[发明专利]功率模块及其制造方法和空调机

说明书

技术领域

本发明涉及一种进行电力转换的功率模块(power module)及其制造方法。另外，本发明也涉及一种搭载有功率模块的空调机。

背景技术

一般，功率模块主要由下列部分构成：安装有功率半导体等发热比较大的芯片的功率半导体安装基板；安装有微型计算机等发热比较小的IC芯片的非功率半导体安装基板；以及主要用于冷却功率半导体的冷却部(例如散热片等)(例如参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2004-111619号公报

但是，通常，作为功率半导体安装基板，由于需要将由功率半导体产生的大量热散出到系统外部，所以采用具有高导热性的铝制的基板或陶瓷制的基板等。另一方面，作为非功率半导体安装基板，由于没有安装像功率半导体那样发热量大的半导体，所以采用玻璃纤维强化环氧树脂这样的树脂制的基板等。通常，铝制或陶瓷制等的安装基板比树脂制的安装基板昂贵，这是导致功率模块的成本上升的主要原因。另外，在这两种安装基板上分开安装功率半导体和非功率半导体导致制造功率模块时的人事费用和设备费用的增加。

发明内容

本发明的课题在于提供一种能够将制造成本抑制得较低的功率模块。

本发明第1方面的功率模块具备功率半导体、非功率半导体、一块树脂基板和冷却单元。此外，这里所说的“功率半导体”例如是二极管和功率晶体管等。另外，这里所说的“非功率半导体”例如是微型计算机和ROM(Read Only Memory：只读存储器)等。另外，这里所说的“树脂基板”例如是仅用树脂制造的基板、用纤维强化塑料制造的基板以及其他由分散有粉末等的树脂制造的基板等，并且是至少在单面或在内部形成有电路图案的基板。顺便说一下，在这种树脂基板中，特别优选的是在两面形成有电路图案的两面树脂基板、和多个电路与绝缘层(树脂层)在板厚方向交替地层叠的层叠树脂基板等。功率半导体和非功率半导体构成用于进行电力转换的电源电路。在树脂基板上安装有功率半导体与非功率半导体这两者。冷却单元是为了冷却功率半导体而设置的。

在将功率半导体所产生的热通过散热片排出的类型的功率模块中，通常通过将气温或比该气温高出几十摄氏度的温度的风供给到散热片，来把功率半导体所产生的热排出到功率模块的系统外部。在采用这种散热方法的情况下，在功率模块中，为了确保充分的散热性，作为用于安装功率半导体的基板，需要铝基板或陶瓷基板等具有高导热性的基板。

但是，在本发明的功率模块的冷却单元中，如果利用例如温度低于通常温度的冷却介质(可以是气体，也可以是液体)等，则即使采用低导热性的树脂基板作为功率半导体的安装基板，也能够充分地将功率半导体所产生的热从功率模块排出。当然，这时的冷却介质的温度需要根据功率半导体所产生的热量或树脂基板的厚度适当地进行变更。在这样的前提下，在该功率模块中，可以把功率半导体和非功率半导体安装在一块树脂基板上。因此，在该功率模块中，作为用于安装功率半导体的基板，不需要采用高成本的铝基板或陶瓷基板等。其结果是，在制造该功率模块时，能够削减基材的原料成本、人事费用以及设备费用等。因此，该功率模块能够以低制造成本进行制造。

本发明第2方面的功率模块形成为，在本发明第1方面的功率模块中，冷却单元是冷却流体通路。该冷却流体通路使冷却流体通过。此外，这里所说的“冷却流体”是用于使功率半导体冷却的流体，例如是空气及其他气体类或水及其他液体类(例如封入冷冻装置的制冷剂回路中的制冷剂等)。此外，该冷却流体通路配置在树脂基板的功率半导体和非功率半导体的安装面的相反侧。另外，这里所说的“安装面”也可以有阶梯差。

在该功率模块中，功率半导体所产生的热通过流经冷却流体通路的冷却流体排出到功率模块的系统外部。因此，在该功率模块中，如果冷却流体维持在适当的温度，则即使采用低导热性的树脂基板作为功率半导体的安装基板，也能将功率半导体所产生的热充分地从功率模块排出。另外，在将该功率模块搭载于空调机中的情况下，作为冷却流体，可以利用流经制冷剂回路的制冷剂，是很经济的。

本发明第3方面的功率模块形成为，在本发明第2方面的功率模块中，冷却流体通路设置在树脂基板的内部。

在该功率模块中，冷却流体通路设置在树脂基板的内部。因此，在该功率模块中，能够缩短冷却流体通路与功率半导体的距离。从而，在该功率模块中，能够更高效地将功率半导体所产生的热排出到功率模块的系统外部。