JP3556175B2 - Semiconductor module and power converter - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベース部材の表面に、絶縁層を介して形成した回路パターン用導体部材を備え、該回路パターン用導体部材の表面に半導体チップをろう付け接合する方式の半導体モジュールに係り、特に電力変換用スイッチング素子に好適なパワー半導体モジュールと、それを用いた電力変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
スイッチング素子を内蔵したパワー半導体モジュールや、これに制御回路を内蔵したIPM(Inteligent Power Module)は、近年、自動車や鉄道車両など高信頼性が要求される分野で大きく用途が拡がり、この結果、信頼性の向上が特に要求されている。
【0003】
そして、このとき、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)などのスイッチング素子も大容量化され、これに伴い、半導体素子(半導体チップ)の発熱量が多くなるので、冷却能力の向上が強く要求されるようになっている。
また、近年、ハイブリッド自動車の実用化が進んでいるが、ここで、発進時、主としてモータ(電動機)により走行する方式のハイブリッド自動車の場合、パワー半導体素子は発進毎に短時間だけ大きく発熱する。
【0004】
従って、この様な用途では、パワー半導体素子の接合温度の最大値は低いが、パワー半導体素子の発熱変化幅が大きくなり、この結果、熱膨張と熱収縮による応力変化、いわゆる熱揺動も大きくなり、且つ、その回数も多くなる。
そして、この熱揺動は、特に半田などによるろう付接合部に熱疲労を与えるので、高信頼性の付与と保持には、効果的な冷却が必要になる。
【0005】
ところで、このようなパワー半導体モジュールやIPMでは、搭載されているパワー半導体素子の発熱量の多さを考慮し、通常、高熱伝導性の金属などからなるベースと、高熱伝導性で且つ高電気絶縁性の材料からなる絶縁基板と、回路パターンが形成された導電層とで構成されるのが一般的であり、このとき、搭載部品の発熱量に応じて絶縁基板の材料が選択されるのが通例である。
【0006】
そして、発熱量が大きな中容量から大容量の製品では、絶縁基板として、高価ではあるが、熱伝導率の大きいアルミナセラミックス、窒化アルミニウムセラミックスなどのセラミックスが主として用いられている。
ここで、図23と図24に、従来技術によるパワー半導体モジュールの一例を示す。
【0007】
このモジュールは、図示のように、例えば銅などのベース板101の一方の面(図では上側の面)に、絶縁基板となるセラミック板2101を張り合わせ、このセラミック板2101に形成してある回路パターン2102a上に、半田付接合されたパワー半導体素子104を設けたものである。
このとき、セラミック板2101は、裏面の銅パターン2102bを用いてベース板101に半田付接合されている。
【0008】
そして、この回路パターン2102aに金属線304による接続が施され、更にパワー用外部接続端子302aと信号用外部接続端子302bに対する配線が施された上でケース303内に納められ、樹脂301により封止される。
なお、ここで、樹脂とは合成樹脂、いわゆるプラスチックのことである。
【0009】
次に、ベース板101は、グリース2105を介在させて、冷却部材に取り付けられるが、ここで、図23は、水冷式の冷却部材2104に取り付けた場合で、図24はフィンを有する空冷式の冷却部材2201に取り付けた場合であり、このとき、いずれも取付ボルト2103により冷却部材に固定される。
【0010】
ところで、パワー半導体モジュールは、線膨張係数が異なる種々の材料が用いられているので、ベース板101に反りがあるのが一般的である。
ここで、この反りの方向は、部品及び製造工程により、ベース板101の冷却部材に対する接合面の中央が窪んでいる凹方向と、接合面の中央が膨らんでいる凸方向の双方の場合がある。
【0011】
反りが凹方向の場合、ベースと冷却部材間にあるグリース2105の層厚が増してしまうので、ベースと冷却部材間の接触熱抵抗が大きくなり、冷却能力が低下し、動作時、パワー半導体素子104の温度上昇が抑えられず、性能が低下し破壊してしまう虞れもあり、また、熱揺動も大きくなるので、半田接合層107などによる接合部の寿命が低下してしまう。
【0012】
一方、反りが凸方向の場合、取付用のボルト2103を締め付けた際に、セラミック基板2101に大きな曲げモーメントが現われ、しばしば割れが生じてしまう。
ここで、割れが生じたセラミック基板2101は、絶縁耐量が失われてしまうので、このような半導体モジュールは使用不能になってしまう。
【0013】
このように、セラミック基板2101は高熱伝導で高絶縁であるが、脆く割れ易く、従って、図23と図24に示すセラミック基板2101を用いたパワー半導体モジュールは、冷却能力には特に問題はないが、セラミック基板2101の割れによる絶縁破壊という致命的な不良を生じる危険性があり、取付けに際しては細心の注意が必要である。
【0014】
一方、発熱量が比較的少ない小容量のパワー半導体モジュールでは、絶縁基板として、熱伝導率はあまり高くないが、かなり安価な樹脂製の絶縁層が用いられている。
図25は、従来技術による小容量パワー半導体モジュールの一例で、この場合絶縁基板の代りに樹脂絶縁層102が用いられている。
【0015】
そして、この樹脂絶縁層102に回路パターンとなる導電層306を設け、この導電層306上にパワー半導体素子104が半田接合されているものであり、その他の構成は、図24の場合と同じである。
ところで、この樹脂絶縁層102を用いた場合も、セラミック基板2101を用いた場合と同様に反りが生じる。
【0016】
ここで、反りが凹方向の場合は、同様に接触熱抵抗が増大し、冷却能力が低下する。
一方、反りが凸方向の場合、樹脂絶縁層102は、セラミック基板2101と比較して縦弾性係数が小さく延びが大きいので、割れる虞はない。
【0017】
以上の様に、樹脂絶縁層102は縦弾性係数が小さく、延びも大きいが、熱伝導率が小さく、従って、この図25の樹脂絶縁板102を用いたパワー半導体モジュールは、取付けの際に絶縁基板が割れる虞れはないが、冷却能力に問題がある。
【0018】
ところで、以上の半導体モジュールでは、いずれもグリース2105が用いられている。
ここで、このグリース2105は、シリコン樹脂とセラッミク粉末の複合材料なので、熱伝導率はあまり高くない。
【0019】
このため、無いよりは数段優れてはいるものの、このグリース2105があるため、ベースと冷却部材間の熱抵抗が、パワー半導体素子104と冷却部材の間の熱抵抗の数割程度までを占めてしまうことになり、従って、この間の接触熱抵抗が低減できれば、冷却能力の向上に大きく寄与できることになる。
【0020】
そこで、この接触熱抵抗による冷却能力の低下と、絶縁基板の割れによる絶縁破壊の対策として、図26に示すパワー半導体モジュールがある。
この図26に示すモジュールは、セラミック基板2101を直接、ろう付により冷却部材2201に接合したものであり、従って、例えば図24に示した半導体モジュールにおけるベース板101と冷却部材2201間の接合部は、最初から存在しない。
【0021】
従って、このモジュールの場合、勿論、接合部に介在すべきグリースの層も無く、接触熱抵抗は本質的に存在しないので、冷却能力は飛躍的に向上する。
また、この結果、ベース板101のねじ締めによる取付けも無いので、締め付けによる割れが発生する虞れも少ない。
【0022】
しかも、このとき、冷却部材2201をAl−SiCなどの線膨張係数の小さい材料で構成することにより、セラミック基板2101との接合時の温度変化による残留応力と、運転時での熱応力が低減され、この結果、セラミック基板2101に発生する割れの虞れを更に小さく抑えることができる。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、半導体素子の冷却能力向上に限度がある点に配慮がされておらず、半導体モジュールの大容量化と高信頼性の保持に問題があった。
まず、図23乃至図25に示した従来技術は、上記したように、絶縁基板の割れの問題があり、高信頼性が要求される用途への適用に不安があった。
【0024】
また、これらの従来技術は、取付けにも細心の注意が必要であり、更に、グリースが低熱伝導であるため、これを用いてもフィンとベース間の接触熱抵抗を小さく抑えるのが困難で、冷却能力の向上に問題があった。
【0025】
一方、図26に示した従来技術では、上記したように、冷却部材に線膨張係数の小さい材料を用いることにより、セラミック基板接合時の温度変化による残留応力と運転時での熱応力が低減でき、この結果、セラミック基板が割れる虞れは少ない。
【0026】
しかし、セラミックスは本質的に脆い材料であるから、大容量化によりセラミック基板の面積が大きくなった場合には、熱応力も大きくなるので、絶縁基板が割れる虞がある。
また、自動車など、振動が厳しい用途に適用した場合には、セラミック基板に割れが生じてしまう虞れがあり、セラミック基板を用いた場合、パワー半導体モジュールの取り扱いには細心の注意が必要で、保守に際しても充分な注意を払う必要がある。
【0027】
本発明の目的は、冷却能力に優れ、絶縁基板の割れによる絶縁破壊の危険性の小さい、高信頼性のパワー半導体モジュール及びそれを用いた電力変換装置を提供することにある。
【0028】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、ベース部材の表面に、絶縁層を介して形成した回路パターン用導体を複数部分備え、該複数部分の回路パターン用導体の表面に半導体素子をろう付け接合した半導体モジュールにおいて、前記絶縁層が合成樹脂絶縁層であって、前記半導体素子がパワー半導体素子であり、前記回路パターン用導体と半導体素子とが応力緩衝板を介してろう付け接合されており、前記回路パターン用導体の、少なくとも前記半導体素子が接合される部分を、内部に流体の流通路が貫通している導体部材で形成し、前記複数部分からなる回路パターン用導体の前記流通路の間が絶縁配管を介して接続し、前記半導体素子を、前記流通路に通流される前記流体により冷却させるようにして達成される。
【0029】
このとき、前記流通路を有する導体部材が2個以上で、これら導体部材の中の少なくとも2個については、それらの流通路の出口と入口が同一直線上に位置するようにして、前記ベース部材に配置されていてもよく、前記流通路に通流される流体を冷却する熱交換装置からなる循環系統と、前記循環系統に冷媒を流すポンプと、前記ポンプを駆動する電気回路を備え、前記電気回路が、前記ベース部材に設置されているようにしてもよい。
【0030】
また、このとき、前記熱交換装置が風冷式であり、その冷却風により前記ベース部材が冷却されるようにしてもよく、或いは、前記ベース部材が内部に流通路を有し、該流通路に、前記熱交換装置で冷却された流体が通流されるようにしてもよい。
【0031】
更には、前記流通路を有する導体部材の当該流通路に対する前記流体の通流が絶縁配管を介して行なわれ、この絶縁配管の融点が、前記ろう付け接合に使用されるろう材の融点よりも高くなるように構成してもよく、前記流体が、別途設置されているエアコン装置から分岐された冷媒であるようにしてもよい。
【0032】
同じく上記目的は、前記いずれかに記載の半導体モジュールを主回路のスイッチング素子として用い、電力変換装置を構成することによっても達成される。
【0033】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の実施の形態について具体的に説明する前に、ここで、この実施形態の基本的な構成について、図1の平面図と図2の側面図により、簡単に説明する。
これら図1と図2において、まず、101はベース板で、このベース板101の一方の面に樹脂絶縁層102が設けてある。
次に、103は導体部材で、図示のように、幾つかの部分に分かれていて、これにより、半導体素子が接合される回路パターン導体を形成するようになっている。
【0034】
そして、各導体部材103は、樹脂絶縁層102を介して、ベース板101の上に配列され、樹脂絶縁層102によりベース板101に接合されていて、これら各導体部材103の露出面に、各々のパワー半導体素子104が半田接合層107により接合されている。
【0035】
ここで、各導体部材103は、例えば銅などの導電材料で作られ、図2に表わされているように、所定の厚さを持ち、その内部に、夫々厚み方向と直角に、冷却用流体の通路となる孔が、往復2本の流通路106として形成してある。
【0036】
そして、これらの流通路106は、絶縁材で作られている配管、つまり絶縁配管105により相互に連通され、各導体部材103の往復2本の流通路106を通って、一連の冷却用流体通路が折り返えされた経路として形成されるように作られている。
【0037】
そこで、配管105を介して、各導体部材103の流通路106に、所定の冷却材となる流体、例えば所定の温度の水を通流させてやれば、各導体部材103は、それぞれに接合されている各々のパワー半導体素子104に対する回路パターン導体を形成すると共に、各パワー半導体素子104を冷却する部材としても働くことになる。
【0038】
ここで、これら図1と図2の構成によれば、各導体部材103とパワー半導体素子104間の伝熱経路には、半田接合層107が介在しているだけであり、絶縁物は一切ないから、流通路106内の冷却水とパワー半導体素子104の間の熱抵抗は極めて小さく、従来の絶縁基板が介在していた場合と比較して大幅に低減されているので、高い冷却性能が容易に得られる。
【0039】
また、このとき、配管105が絶縁配管にしてあるので、異った電位にある各導体部材103の間で必要とする絶縁が容易に得られ、導体部材103による回路パターンの形成も容易になる。
また、このとき、各導体部材103は、ベース板101上に複数個並べて配置される。
【0040】
そこで、各導体部材103の流通路106の入口と出口は、同一直線上に配置する。
これにより、各流通路106の入口と出口が直線上に向き合って配置させることができ、容易に配管の接続ができ、簡潔な配管が形成できる。
【0041】
ところで、各導体部材103は、その中に流通路106が形成されるので、一般の回路パターンにおける導体層に比して遥かに厚くする必要がある。
ここで、この導体部材103の厚みが増すと、ベース板101との線膨張係数の差により、加工時及び運転時に発生する熱応力が大きくなる。
【0042】
しかし、ここでは、樹脂絶縁層102に、縦弾性係数が小さく、延びが大きい材料を適用することにより、厚さが大きな導体部材103をベース板101に接合しても、熱応力による樹脂絶縁層102に割れや、割れによる絶縁低下を招く虞れがない。
【0043】
このとき、パワー半導体素子104の放熱は、導体部材103の流通路106内を流れる冷却水の熱伝達によるので、樹脂絶縁層102の熱伝導の値は全く問題にならないから、上記したように、割れの発生が起こらない材質が任意に選べることになる。
【0044】
次に、本発明によるパワー半導体モジュールについて、図示の実施の形態により、具体的に説明する。
ただし、本発明は、以下に説明する実施の形態に限られるものではない。
【0045】
まず、図3、図4、図5は、本発明を3相パワー回路を含むパワー半導体モジュールに適用した場合の一実施の形態で、ここで、図3は平面構造を表わし、図4は、図3のA−A '断面を、そして、図5は、図3のB−B '断面を表わす。
【0046】
また、図6は、この3相パワー回路の等価回路で、各端子部分の符号は、図3の端子における符号と同じである。なお、この等価回路は、例えば3相のインバータとして使用されるものである。
【0047】
これらの図において、この実施形態によるパワー半導体モジュールは、ベース板101の一方の面(図4では上側になっている方の面)に絶縁基板となる樹脂絶縁層102を設け、その上に流通路106を有する導体部材103と、他の回路パターンとなる導電層306を接合し、この導体部材103上の所定の位置にパワー半導体素子104を、半田接合層107により接合させたものである。
【0048】
そして、各導体部材103の流通路106は、相互に絶縁配管105aにより連通され、外部に引き出されている。
また、各導体部材103上には、絶縁層401を介して、別の回路パターン305が、接合されている。
【0049】
更に、パワー半導体素子104と導体部材103、回路パターン305、それに導電層306は、それぞれ金属細線304により接続されている(図4では省略されている)。
ここで、これらの金属細線304には、300〜500μmφ程度のアルミニウム合金のワイヤが用いられている。
【0050】
また、導体部材103、回路パターン305、及び導電層306には、適宜、内部接続端子308と外部接続端子302が設けてあり、内部接続端子308にはプリント基板307が接続されていて(図3にはプリント基板307の外形のみ破線で示している)、更に、このリント基板307には外部接続端子302bが適宜設けられている。
【0051】
ここで、この実施形態では、ケース303が樹脂絶縁層102を介してベース板101に接着されている(図3にはケースの外形のみ破線で示している)が、このとき、ケース303の材料として、耐熱性を有するPPS(ポリフェニレンサルファイド)樹脂を用いることにより、パワー半導体素子104と導体部材103の半田による接合と同時に、ケース303を樹脂絶縁層102に接着することができる。
【0052】
そして、これら導体部材103、絶縁配管105の一部、導電層305、回路パターン305、パワー半導体素子104、金属細線304、内部配線308、それに外部接続端子302の一部は、熱伝導率の高い樹脂301によって封止され、パワー半導体モジュールとして完成される。
【0053】
このとき、この封止用の樹脂301には、エポキシ樹脂などの比較的硬い熱硬化性樹脂を使用するのが一般的であるが、封止の際や、使用時に封止樹脂が金属細線や素子に悪影響を与えることを防止するために、シリコンゲルなどの比較的柔らかい材料を用いるようにしてもよい。
【0054】
更に具体的に説明すると、まず、ベース板101は、軽量で安価なアルミニウム若しくはアルミニウム合金で作られている。
これは、このベース板101が、パワー半導体モジュール内で比較的大きな体積を有するので、銅と比較して、安価で軽量にできるアルミニウムがパワー半導体モジュールを作製するのに適しているからである。
【0055】
一方、冷却性能が重視される場合は、更に熱伝導率の高い銅を用いる。
このとき、ベース板101は、内部での熱の広がりによる熱抵抗の低減が充分に得られるように、少なくとも2mmの厚さにしてあり、30mm程度の厚さにすることもある。ここで、このベース板101に、更に強制空冷用のフィン、又は水冷用の水冷管を設けても良い。
【0056】
次に、絶縁基板となる樹脂絶縁層102には、高絶縁性が要求されるので、このため、フィラーが分散されたエポキシ樹脂を用いるようになっている。なお、これにより低熱抵抗性も与えられる。
【0057】
そして、このフィラーが分散されたエポキシ樹脂による樹脂絶縁層102は、セラミック板と比較して縦弾性率が小さく、延びが大きいので、接合時と運転時の熱応力によっても、割れる虞れがない。
【0058】
ここで、フィラーには、例えば酸化珪素、酸化アルミニウムなどの高熱伝導性の無機化合物で作られたものを用いればよく、このとき、フィラーの含有率を増すほど、樹脂絶縁層102の熱抵抗が低減できる。
【0059】
しかし、エポキシ樹脂中に分散可能なフィラー量には限界があるので、通常はフィラーの含有率を75〜95%の範囲にすると良く、この場合、樹脂絶縁層102の熱伝導率は2〜5W/mKの範囲となる。
【0060】
一方、樹脂絶縁層102の熱抵抗を低減するのに有効な別の方法は、それを薄くすることである。
しかし、樹脂絶縁層102を薄くすると、その分、絶縁耐圧が低下してしまう上、樹脂絶縁層にピンホールなどが発生し易くなって、信頼性が低下する虞れがあり、従って、樹脂絶縁層102の厚さの下限には限界があり、要求される絶縁耐圧にもよるが、50〜250μm程度が下限になる。
【0061】
ここで、本発明の場合、この樹脂絶縁層については、熱抵抗の低減よりも、加工時及び運転時の熱応力の緩和が要求されるので、従来のパワー半導体モジュールの場合よりも厚めの方がよい。
【0062】
また、この樹脂絶縁層102は、導体部材103及び導電層306をベース板101から絶縁するものであるから、これらの周囲にも絶縁耐圧に相当する沿面距離が必要であり、このため、足りない分は、ベース板101の表面を絶縁層で覆うことで補う必要がある。
【0063】
そこで、この実施形態では、図示のように、この樹脂絶縁層102をベース板101の導体部材103側の全面に設けてある。
次に、導体部材103の材料としては、熱伝導を優先する場合は、銅若しくはアルミニウムの合金が選択される。
【0064】
このとき、アルミニウムは軽量であるという利点があるが、線膨張係数が大きいので、パワー半導体素子104を接合する半田接合層107の信頼性に問題があり、高信頼性を要求される用途には向かない。
一方、銅はアルミニウムと比較して、低熱膨張性且つ高熱伝導性であり、従って、導体部材103に適している。
【0065】
また、パワー半導体素子104と導体部材103を接合する半田接合層107の信頼性を考慮する場合は、導体部材103として、線膨張係数がパワー半導体素子104を形成するシリコンに比較的近く、且つ、熱伝導率が高い材料を選択する。
【0066】
このとき該当する材料としては、モリブデン、アルミニウム・シリコンカーバイド(Al−SiC)、銅と銅酸化物の複合材料などがあるが、この導体部材103には流通路106を設ける必要があるので、加工性を考慮し、銅と銅酸化物の複合材料が最適であるといえる。
【0067】
この銅と銅酸化物の複合材料は、銅と銅酸化物の比率により、線膨張係数、熱伝導率を変えることができ、ここで銅酸化物の比率が30%のとき、線膨張係数が13.5×10−6/Kで、熱伝導率が240W/mKとなり、これが導体部材103に適している。
【0068】
次に、各導体部材103は流通路106の入口と出口が直線上にあるようにする。
入口と出口が直線上にあるようにすると、同一部品で構成でき、容易に配管接続できるという利点がある。
【0069】
ここで、図3の実施形態では、1個の導体部材103aの他に、同一形状の導体部材103bが3個並んで配置されているが、このとき、図示のように、入口と出口が直線上に並んでいると、同一部品を並べて配置した場合、それぞれの入口と出口をそのまま配管接続できる。
【0070】
次に、このときの配管接続方法について説明する。
図3の実施形態では、配管接続した後で導電層306及び導体部材103を樹脂絶縁層102に接合するようになっており、このときの配管接続の手順を図7から図9により説明する。
【0071】
これらの図は配管接続順序を示したもので、矢印方向に配管105と導体部材103を移動させることにより、配管の接続を行なう。
ここで、効率的な組立てのためには、各導体部材103bにおける流通路106の入口と出口が直線上にあることと、配管接続方向の反対側に十分なスペースを設けることが要件となり、更に、配管経路が図示のように、一筆書きになるようにするとよい。
【0072】
ところで、各導体部材103は回路パターンを形成する導体であり、図6に示す回路の一部の配線になっているので、導体部材103同士が異なる電位となる場合があり、この場合、導体部材103の流通路106をつなぐのに絶縁配管を使用する必要がある。
【0073】
図3の実施形態では、導電部材103がそれぞれ電位を異にするので、絶縁配管105aにより配管している。
しかし、同電位になる導体部材同士の配管は絶縁配管である必要はない。ここで、図3の配管105bは絶縁配管でない。
【0074】
一方、外部にある冷却水循環用のポンプに接続する配管と、パワー半導体素子の発熱により温度上昇した水の冷却用熱交換器に接続する配管には、一部、絶縁配管105aを設け、ポンプや熱交換器から絶縁されるようにする。
【0075】
ここで、絶縁配管105aは、例えばテフロン(商品名)製とすれば良い。テフロンは高絶縁性である上、可撓性に富み容易に曲げられるので、配管接続が容易になり、化学的にも安定しているので、高信頼性が得られる。
【0076】
次に、導体部材103に設ける流通路106は、導体部材103の熱抵抗が小さくなるように、パワー半導体素子104に近い部分に設ける。
このとき、複数の流通路106を設けると、熱伝達面積が増すので冷却効率が向上する。
【0077】
一方、熱伝達面積を増すためには、図10(a)に示すように、流通路106を折り曲げて渦巻状にしても良く、同じく、図10(b)に示すように、流通路106の内面にひれを設けるようにしても良い。
【0078】
次に、流通路106を設ける方法について説明する。
まず、第一の方法は、ドリルなどの穿孔工具により、そのまま導体部材103に孔を開けて流通路106を形成する方法である。
【0079】
また、第二の方法は、予め導体部材103を、その厚み方向に分割された状態の2枚の部材としておき、双方の向かい合う面を切削加工て溝を形成する方法であり、この場合は、切削した面をろう付け等により貼り合わせることにより流通路106が得られる。
【0080】
ここで、第一の方法は、工程は少ないが、形状に制約があり、流通路の形状は直線になった単純なものに限られる。
一方、第二の方法は、工程は多くなるが、図10に示したように、曲がった複雑な形状や、複雑の断面の通路が作成可能である。
ここで、上記した銅と銅酸化物の複合材料は、切削加工が可能なので、導体部材に向いている。
【0081】
次に、導電層306は、電気伝導を考慮して、銅若しくはアルミニウムの合金で作られ、樹脂絶縁層102の表面に張り合わせてある。
ここで、アルミニウムは軽量、安価であると共に、前述のように、ベース板101と同じ材料であり、このため、加工時、樹脂絶縁層102に生じる熱応力が小さくなるので、導電層を構成する材料として適している。
【0082】
次に、導体部材103と導電層306を樹脂絶縁層102に接合する方法について説明すると、これは、樹脂絶縁層102上の所定の位置に接着材を塗布し、各々所定の位置に導体部材103と導電層306を載置した後、加熱、加圧することにより接合するのである。
【0083】
従って、ここで導体部材103と導電層306の厚さが概ね等しければ、加圧したとき、導体部材103及び導電層306と樹脂絶縁層102の接合面に均一な圧力が掛かるので、良好な接合を得ることができる。
【0084】
一方、回路パターン305は、絶縁層401を介して導体部材103に接合されているが、このときの絶縁層401の形成方法には、まず第一の方法として樹脂を用いる方法がある。
この場合、シリコン樹脂系の接着剤を絶縁層401に用いることにより、回路パターン305の導体部材103に対する接合と絶縁が同時に達成できることになる。
【0085】
ここで、回路パターン305と、この回路パターンに適宜に設ける内部配線は抵抗が低く、運転時に生じる発熱は少ないから、それらについては冷却の必要はなく、従って、シリコン樹脂の低熱伝導性は問題とならない。
【0086】
一方、接着剤塗布時の気泡などにより絶縁層401にピンホールが形成されていると、絶縁強度が落ちてしまうので、このときの接着剤は100μmから600μm程度の厚さに塗るのが望ましい。また、回路パターン305の接着は、パワー半導体素子104の半田接合のための加熱と同時に行なうとよい。
【0087】
絶縁層401の形成方法の第二は、セラミック基板を用いる方法で、この方法の場合、銀を表面と裏面に蒸着したアルミナ板を用いる。
そして、まず、このアルミナ板の一方の面を、半田を介して導体部材103と導電層306に接合し、その他方の面に、回路パターン305を半田接合するのである。
【0088】
このとき使用する半田の融点は、導体部材103とパワー半導体素子104を接合する半田接合層107の融点と概ね同等とするのが望ましい。こうすることにより、パワー半導体素子104と導体部材103の半田接合と同時に、半田接合が得られるからである。
【0089】
パワー半導体素子104には、スイッチング素子としてMOSFET、又はIGBTを用いる。
ここで、低耐圧の場合にはMOSFETを用い、高耐圧が必要な場合にはIGBTを用いるといった選択が可能である。
この実施形態は、図6から明らかなように、MOSFETが用いられており、ここで、フリーホイールダイオードには、MOSFETの寄生ダイオードを用いている。
【0090】
他方、スイッチング素子としてIGBTを用いる場合には、別途、IGBTと逆並列接続したフリーホイールダイオードを搭載する。
また、この実施形態は、ベアチップを実装した構成について示しているが、導体部材103上にトランスファーモールドされたディスクリートデバイスを実装しても、ベアチップの場合と同様に実施可能で、導体部材103により効果的に冷却される
次に、各導体部材103と導電層306には、図示のように、外部接続端子が適宜設けてある。
ここで、まず、外部接続端子302aは外部パワー回路に接続される。
このため、この外部接続端子302aは、ケース303に予めインサート形成しておき、パワー半導体素子104を導体部材103に半田付けするとき、及びケース303をベース板101に接着するとき、これと同時に、導体部材103と導電層306に半田接合するとよい。
【0091】
次に、回路パターン305には、内部接続端子308が適宜設けてある。
このため、内部接続端子308は、プリント基板307に半田接合されるが、このプリント基板307には、パワー半導体素子104を駆動するドライバICと、このドライバIC及びパワー半導体素子で構成されるパワー回路を制御するマイコン、ゲート抵抗、サージ吸収用のコンデンサ等の電子部品を搭載してもよい。
【0092】
また、このプリント基板307には、更に外部接続端子302bが適宜設けてあり、これにより、外部信号系回路に接続できるようになっている。
ところで、上記実施形態において、導体部材103の表面に、半田濡れ性が良好な、例えばNi、Ag、Pt、Sn、Sb、Cu、Zn、Pd の群から選択された少なくとも1種の金属、又は、これらの群から選択された少なくとも2種の金属を含む合金を被覆するようにしてもよい。
【0093】
ここで、上記した金属又は合金は、良好な半田濡れ性を備えているので、これらで導体部材103の表面を覆うことにより、パワー半導体素子104の半田付け性が大きく改善され、この結果、良好な接合が確実に得られることになり、より一層の信頼性向上を得ることができる。
ここで、図3に示した実施形態では、導体部材103の表面をNi でメッキしたものである。
【0094】
次に、この実施形態において、上記した良好な半田濡れ性を備えている金属若しくは合金を導体部材103の表面に被覆する範囲について説明する。
まず、本発明の実施形態としては、この被覆範囲は、導体部材103の全表面であっても良いが、一部でもよい。すなわち少なくとも一部であれば良い。
【0095】
ここで、まず、導体部材103の表面の一部に被覆したとすると、この場合、以下の効果が得られる。
例えば、Ag など、半田濡れは良好だが、アルミニウムとの接合性が乏しい材料を用いる場合、一部にだけ被覆することにより、パワー半導体素子104の半田接合部ではAg メッキによる良好な半田接合が得られる。
【0096】
他方、アルミニウムの金属細線304が接続される部分にはAg メッキが無いので、パワー半導体素子104と金属細線304の双方共に良好な接合を得ることができる。
次に、一部だけの被覆により、半田接合時でのパワー半導体素子104の位置ずれを抑えることができる。
【0097】
このとき、被覆した材料の半田濡れ性が良好な場合には、接合時に半田が溶融したとき、パワー半導体素子104が浮いて所定の位置から動いてしまうことがあるが、このとき、予め、パワー半導体素子104が半田接合される部分にのみ半田濡れ性が良好な材料で被覆しておけば、この部分の外には溶融した半田が流れ出さないので、パワー半導体104が動く虞れはなく、従って、所定の位置に半田接合することができるのである。
【0098】
この場合、半田のフィレット(流れ面)がパワー半導体素子104の周囲に綺麗に形成されるようにするためには、このときの半田の厚さ(後述)と同じか、数倍分程度、パワー半導体104の接合面より広い大きさの範囲を半田濡れが良好な材料で被覆すればよい。
【0099】
このときの半田接合層107の厚さとしては、半田接合部に発生する熱歪みの低減の見地から、50μm以上になるようにするのが望ましい。
従って、上記した被覆処理部がパワー半導体104の周囲からはみ出してしまう範囲は、50μmから数100μm程度となる。
【0100】
このときのパワー半導体素子104と導電層103の接合に使用する半田接合層107の材質としては、プロセス温度が低い点からみると、63%Sn−37%Pb などの錫と鉛の共晶組成に近い合金が望ましいが、鉛を含有していない半田が要求される場合には、Sn−Ag、Sn−Ag−Cu、Sn−Ag−Bi(ビスマス)系の半田を使用すればよい。
【0101】
ここで、半田の選定の際、半田の接合時の最高温度を、前期絶縁配管の耐熱温度よりも低くすることにより、配管接続後の半田接合が可能となる。
このとき、半田接合は、一般的に融点より50℃程度高い温度で行なうので、半田の融点を、絶縁配管105の耐熱温度より50℃以上低くするとよい。
【0102】
一方、半田接合の最高温度を、絶縁配管105の耐熱温度より高くする必要がある場合には、半田接合の後で配管を接続してやれば良い。
ここで、導体部材103を樹脂絶縁層102に接合する際は、前述のように、加圧を要する。従って、半田接合は、導体部材103を樹脂絶縁層102に接合する工程よりも後の工程となるので、半田接合後に配管接続する際には、導体部材103は既にベース板101上に固定されている。
【0103】
このような場合には、図11に示すように、導体部材103に形成してある流通路106の入口と出口が外側を向いている構成とすることにより、半田接合後での配管接続を可能にすることができる。
【0104】
次に、パワー半導体素子104を導体部材103に接合するための半田接合層107について、図12と図13により説明する。
ここで、図13は、図12のA部の拡大図であり、これらの図から明らかなように、この半田接合層107には、その層の間に応力緩衝板1001が設けてある。
【0105】
そこで、この応力緩衝板1001の材料として、その線膨張係数の値が、パワー半導体素子104を構成するシリコンと導体部材103を構成する材料の間にある材料を用いることにより、半田接合層107に生じる熱ひずみを低減させることができる。
【0106】
そして、このような応力緩衝板1001の材料としては、比較的、線膨張係数が低いにもかかわらず、熱伝導率が高く、しかも半田濡れ性が良好なことから、ニッケル若しくはニッケル合金が適している。
【0107】
このとき、半田接合層107に、予めこの半田接合層107の厚さと同等の直径のニッケルのボールを混入しておくことにより、応力緩衝板1001が半田接合層107の層中で傾くのが防止でき、半田接合層107の層厚の均一性が保持されるので、更に高信頼性が得られる。
【0108】
従って、以上に説明した実施形態によれば、冷却能力に優れ、絶縁基板の割れによる絶縁破壊の危険性が少なく、高信頼性のパワー半導体モジュールを容易に得ることができる。
また、この結果、この実施形態に係るパワー半導体モジュールを用いることにより、高信頼性の電力変換装置を容易に得ることができる。
【0109】
次に、本発明の他の実施形態に係る半導体モジュールついて、図14〜図17により説明する。
このとき、図14は平面構造を表わし、図15は図14のA−A'断面、図16は図14のB−B'断面を表わす。
一方、図17は、図14における配管接続方法を説明するため、導体部材103と配管105、流通路106、樹脂絶縁層102、それにパワー半導体素子104だけを抜き出して示したものである。
【0110】
ここで、まず、これらの図14〜図17に示した実施形態が、図3〜図5で説明した実施形態と異なる点は、図14と図3を比較すれぱ明らかなように、主として導体部材間の配管の接続形式にある。なお、その他の点では、ほとんど共通しているので、同じ構成については同じ符号を付すだけで、詳しい説明は割愛する。
【0111】
すなわち、図3の実施形態では、各導体部材103の流通路106が、図では横方向になっていて、一連の冷却用流体通路の最後で折り返えされた経路として形成されているのに対して、この図14の実施形態では、流通路106が縦方向になっていて、一連の冷却用流体通路が、各導体部材103を順次往復して通過して行く経路として形成されている。
【0112】
また、この結果、これらの実施形態の間の大きな相違点は、一連の冷却用流体通路における絶縁配管105aの適用個所にもある。
つまり、外部との接続部に絶縁配管105aが設けてある点は、図3の実施形態と同様であるが、この図14の実施形態では、導体部材103間の配管については、絶縁配管105aが長さの短い個所で、且つ曲がりの無い個所にだけに設けられているからである。
【0113】
詳しく説明すると、この図14の実施形態では、図17を見れば更に明らかなように、絶縁配管105aは、図で上側にある1個の導体部材103eと、下側にある3個の導体部材103fの間の直線部分にだけ設けられている。
ここで、金属の配管と異なり、絶縁配管105aには大きな曲率を設けない方が、絶縁劣化の虞れがない点で優れていることは言うまでもない。
【0114】
そこで、この図14〜図17に示した実施形態では、配管に曲がりが必要な個所については、配管の入口と出口が同電位となるように、導体部材103を配置し、これにより、導体部材103eと導体部材103f間の配管にだけ絶縁配管105aを用いれば済むようにしてある。
【0115】
そして、この結果、導体部材103e同士と、導体部材103f同士の配管には、成型が容易な金属など、導電材料の配管105bを用いることができ、配管を曲げたことによる信頼性の低下が起こらないようにすることができる。
【0116】
従って、この実施形態によれば、絶縁配管105aは直線に限られ、絶縁配管105aを曲げる必要がなく、従って、曲げによる絶縁配管の劣化の虞れは極めて少なく、高信頼性である。
また、この結果、高価な絶縁配管105aの使用量が少なくて済み、低価格化が図れることになる。
【0117】
次に、この図14の実施形態では、上記の配管配置を可能にするため、回路パターンとなる導電層306が絶縁層401を介して、導体部材103eの上に設けてあり、この点でも、図3の実施形態とは異なっている。
【0118】
そして、この導電層306が導体部材103e上に設けられた結果、導体部材103eと導体部材103fの間が空間になり、曲がりの無い管路で配管することができ、且つ配管距離が小さくなるので、絶縁配管105aの寸法を短くすることができる。
【0119】
このとき、この導体層306は、銅、アルミニウムなどの良導体で形成できるので、図3の実施形態における導電層306のように、厚さを大にする必要はない。
しかも、この導電層306には、導体部材103eと対向する電流が流れるので、相対的にインダクタンスが低下される。
【0120】
そして、このインダクタンスの低下により、パワー半導体素子104がオフしたときの電圧の跳ね上がりが小さくなり、過電圧によるパワー半導体素子104の破壊の虞れが少なくできる。
【0121】
次に、図18と図19は、図3に示したパワー半導体モジュールに、熱交換器1802と冷却水循環用のポンプ1801、ファン1803、それに、これらポンプとファンなどからなる補機駆動用の電気回路を設けた場合の本発明の一実施形態で、図18は平面構造を示し、図19は、図18のA−A’断面を示したものである。
【0122】
ここで、図3〜図5で説明した実施形態と同じ構成については、同一の符号を付してあり、従って、これらの部分についての詳しい説明は割愛する。
これら図18と図19において、補機を駆動する電気回路は、補機用のパワー半導体素子1701と、このパワー半導体素子1701を搭載するための導電層からなる第1のプリント基板1702、それに第2のプリント基板1703で構成されている。
【0123】
そして、まずプリント基板1702は、導体部材103と同時に加熱、加圧により樹脂絶縁層102に接合してある。
ここで、このプリント基板1702は、導体部材103より薄いが、厚さの差が生じる部分に治具等を挿入することにより、導体部材103と同一の面圧で接合させることができるようにする。
【0124】
次に、第2のプリント基板1703も、プリント基板1702と同時に樹脂絶縁層102に接合する。
そして、この後、プリント基板1702にパワー半導体素子1701を半田接合するのであるが、このときの半田接合は、主機を駆動するパワー半導体素子104と同時に行なう。
【0125】
第2のプリント基板1703には、補機の駆動を制御する回路と、その他の電子部品が搭載されるが、更に、主機の駆動を制御する回路と電子部品を搭載しても良い。
そして、このプリント基板1703は、適宜、内部接続端子308を介してプリント基板307と電気的に接続される。
【0126】
各導電部材103の流通路106は、絶縁配管105aを介して熱交換器1802とポンプ1801に連接され、冷却水1804がポンプ1801により循環され、パワー半導体素子103で発生した熱により、温度が上昇した冷却水1804は、熱交換器1802の中で、ファン1803から供給される冷却風1805により強制空冷される。
【0127】
このとき、ベース板101の下面にもファン1803から供給される冷却風1805を誘導させることにより、このベース板101からの放熱が促進されるようにする。
これにより、プリント基板1702上に搭載してある補機用のパワー半導体素子1701と第2のプリント基板1703に搭載されている回路素子の冷却が図れることになる。
【0128】
このとき、主機の駆動回路は流通路106を設けた導体部材103により冷却されるが、補機の駆動回路は、ベース板101下面からの熱伝達だけで放熱される。
従って、第1のプリント基板1702と第2のプリント基板1703は、図示のように、冷却風1805の流れの上流側に位置するようにしてある。
【0129】
但し、補機に対して主機の電力が大きく、主機の下部のベース下面の方が補機の下部のベース下面の温度より高くなる場合には、主機の駆動回路が冷却風1805の風上になるように配置してもよい。
【0130】
次に、図20は、ベース板101も水冷式にした場合の本発明の一実施形態であり、このため、図示のように、ベース板101にも流通路106を設けると共に、ポンプ1801も2台設け、熱交換器1801で放熱された冷却水1804bが、ベース板101に設けた流通路106を循環するように構成してある。
【0131】
従って、この図20の実施形態によれば、補機用駆動回路の発熱量が多くなっても容易に対応して、常に効率よく冷却することができ、高信頼性が図れることになる。
【0132】
次に、図21は、本発明に係る半導体モジュールを、エアコン(エアコンデショナ:空気調和装置)が装備されている自動車の電子部品に適用した場合の一実施形態で、ここに示した自動車用のエアコンは、主要部が圧縮機2001と凝縮器2002、膨張弁2003、それに蒸発器2004で構成され、これらの内部と配管内には、例えば代替フロンなどの所定の冷媒が封入されている。
【0133】
圧縮機2001は、図示してない自動車のエンジンで駆動され、これにより、圧縮機2001は、蒸発器2004からガス状の冷媒を吸入して圧縮し、温度が常温以上の高温に上昇したガス状の冷媒を凝縮器2002に供給する動作を行ない、結果として、凝縮器2002の内部は高温高圧状態になり、蒸発器2004の内部は低圧状態になるように動作する。
【0134】
このとき、膨張弁2003は、液化された冷媒だけを通過させる働きをし、これにより、凝縮器2002側での高圧状態と、蒸発器2004側での低圧状態が破られないで保持されるようにする。
【0135】
そこで、図示してないファンなどにより、凝縮器2002を常温の大気に曝された状態にし、自動車の車室内の空気が蒸発器2004に曝されるようにしておくと、凝縮器2002の中の高温にあるガス状の冷媒は、常温の大気により熱を奪われて温度が低下し、液化する。
【0136】
そこで、この液化した冷媒が膨張弁2003を通過して蒸発器2004に供給されると、ここは低圧状態にあるので、ここで液体の冷媒は、車室内の空気から気化潜熱を奪って急激に蒸発沸騰し、ガス化して急激に温度が低下する。
【0137】
このとき、蒸発器2004内でガス化した冷媒は、次々と圧縮機2001に吸入されるので、蒸発器2004内が高圧になることはなく、冷媒の連続した蒸発が維持され、この結果、凝縮器2002が曝されている車室内の空気が冷され、エアコンとしての働きが得られることになる。
【0138】
そこで、この図21の実施形態では、このエアコンに上記した本発明の実施形態による半導体モジュールの何れかを適用し、蒸発器2004から圧縮機2001に至る冷媒の経路に、半導体モジュールの導体部材103を通る一連の冷却用流体通路が含まれるように構成したものである。
【0139】
ここで、蒸発器2004から出てくるガス状の冷媒は、エアコンにより冷されてる車室内の空気とほぼ同じ温度で、常温よりもかなり低温にあり、従って、この実施形態によれば、パワー半導体素子103を更に効果的に冷却することができる。
【0140】
次に、図22は、図21の実施形態において、半導体モジュールの導体部材103を通る一連の冷却用流体通路に、制御弁2005を備えた分岐配管2006を設けたものである。
従って、この実施形態の場合、制御弁2005があるので、半導体モジュールの使用状況に応じて、そこに通流される冷媒の流量を変えることができる。
【0141】
上記実施形態によるパワー半導体モジュールを自動車に適用した場合、対象となる負荷にスタータジェネレータがある。
このスタータジェネレータは、発進時に電動機で走行する方式のハイブリッド自動車に備えられているものであり、従って、その制御に適用したパワー半導体モジュールは、発進時に短時間使用される。
【0142】
つまり、この場合、パワー半導体モジュールの発熱は短時間であり、従って、図22の実施形態によれば、パワー半導体素子が発熱するときだけ制御弁2005を開き、エアコンの冷媒を導体部材103に循環させることにより、パワー半導体素子を効果的に冷却できる。
【0143】
【発明の効果】
本発明によれば、冷却能力に優れ、絶縁基板の割れによる絶縁破壊の虞れが少なく、高信頼性のパワー半導体モジュールと、それを用いた電力変換装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による半導体モジュールの一概要を示す平面図である。
【図2】本発明による半導体モジュールの一概要を示す正面図である。
【図3】本発明による半導体モジュールの第1の実施形態を示す平面図である。
【図4】本発明による半導体モジュールの第1の横実施形態を示す断面図である。
【図5】本発明による半導体モジュールの第1の縦実施形態を示す断面図である。
【図6】本発明による半導体モジュールの第1実施形態の等価回路である。
【図7】本発明による半導体モジュールの第1の実施形態の配管接続方法の説明図である。
【図8】本発明による半導体モジュールの第1の実施形態の配管接続方法の説明図である。
【図9】本発明による半導体モジュールの第1の実施形態の配管接続方法の説明図である。
【図10】本発明の実施形態における導体部材の一例を示す説明図である。
【図11】本発明による半導体モジュールの第1の実施形態における変形例の説明図である。
【図12】本発明による半導体モジュールの第1の実施形態における接合部の説明図である。
【図13】本発明による半導体モジュールの第1の実施形態における接合部の拡大説明図である。
【図14】本発明による半導体モジュールの第2の実施形態を示す平面図である。
【図15】本発明による半導体モジュールの第2の実施形態を示す断面図である。
【図16】本発明による半導体モジュールの第2の実施形態を示す断面図である。
【図17】本発明による半導体モジュールの第2の実施形態の配管接続方法を示す平面図である。
【図18】本発明による半導体モジュールの第3の実施形態を示す平面図である。
【図19】本発明による半導体モジュールの第3の実施形態を示す断面図である。
【図20】本発明による半導体モジュールの第4の実施形態を示す断面図である。
【図21】本発明による半導体モジュールの第5の実施形態を示す構成図である。
【図22】本発明による半導体モジュールの第5の実施形態を示す構成図である。
【図23】従来技術による半導体モジュールの第1の例を示す断面図である。
【図24】従来技術による半導体モジュールの第2の例を示す断面図である。
【図25】従来技術による半導体モジュールの第3の例を示す断面図である。
【図26】従来技術による半導体モジュールの第4の例を示す断面図である。
【符号の説明】
101 ベース板
102 樹脂絶縁層
103 導体部材
104 パワー半導体素子
105、105a 絶縁配管
105b 配管(導体)
106 流通路
107 半田接合層
301 樹脂(封止用)
302 外部接続端子
303 ケース
304 金属細線
305 回路パターン
306 導電層
307 プリント基板
308 内部接続端子
401 絶縁層
1001 応力緩衝板
1701 補機用パワー半導体素子
1702 第1のプリント基板(補機用パワー半導体素子を搭載する導電層)
1703 第2のプリント基板
1801 ポンプ
1802 熱交換器
1803 ファン
1804 冷却水
1805 冷却風
2001 圧縮機
2002 凝縮器
2003 膨張弁
2004 蒸発器
2005 制御弁
2006 分岐配管
2101 セラミック基板
2102 回路パターン
2103 取付ボルト
2104 水冷フィン
2105 グリース
2201 空冷フィン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor module having a circuit pattern conductor member formed on a surface of a base member with an insulating layer interposed therebetween, and brazing a semiconductor chip to the surface of the circuit pattern conductor member, and in particular, relates to a power module. The present invention relates to a power semiconductor module suitable for a switching element for conversion and a power converter using the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, power semiconductor modules with built-in switching elements and IPMs (Intelligent Power Modules) with built-in control circuits have been widely used in fields requiring high reliability, such as automobiles and railway vehicles. There is a particular demand for improved performance.
[0003]
At this time, a switching element such as an IGBT (insulated gate bipolar transistor) is also increased in capacity, and accordingly, the amount of heat generated by the semiconductor element (semiconductor chip) is increased. It has become.
In recent years, hybrid vehicles have been put into practical use. Here, in the case of a hybrid vehicle that travels mainly by a motor (electric motor) when starting, the power semiconductor element generates a large amount of heat for a short time each time the vehicle starts.
[0004]
Therefore, in such an application, although the maximum value of the junction temperature of the power semiconductor element is low, the width of change in heat generation of the power semiconductor element is large, and as a result, the stress change due to thermal expansion and thermal contraction, so-called thermal fluctuation, is also large. And the number of times increases.
And this thermal fluctuation gives thermal fatigue especially to the brazed joint part by solder or the like, so that effective cooling is necessary for providing and maintaining high reliability.
[0005]
By the way, in such a power semiconductor module or IPM, in consideration of a large amount of heat generated by a mounted power semiconductor element, a base made of a metal having a high thermal conductivity and a base having a high thermal conductivity and a high electrical insulation are generally used. In general, it is composed of an insulating substrate made of a conductive material and a conductive layer on which a circuit pattern is formed. At this time, the material of the insulating substrate is selected according to the heat generation of the mounted components. It is customary.
[0006]
In a medium- to large-capacity product that generates a large amount of heat, ceramics such as alumina ceramics and aluminum nitride ceramics, which are expensive but have high thermal conductivity, are mainly used as insulating substrates.
Here, FIGS. 23 and 24 show an example of a conventional power semiconductor module.
[0007]
In this module, as shown in the figure, a
At this time, the
[0008]
Then, the
Here, the resin is a synthetic resin, so-called plastic.
[0009]
Next, the
[0010]
By the way, since various materials having different linear expansion coefficients are used for the power semiconductor module, the
Here, depending on parts and manufacturing processes, the direction of the warpage may be either a concave direction in which the center of the joining surface of the
[0011]
If the warp is in the concave direction, the layer thickness of the
[0012]
On the other hand, when the warpage is in the convex direction, a large bending moment appears on the
Here, since the dielectric strength of the cracked
[0013]
As described above, although the
[0014]
On the other hand, in a small-capacity power semiconductor module that generates a relatively small amount of heat, an insulating layer made of a resin that is not very high in heat conductivity but is relatively inexpensive is used as an insulating substrate.
FIG. 25 shows an example of a small-capacity power semiconductor module according to the prior art. In this case, a
[0015]
Then, a
By the way, even when the
[0016]
Here, when the warpage is in the concave direction, the contact thermal resistance similarly increases, and the cooling capacity decreases.
On the other hand, when the warp is in the convex direction, the
[0017]
As described above, the
[0018]
By the way, in all of the above semiconductor modules,
Here, since the
[0019]
Therefore, although the
[0020]
Therefore, as a countermeasure against the reduction of the cooling capacity due to the contact thermal resistance and the dielectric breakdown due to the crack of the insulating substrate, there is a power semiconductor module shown in FIG.
In the module shown in FIG. 26, the
[0021]
Therefore, in the case of this module, there is, of course, no layer of grease to be interposed at the joint, and there is essentially no contact thermal resistance, so that the cooling capacity is dramatically improved.
Further, as a result, since there is no mounting of the
[0022]
Moreover, at this time, by forming the cooling
[0023]
[Problems to be solved by the invention]
The above prior art does not consider that there is a limit to the improvement of the cooling capability of the semiconductor element, and has a problem in increasing the capacity of the semiconductor module and maintaining high reliability.
First, the prior art shown in FIGS. 23 to 25 has a problem of cracking of the insulating substrate as described above, and there is concern about application to applications requiring high reliability.
[0024]
In addition, these prior arts require careful attention to mounting, and furthermore, since the grease has low thermal conductivity, it is difficult to suppress the contact thermal resistance between the fin and the base even when using the grease. There was a problem in improving the cooling capacity.
[0025]
On the other hand, in the prior art shown in FIG. 26, as described above, by using a material having a small linear expansion coefficient for the cooling member, the residual stress due to a temperature change at the time of joining the ceramic substrate and the thermal stress at the time of operation can be reduced. As a result, there is little possibility that the ceramic substrate is cracked.
[0026]
However, since ceramics is essentially a brittle material, if the area of the ceramic substrate is increased due to the increase in capacity, thermal stress also increases, and the insulating substrate may be broken.
Also, when applied to applications with severe vibration, such as automobiles, there is a risk that the ceramic substrate will crack, and when using a ceramic substrate, careful handling of the power semiconductor module is necessary, Great care must be taken during maintenance.
[0027]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a highly reliable power semiconductor module which is excellent in cooling capacity and has a low risk of dielectric breakdown due to cracking of an insulating substrate, and a power converter using the same.
[0028]
[Means for Solving the Problems]
The above object is to provide a circuit pattern conductor formed on a surface of a base member via an insulating layer.Multiple partsPrepared,Multi-partBrazing and joining semiconductor elements to the surface of circuit pattern conductorsdidIn semiconductor modules,The insulating layer is a synthetic resin insulating layer, the semiconductor element is a power semiconductor element, the circuit pattern conductor and the semiconductor element are brazed and joined via a stress buffer plate,At least a portion of the circuit pattern conductor to which the semiconductor element is joined is provided with a fluid flow passage therein.PenetratesFormed of conductive membersThe flow path of the circuit pattern conductor composed of the plurality of portions is connected through an insulating pipe, and the semiconductor element is cooled by the fluid flowing through the flow path.Is achieved in this way.
[0029]
At this time, the number of the conductor members having the flow passages is two or more, and at least two of the conductor members are arranged such that the outlets and the entrances of the flow passages are located on the same straight line, and the base member A circulation system comprising a heat exchange device for cooling a fluid flowing through the flow passage, a pump for flowing a refrigerant through the circulation system, and an electric circuit for driving the pump. A circuit may be provided on the base member.
[0030]
At this time, the heat exchange device may be an air-cooled type, and the cooling air may be used to cool the base member. Alternatively, the base member may have a flow passage therein, and Then, the fluid cooled by the heat exchange device may flow.
[0031]
Furthermore, the flow of the fluid to the flow path of the conductor member having the flow path is performed through an insulating pipe, and the melting point of the insulating pipe is lower than the melting point of the brazing material used for the brazing. The fluid may be configured to be higher, and the fluid may be a refrigerant branched from an air conditioner separately installed.
[0032]
Similarly, the above object is also achieved by using any one of the semiconductor modules described above as a switching element of a main circuit to configure a power conversion device.
[0033]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
First, before specifically describing an embodiment of the present invention, a basic configuration of the embodiment will be briefly described with reference to a plan view of FIG. 1 and a side view of FIG.
In FIGS. 1 and 2,
Next,
[0034]
The
[0035]
Here, each of the
[0036]
These flow
[0037]
Therefore, when a fluid serving as a predetermined coolant, for example, water at a predetermined temperature is allowed to flow through the
[0038]
Here, according to the configurations shown in FIGS. 1 and 2, the heat transfer path between each
[0039]
Further, at this time, since the
At this time, a plurality of
[0040]
Therefore, the inlet and outlet of the
Thereby, the inlet and the outlet of each
[0041]
By the way, since each
Here, when the thickness of the
[0042]
However, here, by applying a material having a small longitudinal elastic modulus and a large extension to the
[0043]
At this time, since the heat radiation of the
[0044]
Next, a power semiconductor module according to the present invention will be specifically described with reference to the illustrated embodiments.
However, the present invention is not limited to the embodiments described below.
[0045]
First, FIGS. 3, 4 and 5 show an embodiment in which the present invention is applied to a power semiconductor module including a three-phase power circuit. Here, FIG. 3 shows a planar structure, and FIG. A- of FIG.A '5 is a sectional view, and FIG.B 'Represents a cross section.
[0046]
FIG. 6 is an equivalent circuit of this three-phase power circuit, and the reference numerals of the respective terminals are the same as those of the terminals in FIG. This equivalent circuit is used, for example, as a three-phase inverter.
[0047]
In these figures, in the power semiconductor module according to this embodiment, a
[0048]
The
Further, another
[0049]
Furthermore, the
Here, aluminum alloy wires having a diameter of about 300 to 500 μm are used for the
[0050]
The
[0051]
Here, in this embodiment, the
[0052]
The
[0053]
At this time, it is common to use a relatively hard thermosetting resin such as an epoxy resin for the sealing
[0054]
More specifically, first, the
This is because the
[0055]
On the other hand, when importance is placed on the cooling performance, copper having a higher thermal conductivity is used.
At this time, the
[0056]
Next, the
[0057]
The
[0058]
Here, the filler may be made of an inorganic compound having high thermal conductivity such as silicon oxide or aluminum oxide. At this time, as the content of the filler increases, the thermal resistance of the
[0059]
However, since there is a limit to the amount of filler that can be dispersed in the epoxy resin, the content of the filler is usually preferably in the range of 75 to 95%. In this case, the thermal conductivity of the
[0060]
On the other hand, another effective method for reducing the thermal resistance of the
However, when the thickness of the
[0061]
Here, in the case of the present invention, the resin insulating layer is required to relax thermal stress during processing and operation rather than reducing thermal resistance. Is good.
[0062]
Further, since the
[0063]
Therefore, in this embodiment, as shown in the figure, the
Next, as a material of the
[0064]
At this time, although aluminum has the advantage of being lightweight, it has a large linear expansion coefficient, so there is a problem in the reliability of the
On the other hand, copper has low thermal expansion and high thermal conductivity as compared with aluminum, and therefore is suitable for the
[0065]
When the reliability of the
[0066]
At this time, applicable materials include molybdenum, aluminum / silicon carbide (Al-SiC), a composite material of copper and copper oxide, and the like. Considering the properties, it can be said that a composite material of copper and copper oxide is optimal.
[0067]
This composite material of copper and copper oxide can change the coefficient of linear expansion and the thermal conductivity depending on the ratio of copper and copper oxide. Here, when the ratio of copper oxide is 30%, the coefficient of linear expansion is 13.5 × 10-6/ K, the thermal conductivity becomes 240 W / mK, which is suitable for the
[0068]
Next, each
When the inlet and the outlet are arranged on a straight line, there is an advantage that the parts can be constituted by the same parts and the piping can be easily connected.
[0069]
Here, in the embodiment of FIG. 3, in addition to one
[0070]
Next, a pipe connection method at this time will be described.
In the embodiment of FIG. 3, the
[0071]
These drawings show the pipe connection order, and the pipes are connected by moving the
Here, in order to assemble efficiently, it is necessary that the inlet and the outlet of the
[0072]
By the way, since each
[0073]
In the embodiment of FIG. 3, since the
However, the pipes between the conductor members having the same potential need not be insulating pipes. Here, the
[0074]
On the other hand, some of the pipes connected to the external cooling water circulation pump and the pipes connected to the water heat exchanger for cooling water whose temperature has increased due to the heat generated by the power semiconductor element are provided with an insulating
[0075]
Here, the insulating
[0076]
Next, the
At this time, if a plurality of
[0077]
On the other hand, in order to increase the heat transfer area, the
[0078]
Next, a method of providing the
First, the first method is a method in which a hole is made in the
[0079]
Further, the second method is a method in which the
[0080]
Here, in the first method, although the number of steps is small, the shape is restricted, and the shape of the flow passage is limited to a simple one having a straight line.
On the other hand, in the second method, although the number of steps is increased, as shown in FIG. 10, a curved complicated shape or a passage having a complicated cross section can be created.
Here, the above-described composite material of copper and copper oxide is suitable for a conductor member because it can be cut.
[0081]
Next, the
Here, aluminum is lightweight and inexpensive, and as described above, is made of the same material as the
[0082]
Next, a method of joining the
[0083]
Therefore, if the thicknesses of the
[0084]
On the other hand, the
In this case, by using a silicone resin-based adhesive for the insulating
[0085]
Here, since the
[0086]
On the other hand, if a pinhole is formed in the insulating
[0087]
The second method for forming the insulating
Then, first, one surface of this alumina plate is joined to the
[0088]
The melting point of the solder used at this time is desirably approximately equal to the melting point of the
[0089]
As the
Here, it is possible to select to use a MOSFET when the breakdown voltage is low and to use an IGBT when a breakdown voltage is required.
In this embodiment, as is apparent from FIG. 6, a MOSFET is used, and a parasitic diode of the MOSFET is used as the freewheel diode.
[0090]
On the other hand, when an IGBT is used as the switching element, a freewheel diode connected in antiparallel to the IGBT is separately mounted.
Further, this embodiment shows a configuration in which a bare chip is mounted. However, even when a discrete device which is transfer-molded on the
Next, external connection terminals are appropriately provided on each of the
Here, first, the
For this reason, the
[0091]
Next, the
Therefore, the
[0092]
Further, the printed
By the way, in the above embodiment, at least one metal selected from the group of Ni, Ag, Pt, Sn, Sb, Cu, Zn, and Pd having good solder wettability on the surface of the
[0093]
here,Since the above-described metals or alloys have good solder wettability, covering the surface of the
Here, in the embodiment shown in FIG. 3, the surface of the
[0094]
Next, a range in which the surface of the
First, in the embodiment of the present invention, the covering area may be the entire surface of the
[0095]
Here, first, if a part of the surface of the
For example, when using a material such as Ag that has good solder wettability but poor bonding property with aluminum, by coating only a part of the material, good solder bonding by Ag plating can be obtained at the solder bonding portion of the
[0096]
On the other hand, since there is no Ag plating on the portion to which the
Next, displacement of the
[0097]
At this time, when the solder wettability of the coated material is good, when the solder is melted at the time of joining, the
[0098]
In this case, in order for the fillet (flow surface) of the solder to be formed neatly around the
[0099]
At this time, the thickness of the
Accordingly, the range in which the above-mentioned coating processing portion protrudes from the periphery of the
[0100]
The material of the
[0101]
Here, when selecting the solder, by making the maximum temperature at the time of joining the solder lower than the heat-resistant temperature of the insulating pipe, the solder joining after connecting the pipe becomes possible.
At this time, since the soldering is generally performed at a temperature higher by about 50 ° C. than the melting point, the melting point of the solder may be lower than the heat-resistant temperature of the insulating
[0102]
On the other hand, when the maximum temperature of the solder joint needs to be higher than the heat-resistant temperature of the insulating
Here, when joining the
[0103]
In such a case, as shown in FIG. 11, the inlet and outlet of the
[0104]
Next, the
Here, FIG. 13 is an enlarged view of a portion A in FIG. 12. As is clear from these drawings, the
[0105]
Therefore, by using a material having a coefficient of linear expansion between the silicon forming the
[0106]
As a material for such a
[0107]
At this time, by mixing a nickel ball having a diameter equivalent to the thickness of the
[0108]
Therefore, according to the embodiment described above, it is possible to easily obtain a high-reliability power semiconductor module having an excellent cooling capacity, a low risk of dielectric breakdown due to a crack in an insulating substrate.
As a result, a highly reliable power converter can be easily obtained by using the power semiconductor module according to this embodiment.
[0109]
Next, a semiconductor module according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
At this time, FIG. 14 shows a planar structure, and FIG.14AA ′ section of FIG.14BB ′ section of FIG.
On the other hand, FIG. 17 shows only the
[0110]
Here, first, the difference between the embodiment shown in FIGS. 14 to 17 and the embodiment described with reference to FIGS. 3 to 5 is that, as apparent from a comparison between FIGS. It is in the form of pipe connection between members. In other respects, since they are almost common, only the same reference numerals are given to the same components, and detailed description is omitted.
[0111]
That is, in the embodiment of FIG. 3, the
[0112]
Also, as a result, a major difference between these embodiments lies in the application of the insulating
That is, the point that the insulating
[0113]
More specifically, in the embodiment of FIG. 14, as is clear from FIG. 17, the insulating
Here, it is needless to say that, unlike the metal pipe, it is better not to provide the insulating
[0114]
Therefore, in the embodiment shown in FIGS. 14 to 17, the
[0115]
Then, as a result, the conductor member 103eEach otherIn addition, for the pipe between the
[0116]
Therefore, according to this embodiment, the insulating
As a result, the amount of the expensive insulating
[0117]
Then this figure14In the embodiment, in order to enable the above piping arrangement, a
[0118]
Since the
[0119]
At this time, since the
In addition, since a current opposing the
[0120]
Then, due to the decrease in the inductance, the voltage jump when the
[0121]
Next, FIGS. 18 and 19 show the power semiconductor module shown in FIG. 3 in which a
[0122]
Here, the same components as those in the embodiment described with reference to FIGS. 3 to 5 are denoted by the same reference numerals, and therefore, detailed description of these portions is omitted.
In FIGS. 18 and 19, an electric circuit for driving the auxiliary machine includes a
[0123]
First, the printed
Here, this printed
[0124]
Next, the second printed
After that, the
[0125]
On the second printed
The printed
[0126]
The
[0127]
At this time, the cooling
Thus, the
[0128]
At this time, the drive circuit of the main unit is cooled by the
Therefore, the first printed
[0129]
However, the power of the main engine is larger than that of the auxiliary equipment, and the temperature of the base lower surface of the lower part of the main equipment is lower than the temperature of the base lower surface of the lower part of the auxiliary equipment.highIn such a case, the drive circuit of the main engine may be arranged so as to be located on the windward side of the cooling
[0130]
Next, FIG. 20 shows an embodiment of the present invention in which the
[0131]
Therefore, according to the embodiment of FIG. 20, even if the amount of heat generated by the auxiliary device drive circuit is increased, it can be easily coped with, the cooling can be always efficiently performed, and high reliability can be achieved.
[0132]
Next, FIG. 21 shows an embodiment in which the semiconductor module according to the present invention is applied to electronic parts of a vehicle equipped with an air conditioner (air conditioner: air conditioner). The main part of the air conditioner is composed of a
[0133]
The
[0134]
At this time, the
[0135]
Therefore, when the
[0136]
When the liquefied refrigerant passes through the
[0137]
At this time, the refrigerant gasified in the
[0138]
Therefore, in the embodiment of FIG. 21, any one of the semiconductor modules according to the above-described embodiments of the present invention is applied to the air conditioner, and the
[0139]
Here, the gaseous refrigerant coming out of the
[0140]
Next, FIG. 22 shows the embodiment of FIG. 21 in which a
Therefore, in the case of this embodiment, since the
[0141]
When the power semiconductor module according to the above embodiment is applied to an automobile, a target load is a starter generator.
This starter generator is provided in a hybrid vehicle of a system that runs with an electric motor at the time of starting. Therefore, the power semiconductor module applied to the control is used for a short time at the time of starting.
[0142]
That is, in this case, the heat generation of the power semiconductor module is short, and therefore, according to the embodiment of FIG. 22, the
[0143]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a highly reliable power semiconductor module, which is excellent in cooling capacity and is less likely to cause dielectric breakdown due to cracking of an insulating substrate, and a power converter using the same.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an outline of a semiconductor module according to the present invention.
FIG. 2 is a front view showing an outline of a semiconductor module according to the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing a first embodiment of a semiconductor module according to the present invention.
FIG. 4 is a sectional view showing a first lateral embodiment of a semiconductor module according to the present invention.
FIG. 5 is a sectional view showing a first vertical embodiment of a semiconductor module according to the present invention.
FIG. 6 is an equivalent circuit of the first embodiment of the semiconductor module according to the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a pipe connection method of the first embodiment of the semiconductor module according to the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a pipe connection method of the first embodiment of the semiconductor module according to the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a pipe connection method of the first embodiment of the semiconductor module according to the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an example of a conductor member according to the embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an explanatory view of a modification of the first embodiment of the semiconductor module according to the present invention.
FIG. 12 is an explanatory diagram of a joint in the first embodiment of the semiconductor module according to the present invention.
FIG. 13 is an enlarged explanatory view of a joint in the first embodiment of the semiconductor module according to the present invention.
FIG. 14 is a plan view showing a second embodiment of the semiconductor module according to the present invention.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the semiconductor module according to the present invention.
FIG. 16 is a sectional view showing a second embodiment of the semiconductor module according to the present invention.
FIG. 17 is a plan view showing a pipe connection method of a second embodiment of the semiconductor module according to the present invention.
FIG. 18 is a plan view showing a third embodiment of the semiconductor module according to the present invention.
FIG. 19 is a sectional view showing a third embodiment of the semiconductor module according to the present invention.
FIG. 20 is a sectional view showing a fourth embodiment of the semiconductor module according to the present invention.
FIG. 21 is a configuration diagram showing a fifth embodiment of the semiconductor module according to the present invention.
FIG. 22 is a configuration diagram showing a fifth embodiment of the semiconductor module according to the present invention.
FIG. 23 is a sectional view showing a first example of a conventional semiconductor module.
FIG. 24 is a cross-sectional view showing a second example of a semiconductor module according to the related art.
FIG. 25 is a sectional view showing a third example of a semiconductor module according to the related art.
FIG. 26 is a sectional view showing a fourth example of a semiconductor module according to the related art.
[Explanation of symbols]
101 Base plate
102 resin insulation layer
103 conductor member
104 Power semiconductor device
105, 105a Insulated piping
105b Piping (conductor)
106 Flow passage
107 Solder bonding layer
301 resin (for sealing)
302 External connection terminal
303 cases
304 thin metal wire
305 Circuit pattern
306 conductive layer
307 Printed circuit board
308 Internal connection terminal
401 insulation layer
1001 stress buffer plate
1701 Power semiconductor device for auxiliary equipment
1702 First printed circuit board (conductive layer on which power semiconductor element for auxiliary equipment is mounted)
1703 Second printed circuit board
1801 pump
1802 heat exchanger
1803 fan
1804 Cooling water
1805 Cooling air
2001 Compressor
2002 Condenser
2003 expansion valve
2004 evaporator
2005 control valve
2006 Branch piping
2101 Ceramic substrate
2102 Circuit pattern
2103 Mounting bolt
2104 Water-cooled fin
2105 Grease
2201 Air-cooled fin
Claims (11)
前記絶縁層が合成樹脂絶縁層であって、
前記半導体素子がパワー半導体素子であり、
前記回路パターン用導体と半導体素子とが応力緩衝板を介してろう付け接合されており、
前記回路パターン用導体の、少なくとも前記半導体素子が接合される部分を、内部に流体の流通路が貫通している導体部材で形成し、
前記複数部分からなる回路パターン用導体の前記流通路の間が絶縁配管を介して接続し、
前記半導体素子を、前記流通路に通流される前記流体により冷却させることを特徴とする半導体モジュール。On the surface of the base member comprises a plurality of portions of the circuit pattern conductors formed through the insulating layer, the semiconductor modules brazing the semiconductor device on the surface of the circuit pattern conductors of the plurality of portions,
The insulating layer is a synthetic resin insulating layer,
The semiconductor element is a power semiconductor element,
The circuit pattern conductor and the semiconductor element are brazed and joined via a stress buffer plate,
At least a portion of the circuit pattern conductor to which the semiconductor element is joined is formed by a conductor member through which a fluid flow passage passes .
The connection between the flow passages of the circuit pattern conductor composed of the plurality of parts is connected via an insulating pipe,
A semiconductor module , wherein the semiconductor element is cooled by the fluid flowing through the flow passage .
前記半導体モジュールが、前記流通路を有する導体部材を2個以上備え、これら導体部材の中の少なくとも2個が、それらの流通路の出口と入口が同一直線上に位置するように、前記ベース部材に配置されていることを特徴とする半導体モジュール。In the invention according to claim 1,
The semiconductor module is provided with a conductor member 2 or more having a flow passage, at least two of these conductors member urchin by the outlet and inlet of their flow passage is positioned on the same straight line, the base member A semiconductor module, wherein the semiconductor module is arranged in a semiconductor module.
前記半導体モジュールが前記流通路に冷媒を流すポンプを駆動する電気回路を備え、
該電気回路が前記ベース部材に設置されていることを特徴とする半導体モジュール。In the invention according to any one of claims 1 and 2 ,
The semiconductor module includes an electric circuit that drives a pump that causes a refrigerant to flow through the flow passage,
A semiconductor module, wherein the electric circuit is provided on the base member .
前記半導体モジュールが、前記半導体素子の駆動回路部と、該駆動回路部を制御する制御部とを備えていることを特徴とする半導体モジュール。In the invention according to any one of claims 1 to 3 ,
The semiconductor module according to claim 1, wherein the semiconductor module includes a drive circuit unit for the semiconductor element and a control unit for controlling the drive circuit unit .
前記半導体素子がMOSFETであることを特徴とする半導体モジュール。In the invention according to any one of claims 1 to 4 ,
A semiconductor module , wherein the semiconductor element is a MOSFET .
前記半導体素子がIGBTであることを特徴とする半導体モジュール。In the invention according to any one of claims 1 to 4 ,
A semiconductor module , wherein the semiconductor element is an IGBT .
前記IGBTは、フリーホイールダイオードが逆並列接続されたIGBTであることを特徴とする半導体モジュール。In the invention according to claim 6 ,
The semiconductor module IGBT is characterized by IGBT der Rukoto the freewheeling diode connected in anti-parallel.
前記回路パターン用導体の、少なくとも前記半導体素子が接合される部分を、内部に流体の流通路が貫通している導体部材で形成し、At least a portion of the circuit pattern conductor to which the semiconductor element is joined is formed of a conductor member through which a fluid flow passage passes.
前記半導体素子を、前記流通路に通流する流体により冷却し、The semiconductor element is cooled by a fluid flowing through the flow path,
前記流通路に通流される流体を冷却する熱交換装置からなる循環系統と、A circulation system comprising a heat exchange device for cooling a fluid flowing through the flow passage,
前記循環系統に冷媒を流すポンプと、A pump for flowing a refrigerant through the circulation system,
前記ポンプを駆動する電気回路を備え、An electric circuit for driving the pump,
前記電気回路は、前記ベース部材に設置されていることを特徴とする半導体モジュール。The said electric circuit is installed in the said base member, The semiconductor module characterized by the above-mentioned.
前記熱交換装置が風冷式であり、その冷却風により前記ベース部材が冷却されるように構成したことを特徴とする半導体モジュール。2. The semiconductor module according to claim 1, wherein the heat exchange device is an air-cooled type, and the cooling member is configured to cool the base member.
前記ベース部材が内部に流通路を有し、The base member has a flow passage therein,
該流通路に、前記熱交換装置で冷却された流体が通流されるように構成したことを特徴とした半導体モジュール。A semiconductor module characterized in that a fluid cooled by the heat exchange device flows through the flow passage.
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