[发明专利]半导体功率模块、电力转换装置和水路形成体的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及搭载有绝缘栅型场效应晶体管(bipolar transistor)(下文中称为IGBT)等电力用半导体元件的半导体功率模块、搭载有该半导体功率模块的电力转换装置、以及半导体功率模块搭载用水路形成体的制造方法。

背景技术

关于在搭载于风力发电机等的电力转换装置中使用的半导体功率模块，由于其发热量大，因此需要高效地进行冷却，而作为其冷却手段，液体冷却是很有效的。该液体冷却通常这样进行冷却：将散热翅片经例如导热润滑脂粘接于半导体功率模块，该散热翅片被浸渍在冷却水的流路中。但是，导热润滑脂具有与金属相比热阻较高的缺点

对此，为了确保更高的冷却能力，公知有不经过导热润滑脂地将热传递到冷却部来进行冷却的直接冷却方式的半导体功率模块(例如，参照专利文献1、专利文献2)。

根据该直接冷却方式的半导体功率模块，电力用半导体元件隔着绝缘层直接搭载于散热器(heat sink)的上表面，而且，在散热器的下表面设置有散热翅片。此时，水路形成体的上表面的开口部被散热器的下表面覆盖封堵，由于形成为这样的结构，因此，散热器的下表面与冷却水直接接触，散热器的冷却效果得以提高。

专利文献1：日本特开2007-295765号公报

专利文献2：日本特开2009-44891号公报

专利文献3：日本特开2008-206243号公报

专利文献4：日本特开2009-219270号公报

专利文献1和专利文献2中，想到与车载的旋转电机连接，以与水路形成体的除了被半导体功率模块的散热器覆盖封堵的出入口管的底面积相等的底面积，而且在与水路形成体分体的平面设置有电容模块，以使电力转换装置的底面积最小。

但是，由于在与水路形成体分体的平面上设置有电容模块，因此，连接半导体模块的直流端子与电容模块的直流端子的导体板的布线长度变长，变长的量相当于水路形成体的平面与电容模块的平面之间的高度差。若导体板的布线距离变长，则电阻值与此成比例地变大，损失会变大。

在该情况下，进一步地还暗示了这样的内容：例如在直流电路的平滑电容与IGBT之间，成为电流电阻的布线电感增大，因此，伴随着切换时的电流的变化，电压产生跳跃，在超过了IGBT的电压额定值的情况下，可能引起IGBT的破坏。

专利文献3为这样的结构：在与从侧旁覆盖封堵了半导体模块的散热器的水路形成体大致相同的平面上配置电容模块。与专利文献1和专利文献2相比，能够缩短电容与IGBT之间的布线距离从而减小电感，但是，由于是从侧旁安装半导体模块的结构，因此，存在组装性差的问题。

专利文献4是这样的结构：使用通过两个散热器夹着电力用半导体元件的双面直接冷却方式的半导体模块的凸缘部，来覆盖封堵水路形成体的上表面的开口部，在与水路形成体大致相同的平面上配置电容模块。与专利文献1和专利文献2相比，能够缩短电容与IGBT之间的布线距离，从而减小了电感，但是，在半导体模块相对于水路形成体的定位精度不高的情况下，由于散热器与水路形成体之间的间隙公差变大，因此，存在冷却性能的波动很大的问题。

发明内容

本发明与上文中例示的技术问题相关联，其目的在于提供能够降低损失的半导体功率模块，以及提供半导体功率模块搭载用水路形成体的制造方法。

为了达成上述目的，本发明的半导体功率模块具备与电容模块连接的直流端子，并且该半导体功率模块与冷却用的水路形成体组合在一起来使用，其特征在于，所述直流端子比所述水路形成体向所述电容模块侧凸出。

另外，关于本发明的半导体功率模块搭载用水路形成体的制造方法，所述半导体功率模块构成为包括：搭载了多个电力用半导体元件的绝缘基板；用于对从所述多个电力用半导体元件产生的热进行散热的散热器；用于向所述电力用半导体元件供给直流电流的直流端子；以及从所述电力用半导体元件输出交流电流的交流端子，

所述半导体功率模块搭载用水路形成体构成为，在搭载所述半导体功率模块的所述散热器的部位设置有开口部，并且该半导体功率模块搭载用水路形成体具有机械加工用的卡定部、入口管、出口管以及用于紧固所述半导体功率模块的螺栓孔，

所述半导体功率模块搭载用水路形成体的制造方法的特征在于，

所述水路形成体在通过铸造而进行一体成型之后，机械加工出所述入口管、出口管以及用于紧固所述半导体功率模块的螺栓孔，所述水路形成体具有带有1°以上的拔模斜度的壁面。

根据本发明，能够提供可降低损失的半导体功率模块，并且能够提供半导体功率模块搭载用水路形成体的制造方法。