JP2019037047A5 - - Google Patents
Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019037047A5 JP2019037047A5 JP2017156255A JP2017156255A JP2019037047A5 JP 2019037047 A5 JP2019037047 A5 JP 2019037047A5 JP 2017156255 A JP2017156255 A JP 2017156255A JP 2017156255 A JP2017156255 A JP 2017156255A JP 2019037047 A5 JP2019037047 A5 JP 2019037047A5
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor element
- cooling
- lead frame
- flow path
- semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 109
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 108
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 51
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 45
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 45
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 27
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 25
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 20
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims description 3
- 230000002093 peripheral Effects 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 6
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 5
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Images
Description
本発明の一態様は、半導体素子(2)と、
上記半導体素子と電気的に接続されるリードフレーム(3)と、
内部に冷媒が流れる冷媒流路(41)を形成する流路形成体(4)と、
上記リードフレームと上記流路形成体との間に配置されて両者を絶縁する絶縁部(5)と、
上記絶縁部と上記流路形成体とを接合する金属接合材(6)と、
上記半導体素子及び上記リードフレームを封止する樹脂封止部(7)と、を有し、
上記樹脂封止部は、上記半導体素子及び上記リードフレームを上記流路形成体と一体化させて、半導体冷却アッシー(10)を形成しており、
上記流路形成体として、管状の冷却管(4)を複数有し、該複数の冷却管は、冷媒の流通方向に直交する方向に積層して配置されており、上記半導体冷却アッシーは、積層方向(X)に対向配置された少なくとも一対の上記冷却管と、該一対の冷却管の間に配されると共に該一対の冷却管と一体化された、上記樹脂封止部、上記半導体素子、及び上記リードフレームとを有し、
上記積層方向に積層配置された3個以上の上記冷却管を有し、上記積層方向に隣り合う上記冷却管の間の間隙部(44)を、上記積層方向の複数箇所に有し、上記複数箇所の間隙部に、上記半導体素子が、上記リードフレームと共に配置されており、上記樹脂封止部は、3個以上の上記冷却管と、上記複数の間隙部における上記半導体素子及び上記リードフレームとを、一体化している、電力変換装置(1)にある。
本発明の他の態様は、半導体素子(2)と、
上記半導体素子と電気的に接続されるリードフレーム(3)と、
内部に冷媒が流れる冷媒流路(41)を形成する流路形成体(4)と、
上記リードフレームと上記流路形成体との間に配置されて両者を絶縁する絶縁部(5)と、
上記絶縁部と上記流路形成体とを接合する金属接合材(6)と、
上記半導体素子及び上記リードフレームを封止する樹脂封止部(7)と、を有し、
上記樹脂封止部は、上記半導体素子及び上記リードフレームを上記流路形成体と一体化させて、半導体冷却アッシー(10)を形成しており、
上記流路形成体として、管状の冷却管(4)を複数有し、該複数の冷却管は、冷媒の流通方向に直交する方向に積層して配置されており、上記半導体冷却アッシーは、積層方向(X)に対向配置された少なくとも一対の上記冷却管と、該一対の冷却管の間に配されると共に該一対の冷却管と一体化された、上記樹脂封止部、上記半導体素子、及び上記リードフレームとを有し、
上記積層方向に隣り合う上記冷却管は、互いの冷媒流路同士を連通させる連結部(42)によって連結されており、上記樹脂封止部は、上記連結部も封止している、電力変換装置(1)にある。
上記半導体素子と電気的に接続されるリードフレーム(3)と、
内部に冷媒が流れる冷媒流路(41)を形成する流路形成体(4)と、
上記リードフレームと上記流路形成体との間に配置されて両者を絶縁する絶縁部(5)と、
上記絶縁部と上記流路形成体とを接合する金属接合材(6)と、
上記半導体素子及び上記リードフレームを封止する樹脂封止部(7)と、を有し、
上記樹脂封止部は、上記半導体素子及び上記リードフレームを上記流路形成体と一体化させて、半導体冷却アッシー(10)を形成しており、
上記流路形成体として、管状の冷却管(4)を複数有し、該複数の冷却管は、冷媒の流通方向に直交する方向に積層して配置されており、上記半導体冷却アッシーは、積層方向(X)に対向配置された少なくとも一対の上記冷却管と、該一対の冷却管の間に配されると共に該一対の冷却管と一体化された、上記樹脂封止部、上記半導体素子、及び上記リードフレームとを有し、
上記積層方向に積層配置された3個以上の上記冷却管を有し、上記積層方向に隣り合う上記冷却管の間の間隙部(44)を、上記積層方向の複数箇所に有し、上記複数箇所の間隙部に、上記半導体素子が、上記リードフレームと共に配置されており、上記樹脂封止部は、3個以上の上記冷却管と、上記複数の間隙部における上記半導体素子及び上記リードフレームとを、一体化している、電力変換装置(1)にある。
本発明の他の態様は、半導体素子(2)と、
上記半導体素子と電気的に接続されるリードフレーム(3)と、
内部に冷媒が流れる冷媒流路(41)を形成する流路形成体(4)と、
上記リードフレームと上記流路形成体との間に配置されて両者を絶縁する絶縁部(5)と、
上記絶縁部と上記流路形成体とを接合する金属接合材(6)と、
上記半導体素子及び上記リードフレームを封止する樹脂封止部(7)と、を有し、
上記樹脂封止部は、上記半導体素子及び上記リードフレームを上記流路形成体と一体化させて、半導体冷却アッシー(10)を形成しており、
上記流路形成体として、管状の冷却管(4)を複数有し、該複数の冷却管は、冷媒の流通方向に直交する方向に積層して配置されており、上記半導体冷却アッシーは、積層方向(X)に対向配置された少なくとも一対の上記冷却管と、該一対の冷却管の間に配されると共に該一対の冷却管と一体化された、上記樹脂封止部、上記半導体素子、及び上記リードフレームとを有し、
上記積層方向に隣り合う上記冷却管は、互いの冷媒流路同士を連通させる連結部(42)によって連結されており、上記樹脂封止部は、上記連結部も封止している、電力変換装置(1)にある。
(参考形態1)
電力変換装置に係る実施形態について、図1〜図12を参照して説明する。
本実施形態の電力変換装置1は、図1に示すごとく、半導体素子2と、複数のリードフレーム3と、冷却管4と、絶縁部5と、金属接合材6と、樹脂封止部7と、を有する。
リードフレーム3は、半導体素子2と電気的に接続される。冷却管4は、内部に冷媒が流れる冷媒流路41を形成する流路形成体の一態様である。絶縁部5は、リードフレーム3と冷却管4との間に配置されて両者を絶縁する。金属接合材6は、絶縁部5と冷却管4とを接合する。樹脂封止部7は、半導体素子2及びリードフレーム3を封止する。
電力変換装置に係る実施形態について、図1〜図12を参照して説明する。
本実施形態の電力変換装置1は、図1に示すごとく、半導体素子2と、複数のリードフレーム3と、冷却管4と、絶縁部5と、金属接合材6と、樹脂封止部7と、を有する。
リードフレーム3は、半導体素子2と電気的に接続される。冷却管4は、内部に冷媒が流れる冷媒流路41を形成する流路形成体の一態様である。絶縁部5は、リードフレーム3と冷却管4との間に配置されて両者を絶縁する。金属接合材6は、絶縁部5と冷却管4とを接合する。樹脂封止部7は、半導体素子2及びリードフレーム3を封止する。
なお、上述の冷媒の流通方向とは、局部的な冷媒の流れ方向ではなく、冷却管4の冷媒流路41全体にわたる冷媒の流通方向をいう。したがって、本実施形態においては、一対の連結部42の並び方向が、冷媒の流通方向であり、横方向Yが冷媒の流通方向である。
この状態から、一対の冷却管4の間の空間において、図1、図12に示すごとく、積層部品群11を樹脂封止する。この樹脂封止部7は、一対の冷却管4の間に配置した部品のいずれをも封止するように形成する。ただし、リードフレーム3の一部であるパワー端子31は、樹脂封止部7から露出させる。なお、図示は省略するが、半導体素子2のゲート等に接続される制御端子も、樹脂封止部7から露出する。なお、樹脂封止部7の形成は、例えば、後述する参考形態8又は参考形態9に示す方法にて行うことができる。
また、樹脂封止部7は、半導体素子2及びリードフレーム3を冷却管4と一体化させて、半導体冷却アッシー10を形成している。すなわち、半導体素子2の電気的絶縁保護のために必要な樹脂封止部7によって、半導体素子2等を流路形成体と一体化している。それゆえ、製造工数を低減することができ、電力変換装置1の生産性を向上させることができる。
(参考形態2)
本実施形態の電力変換装置1においては、図13に示すごとく、半導体冷却アッシー10が、複数の半導体素子2を有する。すなわち、一つの半導体冷却アッシー10が、一対の冷却管4の間に、積層方向Xに直交する方向に並んで配された複数の半導体素子2を有する。なお、図13は、縦方向Zに直交する平面による、半導体冷却アッシー10の断面図である。
本実施形態において、複数の半導体素子2は、横方向Yに並んで配置されている。
本実施形態の電力変換装置1においては、図13に示すごとく、半導体冷却アッシー10が、複数の半導体素子2を有する。すなわち、一つの半導体冷却アッシー10が、一対の冷却管4の間に、積層方向Xに直交する方向に並んで配された複数の半導体素子2を有する。なお、図13は、縦方向Zに直交する平面による、半導体冷却アッシー10の断面図である。
本実施形態において、複数の半導体素子2は、横方向Yに並んで配置されている。
そして、図13に示すごとく、一対の冷却管4の間の空間において、2つの積層部品群11を覆うように樹脂封止部7を形成することで、半導体冷却アッシー10を作製する。
その他の構成は、参考形態1と同様である。なお、参考形態2以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
その他の構成は、参考形態1と同様である。なお、参考形態2以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
また、本実施形態においては、2つの積層部品群11における絶縁部5を、互いに別体としている。そのため、絶縁部5の材料使用量を抑制することができ、コスト低減を図りやすい。また、一つの絶縁部5の大きさを小さくすることが可能となることによっても、コスト低減を図りやすい。
その他、参考形態1と同様の作用効果を有する。
その他、参考形態1と同様の作用効果を有する。
(参考形態3)
本実施形態の電力変換装置1は、図18〜図20に示すごとく、絶縁部5が、2つの積層部品群11にわたって配置された構成を有する。
すなわち、図18に示すごとく、2つの積層部品群11は、2枚の絶縁部5を共有している。一方の冷却管4の対向面43に、一枚の絶縁部5が金属接合材6を介して接合されている。また、他方の冷却管4の対向面43に、一枚の絶縁部5が金属接合材6を介して接合されている。そして、積層方向Xに対向配置された一対の絶縁部5の間に、2個の半導体素子2が、リードフレーム3及びターミナルチップ12と共に、並列配置されている。
本実施形態の電力変換装置1は、図18〜図20に示すごとく、絶縁部5が、2つの積層部品群11にわたって配置された構成を有する。
すなわち、図18に示すごとく、2つの積層部品群11は、2枚の絶縁部5を共有している。一方の冷却管4の対向面43に、一枚の絶縁部5が金属接合材6を介して接合されている。また、他方の冷却管4の対向面43に、一枚の絶縁部5が金属接合材6を介して接合されている。そして、積層方向Xに対向配置された一対の絶縁部5の間に、2個の半導体素子2が、リードフレーム3及びターミナルチップ12と共に、並列配置されている。
一方、図18、図20に示すごとく、セラミック基板51の外側面には、一つの金属層52が形成されている。そして、この一つの金属層52が、冷却管4の対向面43に金属接合されている。なお、セラミック基板51において、外側面とは、冷却管4側の面を意味し、内側面とは、半導体素子2側の面を意味する。
その他の構成は、参考形態2と同様である。
その他の構成は、参考形態2と同様である。
本実施形態においては、2つの積層部品群11が2枚の絶縁部5を共有することとなり、部品点数を低減することができる。その結果、電力変換装置1の生産性を向上させることができる。また、2つの積層部品群11の間も含めて、絶縁部5のセラミック基板51が連続して配置されることとなる。そのため、絶縁部5の両面の間の絶縁を、より確保しやすくなる。すなわち、絶縁部5は、樹脂封止部7にて封止されるものの、絶縁部5と樹脂封止部7との間の界面において、場合によっては隙間が形成されることもありうる。かかる場合、2つの積層部品群11の間において絶縁部5が分離している構成に比べて、セラミック基板51が連続した構成の方が、セラミック基板51の両主面間の絶縁確保の点では、より好ましい。
その他、参考形態2と同様の作用効果を有する。
その他、参考形態2と同様の作用効果を有する。
(参考形態4)
本実施形態の電力変換装置1においては、図21、図22に示すごとく、絶縁部5が、セラミック基板51の内側面に金属層52を設けていない。
そして、セラミック基板51に直接リードフレーム3が接合されている。すなわち、セラミック基板51の内側面には、金属層52を設ける代わりに、リードフレーム3を設けている。セラミック基板51とリードフレーム3との接合は、例えば、ろう付けによって行うことができる。より具体的には、活性金属ろう付け法によって、セラミック基板51の内側面に、リードフレーム3を接合することができる。つまり、一方の面には、参考形態2と同様に金属層52が形成され、他方の面にはリードフレーム3が接合されたセラミック基板51を、予め用意しておくことが考えられる。
その他の構成は、参考形態2と同様である。
本実施形態の電力変換装置1においては、図21、図22に示すごとく、絶縁部5が、セラミック基板51の内側面に金属層52を設けていない。
そして、セラミック基板51に直接リードフレーム3が接合されている。すなわち、セラミック基板51の内側面には、金属層52を設ける代わりに、リードフレーム3を設けている。セラミック基板51とリードフレーム3との接合は、例えば、ろう付けによって行うことができる。より具体的には、活性金属ろう付け法によって、セラミック基板51の内側面に、リードフレーム3を接合することができる。つまり、一方の面には、参考形態2と同様に金属層52が形成され、他方の面にはリードフレーム3が接合されたセラミック基板51を、予め用意しておくことが考えられる。
その他の構成は、参考形態2と同様である。
本実施形態においては、冷却管4と半導体素子2との間の部材が少なくなる分、冷却管4と半導体素子2との間の熱抵抗を低減することができる。それゆえ、冷却効率をさらに向上させることができる。ただし、絶縁部5の両面における熱膨張差に起因する反りをより防ぎやすいという観点では、参考形態2等のように、金属層52が両主面に形成された絶縁部5を用いることが好ましい。
その他、参考形態1と同様の作用効果を有する。
その他、参考形態1と同様の作用効果を有する。
(参考形態5)
本実施形態の電力変換装置1において、図23、図24に示すごとく、半導体冷却アッシー10は、互いに並列接続された2つの上アーム半導体素子2uと、互いに並列接続された2つの下アーム半導体素子2dとを有する。
本実施形態の電力変換装置1において、図23、図24に示すごとく、半導体冷却アッシー10は、互いに並列接続された2つの上アーム半導体素子2uと、互いに並列接続された2つの下アーム半導体素子2dとを有する。
半導体冷却アッシー10が2つの積層部品群11を備える点については、参考形態2と同様である。しかし、各積層部品群11が、それぞれ2個ずつ半導体素子2を備える点で、参考形態2と異なる。つまり、積層部品群11uにおいては、一対のリードフレーム3の間において、2個の上アーム半導体素子2uが、横方向Yに並んで配置されている。同様に、積層部品群11dにおいても、一対のリードフレーム3の間において、2個の下アーム半導体素子2dが、横方向Yに並んで配置されている。また、各半導体素子2に対して、個別のターミナルチップ12が積層方向Xに積層されている。
また、半導体冷却アッシー10を製造するにあたっては、図24に示すごとく、4個の半導体素子2及び4個のターミナルチップ12を備えた第1のサブアッシー101と、第2のサブアッシー102とを用意することとなる。そして、第1のサブアッシー101と第2のサブアッシー102とを、4個のターミナルチップ12が、はんだ13を介してリードフレーム3eに接合されるように、組み合わせる。
その他の構成は、参考形態2と同様である。
その他の構成は、参考形態2と同様である。
本実施形態においては、2つの半導体素子2を並列接続して用いる電力変換装置1において、効果的に小型化を図ることができる。また、半導体素子2の間の配線を効果的に短くすることで、インダクタンスの低減を図ることができる。
その他、参考形態1と同様の作用効果を有する。
なお、上記実施形態においては、2個の半導体素子2を並列接続する構成を示したが、3個以上の半導体素子2を並列接続した構成とすることもできる。
その他、参考形態1と同様の作用効果を有する。
なお、上記実施形態においては、2個の半導体素子2を並列接続する構成を示したが、3個以上の半導体素子2を並列接続した構成とすることもできる。
(参考形態6)
本実施形態の電力変換装置1においては、図25、図26に示すごとく、半導体冷却アッシー10が、互いに直列接続された上アーム半導体素子2uと下アーム半導体素子2dとを、3組備えている。
電力変換装置1は、直流電力を三相の交流電力に変換するよう構成されている。そして、スイッチング回路部は、三相交流負荷の3つの相、すなわち、U相、V相、W相の電極にそれぞれ接続される3つのレグを備えている。各レグは、互いに直列接続された上アーム半導体素子2uと下アーム半導体素子2dとによって構成されている。そして、各レグにおける、上アーム半導体素子2uと下アーム半導体素子2dとの電気的接続点が、それぞれ三相交流負荷の、U相、V相、W相の電極に接続されている。
本実施形態の電力変換装置1においては、図25、図26に示すごとく、半導体冷却アッシー10が、互いに直列接続された上アーム半導体素子2uと下アーム半導体素子2dとを、3組備えている。
電力変換装置1は、直流電力を三相の交流電力に変換するよう構成されている。そして、スイッチング回路部は、三相交流負荷の3つの相、すなわち、U相、V相、W相の電極にそれぞれ接続される3つのレグを備えている。各レグは、互いに直列接続された上アーム半導体素子2uと下アーム半導体素子2dとによって構成されている。そして、各レグにおける、上アーム半導体素子2uと下アーム半導体素子2dとの電気的接続点が、それぞれ三相交流負荷の、U相、V相、W相の電極に接続されている。
本実施形態において、半導体冷却アッシー10を製造するにあたっては、図26に示すごとく、6個の半導体素子2及び6個のターミナルチップ12を備えた第1のサブアッシー101と、第2のサブアッシー102とを用意することとなる。そして、第1のサブアッシー101と第2のサブアッシー102とを、6個のターミナルチップ12が、はんだ13を介してリードフレーム3eに接合されるように、組み合わせる。
その他の構成は、参考形態2と同様である。
その他の構成は、参考形態2と同様である。
(実施形態1)
本実施形態の電力変換装置1は、図27〜図30に示すごとく、冷却管4の両主面に、それぞれ半導体素子2が配置された構成を有する。
すなわち、冷却管4は、積層方向Xにおける互いに反対側の冷却面431、432の双方に、半導体素子2を配置している。
本実施形態の電力変換装置1は、図27〜図30に示すごとく、冷却管4の両主面に、それぞれ半導体素子2が配置された構成を有する。
すなわち、冷却管4は、積層方向Xにおける互いに反対側の冷却面431、432の双方に、半導体素子2を配置している。
このように、サブアッシー103を積層方向Xに複数積層することで、図29に示すような積層体が形成される。また、サブアッシー103を積層する際には、冷却管4の連結部42同士も接合する。ただし、積層方向Xにおける一端には、参考形態2の図16に示したサブアッシー102を配置し、積層方向Xにおける他端には、参考形態2の図15に示したサブアッシー101を配置する。
そして、サブアッシー103は、積層方向Xにおいて、概略線対称な形状となっている。つまり、半導体素子2とターミナルチップ12との相違以外は、冷却管4の一方側と他方側との構成は、ほぼ同様である。例えば、冷却管4の一対の冷却面431、432のそれぞれに配された部品群の線膨張係数が、略同等となっている。より具体的には、冷却管4の一対の冷却面431、432のそれぞれに配された部品群の線膨張係数の差が、両者の平均値に対して、例えば30%以下、より好ましくは20%以下となるようにする。
その他の構成は、参考形態2と同様である。
その他の構成は、参考形態2と同様である。
また、樹脂封止部7は、連結部42も封止している。これにより、連結部42のシールを、樹脂封止部7によって行うことができる。すなわち、接合された連結部42においては、冷媒の漏れを確実に防ぐために、シールを施すことが好ましい。本実施形態においては、このシールを、半導体素子2の絶縁確保等を目的とした樹脂封止部7によって兼ねることができる。その結果、部品点数の低減、製造工数の低減を図ることができる。
その他、参考形態2と同様の作用効果を有する。
その他、参考形態2と同様の作用効果を有する。
(実施形態2)
本実施形態の電力変換装置1は、図31に示すごとく、樹脂封止部7が連結部42を覆うように配置されたものである。
すなわち、樹脂封止部7は、積層部品群11と共に、積層部品群11に対して横方向Yの両側に配された一対の連結部42をも覆うように、形成されている。これにより、各連結部42は、その全周から樹脂封止部7によって封止されることとなる。
その他の構成は、参考形態1と同様である。
本実施形態の電力変換装置1は、図31に示すごとく、樹脂封止部7が連結部42を覆うように配置されたものである。
すなわち、樹脂封止部7は、積層部品群11と共に、積層部品群11に対して横方向Yの両側に配された一対の連結部42をも覆うように、形成されている。これにより、各連結部42は、その全周から樹脂封止部7によって封止されることとなる。
その他の構成は、参考形態1と同様である。
また、樹脂封止部7を成形する際の金型を、冷却管4の外形を覆うような形状とすることができる。そのため、金型の構造を簡素化することができ、製造容易な電力変換装置1とすることができる。
その他、参考形態1と同様の作用効果を有する。
その他、参考形態1と同様の作用効果を有する。
(実施形態3)
本実施形態の電力変換装置1は、図32に示すごとく、樹脂封止部7が、多数の冷却管4と多数の積層部品群11とを積層した積層体の略全体を覆うようにしたものである。
樹脂封止部7を除く、冷却管4と積層部品群11との積層体の構造自体は、参考形態1の図3に示す構造と同様である。そして、樹脂封止部7が、この積層体におけるすべての冷却管4及びすべての積層部品群11を覆うように、形成されている。この場合、積層体におけるすべての冷却管4及びすべての積層部品群11と、樹脂封止部7とによって、一つの半導体冷却アッシー10が構成される。なお、パワー端子31、冷媒導入部421及び冷媒排出部422は、樹脂封止部7から突出している。
その他の構成は、参考形態1と同様である。
本実施形態の電力変換装置1は、図32に示すごとく、樹脂封止部7が、多数の冷却管4と多数の積層部品群11とを積層した積層体の略全体を覆うようにしたものである。
樹脂封止部7を除く、冷却管4と積層部品群11との積層体の構造自体は、参考形態1の図3に示す構造と同様である。そして、樹脂封止部7が、この積層体におけるすべての冷却管4及びすべての積層部品群11を覆うように、形成されている。この場合、積層体におけるすべての冷却管4及びすべての積層部品群11と、樹脂封止部7とによって、一つの半導体冷却アッシー10が構成される。なお、パワー端子31、冷媒導入部421及び冷媒排出部422は、樹脂封止部7から突出している。
その他の構成は、参考形態1と同様である。
本実施形態においては、樹脂封止部7を成形する際の金型を、積層体の外形を覆うような形状とすることができる。そのため、金型の構造をより簡素化することができ、一層製造容易な電力変換装置1とすることができる。
その他、参考形態1と同様の作用効果を有する。
その他、参考形態1と同様の作用効果を有する。
(参考形態7)
本実施形態の電力変換装置1においては、図33に示すごとく、正極パワー端子31Pと負極パワー端子31Nとが、互いの主面を対向させるように配置されている。
正極パワー端子31P及び負極パワー端子31Nは、それぞれ板状に形成されている。正極パワー端子31Pの主面と、負極パワー端子31Nの主面とは、いずれも積層方向Xを向いている。そして、積層方向Xにおいて、正極パワー端子31Pの主面と負極パワー端子31Nの主面とが、対向している。すなわち、積層方向Xからみたとき、正極パワー端子31Pと負極パワー端子31Nとが重なるように配置されている。なお、出力パワー端子31Oは、正極パワー端子31P及び負極パワー端子31Nに対して、横方向Yに離れた位置に配置されている。
その他の構成は、参考形態2と同様である。
本実施形態の電力変換装置1においては、図33に示すごとく、正極パワー端子31Pと負極パワー端子31Nとが、互いの主面を対向させるように配置されている。
正極パワー端子31P及び負極パワー端子31Nは、それぞれ板状に形成されている。正極パワー端子31Pの主面と、負極パワー端子31Nの主面とは、いずれも積層方向Xを向いている。そして、積層方向Xにおいて、正極パワー端子31Pの主面と負極パワー端子31Nの主面とが、対向している。すなわち、積層方向Xからみたとき、正極パワー端子31Pと負極パワー端子31Nとが重なるように配置されている。なお、出力パワー端子31Oは、正極パワー端子31P及び負極パワー端子31Nに対して、横方向Yに離れた位置に配置されている。
その他の構成は、参考形態2と同様である。
本実施形態においては、互いに逆方向の電流が流れる正極パワー端子31Pと負極パワー端子31Nとが、対向配置されている。これにより、インダクタンスを効果的に低減することができる。
その他、参考形態2と同様の作用効果を有する。
その他、参考形態2と同様の作用効果を有する。
(参考形態8)
本実施形態においては、図34〜図36に示すごとく、積層部品群11を樹脂封止する方法の一形態を説明する。
すなわち、本実施形態は、上述した参考形態1における図11の状態から、図12の状態にするにあたっての、樹脂封止部7の成形方法の一形態である。
本実施形態においては、図34〜図36に示すごとく、積層部品群11を樹脂封止する方法の一形態を説明する。
すなわち、本実施形態は、上述した参考形態1における図11の状態から、図12の状態にするにあたっての、樹脂封止部7の成形方法の一形態である。
(参考形態9)
本実施形態においては、図37、図38に示すごとく、積層部品群11を樹脂封止する方法の他の形態を説明する。
本実施形態においては、スライド金型83を4本用いている。つまり、2本のスライド金型83は、縦方向Zにおけるパワー端子31側から抜き差しし、他の2本のスライド金型83は、縦方向Zにおけるパワー端子31側から抜き差しする。この場合、得られる樹脂封止部7は、図38に示すように、縦方向Zの中央部へ向かうほど横方向Yにおける樹脂封止部7の幅が大きくなるようなテーパ形状とする。
その他は、参考形態8と同様である。
本実施形態においては、図37、図38に示すごとく、積層部品群11を樹脂封止する方法の他の形態を説明する。
本実施形態においては、スライド金型83を4本用いている。つまり、2本のスライド金型83は、縦方向Zにおけるパワー端子31側から抜き差しし、他の2本のスライド金型83は、縦方向Zにおけるパワー端子31側から抜き差しする。この場合、得られる樹脂封止部7は、図38に示すように、縦方向Zの中央部へ向かうほど横方向Yにおける樹脂封止部7の幅が大きくなるようなテーパ形状とする。
その他は、参考形態8と同様である。
Claims (13)
- 半導体素子(2)と、
上記半導体素子と電気的に接続されるリードフレーム(3)と、
内部に冷媒が流れる冷媒流路(41)を形成する流路形成体(4)と、
上記リードフレームと上記流路形成体との間に配置されて両者を絶縁する絶縁部(5)と、
上記絶縁部と上記流路形成体とを接合する金属接合材(6)と、
上記半導体素子及び上記リードフレームを封止する樹脂封止部(7)と、を有し、
上記樹脂封止部は、上記半導体素子及び上記リードフレームを上記流路形成体と一体化させて、半導体冷却アッシー(10)を形成しており、
上記流路形成体として、管状の冷却管(4)を複数有し、該複数の冷却管は、冷媒の流通方向に直交する方向に積層して配置されており、上記半導体冷却アッシーは、積層方向(X)に対向配置された少なくとも一対の上記冷却管と、該一対の冷却管の間に配されると共に該一対の冷却管と一体化された、上記樹脂封止部、上記半導体素子、及び上記リードフレームとを有し、
上記積層方向に積層配置された3個以上の上記冷却管を有し、上記積層方向に隣り合う上記冷却管の間の間隙部(44)を、上記積層方向の複数箇所に有し、上記複数箇所の間隙部に、上記半導体素子が、上記リードフレームと共に配置されており、上記樹脂封止部は、3個以上の上記冷却管と、上記複数の間隙部における上記半導体素子及び上記リードフレームとを、一体化している、電力変換装置(1)。 - 半導体素子(2)と、
上記半導体素子と電気的に接続されるリードフレーム(3)と、
内部に冷媒が流れる冷媒流路(41)を形成する流路形成体(4)と、
上記リードフレームと上記流路形成体との間に配置されて両者を絶縁する絶縁部(5)と、
上記絶縁部と上記流路形成体とを接合する金属接合材(6)と、
上記半導体素子及び上記リードフレームを封止する樹脂封止部(7)と、を有し、
上記樹脂封止部は、上記半導体素子及び上記リードフレームを上記流路形成体と一体化させて、半導体冷却アッシー(10)を形成しており、
上記流路形成体として、管状の冷却管(4)を複数有し、該複数の冷却管は、冷媒の流通方向に直交する方向に積層して配置されており、上記半導体冷却アッシーは、積層方向(X)に対向配置された少なくとも一対の上記冷却管と、該一対の冷却管の間に配されると共に該一対の冷却管と一体化された、上記樹脂封止部、上記半導体素子、及び上記リードフレームとを有し、
上記積層方向に隣り合う上記冷却管は、互いの冷媒流路同士を連通させる連結部(42)によって連結されており、上記樹脂封止部は、上記連結部も封止している、電力変換装置(1)。 - 上記積層方向に積層配置された3個以上の上記冷却管を有し、上記積層方向に隣り合う上記冷却管の間の間隙部(44)を、上記積層方向の複数箇所に有し、上記複数箇所の間隙部に、上記半導体素子が、上記リードフレームと共に配置されており、上記樹脂封止部は、3個以上の上記冷却管と、上記複数の間隙部における上記半導体素子及び上記リードフレームとを、一体化している、請求項2に記載の電力変換装置。
- 上記半導体冷却アッシーは、上記一対の冷却管の間に、上記積層方向に直交する方向に並んで配された複数の上記半導体素子を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 上記半導体冷却アッシーにおける上記複数の半導体素子のうち、少なくとも2つは、互いに直列接続された上アーム半導体素子(2u)と下アーム半導体素子(2d)とである、請求項4に記載の電力変換装置。
- 上記半導体冷却アッシーは、上記上アーム半導体素子に電気的に接続された正極パワー端子(31P)と、上記下アーム半導体素子に電気的に接続された負極パワー端子(31N)とを、上記樹脂封止部から互いに同じ方向に突出させてなると共に、互いに隣接して配置している、請求項5に記載の電力変換装置。
- 上記正極パワー端子及び上記負極パワー端子は、それぞれ板状に形成されており、上記正極パワー端子と上記負極パワー端子とは、互いの主面を対向させるように配置されている、請求項6に記載の電力変換装置。
- 上記流路形成体として、管状の冷却管(4)を複数有し、該複数の冷却管は、冷媒の流通方向に直交する方向に積層して配置されており、上記複数の冷却管のうちの少なくとも一つは、積層方向における互いに反対側の冷却面(431、432)の双方に、上記半導体素子が配置されている、請求項1〜7のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 上記冷却管における互いに反対側の上記冷却面の双方に配置された上記半導体素子は、上記積層方向から見たとき、少なくとも一部が互いに重なるように配置されている、請求項8に記載の電力変換装置。
- 上記半導体冷却アッシーは、上記積層方向に対向配置された一対の上記冷却管を有し、該冷却管は、上記積層方向における片面にのみ、上記半導体素子を配置している、請求項1〜7のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 上記絶縁部は、セラミック基板(51)と該セラミック基板の両主面にそれぞれ形成された金属層(52)とを有する、請求項1〜10のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 上記金属層は、上記セラミック基板の両主面における周縁部を除く部分にそれぞれ形成されている、請求項11に記載の電力変換装置。
- 上記流路形成体は、上記金属接合材が接合された部位に対向する位置に、上記冷媒流路を有する、請求項1〜12のいずれか一項に記載の電力変換装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017156255A JP6801605B2 (ja) | 2017-08-11 | 2017-08-11 | 電力変換装置 |
PCT/JP2018/028836 WO2019031348A1 (ja) | 2017-08-11 | 2018-08-01 | 電力変換装置 |
CN201880051664.7A CN111373647B (zh) | 2017-08-11 | 2018-08-01 | 电力转换装置 |
DE112018004129.8T DE112018004129T5 (de) | 2017-08-11 | 2018-08-01 | Leistungsumwandlungsvorrichtung |
US16/782,371 US11189544B2 (en) | 2017-08-11 | 2020-02-05 | Plurality of cooling tubes with coolant for a power conversion package |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017156255A JP6801605B2 (ja) | 2017-08-11 | 2017-08-11 | 電力変換装置 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019037047A JP2019037047A (ja) | 2019-03-07 |
JP2019037047A5 true JP2019037047A5 (ja) | 2019-10-24 |
JP6801605B2 JP6801605B2 (ja) | 2020-12-16 |
Family
ID=65272042
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017156255A Active JP6801605B2 (ja) | 2017-08-11 | 2017-08-11 | 電力変換装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11189544B2 (ja) |
JP (1) | JP6801605B2 (ja) |
CN (1) | CN111373647B (ja) |
DE (1) | DE112018004129T5 (ja) |
WO (1) | WO2019031348A1 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IT201900013743A1 (it) * | 2019-08-01 | 2021-02-01 | St Microelectronics Srl | Dispositivo elettronico di potenza incapsulato, in particolare circuito a ponte comprendente transistori di potenza, e relativo procedimento di assemblaggio |
JP7452160B2 (ja) * | 2020-03-25 | 2024-03-19 | 株式会社明電舎 | 発熱性部品の冷却構造およびパルス電源 |
US11404351B2 (en) * | 2020-04-21 | 2022-08-02 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Chip-on-chip power card with embedded direct liquid cooling |
CN111933598A (zh) * | 2020-07-16 | 2020-11-13 | 杰群电子科技(东莞)有限公司 | 一种散热型芯片载体及散热型半导体封装产品 |
JP7301805B2 (ja) * | 2020-09-24 | 2023-07-03 | 株式会社東芝 | 半導体モジュール |
US20220130735A1 (en) * | 2020-10-23 | 2022-04-28 | GM Global Technology Operations LLC | Package for power semiconductor device and method of manufacturing the same |
CN114600238A (zh) * | 2020-11-02 | 2022-06-07 | 丹尼克斯半导体有限公司 | 高功率密度3d半导体模块封装 |
JP7001186B1 (ja) * | 2021-03-18 | 2022-01-19 | 富士電機株式会社 | 半導体装置、半導体モジュール、車両、および、半導体装置の製造方法 |
WO2023208331A1 (en) * | 2022-04-27 | 2023-11-02 | Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. | Power module with heat conductive anti-corrosion coating, power module cooling arrangement and method for its production |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1148547B8 (en) * | 2000-04-19 | 2016-01-06 | Denso Corporation | Coolant cooled type semiconductor device |
JP4525615B2 (ja) | 2006-03-01 | 2010-08-18 | 株式会社デンソー | 電力変換装置 |
JP2007251076A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Hitachi Ltd | パワー半導体モジュール |
JP2008124430A (ja) * | 2006-10-18 | 2008-05-29 | Hitachi Ltd | パワー半導体モジュール |
US8450845B2 (en) * | 2008-04-09 | 2013-05-28 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
JP5492447B2 (ja) * | 2009-04-28 | 2014-05-14 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | パワーモジュール |
EP3633723B1 (en) | 2009-05-14 | 2023-02-22 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device |
JP5267412B2 (ja) * | 2009-10-07 | 2013-08-21 | 株式会社デンソー | 冷媒冷却型両面冷却半導体装置 |
JP5115595B2 (ja) * | 2010-06-23 | 2013-01-09 | 株式会社デンソー | 半導体モジュールの製造方法 |
JP2012178513A (ja) | 2011-02-28 | 2012-09-13 | Mitsubishi Materials Corp | パワーモジュールユニット及びパワーモジュールユニットの製造方法 |
JP5691916B2 (ja) * | 2011-07-28 | 2015-04-01 | トヨタ自動車株式会社 | 電力変換装置 |
WO2015064197A1 (ja) * | 2013-10-29 | 2015-05-07 | 富士電機株式会社 | 半導体モジュール |
JP5991345B2 (ja) * | 2013-12-26 | 2016-09-14 | 株式会社デンソー | 電力変換装置 |
JP6409690B2 (ja) * | 2014-11-20 | 2018-10-24 | 株式会社デンソー | 冷却モジュール |
JP2016131197A (ja) | 2015-01-13 | 2016-07-21 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP6671011B2 (ja) | 2016-03-03 | 2020-03-25 | 株式会社東京精密 | 真円度測定装置 |
-
2017
- 2017-08-11 JP JP2017156255A patent/JP6801605B2/ja active Active
-
2018
- 2018-08-01 CN CN201880051664.7A patent/CN111373647B/zh active Active
- 2018-08-01 WO PCT/JP2018/028836 patent/WO2019031348A1/ja active Application Filing
- 2018-08-01 DE DE112018004129.8T patent/DE112018004129T5/de active Pending
-
2020
- 2020-02-05 US US16/782,371 patent/US11189544B2/en active Active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2019037047A5 (ja) | ||
JP6801605B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP5971263B2 (ja) | 半導体装置 | |
US8426963B2 (en) | Power semiconductor package structure and manufacturing method thereof | |
JP5895933B2 (ja) | パワーモジュール | |
US9806009B2 (en) | Semiconductor device and power converter using the same | |
US10204845B2 (en) | Semiconductor chip package having a repeating footprint pattern | |
TWI745530B (zh) | 電子裝置 | |
JP6719252B2 (ja) | 半導体装置 | |
TW201820586A (zh) | 電子裝置 | |
JP6591808B2 (ja) | パワーモジュールおよびインバータ装置 | |
JP5811072B2 (ja) | パワーモジュール | |
WO2020105463A1 (ja) | 半導体モジュール、電力変換装置および半導体モジュールの製造方法 | |
WO2020008874A1 (ja) | パワーモジュール | |
JP7268563B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP5771136B2 (ja) | 樹脂封止型パワー半導体モジュール及びその製造方法 | |
JP7067255B2 (ja) | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 | |
US11227845B2 (en) | Power module and method of manufacturing same | |
JP7228485B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
US20180166377A1 (en) | Semiconductor device with stacked terminals | |
JP7428679B2 (ja) | パワー半導体装置および電力変換装置 | |
JP5741526B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
WO2021015050A1 (ja) | 電気回路装置 | |
JP2018037452A (ja) | パワー半導体モジュール | |
JP2023081051A (ja) | 半導体モジュール、電力変換装置、および半導体モジュールの製造方法 |