冷却装置及使用该冷却装置的带冷却装置功率模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冷却装置及使用该冷却装置的带冷却装置功率模块，特别地，涉及搭载了功率半导体芯片的功率模块的冷却装置。
【背景技术】
[0002]当前，公开了下述技术，S卩，在电动机驱动中，主要利用搭载了功率半导体芯片的功率模块构成逆变器电路，对直流电力进行通断而变换为交流电力，从而进行控制(专利文献I)。在一瞬间，仅在功率模块内的特定的几个芯片中流过电流而发热，但是发热的芯片瞬时地切换，通常，各芯片均等地发热。另一方面，特别是在伺服电动机的驱动中，重物的保持等不伴随电动机的旋转而向电动机供给电力的情况较多。在上述情况下，在模块内的特定的几个芯片中集中地流过电流，发热量局部地增大。要求一种冷却装置，其在上述情况下也能够高效且迅速地将热量扩散而进行散热，具有较高的散热特性。
[0003]作为上述的冷却装置，当前，存在使用热传导率较高的材料而形成为散热特性较高的构造的装置。例如在专利文献I中，将散热板利用2层石墨层构成，在第I层中沿水平方向、在第2层中沿垂直方向得到较高的热传导率，提高散热特性。
[0004]专利文献1:日本特开2012 — 069670号公报
【发明内容】
[0005]但是，根据上述现有技术，如果通过宽带隙半导体的使用等，使模块小型化，将发热量较大的几个芯片配置得较近，则存在下述问题，即，发生芯片间的热干涉，彼此变为高温。
[0006]另外，在专利文献I中，第I层的石墨层的垂直方向的热传导率较低，因此不能使第I层的垂直方向的厚度较薄。因此，向水平方向的热传导特性也恶化，难以将热量立刻均匀地扩散至散热器的端部。如上所述，由于热传导率较高的方向限于2个方向，因此存在难以将热量向散热器整体进行扩散的问题。
[0007]本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种冷却装置及使用该冷却装置的功率模块，该冷却装置能够立刻向散热器整体进行热扩散，而在发热的芯片间不产生热干涉。
[0008]为了解决上述课题，实现目的，本发明是一种冷却装置，其用于对功率模块进行冷却，该功率模块具有发热的第I及第2芯片，该冷却装置的特征在于，具有散热器，该散热器具有基座面，所述功率模块密接地安装在基座面上，所述散热器具有:主体，其具有所述基座面；以及第I及第2高导热体，其与所述主体相比热传导率较高，所述第I及第2芯片分别与所述第I及第2高导热体的一端抵接，经由所述第I及第2高导热体，分别与独立的热分散路径连接。
[0009]发明的效果
[0010]本发明所涉及的冷却装置具有下述效果，即，即使在发热量在特定的几个芯片处局部地增大的情况下，发热量最大的第I芯片也能够几乎不受到发热量第2大的第2芯片的影响而进行冷却，能够立刻均匀地将热量向散热器整体扩散。
【附图说明】
[0011]图1一 I是表示本发明的实施方式I所涉及的带冷却装置功率模块的斜视图。
[0012]图1一 2是表示本发明的实施方式I所涉及的带冷却装置功率模块的要部放大斜视图。
[0013]图2— I是表示本发明的实施方式I所涉及的功率模块的其他例子的放大斜视图。
[0014]图2— 2是表示本发明的实施方式I所涉及的功率模块的其他例子的放大斜视图。
[0015]图2— 3是表示本发明的实施方式I所涉及的功率模块的其他例子的放大斜视图。
[0016]图2— 4是表示本发明的实施方式I所涉及的功率模块的其他例子的放大斜视图。
[0017]图2— 5是表示本发明的实施方式I所涉及的功率模块的其他例子的放大斜视图。
[0018]图3是表示本发明的实施方式2所涉及的带冷却装置功率模块的斜视图。
[0019]图4是表示本发明的实施方式3所涉及的带冷却装置功率模块的斜视图。
[0020]图5是表示本发明的实施方式4所涉及的带冷却装置功率模块的斜视图。
[0021]图6是表示本发明的实施方式5所涉及的带冷却装置功率模块的斜视图。
[0022]图7是表示本发明的实施方式6所涉及的带冷却装置功率模块的斜视图。
[0023]图8是表示本发明的实施方式6所涉及的平板状热管的俯视图。
【具体实施方式】
[0024]下面，基于附图，对本发明所涉及的冷却装置及利用该冷却装置的带冷却装置功率模块的实施方式进行详细说明。此外，本发明不受该实施方式限定，在不脱离本发明的主旨的范围内，可以适当地进行变更。另外，在下面示出的附图中，为了容易理解，有时各部件的比例尺与实际不同。
[0025]实施方式I
[0026]图1一 I是本实施方式I的带冷却装置功率模块的斜视图。图1 一 2是在本实施方式中使用的功率模块的要部放大斜视图。如图1 一 I所示，本实施方式I的带冷却装置功率模块100由功率模块20和用于冷却该功率模块20的冷却装置10构成。冷却装置10具有散热器2，该散热器2具有基座面1A，功率模块20密接地安装在基座面IA上。散热器2具有:主体1，其具有基座面IA ;以及第I及第2高导热体(第I及第2各向异性高导热体2&1、2&2、21ν2?32)，其与主体I相比热传导率较高。特征在于，第I及第2芯片分别与第I及第2高导热体的一端抵接，经由第I及第2各向异性高导热体，分别如箭头所示，与独立的2组热分散路径连接。
[0027]该冷却装置10例如具有散热器2，该散热器2由通过铝制成的多个平板散热片3和主体I构成。另外，在基座主体I的与平板散热片3形成面IB相反的面即基座面IA上设置有功率模块20。功率模块20例如是下述装置，即，构成逆变器电路，对直流电力进行通断而变换为交流电力，对电动机驱动进行控制。该功率模块20在配线基板21上搭载有6个由成为发热体的功率半导体构成的芯片。通常，在一瞬间，仅在功率模块20内的特定的几个芯片中流过电流而发热，但发热的芯片瞬时地切换，各芯片均等地发热。另一方面，例如在伺服电动机的驱动中，存在重物的保持等不伴随电动机的旋转而向电动机供给电力的情况。在上述情况下，电流在模块内的特定的几个芯片中集中地流动，发热量局部地增大。如上所述，功率模块20由下述6个芯片构成:第I芯片22a，其在发热局部地集中的情况下，发热量变为最大；第2芯片224、22b2，其发热量第2大；以及第3芯片22Cl、22c2、22c3，其发热量最小。
[0028]芯片布局配置为，第I芯片22a与第2芯片221^及第2芯片22b 2彼此不相邻，且第I芯片22a与第3芯片22Cl、第3芯片22c3彼此相邻。另外，在包含第I芯片22a在内的y方向的列中，不配置第2芯片22b及第2芯片22b 2。
[0029]在包含第I芯片22a在内的区域的正下方设置第I各向异性高导热体2?及第I各向异性高导热体2bi，在包含第2芯片22bi和第2芯片22b 2在内的区域的正下方设置第2各向异性高导热体2a2及第2各向异性高导热体2b 2。此外，在功率模块20的正下方配置热传导率在y方向和z方向上较高、在X方向上较小的第I各向异性高导热体2&1及第2各向异性高导热体2a2，在其下方配置热传导率在X方向和z方向上较高、在y方向上较小的第I各向异性高导热体2bi和第2各向异性高导热体2b 2，并与散热器2密接。作为各向异性导热体，能够利用热传导率较高的方向的热传导率大于或等于1000W/mK的例如石墨类材料。
[0030]在上述冷却装置10中，如上所述，在特定的几个芯片中集中地流过电流的情况下，第I芯片22a瞬间且局部地发热量变为最大，第2芯片22匕和第2芯片22b 2的发热量变为第2大，第3芯片22Cl、第3芯片22?、第3芯片22c3几乎不发热。因此，由于第I芯片22a的发热通过功率模块20的配线基板21向第I各向异性高导热体2?传递，在y方向和z方向上扩散，并且通过第I各向异性导热体21^在X方向和z方向上扩散，向散热器2传递，所以能够抑制第I芯片22a的瞬间的温度上升。另外，由于第2芯片22匕和第2芯片22b2的发热通过功率模块20的配线基板21向第2各向异性高导热体2a 2传递，在y方向和z方向上扩散，并且通过第2各向异性导热体2b2i X方向和z方向上扩散，向散热器2传递，所以能够抑制第2芯片Id1和第2芯片22b 2的瞬间的温度上升。
[0031]另外，高导热体在第I芯片22a的正下方、第2芯片221^和第2芯片22b 2的正下方，构成被截断而独立的2组热分散路径。因此，在由于通断动作而使发热量瞬间地增大时，第2芯片22匕和第2芯片22b 2的热量主要在第2各向异性高导热体2a 2和第2各向异性高导热体2b2的内部扩散。如果不截断高导热体，则由于第2芯片22b i和第2芯片22b 2这2个芯片发热，因此发热面积较大，热量容易扩散至第I芯片22a正下方的区域，对第I芯片22a的冷却产生影响。与此相对，在本实施方式中，由于高导热体被截断，因此第2芯片221^和第2芯片22b 2的热量难以流入第I芯