本发明专利技术提供一种功率模块及电力转换装置。本发明专利技术涉及的功率模块具备：通过开关动作将直流电流转换成交流电流的半导体元件；与半导体元件电连接，且在一个主面上配置半导体元件的电配线板；配置在电配线板的另一个主面侧的树脂绝缘层；配置在隔着树脂绝缘层而与电配线板相反的一侧，且与树脂绝缘层接合的第一绝缘层；配置在隔着第一绝缘层而与树脂绝缘层相反的一侧，确保半导体元件的电绝缘的第二绝缘层；配置在隔着第二绝缘层而与第一绝缘层相反的一侧，将半导体元件产生的热量经由电配线板、树脂绝缘层、第一绝缘层及第二绝缘层散出的金属制散热构件。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及内置逆变器电路的功率模块、及具备该功率模块的电力转换装置。
技术介绍
专利文献1至3公开了现有的两面冷却型功率模块的结构，其中，在内置的功率半导体元件的形成有电极的一个主面上配置电配线、绝缘层和冷却器，在另一个主面上也同样配置电配线、绝缘层和冷却器。另外，在上述冷却器中，在与功率半导体元件的配置面相反侧的面上形成有散热基体和散热片，冷却器在内部空间被树脂材料料密封的状态下被插入及浸渍在形成有冷却水路的水路框体中，从而使冷却介质与该散热片直接接触，将功率半导体的产生热从上述的两主面经由冷却器散出，由此提高冷却性能和生产率。专利文献1公开了如下述的功率模块，其中，在功率半导体的一个主面上配置电配线、绝缘层和冷却器而从单面散热的单面冷却型功率模块中，电配线与冷却器通过绝缘性粘接剂粘接，且在绝缘性粘接剂与冷却器的界面处形成无机绝缘层，通过绝缘性粘接剂和无机绝缘层这两种绝缘材料来提高绝缘性能。在现有的电力转换装置中，安装在功率模块的冷却器上部的功率半导体发热，因此需要构成为在冷却器上设置散热基体及散热片部，直接使冷却介质向散热片部流动来进行冷却的结构。然而，随着电动机动车等的普及，需要进一步的高输出化和电力转换装置的小形化。为了实现高输出化和小形化，需要提高冷却性能，使用大的功率半导体来扩大冷却面且降低热阻。功率半导体的大型化能够增大散热面积且降低对冷却介质的热阻，但随着功率半导体的大型化，电力转换装置变得大型化，同时生产率也恶化。作为提高生产率的方法，已知有将绝缘材料从目前使用的陶瓷变更成粘接性的树脂绝缘材料而省略钎焊工序的方式。然而，就树脂绝缘材料来说，这种原材料自身的绝缘性能比陶瓷差，与冷却器的粘接性或来自外界的冷却介质或水分的浸透对绝缘性能产生影响，因此在要求高可靠性的车载领域中成为课题。在专利文献1至3所公开的结构中，各绝缘层通过以树脂材料料为代表的有机系的绝缘材料而形成电配线与冷却器之间，存在因与使用环境的温度变化相比的机械应力和其它复合应力所引起的绝缘劣化的课题。在专利文献4所公开的结构中，功率半导体的散热面仅为一面，存在冷却性能低的课题。另外，也没有关于内部电子部件相对于冷却介质的密封的记载。若冷却介质浸透， 则绝缘性粘接剂的粘接力或绝缘性粘接剂及无机绝缘层自身的绝缘性能劣化，其结果是， 无法维持绝缘基板的绝缘性能。这在要求高可靠性的车载领域中成为课题。绝缘性粘接剂对于以树脂为代表的有机材料来说尤为重要。先行技术文献专利文献专利文献1 日本特开2005-57212号公报专利文献2 日本特开2007-53295号公报专利文献3 日本特开2008-193867号公报专利文献4 日本特开2005-159048号公报
技术实现思路
本专利技术所要解决的课题在于，提高功率模块及具备该功率模块的电力转换装置的绝缘可靠性。本专利技术的第一方面涉及的功率模块具备通过开关动作将直流电流转换成交流电流的半导体元件；与半导体元件电连接，且在一个主面上配置半导体元件的电配线板；配置在电配线板的另一个主面侧的树脂绝缘层；配置在隔着树脂绝缘层而与电配线板相反的一侧，且与树脂绝缘层接合的第一绝缘层；配置在隔着第一绝缘层而与树脂绝缘层相反的一侧，确保半导体元件的电绝缘的第二绝缘层；配置在隔着第二绝缘层而与第一绝缘层相反的一侧，将半导体元件产生的热量经由电配线板、树脂绝缘层、第一绝缘层及第二绝缘层散出的金属制散热构件。本专利技术的第二方面以第一方面的功率模块为基础，优选第二绝缘层的膜厚形成得比第一绝缘层的膜厚大。本专利技术的第三方面以第一方面或第二方面的功率模块为基础，优选金属制散热构件由铝合金形成，第一绝缘层通过对金属制散热构件实施无机酸系的氧化铝处理而形成在金属制散热构件上，第二绝缘层通过对金属制散热构件实施有机酸系的氧化铝处理而形成在金属制散热构件上。本专利技术的第四方面以第二方面或第三方面的功率模块为基础，优选对第二绝缘层实施的氧化铝处理为磷酸或草酸氧化铝处理。本专利技术的第五方面涉及的功率模块具备通过开关动作将直流电流转换成交流电流的半导体元件；与位于半导体元件的一侧的主电极对置配置，且与半导体元件电连接的第一电配线板；与位于半导体元件的另一侧的主电极对置配置，且与半导体元件电连接的第二电配线板；隔着第一电配线板或第二电配线板分别配置在半导体元件的两侧的树脂绝缘层；隔着树脂绝缘层而实施了用于与树脂绝缘层接合的氧化铝处理的第一绝缘层；隔着第一绝缘层而用于确保半导体元件的电绝缘的第二绝缘层；分别配置在半导体元件的两侧，将半导体元件产生的热量经由第一电配线板或第二电配线板、树脂绝缘层、第一绝缘层、及第二绝缘层散出的金属制散热构件。本专利技术的第六方面以第五方面的功率模块为基础，优选金属制散热构件由铝合金形成，第一绝缘层通过对金属制散热构件实施无机酸系的氧化铝处理而形成在金属制散热构件上，第二绝缘层通过对金属制散热构件实施有机酸系的氧化铝处理而形成在金属制散热构件上。本专利技术的第七方面涉及的功率模块具备通过开关动作将直流电流转换成交流电流的半导体元件；与位于半导体元件的一侧的主电极对置配置，且与半导体元件电连接的第一电配线板；与位于半导体元件的另一侧的主电极对置配置，且与半导体元件电连接的第二电配线板；以使第一电配线板及第二电配线板的不与半导体元件对置的面的一部分露出的方式将半导体元件、第一电配线板和第二电配线板密封的树脂密封材料；具有供由树脂密封材料密封了的半导体元件、第一电配线板和第二电配线板插入的开口的金属制壳体；插入到第一电配线板及第二电配线板的露出面与金属制壳体的内壁之间的绝缘片，金属制壳体在绝缘片与金属制壳体的对置面上形成用于与绝缘片接合的第一绝缘层，且在隔着第一绝缘层而与绝缘片相反的一侧形成第二绝缘层。本专利技术的第八方面以第七方面的功率模块为基础，优选金属制壳体由铝合金形成，第一绝缘层通过对金属制壳体实施无机酸系的氧化铝处理而形成在金属制壳体上，第二绝缘层通过对金属制壳体实施有机酸系的氧化铝处理而形成在金属制壳体上。本专利技术的第九方面以第一方面的功率模块为基础，优选电配线板由Cu合金形成， 与树脂绝缘层对置的主面被实施粗化处理或黑化处理等氧化处理。本专利技术的第十方面以第五方面的功率模块为基础，优选第一电配线板及第二电配线板由Cu合金形成，与树脂绝缘层对置的主面被实施粗化处理或黑化处理等氧化处理。本专利技术的第十一方面以第七方面的功率模块为基础，优选第一电配线板及第二电配线板由Cu合金形成，与树脂绝缘层对置的主面被实施粗化处理或黑化处理等氧化处理。专利技术效果根据本专利技术，能够提高功率模块及具备该功率模块的电力转换装置的绝缘可靠性。附图说明图1是表示混合动力机动车的控制块的图。图2是说明电力转换装置200的电路结构的图。图3(a)是本专利技术的实施方式涉及的功率模块300的剖视图，(b)是本专利技术的实施方式涉及的功率模块300的外观立体图。图4(a)是本专利技术的实施方式涉及的功率模块300的分解剖视图。图4(b)是本专利技术的实施方式涉及的功率模块300的分解立体图。图4(c)是说明本专利技术的实施方式涉及的功率模块300的开关元件的配置及电流的流动的分解立体图。图4(d)是本专利技术的实施方式涉及的功率模块300中内置的上下臂串联电路的简图。图5(a)是本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：德山健，中津欣也，斋藤隆一，佐藤俊也，石川秀明，
申请(专利权)人：日立汽车系统株式会社，
类型：发明
国别省市：
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