DE112022000403T5 - Leistungshalbleitervorrichtung und leistungswandlervorrichtung - Google Patents

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Ti CHEN
Akihiro Namba
Takeshi Tokuyama
Takahiro Araki
Kyota Asai
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Abstract

Eine Leistungshalbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist versehen mit: einem ersten Schaltungskörper, der einen oberen Arm einer Inverterschaltung zum Umwandeln eines Gleichstroms in einen Wechselstrom bildet; einem zweiten Schaltungskörper, der einen unteren Arm der Inverterschaltung bildet; und einer Leiterplatte, die ein Durchgangsloch aufweist, in dem der erste Schaltungskörper und der zweite Schaltungskörper angeordnet sind, und die eine Zwischenplatte zwischen dem ersten Schaltungskörper und dem zweiten Schaltungskörper aufweist. Die Zwischenplatte weist ein Wechselstrom-Verdrahtungsmuster zum Übertragen des Wechselstroms auf und der erste Schaltungskörper und der zweite Schaltungskörper sind so mit dem Wechselstrom-Verdrahtungsmuster verbunden, dass sie in Oberflächenkontakt mit dem Wechselstrom-Verdrahtungsmuster stehen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungshalbleitervorrichtung, bzw. ein Leistungshalbleiter-Bauelement, und eine Leistungswandlervorrichtung bzw. einen Leistungswandler.
  • Stand der Technik
  • Ein Leistungswandler, der durch einen Schaltbetrieb eines Leistungshalbleiter-Bauelements eine Leistungsumwandlung durchführt, weist einen hohen Umwandlungswirkungsgrad auf. Deshalb sind Leistungswandler zur Verbraucherverwendung, zur Verwendung in Fahrzeugen, Eisenbahnen, Umspannanlagen und dergleichen weit verbreitet. In diesen Leistungshalbleiter-Bauelementen fließt ein großer Strom, wenn ein Schaltbetrieb durchgeführt wird, und daher ist ein Stromweg mit geringem Stromverlust erforderlich. Ein Leistungshalbleiter-Bauelement für den Einsatz in Fahrzeugen muss zum Beispiel Anforderungen an die Miniaturisierung und die Reduktion eines Stromverlusts erfüllen.
  • Patentliteratur 1 offenbart ein Leistungshalbleiter-Bauelement, wobei in einem Schaltungskörper, der ein Leistungshalbleiterelement aufweist, ein IGBT eines oberen Arms, eine Diode eines oberen Arms, ein IGBT eines unteren Arms und eine Diode eines unteren Arms, die Leistungshalbleiterelemente sind, durch Lötung mit einem kollektorseitigen Leiterrahmen verbunden sind.
  • Liste der Bezugsliteratur
  • Patentliteratur
  • PTL 1: JP 2018-142620 A
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Die Vorrichtung, die in Patentliteratur 1 beschrieben wird, weist jedoch Probleme hinsichtlich der Miniaturisierung und der Reduktion des Stromverlusts auf.
  • Lösung des Problems
  • Eine Leistungshalbleitervorrichtung bzw. ein Leistungshalbleiter-Bauelement gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen ersten Schaltungskörper, der einen oberen Arm einer Inverterschaltung zur Umwandlung eines Gleichstroms in einen Wechselstrom bildet; einen zweiten Schaltungskörper, der einen unteren Arm der Inverterschaltung bildet; und eine Leiterplatte, die ein Durchgangsloch aufweist, in welchem der erste Schaltungskörper und der zweite Schaltungskörper angeordnet sind, und die eine Zwischenplatte zwischen dem ersten Schaltungskörper und dem zweiten Schaltungskörper aufweist, wobei die Zwischenplatte ein Wechselstrom-Verdrahtungsmuster zum Übertragen des Wechselstroms aufweist, und der erste Schaltungskörper und der zweite Schaltungskörper in einem Zustand, in welchem der erste Schaltungskörper und der zweite Schaltungskörper mit dem Wechselstrom-Verdrahtungsmuster in Oberflächenkontakt sind, mit dem Wechselstrom-Verdrahtungsmuster verbunden sind.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Der vorliegenden Erfindung gemäß ist es möglich, die Miniaturisierung und eine Reduktion des Stromverlusts eines Leistungshalbleiter-Bauelements zu erreichen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    • 1 ist eine Draufsicht eines Leistungswandlers.
    • 2 ist eine Querschnittsansicht des Leistungswandlers.
    • 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Hauptteils des Leistungshalbleiter-Bauelements.
    • 4 ist ein Schaltplan des Leistungshalbleiter-Bauelements.
    • 5 ist eine Draufsicht der Leiterplatte.
    • 6 ist eine Draufsicht, die eine erste Modifikation eines in der Leiterplatte ausgebildeten Durchgangslochs darstellt.
    • 7 ist eine Draufsicht, die eine zweite Modifikation des in der Leiterplatte ausgebildeten Durchgangslochs darstellt.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug nehmend auf die Zeichnungen beschrieben. Die folgende Beschreibung und die Zeichnungen dienen zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung. Daher wurden die Beschreibung und die Zeichnungen teilweise ausgelassen und vereinfacht, wenn dies der Klarheit der Beschreibung halber angemessen war. Die vorliegende Erfindung kann auf verschiedene andere Weisen ausgeführt werden. Sofern nicht anders angegeben, kann jede Komponente entweder als eine Einzelkomponente oder als eine Vielzahl von Komponenten verwendet werden.
  • Die Positionen, Größen, Formen, Bereiche und dergleichen der jeweiligen Bestandelemente, die in den Zeichnungen dargestellt sind, stellen keine tatsächlichen Positionen, Größen, Formen, Bereiche und dergleichen dar, um das Verständnis der vorliegende Erfindung zu erleichtern. Daher ist die vorliegende Erfindung nicht unbedingt auf die Positionen, Größen, Formen, Bereiche und dergleichen der jeweiligen Bestandelemente, die in den Zeichnungen offenbart werden, eingeschränkt.
  • Wenn eine Vielzahl von Bestandelementen vorhanden ist, die die gleiche oder im Wesentlichen die gleiche Funktion haben, kann die Beschreibung erfolgen, indem diese Bestandelemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen werden, wobei diesen Bestandelementen unterschiedliche tiefgestellte Buchstaben hinzugefügt werden. Wenn es nicht erforderlich ist, die Vielzahl von Bestandelementen voneinander zu unterscheiden, kann die die Beschreibung der Bestandelemente ohne tiefgestellte Buchstaben erfolgen.
  • 1 ist eine Draufsicht einer Leistungswandlervorrichtung bzw. eines Leistungswandlers 1000, der aus Leistungshalbleitervorrichtungen bzw. Leistungshalbleiter-Bauelementen 100 gebildet ist.
  • Das Leistungshalbleiter-Bauelement 100 umfasst: einen ersten Schaltungskörper 110, der einen oberen Arm einer Inverterschaltung bildet, die weiter unten beschrieben wird; und einen zweiten Schaltungskörper 120, der einen unteren Arm der Inverterschaltung bildet.
  • Der Leistungswandler 1000 umfasst ein U-Phasen-Leistungshalbleiter-Bauelement 100U, ein V-Phasen-Leistungshalbleiter-Bauelement 100V und ein W-Phasen-Leistungshalbleiter-Bauelement 100W, die auf einer Leiterplatte 200 parallel angeordnet sind. Die Leistungshalbleiter-Bauelemente 100U, 100V und 100W weisen im Wesentlichen die gleiche Chipkonfiguration auf. Daher können diese Leistungshalbleiter-Bauelemente 100U, 100V und 100W in der folgenden Beschreibung einfach als Leistungshalbleiter-Bauelement bzw. Leistungshalbleitervorrichtung 100 bezeichnet werden.
  • In der Leiterplatte 200 ist ein Durchgangsloch ausgebildet, wobei der erste Schaltungskörper 110 und der zweite Schaltungskörper 120 zwischen einer Oberseite und einer Unterseite der Leiterplatte 200 auf durchgehende Weise im Durchgangsloch angeordnet sind. Die Leiterplatte 200 weist eine Zwischenplatte 210 auf, die zwischen dem ersten Schaltungskörper 110 und dem zweiten Schaltungskörper 120 angeordnet ist. Das Durchgangsloch wird weiter unten näher beschrieben.
  • Auf einer Seite (Oberseite in der Zeichnung) der Leiterplatte 200 sind ein positives Gleichstrom-Verdrahtungsmuster 220 und ein negatives Gleichstrom-Verdrahtungsmuster 230 in einem Zustand, in welchem das positive Gleichstrom-Verdrahtungsmuster 220 und das negative Gleichstrom-Verdrahtungsmuster 230 voneinander isoliert sind, gestapelt. Das positive Gleichstrom-Verdrahtungsmuster 220 ist mit einem positiven Anschluss 221 verbunden, und das negative Gleichstrom-Verdrahtungsmuster 230 ist mit einem negativen Anschluss 231 verbunden.
  • Auf der anderen Seite (Unterseite in der Zeichnung) der Leiterplatte 200 sind Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240 ausgebildet, um einen Wechselstrom zu Zwischenplatten 210 der Leiterplatte 200 zu übertragen. Steuerverdrahtungsmuster, um Steuersignale über Leitungsdrähte 251 zur Gate-Elektrode von Transistoren 140 in jedem der Schaltungskörper 110 und 120 zu übertragen, sind in Steuerverdrahtungsmuster-Bereichen 250 ausgebildet. Die Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240 sind mit den Wechselstrom-Anschlüssen 241 verbunden, und die Steuerverdrahtungsmuster-Bereiche 250 sind mit Steueranschlüssen (nicht dargestellt) verbunden.
  • Der erste Schaltungskörper 110 und der zweite Schaltungskörper 120 enthalten jeweils eine Diode 130 und einen Transistor 140. Die Gleichstrom-Verdrahtungsmuster 220 und 230, die Dioden 130, die Transistoren 140 und die Steuerverdrahtungsmuster-Bereiche 250 sind in dieser Reihenfolge von einer Seite zur anderen auf der Oberfläche der Leiterplatte 200 angeordnet. Der Transistor 140 ist z. B. ein IGBT.
  • Auf der Leiterplatte 200 sind Schaltungskomponenten 300 wie z.B. Kondensatoren montiert. Der Kondensator ist z. B. ein Folienkondensator, ein Keramikkondensator oder dergleichen. Neben den Kondensatoren können auch andere elektronische Komponenten auf der Leiterplatte 200 montiert sein. Die Schaltungskomponenten 300 können auf der Seite der Gleichstrom-Verdrahtungsmuster 220 und 230 oder auf der Seite des Wechselstrom-Verdrahtungsmusters 240 angeordnet sein.
  • In den Leistungshalbleiter-Bauelementen 100 für drei Phasen, die auf der Leiterplatte 200 parallel angeordnet sind, sind der erste Schaltungskörper 110 und der zweite Schaltungskörper 120 jedes Leistungshalbleiter-Bauelements 100 durch eine Versiegelung 400 versiegelt. In 1 ist die Versiegelung 400 in einem durchsichtigen Zustand dargestellt, um die innere Konfiguration des Leistungshalbleiter-Bauelements 100 zu veranschaulichen. Die Versiegelung 400 besteht aus einem Harzmaterial oder dergleichen mit isolierenden Eigenschaften. Die Versiegelung 400 bedeckt die Gesamtheit der ersten Schaltungskörper 110 und der zweiten Schaltungskörper 120, der Gleichstrom-Verdrahtungsmuster 220 und 230, der Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240 und Abschnitte des Steuerverdrahtungsmuster-Bereichs 250. Die Versiegelung 400 ist auf und unter der Leiterplatte 200 ausgebildet. Die Versiegelung 400 kann in einem Zustand gebildet werden, in welchem die Versiegelung 400 die Schaltungskomponenten 300 bedeckt.
  • 2 ist eine Querschnittsansicht des Leistungswandlers 1000. 2 stellt einen Querschnitt entlang einer Linie X-X' in 1 dar.
  • Ein Emitter des Transistors 140 ist durch ein Lot 150 mit einem emitterseitigen Leiterrahmen (Leadframe) 140E verbunden. Ein Kollektor des Transistors 140 ist durch ein Lot 150 mit einem kollektorseitigen Leiterrahmen 140C verbunden. Die Emitter-Seite der ersten Schaltungskörper 110 und die Emitter-Seite der zweiten Schaltungskörper 120 der Leistungshalbleiter-Bauelemente 100 für drei Phasen sind auf einer Oberfläche der Leiterplatte 200 angeordnet. Die Kollektor-Seite der ersten Schaltungskörper 110 und die Kollektor-Seite der zweiten Schaltungskörper 120 der Leistungshalbleiter-Bauelemente 100 für drei Phasen sind auf der anderen Oberfläche der Leiterplatte 200 angeordnet. Bei solchen Konfigurationen liegen die Chips der jeweiligen Transistoren 140 auf der gleichen Seite, wodurch es möglich ist, die Fertigungsschritte zu vereinfachen.
  • Der emitterseitige Leiterrahmen 140E des ersten Schaltungskörpers 110 ist in einem Zustand, in welchem der emitterseitige Leiterrahmen 140E in Oberflächenkontakt mit dem Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240 ist, mit dem Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240 der Zwischenplatte 210 verbunden. Ferner ist der kollektorseitige Leiterrahmen 140C des zweiten Schaltungskörpers 120 in einem Zustand, in welchem der kollektorseitige Leiterrahmen 140C in Oberflächenkontakt mit dem Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240 ist, mit dem Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240 der Zwischenplatte 210 verbunden.
  • Im Leistungswandler 1000 ist die Leiterplatte 200 zwischen der Emitter-Seite der ersten Schaltungskörper 110 und der zweiten Schaltungskörper 120 und der Kollektor-Seite der ersten Schaltungskörper 110 und der zweiten Schaltungskörper 120 angeordnet. Kühlvorrichtungen (in den Zeichnungen nicht dargestellt) sind jeweils über Isolierelemente mit der Emitter-Seite der ersten Schaltungskörper 110 und der zweiten Schaltungskörper 120 und der Kollektor-Seite der ersten Schaltungskörper 110 und der zweiten Schaltungskörper 120 in Kontakt angeordnet. In der Leiterplatte 200 sind Durchgangslöcher so ausgebildet, dass die ersten Schaltungskörper 110 und die zweiten Schaltungskörper 120 auf beiden Seiten der Leiterplatte 200 freiliegen. Dadurch können die Kühlvorrichtungen die Leistungshalbleiter-Bauelemente 100 von beiden Seiten aus kühlen. In Bezug auf die Zwischenplatte 210, auf welcher die jeweiligen Leiterrahmen 140E und 140C und das Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240 in einem Zustand miteinander verbunden sind, in welchem die jeweiligen Leiterrahmen 140E und 140C und das Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240 in Oberflächenkontakt miteinander sind, liegt die Zwischenplatte 210 unter den Kühlvorrichtungen. Dadurch kann das Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240, das eine große Wärmemenge erzeugt, effizient gekühlt werden.
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Hauptteils des Leistungshalbleiter-Bauelements 100U.
  • Wie oben beschrieben, ist der emitterseitige Leiterrahmen 140E des ersten Schaltungskörpers 110 in einem Zustand, in welchem der emitterseitige Leiterrahmen 140E in Oberflächenkontakt mit dem Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240 ist, mit dem Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240 der Zwischenplatte 210 verbunden. Der kollektorseitige Leiterrahmen 140C des zweiten Schaltungskörpers 120 ist in einem Zustand, in welchem der kollektorseitige Leiterrahmen 140C in Oberflächenkontakt mit dem Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240 ist, mit dem Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240 der Zwischenplatte 210 verbunden. Da die jeweiligen Leiterrahmen 140E und 140C und das Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240 auf der Zwischenplatte 210 miteinander in Oberflächenkontakt sind, wird eine Kontaktfläche gesichert, wodurch ein Stromverlust reduziert werden kann. Außerdem kann ein Stromweg, der die Emitter-Seite des ersten Schaltungskörpers 110 mit der Kollektor-Seite des zweiten Schaltungskörpers 120 verbindet, minimiert werden, wodurch der Stromverlust reduziert und die Vorrichtung miniaturisiert werden kann. Darüber hinaus wird auch ein Stromweg, der die Emitter-Seite des ersten Schaltungskörpers 110 und der Kollektor-Seite des zweiten Schaltungskörpers 120 verbindet, minimiert, sodass die Induktivität verringert werden kann, wodurch eine Stoßspannung beim Hochgeschwindigkeitsschalten reduziert werden kann. Zudem sind der emitterseitige Leiterrahmen 140E des ersten Schaltungskörpers 110 und der kollektorseitige Leiterrahmen 140C des zweiten Schaltungskörpers 120 in Oberflächenkontakt mit dem Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240 verbunden. Daher kann der Verbindungsschritt während des Herstellungsprozesses auf stabile Weise durchgeführt werden, und die Konfiguration der Vorrichtung nach der Herstellung kann verstärkt werden.
  • Der kollektorseitige Leiterrahmen 140C des ersten Schaltungskörpers 110 weist einen Bereich auf, der in einem Zustand, in welchem der Bereich in Oberflächenkontakt mit dem positiven Gleichstrom-Verdrahtungsmuster 220 ist, mit dem positiven Gleichstrom-Verdrahtungsmuster 220 verbunden. Der emitterseitige Leiterrahmen 140E des zweiten Schaltungskörpers 120 weist einen Bereich auf, der in einem Zustand, in welchem der Bereich in Oberflächenkontakt mit dem negativen Gleichstrom-Verdrahtungsmuster 230 ist, mit dem negativen Gleichstrom-Verdrahtungsmuster 230 verbunden. Dadurch können der kollektorseitige Leiterrahmen 140C und der emitterseitige Leiterrahmen 140E jeweils Kontaktflächen mit den Gleichstrom-Verdrahtungsmustern 220 und 230 sichern, wodurch ein Stromverlust reduziert werden kann. Ferner kann auch ein Stromweg minimiert und somit ein Stromverlust reduziert werden, wodurch eine Miniaturisierung des Geräts erreicht werden kann. Zudem sind der emitterseitige Leiterrahmen 140E des ersten Schaltungskörpers 110 und der kollektorseitige Leiterrahmen 140C des zweiten Schaltungskörpers 120 in Oberflächenkontakt mit dem Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240 verbunden. Dadurch kann der Verbindungsschritt während des Herstellungsprozesses auf stabile Weise durchgeführt werden, und die Konfiguration der Vorrichtung nach der Herstellung kann verstärkt werden.
  • Wie in 3 dargestellt, sind im Leistungshalbleiter-Bauelement 100 der erste Schaltungskörper 110 und der zweite Schaltungskörper 120 in einem Zustand, in welchem der erste Schaltungskörper 110 und der zweite Schaltungskörper 120 in Oberflächenkontakt mit den Gleichstrom-Verdrahtungsmustern 220 und 230 und dem Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240 der Leiterplatte 200 sind, mit den Gleichstrom-Verdrahtungsmustern 220 und 230 und dem Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240 der Leiterplatte 200 verbunden. Dann sind, wie in 2 dargestellt, Durchgangslöcher in der Leiterplatte 200 ausgebildet, und der erste Schaltungskörper 110 und der zweite Schaltungskörper 120 sind in jedem der in der Leiterplatte 200 ausgebildeten Durchgangslöcher angeordnet, um Leistungshalbleiter-Bauelemente 100 für drei Phasen zu bilden. Der wie oben beschrieben konfigurierte Leistungswandler 1000 kann die Verringerung der Dicke, die Miniaturisierung und einen geringen Stromverlust erreichen.
  • 4 ist ein Schaltplan des Leistungshalbleiter-Bauelements 100.
  • Im Leistungswandler 1000 wird durch das U-Phasen-Leistungshalbleiter-Bauelement 100U, das V-Phasen-Leistungshalbleiter-Bauelement 100V und das W-Phasen-Leistungshalbleiter-Bauelement 100W eine Inverterschaltung gebildet.
  • Jedes Leistungshalbleiter-Bauelement 100 umfasst: Den ersten Schaltungskörper 110, der einen oberen Arm der Inverterschaltung bildet; und den zweiten Schaltungskörper 120, der einen unteren Arm der Inverterschaltung bildet. Der erste Schaltungskörper 110 und der zweite Schaltungskörper 120 enthalten jeweils die Diode 130 und den Transistor 140.
  • Ein Glättungskondensator, der eine Schaltungskomponente 300 ist, ist zwischen dem Gleichstrom-Verdrahtungsmuster 220, das mit dem positiven Anschluss 221 verbunden ist, und dem Gleichstrom-Verdrahtungsmuster 230, das mit dem negativen Anschluss 231 verbunden ist, angeschlossen. Eine Gleichstromversorgung wie z. B. eine Batterie (in den Zeichnungen nicht dargestellt) ist zwischen dem positiven Anschluss 221 und dem negativen Anschluss 231 angeschlossen. Die Inverterschaltung wandelt einen Eingangsgleichstrom in einen Wechselstrom um und gibt an einen Wechselstrom-Anschluss 241 einen dreiphasigen Wechselstrom aus. Wie oben beschrieben, sind die Emitter-Seite des ersten Schaltungskörpers 110 und die Kollektor-Seite des zweiten Schaltungskörpers 120 in einem Zustand, in welchem die Emitter-Seite des ersten Schaltungskörpers 110 und die Kollektor-Seite des zweiten Schaltungskörpers 120 in Oberflächenkontakt mit dem Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240 der Zwischenplatte 210 sind, mit dem Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240 der Zwischenplatte 210 verbunden. Dadurch werden Kontaktflächen zwischen der Emitter-Seite des ersten Schaltungskörpers 110 und der Kollektor-Seite des zweiten Schaltungskörpers 120 und dem Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240 der Zwischenplatte 210 gesichert, und ein Stromverlust kann reduziert werden. Außerdem kann ein Stromweg, der die Emitter-Seite des ersten Schaltungskörpers 110 mit der Kollektor-Seite des zweiten Schaltungskörpers 120 verbindet, minimiert werden.
  • 5 ist eine Draufsicht der Leiterplatte 200 des Leistungswandlers 1000.
  • Die Leiterplatte 200 unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Leiterplatte 200 darin, dass der erste Schaltungskörper 110 und der zweite Schaltungskörper 120 in der W-Phase entfernt wurden. Andere Konfigurationen entsprechen den in 1 dargestellten, und gleiche Elemente sind durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet, und deren Beschreibung wird ausgelassen.
  • Der in 5 dargestellte Leistungswandler 1000 hat die gleiche Konfiguration wie der in 1 dargestellte Leistungswandler 1000. 5 ist jedoch ein Diagramm zur Beschreibung eines Durchgangslochs 260, das in der Leiterplatte 200 ausgebildet ist. Das Durchgangsloch 260 ist ausgebildet, um die Anordnung des ersten Schaltungskörpers 110 und des zweiten Schaltungskörper 120 in einem Zustand, in welchem der erste Schaltungskörper 110 und der zweite Schaltungskörper 120 die Leiterplatte 200 von der Oberseite bis zur Unterseite der Leiterplatte 200 durchdringen, im Durchgangsloch 260 zu ermöglichen. In dieser Ausführungsform stehen im Durchgangsloch 260 das Loch, in welchem der erste Schaltungskörper 110 angeordnet ist, und das Loch, in welchem der zweite Schaltungskörper 120 angeordnet ist, miteinander in Verbindung, und die Zwischenplatte 210 ist in einem mittleren Abschnitt zwischen den zwei Löchern ausgebildet. Die Zwischenplatte 210 erstreckt sich bis zu einer Position in der Nachbarschaft der der Leiterplatte 200, wo die Gleichstrom-Verdrahtungsmuster 220 und 230 angeordnet sind. Dies ermöglicht es, wie oben beschrieben, den emitterseitigen Leiterrahmen 140E des ersten Schaltungskörpers 110 und den kollektorseitigen Leiterrahmen 140C des zweiten Schaltungskörpers 120 in einem Zustand, in welchem der emitterseitige Leiterrahmen 140E und der kollektorseitige Leiterrahmen 140C in Oberflächenkontakt mit dem Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240 ist, mit dem Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240 der Zwischenplatte 210 zu verbinden. In 5 wurde das in der W-Phase der Leiterplatte 200 ausgebildete Durchgangsloch 260 als Beispiel beschrieben. Die U-Phase und die V-Phase weisen jedoch im Wesentlichen die gleiche Konfiguration auf.
  • 6 ist eine Draufsicht, die eine erste Modifikation des in der Leiterplatte 200 ausgebildeten Durchgangslochs 260 darstellt.
  • Die Leiterplatte 200 unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Leiterplatte 200 darin, dass der erste Schaltungskörper 110 und der zweite Schaltungskörper 120 in der W-Phase von der Leiterplatte 200 entfernt wurden. Andere Konfigurationen entsprechen den in 1 dargestellten Konfigurationen, und gleiche Elemente sind durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet, und deren Beschreibung wird ausgelassen.
  • In 5 ist ein Beispiel dargestellt, in welchem die Zwischenplatte 210 sich bis zu der Position in der Nachbarschaft der Leiterplatte 200 erstreckt, auf der die Gleichstrom-Verdrahtungsmuster 220 und 230 angeordnet sind. In der ersten Modifikation, die in 6 dargestellt ist, ist die Zwischenplatte 210 jedoch mit der Leiterplatte 200 verbunden, auf der die Gleichstrom-Verdrahtungsmuster 220 und 230 angeordnet sind. Mit anderen Worten, im Durchgangsloch 260 sind ein erstes Durchgangsloch 261, in welchem der erste Schaltungskörper 110 angeordnet ist, und ein zweites Durchgangsloch 262, in welchem der zweite Schaltungskörper 120 angeordnet ist, unabhängig voneinander ausgebildet, und die Zwischenplatte 210 mit dem Wechselstrom-Verdrahtungsmuster ist zwischen dem ersten Durchgangsloch 26 und dem zweiten Durchgangsloch 262 angeordnet. Auch die Konfiguration der ersten Modifikation weist im Wesentlichen die gleichen vorteilhaften Wirkungen auf wie oben beschrieben.
  • 7 ist eine Draufsicht, die eine zweite Modifikation des in der Leiterplatte 200 ausgebildeten Durchgangslochs 260 darstellt.
  • Die Leiterplatte 200 unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Leiterplatte 200 darin, dass der erste Schaltungskörper 110 und der zweite Schaltungskörper 120 in der W-Phase aus der Leiterplatte 200 entfernt wurden. Andere Konfigurationen entsprechen den in 1 dargestellten Konfigurationen, und gleiche Elemente sind durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet, und deren Beschreibung wird ausgelassen.
  • Wie in 7 dargestellt, ist die Leiterplatte 200 in eine erste Leiterplatte 201 und eine zweite Leiterplatte 202 aufgeteilt. Das heißt, in der Leiterplatte 200 sind die erste Leiterplatte 201, auf der die Gleichstrom-Verdrahtungsmuster 220 und 230 und die Schaltungskomponenten 300 angeordnet sind, und die zweite Leiterplatte 202, auf der die Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240 und die Steuerverdrahtungsmuster-Bereiche 250 der ersten Schaltungskörper 110 und der zweiten Schaltungskörper 120 angeordnet sind, getrennt voneinander ausgebildet. Die Zwischenplatten 210 sind einstückig mit der zweiten Leiterplatte 202 ausgebildet und erstrecken sich bis zu einer Position in der Nachbarschaft der ersten Leiterplatte 201, auf der die Gleichstrom-Verdrahtungsmuster 220 und 230 angeordnet sind. Das Durchgangsloch 260 ist zwischen der ersten Leiterplatte 201 und der zweiten Leiterplatte 202 ausgebildet.
  • Auch die Konfiguration der zweiten Modifikation kann im Wesentlichen die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie oben beschrieben erreichen. Zusätzlich zu den oben genannten vorteilhaften Wirkungen kann die Konfiguration der zweiten Modifikation die Materialkosten der Leiterplatte 200 reduzieren und die Produktivität der Leiterplatte 200 erhöhen.
  • Den obigen Ausführungsformen gemäß können die folgenden vorteilhaften Wirkungen erreicht werden.
    1. (1) Das Leistungshalbleiter-Bauelement 100 umfasst: den ersten Schaltungskörper 110, der den oberen Arm der Inverterschaltung zum Umwandeln eines Gleichstroms in einen Wechselstrom bildet; den zweiten Schaltungskörper 120, der einen unteren Arm der Inverterschaltung bildet; und die Leiterplatte 200, die das Durchgangsloch 260 aufweist, in welchem der erste Schaltungskörper 110 und der zweite Schaltungskörper 120 angeordnet sind, und die die Zwischenplatte 210 zwischen dem ersten Schaltungskörper 110 und dem zweiten Schaltungskörper 120 aufweist, wobei die Zwischenplatte 210 ein Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240 zum Übertragen des Wechselstroms aufweist und der erste Schaltungskörper 110 und der zweite Schaltungskörper 120 in einem Zustand, in welchem der erste Schaltungskörper 110 und der zweite Schaltungskörper 120 in Oberflächenkontakt mit dem Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240, mit dem Wechselstrom-Verdrahtungsmuster 240 verbunden sind. Mit solch einer Konfiguration ist es möglich, die Miniaturisierung und die Reduzierung des Stromverlusts des Leistungshalbleiter-Bauelements zu erreichen.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt, und andere Ausführungsformen, die im Rahmen des technischen Konzepts der vorliegenden Erfindung denkbar sind, liegen ebenfalls im Umfang der vorliegenden Erfindung, sofern die technischen Merkmale der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt werden. Ferner umfasst die vorliegende Erfindung auch Kombinationen der obigen Ausführungsformen mit einer Vielzahl von Modifikationen.
  • Liste der Bezugszeichen
    • 100, 100U, 100V, 100W
    Leistungshalbleitervorrichtung bzw. Leistungshalbleiter-Bauelement
    110
    erster Schaltungskörper
    120
    zweiter Schaltungskörper
    130
    Diode
    140
    Transistor
    140C
    kollektorseitiger Leiterrahmen
    140E
    emitterseitiger Leiterrahmen
    150
    Lot
    200
    Leiterplatte
    201
    erste Leiterplatte
    202
    zweite Leiterplatte
    210
    Zwischenplatte
    220, 230
    Gleichstrom-Verdrahtungsmuster
    221
    positiver Anschluss
    231
    negativer Anschluss
    240
    Wechselstrom-Verdrahtungsmuster
    241
    Wechselstrom-Anschluss
    250
    Steuerverdrahtungsmuster-Bereich
    251
    Leitungsdraht
    260
    Durchgangsloch
    261
    erstes Durchgangsloch
    262
    zweites Durchgangsloch
    300
    Schaltungskomponente
    400
    Versiegelung
    1000
    Leistungswandlervorrichtung bzw. Leistungswandler
  • 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 2018142620 A [0004]

Claims (9)

  1. Leistungshalbleitervorrichtung, umfassend: einen ersten Schaltungskörper, der einen oberen Arm einer Inverterschaltung zur Umwandlung eines Gleichstroms in einen Wechselstrom bildet; einen zweiten Schaltungskörper, der einen unteren Arm der Inverterschaltung bildet; und eine Leiterplatte, die ein Durchgangsloch aufweist, in dem der erste Schaltungskörper und der zweite Schaltungskörper angeordnet sind, und die eine Zwischenplatte zwischen dem ersten Schaltungskörper und dem zweiten Schaltungskörper aufweist, wobei die Zwischenplatte ein Wechselstrom-Verdrahtungsmuster zum Übertragen des Wechselstroms aufweist, und der erste Schaltungskörper und der zweite Schaltungskörper mit dem Wechselstrom-Verdrahtungsmuster in einem Zustand verbunden sind, in dem der erste Schaltungskörper und der zweite Schaltungskörper mit dem Wechselstrom-Verdrahtungsmuster in Oberflächenkontakt stehen.
  2. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Emitter-Seite des ersten Schaltungskörpers und eine Emitter-Seite des zweiten Schaltungskörpers auf einer Oberfläche der Leiterplatte angeordnet sind, und eine Kollektor-Seite des ersten Schaltungskörpers und eine Kollektor-Seite des zweiten Schaltungskörpers auf der anderen Oberfläche der Leiterplatte angeordnet sind.
  3. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Leiterplatte ein Gleichstrom-Verdrahtungsmuster zur Übertragung des Gleichstroms aufweist, und der erste Schaltungskörper und der zweite Schaltungskörper mit dem Gleichstrom-Verdrahtungsmuster in einem Zustand verbunden sind, in dem der erste Schaltungskörper und der zweite Schaltungskörper mit dem Gleichstrom-Verdrahtungsmuster in Oberflächenkontakt stehen.
  4. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 3, wobei der erste Schaltungskörper und der zweite Schaltungskörper jeweils eine Diode und einen Transistor enthalten, und das Gleichstrom-Verdrahtungsmuster, die Diode, der Transistor und ein Steuerverdrahtungsmuster für den Transistor aufeinanderfolgend entlang einer Oberfläche der Leiterplatte angeordnet sind.
  5. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Durchgangsloch aus einem ersten Durchgangsloch und einem zweiten Durchgangsloch aufgebaut ist, die unabhängig voneinander ausgebildet sind, der erste Schaltungskörper im ersten Durchgangsloch angeordnet ist und der zweite Schaltungskörper im zweiten Durchgangsloch angeordnet ist, und die Zwischenplatte mit dem Wechselstrom-Verdrahtungsmuster zwischen dem ersten Durchgangsloch und dem zweiten Durchgangsloch angeordnet ist.
  6. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Leiterplatte umfasst: eine erste Leiterplatte, auf der das Gleichstrom-Verdrahtungsmuster angeordnet ist; und eine zweite Leiterplatte, auf der das Wechselstrom-Verdrahtungsmuster und ein Steuerverdrahtungsmuster für den ersten Schaltungskörper und den zweiten Schaltungskörper angeordnet sind, wobei die erste Leiterplatte und die zweite Leiterplatte als separate Körper ausgebildet sind.
  7. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 3, wobei der erste Schaltungskörper und der zweite Schaltungskörper durch eine Versiegelung versiegelt sind.
  8. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 3, wobei auf der Leiterplatte eine Schaltungskomponente montiert ist.
  9. Leistungswandlervorrichtung, wobei Arm-Schaltungen, die jeweils von der Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eine Leistungshalbleitervorrichtung für eine Phase bilden, für drei Phasen auf der Leiterplatte parallel angeordnet sind.
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