冷却装置及使用该冷却装置的带冷却装置功率模块制造方法及图纸

冷却装置(10)具有：功率模块(20)，其内置多个发热的芯片，芯片配置为发热量最大的第1芯片(22a)和发热量第2大的第2芯片(22b1、22b2)彼此不相邻，且第1芯片(22a)与发热量最小的第3芯片(22c1、22c2、22c3)中的某2个彼此相邻；散热器(2)，在其基座面(1A)密接地安装功率模块(20)；以及平板状的第1及第2各向异性高导热体(2a1、2a2、2b1、2b2)，其热传导率比在散热器(2)的表面上配置的主体(1)高，在冷却装置中，将第1及第2各向异性高导热体(2a1、2a2、2b1、2b2)分离配置为第1芯片(22a)正下方和第2芯片(22b1、22b2)正下方的2部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】冷却装置及使用该冷却装置的带冷却装置功率模块
本专利技术涉及冷却装置及使用该冷却装置的带冷却装置功率模块，特别地，涉及搭载了功率半导体芯片的功率模块的冷却装置。
技术介绍
当前，公开了下述技术，即，在电动机驱动中，主要利用搭载了功率半导体芯片的功率模块构成逆变器电路，对直流电力进行通断而变换为交流电力，从而进行控制(专利文献1)。在一瞬间，仅在功率模块内的特定的几个芯片中流过电流而发热，但是发热的芯片瞬时地切换，通常，各芯片均等地发热。另一方面，特别是在伺服电动机的驱动中，重物的保持等不伴随电动机的旋转而向电动机供给电力的情况较多。在上述情况下，在模块内的特定的几个芯片中集中地流过电流，发热量局部地增大。要求一种冷却装置，其在上述情况下也能够高效且迅速地将热量扩散而进行散热，具有较高的散热特性。作为上述的冷却装置，当前，存在使用热传导率较高的材料而形成为散热特性较高的构造的装置。例如在专利文献1中，将散热板利用2层石墨层构成，在第1层中沿水平方向、在第2层中沿垂直方向得到较高的热传导率，提高散热特性。专利文献1：日本特开2012－069670号公报
技术实现思路
但是，根据上述现有技术，如果通过宽带隙半导体的使用等，使模块小型化，将发热量较大的几个芯片配置得较近，则存在下述问题，即，发生芯片间的热干涉，彼此变为高温。另外，在专利文献1中，第1层的石墨层的垂直方向的热传导率较低，因此不能使第1层的垂直方向的厚度较薄。因此，向水平方向的热传导特性也恶化，难以将热量立刻均匀地扩散至散热器的端部。如上所述，由于热传导率较高的方向限于2个方向，因此存在难以将热量向散热器整体进行扩散的问题。本专利技术就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种冷却装置及使用该冷却装置的功率模块，该冷却装置能够立刻向散热器整体进行热扩散，而在发热的芯片间不产生热干涉。为了解决上述课题，实现目的，本专利技术是一种冷却装置，其用于对功率模块进行冷却，该功率模块具有发热的第1及第2芯片，该冷却装置的特征在于，具有散热器，该散热器具有基座面，所述功率模块密接地安装在基座面上，所述散热器具有：主体，其具有所述基座面；以及第1及第2高导热体，其与所述主体相比热传导率较高，所述第1及第2芯片分别与所述第1及第2高导热体的一端抵接，经由所述第1及第2高导热体，分别与独立的热分散路径连接。专利技术的效果本专利技术所涉及的冷却装置具有下述效果，即，即使在发热量在特定的几个芯片处局部地增大的情况下，发热量最大的第1芯片也能够几乎不受到发热量第2大的第2芯片的影响而进行冷却，能够立刻均匀地将热量向散热器整体扩散。附图说明图1－1是表示本专利技术的实施方式1所涉及的带冷却装置功率模块的斜视图。图1－2是表示本专利技术的实施方式1所涉及的带冷却装置功率模块的要部放大斜视图。图2－1是表示本专利技术的实施方式1所涉及的功率模块的其他例子的放大斜视图。图2－2是表示本专利技术的实施方式1所涉及的功率模块的其他例子的放大斜视图。图2－3是表示本专利技术的实施方式1所涉及的功率模块的其他例子的放大斜视图。图2－4是表示本专利技术的实施方式1所涉及的功率模块的其他例子的放大斜视图。图2－5是表示本专利技术的实施方式1所涉及的功率模块的其他例子的放大斜视图。图3是表示本专利技术的实施方式2所涉及的带冷却装置功率模块的斜视图。图4是表示本专利技术的实施方式3所涉及的带冷却装置功率模块的斜视图。图5是表示本专利技术的实施方式4所涉及的带冷却装置功率模块的斜视图。图6是表示本专利技术的实施方式5所涉及的带冷却装置功率模块的斜视图。图7是表示本专利技术的实施方式6所涉及的带冷却装置功率模块的斜视图。图8是表示本专利技术的实施方式6所涉及的平板状热管的俯视图。具体实施方式下面，基于附图，对本专利技术所涉及的冷却装置及利用该冷却装置的带冷却装置功率模块的实施方式进行详细说明。此外，本专利技术不受该实施方式限定，在不脱离本专利技术的主旨的范围内，可以适当地进行变更。另外，在下面示出的附图中，为了容易理解，有时各部件的比例尺与实际不同。实施方式1图1－1是本实施方式1的带冷却装置功率模块的斜视图。图1－2是在本实施方式中使用的功率模块的要部放大斜视图。如图1－1所示，本实施方式1的带冷却装置功率模块100由功率模块20和用于冷却该功率模块20的冷却装置10构成。冷却装置10具有散热器2，该散热器2具有基座面1A，功率模块20密接地安装在基座面1A上。散热器2具有：主体1，其具有基座面1A；以及第1及第2高导热体(第1及第2各向异性高导热体2a1、2a2、2b1、2b2)，其与主体1相比热传导率较高。特征在于，第1及第2芯片分别与第1及第2高导热体的一端抵接，经由第1及第2各向异性高导热体，分别如箭头所示，与独立的2组热分散路径连接。该冷却装置10例如具有散热器2，该散热器2由通过铝制成的多个平板散热片3和主体1构成。另外，在主体1的与平板散热片3形成面1B相反的面即基座面1A上设置有功率模块20。功率模块20例如是下述装置，即，构成逆变器电路，对直流电力进行通断而变换为交流电力，对电动机驱动进行控制。该功率模块20在配线基板21上搭载有6个由成为发热体的功率半导体构成的芯片。通常，在一瞬间，仅在功率模块20内的特定的几个芯片中流过电流而发热，但发热的芯片瞬时地切换，各芯片均等地发热。另一方面，例如在伺服电动机的驱动中，存在重物的保持等不伴随电动机的旋转而向电动机供给电力的情况。在上述情况下，电流在模块内的特定的几个芯片中集中地流动，发热量局部地增大。如上所述，功率模块20由下述6个芯片构成：第1芯片22a，其在发热局部地集中的情况下，发热量变为最大；第2芯片22b1、22b2，其发热量第2大；以及第3芯片22c1、22c2、22c3，其发热量最小。芯片布局配置为，第1芯片22a与第2芯片22b1及第2芯片22b2彼此不相邻，且第1芯片22a与第3芯片22c1、第3芯片22c3彼此相邻。另外，在包含第1芯片22a在内的y方向的列中，不配置第2芯片22b1及第2芯片22b2。在包含第1芯片22a在内的区域的正下方设置第1各向异性高导热体2a1及第1各向异性高导热体2b1，在包含第2芯片22b1和第2芯片22b2在内的区域的正下方设置第2各向异性高导热体2a2及第2各向异性高导热体2b2。此外，在功率模块20的正下方配置热传导率在y方向和z方向上较高、在x方向上较小的第1各向异性高导热体2a1及第2各向异性高导热体2a2，在其下方配置热传导率在x方向和z方向上较高、在y方向上较小的第1各向异性高导热体2b1和第2各向异性高导热体2b2，并与散热器2密接。作为各向异性高导热体，能够利用热传导率较高的方向的热传导率大于或等于1000W/mK的例如石墨类材料。在上述冷却装置10中，如上所述，在特定的几个芯片中集中地流过电流的情况下，第1芯片22a瞬间且局部地发热量变为最大，第2芯片22b1和第2芯片22b2的发热量变为第2大，第3芯片22c1、第3芯片22c2、第3芯片22c3几乎不发热。因此，由于第1芯片22a的发热通过功率模块20的配线基板21向第1各向异性高导热体2a1传递，在y方向和z方向上扩散，并且通过第1各向异性高导热体2b1在x方向和z方向上扩散，向散热器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷却装置，其用于对功率模块进行冷却，该功率模块具有发热的第1及第2芯片，该冷却装置的特征在于，具有散热器，该散热器具有基座面，所述功率模块密接地安装在基座面上，所述散热器具有：主体，其具有所述基座面；以及第1及第2高导热体，其与所述主体相比热传导率较高，所述第1及第2芯片分别与所述第1及第2高导热体的一端抵接，经由所述第1及第2高导热体，分别与独立的热分散路径连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种冷却装置，其用于对功率模块进行冷却，该功率模块具有发热的第1及第2芯片，该冷却装置的特征在于，具有散热器，该散热器具有基座面，所述功率模块密接地安装在基座面上，所述散热器具有：主体，其具有所述基座面；以及第1及第2高导热体，其由在纵向、横向、深度方向中的2个方向上的热传导率较高、1个方向上的热传导率较低的平板状的各向异性高导热体构成，与所述主体相比热传导率较高，所述第1及第2高导热体，由沿所述散热器的基座面配置的2层构造的层叠各向异性高导热体构成，层叠方式为，第1层的热传导率较低的方向与所述散热器的表面平行，第2层的热传导率较低的方向与所述散热器的表面平行，且与第1层的热传导率较低的方向垂直，所述第1及第2芯片分别与所述第1及第2高导热体的一端通过配线基板抵接，经由所述第1...

【专利技术属性】
技术研发人员：永田雄一，加藤健次，田中利贵，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP