JPWO2010147201A1 - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、図1〜図10を参照して、本発明の第1実施形態によるパワーモジュール100の構成について説明する。なお、第1実施形態では、本発明の電力変換装置をパワーモジュール100に適用する場合について説明する。なお、パワーモジュール100は、本発明の「電力変換装置本体部」の一例である。
次に、図11を参照して、第2実施形態について説明する。この第2実施形態では、上記第1実施形態のパワーモジュール100(パワーモジュール本体部100aおよび100b)が配線基板21に取り付けられている。なお、パワーモジュール本体部100aおよび100bは、本発明の「電力変換装置本体部」の一例である。
次に、図12を参照して、第3実施形態について説明する。この第3実施形態では、上記パワーモジュール本体部100aおよび100bが配線基板21の表面上に隣接するように配置されていた上記第2実施形態と異なり、パワーモジュール本体部100aおよび100bが配線基板21の両面に配置されている。
次に、図13を参照して、第4実施形態について説明する。この第4実施形態では、上記半導体素子2および半導体素子3が1つずつ設けられる上記第1実施形態と異なり、半導体素子2および半導体素子3を一対(2つ)ずつ設ける。
次に、図14〜図18を参照して、第5実施形態について説明する。この第5実施形態では、上記半導体素子2および半導体素子3が設けられる上記第1実施形態と異なり、半導体素子2のみ、設けられている。
次に、図19〜図23を参照して、第6実施形態について説明する。この第6実施形態では、上記半導体素子2および半導体素子3が設けられる上記第1実施形態と異なり、半導体素子3のみ、設けられている
次に、図24〜図26を参照して、第7実施形態について説明する。この第7実施形態では、上記1つの半導体素子2および1つの半導体素子3が設けられる上記第1実施形態と異なり、P側3相のパワーモジュールを構成する3つの半導体素子2が設けられている。
次に、図27〜図29を参照して、第8実施形態について説明する。この第8実施形態では、N側3相のパワーモジュールを構成する3つの半導体素子2が設けられている。
次に、図30および図31を参照して、第9実施形態について説明する。この第9実施形態では、上記第7実施形態によるP側3相のパワーモジュール106と、上記第8実施形態によるN側3相のパワーモジュール107とが設けられている。
次に、図32〜図34を参照して、第10実施形態について説明する。この第10実施形態では、上記1枚の金属板のみからなるドレイン電極放熱板1の表面上に半導体素子2および半導体素子3が設けられる第1実施形態と異なり、絶縁回路基板109aの表面上に半導体素子2および半導体素子3が接合されている。
次に、図35〜図39を参照して、第11実施形態について説明する。この第11実施形態では、上記樹脂材10により外形面が形成されている第1実施形態と異なり、外形面が、ケース状の下側ヒートスプレッダ109bおよびケース状の上側ヒートスプレッダ109cにより形成されている。なお、ケース状の下側ヒートスプレッダ109bおよびケース状の上側ヒートスプレッダ109cは、導電性および熱伝導性を有する金属からなる。
Claims (20)
- 電極を有する電力変換用半導体素子と、
前記電力変換用半導体素子の電極に電気的に接続され、側面と略平坦な上端面を有する上端部とを含む電極用導体と、
前記電力変換用半導体素子と前記電極用導体の側面とを覆う樹脂からなる封止材とを備え、
前記封止材は、前記封止材の上面において、前記電極用導体の略平坦な上端面を露出させるとともに、露出された前記電極用導体の略平坦な上端面を有する上端部には、側方に突出する突出部が設けられている、電力変換装置。 - 前記電極用導体は、上方に延びる柱形状を有し、
前記電極用導体の上端部の前記突出部は、柱形状の前記電極用導体の外周面から周状に突出するように設けられている、請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記電極用導体は、複数設けられており、
前記突出部が設けられた複数の前記電極用導体の略平坦な上端面は、互いに略同じ高さを有する、請求項1または2に記載の電力変換装置。 - 前記突出部が設けられた前記電極用導体の略平坦な上端面は、前記封止材の上面と略同じ高さを有する、請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記封止材の上面に露出された前記電極用導体の上端面において、外部との電気的接続が行われるように構成されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記電力変換用半導体素子の電極は、前記電力変換用半導体素子の主表面に設けられた表面電極と、前記電力変換用半導体素子の裏面に設けられた裏面電極とを含み、
前記電極用導体は、
前記電力変換用半導体素子の主表面において前記表面電極に接合材を介して接続された状態で上方に延びるとともに、前記封止材から露出される略平坦な上端面と前記突出部とを有する第1電極用導体と、
前記電力変換用半導体素子の裏面の前記裏面電極に電気的に接続された状態で前記電力変換用半導体素子から離間した位置から上方に延びるとともに、前記封止材から露出される略平坦な上端面と前記突出部とを有する第2電極用導体とを含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記電力変換用半導体素子は、制御電極と第1電極と第2電極とを有する電圧駆動型トランジスタ素子を含み、
前記第1電極用導体は、前記電圧駆動型トランジスタ素子の主表面において、前記制御電極および前記第1電極の少なくともいずれかからなる前記表面電極に前記接合材を介して接続された状態で、上方に延びるとともに、前記略平坦な上端面と前記突出部とを有する第1トランジスタ電極用導体を含み、
前記第2電極用導体は、前記電力変換用半導体素子の裏面の前記第2電極からなる前記裏面電極に電気的に接続された状態で、前記電圧駆動型トランジスタ素子から離間した位置から上方に延びるとともに、前記略平坦な上端面と前記突出部とを有する第2トランジスタ電極用導体を含み、
前記封止材は、前記電圧駆動型トランジスタ素子と、前記第1トランジスタ電極用導体および前記第2トランジスタ電極用導体の側面とを覆うとともに、前記封止材の上面において、前記第1トランジスタ電極用導体および前記第2トランジスタ電極用導体の略平坦な上端面を露出させるように形成されている、請求項6に記載の電力変換装置。 - 前記第1電極はソース電極であり、前記第2電極はドレイン電極であり、
前記第1トランジスタ電極用導体は、前記電圧駆動型トランジスタ素子の主表面において前記制御電極および前記ソース電極にそれぞれ接続され、上方に延びるとともに、前記略平坦な上端面と前記突出部とを有する制御電極用導体およびソース電極用導体を含み、
前記第2トランジスタ電極用導体は、前記電力変換用半導体素子の裏面の前記ドレイン電極に電気的に接続された状態で、前記電圧駆動型トランジスタ素子から離間した位置から上方に延びるとともに、前記略平坦な上端面と前記突出部とを有するドレイン電極用導体を含む、請求項7に記載の電力変換装置。 - 前記封止材は、前記ソース電極用導体の側面を取り囲むように覆うとともに、前記ドレイン電極用導体の側面の少なくとも一部を覆うように形成されており、
前記制御電極用導体、前記ソース電極用導体および前記ドレイン電極用導体の前記略平坦な上端面は、前記封止材から露出されるように形成されている、請求項8に記載の電力変換装置。 - 前記電圧駆動型トランジスタ素子と前記電極用導体と前記樹脂からなる封止材とを含む電力変換装置本体部をさらに備え、
前記ドレイン電極用導体は、前記電力変換装置本体部の端部近傍に配置されている、請求項8または9に記載の電力変換装置。 - 前記電力変換用半導体素子は、第1ダイオード電極および第2ダイオード電極とを有する還流ダイオード素子をさらに含み、
前記第1電極用導体は、前記還流ダイオード素子の主表面において前記第1ダイオード電極からなる前記表面電極に前記接合材を介して接続された状態で、上方に延びるとともに、前記略平坦な上端面を有する第1ダイオード電極用導体を含み、
前記第2電極用導体は、前記還流ダイオード素子の裏面の前記第2ダイオード電極からなる前記裏面電極に電気的に接続された状態で、前記還流ダイオード素子から離間した位置から上方に延びるとともに、前記略平坦な上端面を有する第2ダイオード電極用導体を含み、
前記封止材は、前記還流ダイオード素子と、前記第1ダイオード電極用導体および前記第2ダイオード電極用導体の側面とを覆うとともに、前記封止材の上面において、前記第1ダイオード電極用導体および前記第2ダイオード電極用導体の略平坦な上端面を露出させるように形成されている、請求項6〜10のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記電力変換用半導体素子と前記電極用導体と前記樹脂からなる封止材とを含む電力変換装置本体部をさらに備え、
前記封止材は、電力変換装置本体部の外形面を構成するように設けられている、請求項1〜11のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記電力変換用半導体素子および前記電極用導体を取り囲むように設けられたケース部をさらに備え、
前記封止材は、前記電力変換用半導体素子と前記電極用導体の側面とを覆うとともに、前記電極用導体の上端面を露出させるように、前記ケース部内に充填されている、請求項1〜12のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記電力変換用半導体素子の裏面側に配置された放熱部材をさらに備え、
前記電力変換用半導体素子の主表面側に配置された電極用導体の略平坦な上端面と、前記電力変換用半導体素子の裏面側に配置された放熱部材との両方から前記電力変換用半導体素子で発生した熱を放熱可能なように構成されている、請求項1〜13のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記放熱部材は、前記電力変換用半導体素子の裏面に接合材を介して接合されている、請求項14に記載の電力変換装置。
- 前記放熱部材は、絶縁物を含まない金属板により構成されている、請求項14または15に記載の電力変換装置。
- 前記封止材は、前記放熱部材を取り囲むとともに前記放熱部材の表面を露出させるように配置されている、請求項14〜16のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記電力変換用半導体素子は、SiCまたはGaNからなる半導体により形成されている、請求項1〜17のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記封止材の上面から露出された前記電極用導体の上端面は、配線基板に電気的に接続されている、請求項1〜18のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記封止材の上面から露出された前記電極用導体の上端面は、配線基板とバンプ電極により電気的に接続されている、請求項19に記載の電力変換装置。
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