[发明专利]功率模块和使用它的电力转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及具有进行用于将直流电力转换为交流电力、或将交流电力转换为直流电力的开关动作的功率半导体元件的功率模块和使用它的电力转换装置。

背景技术

近年来，为了降低对环境的负荷，混合动力车和电动车的普及成为当务之急。在混合动力车和电动车中，重视搭载的部件的小型化和低成本化，电力转换装置也不例外，要求小型化和低成本化，结果，发热密度增大，所以需要提高冷却性能。

构成电力转换装置的电子部件中发热量最大的是功率模块。功率模块的冷却方式已知有例如将功率模块插入冷却剂流路，通过两面的散热肋片冷却的两面直接冷却方式（参照专利文献1）。

专利文献1记载的功率模块用导体板夹着半导体芯片，对于在第一和第二散热板各自与导体板之间隔着绝缘片进行真空热压接而成为一体的结构的散热板，用粘合剂接合底部外壳、顶部外壳和侧部外壳。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2008-259267号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，专利文献1记载的功率模块中，因为采用了使用粘合剂接合底部外壳、顶部外壳和侧部外壳的结构，所以有强度上的问题，担心将功率模块机械地固定到电力转换装置的框体时的变形、蠕变变形、疲劳破坏等的持久性。

用于解决课题的方案

根据本发明的第一方式，功率模块包括：构成逆变器电路的上下臂的多个半导体元件；与半导体元件的各个电极面分别相对地配置的多个导体板；和收纳半导体元件和导体板的模块箱，模块箱包括：与导体板的面相对置的板状的金属制的散热部件；具有被该散热部件封闭的开口部的金属制的框体，在散热部件的中央设置有竖立设置了多个散热肋片的散热肋片部，在散热部件的外周缘设置有与框体的接合部，散热部件比框体具有更高的导热性，框体比散热部件具有更高的刚度。

根据本发明的第二方式，在第一方式的功率模块中，优选散热部件是彼此相对地配置的第一散热板和第二散热板。

根据本发明的第三方式，在第二方式的功率模块中，优选第一散热板和第二散热板，在各自的散热肋片部与接合部之间具有以包围散热肋片部的方式设置的肋片周缘部，第一散热板的周缘部的弯曲刚度被设定为低于第二散热板的周缘部的弯曲刚度，使得在从外部对第一散热板和第二散热板施加向模块箱的内侧的压力时，第一散热板的周缘部优先变形。

根据本发明的第四方式，在第三方式的功率模块中，优选第一散热板的肋片周缘部的厚度比第二散热板的肋片周缘部的厚度薄。

根据本发明的第五方式，在第二至四中任一个方式的功率模块中，优选多个导体板包括经由金属接合材料与半导体元件的一个电极面连接的第一导体板和经由金属接合材料与半导体元件的另一个电极面连接的第二导体板，用密封材料密封半导体元件、第一导体板和第二导体板而成的模块一次密封体，经由绝缘部件与模块箱压接，第一和第二导体板，其一部分从密封材料露出而与绝缘部件接触。

根据本发明的第六方式，在第二至五中任一个方式的功率模块中，优选框体与第一散热板、框体与第二散热板分别通过熔化接合或固相接合而结合。

根据本发明的第七方式，通过半导体元件的开关动作将电力从直流转换为交流和从交流转换为直流的电力转换装置，包括：第二至六中任一个方式的功率模块；和形成流过冷却剂的冷却剂流路的流路形成体，功率模块，通过将第一和第二散热板配置在冷却剂流路内而与在冷却剂流路内流动的冷却剂之间进行热交换，使得来自半导体元件的热向冷却剂散热。

根据本发明的第八方式，在第七方式的电力转换装置中，优选在流路形成体形成有与冷却剂流路连通的开口部，功率模块包括：有底筒形的筒部；和凸缘部，其形成于筒部的开口且固定于流路形成体而封闭所述流路形成体的开口部，筒部通过将第一散热板和第二散热板接合到框体而形成，第一散热板和第二散热板各自设置的散热肋片竖立设置而突出到冷却剂流路。

发明效果

根据本发明，能够提供同时实现高刚度和高散热性的功率模块，和使用它的电力转换装置。

附图说明

图1是表示混合动力车的控制模块的图。

图2是说明逆变器电路的电路结构的图。

图3是电力转换装置的外观立体图。

图4是电力转换装置的分解立体图。

图5是从下方观察图4的箱的立体图。

图6是功率模块的立体图。

图7是功率模块的截面示意图。