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公開番号2022073478
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-05-17
出願番号2020183487
出願日2020-11-02
発明の名称パワー半導体モジュール及び電力変換装置
出願人三菱電機株式会社
代理人特許業務法人深見特許事務所
主分類H01L 23/40 20060101AFI20220510BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】絶縁基板の破損を防止する。
【解決手段】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、ケース20とを含む。回路基板10は、絶縁基板11を含む。伝熱部材40が取り付けられる第2取り付け面15は、ヒートシンク50が取り付けられる第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の原厚さt1より小さく、かつ、伝熱部材40の下限厚さt2より大きい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
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。
続きを表示(約 1,300 文字)【請求項2】
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。
【請求項3】
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。
【請求項4】
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。
【請求項5】
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。
【請求項6】
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。
【請求項7】
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。
【請求項8】
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。
【請求項9】
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。
【請求項10】
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。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、パワー半導体モジュール及び電力変換装置に関する。
続きを表示(約 2,500 文字)【背景技術】
【0002】
特開平11-330328号公報(特許文献1)は、チップ実装基板と、外囲ケースと、IGBTチップからなる半導体素子と、ヒートシンクとを備える半導体モジュールを開示している。チップ実装基板は、セラミック基板と、セラミック基板に接合されている銅薄板とを含む。チップ実装基板は、熱伝導性グリースを介して、ヒートシンクに密着されている。外囲ケースは、側壁部と、側壁部の上端からチップ実装基板の上方に張り出した張り出し部とを含む。外囲ケースの側壁部は、ヒートシンクに取り付けられている。外囲ケースの張り出し部は、チップ実装基板の周縁部に接触している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開平11-330328号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、特許文献1に開示されたパワーモジュールでは、ヒートシンクをチップ実装基板及び外囲ケースに取り付ける際に、セラミック基板が破損することがあった。本開示は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、絶縁基板の破損が防止され得るパワー半導体モジュール及び電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示のパワー半導体モジュールは、パワー半導体アセンブリと、伝熱部材とを備える。パワー半導体アセンブリは、回路基板と、パワー半導体素子と、ケースとを含む。回路基板は、第1主面を有する絶縁基板と、絶縁基板の第1主面上に設けられている導電回路パターンとを含む。パワー半導体素子は、導電回路パターン上に搭載されている。ケースは、筒体と、張り出し部とを含む。筒体は、パワー半導体素子と、導電回路パターンとを収容する。張り出し部は、筒体から筒体の内側に向けて張り出しており、かつ、絶縁基板の第1主面または導電回路パターン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いる。回路基板は、伝熱部材が取り付けられる第2取り付け面を有している。第1取り付け面と第2取り付け面とは、絶縁基板に対してパワー半導体素子から遠位する側にある。第2取り付け面は、導電回路パターン及び絶縁基板の積層方向において、第1取り付け面から奥まっている。第1取り付け面からの第2取り付け面の最大後退距離は、伝熱部材を押圧しないときの伝熱部材の原厚さより小さく、かつ、伝熱部材を伝熱部材の厚さ方向に押圧した時の伝熱部材の下限厚さより大きい。
【0006】
本開示の電力変換装置は、主変換回路と、制御回路とを備える。主変換回路は、本開示の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ように構成されている。制御回路は、主変換回路を制御する制御信号を主変換回路に出力するように構成されている。
【発明の効果】
【0007】
本開示のパワー半導体モジュール及び電力変換装置では、第2取り付け面は、導電回路パターン及び絶縁基板の積層方向において、第1取り付け面から奥まっている。第1取り付け面からの第2取り付け面の最大後退距離は、伝熱部材を押圧しないときの伝熱部材の原厚さより小さく、かつ、伝熱部材を伝熱部材の厚さ方向に押圧した時の伝熱部材の下限厚さより大きい。そのため、ヒートシンクを第1取り付け面に取り付けて伝熱部材が圧縮されても、伝熱部材から絶縁基板に過大な応力が印加されることが防止される。本開示のパワー半導体モジュール及び電力変換装置によれば、絶縁基板の破損が防止され得る。
【図面の簡単な説明】
【0008】
実施の形態1のパワー半導体モジュールの概略断面図である。
伝熱部材の概略図である。
実施の形態1の変形例のパワー半導体モジュールの概略断面図である。
実施の形態1のパワー半導体モジュールの製造方法の第一の例の一工程を示す概略断面図である。
実施の形態1のパワー半導体モジュールの製造方法の第二の例の一工程を示す概略断面図である。
実施の形態1のパワー半導体モジュールの製造方法の第二の例における、図5に示される工程の次工程を示す概略断面図である。
実施の形態2のパワー半導体モジュールの概略断面図である。
実施の形態2の変形例のパワー半導体モジュールの概略断面図である。
実施の形態3のパワー半導体モジュールの概略断面図である。
実施の形態4のパワー半導体モジュールの概略底面図である。
実施の形態4のパワー半導体モジュールの概略断面図である。
実施の形態4の変形例のパワー半導体モジュールの概略断面図である。
実施の形態5のパワー半導体モジュールの概略底面図である。
実施の形態5の変形例のパワー半導体モジュールの概略底面図である。
実施の形態6のパワー半導体モジュールの概略断面図である。
実施の形態6の変形例のパワー半導体モジュールの概略断面図である。
実施の形態7のパワー半導体モジュールの概略断面図である。
実施の形態7の変形例のパワー半導体モジュールの概略断面図である。
実施の形態8に係る電力変換システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示の実施の形態を説明する。なお、同一の構成には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
【0010】
実施の形態1.
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。
(【0011】以降は省略されています)

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