DE112015005995T5 - Leistungsmodul - Google Patents

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Abstract

Ein Leistungsmodul (1) umfasst einen Verbindungsanschluss (11) zur externen Verbindung, der von der Seitenfläche eines Korpus (10) vorsteht, und einen Blindanschluss (12), der von der Seitenfläche des Korpus (10) vorsteht und kürzer als der Verbindungsanschluss (11) ist. Der Blindanschluss (12) ist bearbeitet, um eine Bodenfläche mit einer Neigung aufzuweisen. Mit anderen Worten vergrößert sich der Abstand zwischen einer Ebene (P), die eine Wärmeabgabefläche (10a) des Korpus (10) enthält, und dem Blindanschluss (12) in Richtung des äußersten Endes des Blindanschlusses (12). Wenn eine Wärmeabgaberippe an der Wärmeabgabefläche (10a) befestigt ist, ist dementsprechend das äußerste Ende des Blindanschlusses (12) weiter entfernt von der Wärmeabgaberippe als der Rest des Blindanschlusses (12).

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Strukturen von Leistungsmodulen, und insbesondere eine Struktur eines in einem Leistungsmodul enthaltenen Blindanschlusses.
  • Stand der Technik
  • Eine Leistungshalbleitervorrichtung (Leistungsmodul) ist mit einem Blindanschluss versehen, der einen verkürzten Erdungsstift (GND-Stift) und einen verkürzten Energieversorgungsstift für eine optimale innere Struktur und einfache Drähte an einem Substrat aufweist. Der Blindanschluss wird in einem Montageschritt für das Leistungsmodul als eine „Aufhängungsleitung“ verwendet und erzielt eine stabile Herstellung.
  • Das Leistungsmodul, das bei tatsächlicher Verwendung eine hohe Spannung aufnimmt, weist einen starken Temperaturanstieg auf. Daher muss in den meisten Fällen eine Rippe zur Kühlung an dem Leistungsmodul befestigt werden. Eine Wärmeabgaberippe des Leistungsmoduls ist zum Gebrauch typischerweise häufig mit einem Erdungspotenzial verbunden. Daher benötigt das Leistungsmodul eine hohe dielektrische Durchschlagsfestigkeit zwischen seinen einzelnen Anschlüssen und der Rippe. Dies trifft ebenso für den Blindanschluss zu.
  • Die Anschlüsse des Leistungsmoduls sind herkömmlich jeweils durch Stanzen einer Leiterplatine hergestellt. Daher sackt der Anschluss an den Seitenflächen ab und hat somit stumpfe Winkel an den Rändern von beiden Seiten. Auf der anderen Seite hat der Anschluss an dem äußersten Ende Ecken aus drei Richtungen. Daher wird das äußere Ende einfach bearbeitet, um einen spitzen Winkel zu haben. Ein Anschluss, der wahrscheinlich einen scharfen Abschnitt aufweist, erhält an diesem scharfen Abschnitt intensiv elektrische Felder. Dies kann eine Verschlechterung der dielektrischen Durchschlagsfestigkeit verursachen.
  • Vorgeschlagen werden verschiedene Techniken zum Verbessern der dielektrischen Durchschlagsfestigkeit zwischen dem Anschluss und der Wärmeabgaberippe des Leistungsmoduls (z.B. Patentdokumente 1 und 2 unten).
  • Stand der Technik Dokumente
  • Patentdokumente
    • Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 9-153574
    • Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2008-166642
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Mit der Erfindung zu lösendes Problem
  • Wenn das äußerste Ende eines normalen Verbindungsanschlusses entfernt von der Seitenfläche eines Korpus des Leistungsmoduls ist, tritt zwischen dem scharfen Teil an dem äußersten Ende des Blindanschlusses und der an der Bodenfläche (Wärmeabgabefläche) des Korpus befestigten Wärmeabgaberippe eine elektrische Entladung leicht auf. Dies behindert die Verbesserung der dielektrischen Durchschlagsfestigkeit.
  • Die Techniken der Patentdokumente 1 und 2 verbessern die dielektrische Durchschlagsfestigkeit. Nachteiliger Weise erfordern diese Techniken einen zusätzlichen Isolator zwischen dem Anschluss und der Wärmeabgaberippe und erfordern zudem eine Bearbeitung der Form des Korpus oder der Wärmeabgaberippe zur korrekten Anordnung des Isolators. Dies resultiert in einem Anwachsen von Komponenten und einem Anwachsen von Herstellungsschritten, wodurch Herstellungskosten ansteigen.
  • Es wurde eine Anstrengung gemacht, den Blindanschluss entlang der Seitenfläche des Korpus abzuschneiden, so dass das äußerste Ende des Blindanschlusses nicht von dem Korpus vorsteht. Nachteiliger Weise ist es bei diesem Verfahren schwierig, dass das äußerste Ende des Blindanschlusses garantiert nicht von dem Korpus vorsteht, da der Korpus aufgrund einer Belastung, die während des Abschneidens des Blindanschlusses auf den Korpus ausgeübt wird, bricht oder aufgrund von Schwankungen der Position für das Abschneiden des Blindanschlusses.
  • Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung dieser Probleme gemacht. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Leistungsmodul bereitzustellen, das eine hohe dielektrische Durchschlagsfestigkeit zwischen einem Blindanschluss und einer Wärmeabgaberippe erzielt, während ein Anwachsen von Herstellungskosten minimiert wird.
  • Mittel zum Lösen des Problems
  • Ein Leistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Korpus mit einer Bodenfläche, die als eine Wärmeabgabefläche dient, einen Verbindungsanschluss zur externen Verbindung, der von einer Seitenfläche des Korpus vorsteht, und einen Blindanschluss, der von der Seitenfläche des Korpus vorsteht und kürzer als der Verbindungsanschluss ist. Wenigstens ein Ende des Blindanschlusses ist auf solche Weise geformt, dass der Blindanschluss in Richtung eines äußersten Endes des Blindanschlusses weiter entfernt von einer Ebene ist, die die Wärmeabgabefläche enthält.
  • Effekte der Erfindung
  • Das Leistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung ist aufgebaut, so dass, wenn eine Wärmeabgaberippe an der Wärmeabgabefläche befestigt ist, das äußerste Ende des Blindanschlusses, das empfänglich dafür ist, elektrische Felder intensiv zu erhalten, weiter entfernt von der Wärmeabgaberippe ist als der Rest des Blindanschlusses. Ein solcher Aufbau verbessert eine dielektrische Durchschlagsfestigkeit zwischen dem Blindanschluss und der Wärmeabgaberippe. Ein solcher Aufbau eliminiert zudem ein Anwachsen von Komponenten und das Erfordernis zur Bearbeitung der Form des Korpus oder der Wärmeabgaberippe, um somit ein Anwachsen von Herstellungskosten zu minimieren.
  • Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit den anliegenden Zeichnungen.
  • Kurze Beschreibung von Zeichnungen
  • 1 ist eine Draufsicht eines Leistungsmoduls gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine Darstellung eines Aufbaus eines Blindanschlusses eines Leistungsmoduls gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
  • 3 ist eine vergrößerte Darstellung des Blindanschlusses des Leistungsmoduls gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • 4 ist eine Darstellung eines Aufbaus des Blindanschlusses des Leistungsmoduls gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • 5 zeigt ein Beispiel, wie der Blindanschluss zu biegen ist.
  • 6 ist eine Darstellung eines Aufbaus des Blindanschlusses des Leistungsmoduls gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
  • 7 ist eine Darstellung eines Aufbaus des Blindanschlusses des Leistungsmoduls gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
  • Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • <Erstes Ausführungsbeispiel>
  • 1 ist eine Draufsicht eines Leistungsmoduls gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Ein Leistungsmodul 1 umfasst einen Korpus 10, der aus einem Presskunstharz hergestellt ist und ein Halbleiterelement (nicht gezeigt) abdichtet, Verbindungsanschlüsse 11 und Blindanschlüsse 12, die jeweils vorhanden sind, um von Seitenflächen des Korpus 10 vorzustehen. Der Verbindungsanschluss 11 wird zur externen Verbindung verwendet. Der Blindanschluss 12 wird praktisch nicht verwendet und wird beispielsweise in einem Montageschritt als eine „Aufhängungsleitung“ verwendet. Der Blindanschluss 12 ist nicht für die Verwendung in einer externen Verbindung gedacht und ist kürzer als der Verbindungsanschluss 11 (der Blindanschluss 12 steht weniger weit von dem Korpus 10 hervor als der Verbindungsanschluss 11).
  • 2 ist eine Darstellung eines Aufbaus des Blindanschlusses 12 des Leistungsmoduls 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und ist eine vergrößerte Seitenansicht eines Abschnitts des Leistungsmoduls 1, an dem der Blindanschluss 12 angeordnet ist. Hierbei dient bei dem Leistungsmodul 1 die Bodenfläche (in 1 nicht gezeigt) des Korpus 10 als eine Wärmeabgabefläche 10a, an der eine Kühlrippe zu befestigen ist.
  • Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Blindanschluss 12 an dem Ende bearbeitet, um eine geneigte Bodenfläche zu haben, wie in 2 gezeigt. Das heißt, der Abstand zwischen einer Ebene P, die die Wärmeabgabefläche 10a des Korpus 10 enthält, und dem Blindanschluss 12 vergrößert sich in Richtung des äußersten Endes des Blindanschlusses 12. Hierbei ist die Ebene P, die die Wärmeabgabefläche 10a enthält, parallel zu und fluchtend mit der Wärmeabgabefläche 10a des Korpus 10. Wenn beispielsweise eine Wärmeabgaberippe, die breiter als der Korpus 10 ist und eine flache Oberseite aufweist, an der Wärmeabgabefläche 10a befestigt ist, ist die Ebene P fluchtend mit der Oberseite der Wärmeabgaberippe. Wenn die Wärmeabgaberippe an der Wärmeabgabefläche 10a befestigt ist, ist dementsprechend das äußerste Ende des Blindanschlusses 12 weiter entfernt von der Wärmeabgaberippe als der Rest des Blindanschlusses 12.
  • 3 ist eine vergrößerte Darstellung des Blindanschlusses 12. Ein geneigter Abschnitt an der Bodenfläche des Blindanschlusses 12 ist festgelegt, um einen Neigungswinkel θ1 in einem Bereich von 0° < θ1 < 90° aufzuweisen. Dementsprechend bilden der geneigte Abschnitt des Blindanschlusses 12 und ein nicht geneigter Abschnitt des Blindanschlusses 12 einen Winkel θ2 in einem Bereich von 90° < θ2 < 180°, das heißt einen stumpfen Winkel.
  • Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hat das Ende des Blindanschlusses 12 keine scharfen Abschnitte. Dies verhindert eine Konzentration von elektrischen Feldern in dem äußersten Ende des Blindanschlusses 12, um somit eine dielektrische Durchschlagsfestigkeit zwischen dem Blindanschluss 12 und der Wärmeabgaberippe zu verbessern. Zusätzlich verbessert die Vergrößerung des Abstands zwischen dem Ende des Blindanschlusses 12, das empfänglich dafür ist, die elektrischen Felder intensiv zu erhalten, und der Wärmeabgaberippe auch die dielektrische Durchschlagsfestigkeit zwischen dem Blindanschluss 12 und der Wärmeabgaberippe. Zudem eliminiert das Leistungsmodul 1 ein Anwachsen von Komponenten und das Erfordernis zur Bearbeitung der Form des Korpus oder der Wärmeabgaberippe im Vergleich zu einem herkömmlichen Leistungsmodul. Dies minimiert ein Anwachsen von Herstellungskosten.
  • 2 und 3 zeigen einen Aufbau, bei dem der geneigte Abschnitt allein an dem Ende des Blindanschlusses 12 angeordnet ist. In manchen Ausführungsbeispielen ist der geneigte Abschnitt an dem gesamten Boden des Blindanschlusses 12 angeordnet.
  • Beispiele dafür, wie der geneigte Abschnitt an dem Blindanschluss 12 auszubilden ist, umfassen ein Schleifen der Bodenfläche des Blindanschlusses 12 mit einem Schleifer und Stanzen einer Leiterplatine mit einer Form in einem Stanzprozess, die eine vorgeformte Neigung in einem Abschnitt aufweist, der dem Blindanschluss 12 zugeordnet ist.
  • <Zweites Ausführungsbeispiel>
  • 4 ist eine Darstellung eines Aufbaus des Blindanschlusses 12 des Leistungsmoduls 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und ist eine vergrößerte Seitenansicht eines Abschnitts des Leistungsmoduls 1, an dem der Blindanschluss 12 angeordnet ist.
  • Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Blindanschluss 12 bearbeitet, um teilweise nach oben gebogen zu sein (in einer Richtung weg von der Ebene P, die die Wärmeabgabefläche 10a enthält), wie in 4 gezeigt. Dementsprechend vergrößert sich der Abstand zwischen der Ebene P, die die Wärmeabgabefläche 10a des Korpus 10 enthält, und dem Blindanschluss 12 in Richtung des äußersten Endes des Blindanschlusses 12. Wenn die Wärmeabgaberippe an der Wärmeabgabefläche 10a befestigt ist, ist somit das äußerste Ende des Blindanschlusses 12 weiter entfernt von der Wärmeabgaberippe als der Rest des Blindanschlusses 12. Folglich wird, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, die dielektrische Durchschlagsfestigkeit zwischen dem Blindanschluss 12 und der Wärmeabgaberippe verbessert.
  • Der Blindanschluss 12 wird beispielsweise durch Drücken eines Pressstempels 20b, der eine geneigte Oberfläche aufweist, gegen die Unterseite des Blindanschlusses 12 gebogen, mit einem Pressstempel 20a, der in Kontakt mit der Oberseite des Blindanschlusses 12 an seinem Wurzelabschnitt gebracht ist, wie in 5 gezeigt.
  • <Drittes Ausführungsbeispiel>
  • 6 ist eine Darstellung eines Aufbaus des Blindanschlusses 12 des Leistungsmoduls 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel und ist eine vergrößerte Seitenansicht eines Abschnitts des Leistungsmoduls 1, an dem der Blindanschluss 12 angeordnet ist.
  • Wie in 6 gezeigt, ist der Blindanschluss 12 bearbeitet, um sich wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel teilweise nach oben zu biegen (in einer Richtung weg von der Ebene P, die die Wärmeabgabefläche 10a enthält). Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist der gebogene Abschnitt des Blindanschlusses 12 abgerundet. Folglich ermöglicht das dritte Ausführungsbeispiel, dass der Blindanschluss 12 weniger abgewinkelte Abschnitte als das zweite Ausführungsbeispiel aufweist, und verhindert weitergehender die Konzentration der elektrischen Felder als das zweite Ausführungsbeispiel. Als ein Ergebnis verbessert das dritte Ausführungsbeispiel weitergehender die dielektrische Durchschlagsfestigkeit zwischen dem Blindanschluss 12 und der Wärmeabgaberippe als das zweite Ausführungsbeispiel.
  • Die Art und Weise, wie der Blindanschluss 12 zu biegen ist, ist ähnlich zu der in 5 gezeigten. Die abgewinkelten Abschnitte der Pressstempel 20a und 20b müssen einfach gegen bogenförmige Abschnitte ausgewechselt werden.
  • <Viertes Ausführungsbeispiel>
  • 7 ist eine Darstellung eines Aufbaus des Blindanschlusses 12 des Leistungsmoduls 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel und ist eine vergrößerte Seitenansicht eines Abschnitts des Leistungsmoduls 1, an dem der Blindanschluss 12 angeordnet ist.
  • Wie in 7 gezeigt, wird der Blindanschluss 12 bearbeitet, um wie bei dem dritten Ausführungsbeispiel teilweise nach oben gebogen zu sein (in einer Richtung weg von der Ebene P, die die Wärmeabgabefläche 10a enthält). Der gebogene Abschnitt des Blindanschlusses 12 ist abgerundet. Bei dem vierten Ausführungsbeispiel ist der Blindanschluss 12 länger als bei dem dritten Ausführungsbeispiel, und der gebogene Abschnitt des Blindanschlusses 12 ist an einer Position angeordnet, die einem gebogenem Abschnitt des Verbindungsanschlusses 11 entspricht.
  • Das vierte Ausführungsbeispiel erreicht denselben Effekt wie das dritte Ausführungsbeispiel. Zusätzlich ermöglicht das vierte Ausführungsbeispiel, dass der gebogene Abschnitt des Blindanschlusses 12 simultan zu und auf dieselbe Art und Weise wie der gebogene Abschnitt des Verbindungsanschlusses 11 ausgebildet wird. Dies vereinfacht Herstellungsschritte.
  • Es sei verstanden, dass bei der vorliegenden Erfindung die einzelnen bevorzugten Ausführungsbeispiele innerhalb des Rahmens der Erfindung frei kombiniert werden können, oder angemessen abgewandelt und weggelassen werden können.
  • Während die Erfindung im Detail gezeigt und beschrieben worden ist, ist die vorhergehende Beschreibung in allen Aspekten erläuternd und nicht beschränkend. Es sei daher verstanden, dass vielfältige Abwandlungen und Variationen erdacht werden können, ohne von dem Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Korpus,
    10a
    Wärmeabgabefläche,
    11
    Verbindungsanschluss,
    12
    Blindanschluss,
    20a, 20b
    Pressstempel.

Claims (6)

  1. Leistungsmodul (1), aufweisend: • einen Korpus (10), der eine Bodenfläche aufweist, die als eine Wärmeabgabefläche (10a) dient; • einen Verbindungsanschluss (11) zur externen Verbindung, der von einer Seitenfläche des Korpus (10) vorsteht; und • einen Blindanschluss (12), der von der Seitenfläche des Korpus (10) vorsteht und kürzer als der Verbindungsanschluss (11) ist, • wobei wenigstens ein Ende des Blindanschlusses (12) auf solche Art und Weise geformt ist, dass der Blindanschluss (12) in Richtung eines äußeren Endes des Blindanschlusses (12) weiter entfernt von einer Ebene (P) ist, die die Wärmeabgabefläche (10a) enthält.
  2. Leistungsmodul (1) nach Anspruch 1, wobei zumindest das Ende des Blindanschlusses (12) eine Bodenfläche aufweist, die mit einem geneigten Abschnitt derart versehen ist, dass der Blindanschluss (12) in Richtung des äußeren Endes des Blindanschlusses (12) weiter entfernt von der Ebene (P) ist, die die Wärmeabgabefläche (10a) enthält.
  3. Leistungsmodul (1) nach Anspruch 2, wobei der geneigte Abschnitt einen Neigungswinkel von größer als 0° und kleiner als 90° aufweist.
  4. Leistungsmodul (1) nach Anspruch 1, wobei der Blindanschluss (12) einen gebogenen Abschnitt aufweist, der in einer Richtung weg von der Ebene (P) gebogen ist, die die Wärmeabgabefläche (10a) aufweist.
  5. Leistungsmodul (1) nach Anspruch 4, wobei der gebogene Abschnitt des Blindanschlusses (12) abgerundet ist.
  6. Leistungsmodul (1) nach Anspruch 4, wobei der gebogene Abschnitt des Blindanschlusses (12) an einer Position angeordnet ist, die einem gebogenem Abschnitt des Verbindungsanschlusses (11) entspricht.
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