專利名稱:電力轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓的換流器以及將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓的轉(zhuǎn)換器的電力轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
迄今為止，將直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓的換流器(inverter)以及將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓的轉(zhuǎn)換器(converter)的電力轉(zhuǎn)換裝置，如專利文獻(xiàn)1中所揭示的那樣由多個(gè)開關(guān)元件進(jìn)行電力轉(zhuǎn)換動(dòng)作的裝置已為所知。還有，上述專利文獻(xiàn)1中，揭示了因?yàn)樽鳛橹鏖_關(guān)元件使用的是由SiC半導(dǎo)體形成的元件，所以，可以提高PWM控制的載波頻率，與以前的構(gòu)成相比具有可以改善效率的特點(diǎn)。
上述碳化硅(SiC)半導(dǎo)體等那樣的寬帶隙(wide band gap)半導(dǎo)體，由于絕緣破壞電場與以前的硅(Si)半導(dǎo)體相比約高10倍，使元件的高耐壓就變得容易，若是相同的耐壓，與硅(Si)半導(dǎo)體的情況相比接可以降低裝置的厚度，就能夠得到導(dǎo)通損失小且體積小的元件。
還有，上述寬帶隙半導(dǎo)體因?yàn)槟軌蚋咚賱?dòng)作以及在高溫下(例如300度)動(dòng)作，所以，在謀求了因高速動(dòng)作的整體裝置的高效率的同時(shí)，伴隨著芯片的小型化即便是在高溫下也可以動(dòng)作，由此可以謀求裝置的小型化。
(專利文獻(xiàn)1)日本專利公開2006-425 號公報(bào)
(發(fā)明所要解決的課題)
然而，由于使用上述這樣的寬帶隙半導(dǎo)體，可以實(shí)現(xiàn)能夠高溫動(dòng)作的元件，但是這種情況下，由于要在元件周圍設(shè)置驅(qū)動(dòng)器以及CPU等的周邊部件，要是寬帶隙半導(dǎo)體形成的元件的小型化而升高溫度的話，這些位于周邊的相對耐熱溫度低的部件就可能受到熱損傷。
為此，即便是用上述那樣的寬帶隙半導(dǎo)體構(gòu)成元件，由于要受到周邊部件溫度上升的制約，就出現(xiàn)了實(shí)質(zhì)上無法在高溫下動(dòng)作的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述各點(diǎn)所發(fā)明，其目的在于得到即便是在使用寬帶隙半導(dǎo)體構(gòu)成芯片的情況下，也不會由于該芯片產(chǎn)生的熱使耐熱溫度低的部件受到熱損傷的構(gòu)成的電力轉(zhuǎn)
換裝置。
(為解決課題的方法)
為了達(dá)成上述目的，第一方面的發(fā)明所涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置中，通過熱絕緣部件對周邊部件25和包含芯片21的耐熱溫度高的芯片部20進(jìn)行熱絕緣，使得耐熱溫度低的上述周邊部件25不會因?yàn)閷拵栋雽?dǎo)體形成的芯片21的熱量而受到熱損傷。
具體的講，第一方面的發(fā)明中，是以包括由寬帶隙半導(dǎo)體的芯片21、及具有與該芯片21同等以上耐熱溫度的部件22、23構(gòu)成的芯片部20，和位于該芯片部20的周邊且比上述芯片21的耐熱溫度低的周邊部件25的電力轉(zhuǎn)換裝置為對象的。并且，通過熱絕緣部件對上述芯片部20和該周邊部件25進(jìn)行熱絕緣，使得上述周邊部件25的溫度不超過該周邊部件25的耐熱溫度。
在此，上述熱絕緣并不是完全遮斷傳熱，而是包含抑制傳熱的部分。
根據(jù)這個(gè)構(gòu)成，由寬帶隙半導(dǎo)體的芯片21和與該芯片21具有同等以上耐熱溫度的部件22、23構(gòu)成的芯片部20的熱量，因?yàn)橐种屏讼虮仍撔酒?1耐熱溫度還低的周邊部件25的傳熱，就可以防止由上述芯片21的熱量使周邊部件25變成高溫而受到熱的損傷。
因此，能夠使寬帶隙半導(dǎo)體形成的芯片21在高溫條件下動(dòng)作，得到該芯片21的小型化和高速動(dòng)作。
上述構(gòu)成中，上述芯片部20還包括用以散發(fā)上述芯片21的熱量的散熱器23、和用以向該散熱器23傳導(dǎo)芯片21的熱量的傳熱部件22，上述傳熱部件22及上述散熱器23的至少一個(gè)，由上述周邊部件25通過作為上述熱絕緣部件的斷熱部件M支撐著。
通過這樣做，上述芯片21產(chǎn)生的熱量通過傳熱部件22從散熱器23散熱，所以就可以有效的降低該芯片21的溫度。而且對于上述周邊部件25，在由斷熱部件M抑制從傳熱部件22的傳熱的狀態(tài)下至少支撐上述傳熱部件22及散熱器23之一，所以不會因?yàn)樯鲜鲂酒?1的熱量使該周邊部件25變成高溫而且確實(shí)能夠支撐上述傳熱部件22及散熱器23 的至少一個(gè)。也就是，在防止周邊部件25的熱損傷的同時(shí)，還省略了用以支撐上述傳熱部件22及散熱器23的至少一個(gè)的另外的部件，由此，得到裝置整體的小型化和成本降低。
在此，上述斷熱部件M最好的是用以粘結(jié)上述周邊部件25和上述傳熱部件22及上述散熱器23的至少一個(gè)的耐熱粘結(jié)劑(第二方面的發(fā)明)。這樣，通過使用斷熱性粘結(jié)劑，防止了由于芯片21的熱量通過傳熱部件22使周邊部件25變成高溫的同時(shí)，可以在該周邊部件25上粘結(jié)固定傳熱部件22及散熱器23的其中之一。另外，作為上述耐熱性粘結(jié)劑，最好的是聚酰亞胺系或陶瓷系的材料。
還有，在以上的構(gòu)成中，組裝了由寬帶隙半導(dǎo)體形成的部件的印刷基板，根據(jù)組裝的元件66、67的動(dòng)作溫度分成高溫部63和低溫部62，在上述印刷基板上電連接該高溫部 63和低溫部62的圖案64、64，中，設(shè)置了傳熱抑制器64a、65 (第三方面的發(fā)明)。
根據(jù)這個(gè)構(gòu)成，在印刷基板61上組裝了動(dòng)作溫度高的元件67和動(dòng)作溫度低的元件66，兩者由圖案64電連接的情況下，通過在該圖案64上設(shè)置傳熱抑制器64a、65，能夠防止高溫部63，也就是從該動(dòng)作溫度高的元件67向低溫部62，也就是動(dòng)作溫度低的元件66 傳熱使該低溫部62的元件66變成高溫。
在上述構(gòu)成中，上述傳熱抑制器6 最好的是上述圖案64中熱阻相對大的部分 (第四發(fā)明的發(fā)明)。這樣，通過在圖案64上設(shè)置熱阻抗大的部分6 作為傳熱抑制器，可以抑制從上述高溫部63向低溫部62傳熱，就可以防止低溫部62變成高溫。
還有，上述傳熱抑制器65還可以是在上述圖案64上設(shè)置的阻礙從上述高溫部63 向低溫部62的熱傳導(dǎo)的阻抗體65 (第五方面的發(fā)明)。通過這樣的設(shè)置阻抗體65，也可以阻礙從上述高溫部63向低溫部62的熱傳導(dǎo)，也就可以防止該低溫部62變成高溫。
在此，上述寬帶隙半導(dǎo)體是碳化硅(SiC)半導(dǎo)體(第六方面的發(fā)明)。這樣通過使用碳化硅(SiC)半導(dǎo)體，可以得到低損失且高耐熱性的半導(dǎo)體芯片13。
-發(fā)明的效果-[0025]根據(jù)本發(fā)明所涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置，因?yàn)闊峤^緣了包含寬帶隙半導(dǎo)體形成的芯片 21的能夠高溫動(dòng)作的芯片部20、和比它的耐熱溫度低的周邊部件25之間，就可以防止該周邊部件25由于上述芯片21的熱量變成高溫，也就可以防止該周邊部件25受到熱損傷。因此，在高溫條件下使寬帶隙半導(dǎo)體形成的芯片21動(dòng)作成為可能，得到該芯片21的小型化、 高速動(dòng)作化。并且，上述芯片部20具有用以散熱芯片21的熱量的散熱器23和用以向該散熱器23傳遞芯片21的熱量的傳熱部件22，上述傳熱部件22及散熱器23的至少一個(gè)，通過斷熱部件M支撐于周邊部件25上，所以在確實(shí)防止了周邊部件25由芯片21的熱量變成高溫的同時(shí)還至少簡化了上述傳熱部件22及散熱器23的一個(gè)的支撐結(jié)構(gòu)，得到裝置整體的小型化及成本的降低。
還有，根據(jù)第二方面的發(fā)明，上述斷熱部件M因?yàn)槭悄蜔嵴辰Y(jié)劑，由該粘結(jié)劑至少使傳熱部件22及散熱器23的一個(gè)確實(shí)的支撐在周邊部件25上的同時(shí)，也抑制了從該傳熱部件22向周邊部件25的熱傳導(dǎo)，就可以防止該周邊部件25變成高溫。
還有，根據(jù)第三方面的發(fā)明，在組裝了包含寬帶隙半導(dǎo)體的元件66、67的印刷基板61上，因?yàn)樵趫D案64上設(shè)置了連接組裝了元件66、67的動(dòng)作溫度高的高溫部63和動(dòng)作溫度低的低溫部62的傳熱抑制器64a、65，所以防止了通過該圖案64而由于高溫部63的熱量使低溫部62變成高溫而受到熱損傷。
還有，根據(jù)第四方面的發(fā)明，通過設(shè)置相對上述圖案64熱阻抗大的部分64a，高溫部63的熱傳導(dǎo)由該圖案64的熱阻抗高的部分6 阻礙，所以確實(shí)防止了低溫部62變成高
再有，根據(jù)第五方面的發(fā)明，通過在上述圖案64上設(shè)置阻礙從高溫部63向低溫部 62的熱傳導(dǎo)的阻抗體65，就更確實(shí)的可以防止通過該圖案64的由于高溫部63的熱量的低溫部62變成高溫。
還有，根據(jù)第六方面的發(fā)明，寬帶隙半導(dǎo)體是碳化硅(SiC)半導(dǎo)體，得到體積小且能夠高溫動(dòng)作的主開關(guān)元件13。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式1所涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的主電路的一例的電路圖。
圖2是概略表示芯片的組裝結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖3是涉及實(shí)施方式1的變形例的相當(dāng)于圖2的圖。
圖4是概略表示實(shí)施方式2所涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的基板疊層結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖5是實(shí)施方式3所涉及的相當(dāng)于圖4的圖。
圖6是實(shí)施方式3的變形例所涉及的相當(dāng)于圖4的圖。
圖7是概略表示實(shí)施方式4所涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的基板結(jié)構(gòu)的上表面圖。
圖8是實(shí)施方式4中在圖案上設(shè)置阻抗體的情況下的相當(dāng)于圖7的圖。
圖9(a)是模式表示由碳化硅(SiC)構(gòu)成的只是元件的情況的熱絕緣樣子的模式圖。
圖9(b)是模式表示由碳化硅(SiC)構(gòu)成元件及驅(qū)動(dòng)器的封裝體的情況的熱絕緣樣子的模式圖。
符號說明[0042]10電力轉(zhuǎn)換裝置
20芯片部
21芯片
22銅基板(傳熱部件)
23,45散熱片(heat sink)(放熱器)
24斷熱部件
25,61印刷基板
26、47、54、55 遮熱板
27焊接線(bonding wire)
41、70封裝體
42、52端子
43印刷基板
44、64圖案(pattern)
46風(fēng)扇
51高耐熱性印刷基板
53低耐熱性印刷基板
62低溫部
63高溫部
64a熱阻抗大的部分
65阻抗體
66、67、71元件
72驅(qū)動(dòng)部
73CPU (周邊部件)
74周邊電路(周邊部件)
75熱絕緣
具體實(shí)施方式
以下，基于附圖詳細(xì)說明本發(fā)明所涉及的實(shí)施方式。尚，以下最好的實(shí)施方式的說明，本質(zhì)上不過是個(gè)例子，本發(fā)明無意于限制它的適用物或它的用途。
《實(shí)施方式1》
-整體構(gòu)成-
圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式1所涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置10的電路的一例。這個(gè)電力轉(zhuǎn)換裝置10，包括將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓的轉(zhuǎn)換器11、和用以將由該轉(zhuǎn)換器11轉(zhuǎn)換了的直流電壓轉(zhuǎn)換成三相交流電壓的換流器12，上述轉(zhuǎn)換器11連接在交流電源1上，上述換流器12連接在作為負(fù)荷的馬達(dá)2上。
上述轉(zhuǎn)換器11及換流器12具有多個(gè)主開關(guān)元件13、13、...，由該主開關(guān)元件13、 13、...的開關(guān)動(dòng)作在上述轉(zhuǎn)換器11上進(jìn)行從交流電壓向直流電壓轉(zhuǎn)變的整流動(dòng)作及在上述換流器12上進(jìn)行從直流電壓向三相交流電壓轉(zhuǎn)變的電力轉(zhuǎn)變動(dòng)作。
還有，上述電力轉(zhuǎn)換裝置10中，在為了平滑上述轉(zhuǎn)換器11的輸出電壓的兩個(gè)電容器14、14為串聯(lián)的狀態(tài)下，相對于該轉(zhuǎn)換器11及換流器12為并列設(shè)置。
上述轉(zhuǎn)換器11包括由上述主開關(guān)元件13、13組成的半橋型的電路，上述串聯(lián)連接的兩個(gè)電容器14、14之間，連接著交流電源1的一端。由此，上述轉(zhuǎn)換器11及電容器14、 14構(gòu)成倍壓器。尚，本實(shí)施方式中，是半橋型的倍壓器，但是并不限于此，還可以是全橋式電路，或者是進(jìn)行同期整流的同期整流電路。
上述主開關(guān)元件13，導(dǎo)通損失低，是由能夠高速動(dòng)作或高溫動(dòng)作的SiC等的寬帶隙半導(dǎo)體構(gòu)成。上述主開關(guān)元件13，只要是能夠進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作的，例如既可以是圖1所示的 IGBT，也可以是單極型晶體管的MOSFET等。上述各主開關(guān)元件13中，分別逆向并列設(shè)置了二極管15。
尚，上述電力轉(zhuǎn)換裝置10，不限于如上所述的構(gòu)成，例如，既可以是只進(jìn)行從交流電壓向直流電壓的整流動(dòng)作的轉(zhuǎn)換裝置，也可以是只進(jìn)行從直流電壓向交流電壓的電力轉(zhuǎn)換的換流裝置。
-芯片的組裝結(jié)構(gòu)-
接下來，以下說明在如上所述的構(gòu)成的電力轉(zhuǎn)換裝置10中，由碳化硅(SiC)等的寬帶隙半導(dǎo)體構(gòu)成芯片的情況下的該芯片的組裝結(jié)構(gòu)。尚，在此，是說明用碳化硅(SiC)等寬帶隙半導(dǎo)體構(gòu)成上述主開關(guān)元件13的例子，但是并不限于此，也可以由寬帶隙半導(dǎo)體構(gòu)成其他元件。
上述碳化硅(SiC)等的寬帶隙半導(dǎo)體形成的芯片21在高溫環(huán)境下也能夠動(dòng)作，因?yàn)樵撔酒?1成為了高溫，如圖2所示，構(gòu)成為通過作為傳熱部件的銅基板22散熱上述芯片21的熱量。也就是，上述芯片21，設(shè)置在按照散熱器23、銅基板22的順序疊層的疊層體的表面上，由該疊層體和芯片21構(gòu)成本發(fā)明的芯片部20。
還有，上述銅基板22上，在它側(cè)面隔著斷熱部件M設(shè)置了例如樹脂制的印刷基板 25、25。詳細(xì)的，這個(gè)斷熱部件對，是聚酰亞胺(polyimide)系及陶瓷系的耐熱粘結(jié)劑，由該粘結(jié)劑上述印刷基板25、25粘結(jié)固定在相對銅基板22上表面的基本重疊的位置。尚，上述印刷基板25相當(dāng)于第一發(fā)明的周邊部件。
由此，不需要再另外設(shè)置上述銅基板22及散熱器23的支撐結(jié)構(gòu)，可以由上述印刷基板25、25支撐，所以減少了部件點(diǎn)數(shù)減小了裝置整體的體積及降低了成本。而且，上述印刷基板25、25，是由相對于銅基板22是斷熱部件M的耐熱粘結(jié)劑粘結(jié)固定的，所以防止了芯片21的熱量通過上述銅基板22傳給印刷基板25、25而使其變得高溫。尚，不限于上述銅基板22及散熱器23由銅基板22支撐，其中的任何一個(gè)也可以由另外的支撐物支撐。
還有，上述芯片部20和上述印刷基板25、25之間，設(shè)置了用以抑制從該芯片部20 的熱輻射而使該印刷基板25、25的溫度上升的遮熱板沈、26、…。具體的講，上述遮熱板 26,26,…，分別設(shè)置在上述芯片21組裝的銅基板22及印刷基板25、25之間，以及該印刷基板25、25和散熱器23之間，構(gòu)成為從上述芯片21的輻射熱保護(hù)上述印刷基板25、25。上述遮熱板26、26、…，最好的是具有陶瓷等那樣的耐熱性的部件，但是并不限于此，只要是能夠降低從上述芯片21輻射的熱量什么東西都可以。
這樣，通過設(shè)置上述遮熱板沈、26、···，確實(shí)可以防止因?yàn)樯鲜鲂酒?1的熱量的影響引起的印刷基板25、25的高溫，也就確實(shí)可以防止該印刷基板25、25受到熱的損傷。
在此，在上述這樣的構(gòu)成中，為了分別電連接上述芯片21及銅基板22和上述印刷基板25上的圖案(省略圖示)，應(yīng)用了使用焊接線27、27的焊絲連接線(wrie bond)的構(gòu)成。通過用這個(gè)焊接線27、27連接，與由圖案等連接的情況相比能夠防止從上述芯片部20 向印刷基板25、25的熱傳導(dǎo)，所以就可以抑制該印刷基板25、25的溫度上升。因此，可以進(jìn)一步確實(shí)的防止該印刷基板25、25變?yōu)楦邷囟艿綗釗p傷。
-實(shí)施方式1的效果-
上述實(shí)施方式1中，將碳化硅(SiC)的寬帶隙半導(dǎo)體形成的芯片21組裝到銅基板 22和散熱器23的疊層體上構(gòu)成芯片部20的同時(shí)，通過耐熱粘結(jié)劑MJ4將印刷基板25、 25固定到上述銅基板22上，所以可以將上述芯片21的熱量通過銅基板22從散熱器23有效的散熱的同時(shí)，不需要另外設(shè)置上述印刷基板25、25的支撐結(jié)構(gòu)，可以支撐在上述銅基板22上，所以由削減了部件的數(shù)量縮小了整個(gè)裝置降低了成本。
還有，因?yàn)樯鲜鲇∷⒒?5、25和銅基板22之間由作為斷熱部件的耐熱粘結(jié)劑M 粘結(jié)，所以確實(shí)可以防止該銅基板22的熱量傳給印刷基板25、25而使該印刷基板25、25成
為尚溫。
還有，因?yàn)樵谏鲜鲂酒?0和印刷基板25、25之間設(shè)置了遮熱板沈、26、···，所以可以進(jìn)一步防止從該芯片部20通過熱輻射使上述印刷基板25、25變得高溫。
-實(shí)施方式1的變形例-
這個(gè)變形例與上述實(shí)施方式1不同，是在上述圖2的狀態(tài)下制成封裝體，如圖3所示在另外的基板33上通過端子32連接的情況的構(gòu)成例。尚，這個(gè)變形例除封裝體以外，與上述實(shí)施方式1基本相同，在相同的部分標(biāo)注相同的符號，只說明不同的部分。
圖3中表示了這個(gè)變形例所涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置中芯片的組裝結(jié)構(gòu)。這個(gè)實(shí)施方式中，如上所述，將上述實(shí)施方式1的芯片21、銅基板22、印刷基板25、25、遮熱板26、 26、…、以及焊接線27、27收容到封裝體31中，該封裝體31的下側(cè)，也就是上述銅基板22 下側(cè)設(shè)置了散熱器23。
并且，上述封裝體31中，設(shè)置了多個(gè)端子32、32、…，該端子32、32、…連接于另外的基板33。尚，上述圖3中，符號觀是由寬帶隙半導(dǎo)體那樣的不能高溫動(dòng)作的材料(例如硅(Si)半導(dǎo)體)形成的芯片。
由此，即便是以包含碳化硅(SiC)等的寬帶隙半導(dǎo)體形成的芯片21的方式形成封裝體的情況，在該封裝體31內(nèi)防止其它的芯片觀變成高溫的同時(shí)，也確實(shí)防止了上述另外的基板33上由寬帶隙半導(dǎo)體形成的芯片21的熱量傳遞使該基板33變成高溫。
《實(shí)施方式2》
這個(gè)實(shí)施方式2與上述實(shí)施方式1不同，在密封了上述芯片21的封裝體41中，不是在它內(nèi)部熱絕緣，而是在外部抑制向基板42 —側(cè)的熱傳導(dǎo)。
詳細(xì)的，如圖4所示，密封了由碳化硅(SiC)等的寬帶隙半導(dǎo)體形成的芯片的封裝體41，通過多個(gè)端子42、42、…連接于例如樹脂制的印刷基板43。更詳細(xì)的，上述印刷基板43的表面(圖3中的下表面)上，形成了圖案44，在該圖案44上電連接了上述端子42、 42、…。
另一方面，上述封裝體41中，與上述印刷基板43相反一側(cè)設(shè)置了散熱器45，構(gòu)成為由該散熱器45散熱上述芯片的密封封裝體41的熱量。
并且，上述封裝體41的端子42、42、…，形成為有效散熱如下所述熱量，即從該封裝體41通過該端子42、42、…傳遞熱量使上述印刷基板43的溫度不超過該基板43的耐熱溫度，還有，使該基板43上的周邊電路48等的部件不超過耐熱溫度。
也就是，上述端子42、42、…，構(gòu)成為形成增大的長度、增大寬度、表面形成凸起和肋條型，以增大表面積(散熱面積)。
由此，因?yàn)樯鲜龇庋b體41的熱量在上述端子42、42、…上有效的散發(fā)，所以能夠防止上述印刷基板43上的部件48變成高溫而受到熱的損傷。
還有，上述印刷基板43上的圖案44，也是使該印刷基板43的溫度不超過耐熱溫度增大散熱面積，由此，使上述封裝體41的熱量也有效的從圖案44散熱。
尚，上述那樣的端子42、42、…的構(gòu)成及圖案44的構(gòu)成，適用于雙方的部件更有效，但是并不限于此，只應(yīng)用于其中之一也是可以的。
再有，為了提高從上述端子42、42、…及圖案44的散熱效果，還可以設(shè)置作為對具有上述這樣構(gòu)成的端子42、42、…及圖案44的至少一個(gè)吹風(fēng)的吹風(fēng)器的風(fēng)扇46。這個(gè)風(fēng)扇，還可以是上述端子42、42、…或圖案44的冷卻專用風(fēng)扇，也可以兼用為冷卻上述散熱器45的風(fēng)扇。
還有，與上述實(shí)施方式1 一樣，這個(gè)實(shí)施方式中，也是在上述封裝體41和印刷基板 43之間設(shè)置了遮熱板47。通過設(shè)置這個(gè)遮熱板47，確實(shí)防止了從該封裝體41的輻射熱使上述印刷基板43變成高溫。這個(gè)遮熱板47，與上述實(shí)施方式1 一樣，最好的是例如陶瓷等的具有耐熱性的材料的部件，但是并不限于此，只要是能夠降低從上述封裝體41輻射的熱量的即可。
-實(shí)施方式2的效果-
上述實(shí)施方式2中，將碳化硅(SiC)的寬帶隙半導(dǎo)體形成的芯片密封到封裝體41 中的同時(shí)，將該封裝體41的端子42電連接到印刷基板43的圖案44上，該印刷基板43或該基板43上的部件的溫度不超過耐熱溫度增大該端子42及圖案44的散熱面積從該端子 42及圖案44散熱上述封裝體41的熱量，因此，就可以防止由于上述封裝體41的熱量使印刷基板43變成高溫，受到熱的損傷。
還有，因?yàn)橛蔑L(fēng)扇46對上述端子42或圖案44吹風(fēng)，所以有效的提高了該端子42 及圖案44的散熱，更確實(shí)的防止了上述印刷基板43變成高溫。
再有，通過在上述封裝體41和印刷基板43之間設(shè)置遮熱板47，更確實(shí)可以防止由從上述封裝體41的輻射熱使上述印刷基板43溫度升高。
《實(shí)施方式3》
這個(gè)實(shí)施方式3與上述實(shí)施方式2不同，不是將封裝體41直接組裝到印刷基板 43，而是在直接組裝到高耐熱性的印刷基板51上的狀態(tài)下，通過端子52連接于低耐熱性的印刷基板53。尚，與上述實(shí)施方式2相同的構(gòu)成標(biāo)注相同的符號，只說明不同的部分。
具體的講，如圖5所示，密封了碳化硅(SiC)等的寬帶隙半導(dǎo)體的芯片的封裝體 41，組裝在具有比該寬帶隙半導(dǎo)體的動(dòng)作可能的溫度高的耐熱溫度的高耐熱性印刷基板51 上。作為這樣的高耐熱性印刷基板51，例如是高耐熱性樹脂或金屬基板等。
并且，上述那樣的組裝了封裝體41的高耐熱性印刷基板51，通過多個(gè)端子52、 52、…連接于低耐熱性印刷基板53。這個(gè)低耐熱性印刷基板53，例如是一般的樹脂制的印刷基板。[0112]這樣，通過將密封了碳化硅(SiC)的寬帶隙半導(dǎo)體的封裝體41組裝到高耐熱性印刷基板51上，與上述低耐熱性印刷基板53熱分離，所以就可以防止該低耐熱性印刷基板53 直接受封裝體41的熱影響而變成高溫。
再有，如上述圖5所示，通過在上述高耐熱性印刷基板51和低耐熱性印刷基板53 之間設(shè)置遮熱板M，就可以抑制從上述封裝體41或高耐熱性印刷基板51的輻射熱，由此， 可以更確實(shí)的防止上述低耐熱性印刷基板53變成高溫而受到熱損傷。
-實(shí)施方式3的效果-
上述實(shí)施方式3中，是將碳化硅(SiC)等的寬帶隙半導(dǎo)體的芯片密封到封裝體41 的同時(shí)，將該封裝體41組裝到高耐熱性印刷基板51上，與低耐熱性印刷基板53是由端子 52連接，為此，就可以防止由于上述封裝體41的熱量使低耐熱性印刷基板53變成高溫而受到熱損傷。
還有，通過上述高耐熱性印刷基板51和低耐熱性印刷基板53之間設(shè)置遮熱板52， 更可以確實(shí)防止從封裝體41及高耐熱性印刷基板51的熱輻射而使上述低耐熱性印刷基板 53變成高溫。
-實(shí)施方式3的變形例_
這個(gè)變形例與上述實(shí)施方式3不同，只是并列了上述低耐熱性印刷基板53和高耐熱性印刷基板51的做法。尚，并列基板51、53以外與上述實(shí)施方式3為基本相同的構(gòu)成， 相同的部分標(biāo)注相同的符號，只說明不同的部分。
具體的講，如圖6所示，將密封了碳化硅(SiC)等的寬帶隙半導(dǎo)體的芯片的封裝體 41，組裝到高耐熱性印刷基板51上的同時(shí)，在該高耐熱性印刷基板51的旁邊并排設(shè)置低耐熱性印刷基板53。尚，上述高耐熱性印刷基板51和低耐熱性印刷基板53之間由例如焊接線電連接。
并且，上述高耐熱性印刷基板51和低耐熱性印刷基板53之間，設(shè)置了用以防止從上述封裝體41及高耐熱性印刷基板51的輻射熱使低耐熱性印刷基板53變成高溫的遮熱板55。由此，確實(shí)可以防止上述低耐熱性印刷基板53受到上述封裝體41的熱輻射的熱損傷。
《實(shí)施方式4》
這個(gè)實(shí)施方式4，根據(jù)相同印刷基板61上的元件66、67的動(dòng)作溫度構(gòu)成低溫部62 和高溫部63，且兩者由圖案64連接著的情況下，防止從該高溫部63產(chǎn)生的熱量通過圖案 64傳給該低溫部62而變成高溫。
具體的講，如圖7所示，在印刷基板61上組裝多個(gè)元件66、67的情況下，由其動(dòng)作溫度分成低溫部62和高溫部63。并且，兩者由上述印刷基板61上形成的圖案64電連接的情況下，通過該圖案64上述高溫部63的元件67的熱量傳給低溫部62的元件66，使該元件 66的溫度上升。
特別是，上述高溫部63的元件67是由高溫條件下也能動(dòng)作的碳化硅(SiC)等的寬帶隙半導(dǎo)體構(gòu)成的封裝體41，上述低溫部62的元件66是由高溫條件下不能動(dòng)作的硅 (Si)半導(dǎo)體構(gòu)成的情況下，該高溫部63的元件67變成高溫的話，其熱量通過上述圖案64 傳給低溫部62的元件66，該低溫部62的元件66的溫度就會超過耐熱溫度。
為此，是將上述印刷基板61的圖案64制成熱阻抗高的形狀。也就是如圖7所示，使上述圖案64的中途部分6 彎曲成蛇腹?fàn)畋M可能的使上述高溫部63和低溫部62之間的圖案64長度增長，增大該圖案64的熱阻抗。
由此，阻礙了從上述高溫部63向上述低溫部62的傳熱，抑制了該低溫部62的元件66的溫度上升。
還有，如上所述，并不只限于增大圖案64自身的熱阻抗，如圖8所示，還可以在圖案64’的中間增設(shè)阻抗體65。這個(gè)阻抗體65是與圖案64’相比熱阻抗大的物體，構(gòu)成阻礙從上述高溫部63向低溫部62的熱傳遞。
-實(shí)施方式4的效果-
上述實(shí)施方式4中，是在同一個(gè)印刷基板61上組裝了由碳化硅(SiC)等的寬帶隙半導(dǎo)體形成的元件和由硅(Si)半導(dǎo)體形成的元件等動(dòng)作溫度不同的多個(gè)元件66、67，相對動(dòng)作溫度高的元件67形成的高溫部63和動(dòng)作溫度低的元件66形成的低溫部62由圖案 64連接的情況下，通過增長該圖案64的長度，或在中間設(shè)置阻抗體65等，可以增大上述高溫部63和低溫部62之間的熱阻抗，由此可以抑制由于該高溫部63的熱量的低溫部62的溫度上升。
因此，確實(shí)可以防止上述低溫部62變成高溫受到熱損傷。
《實(shí)施方式5》
這個(gè)實(shí)施方式5與上述實(shí)施方式1至4不同，不只是芯片等的元件71，用以驅(qū)動(dòng)該元件71的驅(qū)動(dòng)部72也由碳化硅(SiC)等的寬帶隙半導(dǎo)體構(gòu)成，在可以高溫動(dòng)作的元件71 及驅(qū)動(dòng)部72、和耐熱溫度低的周邊部件73、74之間進(jìn)行熱絕緣。尚，這兒所說的熱絕緣，不是說完全遮斷傳熱，而是抑制傳熱。
具體的講，如上述實(shí)施方式1至4那樣，只將芯片21等的元件71用寬帶隙半導(dǎo)體構(gòu)成，不是抑制與其他部件之間的的傳熱(圖9 (a))，驅(qū)動(dòng)該元件71的驅(qū)動(dòng)部72’也由寬帶隙半導(dǎo)體構(gòu)成，將上述元件71及驅(qū)動(dòng)部72’收入同一個(gè)封裝體70內(nèi)。驅(qū)動(dòng)上述元件71的驅(qū)動(dòng)部72’，從損失等的觀點(diǎn)最好的是盡可能靠近該元件71設(shè)置。
并且，在上述高溫動(dòng)作可能的部件形成的封裝體70、和它以外的耐熱溫度低的部件(圖9的例中CPU73或周邊電路74等)之間設(shè)置熱絕緣75。這個(gè)熱絕緣75，例如是上述實(shí)施方式1至4那樣的構(gòu)成，防止從上述封裝體70向耐熱溫度低的部件73、74的傳熱。
-實(shí)施方式5的效果-
上述實(shí)施方式5中，不只是芯片21等的元件71，用以驅(qū)動(dòng)該元件71的驅(qū)動(dòng)部72’ 也由碳化硅(SiC)等的寬帶隙半導(dǎo)體構(gòu)成，并將上述元件71及驅(qū)動(dòng)部72’收入同一個(gè)封裝體70，還熱絕緣了該封裝體70和耐熱溫度低的部件73、74，為此，就可以防止從由高溫動(dòng)作可能的寬帶隙半導(dǎo)體構(gòu)成部件71、73’的熱量傳給耐熱溫度低的部件73、74而是該部件73、 74變成高溫。
因此，確實(shí)可以防止上述耐熱溫度低的部件73、74變成高溫而受到熱損傷。
還有，通常上述元件71附近設(shè)置的驅(qū)動(dòng)部72’不再需要防熱保護(hù)，就能夠省略用于該驅(qū)動(dòng)部72’的傳熱抑制器。
《其它的實(shí)施方式》
本發(fā)明的上述各實(shí)施方式還可以是以下的構(gòu)成。
上述各實(shí)施方式中，作為寬帶隙半導(dǎo)體使用了碳化硅(SiC)，但并不只限于此，還可以是氮化鎵(GaN)等比硅(Si)大的帶隙值的半導(dǎo)體材料。
-產(chǎn)業(yè)上的利用可能性-
正如以上所說明的，本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置對具有寬帶隙半導(dǎo)體形成的芯片等的元件的特別有用。
權(quán)利要求
1.一種電力轉(zhuǎn)換裝置，包括芯片部00)和周邊部件(25)，該芯片部OO)又由寬帶隙半導(dǎo)體的芯片(21)、和具有與該芯片同等以上的耐熱溫度的部件(22、23)構(gòu)成，該周邊部件05)位于該芯片部OO)的周邊且比上述芯片的耐熱溫度低，其特征在于通過熱絕緣部件對上述芯片部OO)和該周邊部件0 進(jìn)行熱絕緣，使得上述周邊部件0 的溫度不超過該周邊部件0 的耐熱溫度，上述芯片部00)還包括用以散發(fā)上述芯片的熱量的散熱器(23)、和用以向該散熱器03)傳導(dǎo)芯片的熱量的傳熱部件02)，上述傳熱部件0 及上述散熱器的至少一個(gè)由上述周邊部件0 通過作為上述熱絕緣部件的斷熱部件04)支撐著。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于上述斷熱部件04)是用以粘結(jié)上述周邊部件0 和上述傳熱部件0 及上述散熱器03)的至少一個(gè)的耐熱粘結(jié)劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于組裝了由寬帶隙半導(dǎo)體形成的部件的印刷基板，根據(jù)組裝的元件(66、67)的動(dòng)作溫度分成高溫部(6 和低溫部(62)，在上述印刷基板上電連接該高溫部(6 和低溫部(62)的圖案(64,64')中，設(shè)置了傳熱抑制器(6如、65)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于上述傳熱抑制器(64a)是上述圖案(64)中熱阻相對大的部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于上述傳熱抑制器(6 是在上述圖案(64)上設(shè)置的阻礙從上述高溫部(6 向低溫部 (62)的熱傳導(dǎo)的阻抗體(65)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于上述寬帶隙半導(dǎo)體是碳化硅半導(dǎo)體。
專利摘要
得到即便是由寬帶隙半導(dǎo)體構(gòu)成芯片的情況下，也不會使耐熱溫度低的部件受到由于芯片產(chǎn)生的熱的熱損傷的電力轉(zhuǎn)換裝置。在包括寬帶隙半導(dǎo)體的芯片(21)、具有與該芯片(21)相同以上的耐熱溫度的部件(22、23)構(gòu)成的芯片部(20)、和位于該芯片部(20)周圍的且比上述芯片(21)的耐熱溫度低的周邊部件(25)的構(gòu)成中，熱絕緣上述芯片部(20)和該周邊部件(25)使得上述周邊部件(25)的溫度不超過該周邊部件(25)的耐熱溫度。
文檔編號H01L25/07GKCN101496169 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請?zhí)朇N 200780028222
公開日2011年10月5日 申請日期2007年8月22日
發(fā)明者關(guān)本守滿, 前田敏行, 川嶋玲二, 榊原憲一, 芳賀仁, 阿卜杜拉·梅基 申請人:大金工業(yè)株式會社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (3), 非專利引用 (1),