电力变换装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力变换装置，尤其是涉及具备横向开关元件的电力变换装置。
【背景技术】
[0002]以往，已知有具备横向开关元件的电力变换装置。例如，在日本特开2012-222361号公报中公开了这样的电力变换装置。
[0003]在上述日本特开2012-222361号公报中，公开了一种电力变换装置，该电力变换装置具备II1-V族晶体管(横向开关元件)、以及与II1-V族晶体管连接的控制II1-V族晶体管的驱动的IV族纵向晶体管(控制用开关元件)。在该电力变换装置中，II1-V族晶体管的电极与IV族纵向晶体管的电极以直接接触的方式连接。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2012-222361号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的课题
[0008]但是，在上述日本特开2012-222361号公报中公开的电力变换装置中，存在如下问题:由于II1-V族(例如，GaN)晶体管(横向开关元件)的电极与IV族(例如，Si)纵向晶体管(控制用开关元件)的电极以直接接触的方式连接，因此，从耐热性比较高的II1-V族晶体管产生的热量向耐热性比较低的IV族纵向晶体管传递，由此导致IV族纵向晶体管的电特性下降，其结果，电力变换装置的电力变换功能下降。
[0009]本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，本发明的I个目的是提供一种能够在具备横向开关元件的电力变换装置中，抑制电力变换功能下降的电力变换装置。
[0010]用于解决课题的手段
[0011]—个方面的电力变换装置具备:横向开关元件；控制用开关元件，其与横向开关元件连接，控制横向开关元件的驱动；以及热传导抑制部件，其被配置于横向开关元件与控制用开关元件之间，用于抑制从横向开关元件产生的热量传递到控制用开关元件。
[0012]在一个方面的电力变换装置中，由于设置了被配置于横向开关元件与控制用开关元件之间、用于抑制从横向开关元件产生的热量传递到控制用开关元件的热传导抑制部件，因此能够抑制从横向开关元件产生的热量传递到控制用开关元件，从而能够抑制控制用开关元件的电特性下降。其结果，能够抑制电力变换装置的电力变换功能下降。
[0013]发明效果
[0014]根据上述电力变换装置，能够抑制电力变换装置的功能下降。
【附图说明】
[0015]图1是包含第I实施方式的功率模块的3相逆变器装置的电路图。
[0016]图2是第I实施方式的功率模块的俯视图。
[0017]图3是沿图2的200-200线的截面图。
[0018]图4是沿图2的300-300线的截面图。
[0019]图5是沿图2的400-400线的截面图。
[0020]图6是第I实施方式的功率模块的第I基板的俯视图。
[0021]图7是第I实施方式的功率模块的第I基板的仰视图。
[0022]图8是在第I实施方式的功率模块的第I基板上配置有热传导抑制部件的状态的仰视图。
[0023]图9是第I实施方式的功率模块的第2基板的俯视图。
[0024]图10是在第I实施方式的功率模块的第2基板上配置有各部件的状态的俯视图。
[0025]图11是从设有漏极电极、源极电极及栅极电极的表面侧观察第I实施方式的横向开关元件的平面图。
[0026]图12是示出将控制用开关元件搭载于第I实施方式的功率模块的第I基板上的状态的截面图。
[0027]图13是示出将各部件搭载于第I实施方式的功率模块的第2基板上的状态的截面图。
[0028]图14是示出将热传导部件填充于第I实施方式的功率模块的第2基板中的状态的截面图。
[0029]图15是示出将第I实施方式的功率模块的第I基板、第2基板及热传导抑制部件接合的状态的截面图。
[0030]图16是示出对第I实施方式的功率模块的控制用开关元件进行了布线的状态的截面图。
[0031]图17是在第2实施方式的功率模块的第I基板上配置有热传导抑制部件的状态的仰视图。
[0032]图18是沿图17的500-500线的截面图。
【具体实施方式】
[0033]以下，根据附图对实施方式进行说明。
[0034](第I实施方式)
[0035]首先，参照图1对包含第I实施方式的功率模块101a、1lb及1lc的3相逆变器装置100的结构进行说明。另外，功率模块1la?1lc及3相逆变器装置100是“电力变换装置”的一例。
[0036]如图1所示，3相逆变器装置100是通过将分别进行U相、V相及W相的电力变换的3个功率模块1laUOlb及1lc并列电连接而构成的。
[0037]功率模块101a、1lb及1lc构成为，分别将从直流电源(未图示)经由输入端子P及N输入的直流电力变换为3相(U相、V相及W相)的交流电力。并且，功率模块101a、1lb及1lc构成为，分别将上述那样变换得到的U相、V相及W相的交流电力经由输出端子U、V及W向外部输出。另外，输出端子U、V及W与电机(未图示)等连接。
[0038]功率模块1la包含:2个横向开关元件Ila及12a、与2个横向开关元件分别连接的2个控制用开关元件13a及14a、以及缓冲电容器15。另外，横向开关元件Ila及12a都是常开型的开关元件(是如下这样构成的开关元件:在施加给栅极电极Gla及G2a的电压为OV时，在漏极电极Dla及D2a与源极电极Sla及S2a之间流过电流)。此外，控制用开关元件13a及14a都是常关型的开关元件(是如下这样构成的开关元件:在施加给栅极电极G3a及G4a的电压为OV时，在漏极电极D3a与源极电极S3a之间、以及在漏极电极D4a与源极电极S4a之间没有电流流过)。此外，控制用开关元件13a及14a与横向开关元件Ila及12a以共源共栅(cascode)方式进行了连接。
[0039]横向开关元件lla(12a)的栅极电极Gla(G2a)与控制用开关元件13a(14a)的源极电极S3a(S4a)连接。由此，控制用开关元件13a(14a)构成为根据输入到栅极电极G3a(G4a)的控制信号来进行开关动作，由此控制横向开关元件lla(12a)的驱动(开关动作)。其结果，由常开型的横向开关元件lla(12a)及常关型的控制用开关元件13a(14a)组成的开关电路构成为，整体上是作为常关型被控制的。
[0040]此外，与上述功率模块1la同样，功率模块1lb也包含:常开型的2个横向开关元件Ilb及12b、与2个横向开关元件分别以共源共栅方式连接的常关型的2个控制用开关元件13b及14b、以及缓冲电容器16。并且，由常开型的横向开关元件lib (12b)与常关型的控制用开关元件13b (14b)构成了常关型的开关电路。另外，控制用开关元件13b (14b)构成为根据输入到栅极电极G3b(G4b)的控制信号来进行开关动作，由此控制横向开关元件lib (12b)的开关动作。
[0041]此外，与上述功率模块1la及1lb同样，功率模块1lc也包含:常开型的2个横向开关元件Ilc及12c、与2个横向开关元件分别以共源共栅方式连接的常关型的2个控制用开关元件13c及14c、以及缓冲电容器17。并且，由常开型的横向开关元件llc(12c)与常关型的控制用开关元件13c(14c)构成了常关型的开关电路。另外，控制用开关元件13c (14c)构成为根据输入到栅极电极G3c(G4c)的控制信号来进行开关动作，由此控制横向开关元件llc(12c)的开关动作。
[0042]接下来，参照图2?图11对第I实施方式的功率模块101a、1lb及1lc的具体结构(构造)进行说明。另外，由于功率模块101a、1lb及1lc分别具有大致同样的结构，因此，下面，只对进行U相的电力变换的功率模块1la进行说明。
[0043]如图2?图4所示，功率模块1la具备:第I基板1、第2基板2、2个横向开关元件I Ia及12a、2个控制用开关元件13a及14a、I个缓冲电容器15、2个热传导抑制部件18a及18b、2个热传导部件19a及19b、以及密封树脂20。
[0044]此外，按照第2基板2、横向开关元件lla(12a)、热传导抑制部件18a(18b)、第I基板I及控制用开关元件13a(14a)的顺序从下方(Zl方向)进行了层叠。
[0045]第I基板I具有大约0.5?大约lW/mK的热传导率，第2基板2具有大约50W/mK的热传导率。热传导抑制部件18a及18b具有大约0.1ff/mK的热传导率，热传导部件19a及19b具有大约I?大约5W/mK的热传导率。密封树脂20具有大约0.1?大约0.5ff/mK的热传导率。
[0046]如图3所示，第I基板I与第2基板2以相互面对的方式在上下方向(Z方向)上隔开规定的间隔进行配置。具体而言，第I基板I被配置于上方(Z2方向侧)，并且，第2基板2被配置于下方(Zl方向侧)。此