminierten Bauteilgruppen 11 zwei Blätter des Isolierabschnitts 5. Die Anzahl der Komponenten kann reduziert werden. Als Ergebnis kann die Produktivität bezüglich der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 verbessert werden. Außerdem ist das Keramiksubstrat 51 des Isolierabschnitts 5 durchgehend angeordnet, auch zwischen den beiden laminierten Bauteilgruppen 11. Daher kann die Isolierung zwischen den beiden Oberflächen des Isolierabschnitts 5 leichter gewährleistet werden. Das heißt, obwohl der Isolierabschnitt 5 durch den Harzdichtungsabschnitt 7 abgedichtet wird, kann sich in einigen Fällen an einer Schnittstelle zwischen dem Isolierabschnitt 5 und dem Harzdichtungsabschnitt 7 ein Spalt bilden. In diesem Fall ist im Vergleich zu einer Konfiguration, bei der die Isolierabschnitte 5 zwischen den beiden laminierten Bauteilgruppen 11 getrennt sind, die Konfiguration, bei der das Keramiksubstrat 51 durchgehend ist, im Hinblick auf die Gewährleistung der Isolierung zwischen den beiden Hauptflächen des Keramiksubstrats 51 vorzuziehen.
  • Andere Auswirkungen sind ähnlich denen der zweiten Ausführungsform.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • Wie in 21 und 22 gezeigt, ist in der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 nach einer vierten Ausführungsform der Isolierabschnitt 5 bzw. der Isolierabschnitt 5 nicht mit der Metallschicht 52 auf der inneren Seitenfläche des Keramiksubstrats 51 versehen.
  • Außerdem ist der Leiterrahmen 3 direkt mit dem Keramiksubstrat 51 verbunden. Das heißt, anstelle der Metallschicht 52 ist der Leiterrahmen 3 auf der inneren Seitenfläche des Keramiksubstrats 51 vorgesehen. Zum Beispiel kann die Verbindung des Keramiksubstrats 51 und des Leiterrahmen 3 durch Löten erfolgen. Genauer gesagt kann der Leiterrahmen 3 mit der inneren Seitenfläche des Keramiksubstrats 51 durch ein aktives Metalllötverfahren verbunden werden. Das heißt, die Vorbereitung des Keramiksubstrats 51, bei dem die Metallschicht 52 auf einer Oberfläche ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform gebildet wird und der Leiterrahmen 3 mit der anderen Oberfläche verbunden wird, kann im Voraus in Betracht gezogen werden.
  • Andere Konfigurationen sind ähnlich denen der zweiten Ausführungsform.
  • Nach der vorliegenden Ausführungsform kann der Wärmewiderstand zwischen dem Kühlrohr 4 und dem Halbleiterelement 2 um einen Betrag reduziert werden, der einer Verringerung der Komponenten zwischen dem Kühlrohr 4 und dem Halbleiterelement 2 entspricht. Daher kann die Kühleffizienz weiter verbessert werden. Im Hinblick auf die leichtere Verhinderung von Verwerfungen, die durch eine unterschiedliche Wärmeausdehnung der beiden Oberflächen des Isolierabschnitts 5 verursacht werden, wird jedoch vorzugsweise der Isolierabschnitt 5 verwendet, in dem die metallischen Oberflächenschichten 52 auf beiden Hauptflächen gebildet werden, wie nach der zweiten Ausführungsform und ähnlichem.
  • Andere Auswirkungen sind ähnlich denen der ersten Ausführungsform.
  • (Fünfte Ausführungsform)
  • Wie in 23 und 24 dargestellt, enthält die Halbleiterkühlbaugruppe 10 in der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 nach einer fünften Ausführungsform zwei parallel miteinander verbundene Oberarm-Halbleiterelemente 2u und zwei parallel miteinander verbundene Unterarm-Halbleiterelemente 2d.
  • Die vorliegende Ausführungsform ist der zweiten Ausführung insofern ähnlich, als die Halbleiterkühlbaugruppe 10 zwei laminierte Bauteilgruppen 11 enthält. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich jedoch von der zweiten Ausführungsform dadurch, dass jede laminierte Bauteilgruppe 11 zwei Halbleiterelemente 2 enthält. Das heißt, in der laminierten Bauteilgruppe 11u sind zwei Oberarm-Halbleiterelemente 2u in Lateralrichtung Y zwischen dem Leiterrahmenpaar 3 nebeneinander angeordnet. In ähnlicher Weise sind auch in der laminierten Bauteilgruppe 11d zwei Unterarm-Halbleiterbauelemente 2d nebeneinander in der lateralen Richtung Y zwischen dem Paar von Leiterrahmen 3 angeordnet. Zusätzlich wird auf jedes Halbleiterelement 2 in Laminierrichtung X ein individueller Anschluss-Chip 12 auflaminiert.
  • Darüber hinaus werden bei der Herstellung der Halbleiterkühlbaugruppe 10, wie in 24 dargestellt, die erste Sub-Baugruppe 101 und die zweite Sub-Baugruppe 102, die die vier Halbleiterelemente 2 und die vier Anschluss-Chips 12 enthalten, vorbereitet. Zusätzlich werden die erste Sub-Baugruppe 101 und die zweite Sub-Baugruppe 102 so kombiniert, dass die vier Anschluss-Chips 12 über das Lot 13 mit dem Leiterrahmen 3e verbunden sind.
  • Andere Konfigurationen sind ähnlich denen der zweiten Ausführungsform.
  • Nach der vorliegenden Ausführungsform kann in der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1, die die beiden parallel geschalteten Halbleiterelemente 2 verwendet, eine effektive Größenreduzierung erreicht werden. Darüber hinaus kann eine Reduzierung der Induktivität erreicht werden, indem die Verdrahtung zwischen den Halbleiterelementen 2 effektiv verkürzt wird.
  • Andere Auswirkungen sind ähnlich denen der ersten Ausführungsform.
  • Hier ist nach den oben beschriebenen Ausführungsformen eine Konfiguration gegeben, bei der zwei Halbleiterelemente 2 parallel geschaltet sind. Es ist aber auch eine Konfiguration möglich, bei der drei oder mehr Halbleiterelemente 2 parallel geschaltet werden.
  • Sechste Ausführungsform
  • Wie in 25 und 26 dargestellt, enthält die Halbleiterkühlbaugruppe 10 in der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß einer sechsten Ausführungsform drei Sätze des Oberarm-Halbleiterelements 2u und des Unterarm-Halbleiterelements 2d, die miteinander in Reihe geschaltet sind.
  • Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 ist so konfiguriert, dass sie Gleichstromleistung in Dreiphasen-Wechselstromleistung umwandelt. Darüber hinaus umfasst ein Schaltkreisabschnitt drei Zweige, die jeweils mit Elektroden von drei Phasen verbunden sind, d.h. einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase einer dreiphasigen Wechselstromlast. Jeder Schenkel wird durch das Oberarm-Halbleiterelement 2u und das Unterarm-Halbleiterelement 2d konfiguriert, die in Reihe miteinander verbunden sind. Außerdem ist in jedem Schenkel ein elektrischer Verbindungspunkt zwischen dem Oberarm-Halbleiterelement 2u und dem Unterarm-Halbleiterelement 2d mit einer Elektrode der U-Phase, V-Phase oder W-Phase der Dreiphasen-Wechselstromlast verbunden.
  • Auf diese Weise werden zwei Halbleiterelemente 2, die den U-Phasen-Schenkel konfigurieren, zwei Halbleiterelemente 2, die den V-Phasen-Schenkel konfigurieren, und zwei Halbleiterelemente 2, die den W-Phasen-Schenkel konfigurieren, in einer einzigen Halbleiterkühlbaugruppe 10 bereitgestellt. Darüber hinaus sind die Leiterrahmen 3U, 3V und 3W, die einen Teil der Mehrzahl von Leiterrahmen 3 darstellen, die auf die Halbleiterelemente 2 laminiert sind, jeweils elektrisch mit Ausgangsleistungsanschlüssen verbunden, die mit den U-, V- und W-Phasen-Elektroden der Dreiphasen-Wechselstromlast verbunden sind.
  • Nach der vorliegenden Ausführungsform werden bei der Herstellung der Halbleiterkühlbaugruppe 10, wie in 26 dargestellt, die erste Sub-Baugruppe 101 und die zweite Sub-Baugruppe 102, die sechs Halbleiterelemente 2 und sechs Anschluss-Chips 12 enthalten, vorbereitet. Zusätzlich werden die erste Sub-Baugruppe 101 und die zweite Sub-Baugruppe 102 so kombiniert, dass die sechs Anschluss-Chips 12 über das Lot 13 mit dem Leiterrahmen 3e verbunden sind.
  • Andere Konfigurationen sind ähnlich denen der zweiten Ausführungsform.
  • (Siebte Ausführungsform)
  • Wie in 27 bis 30 dargestellt, hat die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 nach einer siebten Ausführungsform eine Konfiguration, bei der die Halbleiterelemente 2 auf beiden Hauptflächen des Kühlrohrs 4 angeordnet sind.
  • Das heißt, im Kühlrohr 4 sind die Halbleiterelemente 2 auf den beiden Kühlflächen 431 und 432 angeordnet, die in Laminierrichtung X auf gegenüberliegenden Seiten zueinander stehen.
  • Bei der Herstellung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 nach der vorliegenden Ausführungsform werden zunächst, wie in 27 dargestellt, die Bauteile auf die beiden Kühlflächen 431 und 432 des Kühlrohres 4 laminiert. Hier werden der Isolierabschnitt 5, der Leiterrahmen 3c, das Halbleiterelement 2 und der Anschluss-Chip 12 auf eine Kühlfläche 431 des Kühlrohrs 4 laminiert. Zusätzlich werden der Isolierabschnitt 5 und der Leiterrahmen 3e auf die andere Kühlfläche 432 des Kühlrohrs 4 laminiert. Auf diese Weise erhält man eine einzige Sub-Baugruppe 103.
  • Dann wird eine Mehrzahl von ähnlichen Sub-Baugruppen 103 hergestellt. Die Mehrzahl der Sub-Baugruppen 103 wird wie in 28 dargestellt laminiert. Hier werden die in Laminierrichtung X nebeneinander liegenden Baugruppen 103 so gestapelt, dass der Anschluss-Chip 12 und der Leiterrahmen 3e über das Lot 13 verbunden werden. Darüber hinaus sind auch die internen Anschlüsse 33 der Leiterrahmen 3 überlappt und miteinander verbunden.
  • Auf diese Weise wird eine Mehrzahl von Sub-Baugruppen 103 in Laminierrichtung X laminiert. Dadurch entsteht ein Laminatkörper, wie er in 29 dargestellt ist. Außerdem werden beim Laminieren der Baugruppen 103 auch die Verbindungsabschnitte 42 der Kühlrohre 4 miteinander verbunden. Die in 16 dargestellte Sub-Baugruppe 102 nach der zweiten Ausführungsform ist jedoch an einem Ende in Laminierrichtung X und die in 15 dargestellte Sub-Baugruppe 101 nach der zweiten Ausführung an dem anderen Ende in Laminierrichtung X angeordnet.
  • Dann wird, wie in 30 gezeigt, ein Abschnitt des laminierten Körpers durch den Harzdichtungsabschnitt 7 abgedichtet. Nach der vorliegenden Ausführungsform ist neben dem Halbleiterelement 2, dem Leiterrahmen 3 und dem Isolierabschnitt 5 auch das Kühlrohr 4 im Inneren des Harzdichtungsabschnitts 7 abgedichtet. In diesem Fall wird die Halbleiterkühlbaugruppe 10 durch alle Kühlrohre 4 und alle laminierten Bauteilgruppen 11 im laminierten Körper und den Harzdichtungsabschnitt 7 konfiguriert.
  • Hier zeigen die gestrichelten Linien in 30 nur die Form der Kühlrohre 4 im Inneren des Harzdichtungsabschnitts 7 an. Dies gilt in ähnlicher Weise für die nachfolgend beschriebene .
  • Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 umfasst den Spaltteil 44 zwischen den Kühlrohren 4, die in Laminierrichtung X nebeneinander liegen. Der Spaltteil 44 ist in mehreren Abschnitten in Laminierrichtung X vorgesehen. Die Halbleiterelemente 2 sind zusammen mit dem Leiterrahmen 3 in mehreren Abschnitten des Spaltteils 44 angeordnet. Zusätzlich werden die drei oder mehr Kühlrohre 4 und die Halbleiterelemente 2, die Leiterrahmen 3 und die Isolierabschnitt e 5 in einer Mehrzahl von Spaltabschnitten 44 durch den Harzdichtungsabschnitt 7 integriert. Die Verbindungsabschnitte 42 der Kühlrohre 4 werden ebenfalls durch den Harzdichtungsabschnitt 7 abgedichtet. Insbesondere sind nach der vorliegenden Ausführungsform alle Kühlrohre 4 und alle laminierten Bauteilgruppen 11 durch den Harzdichtungsabschnitt 7 abgedichtet und integriert. Dadurch wird eine einzelne Halbleiterkühlbaugruppe 10 gebildet.
  • Hier ragen die Leistungsanschlüsse 31P, 31N und 31O aus dem Harzdichtungsabschnitt 7 heraus.
  • Zusätzlich ragen der Kühlmitteleinführungsabschnitt 421, der das Kühlmittel in den Kühlmittelströmungskanal 41 einleitet, und der Kühlmittelauslassabschnitt 422, der das Kühlmittel aus dem Kühlmittelströmungskanal 41 auslässt, an einem Ende in Laminierrichtung X aus dem Kühlrohr 4 heraus. Der Kühlmitteleinführungsabschnitt 421 und der Kühlmittelauslassabschnitt 422 ragen aus dem Harzdichtungsabschnitt 7 heraus. Außerdem sind, wie in 29 dargestellt, die Kühlrohre 4 und die laminierten Bauteilgruppen 11 abwechselnd in Laminierrichtung X angeordnet.
  • Die Halbleiterelemente 2, die auf den beiden gegenüberliegenden Kühlflächen des Kühlrohrs 4 angeordnet sind, sind so angeordnet, dass sie sich aus der Laminierrichtung X gesehen zumindest teilweise überlappen. Nach der vorliegenden Ausführungsform sind die Halbleiterelemente 2 aus der Laminierrichtung X gesehen so angeordnet, dass sie sich im Wesentlichen vollständig überlappen.
  • Zusätzlich überlappen sich die metallischen Verbindungsmaterialien 6, die mit beiden Hauptflächen des Kühlrohrs 4 verbunden sind, in Laminierrichtung X gesehen im Wesentlichen vollständig. In ähnlicher Weise sind die isolierenden Teile 5, die durch die metallischen Verbindungsmaterialien 6 mit beiden Hauptflächen des Kühlrohrs 4 verbunden sind, so angeordnet, dass sie sich in Laminierrichtung X gesehen im Wesentlichen vollständig überlappen. Darüber hinaus sind die Leiterrahmen 3, die auf beiden Hauptoberflächen der Kühlrohre 4 durch die Metallverbindungsmaterialien 6 angeordnet sind, und die Isolierabschnitte 5 ebenfalls so angeordnet, dass sie sich aus der Laminierrichtung X gesehen im Wesentlichen vollständig überlappen.
  • Darüber hinaus hat die Sub-Baugruppe 103 eine im Wesentlichen linear symmetrische Form in Laminierrichtung X. Das heißt, abgesehen von den Unterschieden bezüglich des Halbleiterelements 2 und des Anschluss-Chips 12 sind die Konfigurationen auf der einen Seite und der anderen Seite des Kühlrohrs 4 im Wesentlichen ähnlich. Beispielsweise sind die Längenausdehnungskoeffizienten der Bauteilgruppen, die jeweils auf dem Kühlflächenpaar 431 und 432 des Kühlrohrs 4 angeordnet sind, im Wesentlichen gleich. Genauer gesagt ist beispielsweise eine Differenz des linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen den Bauteilgruppen, die jeweils auf dem Kühlflächenpaar 431 und 432 des Kühlrohrs 4 angeordnet sind, gleich oder kleiner als 30 %, vorzugsweise gleich oder kleiner als 20 %, bezogen auf einen Mittelwert der linearen Ausdehnungskoeffizienten beider Bauteilgruppen.
  • Andere Konfigurationen sind ähnlich denen der zweiten Ausführungsform.
  • Nach der vorliegenden Ausführungsform sind im Kühlrohr 4 die Halbleiterelemente 2 auf beiden Kühlflächen angeordnet, die in Laminierrichtung X auf gegenüberliegenden Seiten zueinander stehen. Dadurch werden Verformungen wie z.B. Verwölbungen des Kühlrohrs 4 leicht unterdrückt. Das heißt, in der Konfiguration, in der das Halbleiterelement 2 auf nur einer Oberfläche des Kühlrohrs 4 angeordnet ist, sind die Komponenten nur mit einer Oberfläche des Kühlrohrs 4 verbunden. Infolgedessen ist der Stress, der von diesen Verbindungsabschnitten ausgeht, unausgewogen. Wenn die Steifigkeit des Kühlrohrs 4 nicht erhöht wird, kann es daher zu Verformungen wie z.B. Verwölbung im Kühlrohr 4 kommen.
  • Außerdem kann durch eine solche Konfiguration das Halbleiterelement 2 auf beiden Hauptflächen des Kühlrohrs 4 gekühlt werden. Daher kann die Anzahl der Halbleiterelemente 2, die mit einem einzigen Kühlrohr 4 gekühlt werden können, erhöht werden. Zusätzlich kann eine Verkleinerung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 in Laminierrichtung X erreicht werden.
  • Darüber hinaus sind die Halbleiterelemente 2, die auf den beiden gegenüberliegenden Kühlflächen des Kühlrohrs 4 angeordnet sind, so angeordnet, dass sie sich aus der Laminierrichtung X gesehen zumindest teilweise überlappen. Dadurch können Verformungen wie z.B. Verwölbungen des Kühlrohrs 4 noch leichter unterdrückt werden.
  • Zusätzlich werden die drei oder mehr Kühlrohre 4 und die Halbleiterelemente 2 und die Leiterrahmen in der Mehrzahl der Spaltabschnitte 44 durch den Harzdichtungsabschnitt 7 integriert. Dadurch können die Komponenten, die durch den Harzdichtungsabschnitt 7 integriert werden, erhöht werden. Folglich kann eine Verbesserung der Haltbarkeit und eine Verbesserung der Festigkeit der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 erreicht werden.
  • Darüber hinaus dichtet der Harzdichtungsabschnitt 7 auch die Verbindungsabschnitte 42 ab. Als Ergebnis kann die Abdichtung der Verbindungsabschnitte 42 durch den Harzdichtungsabschnitt 7 erfolgen. Das heißt, in den zusammengefügten Verbindungsabschnitten 42 wird vorzugsweise eine Abdichtung bzw. Versiegelung ausgeführt, um ein Auslaufen des Kühlmittels zuverlässig zu verhindern. Nach der vorliegenden Ausführungsform kann diese Versiegelung bzw. Abdichtung auch durch den Harzdichtungsabschnitt 7 erfolgen, der zur Sicherstellung der Isolierung des Halbleiterelements und dergleichen vorgesehen ist. Folglich kann die Anzahl der Komponenten und die Anzahl der Fertigungsschritte reduziert werden.
  • Andere Auswirkungen sind ähnlich denen der zweiten Ausführungsform.
  • Hier wird der Harzdichtungsabschnitt 7 lediglich benötigt, um das Halbleiterelement 2, den Leiterrahmen 3 und den Isolierabschnitt 5 abzudecken und mit dem Kühlrohr 4 verbunden zu werden. Der Harzdichtungsabschnitt 7 muss nicht unbedingt geformt werden, um die Mehrzahl der Kühlrohre 4 abzudecken, wie in 30 dargestellt. Das heißt, obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, kann der Harzdichtungsabschnitt 7 die laminierten Bauteilgruppen 11 abdecken, während er nur in den Spaltteilen 44 zwischen benachbarten Kühlrohren 4 angeordnet ist.
  • (Achte Ausführungsform)
  • Wie in 31 dargestellt, ist in der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß einer achten Ausführungsform der Harzdichtungsabschnitt 7 so angeordnet, dass er die Verbindungsabschnitte 42 bedeckt.
  • Das heißt, der Harzdichtungsabschnitt 7 ist so geformt, dass er das Paar von Verbindungsabschnitten 42, die auf beiden Seiten der laminierten Bauteilgruppe 11 in der Lateralrichtung Y angeordnet sind, zusammen mit der laminierten Bauteilgruppe 11 abdeckt. Als Ergebnis wird jeder Verbindungsabschnitt 42 durch den Harzdichtungsabschnitt 7 über den Gesamtumfang jedes Verbindungsteils 42 abgedichtet.
  • Andere Konfigurationen sind ähnlich denen der ersten Ausführungsform.
  • Nach der vorliegenden Ausführungsform wird der Verbindungsabschnitt 42 durch den Harzdichtungsabschnitt 7 abgedichtet. Daher kann die Abdichtung der Verbindungsabschnitte 42 durch den Harzdichtungsabschnitt 7 erfolgen. Das heißt, das Abdichten der verbundenen Verbindungsabschnitte 42 kann auch durch den Harzdichtungsabschnitt 7 erfolgen, der zur Gewährleistung der Isolierung des Halbleiterelements 2 und dergleichen vorgesehen ist. Das heißt, dass neben der Isolierung des Halbleiterelements 2 und der Integration der laminierten Bauteilgruppen 11 und der Kühlrohre 4 auch die Abdichtung der Verbindungsabschnitte 42 als Aufgabe des Harzdichtungsabschnitts 7 vorgesehen werden kann. Folglich kann die Anzahl der Komponenten und die Anzahl der Fertigungsschritte reduziert werden.
  • Zusätzlich kann eine Form zum Formen des Harzdichtungsabschnitts 7 so geformt werden, dass eine äußere Form des Kühlrohrs 4 abgedeckt wird. Daher kann eine Struktur der Form vereinfacht werden. Ein leicht herstellbare Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 kann erhalten werden.
  • Andere Auswirkungen sind ähnlich denen der ersten Ausführungsform.
  • (Neunte Ausführungsform)
  • Wie in 32 dargestellt, bedeckt der Harzdichtungsabschnitt 7 in der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 nach einer neunten Ausführungsform im Wesentlichen vollständig einen laminierten Körper, in dem zahlreiche Kühlrohre 4 und zahlreiche laminierte Bauteilgruppen 11 laminiert sind.
  • Der Aufbau des Schichtkörpers selbst, der sich aus den Kühlrohren 4 und den laminierten Bauteilgruppen 11, mit Ausnahme des Harzdichtungsabschnitts 7, zusammensetzt, ähnelt der in 3 gezeigten Struktur, entsprechend der ersten Ausführungsform. Zusätzlich ist der Harzdichtungsabschnitt 7 so geformt, dass er alle Kühlrohre 4 und alle laminierten Bauteilgruppen 11 im laminierten Körper abdeckt. In diesem Fall wird eine einzige Halbleiterkühlbaugruppe 10 durch alle Kühlrohre 4 und alle laminierten Bauteilgruppen 11 im laminierten Körper und dem Harzdichtungsabschnitt 7 konfiguriert. Hier ragen die Leistungsanschlüsse 31, der Kühlmitteleinleitungsabschnitt 421 und der Kühlmittelauslassabschnitt 422 aus dem Harzdichtungsabschnitt 7 heraus.
  • Andere Konfigurationen sind ähnlich denen der ersten Ausführungsform.
  • Nach der vorliegenden Ausführungsform kann die Form für die Bildung des Harzdichtungsabschnitts 7 so geformt werden, dass sie die äußere Form des laminierten Körpers abdeckt. Daher kann die Struktur der Form vereinfacht werden. Eine einfach zu fertigende Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 kann erhalten werden.
  • Andere Auswirkungen sind ähnlich denen der gegenwärtigen Ausführungsform.
  • (Zehnte Ausführungsform)
  • Wie in 33 dargestellt, sind in der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 nach einer zehnten Ausführungsform der positive Leistungsanschluss 31P und der negative Leistungsanschluss 31N so angeordnet, dass sich ihre Hauptflächen gegenüberliegen.
  • Der positive Leistungsanschluss 31P und der negative Leistungsanschluss 31N sind jeweils plattenförmig ausgebildet. Die Hauptoberfläche des positiven Leistungsanschlusses 31P und die Hauptoberfläche des negativen Leistungsanschlusses 31N liegen beide in Laminierrichtung X. In der Laminierrichtung X stehen sich die Hauptoberfläche des positiven Leistungsanschlusses 31P und die Hauptoberfläche des negativen Leistungsanschlusses 31N gegenüber. Das heißt, aus der Laminierrichtung X betrachtet, sind der positive Leistungsanschluss 31P und der negative Leistungsanschluss 31N so angeordnet, dass sie sich überlappen. Hier ist die Ausgangsleistungsklemme 310 in einer Position weg von dem positiven Leistungsanschluss 31P und dem negativen Leistungsanschluss 31N in Lateralrichtung Y angeordnet.
  • Andere Konfigurationen sind ähnlich denen der zweiten Ausführungsform.
  • Nach der vorliegenden Ausführungsform sind der positive Leistungsanschluss 31P und der negative Leistungsanschluss 31N, durch die Ströme in entgegengesetzter Richtung fließen, einander gegenüberliegend angeordnet. Folglich kann die Induktivität effektiv reduziert werden.
  • Andere Auswirkungen sind ähnlich denen der zweiten Ausführungsform.
  • (Elfte Ausführungsform)
  • Wie in 34 bis 36 dargestellt, wird anhand einer elften Ausführungsform ein Aspekt eines Verfahrens zur Harzabdichtung der laminierten Bauteilgruppe 11 beschrieben.
  • Das heißt, die vorliegende Ausführungsform ist ein Aspekt einer Bildungsmethode für den Harzdichtungsabschnitt 7, um einen Zustand in 12 von einem Zustand in 11 zu erreichen, entsprechend der oben beschriebenen ersten Ausführungsform.
  • Zunächst wird, wie in 34 dargestellt, das Paar Kühlrohre 4, zwischen denen die laminierte Bauteilgruppe 11 angeordnet ist, von einer unteren Form 81 und einer oberen Form 82 in Laminierrichtung X eingelegt. Zu diesem Zeitpunkt sind auf beiden Seiten der laminierten Bauteilgruppe 11 in Lateralrichtung Y zwischen dem Paar Kühlrohre 4 Schieberformen 83 angeordnet, die eine im Wesentlichen prismenartige Form haben. In diesem Zustand wird Harz in einen Hohlraum gegossen, der von der unteren Form 81, der oberen Form 82 und dem Paar Schieberformen 83 umgeben ist. Dann, nachdem das Harz ausgehärtet ist, werden die untere Form 81, die obere Form 82 und das Paar Schieberformen 83 entfernt. Als Ergebnis wird die laminierte Bauteilgruppe 11 durch den Harzdichtungsabschnitt 7 zwischen dem Kühlrohrpaar 4 abgedichtet. Das heißt, als Ergebnis erhält man die Halbleiterkühlbaugruppe 10, wie sie in 12 dargestellt ist.
  • Wie oben beschrieben, werden bei Verwendung des Schieberwerkzeugpaares 83 die Formen in einer vertikalen Richtung Z geschoben. Daher werden, wie in 35 oder 36 gezeigt, die Seitenflächen des erhaltenen Harzdichtungsabschnitts 7 in eine konische Form gebracht. Hier zeigt 35 die Form des Harzdichtungsabschnitts 7, in den die Schieberform 83 von einer Seite gegenüber dem Leistungsanschluss 31 eingesetzt und entfernt wird. 36 zeigt die Form des Harzdichtungsabschnitts 7, in das die Schieberformen 83 auf der Seite des Leistungsanschlusses 31 eingesetzt und entfernt werden. In 35 und 36 ist die sich verjüngende Form leicht hervorgehoben dargestellt. Eine Neigung der Verjüngung kann gegenüber der in den Zeichnungen gezeigten reduziert werden. Dies gilt in ähnlicher Weise für die nachfolgend beschriebene 38.
  • Nach der vorliegenden Ausführungsform kann der Harzdichtungsabschnitt 7 vorteilhaft geformt werden.
  • (Zwölfte Ausführungsform)
  • Wie in 37 und 38 dargestellt, wird anhand einer zwölften Ausführungsform ein weiterer Aspekt des Verfahrens zur Harzabdichtung der laminierten Bauteilgruppe 11 beschrieben.
  • Nach der gegenwärtigen Ausführungsform werden vier Schieberformen 83 verwendet. Das heißt, zwei Schieber 83 werden auf der Seite des Leistungsanschlusses 31 in vertikaler Richtung Z eingesetzt und entfernt. Die anderen beiden Schieber 83 werden auf der Seite des Leistungsanschlusses 31 in vertikaler Richtung Z eingesetzt und entfernt. In diesem Fall hat der erhaltene Harzdichtungsabschnitt 7, wie in 38 dargestellt, eine konische Form, bei der die Breite des Harzdichtungsabschnitts 7 in Lateralrichtung Y zu einem Mittelteil bzw. Mittenabschnitt in vertikaler Richtung Z hin zunimmt.
  • Andere Konfigurationen sind ähnlich denen der elften Ausführungsform.
  • Die vorliegende Offenbarung beschränkt sich in keiner Weise auf die oben beschriebenen Ausführungsformen. Verschiedene Aspekte sind möglich, ohne vom Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
  • Die vorliegende Offenbarung wird auf der Grundlage der Ausführungsformen beschrieben. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass sich die vorliegende Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt. Die vorliegende Offenbarung soll verschiedene Änderungsbeispiele und Modifikationen innerhalb des Äquivalenzbereichs abdecken. Außerdem, verschiedene Kombinationen und Konfigurationen und darüber hinaus andere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr, weniger oder nur ein einzelnes Element davon enthalten, sind ebenfalls im Sinne und Umfang der vorliegenden Offenbarung.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • JP 2007236120 A [0004]

Claims (14)

  1. Leistungsumwandlungsvorrichtung (1), die Folgendes umfasst ein Halbleiterelement (2); einen Leiterrahmen (3), der elektrisch mit dem Halbleiterelement verbunden ist, einen Strömungskanal-Bildungskörper (4), der einen Kühlmittelkanal (41) bildet, in dem ein Kühlmittel fließt; einen Isolierabschnitt (5), der zwischen dem Leiterrahmen und dem Strömungskanal-Bildungskörper angeordnet ist, um eine Isolierung zwischen dem Leiterrahmen und dem Strömungskanal-Bildungskörper zu schaffen; ein metallisches Verbindungsmaterial (6), das den Isolierabschnitt und den Strömungskanal-Bildungskörper verbindet; und einen Harzdichtungsabschnitt (7), der das Halbleiterelement und den Leiterrahmen versiegelt, wobei das Halbleiterelement und der Leiterrahmen mit dem Strömungskanal-Bildungskörper integriert angeordnet sind, um durch den Harzdichtungsabschnitt eine Halbleiter-Dichtbaugruppe (10) zu bilden.
  2. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: der Strömungskanal-Bildungskörper eine Mehrzahl von röhrenförmigen Kühlrohren (4) enthält, die so angeordnet sind, dass sie in einer Richtung laminiert sind, die senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Kühlmittels verläuft; und die Halbleiterkühlbaugruppe mindestens ein Paar Kühlrohre, die in einer Laminierrichtung (X) einander gegenüberliegend angeordnet sind, und den Harzdichtungsabschnitt, das Halbleiterelement und den Leiterrahmen umfasst, die zwischen dem Paar Kühlrohre angeordnet und in das Paar Kühlrohre integriert angeordnet sind.
  3. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei: die Halbleiterkühlbaugruppe eine Mehrzahl von Halbleiterelementen enthält, die nebeneinander in einer Richtung senkrecht zur Laminierrichtung zwischen dem Paar von Kühlrohren angeordnet sind.
  4. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei: mindestens zwei der Mehrzahl von Halbleiterelementen in der Halbleiterkühlbaugruppe ein Oberarm-Halbleiterelement (2u) und ein Unterarm-Halbleiterelement (2d) sind, die in Reihe miteinander verbunden sind.
  5. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei: die Halbleiterkühlbaugruppe das Folgende umfasst: einen positiven Leistungsanschluss (31P), der elektrisch mit dem Oberarm-Halbleiterelement verbunden ist, und einen negativen Leistungsanschluss (31N), der elektrisch mit dem Unterarm-Halbleiterelement verbunden ist, wobei der positive Leistungsanschluss und der negative Leistungsanschluss so konfiguriert sind, dass sie aus dem Harzdichtungsabschnitt in der gleichen Richtung wie der andere vorstehen und so angeordnet sind, dass sie nebeneinander liegend angeordnet sind.
  6. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei: der positive Leistungsanschluss und der negative Leistungsanschluss jeweils plattenförmig ausgebildet ist, und der positive Leistungsanschluss und der negative Leistungsanschluss so angeordnet ist, dass sich die jeweiligen Hauptflächen gegenüberliegen.
  7. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: der Strömungskanal-Bildungskörper eine Mehrzahl von röhrenförmigen Kühlrohren (4) enthält, die so angeordnet sind, dass sie in einer Richtung laminiert sind, die senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Kühlmittels verläuft; und in mindestens einem der mehreren Kühlrohre sind die Halbleiterelemente auf beiden Kühlflächen (431, 432) angeordnet, die in Laminierrichtung auf gegenüberliegenden Seiten zueinander stehen.
  8. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei: die Halbleiterelemente, die auf den beiden Kühlflächen des Kühlrohrs angeordnet sind, die sich auf gegenüberliegenden Seiten zueinander befinden, so angeordnet sind, dass sie sich aus der Laminierrichtung gesehen zumindest teilweise überlappen.
  9. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei: die Halbleiterkühlbaugruppe ein Paar Kühlrohre enthält, die in Laminierrichtung gegenüberliegend angeordnet sind; und in dem Kühlrohrpaar das Halbleiterelement in Laminierrichtung nur auf einer Fläche angeordnet ist.
  10. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei: die Mehrzahl der Kühlrohre drei oder mehr Kühlrohre umfasst, die so angeordnet sind, dass sie in Laminierrichtung laminiert sind; eine Mehrzahl von Spaltabschnitten (44) zwischen den Kühlrohren, die in Laminierrichtung nebeneinander liegen, in einer Mehrzahl von Positionen in der Laminierrichtung vorgesehen sind; die Halbleiterelemente zusammen mit den Leiterrahmen in den Lückenabschnitten in der Mehrzahl von Positionen angeordnet sind; und die drei oder mehr Kühlrohre sind durch den Harzdichtungsabschnitt mit den Halbleiterelementen und den Leiterrahmen in den Spaltabschnitten integriert.
  11. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei: die Kühlrohre, die in Laminierrichtung nebeneinander liegen, durch einen Verbindungsabschnitt (42) verbunden sind, der zwischen den jeweiligen Kühlmitteldurchflusskanälen kommuniziert; und der Harzdichtungsabschnitt auch den Verbindungsabschnitt abdichtet.
  12. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei: der Isolierabschnitt ein Keramiksubstrat (51) und Metallschichten (52) umfasst, die jeweils auf beiden Hauptoberflächen des Keramiksubstrats ausgebildet sind.
  13. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei: die Metallschichten werden jeweils auf beiden Hauptoberflächen des Keramiksubstrats in Abschnitten gebildet, die periphere Randabschnitte ausschließen.
  14. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei: im Strömungskanal-Bildungskörper wird der Kühlmittelströmungskanal in einer Position gebildet, die einem Abschnitt gegenüberliegt, an dem das metallische Verbindungsmaterial angeschlossen ist.
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