JP2001308237A - 両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ル及びそれを用いた冷媒間接冷却型半導体装置 - Google Patents

両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ル及びそれを用いた冷媒間接冷却型半導体装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体チップの両面から強力に冷却可能な両面
冷却型半導体カ−ドモジュ−ルを提供すること。 【解決手段】 半導体チップ２、３の両主面に個別に接
合される一対の伝熱部材５、６がそれぞれセラミック薄
膜１１で被覆されているので、冷凍サイクル装置のエバ
ポレ−タの同一電位の冷媒チュ−ブ１００によりこれら
両伝熱部材５、６を同時に冷却することができ、従来に
比較して格段に大電流通電が可能な半導体装置を実現す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、両面冷却型半導体
カ−ドモジュ−ルの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】特開平６ー２９１２２３号公報は、半導
体チップの両面から放熱を行う半導体装置を提案してい
る。この半導体装置を図３に示す。（ａ）はその平面
図、（ｂ）はそのＧーＧ線矢視断面図、（ｃ）はそのＨ
ーＨ線矢視断面図である。
【０００３】この半導体装置は、一対のヒ−トシンク兼
用の伝熱部材Ｊ２、Ｊ３が、それぞれ半導体チップＪ１
の両面に熱的かつ電気的に接続され、伝熱部材Ｊ２、Ｊ
３はそれぞれ半導体チップへの給電部材としての機能
と、ヒ−トシンク及び伝熱部材としての機能とを兼用し
ている。以下、この種の半導体装置を両面冷却型半導体
装置ともいう。
【０００４】この半導体装置では、図３に示すように、
少なくとも半導体チップＪ１の側面は樹脂Ｊ５により封
止されてカ−ド状のモジュ−ル（カ−ドモジュ−ルとも
いう）となっており、伝熱部材Ｊ２、Ｊ３の反チップ側
の主面は冷却のために露出するとともに半導体チップの
主電極に給電する主電極端子をなし、半導体チップの制
御電極に給電する制御端子Ｊ４はカ−ドモジュ−ルの側
面から封止樹脂を貫通して外部に突出している。
【０００５】Ｊ６は絶縁板、Ｊ７は半導体チップのボン
ディングパッドに接合される半田バンプである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ルでは、それ
ぞれ異なる端子（たとえばエミッタ端子とコレクタ端
子）をなす伝熱部材Ｊ２、Ｊ３が互いに電位が異なるた
め、それらに接触する放熱部材（冷却部材ともいう）を
電気的に絶縁する必要と、小さい電気抵抗を確保する必
要があり、半導体チップＪ１はその両面から伝熱部材Ｊ
２、Ｊ３を通じて図示しない放熱部材に放熱するにもか
かわらず、放熱部材として冷媒チュ−ブなどを用い、冷
凍サイクル装置などで冷却された冷媒をこの冷媒チュ−
ブに流して半導体チップをその両面から強力に冷却する
ことが容易ではなかった。
【０００７】すなわち、冷凍サイクル装置の冷媒チュ−
ブは同一電位（通常は接地電位）であり、上記従来技術
の両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ルのように、電位が
異なるカ−ドモジュ−ルの端子に直接接触させて用いる
ことができず、このため、冷却冷媒を用いて半導体チッ
プの両面を強力冷却することが困難であった。また、冷
媒チュ−ブを用いない場合でも、半導体チップ両側の放
熱部材（冷却部材）をたとえば車体などに密着させてそ
れに放熱させるなどの手法を採用することが困難であ
り、両方の放熱部材の電位を異ならせる必要があるとい
う技術的制限のために強力な半導体チップ両面冷却は困
難であった。
【０００８】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、半導体チップの両面から強力に冷却可能な両面冷
却型半導体カ−ドモジュ−ルを提供することをその目的
としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、一対の主面に一対の主電
極を別々に設け、前記両主面の一方に制御電極を設けた
半導体チップと、それぞれ金属板で構成された前記半導
体チップの前記両主電極に別々に接合された一対の伝熱
部材と、前記半導体チップの側面及び前記両伝熱部材の
側面の一部を被覆する封止樹脂部と、前記封止樹脂部を
貫いて前記半導体チップの前記主面と略平行に配設され
て各内端部が前記両伝熱部材及び前記半導体チップの前
記制御電極に別々に接続される三つ以上の端子と、前記
封止樹脂部から露出する前記両伝熱部材の外部放熱面を
被覆する電気絶縁性かつ良熱伝導性のセラミック薄膜と
を備えることを特徴としている。
【００１０】本構成によれば、半導体チップの両主面に
個別に接合される一対の伝熱部材がそれぞれセラミック
薄膜で被覆されているので、冷凍サイクル装置のエバポ
レ−タのような同一電位の冷却部材によりこれら両伝熱
部材を良好に伝熱冷却することができ、従来に比較して
格段に強力な冷却を半導体チップに施すことが可能とな
り、大電流通電が可能な半導体装置を実現することがで
きる。
【００１１】請求項２記載の構成によれば請求項１記載
の両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ルにおいて更に、前
記セラミック薄膜は、少なくとも前記伝熱部材の前記外
部放熱面に被着された溶射膜からなるので、樹脂膜等に
比較して優れた伝熱部材から放熱部材への熱伝導を実現
でき、かつ、単にセラミック薄膜を伝熱部材と放熱部材
との間に挟む構成に比較して、セラミック薄膜と伝熱部
材との間の微小な凹凸を埋めてこの部位に微小ギャップ
が残存することがないので、これらの境界部の熱伝導性
を格段に向上して半導体チップの冷却能力を格段に向上
することができる。
【００１２】請求項３記載の構成によれば請求項１又は
２記載の両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ルにおいて更
に、前記セラミック薄膜の周縁部は全周にわたって、前
記封止樹脂部から露出する前記伝熱部材の側面を被覆
し、前記封止樹脂部は、前記伝熱部材の厚さ方向におい
て前記伝熱部材の前記外部放熱面の位置に達しない厚さ
に形成されていることを特徴としている。
【００１３】本構成によれば、セラミック薄膜により伝
熱部材の露出側面も被覆するので、封止樹脂部から厚さ
方向に突出する伝熱部材のこの露出側面と冷媒チュ−ブ
などの導電部材との間において結露などにより生じる沿
面放電を良好に防止することができる。
【００１４】また、封止樹脂部の厚さ方向高さが伝熱部
材の外側主面に達しない位置とすることができるので、
伝熱部材の外側主面（のセラミック薄膜表面）に良好に
冷媒チュ−ブなどの冷却部材を密接させることが可能と
なる。
【００１５】請求項４記載の構成によれば請求項３記載
の両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ルにおいて更に、前
記封止樹脂部は前記セラミック薄膜の周縁部を被覆する
ので、封止樹脂部とセラミック薄膜との境界部に熱膨張
などでクラックや隙間が生じて浸水するなどの問題を防
止することができ、沿面放電防止効果を向上することが
できる。
【００１６】請求項５記載の構成によれば請求項３又は
４記載の両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ルにおいて更
に、前記伝熱部材の外側角部は、面取りされているの
で、伝熱部材の外側の角部とセラミック薄膜との接合性
を改善することができ、熱サイクル及び線膨張率差によ
りこの部位にクラックが生じるのを抑止することができ
る。
【００１７】請求項６記載の構成によれば請求項５記載
の両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ルにおいて更に、前
記伝熱部材の外側角部は、内側角部よりも大きな曲率半
径で面取りされているので、請求項５と同じ効果を奏す
ることができる。
【００１８】請求項７記載の構成によれば請求項１乃至
６のいずれか記載の両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ル
において更に、複数の前記半導体チップ前記一対の主面
の一方は、前記一対の伝熱部材の一方の内側主面に互い
に離れて接合され、前記各半導体チップは、互いに異な
る厚さを有し、前記各半導体チップの両主電極は、電気
的に並列接続され、前記一対の伝熱部材の他方は、前記
セラミック薄膜を有する金属平板からなる外板と、それ
ぞれ金属板により構成されて前記外板と前記各半導体チ
ップの前記一対の主面の他方との間に別々に介設、接合
される複数のスペ−サとからなり、前記各スペ−サは、
前記各半導体チップ間の厚さの差を吸収する厚さをそれ
ぞれ有するので、たとえばスイッチングトランジスタと
フライホイルダイオ−ドのようなものを同一パッケ−ジ
に、伝熱部材の厚さを主面各部で変更する工程を必要と
せず、低コストでモジュ−ルを小型化、集積化すること
ができる。また、スペ−サはヒ−トシンク機能ももつこ
とができ、電流急増時の一時的な大発熱に対する許容性
も向上することができる。
【００１９】請求項８記載の構成によれば請求項７記載
の両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ルにおいて更に、前
記半導体チップの前記主電極に給電する主電極端子の内
端部は、前記スペ−サよりも前記主面と平行な方向かつ
外側へ突出する前記外板の内側主面及び前記一対の伝熱
部材の一方の前記内側主面に接合されることを特徴とし
ている。
【００２０】本構成によれば、それぞれ厚さが異なり、
互いに並列接続される複数の半導体チップを複雑な形状
加工を要しない伝熱部材を用いて一体にモジュ−ル化す
ることができ、小型で冷却性に優れた複数チップ両面冷
却型半導体カ−ドモジュ−ルを実現することができる。
【００２１】請求項９記載の半導体装置は、冷凍サイク
ル装置を有し、前記冷凍サイクル装置は、互いに同一電
位を有して前記両伝熱部材に前記セラミック薄膜を通じ
て接触する扁平管形状のエバポレ−タ又は低圧側の冷媒
チュ−ブを有する請求項１乃至８のいずれか記載の両面
冷却型半導体カ−ドモジュ−ルを用いた冷媒間接冷却型
半導体装置である。
【００２２】本構成によれば、カ−ドモジュ−ルの両面
を良好に強制冷却することができ、小型で大電流通電が
可能な半導体装置を実現することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明の両面冷却型半導体カ−ド
モジュ−ルを用いた冷媒間接冷却型半導体装置の好適な
実施態様を図面を参照して以下説明する。
【００２４】図１はこのカ−ドモジュ−ルの厚さ方向断
面図を示し、図２はこのカ−ドモジュ−ルを用いた冷媒
間接冷却型半導体装置のブロック図を示す。 （カ−ドモジュ−ルの構成）１は、両面冷却型半導体カ
−ドモジュ−ル、２はＩＧＢＴ素子が形成された半導体
チップ、３はフライホイルダイオ−ドが形成された半導
体チップ、５１、５２はスペ−サ、５は第１伝熱部材、
６は第２の伝熱部材、７ははんだ層、８はボンディング
ワイヤ、９、１０は主電極端子、１１はセラミック薄
膜、１２は封止樹脂部、１３は制御電極端子である。
【００２５】スペ−サ５１、５２、第１伝熱部材５、伝
熱用金属板６は、銅、タングステン、モリブデン等で形
成された金属板からなるが、他の金属材料で構成しても
よい。
【００２６】半導体チップ２、３は第２の伝熱部材６の
内側の主面上に半田接合され、半導体チップ２の残余の
主面にはスペ−サ５２が、半導体チップ３の残余の主面
にはスペ−サ５１が半田接合されている。スペ−サ５
１、５２は、互いに厚さが異なる半導体チップ２、３の
厚さの差を吸収する厚さの差を有し、これによりスペ−
サ５１、５２の残余の主面は同一高さとされ、第１伝熱
部材５の内側の主面に半田接合されている。
【００２７】セラミック薄膜１１は、第１伝熱部材５の
外主面及び第２の伝熱部材６の外主面に被着されてい
る、セラミック薄膜１１は、酸化アルミニウム（アルミ
ナ）等を第１伝熱部材５の外主面、第２の伝熱部材６の
外主面に溶射して形成されている。第１伝熱部材５、第
２の伝熱部材６の外主面は、溶射前に粗面化されてセラ
ミック薄膜１１の密着性を向上している。セラミック薄
膜１１は、更に第１伝熱部材５、第２の伝熱部材６の外
主面の周縁部をなす角部及びこれら角部に連なる第１伝
熱部材５、第２の伝熱部材６の側面の一部を覆ってい
る。第１伝熱部材５、第２の伝熱部材６の外主面の周縁
部をなす角部は少なくともそれらの内側の主面の周縁部
をなす角部よりも大きい曲率半径で面取りされており、
セラミック薄膜１１との接合が強固となるように工夫さ
れている。
【００２８】はんだ層７は、他の接合機能材料に置換す
ることができる。
【００２９】端子９は、スペ−サ５１よりも面方向外側
にはみ出した第１伝熱部材５の内側の主面に接合されて
面方向外側に突出し、端子１０は、半導体チップ３より
も面方向外側にはみ出した第２の伝熱部材６の内側の主
面に接合されて面方向外側に突出している。
【００３０】ボンディングワイヤ８は、ＩＧＢＴ素子が
形成される半導体チップ２の制御電極をなすボンディン
グパッドと制御電極端子１３とを接続し、制御電極端子
１３は面方向外側へ突出している。
【００３１】封止樹脂部１２は、たとえばエポキシモ−
ルド樹脂であり、半導体チップ２、３をモ−ルドしてい
る。封止樹脂部１２は、第１伝熱部材５及び第２の伝熱
部材６の側面を覆うセラミック薄膜１１の上に被さって
いるが、封止樹脂部１２の半導体チップの主面と直角方
向（厚さ方向）の端部はセラミック薄膜１１よりも内側
に制限されている。これにより、冷媒チュ−ブ１００の
平坦な表面とセラミック薄膜１１の外表面との密着が封
止樹脂部１２により阻害されることがない。
【００３２】（組み立て）まず、第１伝熱部材５、第２
の伝熱部材６にセラミック薄膜１１を溶射法により形成
する。セラミック薄膜１１の厚さは、第１伝熱部材５、
第２の伝熱部材６と冷媒チュ−ブ１００との間の電位差
に耐える絶縁耐圧を確保できる厚さとすればよい。セラ
ミック薄膜１１として窒化アルミニウムなどの線膨張率
が半導体チップ２、３により近似する材料を選択するこ
とも可能である。
【００３３】次に、他の部材を順次組み立て、加熱炉で
半田を溶融して接合を行い、最後に封止樹脂部１２をモ
−ルドすればよい。はんだ層７はスペ−サ５１、５２に
設けるのが簡単である。
【００３４】（全体構成）上述のように製造した両面冷
却型半導体カ−ドモジュ−ル１は、扁平断面を有し、Ｕ
字状に湾曲された冷媒チュ−ブ１００に挟持され、この
冷媒チュ−ブ１００は、冷凍サイクル装置１０１のエバ
ポレ−タをなす。１０２はこの冷凍サイクル装置１０１
のコンプレッサ、１０３はコンデンサ、１０４は膨張
弁、１０５はレシ−バである。
【００３５】（変形態様）上述の実施態様では、制御電
極端子１３はワイヤボンディングにより半導体チップ２
のボンディングパッドに接続されたが、直接に半田接合
したり、バンプ接合してもよい。
【００３６】また、スペ−サ５１、５２は第２の伝熱部
材６側に設けてもよく、スペ−サ５１、５２と第１伝熱
部材５とを一体に加工してもよい。また、主電極端子
９、１０は両伝熱部材５、６と一体に加工形成してもよ
い。更に、冷凍サイクル装置の他に水冷にて冷却しても
よいことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ルの
厚さ方向断面図である。
【図２】図１に示すカ−ドモジュ−ルを用いた冷媒間接
冷却型半導体装置のブロック図である。
【図３】従来の両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ルを示
す図である。
【符号の説明】
１：両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ル ２：半導体チップ（ＩＧＢＴ素子） ３：半導体チップ（フライホイルダイオ−ド） ５：第１の伝熱部材 ５１：スペ−サ（伝熱部材） ５２：スペ−サ（伝熱部材） ６：第２の伝熱部材 ７：はんだ層 ９：主電極端子 １０：主電極端子 １１：セラミック薄膜 １２：封止樹脂部 １３：制御電極端子

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一対の主面に一対の主電極を別々に設け、
    前記両主面の一方に制御電極を設けた半導体チップと、 それぞれ金属板で構成された前記半導体チップの前記両
    主電極に別々に接合された一対の伝熱部材と、 前記半導体チップの側面及び前記両伝熱部材の側面の一
    部を被覆する封止樹脂部と、 前記封止樹脂部を貫いて前記半導体チップの前記主面と
    略平行に配設されて各内端部が前記両伝熱部材及び前記
    半導体チップの前記制御電極に別々に接続される三つ以
    上の端子と、 前記封止樹脂部から露出する前記両伝熱部材の外部放熱
    面を被覆する電気絶縁性かつ良熱伝導性のセラミック薄
    膜と、 を備えることを特徴とする両面冷却型半導体カ−ドモジ
    ュ−ル。
  2. 【請求項２】請求項１記載の両面冷却型半導体カ−ドモ
    ジュ−ルにおいて、 前記セラミック薄膜は、少なくとも前記伝熱部材の前記
    外部放熱面に被着された溶射膜からなることを特徴とす
    る両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ル。
  3. 【請求項３】請求項１又は２記載の両面冷却型半導体カ
    −ドモジュ−ルにおいて、 前記セラミック薄膜の周縁部は全周にわたって、前記封
    止樹脂部から露出する前記伝熱部材の側面を被覆し、 前記封止樹脂部は、前記伝熱部材の厚さ方向において前
    記伝熱部材の前記外部放熱面の位置に達しない厚さに形
    成されていることを特徴とする両面冷却型半導体カ−ド
    モジュ−ル。
  4. 【請求項４】請求項３記載の両面冷却型半導体カ−ドモ
    ジュ−ルにおいて、 前記封止樹脂部は前記セラミック薄膜の周縁部を被覆す
    ることを特徴とする両面冷却型半導体カ−ドモジュ−
    ル。
  5. 【請求項５】請求項３又は４記載の両面冷却型半導体カ
    −ドモジュ−ルにおいて、 前記伝熱部材の外側角部は、面取りされていることを特
    徴とする両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ル。
  6. 【請求項６】請求項５記載の両面冷却型半導体カ−ドモ
    ジュ−ルにおいて、 前記伝熱部材の外側角部は、内側角部よりも大きな曲率
    半径で面取りされていることを特徴とする両面冷却型半
    導体カ−ドモジュ−ル。
  7. 【請求項７】請求項１乃至６のいずれか記載の両面冷却
    型半導体カ−ドモジュ−ルにおいて、 複数の前記半導体チップ前記一対の主面の一方は、前記
    一対の伝熱部材の一方の内側主面に互いに離れて接合さ
    れ、 前記各半導体チップは、互いに異なる厚さを有し、 前記各半導体チップの両主電極は、電気的に並列接続さ
    れ、 前記一対の伝熱部材の他方は、前記セラミック薄膜を有
    する金属平板からなる外板と、それぞれ金属板により構
    成されて前記外板と前記各半導体チップの前記一対の主
    面の他方との間に別々に介設、接合される複数のスペ−
    サとからなり、 前記各スペ−サは、前記各半導体チップ間の厚さの差を
    吸収する厚さをそれぞれ有することを特徴とする両面冷
    却型半導体カ−ドモジュ−ル。
  8. 【請求項８】請求項７記載の両面冷却型半導体カ−ドモ
    ジュ−ルにおいて、 前記半導体チップの前記主電極に給電する主電極端子の
    内端部は、前記スペ−サよりも前記主面と平行な方向か
    つ外側へ突出する前記外板の内側主面及び前記一対の伝
    熱部材の一方の前記内側主面に接合されることを特徴と
    する両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ル。
  9. 【請求項９】冷凍サイクル装置を有し、 前記冷凍サイクル装置は、互いに同一電位を有して前記
    両伝熱部材に前記セラミック薄膜を通じて接触する扁平
    管形状のエバポレ−タ又は低圧側の冷媒チュ−ブを有す
    ることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか記載の両
    面冷却型半導体カ−ドモジュ−ルを用いた冷媒間接冷却
    型半導体装置。
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Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001308245A (ja) * 2000-04-25 2001-11-02 Denso Corp 冷媒冷却型両面冷却半導体装置
JP2003289129A (ja) * 2002-03-28 2003-10-10 Denso Corp 半導体装置
JP2004296837A (ja) * 2003-03-27 2004-10-21 Denso Corp 半導体装置
JP2004363337A (ja) * 2003-06-05 2004-12-24 Toyota Motor Corp 半導体装置の冷却構造
JP2005302778A (ja) * 2004-04-06 2005-10-27 Toyota Motor Corp 半導体モジュールおよびその製造方法
JP2006066465A (ja) * 2004-08-24 2006-03-09 Toyota Industries Corp 半導体装置
JP2006128260A (ja) * 2004-10-27 2006-05-18 Toyota Motor Corp 半導体装置および冷却器付半導体装置
JP2006128555A (ja) * 2004-11-01 2006-05-18 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2007235060A (ja) * 2006-03-03 2007-09-13 Denso Corp 両面冷却型半導体装置及びその製造方法
JP2007235059A (ja) * 2006-03-03 2007-09-13 Denso Corp 両面冷却型半導体装置
JP2007287784A (ja) * 2006-04-13 2007-11-01 Denso Corp 半導体装置及びその製造方法
DE102009006869A1 (de) 2008-02-08 2009-08-13 DENSO CORPORATION, Kariya-shi Halbleitermodul
JP2009200525A (ja) * 2009-05-29 2009-09-03 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP2009212302A (ja) * 2008-03-04 2009-09-17 Denso Corp 半導体モジュール及びその製造方法
US7671458B2 (en) 2005-03-28 2010-03-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Connecting member used for semiconductor device including plurality of arranged semiconductor modules and semiconductor device provided with the same
JP2010062491A (ja) * 2008-09-08 2010-03-18 Denso Corp 半導体装置および複合半導体装置
CN101921980A (zh) * 2009-06-10 2010-12-22 株式会社电装 热喷涂涂层形成方法
JP2012010543A (ja) * 2010-06-28 2012-01-12 Denso Corp 電力変換装置
JP2012028401A (ja) * 2010-07-20 2012-02-09 Denso Corp 半導体装置
JP2012028398A (ja) * 2010-07-20 2012-02-09 Denso Corp 半導体装置
JP2012028399A (ja) * 2010-07-20 2012-02-09 Denso Corp 半導体装置
JP2012028400A (ja) * 2010-07-20 2012-02-09 Denso Corp 半導体装置
WO2013088870A1 (ja) * 2011-12-15 2013-06-20 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワー半導体モジュールおよびパワーモジュール
JP2014096412A (ja) * 2012-11-07 2014-05-22 Toyota Motor Corp 半導体モジュール
US8815646B2 (en) 2010-05-12 2014-08-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Semiconductor device adapted to improve heat dissipation
CN110462821A (zh) * 2017-01-31 2019-11-15 超级电力研究所 包括介电载体的电力电子模块

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230172344A (ko) 2022-06-15 2023-12-22 현대자동차주식회사 파워 모듈 및 이를 이용한 모터 구동 시스템

Cited By (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001308245A (ja) * 2000-04-25 2001-11-02 Denso Corp 冷媒冷却型両面冷却半導体装置
JP2003289129A (ja) * 2002-03-28 2003-10-10 Denso Corp 半導体装置
JP2004296837A (ja) * 2003-03-27 2004-10-21 Denso Corp 半導体装置
JP2004363337A (ja) * 2003-06-05 2004-12-24 Toyota Motor Corp 半導体装置の冷却構造
JP2005302778A (ja) * 2004-04-06 2005-10-27 Toyota Motor Corp 半導体モジュールおよびその製造方法
JP2006066465A (ja) * 2004-08-24 2006-03-09 Toyota Industries Corp 半導体装置
JP2006128260A (ja) * 2004-10-27 2006-05-18 Toyota Motor Corp 半導体装置および冷却器付半導体装置
JP4649950B2 (ja) * 2004-10-27 2011-03-16 トヨタ自動車株式会社 冷却器付半導体装置
JP2006128555A (ja) * 2004-11-01 2006-05-18 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置及びその製造方法
US7671458B2 (en) 2005-03-28 2010-03-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Connecting member used for semiconductor device including plurality of arranged semiconductor modules and semiconductor device provided with the same
JP4535004B2 (ja) * 2006-03-03 2010-09-01 株式会社デンソー 両面冷却型半導体装置
JP2007235059A (ja) * 2006-03-03 2007-09-13 Denso Corp 両面冷却型半導体装置
JP2007235060A (ja) * 2006-03-03 2007-09-13 Denso Corp 両面冷却型半導体装置及びその製造方法
JP4506692B2 (ja) * 2006-03-03 2010-07-21 株式会社デンソー 両面冷却型半導体装置
JP2007287784A (ja) * 2006-04-13 2007-11-01 Denso Corp 半導体装置及びその製造方法
DE102009006869B4 (de) 2008-02-08 2023-02-02 Denso Corporation Halbleitermodul
US7957135B2 (en) 2008-02-08 2011-06-07 Denso Corporation Semiconductor module
DE102009006869A1 (de) 2008-02-08 2009-08-13 DENSO CORPORATION, Kariya-shi Halbleitermodul
DE102009011213A1 (de) 2008-03-04 2009-10-08 Denso Corporation, Kariya-City Halbleitermodul und Verfahren zum Herstellen desselben
US7944045B2 (en) 2008-03-04 2011-05-17 Denso Corporation Semiconductor module molded by resin with heat radiation plate opened outside from mold
JP2009212302A (ja) * 2008-03-04 2009-09-17 Denso Corp 半導体モジュール及びその製造方法
JP2010062491A (ja) * 2008-09-08 2010-03-18 Denso Corp 半導体装置および複合半導体装置
JP2009200525A (ja) * 2009-05-29 2009-09-03 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
CN101921980A (zh) * 2009-06-10 2010-12-22 株式会社电装 热喷涂涂层形成方法
DE102010023022A1 (de) 2009-06-10 2010-12-30 Denso Corporation, Kariya-City Method of formation oft thermal spray coating
JP2011017078A (ja) * 2009-06-10 2011-01-27 Denso Corp 溶射膜の形成方法
US8815646B2 (en) 2010-05-12 2014-08-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Semiconductor device adapted to improve heat dissipation
EP2571050A4 (en) * 2010-05-12 2017-10-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Semiconductor device
JP2012010543A (ja) * 2010-06-28 2012-01-12 Denso Corp 電力変換装置
JP2012028398A (ja) * 2010-07-20 2012-02-09 Denso Corp 半導体装置
JP2012028399A (ja) * 2010-07-20 2012-02-09 Denso Corp 半導体装置
JP2012028400A (ja) * 2010-07-20 2012-02-09 Denso Corp 半導体装置
JP2012028401A (ja) * 2010-07-20 2012-02-09 Denso Corp 半導体装置
WO2013088870A1 (ja) * 2011-12-15 2013-06-20 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワー半導体モジュールおよびパワーモジュール
US9591789B2 (en) 2011-12-15 2017-03-07 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Power semiconductor module and power module
JP2014096412A (ja) * 2012-11-07 2014-05-22 Toyota Motor Corp 半導体モジュール
CN110462821A (zh) * 2017-01-31 2019-11-15 超级电力研究所 包括介电载体的电力电子模块
JP2020505777A (ja) * 2017-01-31 2020-02-20 スーパーグリッド インスティテュート 誘電体キャリアを備えるパワーエレクトロニクスモジュール
CN110462821B (zh) * 2017-01-31 2023-03-31 超级电力研究所 包括介电载体的电力电子模块

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