JP7171516B2 - Power semiconductor module, power converter, and method for manufacturing power semiconductor module - Google Patents

Power semiconductor module, power converter, and method for manufacturing power semiconductor module Download PDF

Info

Publication number
JP7171516B2
JP7171516B2 JP2019121506A JP2019121506A JP7171516B2 JP 7171516 B2 JP7171516 B2 JP 7171516B2 JP 2019121506 A JP2019121506 A JP 2019121506A JP 2019121506 A JP2019121506 A JP 2019121506A JP 7171516 B2 JP7171516 B2 JP 7171516B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power semiconductor
semiconductor module
heat
heat dissipation
base
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
Application number
JP2019121506A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021009870A (en
Inventor
円丈 露野
晃 松下
裕二朗 金子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Astemo Ltd
Original Assignee
Hitachi Astemo Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Astemo Ltd filed Critical Hitachi Astemo Ltd
Priority to JP2019121506A priority Critical patent/JP7171516B2/en
Publication of JP2021009870A publication Critical patent/JP2021009870A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7171516B2 publication Critical patent/JP7171516B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

本発明は、パワー半導体モジュール、電力変換装置およびパワー半導体モジュールの製造方法に関する。 The present invention relates to a power semiconductor module, a power converter, and a method of manufacturing a power semiconductor module.

電力変換を行うスイッチング素子を有するパワー半導体モジュールは、変換効率が高いため、民生用、車載用、鉄道用、変電設備等に幅広く利用されている。このパワー半導体モジュールは通電により発熱するため、高い放熱性が求められる。
従来、パワー半導体モジュールは、スイッチング素子を有する電気回路体の表裏面を、放熱フィンを有する放熱部材に熱結合し、放熱部材の両側面を接続部材により連結した、大略、ボックス形状を有している。放熱部材と電気回路体との熱結合は、放熱部材と電気回路体との間に樹脂部材を介装して行う。しかし、この構造では、放熱部材と接続部材との接続部に過大な残留応力が発生し、接続部においてクラックの発生や、接続界面での剥離が発生することがある。
2. Description of the Related Art A power semiconductor module having a switching element for power conversion has high conversion efficiency, so it is widely used for consumer use, vehicle use, railway use, substation equipment, and the like. Since this power semiconductor module generates heat when energized, high heat dissipation is required.
Conventionally, a power semiconductor module generally has a box shape in which front and back surfaces of an electric circuit body having switching elements are thermally coupled to a heat radiating member having heat radiating fins, and both side surfaces of the heat radiating member are connected by connecting members. there is Thermal coupling between the heat radiating member and the electric circuit is performed by inserting a resin member between the heat radiating member and the electric circuit. However, in this structure, excessive residual stress is generated in the connecting portion between the heat dissipating member and the connecting member, and cracks may occur in the connecting portion or peeling may occur at the connection interface.

このため、放熱部材と接続部材との連結部に、電気回路体側に向かって凸となるように湾曲させた中間部材を設けた構造としたパワー半導体モジュールが知られている。湾曲部を形成することにより、残留応力を低減することができる、とされている(例えば、特許文献1参照)。但し、放熱部材と電気回路体とを結合する樹脂部材は、中間部材には接続されていない。 For this reason, there is known a power semiconductor module having a structure in which an intermediate member that is curved so as to protrude toward the electric circuit body is provided at the joint between the heat radiating member and the connecting member. It is said that residual stress can be reduced by forming the curved portion (see, for example, Patent Document 1). However, the resin member that joins the heat radiating member and the electric circuit body is not connected to the intermediate member.

特開2012-178484号公報JP 2012-178484 A

特許文献1に開示されたパワー半導体モジュールでは、放熱部材と電気回路体とを結合する樹脂部材は、中間部材には接続されていない。このため、温度変化により、放熱部材と電気回路体との熱膨張率の差に起因して放熱部材に反りが生じ、樹脂部材が剥離する可能性がある。 In the power semiconductor module disclosed in Patent Document 1, the resin member that joins the heat radiating member and the electric circuit body is not connected to the intermediate member. Therefore, due to a temperature change, the heat radiating member may warp due to the difference in coefficient of thermal expansion between the heat radiating member and the electric circuit body, and the resin member may peel off.

本発明の第1の態様によるパワー半導体モジュールは、半導体素子および導体を有する電気回路体と、放熱ベースおよび複数のフィンを有する放熱部と、前記放熱部を支持する支持部と、前記放熱ベースと前記支持部とを接続する中間部と、前記放熱ベースと前記導体との間に設けられ、前記放熱部と前記導体とを熱伝導可能に接続する介装部と、を備え、前記中間部は、前記放熱ベースとの接続部から前記電気回路体側に向けて突出する変形部を有し、前記介装部は、前記中間部の前記変形部に当接する延在部を有し、前記延在部は前記変形部に接着されている。
本発明の第2の態様によるパワー半導体モジュールの製造方法は、導体素子および導体を有する電気回路体を準備することと、複数のフィンおよび放熱ベースを有する放熱部と支持部とを中間部で接続することと、前記中間部に、前記放熱ベースとの接続部から前記電気回路体側に向けて突出する変形部を設けることと、前記放熱ベースと前記導体とを熱伝導可能な介装部により接続することと、を含み、前記放熱ベースと前記導体とを熱伝導可能な介装部により接続することは、前記介装部に、前記中間部の前記変形部が形成される領域に延在される延在部を設け、前記延在部を前記変形部に接着することを含む。
A power semiconductor module according to a first aspect of the present invention includes an electric circuit body having a semiconductor element and a conductor, a heat radiating section having a heat radiating base and a plurality of fins, a supporting section for supporting the heat radiating section, and the heat radiating base. an intermediate portion connecting the supporting portion; and an interposed portion provided between the heat radiating base and the conductor and connecting the heat radiating portion and the conductor so as to allow heat conduction, wherein the intermediate portion is a deformed portion protruding toward the electric circuit body from a connection portion with the heat dissipation base; A portion is adhered to the deformed portion.
A method for manufacturing a power semiconductor module according to a second aspect of the present invention comprises preparing an electric circuit body having conductor elements and conductors, and connecting a heat dissipating portion having a plurality of fins and a heat dissipating base to a supporting portion at an intermediate portion. providing the intermediate portion with a deformed portion that protrudes from a connection portion with the heat dissipation base toward the electric circuit body; and connecting the heat dissipation base and the conductor by an interposing portion capable of conducting heat. and connecting the heat dissipating base and the conductor by an interposing portion capable of conducting heat, wherein the interposing portion extends to a region where the deformed portion of the intermediate portion is formed. providing an extension to the deformed portion; and bonding the extension to the deformed portion.

本発明によれば、放熱部と導体とを接続する介装部の剥離を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress peeling of the interposed portion that connects the heat radiating portion and the conductor.

図1は、本発明によるパワー半導体モジュールの一実施形態の外観斜視図。1 is an external perspective view of an embodiment of a power semiconductor module according to the present invention; FIG. 図2(a)は、図1に図示されたパワー半導体モジュールのIIa-IIa圧着治具線断面図、図2(b)は、図2(a)領域IIbの拡大図。2(a) is a cross-sectional view of the power semiconductor module shown in FIG. 1 taken along the IIa-IIa crimping jig line, and FIG. 2(b) is an enlarged view of region IIb of FIG. 2(a). 図3は、図2に図示されたパワー半導体モジュールの回路の一例を示す回路図。3 is a circuit diagram showing an example of a circuit of the power semiconductor module shown in FIG. 2; FIG. 図4(a)~図4(c)は、図1に図示されたパワー半導体モジュールの製造方法を説明するための断面図。4A to 4C are cross-sectional views for explaining a method of manufacturing the power semiconductor module shown in FIG. 1; FIG. 図5は、図4(a)~図4(c)に続くパワー半導体モジュールの製造方法を説明するための断面図。5 is a cross-sectional view for explaining the method of manufacturing the power semiconductor module continued from FIGS. 4(a) to 4(c); FIG. 図6(a)は、実施例のパワー半導体モジュールの解析用断面図、図6(b)は、比較例のパワー半導体モジュールの解析用断面図。Fig.6 (a) is sectional drawing for analysis of the power semiconductor module of an Example, FIG.6(b) is sectional drawing for analysis of the power semiconductor module of a comparative example. 図7は、弾塑性解析による比較例と実施例の発生応力の比較図。FIG. 7 is a comparison diagram of generated stresses in a comparative example and an example by elasto-plastic analysis. 図8は、図2(b)の拡大図であり、介装部と中間部との接着を説明するための図。FIG. 8 is an enlarged view of FIG. 2(b) and is a view for explaining adhesion between the interposing portion and the intermediate portion; 図9は、介装部が剥離する要因を説明するための模式図。FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a cause of peeling of an interposed portion; 図10(a)は、図1に図示されたパワー半導体モジュールを有するパワー半導体装置の外観斜視図、図10(b)は、図10(a)のパワー半導体装置を、Xb-Xb線で切断した斜視図。10(a) is an external perspective view of a power semiconductor device having the power semiconductor module illustrated in FIG. 1, and FIG. 10(b) is a cross-sectional view of the power semiconductor device of FIG. 10(a) along line Xb-Xb. perspective view. 図11(a)は、流路形成部を有するパワー半導体装置の外観斜視図、図11(b)は、図11(a)のパワー半導体装置を、XIb-X1b線で切断した斜視図、図11(c)は、図11(b)のパワー半導体装置の流路形成部を除去した斜視図。11(a) is an external perspective view of a power semiconductor device having a flow path forming portion, and FIG. 11(b) is a perspective view of the power semiconductor device of FIG. 11(a) cut along line XIb-X1b. 11(c) is a perspective view of the power semiconductor device of FIG. 11(b) from which a flow path forming portion is removed; 図12は、本発明によるパワー半導体装置を用いた電力変換装置の回路図。FIG. 12 is a circuit diagram of a power converter using the power semiconductor device according to the present invention; 図13は、図12に示す電力変換装置の一例を示す外観斜視図。13 is an external perspective view showing an example of the power converter shown in FIG. 12; FIG. 図14は、図13に示す電力変換装置のXIV-XIV線断面図。14 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV of the power converter shown in FIG. 13;

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施する事が可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。
図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The following description and drawings are examples for explaining the present invention, and are appropriately omitted and simplified for clarity of explanation. The present invention can also be implemented in various other forms. Unless otherwise specified, each component may be singular or plural.
The position, size, shape, range, etc. of each component shown in the drawings may not represent the actual position, size, shape, range, etc., in order to facilitate understanding of the invention. As such, the present invention is not necessarily limited to the locations, sizes, shapes, extents, etc., disclosed in the drawings.

図1は、本発明によるパワー半導体モジュールの一実施形態の外観斜視図であり、図2(a)は、図1に図示されたパワー半導体モジュールのIIa-IIa線断面図であり、図2(b)は、図2(a)領域IIbの拡大図である。
図1に図示されるように、パワー半導体モジュール300は、内部に放熱部330および電気回路体400を収容する、扁平ボックス状のケース310を有する。ケース310
の上部には、鍔形状の水路シール部335が形成されている。水路シール部335は、環状の溝部を有し、パワー半導体モジュール300を不図示の流路形成体に挿入すると、水路シール部335は流路形成体の内面と水密に嵌合される。
電気回路体400は、ケース310内に収容された電気回路実装部と、ケース310か突出した端子実装部とを有している。
FIG. 1 is an external perspective view of an embodiment of a power semiconductor module according to the present invention, FIG. 2(a) is a sectional view taken along line IIa-IIa of the power semiconductor module shown in FIG. b) is an enlarged view of region IIb of FIG. 2(a).
As illustrated in FIG. 1 , power semiconductor module 300 has a flat box-shaped case 310 that accommodates heat radiating portion 330 and electric circuit body 400 therein. case 310
A brim-shaped channel seal portion 335 is formed on the upper portion of the . The channel seal portion 335 has an annular groove, and when the power semiconductor module 300 is inserted into a channel forming body (not shown), the channel sealing portion 335 is watertightly fitted to the inner surface of the channel forming body.
The electric circuit body 400 has an electric circuit mounting portion housed in the case 310 and a terminal mounting portion protruding from the case 310 .

電気回路体400の端子実装部には、大電流を入出力する複数のパワー端子、信号を入出力する複数の信号端子が設けられている。パワー端子として、正極側端子315Bおよび負極側端子319B、交流側端子320Bを有する。信号端子として、上アームゲート端子325U、下アームゲート端子325L,ミラーエミッタ信号端子325M、ケルビンエミッタ信号端子325K、温度センス信号端子325S、ミラーエミッタ信号端子325M、ケルビンエミッタ信号端子325Kを有する。複数のパワー端子および複数の信号端子が一方向から突出していることで、水路シール部335を形成しやすい特徴がある。正極側端子315Bと負極側端子319Bとは、それぞれ、2つ分岐して、交互に隣接して配置されている。これにより入出力の電流を近接させると共にインダクタンスを低減する効果を得ている。 A plurality of power terminals for inputting/outputting a large current and a plurality of signal terminals for inputting/outputting a signal are provided in the terminal mounting portion of the electric circuit body 400 . As power terminals, it has a positive terminal 315B, a negative terminal 319B, and an AC terminal 320B. As signal terminals, it has an upper arm gate terminal 325U, a lower arm gate terminal 325L, a mirror emitter signal terminal 325M, a Kelvin emitter signal terminal 325K, a temperature sense signal terminal 325S, a mirror emitter signal terminal 325M, and a Kelvin emitter signal terminal 325K. Since the plurality of power terminals and the plurality of signal terminals protrude from one direction, the channel seal portion 335 can be easily formed. The positive electrode side terminal 315B and the negative electrode side terminal 319B are each branched into two and arranged adjacent to each other alternately. This has the effect of bringing the input and output currents closer together and reducing the inductance.

図2(a)に図示されるように、ケース310は、上下一対の放熱部330と、上下一対の放熱部330を接続する左右一対の支持部334と、放熱部330と支持部334とを接続する中間部333とを有する。中間部333は、放熱部330と支持部334が交差する4つのコーナー部近傍に設けられ、4つのコーナー部近傍において、それぞれ、放熱部330と支持部334とを接続する。ケース310は、電気回路体400の電気回路実装部を収容する、大略、ボックス状の収容部を構成する。 As shown in FIG. 2A, the case 310 includes a pair of upper and lower heat radiating portions 330, a pair of left and right support portions 334 connecting the pair of upper and lower heat radiating portions 330, and the heat radiating portion 330 and the support portion 334. It has an intermediate portion 333 to which it connects. The intermediate portions 333 are provided near four corners where the heat radiating portion 330 and the supporting portion 334 intersect, and connect the heat radiating portion 330 and the supporting portion 334 in the vicinity of the four corners. The case 310 constitutes a generally box-shaped housing portion that houses the electric circuit mounting portion of the electric circuit body 400 .

放熱部330は、複数のピン状のフィン331と放熱ベース332を有する。
電気回路体400の電気回路実装部は、複数の半導体素子150と、コレクタ側導体431と、エミッタ側導体430と、封止樹脂360を有する。
The heat dissipation part 330 has a plurality of pin-shaped fins 331 and a heat dissipation base 332 .
The electric circuit mounting portion of the electric circuit body 400 has a plurality of semiconductor elements 150 , collector-side conductors 431 , emitter-side conductors 430 and sealing resin 360 .

上方側の放熱部330とエミッタ側導体430との間、および下方側の放熱部330とコレクタ側導体431との間には、それぞれ、介装部440が介装されている。各介装部440は、放熱部330の放熱ベース332とエミッタ側導体430に、または放熱部330の放熱ベース332とコレクタ側導体431に接着されている。 Interposed portions 440 are interposed between the upper heat radiating portion 330 and the emitter-side conductor 430 and between the lower heat radiating portion 330 and the collector-side conductor 431, respectively. Each interposed portion 440 is bonded to the heat dissipation base 332 and the emitter-side conductor 430 of the heat dissipation portion 330 or to the heat dissipation base 332 and the collector-side conductor 431 of the heat dissipation portion 330 .

半導体素子150とエミッタ側導体430、および半導体素子150とコレクタ側導体431とは、はんだや焼結金属などの接合材51により接合されている。 The semiconductor element 150 and the emitter-side conductor 430, and the semiconductor element 150 and the collector-side conductor 431 are joined by a joining material 51 such as solder or sintered metal.

半導体素子150をコレクタ側導体431とエミッタ側導体430で挟む構成とすることで半導体素子150の両面からの放熱を促進することができる。半導体素子150を構成する材料としては、Siが良く用いられるが、SiC、GaN、GaO等を用いることもできる。コレクタ側導体431およびエミッタ側導体430は、電気伝導性および熱伝導性に優れる材料であれば特に制限されないが、電気伝導性、熱伝導性及びコストの点から銅系の材料が好ましい。封止樹脂360は、絶縁材料であれば特に限定されないが、トランスファーモールドで形成した樹脂が、生産性に優れるため好ましい。 By sandwiching the semiconductor element 150 between the collector-side conductor 431 and the emitter-side conductor 430, heat dissipation from both surfaces of the semiconductor element 150 can be promoted. Si is often used as a material forming the semiconductor element 150, but SiC, GaN, GaO, or the like can also be used. The collector-side conductor 431 and the emitter-side conductor 430 are not particularly limited as long as they are made of a material having excellent electrical conductivity and thermal conductivity, but copper-based materials are preferable in terms of electrical conductivity, thermal conductivity and cost. The sealing resin 360 is not particularly limited as long as it is an insulating material, but a resin formed by transfer molding is preferable because of its excellent productivity.

図2(b)に図示されるように、中間部333は、半導体素子150側に向けて突出するV字状の変形部381を有する。変形部381は、放熱ベース332に接続される側の内側傾斜部381aおよび支持部334に接続される側の外側傾斜部381bを有する。中間部333は、放熱ベース332および支持部334よりも小さい剛性を有する。 As shown in FIG. 2B, the intermediate portion 333 has a V-shaped deformation portion 381 protruding toward the semiconductor element 150 side. The deformation portion 381 has an inner inclined portion 381 a connected to the heat radiation base 332 and an outer inclined portion 381 b connected to the support portion 334 . The intermediate portion 333 has less rigidity than the heat dissipation base 332 and the support portion 334 .

また、介装部440は、図2(b)に図示されるように、エミッタ側導体430の両端からさらに延びる延在部440aを有する。延在部440aは、放熱ベース332の下面と平行に延在され、中間部333の変形部381の内側傾斜部381aに当接し、さらに内側傾斜部381aに沿って折れ曲がっている。延在部440aは、変形部381の内側傾斜部381aに接着されている。封止樹脂360、中間部333および支持部334に囲まれる領域は、空間領域である。すなわち、本実施形態の構造によれば、この空間領域に樹脂等を充填しなくても、放熱部330と導体430、431とを接続する介装部440の剥離を抑制することができる。このことについては、後述する。 In addition, the interposed portion 440 has extension portions 440a further extending from both ends of the emitter-side conductor 430, as shown in FIG. 2(b). The extending portion 440a extends parallel to the lower surface of the heat dissipation base 332, contacts the inner inclined portion 381a of the deformed portion 381 of the intermediate portion 333, and is bent along the inner inclined portion 381a. The extension portion 440 a is adhered to the inner inclined portion 381 a of the deformation portion 381 . A region surrounded by the sealing resin 360, the intermediate portion 333 and the support portion 334 is a spatial region. That is, according to the structure of the present embodiment, peeling of the interposed portion 440 connecting the heat radiating portion 330 and the conductors 430 and 431 can be suppressed without filling resin or the like in this space region. This will be discussed later.

図3は、図2に図示されたパワー半導体モジュールの回路の一例を示す回路図である。
パワー半導体モジュール300は、能動素子155やダイオード156からなるスイッチング機能を有する上アーム回路305aと、能動素子157やダイオード158からなるスイッチング機能を有する下アーム回路305bを備えている。能動素子155、157として、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)等のトランジスタが用いられる。ダイオード156、158として、SBD(Schottky Diode)、FRD(Fast Recovery Diode)等が用いられる。
3 is a circuit diagram showing an example of a circuit of the power semiconductor module shown in FIG. 2. FIG.
The power semiconductor module 300 includes an upper arm circuit 305a having a switching function composed of an active element 155 and a diode 156, and a lower arm circuit 305b having a switching function composed of an active element 157 and a diode 158. FIG. As the active elements 155 and 157, transistors such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) and MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) are used. SBDs (Schottky Diodes), FRDs (Fast Recovery Diodes), etc. are used as the diodes 156 and 158 .

図3に図示されるように、正極側端子315Bは、コレクタ側導体431aに接続される。上アーム回路のスイッチング素子を構成する能動素子155のコレクタ電極とダイオード156のカソード電極は、コレクタ側導体431aにより電気的に接続される。能動素子155のエミッタ電極とダイオード156のアノード電極は、エミッタ側導体430aにより電気的に接続される。 As illustrated in FIG. 3, the positive terminal 315B is connected to the collector conductor 431a. The collector electrode of active element 155 and the cathode electrode of diode 156, which constitute the switching element of the upper arm circuit, are electrically connected by collector-side conductor 431a. The emitter electrode of active element 155 and the anode electrode of diode 156 are electrically connected by emitter-side conductor 430a.

負極側端子319Bは、エミッタ側導体430bに電気的に接続される。下アーム回路のスイッチング素子を構成する能動素子157のエミッタ電極とダイオード158のアノード電極は、エミッタ側導体430bにより電気的に接続される。能動素子157のコレクタ電極とダイオード158のカソード電極は、コレクタ側導体431bにより電気的に接続される。コレクタ側導体431bとエミッタ側導体430aは、中間電極414(図2(a)には図示されず)を介して電気的に接続される。交流側端子320Bは、コレクタ側導体431bに電気的に接続される。ケルビンエミッタ信号端子325Kは、上アーム回路および下アーム回路それぞれの、エミッタ電極に接続される。上アーム回路のコレクタセンス信号端子325Cは、コレクタ側導体431aに電気的に接続され、下アーム回路のコレクタセンス信号端子325Cは、コレクタ側導体431bに接続される。
なお、以下において、能動素子155、157、ダイオード156、158は、半導体素子150と呼称する。また、エミッタ側導体430a、430bおよびコレクタ側導体431a、431bは、それぞれ、導体430、431と呼称する。
The negative terminal 319B is electrically connected to the emitter conductor 430b. The emitter electrode of active element 157 and the anode electrode of diode 158, which constitute the switching element of the lower arm circuit, are electrically connected by emitter-side conductor 430b. A collector electrode of the active element 157 and a cathode electrode of the diode 158 are electrically connected by a collector-side conductor 431b. The collector-side conductor 431b and the emitter-side conductor 430a are electrically connected via an intermediate electrode 414 (not shown in FIG. 2(a)). The AC-side terminal 320B is electrically connected to the collector-side conductor 431b. Kelvin emitter signal terminal 325K is connected to the emitter electrodes of each of the upper and lower arm circuits. The collector sense signal terminal 325C of the upper arm circuit is electrically connected to the collector side conductor 431a, and the collector sense signal terminal 325C of the lower arm circuit is connected to the collector side conductor 431b.
Active elements 155 and 157 and diodes 156 and 158 are hereinafter referred to as semiconductor element 150 . Also, the emitter-side conductors 430a, 430b and the collector-side conductors 431a, 431b are referred to as conductors 430, 431, respectively.

図2に図示されるパワー半導体モジュール300は、上アーム回路305aおよび下アーム回路305bを1つずつ有する。従って、図2に図示されるパワー半導体モジュール300は、2in1パッケージとして例示されている。 The power semiconductor module 300 illustrated in FIG. 2 has one upper arm circuit 305a and one lower arm circuit 305b. Accordingly, the power semiconductor module 300 illustrated in FIG. 2 is illustrated as a 2-in-1 package.

図2(a)に図示されるように、放熱部330は、介装部440により導体430、431に熱伝導可能に結合、換言すれば、熱結合されている。従って、半導体素子150が発する熱は、導体430または導体431、および介装部440を介して、効率よく放熱部330から放熱される。中間部333は、放熱ベース332および支持部334より剛性が小さい部材により形成されている。このため、熱などにより、放熱ベース332に反りなどの変形が生じると、放熱ベース332の変形と共に変形し、応力の発生を抑制する。
また、本実施形態では、放熱ベース332と導体430、431との熱膨張率の差に起因して介装部440が剥離するのを抑制する介装部剥離抑制構造を備えている。
以下、介装部剥離抑制構造について説明する。
As shown in FIG. 2A, the heat radiating portion 330 is thermally coupled, in other words thermally coupled, to the conductors 430 and 431 by the interposed portion 440 . Therefore, the heat generated by the semiconductor element 150 is efficiently radiated from the heat radiation portion 330 via the conductor 430 or the conductor 431 and the interposed portion 440 . The intermediate portion 333 is made of a member having less rigidity than the heat radiation base 332 and the support portion 334 . Therefore, when the heat radiation base 332 is deformed such as warping due to heat or the like, it deforms together with the heat radiation base 332, thereby suppressing the generation of stress.
In addition, in this embodiment, there is provided an interposed portion peeling suppression structure that suppresses exfoliation of the interposed portion 440 due to the difference in coefficient of thermal expansion between the heat dissipation base 332 and the conductors 430 and 431 .
The structure for suppressing peeling of the interposed portion will be described below.

図9は、介装部が剥離する要因を説明するための模式図である。
図9は、導体430rと、放熱ベース332rとが、介装部440rにより接着されている構造を示す。導体430r、放熱ベース332r、介装部440rは、一面側が封止樹脂360rにより封止されている。導体430rは、電気抵抗が小さく、熱伝導性が良好な、例えば、銅により形成されている、放熱ベース332rは、例えば、アルミニウムなどの銅よりも熱膨張率が大きい材料により形成されている。半導体素子150が駆動され熱が発生すると、電気回路体400の温度が上昇する。このため、銅よりも熱膨張率が大きいアルミニウムにより形成された放熱ベース332rは、両側縁部が、中央部に対して上方に、換言すれば、導体430r側の反対側(図示z方向)に突出するように反る。このため、導体430rと放熱ベース332とを接着する介装部440rには、剥離方向の熱応力が作用し、介装部440rが剥離する可能性がある。
9A and 9B are schematic diagrams for explaining the factors of peeling of the interposed portion. FIG.
FIG. 9 shows a structure in which a conductor 430r and a heat dissipation base 332r are adhered by an interposing portion 440r. The conductor 430r, the heat dissipation base 332r, and the interposed portion 440r are sealed on one side with a sealing resin 360r. The conductor 430r is made of, for example, copper, which has low electrical resistance and good thermal conductivity. The heat dissipation base 332r is made of, for example, a material such as aluminum that has a higher coefficient of thermal expansion than copper. When the semiconductor element 150 is driven and heat is generated, the temperature of the electric circuit body 400 rises. For this reason, the heat dissipation base 332r made of aluminum, which has a larger thermal expansion coefficient than copper, has both side edges directed upward with respect to the central portion, in other words, on the opposite side of the conductor 430r (in the z direction in the drawing). Warp to protrude. Therefore, thermal stress in the peeling direction acts on the interposed portion 440r that bonds the conductor 430r and the heat dissipation base 332, and the interposed portion 440r may be peeled off.

本実施形態では、上述したように、介装部440は、中間部333の変形部381の内側傾斜部381aに当接する延在部440aを有し、延在部440aの両端部は、放熱ベース332の変形に伴い変形する中間部333の変形部381に接着されている。変形部381の変形により、放熱ベース332と中間部333を接着する介装部440に作用する熱応力が緩和され、介装部440の剥離が抑制される。 In this embodiment, as described above, the interposing portion 440 has the extension portion 440a that abuts on the inner inclined portion 381a of the deformed portion 381 of the intermediate portion 333, and both ends of the extension portion 440a are connected to the heat radiation base. It is adhered to the deformation portion 381 of the intermediate portion 333 that deforms with the deformation of the intermediate portion 332 . Due to the deformation of the deformable portion 381 , the thermal stress acting on the interposed portion 440 bonding the heat dissipation base 332 and the intermediate portion 333 together is relaxed, and the exfoliation of the interposed portion 440 is suppressed.

介装部440は、高熱伝導率のフィラーを絶縁性の樹脂に高密度に混錬したものであり、硬化反応により接着性を発現する材料である。あらかじめシート状に形成したもの用いてもよいし、ペースト状のものを電気回路体400上に塗布してもよい。放熱性の点から、介装部440の熱伝導率は5W/mmk以上が必要であり、10W/mk以上であることが好ましい。介装部440は、高熱伝導率フィラーを高密度に充填するため、硬化前は常温で脆く変形を加えると割れ易いため、取り扱いに注意を要する。このことについては、パワー半導体モジュールの製造方法において説明する。 The interposed portion 440 is made by kneading a high thermal conductivity filler with an insulating resin at a high density, and is a material that develops adhesiveness through a curing reaction. A sheet formed in advance may be used, or a paste may be applied on the electric circuit body 400 . From the viewpoint of heat dissipation, the thermal conductivity of the interposed portion 440 must be 5 W/mmk or more, preferably 10 W/mk or more. Since the interposed portion 440 is filled with a high thermal conductivity filler at a high density, it is brittle at room temperature before hardening and easily cracked when deformed, so care must be taken in handling it. This will be explained in the manufacturing method of the power semiconductor module.

放熱ベース332およびフィン331は、熱伝導性の高い材料であれば特に限定されないが、銅系やアルミ系の金属材料が好ましい。銅系の材料を用いる場合は、耐水性を向上するためNi等のめっきを施すことが好ましい。 The heat radiation base 332 and the fins 331 are not particularly limited as long as they are made of a material having high thermal conductivity, but copper-based or aluminum-based metal materials are preferable. When using a copper-based material, it is preferable to apply plating such as Ni in order to improve water resistance.

支持部334は剛性が大きい材料であれば特に限定されない。銅系、アルミ系や鉄系の金属材料、フィラーで補強した樹脂材料等を用いることができる。耐水性を向上するためNiめっき等の被覆を施してもよい。 The supporting portion 334 is not particularly limited as long as it is made of a material having high rigidity. A copper-based, aluminum-based, or iron-based metal material, a resin material reinforced with a filler, or the like can be used. In order to improve water resistance, a coating such as Ni plating may be applied.

中間部333は、剛性の小さい材料であれば特に限定されないが、介装部440との密着性に優れた材料が好ましい。銅系やアルミ系の金属材料やPPS(Poly Phenylene Sulfide)、PBT(Polybutylene terephthalate)、PA(polyamide)、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂の樹脂材料等を用いることができる。耐水性を向上するためNiめっき等の被覆を施してもよい。 The intermediate portion 333 is not particularly limited as long as it is made of a material with low rigidity, but a material having excellent adhesion to the interposed portion 440 is preferable. Copper-based or aluminum-based metal materials, PPS (polyphenylene sulfide), PBT (polybutylene terephthalate), PA (polyamide), resin materials such as urethane resin, epoxy resin, and silicone resin can be used. In order to improve water resistance, a coating such as Ni plating may be applied.

放熱ベース332と、支持部334と、中間部333は、同一材料により形成してもよく、異なる材料により形成してもよい。中間部333は、放熱ベース332および支持部334より剛性を小さくすることが好ましく、同一材料により形成する場合は、放熱ベース332および支持部334より薄く形成する。
次に、パワー半導体モジュール300の製造方法の一例を説明する。
The heat dissipation base 332, the support portion 334, and the intermediate portion 333 may be made of the same material or may be made of different materials. The intermediate portion 333 preferably has less rigidity than the heat radiation base 332 and the support portion 334 , and is formed thinner than the heat radiation base 332 and the support portion 334 when formed from the same material.
Next, an example of a method for manufacturing the power semiconductor module 300 will be described.

図4(a)~図4(c)は、図1に図示されたパワー半導体モジュールの製造方法を説明するための断面図であり、図5は、図4(a)~図4(c)に続くパワー半導体モジュールの製造方法を説明するための断面図である。
コレクタ側導体431と半導体素子150とを接合材51により接合し、半導体素子150とエミッタ側導体430とを接合材51により接合する。そして、コレクタ側導体431、エミッタ側導体430および半導体素子150の周囲を封止樹脂360により封止して、図4(a)に示す2 in 1パッケージの電気回路体400を作製する。電気回路体400の上面400aおよび下面400bは、封止樹脂360により覆われない構造とする。
4(a) to 4(c) are cross-sectional views for explaining the method of manufacturing the power semiconductor module shown in FIG. 1, and FIG. It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of a power semiconductor module which follows.
The collector-side conductor 431 and the semiconductor element 150 are bonded with the bonding material 51 , and the semiconductor element 150 and the emitter-side conductor 430 are bonded with the bonding material 51 . Then, the periphery of the collector-side conductor 431, the emitter-side conductor 430, and the semiconductor element 150 is sealed with a sealing resin 360 to fabricate the electrical circuit body 400 of the 2-in-1 package shown in FIG. 4(a). The upper surface 400 a and the lower surface 400 b of the electric circuit body 400 are not covered with the sealing resin 360 .

次に、図4(b)に図示されるように、電気回路体400の上面400aおよび下面400bそれぞれに介装部440を仮固定する。仮固定には、材料自身の粘着性を利用してもよいし、未硬化の介装部440が完全硬化に達しない温度で熱圧着してもよい。 Next, as shown in FIG. 4B, the interposed portion 440 is temporarily fixed to each of the upper surface 400a and the lower surface 400b of the electric circuit body 400. Next, as shown in FIG. Temporary fixation may utilize the adhesiveness of the material itself, or may be thermocompression bonding at a temperature at which the uncured interposed portion 440 does not reach complete curing.

一方、支持部334、放熱ベース332、中間部333が一体化され、内部に電気回路体400が収容される収容部が形成されたケース310を作製しておく。
そして、図4(c)に図示されるように、介装部440が仮固定された電気回路体400をケース310の収容部内に収容し、上下の介装部440を、それぞれ、上下の放熱ベース332に対向する位置に配置する。
On the other hand, the case 310 in which the supporting portion 334, the heat radiation base 332, and the intermediate portion 333 are integrated, and an accommodating portion in which the electric circuit body 400 is accommodated is formed is prepared.
Then, as shown in FIG. 4(c), the electric circuit body 400 to which the interposed portion 440 is temporarily fixed is housed in the housing portion of the case 310, and the upper and lower interposed portions 440 are respectively arranged as upper and lower heat dissipating units. It is arranged at a position facing the base 332 .

次に、仮固定された介装部440を有する電気回路体400が収容されたケース310を、図5(a)に図示された真空圧着装置600内にセットする。
真空圧着装置600は、上下一対の圧着加工装置601を備えている。上下の圧着加工装置601は同一構造を有している。
圧着加工装置601は、複数の圧着治具603と、左右一対の変形治具604と、ベース部605と、ベース部605と、圧着治具603それぞれの間、および変形治具604それぞれの間に設けられた圧縮ばねなどの弾性部材602を備えている。
Next, the case 310 accommodating the electric circuit body 400 with the temporarily fixed interposed portion 440 is set in the vacuum pressure bonding apparatus 600 shown in FIG. 5(a).
The vacuum crimping device 600 includes a pair of upper and lower crimping devices 601 . The upper and lower crimping devices 601 have the same structure.
The crimping device 601 includes a plurality of crimping jigs 603 , a pair of right and left deformation jigs 604 , a base portion 605 , a base portion 605 , and between each of the crimping jigs 603 and between each of the deformation jigs 604 . It has a resilient member 602 such as a compression spring provided.

圧着治具603は、平板状部材であり、放熱部330のフィン331の上端面を、導体430、431に押し付ける。圧着治具603は、ベース部605側の反対側の端部に、突出部604aと、平坦部604bを有する。平坦部604bは、突出部604aの先端よりもベース部605側に設けられている。すなわち、平坦部604bは、突出部604aの根元に形成されており、平坦部604bと突出部604aの先端との間には、突出部604aの高さの段差がある。 The crimping jig 603 is a plate-like member, and presses the upper end surfaces of the fins 331 of the heat radiating section 330 against the conductors 430 and 431 . The crimping jig 603 has a projecting portion 604a and a flat portion 604b at the end opposite to the base portion 605 side. The flat portion 604b is provided closer to the base portion 605 than the tip of the projecting portion 604a. That is, the flat portion 604b is formed at the base of the protruding portion 604a, and there is a step of the height of the protruding portion 604a between the flat portion 604b and the tip of the protruding portion 604a.

図5(a)に図示されるように、電気回路体400が収容されたケース310を真空圧着装置600内にセットした状態で、真空圧着装置600内を、介装部440の軟化温度以上、例えば、120℃以上に加熱する。
硬化前の介装部440は、常温では脆く変形すると損傷する虞があるが、軟化温度以上に加熱することで柔軟性を有するようになり、損傷することなく変形させることが可能となる。
As shown in FIG. 5( a ), in a state where the case 310 housing the electric circuit body 400 is set in the vacuum pressure bonding device 600 , the inside of the vacuum pressure bonding device 600 is heated to a temperature higher than the softening temperature of the interposed portion 440 . For example, it is heated to 120° C. or higher.
The interposed portion 440 before hardening is brittle at room temperature and may be damaged if deformed. However, when heated to a softening temperature or higher, the interposed portion 440 becomes flexible and can be deformed without being damaged.

この後、図5(b)に図示されるように、真空圧着装置600を型締めする。真空圧着装置600の型締めにより、ベース部605が、電気回路体400が収容されたケース310側に移動(下降または上昇)する。これにより、各圧着治具603が、対向する領域に配列されたフィン331の上面を押圧し、介装部440を放熱ベース332と導体430、431間に熱圧着する。このため、放熱ベース332と導体430、431が介装部440により接着され、熱結合する。 After that, as shown in FIG. 5(b), the vacuum crimping device 600 is clamped. Due to the clamping of the vacuum crimping device 600, the base portion 605 moves (lowers or rises) toward the case 310 in which the electric circuit body 400 is accommodated. As a result, each crimping jig 603 presses the upper surfaces of the fins 331 arranged in the opposing regions, and thermally crimps the interposing portion 440 between the heat dissipation base 332 and the conductors 430 and 431 . Therefore, the heat radiation base 332 and the conductors 430 and 431 are adhered and thermally coupled by the interposing portion 440 .

また、ベース部605の移動により、中間部333が、変形治具604の突出部604aにより押圧されて半導体素子150側に突出し、変形部381が形成される。変形治具604は、平坦部604bが、放熱ベース332の周縁部上面に当接することにより、半導体素子150側への移動が規制される。 Further, due to the movement of the base portion 605, the intermediate portion 333 is pressed by the protruding portion 604a of the deforming jig 604 and protrudes toward the semiconductor element 150, forming the deforming portion 381. As shown in FIG. The deformation jig 604 is restricted from moving toward the semiconductor element 150 by abutting the flat portion 604 b on the upper surface of the peripheral portion of the heat dissipation base 332 .

放熱ベース332および中間部333を、圧着治具603および変形治具604により介装部440の軟化温度以上の温度で熱圧着することにより、介装部440の一部が延在部440aにも流動し、変形部381の内側傾斜部381aに当接する。
真空圧着装置600内を、例えば、180℃程度に昇温して介装部440の硬化反応を進行させ、接着力が発現した後、冷却し、介装部440を硬化させる。
By thermally compressing the heat radiation base 332 and the intermediate portion 333 with the crimping jig 603 and the deforming jig 604 at a temperature equal to or higher than the softening temperature of the interposing portion 440, a part of the interposing portion 440 is also attached to the extending portion 440a. It flows and comes into contact with the inner inclined portion 381 a of the deformation portion 381 .
The inside of the vacuum pressure bonding device 600 is heated to, for example, about 180° C. to advance the curing reaction of the interposed portion 440 , and after the adhesive force is developed, the interposed portion 440 is cooled and cured.

この後、真空圧着装置600を型開きして、図5(c)に図示されるように、ケース310内に、電気回路体400が一体的に接合されたパワー半導体モジュール300を取り出せば、図2に図示される完成したパワー半導体モジュール300を得ることができる。 After that, the mold of the vacuum pressure bonding device 600 is opened, and as shown in FIG. 2 can be obtained.

真空圧着装置600の圧着治具603は、放熱ベース332の全領域に設けられたフィン331を、複数の領域に分割して、それぞれ、1つの分割領域に設けられたフィン331に対向する構造としている。このため、フィン331に高さのばらつきがある場合や、放熱ベース332の反りに起因してフィン331の高さ位置にばらつきが生じた場合でも、フィン331を介して介装部440に必要な面圧を加えることが可能である。 The crimping jig 603 of the vacuum crimping apparatus 600 has a structure in which the fins 331 provided on the entire area of the heat dissipation base 332 are divided into a plurality of areas, and each area faces the fins 331 provided in one divided area. there is Therefore, even if the height of the fins 331 varies, or if the height position of the fins 331 varies due to the warp of the heat radiation base 332, the interposed portion 440 can be provided with the necessary power through the fins 331. It is possible to apply surface pressure.

また、変形治具604は、中間部333に一定の圧力を加える突出部604aと、中間部333の放熱ベース332との接続部に近い部分を圧着する平坦部604bとを有している。変形治具604の半導体素子150側への移動は、平坦部604bが放熱ベース332の周縁部上面に当接することにより停止する。このため、中間部333に形成される変形部381の突出量を一定に制御することができ、過度の変形による損傷を防止することができる。 Further, the deformation jig 604 has a protruding portion 604 a that applies a constant pressure to the intermediate portion 333 and a flat portion 604 b that crimps a portion of the intermediate portion 333 near the connection portion with the heat dissipation base 332 . The movement of the deformation jig 604 toward the semiconductor element 150 is stopped when the flat portion 604b comes into contact with the upper surface of the peripheral edge portion of the heat radiation base 332 . Therefore, the amount of projection of the deformation portion 381 formed in the intermediate portion 333 can be controlled to be constant, and damage due to excessive deformation can be prevented.

また、中間部333の放熱ベース332との接続部に近い部分を圧着するため、反りにより、放熱ベース332が介装部440から剥離するのを抑制する効果を向上することができる。 Moreover, since the portion of the intermediate portion 333 near the connection portion with the heat dissipation base 332 is crimped, the effect of suppressing the peeling of the heat dissipation base 332 from the interposing portion 440 due to warping can be improved.

[実施例]
図6(a)に図示される構造のパワー半導体モジュール300を作製した。パワー半導体モジュール300の構造は、図2(a)、図2(b)に図示された構造と同一である。放熱ベース332と支持部334を接続する中間部333は、放熱ベース332および支持部334より薄く形成され、変形部381を有する。放熱ベース332、支持部334および中間部333は、純アルミニウムにより形成した。導体430、431は純銅により形成した。封止樹脂360および介装部440は、純銅と同じ熱膨張率を有するフィラー含有樹脂により形成した。封止樹脂360のヤング率は14GPa、介装部440のヤング率は18GPaである。また、封止樹脂360のガラス転移温度Tgは175℃であり、介装部440のガラス転移温度Tgは150℃である。
パワー半導体モジュール300について、環境温度を常温から175℃に変化させ、解析点Yの発生応力を弾塑性解析した。
[Example]
A power semiconductor module 300 having a structure illustrated in FIG. 6(a) was produced. The structure of the power semiconductor module 300 is the same as the structure illustrated in FIGS. 2(a) and 2(b). An intermediate portion 333 connecting the heat radiation base 332 and the support portion 334 is formed thinner than the heat radiation base 332 and the support portion 334 and has a deformation portion 381 . The heat radiation base 332, the support portion 334 and the intermediate portion 333 are made of pure aluminum. Conductors 430 and 431 are made of pure copper. The sealing resin 360 and the interposed portion 440 were formed of filler-containing resin having the same coefficient of thermal expansion as pure copper. The Young's modulus of the sealing resin 360 is 14 GPa, and the Young's modulus of the interposed portion 440 is 18 GPa. Further, the glass transition temperature Tg of the sealing resin 360 is 175°C, and the glass transition temperature Tg of the interposed portion 440 is 150°C.
About the power semiconductor module 300, environmental temperature was changed from normal temperature to 175 degreeC, and the generated stress of the analysis point Y was elastic-plastic-analyzed.

[比較例]
図6(b)に図示される構造を有する比較例のパワー半導体モジュール300Rを作製した。比較例のパワー半導体モジュール300Rは、放熱ベース332と支持部334を接続する中間部333rは平坦に形成され、実施例のパワー半導体モジュール300の変形部381を有していない。比較例のパワー半導体モジュール300Rも、中間部333rは、放熱ベース332および支持部334よりも薄く形成されている。上記以外は、すべて、実施例のパワー半導体モジュール300と同じである。
比較例のパワー半導体モジュール300Rについても、環境温度を常温から175℃に変化させ、解析点Yの発生応力を弾塑性解析した。
[Comparative example]
A power semiconductor module 300R of a comparative example having the structure illustrated in FIG. 6B was produced. The power semiconductor module 300R of the comparative example has a flat intermediate portion 333r connecting the heat dissipation base 332 and the support portion 334, and does not have the deformed portion 381 of the power semiconductor module 300 of the embodiment. In the power semiconductor module 300R of the comparative example, the intermediate portion 333r is formed thinner than the heat radiation base 332 and the support portion 334 as well. Everything other than the above is the same as the power semiconductor module 300 of the embodiment.
Also for the power semiconductor module 300R of the comparative example, the environmental temperature was changed from room temperature to 175° C., and the generated stress at the analysis point Y was subjected to elastoplastic analysis.

図7は、弾塑性解析による比較例と実施例の発生応力の比較図である。図7は、比較例のパワー半導体モジュール300Rの解析点Yの最大主応力の値を100%とし、実施例のパワー半導体モジュール300の解析点Yの最大主応力の値を、その相対値で示したものである。
図7に示されるように、解析点Yに発生する最大主応力は、実施例のパワー半導体モジュール300では、比較例のパワー半導体モジュール300Rの30%程度に低減している。
このことから、実施例における中間部333における発生応力の低減の要因は、介装部440の延在部440aが、中間部333の変形部381の内側傾斜部381aに接着されていることであることが確認された。
FIG. 7 is a comparison diagram of generated stresses in comparative examples and examples by elastic-plastic analysis. FIG. 7 shows the value of the maximum principal stress at the analysis point Y of the power semiconductor module 300R of the example as a relative value, with the value of the maximum principal stress at the analysis point Y of the power semiconductor module 300R of the comparative example being 100%. It is a thing.
As shown in FIG. 7, the maximum principal stress generated at the analysis point Y in the power semiconductor module 300 of the example is reduced to about 30% of that in the power semiconductor module 300R of the comparative example.
Therefore, the reason for reducing the stress generated in the intermediate portion 333 in the embodiment is that the extending portion 440a of the interposed portion 440 is adhered to the inner inclined portion 381a of the deformable portion 381 of the intermediate portion 333. was confirmed.

図8は、図2(b)の拡大図であり、介装部と中間部との接着を説明するための図である。
介装部440の延在部440aは、放熱ベース332の下面と平行に延在されている。延在部440aは、変形部381の内側傾斜部381aに当接して接着される。従って、
介装部440の延在部440aが変形部381の内側傾斜部381aに接着されるz方向の厚さwは、介装部440の延在部440aの、中間部333の放熱ベース332との接合部vに対応する位置でのz方向の厚さxと同一もしくはそれ以上(w≧x)であることが好ましい。
換言すれば、図8に図示されるように、介装部440の延在部440aが変形部381の内側傾斜部381aに接着されるz方向の厚さwは、介装部440の延在部440aの、中間部333の放熱ベース332との接合部vに対応する位置でのz方向の厚さxを、介装部440の延在方向に平行な投影光により変形部381に投影した射影のz方向の厚さwと同一かそれ以上であることが好ましい。これにより、介装部440の延在部440aと変形部381との接着を能率的かつ確実に行うことが可能となる。
FIG. 8 is an enlarged view of FIG. 2(b), and is a view for explaining the bonding between the interposing portion and the intermediate portion.
An extending portion 440 a of the interposed portion 440 extends parallel to the lower surface of the heat dissipation base 332 . The extension portion 440a is in contact with and adhered to the inner inclined portion 381a of the deformation portion 381 . Therefore,
The z-direction thickness w at which the extending portion 440a of the interposing portion 440 is adhered to the inner inclined portion 381a of the deforming portion 381 is determined by It is preferably equal to or greater than the thickness x in the z direction at the position corresponding to the joint v (w≧x).
In other words, as shown in FIG. 8, the z-direction thickness w at which the extending portion 440a of the interposing portion 440 is adhered to the inner inclined portion 381a of the deforming portion 381 is equal to the extension of the interposing portion 440. The z-direction thickness x of the portion 440a at the position corresponding to the junction v of the intermediate portion 333 with the heat dissipation base 332 is projected onto the deformation portion 381 by projection light parallel to the extending direction of the interposed portion 440. It is preferably equal to or greater than the projection z-direction thickness w. As a result, the extension portion 440a of the interposed portion 440 and the deformable portion 381 can be adhered efficiently and reliably.

上記実施形態によれば、下記の効果を奏する。
(1)パワー半導体モジュール300は、半導体素子150および導体430、431有する電気回路体400と、放熱ベース332および複数のフィン331を有する放熱部330と、放熱部330を支持する支持部334と、放熱ベース332と導体430、431との間に設けられ、放熱部330と導体430、431とを熱伝導可能に接続する介装部440と、放熱ベース332と支持部334とを接続する中間部333とを備える。中間部333は、放熱ベース332との接続部から電気回路体400側に向けて突出する変形部381を有し、介装部440は、中間部333の変形部381に当接する延在部440aを有し、延在部440aは変形部381に接着されている。
また、パワー半導体モジュールの製造方法は、半導体素子150および導体430、431を有する電気回路体400を準備することと、複数のフィン331および放熱ベース332を有する放熱部330と支持部334とを中間部333で接続することと、中間部333に、放熱ベース332との接続部から電気回路体400側に向けて突出する変形部381を設けることと、放熱ベース332と導体430、431とを熱伝導可能な介装部440により接続することと、を含み、放熱ベース332と導体430、431とを熱伝導可能な介装部440により接続することは、介装部440に、中間部333の変形部381が形成される領域に延在される延在部440aを設け、延在部440aを変形部381に接着することを含む。このため、放熱部330と導体430、431とを接続する介装部440の剥離を抑制することができる。
According to the above embodiment, the following effects are obtained.
(1) The power semiconductor module 300 includes an electric circuit body 400 having a semiconductor element 150 and conductors 430 and 431, a heat dissipation portion 330 having a heat dissipation base 332 and a plurality of fins 331, a support portion 334 supporting the heat dissipation portion 330, Interposed portion 440 provided between heat dissipation base 332 and conductors 430 and 431 to connect heat dissipation portion 330 and conductors 430 and 431 in a heat conductive manner, and an intermediate portion connecting heat dissipation base 332 and support portion 334 333. The intermediate portion 333 has a deformed portion 381 that protrudes toward the electric circuit body 400 from the connection portion with the heat dissipation base 332, and the interposed portion 440 has an extension portion 440a that contacts the deformed portion 381 of the intermediate portion 333. , and the extension portion 440 a is adhered to the deformation portion 381 .
In addition, the method of manufacturing a power semiconductor module includes preparing an electric circuit body 400 having a semiconductor element 150 and conductors 430 and 431, and disposing a heat dissipating portion 330 having a plurality of fins 331 and a heat dissipating base 332 and a supporting portion 334 in the middle. connecting at the portion 333; providing the intermediate portion 333 with a deformed portion 381 projecting from the connection portion with the heat dissipation base 332 toward the electric circuit body 400; connecting the heat dissipating base 332 and the conductors 430 and 431 with the heat conductive interposer 440 , connecting the interposer 440 to the intermediate portion 333 ; It includes providing an extension portion 440 a extending to a region where the deformation portion 381 is formed, and bonding the extension portion 440 a to the deformation portion 381 . Therefore, peeling of the interposed portion 440 that connects the heat radiating portion 330 and the conductors 430 and 431 can be suppressed.

(2)放熱ベース332の熱膨張率は、導体430、431の熱膨張率よりも大きい。このため、半導体素子150が発する熱により電気回路体400の温度が上昇し、放熱ベース332の中間部333との接続部側が、導体430、431から離間するように放熱ベース332に反りが生じた場合でも、放熱部330と導体430、431とを接続する介装部440の剥離を抑制することができる。 (2) the coefficient of thermal expansion of the heat dissipation base 332 is greater than the coefficient of thermal expansion of the conductors 430 and 431; Therefore, the heat generated by the semiconductor element 150 causes the temperature of the electric circuit body 400 to rise, and the heat radiation base 332 is warped such that the connection portion side of the heat radiation base 332 with the intermediate portion 333 is separated from the conductors 430 and 431. Even in this case, peeling of the interposed portion 440 that connects the heat radiating portion 330 and the conductors 430 and 431 can be suppressed.

(3)中間部333の変形部381は、放熱ベース332から支持部334に向かって延在される内側傾斜部381aと、内側傾斜部381aの端部から支持部334に向かって延在される外側傾斜部381bとを有する。換言すると、中間部333は、V字形状の断面形状を有する。このため、放熱ベース332に発生した残留応力を低減することができる。 (3) The deformed portion 381 of the intermediate portion 333 includes an inner inclined portion 381a extending from the heat radiation base 332 toward the support portion 334, and an end portion of the inner inclined portion 381a extending toward the support portion 334. and an outer inclined portion 381b. In other words, the intermediate portion 333 has a V-shaped cross-sectional shape. Therefore, residual stress generated in the heat radiation base 332 can be reduced.

(4)介装部440の延在部440aが変形部381の内側傾斜部381aに接着されるz方向の厚さwは、介装部440の延在部440aの、中間部333の放熱ベース332との接合部vに対応する位置でのz方向の厚さxと同一もしくはそれ以上(w≧x)である。このため、介装部440の延在部440aと介装部440との接着の厚さ、換言すれば、接着強度を大きくすることができる。 (4) The z-direction thickness w at which the extending portion 440a of the interposed portion 440 is adhered to the inner inclined portion 381a of the deformable portion 381 is It is equal to or greater than the thickness x in the z direction at the position corresponding to the junction v with 332 (w≧x). Therefore, the thickness of adhesion between the extending portion 440a of the interposed portion 440 and the interposed portion 440, in other words, the adhesion strength can be increased.

(5)さらに、電気回路体400の放熱部330に対向する側に設けられ、支持部334に接続された対向放熱部330を有し、電気回路体400は、半導体素子150および導体430、431を封止する封止樹脂360を有し、中間部333と、支持部334と、封止樹脂360とにより囲まれる領域は、空間領域である。このように、中間部333と、支持部334と、封止樹脂360とにより囲まれる領域内に樹脂等の充填物を充填せず空間のままとしても、放熱部330と導体430、431とを接続する介装部440の剥離を抑制することができる。このため、空間領域に樹脂等を充填する工程を省略することができ、生産性の効率化を図ることが可能となる。 (5) Furthermore, the electric circuit body 400 has a facing heat dissipation portion 330 provided on the side facing the heat dissipation portion 330 and connected to the support portion 334 . A region surrounded by the intermediate portion 333, the support portion 334, and the sealing resin 360 is a spatial region. As described above, even if the area surrounded by the intermediate portion 333, the support portion 334, and the sealing resin 360 is not filled with a filler such as a resin and is left as a space, the heat radiating portion 330 and the conductors 430 and 431 are connected. Separation of the interposed portion 440 to be connected can be suppressed. Therefore, a step of filling resin or the like in the space region can be omitted, and productivity can be improved.

図10(a)は、図1に図示されたパワー半導体モジュールを有するパワー半導体装置の外観斜視図であり、図10(b)は、図10(a)のパワー半導体装置を、Xb-Xb線で切断した斜視図である。
パワー半導体装置700は、図1に図示されたパワー半導体モジュール300を3つ、一体化したものである。パワー半導体装置700は、ケース310Aを、パワー半導体モジュール300の配列方向に延在して、3つの電気回路体400および各電気回路体400を挟む一対の放熱部330を収容する、3つのパワー半導体モジュール300の共有ケースとしている。水路シール部335Aは、3つのパワー半導体モジュール300の共有ケースであるケース310A全体の外周に、環状に形成されている。
FIG. 10(a) is an external perspective view of a power semiconductor device having the power semiconductor module shown in FIG. 1, and FIG. 10(b) shows the power semiconductor device of FIG. It is a perspective view cut at .
A power semiconductor device 700 is obtained by integrating three power semiconductor modules 300 shown in FIG. Power semiconductor device 700 includes three power semiconductors that extend case 310A in the arrangement direction of power semiconductor modules 300 and house three electric circuit bodies 400 and a pair of heat radiating parts 330 sandwiching each electric circuit body 400. This is a shared case for module 300 . The channel seal portion 335A is formed in an annular shape on the outer periphery of the entire case 310A, which is a common case for the three power semiconductor modules 300. As shown in FIG.

図10(b)に図示されるように、隣接するパワー半導体モジュール300間に設けられた支持部334Aには、両側のパワー半導体モジュール300の放熱ベース332に接続される2つの中間部333が形成されている。中間部333のそれぞれには、変形部381が設けられている。また、各パワー半導体モジュール300は、放熱ベース332と導体430、431を熱結合する介装部440を有する介装部剥離抑制構造を備えている。つまり、図2(a)、図2(b)に図示されるように、介装部440の延在部440aが、中間部333の変形部381に接着されている。このため、パワー半導体装置700を構成する3つのパワー半導体モジュール300は、それぞれ、実施形態の効果(1)~(5)を有する。 As shown in FIG. 10(b), two intermediate portions 333 connected to the heat radiation bases 332 of the power semiconductor modules 300 on both sides are formed on the supporting portion 334A provided between the adjacent power semiconductor modules 300. It is A deformation portion 381 is provided in each of the intermediate portions 333 . In addition, each power semiconductor module 300 has an interposed portion separation suppression structure having an interposed portion 440 that thermally couples the heat dissipation base 332 and the conductors 430 and 431 . That is, as shown in FIGS. 2A and 2B, the extending portion 440a of the interposed portion 440 is adhered to the deformable portion 381 of the intermediate portion 333. As shown in FIGS. Therefore, the three power semiconductor modules 300 forming the power semiconductor device 700 respectively have the effects (1) to (5) of the embodiment.

パワー半導体装置700を構成する3つのパワー半導体モジュール300から、それぞれ、U相、V相、W相の三相交流電力が出力されるように制御する制御部(図示せず)を設けることにより、パワー半導体装置700を、例えば、モータジェネレータ等の負荷に三相交流電力を供給する電力変換装置とすることができる。
パワー半導体装置700は、3つのパワー半導体モジュール300を一体化しているので、3つのパワー半導体モジュール300を用いてモータジェネレータを駆動する場合に比し、生産性を向上することができる。
By providing a control unit (not shown) for controlling the three power semiconductor modules 300 constituting the power semiconductor device 700 to output three-phase AC power of U-phase, V-phase, and W-phase, respectively, The power semiconductor device 700 can be, for example, a power conversion device that supplies three-phase AC power to a load such as a motor generator.
Since power semiconductor device 700 integrates three power semiconductor modules 300 , productivity can be improved compared to the case where three power semiconductor modules 300 are used to drive a motor generator.

図11(a)は、流路形成部を有するパワー半導体装置の外観斜視図であり、図11(b)は、図11(a)のパワー半導体装置を、XIb-X1b線で切断した斜視図であり、図11(c)は、図11(b)のパワー半導体装置の流路形成部を除去した斜視図である。
パワー半導体装置700Aは、図10(a)に図示されるパワー半導体装置700に流路形成部710を設けたものである。流路形成部710は、ケース体711(図11(b)参照)と、上カバー712と下カバー713とを有する。
11(a) is an external perspective view of a power semiconductor device having a flow path forming portion, and FIG. 11(b) is a perspective view of the power semiconductor device of FIG. 11(a) cut along line XIb-X1b. , and FIG. 11C is a perspective view of the power semiconductor device of FIG.
The power semiconductor device 700A is the power semiconductor device 700 shown in FIG. The flow path forming portion 710 has a case body 711 (see FIG. 11B), an upper cover 712 and a lower cover 713 .

上カバー712は、3つのパワー半導体モジュール300の上部側の放熱部330のフィン331を覆って設けられている。上カバー712と上部側の放熱部330との間には、冷却液が流れる上部流路721が設けられている。上カバー712の周縁部は、ケース体711にレーザ溶接等の溶接により接合されている。
下カバー713は、3つのパワー半導体モジュール300の下部側の放熱部330のフィン331を覆って設けられている。下カバー713と下部側の放熱部330との間には、冷却液が流れる下部流路722が設けられている。下カバー713の周縁部は、ケース体711にレーザ溶接等の溶接により接合されている。
The upper cover 712 is provided to cover the fins 331 of the heat radiating section 330 on the upper side of the three power semiconductor modules 300 . Between the upper cover 712 and the heat radiating section 330 on the upper side, an upper flow path 721 through which the coolant flows is provided. A peripheral portion of the upper cover 712 is joined to the case body 711 by welding such as laser welding.
The lower cover 713 is provided so as to cover the fins 331 of the heat radiating section 330 on the lower side of the three power semiconductor modules 300 . Between the lower cover 713 and the heat radiating section 330 on the lower side, a lower flow path 722 through which the coolant flows is provided. A peripheral portion of the lower cover 713 is joined to the case body 711 by welding such as laser welding.

ケース体711の、パワー半導体モジュール300の配列方向の両端側の支持部334それぞれの外側に、外側壁711aを有する。外側壁711aと支持部334との間には、上下連通流路723が形成されている。 The case body 711 has an outer wall 711a on the outside of each of the support portions 334 on both end sides in the arrangement direction of the power semiconductor modules 300 . A vertical communication channel 723 is formed between the outer wall 711 a and the support portion 334 .

下カバーの長手方向の一端には冷却液の流入口713aが設けられ、下カバーの長手方向の他端には冷却液の流出口713bが設けられている。流入口713aから下部流路722内に流入した冷却液は、下部側の放熱部330のフィン331間を流れ、電気回路体400の電気回路実装部を冷却する。また、下部流路722内に流入した冷却液は、上下連通流路723を介して上部流路721内に流入し、上部側の放熱部330のフィン331間を流れ、電気回路体400の電気回路実装部を冷却する。
上記実施形態の流路形成部710は、上カバー712と下カバー713を、それぞれ、ケース体711にレーザ溶接等により溶接するだけで水密な構造とすることができる。このため、流路形成部710を有するパワー半導体装置700Aの生産性を向上することができる。
A coolant inlet 713a is provided at one longitudinal end of the lower cover, and a coolant outlet 713b is provided at the other longitudinal end of the lower cover. The coolant that has flowed into the lower flow path 722 from the inlet 713a flows between the fins 331 of the heat radiating section 330 on the lower side, and cools the electrical circuit mounting section of the electrical circuit body 400 . In addition, the cooling liquid that has flowed into the lower flow path 722 flows into the upper flow path 721 via the vertical communication flow path 723, flows between the fins 331 of the heat radiation portion 330 on the upper side, and cools the electric circuit body 400. Cool the circuit mounting part.
The flow path forming portion 710 of the above embodiment can be made watertight by simply welding the upper cover 712 and the lower cover 713 to the case body 711 by laser welding or the like. Therefore, productivity of the power semiconductor device 700A having the flow path forming portion 710 can be improved.

図12は、本発明による電気回路装置を用いた電力変換装置の回路図である。
電力変換装置200は、インバータ回路部140、142と、補機用のインバータ回路部43と、コンデンサモジュール500とを備えている。インバータ回路部140及び142は、パワー半導体モジュール300を複数個備えており、それらを接続することにより三相ブリッジ回路を構成している。電流容量が大きい場合には、更にパワー半導体モジュール300を並列接続し、これら並列接続を三相インバータ回路の各相に対応して行うことにより、電流容量の増大に対応できる。また、パワー半導体モジュール300に内蔵しているパワー半導体素子である能動素子155、157やダイオード156、158を並列接続することでも電流容量の増大に対応できる。
FIG. 12 is a circuit diagram of a power converter using the electric circuit device according to the present invention.
The power converter 200 includes inverter circuit units 140 and 142 , an auxiliary inverter circuit unit 43 , and a capacitor module 500 . The inverter circuit units 140 and 142 are provided with a plurality of power semiconductor modules 300, which are connected to form a three-phase bridge circuit. When the current capacity is large, the power semiconductor modules 300 are further connected in parallel, and these parallel connections are made corresponding to each phase of the three-phase inverter circuit, so that the current capacity can be increased. Also, the current capacity can be increased by connecting in parallel the active elements 155 and 157 and the diodes 156 and 158 which are power semiconductor elements built in the power semiconductor module 300 .

インバータ回路部140とインバータ回路部142とは、基本的な回路構成は同じであり、制御方法や動作も基本的には同じである。インバータ回路部140等の回路的な動作の概要は周知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
上述のように、上アーム回路は、スイッチング用のパワー半導体素子として上アーム用の能動素子155と上アーム用のダイオード156とを備えており、下アーム回路は、スイッチング用のパワー半導体素子として下アーム用の能動素子157と下アーム用のダイオード158とを備えている。能動素子155、157は、ドライバ回路174を構成する2つのドライバ回路の一方あるいは他方から出力された駆動信号を受けてスイッチング動作し、バッテリ136から供給された直流電力を三相交流電力に変換する。
The inverter circuit section 140 and the inverter circuit section 142 have basically the same circuit configuration, and basically have the same control method and operation. Since the outline of the circuit-like operation of the inverter circuit unit 140 and the like is well known, detailed description thereof will be omitted here.
As described above, the upper arm circuit includes the upper arm active element 155 and the upper arm diode 156 as switching power semiconductor elements, and the lower arm circuit includes the lower arm circuit as switching power semiconductor elements. It has an active element 157 for the arm and a diode 158 for the lower arm. The active elements 155 and 157 receive drive signals output from one or the other of the two driver circuits forming the driver circuit 174 and perform switching operations to convert the DC power supplied from the battery 136 into three-phase AC power. .

上述したように、上アーム用の能動素子155および下アーム用の能動素子157は、コレクタ電極、エミッタ電極、ゲート電極を備えている。上アーム用のダイオード156および下アーム用のダイオード158は、カソード電極およびアノード電極の2つの電極を備えている。図3に示すように、ダイオード156、158のカソード電極がIGBT155、157のコレクタ電極に、アノード電極が能動素子155、157のエミッタ電極にそれぞれ電気的に接続されている。これにより、上アーム用の能動素子155および下アーム用の能動素子157のエミッタ電極からコレクタ電極に向かう電流の流れが順方向となっている。
なお、能動素子としてはMOSFET(金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ)を用いても良く、この場合は、上アーム用のダイオード156、下アーム用のダイオード158は不要となる。
As described above, the upper arm active element 155 and the lower arm active element 157 have collector electrodes, emitter electrodes, and gate electrodes. The diode 156 for the upper arm and the diode 158 for the lower arm have two electrodes, a cathode electrode and an anode electrode. As shown in FIG. 3, the cathode electrodes of diodes 156 and 158 are electrically connected to the collector electrodes of IGBTs 155 and 157, and the anode electrodes are electrically connected to the emitter electrodes of active elements 155 and 157, respectively. As a result, the current flows in the forward direction from the emitter electrode to the collector electrode of the active element 155 for the upper arm and the active element 157 for the lower arm.
A MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor) may be used as the active element, and in this case, the diode 156 for the upper arm and the diode 158 for the lower arm are not required.

各上・下アーム直列回路の正極側端子315Bと負極側端子319Bとはコンデンサモジュール500のコンデンサ接続用の直流端子にそれぞれ接続されている。上アーム回路と下アーム回路の接続部にはそれぞれ交流電力が発生し、各上・下アーム直列回路の上アーム回路と下アーム回路の接続部は各パワー半導体モジュール300の交流側端子320Bに接続されている。各相の各パワー半導体モジュール300の交流側端子320Bはそれぞれ電力変換装置200の交流出力端子に接続され、発生した交流電力はモータジェネレータ192または194の固定子巻線に供給される。 The positive terminal 315B and the negative terminal 319B of each upper and lower arm series circuit are connected to DC terminals for capacitor connection of the capacitor module 500, respectively. AC power is generated at the connecting portion of the upper arm circuit and the lower arm circuit, respectively, and the connecting portion of the upper arm circuit and the lower arm circuit of each upper and lower arm series circuit is connected to the AC side terminal 320B of each power semiconductor module 300. It is AC side terminals 320B of each power semiconductor module 300 of each phase are connected to AC output terminals of power converter 200, and the generated AC power is supplied to the stator windings of motor generator 192 or 194. FIG.

制御回路172は、車両側の制御装置やセンサ(例えば、電流センサ180)などからの入力情報に基づいて、上アーム用の能動素子155、下アームの能動素子157のスイッチングタイミングを制御するためのタイミング信号を生成する。ドライバ回路174は、制御回路172から出力されたタイミング信号に基づいて、上アーム用の能動素子155、下アーム用の能動素子157をスイッチング動作させるための駆動信号を生成する。
なお、181、182、188はコネクタである。
The control circuit 172 controls the switching timing of the active element 155 for the upper arm and the active element 157 for the lower arm based on input information from a vehicle-side control device or sensor (for example, the current sensor 180). Generate timing signals. Based on the timing signal output from the control circuit 172, the driver circuit 174 generates drive signals for switching the active element 155 for the upper arm and the active element 157 for the lower arm.
181, 182 and 188 are connectors.

上・下アーム直列回路は、不図示の温度センサを含み、上・下アーム直列回路の温度情報がマイコンに入力される。また、マイコンには上・下アーム直列回路の直流正極側の電圧情報が入力される。マイコンは、それらの情報に基づいて過温度検知および過電圧検知を行い、過温度或いは過電圧が検知された場合には全ての上アーム用の能動素子155、下アーム用の能動素子157のスイッチング動作を停止させ、上・下アーム直列回路を過温度或いは過電圧から保護する。 The upper/lower arm series circuit includes a temperature sensor (not shown), and temperature information of the upper/lower arm series circuit is input to the microcomputer. Also, voltage information on the DC positive side of the upper and lower arm series circuits is input to the microcomputer. Based on this information, the microcomputer detects overtemperature and overvoltage, and when overtemperature or overvoltage is detected, switches all the active elements 155 for the upper arm and the active elements 157 for the lower arm. It stops and protects the upper and lower arm series circuits from over temperature or over voltage.

図13は、図12に示す電力変換装置の一例を示す外観斜視図であり、図14は、図13に示す電力変換装置のXIV-XIV線断面図である。
電力変換装置200は、下部ケース11および上部ケース10により構成され、ほぼ直方体形状に形成された筐体12を備えている。筐体12の内部には、電気回路体400、コンデンサモジュール500(図12参照)等が収容されている。電気回路体400は冷却流路を有しており、筐体12の一側面からは、冷却流路に連通する冷却水流入管13および冷却水流出管14が突出している。
13 is an external perspective view showing an example of the power converter shown in FIG. 12, and FIG. 14 is a cross-sectional view of the power converter shown in FIG. 13 taken along line XIV-XIV.
The power conversion device 200 includes a housing 12 which is composed of a lower case 11 and an upper case 10 and is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape. The housing 12 accommodates an electric circuit body 400, a capacitor module 500 (see FIG. 12), and the like. The electric circuit body 400 has a cooling flow path, and a cooling water inflow pipe 13 and a cooling water outflow pipe 14 that communicate with the cooling flow path protrude from one side surface of the housing 12 .

図13に図示されるように、下部ケース11は、上部側が開口され、上部ケース10は、下部ケース11の開口を塞いで下部ケース11に取り付けられている。上部ケース10と下部ケース11とは、アルミニウム合金等により形成され、外部に対して密封して固定される。上部ケース10と下部ケース11とを一体化して構成してもよい。筐体12を、単純な直方体形状としたことで、車両等への取り付けが容易となり、また、生産もし易い。 As shown in FIG. 13, the lower case 11 has an opening on the upper side, and the upper case 10 is attached to the lower case 11 so as to close the opening of the lower case 11 . The upper case 10 and the lower case 11 are made of an aluminum alloy or the like, and are hermetically fixed to the outside. The upper case 10 and the lower case 11 may be integrally configured. By forming the housing 12 into a simple rectangular parallelepiped shape, it is easy to attach to a vehicle or the like, and it is easy to manufacture.

筐体12の一側面に、コネクタ17が取り付けられており、このコネクタ17には、交流ターミナル18が接続されている。また、冷却水流入管13および冷却水流出管14が導出された面には、コネクタ21が設けられている。 A connector 17 is attached to one side surface of the housing 12 , and an AC terminal 18 is connected to this connector 17 . A connector 21 is provided on the surface from which the cooling water inflow pipe 13 and the cooling water outflow pipe 14 are led out.

図14に図示されるように、筐体12内には、パワー半導体装置700が収容されている。
パワー半導体装置700の上方には、制御回路172およびドライバ回路174が配置され、パワー半導体装置700の下方には、コンデンサモジュール500が収容されている。パワー半導体モジュール300の交流側端子320Bは、電流センサ180を貫通してバスバー361に接合されている。また、パワー半導体モジュール300の直流端子である、正極側端子315Bおよび負極側端子319Bは、それぞれ、コンデンサモジュール500の正・負極端子362A、362Bに接合される。
なお、図1に示されたパワー半導体モジュール300では、交流側端子320Bは、屈曲されておらず、ストレートに延出されている。また、正極側端子315B、負極側端子319Bは、根元側においてカットされた短い形状を有する。
As illustrated in FIG. 14 , a power semiconductor device 700 is housed inside the housing 12 .
A control circuit 172 and a driver circuit 174 are arranged above the power semiconductor device 700 , and a capacitor module 500 is accommodated below the power semiconductor device 700 . The AC side terminal 320B of the power semiconductor module 300 penetrates the current sensor 180 and is joined to the bus bar 361 . A positive terminal 315B and a negative terminal 319B, which are DC terminals of the power semiconductor module 300, are connected to the positive and negative terminals 362A and 362B of the capacitor module 500, respectively.
In addition, in the power semiconductor module 300 shown in FIG. 1, the AC-side terminal 320B is not bent and extends straight. Moreover, the positive electrode side terminal 315B and the negative electrode side terminal 319B have a short shape cut at the root side.

上記実施形態では、中間部333の変形部381を、内側傾斜部381aおよび外側傾斜部381bを有する断面V字状の部材として例示した。しかし、中間部333の変形部381は、内側および外側の断面がU字形状に湾曲する部材としてもよい。断面V字状の場合、内側傾斜部381aと外側傾斜部381bの傾斜角度は、同一でも良いし、異なっていてもよい。断面U字状の場合、湾曲の曲率は、同一でもよいし、異なっていてもよい。また、内側および外側が、それぞれ、平坦部と湾曲部とを有する構造であってもよい。 In the above embodiment, the deformed portion 381 of the intermediate portion 333 is exemplified as a member having a V-shaped cross section having an inner inclined portion 381a and an outer inclined portion 381b. However, the deformed portion 381 of the intermediate portion 333 may be a member having U-shaped cross sections on the inner and outer sides. In the case of the V-shaped cross section, the inclination angles of the inner inclined portion 381a and the outer inclined portion 381b may be the same or different. In the case of a U-shaped cross section, the curvature of curvature may be the same or different. Moreover, the inner side and the outer side may each have a flat portion and a curved portion.

上記実施形態では、ケース310は、変形部381が形成された中間部333を、電気回路体400を挟む上下に形成した構造として例示した。しかし、本発明は、電気回路体400の一つ側面に放熱ベース332が熱結合される構造に対して幅広く適用することが可能である。 In the above-described embodiment, the case 310 has a structure in which the intermediate portion 333 having the deformed portion 381 is formed above and below the electric circuit body 400 . However, the present invention can be widely applied to structures in which the heat dissipation base 332 is thermally coupled to one side of the electric circuit body 400 .

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。上述した種々の実施の形態および変形例を組み合わせたり、適宜、変更を加えたりしてもよく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 Although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these contents. The various embodiments and modifications described above may be combined or modified as appropriate, and other aspects conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included within the scope of the present invention.

150 半導体素子
172 制御回路
174 ドライバ回路
200 電力変換装置
300 パワー半導体モジュール
310,310A ケース
330 放熱部
331 フィン
332 放熱ベース
333 中間部
334、334A 支持部
360 封止樹脂
381 変形部
381a 内側傾斜部
381b 外側傾斜部
400 電気回路体
430、430a、430b エミッタ側導体
431、431a、431b コレクタ側導体
440 介装部
440a 延在部
500 コンデンサモジュール
700、700A パワー半導体装置
710 流路形成部
711 ケース体
150 Semiconductor element 172 Control circuit 174 Driver circuit 200 Power converter 300 Power semiconductor module 310, 310A Case 330 Heat dissipation part 331 Fin 332 Heat dissipation base 333 Intermediate part 334, 334A Support part 360 Sealing resin 381 Deformed part 381a Inner inclined part 381b Outside Inclined portion 400 Electric circuit bodies 430, 430a, 430b Emitter-side conductors 431, 431a, 431b Collector-side conductor 440 Interposed portion 440a Extension portion 500 Capacitor modules 700, 700A Power semiconductor device 710 Flow path forming portion 711 Case body

Claims (9)

半導体素子および導体を有する電気回路体と、
放熱ベースおよび複数のフィンを有する放熱部と、
前記放熱部を支持する支持部と、
前記放熱ベースと前記支持部とを接続する中間部と、
前記放熱ベースと前記導体との間に設けられ、前記放熱部と前記導体とを熱伝導可能に接続する介装部と、を備え、
前記中間部は、前記放熱ベースとの接続部から前記電気回路体側に向けて突出する変形部を有し、
前記介装部は、前記中間部の前記変形部に当接する延在部を有し、前記延在部は前記変形部に接着されているパワー半導体モジュール。
an electrical circuit body having a semiconductor element and a conductor;
a heat dissipation part having a heat dissipation base and a plurality of fins;
a supporting portion that supports the heat radiating portion;
an intermediate portion that connects the heat dissipation base and the support portion;
an interposed portion provided between the heat dissipation base and the conductor, and connecting the heat dissipation portion and the conductor in a heat conductive manner;
the intermediate portion has a deformed portion protruding from a connection portion with the heat dissipation base toward the electric circuit body;
In the power semiconductor module, the interposing portion has an extending portion that abuts on the deforming portion of the intermediate portion, and the extending portion is adhered to the deforming portion.
請求項1に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
前記放熱ベースの熱膨張率は、前記導体の熱膨張率よりも大きいパワー半導体モジュール。
In the power semiconductor module according to claim 1,
The power semiconductor module, wherein the coefficient of thermal expansion of the heat dissipation base is greater than the coefficient of thermal expansion of the conductor.
請求項1に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
前記中間部の前記変形部は、前記放熱ベースから前記支持部に向かって延在される内側傾斜部と、前記内側傾斜部の端部から前記支持部に向かって延在される外側傾斜部とを有するパワー半導体モジュール。
In the power semiconductor module according to claim 1,
The deformed portion of the intermediate portion includes an inner slope portion extending from the heat dissipation base toward the support portion and an outer slope portion extending from an end of the inner slope portion toward the support portion. A power semiconductor module having
請求項1に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
前記介装部の前記延在部が変形部の内側傾斜部に接着される厚さは、前記介装部の前記延在部の、前記中間部の前記放熱ベースとの接合部に対応する位置での厚さと同一もしくはそれ以上であるパワー半導体モジュール。
In the power semiconductor module according to claim 1,
The thickness at which the extending portion of the interposing portion is bonded to the inner inclined portion of the deforming portion is at a position corresponding to the joint portion of the extending portion of the interposing portion with the heat dissipation base of the intermediate portion. power semiconductor modules whose thickness is equal to or greater than the thickness of
請求項1に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
さらに、前記電気回路体の前記放熱部に対向する側に設けられ、前記支持部に接続された対向放熱部を有し、
前記電気回路体は、前記半導体素子および前記導体を封止する封止樹脂を有し、
前記中間部と、前記支持部と、前記封止樹脂とにより囲まれる領域は、空間領域であるパワー半導体モジュール。
In the power semiconductor module according to claim 1,
further comprising a facing heat radiating portion provided on a side facing the heat radiating portion of the electric circuit body and connected to the supporting portion;
The electric circuit body has a sealing resin that seals the semiconductor element and the conductor,
A power semiconductor module in which a region surrounded by the intermediate portion, the support portion, and the sealing resin is a spatial region.
請求項1に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
前記中間部は、前記放熱ベースおよび前記支持部より剛性が小さいパワー半導体モジュール。
In the power semiconductor module according to claim 1,
The power semiconductor module, wherein the intermediate portion has lower rigidity than the heat radiation base and the support portion.
請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載のパワー半導体モジュールと、
前記パワー半導体モジュールの前記半導体素子を制御して電力変換を行う制御部とを備える電力変換装置。
a power semiconductor module according to any one of claims 1 to 6;
and a control unit that controls the semiconductor element of the power semiconductor module to perform power conversion.
半導体素子および導体を有する電気回路体を準備することと、
複数のフィンおよび放熱ベースを有する放熱部と支持部とを中間部で接続することと、
前記中間部に、前記放熱ベースとの接続部から前記電気回路体側に向けて突出する変形部を設けることと、
前記放熱ベースと前記導体とを熱伝導可能な介装部により接続することと、を含み、
前記放熱ベースと前記導体とを熱伝導可能な介装部により接続することは、前記介装部に、前記中間部の前記変形部が形成される領域に延在される延在部を設け、前記延在部を前記変形部に接着することを含むパワー半導体モジュールの製造方法。
providing an electrical circuit having semiconductor elements and conductors;
connecting a heat dissipating portion having a plurality of fins and a heat dissipating base and a supporting portion at an intermediate portion;
providing the intermediate portion with a deformed portion projecting from a connection portion with the heat dissipation base toward the electric circuit body;
connecting the heat dissipating base and the conductor with an interposed portion capable of conducting heat;
Connecting the heat dissipating base and the conductor by means of an interposed portion capable of conducting heat includes providing the interposed portion with an extension portion extending to a region where the deformed portion of the intermediate portion is formed, A method of manufacturing a power semiconductor module, including bonding the extension portion to the deformation portion.
請求項8に記載のパワー半導体モジュールの製造方法において、
前記複数のフィンおよび放熱ベースを有する放熱部と支持部とを中間部で接続することは、前記放熱ベースと前記支持部とが前記中間部により接続されて一体化されたケースを形成することを含むパワー半導体モジュールの製造方法。
In the method for manufacturing a power semiconductor module according to claim 8,
Connecting the heat dissipating portion having the plurality of fins and the heat dissipating base and the supporting portion at the intermediate portion means forming a case in which the heat dissipating base and the supporting portion are connected and integrated by the intermediate portion. A method of manufacturing a power semiconductor module comprising:
JP2019121506A 2019-06-28 2019-06-28 Power semiconductor module, power converter, and method for manufacturing power semiconductor module Active JP7171516B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019121506A JP7171516B2 (en) 2019-06-28 2019-06-28 Power semiconductor module, power converter, and method for manufacturing power semiconductor module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019121506A JP7171516B2 (en) 2019-06-28 2019-06-28 Power semiconductor module, power converter, and method for manufacturing power semiconductor module

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021009870A JP2021009870A (en) 2021-01-28
JP7171516B2 true JP7171516B2 (en) 2022-11-15

Family

ID=74200073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019121506A Active JP7171516B2 (en) 2019-06-28 2019-06-28 Power semiconductor module, power converter, and method for manufacturing power semiconductor module

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7171516B2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011009410A (en) 2009-06-25 2011-01-13 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor module
JP2012178484A (en) 2011-02-28 2012-09-13 Hitachi Automotive Systems Ltd Power semiconductor module, manufacturing method of the power semiconductor module, and electric power conversion apparatus
JP2015195415A (en) 2015-08-10 2015-11-05 三菱電機株式会社 Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
JP2016092266A (en) 2014-11-06 2016-05-23 トヨタ自動車株式会社 Semiconductor device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011009410A (en) 2009-06-25 2011-01-13 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor module
JP2012178484A (en) 2011-02-28 2012-09-13 Hitachi Automotive Systems Ltd Power semiconductor module, manufacturing method of the power semiconductor module, and electric power conversion apparatus
JP2016092266A (en) 2014-11-06 2016-05-23 トヨタ自動車株式会社 Semiconductor device
JP2015195415A (en) 2015-08-10 2015-11-05 三菱電機株式会社 Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021009870A (en) 2021-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111373524B (en) Power semiconductor device and method for manufacturing the same
JP6816825B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device, power conversion device and semiconductor device
JP7491707B2 (en) Electrical circuit body, power conversion device, and method for manufacturing the electrical circuit body
US20220336324A1 (en) Electric circuit body, power converter, and method for manufacturing electric circuit body
US11961780B2 (en) Semiconductor module, power conversion device, and manufacturing method of semiconductor module
WO2022123870A1 (en) Electrical circuit body, power conversion device, and electrical circuit body manufacturing method
WO2018159209A1 (en) Power semiconductor device
JP7171516B2 (en) Power semiconductor module, power converter, and method for manufacturing power semiconductor module
WO2022137692A1 (en) Electrical circuit and power conversion device
JP7053897B2 (en) Semiconductor devices, manufacturing methods for semiconductor devices, and power conversion devices
CN113841235B (en) Semiconductor module, method for manufacturing semiconductor module, and power conversion device
WO2022137701A1 (en) Electric circuit element and power converting apparatus
WO2023162475A1 (en) Semiconductor device and power conversion device
WO2024009617A1 (en) Electric circuit body and power conversion device
WO2023112997A1 (en) Semiconductor device and power conversion device
WO2022137704A1 (en) Power module and power conversion device
JP2022070483A (en) Power semiconductor module, method for manufacturing the same, and power conversion device
JP2024006808A (en) Electric circuit body and power conversion device
JP2014045014A (en) Power semiconductor module, power conversion apparatus and power semiconductor module manufacturing method
CN117203762A (en) Circuit body and power conversion device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211203

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20221020

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: 20221101

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221102

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7171516

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150