(57)【要約】      （修正有）【課題】モジュール方式のパワー半導体モジュールおよび少なくとも１つのコンデンサ装置を有する液冷機器ならびにそのためのパワー半導体モジュールを提供する。【解決手段】冷却循環、複数のパワー半導体モジュール１、および少なくとも１つのコンデンサ装置５０ｂを有する機器１００であって、冷却装置が貫流可能であり、少なくとも１つの冷却面を有する冷却容量、および冷却液用の４つの接続装置を有し、該接続装置は、該パワー半導体モジュール１の主側面２ａ上に対で配置され、さらに、連続する該パワー半導体モジュール１上の対応する該接続装置を互いに間接的または直接接続することによって、自身の該主側面２ａをモジュール方式でつなぎ合わせ、少なくとも２つの連続する該パワー半導体モジュール１は、それらの間に該コンデンサ装置５０ｂを配置し、該コンデンサ装置５０ｂは、該冷却循環によって直接または間接的に冷却されることを特徴とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却循環、それぞれがパワーエレクトロニクススイッチング装置（２０）と前記スイッチング装置（２０）を冷却するために貫流可能な冷却装置（１０）とを有する複数のモジュール方式のパワー半導体モジュール（１）および少なくとも１つのコンデンサ装置（５０）を有する機器（１００）であって、前記冷却装置が、少なくとも１つの冷却面（１６０、１６２）を備えた冷却容量（１６）と、冷却液用の４つの接続装置（１１０、１２０、１３０、１４０）とを有し、
前記接続装置（１１０、１２０、１３０、１４０）が、前記パワー半導体モジュール（１）の主側面（２ａ／２ｂ）に対で配置され、
連続するパワー半導体モジュール（１）の対応する接続装置（１１０、１２０、１３０、１４０）を互いに間接的に、もしくは直接接続することによって、前記パワー半導体モジュール（１）が、その主側面（２ａ／２ｂ）をモジュール方式でつなぎ合わせ、
少なくとも２つの連続するパワー半導体モジュール（１）の間に、前記機器の前記冷却循環によって直接または間接的に冷却されるコンデンサ装置（５０）を配置している、機器。
【請求項２】
前記パワー半導体モジュール（１）が、パワーエレクトロニクス回路（２２）を備えたパワーエレクトロニクススイッチング装置（２０）、制御接続装置（２８）、負荷入力接続装置（２４）および負荷出力接続装置（２６）、ならびに好ましくはこれらの接続装置（１１０、１２０、１３０、１４０）用の凹部（３４、３６、３８）を備えたハウジング（３０）を有し、この場合に前記ハウジング（３０）が、前記冷却装置（１０）に対して前記パワーエレクトロニクス回路（２２）を被覆する、請求項１に記載の機器。
【請求項３】
前記コンデンサ装置（５０）が負荷接続装置（５２４）を有し、これらの負荷接続装置（５２４）が、対応する回路によって、少なくとも１つのパワー半導体モジュールの関連した負荷入力接続装置（２４）または負荷出力接続装置（２６）に接続されている、請求項２に記載の機器。
【請求項４】
それぞれのパワー半導体モジュール（１）の冷却液用の前記接続装置（１１０、１２０、１３０、１４０）が、フロー流入部（１１０）とフロー流出部（１２０）、ならびにリターン流入部（１３０）とリターン流出部（１４０）としてそれぞれ形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の機器。
【請求項５】
それぞれのパワー半導体モジュール（１）における前記フロー流入部（１１０）と前記リターン流出部（１４０）、ならびに前記フロー流出部（１２０）と前記リターン流入部（１３０）が、１つの主側面（２ａ／２ｂ）上にそれぞれ配置されているか、または前記フロー流入部（１１０）と前記リターン流入部（１３０）、ならびに前記フロー流出部（１２０）と前記リターン流出部（１４０）が、１つの主側面（２ａ／２ｂ）上にそれぞれ配置されている、請求項４に記載の機器。
【請求項６】
１つのパワー半導体モジュール（１）の前記フロー流出部（１２０）が、後続するパワー半導体モジュール（１）の前記フロー流入部（１１０）に、かつ前記１つのパワー半導体モジュール（１）のリターン流入部（１３０）が、前記後続するパワー半導体モジュール（１）の前記リターン流出部（１４０）に間接的に、もしくは直接接続され、または
１つのパワー半導体モジュールの前記フロー流出部（１２０）を後続する下流パワー半導体モジュールの前記フロー流入部（１１０）に、かつ前記１つのパワー半導体モジュール（１）のリターン流出部（１４０）を前記後続するパワー半導体モジュールの前記リターン流入部（１３０）に間接的に、もしくは直接接続することによって、前記パワー半導体モジュール（１）がモジュール方式でつなぎ合わされる、請求項５に記載の機器。
【請求項７】
前記パワー半導体モジュール（１）が、前記フロー流入部（１１０）と前記フロー流出部（１２０）との間に第１のブランチ（１２２）を、および前記リターン流入部（１３０）と前記リターン流出部（１４０）との間に第２のブランチ（１４２）を配置していて、それによって、前記冷却装置（１０）の前記冷却容量（１６）が、フロー（１２）からリターン（１４）まで冷却液を貫流することができる、請求項４に記載の機器。
【請求項８】
前記コンデンサ装置（５０）が、１つまたは両方の隣接するパワー半導体モジュール（１）の冷却面（１６０、１６２）と熱伝導接触をしており、隣接するパワー半導体モジュールの対応する接続装置（１１０、１２０、１３０、１４０）が、互いに直接接続されている、請求項１に記載の機器。
【請求項９】
前記コンデンサ装置（５０）が、フロー流入部（５１０）とフロー流出部（５２０）として、ならびにリターン流入部（５３０）とリターン流出部（５４０）としてそれぞれ形成されている専用の第２の接続装置（５１０、５２０、５３０、５４０）を有し、隣接するパワー半導体モジュールの対応する接続装置（１１０、１２０、１３０、１４０）が、前記コンデンサ装置（５０）を前記冷却循環に対して中間に接続することによって、互いに間接的に接続されている、請求項１に記載の機器。
【請求項１０】
前記コンデンサ装置（５０）が、前記冷却液を貫流できるように形成され、したがって第２の冷却容量（５６）と、前記第２の冷却容量（５６）を貫流するため、フロー（１２）ないしリターン（１４）に関連した２つのブランチ（５２２、５４２）と、を有する、請求項１に記載の機器。
【請求項１１】
統合されたコンデンサ装置（５０ｂ）と共通のハウジング（３０）を備える統合パワー半導体モジュール（１ａ）であって、
前記統合パワー半導体モジュール（１ａ）が、パワー半導体サブモジュール（１ｂ）、パワーエレクトロニクススイッチング装置（２０）および貫流可能な冷却装置（１０、５００）を有し、前記冷却装置（１０、５００）が、前記統合されたコンデンサ装置（５０ｂ）における前記パワーエレクトロニクス回路（２２）とコンデンサ（５８）を冷却するための少なくとも１つの冷却容量（１６、５６）、および前記統合パワー半導体モジュール（１ａ）の主側面（２ａ、５０２ｂ）に対で配置されている、冷却液用の４つの接続装置（５１０、１２０、５３０、１４０）を有し、
連続する統合パワー半導体モジュール（１ｂ）の対応する接続装置（５１０、１２０、５３０、１４０）を互いに接続可能とすることによって、前記統合パワー半導体モジュール（１ａ）が、その主側面（２ａ、５０２ｂ）をモジュール方式でつなぎ合わせる、統合パワー半導体モジュール（１ａ）。
【請求項１２】
前記統合コンデンサ装置（５０ｂ）の前記コンデンサ（５８）が、モジュール内で関連した負荷入力接続装置（２４）または負荷出力接続装置（２６）に専ら接続されている、請求項１１に記載の統合パワー半導体モジュール。
【請求項１３】
前記パワー半導体サブモジュール（１ｂ）が、ダストおよび水分を通さないように統合されたコンデンサ装置（５０ｂ）と一緒にカプセル化されている、請求項１１に記載の統合パワー半導体モジュール。
【請求項１４】
冷却循環、パワー半導体サブモジュール（１ｂ）を備えた複数のモジュール方式の統合パワー半導体モジュール（１ａ）および統合されたコンデンサ装置（５０ｂ）を有する機器（１００ａ）であって、
前記統合パワー半導体モジュール（１ａ）が、パワーエレクトロニクススイッチング装置（２０）と、貫流可能な冷却装置（１０、５００）とを有し、前記冷却装置（１０、５００）が、少なくとも１つの冷却面（１６０、１６２、５６０）を有する冷却容量（１６、５６）と、前記統合パワー半導体モジュール（１ａ）の主側面（２ａ／２ｂ）に対で配置された、冷却液用の４つの接続装置（５１０、１２０、５３０、１４０）とを有し、
連続する統合パワー半導体モジュール（１ａ）の対応する接続装置（５１０、１２０、５３０、１４０）を互いに直接接続することによって、前記統合パワー半導体モジュール（１ａ）がその主側面（２ａ、５０２ｂ）をモジュール方式でつなぎ合わせている、機器（１００ａ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にローカル電源装置での使用に適した、モジュール方式のパワー半導体モジュールおよび少なくとも１つのコンデンサ装置を有する機器を説明する。この目的のために、機器は、液体冷却装置とともに設けられ、かつそれが例えば風力装置においてインバータ回路として使用可能なように、設計される。
【背景技術】
【０００２】
原則として、モジュール方式のパワー半導体モジュールおよびそれを含む機器が、例として、特許文献１から知られている。そこではサブモジュールと呼ばれているパワー半導体モジュールは、ハウジング、ならびにまた負荷および補助接続装置を有する。パワー半導体モジュールは、冷却装置上で互いに隣に配置することができ、かつ接続装置によって接続されて全体的な機器を形成する。
【０００３】
さらに、特許文献２は、連続するフロー分配モジュール、およびそれを含む対応する機器を開示する。この場合に、連続するフロー分配モジュールは、冷却系の一部としてハウジング、入口ディストリビュータ、出口ディストリビュータ、および多数の連続するフローセルを有する。これらのセルは、オープンセルの形態をしていてもよく、パワーエレクトロニクススイッチング装置を開口部に挿入することができる。これによって、連続するフロー分配モジュールとパワーエレクトロニクススイッチング装置との間で密閉する必要のある面がもたらされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＤＥ １０３ １６ ３５６ Ａ１
【特許文献２】ＥＰ １ ８１５ ５１４ Ｂ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この先行技術に鑑みて、本発明は、機器、すなわち、それらが、液体冷却と組み合わせて、特にコンパクトな設計であり、かつ同時に、可撓性で特に適した外部接続用にアクセス可能であるような機器を開発する目的に基づいている。同様に本発明の目的は、かかる機器用の特に有利なパワー半導体モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、請求項１または１４の特徴を有する機器、および機器のための請求項１１に記載のパワー半導体モジュールによって、この目的を達成する。好ましい実施形態は、それぞれの従属請求項に記載される。
【０００７】
本発明による機器は、冷却循環、複数のモジュール方式のパワー半導体モジュール、および少なくとも１つのコンデンサ装置を有する。この場合に、それぞれのパワー半導体モジュールは、それぞれ対で互いに反対側にある２つの主側面、２つの長手方向側面、および２つの狭側面を画定する平行六面体の基本形状を有する。さらに、主側面は、次の点で定義される。すなわち、平行六面体の基本形状に関して、前記主側面の面面積が最大であり、一方でそれに応じて狭側面の面面積が最小であるという点で定義される。平行六面体の基本形状を保持する一方で、これらのそれぞれの側面は、必ずしも完全な平面を形成するわけではない。そうではなく、それぞれの側面の面は、例えば接続要素用に、へこみおよび代替または追加として凹部を有してもよい。
【０００８】
さらに、各パワー半導体モジュールは、パワーエレクトロニクススイッチング装置と、そのために貫流可能な冷却装置と、を有する。この配置において、冷却装置は、冷却液用の４つの接続装置と、少なくとも１つの冷却面を有する冷却容量と、を有する。この場合に、冷却容量は、貫流可能な単一のチャンバ、または並列もしくは直列に貫流可能な複数のチャンバを特に意味すると理解されるように意図されている。これらのチャンバは、冷却装置におけるキャビティを形成し、少なくとも１つの冷却面が、これらのキャビティの少なくとも１つに隣接する。少なくとも１つの冷却面は、主側面と平行に配置されるのが好ましい。
【０００９】
冷却装置における冷却液用の４つの接続装置は、パワー半導体モジュールの主側面上に対で配置される。冷却液用の接続装置は、フロー流入部およびフロー流出部として、ならびにリターン流入部およびリターン流出部としてそれぞれ設計される。この文脈において、フローは、冷却される物品に冷却液を搬送する液体流を特に意味すると理解され、一方でリターンは、特に、冷却される物品からの熱伝達後に冷却液を運び去る液体流である。
【００１０】
パワー半導体モジュールは、パワーエレクトロニクス回路を有するパワーエレクトロニクススイッチング装置、制御接続装置、負荷入力接続装置、および負荷出力接続装置を有するのが好ましい。さらに、パワー半導体モジュールが、これらの接続装置用の凹部を有するハウジングを有するのが好ましく、この場合、ハウジングは、冷却装置に対してパワーエレクトロニクス回路を被覆する。
【００１１】
機器を形成するパワー半導体モジュールは、連続するパワー半導体モジュール上の対応する接続装置を互いに間接的にまたは直接接続することによって、自身の主側面をモジュール方式でつなぎ合わせる。さらに、少なくとも２つの連続するパワー半導体モジュールは、それらの間にコンデンサ装置を配置し、コンデンサ装置は、それとしては、機器の冷却循環によって直接または間接的に冷却される。
【００１２】
直接冷却は、コンデンサ装置が、冷却循環への専用のリンクを有することを意味すると理解されるように意図され、一方で間接冷却は、このリンクを有しない。
【００１３】
間接冷却の場合には、コンデンサ装置が、１つまたは両方の隣接するパワー半導体モジュールの冷却面と熱伝導接触をしており、隣接するパワー半導体モジュール上の冷却液用の対応する接続装置が、互いに直接接続されるのが、原則として好ましい。
【００１４】
直接冷却の場合には、コンデンサ装置が、隣接するパワー半導体モジュールの冷却面と熱伝導接触をしており、隣接するパワー半導体モジュール上の冷却液用の対応する接続装置が、互いに間接的に接続されるのが好ましい。
【００１５】
この文脈において、直接接続は、対応する接続装置が、必要なシール手段を排他的に追加して直接接続される接続を意味すると理解されるように意図されている。この場合に間接接続は、対応する接続装置が互いに直接接続されない接続を意味すると理解されるように意図されている。例として、これは、コンデンサ装置が、別個であり、かつそれぞれフロー流入部およびフロー流出部の形態ならびにリターン流入部およびリターン流出部の形態である専用の第２の接続装置を有する場合の事例である。その結果、隣接するパワー半導体モジュール上の対応する接続装置は、冷却循環に対してコンデンサ装置を中間に接続することによって、互いに間接的に接続してもよい。
【００１６】
この場合には、コンデンサ装置が、冷却液を貫流可能に設計され、かつこの目的で、第２の冷却容量と、第２の冷却容量を通るフロー用に、フローおよびリターンに関連する第２のブランチと、を有するのが特に有利である。
【００１７】
好ましくは、このコンデンサ装置は、負荷接続装置を有し、これらの負荷接続装置は、対応する回路によって、少なくとも１つのパワー半導体モジュール上の関連負荷入力接続装置または負荷出力接続装置に接続される。機器が、インバータ回路を生成するために用いられる場合に、回路自体に関して、当該技術分野において標準的な方法で、パワー半導体モジュールの負荷入力接続装置は、コンデンサ装置の負荷接続装置に接続され、したがってコンデンサ装置は、平滑コンデンサ、およびまた同時にまたは代替として中間回路コンデンサを形成する。機器が、整流回路を生成するために用いられる場合に、回路自体に関して、当該技術分野において標準的な方法で、パワー半導体モジュールの負荷出力接続装置は、コンデンサ装置の負荷接続装置に接続される。
【００１８】
本発明による統合パワー半導体モジュールは、かかる機器用に特に有利である。なぜなら、それが、上記で挙げたパワー半導体モジュールに実質的に対応するパワー半導体サブモジュールと共通のハウジングにコンデンサ装置を有するからである。この統合パワー半導体モジュールは、同様に、パワーエレクトロニクススイッチング装置、およびパワーエレクトロニクススイッチング装置のために貫流可能な冷却装置を有し、前記冷却装置は、パワーエレクトロニクス回路およびコンデンサ装置を冷却するために、少なくとも１つの冷却面を有する冷却容量を有する。同様に、統合パワー半導体モジュールは、統合パワー半導体モジュールの主側面上に対で配置された、冷却液用の４つの接続装置を有する。本発明による統合パワー半導体モジュールは、連続するパワー半導体モジュール上の対応する接続装置を、必要なシール装置を用いて互いに直接接続できることによって、自身の主側面をモジュール方式で直接つなぎ合わせることができる。
【００１９】
特に有利な一実施形態において、統合パワー半導体モジュールは、ダストおよび水分を通さないように、そのコンデンサ装置とともにカプセル化される。
【００２０】
本発明ならびにまた有利な詳細および特徴のさらなる説明は、本発明の機器、またはそのための、図１〜６に示される本発明のパワー半導体モジュールの例示的な実施形態における以下の説明に見出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による機器におけるパワー半導体モジュールの三次元図を示す。
【図２】一長手方向側面の方向からの、本発明による機器のパワー半導体モジュールを通る断面の平面図を概略的に示す。
【図３】一主側面の方向からの、ハウジングのない本発明によるパワー半導体モジュールおよび対応するコンデンサ装置の平面図を示す。
【図４】一長手方向側面の方向からの、パワー半導体サブモジュールを通る断面の概略平面図を上部に示し、かつ本発明による機器におけるコンデンサ装置の対応する平面図を下部に示す。
【図５】本発明による機器の第１の実施形態の三次元図を示す。
【図６】本発明による機器の第２の実施形態の三次元図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、パワー半導体モジュール１の平行六面体の基本形状が明白に認識可能な、本発明による機器１００のパワー半導体モジュール１（図６を参照）の三次元図を示す。したがって、パワー半導体モジュール１は、２つの主側面２ａ／２ｂを有し、それぞれの主側面２ａ／２ｂ上には、各場合に長手方向側面３ａ／３ｂおよび狭側面４ａ／４ｂに密に隣接して、冷却液用の接続装置１１０、１２０、１３０、１４０が、反対側のコーナーに配置される。これらの接続装置１１０、１２０、１３０、１４０は、パワー半導体モジュール１における冷却装置１０の一部である。この場合には、第１の主側面２ａ上には、フロー流出部１２０およびリターン流出部１４０が示されている。２つの残りのコーナーには、凹部１８が含まれ、凹部１８は、主側面２ａ／２ｂ間で冷却装置１０に貫入し、かつパワー半導体モジュール１がつなぎ合わされる場合に、複数のパワー半導体モジュール１を接続するために用いられる。
【００２３】
図は、同様に、パワー半導体モジュール１のハウジング３０を示しており、ハウジング３０は、Ｕ字形設計の冷却装置１０における凹部を被覆し、そうする際に第１の主側面２ａの実質的な部分を形成する。ハウジング３０によって被覆されるように配置されて目視できないのは、パワー半導体モジュール１におけるパワーエレクトロニクススイッチング装置２０のパワーエレクトロニクス回路２２である。負荷接続装置２４、２６、この場合には負荷出力接続装置２６、および制御接続装置２８が、パワーエレクトロニクススイッチング装置２０から目視できる。これらは、パワー半導体モジュール１のそれぞれの関連凹部３４、３６、３８、長手方向側面３ａ／３ｂ上の負荷接続装置２４、２６、および狭側面４ａ上の制御接続装置２８においてハウジング３０に貫入する。
【００２４】
図２は、一長手方向側面３ａの方向からの、本発明による機器１００のパワー半導体モジュール１を通る断面の平面図を概略的に示す。図は、パワー半導体モジュール１の第２の主側面２ｂおよびまた２つの狭側面４ａ／４ｂをほぼ完全に形成するＵ字形冷却装置１０に再び示す。同様に、冷却装置１０は、第１の主側面２ａの一部、および２つの長手方向側面３ａ／３ｂの一部を形成する（図１を参照）。第１の主側面２ａの残りの部分、ならびに一狭側面４ａおよび両方の長手方向側面３ａ／３ｂ残りの部分は、ハウジング３０によって形成される。
【００２５】
この場合に、Ｕ字形冷却装置１０の内部には、冷却装置１０の冷却面１６０上におけるパワーエレクトロニクス回路２２の３つのスイッチングモジュール２２０が含まれ、前記スイッチングモジュールは、前記冷却装置によって冷却液と熱接触している。冷却装置１０の冷却容量１６はまた、第２の冷却面１６２を有し、第２の冷却面１６２は、第２の主側面２ｂの一部を同時に形成する。例として、この第２の冷却面１６２は、それに熱的にリンクされるコンデンサ装置を間接的に冷却するために用いられる（図６を参照）。
【００２６】
パワー半導体モジュール１の場合に、フロー１２の冷却液は、第２の主側面２ｂ上のフロー流入部１１０を通って冷却装置１０に入り、第１のブランチ１２２によって、前記冷却装置において２つの部分流に分割される。冷却液の実質的な部分が、第１の主側面２ａ上のフロー流出部１２０を通って、パワー半導体モジュール１の冷却装置１０から出て、一方で比較的小さな割合の冷却液が、隣接する冷却面１６０を備えた冷却容量１６を通って流れる。
【００２７】
第１の主側面２ａは、その上にリターン流入部１３０を配置している。リターン１４の冷却液は、リターン流入部１３０を通って冷却装置１０に入り、第２のブランチ１４２において、冷却容量１６を通って流れた冷却液と結合される。次に、リターン１４は、第２の主側面２ｂ上で、リターン流出部１４０を通って冷却装置１０から出る。
【００２８】
さらに、このパワー半導体モジュール１はまた、内部制御ボード２４０を有し、この内部制御ボード２４０は、当該技術分野において標準的な方法で、対応する回路によって、スイッチングモジュール２２０およびそこに配置されたパワー半導体コンポーネントに接続されて、パワーエレクトロニクス回路２２用にドライバ機能を提供する。この内部制御ボード２４０は、パワーエレクトロニクススイッチング装置２０の一部として制御接続装置２８をパワー半導体モジュール１の一狭側面４ａ上に有し、前記制御接続装置は、ハウジング３０における凹部３８を通って突き出ている。
【００２９】
図３は、ハウジングなしの本発明によるパワー半導体モジュール１の、および破線で示された類似設計のコンデンサ装置５０の平面図を一主側面２ａの方向から示す。
【００３０】
この場合に、図は、第１の主側面２ａの反対側コーナーにおけるフロー流出部１２０およびリターン流出部１４０を有するＵ字形冷却装置１０を再び示す。さらに、冷却装置１０の全てのコーナーには、凹部１８が含まれ、これらの凹部１８は、第１の主側面２ａから第２の主側面２ｂまで延び、冷却循環には接続されず、かつ本発明による機器を形成するためにパワー半導体モジュールを接続するためのねじ継ぎ手を前記凹部を通して配置できることによって、さらなるパワー半導体モジュールへの接続用に用いられる。
【００３１】
図はまた、冷却面１６０、すなわち、その上にパワーエレクトロニクス回路２２の３つのスイッチングモジュール２２０が配置される冷却面１６０を示す。これらのサブモジュール２２０から長手方向側面３ａ／３ｂへ延びる負荷接続装置２４、２６は、これらのサブモジュール２２０から狭側面４ａ／４ｂへ延びる補助接続装置２８と同様に、図示されていない。
【００３２】
直接冷却を用いるコンデンサ装置５０は、冷却装置の実施形態の観点からはパワー半導体モジュールと同一の設計である。パワー半導体モジュールにおけるスイッチングモジュールの代わりに、コンデンサ装置は、破線で示された３つのコンデンサ５８を設けられる。コンデンサ装置の負荷接続装置は、図示されていないが、第１の長手方向側面３ａ上に設けてもよい。
【００３３】
図４は、一長手方向側面３ａの方向からの、パワー半導体サブモジュール１ｂを通る断面の平面図を上部に示し、本発明による機器の統合コンデンサ装置５０ｂの対応する平面図を下部に示す。特に有利な一実施形態において、パワー半導体サブモジュール１ｂおよびコンデンサ装置５０ｂは、互いに直接接続され、したがって統合パワー半導体モジュール１ａ、すなわち、統合コンデンサ装置５０ｂを有する統合パワー半導体モジュールを形成する。同様に、この統合パワー半導体モジュール１ａ、すなわちパワー半導体サブモジュール１ｂおよび統合コンデンサ装置５０ｂが、ダストおよび水分を通さないカプセル化によって囲まれ、したがってカプセル化が、共通ハウジング３０を形成する場合には好ましい。パワー半導体サブモジュール１ｂおよび統合コンデンサ装置５０ｂが、明確にするために互いに間隔を置いて示されているので、カプセル化３０は、この間隔において破線で示されている。
【００３４】
パワー半導体サブモジュール１ｂは、今度は、図２に示すパワー半導体モジュールの冷却装置と類似の冷却装置１０を有する。しかしながら、この場合に、フロー流入部１１０は、リターン流入部１３０と同様に、第２の主側面２ｂ上に配置される。それに応じて、フロー流出部１２０およびリターン流出部１４０は、第１の主側面２ａ上に配置される。この場合に、冷却容量１６は、同様に、パワーエレクトロニクススイッチング装置１２０のスイッチングモジュール２２０を冷却するための第１の冷却面１６０だけでなく、第１の冷却面１６０の反対側にある第２の冷却面１６２を形成する。この第２の冷却面１６２は、統合コンデンサ装置５０ｂのコンデンサ５８と直接熱接触するのが好ましい。
【００３５】
パワー半導体サブモジュール１ｂのように、この統合コンデンサ装置５０ｂは、平行六面体の基本形状を有する。さらに、統合コンデンサ装置５０ｂは、直接冷却用の専用冷却装置５００、すなわち、パワー半導体サブモジュール１ｂの冷却装置のように、第２の主側面５０２ｂ上にフロー流入部５１０およびリターン流入部５３０を有する専用冷却装置５００を有する。
【００３６】
さらなる好ましい実施形態において、統合コンデンサ装置５０ｂを備えた統合パワー半導体サブモジュール１ｂでは、パワー半導体サブモジュール１ｂおよび統合コンデンサ装置５０ｂの２つの冷却装置１０、５００は、多かれ少なかれ一体設計である。これは、次のことを意味すると理解されるように意図されている。すなわち、この例示的な実施形態に基づいた実施形態において、一般的性質を制限することなく、統合コンデンサ装置５０ｂにおける冷却装置５００のフロー流出部５２０が、パワー半導体サブモジュール１ｂにおける冷却装置１０のフロー流入部１１０に一体的に接続され、かつ統合コンデンサ装置５０ｂのリターン流出部５４０が、パワー半導体サブモジュール１ｂのリターン流入部１３０に一体的に接続され、それらのポイントにはいかなる追加シール手段も設けられないことを意味すると理解されるように意図されている。これは、それぞれの冷却装置１０、５００またはそこから形成された共通冷却装置が、同様に本質的に一体設計でなければならないことを必ずしも意味しない。
【００３７】
統合パワー半導体モジュール１ａにおいて、フロー１２の冷却液は、第２の主側面５０２ｂ上のフロー流入部１１０を通って冷却装置１０に入り、第２のブランチ５２２により、前記冷却装置において２つの部分流に分割される。冷却液の実質的な部分は、第１のブランチ１２２へ流れ、そのポイントで再び分割され、かつ第１の主側面２ａ上のフロー流出部１２０を通って、統合パワー半導体サブモジュール１ｂの冷却装置１０を出て、一方で比較的小さな割合の冷却液が、隣接する冷却面１６０、１６２、５６０を備えた冷却容量１６、５６を通って流れる。
【００３８】
この場合に、３つのコンデンサ５８が、統合コンデンサ装置５０ｂにおける冷却装置５００の冷却面５６０上に配置され、かつパワー半導体サブモジュール１ｂの第２の冷却面１６２および統合コンデンサ装置５０ｂの冷却面５６０と熱接触している。これによって、コンデンサ５８が、冷却液と際立って熱接触することが保証される。これは、熱負荷に耐えるコンデンサ５８の能力が、スイッチングモジュール２２０のパワー半導体コンポーネントの能力より低いことが多いので、特に必要である。
【００３９】
パワー半導体サブモジュール１ｂのパワーエレクトロニクススイッチング装置２０は、図２に示すパワー半導体モジュールの設計と基本的に同じタイプの設計であり、スイッチングモジュール２２０、内部制御ボード２４０、ならびにまた制御接続装置２８、負荷入力接続装置２４、および負荷出力接続装置２６を有する。これらの制御接続装置、負荷入力接続装置、および負荷出力接続装置は、パワー半導体サブモジュール１ｂの外部接続用に用いられる。統合パワー半導体モジュール１ａとしての、すなわち統合コンデンサ装置５０ｂを備えたパワー半導体サブモジュール１ｂとしての実施形態に関して、統合コンデンサ装置５０ｂが、外部、すなわち外部から接続可能な負荷接続装置を有しない場合には有利である。代わりに、統合コンデンサ装置５０ｂのコンデンサ５８が、パワー半導体サブモジュール１ｂの関連負荷接続装置２４、２６に内部的に接続され、この手段によって外部と接続できる場合には有利である。パワーエレクトロニクス回路２２の実施形態に依存して、統合コンデンサ装置５０ｂのコンデンサ５８は、パワー半導体サブモジュール１ｂの負荷入力接続装置２４または負荷出力接続装置２６に内部的に接続される。
【００４０】
この有利な実施形態において、統合パワー半導体モジュール１ａの主側面は、パワー半導体サブモジュール１ｂの第１の主側面２ａ、および統合コンデンサ装置５０ｂの第２の主側面５０２ｂから形成される。この場合に、パワー半導体サブモジュール１ｂの第２の主側面２ｂは、パワー半導体サブモジュール１ｂの第２の冷却面１６２のみを効果的に形成し、一方でコンデンサ装置の第１の主側面５０２ａは、冷却されることになるコンデンサ５８の表面によって実質的に形成される。
【００４１】
図５は、本発明による機器１００ａにおける第１の実施形態の三次元図を示す。この図は、３つの統合パワー半導体モジュール１ａを示し、それらに関する限り、各統合パワー半導体モジュール１ａには、パワー半導体サブモジュール１ｂおよびコンデンサ装置５０ｂが含まれ、コンデンサ装置５０ｂは、破線の象徴的な境界線によってパワー半導体サブモジュール１ｂから分離されているが、しかし実際には、そこから分離されてはいない（図４を参照）。
【００４２】
統合パワー半導体モジュール１ａは、適切なシール装置を用いて、互いに直接接続される。したがって、それらは、隣接するか、または互いにわずかな間隔だけで存在する。機器１００ａを形成するために、それぞれの統合パワー半導体モジュール１ａは、締め付け装置（図示せず）によって互いに接続される。同様に、それぞれのパワー半導体モジュール１ａは、ねじ継ぎ手によって互いに接続してもよい（図２を参照）。
【００４３】
機器は、冷却液用のそれぞれの共通フロー１２およびリターン１４を有する。ここで目に見える同じ第１の長手方向側面３ａにおいて、パワー半導体モジュール１ａのそれぞれは、ハウジング３０における凹部３４を通って突き出ている負荷入力接続装置２４（この場合には、ＤＣ電圧接続装置の形態をしている）を有する。この場合に、パワー半導体モジュール１ａのパワーエレクトロニクススイッチング装置によって実現されるインバータ回路のＡＣ電圧接続装置、すなわち負荷出力接続装置は、第２の長手方向側面（目に見えない）上に配置される。
【００４４】
機器１００ａにおける全てのパワー半導体モジュール１ａの補助接続装置２８は、それぞれのパワー半導体モジュール１ａの狭側面４ａ上に配置される。これには、長手方向側面３ａ／３ｂが外部負荷接続部を形成するために自由に利用可能であるという非常に重要な利点がある。したがって、この機器１００ａへの特に有利な、例えば低インダクタンスの外部接続を実現することが可能である。
【００４５】
補助接続装置２８は、ハウジング３０における関連凹部３８を通って突出し、かつこの場合に、異なる機能を有し得る共通外部制御ボード４０に接続される。それは、単に信号を接続するために使用できるが、しかしまた複雑な制御および監視機能を有してもよい。本明細書で示す実例において、外部制御ボード４０はまた、それを環境の影響から保護するためのシール装置４００を有する。これは、特に、ダストおよび水分を通さないようにカプセル化される統合パワー半導体モジュール１ａと組み合わせると有利である。
【００４６】
図６は、本発明による機器１００の第２の実施形態の三次元図を示す。この場合に、複数のパワー半導体モジュール１が、図２に示す方式に匹敵する方式で、コンデンサ装置５０と交互に配置される。機器１００において冷却液のフロー１２およびリターン１４を生成するために、パワー半導体モジュール１は、一パワー半導体モジュールのフロー流出部１２０を隣接するパワー半導体モジュールのフロー流入部１１０に接続し、かつまさに同じ方法で、パワー半導体モジュールのリターン流出部１４０を隣接するパワー半導体モジュールのリターン流入部１３０に接続することによって、互いに間接的にまたは直接接続される。
【００４７】
この接続は、直接または間接的に、すなわち接続片を介在させて行ってもよい。各場合に、当該技術分野において標準的な方法で、両方の変形において適切なシール装置を設けることが当然可能である。
【００４８】
それぞれのコンデンサ装置５０は、専用の冷却装置を有さず、したがって、パワー半導体モジュール１の冷却面１６２によって、もっぱら間接的に冷却される。
【００４９】
同様に、この図は、コンデンサ装置５０の負荷接続装置５２４を、パワー半導体モジュール１の関連負荷入力接続装置２４と整列して、主側面２ａ／２ｂの法線方向に示す。これによって、同じ極性を有する外部接続装置の特に単純な接続が可能になる。パワー半導体モジュール１の負荷出力接続装置は、２つの長手方向側面（目に見えない）上に配置される。補助接続装置は、この場合に図示されていないが、しかし当然、パワー半導体モジュールの狭側面上に設けてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１  パワー半導体モジュール
１ａ  統合パワー半導体モジュール
１ｂ  パワー半導体サブモジュール
２ａ、２ｂ  主側面
３ａ、３ｂ  長手方向側面
４ａ、４ｂ  狭側面
１０  冷却装置
１２  フロー
１４  リターン
１６  冷却容量
１８  凹部
２０  パワーエレクトロニクススイッチング装置
２２  パワーエレクトロニクス回路
２４  負荷入力接続装置（負荷接続装置）
２６  負荷出力接続装置（負荷接続装置）
２８  制御接続装置
３０  ハウジング（カプセル化）
３４、３６、３８  凹部
４０  外部接続ボード
５０  コンデンサ装置
５０ｂ  統合コンデンサ装置
５６  冷却容量
５８  コンデンサ
１００、１００ａ  機器
１１０  フロー流入部（接続装置）
１２０  フロー流出部（接続装置）
１２２  第１のブランチ
１３０  リターン流入部（接続装置）
１４０  リターン流出部（接続装置）
１４２  第２のブランチ
１６０、１６２  冷却面
２２０  スイッチングモジュール（サブモジュール）
２４０  内部制御ボード
４００  シール装置
５００  冷却装置
５０２ａ、５０２ｂ  主側面
５１０  フロー流入部（第２の接続装置）
５２０  フロー流出部（第２の接続装置）
５２２  第２のブランチ
５３０  リターン流入部（第２の接続装置）
５４０  リターン流出部（第２の接続装置）
５４２  第２のブランチ
５６０  冷却面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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