電力變換裝置的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力變換裝置，尤其是涉及具備橫向開關元件的電力變換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，已知有具備橫向開關元件的電力變換裝置。例如，在日本特開2012-222361號公報中公開了這樣的電力變換裝置。
[0003]在上述日本特開2012-222361號公報中，公開了一種電力變換裝置，該電力變換裝置具備II1-V族晶體管(橫向開關元件)、以及與II1-V族晶體管連接的控制II1-V族晶體管的驅(qū)動的IV族縱向晶體管(控制用開關元件)。在該電力變換裝置中，II1-V族晶體管的電極與IV族縱向晶體管的電極以直接接觸的方式連接。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2012-222361號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明要解決的課題
[0008]但是，在上述日本特開2012-222361號公報中公開的電力變換裝置中，存在如下問題:由于II1-V族(例如，GaN)晶體管(橫向開關元件)的電極與IV族(例如，Si)縱向晶體管(控制用開關元件)的電極以直接接觸的方式連接，因此，從耐熱性比較高的II1-V族晶體管產(chǎn)生的熱量向耐熱性比較低的IV族縱向晶體管傳遞，由此導致IV族縱向晶體管的電特性下降，其結(jié)果，電力變換裝置的電力變換功能下降。
[0009]本發(fā)明是為了解決上述那樣的課題而完成的，本發(fā)明的I個目的是提供一種能夠在具備橫向開關元件的電力變換裝置中，抑制電力變換功能下降的電力變換裝置。
[0010]用于解決課題的手段
[0011]—個方面的電力變換裝置具備:橫向開關元件；控制用開關元件，其與橫向開關元件連接，控制橫向開關元件的驅(qū)動；以及熱傳導抑制部件，其被配置于橫向開關元件與控制用開關元件之間，用于抑制從橫向開關元件產(chǎn)生的熱量傳遞到控制用開關元件。
[0012]在一個方面的電力變換裝置中，由于設置了被配置于橫向開關元件與控制用開關元件之間、用于抑制從橫向開關元件產(chǎn)生的熱量傳遞到控制用開關元件的熱傳導抑制部件，因此能夠抑制從橫向開關元件產(chǎn)生的熱量傳遞到控制用開關元件，從而能夠抑制控制用開關元件的電特性下降。其結(jié)果，能夠抑制電力變換裝置的電力變換功能下降。
[0013]發(fā)明效果
[0014]根據(jù)上述電力變換裝置，能夠抑制電力變換裝置的功能下降。
【附圖說明】
[0015]圖1是包含第I實施方式的功率模塊的3相逆變器裝置的電路圖。
[0016]圖2是第I實施方式的功率模塊的俯視圖。
[0017]圖3是沿圖2的200-200線的截面圖。
[0018]圖4是沿圖2的300-300線的截面圖。
[0019]圖5是沿圖2的400-400線的截面圖。
[0020]圖6是第I實施方式的功率模塊的第I基板的俯視圖。
[0021]圖7是第I實施方式的功率模塊的第I基板的仰視圖。
[0022]圖8是在第I實施方式的功率模塊的第I基板上配置有熱傳導抑制部件的狀態(tài)的仰視圖。
[0023]圖9是第I實施方式的功率模塊的第2基板的俯視圖。
[0024]圖10是在第I實施方式的功率模塊的第2基板上配置有各部件的狀態(tài)的俯視圖。
[0025]圖11是從設有漏極電極、源極電極及柵極電極的表面?zhèn)扔^察第I實施方式的橫向開關元件的平面圖。
[0026]圖12是示出將控制用開關元件搭載于第I實施方式的功率模塊的第I基板上的狀態(tài)的截面圖。
[0027]圖13是示出將各部件搭載于第I實施方式的功率模塊的第2基板上的狀態(tài)的截面圖。
[0028]圖14是示出將熱傳導部件填充于第I實施方式的功率模塊的第2基板中的狀態(tài)的截面圖。
[0029]圖15是示出將第I實施方式的功率模塊的第I基板、第2基板及熱傳導抑制部件接合的狀態(tài)的截面圖。
[0030]圖16是示出對第I實施方式的功率模塊的控制用開關元件進行了布線的狀態(tài)的截面圖。
[0031]圖17是在第2實施方式的功率模塊的第I基板上配置有熱傳導抑制部件的狀態(tài)的仰視圖。
[0032]圖18是沿圖17的500-500線的截面圖。
【具體實施方式】
[0033]以下，根據(jù)附圖對實施方式進行說明。
[0034](第I實施方式)
[0035]首先，參照圖1對包含第I實施方式的功率模塊101a、1lb及1lc的3相逆變器裝置100的結(jié)構(gòu)進行說明。另外，功率模塊1la?1lc及3相逆變器裝置100是“電力變換裝置”的一例。
[0036]如圖1所示，3相逆變器裝置100是通過將分別進行U相、V相及W相的電力變換的3個功率模塊1laUOlb及1lc并列電連接而構(gòu)成的。
[0037]功率模塊101a、1lb及1lc構(gòu)成為，分別將從直流電源(未圖示)經(jīng)由輸入端子P及N輸入的直流電力變換為3相(U相、V相及W相)的交流電力。并且，功率模塊101a、1lb及1lc構(gòu)成為，分別將上述那樣變換得到的U相、V相及W相的交流電力經(jīng)由輸出端子U、V及W向外部輸出。另外，輸出端子U、V及W與電機(未圖示)等連接。
[0038]功率模塊1la包含:2個橫向開關元件Ila及12a、與2個橫向開關元件分別連接的2個控制用開關元件13a及14a、以及緩沖電容器15。另外，橫向開關元件Ila及12a都是常開型的開關元件(是如下這樣構(gòu)成的開關元件:在施加給柵極電極Gla及G2a的電壓為OV時，在漏極電極Dla及D2a與源極電極Sla及S2a之間流過電流)。此外，控制用開關元件13a及14a都是常關型的開關元件(是如下這樣構(gòu)成的開關元件:在施加給柵極電極G3a及G4a的電壓為OV時，在漏極電極D3a與源極電極S3a之間、以及在漏極電極D4a與源極電極S4a之間沒有電流流過)。此外，控制用開關元件13a及14a與橫向開關元件Ila及12a以共源共柵(cascode)方式進行了連接。
[0039]橫向開關元件lla(12a)的柵極電極Gla(G2a)與控制用開關元件13a(14a)的源極電極S3a(S4a)連接。由此，控制用開關元件13a(14a)構(gòu)成為根據(jù)輸入到柵極電極G3a(G4a)的控制信號來進行開關動作，由此控制橫向開關元件lla(12a)的驅(qū)動(開關動作)。其結(jié)果，由常開型的橫向開關元件lla(12a)及常關型的控制用開關元件13a(14a)組成的開關電路構(gòu)成為，整體上是作為常關型被控制的。
[0040]此外，與上述功率模塊1la同樣，功率模塊1lb也包含:常開型的2個橫向開關元件Ilb及12b、與2個橫向開關元件分別以共源共柵方式連接的常關型的2個控制用開關元件13b及14b、以及緩沖電容器16。并且，由常開型的橫向開關元件lib (12b)與常關型的控制用開關元件13b (14b)構(gòu)成了常關型的開關電路。另外，控制用開關元件13b (14b)構(gòu)成為根據(jù)輸入到柵極電極G3b(G4b)的控制信號來進行開關動作，由此控制橫向開關元件lib (12b)的開關動作。
[0041]此外，與上述功率模塊1la及1lb同樣，功率模塊1lc也包含:常開型的2個橫向開關元件Ilc及12c、與2個橫向開關元件分別以共源共柵方式連接的常關型的2個控制用開關元件13c及14c、以及緩沖電容器17。并且，由常開型的橫向開關元件llc(12c)與常關型的控制用開關元件13c(14c)構(gòu)成了常關型的開關電路。另外，控制用開關元件13c (14c)構(gòu)成為根據(jù)輸入到柵極電極G3c(G4c)的控制信號來進行開關動作，由此控制橫向開關元件llc(12c)的開關動作。
[0042]接下來，參照圖2?圖11對第I實施方式的功率模塊101a、1lb及1lc的具體結(jié)構(gòu)(構(gòu)造)進行說明。另外，由于功率模塊101a、1lb及1lc分別具有大致同樣的結(jié)構(gòu)，因此，下面，只對進行U相的電力變換的功率模塊1la進行說明。
[0043]如圖2?圖4所示，功率模塊1la具備:第I基板1、第2基板2、2個橫向開關元件I Ia及12a、2個控制用開關元件13a及14a、I個緩沖電容器15、2個熱傳導抑制部件18a及18b、2個熱傳導部件19a及19b、以及密封樹脂20。
[0044]此外，按照第2基板2、橫向開關元件lla(12a)、熱傳導抑制部件18a(18b)、第I基板I及控制用開關元件13a(14a)的順序從下方(Zl方向)進行了層疊。
[0045]第I基板I具有大約0.5?大約lW/mK的熱傳導率，第2基板2具有大約50W/mK的熱傳導率。熱傳導抑制部件18a及18b具有大約0.1ff/mK的熱傳導率，熱傳導部件19a及19b具有大約I?大約5W/mK的熱傳導率。密封樹脂20具有大約0.1?大約0.5ff/mK的熱傳導率。
[0046]如圖3所示，第I基板I與第2基板2以相互面對的方式在上下方向(Z方向)上隔開規(guī)定的間隔進行配置。具體而言，第I基板I被配置于上方(Z2方向側(cè))，并且，第2基板2被配置于下方(Zl方向側(cè))。此