ITVI970107A1 - Modulo di potenza a semiconduttori. - Google Patents

Modulo di potenza a semiconduttori. Download PDF

Info

Publication number
ITVI970107A1
ITVI970107A1 IT97VI000107A ITVI970107A ITVI970107A1 IT VI970107 A1 ITVI970107 A1 IT VI970107A1 IT 97VI000107 A IT97VI000107 A IT 97VI000107A IT VI970107 A ITVI970107 A IT VI970107A IT VI970107 A1 ITVI970107 A1 IT VI970107A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
power module
tubular element
tubular elements
transistors
insulating
Prior art date
Application number
IT97VI000107A
Other languages
English (en)
Inventor
Adolfo Pace
Original Assignee
Sme Elettronica Spa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sme Elettronica Spa filed Critical Sme Elettronica Spa
Priority to IT97VI000107A priority Critical patent/IT1293021B1/it
Priority to US09/025,790 priority patent/US6137169A/en
Priority to EP98112843A priority patent/EP0892487A1/en
Publication of ITVI970107A1 publication Critical patent/ITVI970107A1/it
Application granted granted Critical
Publication of IT1293021B1 publication Critical patent/IT1293021B1/it

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927Liquid coolant without phase change
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/072Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente titolo:”MODULO DI POTENZA A SEMICONDUTTORI".
DESCRIZIONE
L'invenzione concerne un modulo di potenza a semiconduttori con raffreddamento a liquido isolante.
E’ noto che per realizzare moduli di potenza a semiconduttori quali per esempio inverter o azionamenti di altro tipo, vengono impiegati una pluralità’ di transistor, mosfet oppure IGBT in parallelo, ciascuno dei quali presenta lo schema elettrico disegnato in fig. 1 ed e’ composto, come si osserva nelle figg. 2 e 3, da:
- una piastrina in rame A;
- uno strato isolante costituito da una lamina in allumina D che viene supportata dalla piastrina in rame A;
- uno o piu’ elementi in silicio F, generalmente chiamati chips, i quali sono saldati su di uno strato isolante in allumina D grazie alla presenza di un deposito galvanico di rame G.
La parte inferiore della piastrina in rame A viene collegata ad un radiatore H che viene raffreddato tramite la circolazione di acqua oppure di aria, mentre la parte superiore comprendente lo strato isolante in allumina D e gli elementi in silicio F, e’ immersa in una resina siliconica I che ha soprattutto lo scopo di proteggere i chips F dagli agenti esterni quali aria, acqua, polvere, ecc.
Ciascun elemento in silicio F presenta, con riferimento anche allo schema elettrico rappresentato in fig. 1 , uno o piu’ contatti E che corrispondono all’emettitore del transistor, un contatto B che costituisce la base del transistor stesso ed un ulteriore contatto C, saldato al deposito galvanico in rame G, che costituisce il collettore del transistor.
A ciascuno di detti contatti, infine, e’ collegato un conduttore atto a realizzare il collegamento elettrico con gli ulteriori conduttori degli ulteriori transistor che compongono il modulo.
Gli inconvenienti dei transistor di tale tipo che vengono impiegati per i suddetti moduli di potenza, sono molteplici. Un inconveniente e’ costituito dal fatto che i materiali che vengono impiegati e precisamente la piastrina in rame A, lo strato isolante in allumina D, la lamina in rame G nonché' gli elementi in silicio F, presentano differenti coefficienti di dilatazione termica e ciò’ può’ provocare, con l'applicazione dei cicli termici, la rottura delle saldature e quindi il fuoriuso dei transistor e di tutto il modulo al quale essi appartengono.
Un altro inconveniente e' costituito dalla presenza dello strato isolante di allumina che avendo uno scarso coefficiente di trasmissione del calore, riduce lo scambio termico del transistor e quindi realizza una minore smaltimento globale del calore prodotto durante il funzionamento. Questo implica che oltre una certa potenza, soprattutto nell'uso di transistor ad effetto di campo che hanno un coefficiente dì incremento positivo con la temperatura, avviene il fenomeno detto "fuga termica" in cui si registra un aumento della potenza dissipata senza che ci sia un adeguato smaltimento di calore,
Un ulteriore inconveniente e’ costituito dal fatto che la presenza della resina siiiconica, in quanto isolante termico, costituisce una barriera che limita fortemente (a possibilità’ di esportare calore.
E' non ultimo inconveniente il fatto che i terminali di connessione esterna che vengono saldati alia lamina in rame G costituiscono altrettanti elementi critici in quanto i cicli termici tendono a staccare le connessioni saldate con conseguente rottura dei transistor e del modulo nel suo complesso.
La presente invenzione intende ovviare a tali inconvenienti. In particolare e' uno degli scopi dell'invenzione di realizzare un modulo di potenza che impieghi transistor di tipo perfezionato provvisti di un minor numero di saldature rispetto ai transistor di tipo noto.
E' un altro scopo di ottenere un modulo di potenza che presenti un coefficiente di smaltimento dei calore maggiore rispetto a moduli di potenza ad esso equivalenti di tipo noto. E' un altro scopo che il modulo dell'invenzione, a parità’ di potenza e rispetto ai moduli di tipo noto, utilizzi un minor numero di chips.
E’ un altro scopo che il modulo di potenza dell’invenzione possa essere realizzato completamente stagno e totalmente isolato dal contatto con gli agenti esterni cosi' da essere piu' affidabile.
Gli scopi detti si raggiungono con la realizzazione di un modulo di potenza a semiconduttori che in accordo con la rivendicazione principale comprende una pluralità’ di transistor elettricamente connessi tra di loro secondo un circuito elettrico atto a convogliare all'esterno di detto modulo un segnale elettrico di uscita ottenuto modificando un segnale elettrico di ingresso, ciascuno di detti transistor essendo composto da una o piu’ piastrine di silicio elettricamente connesse tra di loro e fissate ad una struttura di supporto atta a favorire la dispersione dei calore prodotto durante il funzionamento ed e’ caratterizzato dal fatto che detta struttura di supporto e’ costituita da un elemento tubolare atto a consentire al suo interno il flusso di un fluido isolante e refrigerante, detto elemento tubolare presentando dette piastrine di silicio saldate direttamente sulla sua superficie esterna.
Secondo una preferita forma di realizzazione, detto elemento tubolare presenta in sezione trasversale una forma sostanzialmente prismatica cosi’ che tutti i singoli moduli contenenti transistor in parallelo che compongono il modulo di potenza, vengono raggruppati fissando i relativi elementi tubolari tutti paralleli tra loro, uno a ridosso dell'altro; con interposto uno strato di materiale isolante, in modo da formare un blocco di forma parallelepipeda.
Alle estremità’ degli elementi tubolari vengono applicati appositi collettori per il tramite dei quali, mediante una pompa, viene fatto circolare all'interno degli elementi tubolari stessi e secondo un percorso sinuoso un liquido refrigerante isolante. Questo viene convogliato ad un apposito impianto esterno di refrigerazione per essere raffreddato in modo da aumentare lo scambio termico del modulo di potenza con l’ambiente esterno ed abbassarne quindi la temperatura di funzionamento.
Come già' detto, detti elementi tubolari che unitamente alle piastrine di silicio ad essi fissate costituiscono i transistor, sono uniti a pacco tra loro e formano un blocco parallelepipedo che viene fissato ad un coperchio. Quest’ultimo si dispone in chiusura stagna al di sopra di un recipiente contenente olio isolante nel quale viene cosi' immerso detto blocco parallelepipedo di transistor.
Vantaggiosamente si ottiene in tal modo un modulo di potenza che a parità' di dimensioni esterne consente lo sviluppo di una maggiore potenza oppure che a parità’ di potenza, presenta, rispetto ai moduli di tipo noto, ingombri inferiori.
Inoltre, vantaggiosamente, detto modulo di potenza risulta completamente isolato rispetto all'ambiente estèrno, presenta maggiore affidabilita' ed assume caratteristiche di antideflagranza.
Gli scopi ed i vantaggi detti verranno meglio evidenziati durante la descrizione di una preferita forma di esecuzione dell’invenzione data a titolo indicativo ma non limitativo e rappresentata nelle allegate tavole di disegno ove:
- in fig. 1 si osserva la rappresentazione schematica in simbologia elettronica di un transistor;
- nelle figg. 2 e 3 sono rappresentate due viste di un transistor di tipo noto che viene utilizzato per la realizzazione di moduli di potenza;
- in fjg. 4 si osserva in rappresentazione assonometrica di 3⁄4 il transistor perfezionato che equipaggia il modulo di potenza dell’invenzione;
- in fig. 5 si osserva lo schema elettrico di un inverter;
- in fig. 6 si osservano, in rappresentazione, assonometrica di 3⁄4, i transistor che equipaggiano il modulo di potenza dell'invenzione, riuniti in un blocco parallelepipedo;
- in fig. 7 si osserva una rappresentazione frontale e schematica dei transistor di fig. 6;
- in fig. 8 si osservano in vista assonometrica di 3⁄4 i transistor di fig. 6 riuniti in un blocco parallelepipedo e provvisti deile testate per fa circolazione del liquido refrigerante all'interno dei transistor;
- in fig. 9 si osservano in rappresentazione assonometrica i transistor di fig. 8 applicati al coperchio di un contenitore e collegati ad una pompa per la circolazione all’interno degli elementi tubolari del liquido isolante refrigerante;
- in fig. 10 si osservano il coperchio ed i transistor rappresentati in fig. 8 durante l'inserimento nella vasca contenente olio isolante;
- in fig. 11 si osserva in modulo di potenza a montaggio avvenuto.
Il modulo di potenza a semiconduttori oggetto dell'invenzione e' rappresentato complessivamente nelle figg. 10 ed 11 , rispettivamente in rappresentazione aperta e chiusura, ove viene indicato complessivamente con 1.
Esso, come si osserva, e' composto sostanzialmente da una vasca metallica 2 chiusa per il tramite di un coperchio 3 a tenuta stagna, al quale e' applicato un blocco parallelepipedo, complessivamente indicato con 4, che e’ costituito da una pluralità’ di transistor, uno dei quali e’ rappresentato in vista assonometrica di 3⁄4 in fig. 4 ove e’ indicato complessivamente con 10.
Si osserva che detto transistor 10 e' costituito sostanzialmente da una pluralità' di piastrine in silicio 11 ciascuna delle quali e’ saldata ad una struttura di supporto costituita da un elemento tubolare 12 al quale e' meccanicamente fissato un terminale di potenza 212.
Inferiormente al transistor 10 e meccanicamente connesso all’elemento tubolare 12, e' presente una barra prismatica 18, provvista di un terminale di potenza 218 ad essa collegato meccanicamente.
L'elemento tubolare 12 e la barra prismatica 18 sono isolati tra loro.
Detto elemento tubolare 12 presenta un profilo prismatico ed internamente ad esso sono presenti dei canali 14 attraverso i quali può' essere fatto fluire, come si vedrà' piu' avanti, un fluido refrigerante isolante atto a smaltire il calore prodotto durante il funzionamento.
Si osserva anche che ciascuna di dette piastrine di silicio 11 , presenta un contatto centrale B che corrisponde alla base del transistor, una coppia di contatti laterali E che costituiscono ciascuno l'emettitore dello stesso transistor, mentre il collettore del transistor medesimo, che indichiamo con C, e' costituito dall'elemento tubolare 12 al quale sono saldate le piastrine in silicio 11.
Si comprende quindi che il transistor descritto e rappresentato in fig. 4 ed indicato complessivamente con 10, presenta una struttura completamente diversa dal transistor di tipo noto la cui rappresentazione costruttiva schematica e' stata indicata nelle figg. 2 e 3.
Poiché nel transistor perfezionato 10 teste’ descritto ciascuna piastrina in silicio 11 viene saldata direttamente all’elemento tubolare 12, lo scambio termico risulta notevolmente aumentato rispetto alle realizzazioni di tipo noto rappresentate nelle già’ citate figg. 2 e 3 non essendo interposta la piastrina in allumina,
Inoltre, come già’ detto, la possibilità’ di far circolare all’interno dei canali 14 dell’elemento tubolare 12 un liquido refrigerante isolante, oltre alla possibilità’ di immergere completamente il transistor nel medesimo liquido refrigerante, consente, come verrà’ meglio descritto al seguito, di ottenere un miglior smaltimento del calore.
Si osserva inoltre che da ciascuna base B si dipartono conduttori 15 che vengono collegati agii ulteriori transistor che equipaggiano il modulo di potenza 1 dell’invenzione mentre dall’elemento tubolare 12 e da ciascun emettitore E si dipartono conduttori rispettivamente 16 e 17 che vengono collegati ad una barra prismatica 18 sottostante detto elemento tubolare 12.
Nel caso in cui il modulo di potenza che si vuole realizzare sia un inverter, questo si realizza utilizzando una pluralità’ di transistor perfezionati 10 rappresentati in fig. 4 i cui elementi tubolari e barre prismatiche vengono connessi tra di loro cosi’ da ottenere il blocco parallelepipedo indicato con 4 e rappresentato nelle citate figure 10 ed 11.
Il gruppo parallelepipedo 4 rappresentato con maggior dettaglio anche nelle figg. 6, 8 e 9, realizza un doppio inverter schematizzato in fig. 5, poiché si compone di una pluralità' di transistor 10 comprendendo:
- un primo elemento tubolare, complessivamente indicato con' 30, sulla cui superficie sono collegate una pluralità’ di prime piastrine di silicio 130 che realizzano in ciascuna zona 31 e 32 una pluralità’ di transistor 10 dell’invenzione che equivalgono ai transistor 131 , 231 e 331 rappresentati nello schema di fig. 5;
- due terne di secondi elementi tubolari, ciascuna complessivamente indicata rispettivamente con 40 e con 50 e disposte da parti opposte di detto primo elemento tubolare 30, sulla cui superficie sono collegate una pluralità’ di seconde piastrine di silicio 430 che realizzano in ciascuna zona 41 , 42, 43 e 51 , 52, 53 una pluralità’ di transistor 10 dell’invenzione che equivalgono ai transistor 141 , 241 e 341 rappresentati nel medesimo schema di fig. 5;
- due barre prismatiche, ciascuna indicata rispettivamente con 60 e con 70, le quali completano il blocco parallelepipedo 4 essendo fissate a dette terne 40 e 50 di detti secondi elementi tubolari.
Si precisa che in una differente forma realizzativa detto gruppo parallelepipedo 4 potrà' essere provvisto di due coppie di secondi elementi tubolari 40 e 50 anziché’ di due terne.
Tutti detti elementi tubolari e dette barre prismatiche sono a potenziali tra loro diversi e sono tra loro isolati per il tramite dell’interposizione di strati di materiale isolante 55.
Posteriormente a detti elementi tubolari e a dette barre sono meccanicamente fissati i terminali di potenza rispettivamente 300 e 310 rappresentati nelle figg. 6 e 7. Si osserva quindi che sostanzialmente il blocco parallelepipedo 4 realizza un doppio circuito del tipo rappresentato schematicamente in fig. 5 con riferimento ai quale:
- il segnale positivo 81 e negativo 82 di ingresso del generatore, complessivamente indicato con 80, vengono collegati rispettivamente alla superficie 131 della zona 31 del primo elemento tubolare 30 ed alla superficie 161 della barra prismatica indicata con 60;
- e i segnali di uscita U, V, W vengono prelevati rispettivamente nel primo transistor 41 , ne) secondo transistor 42 e nel terzo transistor 43 che formano una di dette terne di secondi elementi tubolari, nel caso che di descrive la terna indicata con 40.
Inoltre i terminali di potenza, non rappresentati nei disegni, sono fissati meccanicamente agli elementi che compongono il blocco parallelepipedo 4 e non saldati come nelle realizzazioni di tipo noto con il vantaggio quindi di ridurre ulteriormente le possibilità’ di rottura delle saldature durante i cicli termici ed aumentando cosi’ l'affidabilita’ del modulo di potenza nel suo complesso.
Ulteriori collegamenti e contatti elettrici che non vengono qui rappresentati per semplicità' descrittiva, vengono realizzati per il tramite delle piastrine di collegamento visibili in fig. 7 ciascuna delle quali e’ indicata complessivamente con 90 e viene inserita in corrispondenti feritoie 91 praticate negli elementi tubolari visibili in fig. 6.
Si comprende per quanto fino ad ora detto che sono quasi totalmente eliminate le saldature tra materiali con diversi coefficienti di dilatazione termina e questo garantisce un’affidabilita' di durata e cicli termici del modulo di potenza dell’invenzione estremamente piu’ elevata e di molto superiore ai moduli di potenza ad esso equivalenti di tipo noto.
Dopo che il modulo 4 e’ stato composto esso, come si osserva in fig. 9, viene applicato al coperchio 3 di un contenitore 2 e ad ognuna delle sue estremità’ laterali, come si osserva con maggior dettaglio in fig. 8, viene fissata una testata 100 che comunica con i canali 14 di ciascuno degli elementi tubolari 12 che lo compongono.
Le bocche 111 di ogni testata vengono chiuse per il tramite di un coperchio 120 e quindi il blocco parallelepipedo 4, come si osserva in fig. 10, viene quindi inserito all’interno del contenitore 2 il quale viene riempito con olio isolante che svolge anche azione refrigerante.
Una pompa 115 che presenta la bocca di aspirazione 315 collegata ad una di dette testate 100 e la bocca di mandata 415 collegata ad una tubazione di mandata 113, aspira l'olio isolante e refrigerante dall'interno del blocco parallelepipedo 4. L’olio e’ quindi costretto a percorrere il blocco parallelepipedo 4 secondo l’andamento 125 rappresentato in fig. 8 fino a pervenire, come si osserva in fig. 9, alla tubazione di mandata 113 che lo convoglia con direzione 114 ad una centralina di refrigerazione esterna, non rappresentata, dalla quale poi rientra nel contenitore 2 con direzione 117 ed attraverso la tubazione di ritorno 118.
La pompa di circolazione 115 realizza cosi’ all'interno del blocco prismatico 4 una circolazione forzata che ottimizza lo scambio termico e smaltisce all’esterno una quantità' di calore maggiore rispetto a quella smaltibile nel caso in cui i'inverter fosse stato realizzato impiegando i transistor di tipo noto e secondo le configurazioni standard.
Grazie alla totale immersione dei blocco prismatico 4 nel liquido contenuto nel contenitore 2, il modulo di potenza dell'Invenzione assume caratteristiche di antideflagranza e di totale isolamento dall’ambiente esterno che lo proteggono daH’umidita’, dalle polveri, dagli agenti chimici aggressivi ed altro aumentandone l'affidabilita’.
Inoltre la forma costruttiva consente una riduzione della distanza tra i transistor che permette la diminuzione della resistività’ che dissipa una minore potenza in fase di commutazione.
Si comprende quindi in base a quanto descritto che sono raggiunti tutti gli scopi che l’invenzione si prefigge,
In particolare e' raggiunto lo scopo di realizzare un modulo di potenza provvisto di transistor nei quali e' ridotto il numero di saldature rispetto a transistor di tipo noto.
Inoltre e’ anche raggiunto lo scopo che i transistor che equipaggiano il modulo di potenza dell’invenzione presentino un maggior coefficiente di scambio termico essendo le piastrine in silicio che li costituiscono direttamente saldate all'elemento tubolare e non tramite l'interposizione di piastrine isolanti di allumina come nelle realizzazioni di tipo noto.
Oltre a questo, essendo gli elementi tubolari che compongono i transistor immersi nel liquido refrigerante isolante che riempie il contenitore, la circolazione forzata di detto liquido isolante refrigerante avviene sia all’esterno e sia all’interno del blocco parallelepipedo stesso realizzando quindi una maggiore dispersione di calore verso l’esterno rispetto a moduli equivalenti di tipo noto. Pertanto, a parità' di potenza erogata, il modulo può’ essere costruito con un minor numero di chips.
E’ evidente che in fase esecutiva al’inverter dell’invenzione ed ai transistor che lo equipaggiano potranno essere apportate modifiche consistenti per esempio nel numero di transistor di cui il modulo di potenza e’ composto oppure in differenti forme esecutive dei profili degli elementi tubolari che formano ciascun transistor.
Ovviamente il modulo di potenza dell'invenzione potrà’ essere realizzato con qualsiasi forma e potrà' essere costruito per erogare qualsiasi valore di potenza.
Resta inteso comunque che varianti ulteriori non citate che dovessero essere realizzate sulla base dei principi esposti nella presente descrizione, devono tutte essere considerate protette dal presente brevetto.

Claims (8)

  1. RIVENDICAZIONI 1 ) Modulo di potenza (1 ) a semiconduttori comprendente una pluralità’ di transistor (10) elettricamente connessi tra di loro secondo un circuito elettrico (20) atto a convogliare all’esterno di detto modulo di potenza (1 ) un segnale elettrico di uscita ottenuto modificando un segnale elettrico di ingresso, ciascuno di detti transistor (10) essendo composto da una o piu' piastrine di silicio (11 ) elettricamente connesse tra di loro e fissate ad una struttura di supporto (12) atta a favorire la dispersione del calore prodotto durante il funzionamento, caratterizzato dal fatto che detta struttura di supporto e’ costituita da un elemento tubolare (12) atto a consentire al suo interno il flusso di un fluido isolante e refrigerante, detto elemento tubolare (12) presentando dette piastrine di silicio (11 ) saldate direttamente sulla sua superficie esterna.
  2. 2) Modulo di potenza (1 ) a semiconduttori secondo la rivendicazione 1 ) caratterizzato dal fatto che detti transistor (10) presentano le strutture di supporto (12) di cui il sono provvisti meccanicamente connesse tra di loro in modo d ia’ formare un blocco prismatico (4) che comprende: - almeno un primo elemento tubolare (30) sulla cui superficie sono fissate una pluralità' di prime piastrine di silicio (130); - almeno una coppia (40; 50) di secondi elementi tubolari (31 , 42, 43; 51 , 52, 53) allineati tra di loro uno dopo l’altro e sulla cui superficie sono fissate una pluralità’ di seconde piastrine di silicio (430), detti secondi elementi tubolari (41 , 42, 43; 51 , 52, 53) essendo disposti longitudinalmente a detto primo elemento tubolare (30) ed essendo meccanicamente collegati tra di loro ed a detto primo elemento tubolare per il tramite dell'interposizione di mezzi isolanti (55); almeno una barra prismatica (60; 70) disposta longitudinalmente a detta almeno una terna (40; 50) di detti secondi elementi tubolari (41 , 42, 43; 51 , 52, 53) ai quali e' fissata per il tramite di mezzi di fissaggio e con l'interposizione di detti mezzi isolanti (55), ciascuna di dette piastrine di silicio (130; 430) essendo saldata alla superficie dell’elemento tubolare alla quale appartiene e che costituisce il collettore (C) di detto almeno un transistor, e presentando la superficie libera provvista di almeno un primo contatto (E) che costituisce l’emettitore del transistor stesso ed almeno un secondo contatto (B) che costituisce la base del transistor medesimo.
  3. 3) Modulo di potenza (1 ) a semiconduttori secondo la rivendicazione 2) caratterizzato dal fatto che detto blocco prismatico (4) comprende: - un primo elemento tubolare (30) provvisto di una prima zòna (31 ) e di una seconda zona (32) sulla cui superficie sono fissate una pluralità’ dì dette prime piastrine di silicio (130); - due terne (40; 50) di secondi elementi tubolari (41 , 42, 43; 51 , 52, 53), ciascuna simmetricamente disposta da parti opposte rispetto ad un asse di simmetria longitudinale (500) passante per detto primo elemento tubolare (30) e presentante i rispettivi secondi elementi tubolari che la compongono allineati tra di loro uno dopo l'altro e provvisti sulla superficie di dette seconde piastrine di silicio (430), detti secondi elementi tubolari (41 , 42, 43; 51 , 52, 53) essendo disposti longitudinalmente a detto primo elemento tubolare ed essendo collegati tra di loro ed a detto primo elemento tubolare (30) per il tramite dell'interposizione di detti mezzi isolanti (55). - due barre prismatiche (60; 70) ciascuna .disposta longitudinalmente ad una di dette terne (40; 50) di detti secondi elementi tubolari (41 , 42, 43; 51 , 52, 53), alla quale e’ fissata per il tramite dell'interposizione di detti mezzi isolanti (55).
  4. 4) Modulo di potenza (1 ) a semiconduttori secondo la rivendicazione 2) caratterizzato dal fatto che ciascun emettitore (E) di ciascuna di dette prime piastrine di silicio (130) e’ collegato elettricamente alia superficie di uno (41 , 42, 43; 51 , 52, 53) di detti secondi elementi tubolari e ciascun emettitore (E) di ciascuna di dette seconde piastrine di silicio (430) e' collegato alla superficie di detta barra (60; 70), detto almeno un primo elemento tubolare (30) essendo elettricamente connesso al polo positivo di un alimentatore in corrente continua (80) e detta almeno una barra prismatica (60) essendo elettricamente connessa al polo negativo del medesimo alimentatore in corrente continua (80).
  5. 5) Modulo di. potenza (1 ) a semiconduttori secondo la rivendicazione 2) caratterizzato dai fatto che detti elementi tubolari (30, 40, 50) sono provvisti di scanalature longitudinali (91 ) atte ad accogliere schede (90) per la giunzione elettrica con detti transistor.
  6. 6) Modulo di potenza (1) a semiconduttori secondo la rivendicazione 2) caratterizzato dal fatto che detti elementi tubolari (30, 40, 50) che formano detti transistor (10) e che sono meccanicamente connessi in modo da realizzare detto blocco parallelepipedo (4), si trovano a potenziale elettrico diverso tra loro.
  7. 7) Modulo di potenza (1) a semiconduttori secondo la rivendicazione 2) caratterizzato dal fatto che detto blocco parallelepipedo (4) e' provvisto di testate (100) disposte alle sue estremità’ atte a mettere in comunicazione tra loro i condotti interni (14) degli elementi tubolari (30; 40; 50) che lo formano in modo da realizzare, all'interno degli elementi tubolari stessi e per il tramite di una pompa (115), una circolazione forzata di liquido refrigerante isolante quando detto blocco parallelepipedo (4) e’ fissato ad un coperchio (3) che viene chiuso ermeticamente su un contenitore (2) internamente al quale e’ presente detto liquido refrigerante isolante nel quale viene immerso detto blocco parallelepipedo (4).
  8. 8) Modulo di potenza (1 ) a semiconduttori secondo la rivendicazione 7) caratterizzato dal fatto che detta pompa (115) presenta la bocca di aspirazione (415) collegata ad una di dette testate (100) e la bocca di mandata (415) colegata ad una tubazione di mandata (113) atta a convogliare il fluido isolante refrigerante presente all'interno di detto contenitore (2) ad un refrigeratore esterno, una tubazione di ritorno (118) disposta passante attraverso detto coperchio (3) essendo atta a riconvogliare all'interno del contenitore (2) stesso detto liquido refrigerante isolante raffreddato di ritorno da detto refrigeratore esterno.
IT97VI000107A 1997-07-10 1997-07-10 Modulo di potenza a semiconduttori. IT1293021B1 (it)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT97VI000107A IT1293021B1 (it) 1997-07-10 1997-07-10 Modulo di potenza a semiconduttori.
US09/025,790 US6137169A (en) 1997-07-10 1998-02-19 Heat reduction system for transistor assemblies
EP98112843A EP0892487A1 (en) 1997-07-10 1998-07-10 Power module using semiconductors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT97VI000107A IT1293021B1 (it) 1997-07-10 1997-07-10 Modulo di potenza a semiconduttori.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ITVI970107A1 true ITVI970107A1 (it) 1999-01-10
IT1293021B1 IT1293021B1 (it) 1999-02-11

Family

ID=11426408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
IT97VI000107A IT1293021B1 (it) 1997-07-10 1997-07-10 Modulo di potenza a semiconduttori.

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6137169A (it)
EP (1) EP0892487A1 (it)
IT (1) IT1293021B1 (it)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19913450A1 (de) * 1999-03-25 2000-09-28 Mannesmann Sachs Ag Leistungselektronik zum Steuern einer elektrischen Maschine
US6538405B1 (en) * 2000-04-28 2003-03-25 The Cherry Corporation Accessory control system
CA2425111C (en) * 2000-11-03 2010-06-01 Smc Electrical Products, Inc. Microdrive
US6801433B2 (en) 2001-04-19 2004-10-05 General Electric Company Method and apparatus for cooling electrical fuses
US6819561B2 (en) * 2002-02-22 2004-11-16 Satcon Technology Corporation Finned-tube heat exchangers and cold plates, self-cooling electronic component systems using same, and methods for cooling electronic components using same
US6840308B2 (en) 2002-05-31 2005-01-11 General Electric Co. Heat sink assembly
US6956742B2 (en) * 2002-09-27 2005-10-18 Rockwell Automation Technologies, Inc. Compact liquid converter assembly
US6721181B1 (en) * 2002-09-27 2004-04-13 Rockwell Automation Technologies, Inc. Elongated heat sink for use in converter assemblies
US6885553B2 (en) * 2002-09-27 2005-04-26 Rockwell Automation Technologies, Inc. Bus bar assembly for use with a compact power conversion assembly
US6822850B2 (en) * 2002-09-27 2004-11-23 Rockwell Automation Technologies, Inc. Laminated bus bar for use with a power conversion configuration
US7068507B2 (en) * 2002-09-27 2006-06-27 Rockwell Automation Technologies, Inc. Compact liquid converter assembly
FI117838B (fi) * 2003-06-04 2007-03-15 Vacon Oyj Nestejäähdytyselementti ja nestejäähdytyselementin liittämisjärjestely
US20050099775A1 (en) * 2003-11-12 2005-05-12 Himanshu Pokharna Pumped liquid cooling for computer systems using liquid metal coolant
US8081462B2 (en) * 2007-09-13 2011-12-20 Rockwell Automation Technologies, Inc. Modular liquid cooling system
JP6596398B2 (ja) * 2016-08-29 2019-10-23 本田技研工業株式会社 電力変換装置
CN115943554A (zh) * 2020-08-18 2023-04-07 日立安斯泰莫株式会社 电力变换装置、电力变换装置的制造方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4496609A (en) * 1969-10-15 1985-01-29 Applied Materials, Inc. Chemical vapor deposition coating process employing radiant heat and a susceptor
US3971435A (en) * 1971-07-13 1976-07-27 Ncr Corporation Heat transfer device
US4081313A (en) * 1975-01-24 1978-03-28 Applied Materials, Inc. Process for preparing semiconductor wafers with substantially no crystallographic slip
US4341592A (en) * 1975-08-04 1982-07-27 Texas Instruments Incorporated Method for removing photoresist layer from substrate by ozone treatment
JPS54105342A (en) * 1978-02-07 1979-08-18 Mitsubishi Electric Corp Glow-discharge heating device
US4588023A (en) * 1980-06-16 1986-05-13 Showa Aluminum Corporation Device for releasing heat
ZA815347B (en) * 1980-08-28 1982-08-25 Lucas Industries Ltd Full wave rectifier assembly
GB2126802B (en) * 1982-09-03 1985-06-05 Standard Telephones Cables Ltd High density packaging for electronic circuits
US4838983A (en) * 1986-07-03 1989-06-13 Emcore, Inc. Gas treatment apparatus and method
US5019233A (en) * 1988-10-31 1991-05-28 Eaton Corporation Sputtering system
US4944860A (en) * 1988-11-04 1990-07-31 Eaton Corporation Platen assembly for a vacuum processing system
US4873613A (en) * 1988-11-25 1989-10-10 Iversen Arthur H Compact high power modular RF semi-conductor systems packaging
US5263251A (en) * 1991-04-02 1993-11-23 Microunity Systems Engineering Method of fabricating a heat exchanger for solid-state electronic devices
US5291064A (en) * 1991-04-16 1994-03-01 Nec Corporation Package structure for semiconductor device having a flexible wiring circuit member spaced from the package casing
US5187645A (en) * 1991-06-07 1993-02-16 Ergo Computing, Inc. Portable computer with docking connector for peripheral devices
US5271455A (en) * 1991-06-25 1993-12-21 Smoke/Fire Risk Management, Inc. Temperature limiting apparatus for elevator controls
CA2088821C (en) * 1992-02-05 1999-09-07 Hironobu Ikeda Cooling structure for integrated circuit
US5349498A (en) * 1992-12-23 1994-09-20 Hughes Aircraft Company Integral extended surface cooling of power modules
US5448108A (en) * 1993-11-02 1995-09-05 Hughes Aircraft Company Cooling of semiconductor power modules by flushing with dielectric liquid
US5539254A (en) * 1994-03-09 1996-07-23 Delco Electronics Corp. Substrate subassembly for a transistor switch module
US5504378A (en) * 1994-06-10 1996-04-02 Westinghouse Electric Corp. Direct cooled switching module for electric vehicle propulsion system
US5640995A (en) * 1995-03-14 1997-06-24 Baxter International Inc. Electrofluidic standard module and custom circuit board assembly

Also Published As

Publication number Publication date
EP0892487A1 (en) 1999-01-20
IT1293021B1 (it) 1999-02-11
US6137169A (en) 2000-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ITVI970107A1 (it) Modulo di potenza a semiconduttori.
KR100305251B1 (ko) 전력변환장치
US6052284A (en) Printed circuit board with electronic devices mounted thereon
KR100665933B1 (ko) 파워 세미컨덕터 모듈
US20040061138A1 (en) Power semiconductor device with high radiating efficiency
ITMI972001A1 (it) Contenitore per semiconduttori ad alta potenza a montaggio superficiale perfezionato,e metodo per la sua fabbricazione
US8710644B2 (en) Semiconductor unit having a power semiconductor and semiconductor apparatus using the same
JP2004208411A (ja) ハーフブリッジ回路用半導体モジュール
US8923010B2 (en) Electronic component for surface mounting
JP6422592B2 (ja) 電力変換装置
IT201800004209A1 (it) Dispositivo semiconduttore di potenza con relativo incapsulamento e corrispondente procedimento di fabbricazione
CN105914185A (zh) 一种碳化硅功率器件的封装结构及封装方法
US10263300B2 (en) Battery pack including fluid resistant over mold
US10192806B2 (en) Semiconductor device
KR101388779B1 (ko) 반도체 패키지 모듈
JP5471888B2 (ja) 電力変換装置
JP5978885B2 (ja) 電力変換装置
IT201800004782A1 (it) Dispositivo a semiconduttore di potenza con incapsulamento a montaggio superficiale a doppia isola
CN110942888B (zh) 充放电模块及其电感元件
JP6672659B2 (ja) 電力変換装置
CN113966069B (zh) 基板结构和终端设备
JP7451022B2 (ja) 電池モジュールおよびそれを含む電池パック
JP2020124071A (ja) 電力変換装置
JP2013059155A (ja) 電力変換装置
CN112366188A (zh) 一种具有散热齿片的半导体器件封装结构及封装方法

Legal Events

Date Code Title Description
0001 Granted