电路体、功率转换装置和电路体的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术的电路体包括：与导体板的一个面接合的功率半导体元件；含有与所述导体板的另一个面接合的绝缘层的片状构件；密封构件，该密封构件在所述片状构件的与接合到所述导体板的面相反的面露出的状态下整体地密封所述片状构件和所述导体板和所述功率半导体元件；以及冷却构件，该冷却构件经由热传导构件粘接到所述片状构件的所述相反的面，在所述片状构件露出的所述密封构件的表面上，比所述片状构件更靠外周侧地沿着所述片状构件的外缘形成凹部。部。部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电路体、功率转换装置和电路体的制造方法


[0001]本专利技术涉及电路体、功率转换装置和电路体的制造方法。

技术介绍

[0002]使用了功率半导体元件的开关的功率转换装置的转换效率较高，因此广泛应用于民生、车载、铁路、变电设备等。由于功率半导体元件通电会发热，因此在内置功率半导体元件的装置中，经由热传导构件设置有冷却构件。热传导构件是用于降低接触热阻的流动性材料，用于降低与冷却构件之间的接触热阻，但是热传导构件中包括绝缘性较低的材料。例如，在用于车载时，采用小型、轻量化的装置，要求绝缘性具有高可靠性。
[0003]专利文献1中公开了一种半导体装置，其将导电体连接到半导体元件，再与层叠有电绝缘性的绝缘层和导电性的导体层的片状构件连接在一起并用模塑树脂密封，并且经由粘性体的热传导构件与冷却单元接触。现有技术文献专利文献
[0004]专利文献1：日本专利特开2012
‑
033872号公报

技术实现思路

专利技术所要解决的技术问题
[0005]在专利文献1所记载的装置中，在热传导构件溢出的情况下，无法确保绝缘性，装置的可靠性降低。解决技术问题的技术方案
[0006]本专利技术的电路体包括：与导体板的一个面接合的功率半导体元件；含有与所述导体板的另一个面接合的绝缘层的片状构件；密封构件，该密封构件在所述片状构件的与接合到所述导体板的面相反的面露出的状态下整体地密封所述片状构件和所述导体板和所述功率半导体元件；以及冷却构件，该冷却构件经由热传导构件粘接到所述片状构件的所述相反的面，在所述片状构件露出的所述密封构件的表面上,在比所述片状构件更靠外周侧地沿着所述片状构件的外缘形成凹部。本专利技术的电路体的制造方法中，该电路体包括：与导体板的一个面接合的功率半导体元件；含有与所述导体板的另一个面接合的绝缘层的片状构件；密封构件，该密封构件在所述片状构件的与接合到所述导体板的面相反的面露出的状态下整体地密封所述片状构件和所述导体板和所述功率半导体元件；以及冷却构件，该冷却构件经由热传导构件粘接到所述片状构件的所述相反的面，该电路体的制造方法包括：通过与所述片状构件的外周侧相对应地形成有凸部的模具来保持所述片状构件的工序；以及对所述模具加压，将所述片状构件与所述导体板的另一个面接合，并用所述密封构件密封，与所述模具的所述凸部相对应地在所述密封构件中形成凹部的工序。专利技术效果
[0007]根据本专利技术，防止热传导构件溢出，确保绝缘性，并提高装置的可靠性。
附图说明
[0008]图1是电路体的俯视图。图2是电路体X
‑
X线的剖视图。图3是电路体Y
‑
Y线的剖视图。图4是X
‑
X线的功率模块的剖视立体图。图5是Z
‑
Z线的功率模块的俯视剖视图。图6(a)～图6(d)是示出电路体的制造方法的剖视图。图7(e)～图7(g)是示出电路体的制造方法的剖视图。图8(a)、图8(b)是电路体的X
‑
X线的主要部分剖视图以及比较例中的主要部分剖视图。图9是变形例1中的电路体的X
‑
X线的剖视图。图10是变形例2中的电路体的X
‑
X线的剖视图。图11是变形例3中的Z
‑
Z线的功率模块的俯视剖视图。图12是变形例4中的电路体的X
‑
X线的剖视图。图13是本实施方式的功率模块的半透明俯视图。图14是本实施方式的功率模块的电路图。图15是使用电路体的功率转换装置的电路图。图16是功率转换装置的外观立体图。图17是功率转换装置的XV
‑
XV线的剖视立体图。
具体实施方式
[0009]以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。下面的记载和附图是用于说明本专利技术的示例，并且为了说明的清楚性，适当地进行省略和简化。本专利技术也可以以各种其它形式实施。只要没有特别限定，各结构要素既可以是单数也可以是多个。
[0010]为了便于理解本专利技术，附图中所示的各构成要素的位置、尺寸、形状、范围等有时不表示实际的位置、尺寸、形状、范围等。因此，本专利技术未必一定限定为附图中公开的位置、尺寸、形状、范围等。
[0011]在存在多个具有相同或同样的功能的结构要素的情况下，有时多同一标号附加不同的下标来进行说明。其中，在不需要区别上述多个结构要素的情况下，有时省略下标来进行说明。
[0012]图1是电路体400的俯视图，图2是电路体400的图1所示的X
‑
X线的剖视图。图3是电路体400的图1所示的Y
‑
Y线的剖视图。如图1所示，电路体400由3个功率模块300和冷却构件340构成。功率模块300具有使用功率半导体元件对直流电流和交流电流进行转换的功能，并因通电而发热。因此，采用在冷却构件340中使制冷剂流通来冷却的构造。制冷剂使用水、在水中混入乙二醇后的防冻液等。另外，冷却构件340可以构成为销状的翅片竖立在冷却构件340的底板上。冷却构件340优选为热传导率较高且轻量的铝类。冷却构件340通过挤压成型、锻造、钎焊等来制造。
[0013]功率模块300在一侧具有连接到直流电路上的电容器模块500(参照后述的图15)的正极侧端子315B和负极侧端子319B。在正极侧端子315B和负极侧端子319B的另一侧，设置有连接到交流电路的电动发电机192、194(参照后述的图15)的交流侧端子320B等的有大电流流过的功率端子。在另一侧还设置有下臂栅极信号端子325L、镜像发射极信号端子325M、开尔文发射极信号端子325K、上臂栅极信号端子325U等用于控制功率模块300的信号端子等。
[0014]如图2所示，作为形成上臂电路的第1功率半导体元件，包括有源元件155、二极管156。作为构成有源元件155的半导体材料，例如能使用Si、SiC、GaN、GaO、C等。在使用有源元件155的体二极管时，可以省略二极管156。有源元件155的集电极侧和二极管156的阴极侧与第2导体板431接合。第1导体板430与有源元件155的发射极侧和二极管156的阳极侧接合。上述接合可以使用焊料，也可以使用烧结金属。此外，第1导体板430、第2导体板431只要是电传导性和热传导率较高的材料即可,没有特别限定，但优选为铜基或铝基材料。它们可以单独使用，也可以实施Ni、Ag等镀覆以提高与烧结金属之间的接合性。
[0015]冷却构件340经由第1片状构件440和热传导构件453紧贴到第1导体板430。第1片状构件440通过层叠第1树脂绝缘层442和金属箔444而构成，并且金属箔444侧紧贴到热传导构件453。
[0016]冷却构件340经由第2片状构件441、以及热传导构件453紧贴到第2导体板431。第2片状构件441通过层叠第2树脂绝缘层443和金属箔444而构成，并且金属箔444侧紧贴到热传导构件453。从散热性的观点来看，冷却构件340的宽度优选大于片状构件440、441的宽度。
[0017]如图3所示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电路体，包括：与导体板的一个面接合的功率半导体元件；含有与所述导体板的另一个面接合的绝缘层的片状构件；密封构件，该密封构件在所述片状构件的与接合到所述导体板的面相反的面露出的状态下整体地密封所述片状构件、所述导体板和所述功率半导体元件；以及冷却构件，该冷却构件经由热传导构件粘接到所述片状构件的所述相反的面，其特征在于，在所述片状构件露出的所述密封构件的表面上，比所述片状构件更靠外周侧地沿着所述片状构件的外缘形成凹部。2.如权利要求1所述的电路体，其特征在于，所述热传导构件至少覆盖从所述密封构件的表面露出的所述片状构件，并且一部分积存在所述密封构件的所述凹部中。3.如权利要求1所述的电路体，其特征在于，所述凹部的底面具有台阶形状。4.如权利要求1所述的电路体，其特征在于，所述凹部由多个凹部形成。5.如权利要求1所述的电路体，其特征在于，所述片状构件的端部装填在所述凹部中。6.如权利要求1所述的电路体，其特征在于，用于积存所述热传导构件的积存区域形成在沿所述片状构件的外缘形成的所述凹部的角落中。7.如权利要求1所述的电路体，其特征在于，所述冷却构件在比所述片状构件更靠外周侧地沿所述片状构件的外缘形成有凹部。8.如权利要求1至7中任一项所述的电路体，其特征在于，所述导...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤宁，露野円丈，金子裕二朗，井出英一，
申请(专利权)人：日立安斯泰莫株式会社，
类型：发明
国别省市：