DE112015003295T5 - Leistungsumsetzungsvorrichtung - Google Patents

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Nobutake Tsuyuno
Eiichi Ide
Takeshi Tokuyama
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Hitachi Astemo Ltd
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Hitachi Automotive Systems Ltd
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Abstract

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Leistungsumsetzungsvorrichtung zu schaffen, die einen Umgehungsfluss unterdrückt und ein überlegenes Wärmeableitungsvermögen aufweist. Die Leistungsumsetzungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Leistungshalbleitermodul 300 und einen Fließkanalbildungskörper 1000, auf dem das Leistungshalbleitermodul 300 angeordnet ist. Das Leistungshalbleitermodul 300 weist einen Hochwärmeleiter 920, der an einer Position zwischen einem Halbleiterchip und dem Fließkanalbildungskörper 1000 angeordnet ist, und ein Dichtungsmaterial, das das Leistungshalbleiterelement und den Hochwärmeleiter 920 abdichtet, auf. Der Hochwärmeleiter 920 weist eine Rippe auf, die zu dem Fließkanalbildungskörper 1000 an der Seite des Fließkanalbildungskörpers 1000 vorsteht, und ein Teil des Dichtungsmaterials, das die Rippe umgibt, und eine Vorderkante der Rippe befinden sich auf beinahe der gleichen Ebene.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Leistungshalbleitermodul und eine Leistungsumsetzungsvorrichtung, die dieses verwendet.
  • Stand der Technik
  • Da eine Leistungsumsetzungsvorrichtung, die ein Schalten eines Leistungshalbleiterelements einsetzt, einen hohen Umsetzungswirkungsgrad aufweist, wird die Leistungsumsetzungsvorrichtung weithin für Konsumanwendungen, ein Fahrzeug, eine Bahnstrecke und eine Transformationseinrichtung verwendet. Da das Leistungshalbleiterelement durch Stromeinspeisung Wärme erzeugt, ist eine hohe Wärmeabführung erforderlich. Zusätzlich ist das Leistungshalbleiterelement zur Isolierung mit Harz oder Gel abgedichtet.
  • Eine Struktur zum Montieren des Leistungshalbleiterelements an einem mit einem Fließkanal versehenen Metallkörper und zum Abdichten des Leistungshalbleiterelements mit dem Harz ist in PTL 1 offenbart.
  • Entgegenhaltungsliste
  • Patentdokument(e)
    • PTL 1: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung 2013-232614
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Bei einer Halbleitervorrichtung, die in PTL 1 beschrieben ist, wird das Leistungshalbleiterelement mit einem Wasserkanal verlötet, bei dem zuvor die Wasserdichtheit sichergestellt worden ist, und mit dem Harz abgedichtet. Aus diesem Grund kann eine Temperatur oder ein Druck im Verlauf der Herstellung beaufschlagt werden, und die Wasserdichtheit kann beeinträchtigt werden.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Ausbildung eines Leistungshalbleitermoduls, bei dem ein Umgehungsfluss unterdrückt wird und der Wärmeabführungseffizienz hoch ist, zu ermöglichen und die Zuverlässigkeit einer Leistungsumsetzungsvorrichtung zu verbessern.
  • Lösung des Problems
  • Eine Leistungsumsetzungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: ein Leistungshalbleitermodul, das ein Leistungshalbleiterelement aufweist, um einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umzusetzen; und einen Fließkanalbildungskörper, auf dem das Leistungshalbleitermodul angeordnet ist, wobei das Leistungshalbleitermodul einen Hochwärmeleiter, der an einer Position zwischen dem Halbleiterchip und dem Fließkanalbildungskörper angeordnet ist, und ein Dichtungsmaterial, das das Leistungshalbleiterelement und den Hochwärmeleiter abdichtet, aufweist, der Hochwärmeleiter eine Rippe aufweist, die zu dem Fließkanalbildungskörper an einer Seite des Fließkanalbildungskörpers vorsteht, und ein Teil des Dichtungsmaterials, das die Rippe umgibt, und eine Vorderkante der Rippe sich auf beinahe der gleichen Ebene befinden.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können ein Leistungshalbleitermodul und ein Fließkanal leicht ausgebildet werden, ein Umgehungsfluss kann unterdrückt werden, ein Wasserfluss kann effizient zu einer Rippe geleitet werden und eine hohe Wärmeabführung kann verwirklicht werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine perspektivische Darstellung eines Leistungshalbleitermoduls gemäß einer ersten Ausführungsform.
  • 2 ist eine Entfaltungsdarstellung eines verbinderseitigen Leitungssatzes gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist eine perspektivische Darstellung eines Herstellungsprozesses eines Leistungshalbleitermoduls gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist eine perspektivische Darstellung eines Herstellungsprozesses eines Leistungshalbleitermoduls gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 5 ist eine perspektivische Darstellung eines Herstellungsprozesses eines Leistungshalbleitermoduls gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 6 ist eine perspektivische Darstellung eines Herstellungsprozesses eines Leistungshalbleitermoduls gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 7 ist eine perspektivische Darstellung eines Herstellungsprozesses eines Leistungshalbleitermoduls gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 8 ist eine Querschnittsdarstellung eines Leistungshalbleitermoduls gemäß einer ersten Ausführungsform.
  • 9 ist ein Schaltplan eines Leistungshalbleitermoduls gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 10 ist ein Schaltplan einer Leistungsumsetzungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 11 ist eine perspektivische Ansicht einer Leistungsumsetzungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 12 ist eine Querschnittsdarstellung einer Leistungsumsetzungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 13 ist eine Querschnittsdarstellung einer Leistungsumsetzungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 14(a) zeigt eine erste Abwandlung eines Leistungshalbleitermoduls gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 14(b) zeigt eine erste Abwandlung eines Leistungshalbleitermoduls gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 15(a) zeigt eine zweite Abwandlung eines Leistungshalbleitermoduls gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 15(b) zeigt eine zweite Abwandlung eines Leistungshalbleitermoduls gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 16(a) zeigt eine Beziehung einer Füllstrecke und eines Spalts beim Spritzpressen.
  • 16(b) zeigt eine Beziehung einer Füllstrecke und eines Spalts beim Spritzpressen.
  • 17 ist eine Querschnittsdarstellung eines Spritzpressprozesses.
  • 18 ist eine Querschnittsdarstellung eines Spritzpressprozesses.
  • 19 ist eine Querschnittsdarstellung einer Leistungsumsetzungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 20 ist eine Querschnittsdarstellung einer Leistungsumsetzungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 21 ist eine Querschnittsdarstellung einer Leistungsumsetzungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen eines Leistungshalbleitermoduls und einer Leistungsumsetzungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass die gleichen Elemente in den Zeichnungen mit den gleichen Referenzzeichen bezeichnet sind und redundante Beschreibungen weggelassen sind.
  • Erste Ausführungsform
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Leistungshalbleitermoduls 300 gemäß dieser Ausführungsform. Das Leistungshalbleitermodul 300 weist ein Dichtungsharz 900, gleichstromseitige Anschlüsse 315B und 319B, einen wechselstromseitigen Anschluss 320B und Anschlüsse 325U, 325L und 325S für Signale auf. Das Dichtungsharz 900 dichtet ein Leistungshalbleiterelement ab, das an einem Metallleiter wie an einem Leitungsrahmen und einer Keramiksubstrat-Verdrahtungsleitung montiert ist. Die Anschlüsse 315B, 319B und 320B ragen aus einer Oberfläche des Dichtungsharzes 900 des Leistungshalbleitermoduls 300 in einer Linie hervor. Ein Dichtungsabschnitt 901 ist in dem Dichtungsharz 900 einer Seite, an der diese Anschlüsse hervorragen, ausgebildet. Wie unten beschrieben wird eine Luftdichtheit eines Kühlmediums durch ein Element wie einen O-Ring, der in dem Dichtungsabschnitt 901 angeordnet ist, sichergestellt, wenn das Leistungshalbleitermodul 300 an einem Fließkanalbildungskörper 1000 befestigt ist. Zusätzlich weist das Dichtungsharz 900 eine Dichtungsharzoberfläche 900A auf. Ein Ablauf zum Herstellen des Leistungshalbleitermoduls 300 gemäß dieser Ausführungsform wird unter Verwendung von 2 bis 7 beschrieben.
  • 2 ist eine Entfaltungsdarstellung, die eine Anordnungsbeziehung eines Leitungsrahmens 315 und eines Leitungsrahmens 320 und eines Hochwärmeleiters 920 darstellt. Ein oberzweigseitiger IGBT 155, der ein Leistungshalbleiterelement ist, das nachstehend beschrieben ist, ist mit dem Leitungsrahmen 315 verbunden, Ein unterzweigseitiger IGBT 157, der ein Leistungshalbleiterelement ist, das nachstehend beschrieben ist, ist mit dem Leitungsrahmen 320 verbunden. Der Leitungsrahmen 315 und der Leitungsrahmen 320 sind unter Verwendung eines leitfähigen Metallelements wie beispielsweise Kupfer ausgebildet. Hier ist der IGBT eine Abkürzung für einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate.
  • Der Hochwärmeleiter 920 ist an einer Seite angeordnet, die einer Seite, mit der das Leistungshalbleiterelement verbunden ist, gegenüberliegt, wobei der Leitungsrahmen 315 oder der Leitungsrahmen 320 zwischen dem Hochwärmeleiter 920 und dem Leistungshalbleiterelement angeordnet ist. Der Hochwärmeleiter 920 ist vorgesehen, um jedem Leitungsrahmen zu entsprechen. Obwohl dies in 2 nicht gezeigt ist, ist der Hochwärmeleiter 920 auch in einem Bereich angeordnet, der dem Leitungsrahmen 315 zugewandt ist.
  • Eine Isolationsschicht 940 ist zwischen dem Hochwärmeleiter 920 und dem Leitungsrahmen 315 und zwischen dem Hochwärmeleiter 920 und dem Leitungsrahmen 320 angeordnet. Die Isolationsschicht 940 ist ein Element, das für den Zweck der elektrischen Isolierung des Leitungsrahmens und des Hochwärmeleiters voneinander angeordnet ist. Als ein Beispiel der Isolierschicht 940 wird eine mit Aluminiumoxidteilchen und Bornitridteilchen gefüllte Harzfolie auf Epoxidharzbasis verwendet. Der Hochwärmeleiter 920 haftet über die Isolierschicht 940 an dem Leitungsrahmen. Die Isolierschicht wird unter Verwendung einer Unterdruckpressmaschine erwärmt und komprimiert und wird gehärtet. Als Bedingungen, die für das Erwärmen und Komprimieren verwendet werden, wird eine Kompressionsatmosphäre verwendet, bei der ein Unterdruckgrad 1000 Pal oder weniger, ein Druck von 10 MPa, 200°C und zwei Stunden verwendet werden.
  • Der Leitungsrahmen 315 und der Leitungsrahmen 320 sind in einem Zustand ausgebildet, in dem der Leitungsrahmen 315 und der Leitungsrahmen 320 durch einen Verbindungssteg 912 verbunden sind. Auf diese Weise sind der Hochwärmeleiter 920 und der Leitungsrahmen als integrierter kollektorseitiger Leitungssatz 930 mit der Isolierschicht 940 zwischen dem Hochwärmeleiter 920 und dem Leitungsrahmen zusammengebaut.
  • 3 ist eine Darstellung, die einen Zustand darstellt, in dem das Leistungshalbleiterelement aus einem Zustand von 2 mit dem Leitungsrahmen verbunden ist. Der IGBT 155, der eine Oberzweigschaltung einer Wechselrichterschaltung ausbildet, ist mit dem Leitungsrahmen 315 verlötet. Eine Diode 156, die die Oberzweigschaltung der Wechselrichterschaltung ausbildet, ist mit dem Leitungsrahmen 315 verlötet. Der IGBT 157, der eine Unterzweigschaltung der Wechselrichterschaltung ausbildet, ist mit dem Leitungsrahmen 320 verlötet. Eine Diode 158, die die Unterzweigschaltung der Wechselrichterschaltung ausbildet, ist mit dem Leitungsrahmen 320 verlötet. In den IGBTs 155 und 157 sind Elektroden für Signale auf Oberflächen ausgebildet, auf denen Emitterelektroden gebildet sind. Die Signalelektroden sind durch einen Aluminiumdraht mit den Signalanschlüssen 325L und 325L des Leistungshalbleitermoduls 300 elektrisch verbunden. Aus diesem Grund sind die IGBTs 155 und 157 an Positionen näher an den Signalanschlüssen als die Dioden 156 und 158 angeordnet.
  • 4 ist eine Darstellung, die einen Zustand darstellt, in dem der Leitungsrahmen und der Hochwärmeleiter 920 von dem Zustand von 3. auf einer Emitterseite des Leistungshalbleiterelements angeordnet sind. In der gleichen Reihenfolge, in der der kollektorseitige Leitungssatz 930 in 2 ausgebildet wird, wird ein emitterseitiger Leitungssatz 931 ausgebildet. Der emitterseitige Leitungssatz 931 umfasst einen Leitungsrahmen 318, der mit der Emitterseite des IGBT 155 verbunden ist, einen Leitungsrahmen 319, der mit der Emitterseite des IGBT 157 verbunden ist, den Hochwärmeleiter 920 und die Isolierschicht 940, die zwischen dem Hochwärmeleiter und dem Leitungsrahmen angeordnet ist.
  • Zusätzlich haftet ein Temperatursensor 945 an dem Leitungsrahmen. Ein Anschluss des Temperatursensors 945 ist mit einem Signalanschluss des kollektorseitigen Leitungssatzes 930 verschweißt. Der Temperatursensor 945 ist so bereitgestellt, dass die Erzeugung von Wärme, wenn eine Rippe durch mechanische Bearbeitung ausgebildet wird, überwacht wird und eine Handhabung derart durchgeführt werden kann, dass eine Temperatur nicht größer als ein spezifizierter Wert wird.
  • Auf diese Weise sind der kollektorseitige Leitungssatz 930 und der emitterseitige Leitungssatz 931 mit dem Leistungshalbleiterelement zwischen dem kollektorseitigen Leitungssatz 930 und dem emitterseitigen Leitungssatz 931 angeordnet. Eine Anordnung des kollektorseitigen Leitungssatzes 930 und des emitterseitigen Leitungssatzes wird als Leitungsanordnung 950 bezeichnet.
  • 5 ist eine Darstellung, die einen Prozess zum Durchführen von Spritzpressen an der Leitungsanordnung 950 darstellt. Die Leitungsanordnung 950 wird zum Spritzpressen von Formen 960 und 961 eingestellt und Harz 900 wird eingespritzt. Eine Formtemperatur wird auf 175°C eingestellt, ein Formdruck wird auf 10 MPa eingestellt und das Dichtungsharz 900 wird in der Form drei Minuten lang gehärtet.
  • 6 veranschaulicht den Fall, in dem das Spritzpressen an der Leitungsanordnung 950 unter Verwendung des Dichtungsharzes 900 durchgeführt wird. Der Hochwärmeleiter 920 ist mit dem Dichtungsharz 900 bedeckt. Das Dichtungsharz 900 weist eine abdichtende Harzoberfläche 900A auf, die aus beinahe der gleichen Oberfläche besteht, einschließlich eines Bereichs zum Bedecken des Hochwärmeleiters 920. Hier zeigt beinahe die gleiche Oberfläche eine Oberfläche, die hergestellt wird, um die gleiche Oberfläche zu werden. Insbesondere weist die abdichtende Harzoberfläche 900A einen Schritt von 100 μm oder weniger durch Härtungsschrumpfung des Dichtungsharzes 900, eine thermische Expansionsdifferenz des Dichtungsharzes 900 und eine innere Struktur wie beispielsweise den Hochwärmeleiter 920 oder eine satinierte Oberfläche auf, die in der Form ausgebildet ist. Die Dichtungsharzoberfläche 900A ist jedoch als beinahe die gleiche Oberfläche definiert.
  • Der Verbindungssteg 912 zum Verbinden der Anschlüsse wird nach dem Spritzpressen geschnitten. Als Ergebnis sind die Anschlüsse elektrisch voneinander isoliert.
  • 7 ist eine Darstellung, die ein Verfahren zum Schleifen der Dichtungsharzoberfläche 900A und zum Ausbilden von Rippen 910A darstellt. Die Dichtungsharzoberfläche 900A wird durch Drehen einer Mehrfachschneide 1300 mit hoher Geschwindigkeit geschliffen. Die Mehrfachschneide 1300 hat eine Struktur, in der mehrere Schneiden mit Vorderkanten, die mit Schleifkörnern versehen sind, gebündelt sind. Die Mehrfachschneide 1300 schleift das Dichtungsharz 900 und den Hochwärmeleiter 920. Der geschliffene Hochwärmeleiter 920 bildet die Rippen 910A. Eine Rillentiefe zwischen den Rippen beträgt etwa 1,5 mm.
  • Da ein geschliffener Abschnitt Wärme durch Reibungswärme zum Zeitpunkt des Schleifens erzeugt, wird der geschliffene Abschnitt durch Einspülen von Kühlwasser gekühlt. Zusätzlich wird eine Innentemperatur unter Verwendung des Temperatursensors 945, der in dem Leistungshalbleitermodul bereitgestellt ist, überwacht, und eine Schleifgeschwindigkeit wird so angepasst, dass die Innentemperatur nicht mehr als 150°C beträgt. Infolgedessen kann verhindert werden, dass das Lot durch die Reibungswärme erneut geschmolzen wird. Zusätzlich können die Rippen 910A leicht durch Schleifen durch die Mehrfachschneide hergestellt werden.
  • 8 ist eine Querschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls 300. Wie in 8 gezeigt entspricht der durch die Mehrfachschneide 1300 gemäß der Abfolge von 7 geschliffene Abschnitt einem Abschnitt, in dem der Hochwärmeleiter 920 angeordnet ist. Bei dem Leistungshalbleitermodul gemäß dieser Ausführungsform sind die Rippen 910A auf beiden Oberflächen des Leistungshalbleiterelements ausgebildet.
  • In 8 sind die Leitungsrahmen 319 und 320 mit dem ITGBT 157 und der Diode 158 der Unterzweigseite der Wechselrichterschaltung zwischen den Leitungsrahmen 319 und 320 angeordnet. Der Hochwärmeleiter 920 ist an der Seite angeordnet, die der Seite gegenüberliegt, an der das Leistungshalbleiterelement angeordnet ist, wobei der Leitungsrahmen 319 zwischen dem Hochwärmeleiter 920 und dem Leistungshalbleiterelement angeordnet ist. Ebenso ist der Hochwärmeleiter 920 an der Seite angeordnet, die der Seite gegenüberliegt, an der das Leistungshalbleiterelement angeordnet ist, wobei der Leitungsrahmen 320 zwischen dem Hochwärmeleiter 920 und dem Leistungshalbleiterelement angeordnet ist. Die Isolierschicht 940 ist zwischen dem Hochwärmeleiter 920 und dem Leitungsrahmen angeordnet.
  • Der Hochwärmeleiter 920 wird zusammen mit dem Dichtungsharz 900 geschliffen und als Ergebnis werden die Rippen 910A gebildet. Wie durch eine gepunktete Linie von 8 gezeigt ist, ist die Rippe 910A derart ausgebildet, dass eine Vorderkante der Rippe auf beinahe der gleichen Oberfläche wie die Dichtungsharzoberfläche 910A liegt. Mit anderen Worten ist die Rippe 910A zu der Seite hin ausgebildet, die der Seite gegenüberliegt, an der das Leistungshalbleiterelement angeordnet ist, und zwar aus einer Wärmeableitungsfläche, die so ausgebildet ist, dass sie in Bezug auf die Dichtungsharzoberfläche 900A vertieft ist.
  • Da die Rippe 910A wie in 7 gezeigt ausgebildet ist, ist das Abdichtungsharz 900 auf der Vorderkante der Rippe 910A angeordnet, wie es durch das Bezugszeichen 910B gezeigt ist. Daher ist die Vorderkante der Rippe ursprünglich das Dichtungsharz 900 und ist so ausgebildet, dass sie sich auf beinahe der gleichen Oberfläche wie die Dichtungsharzoberfläche 910A befindet, wie es in 6 dargestellt ist.
  • Bei dem Leistungshalbleitermodul 300 gemäß dieser oben beschriebenen Ausführungsform wird ein Harzabdichtungsabschnitt, der den Hochwärmeleiter 920 abdichtet, geschliffen und der Harzabdichtungsabschnitt wird in einer Rippenform verarbeitet. In dieser Ausführungsform wird ein Wärmeableitungsabschnitt 910 durch ein Verfahren unter Verwendung von Schleifen wie in 7 gezeigt ausgebildet, aber dies kann auch durch andere mechanische Bearbeitung erfolgen. Da ein umgebender Abschnitt des Hochwärmeleiters 920 mit dem Dichtungsharz 900 abgedichtet ist, ist der Hochwärmeleiter 920 auch dann schwer ablösbar, wenn eine Temperaturänderung eintritt. Da außerdem die Rippe 910A gebildet und verarbeitet wird, nachdem das Harz abgedichtet ist, tritt das abdichtende Harz 900 nicht im Verlauf der Herstellung in einem Rippenabschnitt aus und eine Ausbeute wird verbessert.
  • Als Material des Hochwärmeleiters 920 kann ein metallenes Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit oder ein kohlenstoffhaltiges Material verwendet werden. Beispielsweise können Kupfer, Aluminium, Kupferkohlenstoff, Aluminiumkohlenstoff und Graphen verwendet werden. Wenn ein Material auf Aluminiumbasis oder ein Material, das Kohlenstoff enthält, verwendet wird, ist die Schneidverarbeitung einfach und die Produktivität ist verbessert.
  • Das Material des Dichtungsharzes 900 ist nicht besonders eingeschränkt. Jedoch können Spritzpressharz, Vergussharz und Siliziumharz verwendet werden. Wenn das Spritzpressharz verwendet wird, ist die Produktivität hoch und die Präzision der äußeren Form ist hoch.
  • 9 ist ein Schaltbild des Leistungshalbleitermoduls gemäß dieser Ausführungsform. Der Anschluss 315B wird von einer Kollektorseite der Oberzweigschaltung ausgegeben und ist mit einer positiven Elektrodenseite einer Batterie oder eines Kondensators verbunden. Der Anschluss 325U wird von einem Gate und einem Erfassungsemitter des IGBT 155 der Oberzweigschaltung ausgegeben. Der Anschluss 319B wird von einer Emitterseite der Unterzweigschaltung ausgegeben und ist mit einer Seite der negativen Elektrode der Batterie oder des Kondensators oder GND verbunden. Der Anschluss 325L wird von einem Gate und einem Erfassungsemitter des IGBT 157 der Unterzweigschaltung ausgegeben. Der Anschluss 320B wird von einer Kollektorseite der Unterzweigschaltung ausgegeben und ist mit einem Motor verbunden. Wenn der Nullpunkt an Masse gelegt wird, wird die Unterzweigschaltung mit der negativen Elektrodenseite des Kondensators verbunden, nicht mit GND.
  • Das Leistungshalbleitermodul gemäß dieser Ausführungsform weist eine 2-in-1-Struktur auf, die eine Struktur sein soll, in der die zwei Zweigschaltungen der Oberzweigschaltung und der Unterzweigschaltung in einem Modul integriert sind. Wenn abweichend von der 2-in-1-Struktur eine 3-in-1-Struktur, eine 4-in-1-Struktur und eine 6-in-1-Struktur verwendet werden, kann die Anzahl der Ausgangsanschlüsse aus dem Leistungshalbleitermodul reduziert und eine Miniaturisierung verwirklicht werden.
  • 10 ist ein Schaltplan der Leistungsumsetzungsvorrichtung, die das Leistungshalbleitermodul gemäß dieser Ausführungsform verwendet. Eine Leistungsumsetzungsvorrichtung 200 enthält Wechselrichterschaltungseinheiten 140 und 142, eine Wechselrichterschaltungseinheit 43 für eine Hilfsmaschine und ein Kondensatormodul 500. Jede der Wechselrichterschaltungseinheiten 140 und 142 enthält mehrere Leistungsmodule 300 und die mehreren Leistungsmodule 300 sind angeschlossen, um eine dreiphasige Brückenschaltung auszubilden. Wenn eine Stromstärkekapazität groß ist, sind die Leistungsmodule 300 parallel geschaltet und die Parallelschaltung ist ausgeführt, um den einzelnen Phasen einer dreiphasigen Wechselrichterschaltung zu entsprechen, so dass es möglich ist, einer Erhöhung der Stromstärkekapazität zu entsprechen. Zusätzlich sind in den Leistungsmodulen 300 eingebettete Leistungshalbleiterelemente parallel geschaltet, so dass eine Erhöhung der Stromstärkekapazität möglich ist.
  • Die Wechselrichterschaltungseinheit 140 und die Wechselrichterschaltungseinheit 142 haben grundsätzlich die gleiche Schaltungsanordnung und Steuerverfahren oder Operationen davon sind grundsätzlich die gleichen. Hier ist die Wechselrichterschaltungseinheit 140 als repräsentatives Beispiel beschrieben. Die Wechselrichterschaltungseinheit 140 enthält die dreiphasige Brückenschaltung als eine Grundkonfiguration. Insbesondere sind die einzelnen Zweigschaltungen, die als U-Phase (dargestellt durch ein Bezugszeichen U1), V-Phase (dargestellt durch ein Bezugszeichen V1) und W-Phase (dargestellt durch ein Bezugszeichen W1) betrieben werden, zu den Leitern der positiven Elektrodenseite und der negativen Elektrodenseite, die die Gleichstromleistung übertragen, parallel geschaltet. Die einzelnen Zweigschaltungen, die als die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase der Wechselrichterschaltungseinheit 142 betrieben werden, sind ähnlich wie in dem Fall der Wechselrichterschaltungseinheit 140 mit Bezugszeichen U2, V2 bzw. W2 dargestellt.
  • Die Zweigschaltung jeder Phase ist unter Verwendung einer Oberzweig-Unterzweig-Reihenschaltung ausgebildet, in der eine Oberzweigschaltung und eine Unterzweigschaltung in Reihe geschaltet sind. Die Oberzweigschaltung jeder Phase ist mit dem Leiter der positiven Elektrodenseite verbunden und die Unterzweigschaltung jeder Phase ist mit dem Leiter der negativen Elektrodenseite verbunden. Wechselstromleistung wird in einem Verbindungsabschnitt der Oberzweigschaltung und der Unterzweigschaltung erzeugt. Der Verbindungsabschnitt des Oberzweigschaltung und der Unterzweigschaltung jeder Oberzweig-Unterzweig-Reihenschaltung ist mit einem Wechselstromanschluss 320B jedes Leistungsmoduls 300 verbunden. Der Wechselstromanschluss 320B jedes Leistungsmoduls 300 ist mit einem Wechselstrom-Ausgangsanschluss der Leistungsumsetzungsvorrichtung 200 verbunden und die erzeugte Wechselstromleistung wird an eine Statorwicklung eines Motorgenerators 192 oder 194 geliefert. Jedes Leistungsmodul 300 jeder Phase hat grundsätzlich die gleiche Struktur und ein Betrieb davon ist grundsätzlich gleich. Aus diesem Grund ist die U-Phase (U1) des Leistungsmoduls 300 als repräsentatives Beispiel beschrieben.
  • Die Oberzweigschaltung umfasst einen IGBT 155 für einen Oberzweig und eine Diode 156 für einen Oberzweig als Leistungshalbleiterelemente für das Schalten. Zusätzlich umfasst die Unterzweigschaltung einen IGBT 157 für einen Unterzweig und eine Diode 158 für einen Unterzweig als Leistungshalbleiterelemente zum Schalten. Ein positiver Gleichstrom-Elektrodenanschluss 315B und ein negativer Gleichstrom-Elektrodenanschluss 319B jeder Oberzweig-Unterzweig-Reihenschaltung sind mit einem Gleichstromanschluss für eine Kondensatorverbindung in dem Kondensatormodul 500 verbunden. Wechselstrom-Ausgangsleistung aus dem Wechselstromanschluss 320B wird an die Motorgeneratoren 192 und 194 geliefert.
  • Die IGBTs 155 und 157 empfangen ein Ansteuersignal, das von einer oder der anderen von zwei Ansteuerschaltungen ausgegeben wird, die eine Ansteuerschaltung 174 bilden, führen einen Schaltvorgang aus und setzen Gleichstrom, der von einer Batterie 136 geliefert wird, in eine dreiphasigen Wechselstromleistung um. Die umgesetzte Leistung wird an die Statorwicklung des Motorgenerators 192 geliefert. In der V-Phase und der W-Phase sind Schaltungskonfigurationen beinahe die gleichen wie die Schaltungskonfiguration in der U-Phase. Aus diesem Grund wird eine Anzeige der Bezugszeichen 155, 156, 157 und 158 weggelassen. Da das Leistungsmodul 300 der Wechselrichterschaltungseinheit 142 die gleiche Konfiguration wie in dem Fall der Wechselrichterschaltungseinheit 140 hat und die Wechselrichterschaltungseinheit 43 für die Hilfsmaschine die gleiche Konfiguration wie die Konfiguration der Wechselrichterschaltungseinheit 142 hat, wird deren Beschreibung hier weggelassen.
  • Die Leistungshalbleiterelemente für das Schalten sind unter Verwendung des IGBT 155 für den Oberzweig und des IGBT 157 für den Unterzweig beschrieben. Der IGBT 155 für den Oberzweig oder der IGBT 157 für den Unterzweig umfasst eine Kollektorelektrode, eine Emitterelektrode (einen Emitterelektrodenanschluss für ein Signal) und eine Gateelektrode (einen Gateelektrodenanschluss). Die Diode 156 für den Oberzweig oder die Diode 158 für den Unterzweig ist zwischen der Kollektorelektrode und der Emitterelektrode des IGBT 155 für den Oberzweig oder des IGBT 157 für den Unterzweig elektrisch angeschlossen, wie es in den Zeichnungen dargestellt ist.
  • Die Diode 156 für den Oberzweig oder die Diode 158 für den Unterzweig enthält zwei Elektroden einer Kathodenelektrode und einer Anodenelektrode. Die Kathodenelektroden der Dioden 156 und 158 sind mit den Kollektorelektroden des IGBT 155 bzw. 157 elektrisch verbunden und die Anodenelektroden davon sind mit den Emitterelektroden des IGBT 155 bzw. 157 elektrisch verbunden, so dass eine Richtung zu der Kollektorelektrode des IGBT 155 für den Oberzweig oder des IGBT 157 für den Unterzweig von dessen Emitterelektrode aus eine Vorwärtsrichtung wird. Als Leistungshalbleiterelement kann ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) verwendet werden. In diesem Fall werden die Diode 156 für den Oberzweig und die Diode 158 für den Unterzweig unnötig.
  • Temperaturinformationen der Oberzweig-Unterzweig-Reihenschaltung werden von einem Temperatursensor (in den Zeichnungen nicht dargestellt), der in der Oberzweig-Unterzweig-Reihenschaltung vorgesehen ist, in einen Mikrocomputer eingespeist. Zusätzlich werden Spannungsinformationen der positiven Gleichstrom-Elektrodenseite der Oberzweig-Unterzweig-Reihenschaltung in den Mikrocomputer eingespeist. Der Mikrocomputer detektiert eine übermäßige Temperatur und eine übermäßige Spannung auf der Basis der Informationen. Wenn die übermäßige Temperatur oder die exzessive Spannung detektiert wird, stoppt der Mikrocomputer die Schaltvorgänge sowohl des IGBT 155 für den Oberzweig als auch des IGBT 157 für den Unterzweig und schützt die Oberzweig-Unterzweig-Reihenschaltung vor der übermäßigen Temperatur oder der übermäßigen Spannung.
  • 11 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Äußeres der Leistungsumsetzungsvorrichtung 200 darstellt. Das Äußere der Leistungsumsetzungsvorrichtung 200 gemäß dieser Ausführungsform ist durch Anbringen einer Einhausung 12 mit einer oberen Oberfläche oder einer unteren Oberfläche von beinahe einer Längsform, eines oberen Gehäuses 10, das an einem der äußeren Umfänge einer kurzen Seite des Gehäuses 12 bereitgestellt ist, und eines unteren Gehäuses 16, um eine untere Öffnung der Einhausung 12 zu schließen, ausgebildet. Eine Form einer Draufsicht oder einer Unteransicht der Einhausung 12 ist auf eine nahezu rechteckige Form festgelegt, eine Befestigung an einem Fahrzeug wird einfach und die Produktivität ist hoch.
  • 12 ist eine schematische Darstellung, die eine Querschnittsstruktur der Leistungsumsetzungsvorrichtung 200 darstellt. Das Leistungshalbleitermodul 300 ist in einem Fließkanalbildungskörper 1000 angeordnet. Der Fließkanalbildungskörper 1000 bildet einen Kühlmedium-Fließkanal, um ein Kühlmedium fließen zu lassen, um das Leistungshalbleitermodul 300 zu kühlen. Der Fließkanalbildungskörper 1000 weist eine Wandoberfläche 1001 auf. Die Wandoberfläche 1001 bildet einen Fließkanal, entlang dessen das Kühlmedium fließt, zwischen dem Wärmeableitungsabschnitt 910 des Leistungshalbleitermoduls 300 und der Wandoberfläche 1001. Die Wandoberfläche 1001 hat eine ebene Struktur, so dass das Kühlmedium nicht zwischen der Dichtungsharzoberfläche 900A des Leistungshalbleitermoduls 300 und der Wandoberfläche 1001 fließt. Der Fließkanalbildungskörper 1000 ist so ausgebildet, dass ein Abstand zwischen den einander zugewandten Wandoberflächen 1001 und ein Abstand zwischen der Dichtungsharzoberfläche 900A einer Seite des Leistungshalbleitermoduls 300 und der Dichtungsharzoberfläche 900A der anderen Seite davon annähernd gleich werden. Ein elastischer Körper wie etwa ein O-Ring ist in dem Dichtungsabschnitt 901 des Leistungshalbleitermoduls 300 vorgesehen.
  • Die Leistungsumsetzungsvorrichtung 200 weist eine laminierte Verdrahtungsplatine 501 und eine Platte 1200 auf.
  • Nachdem das Leistungshalbleitermodul 300 in den Fließkanalbildungskörper eingesetzt ist, wird die laminierte Verdrahtungsplatine 501, die mit einer Montagekomponente montiert wird, zusammengesetzt und ein Signalanschluss und die laminierte Verdrahtungsplatine 501 werden elektrisch verbunden. Zusätzlich werden die Anschlüsse 320B, 315B und 320B, durch die eine große Stromstärke fließt, mit Anschlüssen verschweißt, die aus der Platte 1200 vorstehen, die durch Laminieren von Sammelschienenverdrahtungsleitungen erhalten wird. Da die laminierte Verdrahtungsplatine 501 und die Platte dreidimensional laminiert werden können, kann die Leistungsumsetzungsvorrichtung miniaturisiert werden.
  • Das Leistungshalbleitermodul 300 wird in den Fließkanalbildungskörper 1000 so eingesetzt, dass die Dichtungsharzoberfläche 900A die Wandoberfläche 1001 des Fließkanalbildungskörpers 1000 berührt. Dadurch ist das Leistungshalbleitermodul 300 so angeordnet, dass eine Rippenvorderkante des Wärmeableitungsabschnitts, die ausgebildet ist, um nahezu die gleiche Oberfläche aufzuweisen wie die Dichtungsharzoberfläche 900A, die Wandoberfläche 1001 des Fließkanalbildungskörpers 1000 berührt. Daher kann verhindert werden, dass das Kühlmedium, das zwischen dem Wärmeableitungsabschnitt 910 und der Wandoberfläche 1001 fließt, als Umgehungsfluss zwischen der Dichtungsharzoberfläche 900A und der Wandoberfläche 1001 oder zwischen der Rippenvorderkante und der Wandoberfläche 1001 fließt. Weil der Wärmeableitungsabschnitt 910 unter Verwendung des Hochwärmeleiters 920 mit hoher Wärmeleitfähigkeit ausgebildet ist, kann die Wärme des Leistungshalbleiterelements effizient abgeführt werden. Daher weist das Leistungshalbleitermodul 300 gemäß dieser Ausführungsform eine höhere Zuverlässigkeit auf.
  • Zusätzlich ist der Fließkanal, entlang dessen das Kühlmedium fließt, unter Verwendung einer Kombination einer Rippenstruktur, die an der Seite des Leistungshalbleitermoduls 300 ausgebildet ist, und der Wandoberfläche 1001 auf einer Ebene, die an der Seite des Fließkanalbildungskörpers 1000 ausgebildet ist, ausgebildet. Daher wird eine Struktur vereinfacht, so dass die Leistungsumsetzungsvorrichtung leicht hergestellt werden kann.
  • Wie oben beschrieben bedeutet die beinahe gleiche Oberfläche in dieser Ausführungsform, dass die Oberfläche hergestellt wird, um die gleiche Oberfläche zu werden. Eine Stufe, die durch die Härtungsschrumpfung des Harzes erzeugt wird, oder die thermische Expansionsdifferenz zwischen den Elementen und ein Schritt mit einer Oberflächenrauhigkeit von 100 μm oder weniger beeinflussen selten die Unterdrückung des Umgehungsflusses und sind in der beinahe gleichen Oberfläche eingeschlossen.
  • Der Fließkanalbildungskörper 1000 ist nicht besonders eingeschränkt, solange der Fließkanalbildungskörper 1000 eine wasserdichte Struktur aufweist. Der Fließkanalbildungskörper 1000 kann jedoch unter Verwendung von Metallen wie etwa Aluminium und Aluminiumdruckguss, thermoplastischem Harz wie etwa Polyphenylensulfid, Polybutylenterephthalat, Polyamid, Polyimid und Polytetrafluorethylen oder wärmehärtendem Harz wie etwa Epoxidharz hergestellt sein.
  • 13 ist eine Querschnittsansicht in einem Querschnitt A von 11. Das Kühlmedium, das von einem Kühlwassereinlass 13 zu einem Wasserkanal 19 fließt, fließt wie durch einen Pfeil gezeigt durch den Wasserkanal 19 und wird aus einem Kühlwasserauslass 14 ausgelassen. Bei dieser Ausführungsform sind die sechs Leistungshalbleiterelemente 300 entlang des Flusses des Kühlwassers in dem Wasserkanal 19 angeordnet.
  • 14(a) ist eine perspektivische Ansicht, die eine erste Abwandlung des Leistungshalbleitermoduls 300 darstellt. In dem Leistungshalbleitermodul von 1 ist die Rippe 910A in einer Form einer geraden Rippe ausgebildet, die parallel zu einer Richtung verläuft, in der das Kühlmedium fließt. Jedoch ist eine Form der Rippe 910A gemäß dieser Ausführungsform eine Rautenform.
  • Zusätzlich ist 14(b) eine Draufsicht, die eine Konfiguration des Wärmeableitungsabschnitts 910 des Leistungshalbleitermoduls 300 von 14(a) zeigt. Wenn bei dieser Ausführungsform die Dichtungsharzoberfläche 900A des Leistungshalbleitermoduls 300 geschliffen wird, wird anders als in 7 die Dichtungsharzoberfläche 900A in einer Richtung A von 14(b) und in einer Richtung B geschliffen. Als Ergebnis kann eine Stiftrippe einer Rautenform ausgebildet werden. Wie der Wärmeableitungsabschnitt 910 gemäß dieser Ausführungsform, wird die Form der Rippe auf die Stiftrippe festgelegt, so dass die Wärmeableitung verglichen mit der geraden Rippe von 1 verbessert werden kann.
  • 15(a) ist eine perspektivische Ansicht, die eine zweite Abwandlung des Leistungshalbleitermoduls 300 darstellt. In dem Leistungshalbleitermodul von 1 ist die Rippe 910A in einer Form einer geraden Rippe ausgebildet, die parallel zu einer Richtung verläuft, in der das Kühlmedium fließt. Jedoch ist eine Form der Rippe 910A gemäß dieser Ausführungsform eine quadratische Form.
  • Zusätzlich ist 15(b) eine Draufsicht, die eine Konfiguration des Wärmeableitungsabschnitts 910 des Leistungshalbleitermoduls 300 von 14(a) darstellt. Wenn bei dieser Ausführungsform die Dichtungsharzoberfläche 900A des Leistungshalbleitermoduls 300 geschliffen wird, wird anders als in 7 die Dichtungsharzoberfläche 900A in einer Richtung A von 15(b) und in einer Richtung B geschliffen. Als Ergebnis kann eine Rippe in einer quadratischen Form ausgebildet werden. Wie der Wärmeableitungsabschnitt 910 gemäß dieser Ausführungsform ist die Form der Rippe auf die Stiftrippe festgelegt, so dass die Wärmeableitung verglichen mit der geraden Rippe von 1 verbessert werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Bei dem Leistungshalbleitermodul gemäß der Ausführungsform wird ein stromloses Nickelplattieren nach dem Durchführen eines stromlosen Kupferplattierens auf einer Kontaktoberfläche mit dem Kühlwasser unter dem Dichtungsabschnitt durchgeführt. Als Ergebnis kann verhindert werden, dass das Dichtungsharz das Kühlwasser direkt berührt und es kann verhindert werden, dass eine Chipisolationsleistung durch Absorption von Wasser in dem Dichtungsharz verschlechtert wird.
  • Als Nächstes wird eine Beziehung einer Füllstrecke L des Dichtungsharzes und einem Spalt H beschrieben. 16(a) ist eine schematische Darstellung, die die Beziehung der Füllstrecke L des Dichtungsharzes und der Spalt H veranschaulicht. 16(b) ist zudem ein Graph, der die Füllstrecke L veranschaulicht, wenn das Dichtungsharz von einem Ende des Spaltes in Bezug auf den Spalt der Dicke. H eingespritzt wird.
  • Wie es in 16(b) dargestellt ist, neigt die Füllstrecke L dazu, sich zu vergrößern, wenn der Spalt H zunimmt. Wenn der Spalt H 50 μm oder weniger beträgt, beträgt die Füllstrecke L etwa einige mm. Daher ist es bekannt, dass das Füllharz kaum eingefüllt wird, wenn der Spalt H 50 μm oder weniger beträgt.
  • 17 zeigt eine Querschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls 300 zu dem Zeitpunkt des Spritzpressens. Das Dichtungsharz 900 des Leistungshalbleitermoduls 300 wird durch Einstellen der Leitungsanordnung 950 auf die Spritzpressformen 960 und 961 und Durchführen des Spritzpressens ausgebildet. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Hochwärmeleiter 920B der Leitungsanordnung 950, der an der Seite der Form 961 angeordnet ist, zu der Form 961 gedrückt.
  • Wie in 17 gezeigt ist ein Hochwärmeleiter 920A der Leitungsanordnung 950, der an der Seite der Form 960 angeordnet ist, an dem Spalt H von 50 μm zwischen der Form 960 und dem Hochwärmeleiter 920A angeordnet. Wenn der Spalt zwischen der Form 960 und der Leitungsanordnung 950 auf 50 μm eingestellt ist, wird das Dichtungsharz 900 nicht zwischen den Hochwärmeleiter 920A der Leitungsanordnung 950 und die Form 960 gefüllt. Zusätzlich wird das Dichtungsharz 900 nicht zwischen den Hochwärmeleiter 920B der Leitungsanordnung 950 und die Form 961 gefüllt. Als Ergebnis können auf beiden Oberflächen des Leistungshalbleitermoduls die Hochwärmeleiter 920A und 920B in einem Zustand ausgebildet werden, in dem die Hochwärmeleiter 920A und 920B von dem Dichtungsharz 900 freigelegt sind.
  • Jedoch ist es in dem Leistungshalbleitermodul 300, das wie oben beschrieben hergestellt wird, deshalb, weil durch einen Formdruck zu dem Zeitpunkt des Spritzpressens eine Abschälspannung auf die Metallisierung des Chips aufgebracht wird, aufgrund von Schäden an dem Chip oder dergleichen schwierig, die Zuverlässigkeit zu verbessern. Der Formdruck zu dem Zeitpunkt des Spritzpressens wirkt als hydrostatischer Druck in einem Schritt vor dem Härten des Harzes und die Abschälspannung tritt als Spannung auf, die die Leitungsanordnung 950 nach oben drückt, wie es durch einen Pfeil 970 in der Zeichnung gezeigt ist. Auf diese Weise wird die starke Abschälspannung auf den Chip aufgebracht, so dass die Metallisierung des Chips abgezogen werden kann.
  • Als Nächstes zeigt 18 zeigt den Fall, in dem der Spalt H zwischen der Leitungsanordnung 950 und der Form 960 auf 100 μm eingestellt ist. Der Spalt H zwischen der Leitungsanordnung 950 und der Form wird auf 100 μm eingestellt, so dass das Harz zwischen den Hochwärmeleiter 920A und die Form 960 fließt und eingefüllt wird.
  • Zu diesem Zeitpunkt wird wie in 17 gezeigt die Spannung zum Hochdrücken der Leitungsanordnung 950 zu der Form 960 wie durch einen Pfeil 970 gezeigt auf die Leitungsanordnung 950 aufgebracht. Gleichzeitig wird jedoch durch das Abdichtungsharz, das in den Spalt des Hochwärmeleiters 920A und der Form 960 gefüllt wird, eine Abwärtsspannung aufgebracht, wie es durch einen Pfeil 971 gezeigt ist. Daher fließt das Dichtungsharz auf einer Oberfläche der Leitungsanordnung 950 so ein und wird so eingefüllt, dass der hydrostatische Druck durch das Dichtungsharz ausgeglichen wird. Daher wird die übermäßige Abschälspannung unterdrückt, wie es in 17 dargestellt ist. Infolgedessen kann verhindert werden, dass der Chip zu dem Zeitpunkt des Spritzpressens Schaden nimmt und das Leistungshalbleitermodul kann mit hoher Zuverlässigkeit hergestellt werden. Dann wird in dem Leistungshalbleitermodul wie in 7 gezeigt eine Schneideverarbeitung durchgeführt, so dass die Rippen ausgebildet werden.
  • Zweite Ausführungsform
  • 19 zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht einer Leistungsumsetzungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform insofern, dass ein Wasserkanalbildungskörper 1000 eine verjüngte Form aufweist und ein Leistungshalbleitermodul ebenfalls eine verjüngte Form aufweist, die der verjüngten Form des Wasserkanalbildungskörpers 1000 entspricht. Durch die verjüngte Form kann das Leistungshalbleitermodul einfach eingesetzt werden kann.
  • Dritte Ausführungsform
  • 20 zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht einer Leistungsumsetzungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform insofern, dass Keramik in einer Isolierschicht 940 eines Leistungshalbleitermoduls verwendet wird. Durch Verwenden eines Substrats, bei dem die Isolierschicht die Keramik ist, kann eine Isolationseigenschaft verglichen mit einer Harzschicht verbessert werden.
  • Vierte Ausführungsform
  • 21 zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht einer Leistungsumsetzungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform. Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform insofern, dass ein Wasserkanalbildungskörper 1000 aus einem Harz hergestellt ist, ein Leitungsrahmen 911 eines Leistungshalbleitermoduls zu einem Wärmeableistungsabschnitt wird, eine Isolierschicht 940 nicht vorgesehen ist, und ein Kühlmedium Isolieröl ist. Da das Isolieröl als das Kühlmedium verwendet wird, ist die Isolierschicht in dem Leistungshalbleitermodul nicht erforderlich, so dass die Leistungsumsetzungsvorrichtung miniaturisiert werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Oberes Gehäuse
    12
    Einhausung
    13
    Kühlwassereinlass
    14
    Kühlwasserauslass
    16
    Unteres Gehäuse
    18
    Wechselstromanschluss
    19
    Fließkanal
    22
    Ansteuerschaltungsplatine
    43
    Wechselrichterschaltung
    110
    Hybridfahrzeug
    112
    Vorderrad
    114
    Vorderradachse
    116
    Differentialgetriebe
    118
    Übersetzung
    120
    Motor
    122
    Leistungsverteilungsmechanismus
    136
    Batterie
    138
    Gleichstromverbinder
    140
    Wechselrichterschaltung
    142
    Wechselrichterschaltung
    155
    IGBT für Oberzweig
    156
    Diode
    157
    IGBT für Unterzweig
    172
    Steuerschaltung
    174
    Ansteuerschaltung
    180
    Stromstärkesensor
    192
    Motorgenerator
    194
    Motorgenerator
    195
    Motor
    200
    Leistungsumsetzungsvorrichtung
    230
    Laminierte Eingangsverdrahtungsplatine
    300
    Leistungshalbleitervorrichtung
    321
    Wechselstromanschluss
    500
    Kondensator
    501
    Laminierte Verdrahtungsplatine
    505
    Leitungsrahmen der negativen Elektrode
    507
    Leitungsrahmen der positiven Elektrode
    514
    Kondensatorzelle
    702
    Leitungsrahmen der positiven Elektrodenseite
    704
    Leitungsrahmen der negativen Elektrodenseite
    900
    Dichtungsharz
    900A
    Dichtungsharzoberfläche
    901
    Dichtungsabschnitt
    910
    Wärmeableitungsabschnitt
    919A
    Rippe
    911
    Leitungsrahmen
    912
    Verbindungssteg
    920
    Hochwärmeleiter
    920A
    Hochwärmeleiter
    920B
    Hochwärmeleiter
    930
    Kollektorseitiger Leitungssatz
    931
    Emitterseitiger Leitungssatz
    940
    Isolierschicht
    945
    Temperatursensor
    950
    Leitungsanordnung
    960
    Spritzpressform
    961
    Spritzpressform
    965
    Kolben
    1000
    Fließkanalbildungskörper
    1001
    Wandoberfläche
    1200
    Platte

Claims (9)

  1. Leistungsumsetzungsvorrichtung, die umfasst: ein Leistungshalbleitermodul, das ein Leistungshalbleiterelement aufweist, um einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umzusetzen; und einen Fließkanalbildungskörper, auf dem das Leistungshalbleitermodul angeordnet ist, wobei das Leistungshalbleitermodul einen Hochwärmeleiter, der an einer Position zwischen dem Halbleiterchip und dem Fließkanalbildungskörper angeordnet ist, und ein Dichtungsmaterial, das das Leistungshalbleiterelement und den Hochwärmeleiter abdichtet, aufweist, der Hochwärmeleiter eine Rippe aufweist, die zu dem Fließkanalbildungskörper an einer Seite des Fließkanalbildungskörpers vorsteht, und ein Teil des Dichtungsmaterials, das die Rippe umgibt, und eine Vorderkante der Rippe sich auf beinahe der gleichen Ebene befinden.
  2. Leistungsumsetzungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Rippe des Hochwärmeleiters so ausgebildet ist, dass die Vorderkante der Rippe das gleiche Material wie das Dichtungsmaterial aufweist.
  3. Leistungsumsetzungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Rippe durch Schleifen des Dichtungsmaterials, das den Hochwärmeleiter abdichtet, in einer Rillenform ausgebildet wird.
  4. Leistungsumsetzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Dichtungsmaterial einen Dichtungsabschnitt aufweist, um die Luftdichtheit eines Fließkanals sicherzustellen, wenn das Leistungshalbleitermodul auf dem Fließkanalbildungskörper angeordnet ist.
  5. Leistungsumsetzungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Rippe in einer Stiftrippenform ausgebildet ist.
  6. Leistungsumsetzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Hochwärmeleiter aus einem Material, das Kohlenstoff enthält, ausgebildet ist.
  7. Leistungsumsetzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in dem Dichtungsmaterial eine Oberfläche einer Fließkanalseite des Fließkanalbildungskörpers plattiert ist.
  8. Verfahren zum Herstellen eines Leistungshalbleitermoduls, das ein Leistungshalbleiterelement, das einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umsetzt, einen Hochwärmeleiter, der mit dem Halbleiterchip thermisch verbunden ist, und ein Dichtungsmaterial, das das Leistungshalbleiterelement und den Hochwärmeleiter abdichtet, enthält, wobei das Verfahren umfasst: einen ersten Schritt eines Abdichtens des Hochwärmeleiters mit dem Dichtungsmaterial; und einen zweiten Schritt eines einstückigen Verarbeitens des Dichtungsmaterials und des Hochwärmeleiters und eines Ausbildens einer Rippe derart, dass sich eine Vorderkante der Rippe und ein Teil des Dichtungsmaterials auf beinahe der gleichen Ebene befinden.
  9. Verfahren zum Herstellen eines Leistungshalbleitermoduls nach Anspruch 8, wobei in dem ersten Schritt das Dichtungsmaterial eine Oberfläche des Hochwärmeleiters, die einer Seite gegenüberliegt, auf der das Leistungshalbleiterelement angeordnet ist, bedeckt und den Hochwärmeleiter abdichtet.
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