JP2010199622A - 半導体装置,それを用いた電力変換装置及び車載用電機システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体デバイス3は、半導体チップと、この半導体チップの電極に電気的に接続されるリード配線とからなる。筒状の放熱ベース2には、半導体デバイス3を収納するとともに、熱伝導性に優れ、電気的絶縁性を有する高熱伝導樹脂によって、半導体デバイス3を一体的にモールド成形する。放熱ベース3には、その内部に冷却媒体通路10を備えたり、その外部に放熱フィンが形成される。若しくは、放熱ベース3は、第2の放熱ベースに収納される。
【選択図】図1
Description
また、電力変換装置及び車載用電機システムを、小型化,低コスト化及び高信頼化を図れるものとなる。
最初に、図1〜図5を用いて、本実施形態による半導体装置の構成について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態による半導体装置の構成を示す斜視図である。図2は、本発明の第1の実施形態による半導体装置に用いる半導体デバイスの構成を示す斜視図である。図3は、本発明の第1の実施形態による半導体装置の構成を示す分解斜視図である。図4は、本発明の第1の実施形態による半導体装置の構成を示す側面断面図である。図5は、本発明の第1の実施形態による半導体装置の構成を示す正面図である。なお、図1〜図5において、同一符号は、同一部分を示している。
図6は、本発明の第1の実施形態による半導体装置の他の構成を示す斜視図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
図7は、本発明の第1の実施形態による半導体装置のその他の構成を示す断面図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
図8は、本発明の第1の実施形態による半導体装置を用いた車載用インバータ装置の構成を示す部分断面の斜視図である。図9は、本発明の第1の実施形態による半導体装置を用いた車載用インバータ装置の構成を示す分解斜視図である。図10,図11は、本発明の第1の実施形態による半導体装置を用いた車載用インバータ装置の構成を示す斜視図である。
図12は、本発明の第1の実施形態による半導体装置を用いた車載用インバータ装置の回路構成を示す回路図である。
図13は、本発明の第1の実施形態によるインバータ装置INVを搭載したハイブリッド自動車のシステム構成を示すシステムブロック図である。
図14は、本発明の第2の実施形態による半導体装置の構成を示す斜視図である。図15は、本発明の第2の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。なお、図1〜図5と同一符号は、同一部分を示している。
図16は、本発明の第3の実施形態による半導体装置の構成を示す正面図である。図17は、本発明の第3の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。また、図17は、図16のB−B断面を示している。なお、図1〜図5と同一符号は、同一部分を示している。
図18は、本発明の第4の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。図19は、本発明の第4の実施形態による半導体装置の構成を示す平面図である。また、図18は、図19のC−C断面を示している。なお、図1〜図5と同一符号は、同一部分を示している。
図20は、本発明の第5の実施形態による半導体装置の構成を示す正面図である。図21は、本発明の第5の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。なお、図1〜図5と同一符号は、同一部分を示している。
図22は、本発明の第6の実施形態による半導体装置の構成を示す正面図である。図23は、本発明の第6の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。なお、図1〜図5と同一符号は、同一部分を示している。
図24は、本発明の第7の実施形態による半導体装置の構成を示す斜視図である。図25は、本発明の第7の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。なお、図1〜図5と同一符号は、同一部分を示している。
図26は、本発明の第8の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。図27は、本発明の第9の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。図28は、本発明の第10の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。図29は、本発明の第11の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。なお、図1〜図5と同一符号は、同一部分を示している。
図7は、本発明の第1の実施形態による半導体装置のその他の構成を示す断面図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
図30は、本発明の第1の実施形態によるインバータ装置INVを搭載した電気自動車のシステム構成を示すシステムブロック図である。
図31は、本発明の第1の実施形態によるインバータ装置INVを搭載した4輪駆動型のハイブリッド電気自動車のシステム構成を示すシステムブロック図である。
図32は、本発明の第1の実施形態によるインバータ装置INVを用いた電動パワーステアリングシステムのシステム構成を示すシステムブロック図である。
上部ステアリングシャフトUSSにはトルクセンサTSが設けられている。トルクセンサTSは、ステアリングホイールSTWに与えられた操舵力(回転トルク)を検出するためのものである。
図33は、本発明の第1の実施形態によるインバータ装置INVを用いた電動ブレーキシステムのシステム構成を示すシステムブロック図である。
図34は、本発明の第1の実施形態によるインバータ装置INVを用いた空調装置のシステム構成を示すシステムブロック図である。
2d…放熱フィン
3…パワー半導体素子
11c,11e,11g…リード配線
10…冷却媒体通路
50…高熱伝導樹脂
PMU…パワーモジュール
INV…インバータ装置
Claims (17)
- 半導体チップと、この半導体チップの電極に電気的に接続されるリード配線とからなる半導体デバイスと、
この半導体デバイスを収納するとともに、熱伝導性に優れ、電気的絶縁性を有する高熱伝導樹脂によって、前記半導体デバイスを一体的にモールド成形する筒状の放熱ベースとからなることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記放熱ベースは、その内部に冷却媒体通路を備えることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記放熱ベースは、その外部に放熱フィンが形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記放熱ベースの内部には、少なくとも2個の前記半導体デバイスが収納され、
さらに、その外部を電気的絶縁材により覆われた導電性の平板材からなるバスバーを備え、
前記高熱伝導樹脂によりモールドされた第1の前記半導体デバイスと、前記電気的絶縁材に覆われた前記バスバーと、前記高熱伝導樹脂によりモールドされた第2の前記半導体デバイスが積層された状態で、前記放熱ベースに収納されることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、さらに、
前記放熱ベースが収納される第2の放熱ベースと、
前記第2の放熱ベースに、前記放熱ベースが収納された状態で、前記放熱ベースを前記第2の放熱ベースの内壁面に押し付けて、前記放熱ベースの外壁面を前記第2の放熱ベースの内壁面に接触させるとともに、前記放熱ベースの外壁面とも接触する押圧部材とを備えることを特徴とする半導体装置。 - 請求項5記載の半導体装置において、
前記放熱ベースは、その底面とその一つの側面のなす角度θ1が90度よりも小さく、
また、前記第2の放熱ベースの内壁面において、その底面とその一つの側面のなす角度を、前記角度θ1に等しくしたことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記リード配線は、前記半導体チップの表面電極と接合材を介して面接触で接合される板状部材からなる第1のリード配線と、前記半導体チップの裏面電極と接合材を介して面接触で接合される板状部材からなる第2のリード配線と、前記半導体チップの他の電極とワイヤボンディングにより接続される第3のリード配線とからなり、
前記第1及び第2のリード配線は、導電性を有するとともに、熱伝導性に優れた材料からなることを特徴とする半導体装置。 - 請求項2記載の半導体装置において、
前記第1及び第2のリード配線の表面であって、前記放熱ベースの内部側と対向する面に形成され、所定の厚さを有すると共に、熱伝導性を有する突起を備えたことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記放熱ベースの内部と、前記半導体デバイスの間に介在し、前記半導体デバイスを前記放熱ベースの内部側に保持するとともに、前記半導体デバイスと前記放熱ベースとの間に所定の距離を維持し、電気的絶縁性を有するサポート治具を備え、
前記半導体デバイスと前記放熱ベースとの間の隙間も、前記高熱伝導樹脂により充填されることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記放熱ベースは、その内部側に形成された窪みを備え、
この窪みも、前記高熱伝導樹脂により充填されることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記放熱ベースは、有底の筒状であることを特徴とする半導体装置。 - 請求項11記載の半導体装置において、
前記放熱ベースは、他の放熱ベースに取り付けるための貫通孔を備えることを特徴とする半導体装置。 - 半導体チップと、この半導体チップの電極に電気的に接続されるリード配線とからなる半導体デバイスと、
この半導体デバイスを収納するとともに、熱伝導性に優れ、電気的絶縁性を有する高熱伝導樹脂によって、前記半導体デバイスを一体的にモールド成形し、その内部に冷却媒体通路を備えるか、若しくはその外部に放熱フィンが形成された筒状の放熱ベースとからなることを特徴とする半導体装置。 - 半導体デバイスと、この半導体デバイスの発熱を放熱する放熱ベースとを有し、
前記半導体デバイスは、半導体チップと、この半導体チップの電極に電気的に接続されるリード配線とからなり、
前記放熱ベースは、筒状の形状を有し、その内部に前記半導体デバイスを収納可能であり、内部に前記半導体デバイスを収納した上で、高熱伝導樹脂によって一体的にモールド成形されるとともに、その内部に冷却媒体通路を備えるか、若しくはその外部に放熱フィンが形成されており、
前記高熱伝導樹脂は、熱伝導性に優れ、電気的絶縁性を有する樹脂であることを特徴とする半導体装置。 - 半導体デバイスと、この半導体デバイスの発熱を放熱する放熱ベースとを有し、
前記半導体デバイスは、半導体チップと、この半導体チップの電極に電気的に接続されるリード配線とからなり、
前記リード配線は、前記半導体チップの表面電極と接合材を介して面接触で接合される板状部材からなる第1のリード配線と、前記半導体チップの裏面電極と接合材を介して面接触で接合される板状部材からなる第2のリード配線と、前記半導体チップの他の電極とワイヤボンディングにより接続される第3のリード配線とからなり、
前記第1及び第2のリード配線は、導電性を有するとともに、熱伝導性に優れた材料からなり、
前記放熱ベースは、筒状の形状を有し、その内部に前記半導体デバイスを収納可能であり、内部に前記半導体デバイスを収納した上で、高熱伝導樹脂によって一体的にモールド成形とともに、その内部に冷却媒体通路を備えるか、若しくはその外部に放熱フィンが形成されており、
前記高熱伝導樹脂は、熱伝導性に優れ、電気的絶縁性を有する樹脂であることを特徴とする半導体装置。 - 電力供給元から供給された電力を所定の電力に変換して電力供給先に供給する電力変換装置において、
電力供給元と電力供給先との間に電気的に接続され、電力供給元から供給された電力を所定の電力に変換して電力供給先に供給する変換部と、
この変換部の動作を制御する制御部とを有し、
前記変換部は、
半導体チップと、この半導体チップの電極に電気的に接続されるリード配線とからなる半導体デバイスと、
この半導体デバイスを収納するとともに、熱伝導性に優れ、電気的絶縁性を有する高熱伝導樹脂によって、前記半導体デバイスを一体的にモールド成形する筒状の放熱ベースとからなる半導体装置をスイッチング素子として構成され、
前記電気回路モジュールに搭載された電気装置の電気的な接続制御によって前記電力変換を行っており、
前記制御部は、外部からの信号を受けて、前記電気装置の電気的な接続制御を行わせるための信号を前記電気回路モジュールに出力する
ことを特徴とする電力変換装置。 - 車両を駆動又は車載電気機器を駆動するための電動力を、車載電源の電力を用いて発生する車載電機システムにおいて、
前記電動力を発生する電気機器と、
この電気機器の駆動を制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、車載電源から供給された電力を所定の電力に変換して前記電気機器に供給する電力変換装置であり、
前記電力変換装置は、
車載電源と前記電気機器との間に電気的に接続され、車載電源から供給された電力を所定の電力に変換して前記電気機器に供給する変換部と、
この変換部の動作を制御する制御部とを有しており、
前記変換部は、
半導体チップと、この半導体チップの電極に電気的に接続されるリード配線とからなる半導体デバイスと、
この半導体デバイスを収納するとともに、熱伝導性に優れ、電気的絶縁性を有する高熱伝導樹脂によって、前記半導体デバイスを一体的にモールド成形する筒状の放熱ベースとからなる半導体装置をスイッチング素子として構成され、
前記電気回路モジュールに搭載された電気装置の電気的な接続制御によって前記電力変換を行っており、
前記制御部は、外部からの信号を受けて、前記電気装置の電気的な接続制御を行わせるための信号を前記電気回路モジュールに出力する
ことを特徴とする車載電機システム。
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