附接至熱輻射構(gòu)件的半導體器件的制作方法
【專利摘要】一種半導體器件(10)包括：半導體模塊(11至18)和將半導體模塊按壓至熱輻射構(gòu)件(7)的按壓構(gòu)件(26，27，28)。半導體模塊包括：通過通電而發(fā)熱的發(fā)熱元件(56，57，61至66，71至73，161至164，171，172)；三個或更多個傳導構(gòu)件(31至41，501至506，508，509，601至608，701，801至808，901至906)，每個傳導構(gòu)件均安裝有至少一個發(fā)熱元件；以及成型部(20，21)，使發(fā)熱元件和傳導構(gòu)件一體成型。半導體模塊具有借助于按壓構(gòu)件的施加壓力等于或大于預定壓力的熱輻射可能區(qū)域。安裝有設(shè)置在熱輻射可能區(qū)域外部的發(fā)熱元件的傳導構(gòu)件具有使得傳導構(gòu)件的至少一部分包括在熱輻射可能區(qū)域中的形狀。
【專利說明】附接至熱輻射構(gòu)件的半導體器件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及附接至熱輻射構(gòu)件的半導體器件。

【背景技術(shù)】
[0002]通常，將半導體器件例如通過螺釘(screw)附接至冷卻散熱器(cooling heatsink)是公知的。例如，在JP-A-2007-165426中，螺釘緊固部被設(shè)置在半導體器件的長邊方向上的端部附近，并且通過螺釘將半導體器件固定至冷卻散熱器。
[0003]然而，在如JP-A-2007-165426中所描述的那樣通過螺釘將半導體器件和冷卻散熱器固定在長邊方向上的端部附近的情況下，在遠離螺釘?shù)陌雽w器件的中心部處的施加壓力可能是不足的，半導體器件和冷卻散熱器可能彼此沒有緊密接觸，并且熱輻射可能是不夠的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本公開的目的是提供一種半導體器件，該半導體器件能夠有效地對通過發(fā)熱元件的通電而產(chǎn)生的熱進行輻射并且尺寸能夠被減小。
[0005]根據(jù)本公開的一方面的半導體器件包括半導體模塊和將半導體模塊按壓至熱輻射構(gòu)件的按壓構(gòu)件。半導體模塊包括:通過通電而發(fā)熱的多個發(fā)熱元件；三個或更多個傳導構(gòu)件，每個傳導構(gòu)件均安裝有至少一個發(fā)熱元件；以及成型部，使發(fā)熱元件和傳導構(gòu)件一體成型。半導體模塊具有借助于按壓構(gòu)件的施加壓力等于或大于預定壓力的熱輻射可能區(qū)域。傳導構(gòu)件中的至少一個傳導構(gòu)件安裝有設(shè)置在熱輻射可能區(qū)域外部的發(fā)熱元件。傳導構(gòu)件中的至少一個傳導構(gòu)件具有使得傳導構(gòu)件的至少一部分包括在熱輻射可能區(qū)域中的形狀。
[0006]由設(shè)置在熱輻射可能區(qū)域外部的發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱經(jīng)由傳導構(gòu)件傳遞并且從熱輻射可能區(qū)域輻射至熱輻射構(gòu)件。因此，由設(shè)置在熱輻射可能區(qū)域外部的發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱可以被有效地輻射，可以相對于一個按壓構(gòu)件設(shè)置多個發(fā)熱元件，并且可以減小半導體模塊的尺寸。另外，與所有發(fā)熱元件被設(shè)置在熱輻射可能區(qū)域中的情況相比，可以提高布局的靈活性。此外，可以減少按壓構(gòu)件的數(shù)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]根據(jù)結(jié)合附圖進行的以下詳細描述，本公開的另外的目的和優(yōu)點將變得更加明顯。在附圖中:
[0008]圖1是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第一實施例的電機驅(qū)動設(shè)備的電路配置的框圖；
[0009]圖2是示出了附接至散熱器的根據(jù)第一實施例的半導體器件的側(cè)視圖；
[0010]圖3是示出了根據(jù)第一實施例的半導體模塊的內(nèi)部配置的平面圖；
[0011]圖4是示出了根據(jù)第一實施例的半導體模塊的電路配置的電路圖；
[0012]圖5是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第二實施例的半導體模塊的內(nèi)部配置的平面圖；
[0013]圖6是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第三實施例的半導體模塊的內(nèi)部配置的平面圖；
[0014]圖7是示出了根據(jù)第三實施例的半導體模塊的電路配置的電路圖；
[0015]圖8是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第四實施例的半導體模塊的內(nèi)部配置的平面圖；
[0016]圖9是示出了根據(jù)第四實施例的半導體模塊的電路配置的電路圖；
[0017]圖10是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第五實施例的半導體模塊的內(nèi)部配置的平面圖；
[0018]圖11是示出了根據(jù)第五實施例的半導體模塊的電路配置的電路圖；
[0019]圖12是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第六實施例的半導體模塊的內(nèi)部配置的平面圖；
[0020]圖13是示出了根據(jù)第六實施例的半導體模塊的電路配置的電路圖；
[0021]圖14是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第七實施例的半導體模塊的內(nèi)部配置的平面圖；
[0022]圖15是示出了根據(jù)第七實施例的半導體模塊的電路配置的電路圖；
[0023]圖16是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第八實施例的半導體模塊的內(nèi)部配置的平面圖；以及
[0024]圖17是示出了根據(jù)第八實施例的半導體模塊的電路配置的電路圖。

【具體實施方式】
[0025](第一實施例)
[0026]將參照圖1至圖4來描述根據(jù)本公開內(nèi)容的第一實施例的半導體器件。根據(jù)本實施例的半導體器件可以應用于例如電機驅(qū)動設(shè)備。首先，將參照圖1來描述應用了根據(jù)本實施例的半導體模塊的電機驅(qū)動設(shè)備的電路配置。
[0027]電機驅(qū)動設(shè)備I包括半導體器件10 (參見圖2)、電容器78以及控制器100。電機驅(qū)動設(shè)備I將作為供電電源的電池50的直流電力轉(zhuǎn)換成三相交流電力并且驅(qū)動作為負載的電機5。在本實施例中，電機5是三相無刷電機。
[0028]半導體器件10包括半導體模塊11和按壓構(gòu)件26、27 (參見圖2)。半導體模塊11包括電源繼電器部分55、逆變器部分60以及電機繼電器部分70。電源繼電器部分55包括串聯(lián)連接的兩個電源繼電器56、57。在本實施例中，電源繼電器56、57中的每個電源繼電器是為一種場效應晶體管的金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)。電源繼電器56、57中的每個電源繼電器的源極和漏級由于柵極電位而連接或斷開。相應地，電源繼電器部分55與電池50和逆變器部分60電連接或斷開。
[0029]電源繼電器56被設(shè)置成當發(fā)生斷路故障或短路故障時中斷流向電機5的電流。以使得與電源繼電器57相關(guān)聯(lián)的寄生二極管的方向和與電源繼電器56相關(guān)聯(lián)的寄生二極管的方向相反的方式連接電源繼電器57。因此，即使當電池50或電容器78錯誤地以相反方向連接時，從逆變器部分60朝向電池50的反向電流的流動是受到限制的。
[0030]逆變器部分60包括構(gòu)成橋式電路的六個開關(guān)兀件61至66。與電源繼電器56、57類似，開關(guān)元件61至66中的每個開關(guān)元件是為一種場效應晶體管的M0SFET，并且源極和漏級由于柵極電位而連接或斷開。開關(guān)元件61、62、63被設(shè)置在橋式電路的高電位側(cè)并且構(gòu)成上臂。開關(guān)元件64、65、66設(shè)置在橋式電路的低電位側(cè)并且構(gòu)成下臂。
[0031]電機繼電器部分70包括作為負載繼電器的電機繼電器71、72、73。電機繼電器71、72,73連接在各相的開關(guān)元件64、65、66和開關(guān)元件61、62、63的連接點與電機5的各相繞組之間。電機繼電器71、72、73被設(shè)置成當發(fā)生斷路故障或短路故障時中斷對于每相的電流的流動。與電源繼電器56、57和開關(guān)元件61至66類似，電機繼電器71、72、73中的每個電機繼電器是為一種場效應晶體管的M0SFET，并且源極和漏級由于柵極電位而連接或斷開。在本實施例中，電源繼電器56、57、開關(guān)元件61至66以及電機繼電器71至73是發(fā)熱元件。在下述說明中，電源繼電器56、57、開關(guān)元件61至66以及電機繼電器71至73中的至少一部分有時被統(tǒng)稱為發(fā)熱兀件。
[0032]在本實施例中，逆變器部分60和電機繼電器部分70構(gòu)成U相電路91、V相電路92以及W相電路93。U相電路91包括開關(guān)元件61、64以及電機繼電器71。開關(guān)元件61的漏極連接到連接至電池50的高電位側(cè)的高電位線，并且開關(guān)元件61的源極連接至開關(guān)元件64的漏極。開關(guān)元件64的源極經(jīng)由分流電阻器74接地。開關(guān)元件61與開關(guān)元件64的連接點經(jīng)由電機繼電器71連接至電機5的U相繞組。
[0033]V相電路92包括開關(guān)元件62、65以及電機繼電器72。開關(guān)元件62的漏極連接到連接至電池50的高電位側(cè)的高電位線，并且開關(guān)元件62的源極連接至開關(guān)元件65的漏極。開關(guān)元件65的源極經(jīng)由分流電阻器75接地。開關(guān)元件62與開關(guān)元件65的連接點經(jīng)由電機繼電器72連接至電機5的V相繞組。
[0034]W相電路93包括開關(guān)元件63、66以及電機繼電器73。開關(guān)元件63的漏極連接到連接至電池50的高電位側(cè)的高電位線，并且開關(guān)元件63的源極連接至開關(guān)元件66的漏極。開關(guān)元件66的源極經(jīng)由分流電阻器76接地。開關(guān)元件63和開關(guān)元件66的連接點經(jīng)由電機繼電器73連接至電機5的W相繞組。
[0035]分流電阻器74至76對提供給電機5的各相的電流進行檢測。具體地，分流電阻器74對提供給U相繞組的電流進行檢測，分流電阻器75對提供給V相繞組的電流進行檢測，以及分流電阻器76對提供給W相繞組的電流進行檢測。
[0036]電容器78連接在電池50的高電位電極與逆變器部分60之間。電容器78降低了從共享電池50的其他裝置傳遞的噪聲。另外，電容器78降低了從電機驅(qū)動設(shè)備I傳遞到共享電池50的其他裝置的噪聲。在本實施例中，電容器78是鋁電解電容器。電容器78安裝在電源襯底3 (參見圖2)上。
[0037]控制器100包括前置驅(qū)動器101、定制IC 102以及微型計算機104。構(gòu)成控制器100的諸如前置驅(qū)動器101、定制IC 102以及微型計算機104的電子部件安裝在控制襯底4(參見圖2)上。定制IC 102包括作為功能塊的檢測電壓放大器107。檢測電壓放大器107檢測分流電阻器74至76兩端的電壓，并且將經(jīng)放大的電壓輸出至微型計算機104。
[0038]微型計算機104基于從檢測電壓放大器107輸入的分流電阻器74至76兩端的電壓來檢測提供給電機5的各相的電流。另外，微型計算機104接收諸如電機5的旋轉(zhuǎn)角度信號的各種信號。微型計算機104基于輸入信號經(jīng)由前置驅(qū)動器101對逆變器部分60進行控制。具體地，微型計算機104通過改變開關(guān)元件61至66的柵電壓來接通/關(guān)斷開關(guān)元件61至66。類似地，微型計算機104通過改變柵電壓來接通/關(guān)斷電源繼電器56、57以及電機繼電器71、72、73。
[0039]在本實施例中，電源繼電器部分55、逆變器部分60以及電機繼電器部分70被模塊化為一個半導體模塊11。將參照圖2至圖4來描述半導體模塊11。圖2是示出了半導體模塊11附接至散熱器7的狀態(tài)的側(cè)視圖。圖3是示出了從圖2中的箭頭III所示的方向觀察的半導體模塊11的內(nèi)部配置的平面圖。圖4是主要示出了半導體模塊11中的電路與端子之間的關(guān)系的電路圖。
[0040]半導體模塊11包括引線框30和使引線框30成型的成型部20。引線框30是由具有高導電性和高導熱性的材料(諸如銅板)制成的。半導體模塊11整體上形成為板狀。成型部20具有插入孔201、202。
[0041]用插入到插入孔201、202中的按壓構(gòu)件26、27將半導體模塊11固定至作為熱輻射構(gòu)件的散熱器7。例如，按壓構(gòu)件26、27是螺釘。以使得成型部20的一個長邊205面向電源襯底3并且成型部20的另一長邊206面向控制襯底4的方式將半導體模塊11固定至散熱器7。
[0042]盡管未被示出，但在面向散熱器7的半導體模塊11的表面上，引線框30的一部分從半導體模塊11的成型部20暴露作為金屬熱輻射部。換句話說，根據(jù)本實施例的半導體模塊11是半成型的。半導體模塊11的金屬熱輻射部經(jīng)由熱輻射片8與散熱器7接觸。因此，半導體模塊11可以有效地輻射熱。
[0043]如圖3所示，引線框30包括作為傳導構(gòu)件的焊盤(land) 31至41。焊盤31至35設(shè)置在按壓構(gòu)件26周圍，而焊盤36至41設(shè)置在按壓構(gòu)件27周圍。
[0044]焊盤31包括基部311、突出部312以及電源端子313。在圖3中，基部311與突出部312之間的邊界和基部311與電源端子313之間的邊界由虛線示出。其他焊盤中的邊界也由虛線示出?；?11具有大致矩形的形狀，并且電源繼電器56安裝在基部311上。電源繼電器56的源極形成在與基部311相對的上表面上。電源繼電器56的漏極形成在面向基部311的表面上并且與基部311連接。電源繼電器56的柵極通過導線連接至柵極端子475。當柵極信號經(jīng)由柵極端子475從控制襯底4傳送至電源繼電器56的柵極時，電源繼電器56被接通/關(guān)斷。電源繼電器57的柵極、源極和漏極、開關(guān)元件61至66和電機繼電器71至73的布置、以及柵極與柵極端子475之間的連接關(guān)系類似于電源繼電器56。
[0045]突出部312從基部311的與按壓構(gòu)件26相鄰的端部突出。電源端子313從基部311的與長邊205相鄰的端部突出。電源端子313經(jīng)由電源襯底3連接至電池50的高電位側(cè)。
[0046]焊盤32包括基部321、突出部322以及電源端子323?；?21具有大致矩形的形狀，并且電源繼電器57安裝在基部321上。突出部322從基部321的與按壓構(gòu)件26相鄰的端部突出。電源端子323從基部321的與長邊205相鄰的端部突出。電源端子323經(jīng)由電源襯底3連接至逆變器部分60。
[0047]未安裝的焊盤43包括基部431、突出部432以及控制端子434。突出部432從基部431的與按壓構(gòu)件26相鄰的端部突出?？刂贫俗?34從基部431的與長邊206相鄰的端部突出并且連接至控制襯底4。在未安裝的焊盤43上沒有安裝發(fā)熱元件。因此，未安裝的焊盤43不包括在本公開內(nèi)容的傳導構(gòu)件的概念內(nèi)。電源繼電器56的源極、電源繼電器57的源極以及未安裝的焊盤43通過布線構(gòu)件81連接。例如，布線構(gòu)件81是銅夾。
[0048]焊盤33包括基部331、突出部332以及電源端子333。基部331具有大致矩形的形狀，并且電機繼電器71安裝在基部331上。突出部332從基部331的與按壓構(gòu)件26相鄰的端部突出。電源端子333從基部331的與長邊205相鄰的端部突出。電源端子333經(jīng)由電源襯底3連接至電機5的U相繞組。
[0049]焊盤34包括基部341、突出部342以及電源端子343?；?41具有大致矩形的形狀，并且開關(guān)元件61安裝在基部341上。突出部342從基部341的與按壓構(gòu)件26相鄰的端部突出。電源端子343經(jīng)由電源襯底3連接至電源繼電器部分55。
[0050]焊盤35包括基部351、突出部352以及控制端子354。基部351具有大致矩形的形狀，并且開關(guān)元件64安裝在基部351上。突出部352從基部351的與按壓構(gòu)件26相鄰的端部突出?？刂贫俗?54從基部351的與長邊206相鄰的端部突出并且連接至控制襯底4。
[0051]電機繼電器71的源極、開關(guān)元件61的源極以及連接至開關(guān)元件64的漏極的焊盤35通過布線構(gòu)件82連接。開關(guān)元件64的源極經(jīng)由分流電阻器74連接至接地端子441。接地端子441經(jīng)由電源襯底3接地。
[0052]焊盤36包括基部361、突出部362以及電源端子363?；?61具有大致矩形的形狀，并且電機繼電器72安裝在基部361上。突出部362從基部361的與按壓構(gòu)件27相鄰的端部突出。電源端子363從基部361的與長邊205相鄰的端部突出。電源端子363經(jīng)由電源襯底3連接至電機5的V相繞組。
[0053]焊盤37包括基部371、突出部372以及電源端子373?；?71具有大致矩形的形狀，并且開關(guān)元件62安裝在基部371上。突出部362從基部371的與按壓構(gòu)件27相鄰的端部突出。電源端子373從基部371的與長邊205相鄰的端部突出。電源端子373經(jīng)由電源襯底3連接至電源繼電器部分55。
[0054]焊盤38包括基部381、突出部382以及控制端子384?；?81具有大致矩形的形狀，并且開關(guān)元件65安裝在基部381上。突出部382從基部381的與按壓構(gòu)件27相鄰的端部突出。控制端子384從基部381的與長邊206相鄰的端部突出并且連接至控制襯底4。
[0055]電機繼電器72的源極、開關(guān)元件62的源極以及連接至開關(guān)元件65的漏極的焊盤38通過布線構(gòu)件83連接。開關(guān)元件65的源極經(jīng)由分流電阻器75連接至接地端子442。接地端子442經(jīng)由電源襯底3接地。
[0056]焊盤39包括基部391、突出部392以及電源端子393?；?91具有大致矩形的形狀，并且電機繼電器73安裝在基部391上。突出部392從基部391的與按壓構(gòu)件27相鄰的端部突出。電源端子393從基部391的與長邊205相鄰的端部突出。電源端子393經(jīng)由電源襯底3連接至電機5的W相繞組。
[0057]焊盤40包括基部401、突出部402以及電源端子403?；?01具有大致矩形的形狀，并且開關(guān)元件63安裝在基部401上。突出部402從基部401的與按壓構(gòu)件27相鄰的端部突出。電源端子403從基部401的與長邊205相鄰的端部突出。電源端子403經(jīng)由電源襯底3連接至電源繼電器部分55。
[0058]焊盤41包括基部411、突出部412以及控制端子414?；?11具有大致矩形的形狀，并且開關(guān)元件66安裝在基部411上。突出部412從基部411的與按壓構(gòu)件27相鄰的端部突出?？刂贫俗?14從基部411的與長邊206相鄰的端部突出并且連接至控制襯底4。
[0059]電機繼電器73的源極、開關(guān)元件63的源極以及連接至開關(guān)元件66的漏極的焊盤41通過布線構(gòu)件84連接。開關(guān)元件66的源極經(jīng)由分流電阻器76連接至接地端子443。接地端子443經(jīng)由電源襯底3接地。
[0060]電源端子313、323、343、363、373、393、403、441 至 443 從成型部 20 的長邊 205 突出并且連接至電源襯底3。在本實施例中，電源端子313的頂端比電源端子313的底端窄。然而，電源端子313可以具有任意形狀。其他電源端子323、333、343、363、373、393、403、441至443也可以具有任意形狀。控制端子354、384、414、434從成型部20的長邊206突出并且連接至控制襯底4?？刂贫俗?54、384、414、434比電源端子313、323、333、343、363、373、393,403,441 至 443 窄。
[0061]在本實施例中，對應于發(fā)熱兀件的電源繼電器56、57、開關(guān)兀件61、64以及電機繼電器71被設(shè)置在按壓構(gòu)件26周圍。另外，開關(guān)元件62、63、65、66和電機繼電器72、73被設(shè)置在按壓構(gòu)件27周圍。
[0062]使用按壓構(gòu)件26、27將半導體模塊11固定至散熱器7。在越靠近按壓構(gòu)件26、27的位置處，半導體模塊11與散熱器7之間的施加壓力越大，而在越遠離按壓構(gòu)件26、27的位置處，施加壓力越小。換句話說，在越靠近按壓構(gòu)件26、27的位置處，半導體模塊11與散熱器7之間的接觸程度和熱輻射特性越高，而在越遠離按壓構(gòu)件26、27的位置處，接觸程度和熱輻射特性越低。
[0063]因此，從熱輻射特性方面考慮，優(yōu)選的是靠近按壓構(gòu)件26、27設(shè)置諸如電源繼電器56、57、開關(guān)元件61至66以及電機繼電器71至73的發(fā)熱元件。具體地，優(yōu)選的是將所有發(fā)熱元件設(shè)置在圖3中的點劃線所示的熱輻射可能區(qū)域R1中，在該熱輻射可能區(qū)域R1中借助于按壓構(gòu)件26、27的施加壓力等于或大于預定壓力。
[0064]另一方面，在如本實施例中一樣多個發(fā)熱元件(例如，三個或更多個發(fā)熱元件)相對于按壓構(gòu)件26、27中的一個按壓構(gòu)件設(shè)置的情況下，存在由于布局的限制而不能將所有發(fā)熱元件設(shè)置在熱輻射可能區(qū)域R1中的可能性。如圖3所示，在本實施例中，除了開關(guān)元件61、62以外的發(fā)熱元件被設(shè)置在熱輻射可能區(qū)域R1外部。
[0065]按壓構(gòu)件可以被添加到下述位置:其中，接觸程度不足以使得安裝有電源繼電器56、57、開關(guān)元件61至66以及電機繼電器71至73的區(qū)域中的施加壓力等于或大于預定壓力。然而，如果添加按壓構(gòu)件，則由于還添加了按壓構(gòu)件所插入的插入孔，所以部件的數(shù)量增加并且半導體模塊11的尺寸增加。
[0066]因此，本實施例關(guān)注下述方面:如果焊盤31的至少一部分的表面壓力等于或大于預定壓力，并且其上安裝有作為設(shè)置在熱輻射可能區(qū)域R1外部的發(fā)熱元件的電源繼電器56的焊盤31的至少一部分包括在熱輻射可能區(qū)域R1中，則可以確保熱輻射特性。具體地，突出部312從焊盤31的基部311的與按壓構(gòu)件26相鄰的端部突出，并且突出部312的一部分包括在熱輻射可能區(qū)域R1中。換句話說，由于形成突出部312，所以焊盤31的一部分包括在熱福射可能區(qū)域R1中。
[0067]焊盤31由具有高導電性和高導熱性的材料制成。因此，當焊盤31的至少一部分包括在熱輻射可能區(qū)域R1中時，即使在安裝在焊盤31上的電源繼電器56被設(shè)置在熱輻射可能區(qū)域R1外部時，由電源繼電器56產(chǎn)生的熱經(jīng)由焊盤31被傳遞，并且可以從借助于按壓構(gòu)件26的施加壓力大的位置向散熱器7有效地輻射熱。在越靠近按壓構(gòu)件26的位置處，借助于按壓構(gòu)件26的施加壓力越大，并且突出部312從基部311的與按壓構(gòu)件26相鄰的端部突出。因此，突出部312被設(shè)置在借助于按壓構(gòu)件26的施加壓力較大的位置處。因此，可以高效地輻射由電源繼電器56產(chǎn)生的熱。
[0068]另外，焊盤31中的突出部312的面積小于基部311的面積。由于熱輻射可能區(qū)域Rl中的突出部312的面積較小，所以多個發(fā)熱元件可以被設(shè)置在按壓構(gòu)件26周圍，并且可以減小半導體模塊11的尺寸。這同樣適用于其他焊盤32至41。
[0069]另外，對應于按壓構(gòu)件26設(shè)置的所有焊盤31、32、33、34、35分別具有突出部312、322、332、342、352。突出部312、322、332、342、352被形成為圍繞按壓構(gòu)件26。類似地，對應于按壓構(gòu)件27設(shè)置的所有焊盤36、37、38、39、40、41分別具有突出部362、372、382、392、402,412o突出部362、372、382、392、402、412被形成為圍繞按壓構(gòu)件27。因此，在與按壓構(gòu)件26、27中的每個按壓構(gòu)件對應的熱輻射可能區(qū)域Rl中，在很大程度上可以確保其上可以安裝發(fā)熱元件的焊盤31至41的面積。因此，可以相對于按壓構(gòu)件26、27中的每個按壓構(gòu)件設(shè)置多個發(fā)熱元件。相應地，可以減小半導體器件10的尺寸。
[0070]在本實施例中，使用兩個按壓構(gòu)件26、27將半導體模塊11固定至散熱器7。由于借助于兩個按壓構(gòu)件26、27的施加壓力作用于兩個按壓構(gòu)件26、27之間的區(qū)域上，所以在兩個按壓構(gòu)件26、27之間的區(qū)域處的施加壓力相對大。設(shè)置在按壓構(gòu)件26、27之間的區(qū)域中的開關(guān)元件61、62完全包括在熱輻射可能區(qū)域Rl中。因此，并不總是需要在其上安裝有開關(guān)元件61的焊盤34中的突出部342和在其上安裝有開關(guān)元件62的焊盤37中的突出部372。即使在開關(guān)元件61、62完全包括在熱輻射可能區(qū)域Rl中的情況下，當突出部342、372形成在施加壓力較大的位置處時，可以高效地輻射熱。
[0071]發(fā)熱元件的一部分可以包括在熱輻射可能區(qū)域Rl中。在這種情況下，其上安裝有發(fā)熱元件的焊盤的一部分包括在熱輻射可能區(qū)域Rl中。因此，并不總是需要突出部。然而，優(yōu)選的是形成突出部以使得焊盤被設(shè)置在施加壓力較大的位置處。
[0072]限定熱輻射可能區(qū)域Rl的預定壓力是下述壓力:其可以使半導體模塊11經(jīng)由熱輻射片8與散熱器7緊密接觸以達到使得熱輻射能夠從電源繼電器56、57、開關(guān)元件61至66以及電機繼電器71至73到散熱器7的程度。例如，當熱輻射片8包括空氣層時，預定壓力可以是可以壓縮空氣層的壓力。預定壓力取決于半導體模塊11的平坦度(flatness)、散熱器7的平坦度、熱輻射片8的配置等，并且可以適當?shù)卦O(shè)定預定壓力。
[0073]如上所述，根據(jù)本實施例的半導體器件10包括半導體模塊11和按壓構(gòu)件26、27。半導體模塊11包括:通過通電而發(fā)熱的發(fā)熱元件56、57、61至66、71至73 ;焊盤31至41，每個焊盤均安裝有發(fā)熱元件56、57、61至66、71至73中的至少一個發(fā)熱元件；以及成型部20，使發(fā)熱元件56、57、61至66、71至73和焊盤31至41 一體成型。
[0074]按壓構(gòu)件26、27將半導體模塊11按壓至散熱器7。在本實施例中，安裝有設(shè)置在熱輻射可能區(qū)域Rl外部的發(fā)熱元件56、57、63至66,71至73的焊盤31、32、33、35、36、38、39,40,41中的每個焊盤均具有下使得焊盤31、32、33、35、36、38、39、40、41中的每個焊盤的一部分包括在熱輻射可能區(qū)域Rl中的形狀，在熱輻射可能區(qū)域Rl中借助于按壓構(gòu)件26、27的施加壓力等于或大于預定壓力。
[0075]由設(shè)置在熱輻射可能區(qū)域Rl外部的發(fā)熱元件56、57、63至66、71至73產(chǎn)生的熱經(jīng)由其上安裝有發(fā)熱元件56、57、63至66,71至73的焊盤31、32、33、35、36、38、39、40、41被傳遞，并且從熱輻射可能區(qū)域R1輻射至散熱器7。由于可以有效地輻射由設(shè)置在熱輻射可能區(qū)域R1外部的發(fā)熱元件56、57、63至66、71至73產(chǎn)生的熱，所以可以相對于按壓構(gòu)件26、27設(shè)置多個發(fā)熱元件56、57、61至66、71至73，并且可以減小半導體模塊11的尺寸。另夕卜，與所有發(fā)熱元件56、57、61至66、71至73設(shè)置在熱輻射可能區(qū)域R1中的情況相比，可以增加布局的靈活性。此外，可以減少按壓構(gòu)件的數(shù)量，并且可以減少附接按壓構(gòu)件所需的工藝的數(shù)量。
[0076]焊盤31包括其上安裝有發(fā)熱元件56的基部311以及從基部311的與按壓構(gòu)件26相鄰的端部突出的突出部312。由于突出部312從基部311的與按壓構(gòu)件26相鄰的端部向按壓構(gòu)件26突出，所以突出部312的至少一部分包括在熱輻射可能區(qū)域R1中。
[0077]在突出部312被形成為朝向按壓構(gòu)件26突出的情況下，突出部312可以被設(shè)置在借助于按壓構(gòu)件26的施加壓力較大的位置處。因此，由發(fā)熱元件56產(chǎn)生的熱可以高效地經(jīng)由焊盤31輻射至散熱器7。這同樣適用于其他焊盤32至41。
[0078]所有焊盤31 至 41 分別包括突出部 312、322、332、342、352、362、372、382、392、402、412。具體地，突出部312、322、332、342、352被設(shè)置成圍繞按壓構(gòu)件26，而突出部362、372、382、392、402、412被設(shè)置成圍繞按壓構(gòu)件27。因此，多個焊盤31至41可以被設(shè)置在熱輻射可能區(qū)域R1中，并且多個發(fā)熱元件56、57、61至66、71至73可以被設(shè)置成能夠輻射熱。
[0079]另外，焊盤31中的突出部312的面積小于基部311的面積。由于突出部312的面積在能夠進行熱輻射的范圍內(nèi)減小，所以可以相對于按壓構(gòu)件26、27設(shè)置多個焊盤31至41。因此，可以相對于按壓構(gòu)件26、27設(shè)置多個發(fā)熱元件56、57、61至66、71至73，以使其能夠輻射熱，并且可以減小半導體模塊11的尺寸。
[0080]在本實施例中，一個發(fā)熱元件56被安裝在基部311中。因此，可以高效地輻射由發(fā)熱元件56產(chǎn)生的熱。這同樣適用于其他焊盤31至41。
[0081](第二實施例)
[0082]將參照圖5來描述根據(jù)本公開內(nèi)容的第二實施例的半導體模塊12。半導體模塊12與根據(jù)第一實施例的半導體模塊11的不同之處在于焊盤的形狀。通常，對于構(gòu)成逆變器部分60的電機繼電器71至73和開關(guān)元件61至66的熱值而言，電機繼電器71至73的熱值是最大的，其次是設(shè)置在高電位側(cè)的開關(guān)元件61至63的熱值，以及設(shè)置在低電位側(cè)的開關(guān)元件64至66的熱值是最小的。因此，在本實施例中，增大在安裝有具有大熱值的發(fā)熱元件的焊盤中的突出部的面積以增大熱輻射效率。
[0083]如圖5所示，在其上安裝有電機繼電器71的焊盤33中的突出部335從基部331的與按壓構(gòu)件26相鄰的端部突出。另外，在其上安裝有開關(guān)元件61的焊盤34中的突出部345從基部341的與按壓構(gòu)件26相鄰的端部突出。在其上安裝有開關(guān)元件64的焊盤35中的突出部352類似于根據(jù)第一實施例的突出部352。由于電機繼電器71的熱值、開關(guān)元件61的熱值以及開關(guān)元件64的熱值依次減小，所以突出部335的面積、突出部345的面積、突出部352的面積依次減小。
[0084]類似地，在其上安裝有電機繼電器72的焊盤36中的突出部365從基部361的與按壓構(gòu)件27相鄰的端部突出。另外，在其上安裝有開關(guān)元件62的焊盤37中的突出部375從基部371的與按壓構(gòu)件27相鄰的端部突出。在其上安裝有開關(guān)元件65的焊盤38中的突出部382類似于根據(jù)第一實施例的突出部382。由于電機繼電器72的熱值、開關(guān)元件62的熱值以及開關(guān)元件65的熱值依次減小，所以突出部365的面積、突出部375的面積、突出部382的面積依次減小。
[0085]類似地，在其上安裝有電機繼電器73的焊盤39中的突出部395從基部391的與按壓構(gòu)件27相鄰的端部突出。在其上安裝有開關(guān)元件63的焊盤40中的突出部405從基部401的與按壓構(gòu)件27相鄰的端部突出。在其上安裝有開關(guān)元件66的焊盤41中的突出部412類似于根據(jù)第一實施例的突出部412。由于電機繼電器73的熱值、開關(guān)元件63的熱值以及開關(guān)元件66的熱值依次降低，所以突出部395的面積、突出部405的面積、突出部412的面積依次減小。在本實施例中，突出部335、345、365、375、395、405中的每個突出部都具有階梯形狀。
[0086]在本實施例中，根據(jù)安裝在焊盤上的發(fā)熱元件的熱值來設(shè)定焊盤中的突出部的面積。因此，可以高效地輻射由發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱。此外，可以獲得與上述實施例相同的效果。
[0087](第三實施例)
[0088]將參照圖6和圖7來描述根據(jù)本公開內(nèi)容的第三實施例的半導體模塊13。如圖6所不，在半導體模塊13中,逆變器部分60被模塊化為一個模塊。電源繼電器部分和電機繼電器部分可以被模塊化為其他模塊，或者可以被省略。
[0089]半導體模塊13包括引線框500以及使引線框500成型的成型部21。引線框500是由具有高導電性和高導熱性的材料(諸如銅板)制成的。半導體模塊13整體上形成為板狀。成型部21具有插入孔211。利用插入到插入孔211中的一個按壓構(gòu)件28將半導體模塊13固定至散熱器7。例如，按壓構(gòu)件28是類似于按壓構(gòu)件26、27的螺釘。
[0090]引線框500包括作為傳導構(gòu)件的焊盤501至506。在本實施例中，焊盤501至506設(shè)置在按壓構(gòu)件28周圍。焊盤501包括基部511、突出部512、電源端子513以及控制端子514。開關(guān)元件61安裝在基部511上。焊盤502包括基部521、突出部522以及電源端子523。開關(guān)元件62安裝在基部521上。焊盤503包括基部531、突出部532以及電源端子533。開關(guān)元件63被安裝成橫跨基部531和突出部532。
[0091]焊盤504包括基部541、突出部542以及電源端子543。開關(guān)元件64安裝在基部541上。焊盤505包括基部551、突出部552以及電源端子553。開關(guān)元件65安裝在基部551上。焊盤506包括基部561、突出部562、電源端子563以及控制端子564。開關(guān)元件65安裝在基部561上。
[0092]焊盤501中的基部511具有大致矩形的形狀，并且突出部512從基部511的與按壓構(gòu)件26相鄰的端部突出。突出部512的面積小于基部511的面積。這同樣適用于其他焊盤502至506。
[0093]電源端子513、523、533經(jīng)由電源襯底3連接至電池50的高電位側(cè)。電源端子543經(jīng)由電源襯底3連接至電機5的U相繞組。電源端子553經(jīng)由電源襯底3連接至電機5的V相繞組。電源端子563經(jīng)由電源襯底3連接至電機5的W相繞組。
[0094]開關(guān)元件61的源極通過布線構(gòu)件181連接至焊盤504。開關(guān)元件62的源極經(jīng)由布線構(gòu)件182連接至焊盤505中的電源端子553。開關(guān)元件63的源極經(jīng)由布線構(gòu)件183連接至焊盤506中的電源端子563。
[0095]開關(guān)元件64的源極通過分流電阻器184連接至接地端子571。開關(guān)元件65的源極通過分流電阻器185連接至接地端子572。開關(guān)元件66的源極通過分流電阻器186連接至接地端子572。接地端子571至573經(jīng)由電源襯底3接地。接地端子572、573與控制端子574、575 —體成型。控制端子514、564、574、575連接至控制襯底4。
[0096]在本實施例中，構(gòu)成逆變器部分60的開關(guān)元件61至66是發(fā)熱元件。在其上安裝有開關(guān)元件61至66的焊盤501至506中的每個焊盤的至少一部分包括在借助于按壓構(gòu)件28的施加壓力等于或大于預定壓力的熱輻射可能區(qū)域R3中。在本實施例中，用于將半導體模塊13固定至散熱器7的按壓構(gòu)件28的數(shù)量為一個。因此，熱輻射可能區(qū)域R3是大致圓形的區(qū)域。通過切換構(gòu)成逆變器部分60的開關(guān)元件61至66而產(chǎn)生的熱從與一個按壓構(gòu)件28對應的熱輻射可能區(qū)域R3輻射。因此，可以有效地輻射由開關(guān)元件61至66產(chǎn)生的熱。另外，可以減小構(gòu)成逆變器部分60的半導體模塊13的尺寸。此外，可以獲得與上述實施例相同的效果。
[0097](第四實施例)
[0098]將參照圖8和圖9來描述根據(jù)本公開內(nèi)容的第四實施例的半導體模塊14。本實施例是第三實施例的變型。設(shè)置焊盤508來替代焊盤501至503，并且設(shè)置焊盤509來替代焊盤504。其他焊盤505、506類似于根據(jù)第三實施例的焊盤505、焊盤506。如圖8所示，半導體模塊14中的引線框510包括焊盤505、506、508、509。焊盤505、506、508、509被設(shè)置在按壓構(gòu)件28周圍。
[0099]焊盤508包括基部581、突出部582以及電源端子583。開關(guān)元件61至63安裝在焊盤508上。具體地，開關(guān)元件61、62安裝在基部581上，而開關(guān)元件63被安裝成橫跨基部581和突出部582。在本實施例中，開關(guān)元件61至63的漏極處于相同電位。因此，開關(guān)元件61至63安裝在一個焊盤508上。突出部582是通過在焊盤508的與按壓構(gòu)件28相鄰的端部設(shè)置弧形切口部584而形成的。焊盤509包括基部591、突出部592、電源端子593以及控制端子594。開關(guān)元件64安裝在基部591上。
[0100]焊盤508中的基部581具有大致矩形的形狀，并且突出部582從基部581的與按壓構(gòu)件28相鄰的端部突出。突出部582的面積小于基部581的面積。這同樣適用于焊盤509。
[0101]電源端子583經(jīng)由電源襯底3連接至電池50的高電位側(cè)。電源端子593經(jīng)由電源襯底3連接至電機5的U相繞組。開關(guān)元件61的源極通過布線構(gòu)件191連接至焊盤509中的電源端子593。開關(guān)元件62的源極通過布線構(gòu)件192連接至焊盤505中的電源端子553。開關(guān)元件63的源極通過布線構(gòu)件193連接至焊盤506中的電源端子563。
[0102]開關(guān)元件63的源極通過分流電阻器194連接至接地端子576。開關(guān)元件65的源極通過分流電阻器195連接至接地端子577。開關(guān)元件66的源極通過分流電阻器196連接至接地端子577。接地端子576、577經(jīng)由電源襯底3接地。開關(guān)元件65、66共用接地端子577。接地端子577與控制端子578 —體成型?？刂贫俗?78、594連接至控制襯底4。
[0103]在其上安裝有開關(guān)元件61至66的焊盤505、506、508、509中的每個焊盤的至少一部分包括在借助于按壓構(gòu)件28的施加壓力等于或大于預定壓力的熱輻射可能區(qū)域R4中。在本實施例中，多于一個的發(fā)熱元件61至63被安裝在焊盤508上。因此，可以減小半導體模塊14的尺寸。另外，可以減少端子的數(shù)量。此外，可以獲得與上述實施例相同的效果。
[0104](第五實施例)
[0105]將參照圖10和圖11來描述根據(jù)本公開內(nèi)容的第五實施例的半導體模塊15。如圖10所不，在半導體模塊15中，電源繼電器部分55和逆變器部分60被模塊化為一個模塊。電機繼電器部分可以被模塊化為其他模塊或者可以被省略。半導體模塊15中的引線框600包括焊盤601至608。
[0106]焊盤601包括基部611、突出部612以及電源端子613。電源繼電器56安裝在基部611上。焊盤602包括基部621、突出部622以及電源端子623。電源繼電器57安裝在基部621上。
[0107]焊盤603包括基部631、突出部632以及電源端子633。開關(guān)元件61安裝在基部631上。焊盤604包括基部641、突出部642以及電源端子643。開關(guān)元件62安裝在基部541上。焊盤605包括基部651、突出部652以及電源端子653。開關(guān)元件63安裝在基部651 上。
[0108]焊盤606包括基部661、突出部662、電源端子663以及控制端子664。開關(guān)元件64安裝在基部661上。焊盤607包括基部671、突出部672以及電源端子673。開關(guān)元件65安裝在基部671上。焊盤608包括基部681、突出部682、電源端子683以及控制端子684。開關(guān)元件66安裝在基部681上。
[0109]焊盤601中的基部612具有大致矩形的形狀，并且突出部612從基部611的與按壓構(gòu)件28相鄰的端部突出。突出部612的面積小于基部611的面積。這同樣適用于其他焊盤602至608。
[0110]電源繼電器56的源極和電源繼電器57的源極通過布線構(gòu)件261連接。開關(guān)元件61的源極通過布線構(gòu)件262連接至在其上安裝有開關(guān)元件65的焊盤607中的電源端子673。開關(guān)元件62的源極通過布線構(gòu)件263連接至在其上安裝有開關(guān)元件64的焊盤606中的電源端子663。開關(guān)元件63的源極通過布線構(gòu)件264連接至在其上安裝有開關(guān)元件66的焊盤608中的電源端子683。
[0111]開關(guān)元件64的源極通過分流電阻器265連接至接地端子691。開關(guān)元件65的源極通過分流電阻器266連接至接地端子692。開關(guān)元件66的源極通過分流電阻器267連接至接地端子693。接地端子691至693經(jīng)由電源襯底3接地。接地端子691至693分別與控制端子694至696 —體成型。
[0112]電源端子613經(jīng)由電源襯底3連接至電池50的高電位側(cè)。電源端子623連接至逆變器部分60。電源端子633、643、653經(jīng)由電源襯底3連接至電源繼電器部分55。接地端子691至693經(jīng)由電源襯底3接地。電源端子663經(jīng)由電源襯底3連接至電機5的U相繞組。電源端子673經(jīng)由電源襯底3連接至電機5的V相繞組。電源端子683經(jīng)由電源襯底3連接至電機5的W相繞組?？刂贫俗?64、684、694至696連接至控制襯底4。
[0113]在本實施例中，構(gòu)成逆變器部分60的開關(guān)元件61至66和連接在逆變器部分60與電池50之間的電源繼電器56、57是發(fā)熱元件。在其上安裝有開關(guān)元件61至66和電源繼電器56、57的焊盤601至608中的每個焊盤具有使得焊盤601至608中的每個焊盤的至少一部分包括在與一個按壓構(gòu)件28對應的熱輻射可能區(qū)域R5中的形狀。
[0114]在本實施例中，通過切換構(gòu)成逆變器部分60的開關(guān)元件61至66和電源繼電器56、57產(chǎn)生的熱從與一個按壓構(gòu)件28對應的熱輻射可能區(qū)域R5輻射。因此，可以有效地輻射由開關(guān)兀件61至66和電源繼電器56、57產(chǎn)生的熱。另外，可以減小半導體模塊15的尺寸。此外，可以獲得與上述實施例相同的效果。
[0115](第六實施例)
[0116]將參照圖12和圖13來描述根據(jù)本公開內(nèi)容的第六實施例的半導體模塊16。本實施例是第五實施例的變型，并且設(shè)置焊盤701來替代焊盤601、603、604、605。其他焊盤602,606至608類似于根據(jù)第五實施例的焊盤602、606至608。如圖12所示，半導體模塊16中的引線框610包括焊盤602、606、607、608、701。焊盤602、606、607、608、701被設(shè)置在按壓構(gòu)件28周圍。
[0117]焊盤701包括基部711、突出部712以及電源端子713。電源繼電器56和開關(guān)元件61至63安裝在焊盤701上。具體地，開關(guān)元件61、63安裝在基部711上，并且電源繼電器56和開關(guān)元件62被設(shè)置成橫跨基部711和突出部712。由于開關(guān)元件61至63和電源繼電器56的漏極處于相同電位，所以電源繼電器56和開關(guān)元件61至63安裝在一個焊盤701上。突出部712是通過在焊盤701的與按壓構(gòu)件28相鄰的端部設(shè)置弧形切口部714而形成的。
[0118]焊盤701中的基部711具有大致矩形的形狀，并且突出部712從基部711的與按壓構(gòu)件28相鄰的端部突出。電源端子713經(jīng)由電源襯底3連接至電池50的高電位側(cè)。在其上安裝有電源繼電器56、57和開關(guān)元件61至66的焊盤602、606、607、608、609、701中的每個焊盤的至少一部分包括在借助于按壓構(gòu)件28的施加壓力等于或大于預定壓力的熱輻射可能區(qū)域R6中。在本實施例中，多于一個的發(fā)熱元件56、61至63安裝在焊盤701上。因此，可以減小半導體模塊16的尺寸。另外，可以減少端子的數(shù)量。此外，可以獲得與上述實施例相同的效果。
[0119](第七實施例)
[0120]將參照圖14和圖15來描述根據(jù)本公開內(nèi)容的第七實施例的半導體模塊17。半導體模塊17應用于作為負載的具有電刷的電機6。如圖15所示，逆變器部分160包括構(gòu)成Η橋式電路的四個開關(guān)元件161至164。開關(guān)元件161、162被設(shè)置于Η橋式電路的高電位側(cè)。開關(guān)兀件163、164被設(shè)置于Η橋式電路的低電位側(cè)。
[0121]電機繼電器部分170包括作為負載繼電器的電機繼電器171、172。電機繼電器171連接在開關(guān)元件161、163的連接點與電機6的繞組之間。電機繼電器172連接在開關(guān)元件162、164的連接點與電機6的繞組之間。電源繼電器部分55類似于根據(jù)第一實施例的電源繼電器部分55并且被設(shè)置在電池50與逆變器部分160之間。
[0122]類似于電源繼電器56、57，電機繼電器171、172和開關(guān)兀件161至164中的每一個均是MOSFET。在本實施例中，電源繼電器56、57、開關(guān)元件161至164以及電機繼電器171、172是發(fā)熱元件。
[0123]如圖14所示，半導體模塊17中的引線框800包括焊盤801至808。焊盤801包括基部811、突出部812以及電源端子813。電源繼電器56安裝在基部811上。焊盤802包括基部821、突出部822以及電源端子823。電源繼電器57安裝在基部821上。
[0124]焊盤803包括基部831、突出部832以及電源端子833。開關(guān)元件161安裝在基部831上。焊盤804包括基部841、突出部842以及電源端子843。開關(guān)元件162安裝在基部841上。焊盤805包括基部851、突出部852以及控制端子854。開關(guān)元件163安裝在基部851上。焊盤806包括基部861、突出部862以及控制端子864。開關(guān)元件164安裝在基部861 上。
[0125]焊盤807包括基部871、突出部872以及電源端子873。電機繼電器171安裝在基部871上。焊盤808包括基部881、突出部882以及電源端子883。電機繼電器172安裝在基部881上。
[0126]焊盤801中的基部811具有大致矩形的形狀，并且突出部812從基部811的與按壓構(gòu)件28相鄰的端部突出。突出部812的面積小于基部811的面積。這同樣適用于其他焊盤802至808。
[0127]電源繼電器56的源極和電源繼電器57的源極通過布線構(gòu)件281連接。電機繼電器171的源極、開關(guān)元件161的源極以及焊盤805通過布線構(gòu)件282連接。電機繼電器172的源極、開關(guān)元件162的源極以及焊盤806通過布線構(gòu)件283連接。開關(guān)元件163的源極通過布線構(gòu)件284連接至接地端子891。開關(guān)元件164的源極通過布線構(gòu)件285連接至接地端子892。
[0128]電源端子813連接至電池50的高電位側(cè)。電源端子833、843連接至電源繼電器部分55。電源端子873、883連接至電機6的繞組。接地端子891、892以及電源端子823接地?？刂贫俗?54、864連接至控制襯底4。
[0129]在本實施例中，構(gòu)成逆變器部分160的開關(guān)元件161至164、連接在逆變器部分160與電池50之間的電源繼電器56、57以及連接在逆變器部分160與電機6之間的電機繼電器171、172是發(fā)熱元件。在其上安裝有開關(guān)元件161至164、電源繼電器56、57以及電機繼電器171、172的焊盤801至808中的每個焊盤具有使得焊盤801至808中的每個焊盤的至少一部分包括在與一個按壓構(gòu)件28對應的熱輻射可能區(qū)域R7中的形狀。
[0130]在本實施例中，通過切換構(gòu)成逆變器部分160的開關(guān)元件161至166、電源繼電器56,57以及電機繼電器171、172產(chǎn)生的熱從與一個按壓構(gòu)件28對應的熱輻射可能區(qū)域R7輻射。因此，可以有效地輻射由開關(guān)元件161至166、電源繼電器56、57以及電機繼電器171、172產(chǎn)生的熱。另外，可以減小半導體模塊17的尺寸。因此，可以獲得與上述實施例相同的效果。
[0131](第八實施例)
[0132]將參照圖16和圖17來描述根據(jù)本公開內(nèi)容的第八實施例的半導體模塊18。類似于第七實施例，半導體模塊18應用于具有電刷的電機6。如圖17所示，本實施例與第七實施例的不同之處在于，省略了電機繼電器部分。電機繼電器部分可以被模塊化為其他模塊或者可以被省略。
[0133]如圖16所示，半導體模塊18中的引線框900包括焊盤901至906。焊盤901包括基部911、突出部912以及電源端子913。電源繼電器56安裝在基部911上。焊盤902包括基部921、突出部922以及電源端子923。電源繼電器57安裝在基部921上。
[0134]焊盤903包括基部931、突出部932以及電源端子933。開關(guān)元件161安裝在基部931上。焊盤904包括基部941、突出部942以及電源端子943。開關(guān)元件162安裝在基部941上。焊盤905包括基部951、突出部952、電源端子953以及控制端子954。開關(guān)元件163安裝在基部951上。焊盤906包括基部961、突出部962、電源端子963以及控制端子964。開關(guān)元件164安裝在基部961上。
[0135]焊盤901中的突出部912從基部911的與按壓構(gòu)件28相鄰的端部突出。突出部912的面積小于基部911的面積。這同樣適用于其他焊盤902至906。
[0136]電源繼電器56的源極和電源繼電器57的源極通過布線構(gòu)件291連接。開關(guān)元件161的源極和焊盤905通過布線構(gòu)件292連接。開關(guān)元件162的源極和焊盤906通過布線構(gòu)件293連接。開關(guān)元件163的源極通過布線構(gòu)件294連接至接地端子971。開關(guān)元件164的源極通過布線構(gòu)件295連接至接地端子972。
[0137]電源端子913連接至電池50的高電位側(cè)。電源端子933、943連接至電源繼電器部分55。電源端子953、963連接至電機6的繞組。接地端子971、972以及電源端子923接地?？刂贫俗?54、964連接至控制襯底4。
[0138]在本實施例中，構(gòu)成逆變器部分160的開關(guān)元件161至166和連接在逆變器部分160與電池50之間的電源繼電器56、57是發(fā)熱元件。在其上安裝有開關(guān)元件161至164和電源繼電器56、57的焊盤901至906中的每個焊盤具有使得焊盤901至906中的每個焊盤的至少一部分包括在與一個按壓構(gòu)件28對應的熱輻射可能區(qū)域R8中的形狀。
[0139]在本實施例中，通過切換構(gòu)成逆變器部分160的開關(guān)元件161至166和電源繼電器56、57產(chǎn)生的熱從與一個按壓構(gòu)件28對應的熱輻射可能區(qū)域R8輻射。因此，可以有效地輻射由開關(guān)元件161至164和電源繼電器56、57產(chǎn)生的熱。另外，可以減小半導體模塊18的尺寸。此外，可以獲得與上述實施例相同的效果。
[0140](其他實施例)
[0141]構(gòu)成逆變器部分中的每個相電路的開關(guān)元件、電源繼電器部分以及電機繼電器部分的布置、引線框的形狀等不限于上述實施例的布置和形狀。在上述實施例中，突出部主要形成為大致矩形的形狀。第二實施例中的突出部被形成為階梯形狀，以及第四實施例和第六實施例中的突出部被形成為具有弧形部。然而，在另一實施例中的突出部可以具有任意形狀。在上述實施例中，基部被形成為大致矩形的形狀。然而，另一實施例中的基部可以具有任意形狀。
[0142]在上述實施例中，按壓構(gòu)件是螺釘。在另一實施例中，按壓構(gòu)件可以具有其他配置，諸如彈簧。在本情況下，成型部不具有插入孔。在按壓構(gòu)件由彈簧形成的情況下，優(yōu)選的是對在上述實施例中半導體模塊的設(shè)置螺釘?shù)囊徊糠诌M行按壓，而不是對半導體模塊的整個區(qū)域進行按壓。在這種情況下，與按壓半導體模塊的整個區(qū)域的情況相比，可以簡化彈簧的設(shè)計?？紤]到發(fā)熱元件的可靠性，優(yōu)選的是將發(fā)熱元件設(shè)置在距借助于彈簧的施加壓力直接作用的位置預定距離的位置處。
[0143]在上述實施例中，相對于一個按壓構(gòu)件設(shè)置五個、六個或八個焊盤。在另一實施例中，相對于一個按壓構(gòu)件設(shè)置的焊盤的數(shù)量可以是三以上的任意數(shù)量。
[0144]在上述實施例中，一個、三個或四個發(fā)熱元件安裝在作為傳導構(gòu)件的一個焊盤上。在另一實施例中，安裝在一個焊盤上的發(fā)熱元件的數(shù)量可以是任意數(shù)量。
[0145]例如，包括電源繼電器、開關(guān)元件以及電機繼電器的第一實施例中的十個發(fā)熱元件可以相對于一個按壓構(gòu)件設(shè)置。
[0146]在上述實施例中，作為發(fā)熱元件的電源繼電器、開關(guān)元件以及電機繼電器中的每一個都是MOSFET。在另一實施例中，電源繼電器、開關(guān)元件以及電機繼電器中的每一個可以具有其他配置，諸如IGBT。另外，在另一實施例中，發(fā)熱元件可以是諸如電阻器、二極管或線圈的任何電子部件，只要發(fā)熱元件可以安裝在焊盤上即可。
[0147]根據(jù)上述實施例的半導體模塊是半成型的，其中焊盤的一部分暴露于成型部外部作為金屬熱輻射部，并且經(jīng)由熱輻射片固定至散熱器。在另一實施例中，可以使用熱輻射凝膠來替代熱輻射片。半導體模塊可以是完全成型的，其中金屬熱輻射部沒有被暴露。在這種情況下，可以省略熱輻射片和熱輻射凝膠。
[0148]在第一實施例至第六實施例中，在低電位側(cè)的開關(guān)元件的源極經(jīng)由分流電阻器接地。在另一實施例中，在低電位側(cè)的開關(guān)元件的源極可以通過與布線構(gòu)件類似的構(gòu)件連接。在這種情況下，分流電阻器可以設(shè)置在半導體模塊外部或者可以被省略。
[0149]根據(jù)上述實施例的電機驅(qū)動設(shè)備包括電源襯底和控制襯底。在另一實施例中，襯底的數(shù)量可以是一個。在上述實施例中，電源端子和接地端子經(jīng)由電源襯底連接至電池的高電位側(cè)、電機繼電器、電機的繞組，或者接地。在另一實施例中，電源端子和接地端子可以不經(jīng)由電源襯底而直接連接至電池的高電位側(cè)、電機繼電器、電機的繞組，或者接地。
[0150]在上述實施例中，半導體器件應用于電機驅(qū)動設(shè)備。在另一實施例中，半導體器件可以應用于除了電機驅(qū)動設(shè)備以外的設(shè)備。
[0151]雖然已參照本公開內(nèi)容的實施例描述了本公開內(nèi)容，但是應理解，公開內(nèi)容并不限于這些實施例和結(jié)構(gòu)。本公開內(nèi)容旨在涵蓋各種修改和等同布置。
【權(quán)利要求】
1.一種半導體器件(10)，包括: 半導體模塊(11至18)，包括:通過通電而發(fā)熱的多個發(fā)熱元件(56，57，61至66，71至73，161至164，171，172);三個或更多個傳導構(gòu)件(31至41，501至506，508，509，601至608，701，801至808，901至906)，每個傳導構(gòu)件均安裝有至少一個所述發(fā)熱元件；以及成型部(20，21)，使所述發(fā)熱元件和所述傳導構(gòu)件一體成型，以及 按壓構(gòu)件(26，27，28)，將所述半導體模塊按壓至熱輻射構(gòu)件(7)，其中， 所述半導體模塊具有借助于所述按壓構(gòu)件的施加壓力等于或大于預定壓力的熱輻射可能區(qū)域， 所述傳導構(gòu)件中的至少一個傳導構(gòu)件安裝有設(shè)置在所述熱輻射可能區(qū)域外部的發(fā)熱元件，并且 所述傳導構(gòu)件中的至少一個傳導構(gòu)件具有使得所述傳導構(gòu)件的至少一部分包括在所述熱輻射可能區(qū)域中的形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體器件，其中， 所述傳導構(gòu)件中的至少一個傳導構(gòu)件包括其上安裝有所述發(fā)熱元件的基部和從所述基部的與所述按壓構(gòu)件相鄰的端部突出的突出部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導體器件，其中， 每個所述傳導構(gòu)件均包括所述突出部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導體器件，其中， 所述突出部的面積小于所述基部的面積。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的半導體器件，其中， 所述傳導構(gòu)件(31至41，501至506，509，601至608，801至808，901至906)中的至少一個傳導構(gòu)件安裝有所述發(fā)熱元件中的僅一個發(fā)熱元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的半導體器件，其中， 所述傳導構(gòu)件(508，701)中的至少一個傳導構(gòu)件安裝有所述發(fā)熱元件中的不止一個發(fā)熱元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的半導體器件，其中， 所述發(fā)熱元件包括構(gòu)成逆變器部分(60，160)的多個開關(guān)元件(61至66，161至164)，以及 安裝有所述開關(guān)元件的所述傳導構(gòu)件(501至506，508，509)中的每個傳導構(gòu)件均具有使得所述傳導構(gòu)件中的每個傳導構(gòu)件的至少一部分包括在與所述按壓構(gòu)件(28)對應的所述熱輻射可能區(qū)域中的形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的半導體器件，其中， 所述發(fā)熱元件包括構(gòu)成逆變器部分(60，160)的多個開關(guān)元件(61至66，161至164)和連接在所述逆變器部分與供電電源(50)之間的電源繼電器(56，57)，以及 安裝有所述開關(guān)元件和所述電源繼電器的所述傳導構(gòu)件(601至608，701)中的每個傳導構(gòu)件具有使得所述傳導構(gòu)件中的每個傳導構(gòu)件的至少一部分包括在與所述按壓構(gòu)件(28)對應的所述熱輻射可能區(qū)域中的形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的半導體器件，其中， 所述發(fā)熱元件包括構(gòu)成逆變器部分￠0)的多個開關(guān)元件(161至164)、連接在所述逆變器部分與供電電源(50)之間的電源繼電器(56，57)以及連接在所述逆變器部分與負載(6)之間的負載繼電器(171，172)，以及 安裝有所述開關(guān)元件、所述電源繼電器和所述負載繼電器的所述傳導構(gòu)件中的每個傳導構(gòu)件具有使得所述傳導構(gòu)件中的每個傳導構(gòu)件的至少一部分包括在與所述按壓構(gòu)件(28)對應的所述熱輻射可能區(qū)域中的形狀。
【文檔編號】H01L25/07GK104347602SQ201410373735
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月2日
【發(fā)明者】藤田敏博 申請人:株式會社電裝