JP7378379B2 - パワー半導体モジュール及び電力変換装置 - Google Patents
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Description
図1及び図2を参照して、実施の形態1のパワー半導体モジュール1を説明する。パワー半導体モジュール1は、パワー半導体アセンブリ2と、伝熱部材40とを備える。
本実施の形態のパワー半導体モジュール1は、パワー半導体アセンブリ2と、伝熱部材40とを備える。パワー半導体アセンブリ2は、回路基板10と、パワー半導体素子18a,18bと、ケース20とを含む。回路基板10は、第1主面11aを有する絶縁基板11と、絶縁基板11の第1主面11a上に設けられている導電回路パターン12とを含む。パワー半導体素子18a,18bは、導電回路パターン12上に搭載されている。ケース20は、筒体21と、筒体21から筒体21の内側に向けて張り出している張り出し部23とを含む。筒体21は、パワー半導体素子18a,18bと、導電回路パターン12とを収容する。張り出し部23は、絶縁基板11の第1主面11aの平面視において第1主面11aまたは導電回路パターン12に対向しており、かつ、絶縁基板11の第1主面11aまたは導電回路パターン12に直接的または間接的に接触している。パワー半導体アセンブリ2は、ヒートシンク50が取り付けられる第1取り付け面25を有している。回路基板10は、伝熱部材40が取り付けられる第2取り付け面15を有している。第1取り付け面25と第2取り付け面15とは、絶縁基板11に対してパワー半導体素子18a,18bとは反対側にある。第2取り付け面15は、導電回路パターン12及び絶縁基板11の積層方向(第3方向(z方向))において、第1取り付け面25から奥まっている。第1取り付け面25からの第2取り付け面15の最大後退距離L1は、伝熱部材40を押圧しないときの伝熱部材40の原厚さt1より小さく、かつ、伝熱部材40を伝熱部材40の厚さ方向に押圧した時の伝熱部材40の下限厚さt2より大きい。
図7を参照して、実施の形態2のパワー半導体モジュール1b及びパワー半導体アセンブリ2bを説明する。本実施の形態のパワー半導体モジュール1b及びパワー半導体アセンブリ2bは、実施の形態1のパワー半導体モジュール1及びパワー半導体アセンブリ2と同様の構成を備えるが、主に以下の点で、実施の形態1のパワー半導体モジュール1及びパワー半導体アセンブリ2と異なっている。
図9を参照して、実施の形態3のパワー半導体モジュール1c及びパワー半導体アセンブリ2cを説明する。本実施の形態のパワー半導体モジュール1c及びパワー半導体アセンブリ2cは、実施の形態2のパワー半導体モジュール1b及びパワー半導体アセンブリ2bと同様の構成を備えるが、主に以下の点で、実施の形態2のパワー半導体モジュール1b及びパワー半導体アセンブリ2bと異なっている。
L3≦t1-(L1+t2) (1)
パワー半導体モジュール1cは、実施の形態2のパワー半導体モジュール1b(図8を参照)と同様に、ヒートシンク50をさらに備えてもよい。ヒートシンク50は、第1取り付け面25に取り付けられ、かつ、伝熱部材40に接触している。
図10及び図11を参照して、実施の形態4のパワー半導体モジュール1d及びパワー半導体アセンブリ2dを説明する。本実施の形態のパワー半導体モジュール1d及びパワー半導体アセンブリ2dは、実施の形態2のパワー半導体モジュール1b及びパワー半導体アセンブリ2bと同様の構成を備えるが、主に以下の点で、実施の形態2のパワー半導体モジュール1b及びパワー半導体アセンブリ2bと異なっている。
図13及び図14を参照して、実施の形態5のパワー半導体モジュール1eを説明する。本実施の形態のパワー半導体モジュール1eは、実施の形態4のパワー半導体モジュール1dと同様の構成を備えるが、主に以下の点で、実施の形態4のパワー半導体モジュール1dと異なっている。
図15を参照して、実施の形態6のパワー半導体モジュール1f及びパワー半導体アセンブリ2fを説明する。本実施の形態のパワー半導体モジュール1f及びパワー半導体アセンブリ2fは、実施の形態1のパワー半導体モジュール1及びパワー半導体アセンブリ2と同様の構成を備えるが、主に以下の点で、実施の形態1のパワー半導体モジュール1及びパワー半導体アセンブリ2と異なっている。
図17を参照して、実施の形態7のパワー半導体モジュール1g及びパワー半導体アセンブリ2gを説明する。本実施の形態のパワー半導体モジュール1g及びパワー半導体アセンブリ2gは、実施の形態1のパワー半導体モジュール1及びパワー半導体アセンブリ2と同様の構成を備えるが、主に以下の点で、実施の形態1のパワー半導体モジュール1及びパワー半導体アセンブリ2と異なっている。
本実施の形態は、実施の形態1から実施の形態7のいずれかに係るパワー半導体モジュール1,1a,1b,1c,1d,1e,1f,1gを電力変換装置に適用したものである。本実施の形態の電力変換装置200は、特に限定されるものではないが、三相のインバータである場合について以下説明する。
Claims (16)
- パワー半導体アセンブリと、
伝熱部材とを備え、
前記パワー半導体アセンブリは、
第1主面を有する絶縁基板と、前記第1主面上に設けられている導電回路パターンとを含む回路基板と、
前記導電回路パターン上に搭載されているパワー半導体素子と、
筒体と、前記筒体から前記筒体の内側に向けて張り出している張り出し部とを含むケースとを含み、
前記筒体は、前記パワー半導体素子と前記導電回路パターンとを収容しており、
前記張り出し部は、前記第1主面の平面視において前記第1主面または前記導電回路パターンに対向しており、かつ、前記第1主面または前記導電回路パターンに直接的または間接的に接触しており、
前記パワー半導体アセンブリは、ヒートシンクが取り付けられる第1取り付け面を有しており、
前記回路基板は、前記伝熱部材が取り付けられる第2取り付け面を有しており、
前記第1取り付け面と前記第2取り付け面とは、前記絶縁基板に対して前記パワー半導体素子とは反対側にあり、
前記第2取り付け面は、前記導電回路パターン及び前記絶縁基板の積層方向において前記第1取り付け面から奥まっており、
前記第1取り付け面からの前記第2取り付け面の最大後退距離は、前記伝熱部材を押圧しないときの前記伝熱部材の原厚さより小さく、かつ、前記伝熱部材を前記伝熱部材の厚さ方向に押圧した時の前記伝熱部材の下限厚さより大きい、パワー半導体モジュール。 - 前記絶縁基板は、前記第1主面とは反対側の第2主面と、前記第1主面と前記第2主面とを接続する側面とをさらに有し、
前記回路基板は、前記第2主面上に設けられている導電板をさらに含み、
前記ケースは、前記第1取り付け面を有しており、
前記導電板は、前記第2取り付け面を有している、請求項1に記載のパワー半導体モジュール。 - 前記第2取り付け面は、前記積層方向において前記絶縁基板から遠位する側に膨らんでおり、
前記第2取り付け面の頂部は、前記第1取り付け面の平面視において前記側面よりも前記張り出し部から離れており、かつ、前記積層方向において前記第1取り付け面から奥まっている、請求項2に記載のパワー半導体モジュール。 - 前記第1取り付け面からの前記第2取り付け面の前記頂部の後退距離は、前記伝熱部材を押圧した時の前記伝熱部材の前記下限厚さより小さい、請求項3に記載のパワー半導体モジュール。
- 前記第2取り付け面は、前記積層方向において前記絶縁基板とは反対側に膨らんでおり、
前記第2取り付け面の頂部は、前記第1取り付け面の平面視において前記側面よりも前記張り出し部から離れており、かつ、前記積層方向において前記第1取り付け面から出っ張っており、
前記第1取り付け面からの前記第2取り付け面の前記頂部の出っ張り高さは、前記伝熱部材の前記原厚さと、前記最大後退距離及び前記下限厚さの和との間の差以下である、請求項2に記載のパワー半導体モジュール。 - 前記パワー半導体アセンブリは、スペーサをさらに含み、
前記ケースは、前記積層方向において前記絶縁基板から遠位する第1面を含み、
前記スペーサは、前記第1面上に設けられており、
前記積層方向において前記第1面から遠位する前記スペーサの第2面は、前記第1取り付け面である、請求項1に記載のパワー半導体モジュール。 - 前記絶縁基板は、前記第1主面とは反対側の第2主面をさらに有し、
前記回路基板は、前記第2主面上に設けられている導電板をさらに含み、
前記導電板は、前記第1取り付け面と、前記第2取り付け面とを有している、請求項1に記載のパワー半導体モジュール。 - 前記伝熱部材は、流動性を有する第1伝熱部分層と、非流動性を有する第2伝熱部分層とを含む、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のパワー半導体モジュール。
- 前記第1伝熱部分層の第1最小厚さは、前記第2伝熱部分層の第2最小厚さより小さい、請求項8に記載のパワー半導体モジュール。
- 前記第2取り付け面の平面視において、前記第2伝熱部分層は、前記第1伝熱部分層を包囲している、請求項8または請求項9に記載のパワー半導体モジュール。
- 前記第2伝熱部分層は、複数の伝熱片を含む、請求項8または請求項9に記載のパワー半導体モジュール。
- 前記複数の伝熱片は、前記第2取り付け面の複数の角部に配置されている、請求項11に記載のパワー半導体モジュール。
- 前記パワー半導体アセンブリは、締結部材を用いて前記ヒートシンクが取り付けられる前記第1取り付け面を有しており、
前記パワー半導体アセンブリには、前記締結部材が挿入されかつ前記第1取り付け面に達する孔が設けられており、
前記孔の少なくとも一部は前記ケースに設けられている、請求項1から請求項12のいずれか一項に記載のパワー半導体モジュール。 - 前記ヒートシンクをさらに備え、
前記ヒートシンクは、前記第1取り付け面に取り付けられ、かつ、前記伝熱部材に接触している、請求項1から請求項13のいずれか一項に記載のパワー半導体モジュール。 - 前記ヒートシンクは、前記第1取り付け面に接触している、請求項14に記載のパワー半導体モジュール。
- 請求項1から請求項15のいずれか一項に記載の前記パワー半導体モジュールを有し、かつ、入力される電力を変換して出力する主変換回路と、
前記主変換回路を制御する制御信号を前記主変換回路に出力する制御回路とを備える、電力変換装置。
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