JP7016375B2 - Power semiconductor module - Google Patents
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Description
本願は、パワー半導体モジュールに関するものである。 The present application relates to a power semiconductor module.
電気自動車又はハイブリッド自動車のように、駆動源にモータが用いられている電動車両には、複数の電力変換装置が搭載されている。電力変換装置としては、商用の交流電源から直流電源に変換して高圧バッテリに充電する充電器、高圧バッテリの直流電源から補助機器用のバッテリの電圧(例えば12V)に変換するDC/DCコンバータ、バッテリからの直流電力をモータへの交流電力に変換してモータを制御するインバータ装置等が挙げられる。 An electric vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle in which a motor is used as a drive source is equipped with a plurality of electric power conversion devices. Power converters include chargers that convert commercial AC power to DC power to charge high-voltage batteries, and DC / DC converters that convert the DC power of high-pressure batteries to the voltage of batteries for auxiliary equipment (eg 12V). Examples thereof include an inverter device that controls a motor by converting DC power from a battery into AC power to a motor.
インバータ装置にはパワー半導体素子を搭載したパワー半導体モジュールが含まれ、パワー半導体モジュールによりインバータ回路が形成される。インバータ回路のスイッチング動作によって、直流電力と交流電力とは相互に変換される。これらの電力により、モータの力行動作及び回生動作が行われる。 The inverter device includes a power semiconductor module equipped with a power semiconductor element, and the inverter circuit is formed by the power semiconductor module. DC power and AC power are mutually converted by the switching operation of the inverter circuit. These electric powers are used to perform power running operation and regenerative operation of the motor.
近年、パワー半導体モジュールの小型化及び高出力化に伴い、放熱性能に対する要求が高まっている。放熱性能に対する要求を満たすために、熱拡散部材として一般的に用いられる銅あるいは銅合金のほかに、異方性熱伝導率を有するグラファイト等が提案されている。例えば、板状のグラフェンシートが板厚方向に積層されたグラファイトを、熱伝導率の低い方向を直交させて複数積層した熱拡散部材が開示されている(例えば特許文献1参照)。グラフェンシートは、板厚方向に比べて長手方向および幅方向に、銅あるいは銅合金よりも良好な熱伝導性を有している。一方、板厚方向の熱伝導性は、銅あるいは銅合金よりも低い。熱伝導性の低い積層させた方向が、発熱体である半導体素子と冷却器とを結ぶ方向に対して直交するように複数のグラファイトを配置させることで、熱拡散部材は半導体素子に生じた熱を効率的に冷却器まで伝えている。 In recent years, with the miniaturization and high output of power semiconductor modules, the demand for heat dissipation performance has increased. In order to satisfy the requirements for heat dissipation performance, in addition to copper or a copper alloy generally used as a heat diffusion member, graphite having an anisotropic thermal conductivity has been proposed. For example, there is disclosed a heat diffusion member in which a plurality of graphites in which plate-shaped graphene sheets are laminated in the plate thickness direction are laminated in a direction perpendicular to the direction of low thermal conductivity (see, for example, Patent Document 1). The graphene sheet has better thermal conductivity than copper or a copper alloy in the longitudinal direction and the width direction as compared with the plate thickness direction. On the other hand, the thermal conductivity in the plate thickness direction is lower than that of copper or a copper alloy. By arranging a plurality of graphites so that the laminated direction having low thermal conductivity is orthogonal to the direction connecting the semiconductor element which is a heating element and the cooler, the heat diffusion member generates heat generated in the semiconductor element. Is efficiently transmitted to the cooler.
上記特許文献1においては、熱伝導率の低い方向を直交させて複数のグラファイトを積層することで、半導体素子と冷却器とを結ぶ方向に対するグラファイトの熱拡散の効率を高めることができる。しかしながら、グラファイトに代表される、異方性熱伝導率を有した材料は、線膨張係数にも異方性を有することが一般的である。例えば、グラフェンシートが積層されたグラファイトでは、グラフェンシートの長手方向および幅方向の線膨張係数が、積層方向の線膨張係数より小さい。2つの異方性線膨張部材であるグラファイトを、線膨張係数が大きい方向を直交させて積層した熱拡散部材の場合、線膨張係数の差に起因して、熱拡散部材は鞍型に湾曲しようとする。そのため、熱拡散部材と、熱拡散部材と接合される他の部材との間に設けた接合材に大きな熱応力が発生する。熱応力は接合材に疲労破壊を生じさせるため、熱拡散部材と他の部材との接合材を介した熱的な接続の維持が困難になり、パワー半導体モジュールの伝熱性能が大幅に低下するという課題があった。
In
そこで、本願は、熱拡散部材の湾曲を抑制することで、伝熱性能の低下を抑制することができるパワー半導体モジュールを得ることを目的としている。 Therefore, an object of the present application is to obtain a power semiconductor module capable of suppressing deterioration of heat transfer performance by suppressing bending of the heat diffusion member.
本願に開示されるパワー半導体モジュールは、積層されたN層(Nは3以上の奇数)の板状の熱伝導異方性部材と、1番目の層の熱伝導異方性部材の外側の板面に接合されたパワー半導体素子とを備え、奇数番目の層の熱伝導異方性部材では、板厚の方向及び板面に平行な第1方向の熱伝導率が、第1方向に直交し板面に平行な第2方向の熱伝導率よりも高く、偶数番目の層の熱伝導異方性部材では、板厚の方向及び第2方向の熱伝導率が、第1方向の熱伝導率よりも高く、1番目の層の熱伝導異方性部材の厚みが、N番目の層の熱伝導異方性部材の厚みと同じであり、奇数番目の層の熱伝導異方性部材のそれぞれの厚みの和が、偶数番目の層の熱伝導異方性部材のそれぞれの厚みの和と同じであり、偶数番目の層の熱伝導異方性部材の厚みは、奇数番目の層の熱伝導異方性部材の厚みよりも大きい。
The power semiconductor module disclosed in the present application includes a laminated N-layer (N is an odd number of 3 or more) plate-shaped heat conduction anisotropic member and an outer plate of the first layer heat conduction anisotropic member. In the heat conduction anisotropic member of the odd-th layer, which is provided with a power semiconductor element bonded to the surface, the heat conductivity in the direction of the plate thickness and the heat conductivity in the first direction parallel to the plate surface are orthogonal to the first direction. In the heat conduction anisotropic member of the even-th layer, which is higher than the heat conductivity in the second direction parallel to the plate surface, the heat conductivity in the plate thickness direction and the second direction is the heat conductivity in the first direction. The thickness of the heat conduction anisotropic member of the first layer is the same as the thickness of the heat conduction anisotropic member of the Nth layer, which is higher than that of the heat conduction anisotropic member of the oddth layer. The sum of the thicknesses is the same as the sum of the thicknesses of the heat conduction anisotropic members of the even-th layer, and the thickness of the heat conduction anisotropic members of the even-th layer is the heat of the odd-th layer. It is larger than the thickness of the conduction anisotropic member .
本願に開示されるパワー半導体モジュールによれば、奇数番目の層の熱伝導異方性部材と偶数番目の層の熱伝導異方性部材の何れにおいても板厚の方向の熱伝導率は高いため、積層されたN層(Nは3以上の奇数)の板状の熱伝導異方性部材はパワー半導体素子で生じた熱を効率的に板厚の方向に伝えることができる。また、奇数番目の層の熱伝導異方性部材の板面に平行な第1方向の熱伝導率が第1方向に直交し板面に平行な第2方向の熱伝導率よりも高く、偶数番目の層の熱伝導異方性部材の第2方向の熱伝導率が第1方向の熱伝導率よりも高いため、奇数番目の層の熱伝導異方性部材と偶数番目の層の熱伝導異方性部材とが積層されることで、積層されたN層(Nは3以上の奇数)の板状の熱伝導異方性部材はパワー半導体素子で生じた熱を効率的に第1方向及び第2方向にも伝えることができる。さらにまた、1番目の層の熱伝導異方性部材の厚みがN番目の層の熱伝導異方性部材の厚みと同じであり、これらの厚みを同じにすることで、1番目の層の熱伝導異方性部材と偶数番目の層である2番目の層の熱伝導異方性部材とに生じる湾曲しようとする力と、N番目の層の熱伝導異方性部材と偶数番目の層であるN-1番目の層の熱伝導異方性部材とに生じる湾曲しようとする力を打ち消すことができるため、積層されたN層(Nは3以上の奇数)の板状の熱伝導異方性部材の湾曲は抑制され、パワー半導体モジュールの伝熱性能の低下を抑制することができる。 According to the power semiconductor module disclosed in the present application, the thermal conductivity in the plate thickness direction is high in both the heat conduction anisotropic member of the odd-th layer and the heat conduction anisotropic member of the even-th layer. The laminated N-layer (N is an odd number of 3 or more) plate-shaped heat conduction anisotropic member can efficiently transfer the heat generated by the power semiconductor element in the direction of the plate thickness. Further, the thermal conductivity in the first direction parallel to the plate surface of the heat conduction anisotropic member of the odd-th layer is higher than the thermal conductivity in the second direction orthogonal to the first direction and parallel to the plate surface, and is even. Since the thermal conductivity of the heat conduction anisotropic member of the second layer in the second direction is higher than the thermal conductivity of the first direction, the heat conduction anisotropic member of the odd-th layer and the heat conduction of the even-th layer By laminating the anisotropic member, the laminated plate-shaped thermal conductivity anisotropic member of the N layer (N is an odd number of 3 or more) efficiently transfers the heat generated by the power semiconductor element in the first direction. And can also be transmitted in the second direction. Furthermore, the thickness of the heat transfer anisotropic member of the first layer is the same as the thickness of the heat transfer anisotropic member of the Nth layer, and by making these thicknesses the same, the thickness of the first layer can be increased. The force to bend between the heat transfer anisotropic member and the heat transfer anisotropic member of the second layer, which is the even-th layer, and the heat transfer anisotropic member and the even-th layer of the Nth layer. Since it is possible to cancel the bending force generated with the heat transfer anisotropic member of the N-1st layer, which is, the plate-like heat transfer difference of the laminated N layers (N is an odd number of 3 or more). The bending of the square member is suppressed, and the deterioration of the heat transfer performance of the power semiconductor module can be suppressed.
以下、本願の実施の形態による電力変換装置を図に基づいて説明する。なお、各図において同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。 Hereinafter, the power conversion device according to the embodiment of the present application will be described with reference to the drawings. In each figure, the same or corresponding members and parts will be described with the same reference numerals.
実施の形態1.
図1は実施の形態1に係るパワー半導体モジュール100の外観を模式的に示した斜視図、図2はパワー半導体モジュール100の熱伝導異方性部材3を説明する図である。パワー半導体モジュール100はパワー半導体素子1が搭載されたモジュールで、例えばインバータ装置においてインバータ回路を構成するものである。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing the appearance of the
パワー半導体モジュール100は、積層されたN層(Nは3以上の奇数)の板状の熱伝導異方性部材3と、1番目の層の第1の熱伝導異方性部材3aの外側の板面である素子接合面2aに接合されたパワー半導体素子1とを備える。図1に示すように、実施の形態1では、Nが3の場合の3層の熱伝導異方性部材3を備えたパワー半導体モジュール100について説明する。熱拡散部材2は、3層の熱伝導異方性部材3で形成される。パワー半導体モジュール100は、3番目の層の第3の熱伝導異方性部材3cの外側の板面である冷却器接合面2bに、絶縁放熱部材(図示せず)を介して接合された冷却器20を備える。冷却器接合面2bは、素子接合面2aに平行な熱拡散部材2の反対側の板面である。パワー半導体素子1で生じた熱は、熱拡散部材2を介して冷却器20に向けて拡散され、パワー半導体素子1は冷却される。
The
<パワー半導体素子1>
パワー半導体素子1には、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などの電力制御用半導体素子、もしくは還流ダイオードなどが用いられる。また、パワー半導体素子1は、炭化ケイ素、シリコン、もしくは窒化ガリウムなどの材料からなる半導体が用いられる。パワー半導体素子1は、素子接合面2aに銀を主成分とした焼結材(図示せず)を用いて、熱的かつ電気的に接続される。なお、パワー半導体素子1の接合は、はんだ接合、もしくは拡散接合などであっても構わない。
<
As the
<熱伝導異方性部材3>
熱伝導異方性部材3は、図2に示すように、長方形状の複数のグラフェンシート5が積層されたグラファイト4である。グラフェンシート5は、炭素原子が六角形の網目を描くようにシート状に結合された薄板である。グラファイト4は、異方性熱伝導率を有する。グラフェンシート5の面と平行な方向については高い熱伝導率(例えば1700W/mK程度)を有し、グラフェンシート5の面と垂直な方向については低い熱伝導率(例えば7W/mK程度)を示す。
<Heat conduction
As shown in FIG. 2, the heat conduction
<熱拡散部材2>
熱拡散部材2は、図1に示すように、1番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a、2番目の層の第2の熱伝導異方性部材3b、及び3番目の層の第3の熱伝導異方性部材3cを備える。それぞれの熱伝導異方性部材3の間は、ロウ材(図示せず)によるロウ付けによって接合される。奇数番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a及び第3の熱伝導異方性部材3cと偶数番目の層の第2の熱伝導異方性部材3bとでは、熱伝導率の高い方向が異なる。奇数番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a及び第3の熱伝導異方性部材3cでは、板厚の方向及び板面に平行な第1方向の熱伝導率が、第1方向に直交し板面に平行な第2方向の熱伝導率よりも高い。奇数番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a及び第3の熱伝導異方性部材3cは、長辺が第1方向に平行で、短辺が板厚の方向に平行な長方形状の複数のグラフェンシート5を第2方向に積層して形成されている。偶数番目の層の第2の熱伝導異方性部材3bでは、板厚の方向及び第2方向の熱伝導率が、第1方向の熱伝導率よりも高い。偶数番目の層の第2の熱伝導異方性部材3bは、長辺が第2方向に平行で、短辺が板厚の方向に平行な長方形状の複数のグラフェンシート5を第1方向に積層して形成されている。
<
As shown in FIG. 1, the
奇数番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a及び第3の熱伝導異方性部材3cと偶数番目の層の第2の熱伝導異方性部材3bの何れにおいても、パワー半導体素子1と冷却器20とを結ぶ板厚の方向の熱伝導率は高い。この構成によれば、パワー半導体素子1と冷却器20とを結ぶ板厚の方向の熱拡散部材2の熱伝導率が高いため、熱拡散部材2はパワー半導体素子1で生じた熱を効率的に冷却器20まで伝えることができる。
The power semiconductor element in any of the first heat conduction
奇数番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a及び第3の熱伝導異方性部材3cと偶数番目の層の第2の熱伝導異方性部材3bとは、パワー半導体素子1と冷却器20とを結ぶ板厚の方向に直交する方向に、それぞれの板面の熱伝導率の高い方向が直交している。熱伝導率の高い方向である第1方向と第2方向を直交させてそれぞれの熱伝導異方性部材3を積層したことで、熱拡散部材2はパワー半導体素子1と冷却器20とを結ぶ板厚の方向に直交する方向の熱伝導率も高い。この構成によれば、パワー半導体素子1と冷却器20とを結ぶ板厚の方向に直交する方向の熱拡散部材2の熱伝導率も高めることができるため、熱拡散部材2はパワー半導体素子1で生じた熱をさらに効率的に冷却器20まで伝えることができる。
The first heat conduction
<熱伝導異方性部材3の厚み>
本願の要部である熱伝導異方性部材3の厚みの構成について説明する。異方性熱伝導率を有した部材は、一般的に線膨張係数にも異方性を有している。例えば、図2に示したグラファイト4では、グラフェンシート5の面と平行な方向の線膨張係数が、グラフェンシート5の面と垂直な方向の線膨張係数よりも小さい。2つのグラファイト4を線膨張係数が大きい方向を直交させて積層した場合、線膨張係数の差に起因して、積層された2つのグラファイト4は鞍型に湾曲しようとする。この湾曲しようとする力により、グラファイト4と、グラファイト4と接合された他の部材との間に設けた接合材に大きな熱応力が発生する。熱応力により接合材に疲労破壊が生じると、グラファイト4と他の部材との接合材を介した熱的な接続が維持されないため、パワー半導体モジュール100としての伝熱性能が大幅に低下する。
<Thickness of heat conduction
The structure of the thickness of the heat conduction
図1に示すように、1番目の層の第1の熱伝導異方性部材3aの厚みは、3番目の層の第3の熱伝導異方性部材3cの厚みと同じである。これらの厚みを同じにすることで、第1の熱伝導異方性部材3aと第2の熱伝導異方性部材3bとに生じる湾曲しようとする力と、第2の熱伝導異方性部材3bと第3の熱伝導異方性部材3cとに生じる湾曲しようとする力は、逆方向に働き、かつそれらの力はつりあうことになるため、それらの力を打ち消すことができる。そのため、熱拡散部材2が鞍型に湾曲することを抑制することができる。
As shown in FIG. 1, the thickness of the first heat conduction
この構成によれば、熱拡散部材2が鞍型に湾曲することが抑制でき、熱拡散部材2と冷却器20との間に設けた接合材である絶縁接合部材の疲労破壊が抑制されるため、絶縁接合部材を介した熱拡散部材2と冷却器20との熱的な接続が維持され、パワー半導体モジュール100における伝熱性能の低下を抑制することができる。
According to this configuration, it is possible to suppress the
また、奇数番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a及び第3の熱伝導異方性部材3cのそれぞれの厚みの和が、偶数番目の層の第2の熱伝導異方性部材3bの厚みと同じである。奇数番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a及び第3の熱伝導異方性部材3cのそれぞれの厚みの和と、偶数番目の層の第2の熱伝導異方性部材3bの厚みとを同じにすることで、熱拡散部材2を全体としてみたときの、第1方向と第2方向の実効的な線膨張係数を等しくすることができる。第1方向と第2方向の実効的な線膨張係数が等しいため、熱拡散部材2が鞍型に湾曲することを抑制することができる。
Further, the sum of the thicknesses of the first heat conduction
この構成によれば、熱拡散部材2と冷却器20とを接合する絶縁接合部材の疲労破壊がさらに抑制されるため、パワー半導体モジュール100における伝熱性能の低下をさらに抑制することができる。
According to this configuration, fatigue fracture of the insulating joining member that joins the
<冷却器20>
冷却器20は、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属で形成される。冷却器20は、例えば、高さ方向に厚みを備え、外側に冷却面20aを有し、内側に冷媒が流れる流路及び冷却フィンが形成される。冷媒は流体であり、冷却器20の側面に設けられた2つのパイプ(図示せず)から冷媒は流出入される。冷媒には、例えば水またはエチレングリコール液が使用される。冷却面20aは、冷媒によって冷却される。冷却器20は、タンク、ポンプ、ラジエータ等とともに冷媒を循環させる冷却回路の一部を形成する。冷却器20と冷却器接合面2bとを接合する絶縁放熱部材は、例えば、シリコーングリース、放熱フィラー入りの絶縁シート、もしくは放熱フィラー入りの絶縁性接着剤である。冷却器20と熱拡散部材2との間は熱的には接続され、電気的には接続されていない。
<
The cooler 20 is made of a metal having high thermal conductivity such as aluminum. The cooler 20 has, for example, a thickness in the height direction, has a
なお、パワー半導体素子1に、炭化ケイ素半導体からなるMOSFETが含まれることが望ましい。炭化ケイ素半導体は、シリコン半導体よりも高価である。また、熱拡散部材2を構成するグラファイト4は、他の熱拡散部材である銅よりも高価である。このため、熱拡散部材2の伝熱性が向上させることにより、炭化ケイ素半導体をより小さい素子サイズにできるため、パワー半導体モジュール100をより安価に製造することができる。
It is desirable that the
以上のように、実施の形態1によるパワー半導体モジュール100において、奇数番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a及び第3の熱伝導異方性部材3cでは、板厚の方向及び板面に平行な第1方向の熱伝導率が第1方向に直交し板面に平行な第2方向の熱伝導率よりも高く、偶数番目の層の第2の熱伝導異方性部材3bでは、板厚の方向及び第2方向の熱伝導率が第1方向の熱伝導率よりも高く、奇数番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a及び第3の熱伝導異方性部材3cと偶数番目の層の第2の熱伝導異方性部材3bの何れにおいても板厚の方向の熱伝導率は高いため、積層された3層の板状の熱伝導異方性部材3はパワー半導体素子1で生じた熱を効率的に板厚の方向に伝えることができる。また、奇数番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a及び第3の熱伝導異方性部材3cと偶数番目の層の第2の熱伝導異方性部材3bとが積層されることで、積層された3層の板状の熱伝導異方性部材3はパワー半導体素子1で生じた熱を効率的に第1方向及び第2方向にも伝えることができる。また、1番目の層の第1の熱伝導異方性部材3aの厚みが3番目の層の第3の熱伝導異方性部材3cの厚みと同じであるため、これらの厚みを同じにすることで、第1の熱伝導異方性部材3aと第2の熱伝導異方性部材3bとに生じる湾曲しようとする力と、第2の熱伝導異方性部材3bと第3の熱伝導異方性部材3cとに生じる湾曲しようとする力を打ち消すことができ、積層された3層の板状の熱伝導異方性部材3の湾曲は抑制され、熱拡散部材2と冷却器20との間に設けた接合材である絶縁接合部材の疲労破壊が抑制されるので、パワー半導体モジュールの伝熱性能の低下を抑制することができる。
As described above, in the
また、奇数番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a及び第3の熱伝導異方性部材3cは、長辺が第1方向に平行で短辺が板厚の方向に平行な長方形状の複数のグラフェンシート5を第2方向に積層して形成され、偶数番目の層の第2の熱伝導異方性部材3bは、長辺が第2方向に平行で短辺が板厚の方向に平行な長方形状の複数のグラフェンシート5を第1方向に積層して形成されているため、板厚の方向に加えて、板面に平行な第1方向もしくは第1方向に直交し板面に平行な第2方向の熱伝導率を高くすることができる。また、熱伝導異方性部材3を容易に製造することができる。また、奇数番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a及び第3の熱伝導異方性部材3cのそれぞれの厚みの和が、偶数番目の層の第2の熱伝導異方性部材3bの厚みと同じである場合、熱拡散部材2と冷却器20とを接合する絶縁接合部材の疲労破壊がさらに抑制されるため、パワー半導体モジュール100における伝熱性能の低下をさらに抑制することができる。また、パワー半導体素子1に、炭化ケイ素半導体からなるMOSFETが含まれる場合、パワー半導体モジュール100をより安価に製造することができる。また、最下層である3番目の層の第3の熱伝導異方性部材3cの外側の板面に、絶縁放熱部材を介して接合された冷却器20を備えた場合、パワー半導体素子1を効率的に冷却することができる。
Further, in the first heat conduction
実施の形態2.
実施の形態2に係るパワー半導体モジュール100について説明する。図3は、実施の形態2に係るパワー半導体モジュール100の外観を模式的に示した斜視図である。実施の形態2に係るパワー半導体モジュール100は、Nが5の場合の5層の熱伝導異方性部材3を備えた構成になっている。
The
<熱拡散部材2>
熱拡散部材2は、1番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a、2番目の層の第2の熱伝導異方性部材3b、3番目の層の第3の熱伝導異方性部材3c、4番目の層の第4の熱伝導異方性部材3d、及び5番目の層の第5の熱伝導異方性部材3eを備える。それぞれの熱伝導異方性部材3の間は、ロウ材(図示せず)によるロウ付けによって接合される。奇数番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a、第3の熱伝導異方性部材3c及び第5の熱伝導異方性部材3eと偶数番目の層の第2の熱伝導異方性部材3b及び第4の熱伝導異方性部材3dとでは、熱伝導率の高い方向が異なる。奇数番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a、第3の熱伝導異方性部材3c及び第5の熱伝導異方性部材3eでは、板厚の方向及び板面に平行な第1方向の熱伝導率が、第1方向に直交し板面に平行な第2方向の熱伝導率よりも高い。偶数番目の層の第2の熱伝導異方性部材3b及び第4の熱伝導異方性部材3dでは、板厚の方向及び第2方向の熱伝導率が、第1方向の熱伝導率よりも高い。
<
The
<熱伝導異方性部材3の厚み>
1番目の層の第1の熱伝導異方性部材3aの厚みは5番目の層の第5の熱伝導異方性部材3eの厚みと同じであり、2番目の層の第2の熱伝導異方性部材3bの厚みは4番目の層の第4の熱伝導異方性部材3dの厚みと同じである。これらの厚みを同じにすることで、熱伝導異方性部材3の厚みは板厚の方向に対称になるように設けられる。熱伝導異方性部材3の厚みが板厚の方向に対称になるため、第1の熱伝導異方性部材3aと第2の熱伝導異方性部材3bと第3の熱伝導異方性部材3cとに生じる湾曲しようとする力と、第3の熱伝導異方性部材3cと第4の熱伝導異方性部材3dと第5の熱伝導異方性部材3eとに生じる湾曲しようとする力は、逆方向に働き、かつそれらの力はつりあうことになるため、それらの力を打ち消すことができる。そのため、熱拡散部材2が鞍型に湾曲することを抑制することができる。
<Thickness of heat conduction
The thickness of the first heat conduction
この構成によれば、熱拡散部材2が鞍型に湾曲することが抑制でき、熱拡散部材2と冷却器20との間に設けた接合材である絶縁接合部材の疲労破壊が抑制されるため、絶縁接合部材を介した熱拡散部材2と冷却器20との熱的な接続が維持され、パワー半導体モジュール100における伝熱性能の低下を抑制することができる。
According to this configuration, it is possible to suppress the
また、奇数番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a、第3の熱伝導異方性部材3c及び第5の熱伝導異方性部材3eのそれぞれの厚みの和が、偶数番目の層の第2の熱伝導異方性部材3b及び第4の熱伝導異方性部材3dの厚みと同じである。奇数番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a、第3の熱伝導異方性部材3c及び第5の熱伝導異方性部材3eのそれぞれの厚みの和と、偶数番目の層の第2の熱伝導異方性部材3b及び第4の熱伝導異方性部材3dの厚みとを同じにすることで、熱拡散部材2を全体としてみたときの、第1方向と第2方向の実効的な線膨張係数を等しくすることができる。第1方向と第2方向の実効的な線膨張係数が等しいため、熱拡散部材2が鞍型に湾曲することを抑制することができる。
Further, the sum of the thicknesses of the first heat conduction
この構成によれば、熱拡散部材2と冷却器20とを接合する絶縁接合部材の疲労破壊がさらに抑制されるため、パワー半導体モジュール100における伝熱性能の低下をさらに抑制することができる。
According to this configuration, fatigue fracture of the insulating joining member that joins the
奇数番目の層である1番目の層の第1の熱伝導異方性部材3aの厚みと5番目の層の第5の熱伝導異方性部材3eの厚みが同じであれば、3番目の層の第3の熱伝導異方性部材3cの厚みが他の奇数番目の層の厚みと同じでなくても、熱伝導異方性部材3の厚みは板厚の方向に対称になるように設けることができる。しがしながら、奇数番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a、第3の熱伝導異方性部材3c及び第5の熱伝導異方性部材3eのそれぞれの厚みが同じであることが望ましい。奇数番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a、第3の熱伝導異方性部材3c及び第5の熱伝導異方性部材3eのそれぞれの厚みが同じである場合、第1の熱伝導異方性部材3aと第2の熱伝導異方性部材3bと第3の熱伝導異方性部材3cとに生じる湾曲しようとする力と、第3の熱伝導異方性部材3cと第4の熱伝導異方性部材3dと第5の熱伝導異方性部材3eとに生じる湾曲しようとする力は容易につりあうことになるため、熱拡散部材2が鞍型に湾曲することをさらに抑制することができる。また、奇数番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a、第3の熱伝導異方性部材3c及び第5の熱伝導異方性部材3eのそれぞれの厚みが同じである場合、奇数番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a、第3の熱伝導異方性部材3c及び第5の熱伝導異方性部材3eが全て同じ寸法の部材であるため、容易な製造工程で熱拡散部材2を作製することができる。
If the thickness of the first heat conduction
なお、パワー半導体モジュール100が、Nが5の場合の5層の熱伝導異方性部材3を備えた構成について説明したが、Nは5以上の奇数であっても構わない。Nが5以上の奇数である場合、奇数番目の層の熱伝導異方性部材3のそれぞれの厚みが同じであることが望ましい。Nが5以上の奇数である場合、1番目の層の熱伝導異方性部材3の厚みがN番目の層の熱伝導異方性部材3の厚みと同じであり、2番目の層の熱伝導異方性部材3の厚みがN-1番目の層の熱伝導異方性部材3の厚みと同じであれば、熱拡散部材2の一方の側の2層の熱伝導異方性部材3の厚みと他方の側の2層の熱伝導異方性部材3の厚みは、板厚方向に対称である。さらに奇数番目の層の熱伝導異方性部材3のそれぞれの厚みが同じであれば、熱拡散部材2の板厚方向の対称性が向上するため、熱拡散部材2と冷却器20とを接合する絶縁接合部材の疲労破壊がさらに抑制され、パワー半導体モジュール100における伝熱性能の低下を抑制することができる。
Although the configuration of the
以上のように、実施の形態2によるパワー半導体モジュール100において、1番目の層の第1の熱伝導異方性部材3aの厚みは5番目の層の第5の熱伝導異方性部材3eの厚みと同じであり、2番目の層の第2の熱伝導異方性部材3bの厚みは4番目の層の第4の熱伝導異方性部材3dの厚みと同じであるため、熱拡散部材2と冷却器20とを接合する絶縁接合部材の疲労破壊が抑制され、パワー半導体モジュール100における伝熱性能の低下を抑制することができる。また、奇数番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a、第3の熱伝導異方性部材3c及び第5の熱伝導異方性部材3eのそれぞれの厚みの和が、偶数番目の層の第2の熱伝導異方性部材3b及び第4の熱伝導異方性部材3dの厚みと同じである場合、熱拡散部材2と冷却器20とを接合する絶縁接合部材の疲労破壊がさらに抑制されるため、パワー半導体モジュール100における伝熱性能の低下をさらに抑制することができる。また、奇数番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a、第3の熱伝導異方性部材3c及び第5の熱伝導異方性部材3eのそれぞれの厚みが同じである場合、熱拡散部材2が鞍型に湾曲することをさらに抑制することができる。
As described above, in the
実施の形態3.
実施の形態3に係るパワー半導体モジュール100について説明する。図4は、実施の形態3に係るパワー半導体モジュール100の外観を模式的に示した斜視図である。実施の形態3に係るパワー半導体モジュール100は、Nが4の場合の4層の熱伝導異方性部材3を備えた構成になっている。
The
<熱拡散部材2>
熱拡散部材2は、1番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a、2番目の層の第2の熱伝導異方性部材3b、3番目の層の第3の熱伝導異方性部材3c、及び4番目の層の第4の熱伝導異方性部材3dを備える。それぞれの熱伝導異方性部材3の間は、ロウ材(図示せず)によるロウ付けによって接合される。奇数番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a及び第3の熱伝導異方性部材3cと偶数番目の層の第2の熱伝導異方性部材3b及び第4の熱伝導異方性部材3dとでは、熱伝導率の高い方向が異なる。奇数番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a及び第3の熱伝導異方性部材3cでは、板厚の方向及び板面に平行な第1方向の熱伝導率が、第1方向に直交し板面に平行な第2方向の熱伝導率よりも高い。偶数番目の層の第2の熱伝導異方性部材3b及び第4の熱伝導異方性部材3dでは、板厚の方向及び第2方向の熱伝導率が、第1方向の熱伝導率よりも高い。
<
The
<熱伝導異方性部材3の厚み>
1番目の層の第1の熱伝導異方性部材3aの厚みは3番目の層の第3の熱伝導異方性部材3cの厚みと同じであり、2番目の層の第2の熱伝導異方性部材3bの厚みは4番目の層の第4の熱伝導異方性部材3dの厚みと同じである。これらの厚みを同じにすることで、熱伝導異方性部材3の厚みは板厚の方向に対称になるように設けられる。熱伝導異方性部材3の厚みが板厚の方向に対称になるため、第1の熱伝導異方性部材3aと第2の熱伝導異方性部材3bとに生じる湾曲しようとする力と、第3の熱伝導異方性部材3cと第4の熱伝導異方性部材3dとに生じる湾曲しようとする力は、逆方向に働き、かつそれらの力はつりあうことになるため、それらの力を打ち消すことができる。そのため、熱拡散部材2が鞍型に湾曲することを抑制することができる。
<Thickness of heat conduction
The thickness of the first heat conduction
この構成によれば、熱拡散部材2が鞍型に湾曲することが抑制でき、熱拡散部材2と冷却器20とを接合する絶縁接合部材の疲労破壊が抑制されるため、絶縁接合部材を介した熱拡散部材2と冷却器20との熱的な接続が維持され、パワー半導体モジュール100における伝熱性能の低下を抑制することができる。
According to this configuration, it is possible to suppress the
また、奇数番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a及び第3の熱伝導異方性部材3cのそれぞれの厚みの和が、偶数番目の層の第2の熱伝導異方性部材3b及び第4の熱伝導異方性部材3dの厚みと同じである。奇数番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a及び第3の熱伝導異方性部材3cのそれぞれの厚みの和と、偶数番目の層の第2の熱伝導異方性部材3b及び第4の熱伝導異方性部材3dの厚みとを同じにすることで、熱拡散部材2を全体としてみたときの、第1方向と第2方向の実効的な線膨張係数を等しくすることができる。第1方向と第2方向の実効的な線膨張係数が等しいため、熱拡散部材2が鞍型に湾曲することを抑制することができる。
Further, the sum of the thicknesses of the first heat conduction
この構成によれば、熱拡散部材2と冷却器20とを接合する絶縁接合部材の疲労破壊がさらに抑制されるため、パワー半導体モジュール100における伝熱性能の低下をさらに抑制することができる。
According to this configuration, fatigue fracture of the insulating joining member that joins the
なお、パワー半導体モジュール100が、Nが4の場合の4層の熱伝導異方性部材3を備えた構成について説明したが、Nは4以上の偶数であっても構わない。Nが4以上の偶数である場合、奇数番目の層の熱伝導異方性部材3のそれぞれの厚みが同じであることが望ましい。Nが4以上の偶数である場合、1番目の層の熱伝導異方性部材3の厚みがN-1番目の層の熱伝導異方性部材3の厚みと同じであり、2番目の層の熱伝導異方性部材3の厚みがN番目の層の熱伝導異方性部材3の厚みと同じであれば、熱拡散部材2の一方の側の2層の熱伝導異方性部材3の厚みと他方の側の2層の熱伝導異方性部材3の厚みは、板厚方向に対称である。さらに奇数番目の層の熱伝導異方性部材3のそれぞれの厚みが同じであれば、熱拡散部材2の板厚方向の対称性が向上するため、熱拡散部材2と冷却器20とを接合する絶縁接合部材の疲労破壊がさらに抑制され、パワー半導体モジュール100における伝熱性能の低下を抑制することができる。
Although the configuration of the
以上のように、実施の形態3によるパワー半導体モジュール100において、1番目の層の第1の熱伝導異方性部材3aの厚みは3番目の層の第3の熱伝導異方性部材3cの厚みと同じであり、2番目の層の第2の熱伝導異方性部材3bの厚みは4番目の層の第4の熱伝導異方性部材3dの厚みと同じであり、奇数番目の層の第1の熱伝導異方性部材3a及び第3の熱伝導異方性部材3cのそれぞれの厚みの和が、偶数番目の層の第2の熱伝導異方性部材3b及び第4の熱伝導異方性部材3dの厚みと同じであるため、熱拡散部材2と冷却器20とを接合する絶縁接合部材の疲労破壊が抑制され、パワー半導体モジュール100における伝熱性能の低下を抑制することができる。また、Nが4以上の偶数で、奇数番目の層の熱伝導異方性部材3のそれぞれの厚みが同じである場合、熱拡散部材2と冷却器20とを接合する絶縁接合部材の疲労破壊がさらに抑制され、パワー半導体モジュール100における伝熱性能の低下を抑制することができる。
As described above, in the
実施の形態4.
実施の形態4に係るパワー半導体モジュール100について説明する。図5は、実施の形態4に係るパワー半導体モジュール100の外観を模式的に示した斜視図である。実施の形態4に係るパワー半導体モジュール100は、2つのパワー半導体素子1a、1bを備えた構成になっている。
The
パワー半導体モジュール100は、2つのパワー半導体素子1a、1bを備える。2つのパワー半導体素子1a、1bは、奇数番目の層である1番目の層の第1の熱伝導異方性部材3aの外側の板面である素子接合面2aに、第2方向に並べられ、接合されている。第1の熱伝導異方性部材3aでは、素子接合面2aに平行な第2方向の熱伝導率は、第2方向に直交し素子接合面2aに平行な第1方向の熱伝導率よりも低い。
The
この配置によれば、パワー半導体素子1aで生じた熱は、第1の熱伝導異方性部材3aにおいて、パワー半導体素子1bが配置された第2方向ではなく、パワー半導体素子1bが配置されていない第1方向に主に拡散される。また、パワー半導体素子1bで生じた熱は、第1の熱伝導異方性部材3aにおいて、パワー半導体素子1aが配置された第2方向ではなく、パワー半導体素子1aが配置されていない第1方向に主に拡散される。2つのパワー半導体素子1a、1bが並べて配置されていても、発熱している2つのパワー半導体素子1a、1bの間への熱の拡散は抑制されるため、熱拡散部材2の熱拡散の効率を高めることができる。また、パワー半導体素子1同士の熱干渉を抑制することができ、パワー半導体モジュール100の小型化及び伝熱性能の向上を図ることができる。
According to this arrangement, the heat generated in the
パワー半導体素子1にMOSFETを用いた場合、複数のパワー半導体素子1を並べて密に配置することにより、各々のパワー半導体素子1に入力されるゲート信号の入力波形の乱れ及びドレイン-ソース間に流れる電流ばらつきを抑制することができる。そのため、電気特性の良好なパワー半導体モジュール100が得られる。
When a MOSFET is used for the
ここでは2つのパワー半導体素子1a、1bを備えた構成について示したが、さらに複数のパワー半導体素子1を第2方向に並べて設けても構わない。複数のパワー半導体素子1を設けた場合、少なくとも2つのパワー半導体素子1が第2方向に並べて設けられていれば、熱拡散部材2の熱拡散の効率を高めることができる。
Although the configuration including the two
以上のように、実施の形態4によるパワー半導体モジュール100において、2つのパワー半導体素子1a、1bが1番目の層の第1の熱伝導異方性部材3aの外側の素子接合面2aに、第2方向に並べられ接合されているため、熱拡散部材2の熱拡散の効率を高めることができる。また、2つのパワー半導体素子1a、1b同士の熱干渉を抑制することができ、パワー半導体モジュール100の小型化及び伝熱性能の向上を図ることができる。また、パワー半導体素子1にMOSFETを用いた場合、電気特性の良好なパワー半導体モジュール100を得ることができる。
As described above, in the
実施の形態5.
実施の形態5に係るパワー半導体モジュール100について説明する。図6は、実施の形態5に係るパワー半導体モジュール100の外観を模式的に示した平面図である。実施の形態5に係るパワー半導体モジュール100は、外部接続電極を備えた構成になっている。
The
異方性熱伝導率を有した部材は、一般的に電気伝導率にも異方性を有している。例えば、図2に示したグラファイト4では、グラフェンシート5の面と平行な方向の電気伝導率が、グラフェンシート5の面と垂直な方向の電気伝導率よりも大きい。すなわち、グラファイト4では、グラフェンシート5の積層方向の電気抵抗が大きい。
A member having anisotropy thermal conductivity generally also has anisotropy in electrical conductivity. For example, in
パワー半導体素子1a、1bにMOSFETを用いた場合について説明する。パワー半導体モジュール100は、外部接続電極であるドレイン端子6を備える。ドレイン端子6は、パワー半導体素子1a、1bの接合面の側の電極と接合された1番目の層の第1の熱伝導異方性部材3aの外側の板面である素子接合面2aに、電気的に接続される。ドレイン端子6が接続される素子接合面2aは、MOSFETのドレイン電位である。ドレイン端子6は、パワー半導体素子1a、1bの第1方向の一方側に配置されている。パワー半導体素子1a、1bの表面側の電極には、ソース端子7が電気的に接続される。また、パワー半導体素子1a、1bは、それぞれの表面側にゲートパッド10を備える。ゲートパッド10は、外部に設けられたゲート端子8と、ボンディングされたワイヤ9によって電気的に接続される。パワー半導体モジュール100を流れる主電流は、ドレイン端子6からソース端子7へと流れる。
A case where MOSFETs are used for
第1の熱伝導異方性部材3aでは、素子接合面2aに平行な第1方向の電気抵抗は、第1方向に直交し素子接合面2aに平行な第2方向の電気抵抗よりも小さい。ドレイン端子6は、パワー半導体素子1a、1bの第1方向の一方側に配置されているため、ドレイン端子6とパワー半導体素子1a、1bの接合面の側の電極との間の電気抵抗を小さく構成できる。ドレイン端子6からソース端子7までの電気抵抗を小さくできるので、パワー半導体モジュール100の損失を改善することができる。
In the first heat conduction
パワー半導体素子1a、1bにMOSFETを用いた場合について説明したが、パワー半導体素子1はMOSFETに限るものではなく、他の電力制御用半導体素子、もしくは還流ダイオードなどであっても構わない。外部接続電極をパワー半導体素子1の第1方向の一方側に配置することで、外部接続電極とパワー半導体素子1の接合面の側の電極との間の電気抵抗を小さくすることができる。
Although the case where MOSFETs are used for the
以上のように、実施の形態5によるパワー半導体モジュール100において、ドレイン端子6は、パワー半導体素子1a、1bの第1方向の一方側に配置されているため、ドレイン端子6とパワー半導体素子1a、1bの接合面の側の電極との間の電気抵抗を小さく構成でき、パワー半導体モジュール100の損失を改善することができる。
As described above, in the
なお、以上では熱伝導異方性部材3は長方形状の複数のグラフェンシート5が積層されたグラファイト4としたが、熱伝導異方性部材3の構成はこれに限るものではない。例えば、繊維状の金属からなる層で構成された熱伝導異方性部材3であっても構わない。
In the above, the heat conduction
また本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、1つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
The present application also describes various exemplary embodiments and examples, although the various features, embodiments, and functions described in one or more embodiments are those of a particular embodiment. It is not limited to application, but can be applied to embodiments alone or in various combinations.
Therefore, innumerable variations not illustrated are envisioned within the scope of the techniques disclosed herein. For example, it is assumed that at least one component is modified, added or omitted, and further, at least one component is extracted and combined with the components of other embodiments.
1 パワー半導体素子、1a パワー半導体素子、1b パワー半導体素子、2 熱拡散部材、2a 素子接合面、2b 冷却器接合面、3 熱伝導異方性部材、3a 第1の熱伝導異方性部材、3b 第2の熱伝導異方性部材、3c 第3の熱伝導異方性部材、3d 第4の熱伝導異方性部材、3e 第5の熱伝導異方性部材、4 グラファイト、5 グラフェンシート、6 ドレイン端子、7 ソース端子、8 ゲート端子、9 ワイヤ、10 ゲートパッド、20 冷却器、20a 冷却面、100 パワー半導体モジュール 1 power semiconductor element, 1a power semiconductor element, 1b power semiconductor element, 2 heat diffusion member, 2a element joint surface, 2b cooler joint surface, 3 heat conduction anisotropic member, 3a first heat conduction anisotropic member, 3b 2nd heat conduction anisotropic member, 3c 3rd heat conduction anisotropic member, 3d 4th heat conduction anisotropic member, 3e 5th heat conduction anisotropic member, 4 graphite, 5 graphene sheet , 6 drain terminal, 7 source terminal, 8 gate terminal, 9 wire, 10 gate pad, 20 cooler, 20a cooling surface, 100 power semiconductor module
Claims (9)
1番目の層の前記熱伝導異方性部材の外側の板面に接合されたパワー半導体素子と、を備え、
奇数番目の層の前記熱伝導異方性部材では、板厚の方向及び板面に平行な第1方向の熱伝導率が、前記第1方向に直交し前記板面に平行な第2方向の熱伝導率よりも高く、
偶数番目の層の前記熱伝導異方性部材では、前記板厚の方向及び前記第2方向の熱伝導率が、前記第1方向の熱伝導率よりも高く、
前記1番目の層の前記熱伝導異方性部材の厚みが、N番目の層の前記熱伝導異方性部材の厚みと同じであり、
前記奇数番目の層の熱伝導異方性部材のそれぞれの厚みの和が、前記偶数番目の層の熱伝導異方性部材のそれぞれの厚みの和と同じであり、前記偶数番目の層の熱伝導異方性部材の厚みは、前記奇数番目の層の熱伝導異方性部材の厚みよりも大きいパワー半導体モジュール。 Laminated N-layer (N is an odd number of 3 or more) plate-shaped heat conduction anisotropic member,
A power semiconductor device bonded to the outer plate surface of the heat conduction anisotropic member of the first layer is provided.
In the heat conduction anisotropic member of the odd-th layer, the thermal conductivity in the direction of the plate thickness and the heat conductivity in the first direction parallel to the plate surface is orthogonal to the first direction and parallel to the plate surface in the second direction. Higher than thermal conductivity,
In the heat conduction anisotropic member of the even-th layer, the heat conductivity in the plate thickness direction and the second direction is higher than the heat conductivity in the first direction.
The thickness of the heat conduction anisotropic member in the first layer is the same as the thickness of the heat conduction anisotropic member in the Nth layer.
The sum of the thicknesses of the heat conduction anisotropic members of the even-numbered layer is the same as the sum of the thicknesses of the heat conduction anisotropic members of the even-numbered layer, and the heat of the even-numbered layer is the same. A power semiconductor module in which the thickness of the conduction anisotropic member is larger than the thickness of the heat conduction anisotropic member of the even-numbered layer.
前記1番目の層及び3番目の層の前記熱伝導異方性部材では、前記板厚の方向及び前記第1方向の熱伝導率が、前記第2方向の熱伝導率よりも高く、
2番目の層の前記熱伝導異方性部材では、前記板厚の方向及び前記第2方向の熱伝導率が、前記第1方向の熱伝導率よりも高く、
前記1番目の層の前記熱伝導異方性部材の厚みが、前記3番目の層の前記熱伝導異方性部材の厚みと同じであり、
前記1番目の層及び前記3番目の層の熱伝導異方性部材のそれぞれの厚みの和が、前記2番目の層の熱伝導異方性部材の厚みと同じである請求項1に記載のパワー半導体モジュール。 It is provided with the three-layered plate-shaped heat conduction anisotropy member.
In the heat conduction anisotropic member of the first layer and the third layer, the heat conductivity in the plate thickness direction and the first direction is higher than the heat conductivity in the second direction.
In the heat conduction anisotropic member of the second layer, the heat conductivity in the plate thickness direction and the second direction is higher than the heat conductivity in the first direction.
The thickness of the heat conduction anisotropic member of the first layer is the same as the thickness of the heat conduction anisotropic member of the third layer.
The first aspect of the present invention, wherein the sum of the thicknesses of the heat conduction anisotropic members of the first layer and the third layer is the same as the thickness of the heat conduction anisotropic members of the second layer. Power semiconductor module.
前記偶数番目の層の熱伝導異方性部材は、長辺が前記第2方向に平行で、短辺が前記板厚の方向に平行な長方形状の複数のグラフェンシートを前記第1方向に積層して形成されている請求項1から4のいずれか1項に記載のパワー半導体モジュール。 In the heat conduction anisotropic member of the odd-th layer, a plurality of rectangular graphene sheets whose long sides are parallel to the first direction and whose short sides are parallel to the plate thickness direction are laminated in the second direction. Formed by
In the heat conduction anisotropic member of the even-th layer, a plurality of rectangular graphene sheets whose long sides are parallel to the second direction and whose short sides are parallel to the plate thickness direction are laminated in the first direction. The power semiconductor module according to any one of claims 1 to 4 , which is formed in the above-mentioned.
少なくとも2つの前記パワー半導体素子は、奇数番目の層である前記1番目の層の熱伝導異方性部材の外側の板面に、前記第2方向に並べられ、接合されている請求項1から5のいずれか1項に記載のパワー半導体モジュール。 Equipped with a plurality of the power semiconductor elements,
From claim 1, the at least two power semiconductor devices are arranged and joined in the second direction on the outer plate surface of the heat conduction anisotropic member of the first layer, which is an odd-numbered layer. 5. The power semiconductor module according to any one of 5.
前記外部接続電極は、前記パワー半導体素子の前記第1方向の一方側に配置されている請求項1から7のいずれか1項に記載のパワー半導体モジュール。 An external connection electrode electrically connected to the outer plate surface of the heat conduction anisotropic member of the first layer bonded to the electrode on the bonding surface side of the power semiconductor device is provided.
The power semiconductor module according to any one of claims 1 to 7 , wherein the external connection electrode is arranged on one side of the first direction of the power semiconductor element.
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