DE112022001673T5 - Leistungsumwandlungsvorrichtung - Google Patents

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Takeshi Tokuyama
Takahiro Araki
Shigehisa Aoyagi
Noriyuki Maekawa
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Hitachi Astemo Ltd
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Abstract

Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung umfasst eine Vielzahl von Schaltungskörpern, die jeweils ein Halbleiterelement umfassen, und eine Leiterplatte, auf der die Vielzahl von Schaltungskörpern montiert ist und die eine Relaisverdrahtung zum Verbinden der Vielzahl von Schaltungskörpern miteinander, eine Gleichstromverdrahtung und eine Wechselstromverdrahtung aufweist, wobei mindestens eine von Wechselstromverdrahtung und Gleichstromverdrahtung mit einem Leiterelement verbunden ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende . Erfindung betrifft Leistungsumwandlungsvorrichtungen.
  • Bisheriger Stand der Technik
  • Als bisherigen Stand der Technik in Bezug auf die Erfindung der vorliegenden Anmeldung beschreibt PTL 1 ein Verfahren zum Verbinden einer Hilfsplatine mit einer Leiterplatte, darstellend Wechselrichter-Schaltungsverdrahtungen, und zum Verbinden der Vorder- und Rückseite der Hilfsplatine miteinander über ein Verbindungsloch, um die Wärmeentwicklung in einer Halbleitervorrichtung zu dämpfen.
  • Liste der Anführungen
  • Patentliteratur
  • PTL 1: JP 2018-137343 A
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technische Aufgabe
  • Auf Basis der Struktur von Patentliteratur 1 besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung im Bereitstellen einer Leistungsumwandlungsvorrichtung, die in der Lage ist, sowohl eine Kostenreduzierung als auch eine hohe Zuverlässigkeit zu erzielen, um die Wärmeentwicklung der Verdrahtung in einer Leiterplatte mit geringeren Kosten weiter zu reduzieren, um den Wert des für den Antrieb nutzbaren Stroms zu erhöhen.
  • Technische Lösung
  • Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vielzahl von Schaltungskörpern, die jeweils ein Halbleiterelement umfassen, und eine Leiterplatte, auf der die Vielzahl von Schaltungskörpern montiert ist und die eine Relaisverdrahtung zum Verbinden der Vielzahl von Schaltungskörpern miteinander, eine Gleichstromverdrahtung und eine Wechselstromverdrahtung aufweist, wobei mindestens eine von Wechselstromverdrahtung und Gleichstromverdrahtung mit einem Leiterelement verbunden ist.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Leistungsumwandlungsvorrichtung bereitzustellen, die sowohl eine Kostenreduzierung als auch eine hohe Zuverlässigkeit erzielen kann.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    • [1] 1 zeigt eine Gesamtperspektivansicht eines Wechselrichters.
    • [2] 2 zeigt eine Gesamtperspektivansicht des Wechselrichters nach dem Öffnen eines Deckelkörpers.
    • [3] 3 zeigt eine Perspektivansicht entlang einer Schnittlinie A-A in 2.
    • [4] 4 zeigt eine Querschnittsansicht entlang A-A in 2.
    • [5] 5 zeigt eine Abwicklung einer Hauptstromkreis-Einheit und von Kühlwasserwegen.
    • [6] 6 zeigt eine Perspektivansicht der Hauptstromkreis-Einheit.
    • [7] 7 zeigt eine Perspektivansicht der Hauptstromkreis-Einheit, wobei die Darstellung eines Vergussharzes weggelassen wurde.
    • [8] 8 zeigt eine perspektivische Schnittansicht der Hauptstromkreis-Einheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Darstellung des Vergussharzes weggelassen wurde.
    • [9] 9 zeigt eine Perspektivabwicklungsansicht von Lead-Packages.
    • [10] 10 zeigt eine Querschnittsansicht entlang C-C in 8, die eine Verbindung zwischen den Lead-Packages und Leiterplatten-Hauptschaltkreisen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • [11] 11 zeigt eine Ansicht von Schaltungskörpern, wenn die Lead-Packages und die Leiterplatten-Hauptschaltkreise in 10 miteinander verbunden sind und die Kühlwasserwege darin angeordnet sind.
    • [12] 12 zeigt eine Modifikation von 11.
    • [13] 13 zeigt einen Schaltplan, nachdem die Lead-Packages und die Leiterplatte miteinander verbunden sind.
  • Nachfolgend ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Die folgende Beschreibung und die Zeichnungen sind lediglich Beispiele für die Erläuterung der vorliegenden Erfindung und Auslassungen sowie Vereinfachungen werden zweckmäßigerweise zur Verdeutlichung der Erklärung vorgenommen. Die vorliegende Erfindung kann auch in anderen verschiedenen Aspekten ausgeführt werden. Vorbehaltlich abweichender Angaben kann als jeder Bestandteil ein oder mehrere solche Bestandteile bereitgestellt werden.
  • Die Position, die Größe, die Form, der Bereich und dergleichen von jedem in den Zeichnungen dargestellten Bestandteil stellen in einigen Fällen gegebenenfalls nicht die tatsächliche Position, die tatsächliche Größe, die tatsächliche Form, den tatsächlichen Bereich und dergleichen dar, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern. Daher ist die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf die in den Zeichnungen dargestellten Positionen, Größen, Formen, Bereiche und dergleichen beschränkt.
  • (Gesamtstruktur einschließlich einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung)
  • 1 zeigt eine Gesamtperspektivansicht eines Wechselrichters.
  • Ein Wechselrichtergehäuse 1 wird durch einen Deckelkörper 2 nach innen abgeschlossen, und das Gehäuse 1 enthält im Inneren Kühlwasserwege und Wechselrichterbestandteile, die nachfolgend beschrieben sind. Aus dem Wechselrichtergehäuse 1 ragen ein Wechselstrom-Steckverbinder 3 und ein Gleichstrom-Steckverbinder 4 heraus und aus dem Deckelkörper 2 ist ein Signalsteckverbinder 5 herausgeführt.
  • 2 zeigt eine Gesamtperspektivansicht des Wechselrichters nach dem Öffnen des Deckelkörpers. 3 zeigt eine Perspektivansicht entlang einer Schnittlinie A-A in 2. 4 zeigt eine Querschnittsansicht entlang A-A in 2.
  • Im Wechselrichtergehäuse 1 sind eine Motorsteuerplatine 6, eine Gate-Treiberplatine 7, ein Glättungskondensator 8, ein EMV-Filter 9, Kühlwasserwege 10 und eine Hauptstromkreis-Einheit 11 angeordnet. Die Motorsteuerplatine 6 ist an einem oberen Abschnitt des Gehäuses 1 so montiert, dass sie die Gate-Treiberplatine 7, die Kühlwasserwege 10 und die Hauptstromkreis-Einheit 11 abdeckt. Der Signalsteckverbinder 5 ist auf der Motorsteuerplatine 6 montiert und wird, wie oben beschrieben, durch den Deckelkörper 2 hindurch nach außen geführt.
  • Auf der Gate-Treiberplatine 7 sind Platinenverbindungsstifte 12 montiert (siehe 4). Die Platinenverbindungsstifte 12 sind mit Platinenverbindungs-Durchgangslöchern 22 (siehe 6), die in der Hauptstromkreis-Einheit 11 enthalten sind, über ein Verbindungsmaterial, wie beispielsweise Lötmittel, elektrisch verbunden. Die Hauptstromkreis-Einheit 11 ist zwischen den Kühlwasserwegen 10 in Aufwärts- und Abwärtsrichtung in der Papieroberfläche eingebettet und daran befestigt.
  • 5 zeigt eine Abwicklung der Hauptstromkreis-Einheit und der Kühlwasserwege. 6 zeigt eine Perspektivansicht der Hauptstromkreis-Einheit. 7 zeigt eine Perspektivansicht der Hauptstromkreis-Einheit, wobei die Darstellung eines Vergussharzes weggelassen wurde.
  • Die Befestigungslöcher 24 sind Abschnitte zur Befestigung der Hauptstromkreis-Einheit 11, die an ihren beiden Oberflächen zwischen den Kühlwasserwegen 10 eingeschlossen ist, durch Verschraubung oder ein anderes Verfahren. Die Kühlwasserwege 10 kühlen Leistungs-Halbleiterelemente, die in einer Vielzahl von Lead-Packages 26 in der Hauptstromkreis-Einheit 11 montiert sind, und Hauptstromkreis-Verdrahtungen in entsprechenden Abschnitten.
  • Die Hauptstromkreis-Einheit 11 umfasst die Vielzahl von auf einer Leiterplatte 25 montierten Lead-Packages 26 und ein Vergussharz 14, das die Gesamtheit von diesen umgibt. Auf der Leiterplatte 25 sind Wechselstrom-Verbindungsabschnitte 20 und Gleichstrom-Verbindungsabschnitte 21 ausgebildet, und Wechselstrom-Sammelschienen und Gleichstrom-Sammelschienen sind mit diesen jeweiligen Verbindungsabschnitten durch dort befestigte Schrauben elektrisch gekoppelt. Ferner sind die Gate-Treiberplatine 7 und der zuvor beschriebene Glättungskondensator 8 jeweils mit Platinenverbindungs-Durchgangslöchern 22 und Kondensatorverbindungs-Durchgangslöchern 23 durch ein Verbindungsmaterial, wie beispielsweise ein Lötmittel, elektrisch verbunden.
  • Die in 7 dargestellten freiliegenden Abschnitte der Wechselstromverdrahtung 50A, die freiliegenden Abschnitte der Relaisverdrahtung 50M, die freiliegenden Abschnitte der Gleichstromverdrahtung 50D und die Leiterelemente 101 sind nachfolgend ausführlich in Bezug auf 10 beschrieben.
  • 8 zeigt eine perspektivische Schnittansicht der Hauptstromkreis-Einheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Darstellung des Vergussharzes weggelassen wurde. 9 zeigt eine Perspektivabwicklungsansicht der Lead-Packages.
  • Die Lead-Packages 26 umfassen ein IGBT-Lead-Package 26T und ein Dioden-Lead-Package 26D, die Schaltungskörper sind. Die Lead-Packages 26 werden in in der Leiterplatte 25 gebildete Durchgangslöcher 27 eingesetzt. Das IGBT-Lead-Package 26T und das Dioden-Lead-Package 26D umfassen entsprechende Verbindungsabschnitte 30 und 31, die durch Löten oder dergleichen mit entsprechenden Verbindungsabschnitten in der Leiterplatte 25 elektrisch verbunden sind wie nachfolgend beschrieben. Dies ermöglicht eine Konfiguration, bei der, wenn die Schaltungskörper miteinander verbunden sind, die Verdrahtungen zwischen den Schaltungskörpern und der Hauptstromkreis-Einheit 11 sowie die Verdrahtungen zwischen den Schaltungskörpern und der Leiterplatte 25 auf der Leiterplatte 25 integriert sind.
  • In den Lead-Packages 26T und 26D sind ein erster Leiterrahmen 32 und ein zweiter Leiterrahmen 33, bei denen es sich um Leiterelemente handelt, elektrisch so miteinander verbunden, dass dazwischen Elektroden auf beiden Flächen eines IGBT-Elements 41 oder eines Diodenelements 42 liegen. Ferner sind der Leiterrahmen 33 im IGBT-Lead-Package 26T und der Leiterrahmen 32 im Dioden-Lead-Package 26D mit einer Sockelelektrode 34 ausgestattet, um den Leiterrahmen mit den Oberflächenelektroden jedes Elements 41, 42 zu verbinden und gleichzeitig einen Isolationsabstand dazwischen herzustellen. Die Sockelelektroden 34 sind jeweils mit dem IGBT-Element 41 und dem Diodenelement 42 verbunden, wenn die Leiterrahmen elektrisch miteinander verbunden sind.
  • Die jeweiligen ersten Verbindungsabschnitte 30, die an beiden Endabschnitten der ersten Leiterrahmen 32 angeordnet sind, sind elektrisch mit vorstehenden Abschnitten 27a, angeordnet in den Durchgangslöchern 27 sind, verbunden, die nachfolgend beschrieben sind. Ferner sind die in den zweiten Leiterrahmen 33 angeordneten zweiten Verbindungsabschnitte 31 mit Oberflächenverdrahtungen auf der Leiterplatte 25 verbunden, um Hauptschaltkreis-Verdrahtungen zu bilden.
  • Ein Beschaltungskondensator 40 ist mit einer positiven Elektrodenverdrahtung und einer negativen Elektrodenverdrahtung, angeordnet auf der Leiterplatte 25, verbunden, und liefert zum Zeitpunkt des Schaltens einen transienten Strom.
  • 10 zeigt eine Querschnittsansicht entlang C-C in 8, welche die Verbindung zwischen den Lead-Packages und Leiterplatten-Hauptschaltkreisen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Die in 10 dargestellten Schaltungskörper bestehen aus dem IGBT-Element und dem Diodenelement sowie den ersten Leiterrahmen 32 und den zweiten Leiterrahmen 33. Die Leiterplatte 25 besteht aus den Durchgangslöchern 27, einer Wechselstromverdrahtung 28A, einer Relaisverdrahtung 28M und einer Gleichstromverdrahtung 28D.
  • Auf der Vorder- und Rückseite (Flächen an der Ober- und Unterseite der Papieroberfläche) der Leiterplatte 25 sind Platinenschichten auf den jeweiligen Flächen angeordnet. Auf der Oberfläche der Leiterplatte 25 sind die Wechselstromverdrahtung 28A, die Relaisverdrahtung 28M und die Gleichstromverdrahtung 28D freigelegt, um jeweils die freiliegenden Verdrahtungsabschnitte 50A, 50M und 50D zu bilden. Ferner ist auf der Oberfläche der Leiterplatte 25, die der Oberfläche mit den freiliegenden Verdrahtungsabschnitten 50A, 50M und 50D gegenüberliegt, eine Rückseiten-Platinenschicht 52 gebildet.
  • Die Wechselstromverdrahtung 28A besteht aus zwei Verdrahtungselementen, die in der Richtung der Stärke der Leiterplatte 25 gestapelt sind. Im Übrigen kann die Wechselstromverdrahtung 28A auch so aufgebaut sein, dass sie eine Vielzahl von Schichten aufweist, die nicht auf zwei Schichten beschränkt ist, so dass diese Schichten in der Richtung der Stärke der Leiterplatte 25 gestapelt sind. Die freiliegenden Abschnitte 50A der Wechselstromverdrahtugg sind die Abschnitte der Wechselstromverdrahtung 28A, die von der Leiterplatte 25 freiliegen, und Leiterelemente 101 sind durch ein Verbindungselement 102, wie beispielsweise ein Lötmittel, mit diesen verbunden.
  • Außerdem besteht die Gleichstromverdrahtung 28D aus einer Pluspolverdrahtung und einer Minuspolverdrahtung, die gestapelt sind. Die Leiterelemente 101 sind über ein Verbindungselement 102, beispielsweise ein Lötmittel, mit den freiliegenden Abschnitten 50D der Gleichstromverdrahtung (die von der Leiterplatte 25 freiliegenden Abschnitte der Gleichstromverdrahtung 28D) verbunden, die ähnlich wie die freiliegenden Abschnitte 50A der Wechselstromverdrahtung mit der Gleichstromverdrahtung 28D verbunden sind. Obgleich nicht dargestellt, können Leiterelemente 101 ferner mit den freiliegenden Abschnitten 50M der Relaisverdrahtung durch ein Verbindungselement 102, wie beispielsweise ein Lötmittel, verbunden sein. Dadurch kann der Verdrahtungswiderstand der Platinenverdrahtung verringert und die Isolierung der Rückseiten-Platinenschicht, gebildet auf der gegenüberliegenden Seite der mit den Schaltungskörpern bestückten Oberfläche der Leiterplatte 25, sichergestellt werden.
  • Ferner sind die freiliegenden Abschnitte 50A der Wechselstromverdrahtung, die freiliegenden Abschnitte 50M der Relaisverdrahtung und die freiliegenden Abschnitte 50D der Gleichstromverdrahtung über Verbindungslöcher 29 jeweils elektrisch mit der Wechselstromverdrahtung 28A, der Relaisverdrahtung 28M und der Gleichstromverdrahtung 28D verbunden.
  • Nachfolgend ist eine Wirkung der Montage und der Verbindung der Leiterelemente 101 mit den freiliegenden Verdrahtungsabschnitten 50A, 50M und 50D beschrieben. Beispielsweise ist die Wechselstromverdrahtung 28A ein Abschnitt, der eine Konzentration der Wärmeerzeugung in den Schaltungskörpern bewirkt. Während des Antreibens mit einem hohen Strom von mehr als 500 Arms erhöht sich die Temperatur der Wechselstromverdrahtung 28A aufgrund der Wärmeentwicklung in der Verdrahtung und wenn die Temperatur der Wechselstromverdrahtung 28A die Hitzebeständigkeitstemperatur der Leiterplatte 25 überschreitet, kann dies die Zuverlässigkeit der Vorrichtung beeinträchtigen. Durch zusätzliches Montieren und Verbinden der Leiterelemente 101 mit den Abschnitten, in denen die Wechselstromverdrahtung 28A (die freiliegenden Verdrahtungsbereiche 50A) auf der Oberfläche der Leiterplatte 25 angeordnet ist, ist es möglich, den Verdrahtungswiderstand zu verringern, um den Wert des für das Antreiben nutzbaren Stroms zu erhöhen, wodurch die Wärmeentwicklung der Verdrahtung verringert wird. In ähnlicher Weise ist es möglich, durch zusätzliches Montieren und Verbinden der Leiterelemente 101 mit der Gleichstromverdrahtung 28D (den freiliegenden Verdrahtungsabschnitten 50D) auf der Oberfläche der Leiterplatte 25 den Verdrahtungswiderstand weiter zu verringern, was den Wert des für das Antreiben nutzbaren Stroms weiter erhöhen kann, wodurch die Wärmeentwicklung der Verdrahtung weiter verringert wird.
  • Selbst wenn die Leiterelemente 101 nur mit den freiliegenden Abschnitten 50A der Wechselstromverdrahtung oder den freiliegenden Abschnitten 50D der Gleichstromverdrahtung montiert und verbunden sind, kann die Wirkung des Lösens der Aufgabe der vorliegenden Erfindung erwartet werden. Durch Montieren und Verbinden der Leiterelemente 101 mit den freiliegenden Abschnitten 50M der Relaisverdrahtung sowie mit den freiliegenden Abschnitten 50A der Wechselstromverdrahtung und den freiliegenden Abschnitten 50D der Gleichstromverdrahtung ist es ferner möglich, die Wirkung der vorliegenden Erfindung weiter zu verbessern. Je nach Ausführung ist es jedoch auch möglich, die mit den freiliegenden Abschnitten 50M der Relaisverdrahtung montierten und verbundenen Leiterelemente 101 wegzulassen.
  • Die Leiterelemente 101 enthalten ein Fasermaterial auf Carbonbasis mit hervorragender Wärmeleitfähigkeit in der planaren Richtung oder ein Legierungsmaterial (Metall), etwa eine Kupfer- oder Aluminiumlegierung. Auf diese Weise kann die Wärmeentwicklung in der Verdrahtung aufgrund der verbesserten Wärmeleitfähigkeit des Leiterelements 101 reduziert werden. Ferner sind die Wechselstromverdrahtung 28A und die Gleichstromverdrahtung 28D so beschaffen, dass sie laminierte Schichtkonfigurationen aufweisen und daher geringere Induktivitäten aufweisen.
  • Die ersten Verbindungsabschnitte 30 der ersten Leiterrahmen 32 und die vorstehenden Abschnitte 27a in den Durchgangslöchern 27 sind durch Löten oder dergleichen elektrisch miteinander verbunden. Gleichzeitig sind die zweiten Verbindungsabschnitte 31 der zweiten Leiterrahmen 33 und die Platinen-Oberflächenverdrahtungen 50M durch Löten oder dergleichen elektrisch miteinander verbunden. Dies ermöglicht eine Konfiguration, bei der, wenn die Schaltungskörper miteinander verbunden sind, die Verdrahtung zwischen den Schaltungskörpern mit den Verdrahtungen zwischen den Schaltungskörpern und der Leiterplatte 25 auf der Leiterplatte 25 integriert ist. Obgleich nicht dargestellt, ist eine Signalkontaktfläche für das IGBT-Element 41 durch Drahtbonding oder dergleichen mit einer auf der Oberfläche der Leiterplatte 25 gebildeten Signalverdrahtung elektrisch verbunden.
  • Obgleich die vorliegende Erfindung in Bezug auf eine Struktur beschrieben wurde, bei der die Leiterelemente 101 mit den Oberflächenverdrahtungen auf der mit Schaltungskörpern bestückten Seite der Leiterplatte 25 montiert und verbunden sind, können die Leiterelemente 101 zusätzlich mit der Rückseiten-Platinenschicht 52 montiert und verbunden sein, um die Wirkung zu verbessern.
  • 11 zeigt eine Ansicht der Schaltungskörper, wenn die Lead-Packages und die Leiterplatten-Hauptschaltkreise in 10 miteinander verbunden sind und die Kühlwasserwege darin angeordnet sind.
  • Die jeweiligen Bestandteile in den Schaltungskörpern sind durch das Vergussharz 14 fixiert und die Wechselstromverdrahtung und die Gleichstromverdrahtung für die Schaltungskörper stehen in Kontakt mit Wärmeableitungsvorsprüngen 201, die im Gehäuseabschnitt der Kühlwasserwege 10 gebildet sind, wobei eine wärmeleitende Isolierfolie 200 dazwischen angeordnet ist. Auf diese Weise kann die von Wechselstromverdrahtung und Gleichstromverdrahtung erzeugte Wärme über die Wärmeableitungsvorsprünge 201 an die Kühlwasserwege 10 abgeleitet werden.
  • 12 zeigt eine Modifikation von 11.
  • Die Rückseiten-Platinenschicht 52 (siehe 10) und die ersten Leiterrahmen 32 in den jeweiligen Schaltungskörpern bilden eine flache Rückseitenfläche 53 auf der Rückseite (der unteren Seite der Papieroberfläche) der Leiterplatte 25. Die flache Rückseitenfläche 53 steht in Kontakt mit einem Kühlwasserweg 10, zwischen dem ein wärmeableitendes Klebeelement 202 eingefügt ist. Diese flache Flächenkonfiguration erleichtert es, den Wasserweg 10, das wärmeableitende Klebematerial 202 und die wärmeleitende Isolierfolie 200 miteinander zu verbinden, was die entsprechenden Prozesse vereinfachen kann.
  • 13 zeigt einen Schaltplan, nachdem die Lead-Packages und die Leiterplatte miteinander verbunden sind.
  • Durch die Verbindung der Lead-Packages 26 mit der Leiterplatte 25 werden Schaltungen 60 der oberen und unteren Zweighälfte gebildet, die jeweils aus dem IGBT 41 und der Diode 42 in einem Paar von Zweigen bestehen.
  • Wie zuvor beschrieben ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, den Antriebsstrom in der Hauptstromkreis-Einheit 11, enthalten in der Leistungsumwandlungsvorrichtung, zu erhöhen. Da der Wert des für das Antreiben nutzbaren Stroms erhöht werden kann, ohne die Größe der Leiterplatte oder die Verdrahtungsstärke zu verändern, ist es zudem möglich, die Kosten zu senken.
  • Gemäß der vorhergehenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die folgenden Wirkungen und Vorteile erzielt werden.
    1. (1) Die Leistungsumwandlungsvorrichtung umfasst die Vielzahl von Schaltungskörpern, die jeweils ein Halbleiterelement umfassen, und die Leiterplatte 25, auf der die Vielzahl von Schaltungskörpern montiert ist und welche die Relaisverdrahtung 28M zum Verbinden der Vielzahl von Schaltungskörpern miteinander, die Gleichstromverdrahtung und die Wechselstromverdrahtung 28A aufweist, wobei mindestens eine von Wechselstromverdrahtung 28A und Gleichstromverdrahtung 28D mit dem Leiterelement 101 verbunden ist. Dadurch ist es möglich, eine Leistungsumwandlungsvorrichtung bereitzustellen, die sowohl eine Kostenreduzierung als auch eine hohe Zuverlässigkeit erzielt.
    2. (2) Die Wechselstromverdrahtung 28A und die Gleichstromverdrahtung 28D stehen mit den Kühlwasserwegen 10 oder den in den Kühlwasserwegen 10 gebildeten Wärmeableitungsvorsprüngen 201 in Kontakt, wobei die Isolierfolie 200 dazwischen angeordnet ist. Auf diese Weise kann die von der Wechselstromverdrahtung 28A und der Gleichstromverdrahtung 28D erzeugte Wärme über die Wärmeableitungsvorsprünge 201 an die Kühlwasserwege 10 abgeleitet werden.
    3. (3) Die Wechselstromverdrahtung 28A, die Relaisverdrahtung 28M und die Gleichstromverdrahtung 28D sind jeweils so gebildet, dass sie an der Vorderseite und der Rückseite der Leiterplatte 25 freiliegen, und jeweilige Verdrahtungen an der Vorderseite und jeweilige Verdrahtungen an der Rückseite sind durch die Durchgangslöcher 29 elektrisch miteinander verbunden. Dies ermöglicht es, die Verdrahtung zwischen den Schaltungskörpern mit den Verdrahtungen zwischen den Schaltungskörpern und der Leiterplatte 25 zu integrieren, wenn die Schaltungskörper miteinander verbunden sind.
    4. (4) Das Leiterelement 101 ist mit der Relaisverdrahtung 28M verbunden. Auf diese Weise kann der Verdrahtungswiderstand verringert werden, um den Wert des für das Antreiben nutzbaren Stroms zu erhöhen und so die Wärmeentwicklung in der Verdrahtung zu verringern.
    5. (5) Die Vielzahl von Schaltungskörpern ist in einer entsprechenden Vielzahl von Durchgangslöchern 27 angeordnet, die in der Leiterplatte 25 gebildet sind, und ist auf der Leiterplatte 25 montiert, die flache Fläche 53 ist durch die Rückseite der Leiterplatte 25 und Flächen der Vielzahl von Schaltungskörpern an ihren Seiten, welche die Durchgangslöcher 27 durchdringen, gebildet und die flache Fläche 53 steht in Kontakt mit einem Kühlwasserweg 10 mit dem wärmeableitenden Klebematerial 202, das dazwischen angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Verbindung zwischen dem Wasserweg 10, dem wärmeableitenden Klebematerial 202 und der wärmeleitenden Isolierfolie 200 vereinfacht werden, was die entsprechenden Verfahren vereinfachen kann.
    6. (6) Das Leiterelement 101 enthält ein Fasermaterial auf Carbonbasis öder ein Legierungsmaterial. Auf diese Weise kann die Wärmeentwicklung in der Verdrahtung aufgrund der besseren Wärmeleitfähigkeit des Leiterelements 101 reduziert werden.
  • Im Übrigen ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorhergehende Ausführungsform beschränkt und es können verschiedene Modifikationen und andere Strukturen damit kombiniert werden, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf Strukturen beschränkt, die alle in der vorhergehenden Ausführungsform beschriebenen Strukturen umfassen, und umfasst auch Strukturen, die durch Weglassung einiger dieser Strukturen bereitgestellt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Wechselrichtergehäuse
    2
    Deckelkörper
    3
    Wechselstrom-Steckverbinder
    4
    Gleichstrom-Steckverbinder
    5
    Signalsteckverbinder
    6
    Motorsteuerplatine
    7
    Gate-Treiberplatine
    8
    Glättungskondensator
    9
    EMV-Filter
    10
    Kühlwasserweg
    11
    Hauptstromkreis-Einheit
    12
    Platinenverbindungsstift
    13
    oberer und unterer Zweig
    14
    Vergussharz
    20
    Wechselstrom-Verbindungsabschnitt
    21
    Gleichstrom-Verbindungsabschnitt
    22
    Platinenverbindungs-Durchgangsloch
    23
    Kondensatorverbindungs-Durchgangsloch
    24
    Befestigungsloch
    25
    Leiterplatte
    26
    Lead-Package
    26T
    IGBT-Lead-Package .
    26D
    Dioden-Lead-Package
    27
    Durchgangsloch
    27a
    vorstehender Abschnitt
    28A
    Wechselstromverdrahtung
    28M
    Relaisverdrahtung
    28D
    Gleichstromverdrahtung
    29
    Verbindungsloch
    30
    erster Verbindungsabschnitt
    31
    zweiter Verbindungsabschnitt
    32
    erster Leiterrahmen
    33
    zweiter Leiterrahmen
    34
    Sockelelektrode
    40
    Beschaltungskondensator
    41
    IGBT-Element
    42
    Diodenelement
    50A
    Wechselstromverdrahtung, freiliegender Teil
    50M
    Relaisverdrahtung, freiliegender Teil
    50D
    Gleichstromverdrahtung, freiliegender Teil
    52
    Rückseiten-Platinenschicht
    53
    flache Rückseitenfläche
    59
    Leiter, freiliegende Fläche
    60
    Schaltung, obere und untere Zweighälfte
    70
    Leiterelement, zusätzlicher Abschnitt
    101
    (carbonbasiertes) Leiterelement
    102
    Verbindungselement für (carbonbasiertes) Leiterelement
    200
    wärmeleitende Isolierfolie
    201
    Wärmeableitungsvorsprung
    202
    wärmeableitendes Klebeelement

Claims (6)

  1. Leistungsumwandlungsvorrichtung, umfassend: eine Vielzahl von Schaltungskörpern, jeweils ein Halbleiterelement umfassend; und eine Leiterplatte, auf der die Vielzahl von Schaltungskörpern montiert ist und die eine Relaisverdrahtung, welche die Vielzahl von Schaltungskörpern miteinander verbindet, eine Gleichstromverdrahtung und eine Wechselstromverdrahtung aufweist, wobei mindestens eine von Wechselstromverdrahtung und Gleichstromverdrahtung mit einem Leiterelement verbunden ist.
  2. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Wechselstromverdrahtung und die Gleichstromverdrahtung in Kontakt mit einem Kühlwasserweg oder einem im Kühlwasserweg gebildeten Wärmeableitungsvorsprung mit einer dazwischen angeordneten Isolierfolie stehen.
  3. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Wechselstromverdrahtung, die Relaisverdrahtung und die Gleichstromverdrahtung jeweils so gebildet sind, dass sie an einer Vorderseite und einer Rückseite der Leiterplatte freiliegen, und die jeweiligen Verdrahtungen an der Vorderseite und die jeweiligen Verdrahtungen an der Rückseite über ein Durchgangsloch elektrisch miteinander verbunden sind.
  4. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Leiterelement mit der Relaisverdrahtung verbunden ist.
  5. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Vielzahl von Schaltungskörpern in einer jeweiligen Vielzahl von Durchgangslöchern, gebildet in der Leiterplatte, angeordnet und auf der Leiterplatte montiert ist, eine flache Fläche durch die Rückseite der Leiterplatte und Flächen der Vielzahl von Schaltungskörpern an ihren die Durchgangslöcher durchdringenden Seiten, gebildet ist, und die flache Fläche in Kontakt mit einem Kühlwasserweg steht, wobei ein wärmeableitendes Klebematerial eingefügt ist.
  6. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Leiterelement ein Fasermaterial auf Carbonbasis oder ein Legierungsmaterial enthält.
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