JP5164962B2 - Power converter - Google Patents
Power converter Download PDFInfo
- Publication number
- JP5164962B2 JP5164962B2 JP2009269243A JP2009269243A JP5164962B2 JP 5164962 B2 JP5164962 B2 JP 5164962B2 JP 2009269243 A JP2009269243 A JP 2009269243A JP 2009269243 A JP2009269243 A JP 2009269243A JP 5164962 B2 JP5164962 B2 JP 5164962B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor module
- cooler
- solder
- power
- 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.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 216
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 100
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 38
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 38
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 33
- 238000005476 soldering Methods 0.000 claims description 28
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 19
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 16
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 15
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 14
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- 238000005219 brazing Methods 0.000 claims description 10
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 3
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 claims description 3
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 11
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 11
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 9
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 8
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000008642 heat stress Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
この発明は、半導体モジュールを用いたインバータ装置等の電力変換装置に関するものである。 The present invention relates to a power conversion device such as an inverter device using a semiconductor module.
ハイブリッド車などの電力を用いて走行する電気自動車では、交流モータが用いられるため、直流電力と交流電力との間で電力を双方向変換するインバータ装置が採用されている。
インバータ装置はＩＧＢＴ、Ｄｉなどのパワー半導体を接続しモジュール化した半導体モジュール、半導体モジュールを冷却する冷却器、半導体モジュールを制御する制御基板などから構成されている。
In an electric vehicle that travels using electric power such as a hybrid vehicle, an AC motor is used. Therefore, an inverter device that bidirectionally converts electric power between DC power and AC power is employed.
The inverter device includes a semiconductor module in which power semiconductors such as IGBT and Di are connected to form a module, a cooler for cooling the semiconductor module, a control board for controlling the semiconductor module, and the like.
一般的なインバータ装置では、半導体モジュールを上方から、バネ、または補強梁により冷却器に強固に押圧して固定することで、半導体モジュールと冷却器間の熱抵抗を低減している（例えば、特許文献１参照）。
また、冷却器上に半導体モジュール、制御基板などを重ねて配置しており、床面積をコンパクトにすることで電力変換装置の小形化を図っている（例えば、特許文献２参照）。
In a general inverter device, the semiconductor module is firmly pressed and fixed to the cooler by a spring or a reinforcing beam from above, thereby reducing the thermal resistance between the semiconductor module and the cooler (for example, patents) Reference 1).
In addition, a semiconductor module, a control board, and the like are arranged on the cooler, and the floor area is reduced to reduce the size of the power conversion device (see, for example, Patent Document 2).
しかし、従来のインバータ装置では、半導体モジュールと冷却器間のサーマルコンパウンドをできるだけ薄くし、熱抵抗を低減しなければならないので、ネジ、バネ、または補強梁により半導体モジュールを冷却器に強固に押圧し固定する必要があり、このネジ、バネ、または補強梁によって装置全体の高さが高く、小形化が困難であるという課題がある。 However, in the conventional inverter device, the thermal compound between the semiconductor module and the cooler must be made as thin as possible to reduce the thermal resistance. Therefore, the semiconductor module is firmly pressed against the cooler by screws, springs, or reinforcing beams. There is a problem in that it is necessary to fix, and the overall height of the apparatus is high due to the screws, springs, or reinforcing beams, and it is difficult to reduce the size.
また、半導体モジュール上に配置されたネジ、バネ、または補強梁の金属部材と、制御基板の回路との絶縁を確保するため、別の絶縁部材を用いない場合には、ネジ、バネ、または補強梁と制御基板間の距離を十分大きく取る必要があり、これによってさらに装置全体の高さが高く、小形化がさらに困難になるという課題もある。 In addition, in order to ensure insulation between the metal member of the screw, spring, or reinforcing beam arranged on the semiconductor module and the circuit of the control board, the screw, spring, or reinforcement is used when another insulating member is not used. There is a problem that the distance between the beam and the control board needs to be sufficiently large, which further increases the overall height of the apparatus and makes it difficult to reduce the size.
この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、冷却性能および絶縁性能を損なうことなく、低背化された電力変換装置を実現することが目的である。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to realize a power converter having a reduced height without impairing the cooling performance and the insulation performance.
この発明に係る電力変換装置は、複数のパワー半導体および上記複数のパワー半導体間を接続する導体を有するとともに上面が樹脂で封止された半導体モジュールと、上記半導体モジュールの上面に面するとともに上記半導体モジュールを制御する制御基板と、上記半導体モジュールの下面に対面するとともに上記半導体モジュールを冷却する冷却器と、を備え、上記半導体モジュールは、上記制御基板と上記冷却器の間に配置されるとともに、上記半導体モジュールの上記冷却器と近接する面に、金属箔を配置し、上記冷却器に直接半田で接合固定され、上記半導体モジュールの上記冷却器と半田接合される領域は、少なくとも１つ以上の角部が曲線状になっており、上記冷却器は、複数の部材がロウ付けによって接合されて構成されている。 The power conversion device according to the present invention includes a semiconductor module having a plurality of power semiconductors and a conductor connecting the plurality of power semiconductors and having an upper surface sealed with a resin, and facing the upper surface of the semiconductor module and the semiconductor A control board that controls the module, and a cooler that faces the lower surface of the semiconductor module and cools the semiconductor module, and the semiconductor module is disposed between the control board and the cooler, A metal foil is disposed on a surface of the semiconductor module adjacent to the cooler, and is bonded and fixed directly to the cooler with solder. The region of the semiconductor module to be soldered to the cooler includes at least one or more regions. The corner is curved, and the cooler is configured by joining a plurality of members by brazing. .
この発明に係る電力変換装置は、半導体モジュールと冷却器との間を、シリコーングリスなどの一般的なサーマルコンパウンドよりも熱伝導に優れた半田によって直接接合することにより、従来の電力変換装置にあったネジ、バネを廃止し、冷却性能を損なうことなく、装置の低背化を実現するという効果を奏する。
また、半導体モジュール上に配置された、ネジ、バネ、または補強梁の金属製部材を廃止すると同時に、半導体モジュールの上面を樹脂で封止することにより、制御基板と半導体モジュール間の絶縁確保に必要な距離を短縮することが可能であり、これによりさらに装置の低背化、装置の小形化を実現するという効果を奏する。
The power conversion device according to the present invention is suitable for the conventional power conversion device by directly joining the semiconductor module and the cooler with solder having better heat conductivity than a general thermal compound such as silicone grease. This eliminates the need for screws and springs, and has the effect of reducing the height of the device without impairing the cooling performance.
Necessary to secure insulation between the control board and the semiconductor module by abolishing the metal members such as screws, springs, or reinforcing beams disposed on the semiconductor module and sealing the upper surface of the semiconductor module with resin. Therefore, it is possible to shorten the distance, thereby further reducing the height of the device and reducing the size of the device.
この発明に係る電力変換装置は、複数のパワー半導体および複数のパワー半導体間を接続する導体を有するとともに上面が樹脂で封止された半導体モジュールと、半導体モジュールの上面に接するとともに半導体モジュールを制御する制御基板と、半導体モジュールの下面に対面するとともに半導体モジュールを冷却する冷却器と、を備え、半導体モジュールは、制御基板と冷却器の間に配置し、半導体モジュールと冷却器の間を、直接半田で接合固定する。
すると、半導体モジュールと冷却器との間を、シリコーングリスなどの一般的なサーマルコンパウンドよりも熱伝導に優れた半田によって直接接合することにより、従来の電力変換装置にあったネジ、バネを廃止し、冷却性能を損なうことなく、装置の低背化を実現している。
また、半導体モジュール上に配置された、ネジ、バネ、または補強梁の金属製部材を廃止すると同時に、半導体モジュールの上面を樹脂で封止することにより、制御基板と半導体モジュール間の絶縁確保に必要な距離を短縮することが可能であり、これによりさらに装置の低背化、装置の小形化を実現している。
The power conversion device according to the present invention includes a semiconductor module having a plurality of power semiconductors and a conductor connecting the plurality of power semiconductors and having an upper surface sealed with resin, and is in contact with the upper surface of the semiconductor module and controls the semiconductor module A control board, and a cooler that faces the lower surface of the semiconductor module and cools the semiconductor module. The semiconductor module is disposed between the control board and the cooler, and directly soldered between the semiconductor module and the cooler. Fix it with a joint.
Then, the screws and springs that existed in conventional power converters are abolished by directly joining the semiconductor module and the cooler with solder that has better thermal conductivity than general thermal compounds such as silicone grease. The low profile of the equipment is realized without impairing the cooling performance.
Necessary to secure insulation between the control board and the semiconductor module by abolishing the metal members such as screws, springs, or reinforcing beams disposed on the semiconductor module and sealing the upper surface of the semiconductor module with resin. This makes it possible to shorten the distance and further reduce the height of the device and reduce the size of the device.
この発明に係る電力変換装置は、半導体モジュールと冷却器間の半田接合している領域の少なくとも１つ以上の角を、曲線状とする。
半導体モジュールと冷却器とは異種材で構成されていることが多いため、半導体モジュールと冷却器間を直接接合すると、それぞれの線膨張係数の差によって半導体モジュールと冷却器間の半田に熱応力が発生する。
しかし、この発明に係る電力変換装置のように半導体モジュールと冷却器間の半田接合される領域の角部が曲線状になっていれば、切欠き係数が低減され半田にかかる熱応力の集中を防ぐことが可能になり、半田に生じるクラック、割れなどの接合信頼性低下と、これによる冷却性能、耐振性低下を防ぐことが可能になる。
In the power conversion device according to the present invention, at least one or more corners of the solder-bonded region between the semiconductor module and the cooler are curved.
Since the semiconductor module and the cooler are often made of different materials, when the semiconductor module and the cooler are directly joined, thermal stress is applied to the solder between the semiconductor module and the cooler due to the difference in the respective linear expansion coefficients. Occur.
However, if the corner portion of the solder joint region between the semiconductor module and the cooler is curved like the power conversion device according to the present invention, the notch coefficient is reduced and the thermal stress applied to the solder is concentrated. It becomes possible to prevent, and it becomes possible to prevent the joint reliability fall, such as a crack produced in a solder, and the cooling performance and vibration resistance fall by this.
この発明に係る電力変換装置は、半導体モジュールと冷却器間の半田接合される領域を、少なくとも２つ以上に分割する。
このように、半田接合される領域を複数に分割すれば、半導体モジュールや冷却器の反り影響が軽減できるほか、分割された半田間の空間により、半田の変形が容易となるため、半田にかかる熱応力を軽減することが可能になる。
また、万が一半田にクラック、割れが発生しても、クラックや割れの進展を抑制することが可能となり、分割数を増し、細分化すれば、万が一半田にクラック、割れが発生した場合でも機能の低下を最小限とすることができる。
The power conversion device according to the present invention divides a region where the semiconductor module and the cooler are soldered into at least two regions.
In this way, if the area to be joined by soldering is divided into a plurality of parts, the influence of warping of the semiconductor module and the cooler can be reduced, and the solder can be easily deformed by the space between the divided solders. Thermal stress can be reduced.
In addition, even if cracks or cracks occur in the solder, it is possible to suppress the progress of cracks or cracks, and if the number of divisions is increased and subdivided, the function can be improved even if cracks or cracks occur in the solder. Degradation can be minimized.
この発明に係る電力変換装置では、冷却器は、放熱フィンと、半導体モジュール搭載用の天板部を別部材とし、ロウ付けによってそれぞれ接合する。
このように、複数の部材をロウ付けによって接合した冷却器を用いているので、ロウ付け以外の代表的な冷却器の製造手法として、鋳造、押し出し成型があるが、冷却性能の優れた放熱面積の大きい放熱フィンを構成するには、鋳造や押し出し成型では鋳造時の湯流れや、押し出しに用いる金型の強度制約などにより、放熱フィンや、半導体モジュール搭載用の天板部などを厚肉とする必要があり、結果として熱容量の大きい冷却器となっていた。
In the power conversion device according to the present invention, the cooler has the heat radiating fin and the top plate portion for mounting the semiconductor module as separate members, and is joined by brazing.
As described above, since a cooler in which a plurality of members are joined by brazing is used, there are casting and extrusion molding as a typical cooling device manufacturing method other than brazing, but a heat radiation area with excellent cooling performance. In order to configure a large heat dissipation fin, the casting fins and extrusion molding have thicker heat sink fins and a top plate for mounting the semiconductor module due to the flow of molten metal during casting and the strength restrictions of the mold used for extrusion. As a result, the cooler has a large heat capacity.
半田によって半導体モジュールと冷却器とを接合する場合、半田を溶融し接合するため、冷却器も加熱する必要がある。生産性を高めるためには、半田付け前の加熱時間や、半田付け後の冷却時間は可能な限り短いほうが望ましく、冷却器の熱容量は小さいほうが良い。
ロウ付け接合による冷却器であれば、放熱フィンと、半導体モジュール搭載用の天板部をそれぞれ最適な製法を用いることができるため、放熱フィンや半導体モジュール搭載部を薄肉部材で構成することが可能であり、熱容量の小さい冷却器とすることができる。よって、ロウ付けによる冷却器を用いたほうが、半導体モジュールと冷却器間の半田接合の生産性が高く、ロウ付けによる冷却器を用いることが望ましい。
When joining a semiconductor module and a cooler with solder, it is necessary to heat the cooler in order to melt and join the solder. In order to increase productivity, it is desirable that the heating time before soldering and the cooling time after soldering are as short as possible, and the heat capacity of the cooler is small.
If it is a cooler by brazing and joining, the heat sink fin and the top plate part for mounting the semiconductor module can each be used with the optimum manufacturing method, so it is possible to configure the heat sink fin and the semiconductor module mounting part with thin members It can be set as a cooler with a small heat capacity. Therefore, it is desirable to use a brazing cooler because the soldering productivity between the semiconductor module and the cooler is higher when the brazing cooler is used.
この発明に係る電力変換装置では、冷却器は、アルミニウムを主な成分とする金属で形成し、冷却器の表面に銅やニッケルなど、半田付け性の良い材質をメッキする。
このように、アルミニウムを主な成分とする金属で冷却器を構成しているため、冷媒に対する耐腐食性、加工性が良いほか、軽量である。しかし、アルミニウムは半田付け性が良くないため、冷却器表面に銅やニッケルなどの金属層を設けることによって半田付け性を確保しているが、この金属層の形成手段に金属溶射（コールドスプレー）を用いることによって、冷却器の表面に半田付け性が良い部分と、半田付け性が良くない部分を効率よく分けて形成することができる。
半田付け性が良い部分と良くない部分を分けて形成すれば、上述のような半田部の接合信頼性低下対策のための形状工夫を容易に実施することができる。
In the power conversion device according to the present invention, the cooler is formed of a metal having aluminum as a main component, and the surface of the cooler is plated with a material having good solderability such as copper or nickel.
Thus, since the cooler is made of a metal mainly composed of aluminum, the corrosion resistance and workability with respect to the refrigerant are good and the weight is light. However, since aluminum has poor solderability, solderability is secured by providing a metal layer such as copper or nickel on the surface of the cooler. Metal spraying (cold spray) is used to form this metal layer. By using this, it is possible to efficiently separate and form a portion with good solderability and a portion with poor solderability on the surface of the cooler.
If the portion with good solderability and the portion with poor solder are formed separately, the above-described shape modification for reducing the bonding reliability of the solder portion can be easily implemented.
この発明に係る電力変換装置では、冷却器は、アルミニウムを主な成分とする金属で形成し、冷却器の表面に銅やニッケルなど、半田付け性の良い金属層を金属溶射によって部分的に設ける。
このように、アルミニウムを主な成分とする金属で冷却器を構成しているため、冷媒に対する耐腐食性、加工性がよいほか、軽量である。しかし、アルミニウムは半田付け性が良くないため、冷却器表面の銅やニッケルメッキによって半田付け性を確保している。
In the power conversion device according to the present invention, the cooler is made of a metal mainly composed of aluminum, and a metal layer having good solderability such as copper or nickel is partially provided on the surface of the cooler by metal spraying. .
As described above, since the cooler is made of a metal mainly composed of aluminum, it has good corrosion resistance and workability with respect to the refrigerant and is lightweight. However, since aluminum has poor solderability, solderability is ensured by copper or nickel plating on the surface of the cooler.
この発明に係る電力変換装置では、冷却器は、直接または、冷却器表面に形成された金属層の形状工夫により、冷却器表面に複数の突起または凹みを設ける。この突起または凹みが連続して形成され、溝となっていても良い。
このように、冷却器表面の突起または凹みによって、冷却器および半田の変形が容易となり、半田にかかる熱応力の軽減が可能となる。また、突起または凹みを連続させることで溝を形成すれば半田の不必要な広がりを抑制することが可能となり、上述に記載されているような半田部の接合信頼性低下対策のための形状工夫を容易に実施することができる。
In the power conversion device according to the present invention, the cooler is provided with a plurality of protrusions or recesses on the cooler surface, either directly or by designing the shape of the metal layer formed on the cooler surface. These protrusions or dents may be formed continuously to form a groove.
As described above, the protrusions or depressions on the surface of the cooler facilitate the deformation of the cooler and the solder, and the thermal stress applied to the solder can be reduced. In addition, if a groove is formed by continuously forming protrusions or dents, it is possible to suppress unnecessary spread of the solder, and shape measures for measures for reducing the bonding reliability of the solder part as described above Can be easily implemented.
この発明に係る電力変換装置では、半導体モジュールは、冷却器と近接する面に銅箔またはニッケルメッキされたアルミニウム箔など、金属箔を冷却器と近接する面に配置する。
このように、半導体モジュールの冷却器と近接する面に半田付け性が良い金属箔が設けられるので、半導体モジュールと冷却器間の半田付けが容易となる。
In the power conversion device according to the present invention, the semiconductor module arranges a metal foil such as a copper foil or a nickel-plated aluminum foil on the surface close to the cooler on the surface close to the cooler.
Thus, since the metal foil with good solderability is provided on the surface of the semiconductor module close to the cooler, the soldering between the semiconductor module and the cooler becomes easy.
この発明に係る電力変換装置では、半導体モジュールの冷却器と近接する面に設けられた金属箔の表面に複数の突起または凹みを設ける。
このように、半導体モジュールの冷却器と近接する面に設けられた金属箔表面の突起または凹みにより、金属箔と半田の変形が容易となり、半田にかかる熱応力の軽減が可能となる。
In the power converter according to the present invention, a plurality of protrusions or depressions are provided on the surface of the metal foil provided on the surface of the semiconductor module adjacent to the cooler.
As described above, the protrusions or depressions on the surface of the metal foil provided on the surface close to the cooler of the semiconductor module facilitate the deformation of the metal foil and the solder, and the thermal stress applied to the solder can be reduced.
この発明に係る電力変換装置では、半導体モジュールの冷却器と近接する面に設けられた金属箔は、制御基板の配線パターンと同等の厚さとする。
このように、半導体モジュールの冷却器と近接する面に設けられた金属箔が制御基板の配線パターンを構成する金属箔と同等の厚さであるため、制御基板の半田付けに用いる設備の半田付け条件が流用可能であり、生産性を高めることができる。
なお、この金属箔の厚さは、半導体モジュールを制御する制御基板の配線パターンの厚さと必ずしも同じでなくてはならないわけではなく、一般的な制御基板の半田付けに用いる設備で対応可能な、一般的な制御基板の配線パターンの厚みであれば問題ない。
In the power converter according to the present invention, the metal foil provided on the surface close to the cooler of the semiconductor module has the same thickness as the wiring pattern of the control board.
Thus, since the metal foil provided on the surface close to the cooler of the semiconductor module has the same thickness as the metal foil constituting the wiring pattern of the control board, the equipment used for soldering the control board is soldered. Conditions can be used and productivity can be increased.
In addition, the thickness of this metal foil does not necessarily have to be the same as the thickness of the wiring pattern of the control board that controls the semiconductor module, and can be handled by equipment used for soldering a general control board. If it is the thickness of the wiring pattern of a general control board, there is no problem.
この発明に係る電力変換装置では、半導体モジュールの冷却器と近接する面に設けられた金属箔は、一部にソルダーレジスト処理を行う。
このように、ソルダーレジスト処理によって、金属箔の半導体モジュールの冷却器に近接する面に半田付け性が良い部分と、半田付け性が良くない部分を分けて形成することが可能となる。半田付け性が良い部分と良くない部分を分けて形成すれば、上述のような半田部の接合信頼性低下対策のための形状工夫を容易に実施することができる。
In the power converter according to the present invention, a part of the metal foil provided on the surface of the semiconductor module adjacent to the cooler is subjected to solder resist processing.
As described above, the solder resist treatment makes it possible to separately form a portion having good solderability and a portion having poor solderability on the surface of the metal foil adjacent to the cooler of the semiconductor module. If the portion with good solderability and the portion with poor solder are formed separately, the above-described shape modification for reducing the bonding reliability of the solder portion can be easily implemented.
この発明に係る電力変換装置では、半導体モジュールは、パワー半導体と、冷却器に近接する面との間に樹脂を配置する。
このように、パワー半導体と冷却器に近接する面との間に樹脂を介在させることにより、冷却器を加熱した際の半導体モジュール内部への伝熱が抑制され、半導体モジュールと冷却器間の半田接合によるパワー半導体への影響を小さくすることができる。
In the power converter according to the present invention, the semiconductor module arranges the resin between the power semiconductor and the surface close to the cooler.
Thus, by interposing the resin between the power semiconductor and the surface adjacent to the cooler, heat transfer to the inside of the semiconductor module when the cooler is heated is suppressed, and the solder between the semiconductor module and the cooler is suppressed. The influence on the power semiconductor due to the bonding can be reduced.
この発明に係る電力変換装置では、複数のパワー半導体や導体を半導体モジュール内部に有しており、これらを半田によって接合しているが、半導体モジュールと冷却器間の半田接合に用いる半田材の融点は、半導体モジュール内部の接合に用いる半田材よりも融点を低くする。
このように、半導体モジュールと冷却器との半田接合温度が半導体モジュール内部の接合に用いている半田材よりも融点が低いため、半導体モジュールと冷却器との半田接合による加熱で、半導体モジュール内部の半田が再溶融し劣化する恐れがない。
The power conversion device according to the present invention has a plurality of power semiconductors and conductors inside the semiconductor module, and these are joined by soldering, but the melting point of the solder material used for solder joining between the semiconductor module and the cooler Has a lower melting point than the solder material used for bonding inside the semiconductor module.
Thus, since the melting point of the solder bonding temperature between the semiconductor module and the cooler is lower than the solder material used for bonding inside the semiconductor module, the heating inside the semiconductor module due to the solder bonding between the semiconductor module and the cooler There is no risk of solder remelting and deterioration.
この発明に係る電力変換装置では、半導体モジュールと冷却器間の半田材にはインジウムを含有する。
このように、インジウムを含有することにより通常の半田材よりも融点を低くすることが可能であり、半導体モジュールと冷却器間の半田接合による半導体モジュール内部の半田への影響を小さくすることができる。
In the power converter according to the present invention, the solder material between the semiconductor module and the cooler contains indium.
Thus, by containing indium, the melting point can be made lower than that of a normal solder material, and the influence on the solder inside the semiconductor module due to the solder joint between the semiconductor module and the cooler can be reduced. .
この発明に係る電力変換装置では、半導体モジュールの冷却器と接する面に少なくとも２つ以上の突起を設けられている。
このように、半導体モジュールの冷却器と接する面に少なくとも２つ以上の突起があり、半導体モジュールと、冷却器間の最低半田厚さを確保することが可能である。半田を厚くすることによって半田にかかる熱応力の緩和が可能であり、接合信頼性を高めることができる。
In the power converter according to the present invention, at least two or more protrusions are provided on the surface of the semiconductor module that contacts the cooler.
Thus, there are at least two or more protrusions on the surface of the semiconductor module in contact with the cooler, and it is possible to ensure the minimum solder thickness between the semiconductor module and the cooler. By increasing the thickness of the solder, the thermal stress applied to the solder can be reduced, and the bonding reliability can be improved.
この発明に係る電力変換装置では、半導体モジュールの冷却器と接する面の略中央付近を先端とする凸形状とする。
このように、半導体モジュールの冷却器と接する面に少なくとも２つ以上設けられた突起により半田クラックや割れなどの基点となる部分の半田厚を確保することによって接合信頼性を確保しつつ、半導体モジュールの冷却器と接する面が略中央付近を先端とする凸形状とすることで、熱抵抗に影響の大きい半導体モジュールの略中央付近は、半田厚みを薄くすることで冷却性能の悪化を防ぐことができる。
In the power conversion device according to the present invention, the semiconductor module has a convex shape having a tip near the center of the surface in contact with the cooler.
In this way, the semiconductor module secures the bonding reliability by ensuring the solder thickness of the portion that becomes the base point of solder cracks or cracks by the projections provided at least two on the surface in contact with the cooler of the semiconductor module. By making the surface in contact with the cooler of the convex shape with the tip near the center, it is possible to prevent the deterioration of the cooling performance by reducing the solder thickness in the vicinity of the center of the semiconductor module that has a large effect on the thermal resistance. it can.
この発明に係る電力変換装置では、半導体モジュールを冷却器の両面に配置する。
このように、半導体モジュールを冷却器の両面に配置すると床面積を半減することが可能であり、装置の大幅な小形化が可能になる。高さの低減よりも床面積の低減による小型化が望まれる場合や、複数の半導体モジュールを用いて大容量な電力変換装置を構成する場合に特に有効である。
In the power conversion device according to the present invention, the semiconductor modules are arranged on both surfaces of the cooler.
As described above, when the semiconductor modules are arranged on both sides of the cooler, the floor area can be halved, and the apparatus can be greatly downsized. This is particularly effective when downsizing is desired by reducing the floor area rather than reducing the height, or when a large-capacity power conversion device is configured using a plurality of semiconductor modules.
この発明に係る電力変換装置では、半導体モジュールの略中央をネジによって冷却器と固定する。
このように、半導体モジュールの略中央をネジによって冷却器と固定しているが、半導体モジュールと冷却器間は半田によっても接合されているから、従来のネジに比べ小さなネジを採用したり、ネジを絶縁可能な樹脂製のものとすることで装置を小型化することができる。これら簡素なネジによって半導体モジュールの略中央付近にて半導体モジュールと冷却器間を固定すれば、熱抵抗に影響の大きい半導体モジュールの略中央付近は、半田厚みを薄くすることによって冷却性能を確保することができるほか、半田付けまでの半導体モジュール仮固定に必要な治具が不要となる。
In the power converter according to the present invention, the substantially center of the semiconductor module is fixed to the cooler with a screw.
As described above, the semiconductor module is fixed to the cooler with a screw at the center, but the semiconductor module and the cooler are also joined by soldering. The device can be reduced in size by using a resin that can be insulated. By fixing the semiconductor module and the cooler in the vicinity of the approximate center of the semiconductor module with these simple screws, the cooling performance is ensured by reducing the solder thickness in the vicinity of the approximate center of the semiconductor module having a large influence on the thermal resistance. In addition, a jig necessary for temporarily fixing the semiconductor module until soldering is not required.
以下、本発明の電力変換装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る電力変換装置は、図１に示すように、複数のパワー半導体１１と、複数のパワー半導体１１に接続される導体１２と、パワー半導体１１および端部を除く導体１２を外部から封止する樹脂１３と、から構成される半導体モジュール１０を有する。
この半導体モジュール１０は、半導体モジュール１０を制御する制御基板４０と接続されている。
また、半導体モジュール１０は、半田３０によって冷却器２０に接合固定されており、パワー半導体１１で生じた熱を冷却器２０によって冷却している。
Hereinafter, preferred embodiments of a power conversion device of the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
As shown in FIG. 1, the power converter according to Embodiment 1 of the present invention includes a plurality of
The
Further, the
この発明の実施の形態１に係る電力変換装置は、半導体モジュール１０を冷却器２０に押圧固定するためのバネ、ネジが不要であるほか、制御基板４０の直下に金属部材がなく、絶縁距離を確保する必要が無いので、装置の高さを低くすることが可能となる。
また、半導体モジュール１０と冷却器２０を接合する部材として、サーマルコンパウンドよりも熱伝導性の高い半田３０を用いているため、冷却性能の悪化は生じない。
The power conversion device according to the first embodiment of the present invention does not require a spring or screw for pressing and fixing the
Moreover, since the
次に、この発明の実施の形態１に係る冷却器２０の詳細を図２を参照して説明する。
この発明の実施の形態１に係る冷却器２０は、それぞれ薄いアルミニウムを主材とする天板２１、底板２３およびフィン２２を有し、ロウ付けによって接合されている。
Next, details of the cooler 20 according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG.
The cooler 20 according to the first embodiment of the present invention has a
この発明の実施の形態１に係る冷却器２０は、全体が薄い板によって構成されているため、半導体モジュール１０と冷却器２０との間の半田付けの際の予熱、冷却時間を短縮することが可能であり、新たな半田付け工程追加による生産性の悪化を軽減することができる。
また、冷却器２０の材質をアルミニウムとすることにより、誘導加熱によって冷却器２０を加熱し、半導体モジュール１０と冷却器２０間の半田付けを行うことが可能であり、電力変換装置全体を加熱する必要が無く、熱ストレスの軽減、生産設備の簡素化が可能となる。
Since the cooler 20 according to the first embodiment of the present invention is composed of a thin plate as a whole, preheating and cooling time when soldering between the
In addition, by using aluminum as the material of the cooler 20, it is possible to heat the cooler 20 by induction heating and to perform soldering between the
次に、この発明の実施の形態１に係る半導体モジュール１０の内部構造を図３を参照して詳細に説明する。
この発明の実施の形態１に係る半導体モジュール１０では、パワー半導体１１が導体１２に内部半田１８で接合されている。
導体１２のうち冷却器２０側に配置される導体１２の冷却器２０に対向する面が熱伝導率５Ｗ／ｍＫの樹脂からなる絶縁シート１４により被覆される。
絶縁シート１４の冷却器２０側の面がニッケルメッキが施された厚さ０．１ｍｍの銅箔１５からなる金属箔により被覆される。
Next, the internal structure of the
In the
The surface of the
The surface on the cooler 20 side of the insulating
この発明の実施の形態１に係る半導体モジュール１０は、半導体モジュール１０の冷却器２０に近接する面に設けられた銅箔１５によって高い半田付け性を有するが、熱容量の大きな金属ベース板（一般的な半導体モジュールでは３〜５ｍｍの厚みを有するものが多い）が無いため、半導体モジュール１０と冷却器２０との間の半田付けの際の予熱、冷却時間を短縮することが可能であり、生産性を高めることができる。
The
また、半導体モジュール１０の半田付け面とパワー半導体１１、内部半田１８との間に樹脂による絶縁シート１４（一般的な半導体モジュールでは熱伝導率が２５〜１５０Ｗ／ｍＫのセラミック絶縁基板を用いる）を介しているため、半導体モジュール１０と冷却器２０との間の半田付けを冷却器２０側からの加熱によって行った際に、パワー半導体１１や内部半田１８への熱伝導を抑制することができ、パワー半導体１１や内部半田１８への熱ストレスの軽減が可能となる。
Further, an insulating
また、半導体モジュール１０と冷却器２０との間の半田３０を、インジウムを含む半田によって、半導体モジュール１０の内部半田１８より融点が低い半田材とすることで、半導体モジュール１０の内部半田１８の再溶融を防ぐことが可能であり、他の対策と合わせ、さらに熱ストレスの軽減が可能となる。
Further, the
また、この発明の実施の形態１に係る半導体モジュール１０では、半導体モジュール１０の冷却器２０に近接する面が、その面の中心を凸とする曲面となっている。また、半導体モジュール１０の冷却器２０に近接する面の四隅には、その面の中心の凸より大きい突起１６が冷却器２０側に向けて設けられている。
Further, in the
主に銅によって構成された半導体モジュール１０と、主にアルミニウムによって構成された冷却器２０間を接合する半田３０には熱応力がかかるため、半田の厚さが薄いと半田３０にクラック、割れが生じ、パワー半導体１１から冷却器２０への伝熱経路が阻害され、製品の使用に伴い、熱抵抗が著しく大きくなる問題がある。
しかし、この発明の実施の形態１によれば、最もクラックや割れが生じやすい半導体モジュール１０の四隅において、突起１６によって半田３０の最低厚みを確保できるため、製品の使用による半田３０の劣化、および半田３０の劣化による熱抵抗の著しい増加を抑制することが可能となる。
Thermal stress is applied to the
However, according to the first embodiment of the present invention, since the minimum thickness of the
一方、半田３０を厚くすると初期の熱抵抗が大きくなる。しかし、この発明の実施の形態１によれば、熱伝導に大きく寄与する半導体モジュール１０の中央付近１７が凸形状となっており、この部分の半田が薄いため、初期の熱抵抗の増加は抑制しつつ、製品の使用による半田３０の劣化と熱抵抗の著しい増加を抑制することが可能となる。
On the other hand, when the
次に、この発明の実施の形態１に係る半導体モジュール１０の裏面処理を図４を参照して詳細に説明する。
この発明の実施の形態１に係る半導体モジュール１０では、半導体モジュール１０の冷却器２０に近接する面に設けられた銅箔１５の一部にソルダーレジスト処理が行われている。銅箔１５のパワー半導体１１を半導体モジュールの厚さ方向にパワー半導体１１の形を銅箔１５上に投影した領域を内包する４つの領域１５ａにはソルダーレジストを被覆せず、銅箔１５の残りの領域１５ｂにソルダーレジストを被覆する。領域１５ａの外形は１つの隅が円弧になった略四角形である。
Next, the back surface processing of the
In the
この発明の実施の形態１によれば、ソルダーレジストが被覆された領域１５ｂの銅箔１５には半田３０が付着しないため、半導体モジュール１０と冷却器２０間の半田３０の層は、図５に示すように、４つの領域１５ａにだけ付着して４つに分割される。そして、半田３０の層が４つに分割されることで、半導体モジュール１０や冷却器２０の反りの影響が軽減されるほか、半田３０がない部分に向かって半田３０が自由に変形できるため、半田３０の熱応力が緩和される。
According to the first embodiment of the present invention, since the
また、この半田３０の層には熱応力が加わるが、半田３０の層の角部に応力が集中することから、角部よりクラックが生じることが多いため、角部が曲線状となっていれば応力集中が緩和され、クラックの発生、進展を抑制することが可能となる。
Further, although thermal stress is applied to the
なお、この領域分割はソルダーレジストのみで実施しても良いが、銅箔１５の表面に突起や凹みを設け、ソルダーレジストと併用すれば、半田３０のみならず銅箔１５の変形も可能となるからさらに効果は高まる。これら半田３０の領域分割、角部の曲線状処理は、半導体モジュール１０側のソルダーレジストによって形成されるため、冷却器２０側では半田領域の形状形成のための工夫は必ずしも必要ではない。よって、半田付け性改善のために実施するニッケルメッキ処理においてマスキングは実施しなくても良い。
This region division may be performed only with the solder resist, but if a protrusion or a dent is provided on the surface of the
上述のように、この発明の実施の形態１に係る電力変換装置は、高い生産性を確保しながら、熱抵抗の増大や、半導体モジュール１０と冷却器２０を接合する半田３０、半導体モジュール１０の内部構造の劣化を抑制しつつ、図６に示す従来の電力変換装置に必要な押さえバネ５４、補強梁５３、ネジ５２、絶縁に必要な空間５１、雌ネジ５７を設けるために必要な冷却器天板の厚さを廃止することで電力変換装置を低背化、小形化することが可能である。
As described above, the power conversion device according to the first embodiment of the present invention increases the thermal resistance, the
実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２に係る電力変換装置の断面構成図である。
この発明の実施の形態２に係る電力変換装置は、図７に示すように、冷却器２０Ｂと、冷却器２０Ｂの両面に半田３０により接合固定される２つの半導体モジュール１０と、２つの半導体モジュール１０をそれぞれ制御する２つの制御基板４０と、冷却器２０Ｂ、半導体モジュール１０および制御基板４０を固定するネジ５２およびナット５８と、を有する。
冷却器２０Ｂ、半導体モジュール１０、制御基板４０のそれぞれ中央にはネジ５２が貫通する貫通穴５５が設けられている。
各半導体モジュール１０は、４つのパワー半導体１１と、４つのパワー半導体１１に接続される導体１２と、パワー半導体１１および端部を除く導体１２を外部から封止する樹脂１３と、から構成される。
また、各半導体モジュール１０は、半導体モジュール１０を制御する制御基板４０と接続されている。
また、半導体モジュール１０は、半田３０によって冷却器２０Ｂに接合固定されており、パワー半導体１１で生じた熱を冷却器２０Ｂによって冷却している。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional configuration diagram of a power converter according to Embodiment 2 of the present invention.
As shown in FIG. 7, the power converter according to Embodiment 2 of the present invention includes a cooler 20B, two
A through
Each
Each
Further, the
この発明の実施の形態２に係る電力変換装置は、２つの半導体モジュール１０を冷却器２０Ｂの両面に配置することにより、床面積を半減することが可能となり、装置の小形化が可能になる。
また、半導体モジュール１０の略中央を固定することにより、冷却性能に影響の大きい半導体モジュール１０の中央付近の半導体モジュール１０と冷却器２０Ｂ間の半田厚を薄くし熱抵抗の低減が可能となる。
In the power conversion device according to Embodiment 2 of the present invention, the floor area can be halved by arranging two
In addition, by fixing the substantially center of the
次に、この発明の実施の形態２に係る冷却器２０Ｂの表面処理を図８を参照して詳細に説明する。図８（ａ）は、冷却器２０Ｂの天板２１Ｂの平面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）の断面Ｄ−Ｄでの断面図である。
この発明の実施の形態２に係る冷却器２０Ｂは、それぞれ薄いアルミニウムを主材とする２つの天板２１Ｂおよびフィン２２を有し、ロウ付けによって接合されている。
この発明の実施の形態２に係る天板２１Ｂは、天板２１Ｂの４つのパワー半導体１１の外形を半導体モジュール１０の厚さ方向に天板２１Ｂ上に投影した領域Ａに凹み２４および領域Ａを内包する４つの領域Ｂの境に溝２５がプレス処理により設けられている。
Next, the surface treatment of the cooler 20B according to Embodiment 2 of the present invention will be described in detail with reference to FIG. Fig.8 (a) is a top view of the
The cooler 20B according to Embodiment 2 of the present invention has two
The
また、半導体モジュール１０との半田接合のため、４つの領域Ｂに銅を主材とする半田付け処理層２６が形成されている。この半田付け処理層２６の形成には金属溶射（コールドスプレー）を用いている。溶射の際にマスキングすることで、半田付け処理層２６を分割し、半導体モジュール１０との半田付け領域を複数に分割している。
In addition, for the solder bonding with the
この発明の実施の形態２によれば、天板２１Ｂの表面の４つの凹み２４と溝２５によって不要部への半田付けを回避することができる。
また、冷却器２０Ｂの表面および半田３０の変形が容易になり、半導体モジュール１０と冷却器２０Ｂ間の半田３０に加わる応力を低減し、接合信頼性を確保することができる。
また、天板２１Ｂ上に４つの半田付け処理層２６を形成することにより天板２１Ｂに付着する半田３０が４つに分割しており、これによっても半田３０の応力を低減しているが、半田付け領域の分割を溶射のマスキングによって半田付け処理層２６を分割することで実現しており、これにより半導体モジュール１０側へのソルダーレジスト塗布のような対策はかならずしも必要ではない。
According to the second embodiment of the present invention, soldering to unnecessary portions can be avoided by the four
Moreover, the deformation | transformation of the surface of the cooler 20B and the
In addition, by forming the four soldering treatment layers 26 on the
上述のように、この発明の実施の形態２に係る電力変換装置は、複数の半導体モジュール１０によって構成される電力変換装置においても、高い生産性を確保しながら、熱抵抗の増大や、半導体モジュール１０と冷却器２０Ｂを接合する半田３０、半導体モジュール１０の内部構造の劣化を抑制しつつ、図９に示す従来の電力変換装置に必要な押さえバネ５４、補強梁５３、絶縁に必要な空間５１を廃止すること、さらに床面積を半減することによって電力変換装置を低背化、小形化することが可能である。
As described above, the power conversion device according to the second embodiment of the present invention can increase the thermal resistance or increase the semiconductor module while ensuring high productivity even in the power conversion device including the plurality of
なお、実施の形態１、実施の形態２にそれぞれ記載の半導体モジュール裏面工夫、冷却器表面工夫は、それぞれ単独でも効果があるが、それぞれ組み合わせて使用することでより効果を高めることも可能である。 In addition, although the semiconductor module back surface device and the cooler surface device described in the first embodiment and the second embodiment, respectively, are effective individually, it is also possible to enhance the effect by using each in combination. .
１０ 半導体モジュール、１１ パワー半導体、１２ 導体、１３ 樹脂、１４ 絶縁シート、１５ 銅箔、１６ 突起、１７ （半導体モジュールの）中央付近、１８ 内部半田、２０、２０Ｂ 冷却器、２１、２１Ｂ 天板、２２ フィン、２３ 底板、２４ 凹み、２５ 溝、２６ 半田付け処理層、３０ａ 内部半田、３０ 半田、４０ 制御基板、５１ 絶縁に必要な空間、５２ ネジ、５３ 補強梁、５４ 押さえバネ、５５貫通穴、５７ 雌ネジ、５８ ナット。
DESCRIPTION OF
Claims (14)
上記半導体モジュールの上面に面するとともに上記半導体モジュールを制御する制御基板と、
上記半導体モジュールの下面に対面するとともに上記半導体モジュールを冷却する冷却器と、を備え、
上記半導体モジュールは、上記制御基板と上記冷却器の間に配置されるとともに、上記半導体モジュールの上記冷却器と近接する面に、金属箔を配置し、上記冷却器に直接半田で接合固定され、
上記半導体モジュールの上記冷却器と半田接合される領域は、少なくとも１つ以上の角部が曲線状になっており、
上記冷却器は、複数の部材がロウ付けによって接合されて構成されている
ことを特徴とする電力変換装置。 A semiconductor module having a plurality of power semiconductors and a conductor connecting between the plurality of power semiconductors and having an upper surface sealed with a resin;
A control board that faces the upper surface of the semiconductor module and controls the semiconductor module;
A cooler that faces the lower surface of the semiconductor module and cools the semiconductor module,
The semiconductor module is disposed between the control board and the cooler, and a metal foil is disposed on a surface of the semiconductor module adjacent to the cooler, and is directly bonded and fixed to the cooler by soldering .
The region of the semiconductor module that is soldered to the cooler has at least one corner that is curved,
The cooler is configured by joining a plurality of members by brazing .
上記半導体モジュールの上面に面するとともに上記半導体モジュールを制御する制御基板と、
上記半導体モジュールの下面に対面するとともに上記半導体モジュールを冷却する冷却器と、を備え、
上記半導体モジュールは、上記制御基板と上記冷却器の間に配置されるとともに、上記半導体モジュールの上記冷却器と近接する面に、金属箔を配置し、上記冷却器に直接半田で接合固定され、
上記半導体モジュールの上記冷却器と半田接合される領域は、少なくとも１つ以上の角部が曲線状になっており、
上記冷却器は、アルミニウムを主な成分とする金属で構成され、
上記冷却器の上記半導体モジュールと近接する面が、銅またはニッケルを主な成分とするメッキによって覆われている
ことを特徴とする電力変換装置。 A semiconductor module having a plurality of power semiconductors and a conductor connecting between the plurality of power semiconductors and having an upper surface sealed with a resin;
A control board that faces the upper surface of the semiconductor module and controls the semiconductor module;
A cooler that faces the lower surface of the semiconductor module and cools the semiconductor module,
The semiconductor module is disposed between the control board and the cooler, and a metal foil is disposed on a surface of the semiconductor module adjacent to the cooler, and is directly bonded and fixed to the cooler by soldering .
The region of the semiconductor module that is soldered to the cooler has at least one corner that is curved,
The cooler is made of a metal mainly composed of aluminum,
The power converter according to claim 1, wherein a surface of the cooler adjacent to the semiconductor module is covered with plating containing copper or nickel as a main component .
上記半導体モジュールの上面に面するとともに上記半導体モジュールを制御する制御基板と、
上記半導体モジュールの下面に対面するとともに上記半導体モジュールを冷却する冷却器と、を備え、
上記半導体モジュールは、上記制御基板と上記冷却器の間に配置されるとともに、上記半導体モジュールの上記冷却器と近接する面に、金属箔を配置し、上記冷却器に直接半田で接合固定され、
上記半導体モジュールの上記冷却器と半田接合される領域は、少なくとも１つ以上の角部が曲線状になっており、
上記冷却器は、アルミニウムを主な成分とする金属で構成され、
上記冷却器の上記半導体モジュールと近接する面の一部に、銅またはニッケルを主な成分とする金属層を溶射によって形成した
ことを特徴とする電力変換装置。 A semiconductor module having a plurality of power semiconductors and a conductor connecting between the plurality of power semiconductors and having an upper surface sealed with a resin;
A control board that faces the upper surface of the semiconductor module and controls the semiconductor module;
A cooler that faces the lower surface of the semiconductor module and cools the semiconductor module,
The semiconductor module is disposed between the control board and the cooler, and a metal foil is disposed on a surface of the semiconductor module adjacent to the cooler, and is directly bonded and fixed to the cooler by soldering .
The region of the semiconductor module that is soldered to the cooler has at least one corner that is curved,
The cooler is made of a metal mainly composed of aluminum,
A power conversion device , wherein a metal layer containing copper or nickel as a main component is formed on a part of a surface of the cooler adjacent to the semiconductor module by thermal spraying .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009269243A JP5164962B2 (en) | 2009-11-26 | 2009-11-26 | Power converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009269243A JP5164962B2 (en) | 2009-11-26 | 2009-11-26 | Power converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011114157A JP2011114157A (en) | 2011-06-09 |
| JP5164962B2 true JP5164962B2 (en) | 2013-03-21 |
Family
ID=44236261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009269243A Active JP5164962B2 (en) | 2009-11-26 | 2009-11-26 | Power converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5164962B2 (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5525856B2 (en) * | 2010-02-24 | 2014-06-18 | 株式会社豊田中央研究所 | Semiconductor module |
| JP2013219244A (en) * | 2012-04-10 | 2013-10-24 | Mitsubishi Electric Corp | Fixing method of semiconductor module of semiconductor device |
| JP2014033119A (en) * | 2012-08-06 | 2014-02-20 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
| JP6162643B2 (en) | 2014-05-21 | 2017-07-12 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device |
| DE102014213490C5 (en) * | 2014-07-10 | 2020-06-18 | Continental Automotive Gmbh | Cooling device, method for producing a cooling device and power circuit |
| JP6450933B2 (en) * | 2015-04-23 | 2019-01-16 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Semiconductor device |
| JP6203307B2 (en) * | 2016-03-10 | 2017-09-27 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH088372A (en) * | 1994-06-23 | 1996-01-12 | Toshiba Corp | Heat sink |
| JPH09275170A (en) * | 1996-04-03 | 1997-10-21 | Fuji Electric Co Ltd | Semiconductor device |
| JP2003031718A (en) * | 2001-07-11 | 2003-01-31 | Mitsubishi Electric Corp | Power semiconductor device |
| JP2003218317A (en) * | 2002-01-18 | 2003-07-31 | Hitachi Ltd | Semiconductor power conversion device |
| JP3641807B2 (en) * | 2002-09-05 | 2005-04-27 | 三菱電機株式会社 | Conversion unit of power converter |
| JP2006240955A (en) * | 2005-03-07 | 2006-09-14 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Ceramic substrate, ceramic circuit board, and power control component using the same |
| DE112008003425B4 (en) * | 2007-12-20 | 2023-08-31 | Aisin Aw Co., Ltd. | Process for manufacturing a semiconductor device |
| JP5163199B2 (en) * | 2008-03-17 | 2013-03-13 | 三菱マテリアル株式会社 | Power module substrate with heat sink and power module with heat sink |
| JP5365627B2 (en) * | 2008-04-09 | 2013-12-11 | 富士電機株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device |
| JP2008263210A (en) * | 2008-05-16 | 2008-10-30 | Mitsubishi Electric Corp | Power semiconductor package |
| JP5369798B2 (en) * | 2009-03-18 | 2013-12-18 | 富士電機株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
-
2009
- 2009-11-26 JP JP2009269243A patent/JP5164962B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2011114157A (en) | 2011-06-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5164962B2 (en) | Power converter | |
| KR101188150B1 (en) | Cooling device | |
| US9786577B2 (en) | Power module substrate, heat-sink-attached power-module substrate, and heat-sink-attached power module | |
| EP2306512B1 (en) | Heat radiator and power module | |
| US7813135B2 (en) | Semiconductor device | |
| KR101384426B1 (en) | Base for power module | |
| JP5588956B2 (en) | Power semiconductor device | |
| JP6199397B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP5306171B2 (en) | Semiconductor device | |
| WO2015198724A1 (en) | Semiconductor module integrated with cooling device | |
| JP2008124187A (en) | Base for power module | |
| JP2008124187A6 (en) | Power module base | |
| JP2010199251A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
| JP5343775B2 (en) | Power semiconductor device | |
| JP2008159946A (en) | Cooling device of semiconductor module, and manufacturing method therefor | |
| JP5659935B2 (en) | Semiconductor device | |
| JP2005328087A (en) | Power module substrate | |
| JP7154410B2 (en) | Warpage control structure of metal base plate, semiconductor module and inverter device | |
| JP2010219215A (en) | Heat dissipation structure | |
| JP2020188157A (en) | Semiconductor module component | |
| KR102564818B1 (en) | Power module and manufacturing method thereof | |
| JP7166150B2 (en) | Coolers, their base plates and semiconductor devices | |
| JP2010087367A (en) | Method of manufacturing semiconductor | |
| JP2023132550A (en) | insulated circuit board | |
| JP2018120972A (en) | Method of manufacturing semiconductor device, and reflow jig |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20111116 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111122 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120123 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120828 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121026 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121120 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121218 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151228 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5164962 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |