專利名稱：變換器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有多個功率半導(dǎo)體器件、驅(qū)動功率半導(dǎo)體器件的驅(qū)動電路、和控制功率半導(dǎo)體器件的控制電路的變換器裝置，特別是涉及適合用于電動汽車的、小型的、冷卻效率良好且信賴性較高的變換器裝置。
背景技術(shù)：
在電動汽車中，要求功率半導(dǎo)體器件以及使用它的變換器裝置的小型化、高信賴性化。為了謀求功率半導(dǎo)體器件以及變換器裝置的小型化、高信賴性化，便必須提高功率半導(dǎo)體器件以及變換器裝置的冷卻效率。
以下，用圖7～圖9說明以往的一般的變換器裝置，用圖10～圖11說明與該一般的變換器裝置相比提高了冷卻效率的公知的變換器裝置的主要部分。
圖7是以往的一般的變換器裝置的平面剖面圖，圖8是其側(cè)面剖面圖，圖9是展示將功率半導(dǎo)體器件安裝在該變換器裝置上的樣態(tài)的主要部分剖面圖。
在圖7以及圖8中，變換器裝置具備相對于變換器裝置筐體1的底面用安裝螺釘3安裝的功率半導(dǎo)體器件2，固定在固定臺5上的作為電源平滑用電容器的鋁電解電容器4，檢測3相輸出導(dǎo)體91～93的電流的電流檢測器101～102以及控制單元11。
功率半導(dǎo)體器件2和鋁電解電容器4由正極側(cè)導(dǎo)體7以及負(fù)極側(cè)導(dǎo)體8和連接螺釘6電連接在一起。另外，在變換器裝置框體1的底面上設(shè)有流道13，由流過流道13內(nèi)部的制冷劑12將功率半導(dǎo)體器件2冷卻。制冷劑12例如是防凍溶液等。
另外，功率半導(dǎo)體器件2如圖9所示，是在流道13的上部安裝了散熱用金屬板14，在該散熱用金屬板14的上部接合有絕緣基板15，在該絕緣基板15的上部接合有金屬電極16，在該金屬電極16的上部接合有IGBT171以及二極管181的層疊結(jié)構(gòu)。該IGBT171、二極管181、金屬電極16以及絕緣基板15通常收納在具有絕緣性的樹脂制封裝內(nèi)，然后將該樹脂制封裝與散熱用金屬板14粘接在一起。再者，在樹脂制封裝的內(nèi)部封入了絕緣性的凝膠。
進(jìn)而，在功率半導(dǎo)體器件2的散熱用金屬板14的背面涂布有導(dǎo)熱潤滑脂19。利用該導(dǎo)熱潤滑脂19，降低在用安裝螺釘3將功率半導(dǎo)體器件2安裝在設(shè)置了流道13的變換器裝置筐體1的底面上時的接觸熱阻。
當(dāng)使以這種方式構(gòu)成的功率半導(dǎo)體器件2工作時，在將IGBT171以及二極管181通電時產(chǎn)生熱損失。由于在收容IGBT171以及二極管181的樹脂制封裝的內(nèi)部如上述那樣封入了作為絕熱材料的絕緣性的凝膠，因此在IGBT171以及二極管181上產(chǎn)生的熱的大部分傳遞到設(shè)在IGBT171以及二極管181的下部的金屬電極16。傳遞到該金屬電極16的熱經(jīng)由絕緣基板15傳遞到散熱用金屬板14。由于散熱用金屬板14如已經(jīng)敘述的那樣如圖7～圖9所示，用安裝螺釘3經(jīng)由導(dǎo)熱潤滑脂19加壓接觸在變換器裝置筐體1的底面上，因此在IGBT171以及二極管181上產(chǎn)生的熱便由制冷劑12散熱。
在上述以往的變換器裝置中存在以下的問題點(diǎn)。
第1，在以往的變換器裝置中，由于用存在于功率半導(dǎo)體器件2的周圍的安裝螺釘3，使散熱用金屬板14加壓接觸在構(gòu)成有流道13的變換器裝置筐體1的底面上，因此加壓力主要集中在安裝螺釘3的周圍，沒有均等地施加在散熱用金屬板14整體上。因此，雖然說在散熱用金屬板14的背面涂布有用于降低接觸熱阻的導(dǎo)熱潤滑脂19，但不能從散熱用金屬板14的背面整體向流道13均勻地導(dǎo)熱。并且，由于設(shè)在IGBT171的下部的絕緣基板15的厚度較薄，因此不能使在IGBT171上產(chǎn)生的熱在絕緣基板15的內(nèi)部充分地進(jìn)行熱擴(kuò)散。因此，散熱用金屬板14和變換器裝置筐體1之間的接觸熱阻變得非常大，大致與功率半導(dǎo)體器件2內(nèi)部的熱阻同等程度，冷卻效率較差。
第2，由于設(shè)在IGBT171的下部的絕緣基板15的厚度較薄，因此熱時常數(shù)(熱容)較小，其結(jié)果，由于IGBT171或二極管181的溫度上升變大，因此特別是在出現(xiàn)問題的變換器起動時，過渡熱阻變大，不能緩和溫度上升較大的問題。
在特開2003-153554號公報(bào)中提出了解決以上敘述的一般的變換器裝置的問題點(diǎn)，并提高了冷卻效率的變換器裝置。用圖10以及圖11說明該特開2003-153554號公報(bào)所公開的變換器裝置。
圖10是特開2003-153554號公報(bào)所記載的變換器裝置的、特別展示功率半導(dǎo)體器件內(nèi)部的半導(dǎo)體芯片的安裝結(jié)構(gòu)的部分縱剖面圖，圖11是該變換器裝置的功率半導(dǎo)體器件的部分立體圖。
在圖10所示的變換器裝置中，將多個作為半導(dǎo)體芯片的IGBT171以及二極管181并列連接而構(gòu)成3相變換器的1個臂，將這些半導(dǎo)體芯片設(shè)為平面形狀為正方形，并將該正方形的一邊的長度設(shè)為小于等于10mm，進(jìn)而，將這些半導(dǎo)體芯片接合在厚度大于等于1.5mm小于等于5mm的導(dǎo)體20上，并用含有陶瓷的絕緣樹脂片23將所述導(dǎo)體20粘接在冷卻器22上。
另外，如圖11所示，在所述特開2003-153554號公報(bào)所記載的變換器裝置中，對于3相變換器的各臂，假設(shè)具有圖10所示的半導(dǎo)體芯片的安裝結(jié)構(gòu)，然后將構(gòu)成W相的上側(cè)臂的4個并聯(lián)連接的IGBT171A～171D以及2個并聯(lián)連接的二極管181A～181B，與構(gòu)成3相變換器的上側(cè)臂的上側(cè)臂導(dǎo)體25配置成1列。同樣地將構(gòu)成3相變換器的W相的下側(cè)臂的4個并聯(lián)連接的IGBT172A～172D以及2個并聯(lián)連接的二極管182A～182B，與構(gòu)成3相變換器的下側(cè)臂的下側(cè)臂導(dǎo)體26配置成1列。進(jìn)而，在上側(cè)臂導(dǎo)體25以及下側(cè)臂導(dǎo)體26之間，配置有連接配置在上側(cè)臂導(dǎo)體25上的IGBT171A～171D以及二極管181A～181B和3相輸出端子32的3相輸出導(dǎo)體27。在圖11所示的例子中，下側(cè)臂導(dǎo)體26和3相輸出導(dǎo)體27由同樣的導(dǎo)體構(gòu)成。
進(jìn)而，在上側(cè)臂導(dǎo)體25以及下側(cè)臂導(dǎo)體26之間，配置有連接配置在下側(cè)臂導(dǎo)體26上的IGBT172A～172D以及二極管182A～182B和負(fù)極端子31的負(fù)極導(dǎo)體28。IGBT以及二極管和各導(dǎo)體之間由鍵合線29電連接在一起。
在圖10～圖11所示的特開2003-153554號公報(bào)所記載的變換器裝置中，將接合在導(dǎo)體20和上側(cè)臂25以及下側(cè)臂26上的IGBT171A～171D以及二極管181A～181C，相對于冷卻器22用絕緣樹脂片23直接并且正面地粘接。因而，圖9所示的以往的一般的功率半導(dǎo)體器件那樣的與冷卻器的接觸部的接觸熱阻消失了，功率半導(dǎo)體器件內(nèi)部的IGBT以及二極管芯片的熱阻減半。進(jìn)而，由于將IGBT171A～171D以及二極管181A～181C接合在厚度大于等于1.5mm小于等于5mm的導(dǎo)體20和上側(cè)臂導(dǎo)體25以及下側(cè)臂導(dǎo)體26上，因此通過導(dǎo)體20和上側(cè)臂導(dǎo)體25以及下側(cè)臂導(dǎo)體26的熱容的效果，熱時常數(shù)變大，過渡熱阻變小，變換器起動時的溫度上升變小。故冷卻效率提高，并可以謀求變換器裝置的小型化。
在特開2003-153554號公報(bào)所記載的變換器裝置中，雖然可以得到功率半導(dǎo)體器件內(nèi)部的IGBT以及二極管芯片的熱阻減半，變換器起動時的溫度上升變小的效果，但卻存在以下其他的問題點(diǎn)。
首先，由于多個并聯(lián)連接的IGBT或二極管芯片的主電路布線通過引線鍵合法被電布線，因此在將多條鍵合線布線時花費(fèi)時間，制造時間延長。
另外，即便想謀求進(jìn)一步的冷卻效率的提高，在構(gòu)造方面受到限制，很難實(shí)現(xiàn)更進(jìn)一步的冷卻效率的提高。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明是有利地解決上述問題的發(fā)明，其目的在于提供進(jìn)一步提高功率半導(dǎo)體器件的冷卻效率，從而對應(yīng)變換器裝置的通電容量的提高/小型化，并且制造性良好的變換器裝置。
為了達(dá)成上述目的，第1項(xiàng)發(fā)明，具備構(gòu)成變換器的1個臂的半導(dǎo)體芯片、與該半導(dǎo)體芯片的正極側(cè)接合的第1導(dǎo)體、和與該半導(dǎo)體芯片的負(fù)極側(cè)接合的第2導(dǎo)體，其特征在于以使所述半導(dǎo)體芯片的正極側(cè)電極與所述第1導(dǎo)體的接合面以及所述半導(dǎo)體芯片的負(fù)極側(cè)電極與所述第2導(dǎo)體的接合面分別不與冷卻所述半導(dǎo)體芯片的冷卻器的表面平行的方式，將所述第1導(dǎo)體和所述第2導(dǎo)體配置在所述冷卻器上。
第2項(xiàng)發(fā)明，其特征在于，所述第1導(dǎo)體以及所述第2導(dǎo)體，隔著含有陶瓷的絕緣樹脂片被粘接固定在所述冷卻器上。
第3項(xiàng)發(fā)明，其特征在于，在第1導(dǎo)體上設(shè)置了用絕緣樹脂片絕緣的輸入輸出端子。
第4項(xiàng)發(fā)明，其特征在于，用鍵合線連接所述半導(dǎo)體芯片和所述輸入輸出端子，并且在所述第2導(dǎo)體上設(shè)置了可以將所述鍵合線布線的缺口部。
第5項(xiàng)發(fā)明，其特征在于，在從所述半導(dǎo)體芯片看與所述冷卻器相反的一側(cè)的第1導(dǎo)體以及第2導(dǎo)體的正上方，設(shè)置了控制/驅(qū)動基板。
本發(fā)明的變換器裝置，由于IGBT以及二極管等半導(dǎo)體芯片的冷卻效率進(jìn)一步提高，熱阻低，并且，沒有通過引線鍵合法將半導(dǎo)體芯片和導(dǎo)體連接在一起，因此制造時間較短，并且制造合格率高，功率半導(dǎo)體器件的信賴性高，因而可以實(shí)現(xiàn)變換器裝置的通電容量的提高/小型化/信賴性提高。


圖1是展示本發(fā)明的第1～2實(shí)施方式的變換器裝置的、特別是3相變換器的W相上臂的功率半導(dǎo)體器件的安裝結(jié)構(gòu)的部分立體圖。
圖2是圖1的分解立體圖。
圖3是對本發(fā)明的第1～2實(shí)施方式的變換器裝置特別展示將3相變換器的U、V、W相的功率半導(dǎo)體器件安裝在冷卻器上的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖4是展示在將本發(fā)明的第1～2實(shí)施方式的變換器裝置通電時，表示由半導(dǎo)體芯片產(chǎn)生的熱損失的散熱路徑的熱流通量的解析結(jié)果的圖。
圖5是展示將本發(fā)明的第1～2實(shí)施方式的變換器裝置通電時的半導(dǎo)體芯片的過渡熱阻的解析結(jié)果的曲線圖。
圖6是本發(fā)明的第5實(shí)施方式的變換器裝置的、特別展示功率半導(dǎo)體器件和控制/驅(qū)動基板的連接的圖。
圖7是以往的一般的變換器裝置的平面剖面圖。
圖8是圖7的變換器裝置的側(cè)面剖面圖。
圖9是以往的變換器裝置的功率半導(dǎo)體器件的內(nèi)部部分剖面圖。
圖10是特開2003-153554號公報(bào)所記載的變換器裝置的、特別展示功率半導(dǎo)體器件內(nèi)部的半導(dǎo)體芯片的安裝結(jié)構(gòu)的部分縱剖面圖。
圖11是特開2003-153554號公報(bào)所記載的變換器裝置的功率半導(dǎo)體器件的部分立體圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。
(第1以及第2實(shí)施方式)用圖1～圖5說明本發(fā)明的第1以及第2實(shí)施方式。
圖1是對本發(fā)明的第1以及第2實(shí)施方式的變換器，特別是關(guān)于適用于3相變換器的W相上臂的例子，是展示功率半導(dǎo)體器件的安裝結(jié)構(gòu)的部分立體圖。圖2是圖1的分解立體圖。
圖3是對本發(fā)明的第1以及第2實(shí)施方式的變換器裝置特別展示將3相變換器的U、V、W相的功率半導(dǎo)體器件安裝在冷卻器上的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖4是展示在將本發(fā)明的第1以及第2實(shí)施方式的變換器裝置通電時，由半導(dǎo)體芯片產(chǎn)生的熱的散熱路徑的熱流通量的解析結(jié)果的圖。
圖5是展示本發(fā)明的第1以及第2實(shí)施方式的變換器裝置的半導(dǎo)體芯片的過渡熱阻的解析結(jié)果的曲線圖。
在圖1以及圖2中，變換器裝置的3相變換器的W相的上臂是通過將作為半導(dǎo)體芯片的IGBT171A～D以及二極管181A～C并聯(lián)連接而構(gòu)成的，其中半導(dǎo)體芯片是平面形狀為正方形并且其一邊的尺寸長度小于等于10mm。在圖1以及圖2中，例示了IGBT并列4個、二極管并列3個的情況。
如圖2的分解立體圖所示，將構(gòu)成3相變換器的W相上臂的4個并聯(lián)連接的IGBT171A～D以及3個并聯(lián)連接的二極管181A～C，在構(gòu)成3相變換器的W相上臂的第1W相上臂導(dǎo)體33上配置成1列，然后經(jīng)由熱緩沖板34接合其集電極側(cè)(即，正極側(cè))。另外，經(jīng)由熱緩沖板34將第2W相上臂導(dǎo)體35接合在IGBT171A～D以及3個并聯(lián)連接的二極管181A～C的發(fā)射極側(cè)(即，負(fù)極側(cè))。
第1W相上臂導(dǎo)體33以及第2W相上臂導(dǎo)體35的材質(zhì)，從后述的半導(dǎo)體芯片的冷卻作用的觀點(diǎn)來看最好是銅，但也可以是鋁等其他的金屬，或Al-SiC等金屬基復(fù)合材料。
熱緩沖板34的材質(zhì)，是具有作為IGBT171A～D以及二極管181A～C的材質(zhì)的Si、和第1W相上臂導(dǎo)體33以及第2W相上臂導(dǎo)體35的材質(zhì)的大致中間的線膨脹系數(shù)的材質(zhì)，例如是Mo等低熱膨脹金屬材料。熱緩沖板34特別是在需要長壽命的情況下必須設(shè)置。
IGBT171A～D或二極管181A～C與熱緩沖板34的接合，和第1W相上臂導(dǎo)體33或第2W相上臂導(dǎo)體35與熱緩沖板34的接合，可以用例如Sn/Pb等低熔點(diǎn)焊錫或例如Sn/Ag/Cu等高熔點(diǎn)焊錫接合，但也可以用例如銀膏等導(dǎo)電性粘接劑接合。
進(jìn)而，如圖3所示，關(guān)于第1W相上臂導(dǎo)體33以及第2W相上臂導(dǎo)體35，以使IGBT171A～D以及二極管181A～C的正極側(cè)(集電極側(cè))電極以及負(fù)極側(cè)(發(fā)射極側(cè))電極的接合面相對于冷卻器32的表面垂直的方式，將相對于這些第1W相上臂導(dǎo)體33以及第2W相上臂導(dǎo)體35的所述接合面垂直的面(底面)，用含有陶瓷的W相絕緣樹脂片36粘接在冷卻器22上。這樣，以使設(shè)置了IGBT171A～D以及二極管181A～C的正極側(cè)電極以及負(fù)極側(cè)電極的兩個表面延長的面相對于冷卻器22的表面正交的狀態(tài)，通過向第1W相上臂導(dǎo)體33以及第2W相上臂導(dǎo)體35的導(dǎo)熱冷卻IGBT171A～D以及二極管181A～C。
W相絕緣樹脂片36例如是在絕緣樹脂中填充了氮化硼等陶瓷填料的薄片，熱傳導(dǎo)率是2～4W/mK，厚度是0.05～0.15mm左右。
進(jìn)而，在第2W相上臂導(dǎo)體35的旁邊，以確保一定的絕緣距離的方式配置接合有構(gòu)成W相的下臂的IGBT以及二極管的第1W相下臂導(dǎo)體37以及第2W相下臂導(dǎo)體38，以與上臂相同的結(jié)構(gòu)粘接在W相絕緣樹脂片36上。
在第1W相上臂導(dǎo)體33上連接有W相正極端子39，在第2W相上臂導(dǎo)體35以及第1W相下臂導(dǎo)體37上連接有W相輸出端子41，在第2W相下臂導(dǎo)體38上連接有W相負(fù)極端子40。
在冷卻器22上，V相絕緣樹脂片42以及U相絕緣樹脂片43也和W相絕緣樹脂片36分開一定的距離地被粘接在一起，各個絕緣樹脂片上的功率半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)與W相完全相同。
圖1以及圖2所示的IGBT171以及二極管181的材質(zhì)是Si，在將與這些半導(dǎo)體芯片接合的第1W相上臂導(dǎo)體33以及第2W相上臂導(dǎo)體35的材質(zhì)為銅時，該IGBT以及二極管和導(dǎo)體的線膨脹系數(shù)不同。這時，由于負(fù)載因變換器裝置的工作以及停止而從IGBT產(chǎn)生的熱的溫度循環(huán)，因此對于經(jīng)由熱緩沖板34接合IGBT或二極管和導(dǎo)體的焊錫而言，產(chǎn)生剪切應(yīng)力，并出現(xiàn)非線形變形。一旦該非線形變形的值變大，經(jīng)過一段時間后有可能在焊錫上出現(xiàn)裂紋等。為了提高變換器裝置的信賴性/耐久性，特別是在沒有設(shè)置熱緩沖板34的情況下，和即便在設(shè)置了熱緩沖板34的情況下，為了進(jìn)一步提高信賴性/·耐久性，最好縮小非線形變形的值。在此，如果IGBT171以及二極管181的芯片尺寸變大，焊錫的非線形變形增大。為了確保變換器裝置的信賴性/耐久性，便必須將從平面看的芯片尺寸設(shè)為大致其一邊的長度為小于等于10mm。
另一方面，如果關(guān)于IGBT171以及二極管181的芯片尺寸如上述那樣將其一邊的長度設(shè)為小于等于10mm，由于每1個芯片的通電容量變小，因此用單一的芯片構(gòu)成作為電動汽車用的數(shù)10kW的變換器裝置，便會容量不足。于是，為了構(gòu)成這樣的電動汽車用的變換器裝置，便必須有多個芯片的并聯(lián)連接。
另外，特別是為了降低變換器起動時的溫度上升，并通過所述各導(dǎo)體的熱擴(kuò)散的效果降低穩(wěn)態(tài)熱阻，關(guān)于W·V·U各相，第1導(dǎo)體以及第2導(dǎo)體的與冷卻器22粘接的面(底面)的各面積，必須與圖11所示的特開2003-153554號公報(bào)所記載的將上側(cè)臂導(dǎo)體25以及下側(cè)臂導(dǎo)體26和冷卻器22粘接的面的面積相同。
以下說明第1以及第2實(shí)施方式的變換器裝置的作用效果。
圖4是將變換器裝置通電時作為在作為半導(dǎo)體芯片的IGBT171A上產(chǎn)生的熱損失的熱被傳遞到冷卻器22并被冷卻時的、熱的流動，作為穩(wěn)態(tài)的熱流通量的解析結(jié)果而展示的圖，是圖1的IV-IV剖面上的解析結(jié)果。
另外，圖5是比較圖7～圖9所示的以往的一般的功率半導(dǎo)體器件，圖10～圖11所示的特開2003-153554號公報(bào)所記載的功率半導(dǎo)體器件、和本發(fā)明的變換器裝置的功率半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體芯片的過渡熱阻的解析結(jié)果。再者，在圖4以及圖5的解析中，第1導(dǎo)體以及第2導(dǎo)體的材質(zhì)是銅。
在特開2003-153554號公報(bào)所記載的圖11的功率半導(dǎo)體器件中，由于鍵合線非常細(xì)并且熱阻非常大，因此在IGBT172A上產(chǎn)生的熱損失，大致全都傳遞給下側(cè)臂導(dǎo)體26，并被冷卻器22散熱。
與此相對，在本發(fā)明的變換器裝置的功率半導(dǎo)體器件中，如圖4中用箭頭表示熱流通量那樣，在IGBT172A上產(chǎn)生的熱，通過其接合面，大約一半傳遞給第1W相上臂導(dǎo)體33，剩下的大約一半傳遞給第2W相上臂導(dǎo)體35，進(jìn)而傳遞給冷卻器22并被冷卻。正如從圖4所明白的那樣，根據(jù)本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，IGBT以及二極管從正極側(cè)的面以及負(fù)極側(cè)的面這兩面，被具有較大的熱容的導(dǎo)體冷卻。
這樣，在本發(fā)明中，由于IGBT被第1導(dǎo)體以及第2導(dǎo)體兩面冷卻，因此冷卻效率較高。如果用圖5的曲線圖表示它，10～20sec的穩(wěn)態(tài)熱阻，與特開2003-153554號公報(bào)所記載的圖11的功率半導(dǎo)體器件相比，大約被降低了40％。進(jìn)而，在變換器起動時出現(xiàn)問題的0.1～0.3sec的過渡熱阻，通過由第1導(dǎo)體以及第2導(dǎo)體進(jìn)行的半導(dǎo)體芯片的兩面冷卻以及這些導(dǎo)體的熱容的效果，與特開2003-153554號公報(bào)所記載的圖11的功率半導(dǎo)體器件相比，也降低了約50％。
另外，在用于本發(fā)明的變換器裝置的功率半導(dǎo)體器件中，由于只要用焊錫分別接合IGBT以及二極管和第1導(dǎo)體以及第2導(dǎo)體，主電路的電布線便完成了，因此不需要如圖11所示的特開2003-153554號公報(bào)所記載的功率半導(dǎo)體器件那樣將多條鍵合線布線的工序，可以縮短制造時間。
進(jìn)而，在用于本發(fā)明的變換器裝置的功率半導(dǎo)體器件中，由于通過正極側(cè)的第1導(dǎo)體以及負(fù)極側(cè)的第2導(dǎo)體將IGBT以及二極管布線，因此流過第1導(dǎo)體以及第2導(dǎo)體的電流的方向相反，寄生在布線上的布線電感與以往的一般的半導(dǎo)體器件以及特開2003-153554號公報(bào)所記載的功率半導(dǎo)體器件相比變得非常小。
如以上所敘述的那樣，在本發(fā)明的第1以及第2實(shí)施方式的圖1～圖5所示的變換器裝置中，功率半導(dǎo)體器件內(nèi)部的IGBT以及二極管芯片的熱阻進(jìn)一步降低，IGBT以及二極管芯片的溫度上升在變換器起動時以及穩(wěn)態(tài)這兩種情況下都變低，冷卻效率提高。進(jìn)而，功率半導(dǎo)體器件內(nèi)部的布線電感變得非常小。由此，可以謀求變換器裝置的信賴性提高/小型化，同時功率半導(dǎo)體器件的制造合格率也提高。
再者，在圖1～圖5所示的變換器裝置中，雖然以IGBT171A～D以及二極管181A～C的與正極側(cè)(集電極側(cè))電極以及負(fù)極側(cè)(發(fā)射極側(cè))電極的接合面相對于冷卻器22的表面垂直的方式，配置第1W相上臂導(dǎo)體33以及第2W相上臂導(dǎo)體35，但本發(fā)明的變換器裝置不限于將上述接合面與冷卻面的表面配置成垂直方向。只要將上述接合面與冷卻面的表面非平行地配置，然后將半導(dǎo)體芯片配置在通過第1導(dǎo)體以及第2導(dǎo)體進(jìn)行兩面冷卻的方向上即可，與角度無關(guān)。
(第3～4實(shí)施方式)
其次，用圖2說明本發(fā)明的第3～4實(shí)施方式。
在圖2所示的功率半導(dǎo)體器件中，將柵極端子以及讀出端子等輸入輸出端子45，用與W相絕緣樹脂片36同樣的輸入輸出端子絕緣樹脂片44粘接安裝在第1W相上臂導(dǎo)體33上。然后，用鍵合線29將IGBT171A～D和柵極端子以及讀出端子等輸入輸出端子45連接在一起。進(jìn)而，在第2W相上臂導(dǎo)體35上設(shè)有布線用缺口部46，可以將鍵合線29布線。
圖2所示的功率半導(dǎo)體器件的制造方法，是最初用輸入輸出端子絕緣樹脂片44將輸入輸出端子45粘接安裝在第1W相上臂導(dǎo)體33上。其次，用焊錫或?qū)щ娦哉辰觿瑢⒌?W相上臂導(dǎo)體33、以及IGBT171A～D以及二極管181A～C、以及熱緩沖板34以及第2W相上臂導(dǎo)體35接合在一起。最后，如圖1所示，利用布線用缺口部46的空間，用鍵合線29連接輸入輸出端子45和IGBT171A～D。
其他的構(gòu)成與第1～2實(shí)施方式相同。
在圖2所示的結(jié)構(gòu)的變換器裝置中，在圖1所示的半導(dǎo)體器件的制造結(jié)束之后，在將該半導(dǎo)體器件粘接在冷卻器上之前，可以利用輸入輸出端子進(jìn)行用于分辨半導(dǎo)體芯片的不良的電特性檢查，可以在制造過程中去掉不良品，提高制造合格率。
(第5實(shí)施方式)用圖6說明本發(fā)明的第5實(shí)施方式。
圖6是展示本發(fā)明的第5實(shí)施方式的變換器裝置的、特別是功率半導(dǎo)體器件和控制/驅(qū)動基板的連接的圖。
在圖6的功率半導(dǎo)體器件中，將用于控制/驅(qū)動半導(dǎo)體芯片的控制·驅(qū)動基板47設(shè)在從作為半導(dǎo)體芯片的IGBT以及二極管看，成為與冷卻器22相反側(cè)的第1W相上臂導(dǎo)體33以及第2W相上臂導(dǎo)體35的正上方，并與輸入輸出端子45連接在一起。其他的構(gòu)成與第1～4
在以往公知的半導(dǎo)體器件中，在嘗試將半導(dǎo)體芯片進(jìn)行兩面冷卻時，控制·驅(qū)動基板和輸入輸出端子的連接容易變復(fù)雜并且變長。但是，通過采用本發(fā)明的功率半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)，由于輸入輸出端子45被以最短地輸出到與冷卻器22相反的一側(cè)的上部，因此既能夠高效率地在兩面冷卻半導(dǎo)體芯片，又能夠使控制·驅(qū)動基板和輸入輸出端子的布線變?yōu)樽疃獭?br> 在圖6那樣的結(jié)構(gòu)的變換器裝置中，由于控制·驅(qū)動基板和輸入輸出端子的布線最短，因此可以大幅度降低由噪音導(dǎo)致的誤動作等，信賴性提高。
權(quán)利要求
1.一種變換器裝置，具備構(gòu)成變換器的1個臂的半導(dǎo)體芯片、與該半導(dǎo)體芯片的正極側(cè)接合的第1導(dǎo)體、和與該半導(dǎo)體芯片的負(fù)極側(cè)接合的第2導(dǎo)體，其特征在于以使所述半導(dǎo)體芯片的正極側(cè)電極與所述第1導(dǎo)體的接合面以及所述半導(dǎo)體芯片的負(fù)極側(cè)電極與所述第2導(dǎo)體的接合面分別不與冷卻所述半導(dǎo)體芯片的冷卻器的表面平行的方式，將所述第1導(dǎo)體和所述第2導(dǎo)體配置在所述冷卻器上。
2.如權(quán)利要求1所述的變換器裝置，其特征在于，所述第1導(dǎo)體以及所述第2導(dǎo)體，隔著含有陶瓷的絕緣樹脂片被粘接固定在所述冷卻器上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的變換器裝置，其特征在于，在所述第1導(dǎo)體上設(shè)置了用絕緣樹脂片絕緣的輸入輸出端子。
4.如權(quán)利要求3所述的變換器裝置，其特征在于，用鍵合線連接所述半導(dǎo)體芯片和所述輸入輸出端子，并且在所述第2導(dǎo)體上設(shè)置了可以將所述鍵合線布線的缺口部。
5.如權(quán)利要求1～4的任意一項(xiàng)所述的變換器，其特征在于，在從所述半導(dǎo)體芯片看與所述冷卻器相反的一側(cè)的第1導(dǎo)體以及第2導(dǎo)體的正上方，設(shè)置了控制/驅(qū)動基板。
全文摘要
提供進(jìn)一步提高功率半導(dǎo)體器件的冷卻效率，從而對應(yīng)變換器裝置的通電容量的提高/小型化，并且制造性良好的變換器裝置。具備構(gòu)成變換器的1個臂的半導(dǎo)體芯片，與該半導(dǎo)體芯片的正極側(cè)接合的第1導(dǎo)體(33)，和與該半導(dǎo)體芯片的負(fù)極側(cè)接合的第2導(dǎo)體(35)，以所述半導(dǎo)體芯片的正極側(cè)電極與所述第1導(dǎo)體(33)的接合面以及所述半導(dǎo)體芯片的負(fù)極側(cè)電極與所述第2導(dǎo)體(35)的接合面，相對于冷卻所述半導(dǎo)體芯片的冷卻器(22)的表面分別是非平行的方式，將所述第1導(dǎo)體(33)以及所述第2導(dǎo)體(35)配置在所述冷卻器(22)的上方。
文檔編號H02M7/48GK1961474SQ20058001792
公開日2007年5月9日 申請日期2005年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月3日
發(fā)明者大部利春, 田多伸光, 關(guān)谷洋紀(jì), 二宮豪 申請人:株式會社東芝