專利名稱：半導(dǎo)體裝置以及電動(dòng)車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置以及電動(dòng)車輛，尤其涉及使用于電動(dòng)車輛上的 半導(dǎo)體裝置的冷卻技術(shù)。
背景技術(shù)：
日本專利文獻(xiàn)特開平11 - 154720號(hào)公報(bào)公開了能夠在不使用冷卻風(fēng) 扇的情況下對(duì)開關(guān)元件進(jìn)行冷卻的逆變器。該逆變器包括開關(guān)元件和用于 防止開關(guān)元件過熱的冷卻裝置。并且，在該逆變器中，作為冷卻裝置而可 使用由珀?duì)栙N(Peltier)元件形成的電子冷卻裝置。
可是，在上述日本專利文獻(xiàn)特開平11 - 154720號(hào)公報(bào)所公開的逆變 器中，需要獨(dú)立于向逆變器供應(yīng)電力的電源而另外設(shè)置用于珀?duì)栙N元件的 電源，并且，需要配置從該用于珀?duì)栙N元件的電源至珀?duì)栙N元件的專用電 線，因此存在阻礙簡(jiǎn)化電路構(gòu)成的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明是為了解決這樣的問題而完成的，其目的在于提供一種 能夠簡(jiǎn)化電路構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置以及電動(dòng)車輛。
根據(jù)本發(fā)明，半導(dǎo)體裝置包括功率半導(dǎo)體元件、分支線、以及熱電轉(zhuǎn) 換元件。分支線從連接于功率半導(dǎo)體元件的電線分支出。熱電轉(zhuǎn)換元件電 連接在功率半導(dǎo)體元件的與電線連接的端子和分支線之間，并利用流經(jīng)功 率半導(dǎo)體元件的電流的一部分來冷卻功率半導(dǎo)體元件。
優(yōu)選的是，半導(dǎo)體裝置還包括密封材料，該密封材料將功率半導(dǎo)體元 件和熱電轉(zhuǎn)換元件一體地密封。
優(yōu)選的是，半導(dǎo)體裝置還包括傳熱性的電極板，該電極板與功率半導(dǎo) 體元件緊連配置。電線與電極板電連接。熱電轉(zhuǎn)換元件隔著絕緣層而與電極板緊連配置，并電連接在分支線和電極板之間。
優(yōu)選的是，半導(dǎo)體裝置還包括二極管，該二極管被設(shè)置于分支線，用 于防止逆流電流流經(jīng)熱電轉(zhuǎn)換元件。
另外，根據(jù)本發(fā)明，電動(dòng)車輛包括蓄電裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、以及用于驅(qū) 動(dòng)車輛的電動(dòng)機(jī)。驅(qū)動(dòng)裝置從蓄電裝置接受電力的供應(yīng)。由驅(qū)動(dòng)裝置來驅(qū) 動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。驅(qū)動(dòng)裝置包括多個(gè)半導(dǎo)體裝置，該多個(gè)半導(dǎo)體裝置用于在蓄 電裝置和電動(dòng)機(jī)之間進(jìn)行電力變換。多個(gè)半導(dǎo)體裝置的每一個(gè)包括功率半 導(dǎo)體元件、分支線、以及熱電轉(zhuǎn)換元件。分支線從連接于功率半導(dǎo)體元件 的電線分支出。熱電轉(zhuǎn)換元件電連接在功率半導(dǎo)體元件的與電線連接的端 子和分支線之間，并利用流經(jīng)功率半導(dǎo)體元件的電流的一部分來冷卻功率 半導(dǎo)體元件。
優(yōu)選的是，多個(gè)半導(dǎo)體裝置的每一個(gè)還包括二極管，該二極管被設(shè)置 于分支線，用于防止在電動(dòng)車輛再生制動(dòng)時(shí)再生電流流經(jīng)熱電轉(zhuǎn)換元件。
在該發(fā)明中，熱電轉(zhuǎn)換元件電連接在功率半導(dǎo)體元件的與電線連接的 端子和分支線之間，并利用流經(jīng)功率半導(dǎo)體元件的電流的一部分來冷卻功 率半導(dǎo)體元件，因此不需要單獨(dú)設(shè)置用于熱電轉(zhuǎn)換元件的專用電源和從該 專用電源至熱電轉(zhuǎn)換元件的電線。因而，根據(jù)該發(fā)明，能夠簡(jiǎn)化電路構(gòu) 成。
另外，在該發(fā)明中，根據(jù)流經(jīng)功率半導(dǎo)體元件的電流，功率半導(dǎo)體元 件的發(fā)熱量發(fā)生變化的同時(shí)流經(jīng)熱電轉(zhuǎn)換元件的電流也發(fā)生變化，因此熱 電轉(zhuǎn)換元件的冷卻能力根據(jù)功率半導(dǎo)體元件的發(fā)熱量而變化。因而，根據(jù) 本發(fā)明，能夠使功率半導(dǎo)體元件的溫度穩(wěn)定。另外，也可以省略用于穩(wěn)定 功率半導(dǎo)體元件的溫度的溫度控制用傳感器和控制電路等，因此可以實(shí)現(xiàn) 裝置的小型化和低成本化。


圖1是表示適用本發(fā)明的實(shí)施方式一的半導(dǎo)體裝置的電動(dòng)車輛的傳動(dòng)
系構(gòu)成的圖2是用于說明形成圖1中示出的U相橋臂中的功率晶體管和珀?duì)栙N元件的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造的圖3是實(shí)施方式二中的逆變器的U相上橋臂的電路圖4是用于說明形成圖3中示出的U相上橋臂中的功率晶體管和珀?duì)?br> 貼元件的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造的圖5是實(shí)施方式三中的逆變器的U相上橋臂的電路圖； 圖6是實(shí)施方式四中的逆變器的U相上橋臂的電路圖7是實(shí)施方式五中的逆變器的U相上橋臂的電路圖8是用于說明半導(dǎo)體裝置的其他構(gòu)造的圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖來詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施方式。對(duì)圖中相同或相當(dāng) 部分標(biāo)注相同標(biāo)號(hào)，并且不重復(fù)對(duì)它的說明。 [實(shí)施方式一]
圖1是表示適用本發(fā)明的實(shí)施方式一的半導(dǎo)體裝置的電動(dòng)車輛的傳動(dòng) 系構(gòu)成的圖。參照?qǐng)D1，電動(dòng)車輛1包括蓄電裝置B、電容器C、逆變器 10、電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG、車輪30、控制裝置20。
蓄電裝置B的正極連接于正母線MPL，蓄電裝置B的負(fù)極連接于負(fù) 母線MNL。電容器C連接在正母線MPL和負(fù)母線MNL之間。逆變器10 包括U相橋臂12、 V相橋臂14、 W相橋臂16。 U相橋臂12、 V相橋臂14 以及W相橋臂16并聯(lián)連接在正母線MPL和負(fù)母線MNL之間。
U相橋臂12包括功率晶體管Ql和Q2、珀?duì)栙N元件51和52、 二極管 Dl和D2。功率晶體管Ql和Q2串聯(lián)連接在正母線MPL和負(fù)母線MNL 之間。珀?duì)栙N元件51與連接功率晶體管Ql的集電極和正母線MPL的電 線PL并聯(lián)連接。珀?duì)栙N元件52與連接節(jié)點(diǎn)Nl以及功率晶體管Q2的集 電極的電線并聯(lián)連接，其中節(jié)點(diǎn)Nl是連接功率晶體管Ql的發(fā)射極以及U 相線UL的節(jié)點(diǎn)。二極管Dl與由功率晶體管Ql和珀?duì)栙N元件51形成的 電路逆向并聯(lián)連接。二極管D2與由功率晶體管Q2和珀?duì)栙N元件52形成 的電路逆向并聯(lián)連接。
V相橋臂14包括功率晶體管Q3和Q4、珀?duì)栙N元件53和54、 二極管D3和D4。功率晶體管Q3和Q4串聯(lián)連接在正母線MPL和負(fù)母線MNL 之間。珀?duì)栙N元件53與連接功率晶體管Q3的集電極和正母線MPL的電 線并聯(lián)連接。珀?duì)栙N元件54與連接節(jié)點(diǎn)N2以及功率晶體管Q4的集電極 的電線并聯(lián)連接，其中節(jié)點(diǎn)N2是連接功率晶體管Q3的發(fā)射極以及V相 線VL的節(jié)點(diǎn)。二極管D3與由功率晶體管Q3和珀?duì)栙N元件53形成的電 路逆向并聯(lián)連接。二極管D4與由功率晶體管Q4和珀?duì)栙N元件54形成的 電路逆向并聯(lián)連接。
W相橋臂16包括功率晶體管Q5和Q6、珀?duì)栙N元件55和56、 二極 管D5和D6。功率晶體管Q5和Q6串聯(lián)連接在正母線MPL和負(fù)母線 MNL之間。珀?duì)栙N元件55與連接功率晶體管Q5的集電極和正母線MPL 的電線并聯(lián)連接。珀?duì)栙N元件56與連接節(jié)點(diǎn)點(diǎn)N3以及功率晶體管Q6的 集電極的電線并聯(lián)連接，其中節(jié)點(diǎn)N3是連接功率晶體管Q5的發(fā)射極以及 W相線WL的節(jié)點(diǎn)。二極管D5與由功率晶體管Q5和珀?duì)栙N元件55形成 的電路逆向并聯(lián)連接。二極管D6與由功率晶體管Q6和珀?duì)栙N元件56形 成的電路逆向并聯(lián)連接。
而且，作為上述的功率晶體管，可以使用例如IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極性晶體管)或功率MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor, MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管)等。
電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG作為定子繞組包括U相繞組U、 V相繞組V、 W相繞 組W。并且，U相繞組U、 V相繞組V以及W相繞組W分別經(jīng)由U相線 UL、 V相線VL以及W相線WL而分別連接于U相橋臂12的節(jié)點(diǎn)N1、 V 相橋臂14的節(jié)點(diǎn)N2以及W相橋臂16的節(jié)點(diǎn)N3。
蓄電裝置B是可充電的直流電源，例如由鎳氫或鋰離子等二次電池形 成。蓄電裝置B向逆變器10供應(yīng)電力，并且，從逆變器10接受車輛的再 生制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的再生電力而進(jìn)行充電。另外，作為蓄電裝置B，也可以使 用大容量的電容。
電容器C減少正母線MPL和負(fù)母線MNL之間的電壓變動(dòng)成分。逆變 器IO根據(jù)來自控制裝置20的控制信號(hào)將來自蓄電裝置B的直流電壓變換 成三相交流電壓向電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG輸出。另外，逆變器IO將在車輛的再生制動(dòng)時(shí)由電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG使用車輪30的轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)電的三相交流電壓變 換成直流電壓向正母線MPL和負(fù)母線MNL輸出。
這里，珀?duì)栙N元件51使用從正母線MPL向功率晶體管Ql供應(yīng)的電 流的一部分來冷卻功率晶體管Ql。即，珀?duì)栙N元件51連接在從電線PL 分支出來的分支線BL和功率晶體管Ql的集電極之間，使用從電線PL分 流到分支線BL的電流來冷卻功率晶體管Ql，其中電線PL連接功率晶體 管Ql的集電極和正母線MPL。同樣，珀?duì)栙N元件52 56分別利用向功 率晶體管Q2 Q6供應(yīng)的電流的一部分來冷卻功率晶體管Q2 Q6。
電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG是三相交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)，例如由在轉(zhuǎn)子中具有永久磁鐵 的三相永久磁鐵同步電機(jī)形成。電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG通過逆變器10來電動(dòng)驅(qū) 動(dòng)，從而產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)車輪30的驅(qū)動(dòng)力。另外，電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG在車輛 的再生驅(qū)動(dòng)時(shí)通過逆變器IO來再生驅(qū)動(dòng)，從而向逆變器IO輸出利用車輪 30的轉(zhuǎn)動(dòng)力來發(fā)電的三相交流電力。
控制裝置20根據(jù)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG的力矩指令值、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置、轉(zhuǎn) 速、電動(dòng)機(jī)電流、以及電容器C的端子間電壓等來生成用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)發(fā)電 機(jī)MG的控制信號(hào)，并將該生成的控制信號(hào)向逆變器10的各功率晶體管 Ql Q6輸出。
圖2是用于說明形成圖1中示出的U相橋臂12中的功率晶體管Q1和 珀?duì)栙N元件51的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造的圖。另外，形成U相橋臂12的下橋 臂、V和W相橋臂14和16的上下橋臂的每一個(gè)中的功率晶體管和珀?duì)栙N
元件的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造也與下面所說明的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造相同。
參照?qǐng)D2，半導(dǎo)體裝置100包括功率晶體管Ql、電極板102和108、 絕緣層104和110和114、冷卻器106、珀?duì)栙N元件51、散熱板116、模 制樹脂118。
功率晶體管Ql設(shè)置在電極板102和電極板108之間。電極板102由 導(dǎo)電性優(yōu)越且傳熱性優(yōu)越的導(dǎo)體形成，例如由銅形成。電極板102形成連 接于功率晶體管Ql的發(fā)射極的電極，并且也作為將由功率晶體管Ql產(chǎn)生 的熱量向冷卻器106傳遞的傳熱板發(fā)揮功能。
絕緣層104設(shè)置在電極板102和冷卻器106之間。絕緣層104使電極板102和冷卻器106電絕緣，并且將來自電極板102的熱量向冷卻器106 傳遞。冷卻器106由傳熱性優(yōu)越的部件形成，例如由鋁形成。
電極板108形成連接于功率晶體管Ql的集電極的電極，并且也作為 將由功率晶體管Ql產(chǎn)生的熱量向珀?duì)栙N元件51傳遞的傳熱板發(fā)揮功能。 電極板108與連接于正母線MPL的電線PL電連接，并且也與珀?duì)栙N元件 51電連接，其中所述珀?duì)栙N元件51與從電線PL分支出的分支線BL電連 接。絕緣層110設(shè)置在電極板108和珀?duì)栙N元件51之間。絕緣層110使珀 爾貼元件51的吸熱面與電極板108電絕緣，并且使來自電極板108的熱量 向珀?duì)栙N元件51傳遞。
珀?duì)栙N元件51設(shè)置在絕緣層110和114之間。珀?duì)栙N元件51配置成 使形成n—p接合部(吸熱部)的導(dǎo)電板112A與絕緣層IIO緊連、并且使 形成p—n接合部(散熱部)的導(dǎo)電板112B與絕緣層114緊連。另外，珀 爾貼元件51的一端連接在從電線PL分支出的分支線BL，其另一端與電 極板108電連接。并且，珀?duì)栙N元件51從分支線BL接收供應(yīng)給功率晶體 管Ql的電力的一部分并將其向電極板108輸出。即，珀?duì)栙N元件51利用 供應(yīng)給功率晶體管Ql的電力的一部分來吸收由功率晶體管Ql產(chǎn)生的熱量 并向散熱板116側(cè)放熱。珀?duì)栙N元件51的吸熱量Q可通過下式表示。
<formula>formula see original document page 9</formula>
其中，ap、 an表示塞貝克系數(shù)(Seebeck coefficient) ， Tc表示冷卻 部位的溫度，I表示電流，Qj表示由于焦耳熱的損失，Q入表示由于熱傳 導(dǎo)的損失。從式(1)可知那樣，吸熱量Q與電流I成比例。即，吸熱量 Q與從電力線PL向功率晶體管Ql供應(yīng)的電流成比例。
而且，珀?duì)栙N元件51既可以是燒結(jié)體元件，也可以是薄膜或厚膜狀 的元件。
絕緣層114設(shè)置在珀?duì)栙N元件51和散熱板116之間。絕緣層114使珀 爾貼元件51和散熱板116電絕緣，并且將從珀?duì)栙N元件51釋放出的熱量 向散熱板116傳遞。散熱板116由傳熱性優(yōu)越的部件形成，例如由鋁形 成。并且，散熱板116將從珀?duì)栙N元件51釋放出的熱量向半導(dǎo)體裝置100 的外部放熱。模制樹脂118例如由環(huán)氧樹脂形成，并將功率晶體管Q1、電極板102 和108、珀?duì)栙N元件51、以及散熱板116—體地固定密封。
在該半導(dǎo)體裝置100中，功率晶體管Ql被冷卻器106冷卻一面，被 珀?duì)栙N元件51冷卻另一面。珀?duì)栙N元件51電連接在分支線BL和電極板 108之間，利用從電線PL向功率晶體管Ql供應(yīng)的電力的一部分來冷卻功 率晶體管Ql，其中分支線BL是從連接在正母線MPL的電線PL分支出 的。
艮卩，珀?duì)栙N元件51不從專用電源接受電力的供應(yīng)而利用向功率晶體 管Q1供應(yīng)的電力的一部分來工作。另外，向功率晶體管Q1供應(yīng)的供應(yīng)電 力越大則向珀?duì)栙N元件51供應(yīng)的供應(yīng)電力也越大，向功率晶體管Ql供應(yīng) 的供應(yīng)電力越大則功率晶體管Ql的發(fā)熱量也越大，因此珀?duì)栙N元件51的 冷卻能力根據(jù)功率晶體管Ql的發(fā)熱量的增大而增大。因而，該半導(dǎo)體裝 置100具有珀?duì)栙N元件51的冷卻能力根據(jù)功率晶體管Ql的發(fā)熱變化而變 化的冷卻自控性。
如上所述，在該實(shí)施方式一中，珀?duì)栙N元件電連接在分支線BL和功 率晶體管的集電極之間，利用流經(jīng)功率晶體管的電流的一部分來冷卻功率 晶體管，因此不需要單獨(dú)設(shè)置用于珀?duì)栙N元件的專用電源和從專用電源至 珀?duì)栙N元件的電線。因而，根據(jù)該實(shí)施方式一，能夠簡(jiǎn)化電路構(gòu)成。
另外，在該實(shí)施方式一中，流經(jīng)珀?duì)栙N元件的電流也根據(jù)流經(jīng)功率晶 體管的電流而變化，因此珀?duì)栙N元件的冷卻能力根據(jù)功率晶體管的發(fā)熱量 而變化。因而，根據(jù)該實(shí)施方式一，能夠使功率晶體管的溫度穩(wěn)定。另 外，也可以省略用于穩(wěn)定功率晶體管的溫度的溫度控制用傳感器和控制電 路等，因此可以實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體裝置的小型化和低成本化。
圖3是實(shí)施方式二中的逆變器的U相上橋臂的電路圖。另外，其他的 各上下橋臂的構(gòu)成也與下面所說明的U相上橋臂相同。
參照?qǐng)D3， U相上橋臂包括功率晶體管Ql、珀?duì)栙N元件51A和51B、 二極管Dl。珀?duì)栙N元件51A與連接功率晶體管Ql的集電極和正母線 MPL的電線PL1并聯(lián)連接。珀?duì)栙N元件51B與連接功率晶體管Ql的發(fā)射極和節(jié)點(diǎn)Nl的電線PL2并聯(lián)連接。于是，二極管Dl與由功率晶體管Ql 和珀?duì)栙N元件51A、 51B形成的電路逆向并聯(lián)連接。
而且，實(shí)施方式二中的電動(dòng)車輛的其他構(gòu)成與圖1所示的實(shí)施方式一 中的電動(dòng)車輛l相同。
圖4是用于說明形成圖3中示出的U相上橋臂中的功率晶體管Ql和 珀?duì)栙N元件51A、 51B的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造的圖。另外，形成U相下橋 臂、V和W相橋臂的上下橋臂的每一個(gè)中的功率晶體管和珀?duì)栙N元件的半 導(dǎo)體裝置的構(gòu)造也與下面所說明的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造相同。
參照?qǐng)D4，半導(dǎo)體裝置100A包括功率晶體管Ql、電極板108A和 108B、珀?duì)栙N元件51A和51B、散熱板116A和116B、模制樹脂118。
功率晶體管Ql設(shè)置在電極板108A和電極板108B之間。電極板 108A、珀?duì)栙N元件51A、以及散熱板116A的構(gòu)成分別與圖2中示出的半 導(dǎo)體裝置100中的電極板108、珀?duì)栙N元件51、以及散熱板116相同。
電極板108B形成連接于功率晶體管Ql的發(fā)射極的電極，并且作為將 由功率晶體管Ql產(chǎn)生的熱量向珀?duì)栙N元件51B傳遞的傳熱板發(fā)揮功能。 電極板108B與連接于節(jié)點(diǎn)Nl的電線PL2 (圖3)電連接，并且也與珀?duì)?貼元件51B電連接，其中所述珀?duì)栙N元件51B與從電線PL2分支出的分支 線BL2電連接。
珀?duì)栙N元件51配置成使形成n—p接合部(吸熱部)的導(dǎo)電板與電極 板108B—側(cè)的絕緣層緊連、并且使形成p—n接合部(散熱部)的導(dǎo)電板 與散熱板116B—側(cè)的絕緣層緊連。另外，珀?duì)栙N元件51的一端與電極板 108B電連接，其另一端連接于從電線PL2分支出的分支線BL2。并且， 珀?duì)栙N元件51B接收從功率晶體管Ql向電極板108B輸出的電力的一部 分并向分支線BL2輸出。即，珀?duì)栙N元件51B利用供應(yīng)給功率晶體管Ql 的電力的一部分來吸收由功率晶體管Ql產(chǎn)生的熱量并向散熱板116B側(cè)散 發(fā)。
而且，珀?duì)栙N元件51A、 51B既可以是燒結(jié)體元件，也可以是薄膜或 厚膜狀的元件。
模制樹脂118將功率晶體管Ql、電極板108A和108B、珀?duì)栙N元件51A和51B、以及散熱板116A和116B—體地固定密封。
在該半導(dǎo)體裝置100A中，功率晶體管Ql被珀?duì)栙N元件51A冷卻一 面，被珀?duì)栙N元件51B冷卻另一面。珀?duì)栙N元件51A電連接在從連接于正 母線MPL的電線PL1分支出的分支線BL1和電極板108A之間，利用從 電線PL1向功率晶體管Ql供應(yīng)的電力的一部分來冷卻功率晶體管Ql。另 外，珀?duì)栙N元件51B電連接在從連接于節(jié)點(diǎn)Nl的電線PL2分支出的分支 線BL2和電極板108B之間，利用供應(yīng)給了功率晶體管Ql的電力的一部 分來冷卻功率晶體管Q1。
如上所述，根據(jù)該實(shí)施方式二也能夠得到與實(shí)施方式一相同的效果。 [實(shí)施方式三]
圖5是實(shí)施方式三中的逆變器的U相上橋臂的電路圖。另外，其他的 各上下橋臂的構(gòu)成也與下面所說明的U相上橋臂相同。
參照?qǐng)D5，在該實(shí)施方式三中，珀?duì)栙N元件51與連接功率晶體管Ql 的發(fā)射極和節(jié)點(diǎn)Nl的電線并聯(lián)連接。二極管Dl與由功率晶體管Ql和珀 爾貼元件51形成的電路逆向并聯(lián)連接。
而且，實(shí)施方式三中的電動(dòng)車輛的其他構(gòu)成與圖1所示的實(shí)施方式一 中的電動(dòng)車輛l相同。
根據(jù)該實(shí)施方式三，也能夠得到與實(shí)施方式一相同的效果。
圖6是實(shí)施方式四中的逆變器的U相上橋臂的電路圖。另外，其他的 各上下橋臂的構(gòu)成也與下面所說明的U相上橋臂相同。
參照?qǐng)D6， U相上橋臂包括功率晶體管Ql、珀?duì)栙N元件51、 二極管 Dl和61。 二極管Dl與功率晶體管Ql逆向并聯(lián)連接。二極管61設(shè)置于 從電線PL分支出的分支線，防止從節(jié)點(diǎn)Nl經(jīng)由二極管Dl流向正母線 MPL的再生電流流到珀?duì)栙N元件51 。
而且，實(shí)施方式四中的電動(dòng)車輛的其他構(gòu)成與圖1所示的實(shí)施方式一 中的電動(dòng)車輛l相同。
在該實(shí)施方式四中，在電動(dòng)車輛1再生制動(dòng)時(shí)，使再生電流從電動(dòng)發(fā) 電機(jī)MG依次經(jīng)由U相線UL、節(jié)點(diǎn)Nl、以及二極管Dl而流向正母線MPL。這里，二極管61防止再生電流流到珀?duì)栙N元件51，因此在再生制 動(dòng)時(shí)珀?duì)栙N元件51不會(huì)發(fā)熱。
如上所述，根據(jù)該實(shí)施方式四，能夠防止在車輛再生制動(dòng)時(shí)功率晶體 管被加熱。
而且，在上述的實(shí)施方式一至三中，二極管D1與由功率晶體管Q1和 珀?duì)栙N元件形成的電路逆向并聯(lián)連接，因此再生電流不會(huì)流到珀?duì)栙N元件 51。
圖7是實(shí)施方式五中的逆變器的U相上橋臂的電路圖。另外，其他的 各上下橋臂的構(gòu)成也與下面所說明的U相上橋臂相同。
參照?qǐng)D7， U相上橋臂包括功率晶體管Ql、珀?duì)栙N元件51、 二極管 Dl和62。 二極管Dl與功率晶體管Ql逆向并聯(lián)連接。二極管62設(shè)置于 從電線PL2分支出的分支線，防止從節(jié)點(diǎn)Nl經(jīng)由二極管Dl流向正母線 MPL的再生電流流到珀?duì)栙N元件51。
而且，實(shí)施方式五中的電動(dòng)車輛的其他構(gòu)成與圖1所示的實(shí)施方式一 中的電動(dòng)車輛l相同。
在該實(shí)施方式五中，二極管62也防止再生電流流到珀?duì)栙N元件51, 因此在電動(dòng)車輛1再生制動(dòng)時(shí)珀?duì)栙N元件51不會(huì)發(fā)熱。因而，在該實(shí)施 方式五中，也能夠防止在車輛再生制動(dòng)時(shí)功率晶體管被加熱。
另外，在上述的各實(shí)施方式中，為了提高珀?duì)栙N元件的冷卻效率，也 可以在接受來自珀?duì)栙N元件的熱量的散熱板上設(shè)置冷卻風(fēng)扇。
圖8是用于說明半導(dǎo)體裝置的其他構(gòu)造的圖。參照?qǐng)D8，該半導(dǎo)體裝 置100B在圖2所示的實(shí)施方式一中的半導(dǎo)體裝置100的構(gòu)成中替代散熱 板116而包括散熱板116B。在散熱板116B的散熱面上設(shè)置有冷卻風(fēng)扇 120。根據(jù)這樣的構(gòu)成，被珀?duì)栙N元件51吸收了的熱量能夠從散熱板116B 的冷卻風(fēng)扇120向裝置外部有效地釋放出去。
而且，雖然沒有特別地在圖中示出，但是在實(shí)施方式二至五的半導(dǎo)體 裝置中，也可以同樣地在散熱板上設(shè)置冷卻風(fēng)扇。
另外，在上述的各實(shí)施方式中，也可以還包括內(nèi)燃機(jī)、以及可使用來自內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)能進(jìn)行發(fā)電并能夠向蓄電裝置B和逆變器10進(jìn)行供應(yīng)的電 動(dòng)發(fā)電機(jī)。即，也可以將電動(dòng)車輛構(gòu)成為混合動(dòng)力車輛。并且，也可以再 包括可將電力供應(yīng)給電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG的燃料電池(Fuel Cell)。
而且，在上述中，功率晶體管Ql Q6的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的
"功率半導(dǎo)體元件"，珀?duì)栙N元件51 56、 51A、 51B的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于本 發(fā)明中的"熱電轉(zhuǎn)換元件"。另外，二極管61、 62對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的
"二極管"，模制樹脂118對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的"密封材料"。
應(yīng)認(rèn)為此次所公開的實(shí)施方式在所有的方面只是例示而不是限制性 的。本發(fā)明的范圍并不是由對(duì)于上述的實(shí)施方式的說明來表示而是由權(quán)利 要求的范圍來表示，并且包括與權(quán)利要求相的范圍相等的含義及其范圍內(nèi) 的所有變更。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其包括功率半導(dǎo)體元件(Q1；Q2；Q3；Q4；Q5；Q6)；分支線(BL；BL1、BL2)，該分支線從連接于所述功率半導(dǎo)體元件的電線分支出；以及熱電轉(zhuǎn)換元件(51～56；51A、51B)，該熱電轉(zhuǎn)換元件電連接在所述功率半導(dǎo)體元件的與所述電線連接的端子和所述分支線之間，并利用流經(jīng)所述功率半導(dǎo)體元件的電流的一部分來冷卻所述功率半導(dǎo)體元件。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，還包括密封材料(118)，該密封材料將所述功率半導(dǎo)體元件和所述 熱電轉(zhuǎn)換元件一體地密封。
3. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，還包括傳熱性的電極板(108; 108A、 108B)，該電極板與所述功率 半導(dǎo)體元件緊連配置，所述電線與所述電極板電連接，所述熱電轉(zhuǎn)換元件隔著絕緣層(110)與所述電極板緊連配置，并電 連接在所述分支線和所述電極板之間。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 還包括二極管(61、 62),該二極管被設(shè)置于所述分支線，用于防止逆流電流流經(jīng)所述熱電轉(zhuǎn)換元件。
5. —種電動(dòng)車輛，其包括 蓄電裝置(B);從所述蓄電裝置接受電力的供應(yīng)的驅(qū)動(dòng)裝置(10);以及 由所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的用于驅(qū)動(dòng)車輛的電動(dòng)機(jī)(MG);其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括多個(gè)半導(dǎo)體裝置，該多個(gè)半導(dǎo)體裝置用于在所述蓄 電裝置和所述電動(dòng)機(jī)之間進(jìn)行電力變換，所述多個(gè)半導(dǎo)體裝置的每一個(gè)包括 功率半導(dǎo)體元件(Ql; Q2; Q3; Q4; Q5; Q6);分支線(BL; BL1、 BL2)，該分支線從連接于所述功率半導(dǎo)體元件 的電線分支出；以及熱電轉(zhuǎn)換元件(51 56; 51A、 51B)，該熱電轉(zhuǎn)換元件電連接在所 述功率半導(dǎo)體元件的與所述電線連接的端子和所述分支線之間，并利用流 經(jīng)所述功率半導(dǎo)體元件的電流的一部分來冷卻所述功率半導(dǎo)體元件。
6.如權(quán)利要求5所述的電動(dòng)車輛，其中，所述多個(gè)半導(dǎo)體裝置的每一個(gè)還包括二極管(61、 62)，該二極管被 設(shè)置于所述分支線，用于防止在所述電動(dòng)車輛再生制動(dòng)時(shí)再生電流流經(jīng)所 述熱電轉(zhuǎn)換元件。
全文摘要
珀?duì)栙N元件(51)配置成使形成吸熱部的導(dǎo)電板(112A)與絕緣層(110)緊連、使形成散熱部的導(dǎo)電板(112B)與絕緣層(114)緊連。珀?duì)栙N元件(51)的一端連接于從電線(PL)分支出的分支線(BL)，其另一端與電極板(108)電連接。于是，珀?duì)栙N元件(51)從分支線(BL)接收流經(jīng)功率晶體管(Q1)的電力的一部分并向電極板(108)輸出。即，珀?duì)栙N元件(51)利用流經(jīng)功率晶體管(Q1)的電力的一部分來吸收由功率晶體管(Q1)產(chǎn)生的熱量并向散熱板(116)側(cè)放熱。
文檔編號(hào)H01L23/38GK101641787SQ20088000947
公開日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2008年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月23日
發(fā)明者吉田忠史, 橫井豐, 長(zhǎng)田裕司 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社