DE112020003000T5 - Elektrische Schaltungsvorrichtung - Google Patents

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conductor pattern
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Takuma Hakuto
Takayuki Oshima
Akira Matsushita
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Hitachi Astemo Ltd
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Abstract

Durch Verringern der Verformung einer Induktivitätsschleife, die erzeugt wird, wenn ein Schaltelement ein- und ausgeschaltet wird, wird eine Induktivitätsverringerungswirkung verbessert. Ein Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs (201U) und ein Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs (201L) sind derart vorgesehen, dass sie in der zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung, in der der Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs (201U) und der Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs (201L) voneinander getrennt sind, verschoben sind, und mindestens ein Teil eines Spannungsbegrenzerschaltung-Verbindungsabschnittbereichs (202), der durch einen Anschlussabschnitt einer positiven Elektrode (181), einen Anschlussabschnitt einer negativen Elektrode (155) und ein Spannungsbegrenzerelement (30) gebildet ist, ist in dem ersten Bereich, der durch Verschieben des Schaltungsabschnitts eines oberen Zweigs (201U) vom Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs (201L) in der zweiten Richtung erzeugt wird, vorgesehen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Schaltungsvorrichtung.
  • Technischer Hintergrund
  • Da eine elektrische Schaltungsvorrichtung wie z. B. ein Leistungshalbleitermodul, das ein Leistungsschaltelement besitzt und eine Leistungsumsetzung durchführt, einen hohen Umsetzwirkungsgrad besitzt, wird die elektrische Schaltungsvorrichtung häufig für Verbraucheranwendungen, für fahrzeuginterne Anwendungen, für Bahnanwendungen, zur Umspannwerkausrüstung und dergleichen verwendet. In einer derartigen elektrischen Schaltungsvorrichtung, die ein Schaltelement besitzt, besteht die Möglichkeit, dass die Spannung aufgrund einer Eigeninduktivität ansteigt, wenn das Schaltelement ein- oder ausgeschaltet wird, und eine stoßartige Hochspannung erzeugt wird.
  • Als eine Struktur zum Unterdrücken eines Anstiegs einer Spannung aufgrund einer Induktivität ist ein Leistungshalbleitermodul bekannt, in dem ein Spannungsbegrenzerelement, das einen Spannungsbegrenzerkondensator enthält, zwischen einem Leistungsschaltelement und einem Glättungskondensator angeordnet ist, um die Verdrahtungsinduktivität zu verringern. Als Beispiel eines derartigen Leistungshalbleitermoduls existiert eine Struktur, in der ein Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs und ein Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs nebeneinandergestellt sind, ein Leiter auf der Seite einer positiven Elektrode, der mit dem Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs verbunden ist, und ein Leiter auf der Seiter einer negativen Elektrode, der mit dem Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs verbunden ist, über dem Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs bzw. dem Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs verlaufen und ein Spannungsbegrenzerelement zwischen dem Leiter auf der Seite einer positiven Elektrode und dem Leiter auf der Seite einer negativen Elektrode angeordnet ist (siehe z. B. PTL 1.).
  • Entgegenhaltungsliste
  • Patentliteratur
  • PTL 1: JP 2014-53516 A
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • In dem Leistungshalbleitermodul, das in PTL 1 offenbart, ist das Spannungsbegrenzerelement über dem Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs und dem Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs angeordnet. Die Länge der Schaltung im Spannungsbegrenzerelement-Verbindungsabschnittbereich ist kleiner als die Länge der Schaltung in der Anordnungsrichtung der Reihenschaltungsabschnitte eines oberen und eines unteren Zweigs, die durch Nebeneinanderstellen des Schaltungsabschnitts eines oberen Zweigs und des Schaltungsabschnitts eines unteren Zweigs konfiguriert sind. Deshalb besitzt der Spannungsbegrenzerelement-Verbindungsabschnittbereich in der Induktivitätsschleife, die durch Ein- und Ausschalten des Schaltelements erzeugt wird, eine konvexe Form, die schmaler als die Reihenschaltungsabschnitte eines oberen und eines unteren Zweigs ist. Das heißt, die Induktivitätsschleife ist eine vorstehende Schleife, in der eine Aussparung in einem Bereich, der von den Reihenschaltungsabschnitten eines oberen und eines unteren Zweigs zum Spannungsbegrenzerelement-Verbindungsabschnittbereich verläuft, und in einem Bereich, der vom Spannungsbegrenzerelement-Verbindungsabschnittbereich zu zwischen den Reihenschaltungsabschnitten eines oberen und eines unteren Zweigs verläuft, gebildet ist. Wie oben beschrieben ist, kann, da eine Verformung in der Induktivitätsschleife gebildet wird und ein nutzloser Bereich erzeugt wird, keine ausreichende Induktivitätsverringerungswirkung erhalten werden.
  • Lösung des Problems
  • Eine elektrische Schaltungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält einen Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs, der ein erstes Schaltelement enthält, einen Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs, der derart vorgesehen ist, dass er vom Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs in einer ersten Richtung getrennt ist und ein zweites Schaltelement besitzt, einen Anschlussabschnitt einer positiven Elektrode, der mit dem Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs elektrisch verbunden ist, einen Anschlussabschnitt einer negativen Elektrode, der mit einer Lücke vom Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs in der ersten Richtung versehen ist und mit dem Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs elektrisch verbunden ist, ein Spannungsbegrenzerelement, das in einem Bereich vorgesehen ist, der die Lücke zwischen dem Anschlussabschnitt einer positiven Elektrode und dem Anschlussabschnitt einer negativen Elektrode enthält und den Anschlussabschnitt einer positiven Elektrode und den Anschlussabschnitt einer negativen Elektrode verbindet, und ein Wärmeabfuhrelement, das auf den Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs und den Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs über eine Isolationsschicht gestapelt ist, wobei der Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs und der Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs derart vorgesehen sind, dass sie in einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung zueinander verschoben sind, und mindestens ein Teil eines Spannungsbegrenzerschaltung-Verbindungsabschnittbereichs, der durch den Anschlussabschnitt einer positiven Elektrode, den Anschlussabschnitt einer negativen Elektrode und das Spannungsbegrenzerelement gebildet ist, in einem ersten Bereich vorgesehen ist, der erzeugt wird, wenn der Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs und der Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs in der zweiten Richtung verschoben sind.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Verformung der Induktivitätsschleife verringert und kann die Induktivitätsverringerungswirkung verbessert werden.
  • Figurenliste
    • [1] 1 ist eine perspektivische Außenansicht einer Ausführungsform einer elektrischen Schaltungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • [2] 2 ist eine perspektivische Ansicht der elektrischen Schaltungsvorrichtung, die in 1 veranschaulicht ist, in einem Zustand, in dem ein Versiegelungsharz entfernt ist.
    • [3] 3 ist eine perspektivische Ansicht der elektrischen Schaltungsvorrichtung, die in 2 veranschaulicht ist, aus der ein Wärmeabfuhrelement im Zwischenkörper entfernt ist.
    • [4] 4 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel einer Schaltung der elektrischen Schaltungsvorrichtung, die in 1 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • [5] 5 veranschaulicht ein Leitermuster, das an einem Isolationselement im Zwischenkörper der elektrischen Schaltungsvorrichtung, die in 3 veranschaulicht ist, vorgesehen ist, 5(A) ist eine perspektivische Ansicht eines source-seitigen Isolationselements von oben gesehen und 5(B) ist eine perspektivische Ansicht eines drainseitigen Isolationselements von oben gesehen.
    • [6] 6 veranschaulicht eine Montagestruktur des Zwischenkörpers der elektrischen Schaltungsvorrichtung, die in 3 veranschaulicht ist, 6(A) ist eine Draufsicht, die einen Befestigungszustand auf der Seite des drainseitigen Isolationssubstrats durch das source-seitige Isolationssubstrat von oben gesehen veranschaulicht, und 6(B) ist eine Draufsicht, die einen Befestigungszustand auf der Seite des source-seitigen Isolationssubstrats von oben gesehen veranschaulicht.
    • [7] 7 ist eine Querschnittansicht, die entlang der Linie VII-VII der elektrischen Schaltungsvorrichtung, die in 1 veranschaulicht ist, genommen wurde. Die Linie VII-VII der elektrischen Schaltungsvorrichtung, die in 1 veranschaulicht ist, durchläuft im montierten Zustand die Linie VII-VII auf der Seite des drainseitigen Isolationssubstrats in 6(B).
    • [8] 8 ist eine Querschnittansicht, die entlang der Linie VIII-VIII der elektrischen Schaltungsvorrichtung, die in 1 veranschaulicht ist, genommen wurde. Die Linie VIII-VIII der elektrischen Schaltungsvorrichtung, die in 1 veranschaulicht ist, durchläuft im montierten Zustand die Linie VIII-VIII auf der Seite des drainseitigen Isolationssubstrats in 6(B).
    • [9] 9 ist ein Layoutdiagramm eines Befestigungszustands auf der Seite des drainseitigen Isolationssubstrats, die in 6(A) veranschaulicht ist.
    • [10] 10(A) ist eine Draufsicht, die eine Wirbelstromschleife, die in einer Ebene in einem montierten Zustand auf der Seite des drainseitigen Isolationssubstrats, die in 6(A) veranschaulicht ist, erzeugt wird, veranschaulicht, und 10(B) ist eine perspektivische Ansicht, die eine Wirbelstromschleife, die in einem Wärmeabfuhrelement der elektrischen Schaltungsvorrichtung erzeugt wird, veranschaulicht.
    • [11] 11 veranschaulicht eine Abwandlung der elektrischen Schaltungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, 11(A) ist ein Layoutdiagramm eines montierten Zustands auf der Seite des drainseitigen Isolationssubstrats, die 9 entspricht, und 11(B) ist eine Draufsicht, die ein Leitermuster eines source-seitigen Isolationselements veranschaulicht.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Die folgende Beschreibung und die folgenden Zeichnungen sind Beispiele zum Beschreiben der vorliegenden Erfindung und sind zur Verdeutlichung der Beschreibung ausgelassen und vereinfacht, wie jeweils anwendbar ist. Die vorliegende Erfindung kann in mehreren weiteren Formen ausgeführt werden. Sofern es nicht anders angegeben ist, kann jede Komponente einfach oder mehrfach vorhanden sein.
  • Positionen, Größen, Formen, Bereiche und dergleichen der jeweiligen Komponenten, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind, müssen keine tatsächlichen Positionen, Größen, Formen, Bereiche und dergleichen repräsentieren, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern. Deshalb ist die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf die Positionen, Größen, Formen, Bereiche und dergleichen, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind, beschränkt.
  • 1 ist eine perspektivische Außenansicht einer Ausführungsform einer elektrischen Schaltungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine perspektivische Ansicht der elektrischen Schaltungsvorrichtung, die in 1 veranschaulicht ist, in einem Zustand, in dem ein Versiegelungsharz entfernt ist, und 3 ist eine perspektivische Ansicht der elektrischen Schaltungsvorrichtung, die in 2 veranschaulicht ist, in einem Zustand, in dem ein Wärmeabfuhrelement in einem Zwischenkörper entfernt ist.
  • In der folgenden Beschreibung gelten die x-Richtung, die y-Richtung und die z-Richtung, wie in den Zeichnungen veranschaulicht ist.
  • Wie in 1 veranschaulicht ist, besitzt eine elektrische Schaltungsvorrichtung 100 eine im Wesentlichen ebene rechteckige Parallelepipedform.
  • Die elektrische Schaltungsvorrichtung 100 enthält ein Paar eines oberen und eines unteren Wärmeabfuhrelements 140 (siehe 2) und ein Versiegelungsharz 70, das den Umfang zwischen dem Paar Wärmeabfuhrelemente 140 abdichtet. Wie später beschrieben wird, sind mehrere Halbleiterelemente 21U und 21L (siehe 6 und dergleichen) innerhalb des Paares Wärmeabfuhrelemente 140 und des Versiegelungsharzes 70 versiegelt. Die Halbleiterelemente 21U und 21L sind Leistungshalbleiterelemente. Die elektrische Schaltungsvorrichtung 100 ist im Folgenden als ein Leistungshalbleitermodul veranschaulicht.
  • Wie in 1 und 2 veranschaulicht ist, stehen ein Leiteranschluss 111 einer positiven Elektrode und ein Leiteranschluss 112 einer negativen Elektrode eines starken elektrischen Schaltungssystems von einer Seite der elektrischen Schaltungsvorrichtung 100 in der -y-Richtung vor. Ein Drain-Leiteranschluss 121U, ein Source-Leiteranschluss 122U und ein Gate-Leiteranschluss 123U eines Steuerleitersystems stehen von einer Seite der elektrischen Schaltungsvorrichtung 100 in der-y-Richtung vor.
  • Ein Wechselstromleiteranschluss 113 eines starken elektrischen Schaltungssystems steht von einer Seite der elektrischen Schaltungsvorrichtung 100 in der +y-Richtung vor. Ein Drain-Leiteranschluss 121L, ein Source-Leiteranschluss 122L und ein Gate-Leiteranschluss 123L des Steuerleitersystems stehen von einer Seite der elektrischen Schaltungsvorrichtung 100 in der-y-Richtung vor. Ein Erfassungsleiteranschluss (kein Bezugszeichen) oder dergleichen steht auch von einer Seite der elektrischen Schaltungsvorrichtung 100 in der +y-Richtung vor.
  • Das Wärmeabfuhrelement 140 enthält mehrere Wärmeabfuhrstifte 141, die nach außen vorstehen. Die Wärmeabfuhrstifte 141 sind z. B. durch Aluminiumdruckgießen oder dergleichen mit dem Wärmeabfuhrelement 140 einteilig geformt. Die Wärmeabfuhrstifte 141 können getrennt gebildet und am Grundelement befestigt werden. Das Wärmeabfuhrelement 140 kann aus einem weiteren Metallmaterial, das eine gute Wärmeabfuhr besitzt, außer Aluminium gebildet sein.
  • Wie in 3 veranschaulicht ist, enthält die elektrische Schaltungsvorrichtung 100 ein Paar eines oberen und eines unteren Isolationselements 151 und 153, das an das Wärmeabfuhrelement 140 thermisch gekoppelt ist. Die mehreren Halbleiterelemente 21U und 21L (siehe 6 und dergleichen) und ein Element, an dem die Halbleiterelemente 21U und 21L montiert sind (das unten beschrieben werden soll), sind zwischen dem Paar eines oberen und eines unteren Isolationselements 151 und 153 vorgesehen.
  • 4 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel einer Schaltung der elektrischen Schaltungsvorrichtung, die in 1 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
  • Die elektrische Schaltungsvorrichtung 100 enthält eine Reihenschaltung eines oberen und eines unteren Zweigs, in der das Halbleiterelement 21U, das als ein Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs arbeitet, und das Halbleiterelement 21L, das als ein Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs arbeitet, in Reihe geschaltet sind.
  • Es ist festzuhalten, dass die Halbleiterelemente 21U und 21L der Schaltungsabschnitte eines oberen und eines unteren Zweigs normalerweise jeweils durch mehrere Halbleiterelemente konfiguriert sind.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die elektrische Schaltungsvorrichtung 100 als eine 2-in-1-Baugruppe veranschaulicht, in die der Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs und der Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs integriert sind. Die Halbleiterelemente 21U und 21L sind z. B. aus Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) gebildet. Als die elektrische Schaltungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann insbesondere ein Siliziumkarbid-MOSFET (SiC-MOSFET), der mit einer hohen Geschwindigkeit arbeitet, verwendet werden. Die Halbleiterelemente 21U und 21L sind unten als MOSFETs beschrieben.
  • Eine Beschreibung wird unter Bezugnahme auf 1 und 2 gegeben. Der Drain-Leiteranschluss 121U ist mit einem Drain-Anschluss 21UD des Halbleiterelements 21U verbunden, der Source-Leiteranschluss 122U ist mit einem Source-Anschluss 21US verbunden und ein Gate-Leiteranschluss 123U ist mit dem Gate-Anschluss 21UG verbunden. Ein Leiteranschluss 111 einer positiven Elektrode ist mit einem Anschlussabschnitt einer positiven Elektrode 21UP des Halbleiterelements 21U verbunden.
  • Der Drain-Leiteranschluss 121L ist mit einem Drain-Anschluss 21LD des Halbleiterelements 21L verbunden, der Source-Leiteranschluss 122L ist mit dem Source-Anschluss 21LS verbunden und ein Gate-Leiteranschluss 123L ist mit dem Gate-Anschluss 21LG verbundenen. Leiteranschluss 112 einer negativen Elektrode ist mit einem Anschlussabschnitt einer negativen Elektrode 21LN des Halbleiterelements 21L verbunden.
  • Der Source-Anschluss 21US des Halbleiterelements 21U und der Drain-Anschluss 21LD des Halbleiterelements 21L sind durch einen Leiter 22 verbunden. Der Gate-Anschluss 21UG des Halbleiterelements 21U und der Gate-Anschluss 21LG des Halbleiterelements 21L sind mit einer Treiberschaltung (die nicht veranschaulicht ist) verbunden. Die Reihenschaltung eines oberen und eines unteren Zweigs gibt eine Wechselstromleistung einer von drei Phasen einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase aus einem Wechselstromanschlussabschnitt 22a des Leiters 22, der jeder Phasenwicklung einer Ankerwicklung entspricht, wie z. B. ein Motorgenerator (der nicht veranschaulicht ist) aus. Ein Wechselstromleiteranschluss 123 ist mit dem Wechselstromanschlussabschnitt 22a verbunden.
  • 5 veranschaulicht ein Leitermuster, das an einem Isolationselement im Zwischenkörper der elektrischen Schaltungsvorrichtung, die in 3 veranschaulicht ist, vorgesehen ist. 5(A) ist eine perspektivische Ansicht eines source-seitigen Isolationselements von oben gesehen. 5(B) ist eine perspektivische Ansicht eines drainseitigen Isolationselements von oben gesehen.
  • Wie in 5(A) veranschaulicht ist, sind die source-seitigen Leitermuster 154U und 154L an einer Oberfläche des source-seitigen Isolationselements 153 auf der Seite der Halbleiterelemente 21U und 21L (der -z-Richtungsseite) einteilig gebildet. Wie in 5(B) veranschaulicht ist, sind drainseitige Leitermuster 152U und 152L und ein Verbindungsmuster 155 einer negativen Elektrode an einer Oberfläche des drainseitigen Isolationselements 151 auf der Seite der Halbleiterelemente 21U und 21L (der +z-Richtungsseite) einteilig gebildet.
  • Die source-seitigen Leitermuster 154U und 154L, die drainseitigen Leitermuster 152U und 152L und das Verbindungsmuster 155 einer negativen Elektrode sind z. B. aus einem kupferbasierten Metall gebildet. Es kann ein Metallmaterial, das einen guten Leitwert und eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt, außer dem kupferbasierten Metall verwendet werden.
  • Das Folgende ist eine genaue Beschreibung der Verbindungsstruktur zwischen dem Leiteranschluss 111 einer positiven Elektrode, dem Leiteranschluss 112 einer negativen Elektrode und dem Wechselstromleiteranschluss 113, die auch in 3 veranschaulicht sind, und der Leitermuster 152U und 152L auf der Drain-Seite und der Leitermuster 154U und 154L auf der Source-Seite, die in 5(A) und 5(B) veranschaulicht sind.
  • Der Leiteranschluss 111 einer positiven Elektrode ist mit dem Teilbereichsmuster 152UP (das dem Anschlussabschnitt einer positiven Elektrode 21UP in 4 und dem Verbindungsanschluss einer positiven Elektrode 181 in 9 entspricht) des Leitermusters 152U, das am drainseitigen Isolationselement 151 vorgesehen ist, verbunden. Das Leitermuster 152U auf der Drain-Seite ist ein Muster, das mit dem Drain-Anschluss 21UD des Halbleiterelements 21U, das die Schaltung eines oberen Zweigs in 4 bildet, elektrisch verbunden ist.
  • Der Wechselstromleiteranschluss 113 ist mit einem Teilbereichsmuster 152LA (das dem Leitermuster des Wechselstromanschlussabschnitts 22a in 4 und dem Wechselstromanschluss-Verbindungsabschnitt 203 in 9 entspricht) des Leitermusters 152L, das am drainseitigen Isolätionselement 151 vorgesehen ist, verbunden. Das Leitermuster 152L auf der Drain-Seite ist ein Muster, das mit dem Source-Anschluss 21US des Halbleiterelements 21U, das die Schaltung eines oberen Zweigs in 4 bildet, elektrisch verbunden ist.
  • Ein Teilbereich 154UA des Leitermusters 154U, das im source-seitigen Isolationselement 153 vorgesehen ist, und der Teilbereich 152LA des Leitermusters 152L, das im drainseitigen Isolationselement 151 vorgesehen ist, sind durch einen oberen/unteren stromführenden Leiter 115, der in 7, die später beschrieben wird, veranschaulicht ist, elektrisch verbunden. Das heißt, der Source-Anschluss 21US des Halbleiterelements 21U der Schaltung eines oberen Zweigs und der Drain-Anschluss 21LD des Halbleiterelements 21L der Schaltung eines unteren Zweigs sind elektrisch verbunden. Der Teilbereich 154LN des Leitermusters 154L, das im source-seitigen Isolationselement 153 vorgesehen ist, und das Verbindungsmuster 155 einer negativen Elektrode, das als ein isoliertes Muster in dem drainseitigen Isolationselement 151 gebildet ist und mit dem der Leiteranschluss 112 einer negativen Elektrode verbunden ist, sind durch einen oberen/unteren stromführenden Leiter 116, der in 6(A), die später beschrieben wird, veranschaulicht ist, elektrisch verbunden. Als Ergebnis ist das Leitermuster 154L mit dem Leiteranschluss 112 einer negativen Elektrode elektrisch verbunden.
  • Ein Spannungsbegrenzerelement 30, das später unter Bezugnahme auf 6 beschrieben wird, ist zwischen dem isolierten source-seitigen Leitermuster 155 in 5(B) und dem Teilbereichsmuster 152UP des drainseitigen Leitermusters 152U angeordnet. Das heißt, das Spannungsbegrenzerelement 30 ist zwischen dem Teilbereichsmuster 152UP auf der Drain-Seite, mit dem der Leiteranschluss 111 einer positiven Elektrode verbunden ist, und dem isolierten Verbindungsmuster 155 einer negativen Elektrode, mit dem der Leiteranschluss 112 einer negativen Elektrode verbunden ist, vorgesehen. Mit anderen Worten ist das Spannungsbegrenzerelement 30 zwischen dem Drain-Anschluss 21UD des Halbleiterelements 21U der Schaltung eines oberen Zweigs und dem Source-Anschluss 21LS des Halbleiterelements 21L der Schaltung eines unteren Zweigs angeordnet.
  • 6 veranschaulicht eine Montagestruktur des Zwischenkörpers der elektrischen Schaltungsvorrichtung, die in 3 veranschaulicht ist. 6(A) ist eine Draufsicht, die einen Befestigungszustand auf der Seite des drainseitigen Isolationssubstrats durch das source-seitige Isolationssubstrat von oben gesehen veranschaulicht. 6(B) ist eine Draufsicht, die einen Befestigungszustand auf der Seite des source-seitigen Isolationssubstrats von oben gesehen veranschaulicht. 7 ist eine Querschnittansicht, die entlang der Linie VII-VII der elektrischen Schaltungsvorrichtung, die in 1 veranschaulicht ist, genommen wurde. Die Linie VII-VII der elektrischen Schaltungsvorrichtung, die in 1 veranschaulicht ist, durchläuft im montierten Zustand die Linie VII-VII auf der Seite des drainseitigen Isolationssubstrats in 6(A). 8 ist eine Querschnittansicht, die entlang der Linie VIII-VIII der elektrischen Schaltungsvorrichtung, die in 1 veranschaulicht ist, genommen wurde. Die Linie VIII-VIII der elektrischen Schaltungsvorrichtung, die in 1 veranschaulicht ist, durchläuft im montierten Zustand die Linie VIII-VIII auf der Seite des drainseitigen Isolationssubstrats in 6(A).
  • Die Wärmeverteiler 161U und 161L sind mit den drainseitigen Leitermustern 152U und 152L des drainseitigen Isolationselements 151 verbunden. Die drainseitigen Leitermuster 152U und 152L und die Wärmeverteiler 161U und 161L sind durch ein leitendes Verbindungsmaterial 51 (7 und 8) wie z. B. Lot oder eine Verbindungspaste zum Bilden eines Sintermetalls miteinander verbunden.
  • Wie in 6(A) veranschaulicht ist, sind acht Halbleiterelemente 21U und acht Halbleiterelemente 21L an dem drainseitigen Leitermuster 152U bzw. dem drainseitigen Leitermuster 152L montiert. Die acht Halbleiterelemente 21U sind in zwei Zeilen in der x-Richtung, vier in jeder Zeile, angeordnet und die acht Halbleiterelemente 21L sind auch in zwei Zeilen in der x-Richtung, vier in jeder Zeile (der y-Richtung), angeordnet.
  • Die zwei Halbleiterelemente 21U in jeder Zeile sind als ein Paar zu einem Wärmeverteiler 161U verbunden. Die Wärmeverteiler 161U sind in zwei Zeilen, die in der x-Richtung beabstandet sind, angeordnet. Ein Gate-Leiter 165 ist zwischen Wärmeverteilern 161U, die in zwei Zeilen angeordnet sind, angebracht.
  • Ähnlich sind zwei Halbleiterelemente 21L in jeder Zeile als ein Paar zu einem Wärmeverteiler 161L verbunden. Die Wärmeverteiler 161L sind in zwei Zeilen angeordnet, die in der x-Richtung beabstandet sind. Ein Gate-Leiter 165 ist zwischen Wärmeverteilern 161U, die in zwei Zeilen angeordnet sind, angebracht.
  • Jeder Gate-Leiter 165 ist mittels einer Isolationsschicht 171 an den drainseitigen Leitermustern 152U und 152L befestigt (siehe 6(A) und 8).
  • Wie in 7 und 8 veranschaulicht ist, sind die Drain-Anschlüsse 21UD und 21LD (siehe 4) der Halbleiterelemente 21U und 21L durch das leitende Verbindungsmaterial 51 mit den Wärmeverteiler 161U und 161L verbunden. Die Gate-Anschlüsse 21UG und 21LG der Halbleiterelemente 21U und 21L sind mit den Gate-Leitern 165 durch Drähte 172 verbunden (siehe 6 (A) und 8).
  • Wie in 7 veranschaulicht ist, ist der Leiteranschluss 111 einer positiven Elektrode durch das leitende Verbindungsmaterial 51 mit dem drainseitigen Leitermuster 152U verbunden. Obwohl es nicht veranschaulicht ist, ist ähnlich der Leiteranschluss 112 einer negativen Elektrode (siehe 1) durch das leitende Verbindungsmaterial 51 mit dem drainseitigen Leitermuster 152L verbunden.
  • Obwohl es nicht veranschaulicht ist, ist der Drain-Leiteranschluss 121U (siehe 1) mit dem drainseitigen Leitermuster 152U verbunden und ist der Gate-Leiteranschluss 123U (siehe 1) mit dem Gate-Leiter 165 verbunden. Gleichermaßen ist, obwohl es nicht veranschaulicht, der Drain-Leiteranschluss 121L (siehe 1) mit dem drainseitigen Leitermuster 152L verbunden und ist der Gate-Leiteranschluss 123L (siehe 1) mit dem Gate-Leiter 165 verbunden.
  • Zusätzlich ist, wie in 7 veranschaulicht ist, der Wechselstromleiteranschluss 113 durch das leitende Verbindungsmaterial 51 mit dem drainseitigen Leitermuster 152L verbunden.
  • Der obere/untere stromführende Leiter 115 ist z. B. durch Abdichten oder dergleichen mit dem Wechselstromleiteranschluss 113 einteilig gebildet. Der obere/untere stromführende Leiter 115 kann mit einem leitenden Verbindungsmaterial mit dem Wechselstromleiteranschluss 113 verbunden sein. Obwohl er unter Bezugnahme auf 7 beschrieben ist, entspricht der obere/untere stromführende Leiter 115 dem Leiter 22 von 4.
  • Wie in 6 veranschaulicht ist, sind das drainseitige Leitermuster 152U, mit dem der Leiteranschluss 111 einer positiven Elektrode verbunden ist, und das Verbindungsmuster 155 einer negativen Elektrode, mit dem der Leiteranschluss 112 einer negativen Elektrode verbunden ist, zwischen dem Leiteranschluss 111 einer positiven Elektrode und dem Leiteranschluss 112 einer negativen Elektrode getrennt. In einem Bereich, in dem der Leiteranschluss 111 einer positiven Elektrode und der Leiteranschluss 112 einer negativen Elektrode getrennt sind, ist das Spannungsbegrenzerelement 30 zum Verbinden des drainseitigen Leitermusters 152U und des Verbindungsmusters einer negativen Elektrode 155 montiert. Obwohl es nicht veranschaulicht ist, umfasst das Spannungsbegrenzerelement 30 einen Widerstand und einen Kondensator, die in Reihe geschaltet sind.
  • Wie in 6(B) veranschaulicht ist, sind die Wärmeverteiler 162U und 162L mit den source-seitigen Leitermustern 154U und 154L, die an dem source-seitigen Isolationselement 153 vorgesehen sind, jeweils durch ein leitendes Verbindungsmaterial 51 verbunden (siehe 7 und 8).
  • Wie in 7 veranschaulicht ist, sind die Source-Anschlüsse 21US und 21LS (siehe 4) der Halbleiterelemente 21U und 21L mit den Wärmeverteilern 162U und 162L jeweils durch das leitende Verbindungsmaterial 51 verbunden.
  • Wie in 6 und 8 veranschaulicht ist, sind Nuten 164, die in der Y-Richtung verlaufen, in den Mittelabschnitten der Wärmeverteiler 162U bzw. 162L gebildet und wird ein Kontakt zwischen den Gate-Anschlüssen 21UG und 21LG der Halbleiterelemente 21U und 21L und den Drähten 172, die die Gate-Leiter 165 verbinden, vermieden.
  • Die Wärmeverteiler 161U, 161L, 162U und 162L sind derart gebildet, dass sie eine größere Dicke und eine größere Wärmekapazität als die drainseitigen Leitermuster 152U und 152L und die source-seitigen Leitermuster 154U und 154L besitzen. Deshalb wird selbst dann, wenn die Temperatur der Halbleiterelemente 21U und 21L plötzlich steigt, Wärme angesammelt, verzögert und abgeleitet. Als Ergebnis ist die Änderung der Wärmemenge, die von den Wärmeverteilern 161U, 161L, 162U und 162L abgeleitet wird, sanft und eine Beschädigung der Halbleiterelemente 21U und 21L kann niedergehalten werden.
  • Wie in 7 veranschaulicht ist, ist der obere/untere stromführende Leiter 115 mit dem source-seitigen Leitermuster 154U, das am source-seitigen Isolationselement 153 vorgesehen ist, durch das leitende Verbindungsmaterial 51 verbunden. Der obere/untere stromführende Leiter 115 entspricht dem Leiter 22 in 4 und verbindet elektrisch den Source-Anschluss 21US (siehe 4) des Halbleiterelements 21U, das den Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs bildet, mit dem Drain-Anschluss 21LD (siehe 4) des Halbleiterelements 21L, das den Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs bildet.
  • Obwohl er nicht als eine Querschnittansicht veranschaulicht ist, verbindet der obere/untere stromführende Leiter 116, der in 6(A) veranschaulicht ist, auch das Verbindungsmuster 155 einer negativen Elektrode elektrisch mit dem source-seitigen Leitermuster 154L, das im source-seitigen Isolationselement 153 mit derselben Struktur wie der obere/untere stromführende Leiter 115 gebildet ist.
  • Die Oberflächen des drainseitigen und des source-seitigen Isolationselements 151 und 153, die sich auf der den Halbleiterelementen 21U und 21L gegenüberliegenden Seite befinden, sind durch das leitende Verbindungsmaterial 51 mit dem Wärmeabfuhrelement 140 verbunden. Die Halbleiterelemente 21U und 21L, die Wärmeverteiler 161U, 161L, 162U und 162L und das drainseitige und das source-seitige Isolationselement 151 und 153 sind zwischen dem Paar eines oberen und eines unteren Wärmeabfuhrelements 140 eingeklemmt und montiert und sind in diesem Zustand durch das Versiegelungsharz 70, das zwischen das Paar eines oberen und eines unteren Wärmeabfuhrelements 140 gefüllt ist, versiegelt. Das Versiegelungsharz 70 ist vorgesehen, um die Außenumfangskanten des Paares eines oberen und eines unteren Wärmeabfuhrelements 140 abzudecken.
  • 9 ist ein Layoutdiagramm eines Befestigungszustands auf der Seite des drainseitigen Isolationssubstrats, die in 6(A) veranschaulicht ist.
  • Die elektrische Schaltungsvorrichtung 100 enthält vier Bereiche eines Schaltungsabschnitts 201U eines oberen Zweigs, eines Schaltungsabschnitts 201L eines unteren Zweigs, eines Spannungsbegrenzerschaltung-Verbindungsabschnittbereichs 202 und eines Wechselstromanschluss-Verbindungsabschnitts 203.
  • Die vier Bereiche bilden einen rechteckigen ebenen Bereich. Dies wird unten beschrieben.
  • Der Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs ist ein Bereich, der zwischen dem drainseitigen Leitermuster 152U und dem source-seitigen Leitermuster 154U angebracht ist und in dem die acht Halbleiterelemente 21U montiert sind.
  • Der Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs ist ein Bereich, der zwischen dem drainseitigen Leitermuster 152L und dem source-seitigen Leitermuster 154L angebracht ist und in dem die acht Halbleiterelemente 21L montiert sind.
  • Der Spannungsbegrenzerschaltung-Verbindungsabschnittbereich 202 ist ein Bereich, in dem der Anschlussabschnitt 181 einer positiven Elektrode (der dem Anschlussabschnitt einer positiven Elektrode 21UP in 4 entspricht), mit dem der Leiteranschluss 111 einer positiven Elektrode (siehe 6 (A)) des drainseitigen Leitermusters 152U, das zur Seite des Schaltungsabschnitts eines unteren Zweigs (in der +x-Richtung) verläuft, verbunden ist, das Verbindungsmuster 155 einer negativen Elektrode und das Spannungsbegrenzerelement 30, das das drainseitige Leitermuster 152U mit dem Verbindungsmuster 155 einer negativen Elektrode verbindet, montiert sind.
  • Der Wechselstromanschluss-Verbindungsabschnitt 203 ist ein Bereich, in dem das drainseitige Leitermuster 152L zum Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs (der -x-Richtung) verläuft, und ist mit dem Wechselstromanschlussabschnitt 22a verbunden (siehe 4).
  • Der Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs und der Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs sind derart angeordnet, dass sie in der x-Richtung voneinander getrennt sind. Der Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs und der Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs besitzen rechteckige Formen, die in der Trennrichtung (der x-Richtung) und der Richtung senkrecht zur Trennrichtung (der y-Richtung) im Wesentlichen dieselben Längen besitzen.
  • Der Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs und der Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs sind in der Richtung (der y-Richtung) senkrecht zur Trennrichtung verschoben. Unter Bezugnahme auf 9 ist der Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs zu einer Position, die in der -y-Richtung in Bezug auf den Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs vorsteht, verschoben. Mit anderen Worten ist eine Seite des Schaltungsabschnitts 201L eines unteren Zweigs, der auf der Seite des -y-Richtungsendabschnitts in der x-Richtung verläuft, in der +y-Richtung um eine vorgegebene Länge von einer Seite des Schaltungsabschnitts 201U eines oberen Zweigs, der auf der Seite des -y-Richtungsendabschnitts in der x-Richtung verläuft, verschoben.
  • Der Spannungsbegrenzerschaltung-Verbindungsabschnittbereich 202 ist in einem rechteckigen Bereich, der durch Verschieben des Schaltungsabschnitts 201L eines unteren Zweigs in der +y-Richtung in Bezug auf den Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs gebildet ist, vorgesehen.
  • Eine Seite des Schaltungsabschnitts 201U eines oberen Zweigs, die auf der+y-Richtungsendabschnittseite in der x-Richtung verläuft, ist in der -y-Richtung um eine vorgegebene Länge von einer Seite des Schaltungsabschnitts 201L eines unteren Zweigs, der auf der +y-Richtungsendabschnittseite in der x-Richtung verläuft, verschoben. Der Wechselstromanschluss-Verbindungsabschnitt 203 ist in einem rechteckigen Bereich vorgesehen, in dem der Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs vom Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs in der -y-Richtung verschoben ist.
  • Wie oben beschrieben ist, sind der Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs und der Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs in rechteckigen Formen gebildet, die in der x-Richtung und der y-Richtung im Wesentlichen dieselben Längen besitzen. Deshalb besitzen der Spannungsbegrenzerschaltung-Verbindungsabschnittbereich 202 und der Wechselstromanschluss-Verbindungsabschnitt 203 rechteckige Formen, die in der x-Richtung und der y-Richtung im Wesentlichen dieselben Längen besitzen. Das heißt, jeder der vier Bereiche des Schaltungsabschnitts eines oberen Zweigs 201U, des Schaltungsabschnitts 201L eines unteren Zweigs, des Spannungsbegrenzerschaltung-Verbindungsabschnittbereichs 202 und des Wechselstromanschluss-Verbindungsabschnitts 203 bildet einen rechteckigen ebenen Bereich.
  • 10(A) ist eine Draufsicht, die eine Wirbelstromschleife, die in der Ebene erzeugt wird, im montierten Zustand auf der Seite des drainseitigen Isolationssubstrats, die in 6(A) veranschaulicht ist, veranschaulicht.
  • Wenn die Halbleiterelemente 21U und 21L ein- und ausgeschaltet werden, tritt eine Eigeninduktivität auf und tritt eine Wirbelstromschleife in einer Richtung, die einen stetigen Strom verhindert, auf. In dieser Ausführungsform bilden, wie oben beschrieben ist, die vier Bereiche des Schaltungsabschnitts eines oberen Zweigs 201U, des Schaltungsabschnitts 201L eines unteren Zweigs, des Spannungsbegrenzerschaltung-Verbindungsabschnittbereichs 202 und des Wechselstromanschluss-Verbindungsabschnitts 203 einen rechteckigen ebenen Bereich.
  • Deshalb bilden die Wirbelströme, die in der elektrischen Schaltung gemäß der vorliegenden Ausführungsform erzeugt werden, eine im Wesentlichen rechteckige Schleife ohne Verformung, wie in 10(A) veranschaulicht ist. Wie oben beschrieben ist, wird die Verformung der Induktivitätsschleife verringert und kann daher die Induktivitätsverringerungswirkung verbessert werden.
  • 10(B) ist eine perspektivische Ansicht, die eine Wirbelstromschleife, die in dem Wärmeabfuhrelement der elektrischen Schaltungsvorrichtung erzeugt wird, veranschaulicht.
  • Wie in 10(B) veranschaulicht ist, wird eine Wirbelstromschleife in einer Richtung entgegengesetzt zur elektrischen Schaltung in dem Wärmeabfuhrelement 140, das mittels der Isolationsschicht in der elektrischen Schaltung vorgesehen ist, erzeugt, wobei der Wirbelstrom erzeugt wird.
  • -Abwandlung-
  • 11 veranschaulicht eine Abwandlung der elektrischen Schaltungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, 11(A) ist ein Layoutdiagramm eines montierten Zustands auf der Seite des drainseitigen Isolationssubstrats, die 9 entspricht, und 11(B) ist eine Draufsicht, die ein Leitermuster eines source-seitigen Isolationselements veranschaulicht.
  • In dem Layout auf der Seite des drainseitigen Isolationssubstrats, die in 9 veranschaulicht ist, steht der Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs in Bezug auf den Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs in der -y-Richtung vor. Andererseits steht in dem geänderten Beispiel, das in 11 veranschaulicht ist, der Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs in Bezug auf den Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs in der -y-Richtung vor.
  • Wie in 11(A) veranschaulicht ist, sind die Wärmeverteiler 161U und 161L an den drainseitigen Leitermustern 152U bzw. 152L des drainseitigen Isolationselements 151 verbunden. Die drei Halbleiterelemente 21U sind am Wärmeverteiler 161U vorgesehen und die drei Halbleiterelemente 21L sind am Wärmeverteiler 161L vorgesehen. Die Drain-Anschlüsse 21UD und 21LD der Halbleiterelemente 21U und 21L sind mit den Torwärmeverteilern 161U bzw. 161L elektrisch verbunden.
  • An den drainseitigen Leitermustern 152U und 152L sind die Gate-Leiter 165 über eine Isolationsschicht (die nicht veranschaulicht ist) vorgesehen. Die Gate-Anschlüsse 21UG und 21LG der Halbleiterelemente 21U und 21L sind durch die Drähte 172 jeweils mit den Gate-Leitern 165 elektrisch verbunden.
  • Der Anschlussabschnitt 181 einer positiven Elektrode ist auf der Seite des -y-Richtungsendabschnitts des drainseitigen Leitermusters 152U vorgesehen. Das Verbindungsmuster 155 einer negativen Elektrode ist auf der Seite des-y-Richtungsendabschnitts des drainseitigen Isolationselements 151 vorgesehen. Das Verbindungsmuster 155 einer negativen Elektrode ist von dem drainseitigen Leitermuster 152L und dem Anschlussabschnitt einer positiven Elektrode 181 getrennt vorgesehen. Das Spannungsbegrenzerelement 30 ist an einem Trennabschnitt zwischen dem Verbindungsmuster 155 einer negativen Elektrode und dem Anschlussabschnitt einer positiven Elektrode 181 montiert. Das Spannungsbegrenzerelement 30 verbindet elektrisch das Verbindungsmuster 155 einer negativen Elektrode und den Anschlussabschnitt einer positiven Elektrode 181. Der Leiteranschluss 111 einer positiven Elektrode ist mit dem Anschlussabschnitt einer positiven Elektrode 181 verbunden. Der Leiteranschluss 112 einer negativen Elektrode ist mit dem Verbindungsmuster 155 einer negativen Elektrode verbunden.
  • Im source-seitigen Isolationselement 153 sind die source-seitigen Leitermuster 154U und 154L gebildet, die Formen besitzen, die in 11(B) veranschaulicht sind. Die Wärmeverteiler 162U und 162L sind mit den source-seitigen Leitermustern 154U bzw. 154L verbunden. Die Wärmeverteiler 162U und 162L sind mit den Drain-Anschlüssen 21UD und 21LD der Halbleiterelemente 21U bzw. 21L verbunden.
  • Das source-seitige Leitermuster 154U besitzt einen Verlaufsabschnitt 182, der auf der +y-Richtungsendabschnittseite zur Seite 152L des drainseitigen Leitermusters (in der -x-Richtung) verläuft. Der Verlaufsabschnitt 182 des source-seitigen Leitermusters 154U ist durch den oberen/unteren stromführenden Leiter 115 mit dem drainseitigen Leitermuster 152L elektrisch verbunden. Der Wechselstromleiteranschluss 113 ist mittels des oberen/unteren stromführenden Leiters 115 des drainseitigen Leitermusters 152L in der Nähe des Verbindungsabschnitts verbunden.
  • Das source-seitige Leitermuster 154L besitzt einen Verlaufsabschnitt 183, der auf der Seite des -y-Richtungsendabschnitts zur Seite des Verbindungsmusters 155 einer negativen Elektrode (in der +x-Richtung) verläuft. Der Verlaufsabschnitt 183 des source-seitigen Leitermusters 154L ist durch den oberen/unteren stromführenden Leiter 116 mit dem Verbindungsmuster 155 einer negativen Elektrode elektrisch verbunden.
  • Der Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs ist ein rechteckiger Bereich, der ein drainseitiges Leitermuster 152U, ein source-seitiges Leitermuster 154U und die drei Halbleiterelemente 21U aufweist.
  • Der Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs ist ein rechteckiger Bereich, der das drainseitige Leitermuster 152L, das source-seitige Leitermuster 154L und die drei Halbleiterelemente 21L enthält.
  • Der Spannungsbegrenzerschaltung-Verbindungsabschnittbereich 202 ist ein Bereich, in dem das Verbindungsmuster 155 einer negativen Elektrode (das dem Anschlussabschnitt einer negativen Elektrode 21LN in 4 entspricht), der Anschlussabschnitt 181 einer positiven Elektrode (entsprechend zu 21UP in 4) des drainseitigen Leitermusters 152U, mit dem der Leiteranschluss 111 einer positiven Elektrode verbunden ist, und das Spannungsbegrenzerelement 30, das das Verbindungsmuster 155 einer negativen Elektrode (den Anschlussabschnitt einer negativen Elektrode) und den Anschlussabschnitt 181 einer positiven Elektrode verbindet, montiert sind.
  • Der Wechselstromanschluss-Verbindungsabschnitt 203 ist ein Bereich, in dem die source-seitigen Leitermuster 154U und 154L zum Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs (in der -x-Richtung) verlaufen, und ist mit dem Wechselstromanschlussabschnitt 22a verbunden (siehe 4).
  • Der Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs und der Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs sind in rechteckigen Formen gebildet, die in der x-Richtung und der y-Richtung im Wesentlichen dieselben Längen besitzen.
  • Der Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs besitzt eine Konfiguration, die in der +y-Richtung in Bezug auf den Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs vorsteht. Entsprechend ist eine Seite des Schaltungsabschnitts 201U eines oberen Zweigs, die auf der Seite des -y-Richtungsendabschnitts in der x-Richtung verläuft, um eine vorgegebene Länge von einer Seite des Schaltungsabschnitts 201L eines unteren Zweigs, der auf der Seite des -y-Richtungsendabschnitts in der x-Richtung verläuft, in der +y-Richtung verschoben. Der Spannungsbegrenzerschaltung-Verbindungsabschnittbereich 202 ist in einem rechteckigen Bereich vorgesehen, in dem der Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs vom Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs in der +y-Richtung verschoben ist.
  • Eine Seite des Schaltungsabschnitts 201L eines unteren Zweigs, der auf der +y-Richtungsendabschnittseite in der x-Richtung verläuft, ist um eine vorgegebene Länge von einer Seite des Schaltungsabschnitts 201U eines oberen Zweigs, der auf der +y-Richtungsendabschnittseite in der x-Richtung verläuft, in der +y-Richtung verschoben (das drainseitige Leitermuster 152L, an dem das Halbleiterelement 21L, das den Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs bildet, montiert ist, verläuft zu der Position einer Seite des Schaltungsabschnitts 201U eines oberen Zweigs, die auf der +y-Richtungsendabschnittseite in der x-Richtung verläuft). Der Wechselstromanschluss-Verbindungsabschnitt 203 ist in einem rechteckigen Bereich vorgesehen, in dem der Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs vom Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs in der -y-Richtung verschoben ist.
  • Wie oben beschrieben ist, sind der Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs und der Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs in rechteckigen Formen gebildet, die in der x-Richtung und der y-Richtung im Wesentlichen dieselben Längen besitzen. Deshalb besitzen der Spannungsbegrenzerschaltung-Verbindungsabschnittbereich 202 und der Wechselstromanschluss-Verbindungsabschnitt 203 rechteckige Formen, die in der x-Richtung und der y-Richtung im Wesentlichen dieselben Längen besitzen. Das heißt, die vier Bereiche des Schaltungsabschnitts eines oberen Zweigs 201U, des Schaltungsabschnitts 201L eines unteren Zweigs, des Spannungsbegrenzerschaltung-Verbindungsabschnittbereichs 202 und des Wechselstromanschluss-Verbindungsabschnitts 203 bilden einen rechteckigen ebenen Bereich.
  • Deshalb erzeugt selbst in der Abwandlung der Wirbelstrom in den elektrischen Schaltungsformen eine im Wesentlichen rechteckige Schleife ohne Verformung. Dies kann die Verformung der Induktivitätsschleife verringern und die Induktivitätsverringerungswirkung verbessern.
  • Es ist nicht nötig, den gesamten Spannungsbegrenzerschaltung-Verbindungsabschnittbereich 202 in einem rechteckigen Bereich bereitzustellen, in dem einer des Schaitungsabschnitts 201U eines oberen Zweigs und des Schaltungsabschnitts 201L eines unteren Zweigs von dem weiteren in der x-Richtung oder der y-Richtung verschoben ist. Mindestens ein Teil des Spannungsbegrenzerschaltung-Verbindungsabschnittbereichs 202 kann in dem verschobenen rechteckigen Bereich des Zweigschaltungsabschnitts vorgesehen sein und der weitere Teil kann außerhalb des verschobenen rechteckigen Bereichs des Zweigschaltungsabschnitts vorgesehen sein.
  • Gleichermaßen ist es nicht nötig, den gesamten Wechselstromanschluss-Verbindungsabschnitt 203 in einem rechteckigen Bereich bereitzustellen, in dem einer des Schaltungsabschnitts 201U eines oberen Zweigs und des Schaltungsabschnitts 201L eines unteren Zweigs von dem weiteren in der x-Richtung oder der y-Richtung verschoben ist. Mindestens ein Teil des Wechselstromanschluss-Verbindungsabschnitts 203 kann in dem verschobenen rechteckigen Bereich des Zweigschaltungsabschnitts vorgesehen sein und der weitere Teil kann außerhalb des verschobenen rechteckigen Bereichs des Zweigschaltungsabschnitts vorgesehen sein. Kurz gesagt kann eine Seite des Wechselstromanschluss-Verbindungsabschnitts 203 dem Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs zugewandt sein und kann die weitere Seite des Wechselstromanschluss-Verbindungsabschnitts 203 in dem verschobenen Bereich des Zweigschaltungsabschnitts dem Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs zugewandt sein.
  • Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform werden die folgenden Wirkungen erhalten.
  • (1) Die elektrische Schaltungsvorrichtung 100 enthält den Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs, der das Halbleiterelement 21U (das erste Schaltelement) besitzt, den Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs, der das Halbleiterelement 21L (das zweite Schaltelement) besitzt und vom Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs in der ersten Richtung beabstandet vorgesehen ist, den Anschlussabschnitt 181 einer positiven Elektrode, der mit dem Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs elektrisch verbunden ist, das Verbindungsmuster 155 einer negativen Elektrode (den Anschlussabschnitt einer negativen Elektrode), das mit eine Lücke vom Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs in der ersten Richtung versehen ist und mit dem Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs elektrisch verbunden ist, das Spannungsbegrenzerelement 30, das an dem Bereich vorgesehen ist, der die Lücke zwischen dem Anschlussabschnitt 181 einer positiven Elektrode und dem Anschlussabschnitt einer negativen Elektrode 155 enthält und den Anschlussabschnitt 181 einer positiven Elektrode und den Anschlussabschnitt einer negativen Elektrode 155 verbindet, und das Wärmeabfuhrelement 140, das auf den Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs und den Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs über die drainseitigen/source-seitigen Isolationselemente 151 und 153 (die Isolationsschichten) gestapelt ist. Der Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs und der Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs sind derart vorgesehen, dass sie in der zweiten Richtung senkrecht zu der Richtung, in der der Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs und der Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs voneinander getrennt sind, verschoben sind, und mindestens ein Teil des Spannungsbegrenzerschaltung-Verbindungsabschnittbereichs 202, der durch den Anschlussabschnitt einer positiven Elektrode, den Anschlussabschnitt einer negativen Elektrode und das Spannungsbegrenzerelement 30 gebildet ist, ist in dem ersten Bereich vorgesehen, der durch Verschieben des Schaltungsabschriitts 201U eines oberen Zweigs vom Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs in der zweiten Richtung erzeugt wird. Entsprechend bildet der Wirbelstrom, der durch das Auftreten einer Induktivität erzeugt wird, wenn das Schaltelement ein- und ausgeschaltet wird, eine im Wesentlichen rechteckige Schleife ohne Verformung. Dies kann die Verformung der Induktivitätsschleife verringern und die Induktivitätsverringerungswirkung verbessern.
  • (2) Der Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs und der Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs sind in der positiven Richtung der zweiten Richtung gegeneinander verschoben, um den ersten Bereich auf der Seite eines Endabschnitts auf der Seite in einer positiven Richtung des Schaltungsabschnitts 201L eines unteren Zweigs und den zweiten Bereich auf der Seite eines Endabschnitts auf Seite in einer negativen Richtung des Schaltungsabschnitts 201U eines oberen Zweigs zu erzeugen, und mindestens ein Teil des Wechselstromanschluss-Verbindungsabschnitts 203 ist im zweiten Bereich vorgesehen. Deshalb bildet die geschlossene Schaltung, die durch den Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs, den Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs, den Spannungsbegrenzerschaltung-Verbindungsabschnittbereich 202 und den Wechselstromanschluss-Verbindungsabschnitt 203 gebildet ist, eine im Wesentlichen rechteckige Schleife mit geringerer Verformung. Dies kann die Induktivitätsverringerungswirkung weiter verbessern.
  • (3) Die Elemente des Paares Wärmeabfuhrelemente 140 sind über bzw. unter dem Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs und dem Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs vorgesehen, um sie einzuklemmen. Wie oben beschrieben ist, kann, da die Wärmeabfuhrelemente 140 über bzw. unter dem Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs und dem Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs vorgesehen sind, die Wärmeabfuhrwirkung im Vergleich zu der Konfiguration, in der das Wärmeabfuhrelement 140 an einem der Schaltungsabschnitte eines oberen und eines unteren Zweigs 201U und 201L vorgesehen ist, verbessert werden.
  • (4) Das Wärmeabfuhrelement 140 verläuft von über dem Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs und über dem Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs zu über dem Spannungsbegrenzerschaltung-Verbindungsabschnittbereich 202. Deshalb kann die Wärme, die vom Spannungsbegrenzerelement 30 erzeugt wird, durch das Wärmeabfuhrelement 140 abgeleitet werden.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform ist das Schaltelement als ein MOSFET veranschaulicht. Allerdings kann z. B. auch ein Schaltelement außer dem MOSFET wie z. B. ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) verwendet werden. Wenn ein IGBT als das Schaltelement verwendet wird, muss eine Diode zwischen dem Emitter und dem Kollektor angebracht werden.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die elektrische Schaltungsvorrichtung 100 als ein 2-in-1-Modul veranschaulicht. Allerdings kann die vorliegende Erfindung auf n (n ≥ 2)-in-1-Module angewendet werden.
  • In jeder der oben erwähnten Ausführungsformen wurden der Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs und der Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs als Formen veranschaulicht, die im Wesentlichen dieselben Längen in der x-Richtung und der y-Richtung besitzen. Allerdings können der Schaltungsabschnitt 201U eines oberen Zweigs und der Schaltungsabschnitt 201L eines unteren Zweigs verschiedene Längen in der x-Richtung und der y-Richtung aufweisen.
  • Obwohl oben verschiedene Abwandlungen beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Inhalte beschränkt. Verschiedene Ausführungsformen und Abwandlungen, die oben beschrieben sind, können kombiniert oder geeignet geändert werden und weitere Aspekte, die im Umfang des technischen Gedankens der vorliegenden Erfindung denkbar sind, sind auch im Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten.
  • Bezugszeichenliste
    • 21L
    Halbleiterelement (Zweites Schaltelement)
    21U
    Halbleiterelement (Erstes Schaltelement)
    21LD
    Drain-Anschluss (Erster Anschluss)
    21LN
    Anschlussabschnitt einer negativen Elektrode
    21UD
    Drain-Anschluss (Erster Anschluss)
    21UP
    Anschlussabschnitt einer positiven Elektrode
    21LS
    Source-Anschluss (Zweiter Anschluss)
    21US
    Source-Anschluss (Zweiter Anschluss)
    30
    Spannungsbegrenzerelement
    100
    Elektrische Schaltungsvorrichtung
    115, 116
    Oberer/unterer stromführender Leiter
    140
    Wärmeabfuhrelement
    151
    drainseitiges Isolationselement (Isolationsschicht)
    152L
    drainseitiges Leitermuster (Zweites Leitermuster)
    152U
    drainseitiges Leitermuster (Erstes Leitermuster)
    153
    Source-seitiges Isolationselement (Isolationsschicht)
    154L
    Source-seitiges Leitermuster (Viertes Leitermuster)
    154U
    Source-seitiges Leitermuster (Drittes Leitermuster)
    155
    Verbindungsmuster einer negativen Elektrode (Anschlussabschnitt einer negativen Elektrode)
    161L
    Wärmeverteiler (Zweiter Wärmeverteiler)
    161U
    Wärmeverteiler (Erster Wärmeverteiler)
    162L
    Wärmeverteiler (Vierter Wärmeverteiler)
    162U
    Wärmeverteiler (Dritter Wärmeverteiler)
    181
    Anschlussabschnitt einer positiven Elektrode
    201L
    Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs
    201U
    Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs
    202
    Spannungsbegrenzerschaltung-Verbindungsabschnittbereich
    203
    Wechselstromanschluss-Verbindungsabschnitt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2014053516 A [0004]

Claims (6)

  1. Elektrische Schaltungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: einen Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs, der ein erstes Schaltelement enthält; einen Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs, der derart vorgesehen ist, dass er vom Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs in einer ersten Richtung getrennt ist und ein zweites Schaltelement besitzt; einen Anschlussabschnitt einer positiven Elektrode, der mit dem Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs elektrisch verbunden ist; einen Anschlussabschnitt einer negativen Elektrode, der mit einer Lücke vom Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs in der ersten Richtung versehen ist und mit dem Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs elektrisch verbunden ist; ein Spannungsbegrenzerelement, das in einem Bereich vorgesehen ist, der die Lücke zwischen dem Anschlussabschnitt einer positiven Elektrode und dem Anschlussabschnitt einer negativen Elektrode enthält und den Anschlussabschnitt einer positiven Elektrode und den Anschlussabschnitt einer negativen Elektrode verbindet; und ein Wärmeabfuhrelement, das auf den Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs und den Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs über eine Isolationsschicht gestapelt ist, wobei der Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs und der Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs derart vorgesehen sind, dass sie in einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung zueinander verschoben sind, und mindestens ein Teil eines Spannungsbegrenzerschaltung-Verbindungsabschnittbereichs, der durch den Anschlussabschnitt einer positiven Elektrode, den Anschlussabschnitt einer negativen Elektrode und das Spannungsbegrenzerelement gebildet ist, in einem ersten Bereich vorgesehen ist, der erzeugt wird, wenn der Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs und der Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs in der zweiten Richtung verschoben sind.
  2. Elektrische Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs und der Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs in einer positiven Richtung der zweiten Richtung zueinander verschoben sind, um den ersten Bereich auf der Seite eines Endabschnitts auf der Seite in einer positiven Richtung des Schaltungsabschnitts eines unteren Zweigs und den zweiten Bereich auf der Seite eines Endabschnitts auf der Seite in einer negativen Richtung des Schaltungsabschnitts eines oberen Zweigs zu erzeugen, und mindestens ein Teil des Wechselstromanschluss-Verbindungsabschnitts im zweiten Bereich vorgesehen ist.
  3. Elektrische Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Paar der Wärmeabfuhrelemente über bzw. unter dem Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs und dem Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs vorgesehen ist, um den Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs und den Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs einzuklemmen.
  4. Elektrische Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Wärmeabfuhrelement von über dem Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs und über dem Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs zu über dem Spannungsbegrenzerschaltung-Verbindungsabschnittbereich verläuft.
  5. Elektrische Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Schaltungsabschnitt eines oberen Zweigs, der Schaltungsabschnitt eines unteren Zweigs, der Spannungsbegrenzerschaltung-Verbindungsabschnittbereich und der Wechselstromanschluss-Verbindungsabschnitt einen rechteckigen ebenen Bereich bilden.
  6. Elektrische Schaltungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die ferner Folgendes umfasst: einen ersten Wärmeverteiler, der mit einem ersten Anschluss des ersten Schaltelements verbunden ist; ein erstes Leitermuster, das mit dem ersten Wärmeverteiler verbunden ist; einen zweiten Wärmeverteiler, der mit einem zweiten Anschluss des ersten Schaltelements verbunden ist; ein zweites Leitermuster, das mit dem zweiten Wärmeverteiler verbunden ist; einen dritten Wärmeverteiler, der mit einem ersten Anschluss des zweiten Schaltelements verbunden ist; ein drittes Leitermuster, das mit dem dritten Wärmeverteiler verbunden ist; einen vierten Wärmeverteiler, der mit einem zweiten Anschluss des zweiten Schaltelements verbunden ist; ein viertes Leitermuster, das mit dem vierten Wärmeverteiler verbunden ist; und einen oberen/unteren stromführenden Leiter, der das zweite Leitermuster und das dritte Leitermuster verbindet.
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