[发明专利]功率半导体装置以及使用其的电力转换装置

说明书

本发明提供一种功率半导体装置,能够抑制因功率半导体装置的绝缘层和其他构件剥离而引起的可靠性降低。本发明的功率半导体装置具备：功率半导体元件；导体部，其向该功率半导体元件传递电流；绝缘层，其与所述导体部的配置有所述功率半导体元件的一侧的相反侧的表面接触；金属制散热部，其夹着所述绝缘层地所述导体部相对，所述绝缘层具有：绝缘部；以及导体层，其隔着该绝缘部而被所述导体部和所述金属制散热部夹持，所述功率半导体装置还具有输出端子，其与所述导体层连接，并且根据该绝缘部的接触状态而输出不同的信号。

技术领域

本发明涉及功率半导体装置及使用其的电力转换装置。

背景技术

近年来，地球规模的环境门问题和资源问题已经得到了关注，为了有效利用资源、促进节能化、抑制地球温室化气体的排出，使用了功率半导体元件的电力转换装置被广泛应用于民用、车载用、铁道用、产业用、基础设施用等领域。

例如，从车载用途来看，有用电动机驱动的电动汽车(EV)、组合了电动机驱动和发动机驱动的混合动力汽车(HEV)等。在这些EV和HEV中，通过对功率半导体元件进行开关控制，使电池的直流电压产生模拟的交流电压，高效率地驱动电动机。

该功率半导体元件由于通电而发热，因此要求高散热性。通常，功率半导体元件的散热使用具有散热片的金属制的散热体，并且以功率半导体元件的电位的稳定化和防止触电为目的接地(GND)。因此，在功率半导体元件和散热体之间需要绝缘构件，绝缘构件需要具有优异的热传导性和高的绝缘可靠性。

作为提高散热性的手段，已知有例如专利文献1、专利文献2所示那样的、在内置有功率半导体元件的电路体与散热体之间配置绝缘层、使功率半导体元件的发热经由绝缘层向散热体逃逸的结构的功率半导体装置。

专利文献1及专利文献2所记载的功率半导体装置通过在内置有功率半导体元件的电路体与散热体之间配置绝缘片，从而具有功率半导体元件与散热体之间的热传导性和绝缘性。

在专利文献1所记载的功率半导体装置中，通过对包含冷却体的金属壳体构件的结构进行研究，来谋求抑制散热体与电路体的分离。

另外，在专利文献2所记载的功率半导体装置中，通过在与电路体的功率半导体元件电连接的导体部和散热体之间的绝缘层中形成中间导体层，利用夹着中间导体层的上下绝缘层对施加在导体部和散热体之间的电压进行电容分压，从而防止电路体和散热体分离时的局部放电发生。

功率半导体装置中的问题是导体部和绝缘层、绝缘层和散热体的分离、剥离。功率半导体元件发热，由于向功率元件传递电流的导体部、散热体、绝缘层各自的热膨胀不同而发生剥离。

如果发生剥离，则剥离部分的局部放电的发生引起的绝缘可靠性的降低和冷却性能降低，在最差的情况下，功率半导体装置的功能停止。

在功率半导体装置以及使用其的电力转换装置中，正在推进小型化、高功率化，要求将功率半导体元件使用到更高的温度。另外，关于预测今后会继续普及的SiC功率半导体元件，与Si功率半导体元件相比，能够在更高温度区域中使用，因此认为导体部和绝缘层、绝缘层和散热体的剥离的问题变大。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利特开2016-39224号公报

专利文献2:日本专利特开2016-59147号公报

发明内容

发明要解决的问题

因此，本发明的课题在于，抑制因绝缘层和其他构件剥离而引起的可靠性降低。

解决问题的技术手段