(57)【要約】【課題】一実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールによると、接続部材と冷却器との間の絶縁を確保しながら、システム全体の小型化が可能となる。【解決手段】一実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールは、半導体装置と、第１接続部材と、第１絶縁板と、第１冷却器と、第１絶縁部材とを備えている。半導体装置の内部には、半導体チップが収納されている。第１接続部材は、第１部分と、第２部分とを有している。第１部分は、半導体装置の上に配置され、かつ、半導体チップに電気的に接続されている。第２部分は、第１部分から延在している。第１絶縁板は、第１部分の上に配置されている。第１冷却器は、第１側面と、第１側面の反対面である第２側面とを有している。第１冷却器は、第１絶縁板の上に配置されている。第１絶縁部材は、第１側面に配置されている。第２部分は、第２側面から第１側面に向かう方向に沿って第１側面よりも突出している。【選択図】図２
2020017602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に半導体チップが収納された半導体装置と、
前記半導体装置の上に配置され、かつ、前記半導体チップに電気的に接続される第１部分と、前記第１部分から延在する第２部分とを有する第１接続部材と、
前記第１部分の上に配置される第１絶縁板と、
第１側面と、前記第１側面の反対面である第２側面とを有し、かつ、前記第１絶縁板の上に配置される第１冷却器と、
前記第１側面に配置される第１絶縁部材とを備え、
前記第２部分は、前記第２側面から前記第１側面に向かう方向に沿って前記第１側面よりも突出している、冷却器付きパワーモジュール。
【請求項２】
前記第１接続部材は、前記第２部分の前記第１部分とは反対側の端から上に向かって延在する第３部分をさらに有する、請求項１に記載の冷却器付きパワーモジュール。
【請求項３】
前記第３部分と前記第１側面との間の距離は、６．０ｍｍ以下である、請求項２に記載の冷却器付きパワーモジュール。
【請求項４】
前記第１絶縁部材は、前記第１側面と対向する第１面と、前記第１面の反対面である第２面とを有し、
前記第２面には、前記第１面とは反対側に突出する少なくとも１つの凸部が形成されている、請求項１に記載の冷却器付きパワーモジュール。
【請求項５】
前記凸部は、前記第２面に複数形成されている、請求項４に記載の冷却器付きパワーモジュール。
【請求項６】
前記第１冷却器は、前記第１絶縁板と対向する底面をさらに有し、
前記第１絶縁部材の下端は、前記底面よりも下にある、請求項１に記載の冷却器付きパワーモジュール。
【請求項７】
第２絶縁部材をさらに備え、
前記第２絶縁部材は、前記第２側面に配置される、請求項１に記載の冷却器付きパワーモジュール。
【請求項８】
前記第２絶縁部材の下端は、前記第１絶縁板よりも下にあり、
前記第１絶縁板の前記第２絶縁部材側の端は、前記第２絶縁部材と当接する、請求項７に記載の冷却器付きパワーモジュール。
【請求項９】
前記第２絶縁部材の下端は、前記第１部分よりも下にあり、
前記第１部分の前記第２絶縁部材側の端は、前記第２絶縁部材と当接する、請求項８に記載の冷却器付きパワーモジュール。
【請求項１０】
前記半導体装置の下に配置され、かつ、前記半導体チップに電気的に接続される第４部分と、前記第４部分から延在する第５部分とを有する第２接続部材と、
前記第４部分の下に配置される第２絶縁板と、
第３側面と、前記第３側面の反対面である第４側面とを有し、かつ、前記第２絶縁板の下に配置される第２冷却器と、
前記第３側面に配置される第３絶縁部材とをさらに備え、
前記第５部分は、前記第４側面から前記第３側面に向かう方向に沿って前記第３側面よりも突出している、請求項１に記載の冷却器付きパワーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却器付きパワーモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特開２０１７−１７２２８号公報（特許文献１）に記載の半導体装置が知られている。特許文献１に記載の半導体装置は、パワーカードと、第１冷却器と、第２冷却器と、第１絶縁板と、第２絶縁板とを有している。
【０００３】
パワーカードは、第１平坦面と、第２平坦面とを有している。第２平坦面は、第１平坦面の反対面である。パワーカードは、パッケージと、パッケージの内部に収納された半導体素子と、パッケージから露出するように延在し、かつ半導体素子に電気的に接続されている電極端子とを有している。
【０００４】
パワーカードは、第１平坦面が第１絶縁板を介在させて第１冷却器と対向し、かつ、第２平坦面が第２絶縁板を介在させて第２冷却器と対向するように、第１冷却器及び第２冷却器の間に挟み込まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１７２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の半導体装置においては、第１冷却器及び第２冷却器が導電性の材料で形成されている場合、電極端子に通電が行われた際に、電極端子と第１冷却器及び第２冷却器との間でスパークが生じるおそれがある。
【０００７】
その他の課題及び新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールは、半導体装置と、第１接続部材と、第１絶縁板と、第１冷却器と、第１絶縁部材とを備える。半導体装置の内部には、半導体チップが収納されている。第１接続部材は、第１部分と、第２部分とを有している。第１部分は、半導体装置の上に配置され、かつ、半導体チップに電気的に接続されている。第２部分は、第１部分から延在している。第１絶縁板は、第１部分の上に配置されている。第１冷却器は、第１側面と、第１側面の反対面である第２側面とを有している。第１冷却器は、第１絶縁板の上に配置されている。第１絶縁部材は、第１側面に配置されている。第２部分は、第２側面から第１側面に向かう方向に沿って第１側面よりも突出している。
【発明の効果】
【０００９】
一実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールによると、接続部材と冷却器との間の絶縁を確保しながら、システム全体の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールの回路構成を示す模式図である。
【図２】第１実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールの分解側面図である。
【図３】第１実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールの断面図である。
【図４】図３の領域ＩＶにおける拡大図である。
【図５】第１実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールの製造方法を示す工程図である。
【図６】絶縁部材取り付け工程Ｓ１における冷却器ＣＤ１の斜視図である。
【図７】第１放熱グリース印刷工程Ｓ２１における冷却器ＣＤ１の斜視図である。
【図８】絶縁板圧接工程Ｓ２２における冷却器ＣＤ１の斜視図である。
【図９】第２放熱グリース印刷工程Ｓ２３における冷却器ＣＤ１の斜視図である。
【図１０】比較例に係る冷却器付きパワーモジュールの断面図である。
【図１１】第１実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールの効果を説明する説明図である。
【図１２】第２実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。図面中では、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さない。以下に記載する実施形態の少なくとも一部は、任意に組み合わせてもよい。
【００１２】
（第１実施形態）
以下に、第１実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールの構成を、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
＜第１実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールの回路構成＞
図１に示されるように、第１実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールは、半導体素子ＳＥ１〜半導体素子ＳＥ６を有している。
【００１４】
半導体素子ＳＥ１〜半導体素子ＳＥ６は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）である。但し、半導体素子ＳＥ１〜半導体素子ＳＥ６は、これに限られるものはない。
【００１５】
半導体素子ＳＥ１、半導体素子ＳＥ３及び半導体素子ＳＥ５のコレクタは、並列に接続されている。半導体素子ＳＥ２、半導体素子ＳＥ４及び半導体素子ＳＥ６のエミッタは、並列に接続されている。半導体素子ＳＥ１、半導体素子ＳＥ３及び半導体素子ＳＥ５のエミッタは、半導体素子ＳＥ２、半導体素子ＳＥ２、半導体素子ＳＥ４及び半導体素子ＳＥ６のコレクタにそれぞれ接続されている。すなわち、半導体素子ＳＥ１〜半導体素子ＳＥ６は、インバータ回路を構成している。
【００１６】
なお、半導体素子ＳＥ１〜半導体素子ＳＥ６のゲートは、制御基板（図示せず）に接続されている。半導体素子ＳＥ１、半導体素子ＳＥ３及び半導体素子ＳＥ５のコレクタ及び半導体素子ＳＥ２、半導体素子ＳＥ４及び半導体素子ＳＥ６のエミッタの間には、コンデンサ（図示せず）に接続されている。コンデンサは、例えばフィルムコンデンサである。
【００１７】
半導体素子ＳＥ１のエミッタ及び半導体素子ＳＥ２のコレクタは、モータ（図示せず）の第１のコイルに接続されており、半導体素子ＳＥ３のエミッタ及び半導体素子ＳＥ４のコレクタは、モータの第２のコイルに接続されており、半導体素子ＳＥ５のエミッタ及び半導体素子ＳＥ６のコレクタは、モータの第３のコイルに接続されている。このように、モータＭは、半導体素子ＳＥ１〜半導体素子ＳＥ６で構成されるインバータ回路により駆動される。モータは、例えばブラシレスモータである。
【００１８】
図２に示されるように、第１実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールは、半導体装置ＤＥＶ１〜半導体装置ＤＥＶ６と、冷却器ＣＤ１〜冷却器ＣＤ３と、接続部材ＣＭ１〜接続部材ＣＭ８と、絶縁板ＩＳＰ１〜絶縁板ＩＳＰ４と、放熱グリース層ＨＤＧ１〜放熱グリース層ＨＤＧ８と、絶縁部材ＩＳＭ１〜絶縁部材ＩＳＭ６とを有している。
【００１９】
＜半導体装置ＤＥＶ１〜半導体装置ＤＥＶ６の構成＞
図３に示されるように、半導体装置ＤＥＶ１は、半導体チップＣＨＰ１と、基板ＳＵＢ１と、基板ＳＵＢ２と、リードＬＤ１と、封止樹脂ＥＲ１を有している。半導体チップＣＨＰ１には、半導体素子ＳＥ１が形成されている。
【００２０】
基板ＳＵＢ１、基板ＳＵＢ２及びリードＬＤ１は、導電性の材料で形成されている。基板ＳＵＢ１、基板ＳＵＢ２及びリードＬＤ１は、例えば、銅（Ｃｕ）合金で形成されている。基板ＳＵＢ１は、半導体チップＣＨＰ１の上に配置されており、基板ＳＵＢ２は、半導体チップＣＨＰ１の下に配置されている。基板ＳＵＢ１の裏面は、半導体素子ＳＥ１のコレクタ電極（図示せず）に接続されている。基板ＳＵＢ２の上面は、半導体素子ＳＥ１のエミッタ電極（図示せず）に接続されている。リードＬＤ１は、半導体素子ＳＥ１のゲート電極（図示せず）に接続されている。
【００２１】
封止樹脂ＥＲ１は、半導体チップＣＨＰ１、基板ＳＵＢ１、基板ＳＵＢ２及びリードＬＤ１を封止している。基板ＳＵＢ１の表面は、半導体装置ＤＥＶ１の上面において封止樹脂ＥＲ１から露出しており、基板ＳＵＢ２の裏面は、半導体装置ＤＥＶ１の裏面において封止樹脂ＥＲ１から露出している。なお、リードＬＤ１の一部は、封止樹脂ＥＲ１から露出している。封止樹脂ＥＲ１は、例えばエポキシ樹脂で形成されている。
【００２２】
半導体装置ＤＥＶ２は、半導体チップＣＨＰ２と、基板ＳＵＢ３と、基板ＳＵＢ４と、リードＬＤ２と、封止樹脂ＥＲ２を有している。半導体チップＣＨＰ２には、半導体素子ＳＥ２が形成されている。
【００２３】
基板ＳＵＢ３、基板ＳＵＢ４及びリードＬＤ２は、導電性の材料で形成されている。基板ＳＵＢ３、基板ＳＵＢ４及びリードＬＤ２は、例えば、銅合金で形成されている。基板ＳＵＢ３は、半導体チップＣＨＰ２の上に配置されており、基板ＳＵＢ４は、半導体チップＣＨＰ２の下に配置されている。基板ＳＵＢ３の裏面は、半導体素子ＳＥ１のコレクタ電極（図示せず）に接続されている。基板ＳＵＢ４の上面は、半導体素子ＳＥ１のエミッタ電極（図示せず）に接続されている。リードＬＤ２は、半導体素子ＳＥ１のゲート電極（図示せず）に接続されている。
【００２４】
封止樹脂ＥＲ２は、半導体チップＣＨＰ２、基板ＳＵＢ３、基板ＳＵＢ４及びリードＬＤ２を封止している。基板ＳＵＢ３の表面は、半導体装置ＤＥＶ２の上面において封止樹脂ＥＲ２から露出しており、基板ＳＵＢ４の裏面は、半導体装置ＤＥＶ２の裏面において封止樹脂ＥＲ２から露出している。なお、リードＬＤ２の一部は、封止樹脂ＥＲ２から露出している。封止樹脂ＥＲ２は、例えばエポキシ樹脂で形成されている。
【００２５】
半導体装置ＤＥＶ３〜半導体装置ＤＥＶ６の構造は、半導体チップＣＨＰ３〜半導体チップＣＨＰ６に半導体素子ＳＥ３〜半導体素子ＳＥ６が形成されている点を除き、半導体装置ＤＥＶ１及び半導体装置ＤＥＶ２の構造と同一であるため、その断面構造の図示及び説明を省略する。
【００２６】
＜冷却器ＣＤ１〜冷却器ＣＤ３の構成＞
冷却器ＣＤ１の内部は中空になっている。中空になっている冷却器ＣＤ１の内部には、水等の冷媒が流れる。冷却器ＣＤ１は、側面ＣＤ１ａと、側面ＣＤ１ｂと、底面ＣＤ１ｃと、上面ＣＤ１ｄとを有している。側面ＣＤ１ｂは、側面ＣＤ１ａの反対面である。側面ＣＤ１ａ及び側面ＣＤ１ｂは、冷却器ＣＤ１の長手方向に直交する方向において、互いに対向している。上面ＣＤ１ｄは、底面ＣＤ１ｃの反対面である。底面ＣＤ１ｃは、絶縁板ＩＳＰ１と対向している。
【００２７】
冷却器ＣＤ２の内部は中空になっている。中空になっている冷却器ＣＤ２の内部には、水等の冷媒が流れる。冷却器ＣＤ２は、側面ＣＤ２ａと、側面ＣＤ２ｂと、底面ＣＤ２ｃと、上面ＣＤ２ｄとを有している。側面ＣＤ２ｂは、側面ＣＤ２ａの反対面である。側面ＣＤ２ａ及び側面ＣＤ２ｂは、冷却器ＣＤ２の長手方向に直交する方向において、互いに対向している。上面ＣＤ２ｄは、底面ＣＤ２ｃの反対面である。上面ＣＤ２ｄは絶縁板ＩＳＰ２と対向しており、底面ＣＤ２ｃは絶縁板ＩＳＰ３と対向している。
【００２８】
冷却器ＣＤ３の内部は中空になっている。中空になっている冷却器ＣＤ３の内部には、水等の冷媒が流れる。冷却器ＣＤ３は、側面ＣＤ３ａと、側面ＣＤ３ｂと、底面ＣＤ３ｃと、上面ＣＤ３ｄとを有している。側面ＣＤ３ｂは、側面ＣＤ３ａの反対面である。側面ＣＤ３ａ及び側面ＣＤ３ｂは、冷却器ＣＤ３の長手方向に直交する方向において、互いに対向している。上面ＣＤ３ｄは、底面ＣＤ３ｃの反対面である。上面ＣＤ３ｄは、絶縁板ＩＳＰ４と対向している。
【００２９】
冷却器ＣＤ１〜冷却器ＣＤ３は、導電性の材料で形成されている。冷却器ＣＤ１〜冷却器ＣＤ３は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）合金、銅合金等で形成されている。
【００３０】
＜接続部材ＣＭ１〜接続部材ＣＭ８の構成＞
接続部材ＣＭ１は、第１部分ＣＭ１ａと、第２部分ＣＭ１ｂとを有している。接続部材ＣＭ１は、さらに、第３部分ＣＭ１ｃを有していてもよい。接続部材ＣＭ１は、導電性の材料で形成されている。接続部材ＣＭ１は、例えば、アルミニウム合金、銅合金等で形成されている。
【００３１】
第１部分ＣＭ１ａは、半導体装置ＤＥＶ１の上に配置されている。これにより、第１部分ＣＭ１ａは、基板ＳＵＢ１を介して、半導体チップＣＨＰ１（コレクタ電極）に電気的に接続されている。なお、第１部分ＣＭ１ａは、例えば、基板ＳＵＢ１にはんだ付けにより接続されている。
【００３２】
第２部分ＣＭ１ｂは、第１部分ＣＭ１ａから延在している。第２部分ＣＭ１ｂは、側面ＣＤ１ｂから側面ＣＤ１ａに向かう方向に沿って、側面ＣＤ１ａよりも突出するように延在している。第３部分ＣＭ１ｃは、第２部分ＣＭ１ｂの第１部分ＣＭ１ａとは反対側の端から、上に向かって延在している。
【００３３】
接続部材ＣＭ２は、第１部分ＣＭ２ａと、第２部分ＣＭ２ｂとを有している。接続部材ＣＭ２は、さらに、第３部分ＣＭ２ｃを有していてもよい。接続部材ＣＭ２は、導電性の材料で形成されている。接続部材ＣＭ２は、例えば、アルミニウム合金、銅合金等で形成されている。
【００３４】
第１部分ＣＭ２ａは、半導体装置ＤＥＶ１の下に配置されている。これにより、第１部分ＣＭ２ａは、基板ＳＵＢ２を介して、半導体チップＣＨＰ１（エミッタ電極）に電気的に接続されている。第１部分ＣＭ２ａは、例えば、基板ＳＵＢ２にはんだ付けにより接続されている。なお、第１部分ＣＭ２ａは、半導体装置ＤＥＶ３に収納されている半導体チップに形成された半導体素子ＳＥ３のエミッタ電極及び半導体装置ＤＥＶ５に収納されている半導体チップに形成された半導体素子ＳＥ５のエミッタ電極にも電気的に接続されている。
【００３５】
第２部分ＣＭ２ｂは、第１部分ＣＭ２ａから延在している。第２部分ＣＭ２ｂは、側面ＣＤ２ｂから側面ＣＤ２ａに向かう方向に沿って（側面ＣＤ１ｂから側面ＣＤ１ａに向かう方向に沿って）、側面ＣＤ２ａ（側面ＣＤ１ａ）よりも突出するように延在している。第３部分ＣＭ２ｃは、第２部分ＣＭ２ｂの第１部分ＣＭ２ａとは反対側の端から、下に向かって延在している。
【００３６】
接続部材ＣＭ３は、第１部分ＣＭ３ａと、第２部分ＣＭ３ｂとを有している。接続部材ＣＭ３は、さらに、第３部分ＣＭ３ｃを有していてもよい。接続部材ＣＭ３は、導電性の材料で形成されている。接続部材ＣＭ３は、例えば、アルミニウム合金、銅合金等で形成されている。
【００３７】
第１部分ＣＭ３ａは、半導体装置ＤＥＶ２の上に配置されている。これにより、第１部分ＣＭ３ａは、基板ＳＵＢ３を介して、半導体チップＣＨＰ２（コレクタ電極）に電気的に接続されている。第１部分ＣＭ３ａは、例えば、基板ＳＵＢ３にはんだ付けにより接続されている。なお、第１部分ＣＭ３ａは、半導体装置ＤＥＶ４に収納されている半導体チップに形成された半導体素子ＳＥ４のコレクタ電極及び半導体装置ＤＥＶ６に収納されている半導体チップに形成された半導体素子ＳＥ６のコレクタ電極にも電気的に接続されている。
【００３８】
第２部分ＣＭ３ｂは、第１部分ＣＭ３ａから延在している。第２部分ＣＭ３ｂは、側面ＣＤ２ｂから側面ＣＤ２ａに向かう方向に沿って、側面ＣＤ２ａよりも突出するように延在している。第３部分ＣＭ３ｃは、第２部分ＣＭ３ｂの第１部分ＣＭ３ａとは反対側の端から、上に向かって延在している。第３部分ＣＭ３ｃは、第３部分ＣＭ２ｃに電気的に接続されている。
【００３９】
接続部材ＣＭ４は、第１部分ＣＭ４ａと、第２部分ＣＭ４ｂとを有している。接続部材ＣＭ４は、さらに、第３部分ＣＭ４ｃを有していてもよい。接続部材ＣＭ４は、導電性の材料で形成されている。接続部材ＣＭ４は、例えば、アルミニウム合金、銅合金等で形成されている。
【００４０】
第１部分ＣＭ４ａは、半導体装置ＤＥＶ２の下に配置されている。これにより、第１部分ＣＭ４ａは、基板ＳＵＢ４を介して、半導体チップＣＨＰ２（エミッタ電極）に電気的に接続されている。なお、第１部分ＣＭ４ａは、例えば、基板ＳＵＢ４にはんだ付けにより接続されている。
【００４１】
第２部分ＣＭ４ｂは、第１部分ＣＭ４ａから延在している。第２部分ＣＭ４ｂは、側面ＣＤ３ｂから側面ＣＤ３ａに向かう方向に沿って（側面ＣＤ２ｂから側面ＣＤ２ａに向かう方向に沿って）、側面ＣＤ３ａ（側面ＣＤ２ａ）よりも突出するように延在している。第３部分ＣＭ４ｃは、第２部分ＣＭ４ｂの第１部分ＣＭ４ａとは反対側の端から、下に向かって延在している。
【００４２】
第３部分ＣＭ１ｃと側面ＣＤ１ａとの距離ＤＩＳは、１０．０ｍｍ以下であることが好ましい。さらに好ましくは、距離ＤＩＳは、６．０ｍｍ以下である。距離ＤＩＳは、側面ＣＤ１ｂから側面ＣＤ１ａに向かう方向における第３部分ＣＭ１ｃと側面ＣＤ１ａとの間の距離である。
【００４３】
接続部材ＣＭ５及び接続部材ＣＭ７の構造は、接続部材ＣＭ１の構造と同一であり、接続部材ＣＭ６及び接続部材ＣＭ８の構造は接続部材ＣＭ８の構造と同一であるため、その断面構造の図示及び説明は省略する。
【００４４】
＜絶縁板ＩＳＰ１〜絶縁板ＩＳＰ４の構成＞
絶縁板ＩＳＰ１〜絶縁板ＩＳＰ４は、絶縁材料で形成されている。絶縁板ＩＳＰ１〜絶縁板ＩＳＰ４は、例えば、セラミック板、有機絶縁板等で形成されている。
【００４５】
絶縁板ＩＳＰ１は、第１部分ＣＭ１ａと冷却器ＣＤ１（底面ＣＤ１ｃ）とを絶縁している。具体的には、絶縁板ＩＳＰ１は、第１部分ＣＭ１ａの上に配置されており、冷却器ＣＤ１は、絶縁板ＩＳＰ１の上に配置されている。なお、絶縁板ＩＳＰ１は、絶縁部材ＩＳＭ１の下及び絶縁部材ＩＳＭ２の下に達するように延在していることが好ましい。
【００４６】
絶縁板ＩＳＰ２は、第１部分ＣＭ２ａと冷却器ＣＤ２（上面ＣＤ２ｄ）とを絶縁している。具体的には、絶縁板ＩＳＰ２は、第１部分ＣＭ２ａの下に配置されており、冷却器ＣＤ２は、絶縁板ＩＳＰ２の下に配置されている。なお、絶縁板ＩＳＰ２は、絶縁部材ＩＳＭ３の上及び絶縁部材ＩＳＭ４の上に達するように延在していることが好ましい。
【００４７】
絶縁板ＩＳＰ３は、第１部分ＣＭ３ａと冷却器ＣＤ２（底面ＣＤ２ｃ）とを絶縁している。具体的には、絶縁板ＩＳＰ３は、第１部分ＣＭ３ａの上に配置されており、冷却器ＣＤ２は、絶縁板ＩＳＰ３の上に配置されている。なお、絶縁板ＩＳＰ３は、絶縁部材ＩＳＭ３の下及び絶縁部材ＩＳＭ４の下に達するように延在していることが好ましい。
【００４８】
絶縁板ＩＳＰ４は、第１部分ＣＭ４ａと冷却器ＣＤ３（上面ＣＤ３ｄ）とを絶縁している。具体的には、絶縁板ＩＳＰ４は、第１部分ＣＭ４ａの下に配置されており、冷却器ＣＤ３は、絶縁板ＩＳＰ４の下に配置されている。なお、絶縁板ＩＳＰ４は、絶縁部材ＩＳＭ５の上及び絶縁部材ＩＳＭ６の上に達するように延在していることが好ましい。
【００４９】
＜放熱グリース層ＨＤＧ１〜放熱グリース層ＨＤＧ８の構成＞
放熱グリース層ＨＤＧ１〜放熱グリース層ＨＤＧ８は、例えば、シリコーン樹脂と酸化アルミニウム等のフィラーを混合することで形成されている。
【００５０】
絶縁板ＩＳＰ１は、放熱グリース層ＨＤＧ１及び放熱グリース層ＨＤＧ２に挟み込まれている。これにより、半導体装置ＤＥＶ１からの熱は、第１部分ＣＭ１ａ及び絶縁板ＩＳＰ１を介して冷却器ＣＤ１に効率的に伝達される。絶縁板ＩＳＰ２は、放熱グリース層ＨＤＧ３及び放熱グリース層ＨＤＧ４に挟み込まれている。これにより、半導体装置ＤＥＶ１からの熱は、第１部分ＣＭ２ａ及び絶縁板ＩＳＰ２を介して冷却器ＣＤ２に効率的に伝達される。
【００５１】
絶縁板ＩＳＰ３は、放熱グリース層ＨＤＧ５及び放熱グリース層ＨＤＧ６に挟み込まれている。これにより、半導体装置ＤＥＶ２からの熱は、第１部分ＣＭ３ａ及び絶縁板ＩＳＰ３を介して冷却器ＣＤ２に効率的に伝達される。絶縁板ＩＳＰ４は、放熱グリース層ＨＤＧ７及び放熱グリース層ＨＤＧ８に挟み込まれている。これにより、半導体装置ＤＥＶ２からの熱は、第１部分ＣＭ４ａ及び絶縁板ＩＳＰ４を介して冷却器ＣＤ３に効率的に伝達される。
【００５２】
＜絶縁部材ＩＳＭ１〜絶縁部材ＩＳＭ６の構成＞
絶縁部材ＩＳＭ１〜絶縁部材ＩＳＭ６は、絶縁材料で形成されている。絶縁部材ＩＳＭ１〜絶縁部材ＩＳＭ６は、例えば、セラミック板、有機絶縁板等で形成されている。
【００５３】
絶縁部材ＩＳＭ１は、側面ＣＤ１ａに配置されている。絶縁部材ＩＳＭ１は、第１面と第２面とを有している。絶縁部材ＩＳＭ１の第１面は、側面ＣＤ１ａに対向している。絶縁部材ＩＳＭ１の第２面は、絶縁部材ＩＳＭ１の第１面の反対面である。
【００５４】
第２面には、凸部ＩＳＭ１ａが形成されていてもよい。凸部ＩＳＭ１ａは、第１面とは反対側に向かって突出している。凸部ＩＳＭ１ａは、少なくとも１以上形成されていればよい。好ましくは、凸部ＩＳＭ１ａは、複数形成されている。すなわち、凸部ＩＳＭ１ａは、櫛歯状に形成されていてもよい。
【００５５】
図４に示されるように、絶縁部材ＩＳＭ１の下端は、底面ＣＤ１ｃよりも下にある。すなわち、絶縁部材ＩＳＭ１の下端と絶縁板ＩＳＰ１との間隔は、底面ＣＤ１ｃと絶縁板ＩＳＰ１との間隔よりも狭くなっている。
【００５６】
なお、側面ＣＤ１ｂに配置された絶縁部材ＩＳＭ２、側面ＣＤ２ａに配置された絶縁部材ＩＳＭ３、側面ＣＤ２ｂに配置された絶縁部材ＩＳＭ４、側面ＣＤ３ａに配置された絶縁部材ＩＳＭ５及び側面ＣＤ３ｂに配置された絶縁部材ＩＳＭ６は、絶縁部材ＩＳＭ１と同様の構造を有している。そのため、それらの詳細な構造の説明は、省略する。
【００５７】
以下に、第１実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールの製造方法を、図面を参照しながら説明する。
【００５８】
図５に示されるように、第１実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールは、絶縁部材取り付け工程Ｓ１、絶縁板取り付け工程Ｓ２及び組立工程Ｓ３により製造される。絶縁板取り付け工程Ｓ２は、第１放熱グリース印刷工程Ｓ２１と、絶縁板圧接工程Ｓ２２と、第２放熱グリース印刷工程Ｓ２３とを含んでいる。
【００５９】
図６に示されるように、絶縁部材取り付け工程Ｓ１においては、冷却器ＣＤ１の側面ＣＤ１ａに絶縁部材ＩＳＭ１が取り付けられ、冷却器ＣＤ１の側面ＣＤ１ｂに絶縁部材ＩＳＭ２が取り付けられる。
【００６０】
絶縁部材ＩＳＭ１及び絶縁部材ＩＳＭ２の取り付けは、例えば、絶縁部材ＩＳＭ１及び絶縁部材ＩＳＭ２を接着剤で側面ＣＤ１ａ及び側面ＣＤ１ｂにそれぞれ貼付することにより行われる。但し、絶縁部材ＩＳＭ１及び絶縁部材ＩＳＭ２の取り付け方法は、これに限られるものではない。
【００６１】
絶縁部材ＩＳＭ１及び絶縁部材ＩＳＭ２の取り付けは、側面ＣＤ１ａ及び側面ＣＤ１ｂに放熱グリースを印刷した後に、絶縁部材ＩＳＭ１及び絶縁部材ＩＳＭ２を圧接することにより行われてもよい。絶縁部材ＩＳＭ１及び絶縁部材ＩＳＭ２の取り付けは、カシメ、挿入等の機械的な方法により取り付けられてもよい。
【００６２】
絶縁部材ＩＳＭ３〜絶縁部材ＩＳＭ６も、上記と同様の方法により、冷却器ＣＤ２及び冷却器ＣＤ３に取り付けられる。
【００６３】
図７に示されるように、第１放熱グリース印刷工程Ｓ２１においては、底面ＣＤ１ｃに放熱グリース層ＨＤＧ１が印刷される。この印刷は、例えば、スクリーン印刷により行われる。図８に示されるように、絶縁板圧接工程Ｓ２２においては、放熱グリース層ＨＤＧ１を介して底面ＣＤ１ｃに圧接されることにより、絶縁板ＩＳＰ１が冷却器ＣＤ１に取り付けられる。図９に示されるように、第２放熱グリース印刷工程Ｓ２３においては、絶縁板ＩＳＰ１に放熱グリース層ＨＤＧ２が印刷される。この印刷は、例えば、スクリーン印刷により行われる。
【００６４】
絶縁板ＩＳＰ２及び絶縁板ＩＳＰ３の冷却器ＣＤ２への取り付け、絶縁板ＩＳＰ４の冷却器ＣＤ３への取り付けも、上記と同様の方法により行われる。
【００６５】
組立工程Ｓ３においては、冷却器ＣＤ１及び冷却器ＣＤ２で半導体装置ＤＥＶ１〜半導体装置ＤＥＶ３が挟み込まれるとともに、冷却器ＣＤ２及び冷却器ＣＤ３で半導体装置ＤＥＶ４〜半導体装置ＤＥＶ６が挟み込まれる。
【００６６】
なお、組立工程Ｓ３に先立って、接続部材ＣＭ１、接続部材ＣＭ４、接続部材ＣＭ５、接続部材ＣＭ６、接続部材ＣＭ７及び接続部材ＣＭ８は、それぞれ半導体装置ＤＥＶ１〜半導体装置ＤＥＶ６にはんだ付けされている。また、組立工程Ｓ３に先立って、接続部材ＣＭ２は半導体装置ＤＥＶ１、半導体装置ＤＥＶ３及び半導体装置ＤＥＶ５にはんだ付けされており、接続部材ＣＭ２は半導体装置ＤＥＶ１、半導体装置ＤＥＶ３及び半導体装置ＤＥＶ５にはんだ付けされている。以上により、第１実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールの製造が行われる。
【００６７】
以下に、第１実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールの効果を、比較例と対比しながら説明する。
【００６８】
図１０に示されるように、比較例に係る冷却器付きパワーモジュールは、絶縁部材ＩＳＭ１を有していない。そのため、比較例に係る冷却器付きパワーモジュールにおいては、第２部分ＣＭ１ｂ及び第３部分ＣＭ１ｃと冷却器ＣＤ１との絶縁を確保するために、第２部分ＣＭ１ｂ及び絶縁板ＩＳＰ１を、側面ＣＤ１ｂから側面ＣＤ１ａに向かう方向に沿って相対的に長く延在させる必要がある。その結果、比較例に係る冷却器付きパワーモジュールにおいては、システム全体のサイズが大きくなるとともに、接続部材ＣＭ１の配線インダクタンスが増加することに伴うサージ電流の増加が生じる。
【００６９】
他方で、第１実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールは、絶縁部材ＩＳＭ１を有しているため、第２部分ＣＭ１ｂを長くせずとも、第２部分ＣＭ１ｂと冷却器ＣＤ１との沿面距離（絶縁体の表面に沿って測定した導電体間の距離、図１１中の矢印参照）を確保することができる。そのため、第１実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールによると、接続部材ＣＭ１と冷却器ＣＤ１との間の絶縁を確保しつつ、システム全体のサイズの小型化及び接続部材ＣＭ１の配線インダクタンスの増加に伴うサージ電流の増加を抑制することができる。
【００７０】
第１実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールにおいては、凸部ＩＳＭ１ａが形成されているため、絶縁部材ＩＳＭ１の体積（重量）を大幅に増加させることなく第２部分ＣＭ１ｂと冷却器ＣＤ１との沿面距離を増加させることができる。そのため、凸部ＩＳＭ１ａが形成されていない場合と比較して、接続部材ＣＭ１と冷却器ＣＤ１との間の絶縁耐圧をさらに高めることができる。
【００７１】
第１実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールにおいては、絶縁部材ＩＳＭ１の下端が底面ＣＤ１ｃよりも下にあるため、組立時に絶縁部材ＩＳＭ１と絶縁板ＩＳＰ１との間を放熱グリース層ＨＤＧ１で容易に密閉することができる。
【００７２】
第１実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールにおいては、半導体装置ＤＥＶ１は、冷却器ＣＤ１及び冷却器ＣＤ２の双方によって冷却されるため、半導体装置ＤＥＶ１の冷却効率を高めることができる。
【００７３】
（第２実施形態）
以下に、第２実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールの構成を説明する。なお、第１実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールの構成と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
【００７４】
第２実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールは、半導体装置ＤＥＶ１〜半導体装置ＤＥＶ６と、冷却器ＣＤ１〜冷却器ＣＤ３と、接続部材ＣＭ１〜接続部材ＣＭ８と、絶縁板ＩＳＰ１〜絶縁板ＩＳＰ４と、放熱グリース層ＨＤＧ１〜放熱グリース層ＨＤＧ８と、絶縁部材ＩＳＭ１〜絶縁部材ＩＳＭ６とを有している。この点に関して、第２実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールの構成は、第１実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールの構成と共通している。
【００７５】
しかしながら、図１２に示されるように、第２実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールの構成は、絶縁部材部材ＩＳＭ２、接続部材ＣＭ１及び絶縁板ＩＳＰ１に関して、第１実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールの構成と異なっている。
【００７６】
絶縁部材ＩＳＭ２の下端は、絶縁板ＩＳＰ１よりも下にある。絶縁板ＩＳＰ１の絶縁部材ＩＳＭ２側の端は、絶縁部材ＩＳＭ２に当接している。より具体的には、底面ＣＤ１ｃよりも下にある絶縁部材ＩＳＭ２の第１面（底面ＣＤ１ｃに対向する絶縁部材ＩＳＭ２の面）には、溝ＴＲが形成されている。溝ＴＲは、絶縁部材ＩＳＭ２の第２面（第１面の反対面）側に向かって延在している。第１部分ＣＭ１ａの絶縁部材ＩＳＭ２側の端は、溝ＴＲの底面に当接している。
【００７７】
好ましくは、絶縁部材ＩＳＭ２の下端は、接続部材ＣＭ１（第１部分ＣＭ１ａ）よりも下にある。また、第１部分ＣＭ１ａの絶縁部材ＩＳＭ２側の端は、絶縁部材ＩＳＭ２に当接している。
【００７８】
第２実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールの製造方法は、第１実施形態に係るパワーモジュールの製造方法と同様であるため、説明は省略する。
【００７９】
以下に、第２実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールの効果を説明する。なお、第１実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールの効果と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
【００８０】
第２実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールにおいては、絶縁板ＩＳＰ１の絶縁部材ＩＳＭ２側の端を絶縁部材ＩＳＭ２に当接させることにより、絶縁板ＩＳＰ１の位置決めを行うことができるため、組立が容易となる。
【００８１】
また、第２実施形態に係る冷却器付きパワーモジュールにおいては、第１部分ＣＭ１ａの絶縁部材ＩＳＭ２側の端を絶縁部材ＩＳＭ２に当接させることにより、接続部材ＣＭ１の位置決めを行うことができるため、組立が容易となる。
【００８２】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００８３】
ＣＤ１，ＣＤ２，ＣＤ３  冷却器、ＣＨＰ１，ＣＨＰ２，ＣＨＰ３，ＣＨＰ４，ＣＨＰ５，ＣＨＰ６  半導体チップ、ＣＤ１ａ，ＣＤ１ｂ，ＣＤ２ａ，ＣＤ２ｂ，ＣＤ３ａ，ＣＤ３ｂ  側面、ＣＤ１ｃ，ＣＤ２ｃ，ＣＤ３ｃ  底面、ＣＤ１ｄ，ＣＤ２ｄ，ＣＤ３ｄ  上面、ＣＭ１ａ，ＣＭ２ａ，ＣＭ３ａ，ＣＭ４ａ  第１部分、ＣＭ１ｂ，ＣＭ２ｂ，ＣＭ３ｂ，ＣＭ４ｂ  第２部分、ＣＭ１ｃ，ＣＭ２ｃ，ＣＭ３ｃ，ＣＭ４ｃ  第３部分、ＣＭ１，ＣＭ２，ＣＭ３，ＣＭ４，ＣＭ５，ＣＭ６，ＣＭ７，ＣＭ８  接続部材、ＤＥＶ１，ＤＥＶ２，ＤＥＶ３，ＤＥＶ４，ＤＥＶ５，ＤＥＶ６  半導体装置、ＥＲ１，ＥＲ２  封止樹脂、ＨＤＧ１，ＨＤＧ２，ＨＤＧ３，ＨＤＧ４，ＨＤＧ５，ＨＤＧ６，ＨＤＧ７，ＨＤＧ８  放熱グリース層、ＩＳＰ１，ＩＳＰ２，ＩＳＰ３，ＩＳＰ４  絶縁板、ＩＳＭ１ａ  凸部、ＩＳＭ１，ＩＳＭ３，ＩＳＭ４，ＩＳＭ５，ＩＳＭ６  絶縁部材、ＬＤ１，ＬＤ２  リード、Ｍ  モータ、Ｓ１  絶縁部材取り付け工程、Ｓ２  絶縁板取り付け工程、Ｓ３  組立工程、Ｓ２１  第１放熱グリース印刷工程、Ｓ２２  絶縁板圧接工程、Ｓ２３  第２放熱グリース印刷工程、ＳＥ１，ＳＥ２，ＳＥ３，ＳＥ４，ＳＥ５，ＳＥ６  半導体素子、ＤＩＳ  距離、ＳＵＢ１，ＳＵＢ２，ＳＵＢ３，ＳＵＢ４  基板、ＴＲ  溝。
【図１】
2020017602.tif 000003
【図２】
2020017602.tif 000004
【図３】
2020017602.tif 000005
【図４】
2020017602.tif 000006
【図５】
2020017602.tif 000007
【図６】
2020017602.tif 000008
【図７】
2020017602.tif 000009
【図８】
2020017602.tif 000010
【図９】
2020017602.tif 000011
【図１０】
2020017602.tif 000012
【図１１】
2020017602.tif 000013
【図１２】
2020017602.tif 000014