[發明專利]功率模塊

有效

• 申請號: 201010145620.6
• 申請日: 2010-03-23
• 公開（公告）號: CN101847623A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 山田靖;長田裕司;山中玄太郎;古田紀文;北見明朗;吉田忠史;久野裕道
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01L25/07
• 分類號: H01L25/07;H01L25/16;H01L23/48;H01L23/34;H01L35/28
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 馬江立;柴智敏

技術領域

本發明涉及一種功率模塊(電力模塊，power?module)。

背景技術

日本專利申請特開No.2002-26251(JP-A-2002-26251)公開了相關功率模塊的一個例子。在JP-A-2002-26251中公開的功率模塊具有一對功率裝置以及N電極和P電極，所述一對功率裝置以板狀的輸出電極設置在所述一對功率裝置之間的狀態相層疊，所述N電極和P電極以所述一對功率裝置設置在所述N電極和P電極之間的狀態相層疊。在JP-A-2002-26251中公開的功率模塊的有利之處在于，因為N電極、第一功率裝置、輸出電極、第二功率裝置以及P電極垂直地層疊，所以整個功率模塊能夠被制造得小型化。

如果位于一對功率裝置之間的輸出電極具有從一對功率裝置相層疊的區域(即層疊區域)沿正交方向(即與一對功率裝置相層疊的方向正交的方向)延伸的部分，即，如果該輸出電極具有未被一對功率裝置覆蓋的露出部分，則熱會從該露出部分釋放。關于該相關功率模塊，位于一對功率裝置之間的輸出電極由諸如銅或銅合金等材料制成。這些材料的導熱率是各向同性的。即在層疊方向上的導熱率和在正交方向上的導熱率相同。

用具有高導熱率的材料制成輸出電極對于增大從露出部分釋放的熱量(即對于增大由露出部分實現的冷卻量)是有利的。然而，普通材料具有各向同性的導熱率，因此，如果輸出電極由具有高導熱率的材料制成，則大量的熱也會在一對功率裝置之間傳遞。結果，在一對功率裝置之間趨于產生熱干涉，且功率裝置趨于過熱。

另一方面，用具有低導熱率的材料制成輸出電極對于防止在一對功率裝置之間產生熱干涉是有利的。然而，如上所述，輸出電極具有各向同性的導熱率，因此，從輸出電極的露出部分釋放的熱量最終減少。

發明內容

本發明既增大在輸出電極的露出部分釋放的熱量，又防止在一對功率裝置之間產生熱干涉，這是相關技術所不能的。即，本發明提供了能夠在增大在輸出電極的露出部分處釋放的熱量的同時防止在一對功率裝置之間產生熱干涉的技術。

本發明的第一方面涉及一種功率模塊，該功率模塊包括：板狀的輸出電極；一對功率裝置，所述一對功率裝置以所述輸出電極設置在所述一對功率裝置之間的狀態相層疊；以及層壓到所述功率裝置之一上的N電極，和層壓到另一功率裝置上的P電極。在該功率模塊中，所述輸出電極是各向異性的，使得在與所述N電極和所述P電極相層疊的層疊方向正交的正交方向上的導熱率大于在所述層疊方向上的導熱率。另外，所述輸出電極從所述一對功率裝置相層疊的層疊區域沿所述正交方向延伸，且所述N電極和所述P電極在維持對向的位置關系的同時沿所述正交方向延伸。

關于該功率模塊，設置在一對功率裝置之間的輸出電極在層疊方向上的導熱率低，使得易于防止在一對功率裝置之間產生熱干涉。另一方面，設置在一對功率裝置之間的輸出電極在正交方向上的導熱率高，使得能夠增大在輸出電極的露出部分處釋放的熱量。結合這兩方面，能夠得到其中功率裝置不容易過熱的功率模塊。

在本發明的功率模塊中，所述輸出電極可以在所述功率裝置的所述層疊區域的一部分中層壓到所述一對功率裝置上。在這種情況下，所述N電極和所述P電極可以在所述層疊區域的所述輸出電極未層壓到所述功率裝置上的區域中層壓到所述功率裝置的彼此面對的表面上。

在該功率模塊中，N電極和P電極層壓到功率裝置的彼此面對的表面上，即，N電極層壓到功率模塊之一的與另一功率模塊面對的一側的表面上，且P電極層壓到另一功率模塊的在面對N電極層壓在上面的功率裝置的一側的表面上，使得N電極和P電極彼此面對。即，在該功率模塊中，使用輸出電極和N電極(或P電極)層壓到功率裝置的同一表面上的水平功率裝置。由于在該功率模塊中使用水平功率裝置，所以層壓到功率裝置的對向表面上的N電極和P電極維持接近且對向的位置關系。通過使電流在相反方向上經過接近且對向的N電極和P電極，即沿一個方向經過N電極而沿相反方向經過P電極，以生成彼此抵消的逆向磁場，來產生減小寄生電感的最大互感。結果，能夠減小寄生電感。此外，在該功率模塊中，輸出電極和N電極(或P電極)層壓到功率裝置的同一表面上，使得在功率裝置的輸出電極等未被層壓的一側的整個表面可以被用作散熱面。結果，能夠得到其中功率裝置更不容易過熱的功率模塊。

此外，在本發明的功率模塊中，所述N電極和所述P電極中的至少一者可以是各向異性的，使得在所述正交方向上的導熱率大于在所述層疊方向上的導熱率。