JP2012059857A - 電力半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る電力半導体装置は、電力半導体素子1と、電力半導体素子1の底面に当接して配設された金属からなる放熱板2と、放熱板2の電力半導体素子1との当接面とは反対側の面に設けられ、電力半導体素子1を電力半導体素子1が取り付けられる取り付け面4に対して絶縁する絶縁手段3とを備える。また、放熱板2には内部に冷媒が流れる流路2aが形成されている。
【選択図】図1
Description
<構成>
図1は、実施の形態1に係る電力半導体装置の構造を模式的に示した図である。本明細書では、MOS構造を有する半導体素子自体を狭義の「半導体装置」と定義する他、例えば放熱手段や絶縁手段を含むパワーモジュール自体も広義の「半導体装置」と定義する。
さらに本実施の形態の電力半導体装置は、放熱板2の流路2aに冷媒を供給する冷媒供給手段を備えている。図2に、冷媒供給手段を含む本実施の形態の電力半導体装置の斜視図を示す。
実施の形態1に係る電力半導体装置は、電力半導体素子としての半導体チップ1と、半導体チップ1の底面に当接して配設された金属からなる放熱板2と、放熱板2の半導体チップ1との当接面とは反対側の面に設けられ、半導体チップ1を半導体チップ1が取り付けられる取り付け面4に対して絶縁する絶縁手段とを備えるので、半導体チップ1を取り付け面4に対して絶縁すると同時に放熱板2により冷却することが可能である。さらに、放熱板2には内部に冷媒が流れる流路2aが形成されるので、冷媒による冷却によって高い放熱性を得ることが可能である。
実施の形態2に係る電力半導体装置は、実施の形態1の構成に加えて、半導体チップ1の温度を測定する温度センサーと、温度センサーの測定値に応じて冷媒供給手段を制御するマスターECUとをさらに備えている。これら以外の構成は実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
実施の形態2に係る電力半導体装置は、電力半導体素子の温度を測定する温度センサーを備え、冷媒供給手段は温度センサーの測定温度に基づいて冷媒の供給量を制御するので、半導体チップ1の温度が許容量を超えて上昇することや、過大な量の冷媒を導入することによってエネルギーロスが生じることを避けることができる。
図4は、実施の形態3に係る電力半導体装置の構成を示す斜視図である。実施の形態3に係る電力半導体装置では、半導体チップ1、放熱板2、絶縁シート3、取り付け面4を筐体としての樹脂ケース8で格納する構成となっている。但し、樹脂ケース8は少なくとも半導体チップ1と放熱板2を格納していればよく、絶縁シート3や取り付け面4は樹脂ケース8の外部にあっても良い。この場合には樹脂ケース8によって半導体チップ1と取り付け面4との絶縁性が確保されるため、絶縁シート3は設けなくても良い。
樹脂ケース8の一面の少なくとも一部が、例えばスライドすることにより開口部を形成する蓋部として構成され、樹脂ケース8の内側の面に、上述のエリアセンサー7の代わりに樹脂ケース8の上記一面が開口したことを検知する開口センサーを設ける。開口センサーの設置位置や設置数は任意である。開口センサーが樹脂ケース8の開口を検知すると、半導体チップ1の通電を停止する。
実施の形態3に係る電力半導体装置は、半導体チップ1の近傍領域への侵入物を検知する第1のセンサーとしてのエリアセンサー7を備え、エリアセンサー7が侵入物を検知すると電力半導体素子1の通電を停止するので、人が半導体チップ1を含む通電部を触って感電することを防ぎ、電力半導体装置の安全性を確保する。
Claims (13)
- 電力半導体素子と、
前記電力半導体素子の底面に当接して配設された金属からなる放熱板と、
前記放熱板の前記電力半導体素子との当接面とは反対側の面に設けられ、前記電力半導体素子を当該電力半導体素子が取り付けられる取り付け面に対して絶縁する絶縁手段とを備え、
前記放熱板は内部に冷媒が流れる流路が形成された、
電力半導体装置。 - 前記流路に冷媒を供給する冷媒供給手段と、
前記流路と前記冷媒供給手段とを接合する接合部とをさらに備え、
前記接合部及び/又は前記冷媒供給手段の筐体が絶縁体で構成される、
請求項1に記載の電力半導体装置。 - 前記絶縁手段は、前記放熱板の前記電力半導体素子との当接面とは反対側の面に設けられる代わりに、前記電力半導体素子と前記放熱板を収納する筐体として設けられる、
請求項2に記載の電力半導体装置。 - 前記冷媒は絶縁体である、
請求項2又は3に記載の電力半導体装置。 - 前記冷媒供給手段は空冷ファン又は蒸気圧縮冷凍機又は流体ポンプであり、
このそれぞれに対して前記冷媒は空気又はフロン系ガスないし炭酸ガス又は液体である、
請求項2〜4のいずれかに記載の電力半導体装置。 - 前記冷媒供給手段はエジェクターサイクルの蒸気圧縮冷凍機である、請求項5に記載の電力半導体装置。
- 前記電力半導体素子の温度を測定する温度センサーをさらに備え、
前記冷媒供給手段は前記温度センサーの測定温度に基づいて前記冷媒の供給量を制御する、
請求項5又は6に記載の電力半導体装置。 - 前記蒸気圧縮冷凍機は、クラッチを有するコンプレッサーを備え、
前記温度センサーの測定温度に基づいて前記クラッチの締結制御を行う、
請求項7に記載の電力半導体装置。 - 前記流路は前記放熱板の内部に複数形成され、
前記温度センサーの測定温度に基づいて前記冷媒が流れる流路の個数を制御する、
請求項7に記載の電力半導体装置。 - 前記電力半導体素子の近傍領域への侵入物を検知する第1のセンサーをさらに備え、
前記第1のセンサーが前記侵入物を検知すると前記電力半導体素子の通電を停止することを特徴とする、
請求項1〜9のいずれかに記載の電力半導体装置。 - 前記筐体は、
前記筐体に開口を形成する蓋部と、
前記開口の形成を検知する第2のセンサーとを備え、
前記第2のセンサーが前記開口の形成を検知した場合に前記電力半導体素子の通電を停止する、
請求項3に記載の電力半導体装置。 - 前記電力半導体素子が取り付けられる前記取り付け面4は自動車に設けられる、請求項1〜11のいずれかに記載の電力半導体装置。
- 前記電力半導体素子はワイドバンドギャップ半導体で構成される、
請求項1〜12のいずれかに記載の電力半導体装置。
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