JP2020502824A - 電力スイッチングモジュール、電力スイッチングモジュールを一体化した変換器、および製造方法 - Google Patents

Abstract

電力スイッチングモジュールは、互いの上に重ねられてスタックを形成し、かつブリッジアームを形成する第１および第２の電力スイッチをそれぞれ備える第１および第２の副組立体を含む。本モジュールは、金属中央シート（ＬＷ７）、ならびにスタックの上端および下端を形成する第１および第２の金属終端シート（ＬＷ２、ＬＷ１２）を備える。本発明によれば、本モジュールは、スタックを通って延び、その上端および下端のうちの少なくとも一方に面する第１、第２、および第３の金属端子ロッド（１、２、３）をさらに備え、第１、第２、および第３のロッドは、第１および第２の金属終端シートならびに金属中央シートとそれぞれ電気的に導通した状態にある。【選択図】図５

Description

本発明は、２０１６年１２月１２日に提出されたフランス出願第１，６６２，３３１号の優先権を主張するものであり、このフランス出願の内容（文章、図面、および請求項）は、参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は、一般に、パワーエレクトロニクスの分野に関する。より詳細には、本発明は、電力スイッチングモジュール、およびそのようなモジュールを組み込む電力変換器に関する。本発明は、電力スイッチングモジュールを製造するための方法にも関する。

ＣＯ_２排出がより低い再生可能エネルギー源を目指した望ましいエネルギー遷移は、パワーエレクトロニクスを現在の技術的課題の中心に置く。エネルギー変換ニーズは、輸送、産業、照明、加熱など、ほぼすべての活動セクタにおいて存在する。

輸送分野において、汚染放出量に関して非常に制限的な排出基準の対象となる自動車産業は、車両電動化による真の技術的変化を経験している。車両電動化は、この大量生産産業に広まる大きな重量、バルク、およびコストの制約に直面しており、変換器の技術的進歩を必要とする。さらに、電気車両のため、または電気モードにあるハイブリッド車両のための十分な総走行距離自律性の必要性が、電流に関連するジュール損失を低減することを目指した動作電圧の増大、またはコンポーネントを平行化することにより低電圧電流を増大させることを可能にする製造技術を推進している。この必要不可欠な技術は、カットオフ周波数を増大させ、漂遊インダクタンスを低減することにより、変換器のコンパクト化を増大させることを可能にしなければならない。

変換器においては、特に、耐電圧、カットオフ周波数、最大許容電力密度、温度、信頼性、および新たな利用可能な材料の一体化の間で、妥協点に達しなければならない。

電圧が高いほど、変換器のコンパクト化に対立する。なぜならば、より大きい故障リスクが、異なる極性を有するコンポーネント間の距離の増大をしばしば要するからである。スイッチング周波数が高いほどコンパクト化には好ましいが、スイッチング損失、およびコンポーネントにより放散される電力を増大させ、漂遊誘導性および容量性成分の著しい低減を必要とする。コンポーネントにより許容される最大電力密度は、接合部温度を臨界値未満に保つためにスイッチド電流の振幅を制限する。変換器の熱平衡を維持し、コンポーネントにできる限り近い放散エネルギーを抽出するためには、高性能冷却デバイスが必要不可欠である。これらの高性能冷却デバイスは、さらなるコンパクト化および信頼性には必須である。

変換器に適用可能な様々な制約が、一次電力スイッチングモジュールの組み合わせに基づいたモジュラ構造へと設計者を導いてきた。

一次電力スイッチングモジュールの２つの例が、図１ａおよび図１ｂに示される。図１ａおよび図１ｂに示されるように、これらの一次モジュールは、トランジスタスイッチングブリッジアームまたはハーフブリッジアームによって形成される。ブリッジアームは、従来、ハイサイドトランジスタおよびローサイドトランジスタ、ならびに結合ダイオードを備える。図１ａは、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ、ＭＴ_ＨＳおよびＭＴ_ＬＳ、ならびにトランジスタとそれぞれ関連付けられたダイオードＭＤ_ＨＳおよびＭＤ_ＬＳで構成された第１のブリッジアームＢＭの図を示す。図１ｂは、ＩＧＢＴトランジスタ、ＩＴ_ＨＳおよびＩＴ_ＬＳ、ならびにそれらの結合ダイオードＩＤ_ＨＳおよびＩＤ_ＬＳで構成された第２のブリッジアームＢＩの図を示す。

これらの一次電力スイッチングモジュールは、完全なスイッチングブリッジを形成するように組み合わされ得るか、または所望の電流を流すために平行に組み合わされ得る。

さらに、３Ｄ構造を作り出すために回路副組立体を積み重ねることが知られている。したがって、出願ＥＰ１，４１１，５５１ Ａ１は、中央連結板、上部電極板および下部電極板、ならびに中央連結板と上部電極板および下部電極板との間に挟まれる電子スイッチングコンポーネントを備える電力モジュールを提案する。出願ＤＥ１０２０１４０１０３７３Ａ１は、第１および第２の印刷回路基板を有する電子モジュールであって、第１および第２の印刷回路板が重ねられ、各々が電子コンポーネントを含む、電子モジュールを教示する。基板を接続するために焼結方法が使用される。

今日では、大量生産に好適であり、かつ電力変換器に適用可能な異なる制約の間でより良い妥協を可能にする新しい解決策を提案することが望ましいように思われる。

第１の態様によると、本発明は、互いの上に重ねられてスタックを形成し、かつブリッジアームを形成する第１および第２の電力スイッチをそれぞれ備える第１および第２の副組立体を有する電力スイッチングモジュールであって、本モジュールは、第１および第２の副組立体の接合部における金属中央シート、ならびにスタックの上端および下端を形成する第１および第２の金属終端シートを備え、第１および第２の金属終端シートが、平行に、かつ中央金属シートに対して対称に配置され、ブリッジアームの第１および第２の供給電圧に達することができ、中央金属シートが、モジュール内で生じた裁断電圧を送達することができる、電力スイッチングモジュールに関する。本発明によると、本モジュールは、スタック内に延び、スタックの上端および下端のうちの少なくとも一方を通って現れる第１、第２、および第３の金属端子ロッドをさらに備え、これらの第１、第２、および第３の金属端子ロッドは、第１および第２の金属終端シートならびに中央金属シートとそれぞれ電気的に導通した状態にある。

１つの特定の特徴によると、第１、第２、および第３の金属端子ロッドのうちの少なくとも１つは、強制組立または温度勾配を用いた強制組立によって第１および第２の金属終端シートのうちの対応する一方ならびに中央金属シートに機械的および電気的に接続される。

別の特定の特徴によると、本モジュールは、それぞれ第１および第２の電気絶縁層を介して第１および第２の金属終端シートに対して押圧される第１および第２の金属シールドシートをさらに備え、第１および第２の金属シールドシートは、第１および第２の供給電圧の間の中間電圧に置かれることができる。

さらに別の特定の特徴によると、本モジュールは、第１および／または第２の金属シールドシート内に含まれる同軸金属部形成シールドを有する少なくとも１つの電気接続端子を備え、１つの前記金属端子ロッドが、同軸電気接続端子を形成するように同軸金属部形成シールド内に現れる端子と関連付けられる。

さらに別の特定の特徴によると、本モジュールは、第１および第２の金属シールドシート内に形成され、かつ第１、第２、および第３の金属ロッドがそれぞれ中に現れる第１、第２、および第３の同軸電気接続端子を備える。

さらに別の特定の特徴によると、第１および第２の副組立体は、いわゆるＩＭＳタイプのものであり、異なる層導電および誘電層の積層体を有し、本モジュールが、温度勾配の適用ありまたはなしのプレス組立体タイプのものである。

１つの特定の実施形態によると、本モジュールは、第１および第２の副組立体の間に位置する冷却液の循環のための中央空間を備える。

別の特定の実施形態によると、本モジュールは、上端および下端の近くにそれぞれ位置する上部冷却液循環空間および下部冷却液循環空間をさらに備える。

さらに別の特定の特徴によると、電力スイッチは、ＭＯＳＦＥＴまたはＩＢＧＴタイプのトランジスタである。

別の態様によると、本発明は、上記に簡単に説明されるような少なくとも１つのモジュールを備える電力変換器にも関する。

本発明の他の利点および特徴は、添付の図面を参照して、本発明のいくつかの特定の実施形態の以下の詳細な説明を読むことより、さらに明白になるであろう。
ＭＯＳＦＥＴトランジスタおよびＩＧＢＴトランジスタを有するトランジスタブリッジアームの２つの図である。 本発明によるモジュールの構成に含まれる基本コンポーネントのタイポグラフィを示す簡略化された断面図である。 空気による冷却を有するモジュールおよび液体冷却を有するモジュールについて、本発明によるモジュールの第１および第２の実施形態のタイポグラフィを示す簡略化された断面図である。 図３ａおよび図３ｂの第１および第２の実施形態によるモジュールの外観図である。 図４ａによるモジュールの積層構造を示す展開図である。 本発明によるモジュールの製造において使用されるワークパネルを示す前面図である。

本発明による一次電力スイッチングモジュールの２つの特定の実施形態の配置の一般原則およびタイポグラフィは、例として、図２、図３ａ、および図３ｂを参照して説明される。

以下の説明において、一次モジュールは、図１ａに示されるような、すなわち２つのＭＯＳＦＥＴトランジスタＭＴ_ＨＳおよびＭＴ_ＬＳを備える、ブリッジアームＢＭであると見なされる。本説明は、ＭＯＳＦＥＴトランジスタをＩＧＢＴトランジスタと置き換えることにより、図１ｂのブリッジアームＢＩにも当てはまる。

図２は、ブリッジアームＢＭのトランジスタＭＴを備える基本コンポーネントＢＢのタイポグラフィを示す。結合ダイオードＭＤのインプラントも図２に示される。しかしながら、特定の設定において、トランジスタのドレインとソースとの間に接続されるこのダイオードＭＤは、トランジスタのチップに一体化され、その結果として、図２に示されるそのインプラントが不必要であることを証明するということに留意されたい。

本発明によると、２つの基本コンポーネントＢＢが積み重ねられて、一次モジュールのブリッジアームＢＭを形成する。この構築は、ブリッジアームがコンポーネントの対称性を有するということ、ならびにそのハイサイドおよびそのローサイド間のコネクタ技術により可能にされる。反対に、２つの基本コンポーネントの積み重ねによるこの構築は、放散した熱の放出を促進するため、およびモジュールが熱平衡を達成することを可能にするためには、以下に説明される本発明において提供される特定の配置を必要とする。

図２に示されるように、基本ユニットＢＢは、典型的には銅製である２つの金属部分Ｍ１およびＭ２の間に挟まれたコンポーネント部分ＣＰを含む。そのような構築は、コンポーネント部分ＣＰの両側に存在する高い熱伝導率を有する大量の銅に起因する部分ＣＰからの放散した熱の放出を大いに促進する。

一般に、本発明においては、パワーエレクトロニクス製造技法が使用され、この技法は、周知でありかつ習得されており、本質的にはＩＭＳ（絶縁金属基板）技術に由来するということに留意されたい。したがって、本発明による一次モジュールを生産するため、積層、写真平板、金属電着、湿潤エッチングなどを含む異なる製造技法の組み合わせを使用することが可能である。コンポーネントの溶接の場合、遷移液相（ＴＬＰ）溶接、金属ナノ粒子粉末焼結、または拡散溶接を使用することが可能である。

図２の例において、積層によるコンポーネント部分ＣＰの生成中、トランジスタＭＴおよびダイオードＭＤは、例えば、太点によって表される銀溶接母材ＳＣを使用して、銅金属部分Ｍ１およびＭ２に溶接される。

金属部分Ｍ１に相互接続されるチップＭＴおよびＭＤの底面は、この実施形態においては、トランジスタソースおよびダイオードアノードＭＤにそれぞれ対応する。金属部分Ｍ１は、ここでは、図１ａにおいてＳ（Ｓ_ＨＳまたはＳ_ＬＳ）と言及されるソース相互接続点に対応する。

金属部分Ｍ２に溶接されるチップＭＴおよびＭＤの天面は、この実施形態においては、トランジスタドレインおよびダイオードカソードＭＤにそれぞれ対応する。金属部分Ｍ２は、ここでは、図１ａにおいてＤ（Ｄ_ＨＳまたはＤ_ＬＳ）と言及されるドレイン相互接続点に対応する。チップＭＴの上面はまた、トランジスタのゲートに対応する部分であって、銅テープＣＭに溶接される部分を有する。この銅テープＣＭは、ここでは、図１ａにおいてＧ（Ｇ_ＨＳまたはＧ_ＬＳ）と言及されるゲート相互接続点に対応する。

図２において薄点により表される部分は、例えば、エポキシ系重合性接着樹脂を予備含浸させた絶縁膜でできた、電気的に絶縁された誘電部に対応する。部分Ｍ１またはＭ２のような、基板または金属ベースを形成する金属部分の上の絶縁誘電層は、銅ベースの接触平面上に事前に堆積され、次いで所望のパターンを得るために化学的にエッチングされ得る。

テープＣＭのような、層間銅テープは、典型的には、銅箔の湿潤エッチングにより得られる。

この例では、最終組立作業は、温度勾配の適用を用いた押圧において行われ、２つの積み重ねられたコンポーネントＢＢにより形成される組立体に対して行われる。この組立はまた、ＴＬＰ溶接と呼ばれる遷移液相接着によって行われてもよい。溶接作業および樹脂系誘電体の重合は、この組立中に得られる。

本発明による基本電力スイッチングモジュールの第１および第２の特定の実施形態ＥＭ１およびＥＭ２は、図３ａおよび図３ｂに示される。

図３ａに示される一次モジュールＥＭ１は、空気冷却の実施形態である。いくつかの一次モジュールＥＭ１の組立により形成される変換器には、必要な場合、ヒートシンク手段が搭載され得る。ヒートシンク手段は、銅部分Ｍ１、Ｍ２と電気的に絶縁された熱接触状態にある１つまたはいくつかのラジエータを含む。本発明の構造は、従来のラジエータを用いて放散された熱の効果的な抽出を可能にし、したがって、一定数の用途において、相変化冷却デバイスなどのより高価な手段の使用を回避する。

図３ａのコンポーネントＢＢ_ＬＳとＢＢ_ＨＳとの間の接合部平面ＩＰにおける機械的および電気的接続は、最終組立作業中の焼結接着によって、または上に示される他の溶接技法によって得られ得る。

図３ａに示されるように、一次モジュールＥＭ１には、ここでは、モジュールの上部に配置され、かつ誘電層ＤＬ_ＨＳによりコンポーネントＢＢ_ＨＳの銅部分Ｍ１から電気的に絶縁される制御回路ＣＴＲＬが搭載される。誘電層ＤＬ_ＬＳは、モジュールの下方の下部に配置され、コンポーネントＢＢ_ＬＳのこの部分の電気的絶縁を提供する。回路ＣＴＲＬは、上に説明される技法を使用して作製された、いくつかの積層状層を有する。能動および受動コンポーネントは、必要な場合、回路ＣＴＲＬの内層間に埋め込まれ得るか、または、従来の方式でろう付けまたは導電性接合剤によって、回路上の表面にインプラントされ得る。

図３ａに示される一次モジュールＥＭ２は、高電力用途に好適である液体冷却の実施形態である。

コンポーネントＢＢ_ＬＳおよびＢＢ_ＨＳ、ならびに図３ａの制御回路ＣＴＲＬに類似する、モジュールの上部および下部に配置される制御回路ＣＴＲＬ_ＨＳおよびＣＴＲＬ_ＬＳとは別に、一次モジュールＥＭ２は、冷却液循環空間ＣＣ_Ｃ、ＣＣ_ＨＳ、およびＣＣ_ＬＳをさらに備える。加圧された誘電冷却液が、例えば、熱伝達冷却液として使用され得る。

空間ＣＣ_Ｃは、コンポーネントＢＢ_ＬＳおよびＢＢ_ＨＳのそれぞれ銅部分Ｍ１およびＭ２と直接接触状態でモジュールＥＭ２の中央部分に提供され、中央部分のより大きい熱閉じ込めの観点から、空間ＣＣ_ＨＳおよびＣＣ_ＬＳの容積よりも大きい容積を有し得る。

空間ＣＣ_ＨＳおよびＣＣ_ＬＳは、モジュールＥＭ２の上部および下部にそれぞれ提供される。空間ＣＣ_ＨＳは、コンポーネントＢＢ_ＨＳの銅部分Ｍ１、および空間ＣＣ_ＨＳと、回路ＣＴＲＬ_ＨＳとの電気的絶縁を提供する誘電層ＤＬ_ＨＳとの間に挿入される銅部分ＭＨと直接接触状態にある。空間ＣＣ_ＬＳは、コンポーネントＢＢ_ＬＳの銅部分Ｍ２、および回路ＣＴＲＬ_ＬＳとの電気的絶縁を提供する誘電層ＤＬ_ＬＳ内の空間ＣＣ_ＬＳ間に挿入される銅部分ＭＬと直接接触状態にある。

モジュールＥＭ１およびＥＭ２に対する中間である、一次電力モジュールの図示されない第３の実施形態は、モジュールの中央部分にＣＣ_Ｃなどの単一の冷却液循環空間を備える。

図４ａおよび図４ｂは、一次モジュールＥＭ１およびＥＭ２の外側透視図を示す。これらの図内に示される黒塗り部分は、特にモジュールＥＭ２の場合には電気的絶縁機能、機械組立機能、および密閉機能を有する樹脂製部分に対応する。

図４ａおよび図４ｂの実施形態は、漂遊インダクタンスの低減を可能にするシールドを用いた同軸コネクタ技術を有する。これらの図に示されるように、モジュールＥＭ１およびＥＭ２は、銅製であり端子を支持する外部シートＣＶ_Ｈ、ＣＶ_Ｌを備える。

端子１および２はそれぞれ、一次モジュールＥＭ１、ＥＭ２に印加される正の＋Ｖｈｔ電圧および負の−Ｖｈｔ電圧（図１ａを参照）を受ける。端子３は、トランジスタのゲートＧ_ＨＳおよびＧ_ＬＳ（図１ａを参照）に印加されるスイッチング制御信号の周波数に対応する周波数を有する裁断電圧Ｖ_Ｓ（図１ａを参照）を送達する。図４ａおよび図４ｃに示される信号ピンＣ１およびＣ２は、トランジスタのゲートＧ_ＨＳおよびＧ_ＬＳに接続される。

一次モジュールＥＭ１、ＥＭ２の上部に示される同軸端子１、２、および３は、モジュールの下部にも存在する。端子１、２、および３の同軸シールド部分１ｂ、２ｂ、および３ｂは、銅製であり、銅端子ＣＶ_Ｈ、ＣＶ_Ｌの外層シートと一体鋳造組立体を形成する。

必要な場合、シートＣＶ_Ｈ、ＣＶ_Ｌならびに同軸シールド部分１ｂ、２ｂ、および３ｂが、電圧＋Ｖｈｔと−Ｖｈｔとの間の中間電位に置かれることにより、これらの電圧間の電位の差が大きい、例えば高電圧にあるとき、電気的故障を回避するということに留意されたい。典型的には、この中間電位は、実質的には、２Ｖｈｔ／２に等しい。

図４ｂに示されるように、冷却液循環空間ＣＣ_Ｃ、ＣＣ_ＨＳ、およびＣＣ_ＬＳは、一次モジュールＥＭ２の４つすべての側面上に現れる。この配置は、側面により組み立てられるいくつかの一次モジュールＥＭ２のセットにおいて空間ＣＣ_Ｃ、ＣＣ_ＨＳ、およびＣＣ_ＬＳの連続性を可能にする。

任意の数の相のための液体冷却変換器の生成はこのように、本発明による一次モジュールのそのような組立によって可能にされる。前述は、本発明によるモジュールの異なる実施形態、および特に、モジュールＥＭ１に当てはまるということに留意されたい。

図３ａおよび図３ｂに示されるような制御回路ＣＴＲＬは、必要な場合、電気的に絶縁した層の堆積の後に銅端子ＣＶ_Ｈ、ＣＶ_Ｌの外層シート上に配置される。

図５および図６を参照して、これより、本発明による一次モジュールの製造および異なる内層の配置を説明する。

図５は、展開図において、上に説明されるタイプＥＭ１の一次モジュールを製造するのに必要な異なる要素および積み重ねられたシートを示す。

図５に示されるように、いくつかのシートおよび絶縁膜ＬＷ１〜ＬＷ１３、ならびにトランジスタチップＰ_ＨＳおよびＰ_ＬＳが、銅端子ＣＶ_ＨおよびＣＶ_Ｌの外部シート間に積み重ねられる。シートおよび絶縁膜はすべて、モジュールＥＭ１、ＥＭ２の長方形を有する。

要素ＬＷ１、ＬＷ３、ＬＷ５、ＬＷ６、ＬＷ８、ＬＷ１０、ＬＷ１１、およびＬＷ１３は、典型的には、例えばエポキシ樹脂、エポキシ樹脂の誘導体を含むか、または必要な場合、ガラス繊維および熱可塑性樹脂を用いたＰＩ技術を使用して作製される、薄絶縁膜である。３つすべての絶縁膜は、接続端子１、２、および３の銅ロッドの通路のためにそれぞれ提供される等しい径の円形切欠きＤＣ１、ＤＣ２、およびＤＣ３を有する。円形切欠きＤＣ１、ＤＣ２、およびＤＣ３は、膜ＬＷ１上でのみ識別されるが、シート内の他の膜についても同じ配置を有することに留意されたい。膜ＬＷ３、ＬＷ５、ＬＷ６、ＬＷ８、ＬＷ１０、およびＬＷ１３もまた、チップＰ_ＨＳおよびＰ_ＬＳの接続回路のための中央切欠きを含み、この接続回路は、図２を参照して上に説明されている。この実施形態において、チップＰ_ＨＳ、Ｐ_ＬＳは各々が、両方のコンポーネント、すなわち、トランジスタおよびその結合ダイオードを備えるということに留意されたい。他の実施形態において、２つのコンポーネントは、同じ能動チップ内に一体化される。

要素ＬＷ４およびＬＷ９は、チップＰ_ＨＳおよびＰ_ＬＳ、ならびに特にそれらのゲートの接続のための銅パターン４Ｇおよび９Ｇをそれぞれ含む印刷回路シートである。これらのシートＬＷ４およびＬＷ９、ならびに絶縁膜は、接続端子１、２、および３の銅ロッドの通路のための３つの円形切欠きＤＣ１、ＤＣ２、およびＤＣ３を含む。

要素ＬＷ２およびＬＷ１２は、図３ａに示されるトポロジのコンポーネントＢＢ_ＨＳおよびＢＢ_ＬＳの銅部分Ｍ１およびＭ２にそれぞれ対応する銅シートである。シートＬＷ２は、端子ロッド１と電気的に接続されなければならず、電圧＋Ｖｈｔに接続されることが意図される。シートＬＷ１２は、端子ロッド２と電気的に接続されなければならず、電圧−Ｖｈｔに接続されることが意図される。

中央の要素ＬＷ７は、図３ａに示されるトポロジの銅中央部分に対応する銅シートであり、この中央部分は、コンポーネントＢＢ_ＨＳおよびＢＢ_ＬＳそれぞれの部分Ｍ２およびＭ１のＩＰ接合部によって形成される。シートＬＷ４は、出力端子３に接続され、この出力端子３によって裁断電圧Ｖ_Ｓが送達される。図５に示されるように、端子ロッド３は、シートＬＷ４に固定され、それと電導状態にある。

端子ロッド１および２は、円形切欠きＤＣ１およびＤＣ２により、中央シートＬＷ７と接触することなく、中央シートＬＷ７を通過する。上に示されるように、端子ロッド１および２は、一次モジュールが組み立てられると、それぞれシートＬＷ２およびＬＷ１２と電気接触状態になければならない。端子ロッド１および２とそれらの結合シートＬＷ２およびＬＷ１２との間の電気接触は、強制組立によって得られる。

押圧によって行われる最終組立は、強制組立の生成を可能にし、これは、温度勾配の適用によってより容易にされ得る。この強制組立は、結合シートＬＷ２およびＬＷ１２内にそれぞれ提供される、端子ロッド１および２の径より小さい径を有する開口部ｄｃ１およびｄｃ２により得られる。強制組立は、銅シートＬＷ２とＬＷ１２、およびＣＶ_ＨとＣＶ_Ｌとの間に挟まれる積層組立体の機械的接着に関与するということに留意されたい。モジュールの機械的接着は、同軸シールド１ｂ、２ｂ、および３ｂの内側に収容される絶縁スリーブ内に挿入および把持される端子ロッド１、２、および３によっても提供されるということに留意されたい。重合の後、樹脂を含浸させた絶縁膜が、モジュールの機械的接着を完成させる。図５に示されるように、シートＬＷ２、ＬＷ７、およびＬＷ１２の４つの角は、付着および機械的保持を促進するために樹脂製である。同軸シールド１ｂおよび２ｂの内側に収容される絶縁スリーブＭ_ＬおよびＭ_Ｈは、内層および電気的絶縁のシートおよび膜の指標を位置決めするため、それぞれ外部シートＣＶ_ＬおよびＣＶ_Ｈの内表面平面を過ぎて延びる。

チップＰ_ＨＳおよびＰ_ＬＳは、チップの両側に配置される溶接母材ＰＳを使用して、対応するシートに電気的に導通した状態で留められる。空洞および切断部は、チップおよび溶接部を含むために、および電気回路を形成するために、シート内に配置される。

モジュールＥＭ２のような冷却液循環空間を有する実施形態をもたらすため、空間を作成するための追加の銅シートを提供する必要性を証明することができる。肩を得るためにいくつかの径を有する端子ロッドを使用することも可能である。肩は、空間の壁を形成する向かい合うシートの間に所望の空間を保証する役割を果たす。肩は、モジュールの最終組立中に様々なシートをそれらの場所まで持って行く押し機能を実施することができる。変異形においては、例えば、シートに溶接されたスペーサ要素を使用することも可能であり得る。

本発明による一次モジュールの構造は、低コスト製造を可能にするために設計されている。

一次モジュールのシートおよび絶縁膜は、図６に示されるもののようないくつかのワークパネルＷＰを使用して、並行して製造され得る。図６に示されるパネルＷＰは、シートＬＷ２またはＬＷ１２を製造するために使用されるものであり、製造プロセスの中間ステージにおいて示される。プロセスが完了すると、複数のシートを得るために機械、熱、または他の切断動作が実施される。

したがって、生産ラインは、異なるパネルに従事するいくつかの並行生産ユニットを備え、そして、これにより、モジュールと並行したいくつかの生産ユニットを供給することができる。一次コンポーネントから形成される、本発明によるモジュールの類型学は、製造のより徹底した平行化に適しているということに留意されたい。十分な体積効果は、同一コンポーネント要素の数を増大することにより得られ、製造コストを低減することができる。

本発明は、例としてここで説明されている特定の実施形態に限定されない。本発明の用途に応じて、当業者は、添付の特許請求の範囲内に入る様々な変更および変異形を提供することができる。

Claims (10)

1. 互いの上に重ねられてスタックを形成し、ブリッジアーム（ＢＭ、ＢＩ）を形成する第１および第２の電力スイッチ（ＭＴ_ＨＳ、ＭＴ_ＬＳ；ＩＴ_ＨＳ、ＩＴ_ＬＳ）をそれぞれ備える第１および第２の副組立体（ＢＢ_ＨＳ、ＢＢ_ＬＳ）を有する電力スイッチングモジュールであって、前記モジュールが、前記第１および第２の副組立体（ＢＢ_ＨＳ、ＢＢ_ＬＳ）の接合部（ＩＰ）における金属中央シート（ＬＷ７）、ならびに前記スタックの上端および下端を形成する第１および第２の金属終端シート（ＬＷ２、ＬＷ１２）を備え、前記第１および第２の金属終端シート（ＬＷ２、ＬＷ１２）が、平行に、かつ前記中央金属シート（ＬＷ７）に対して対称に配置され、前記ブリッジアーム（ＢＭ、ＢＩ）の第１および第２の供給電圧（＋Ｖｈｔ、−Ｖｈｔ）に達することができ、前記中央金属シート（ＬＷ７）が、前記モジュール内で生じた裁断電圧（Ｖ_Ｓ）を送達することができる、電力スイッチングモジュールにおいて、前記モジュールが、前記スタック内に延び、前記スタックの前記上端および下端のうちの少なくとも一方を通って現れる第１、第２、および第３の金属端子ロッド（１、２、３）をさらに備え、これらの第１、第２、および第３の金属端子ロッド（１、２、３）が、前記第１および第２の金属終端シート（ＬＷ２、ＬＷ１２）ならびに前記中央金属シート（ＬＷ７）とそれぞれ電気的に導通した状態にあることを特徴とする、電力スイッチングモジュール。
2. 前記第１、第２、および第３の金属端子ロッド（１、２、３）のうちの少なくとも１つが、強制組立または温度勾配を用いた強制組立によって前記第１および第２の金属終端シート（ＬＷ２、ＬＷ１２）のうちの対応する一方ならびに前記中央金属シート（ＬＷ７）に機械的および電気的に接続されることを特徴とする、請求項１に記載のモジュール。
3. 前記モジュールが、それぞれ第１および第２の電気絶縁層（ＬＷ１、ＬＷ１３）を介して前記第１および第２の金属終端シート（ＬＷ２、ＬＷ１２）に対して押圧される第１および第２の金属シールドシート（ＣＶ_Ｈ、ＣＶ_Ｌ）をさらに備え、前記第１および第２の金属シールドシート（ＣＶ_Ｈ、ＣＨ_Ｌ）が、前記第１および第２の供給電圧（＋Ｖｈｔ、−Ｖｈｔ）の間の中間電圧に置かれることができることを特徴とする、請求項１または２に記載のモジュール。
4. 前記モジュールが、前記第１および／または第２の金属シールドシート（ＣＶ_Ｈ、ＣＨ_Ｌ）内に含まれる同軸金属部形成シールド（１ｂ、２ｂ、３ｂ）を有する少なくとも１つの電気接続端子を備え、前記金属端子ロッド（１、２、３）のうちの１つが、同軸電気接続端子（１、１ｂ；２、２ｂ；３、３ｂ、Ｍ_Ｌ；Ｍ_Ｈ）を形成するように前記同軸金属部形成シールド（１ｂ、２ｂ、３ｂ）内に現れる前記端子と関連付けられることを特徴とする、請求項３に記載のモジュール。
5. 前記第１および第２の金属シールドシート（ＣＶ_Ｈ、ＣＨ_Ｌ）内に形成され、かつ前記第１、第２、および第３の金属ロッド（１、２、３）がそれぞれ中に現れる第１、第２、および第３の同軸電気接続端子（１、１ｂ；２、２ｂ；３、３ｂ、Ｍ_Ｌ；Ｍ_Ｈ）を備えることを特徴とする、請求項４に記載のモジュール。
6. 前記第１および第２の副組立体（ＢＢ_ＨＳ、ＢＢ_ＬＳ）が、いわゆるＩＭＳタイプのものであり、異なる導電層および誘電層の積層体を有し、前記モジュールが、温度勾配の適用ありまたはなしのプレス組立体タイプのものであることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のモジュール。
7. 前記第１および第２の副組立体（ＢＢ_ＨＳ、ＢＢ_ＬＳ）の間に位置する冷却液（ＣＣ_Ｃ）の循環のための中央空間をさらに備えることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のモジュール。
8. 上端および下端の近くにそれぞれ位置する上部冷却液循環空間および下部冷却液循環空間（ＣＣ_ＨＳ、ＣＣ_ＬＳ）を備えることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のモジュール。
9. 前記電力スイッチが、ＭＯＳＦＥＴまたはＩＢＧＴタイプのトランジスタであることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のモジュール。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の少なくとも１つのモジュール（ＥＭ１、ＥＭ２）を備える電力変換器。

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