(57)【要約】高い電流の出力制御のための出力半導体構成素子（１）を備えた装置において、各出力半導体構成素子（１）が、冷却された１つの共通の支持体（２）上に電気的に絶縁されて固定されており、該支持体（２）上に出力半導体構成素子に並んでかつかつ各出力半導体構成素子から電気的に絶縁されて複数のバスバー（３）が上下に配置された状態でかつ互いに電気的に絶縁された状態で固定されており、該バスバー（３）がそれぞれ１つの自由な接続面（３０）を有しており、各出力半導体構成素子（１）の一方の電気的な接続面（１１）が、１つまたは複数の電気的な導体ブリッジ（４）によって前記バスバー（３）のうちの一方のバスバー（３）に電気的に接続されており、当該出力半導体構成素子の他方の電気的な接続面（１１）が、１つまたは複数の電気的な導体ブリッジによって前記バスバー（３）のうちの他方のバスバー（３）に電気的に接続されていることを特徴とする、高い電流の出力制御のための出力半導体構成素子を備えた装置。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高い電流の出力制御のための１つまたは複数の出力半導体構成素子（１）を備えた装置において、
−各出力半導体構成素子（１）が、１つの共通の支持体（２）の表面（２０）に電気的に絶縁されて固定されていて、それぞれ少なくとも２つの互いに別個に配置された電気的な接続面（１１，１１）を有しており、
−支持体（２）の前記表面（２０）に前記出力半導体構成素子（１）に並んでかつ各出力半導体構成素子（１）から電気的に絶縁されて２つまたは２つよりも多い互いに別個に配置されたバスバー（３）が固定されており、
−各出力半導体構成素子（１）の一方の電気的な接続面（１１）が、１つまたは複数の電気的な導体ブリッジ（４）によって前記バスバー（３）のうちの一方のバスバー（３）に電気的に接続されており、当該出力半導体構成素子（１）の他方の電気的な接続面（１１）が、１つまたは複数の電気的な導体ブリッジ（４）によって前記バスバー（３）のうちの他方のバスバー（３）に電気的に接続されている
ことを特徴とする、高い電流の出力制御のための１つまたは複数の出力半導体構成素子を備えた装置。
【請求項２】
−１つの出力半導体構成素子（１）の一方の電気的な接続面（１１）が１つまたは複数の電気的な導体ブリッジ（４）によって、一方の電気的な極（−；＋）に対応する一方のバスバー（３）に電気的に接続されており、
−別の１つの出力半導体構成素子（１）の一方の電気的な接続面（１１）が１つまたは複数の電気的な導体ブリッジ（４）によって、前記一方の電気的な極（−；＋）とは逆向きの他方の電気的な極（＋；−）に対応する他方のバスバー（３）に電気的に接続されており、
−最初に挙げた方の出力半導体構成素子（１）の他方の電気的な接続面（１１）と、次に挙げた方の出力半導体構成素子（１）の他方の電気的な接続面（１１）とが、１つまたは複数の電気的な導体ブリッジ（４）によって別のバスバー（３）に電気的に接続されている、
請求項１記載の装置。
【請求項３】
２つまたは２つよりも多いバスバー（３）が支持体（２）の表面（２０）に沿って相並んで配置されている、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
２つまたは２つよりもバスバー（３）が上下にかつ互いに電気的に絶縁されて支持体（２）の表面（２０）に配置されており、該バスバー（３）がそれぞれ１つの自由な接続面（３０）を有しており、該接続面（３０）が、１つまたは複数の電気的な導体ブリッジ（４）によって少なくとも１つの出力半導体構成素子（１）の１つの電気的な接続面（１１）に接続されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
上下に配置された前記バスバー（３）のうちの１つのバスバー（３）の自由な接続面（３０）が、当該バスバー（３）の、当該バスバー（３）上に配置された別のバスバー（３）を超えて張り出した表面（３００）によって形成されており、該表面（３００）が縁辺部（３１）を有しており、該縁辺部（３１）に跨るように、当該バスバー（３）の自由な接続面（３０）を１つの出力半導体構成素子（１）の１つの電気的な接続面（１１）に電気的に接続させる電気的な導体ブリッジ（４）がそれぞれ案内されている、請求項４記載の装置。
【請求項６】
１つのバスバー（３）の側方で並んで、かつ電気的に絶縁された状態で支持体（２）の表面（２０）に各バスバー（３）とは別個に少なくとも１つの電気的な中間接続面（５）が配置されており、該中間接続面（５）が、１つまたは複数の出力半導体構成素子（１）の１つの接続面（１１）に電気的に接続されていると同時に、１つまたは複数の電気的な導体ブリッジ（４）によって１つのバスバー（３）に電気的に接続されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
１つの中間接続面（５）と１つの出力半導体構成素子（１）の１つの接続面（１１）とが、直接に互いに電気的に接触していて、かつ互いに固定されている、請求項６記載の装置。
【請求項８】
１つの中間接続面（５）と１つの出力半導体構成素子（１）の１つの接続面（１１）とが、電気的に互いから絶縁されていて、１つまたは複数の電気的な導体ブリッジ（４０）によって電気的に互いに接続されている、請求項６または７記載の装置。
【請求項９】
１つの中間接続面（５）が縁辺部（５１）を有しており、該縁辺部（５１）に跨るように、前記中間接続面（５）に配置された各電気的な導体ブリッジ（４，４０）が案内されている、請求項６から８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
−支持体（２）の表面（２０）が導電性であり、
−各出力半導体構成素子（１）と各電気的な中間接続面（５）とが、支持体（２）の導電性の表面（２０）上に設けられた電気的に絶縁性の材料から成る層（６）によって支持体（２）の導電性の表面（２０）から電気的に絶縁されている、
請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
２つまたは２つよりも多い出力半導体構成素子（１）および／または１つまたは複数の中間接続面（５）が、電気的に絶縁性の材料から成る１つの共通の層（６）上に固定されている、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
−支持体（２）の導電性の表面（２０）が一方の電気的な極（−；＋）に対応しており、
−該一方の電気的な極（−；＋）に対応するバスバー（３）が直接に前記表面（２０）に接続されている、
請求項１０または１１記載の装置。
【請求項１３】
直接に前記表面（２０）に接続されたバスバー（３）が、前記表面（２０）自体によって形成されている、請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
支持体（２）の前記表面（２０）上に、電気的に絶縁性の材料から成るプリント配線板（７）が固定されており、該プリント配線板（７）上に少なくとも１つのドライバ回路（８）と、１つまたは複数の電気的な接続面（７１）とが固定されており、前記プリント配線板（７）に設けられた前記各接続面（７１）が、それぞれ少なくとも１つの電気的な導体ブリッジ（４１）によって出力半導体構成素子（１）に設けられた電気的な接続面（１２）に接続されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１５】
電気的な導体ブリッジ（４，４０，４１）がボンディングワイヤから成っている、請求項１から１４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１６】
電気的な導体ブリッジ（４，４０，４１）がテープから成っている、請求項１から１５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１７】
電気的な導体ブリッジ（４，４０，４１）がはんだブリッジから成っている、請求項１から１６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１８】
支持体（２）がヒートシンク（９）に結合されている、請求項１から１７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１９】
前記ヒートシンク（９）が冷却体（９０）を有しており、該冷却体（９０）が支持体（２）の表面（２０）の下で支持体（２）と熱的に結合されている、請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
前記冷却体（９０）が支持体（２）に組み込まれている、請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
バスバー（３）と、支持体（２）の、該支持体（２）の表面（２０）とは反対の側の表面（２０′）とが、支持体（２）を取り囲んで把持する、導電性の材料から成るクランプ装置（１００）によってクランプされてまとめ合わされており、該クランプ装置（１００）を通じてバスバー（３）へ、またはバスバー（３）から電流が案内されるようになっている、請求項１から２０までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２２】
支持体（２）の、該支持体（２）の一方の表面（２０）とは反対の側の表面（２０′）にコンデンサ（１１０）が配置されており、該コンデンサ（１１０）が、誘電体（１１３）により互いに絶縁された２つの電極（１１１，１１２）を備えており、両電極のうちの一方の電極（１１１）が、互いに逆向きの両電気的な極のうちの一方の電気的な極（−；＋）に対応していて、支持体（２）の一方の表面（２０）とは反対の側の表面（２０′）と面接触しており、他方の電極（１１２）が他方の電気的な極（＋；−）に対応している、請求項１から２１までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２３】
前記コンデンサ（１１０）の、支持体（２）の、該支持体（２）一方の表面（２０）とは反対の側の表面（２０′）と面接触していてかつ一方の電気的な極（−；＋）に対応している一方の電極（１１１）が、同一の電気的な極（−；＋）に対応しているバスバー（３）に導電接続されており、前記コンデンサ（１１０）の他方の電極（１１２）が、他方の電気的な極（＋；−）に対応しているバスバー（３）に導電接続されている、請求項２２記載の装置。
【請求項２４】
請求項１から２３までのいずれか１項記載の装置の、自動車のエンジンルーム内での使用。
【請求項２５】
請求項１から２３までのいずれか１項記載の装置の、自動車の電気的な消費器への電気的な供給のための使用、特に請求項２４記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い電流の出力制御のための１つまたは複数の出力半導体構成素子を備えた装置に関する。
【０００２】
自動車技術では、ますます多くの機能が電子制御装置によって制御されるようになっている。すなわち、たとえばスタータと発電機とを１つのユニットにまとめることができる。このようなシステムへの電流供給は出力増幅された供給ユニットを必要とする。このような供給ユニットはその大きな熱損失出力に基づき、アクティブな冷却を必要とする。このようなアクティブな冷却は、たとえば冷却水循環路により提供される。
【０００３】
冷却水温度は極端な場合では１２５℃に達し得るので、全ての電気的な構成部分にとっては極めて小さな温度行程しか可能にならない。１４〜４２Ｖに過ぎない低い搭載電源電圧に基づき、極めて大きな電流が必要となり、ひいては消費器までの短い経路が必要となる。それゆえに、制御ユニットはエンジンの近傍で使用されることが望ましいが、しかしエンジンは著しく振動負荷された高温の周辺環境を成している。
【０００４】
高い電流の出力制御のための１つまたは複数の出力半導体構成素子を備えた装置は通常、モジュール構造の形で形成されている。出力半導体構成素子もしくは半導体スイッチは基板、つまりたいていはメタライジングされたセラミックプレート上に電気的に絶縁性に構築されている。これらの下位ユニットは、冷却可能なベースプレートの形の支持体上に固定されている。電流供給部は、はんだ固定された金属舌片、ばねコンタクトまたはボンディング部によって基板からハウジングフレームに設けられた接続ピンへ案内され、最終的にはハウジングの上面にまで案内される。その場合、電流供給はハウジングの上部でバスバーまたはプリント配線板によって行われる。これにより、ベースプレート上には、バスバーのためのスペースが必要とされなくなり、構成寸法が小さく保持され得るようになる。
【０００５】
ところで、電気的な接続部分は部分的にベースプレートよりもはるかに上方に位置しているので、これらの電気的な接続部分は振動発生時に著しく振動して、基板に対する結合部を迅速に疲労させてしまう恐れがある。
【０００６】
【数１】
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【０００７】
本発明の根底を成す課題は、一般に、著しく振動負荷された周辺環境において耐久性良く使用され得るような、高い電流の出力制御のための１つまたは複数の出力半導体構成素子を備えた装置を提供することである。
【０００８】
この課題は本発明によれば、請求項１に記載の特徴を有する、高い電流の出力制御のための１つまたは複数の出力半導体構成素子を備えた装置により解決される。
【０００９】
本発明の解決手段では、高い電流の出力制御のための１つまたは複数の出力半導体構成素子を備えた装置において、
−各出力半導体構成素子が、１つの共通の支持体の表面上に電気的に絶縁されて固定されていて、それぞれ少なくとも２つの互いに別個に配置された電気的な接続面を有しており、
−支持体の前記表面上に前記１つまたは複数の出力半導体構成素子に並んでかつ各出力半導体構成素子から電気的に絶縁されて２つまたは２つよりも多い互いに別個に配置されたバスバーが固定されており、
−各出力半導体構成素子の一方の電気的な接続面が、１つまたは複数の電気的な導体ブリッジによって前記バスバーのうちの一方のバスバーに電気的に接続されており、当該出力半導体構成素子の他方の電気的な接続面が、１つまたは複数の電気的な導体ブリッジによって前記バスバーのうちの他方のバスバーに電気的に接続されている。
【００１０】
本発明による装置では、バスバーならびに出力半導体構成素子を直接に支持体の表面上に密に相並んで配置することができるので有利である。これにより、バスバーおよび出力半導体構成素子の相互振動は無視し得る程度に小さいままとなるので有利である。さらに、バスバーおよび出力半導体構成素子が密に相並んで配置されていることに基づき、短い電気的な導体ブリッジを移用することができることも有利である。このような短い電気的な導体ブリッジは、著しい振動を発生させる周辺環境における本発明による装置の通常の作動時に励振されてもほとんど共振を生ぜしめない固有周波数を有している。これらの理由から、本発明による装置は著しい振動を発生させる周辺環境、特に高温の周辺環境をも成す原動機、たとえば自動車の内燃機関の近傍において耐久性良く使用するために卓越した適性を有している。
【００１１】
出力半導体構成素子は本発明による装置では、封止されている必要はなく、支持体上に露出したまま固定されているので有利である。装置全体だけがハウジング内に気密に封入されていることが望ましい。
【００１２】
本発明による装置の有利でかつ好ましい構成は、請求項２〜請求項２３に記載されている。
【００１３】
上下に配置されたバスバーを用いる請求項４または請求項５に記載の構成は、本発明による装置の構造的に特にコンパクトな構造のために有利である。
【００１４】
既に述べたように、本発明による装置の有利でかつ好ましい使用は自動車のエンジンルーム内における使用であり、特に自動車の電気的な消費器への電気的な供給のための使用であるが、ただし本発明はこのような使用に限定されるものではない。
【００１５】
自動車の電気的な消費器としては、たとえばとりわけ次のものが挙げられる：特にスタータと発電機とから成るスタータジェネレータ、電気的なアクティブサスペンション、電気的なステアリング、電気的なウォータポンプ、電気的なオイルポンプ、車両の空調設備等。
【００１６】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１７】
本発明による装置の図示の実施例では、各出力半導体構成素子１が電気的に絶縁されて、たとえばベースプレートを形成する１つの共通の支持体２の表面２０に固定されている。
【００１８】
図１に示した実施例では、たとえばそれぞれ４つの出力半導体構成素子１から成る６つの互いに平行な列１０が表面２０に配置されている。
【００１９】
図２に示した別の実施例では、図面を見易くするために、たとえば２つの出力半導体構成素子１しか図示されていない。出力半導体構成素子１の数は図２の実施例の場合でも２つよりも多い、たとえば図１の実施例の場合と同じ数であってよく、そしてたとえば図１の実施例の場合と同じ配置形式を有していてよい。
【００２０】
一般に、出力半導体構成素子１の数は任意の自然数、すなわち１であってもよく、また場合によっては技術的な理由からこの数の上限が規定されていてもよい。
【００２１】
各出力半導体構成素子１は、それぞれ互いに別個に配置された少なくとも２つの電気的な接続面１１，１１を有している。これらの接続面１１，１１のうち、たとえば一方の接続面１１は各出力半導体構成素子１の、支持体２の表面２０とは反対の側に配置されていて、他方の接続面１１は当該出力半導体構成素子１の、表面２０に面した側に配置されており、この他方の接続面１１は図１および図２では直接に見えていない。
【００２２】
図示の両実施例では、それぞれ支持体２の表面２０に出力半導体構成素子１に並んでかつ各出力半導体構成素子１とは電気的に絶縁された状態で、互いに別個に配置された複数のコンダクタバーもしくはバスバー（Stromschiene）３が固定されている。
【００２３】
また、図示の両実施例では、それぞれ各出力半導体構成素子１の一方の電気的な接続面１１が、１つまたは複数の電気的な導体ブリッジ４によって前記バスバー３のうちの１つのバスバーに電気的に接続されており、当該出力半導体構成素子１の他方の電気的な接続面１１は、１つまたは複数の電気的な導体ブリッジ４によって前記バスバー３のうちの別のバスバーに電気的に接続されている。
【００２４】
【数２】
2005505937.tif 000004
【００２５】
【数３】
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【００２６】
図１に示した実施例は、たとえば全てのバスバー３が相並んでかつ互いに平行に支持体２の表面２０に配置されるように形成されている。
【００２７】
【数４】
2005505937.tif 000006
【００２８】
【数５】
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【００２９】
図１においては、互いに対応し合った出力半導体構成素子１のこのようなペアのうちの２つに限って、これら２つのペアの出力半導体構成素子１が個々の電気的な導体ブリッジ４によって当該バスバー３に接続された状態で図示されている。たとえば、それぞれ一方の導体ブリッジ４は、当該ペアの各出力半導体構成素子１の、支持体２の表面２０に面した側の電気的な接続面１１を一方のバスバー３に接続しており、他方の導体ブリッジ４は、表面２０とは反対の側の電気的な接続面１１を他方のバスバー３に接続している。実際の構成では、それぞれ個々の導体ブリッジ４が、たとえば図２に示したようなそれぞれ複数の導体ブリッジ４により実現されていると有利である。
【００３０】
各バスバー３は、良導電性の材料、たとえば銅から成るロッドにより実現されていると有利である。このロッドは、規定された高い電流強度を問題なく導通させるために十分な大きさの横断面を有している。
【００３１】
【数６】
2005505937.tif 000008
【００３２】
【数７】
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【００３３】
図１に示した実施例とは異なり、図２に示した実施例では、バスバー３が上下にかつ互いに電気的に絶縁されて支持体２の表面２０に配置されている。これらのバスバー３はそれぞれ自由な接続面３０を有しており、この接続面３０は特に複数の電気的な導体ブリッジ４によって、少なくとも１つの出力半導体構成素子１の電気的な接続面１１に接続されている。このことは、本発明による装置の、構造的に一層コンパクトな構造を可能にするので有利である。
【００３４】
特に図２に示した実施例では、上で説明したように互いにプッシュプルに切り換えられるか、または制御される互いに対応し合った出力半導体構成素子１の各ペアを、全てのバスバー３の同一の側に配置することが可能となる。これに対して、図１に示した実施例では、このようなペアの出力半導体構成素子１が各１つのフェーズバスバー３の両側に配置され、しかも互いに異なる極に対応するバスバー３によって側方を仕切られている。
【００３５】
図２および図３に示した実施例では、たとえばこのような出力半導体構成素子のペアの単一のペアが、図面で見て積み重ねられたバスバー３の右側に配置されている。しかし（図示していないけれども）、この右側に、互いに対応し合った出力半導体構成素子１の２つまたは２つ以上のペアが、積み重ねられたバスバー３に沿って相並んで配置されていて、それぞれ図２に図示した出力半導体構成素子１のペアと同様に、積み重ねられたバスバー３に接続されていると有利である。
【００３６】
さらに、互いに対応し合った出力半導体構成素子１のこのようなペアは、積み重ねられたバスバー３の、図面で見て右側とは反対の側、つまり左側にも相前後して配置されていてよく、かつ図２に示した出力半導体構成素子１のペアと同様に、積み重ねられたバスバー３に接続されていてよい。
【００３７】
【数８】
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【００３８】
積み重ねられたか、もしくは上下に配置された複数のバスバー３のうちの１つのバスバー３の自由な接続面３０が、たとえばこのバスバー（当該バスバー）３の上に配置された別のバスバー３を超えて張り出した、当該バスバー３の表面３００により形成されており、この場合、この表面３００は縁辺部３１を有しており、この縁辺部３１に跨って、当該バスバー３の自由な接続面３０を１つの出力半導体構成素子１の電気的な接続面１１に電気的に接続する各電気的な導体ブリッジ４が案内されている。
【００３９】
上下に配置された複数のバスバー３の側方に並んで、複数の電気的な中間接続面５が配置されている。これらの中間接続面５０は電気的に絶縁された状態で、支持体２の表面２０上に各バスバー３から分離されて配置されている。電気的な中間接続面５はそれぞれ、１つまたは複数の出力半導体構成素子１の各１つの接続面１１に電気的に接続されていると共に、それぞれ複数の導体ブリッジ４によって各１つのバスバー３に電気的に接続されている。
【００４０】
図２および図３に示した実施例では、たとえば各出力半導体構成素子１のためにそれぞれ１つの中間接続面５が設けられている。この中間接続面５は当該出力半導体構成素子１の、支持体２の表面２０に面した側の接続面１１に直接に電気的にコンタクトしていて、かつこの接続面１１に固定されている。
【００４１】
また、図２および図３に示した実施例では、たとえば出力半導体構成素子１の接続面１１とは電気的に絶縁されてはいるが、しかし複数の導体ブリッジ４０によって、１つの出力半導体構成素子１の、支持体２の表面２０とは反対の側の接続面１１に電気的に接続されている中間接続面５が設けられている。
【００４２】
【数９】
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【００４３】
各中間接続面５は、有利には縁辺部５１を有している。この縁辺部５１を跨ぐようにして、当該中間接続面５に接続された各電気的な導体ブリッジ４または４０が案内されている。
【００４４】
このような電気的な中間接続面５は、図示してはいないけれども、図１に示した実施例においても同じく設けられていてよい。たとえば図１に示した実施例において、１つの列または各列１０の出力半導体構成素子１が１つの共通の中間接続面５に配置されていてよく、その場合、各出力半導体構成素子１の、支持体２の表面２０に面した側の接続面１１はこの共通の中間接続面５と直接的に電気的にコンタクトしており、そしてこの中間接続面５は１つまたは複数の電気的な導体ブリッジ４によって、当該列１０を挟み込んでいる両バスバー３の一方のバスバー３に接続されていてよい。
【００４５】
また、たとえば１つのバスバー３と、複数の出力半導体構成素子１から成る隣接した１つの列１０との間に、当該出力半導体構成素子１の電気的な接続面１１から電気的に絶縁された電気的な中間接続面５が配置されていてもよい。この中間接続面５は一方では１つまたは複数の電気的な導体ブリッジ４によって当該バスバー３に電気的に接続されており、他方では１つまたは複数の電気的な中間導体ブリッジによって、１つの出力半導体構成素子１の、支持体２の表面２０とは反対の側の各１つの接続面１１に電気的に接続されていてよい。
【００４６】
支持体２の表面２０は導電性であると有利であり、各出力半導体構成素子１および各電気的な中間接続面５は、図２に示したように、支持体２の導電性の表面２０に載置された電気的に絶縁性の材料から成る層６によってこの表面２０から電気的に絶縁されている。層６は、たとえばセラミックＤＣＢ基板であってよい。
【００４７】
図２および図３に示した実施例では、たとえば全ての出力半導体構成素子１および全ての中間接続面５が、電気的に絶縁性の材料から成る１つの共通の層６上に固定されている。また、図１に示した実施例の場合でも、特に図示してはいないけれども、各列１０の出力半導体構成素子１および当該列１０に場合によっては存在する中間接続面５が、電気的に絶縁性の材料から成る１つの共通の層６上に固定されている。
【００４８】
支持体２の導電性の表面２０は、１つの電気的な極に対応していると有利であり、そしてこの電気的な極に対応するバスバー３は直接にこの表面２０に接続されていると有利である。この場合、直接に表面２０に接続されたバスバー３が、この表面２０自体によって形成されていてよい。
【００４９】
【数１０】
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【００５０】
【数１１】
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【００５１】
個々のバスバー３は有利には、冷却が行われる場合には、たとえば最大１６５℃までの高温の、著しく振動する周辺環境内で数百アンペアの高い電流においても、薄い金属薄板から成っていてよい。
【００５２】
支持体２の表面２０には、電気的に絶縁性の材料から成る回路ボードもしくはプリント配線板７が固定されている。このプリント配線板７上には、少なくとも１つのドライバ回路８と、１つまたは複数の電気的な接続面７１とが固定されている。この場合、プリント配線板７の各接続面７１は少なくとも１つの電気的な導体ブリッジ４１によって、１つの出力半導体構成素子１の接続面１２に接続されており、この接続面１２は有利には当該出力半導体構成素子１の制御接続面である。
【００５３】
【数１２】
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【００５４】
図１に示した各プリント配線板７に設けられた前記接続面のうちの一方の接続面は、電気的な導体ブリッジ４１によって、当該プリント配線板７が所属しているフェーズバスバー３の一方の側に位置する列１０の第１の出力半導体構成素子１に設けられた、前記一方の接続面に対応する接続面に電気的に接続されており、当該プリント配線板７の他方の接続面は電気的な導体ブリッジ４１によって、当該フェーズバスバー３の他方の側に位置する列１０の第１の出力半導体構成素子１に設けられた、前記他方の接続面に対応する接続面に電気的に接続されている。このような列１０の各ペアでは、隣接し合う出力半導体構成素子１に設けられた互いに対応し合った接続面が、各１つの導体ブリッジ４１（図１にはこれらのうちの１つしか図示されていない）によって電気的に接続されている。このような列１０の各ペアでは、たとえばそれぞれ一方の列１０の全ての出力半導体構成素子１が他方の列１０の全ての出力半導体構成素子１に対してプッシュプルの関係で切り換えられるか、または制御される。
【００５５】
電気的な導体ブリッジ４、導体ブリッジ４０および／または導体ブリッジ４１は、ボンディングワイヤ、特に溶接されたテープまたははんだブリッジから成っていてよい。導体ブリッジ４，４０のためにボンディングワイヤまたはテープが使用される場合には、小さな横断面に基づき、１つの出力半導体構成素子１の個々の接続面１１と中間接続面５またはバスバー３との電気的な出力接続部ならびに個々の中間接続面５とバスバー３との電気的な出力接続部のためには、図２に示したようにこのようなワイヤまたはテープを２つまたは２つ以上使用することが推奨される。それに対して、はんだブリッジは極めて大きな横断面を持って形成され得るので、電気的な出力接続部はこのようなはんだブリッジを単独で用いて形成され得る。
【００５６】
当該装置を冷却するためには、支持体２がヒートシンク９に結合されている。ヒートシンク９は有利には冷却体９０を有しており、この冷却体９０は支持体２の表面２０の下で支持体２と熱的に結合されている。冷却体９０は支持体２に組み込まれていると有利である。
【００５７】
本発明による装置が、たとえば著しい振動を発生させる高温の内燃機関の近傍に配置されている場合、バスバー３と、支持体２の、該支持体２の表面２０とは反対の側の表面２０′とが、支持体２を取り囲んで把持する導電性の材料から成るクランプ装置１００によってクランプされてまとめ合わされている。このクランプ装置１００を通じて、バスバー３へ向かって、またはバスバー３から電流を案内することができる。
【００５８】
【数１３】
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【００５９】
【数１４】
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【００６０】
本発明による装置の有利でかつ好ましい使用は、自動車のエンジンルーム内での使用および特にエンジンルーム内で自動車の電気的な消費器に電気的な供給を行うための使用であり、この場合、「消費器」とは、とりわけ上で既に挙げた自動車の装置を意味する。
【００６１】
本発明による装置のこのような使用のために有利な構成では、１つまたは複数の電気的に絶縁性の層６が、この層６上に固定された出力半導体構成素子１と共に、ベースプレートの形に形成された支持体２の表面２０上に構築される。たとえば、互いに反対の側に向けられた扁平面が金属で被覆されているような、絶縁性の材料から成る層６が使用されており、この場合、この層６の、金属被覆された扁平面のうちの一方の扁平面は、支持体２の導電性の表面２０に平らに載着されていて、この表面２０にはんだ付けされている。それに対して、この層６の、表面２０とは反対の側の、金属被覆された他方の扁平面には、各１つの接続面１１を備えた出力半導体構成素子１の１つまたは複数が平らに載着されて、この扁平面にはんだ付けにより固定されており、この他方の扁平面の金属被覆体には、中間接続面５を形成するための分離通路が構造化されている。
【００６２】
【数１５】
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【００６３】
【数１６】
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【００６４】
【数１７】
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【００６５】
【数１８】
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【００６６】
【数１９】
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【００６７】
【数２０】
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【００６８】
コンデンサ１１０は、たとえば各電極１１１，１１２が金属プレートまたは金属シート１１１′；１１２′から成るように形成されていると有利である。この場合、この金属プレートまたは金属シート１１１′；１１２′からは、薄い面状の互いに平行な金属から成る複数の薄片１１４が櫛歯状に直角に突出しており、これらの薄片１１４のうちの幾つかは図３において、コンデンサ１１０の外壁１１５に描かれた、実際には存在しない開口部１１６を通じて断面が見えている。これらの薄片１１４は図３の図平面に対して直角に位置している。両金属プレートまたは金属シート１１１′；１１２′は、各プレートの一方の端部に位置する１つの薄片を除いて、一方のプレートの各薄片が他方のプレートのそれぞれ２つの薄片の間に配置されて、誘電体１１３によってこれら２つの薄片から分離されるように組み立てられている。
【００６９】
【数２１】
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【００７０】
支持体２から導出される全ての水富含の部分が振動発生時に振動傾向を示すことが懸念され得る。このことは特に、予想され得る高い温度においては結合個所の迅速な疲労を招く。数百アンペアの所要電流に基づき、電流供給部は極めて大きな横断面を持って形成されなければならない。これによって、電流供給部は高温の周辺雰囲気において過熱されなくなる。冷却された支持体２への接着固定により、出力損失を導出することができるので、薄い金属薄板でもバスバー３として十分となる。バスバー３ならびに絶縁性の材料から成る層６が直接に支持体２上に互いに密に並んで配置されているので、相互振動は無視し得る程に小さなままとなる。短い導体ブリッジ４，４０，４１は、これらの導体ブリッジが励振されてもほとんど共振を生ぜしめないような固有周波数を有している。冷却体９０を備えた支持体に設けられた、導電性のＣクランプ１０１の形の接続部を備えたクランプ装置１００によって付加的に、太い接続ケーブルが、接着固定されたバスバー３をちぎらなくなることが確保される。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】相並んで配置されたバスバーを備えた本発明による装置の１実施例を示す斜視図である。
【００７２】
【図２】上下に配置されたバスバーを備えた本発明による装置の別の実施例を示す斜視図である。
【００７３】
【図３】図２に示した実施例の一部を図２のＩＩ−ＩＩ線に沿って断面した鉛直方向の断面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年11月27日(2003.11.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高い電流の出力制御のための１つまたは複数の出力半導体構成素子（１）を備えた装置において、
−各出力半導体構成素子（１）が、１つの共通の支持体（２）の導電性の表面（２０）に該表面（２０）から電気的に絶縁されて固定されていて、それぞれ少なくとも２つの互いに別個に配置された電気的な接続面（１１，１１）を有しており、
−支持体（２）の前記表面（２０）に前記出力半導体構成素子（１）に並んでかつ各出力半導体構成素子（１）から電気的に絶縁されて２つまたは２つよりも多い互いに別個にかつ互いに電気的に絶縁されて配置されたバスバー（３）が固定されており、
−各出力半導体構成素子（１）の一方の電気的な接続面（１１）が、１つまたは複数の電気的な導体ブリッジ（４）によって前記バスバー（３）のうちの一方のバスバー（３）に電気的に接続されており、当該出力半導体構成素子（１）の他方の電気的な接続面（１１）が、１つまたは複数の電気的な導体ブリッジ（４）によって前記バスバー（３）のうちの他方のバスバー（３）に電気的に接続されている
ことを特徴とする、高い電流の出力制御のための１つまたは複数の出力半導体構成素子を備えた装置。
【請求項２】
−１つの出力半導体構成素子（１）の一方の電気的な接続面（１１）が１つまたは複数の電気的な導体ブリッジ（４）によって、一方の電気的な極（−；＋）に対応する一方のバスバー（３）に電気的に接続されており、
−別の１つの出力半導体構成素子（１）の一方の電気的な接続面（１１）が１つまたは複数の電気的な導体ブリッジ（４）によって、前記一方の電気的な極（−；＋）とは逆向きの他方の電気的な極（＋；−）に対応する他方のバスバー（３）に電気的に接続されており、
−最初に挙げた方の出力半導体構成素子（１）の他方の電気的な接続面（１１）と、次に挙げた方の出力半導体構成素子（１）の他方の電気的な接続面（１１）とが、１つまたは複数の電気的な導体ブリッジ（４）によって別のバスバー（３）に電気的に接続されている、
請求項１記載の装置。
【請求項３】
２つまたは２つよりも多いバスバー（３）が支持体（２）の表面（２０）に沿って相並んで配置されている、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
２つまたは２つよりもバスバー（３）が上下にかつ互いに電気的に絶縁されて支持体（２）の表面（２０）に配置されており、該バスバー（３）がそれぞれ１つの自由な接続面（３０）を有しており、該接続面（３０）が、１つまたは複数の電気的な導体ブリッジ（４）によって少なくとも１つの出力半導体構成素子（１）の１つの電気的な接続面（１１）に接続されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
上下に配置された前記バスバー（３）のうちの１つのバスバー（３）の自由な接続面（３０）が、当該バスバー（３）の、当該バスバー（３）上に配置された別のバスバー（３）を超えて張り出した表面（３００）によって形成されており、該表面（３００）が縁辺部（３１）を有しており、該縁辺部（３１）に跨るように、当該バスバー（３）の自由な接続面（３０）を１つの出力半導体構成素子（１）の１つの電気的な接続面（１１）に電気的に接続させる電気的な導体ブリッジ（４）がそれぞれ案内されている、請求項４記載の装置。
【請求項６】
１つのバスバー（３）の側方で並んで、かつ電気的に絶縁された状態で支持体（２）の表面（２０）に各バスバー（３）とは別個に少なくとも１つの電気的な中間接続面（５）が配置されており、該中間接続面（５）が、１つまたは複数の出力半導体構成素子（１）の１つの接続面（１１）に電気的に接続されていると同時に、１つまたは複数の電気的な導体ブリッジ（４）によって１つのバスバー（３）に電気的に接続されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
１つの中間接続面（５）と１つの出力半導体構成素子（１）の１つの接続面（１１）とが、直接に互いに電気的に接触していて、かつ互いに固定されている、請求項６記載の装置。
【請求項８】
１つの中間接続面（５）と１つの出力半導体構成素子（１）の１つの接続面（１１）とが、電気的に互いから絶縁されていて、１つまたは複数の電気的な導体ブリッジ（４０）によって電気的に互いに接続されている、請求項６または７記載の装置。
【請求項９】
１つの中間接続面（５）が縁辺部（５１）を有しており、該縁辺部（５１）に跨るように、前記中間接続面（５）に配置された各電気的な導体ブリッジ（４，４０）が案内されている、請求項６から８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
−支持体（２）の表面（２０）が導電性であり、
−各出力半導体構成素子（１）と各電気的な中間接続面（５）とが、支持体（２）の導電性の表面（２０）上に設けられた電気的に絶縁性の材料から成る層（６）によって支持体（２）の導電性の表面（２０）から電気的に絶縁されている、
請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
２つまたは２つよりも多い出力半導体構成素子（１）および／または１つまたは複数の中間接続面（５）が、電気的に絶縁性の材料から成る１つの共通の層（６）上に固定されている、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
−支持体（２）の導電性の表面（２０）が一方の電気的な極（−；＋）に対応しており、
−該一方の電気的な極（−；＋）に対応するバスバー（３）が直接に前記表面（２０）に接続されている、
請求項１０または１１記載の装置。
【請求項１３】
直接に前記表面（２０）に接続されたバスバー（３）が、前記表面（２０）自体によって形成されている、請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
支持体（２）の前記表面（２０）上に、電気的に絶縁性の材料から成るプリント配線板（７）が固定されており、該プリント配線板（７）上に少なくとも１つのドライバ回路（８）と、１つまたは複数の電気的な接続面（７１）とが固定されており、前記プリント配線板（７）に設けられた前記各接続面（７１）が、それぞれ少なくとも１つの電気的な導体ブリッジ（４１）によって出力半導体構成素子（１）に設けられた電気的な接続面（１２）に接続されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１５】
電気的な導体ブリッジ（４，４０，４１）がボンディングワイヤから成っている、請求項１から１４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１６】
電気的な導体ブリッジ（４，４０，４１）がテープから成っている、請求項１から１５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１７】
電気的な導体ブリッジ（４，４０，４１）がはんだブリッジから成っている、請求項１から１６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１８】
支持体（２）がヒートシンク（９）に結合されている、請求項１から１７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１９】
前記ヒートシンク（９）が冷却体（９０）を有しており、該冷却体（９０）が支持体（２）の表面（２０）の下で支持体（２）と熱的に結合されている、請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
前記冷却体（９０）が支持体（２）に組み込まれている、請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
バスバー（３）と、支持体（２）の、該支持体（２）の表面（２０）とは反対の側の表面（２０′）とが、支持体（２）を取り囲んで把持する、導電性の材料から成るクランプ装置（１００）によってクランプされてまとめ合わされており、該クランプ装置（１００）を通じてバスバー（３）へ、またはバスバー（３）から電流が案内されるようになっている、請求項１から２０までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２２】
支持体（２）の、該支持体（２）の一方の表面（２０）とは反対の側の表面（２０′）にコンデンサ（１１０）が配置されており、該コンデンサ（１１０）が、誘電体（１１３）により互いに絶縁された２つの電極（１１１，１１２）を備えており、両電極のうちの一方の電極（１１１）が、互いに逆向きの両電気的な極のうちの一方の電気的な極（−；＋）に対応していて、支持体（２）の一方の表面（２０）とは反対の側の表面（２０′）と面接触しており、他方の電極（１１２）が他方の電気的な極（＋；−）に対応している、請求項１から２１までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２３】
前記コンデンサ（１１０）の、支持体（２）の、該支持体（２）一方の表面（２０）とは反対の側の表面（２０′）と面接触していてかつ一方の電気的な極（−；＋）に対応している一方の電極（１１１）が、同一の電気的な極（−；＋）に対応しているバスバー（３）に導電接続されており、前記コンデンサ（１１０）の他方の電極（１１２）が、他方の電気的な極（＋；−）に対応しているバスバー（３）に導電接続されている、請求項２２記載の装置。
【請求項２４】
請求項１から２３までのいずれか１項記載の装置の、自動車のエンジンルーム内での使用。
【請求項２５】
請求項１から２３までのいずれか１項記載の装置の、自動車の電気的な消費器への電気的な供給のための使用、特に請求項２４記載の使用。
【国際調査報告】
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