JP2003525007A - 電力変換器およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、少なくとも２つの半導体サブストレート（１５）と、半導体サブストレート（１５）を支持する伝熱性の２つの収容部材（１１，１２）と、収容手段（１１，１２）の一方に構成された固定手段（２２）と、少なくとも１つの第３の電気端子（Ｕ，Ｖ，Ｗ）とを有する電力変換器（１）に関する。ここで前記半導体サブストレートのそれぞれは少なくとも２つのコンタクト面（１６，１７）を有し、前記収容部材のそれぞれは電気端子（Ｂ＋、Ｂ−）を有する。このような電力変換器において、収容部材（１１，１２）と半導体サブストレート（１５）とがステープル（２０）を形成し、収容部材（１１，１２）は半導体サブストレート（１５）をその間に収容し、半導体サブストレート（１５）間には導電性かつ伝熱性の挿入部材（１８）が配置されており、この挿入部材は少なくとも第３の端子（Ｕ，Ｖ，Ｗ）を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、請求項１の上位概念による電力変換器、並びに電力変換器の製造方
法に関する。

【０００２】 従来の技術 ここに述べた形式の電力変換器は種々の実施形態で公知である。電力変換器は
電気エネルギーを変換または制御するために使用される。電力変換器は、整流器
、直流変換器、交流変換器、周波数変換器として構成することができる。これら
の実施例に相応して電力変換器は、電力変換弁、例えばダイオード、サイリスタ
、トランジスタ、ＭＩＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、およびトライアックを有する。また
制御可能な電力変換器と非制御型電力変換器が公知である。自動車では電力変換
器はとりわけ整流器として使用され、この整流器は発電機から送出された交流成
分を直流成分に変換する。もっぱら３相発電機が使用され、これは複数の相互に
位相のずれた交流電圧を送出する。整流器は相応に相応に多極に構成しなければ
ならない。この種の整流器は、相応の数の離散した電力ダイオードを個別に有し
、電力ダイオードが整流器群を形成する。整流器群は２つの端子片を有し、それ
らのうちの一方が正の電圧端子を、他方が負の電圧端子を形成する。２つの端子
は相互に電気的に絶縁されている。この端子片へはダイオードのケーシングをプ
レスすることができる。通常、負の端子片は熱的および電気的接触接続のために
、発電機の終端シールドに固定されている。正の端子はボルトを有し、電圧を取
り出すことができる。この正の端子を冷却するために、正の端子は冷却体として
構成されている。正の端子を発電機ファンの空気流中に配置することができる。
または伝熱シートを用いてこれを発電機の終端シールドに熱結合することもでき
る。

【０００３】 個別のプレス型ダイオードおよび整流器全体の熱構想では、２つの異なる動作
事例を考慮しなければならない。まず通常動作時には発電機の負荷が実質的に一
定の場合、各ダイオードの電流経路に数１０Ｗの損失電力が発生し、この損失電
力を熱として負および／または正の端子を介して廃熱しなければならない。第２
のいわゆるロードダンプ動作は突然の負荷降下時に発生し、その後に発電機レギ
ュレータは、励磁巻線の電流を適合し、発電機電圧を制御するために所定の時間
を必要とする。搭載電源での高い電圧ピークをこの時間中に回避するため、整流
ダイオードをツェナーダイオードとして構成することができ、ツェナーダイオー
ドは短時間の間、発電機の全電力を吸収することができる。ここで発生する損失
電力は数ｋＷのオーダーにもなる。そして整流ダイオードで発生した熱は冷却体
を介して廃熱することができず、ダイオードケーシング自体に十分に構成された
銅体により吸収される。従ってこの銅体が熱バッファとして用いられる。公知の
電力変換器は構造が複雑であり、比較的に大型である。なぜなら３相ブリッジ整
流器の場合、６つの個別ダイオードを複雑に構成された端子片によって冷却しな
ければならないからである。さらに高い配線コストが個々のダイオードの接続の
ためと、電力変換器を電気機械、例えば発電機に電気的に接続するために発生す
る。

【０００４】 発明の利点 請求項１の構成を幽する電力変換器はこれに対して、構造が格段に簡単であり
、電力変換器の必要スペースが低減され、これにより製造コストが格段に低減さ
れるという利点を有する。とりわけ電気端子として用いる収容部と半導体サブス
トレートとが１つのステープルを形成し、半導体サブストレートの間に伝熱性か
つ導電性の挿入部材を配置する。これにより電気端子は２つの収容部材間で熱結
合することができる。このようにして収容部材の１つがその固定手段によって別
個の冷却体、例えば発電機終端シールドに配置され、損失熱を放出することがで
きる。このようにして、一方の（上方）収容部材の近傍に配置された半導体サブ
ストレートから、その間にある半導体サブストレートおよび挿入部材を介して他
方の（下方）収容部材に至る熱流が形成される。半導体サブストレートを収容部
材間でステープル状に配置することによって、２つの収容部材は電気的に相互に
絶縁される。従ってそのための別の構成部材または手段を必要としない。収容部
材の一方に対する付加的冷却体も省略できることが判明した。とりわけ３相ブリ
ッジ整流器の場合本発明の構成において、プラス端子およびマイナス端子のそれ
ぞれを、収容部材の一方で、共通の電流レールとして電力変換弁の上方ないしは
下方に構成することができ、さらに付加的配線を省略できるという利点が得られ
る。なぜなら電力変換弁の間に配置された挿入部材が３相電流側の端子として用
いられるからである。

【０００５】 本発明が、３相発電機で使用される整流器に限定されるものではないことは自
明である。当然、他のすべての形式の電力変換器で実現することができる。例え
ば挿入部材を２極に構成し、半導体サブストレートが挿入部材の側の面に２つの
コンタクト面を有していれば、当然の如く制御可能な電力変換器、とりわけサイ
リスタ、トランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、およびＩＧＢＴを使用することができる
。本発明の電力変換器は電気エネルギーの多種多様な変換および制御領域で使用
することができる。

【０００６】 収容部材の伝熱性および導電性を実現するために、この収容部材は有利な実施
例では銅から作製されるか、または少なくとも銅を有する。収容部材はプレート
状に構成することができ、一方の収容部材には固定手段によって平坦な面が設け
られ、これにより発電機の終端シールドへの大きな熱移動面積を達成する。この
ようにして発生する熱を良好に発電機ケーシングへ放出することができる。もち
ろん電力変換器を発電機に直接固定するのではなく、別の冷却体として用いる要
素に固定することもできる。

【０００７】 電力変換器が電気機械、とりわけ発電機の終端シールドに固定される場合には
、機械の構想に対してさらなる利点が得られる：電力変換器の構造寸法が小さい
ことによって終端シールドには比較的に大きな空気流入口を設けることができる
。これにより冷却およびひいては機械の効率を向上させることができる。または
機械のファン口径を縮小することができ、これによりノイズを低減できる。もち
ろん電力変換器を流体冷却機械に固定することもできる。電力変換器の構造寸法
が小さいことによってさらに、機械の構成に高いフレキシビリティが得られる。
電力変換器はとりわけ自動車のクローポール型発電機で、Ａ側またはＢ側に配置
することができる。電力変換器が小型で寸法が小さいことにより、衝突および振
動負荷に対して高い機械的安定性が得られる。これによりこれを自動車に使用す
る場合には特に高く永続的な機能確実性が得られる。

【０００８】 請求項８に記載された製造方法によって、とりわけ前記形式の電力変換器を容
易かつ安価に製造することができる。製造の際には、構成部材を順次積層し、こ
のとき構成部材間に少なくとも幅のある導電接触手段を取り付ける。構成部材（
収容部材、半導体サブストレート、および挿入部材）を積層する際には、これら
を順番に順次重ねることができる。このときそれぞれ間には接触手段を取り付け
る。しかし部分構成群を仮に製造することも可能である。例えば各収容部材に半
導体サブストレートの１つを接触手段によって固定することができる。両方の収
容部材は次に挿入部材を組み込んでつなぎ合わされ、接触手段によって相互に結
合される。順序はほぼ任意に選択することができるが、構成部材がステープル構
造を有するように選択しなければならない。

【０００９】 実施例では、接触手段ははんだペーストまたははんだシートである。はんだペ
ーストは少なくともつなぎ合わされる構成部材の一方に塗布される。はんだペー
ストを使用する場合には、これが所定の粘着作用を有するようにすると有利であ
る。なぜなら、相互に当接する部材が相互に粘着し、後の加熱プロセスで組み立
て中であっても滑り落ちたりすることがなく、相互に正確に整列して結合するこ
とができるからである。

【００１０】 しかし択一的に、接触手段を拡散はんだまたは導電接着剤により形成すること
もできる。導電接着剤の場合は部分的に導電性の接着剤が使用される。これは接
着剤の中に例えば導電性粒子を含むことにより可能である。

【００１１】 仮組み立てる際の構成部材の接合を容易にするため、収容部材の間に非導電性
のスペーサを配置することができる。このスペーサは、実質的に閉鎖されたケー
シングが形成され、ケーシング壁が収容部材とスペーサとによって形成されるよ
うに構成することができる。このスペーサは個々の部材を備える部分構成群とし
て構成することができる。スペーサを、構成部材を接触手段と接合した後、再び
除去することも可能である。スペーサはとりわけ、収容部材間の空き空間を鋳込
み材料により満たすまで、またはプラスチックを射出するまで留めておくことが
できる。しかしスペーサを空き空間を満たした後も収容部材間に残しておくこと
もできる。

【００１２】 とりわけ複数の半導体ステープルが積層されている多極電力変換器の場合、２
つの半導体サブストレート間にある挿入部材を相互に結合することができる。ケ
ーシング縁部の上に起立する接続ラグを設けることもできる。ラグの端部でこれ
らを相互に接続することができる。このことにより電力変換器の組み立てが簡素
化される。完全に組み立てた後、挿入部材、とりわけその接続ラグを機械的に相
互に分離することができる。

【００１３】 とりわけ仮組み立ての際に、構成部材を仮固定すると有利である。このために
例えば収容部材の相互に向き合う側にピンまたは切欠部を設けることができる。
このピンまたは切欠部は、スペーサに設けられた切欠部またはピンに係合するこ
とによって共働する。スペーサは従って仮固定素子として用いることができ、こ
れは前に述べたように組み立て後に除去することができる。

【００１４】 すでに述べたように空き空間が鋳込まれるかまたは射出されるならば、半導体
サブストレートの側壁に保護ラッカーを塗布することができる。これにより基板
は、多くの場合に化学的に侵食性である鋳込み材料ないしはプラスチックから保
護され、湿気からも保護される。

【００１５】 さらなる構成は従属請求項に記載されている。

【００１６】 図面 本発明を以下、実施例に基づき図面を参照して詳細に説明する。

【００１７】 図１は、電力変換器の回路図である。

【００１８】 図２は、電力変換器の基本構造を示す図である。

【００１９】 図３は、図２の電力変換器の断面図である。

【００２０】 図４は、電力変換器構成の第１実施例の展開図である。

【００２１】 図５は、電力変換器構成の第２実施例の展開図である。

【００２２】 図６は、電力変換器構成の第３実施例の展開図である。

【００２３】 図７は、プラスチックケーシング（モールドケーシング）の設けられた電力変換
器を示す。

【００２４】 実施例の説明 図１は、電力変換器１の回路図を示す。この電力変換器は後での考察のために
整流器であると仮定する。電力変換器１は少なくとも２つ、ここでは６つの電力
変換弁３〜８を有し、これらは整流器２の場合、ダイオード、とりわけツェナー
ダイオードとして実現されている。図１に示された電力変換器はいわゆる６プラ
ス・ブリッジ電力変換器であり、３つの相端子Ｕ，Ｖ，Ｗを備える３相電流端子
９を有している。さらに電力変換器１は整流端子１０を有し、これは正の端子Ｂ
＋と負の端子Ｂ−を含む。有利な実施形態では電力変換器１は３極整流器として
構成されている。しかし当然の如く、それより多い極数または少ない極数の電力
変換器形式も実現可能である。

【００２５】 次に図２と図３に基づいて、電力変換器１の構造を説明する。同じ部材ないし
同じように作用する部材には図１と同じ参照符号が付してある。電力変換器端子
１０は、伝熱性かつ導電性の２つの収容部材１１と１２により形成され、２つの
収容部材は相互に間隔をおいている。収容部材１１は整流器端子１０のＢ＋端子
を形成し、収容部材１２は整流器端子１０のＢ−端子を形成する。収容部材１１
と１２は有利にはプレート１３と１４として実現されている。電力変換弁３〜８
は半導体サブストレート１５として構成されており、各半導体サブストレート１
５は上側と下側に電気コンタクト面１６ないし１７を有する。２つの半導体サブ
ストレート１５は相互に積層され、プレート１３と１４の間に配置されている。
２つの半導体サブストレート１５の間には、導電性かつ伝熱性の挿入部材１８が
配置されている。この挿入部材１８は接続ラグ１９を有し、このラグは２つのプ
レート１３と１４の間の領域から突出している。この様子が図３に示されている
。従って上下に配置された２つの半導体サブストレート１５はプレート１３と１
４および挿入部材１８と共に複数の層を有する１つのステープルを形成する。電
力変換器が３極に構成されていれば、３つのステープルが存在する。半導体サブ
ストレート１５がその上側と下側に電気コンタクト面１６と１７を有することに
よって、３相電流端子９と直流端子１０とを容易に半導体サブストレートに取り
付けることができる。このようにしてすでに述べたように、各挿入部材１８は３
相電流端子の端子Ｕ，Ｖ，Ｗを形成し、各収容部材１１と１２は整流器端子１０
の端子を形成する。

【００２６】 図２と図３から分かるように、半導体サブストレート１５は扁平に構成されて
おり、ケーシングを有していない。半導体サブストレートとしては、所望の所望
の電力変換器機能に応じて、種々の電力変換弁を使用することができる。整流器
２の場合、有利にはいわゆるアキシアルｐｎダイオードが使用される。このダイ
オードではｐｎ接合部が実質的に図平面に対して直角である。すなわち半導体サ
ブストレート１５のｐ層またはｎ層の一方が端子部１１に、他方のｎ層またはｐ
層が挿入部材１８にそれぞれそのコンタクト面１６と１７を以て当接している。
しかしもちろん、他の半導体サブストレートを使用することもできる。これは例
えばプレーナ型構成素子、または相応にはんだデポの設けられたコンタクト面、
および集積回路である。もちろん２つ以上のコンタクト面１６，１７を設けるこ
ともできる。この場合、挿入部材１８が複数の端子ラグ１９を有し、それらがそ
れぞれ１つのコンタクト面に配属される。例えば半導体サブストレート１５の下
側コンタクト面１７は複数の部分コンタクト面を有することができる。３相電流
端子９と直流端子１０が単純に幾何形状適合されていれば、複数の半導体サブス
トレート１５の並列回路も、電流増大または機能拡張のために可能である。

【００２７】 図４によれば、プレート１３と１４は相互に向き合った側面に隆起部２１を有
している。この隆起部の上には取り付け状態で半導体サブストレート１５が横た
わるようになる。さらに収容部材１２は固定手段を有する。この固定手段により
、組み立てられた電力変換器１を発電機終端シールドに固定することができる。
固定手段はこの実施例では２つの貫通部２２により実現されており、この貫通部
を通してボルトを挿入することができる。貫通部２２および／またはボルト（図
示せず）はねじを有することができる。これにより、収容部材１２を隆起部２１
に対向する下面２３によって発電機シールドに扁平に配置することができる。熱
移動を改善するために、発電機シールドと下面２３との間に伝熱ペーストを取り
付けることができる。

【００２８】 収容部材１１は少なくとも１つの収容部、ここでは２つの収容部を有する。こ
の収容部はそれぞれ端子要素、例えばボルトを収容することができる。これによ
り電流タップを収容部材１１に固定することができる。択一的に収容部材１１に
端子部材、とりわけ端子片をハンダ付けまたは溶接することができる。

【００２９】 ２つの収容部材１１と１２の間にはさらに１つのスペーサ２５を配置すること
ができ、このスペーサは絶縁材料からなるか、またはこれを含む。この実施例で
は、挿入部材１８とスペーサ２５とは相互に差し込まれた部分構成群２５’とし
て公正さｒている。これに関し、スペーサ２５は１つの壁２６に貫通部を有し、
この貫通部を通って接続ラグ１９が貫通係合している。スペーサ２５はここでは
実施的にＵ字状に実現されている。これにより電力変換器１を組み立てると、単
に１つの側でだけ開放したケーシングが得られる。これにより例えば鋳込み材料
またはプラスチックを埋め込みことができる。従って収容部材はケーシングのカ
バーと底部を形成する。スペーサ２５はさらに仮固定要素２７を有することがで
きる。これはピンとして構成されており、収容部として構成された仮固定要素「
２８に収容部材１１と１２で係合する。

【００３０】 電力変換器１の組み立ての際には、有利には収容部材１２上の構造から開始す
る。隆起部２１に、取り付けるべき半導体サブストレート１５の領域で、導電性
コンタクト手段、例えばはんだペーストまたははんだシートを取り付ける。続い
て半導体サブストレート１５を、その下側コンタクト面１７を以てコンタクト手
段に載置する。続いて上側コンタクト面１６にコンタクト手段を被覆する。その
後、部分構成群２５’をプレート１２上に、仮固定要素２７が仮固定要素２８へ
係合するように差し込む。続いて挿入部材１８の自由側にコンタクト手段を被覆
する。すなわち半導体サブストレート１５に接する個所に被覆する。この個所は
続いて挿入部材１８のコンタクト手段に載置される。半導体サブストレート１５
にコンタクト手段を被覆した後、収容部材２５を嵌め込む。このようにして、仮
下組み立てされた電力変換器構成群１’が作製され、これははんだペーストとス
ペース１５を使用して仮固定される。統合された電力変換器構成群１’を続いて
加熱してはんだペーストを溶解させ、永続的電気接続が収容部材１１，１２と半
導体サブストレート１５および挿入部材１９の間で得られるようにする。電力変
換器構成群１’を加熱する際には、はんだ温度に注意すべきである。はんだペー
ストまたははんだシートを使用する場合、条件によっては３５０℃以上の温度に
達する。このような場合にはスペーサ２５を耐熱材料、例えばセラミックまたは
耐高温性プラスチックから作製する。択一的な継ぎ合わせ方法、例えば拡散はん
だまたは導電接着を使用する場合、処理温度は比較的に低くなる。従ってスペー
サ２５をプラスチックとして構成することができる。

【００３１】 組み立て経過のバリエーションとして２段階のはんだプロセスも考えられる。
ここではまず下側半導体基板１５を隆起部２１に取り付け、収容部材１２とはん
だにより接続する。他方の半導体サブストレート１５も同様にして上側収容部材
１１と接続することができる。このようにして仮作製された部分構成群１１’、
１２’が得られ、後続の組み立てステップで部分構成群２５’をはめ込み、残り
の部分構成群１１’および１２’と接続することができる。この組み立て経過の
利点は、はんだ処理中に取り扱わなければならない構成部材の数が少ないこと、
部分モジュールの検査が可能なこと、そして異なる継ぎ合わせ方法を２つのステ
ップで適用できることである。このようにして例えば半導体サブストレート１５
をはんだペーストによって収容部材１１と１２に固定することができる。挿入部
材１８を続いて導電接着により半導体サブストレート１５に固定することができ
る。これにより半導体サブストレート１５を収容部材１１と１２に結合するとい
う熱的にクリティカルな過程は高いはんだ温度以上で行われる。一方、挿入部材
１８へのコンタクトは導電接着により行われ、これは高いはんだ温度なしで硬化
する。従ってスペーサ２５は有利にはプラスチックからなる。

【００３２】 図５に基づいて、別の組み立てコンセプトを説明する。図４と同じ部材には同
じ参照符号が付してある。従って以下では異なる点にだけ言及する。収容部材１
１は側方に分離可能な拡張部２９を有する。この拡張部はそれぞれ１つの貫通部
３０を有する。組み立てのために２つの案内ボルト３１が使用される。この案内
ボルトは貫通部３０と２２に差し込みことができる。従って案内ボルト３１は仮
固定要素２８’を形成する。単に片側だけが開放したケーシングを図５の電力変
換器構成群１’で形成することが出来るようにするため、２つの収容部材１１と
１２の間の中間空間にはクリップとして存在するケーシング部材３２を差し込む
ことが出来る。このケーシング部材は実質的にＵ字形に構成されている。組み立
てを簡単にするため、挿入部材１８をいわゆるリードフレーム３３に組み込むこ
とができる。すなわち端子ラグ１９をその自由端部を以て分離可能に相互に接続
するのである。リードフレーム３３はさらに２つの脚部３４を有する。この脚部
は実質的に端子ラグ１９に対して平行である。各脚部３４は１つの貫通部３５を
有し、この貫通部を通って案内ボルト３１が貫通係合される。案内ボルト３１は
位置決めピンとして構成することができ、ねじを有する。このねじは貫通部２２
と３０のねじにねじ込みことができる。このとき貫通部２２は後から、発電機で
の電力変換器１の固定要素として用いられる。

【００３３】 特に有利には、図４と関連して説明したコンタクト手段としてのはんだペース
トの代わりに、はんだシート部材３６を使用する。このはんだシート部材は、半
導体サブストレート１５と終了部材１１と１２，および挿入部材１８との電気接
続を行う。

【００３４】 図５の電力変換器構成群１’が統合され、続いて加熱されると、電気接続がは
んだシート３６によって行われる。続いてプラスチックを、２つの収容部材１１
と１２の間にある空き領域に鋳込むかまたは射出する。このときケーシング部材
３２によって、鋳込み材料またはプラスチックが不所望に流出することが阻止さ
れる。

【００３５】 実施例では半導体サブストレート１５の側面Ｓにラッカーが塗布され、半導体
錆ストレート１５が化学的に侵食性の鋳込み材料またはプラスチックまたは真有
する湿気により腐食されるのを阻止する。

【００３６】 電力変換器構成群１’を完全に組み立てた後、分離ラインＴで拡張部３０と脚
部３４を分離することができる。案内ボルト３１はこのとき除去されず、収容部
材２２の貫通部２２は電力変換器１を発電機シールドに固定するために使用する
ことができる。

【００３７】 ここで使用される案内ボルト３１とは択一的に、組み立てのために収容部材１
１，１２とリードフレーム３３とを相互にリベット留めすることができる。この
リベット接合ははんだ処理の後に再び打ち出すことができる。この方法はとりわ
け大量生産に対して有利である。なぜなら付加的な位置決めピンおよびねじ穴が
回避され、リベット留めステップおよび打ち出しステップにより従来のＩＣ実装
と互換性があるからである。

【００３８】 基本的に前記の組み立てステップでは、図６に示すようにスペーサ２５ないし
は案内ボルト３１なしで行うことができる。例えば収容部材１１，１２と挿入部
材１９を実装およびはんだプロセスの際に所定位置に保持する相応のはんだ形状
も考えられる。この変形実施例の場合、側方の分離可能な拡張部２９は省略する
ことができる。

【００３９】 これまで説明した、スペーサ２５（図４）並びにクリップ３２（図５と図６）
を使用する鋳込み方法ないし射出方法の他に、仮製造ないしは製造された電力変
換器構成群１’の実装を、付加的なケーシング構成部材を完全に省略して、モー
ルドケーシングにより図７のように実施することができる。半導体製造業で広く
普及した、ここで使用されるモールドプロセスでは、実装すべき構成部材、この
場合電力変換器構成群１’が上部と下部を含む型枠に入れられ、上部と下部が高
圧により相互に閉鎖される。型枠の適切な幾何形状ないしは内部輪郭、および上
部と下部との間、並びに構成部材の面に対する相応の密閉面によって所定の中空
空間が構成部材の中、および構成部材の周囲に残り、ここにプラスチック材料を
射出することができる。ここでこのプルスチック材料は所定の圧力と所定の温度
を以て中空空間に射出される。続いてモールド材料は短時間で硬化する。型枠を
開放し、完全に実装された構成部材を取り出すことができる。

【００４０】 前記のようにステープル状に構成された電力変換器構成群１’の実装のために
モールド方法を適用する場合には、プレート１１，１３と１２，１４の間にある
半導体サブストレート１５に、例えば型枠の閉鎖および密閉により機械的負荷が
かからないように注意しなければならない。この理由から型枠の密閉は下側プレ
ート１２，１４に対してだけ行うことができる。従って上側プレート１１，１３
と型枠は前記の中空空間に留まる。電力変換器構成群１’の電気端子Ｂ＋は図７
に示した実施例では、上部プレート１１，１３に付加的に設けられた、側方に起
立する端子ラグ３８として構成することができる。なぜならこのラグ３８は半導
体サブストレート１５に対して十分に大きな間隔を有しているので機械的に負荷
されず、従って型枠に対して密閉することができるからである。この実装変形実
施例では特に電力変換器構成群１’の本発明のよるステープル構成では、熱放出
が下方へプレート１２，１４を介して別個の冷却体へと完全に行われるという利
点が特に効力を発揮する。なぜならここでは上側プレート１１，１３は冷却手段
に対してはもやは接近することができないからである。

【００４１】 図４から図７に関連して説明した組み立て経過では、端子ラグ１９全体を１つ
の側で引き出す必要はない。むしろ各端子ラグ１９の方向は任意に選択すること
ができる。とりわけ発電機での電気端子の空間的構成によって、２つの端子ラグ
１９が同じ側で突出し、第３の端子ラグ１０が対向する側で突出することが必要
な場合もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、電力変換器の回路図である。

【図２】 図２は、電力変換器の基本構造を示す図である。

【図３】 図３は、図２の電力変換器の断面図である。

【図４】 図４は、電力変換器構成の第１実施例の展開図である。

【図５】 図５は、電力変換器構成の第２実施例の展開図である。

【図６】 図６は、電力変換器構成の第３実施例の展開図である。

【図７】 図７は、プラスチックケーシング（モールドケーシング）の設けられた電力変
換器を示す。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１４年３月１３日（２００２．３．１３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ， ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，Ｌ Ｃ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ， ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，Ｔ Ｊ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 アレクサンダー ヴァルラウフ ドイツ連邦共和国 ゴーマリンゲン ケプ ラーシュトラーセ 14 (72)発明者 クリストフ ルーフ ドイツ連邦共和国 エニンゲン ツェッペ リンシュトラーセ 14 (72)発明者 ペーター ウアバッハ ドイツ連邦共和国 ロイトリンゲン アイ ヒェンドルフシュトラーセ 20 (72)発明者 ウーヴェ クナッペンベルガー ドイツ連邦共和国 ミュールアッカー カ ールシュトラーセ 11 Ｆターム(参考） 5H006 CA01 CA02 CA03 CA07 CA12 CA13 CB01 CC02 HA02 HA05 HA08

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２つの半導体サブストレート（１５）と、該半導
   体サブストレート（１５）を支持する、伝熱性の２つの収容部材（１１，１２）
   と、前記収容部材（１１，１２）の一方に構成された固定手段（２２）と、少な
   くとも１つの第３の電気端子（Ｕ，Ｖ，Ｗ）を有する電力変換器であって、 前記半導体サブストレートの各々は少なくとも２つのコンタクト面（１６，１
   ７）を有し、 前記収容部材はそれぞれ１つの電気端子（Ｂ＋、Ｂ−）を有する形式のものに
   おいて、 収容部材（１１，１２）と半導体サブストレート（１５）とはステープル（２
   ０）を形成し、 収容部材（１１，１２）は半導体サブストレート（１５）をその間に収容し、 半導体サブストレート（１５）の間には、導電性かつ伝熱性の挿入部材（１８
   ）が配置されており、 前記挿入部材は少なくとも第３の端子（Ｕ，Ｖ，Ｗ）を有する、 ことを特徴とする電力変換器。
2. 【請求項２】 半導体サブストレート（１５）は電力変換弁（３〜８）、と
   りわけツェナーダイオードである、請求項１記載の電力変換器。
3. 【請求項３】 固定手段（２２）は、電力変換器（１）を電気機械に固定す
   るために用いる、請求項１記載の電力変換器。
4. 【請求項４】 半導体サブストレート（１５）の複数のステープル（２０）
   は収容部材（１１，１２）の間に順次並んでいる、請求項１記載の電力変換器。
5. 【請求項５】 収容部材（１１，１２）は銅から作製されるか、または銅を
   有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の電力変換器。
6. 【請求項６】 ２つのステープル（２０）の順次並んだ半導体サブストレー
   ト（１５）は個々のチップまたは関連するチップとして構成されている、請求項
   １から５までのいずれか１項記載の電力変換器。
7. 【請求項７】 収容部材（１１，１２）は実質的にプレート状に構成されて
   いる、請求項１から６までのいずれか１項記載の電力変換器。
8. 【請求項８】 少なくとも２つの半導体サブストレート（１５）と、該半導
   体サブストレート（１５）を支持する、伝熱性の２つの収容部材（１１，１２）
   と、前記収容部材（１１，１２）の一方に構成された固定手段（２２）と、少な
   くとも１つの第３の電気端子（Ｕ，Ｖ，Ｗ）を有し、 前記半導体サブストレートの各々は少なくとも２つのコンタクト面（１６，１
   ７）を有し、 前記収容部材はそれぞれ１つの電気端子（Ｂ＋、Ｂ−）を有する形式の電力変
   換器の製造方法において、 収容部材（１１，１２）の一方、半導体サブストレート（１５）の一方、挿入
   部材（１８）、他方の半導体サブストレート（１５）、および他方の収容部材（
   １１，１２）を順次積層し、 ２つの層の間には導電性コンタクト手段（３６）を少なくとも一部の領域に取
   り付ける、 ことを特徴とする製造方法。
9. 【請求項９】 コンタクト手段（３６）としてはんだペーストまたははんだ
   シートを使用する、請求項８記載の方法。
10. 【請求項１０】 コンタクト手段（３６）を拡散はんだまたは導電接着によ
    り作製する、請求項８記載の方法。
11. 【請求項１１】 統合された電力変換器（１）を加熱する、請求項８または
    ９記載の方法。
12. 【請求項１２】 最初に２つの収容部材（１１，１２）の上にそれぞれ１つ
    の半導体サブストレート（１５）をコンタクト手段（３６）によって固定し、 次に半導体サブストレート（１５）を挿入部材（１８）とコンタクト手段（３
    ６）によって接合する、請求項８から１１までのいずれか１項記載の方法。
13. 【請求項１３】 ２つの収容部材（１１，１２）の間に非導電性のスペーサ
    （２５，３１）を配置する、請求項８から１２までのいずれか１項記載の方法。
14. 【請求項１４】 スペーサ（２５，３１）および挿入部材（１８）は分離可
    能な構成群（２５’）を形成する、請求項８から１３までのいずれか１項記載の
    方法。
15. 【請求項１５】 複数の半導体サブストレート（１５）を１つの主要部材（
    １１，１２）に並べて配置する、請求項８から１４までのいずれか１項記載の方
    法。
16. 【請求項１６】 挿入部材（１８）を組み立ての際に相互に接合し、電力変
    換器（１）の組み立ての後に初めて相互に分離する、請求項８から１５までのい
    ずれか１項記載の方法。
17. 【請求項１７】 ２つの収容部材（１１，１２）の間にある空き領域に鋳込
    み材料を充填する、請求項８から１６までのいずれか１項記載の方法。
18. 【請求項１８】 位置を仮固定要素（２７，２８，２８’）を用いて仮固定
    する、請求項８から１７までのいずれか１項記載の方法。
19. 【請求項１９】 仮固定要素（２７，２８，２８’）を組み立て後に除去す
    る、請求項８から１８までのいずれか１項記載の方法。
20. 【請求項２０】 鋳込み材料を取り付ける前に、半導体サブストレート（１
    ５）の側縁部（Ｓ）にラッカーを被覆する、請求項８から１９までのいずれか１
    項記載の方法。
21. 【請求項２１】 ２つの収容部材（１１，１２）の間にある空き領域にプラ
    スチックを射出する、請求項８から２０までのいずれか１項記載の方法。
22. 【請求項２２】 電力変換器（１）を仮組立された電力変換器構成群（１’
    ）として、少なくとも領域的にプラスチックにより射出する、請求項８から２０
    までのいずれか１項記載の方法。
23. 【請求項２３】 電力変換器構成群（１’）の射出成形をモールド法に従っ
    て行い、 電力変換器構成群（１’）を型枠により収容し、該型枠に開口部を通してプラ
    スチック材料を射出する、請求項８から２２までのいずれか１項記載の方法。
24. 【請求項２４】 型枠は、電力変換器端子（９）、整流器端子（１０）、該
    整流器端子におい一方の収容部材（１２）を構成する固定手段（２２）、および
    前記収容部材（１２）の下側が、モールドケーシング（３７）を形成するプラス
    チック材料から突出するように構成される、請求項８から２３までのいずれか１
    項記載の方法。
25. 【請求項２５】 他方の収容部材（１１９は完全にモールドケーシング（３
    ７）内にある、請求項８から２４までのいずれか１項記載の方法。
26. 【請求項２６】 モールドケーシング（３７）を射出する前に、他方の収容
    部材（１１）に端子ラグ（３８）を固定し、 該端子ラグは、射出後にモールドケーシング（３７）から突出する、請求項８
    から２５までのいずれか１項記載の方法。