(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの第２絶縁壁（２１，２２）、電力端子（３１，３２）のための複数の開口部（２４）及び該複数の開口部（２４）の間に配置された少なくとも１つの凹部（２５）を備えた第１ハウジングエレメント（２）に、
少なくとも１つの第１絶縁壁（１１，１２）を備えた第２ハウジングエレメント（１）を取り付けたモジュールハウジングであって、
前記第１絶縁壁（１１，１２）は前記凹部（２５）に挿入され、
前記第１ハウジングエレメント（２）の表面には、前記開口部（２４）の間に垂直に配置された少なくとも１つの第２絶縁壁（２１，２２）をさらに備えていることを特徴とするモジュールハウジング。
【請求項２】
前記第１ハウジングエレメント（２）が、少なくとも２つの第２の絶縁壁（２１，２２）を含み、前記第１の絶縁壁（１１）の両側に前記第２の絶縁壁（２１，２２）が配置される、または、前記第２ハウジングエレメント（１）が、少なくとも２つの第１の絶縁壁（１１，１２）を含み、前記第２の絶縁壁(２１）の両側に前記第１の絶縁壁（１１，１２）が配置されることを特徴とする請求項１に記載のモジュールハウジング。
【請求項３】
前記第２ハウジングエレメント（１）および前記第１ハウジングエレメント（２）は接着接合部（６）により接合され、前記接着接合部は前記第２絶縁壁（２１，２２）のうちの少なくとも１つにより前記開口部（２４）の少なくとも１つから分離されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のモジュールハウジング。
【請求項４】
前記モジュールはハウジングの壁及びカバーを備え、前記ハウジングエレメント（２）のうちの１つは前記カバーであり、前記ハウジングエレメント（１）の他の１つは前記ハウジング壁であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１の請求項に記載のモジュールハウジング。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１の請求項に記載のモジュールハウジングと、少なくとも２つの主電極を有する少なくとも１つの高電力半導体チップとを備え、前記電極は少なくとも２つの電力端子（３１，３２）に接続され、前記電力端子は外部の電気接触のため前記開口部（２４）に配置されていることを特徴とする電力半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電力エレクトロニクスの技術分野に関する。それは請求項１の前文によるモジュールハウジング及び電力半導体モジュールに関する。
【０００２】
【背景技術】
低電圧の非常に便利なものであった、確立されたダーリントントランジスタモジュールから発展したＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）の開発が、先の世紀の１０年間、産業界で行われている。最初、製造業者は単にダーリントンチップをＩＧＢＴチップに置き換えた。これは、いわゆる「標準モジュール」のいろいろなパーケージタイプに導いた。低電力デバイスは６パック又は完全な３相ブリッジ構成となる傾向があった。高電流割合のデバイスは２パック又は半ブリッジ構成を使用していたが、最高電流の定格が１パックで作られていた（逆平行高速ダイオードを有するＩＧＢＴ）。多様範囲のパッケージとバイポーラモジュールからの展開のこの組合せは、ほとんどの交換可能なモジュールの当惑させるほどの範囲で断片的な供給ベースを残していた。供給者は標準的な解決に進み、パッケージングの新しいツールへの投資をしたがらなかった。さらにその上、旧バイポーラから派生したパッケージングは高速切換えＭＯＳゲートＩＧＢＴで使用される時に多くの制限を有していた。
【０００３】
新世代のモジュールが現われ、パッケージング、特に低電力の範囲で、非常な多様性があり、供給者は高水準の集積化の新しい概念を導入し、通常、市場の特定部分を狙っていた。デバイスにもっと機能性を導入することにより、供給者は必ずしも「標準」という用語の２つの意味の標準モジュールを作ることができない。第１に、さらなる機能はモジュールの適用範囲を制限する。第２に、ほとんどのユーザにより要求される標準化、すなわちマルチプルソーシングは異なる技術プラットフォームにより供給者間で達成するのはより難しくなっている。
【０００４】
市場の最低電力範囲において、１９９６年９月７〜１３日のラスベガスでの電力システム世界会議９６におけるM.Feldvobらによる「低プロファイルのはんだ付け可能なエコノパックモジュールによる新コンパクトインバータコンセプト」で説明されたエコノパックが導入され、最終的に、標準モジュールの定義に達し、１以上の供給者により製造されると共に多くの顧客により使用されている。しかし、ローパック（LoPak）の導入まで、ABB半導体AGオンライン文書（www.absem.com）のS.Dewerらによる「２１世紀の標準モジュール」で説明されているように、特にＩＧＢＴ技術での使用のために設計され、１００Ａの６パックの定格以上の新しい標準モジュールはなかった。
【０００５】
伝統的な低電力高電圧の適用（３ｋＶ以上の線間電圧）はＧＴＯにより制御され（ゲートターンオフサイリスタ）、ＩＧＣＴ（集積ゲート制御サイリスタ）又はＩＧＢＴにより制御される。ＩＧＢＴは、サイリスタ構造の電力半導体と比較して、例えば、駆動装置に関する低い要求、絶縁構造から起こる容易な冷却のような幾つかの利点を有するデバイスであり、６．５ｋＶまでのブロッキング電圧のため十分に開発されると共に導入されている。４．５又は６．５ｋＶのブロッキング電圧を有するＩＧＢＴモジュールは最初、トラクションインバータのために設計され、その後、電力品質の適用のためと同様に産業の推進のために使用されていた。パッケージングは低電圧モジュール（１，２，２．５又は３．３ｋＶ）のためと同じ基準を維持していた。すべてのこれらのモジュールは標準のフットプリント、全体の寸法及び端子位置を有している。よって、すべてのクリーページ及び隙間の距離は同一で、それらはすべて同じ電気絶縁物を有している。６．５ｋＶのＩＧＢＴモジュールは、F.AuerbachらによるEUPECオンライン文書（www.eupec.com）の「６．５ｋＶのＩＧＢＴモジュール」に記載されている。
【０００６】
使用のため幾つかのモジュールのさらに高い電圧の直列接続を要求することが必要である。これらの種類の適用のための費用を削減する１つの可能性のある方法は、モジュール内のＩＧＢＴ半導体チップを直列接続することであり、その結果、今日利用可能な最高電圧のモジュールのブロッキング電圧の２倍又は３倍又はそれ以上の倍数のモジュールとなる。
【０００７】
しかし、これらの高電圧モジュールのため、ローパックモジュールに適用される伝統的なパッケージング設計のルールは、例えば、ハウジングの壁とカバーのような２つのハウジングエレメントの間の接着接合部のような、モジュールハウジングの重要な領域の絶縁応力なしに十分な絶縁を保証するのに十分でないことを証明していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、改善された絶縁耐力及び増加したブロッキング電圧性能を有する最初に説明した種類のモジュールハウジング及び電力半導体モジュールを供給することが本発明の目的である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的は、請求項１によるモジュールハウジング及び請求項５による電力半導体モジュールにより達成される。
【００１０】
本発明のモジュールハウジングはお互いに取付けられる２つの電気絶縁ハウジングエレメントを備えている。前記ハウジングエレメントの第１は電力端子及び溝状凹部のための少なくとも２つの開口部を備えている。開口部の間には少なくとも２つの絶縁壁がハウジングに及びそれに垂直に配置されている。前記絶縁壁の少なくとも１つの第１は前記ハウジングエレメントのうちの第２の一部分であり、前記第１ハウジングエレメントの凹部に挿入されているが、前記絶縁壁の少なくとも１つの第２は第１ハウジングエレメントの一部分である。
【００１１】
電力端子のための開口部間の絶縁壁は端子のコンパクト配列を可能にする。
【００１２】
本発明のモジュールハウジングの好適な実施例では、前記第１絶縁壁を有する前記第２ハウジングエレメントは前記凹部に挿入され、前記第１ハウジングエレメントは接着接合部により接合される。この接着接合部は前記第２絶縁壁の少なくとも１つにより前記開口部の少なくとも１つから分離されている。
【００１３】
接着剤は開口部の電力端子間の電気的隙間又はクリーページ経路にはない。そのため、電界は接着接合部にかけられることができ、経路は接合部と端子の少なくとも１つの間の少なくとも１つの絶縁壁により、常に遮られる。
【００１４】
さらなる実施例は従属請求項から分かる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明のより完全な理解及びそれに伴う多くの利点は、添付図面と関連させて考慮した時、以下の詳細な説明に関連させることによりもっとよく理解されるようになるのと同様に容易に得られるだろう。
【００１６】
今、図面を参照すると、幾つかの図面を通じて同様の参照符号は同一又は対応する部品を示している。
【００１７】
図１は本発明のモジュールハウジングの第１実施例を示している。ハウジングの壁１及びカバー２は共に適合するように設計されている。ハウジング壁１は図面には一部分のみ示されている。好ましくは、全体のハウジング壁は、例えば、半導体チップが取付けられるベースプレートを取囲む矩形状を有している。カバー２の一部分のみが示されているが、ハウジング壁の頂部にぴったり適合するように設計され、モジュールハウジングの完全な絶縁を保証する。ハウジングのカバー及び壁は共に接着され、堅固なモジュールハウジングを形成する。
【００１８】
ハウジング壁１の頂部には、小さな絶縁壁１１がハウジング壁の最上面に垂直に配置されている。図面に示されているように、絶縁壁１１はモジュール内部に向かうハウジング壁に重なっている。
【００１９】
カバー２はモジュールの外側の方へ開放している溝状凹部２３を有している。前記絶縁壁１１は、カバー２がハウジング壁１の最上部に置かれた時に凹部に滑動する。
【００２０】
図２はお互いに取付けられるハウジングの壁１及びカバー２を示している。カバー２は凹部２３に配置された絶縁壁１１を取囲んでいる。
【００２１】
カバー２は電力端子３１及び３２を挿入するための２つの開口部２４を備え、モジュール内に配置された半導体チップに接触するようになっている。これらの開口部は凹部２３の両側に配置されている。
【００２２】
カバー２にはカバー表面の最上部に垂直に立ち、凹部２３に平行に延びるさらなる絶縁壁２１及び２２がある。これらのカバーの絶縁壁２１及び２２は凹部と電力端子用開口部２４の間の凹部２３の両側に配置されている。カバー絶縁壁２１及び２２はそれらの間の絶縁壁１１より長く、それらは全カバーに渡り延びてさえいるかもしれない。
【００２３】
ハウジング壁１、カバー２及び電力端子３１には締付け孔１２，２５及び３３があり、次の２つの図面に示されているように、電力端子へ外部コネクタ４を取付けるためボルト又は螺子がそこに導かれる。
【００２４】
図３は前の図面による本発明のモジュールハウジングの第１実施例の断面図を示している。それはお互いにしっかり取付けられるハウジング壁１及びカバー２を示している。絶縁壁１１とカバー２の間には凹部の接着接合部６がある。カバーの絶縁壁２１及び２２はこの接着接合部を保護し、電気的クリーページ及び隙間経路を防いでいる。そのため、絶縁壁、特に電力端子３２と接着接合部６間の壁の高さｈWが少なくとも電力端子３２のスタック、接続棒４及び、例えばボルト５２及びナット５１のような締付けエレメントが使用されるものの高さｈSに等しいことが利点である。
【００２５】
図４は本発明のモジュールハウジングの第２実施例の断面図を示している。ハウジング壁１には２つの絶縁壁１１及び１２が配置されているが、カバーの絶縁壁２１は１つだけである。２つの絶縁壁１１及び１２のためカバーの絶縁壁２１の両側に配置されたカバーには対応する凹部がある。
【００２６】
接着接合部は図面の誘電点から非常に重要な１つの点である。接着層の誘電性を特徴付けるのは難しいので、その層の電界を制限するのがより安全である。本発明のモジュールハウジングでは、接着接合部と電力端子の１つの間には常に少なくとも１つの絶縁壁がある。
【００２７】
本発明のモジュールハウジングを有する電力半導体モジュールは少なくとも１６ｋＶまでの端子のブロッキング電圧に端子を自由に部分放電させると予想される。
【００２８】
本発明のモジュールハウジングのための可能性ある適用は高電圧の電力電子モジュール、例えば直列接続されたチップの電力電子モジュールであり、電力特性の機器又は中間電圧の運転に使用される。
【００２９】
絶縁壁を含むハウジングエレメントは電気絶縁材料、例えばエポキシ製である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハウジングエレメントを接続する前の、２つのハウジングエレメントを有する本発明のモジュールハウジングの一部分を示している。
【図２】お互いに取付けられたハウジングエレメント及び電力端子を有する、図１のモジュールハウジングを示している。
【図３】図２のモジュールハウジングの断面図を示している。
【図４】図２のモジュールハウジングの代わりの実施例の断面図を示している。
【符号の説明】
１            ハウジング
１１，１２    ハウジングの絶縁壁
１３          締付け孔
２            カバー
２１，２２    カバーの絶縁壁
２３          締付け孔
２４          端子孔
２５          凹部
３１，３２    電力端子
３３          締付け孔
４            接続棒
４１          カソード接点
５１，５２    締付けエレメント、ボルト及びナット
６            接着剤
ｈS          端子スタックの高さ
ｈW          壁の高さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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