DE112018006878T5 - Leistungshalbleitergerät - Google Patents

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DE112018006878T5
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sealing material
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Nobutake Tsuyuno
Hiroshi Houzouji
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Hitachi Astemo Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Systems Ltd
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Abstract

Ein Ziel der Erfindung ist es, die Zuverlässigkeit eines Leistungshalbleitergerätes zu verbessern. Das erfindungsgemäße Leistungshalbleitergerät umfasst ein Halbleiterbauelement, einen ersten und einen zweiten Anschluss zur Übertragung von Strom auf das Halbleiterbauelement, eine erste und eine zweite Basis, die unter Zwischenschaltung eines Teils des ersten Anschlusses, eines Teils des zweiten Anschlusses und des Halbleiterbauelements einander zugewandt angeordnet sind, sowie ein in einem Raum zwischen der ersten und der zweiten Basis vorgesehenes Dichtungsmaterial. Der zweite Anschluss weist ein Zwischenstück auf, das so ausgebildet ist, dass der Abstand von des ersten Anschlusses in Richtung von dem Zwischenstück weg zunimmt. Das Zwischenstück ist zwischen der ersten und der zweiten Basis in dem Dichtungsmaterial vorgesehen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Leistungshalbleitergerät, spezieller ein solches mit einem Halbleiterbauelement für hohe Leistung.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Leistungswandlergeräte, bei denen Leistungshalbleiterelemente geschaltet werden, weisen einen hohen Umwandlungs-Wirkungsgrad auf und werden daher in Verbraucheranwendungen und Anwendungen in der Fahrzeug-, Eisenbahn-, Transformatortechnik und dergleichen eingesetzt.
  • Da Leistungshalbleiterelemente beim Betrieb Wärme erzeugen, ist Wärmeableitung erforderlich. Insbesondere bei Anwendungen in Fahrzeugen wird ein mit Wasserkühlung arbeitendes hoch-wirksames Kühlsystem zur Miniaturisierung und Gewichtsverringerung erforderlich. In PTL 1 ist ein Leistungshalbleitergerät offenbart, bei dem beide Oberflächen des Leistungshalbleiterbauelements gekühlt werden.
  • Bei dem in PTL 1 beschriebenen Leistungshalbleitergerät wird ein Wasserkanal ausgebildet, indem ein mit wärmehärtendem Kunststoff gebildetes Halbleitergerät mit thermoplastischem Kunststoff geformt wird. In diesem Wasserkanal steht das Kühlwasser stets in Kontakt mit dem Kunstharz, so dass das Kunstharz Feuchtigkeit bis zur Sättigung absorbiert; infolgedessen besteht die Gefahr, dass sich Wasser niederschlägt, das in einen winzigen Abschälbereich an der Grenzfläche zwischen dem Halbleiterbauelement und dem Kunstharz eindiffundiert.
  • Zitaten liste
  • Patentliteratur
  • PTL 1: J P 2012-9568 A
  • TECHNISCHES PROBLEM
  • Ein Ziel der Erfindung besteht darin, die Zuverlässigkeit eines Leistungshalbleitergeräts zu verbessern.
  • PROBLEMLÖSUNG
  • Gemäß der Erfindung enthält ein Leistungshalbleitergerät ein Halbleiterbauelement, einen ersten und einen zweiten Anschluss zur Zuführung von Strom an das Halbleiterbauelement, eine erste und eine zweite Basis, die einander gegenüber liegen und zwischen denen ein Teil des ersten Anschlusses, ein Teil des zweiten Anschlusses und das zwischen der ersten und der zweiten Basis liegende Halbleiterbauelement angeordnet sind, sowie ein in einem Raum zwischen der ersten und der zweiten Basis vorhandenes Dichtungsmaterial. Der zweite Anschluss umfasst ein Zwischenstück, das zwischen der ersten und der zweiten Basis und dem Dichtungsmaterial vorgesehen und so ausgebildet ist, dass der Abstand zu dem ersten Anschluss von dem Halbleiterbauelement weg zunimmt.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Erfindungsgemäß lässt sich die Zuverlässigkeit eines Leistungshalbleitergeräts verbessern.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Gesamtperspektive der Vorderseite eines Leistungshalbleitergeräts 140 entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
    • 2 ist eine Gesamtperspektive der Rückseite des Leistungshalbleitergeräts 140 entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
    • 3 ist eine Gesamtperspektive der Vorderseite des Leistungshalbleitergeräts 140 bei abgenommenem Strömungswegdeckel 1003.
    • 4 ist eine transparente Vorderansicht des Leistungshalbleitergeräts 140.
    • 5 ist ein Querschnitt durch eine Leistungshalbleitereinheit 300 längs der Linie A-A in 4.
    • 6 ist ein Querschnitt durch die Leistungshalbleitereinheit 300 längs der Linie B-B in 4.
    • 7 zeigt eine Querschnittsdarstellung zur Veranschaulichung des Herstellverfahrens für das Leistungshalbleitergerät 140.
    • 8 ist eine Draufsicht auf die Leistungshalbleitereinheit 300 im Zustand des Schrittes (c) in 7.
    • 9 ist eine sich auf die zweite Basis 804 konzentrierende Perspektive zur Veranschaulichung des Herstellverfahrens für das Leistungshalbleitergerät 140 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
    • 10 ist eine sich auf die erste Basis 803 konzentrierende Perspektive zur Veranschaulichung des Herstellverfahrens für das Leistungshalbleitergerät 140 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
    • 11 ist eine sich auf das Dichtungsmaterial 603 konzentrierende Perspektive zur Veranschaulichung des Herstellverfahrens für das Leistungshalbleitergerät 140 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
    • 12 ist eine Perspektive zur Veranschaulichung des Aussehens eines Leistungshalbleitergeräts 200 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, auf dem ein Leistungshalbleitergerät 140 montiert ist.
    • 13 ist eine schematische Darstellung, die den Querschnittsaufbau des Leistungshalbleitergeräts 200 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
  • Vor der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung soll das Prinzip der Erfindung erläutert werden.
  • Eine erfindungsgemäße Konfiguration umfasst einen ersten und einen zweiten Anschluss zur Stromzuführung an ein Halbleiterbauelement, eine erste und eine zweite Basis, zwischen denen ein Teil des ersten Anschlusses und ein Teil des zweiten Anschlusses und das zwischen der ersten und der zweiten Basis angeordnete Halbleiterbauelement liegen und die einander zugewandt sind, sowie ein in einem Raum zwischen der ersten und der zweiten Basis vorgesehenes Dichtungselement. Der zweite Anschluss weist ein Zwischenstück auf, das so ausgebildet ist, dass der Abstand von dem ersten Anschluss in Richtung von dem Halbleiterbauelement weg zunimmt. Das Zwischenstück ist zwischen der ersten und der zweiten Basis in dem Dichtungsmaterial vorgesehen.
  • Da erfindungsgemäß die erste und die zweite Basis, die aus Metall gebildet sind, auf beiden Seiten des Halbleiterbauelements vorgesehen sind, kommt Kühlwasser beim Kühlen beider Seiten des Halbleiterbauelements nicht in Kontakt mit dem Dichtungsmaterial. Daher findet keine Feuchtigkeitsabsorption des Dichtungsmaterials durch das Kühlwasser statt mit dem Effekt einer hervorragenden Isolationseigenschaft.
  • Da der zweite Anschluss so ausgebildet ist, dass der Abstand zwischen den Anschlüssen vom Halbleiterbauelement weg zunimmt, ergibt sich der Effekt, dass die Kriechstrecke und der räumliche Abstand, die das Hochspannungsgerät einhalten muss, leicht zu gewährleisten sind. Wird andererseits der Abstand zwischen den Anschlüssen erweitert, ohne ein teures Isoliersubstrat, auf dem das Halbleiterbauelement montiert ist, aus Kostengründen zu vergrößern, so nimmt der Abstand zwischen Anschlüssen außerhalb der Leistungshalbleitergerätes zu, womit auch der elektrische Widerstand und die erzeugte Wärmemenge steigen.
  • Wird bei einem kleinen Leistungshalbleitergerät mit einer Außenabmessung in Längsrichtung, an der der zweite Anschluss herausragt, von 170 mm oder weniger ein starker Strom von 300 A oder mehr angelegt, so nimmt die erzeugte Wärmemenge gegenüber dem Fall, bei dem der Anschluss aus dem Dichtungsmaterial an der kürzesten Länge herausragt, zu. Daraus resultiert ein neues Problem, nämlich dass die Temperatur die Glasübergangstemperatur des den Anschluss abdichtenden Dichtungsmaterials überschreitet und Haftung zwischen dem Dichtungsmaterial und dem Anschluss abnimmt.
  • Insofern wird, wie bei der Erfindung, das zwischen die erste und die zweite Basis eingefügte Zwischenstück so ausgebildet, dass der Abstand von dem ersten Anschluss in Richtung vom Halbleiterbauelement weg zunimmt und infolgedessen die Kühlleistung des zweiten Anschlusses verbessert ist und ein hoher Strom effektiv angelegt werden kann. Da ferner die erste und die zweite Basis mit Dichtungsmaterial gemeinsam abgedichtet sind, erhöht sich die Leistungsfähigkeit effektiv.
  • Im Folgenden wird als Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Aufbaus ein Leistungshalbleitergerät beschrieben, das in einem an einem Fahrzeug montierten Wandler verwendet wird. In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen des Leistungshalbleitergerätes werden die einzelnen Bauteile, nämlich ein Leistungshalbleiterbauelement als wärmerzeugendes Bauteil, eine Leistungshalbleitereinheit mit einem darauf montierten Leistungshalbleiterbauelement, eine Basis mit einem Rippenteil als Wärmeableitplatte, auf der das Leistungshalbleiterbauelement montiert ist, ein Eingangs/Ausgangs-Anschluss der Leistungshalbleitereinheit, ein Dichtungsmaterial zum gemeinsamen Abdichten der Leistungshalbleitereinheit und der Basis, einem Wasserkanaldeckel zur Ausbildung eines Wasserkanals und ein strömungswegbildendes Teil zum Verbinden der oberen und der unteren Wasserkanäle anhand der Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind gleichen Bauteile gleiche Symbole zugeordnet, und redundante Beschreibung ist weggelassen.
  • 1 ist eine Gesamtperspektive der Vorderseite eines Leistungshalbleitergeräts 140 entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. 2 ist eine Gesamtperspektive der Rückseite des Leistungshalbleitergeräts 140 entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. 3 ist eine Gesamtperspektive der Vorderseite des Leistungshalbleitergeräts 140 bei abgenommenem Strömungswegdeckel 1003. 4 ist eine transparente Vorderansicht des Leistungshalbleitergeräts 140. 5 ist ein Querschnitt durch eine Leistungshalbleitereinheit 300 längs der Linie A-A in 4. 6 ist ein Querschnitt durch die Leistungshalbleitereinheit 300 längs der Linie B-B in 4.
  • Die Leistungshalbleitereinheit 300 ist ein Schaltungsaufbau mit einem weiter unten beschriebenen Halbleiterbauelement 860. Wie in 1 und 6 gezeigt, sind drei Leistungshalbleitereinheiten 300 in einer Reihe angeordnet. Die Leistungshalbleitereinheit 300 weist eine 2-in-1-Struktur auf, bei der zwei Armkreise, ein oberer und ein unterer Armkreis, in einem Modul integriert sind. Bei Verwendung einer 3-in-1-Struktur, einer 4-in-1-Struktur, einer 6-in-1-Struktur oder dergleichen zusätzlich zur der 2-in-1-Struktur lassen sich die Anzahl der Ausgangsanschlüsse von dem Leistungshalbleitergerät und die Größe verringern.
  • Der Kollektor-Messsignalanschluss 325C, der Gatesignalanschluss 325L des unteren Arms und der Temperaturmesssignalanschluss 325S übertragen ein elektrisches Signal zwischen der Leistungshalbleitereinheit 300 und der Steuer- oder Treiberplatine. Diese an zwei Flächen des Leistungshalbleitergeräts 140 herausragenden Signalanschlüsse werden durch Biegen zum Anschließen an eine Steuer- oder Treiberplatine in die gleiche Richtung gedreht. Die Aufteilung der Signalanschlüsse in zwei Flächen hat den Effekt, dass sich der Kriechwiderstand und der räumliche Widerstand zwischen den Anschlüssen leicht sicherstellen lassen.
  • Ein Gleichstromanschluss 315B bildet den Anschluss an der positiven Elektrodenseite, die Gleichstrom vom Kondensator überträgt. Ein Gleichstromanschluss 319B bildet den Anschluss an der negativen Elektrodenseite. Ein Wechselstromanschluss 320B überträgt einen Treiberwechselstrom an den Motor.
  • Wie in 6 gezeigt, sind eine erste Basis 803 und eine zweite Basis 804, die aus Metall bestehen, derart angeordnet, dass ihre Hauptflächen einander zugewandt sind. Wie in 3 gezeigt, bildet die erste Basis 803 Rippen 800, um den Wärmeübergangskoeffizient für ein Kühlmittel zu verbessern. Auch die zweite Basis 804 hat eine Rippe. Für die erste Basis 803 und die zweite Basis 804 besteht keine besondere Beschränkung, solange sie aus Metallmaterialien bestehen, wobei jedoch Kupfer oder Aluminium im Hinblick auf die Wärmeabfuhr und Aluminium aus Kostengründen zweckmäßig sind. Wie in 1 dargestellt, ist dann, wenn der Strömungswegdeckel 1003 mit der ersten Basis 803 laserverschweißt ist, die Verwendung von reinem Aluminium für die erste Basis 803 besonders zweckmäßig, um Lunker aufgrund Verdampfung von Verunreinigungen zu verhindern.
  • Mit dem in 1 und 6 gezeigten Dichtungsmaterial 603 sind das Halbleiterbauelement 860, die erste Basis 803, die zweite Basis 804 usw. durch Spritzpressen gemeinsam abgedichtet. Das Dichtungsmaterial 603 unterliegt keiner besonderen Beschränkung, solange es sich spritzpressen lässt, hat jedoch bezüglich seiner Wärmefestigkeit vorzugsweise eine Glasübergangstemperatur von 150 °C oder darüber. 612 ist ein weiter unten beschriebener, am Gehäuse 12 befestigter Befestigungsteil. In dem Strömungswegdeckel 1003 ist eine Öffnung 611 ausgebildet, die das Ein- und Ausströmen eines Kühlmittels in den bzw. aus dem Strömungsweg gestattet.
  • Der Gleichstromanschluss 315B und der Gleichstromanschluss 319B ragen in einer Reihe an einer Fläche des Leistungshalbleitergerätes 140 heraus. Da diese beiden Anschlüsse nebeneinander angeordnet sind, ergibt sich der Effekt, das Eingangs- und Ausgangsströme dicht beieinander auftreten und die Induktanz verringert ist. Ferner ragen die Gleichstromanschlüsse 315B und 319B zum Anschluss an den mit der Batterie verbundenen Kondensatormodul 500 an einer Fläche heraus, so dass sich das Layout des Wandlers vereinfacht. Der Wechselstromanschluss 320B ragt an der Fläche der Leistungshalbleitereinheit 300 heraus, die der Fläche, an welcher die Gleichstromanschlüsse 315B und 319B angeordnet sind, gegenüberliegt. Da der Wandlerausgang nach dem Anschluss an den Stromsensor mit dem Motor verbunden wird, liegen bei dieser Konfiguration die mit dem Kondensatormodul 500 verbundenen Gleichstromanschlüsse 315B und 319B in unterschiedlichen Richtungen, so dass sich das Layout des Wandlers vereinfachen lässt.
  • Anhand von 4 wird die beim vorliegenden Ausführungsbeispiel gegebene Beziehung zwischen einem ersten Anschluss 600, einem zweiten Anschluss 601, einem in dem zweiten Anschluss 601 vorgesehenen Zwischenstück 604, einem vorspringenden Teil 606 und eine ersten strömungspfadbildenden Teil 605 beschrieben.
  • Der erste Anschluss 600 und der zweite Anschluss 601 entsprechen dem Wechselstromanschluss 320B, dem Gleichstromanschluss 315B und dem Gleichstromanschluss 319B in 1 bis 3. Der vorspringende Teil 606 ragt in dem ersten Anschluss 600 und dem zweiten Anschluss 601 aus dem Dichtungsmaterial heraus. Andererseits ist das Zwischenstück 604 in dem ersten Anschluss 600 und dem zweiten Anschluss 602 mit dem Dichtungsmaterial 603 bedeckt. Da der vorspringende Teil 606 nicht von dem Dichtungsmaterial 603 bedeckt wird, brauchen keine Kriechstrecke und kein räumlicher Abstand eingehalten zu werden, wie sie ein Hochspannungsgerät erfüllen sollte.
  • Fließt durch den ersten Anschluss 600 und den zweiten Anschluss 601 ein hoher Strom von 300 A oder mehr, so entsteht an ihnen Wärme. Infolgedessen kann die Temperatur des Zwischenstücks 604 die Glasübergangstemperatur des Dichtungsmaterials 603 überschreiten. Dies kann die Haftung des Dichtungsmaterials 603 verringern.
  • Das Zwischenstück 604 ist ein mit dem vorspringenden Teil 606 einstückiger Teil des ersten Anschlusses 600 bzw. des zweiten Anschlusses 602 und stellt einen außerhalb des elektrischen Anschlussteils, etwa des Leistungshalbleiterbauelements 860, liegenden Abschnitt dar.
  • Sollen die Kosten reduziert werden, ohne das teure isolierende Substrat, auf dem das Leistungshalbleiterbauelement 860 montiert ist, zu vergrößern, und wird der Abstand zwischen den Anschlüssen vergrößert, so dass die Kriechstrecke und der räumliche Abstand eingehalten werden, wie sie für Hochspannungsgeräte gelten, so wird der außerhalb des Leistungshalbleitergerätes 140 liegende zweite Anschluss 601 nach außen verlagert. Mit zunehmendem Abstand zwischen den zweiten Anschlüssen 601 steigen jedoch auch der elektrische Widerstand und die erzeugte Wärmemenge.
  • Wie in 5 und 6 gezeigt, wird die in dem Zwischenstück 604 erzeugte Wärme über eine Kühlpfad 613 auf die erste Basis 803 und die zweite Basis 804 übertragen.
  • Da die erste Basis 803 und die zweite Basis 804 aus einem Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit bestehen und selbst einen Bereich in Kontakt mit dem Strömungsweg haben, wird die übertragene Wärme über ein Kühlmittel abgebaut. Da die erste Basis 803 und die zweite Basis 804 an beiden Seiten des Zwischenstücks 604 liegen, ergibt sich der Effekt, dass die erste und der zweite Anschluss 600, 601 hervorragende Wärmeableitung haben.
  • Das Kühlmittel ist durch ein Metallmaterial, etwa die erste Basis 803, die zweite Basis 804 und den Strömungswegdeckel 1003, gegenüber dem Dichtungsmaterial 603 isoliert. Daher lässt sich verhindern, dass das Dichtungsmaterial Feuchtigkeit aus dem Kühlwasser absorbiert, so dass gute Isolationseigenschaften sichergestellt sind.
  • Anhand von 7 bis 11 wird nun das Herstellverfahren für das Leistungshalbleitergerät 140 nach diesem Ausführungsbeispiel beschrieben. 7 ist eine Querschnittsdarstellung zur Erläuterung des Herstellverfahrens für das Leistungshalbleitergerät 140.
  • Wie in Schritt (a) von 7 gezeigt, wird ein kollektorseitiges Substrat 810 vorbereitet, auf dem ein Leiter angebracht ist.
  • Wie in Schritt (b) von 7 gezeigt, wird mit dem kollektorseitigen Substrat 810 über ein Verbindungsmittel, etwa Lot oder gesintertes Metall, das Halbleiterbauelement 860 verbunden. Mit dem Halbleiterbauelement 860 wird ein Metallblock 159 über ein Verbindungsmittel, etwa Lot oder gesintertes Metall, verbunden. Der Metallblock 159 unterliegt keiner besonderen Beschränkung, solange es sich um elektrisch leitfähiges Metallmaterial handelt, wobei Kupfer mit hoher elektrischer Leitfähigkeit zweckmäßig ist und Aluminium zur Gewichtsverringerung benutzt werden kann. Die Oberfläche des Metallblocks kann metallisiert oder in sonstiger Weise beschichtet werden, um die Verbindung mit dem Verbindungselement sicherzustellen. Ferner wird im Schritt (b) der 7 ein (nicht gezeigter) Aluminiumdraht angeschlossen.
  • Wie in Schritt (c) von 7 gezeigt, werden auf dem Leiter des kollektorseitigen Substrats 810 über ein Verbindungselement ein Leiterrahmen 830 und ein Leiterrahmen 831 angebracht. Ferner wird auf dem Leiter des kollektorseitigen Substrats 810 und dem Halbleiterbauelement 860 ein emitterseitiges Substrat 820 über ein Verbindungselement montiert.
  • Sodann wird, wie in Schritt (d) von 7 gezeigt, die mit Rippen 800 versehene erste Basis 803 mit dem emitterseitigen Substrat 820 und die mit Rippen 800 versehene zweite Basis 804 mit dem kollektorseitigen Substrat 810 verbunden.
  • Wie in Schritt (e) von 7 gezeigt, wird als Nächstes das Dichtungsmaterial 603 durch Spritzpressen in einen Raum zwischen der ersten Basis 803 und der zweiten Basis 804 eingefüllt und um den Raum ein Kunstharzteil gebildet.
  • Vor dem Spritzpressen kann jedes Bauelement mit einer Kunstharz-Dünnschicht 851 bedeckt werden, um die Haftung zwischen dem Dichtungsmaterial 603 und weiteren Komponenten zu verbessern.
  • Als Nächstes werden die Schritte (c) bis (e) von 7 näher erläutert. 8 ist eine Draufsicht auf die Leistungshalbleitereinheit 300 im Zustand des Schrittes (c) von 7.
  • Die Leistungshalbleitereinheit 300 weist je nachdem, wo sie anschließend montiert wird, drei Typen von Leiterrahmenformen auf. An einem Steueranschluss, etwa einem Gatesignalanschluss 325U des oberen Arms, ist ein Profilsteg 832 vorgesehen, um zu verhindern, dass Dichtungsmaterial zwischen die Steueranschlüsse fließt.
  • 9 ist eine sich auf die zweite Basis 804 konzentrierende perspektivische Darstellung zur Erläuterung eines Herstellverfahrens für das Leistungshalbleitergerät 140 entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
  • Die zweite Basis 804 hat den ersten strömungswegbildenden Teil 605 und den Befestigungsteil 612. Die drei Leistungshalbleitereinheiten 300 sind auf der zweiten Basis 804 zwischen den beiden ersten strömungswegbildenden Teilen 605 angeordnet. Dadurch, dass die Leistungshalbleitereinheit 300 zuvor hergestellt und auf der zweiten Basis 804 montiert wird, lässt sich eine Verwerfung der Leistungshalbleitereinheit 300 selbst verringern. Die Leistungshalbleitereinheit 300 und die zweite Basis 804 werden unter Verwendung eines Metallmaterials, etwa Lot, miteinander verbunden. Die zweite Basis 804 wird mit dem ersten strömungswegbildenden Teil 605 und mit dem Befestigungsteil 612 durch metallische Verbindung, etwa Laserschweißen, verbunden.
  • 10 ist eine sich auf die erste Basis 803 konzentrierende perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung des Herstellverfahrens für das Leistungshalbleitergerät 140 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
  • Die erste Basis 804 ist mit den drei Leistungshalbleitereinheiten 300, dem Befestigungsteil 612 und dem ersten strömungswegbildenden Teil 605 verbunden. Die Leistungshalbleitereinheit 800 und die erste Basis 803 werden unter Verwendung eines Metallmaterials, etwa Lot, miteinander verbunden. Die erste Basis 803 wird mit dem ersten strömungswegbildenden Teil 605 und mit dem Befestigungsteil 612 durch metallische Verbindung, etwa Laserschweißen, verbunden.
  • 11 ist eine sich auf das Dichtungsmaterial 603 konzentrierende perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung des Herstellverfahrens für das Leistungshalbleitergerät 140 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
  • Der Raum zwischen der ersten Basis 803 und der zweiten Basis 804 wird durch Spritzpressen mit dem Dichtungsmaterial 603 abgedichtet. Durch gemeinsames Abdichten mittels Spritzpressen lässt sich die Produktivität steigern,
  • 12 ist eine perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung des Aussehens eines Leistungshalbleitergeräts 200 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, auf dem das Leistungshalbleitergerät 140 montiert ist.
  • Das Aussehen des Leistungshalbleitergeräts 200 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entsteht dadurch, dass ein Gehäuse 12 mit im Wesentlichen rechteckiger oberer oder unterer Fläche, ein an einer der kurzen Außenabmessungen des Gehäuses 12 vorgesehener oberer Kasten 10 und eine unterer Kasten 12 zum Verschließen der unteren Öffnung des Gehäuses 12 befestigt werden. Das Gehäuse 12 und der untere Kasten können einstückig ausgebildet werden. Da die untere oder die obere Ansicht des Gehäuses 12 im Wesentlichen rechteckige Form hat, lässt sich das Gehäuse 12 leicht an einem Fahrzeug montieren und leicht herstellen. Durch einen Kühlmitteleinlass 13 strömt das Kühlmittel an einer Fläche des Gehäuses 12 ein und durch einen Kühlmittelauslass 14 an einer Fläche des Gehäuses 12 aus. Ein Signal zum Betrieb des Leistungshalbleitergeräts 140 und dergleichen wird über einen Anschluss 21 gesendet bzw. empfangen. Eine Wechselstromanschluss 18 verbindet das Leitungswandlergerät 200 mit dem Motor und überträgt Wechselstrom.
  • 13 ist eine schematische Darstellung, die den Querschnittsaufbau des Leistungshalbleitergeräts 200 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt.
  • In dem Leistungshalbleitergerät 140 wird der Wechselstromanschluss 320B mit einer Sammelschiene verschweißt, an der der Stromfühler 180 angebracht ist. Ferner werden die Gleichstromanschlüsse 315B und 319B des Leistungshalbleitergeräts 140 an den Anschlüssen des Kondensatormoduls 500 angeschweißt. Sodann werden die Steuerschaltungskarte 172 mit den darauf montierten Komponenten und die Treiberschaltungskarte 174 zusammengebaut und mit den Signalanschlüssen verbunden. Dadurch, dass die Steuerschaltungskarte 172 und die Treiberschaltungskarte 174 im oberen Teil des Leistungshalbleitergeräts 14, in dem der Strömungsweg ausgebildet ist, und das Kondensatormodul 500 im unteren Teil des Leistungshalbleitergeräts 140 eingebaut werden, lässt sich das Leistungshalbleitergerät 200 klein bauen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Oberer Kasten
    12
    Gehäuse
    13
    Kühlmitteleinlass
    14
    Kühlmittelauslass
    16
    Unterer Kasten
    21
    Leiter
    136
    Batterie
    140
    Leistungshalbleitergerät
    159
    Metallblock
    172
    Steuerschaltungskarte
    174
    Treiberschaltungskarte
    180
    Stromfühler
    200
    Leitungswandergerät
    300
    Leistungshalbleitereinheit
    315B
    Gleichstromanschluss an der Seite der positiven Elektrode
    319B
    Gleichstromanschluss an der Seite der negativen Elektrode
    320B
    Wechselstromanschluss
    325U
    Gatesignalanschluss des oberen Arms
    325L
    Gatesignallanschluss des unteren Arms
    325C
    Kollektormesssignalanschluss
    600
    Erster Anschluss
    601
    Zweiter Anschluss
    603
    Dichtungsmaterial
    604
    Zwischenstück
    605
    Erster strömungswegbildender Teil
    606
    Vorspringender Teil
    612
    Bestes Bauelement
    613
    Kühlpfad
    800
    Rippen
    803
    Erster Basisteil
    804
    Zweiter Basisteil
    810
    Kollektorseitiges Substrat
    820
    Emitterseitiges Substrat
    830
    Leiterrahmen
    831
    Leiterrahmen
    832
    Profilsteg
    851
    Kunstharz-Dünnschicht
    860
    Halbleiterbauelement
    1003
    Strömungswegdeckel
  • 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 2012009568 A [0005]

Claims (3)

  1. Leistungshalbleitergerät mit einem Halbleiterbauelement, einem ersten und einem zweiten Anschluss zum Übertragen von Strom an das Hal bleiterbau element, einer ersten und einer zweiten Basis, die unter Zwischenschaltung eines Teils des ersten Anschlusses, eines Teils des zweiten Anschlusses und des Halbleiterbauelements einander zugewandt angeordnet sind, und einem in einem Raum zwischen der ersten und der zweiten Basis vorgesehenen Dichtungsmaterial, wobei der zweite Anschluss ein Zwischenstück umfasst, das so ausgebildet ist, dass der Abstand von dem ersten Anschluss in Richtung von dem Halbleiterbauelement weg zunimmt, und das Zwischenstück zwischen der ersten und der zweiten Basis in dem Dichtungsmaterial vorgesehen ist.
  2. Leistungshalbleitergerät nach Anspruch 1, wobei die erste Basis mit einem ersten strömungswegbildenden Teil versehen ist, der das Zwischenstück überlappt und in dem ein Kühlmittel in Dickenrichtung des Dichtungsmaterials, gesehen in der Richtung, in der die erste und die zweite Basis angeordnet sind, strömt.
  3. Leistungshalbleitergerät nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Vorsprung, der mit dem Zwischenstück verbunden ist und aus dem Dichtungsmaterial herausragt, wobei das Zwischenstück unter einem anderen Winkel abgebogen ist als der Vorsprung zwischen dem Halbleiterbauelement und dem Vorsprung.
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