(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電流を交流電流に変換するパワー半導体素子を有する半導体モジュールと、
前記半導体モジュールを収納する窪み部を形成する放熱ベースと、
前記直流電流を伝達する接続配線部材と、
前記交流電流を伝達する交流配線部材と、
前記半導体モジュールを前記放熱ベースの前記窪み部に固定するための第１固定部材および加圧治具と、
前記接続配線部材と前記交流配線部材を固定する第２固定部材とを備え、
前記半導体モジュールは、前記直流電流を伝達する直流接続端子と、前記交流電流を伝達するリード配線とを有し、
前記第２固定部材は、前記窪み部を覆うように前記放熱ベースに支持され、
さらに前記第２固定部材は、貫通孔を形成し、
前記直流接続端子は、前記貫通孔を通って前記接続配線部材と接続され、
前記リード配線は、前記貫通孔を通って前記交流配線部材と接続されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記放熱ベースには、冷却媒体を流通するための冷却媒体通路が形成され、
前記冷却媒体通路は、第１流路と第２流路とを有し、
前記第１流路は、前記半導体モジュールを挟んで前記第２流路と対向する位置に形成されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電力変換装置であって、
前記放熱ベースは、本体部と、前記本体部と一体に形成される鍔部とを有し、
前記本体部は、前記窪み部を形成し、
前記鍔部は、当該鍔部の所定の一面が前記本体部の上面と面一となるように形成され、
前記第２固定部材は、前記窪み部の高さ方向の開口部分と、前記本体部の前記上面と、前記鍔部の前記一面の一部分と、を覆うように、前記鍔部に支持される電力変換装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか1項に記載の電力変換装置であって、
前記接続配線部材には、前記直流電流を平滑化するコンデンサが接続されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか1項に記載の電力変換装置であって、
前記交流電流を検知する電流センサを備え、
前記電流センサは、前記固定部材上に配置されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか1項に記載の電力変換装置であって、
前記パワー半導体素子を駆動する駆動回路を実装した制御回路基板を備え、
前記制御回路基板は、前記第２固定部材を挟んで前記半導体モジュールと対向する位置に配置され、
前記制御回路基板は、前記第２固定部材に支持されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか1項に記載の電力変換装置であって、
前記第２固定部材は、電気的絶縁性を有した樹脂により形成され、
前記接続配線部材および前記交流配線部材は、前記樹脂に埋め込まれることを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか1項に記載の電力変換装置であって、
前記接続配線部材は、直流正極側配線部材と、直流負極側配線部材とを有し、
前記直流接続端子は、直流正極側接続端子と、直流負極側接続端子とを有し、
前記直流正極側接続端子は、前記直流正極側配線部材と面接触して接合され、
前記直流負極側接続端子は、前記直流負極側配線部材と面接触して接合され、
前記直流正極側接続端子と前記直流正極側配線部材の接合面から垂直な方向から見たときに、前記直流正極側接続端子と前記直流正極側配線部材の接合部は、前記直流正極側接続端子と前記直流正極側配線部材の接合面が前記直流負極側接続端子と前記直流負極側配線部材の接合面と重ならないように形成されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
請求項２に記載の電力変換装置であって、
前記放熱ベースは、底面部材と、当該底面部材によって形成された底面の反対側に形成された開口と、当該底面部材と当該開口との間に位置し互いに対向配置された第１放熱部材および第２放熱部材と、を有し、
さらに前記放熱ベースは、前記底面部材と対向する底面部と、前記第１放熱部材と対向する第１側面部と、前記第２放熱部材と対向する第２側面部と、により構成される枠体を有し、
前記放熱ベースは、前記第１放熱部材と前記第１側面部との間に前記第１流路を形成するとともに、前記第２放熱部材と前記第２側面部との間に前記第２流路を形成することを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス，特に、大電流をスイッチング制御するパワー半導体デバイスでは、発熱量が大きいため、パワー半導体素子の両面から冷却する両面冷却半導体装置が検討されている。半導体デバイスの冷却に要求される性能は、半導体装置を実装した電気回路モジュールが搭載される電機システムの様々な環境によって異なる。例えば自動車に搭載された電力変換装置では、車両への搭載環境，動作環境などから電気装置の冷却に高い性能が要求される。
【０００３】
ここで、従来の両面冷却半導体デバイスとしては、例えば、特開２００４−２９６６６３号公報に記載のように、断面Ｈ形状の第１の放熱部と、このＨ形状の第２の放熱部の第１及び第２の凹部にそれぞれ配置された第１及び第２の半導体素子と、これらの第１及び第２の半導体素子の上面に取り付けられた第２及び第３の放熱部とから構成されるものが知られている。このように、半導体素子の下面側は第１の放熱部から放熱し、半導体素子の上面側は第２若しくは第３の放熱部から放熱することで、両面冷却が可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２９６６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、半導体装置を実装した電気回路モジュールが搭載される電機システムでは、システムのさらなる小型化，低コスト化及び高信頼化が課題になっている。例えば自動車では、半導体装置を実装した電気回路モジュールが搭載される電機システムの小型化，低コスト化及び高信頼化が重要な課題になっている。すなわち自動車では、地球環境に及ぼす影響の低減，燃費のさらなる向上などが望まれている。これを達成するためには車両駆動或いは車載補機駆動の電動化の普及が必須であり、そのためには、電力変換装置における車両への搭載性改善，電力変換装置の価格低下などが必須である。このため、自動車では、電力変換装置の小型化，低コスト化及び高信頼化が重要な課題になっている。
【０００６】
通電により自己発熱する半導体デバイスによって電気回路モジュールが構成された電機システムでは、機器の小型によって機器の熱容量が大きくなる。このため、電機システムのさらなる小型化，低コスト化及び高信頼化にあたっては、半導体装置の冷却性能のさらなる向上を考慮する必要がある。
【０００７】
ここで、特開２００４−２９６６６３号公報記載のものでは、半導体素子自体は、両面冷却する構成とすることで、冷却性能を向上させようとする試みがなされているが、実際の半導体素子の冷却にあたっては、半導体デバイスと冷却媒体の間で熱交換を行い、半導体デバイスの発熱を冷却媒体に放熱するための放熱機構部を用いる必要がある。この点、特開２００４−２９６６６３号公報記載のものでは、半導体デバイスそのもの構成については開示するもののと、半導体デバイスと放熱機構部との間の熱的接続及び電気的絶縁については開示されていない。
【０００８】
特開２００４−２９６６６３号公報記載のように、Ｈ形状の第１の放熱部の凹部に半導体素子を取付け、さらに半導体素子の上側に第２若しくは第３の放熱部を取り付ける構成では、第２の放熱部の上面と第３の放熱部の上面とは必ずしも平行にならないものである。その理由は、第１の放熱部の凹部に半導体素子を取り付ける際に用いるハンダやろう材の厚みや、半導体素子の上面に第２若しくは第３の放熱部を取り付ける際に用いるハンダやろう材の厚みが、均一にならないことによる。
【０００９】
第２の放熱部の上面と第３の放熱部の上面との平行度が低い状態で、半導体デバイスを放熱機構部に組み込むと、半導体デバイスの第２若しくは第３の放熱部と、放熱機構部との間の熱的接続を十分に行えず、熱抵抗が大きくなり、冷却性能が低下するという問題がある。
【００１０】
また、特開２００４−２９６６６３号公報記載のものでは、第１の放熱部が第１のリード端子に電気的に接続され、第２若しくは第３の放熱部が第２のリード端子に電気的に接続される構成となるため、半導体デバイスと導電体からなる放熱機構部の間の電気的絶縁をとる必要がある。
【００１１】
本発明の目的は、小型化，低コスト化及び高信頼化を図れる電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明は、直流電流を交流電流に変換するパワー半導体素子を有する半導体モジュールと、前記半導体モジュールを収納する窪み部を形成する放熱ベースと、前記直流電流を伝達する接続配線部材と、前記交流電流を伝達する交流配線部材と、前記半導体モジュールを前記放熱ベースの前記窪み部に固定するための第１固定部材および加圧治具と、前記接続配線部材と前記交流配線部材を固定する第２固定部材とを備え、前記半導体モジュールは、前記直流電流を伝達する直流接続端子と、前記交流電流を伝達するリード配線とを有し、前記第２固定部材は、前記窪み部を覆うように前記放熱ベースに支持され、さらに前記第２固定部材は、貫通孔を形成し、前記直流接続端子は、前記貫通孔を通って前記接続配線部材と接続され、前記リード配線は、前記貫通孔を通って前記交流配線部材と接続されるものである。
【００１９】
かかる構成により、電力変換装置の小型化，低コスト化及び高信頼化を図れるものとなる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、電力変換装置を、小型化，低コスト化及び高信頼化を図れるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態による半導体装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による半導体装置に用いる半導体デバイスの構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による半導体装置の構成を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による半導体装置の構成を示す側面断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態による半導体装置の構成を示す正面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態による半導体装置の他の構成を示す斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施形態による半導体装置のその他の構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態による半導体装置を用いた車載用インバータ装置の構成を示す部分断面の斜視図である。
【図９】本発明の第１の実施形態による半導体装置を用いた車載用インバータ装置の構成を示す分解斜視図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態による半導体装置を用いた車載用インバータ装置の構成を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態による半導体装置を用いた車載用インバータ装置の構成を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態による半導体装置を用いた車載用インバータ装置の回路構成を示す回路図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態によるインバータ装置ＩＮＶを搭載したハイブリッド自動車のシステム構成を示すシステムブロック図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態による半導体装置の構成を示す斜視図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態による半導体装置の構成を示す正面図である。
【図１７】本発明の第３の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。
【図１８】本発明の第４の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。
【図１９】本発明の第４の実施形態による半導体装置の構成を示す平面図である。
【図２０】本発明の第５の実施形態による半導体装置の構成を示す正面図である。
【図２１】本発明の第５の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２２】本発明の第６の実施形態による半導体装置の構成を示す正面図である。
【図２３】本発明の第６の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２４】本発明の第７の実施形態による半導体装置の構成を示す斜視図である。
【図２５】本発明の第７の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２６】本発明の第８の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２７】本発明の第９の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２８】本発明の第１０の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２９】本発明の第１１の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。
【図３０】本発明の第１の実施形態によるインバータ装置ＩＮＶを搭載した電気自動車のシステム構成を示すシステムブロック図である。
【図３１】本発明の第１の実施形態によるインバータ装置ＩＮＶを搭載した４輪駆動型のハイブリッド電気自動車のシステム構成を示すシステムブロック図である。
【図３２】本発明の第１の実施形態によるインバータ装置ＩＮＶを用いた電動パワーステアリングシステムのシステム構成を示すシステムブロック図である。
【図３３】本発明の第１の実施形態によるインバータ装置ＩＮＶを用いた電動ブレーキシステムのシステム構成を示すシステムブロック図である。
【図３４】本発明の第１の実施形態によるインバータ装置ＩＮＶを用いた空調装置のシステム構成を示すシステムブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面に基づいて、本発明の各実施形態を説明する。
【００２３】
以下に説明する実施形態では、本発明の半導体装置が搭載される電力変換装置として、特に熱サイクルや動作的環境などが大変厳しい車載用インバータ装置を例に挙げて説明する。車載用インバータ装置は、車載電動機の駆動を制御する制御装置として車載電機システムに備えられ、車載電源を構成する車載バッテリから供給された直流電力を所定の交流電力に変換し、得られた交流電力を車載電動機に供給することにより、車載電動機の駆動を制御する。
【００２４】
なお、以下に説明する構成は、ＤＣ／ＤＣコンバータや直流チョッパなどの直流−直流電力変換装置或いは交流−直流電力変換装置の電力変換部を構成するパワーモジュールにも適用可能である。
【００２５】
また、以下に説明する構成は、工場の電動機駆動システムなどの産業用電機システムに搭載された電力変換装置、或いは家庭の太陽光発電システムや家庭の電動機駆動システムなどの家庭用電機システムに搭載された電力変換装置の電力変換部を構成するパワーモジュールにも適用可能である。
【００２６】
最初に、図１〜図１３を用いて、本発明の第１の実施形態による半導体装置，この半導体装置を用いた車載用インバータ装置，この車載用インバータ装置を用いたハイブリット電気自動車の構成について説明する。 
最初に、図１〜図５を用いて、本実施形態による半導体装置の構成について説明する。 
図１は、本発明の第１の実施形態による半導体装置の構成を示す斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態による半導体装置に用いる半導体デバイスの構成を示す斜視図である。図３は、本発明の第１の実施形態による半導体装置の構成を示す分解斜視図である。図４は、本発明の第１の実施形態による半導体装置の構成を示す側面断面図である。図５は、本発明の第１の実施形態による半導体装置の構成を示す正面図である。なお、図１〜図５において、同一符号は、同一部分を示している。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態の半導体装置は、半導体デバイスと、放熱機構部とからなる。ここで、半導体デバイスの一例は、パワー半導体素子３である。放熱機構部の一例は、筒状の放熱ベース２である。放熱機構部である筒状の放熱ベース２の中に、電気的絶縁性を有する高熱伝導樹脂５０により、パワー半導体素子３がインサートモールドされている。
【００２８】
筒状の放熱ベース２は、熱伝導性の良い材料からなり、例えば、アルミ製である。熱伝導性の観点からは、銅製の方が優れているが、アルミ材を用いることで、押し出し加工により、容易に、図示するような筒状の形状に成形することができる。筒状の形状としては、無底若しくは有底のいずれでもよいものである。筒状の放熱ベース２の内部には、同じく押し出し加工により、冷却媒体を流通するための冷却媒体通路１０が形成されている。
【００２９】
高熱伝導樹脂５０は、電気的絶縁性を有するとともに、熱伝導性の優れた材料を用いている。一例を挙げると、エポキシ樹脂の中にシリカを混合した材料を用いる。例えば、エポキシ樹脂２０重量％に対してシリカ粉末を８０重量％含有することで、電気的絶縁性を有するとともに、熱伝導性の優れた材料となる。なお、熱伝導性を向上させるためにエポキシ樹脂等の樹脂剤に混合する物質としては、シリカに代えて、アルミナ，窒化アルミ，ボロンナイトライド等も用いることができる。
【００３０】
次に、図２を用いて、半導体デバイスであるパワー半導体素子３の構成について説明する。
【００３１】
コレクタリード配線１１ｃの上には、ハンダによりIGBT素子からなる半導体チップ１２Ｔの裏面電極が接合され、また、同じくハンダによりフライホイールダイオードからなる半導体チップ１２Ｄの裏面電極が接合されている。また、半導体チップ１２Ｔの表面電極には、ハンダにより緩衝金属材BM1の一方の面が接合され、緩衝金属材BM1の他方の面には、ハンダによりエミッタリード配線１１ｅが接合されている。また、半導体チップ１２Ｄの表面電極には、ハンダにより緩衝金属材BM2の一方の面が接合され、緩衝金属材BM2の他方の面には、ハンダによりエミッタリード配線１１ｅが接合されている。緩衝金属材BM1，BM2は、熱応力を緩和するために用いられるものであり、例えば、モリブデンと銅の合金が用いられる。コレクタリード配線１１ｃとエミッタリード配線１１ｅには、大電流が流れるため、板状の部材を用い、半導体チップ１２Ｔ，１２Ｄとは、ハンダ等の接合材により面接触で接合されている。コレクタリード配線１１ｃ及びエミッタリード配線１１ｅは、銅製である。銅製とすることにより、導電性を有するとともに、熱伝導性も優れたものである。
【００３２】
また、半導体チップ１２Ｔの表面に形成されたゲート端子は、ワイヤボンディングによりゲートリード配線１１ｇに接続されている。さらに、半導体チップ１２Ｔの表面に形成されたセンサ端子は、ワイヤボンディングによりセンサリード配線１１ｓに接続されている。ゲートリード配線１１ｇ及びセンサリード配線１１ｓも銅製である。センサ端子は、例えば、半導体チップ１２TがIGBTである場合、そのエミッタ電位を検出するために用いられる。
【００３３】
図２に示したような構成を有するパワー半導体素子３は、図３に示すように、筒状の放熱ベース２の内部に挿入され、治具を用いて位置決めされる。その後、高熱伝導樹脂５０によりモールド成形される。
【００３４】
次に、図４及び図５を用いて、本実施形態の半導体装置の構造についてさらに説明する。図４は、図５のＡ−Ａ断面を示している。
【００３５】
図４に示すように、パワー半導体素子３が筒状の放熱ベース２の内部に高熱伝導樹脂５０によりインサートモールドされた状態では、コレクタリード配線１１ｃやセンサリード配線１１ｓと筒状の放熱ベース２の間、及びエミッタリード配線１１ｅと筒状の放熱ベース２との間には、高熱伝導樹脂５０が介在する。高熱伝導樹脂５０は、前述したように電気的絶縁性を有するものであるため、導電性を有する放熱ベース２と、コレクタリード配線１１ｃ，センサリード配線１１ｓ，エミッタリード配線１１ｅとの間の電気的絶縁を確保することができる。なお、図示の例では、筒状の放熱ベース２として、無底のものを用いている。
【００３６】
コレクタリード配線１１ｃやエミッタリード配線１１ｅなどのリード材としては、導電性の銅材を用いている。銅材を用いているため、各リード材は、熱伝導性も良好である。したがって、発熱部品であるパワー半導体素子３の半導体チップ１２Ｔから発せられた熱は、コレクタリード配線１１ｃと高熱伝導樹脂５０，及び緩衝金属BM1とエミッタリード配線１１ｅと高熱伝導樹脂５０を介して放熱ベース２に伝達され、放熱ベース２の内部に形成された冷却媒体通路１０の中を流れる冷却媒体と熱交換して、外部に放熱することができる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態の半導体装置では、半導体デバイスであるパワー半導体素子３は、筒状の放熱ベース２の内部に挿入され、位置決めされた後、高熱伝導樹脂５０によってインサートモールドして固定するようにしている。したがって、コレクタリード配線１１ｃとIGBT素子からなる半導体チップ１２Ｔの裏面電極の接合に用いられるハンダ層の厚さのばらつき，コレクタリード配線１１ｃと半導体チIGBT素子からなる半導体チップ１２Ｔの表面電極と緩衝金属材BM1の一方の面の接合に用いられるハンダ層の厚さのばらつき，緩衝金属材BM1の他方の面とエミッタリード配線１１ｅの接合に用いられるハンダ層の厚さのばらつき等により、コレクタリード配線１１ｃとエミッタリード配線１１ｅとの間の平行度が悪化したとしても、筒状の放熱ベース２の内部に高熱伝導樹脂５０によりインサートモールドされるため、パワー半導体素子３の発熱は、高熱伝導樹脂５０を介して、放熱ベース２に伝熱することができ、冷却性能を向上することができる。
【００３８】
次に、図６を用いて、本発明の第１の実施形態による半導体装置の他の構成について説明する。 
図６は、本発明の第１の実施形態による半導体装置の他の構成を示す斜視図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００３９】
図６に示す例では、筒状の放熱ベース２の内部に、複数個（この例では、３個）の半導体素子３を、長手方向に直列に配置して、高熱伝導樹脂５０によってインサートモールドして固定するようにしている。
【００４０】
次に、図７を用いて、本発明の第１の実施形態による半導体装置のその他の構成について説明する。 
図７は、本発明の第１の実施形態による半導体装置のその他の構成を示す断面図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００４１】
図６に示す例では、筒状の放熱ベース２の内部に、３個の半導体素子３を、高熱伝導樹脂５０によってインサートモールドして固定しているが、車載用インバータ装置においては、６個の半導体素子３を用いる。すなわち、インバータ装置では、直流電力を３相交流電力に変換するため、ｕ相，ｖ相，ｗ相の３相分について、各相毎に、上アームの半導体素子３と下アームの半導体素子３が必要となるため、６個の半導体素子３を用いる。
【００４２】
そのような場合には、図６に示したように、３個の半導体素子３を並べて配置するとともに、この並べた方向に対して直交する方向に２個の半導体素子３を配置することで、６個の半導体素子３を筒状の放熱ベース２の内部に高熱伝導樹脂５０によってインサートモールドして固定配置することができる。
【００４３】
図７は、２個の半導体素子３を配置した状態を示しており、その中央には、半導体素子３のリードに電力を供給するための導電性の平板材からなるバスバーを設けた構成となっている。すなわち、直流負極側配線部材５及び直流正極側配線部材６は、金属、例えば銅などの導電性に優れた金属から形成されたバスバー状の通電部材である。直流負極側配線部材５と直流正極側配線部材６の間には、電気的絶縁性と弾性を有する絶縁ゴム等の弾性部材８が挟み込まれ、断面Ｕ字形状の絶縁性の第１固定治具１の中に挿入されている。
【００４４】
また、第１の放熱ベース２Ｘの内部には、それぞれ、パワー半導体素子３が収納され、高熱伝導樹脂５０によってインサートモールドされている。放熱ベース２Ｘの底面に対して一つの側面のなす角度θ２は、９０度より小さな角度，例えば、８５度としている。
【００４５】
また、第２の放熱ベース２の内側の底面に対して側面のなす角度も角度θ２と同じくすることで、第１の放熱ベース２Ｘは、第２の放熱ベース２の底面と一つの側面に接触して配置される。放熱ベース２Ｘの他の側面には、放熱ベース２と同じく熱伝導性の優れたアルミ等からなる押圧部材２Ｙが配置されている。押圧部材２Ｙの間には、半導体素子３のリードに電力を供給するための導電性の平板材からなるバスバーを配置している。そして、弾性部材８の弾性力により、押圧部材２Ｙは、放熱ベース２Ｘに接触するとともに、放熱ベース２Ｘが第２の放熱ベース２にも接触する。このとき、角度θ２を９０度よりも小さくすることで、弾性部材８の弾性力のみで、容易に、放熱ベース２Ｘを第２の放熱ベース２に接触保持することができる。
【００４６】
パワー半導体素子３のコネクタリード端子１１ｃとエミッタリード端子１１ｅの平行度が悪くても、半導体チップ１２Ｔからの発熱は、高熱伝導樹脂５０を介して、放熱ベース２Ｘから放熱ベース２に伝熱し、冷却媒体通路１０を流れる冷却媒体により冷却される。
【００４７】
次に、図８〜図１１を用いて、本実施形態による半導体装置を用いた車載用インバータ装置ＩＮＶの構成について説明する。本実施形態によるインバータ装置に用いる半導体装置の断面構成は、図７に示したようである。 
図８は、本発明の第１の実施形態による半導体装置を用いた車載用インバータ装置の構成を示す部分断面の斜視図である。図９は、本発明の第１の実施形態による半導体装置を用いた車載用インバータ装置の構成を示す分解斜視図である。図１０，図１１は、本発明の第１の実施形態による半導体装置を用いた車載用インバータ装置の構成を示す斜視図である。
【００４８】
放熱ベース２は、金属（アルミニウムなどの熱伝導性に優れた金属）製の放熱器であり、図８〜図１１に示すように、寸法が奥行き＞横幅＞高さの関係にある直方体形状の本体と、本体の短手方向両側面上部から本体の短手方向両方向に突出するように設けられたクランク状の鍔部とが一体に形成されている。放熱ベース２は、金属材料を、押し出し加工，型加工或いは切削加工することにより形成されている。鍔部は、上面が本体の上面と面一になるように、本体の短手方向両側面上部に設けられた平板部と、平板部の短手方向一方側端部（本体側とは反対側の端部）上面から上方に直角に立設する立板部とが一体に形成されたものである。鍔部の平板部の長手方向の寸法は本体の長手方向の寸法と等しい。
【００４９】
ここで、長手方向とは、放熱ベース２の直方体形状の本体の寸法が奥行き＞横幅＞高さの大小関係にあるとき、放熱ベース２の本体の奥行き方向を示す。短手方向とは、放熱ベース２の直方体形状の本体の寸法が奥行き＞横幅＞高さの大小関係にあるとき、放熱ベース２の本体の横幅方向を示す。このような関係は以下の説明においても同様である。また、以下の説明において、高さ方向という記述があった場合、その高さ方向とは、放熱ベース２の直方体形状の本体の寸法が奥行き＞横幅＞高さの大小関係にあるとき、放熱ベース２の本体の高さ方向を示す。
【００５０】
放熱ベース２の本体の短手方向中央部には窪み７が形成されている。窪み７は、長手方向に貫通しかつ上面側が開放するように、短手方向両側を塞ぐ２つの側壁及び底部を塞ぐ底壁によって形成された凹状の溝である。窪み７の短手方向両側に配置された側壁には冷却媒体通路１０が窪み７に隣接するように形成されている。冷却媒体通路１０は、冷却水などの液状冷却媒体が流れる流路であり、長手方向に貫通した矩形断面状の孔により形成されている。窪み７の短手方向両側の側壁面２ｃ，２ｄ（短手方向両側に配置された側壁の短手方向の対向面）及び底壁の底壁面２ｂは冷却媒体通路１０に沿って平行に長手方向に延びている。
【００５１】
窪み７の側壁面２ｃの表面上には、パワー半導体素子３の一方のリード配線側が高熱伝導樹脂５０を介して面接触するように、上アーム側を構成する３つのパワー半導体素子３が、図６に示したような関係で、長手方向に１列に並置されている。窪み７の側壁面２ｄの表面上には、パワー半導体素子３の他方のリード配線側が高熱伝導樹脂５０を介して面接触するように、下アーム側を構成する３つのパワー半導体素子３が長手方向に１列に並置されている。同相のアームを構成するパワー半導体素子３同士は、図７に示したように、お互いに短手方向に対向するように配置されている。このような配置状態においてパワー半導体素子３は、１つの側面（リード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇが引き出された側とは反対側の側面）が底壁面２ｂの表面上に高熱伝導樹脂５０を介して面接触して、リード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇが高さ方向上方に延びるように、底壁面２ｂの表面上に立設している。なお、ここでは、リード配線１１ｓの図示は省略している。
【００５２】
パワー半導体素子３の側壁面２ｃ，２ｄ側とは反対側には第１固定治具１が配置されている。第１固定治具１は、押圧部と接続部とを備えた板クリップ状部材であり、窪み７に沿って長手方向に延びるようにかつ長手方向の断面形状がＵ字状になるように、金型を用いた樹脂成型によって形成された樹脂成型体である。押圧部は長方形状の平板部分であり、側壁面２ｃ，２ｄ側の表面がパワー半導体素子３の側壁面２ｃ，２ｄ側とは反対側の面の表面に面接触して、短手方向に対向している。接続部は、２つの押圧部間を接続して、高さ方向底壁面２ｂ側に湾出した湾屈部分であり、湾出先端部が底壁面２ｂに当接している。第１固定治具１を構成する樹脂には、電気的に絶縁性を有し、かつガラス或いはシリカに代表される無機質の粉状フィラー又はガラス繊維が混入されたものが用いられている。こような樹脂を用いて第１固定治具１を形成した本実施形態では、第１固定治具１の強度及び耐熱性の増強を図っている。
【００５３】
第１固定治具１の押圧部のパワー半導体素子３側とは反対側には、第１固定治具１の押圧部間に挟み込まれるように加圧治具が配置されている。加圧治具は、電気的な絶縁性を有する弾性部材８と、弾性部材８を短手方向両側から挟み込むように、弾性部材８を短手方向両側に配置された直流負極側配線部材５及び直流正極側配線部材６とが短手方向に積み重ねられた積重部材から構成されている。
【００５４】
弾性部材８は、ゴム材、例えば耐熱性に優れたシリコーン樹脂系から形成されたシート状のものである。シリコーン樹脂系は、高温などの環境条件下においても電気的な絶縁性と圧縮永久歪が極めて少なく、かつ柔らかな弾性特性が得られるものであり、モジュール用の弾性部材として最適なものである。
【００５５】
第１接続部５ａは、押圧部５ｂの高さ方向一方側（窪み７の開放側）面上に設けられたリード配線側板状通電部材であり、上アーム側の各相のパワー半導体素子３のリード配線１１ｃに対応した位置となるように、長手方向に間隔をあけて配置されている。第１接続部６ａは、押圧部６ｂの高さ方向一方側（窪み７の開放側）面上に設けられたリード配線側板状通電部材であり、下アーム側の各相のパワー半導体素子３のリード配線１１ｅに対応した位置となるように、長手方向に間隔をあけて配置されている。第１接続部５ａ，６ａは、窪み７の内側から窪み７の外側に直線状に引き出され、後述する第２固定治具４の貫通孔４ｂを貫通してから、対応するパワー半導体素子３のリード配線側に向かって折れ曲がっている。第１接続部５ａ，６ａの引出先端部は、対応するリード配線に面接触して溶接などにより接合されている。第１接続部５ａと第１接続部６ａは、接続されるリード配線が互いに異なるので、長手方向にずれて配置されている。
【００５６】
第２接続部５ｃ，６ｃは、押圧部５ｂ，６ｂの高さ方向一方側（窪み７の開放側）面上かつ押圧部５ｂ，６ｂの長手方向一端側（本実施形態では、後述する直流側端子３３，交流側端子３０側とは反対側の端部側）に設けられた端子側板状通電部材であり、第１接続部５ａ，６ａと同様に、窪み７の内側から窪み７の外側に直線状に引き出され、後述する第２固定治具４の貫通孔４ｃを貫通してから、第１接続部５ａ，６ａと同様の方向に折れ曲がっている。第２接続部５ｃと第２接続部６ｃは、同一面上に並置された配線部材と接続されるので、長手方向にずれて配置されている。
【００５７】
弾性部材８の保持部の一方側（第１接続部５ａ，６ａ及び第２接続部５ｃ，６ｃが引き出される側）の第１接続部５ａ，６ａ及び第２接続部５ｃ，６ｃと重なる部分は、第１接続部５ａ，６ａ及び第２接続部５ｃ，６ｃの重なる板幅寸法（長手方向寸法）及び板厚寸法（短手方向寸法）に応じて切り欠かれている。
【００５８】
第１接続部５ａ，６ａ及び第２接続部５ｃ，６ｃの長手方向にずれた配置により、第１接続部５ａ，６ａ間における絶縁沿面距離及び第２接続部５ｃ，６ｃ間における絶縁沿面距離を確保でき、第１接続部５ａ，６ａ間及び第２接続部５ｃ，６ｃ間に絶縁物を介在させる必要がない。しかし、弾性部材８の短手方向の厚みが今よりも薄くなった場合、或いは第１接続部５ａ，６ａ及び第２接続部５ｃ，６ｃに印加される電圧が今よりも大きくなった場合には、第１接続部５ａ，６ａ間及び第２接続部５ｃ，６ｃ間に絶縁物を介在させる必要がある。このような場合には、第１接続部５ａ，６ａ間及び第２接続部５ｃ，６ｃ間に弾性部材８の一部分が介在するように、弾性部材８の一部分が高さ方向に延出する延伸部を弾性部材８に設ければよい。
【００５９】
窪み７と第１固定治具１と加圧治具（弾性部材８，直流負極側配線部材５及び直流正極側配線部材６）との長手方向の寸法関係は、窪み７＞加圧治具＞第１固定治具１の大小関係にある。
【００６０】
パワー半導体素子３，第１固定治具１，加圧治具（弾性部材８，直流負極側配線部材５及び直流正極側配線部材６）を窪み７内に収納した状態において、放熱ベース２の上面には第２固定治具４が設けられている。第２固定治具４は、窪み７内からのパワー半導体素子３，第１固定治具１，加圧治具（弾性部材８，直流負極側配線部材５及び直流正極側配線部材６）の脱落を防止し、さらにはパワー半導体素子３のリード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇ，直流負極側配線部材５及び直流正極側配線部材６の第１接続部５ａ，６ａ及び第２接続部５ｃ，６ｃを固定する平板状部材であり、窪み７の高さ方向の開放部分，放熱ベース２の本体の上面及び放熱ベース２の鍔部の平面部の上面の一部分を覆うように、ボルト９によって放熱ベース２の鍔部の平面部に固定されている。放熱ベース２の鍔部の平面部の４箇所には、ボルト９が螺合する有底丸穴２ａが形成されている。
【００６１】
第２固定治具４には貫通孔４ａ，４ｂ，４ｃと有底丸穴４ｄが形成されている。貫通孔４ａはボルト９を高さ方向に貫通させるための丸孔であり、有底丸穴２ａに対向するように、第２固定治具４の４角に形成されている。貫通孔４ｂは、パワー半導体素子３毎にリード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇと、直流負極側配線部材５の第１接続部５ａ或いは直流正極側配線部材６の第１接続部６ｂとをまとめて高さ方向に貫通させるための矩形孔であり、第２固定治具４の中央部において、パワー半導体素子３の配置に対応して長手方向に３つ、短手方向に２つ並ぶように、パワー半導体素子３毎にリード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇと、直流負極側配線部材５の第１接続部５ａ或いは直流正極側配線部材６の第１接続部６ａとの対向位置に形成されている。
【００６２】
貫通孔４ｃは直流負極側配線部材５の第２接続部５ｃと直流正極側配線部材６の第２接続部６ｃとを高さ方向に貫通させるための矩形孔であり、貫通孔４ｂの長手方向の２つの配列の延長線上にそれぞれ配置されるように、直流負極側配線部材５及び直流正極側配線部材６の第２接続部５ｃ，６ｃとの対向位置に形成されている。
【００６３】
第２固定治具４も第１固定治具１と同様に、電気的に絶縁性を有し、かつガラス或いはシリカに代表される無機質の粉状フィラー又はガラス繊維が混入された樹脂を、金型などにより成型して形成したものである。このような樹脂を用いて第２固定治具４を形成した本実施形態では、第１固定治具１と同様に、第２固定治具４の強度及び耐熱性の増強を図っている。
【００６４】
第２固定治具４には、直流側端子３３からブリッジ回路（各相アーム）に至る直流（入力）側回路と、ブリッジ回路（各相アーム）から交流側端子３０に至る出力（交流）側回路が構成されている。本実施形態では、第２固定治具４の長手方向一方側端部（貫通孔４ｃが形成された側とは反対側端部）から直流電力が入力され、入力された直流電力がブリッジ回路により３相交流電力に変換され、変換された３相交流電力が第２固定治具４の長手方向一方側端部から出力されるように、直流（入力）側回路及び交流（出力）側回路を構成している。このため、本実施形態では、貫通孔４ｄの長手方向の配列を挟んでその短手方向一方側（短手方向中央部に対して上アーム側パワー半導体素子３の配列側）に直流（入力）側回路を配置し、その短手方向他方側（短手方向中央部に対して下アーム側パワー半導体素子３の配列側）に交流（出力）側回路を配置している。
【００６５】
第２固定治具４の長手方向一方側端部（貫通孔４ｃが形成された側とは反対側端部）には、短手方向中央部に設けられた貫通孔４ｄの長手方向の配列よりも短手方向外側の位置となるように、かつ第２固定治具４の長手方向一方側端部から長手方向外側に突出するように、直流側端子３３及び交流側端子３０が設けられている。直流側端子３３及び交流側端子３０は、インバータ装置ＩＮＶの外部とパワーモジュールＰＭＵとを電気的に接続するためのものであり、外部ケーブルとの接続が可能なように構成された端子部と、この端子部を覆った筐体部から構成されている。
【００６６】
直流側端子３３の正極（負極）側端子部には直流正極（負極）側配線部材５（６）の第３接続部５ｄ（６ｄ）が電気的及び機械的に接続されている。第３接続部５ｄ，６ｄは金属、例えば銅などの導電性に優れた金属から形成され、直流側端子３３側とは反対側端部が第２接続部５ｃ，６ｃに接合された平板状通電部材であり、直流側端子３３の筐体部から突出して第２固定治具４側に折れ曲がり、第２固定治具４の表面上を長手方向他方側端部（貫通孔４ｃが形成された側端部）に向かって長手方向に延びるように、第２固定治具４の表面上に敷設されている。そして、第３接続部５ｄ，６ｄは、第２固定治具４の長手方向他方側端部かつ第２固定治具４の表面上において、第２接続部５ｃ，６ｃに向って短手方向に直角に折れ曲がり、第２接続部５ｃ，６ｃに向かって短手方向に延びている。第３接続部５ｄ，６ｄの端部は、第２接続部５ｃ，６ｃと面接触して溶接などにより接合されている。
【００６７】
交流側端子３０のＵ相（Ｖ相，Ｗ相）側端子部には交流Ｕ相（Ｖ相，Ｗ相）側配線部材２９Ｕ（２９Ｖ,２９Ｗ）が電気的及び機械的に接続されている。交流Ｕ相（Ｖ相,Ｗ相）側配線部材２９Ｕ（２９Ｖ，２９Ｗ）は金属、例えば銅などの導電性に優れた金属から形成され、交流側端子３０側とは反対側端部がＵ相（Ｖ相，Ｗ相）上アーム側パワー半導体素子３のリード配線１１ｅとＵ相（Ｖ相，Ｗ相）下アーム側パワー半導体素子３のリード配線１１ｃに接合された平板状通電部材であり、交流側端子３０の筐体部から突出して第２固定治具４側に折れ曲がっている。
【００６８】
交流Ｕ相側配線部材２９Ｕは、第２固定治具４の表面上を、Ｕ相下アーム側パワー半導体素子３のリード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇが貫通する貫通孔４ｂの長手方向一方側（交流側端子３０側）を通って短手方向に延びて、貫通孔４ｂの長手方向の２つの配列の間に至るように、第２固定治具４の表面上に敷設されている。そして、交流Ｕ相側配線部材２９Ｕは、貫通孔４ｂの長手方向の２つの配列の間かつ第２固定治具４の表面上において、長手方向に直角に折れ曲がり、Ｕ相のパワー半導体素子３のリード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇが貫通する２つの貫通孔４ｂの間に至るように長手方向に延びている。さらに、交流Ｕ相側配線部材２９Ｕは、Ｕ相のパワー半導体素子３のリード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇが貫通する２つの貫通孔４ｂの間かつ第２固定治具４の表面上において、ほぼ短手方向を２方向（ほぼＴ字状）に分岐して、Ｕ相上アーム側パワー半導体素子３のリード配線１１ｅ及びＵ相下アーム側パワー半導体素子３のリード配線１１ｃに向かって短手方向に延びている。交流Ｕ相側配線部材２９Ｕの端部の一方側はＵ相上アーム側パワー半導体素子３のリード配線１１ｅと、他方側はＵ相下アーム側パワー半導体素子３のリード配線１１ｃとそれぞれ面接触して溶接などにより接合されている。
【００６９】
交流Ｖ相（Ｗ相）側配線部材２９Ｖ（２９Ｗ）は、第２固定治具４の表面上を長手方向他方側端部（貫通孔４ｃが形成された側端部）に向かって長手方向に延び、途中の第２固定治具４の表面上において短手方向に直角に折れ曲がって、短手方向を貫通孔４ｂ側に向かって延びるように、第２固定治具４の表面上に敷設されている。そして、交流Ｖ相（Ｗ相）側配線部材２９Ｖ（２９Ｗ）は、Ｕ相（Ｖ相）下アーム側パワー半導体素子３のリード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇが貫通する貫通孔４ｂと、Ｖ相（Ｗ相）下アーム側パワー半導体素子３のリード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇが貫通する貫通孔４ｂとの間を通って短手方向に延びて、貫通孔４ｂの長手方向の２つの配列間に至っている。さらに、交流Ｖ相（Ｗ相）側配線部材２９Ｖ（２９Ｗ）は、貫通孔４ｂの長手方向の２つの配列の間かつ第２固定治具４の表面上において、長手方向に直角に折れ曲がり、Ｖ相（Ｗ相）のパワー半導体素子３のリード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇが貫通する２つの貫通孔４ｂの間に至るように長手方向に延びている。さらに、交流Ｖ相（Ｗ相）側配線部材２９Ｖ（２９Ｗ）は、Ｖ相（Ｗ相）のパワー半導体素子３のリード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇが貫通する２つの貫通孔４ｂの間かつ第２固定治具４の表面上において、ほぼ短手方向を２方向（ほぼＴ字状）に分岐して、Ｖ相（Ｗ相）上アーム側パワー半導体素子３のリード配線１１ｅ及びＶ相（Ｗ相）下アーム側パワー半導体素子３のリード配線１１ｃに向かって短手方向に延びている。交流Ｖ相（Ｗ相）側配線部材２９Ｖ（２９Ｗ）の端部の一方側はＶ相（Ｗ相）上アーム側パワー半導体素子３のリード配線１１ｅと、他方側はＶ相（Ｗ相）下アーム側パワー半導体素子３のリード配線１１ｃとそれぞれ面接触して溶接などにより接合されている。
【００７０】
第３接続部５ｄ，６ｄの真上には電解コンデンサ３２が配置されている。電解コンデンサ３２は、正極及び負極の端子を備えた円柱状の構造体であり、第３接続部５ｄ，６ｄに隙間を介して設置されるように、かつ第３接続部５ｄ，６ｄに沿って長手方向に平行に延びるように、横倒しの状態で第２固定治具４の固定部３４に固定されている。電解コンデンサ３２の正極端子は第３接続部５ｄと、負極端子は第３接続部６ｄとそれぞれ電気的に接続されている。
【００７１】
なお、本実施形態では、第３接続部５ｄ，６ｄ，交流Ｕ相側配線部材２９Ｕ，交流Ｖ相側配線部材２９Ｖ及び交流Ｗ相側配線部材２９Ｗを第２固定治具４上に敷設する場合について説明した。配線部材の設け方としては、第２固定治具４の成型時、配線部材を第２固定治具４内に埋め込むことも可能である。
【００７２】
交流Ｖ相側配線部材２９Ｖ及び交流Ｗ相側配線部材２９Ｗの長手方向に延びる部分には電流センサ３１が取り付けられている。電流センサ３１は、Ｃ型状のコアと、このコアの切れた部分に配置された磁気センサ（ホール素子やホールＩＣなど）から構成された変流器である。
【００７３】
第２固定治具４には固定部３４が設けられている。固定部３４は、直流側端子３３，交流側端子３０及び電解コンデンサ３２を固定支持するためのものであり、第２固定治具４と一体に成型されている。
【００７４】
第２固定治具４の長手方向一方側端部（貫通孔４ｃが形成された側とは反対側端部）の４箇所に形成された固定部３４のうち、貫通孔４ｄの長手方向の配列を挟んでその短手方向一方側（短手方向中央部に対して上アーム側パワー半導体素子３の配列側）の２箇所に形成された固定部３４には直流側端子３３が、その短手方向他方側（短手方向中央部に対して下アーム側パワー半導体素子３の配列側）には交流側端子３０がそれぞれ嵌合されている。直流側端子３３及び交流側端子３０は短手方向両側から固定部３４によって挟み込まれ、第２固定治具４に固定支持されている。
【００７５】
なお、本実施形態では、直流側端子３３及び交流側端子３０を固定部３４に嵌合して第２固定治具４に固定支持する場合について説明した。直流側端子３３及び交流側端子３０の設け方としては、直流側端子３３及び交流側端子３０を第２固定治具４と一体に成型することも可能である。
【００７６】
第３接続部５ｄ，６ｄに沿ってかつ第３接続部５ｄ，６ｄを短手方向に跨いで第２固定治具４の４箇所に形成された固定部３４には電解コンデンサ３２が嵌合されている。電解コンデンサ３２は、短手方向両側から固定部３４によって挟み込まれ、第２固定治具４に固定支持されている。
【００７７】
第２固定治具４の４箇所には支柱４ｄが形成されている。支柱４ｄにはネジ穴が形成されている。支柱４ｄ上には制御回路基板３９が設けられ、ネジ４１によって支柱４ｄに固定されている。これにより、制御回路基板３９は、ブリッジ回路から交流側端子３０に至る出力（交流）側回路の上に配置される。制御回路基板３９には駆動回路３７，マイコン３６及び絶縁電源３８が実装されている。
【００７８】
パワーモジュールＰＭＵと駆動回路装置ＤＣＵと電動機制御装置ＭＣＵは、前述した構成となるように組み立てられ、電磁遮蔽が可能な金属製のインバータケースの内部に収納される。インバータケースの外部には直流側端子３３及び交流側端子３０が露出する。直流側端子３３には、高圧バッテリＨＢＡに電気的に接続された電源ケーブルが電気的に接続される。交流側端子３０には、モータジェネレータＭ／Ｇに電気的に接続されたモータケーブルが電気的に接続される。
【００７９】
上記のように、一体に組み立てられたパワーモジュールＰＭＵと駆動回路装置ＤＣＵと電動機制御装置ＭＣＵとの構造体はインバータケース内に収納される。これにより、インバータ装置ＩＮＶが完成する。そして、インバータケースから外部に露出した直流側端子３３には、高圧バッテリＨＢＡに電気的に接続された電源ケーブルが、インバータケースから外部に露出した交流側端子３０には、モータジェネレータＭ／Ｇに電気的に接続されたモータケーブルがそれぞれ電気的に接続される。
【００８０】
以上説明した本実施形態によれば、パワー半導体素子３の放熱性を向上させることができる。従って、本実施形態によれば、パワーモジュールＰＭＵの冷却性能向上によるパワーモジュールＰＭＵの小型化により、インバータ装置ＩＮＶの小型化を実現できる。
【００８１】
また、本実施形態によれば、相反する方向の電流を流す直流負極側配線部材５及び直流正極側配線部材６を弾性部材８を介して挟み込んで加圧治具を構成し、これをパワー半導体素子３の近傍に配置したので、直流負極側配線部材５及び直流正極側配線部材６の浮遊インダクタンスの低減できる。これにより、本実施形態によれば、直流負極側配線部材５及び直流正極側配線部材６に生じるサージ状の過電圧を低減できる。従って、本実施形態によれば、パワー半導体素子３のスイッチング動作時に発生する損失が減少し、過電圧によるパワー半導体素子３の破壊耐量を改善できる。
【００８２】
また、本実施形態によれば、直流負極側配線部材５及び直流正極側配線部材６が加圧治具として窪み７の中に配置されるので、放熱ベース２上部における空間を有効に利用でき、直流側端子３３，交流側端子３０，電流センサ，電解コンデンサ３２，駆動回路３７，マイコン３６及び絶縁電源３８が実装された制御回路基板３９をパワーモジュールＰＭＵに近接して効率よく配置できる。これにより、本実施形態によれば、インバータ装置ＩＮＶのさらなる小型化を実現できる。
【００８３】
また、本実施形態によれば、放熱ベース２の上部に、窪み７の高さ方向の開放部を塞ぐように第２固定治具４を設けたので、パワー半導体素子３，第１固定治具１，加圧治具の窪み７内からの脱落を防止できる。
【００８４】
また、本実施形態によれば、パワー半導体素子３のリード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇ，直流負極側配線部材５の第１接続部５ａ及び第２接続部５ｃ，直流正極側配線部材６の第１接続部６ａ及び第２接続部６ｃを第２固定治具４の貫通孔４ｂ，４ｃに貫通させたので、それらを第２固定治具４によって固定できる。これにより、本実施形態によれば、パワー半導体素子３のリード配線１１ｃと直流負極側配線部材５の第１接続部５ａとの接合部，パワー半導体素子３のリード配線１１ｅと直流正極側配線部材６の第１接続部６ａとの接合部，直流負極側配線部材５の第２接続部５ｃと第３接続部５ｄとの接合部，直流正極側配線部材６の第２接続部６ｃと第３接続部６ｄとの接合部，パワー半導体素子３のリード配線１１ｃ，１１ｅと交流Ｕ相（Ｖ相，Ｗ相）側配線部材２９Ｕ（２９Ｖ，２９Ｗ）との接合部に、振動などの外部応力によって生じる応力を抑制できる。従って、本実施形態によれば、上記接合部における電気的な接続寿命を向上できる。
【００８５】
また、本実施形態によれば、直流側端子３３，交流側端子３０，電流センサ，電解コンデンサ３２，直流負極側配線部材５及び直流正極側配線部材６の第３接続部５ｄ，６ｃ，交流Ｕ相（Ｖ相，Ｗ相）側配線部材２９Ｕ（２９Ｖ，２９Ｗ）を第２固定治具４に固定或いは一体成形工法によって一体化したので、それらを固定するための固定部品、その設置スペースを削減できる。これにより、本実施形態によれば、インバータ装置ＩＮＶのさらなる小形化及び低コスト化を実現できる。さらに、本実施形態によれば、振動による上記部品の破損や故障を抑制できる。
【００８６】
また、本実施形態によれば、駆動回路３７，マイコン３６及び絶縁電源３８が実装された制御回路基板３９を第２固定治具４の支柱４ｄに固定したので、それを固定するための固定部品、その設置スペースを削減できる。これにより、本実施形態によれば、インバータ装置ＩＮＶのさらなる小形化及び低コスト化を実現できる。さらに、本実施形態によれば、振動による上記部品の破損や故障を抑制できる。
【００８７】
次に、図１２を用いて、本実施形態のインバータ装置ＩＮＶの電気的な回路構成について説明する。 
図１２は、本発明の第１の実施形態による半導体装置を用いた車載用インバータ装置の回路構成を示す回路図である。
【００８８】
インバータ装置ＩＮＶは、パワーモジュールＰＭＵ，駆動回路装置ＤＣＵ及び電動機制御装置ＭＣＵから構成されている。なお、本実施形態では、電源系と信号系との区別がし易いように、電源系を実線で、信号系を点線でそれぞれ図示している。
【００８９】
パワーモジュールＰＭＵは電力変換用の主回路（変換部）を構成しており、駆動回路装置ＤＣＵから出力された駆動信号を受けて動作し、高圧バッテリＨＢＡら供給された直流電力を三相交流電力に変換し、モータジェネレータＭ／Ｇの固定子巻線に供給する。主回路は３相ブリッジ回路であり、３相分の直列回路が高圧バッテリＨＢＡの正極側と負極側との間に電気的に並列に接続されて構成されている。
【００９０】
直列回路はアームとも呼ばれ、上アーム側のパワー半導体素子と下アーム側のパワー半導体素子とが電気的に直列に接続されて構成されている。本実施形態では、パワー半導体素子として、スイッチング半導体素子であるＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）を用いている。ＩＧＢＴは、コレクタ電極，エミッタ電極，ゲート電極及びセンサ電極を備えている。ＩＧＢＴのコレクタ電極とエミッタ電極との間にはダイオードが電気的に接続されている。ダイオードは、カソード電極及びアノード電極の２つの電極を備えており、ＩＧＢＴのエミッタ電極からコレクタ電極に向かう方向が順方向となるように、カソード電極がＩＧＢＴのコレクタ電極に、アノード電極がＩＧＢＴのエミッタ電極にそれぞれ電気的に接続されている。
【００９１】
ｕ相アームＡｕはパワー半導体素子３Ｕｐのエミッタ電極とパワー半導体素子３Ｕｎのコレクタ電極が電気的に直列に接続されて構成されている。ｖ相アームＡｖ及びｗ相アームＡｗもｕ相アームＡｕと同様であり、パワー半導体素子３Ｖｐ，３Ｗｐのエミッタ電極とパワー半導体素子３Ｖｎ，３Ｗｎのコレクタ電極が電気的に直列に接続されて構成されている。
【００９２】
パワー半導体素子３Ｕｐ，３Ｖｐ，３Ｗｐのコレクタ電極は、高圧バッテリＨＢＡの高電位側（正極側）に直流（入力）正極側配線部材５，直流（入力）側端子３３を介して電気的に接続されている。パワー半導体素子３Ｕｎ，３Ｖｎ，３Ｗｎのエミッタ電極は、高圧バッテリＨＢＡの低電位側（負極側）に直流（入力）負極側配線部材６，直流（入力）側端子３３を介して電気的に接続されている。
【００９３】
ｕ相アームＡｕの中点（上アーム側のパワー半導体素子３Ｕｐのエミッタ電極と下アーム側のパワー半導体素子３Ｕｎのコレクタ電極との接続部分）は、交流（出力）Ｕ相側配線部材２９Ｕ，交流（出力）側端子３０を介してモータジェネレータＭ／Ｇのｕ相の固定子巻線に電気的に接続されている。ｖ相アームＡｖ及びｗ相アームＡｗの中点もｕ相アームＡｕの中点と同様であり、交流（出力）ｖ相，ｗ相側配線部材２９Ｖ，２９Ｗ，交流（出力）端子３０を介してモータジェネレータＭ／Ｇのｖ相，ｗ相の固定子巻線に電気的に接続されている。
【００９４】
なお、パワー半導体素子としてはＭＯＳＦＥＴ(金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ)を用いてもよい。ＭＯＳＦＥＴは、ドレイン電極，ソース電極，ゲート電極及びセンサ電極を備えている。なお、ＭＯＳＦＥＴは、ソース電極とドレイン電極との間に、ドレイン電極からソース電極に向かう方向が順方向となる寄生ダイオードを備えているので、ＩＧＢＴのように、別途、ダイオードを設ける必要がない。
【００９５】
高圧バッテリＨＢＡの正極側と負極側との間には、パワー半導体素子の動作によって生じる直流電圧の変動を抑制するために、平滑用の電解コンデンサ３２が電気的に接続されている。
【００９６】
駆動回路装置ＤＣＵはインバータ装置ＩＮＶの駆動部を構成している。電動機制御装置ＭＣＵはインバータ装置ＩＮＶの制御部を構成している。駆動回路装置ＤＣＵと電動機制御装置ＭＣＵとを合せて制御部という場合もある。
【００９７】
駆動回路装置ＤＣＵは、パワー半導体素子３Ｕｐ〜３Ｗｎを駆動するための駆動信号を端子Ｇ１〜Ｇ６から、対応するパワー半導体素子３Ｕｐ〜３Ｗｎのゲート電極に出力する駆動回路３７を備えている。駆動回路３７は、各相の各上下アームに対応する複数の回路を１つの回路に集積した、いわゆる６in１タイプの集積回路（ＩＣ）により構成されたものであり、制御回路基板３９に実装されている。各相の各上下アームに対応する回路としては、インターフェース回路，ゲート回路，異常検出回路などを備えている。駆動回路３７の各相の各上下アームに対応する回路は、対応するパワー半導体素子３Ｕｐ〜３Ｗｎのソース電極側の電位を基準電位とし、絶縁電源３８からの印加電圧、例えば１３ｖの直流電圧により動作する。このため、駆動回路３７のグランド端子Ｅ１〜Ｅ６は、対応するパワー半導体素子３Ｕｐ〜３Ｗｎのソース電極側と電気的に接続されている。なお、各相の下アーム側は接地電位が基準電位となる。
【００９８】
電動機制御装置ＭＣＵは、パワーモジュールＰＭＵのパワー半導体素子を動作させるための制御値を、入力された複数の入力信号に基づいて演算し、演算された制御値を制御信号として駆動回路装置ＤＣＵに出力するマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と称する）３６を備えている。マイコン３６は接地電位を基準電位とし、絶縁電源３８からの印加電圧、例えば５ｖの直流電圧により動作するものであり、駆動回路３７と共に制御回路基板３９に実装されている。
【００９９】
マイコン３６には、入力信号として、トルク指令信号（トルク指令値），検知信号（電流値）が入力される。トルク指令信号（トルク指令値）は、車両の運転モードに応じて総合制御装置ＧＣＵから出力されたものである。検知信号（電流値）は電流センサ３１から出力されたものである。電流センサ３１はシャント抵抗器或いは変流器（ＣＴ）などから構成されたものであり、パワーモジュールＰＭＵからモータジェネレータＭ／Ｇの固定子巻線に供給されるｖ相，ｗ相電流を検知するものである。
【０１００】
マイコン３６は、ｄ軸，ｑ軸の電流指令値Ｉｄ*，Ｉｑ*を入力信号に基づいて演算し、演算された電流指令値Ｉｄ*，Ｉｑ*に基づいて電圧制御値Ｖｕ〜Ｖｗを演算し、演算された電圧制御値Ｖｕ〜Ｖｗを、パワーモジュールＰＭＵのパワー半導体素子を動作させるための制御信号（ＰＷＭ信号（パルス幅変調信号））Ｖpu*〜Ｖnw*として端子Ｇ１*〜Ｇ６*から駆動回路３７に出力する。
【０１０１】
絶縁電源３８は駆動回路３７及びマイコン３６の動作電源であり、変圧器から構成されている。絶縁電源３８の一次側（高圧側）には低圧バッテリＬＢＡが電気的に接続されている。絶縁電源３８の二次側（低圧側）は、複数の異なる電圧が出力できるように構成されており、駆動回路３７及びマイコン３６と電気的に接続されている。絶縁電源３８の二次側（低圧側）から駆動回路３７の電源端子には、例えば１３ｖの直流電圧が、絶縁電源３８の二次側（低圧側）からマイコン３６の電源端子には、例えば５ｖの直流電圧がそれぞれ動作電圧として印加される。
【０１０２】
次に、図１３を用いて、本実施形態のインバータ装置ＩＮＶを搭載したハイブリッド自動車の構成について説明する。 
図１３は、本発明の第１の実施形態によるインバータ装置ＩＮＶを搭載したハイブリッド自動車のシステム構成を示すシステムブロック図である。
【０１０３】
本実施形態のハイブリッド電気自動車（以下、「ＨＥＶ」と記述する）は電動車両の一種であり、２つの動力システムを備えている。その１つは、内燃機関であるエンジンＥＮＧを動力源としたエンジンシステムである。エンジンシステムは、主としてＨＥＶの駆動源として用いられる。もう１つは、モータジェネレータＭ／Ｇを動力源とした車載電機システムである。車載電機システムは、主としてＨＥＶの駆動源及びＨＥＶの電力発生源として用いられる。
【０１０４】
車体（図示省略）のフロント部には前輪車軸ＦＤＳが回転可能に軸支されている。前輪車軸ＦＤＳの両端には１対の前輪ＦＬＷ，ＦＲＷが設けられている。また、図示省略したが、車体のリア部には、両端に１対の後輪が設けられた後輪車軸が回転可能に軸支されている。
【０１０５】
本実施形態のＨＥＶは前輪駆動方式を採用している。このため、前輪車軸ＦＤＳの中央部にはデファレンシャルギアＤＥＦが設けられている。前輪車軸ＦＤＳにはデファレンシャルギアＤＥＦの出力側が機械的に接続されている。デファレンシャルギアＤＥＦの入力側には変速機Ｔ／Ｍの出力側が機械的に接続されている。デファレンシャルギアＤＥＦは動力分配機構であり、変速機Ｔ／Ｍから伝達された回転駆動力を左右の前輪車軸ＦＤＳに分配するものである。変速機Ｔ／Ｍは動力伝達機構であり、変速機Ｔ／Ｍに伝達された回転駆動力を変速してデファレンシャルギアＦＤＳに伝達するものである。変速機Ｔ／Ｍに伝達される回転駆動力は、エンジンＥＮＧ及びモータジェネレータＭ／Ｇから伝達されたものである。
【０１０６】
エンジンＥＮＧには、インジェクタ，スロットバルブ，点火装置，吸排気バルブ（いずれも図示省略）などの複数のコンポーネント機器が設けられている。インジェクタは、エンジンＥＮＧの気筒内に噴射される燃料の供給量を制御するための燃料噴射弁である。スロットバルブは、エンジンＥＮＧの気筒内に供給される空気の供給量を制御するための絞り弁である。点火装置は、エンジンＥＮＧの気筒内の混合気を燃焼させる火種を供給するための火源である。吸排気バルブは、エンジンＥＮＧの気筒の吸気側及び排気側に設けられた開閉弁であり、エンジンＥＮＧの作動サイクルに応じて開閉タイミングが制御されるものである。
【０１０７】
各コンポーネント機器はエンジン制御装置ＥＣＵによって制御される。エンジン制御装置ＥＣＵは、各コンポーネント機器を作動させるための制御信号（制御値）を、上位制御装置から出力された指令信号（指令値），各種センサや他の制御装置などから出力された出力信号（各種パラメータ値），予め記憶装置に記憶されているデータやマップなどから演算する。演算された制御信号（制御値）は、各コンポーネント機器の駆動装置に出力される。これにより、各コンポーネント機器の作動が制御され、エンジンＥＮＧの作動が制御される。
【０１０８】
変速機Ｔ／Ｍには変速機構が設けられている。変速機構は複数のギアから構成されたものであり、回転駆動力を入力軸から出力軸に伝達するギアの伝達経路を、車両の運転状態に応じて変えることにより、複数のギア比が得られるものである。変速機構は変速機制御装置ＴＣＵによって制御される。変速機制御装置ＴＣＵは、変速機構を作動させるための制御信号（制御値）を、上位制御装置から出力された指令信号（指令値），各種センサや他の制御装置などから出力された出力信号（各種パラメータ値），予め記憶装置に記憶されているデータやマップなどから演算する。演算された制御信号（制御値）は、変速機構の駆動装置に出力される。これにより、変速機構の作動が制御され、変速機Ｔ／Ｍの作動が制御される。
【０１０９】
モータジェネレータＭ／Ｇは、車体のフロント部分に設けられたエンジンルーム内において、エンジンＥＮＧと変速機Ｔ／Ｍとの間に配置されている。このため、モータジェネレータＭ／Ｇのロータの回転軸の一端側には変速機Ｔ／Ｍの入力軸が機械的に連結されており、その他端側にはクラッチＣＬを介してエンジンＥＮＧのクランク軸が機械的に連結されている。
【０１１０】
車両がモータジェネレータＭ／Ｇによる力行モード及びモータジェネレータＭ／Ｇによる回生モードにある場合にはクラッチＣＬを開放し、モータジェネレータＭ／Ｇのみを変速機Ｔ／Ｍ側に機械的に接続する。これにより、モータジェネレータＭ／Ｇの回転駆動力が変速機Ｔ／Ｍに伝達される。車両がエンジンＥＮＧとモータジェネレータＭ／Ｇの両方による力行モードにある場合にはクラッチＣＬを締結し、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭ／Ｇの両方を変速機Ｔ／Ｍ側に機械的に接続する。これにより、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭ／Ｇの両方の回転駆動力が変速機Ｔ／Ｍに伝達される。エンジンＥＮＧによる力行モードにある場合にはクラッチＣＬを締結し、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭ／Ｇの両方を変速機Ｔ／Ｍ側に機械的に接続する。これにより、エンジンＥＮＧの回転駆動力が変速機Ｔ／Ｍに伝達される。この時、モータジェネレータＭ／Ｇは連れ回り状態にある。
【０１１１】
また、モータジェネレータＭ／Ｇによる力行モードの途中にエンジンＥＮＧを始動する場合には、すなわちエンジンＥＮＧを走り掛けする場合には、クラッチＣＬが滑るようにクラッチＣＬを締結し、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭ／Ｇとを機械的に接続する。これにより、エンジンＥＮＧにはモータジェネレータＭ／Ｇの回転駆動力の一部がクラッチＣＬを介して伝達される。
【０１１２】
モータジェネレータＭ／Ｇには永久磁石式交流同期機が用いられている。モータジェネレータＭ／Ｇは、固定子と、固定子の内周側に空隙を介して回転可能に配置された回転子とを備えている。固定子は、固定子巻線を構成する３相の相巻線が、固定子鉄心に形成された複数のスロットに分布巻（スロットのいくつかを跨いで（挟んで）離間した２つのスロットに巻線の２辺が収納される巻方）或いは集中巻（隣接するスロット間に形成されたティースに巻線が巻かれ、隣接するスロットに巻線の２辺が収納される巻方）により装着されて構成されている。回転子は、複数の永久磁石が回転子鉄心の外周内部に埋め込み配置されて構成されている。本実施形態のモータジェネレータＭ／Ｇにおいては、永久磁石の磁束によるトルクと、隣接する異極の永久磁石間に形成された磁性部（補助磁極）を通る磁束によるリラクタンストルクとを発生させ、それらの合成トルクを回転駆動力として変速機Ｔ／Ｍに出力している。
【０１１３】
モータジェネレータＭ／Ｇの作動はインバータ装置ＩＮＶによって制御される。固定子の３相固定子巻線にはインバータ装置ＩＮＶからた三相交流電力が供給される。これにより、固定子は回転磁界を発生する。固定子巻線に供給される三相交流電力は、固定子巻線に供給された電流の作る固定子の起磁力の合成ベクトルが回転子の補助磁極の磁極中心位置よりも回転方向に向くように、インバータ装置ＩＮＶにより制御されたものである。固定子に回転磁界が発生すると、回転子には、永久磁石の磁束によるトルクと、補助磁極を通る磁束によるリラクタンストルクが発生する。これにより、回転子には、三相交流電力に応じた回転駆動力が発生する。すなわちモータジェネレータＭ／Ｇは電動機として動作する。
【０１１４】
モータジェネレータＭ／Ｇは車両の運動エネルギーを変速機Ｔ／Ｍを介して受けて発電機として動作する。回転子が回転すると、固定子巻線に永久磁石の磁束が鎖交し、固定子巻線に起電力が誘起される。これにより、固定子には、回転子の回転数に応じた三相交流電力が発生する。すなわちモータジェネレータＭ／Ｇは発電機として動作する。発生した三相交流電力はインバータ装置ＩＮＶに供給される。インバータ装置ＩＮＶは三相交流電力を直流電力に変換する。変換された直流電力は高圧バッテリＨＢＡに供給されて充電される。
【０１１５】
インバータ装置ＩＮＶは、高圧バッテリＨＢＡから供給された直流電力を三相交流電力に変換する電力変換装置であり、パワーモジュールＰＭＵ，駆動回路装置ＤＣＵ及び電動機制御装置ＭＣＵを備えている。
【０１１６】
パワーモジュールＰＭＵはインバータ装置ＩＮＶの変換用主回路を構成しており、複数のパワー半導体素子を備えている。電動機制御装置ＭＣＵはインバータ装置ＩＮＶの制御部を構成しており、複数のパワー半導体素子をスイッチング動作（オン・オフ）させるための制御信号（制御値）を、上位制御装置から出力された指令信号（指令値），各種センサや他の制御装置から出力された出力信号（各種パラメータ値），予め記憶装置に記憶されているデータやマップなどに基づいて演算する。演算された制御信号（制御値）は駆動回路装置ＤＣＵに出力される。駆動回路装置ＤＣＵはインバータ装置ＩＮＶの駆動部を構成しており、複数のパワー半導体素子をスイッチング動作させるための駆動信号を、電動機制御装置ＭＣＵから出力された制御信号（制御値）に基づいて発生する。発生した駆動信号はパワーモジュールＰＭＵに出力される。
【０１１７】
ＨＥＶの電源系統は高電圧系電源と低電圧系電源の２系統から構成されている。高電圧系電源はモータジェネレータＭ／Ｇの電源として用いられており、公称出力電圧が２００〜３５０ｖの高圧バッテリＨＢＡを備えている。低電圧系電源は、エンジンＥＮＧを始動させるスタータ，ラジオ，ライトなどの車載補機，エンジン制御装置ＥＣＵ，変速機制御装置ＴＣＵ，電動機制御装置ＭＣＵ，バッテリ制御装置ＢＣＵ，総合制御装置ＧＣＵなどの制御装置の電源として用いられており、公称出力電圧が１２ｖの低圧バッテリＢＡ２を備えている。
【０１１８】
高圧バッテリＨＢＡ（高電圧系電源）はインバータ装置ＩＮＶの入力（直流）側に電気的に接続されている。これにより、高圧バッテリＨＢＡ（高電圧系電源）とインバータ装置ＩＮＶは相互に直流電力の授受を行うことができる。モータジェネレータＭ／Ｇを電動機として動作させる場合には、高圧バッテリＨＢＡ（高電圧系電源）に蓄えられた直流電力がインバータ装置ＩＮＶに供給され、三相交流電力に変換される。モータジェネレータＭ／Ｇを発電機として動作させる場合には、インバータ装置ＩＮＶから出力された直流電力が高電圧電気負荷に供給されて駆動電力として消費されると共に、高圧バッテリＨＢＡに供給されて充電される。
【０１１９】
低圧バッテリＬＢＡ（低電圧系電源）は双方向のＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣを介して高圧バッテリＨＢＡ（高電圧系電源）に電気的に接続されている。これにより、低圧バッテリＬＢＡ（低電圧系電源）と高圧バッテリＨＢＡ（高電圧系電源）は相互に直流電力をその電圧レベルを変えて授受することができる。低電圧電気負荷に低電圧の直流電力を供給する場合、低圧バッテリＬＢＡを充電する場合には、高圧バッテリＨＢＡ（高電圧系電源）から供給された直流電力がＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣによって降圧されて低圧バッテリＬＢＡ（低電圧系電源）に供給される。高圧バッテリＨＢＡ（高電圧系電源）のバックアップなどが必要な場合には、低圧バッテリＬＢＡ（低電圧系電源）から供給された直流電力がＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣによって昇圧されて高圧バッテリＨＢＡ（高電圧系電源）に供給される。
【０１２０】
高圧バッテリＨＢＡ及び低圧バッテリＬＢＡはバッテリ制御装置ＢＣＵによって充放電が制御され、また、寿命などが管理される。バッテリ制御装置ＢＣＵには、各バッテリの充放電制御や寿命管理のために、高圧バッテリＨＢＡ及び低圧バッテリＬＢＡの電圧値及び電流値などが入力される。
【０１２１】
ＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣは半導体モジュール，リアクトル及び駆動回路装置（いずれも図示省略）を備えている。半導体モジュールは、ＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣの直流電力昇降圧用の昇降圧回路のスイッチ部を構成しており、複数のスイッチング半導体素子を備えている。リアクトルは、昇降圧回路の電磁エネルギー蓄積部を構成する磁気的素子であり、環状の磁性コアに２つの巻線が巻かれたものである。駆動回路装置はＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣの駆動部を構成しており、制御装置（図示省略）から出力された制御信号（制御値）に基づいて、複数のスイッチング半導体素子をスイッチング動作（オン・オフ）させるための駆動信号を発生する。駆動信号はモジュールのパワー半導体素子に出力される。駆動回路装置に制御信号を出力する制御装置はＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣ内或いはバッテリ制御装置ＢＣＵ内に組み込まれている。
【０１２２】
エンジン制御装置ＥＣＵ，変速機制御装置ＴＣＵ，電動機制御装置ＭＣＵ及びバッテリ制御装置ＢＣＵは車内通信網ＬＡＮを介して相互に電気的に接続されている。また、車内通信網ＬＡＮには総合制御装置ＧＣＵが電気的に接続されている。これにより、各制御装置間では双方向の信号伝送が可能になり、相互の情報伝達，検出値の共有などが可能になる。
【０１２３】
総合制御装置ＧＣＵは、車両の運転状態に応じて各制御装置に指令信号を出力するものである。例えば総合制御装置ＧＣＵは、運転者の加速要求に基づいたアクセルの踏み込み量に応じて車両の必要トルク値を算出し、この必要トルク値を、エンジンＥＮＧの運転効率が良くなるように、エンジンＥＮＧ側の出力トルク値とモータジェネレータＭ／Ｇ側の出力トルク値とに分配する。分配されたエンジンＥＮＧ側の出力トルク値はエンジントルク指令信号としてエンジン制御装置ＥＣＵに出力される。分配されたモータジェネレータＭ／Ｇ側の出力トルク値はモータトルク指令信号として電動機制御装置ＭＣＵに出力される。
【０１２４】
本実施形態のＨＥＶは複数の運転モードを備えている。２つの動力システムの動作は各運転モードに応じて制御される。
【０１２５】
車両の発進時，低速走行時（エンジンＥＮＧの運転効率が悪い領域）或いは軽負荷走行時（低速走行時乃至中速走行時）には、モータジェネレータＭ／Ｇを駆動源として車両を駆動する力行モードとなる。この場合、高圧バッテリＨＢＡから供給された直流電圧をインバータ装置ＩＮＶによって所定の三相交流電力に変換して、モータジェネレータＭ／Ｇに供給する。これにより、モータジェネレータＭ／Ｇは電動機として動作し、車両からの要求トルクに応じた回転駆動力を出力する。この時、エンジンＥＮＧはクラッチＣＬによって駆動系から切り離されている。
【０１２６】
車両の中速走行時（エンジンＥＮＧの運転効率が良い領域）乃至高速走行時（エンジンＥＮＧの空燃比をストイキとして運転する領域）或いは高速走行時には、エンジンＥＮＧを駆動源として車両を駆動する力行モードとなる。この場合、エンジンＥＮＧの複数のコンポーネント機器の作動をエンジン制御装置ＥＣＵにより制御し、車両からの要求トルクに応じた回転駆動力を出力する。この駆動力はモータジェネレータＭ／Ｇを介して変速機Ｔ／Ｍ側に伝達される。この際、モータジェネレータＭ／ＧはエンジンＥＮＧによって連れ回される。従って、モータジェネレータＭ／Ｇを発電機として動作させて発電させることもできるし、発電させないこともできる。また、発電機を別途設け、その発電機に発電させるようにしてもよい。
【０１２７】
車両の加速走行などの高負荷走行時には、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭ／Ｇとを駆動源として車両を駆動する力行モードとなる。この場合、上記２つの力行モードが足しあわされた形となって動作し、車両からの要求トルクに応じた回転駆動力を、エンジンＥＮＧの運転効率が良くなるように、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭ／Ｇから分担して出力する。
【０１２８】
車両の減速時や制動時には、モータジェネレータＭ／Ｇを発電機として動作させて発電を行わせる回生モードとなる。この場合、モータジェネレータＭ／Ｇによって発電された三相交流電力をインバータ装置ＩＮＶによって所定の直流電力に変換して、高圧バッテリＨＢＡに供給する。これにより、インバータ装置ＩＮＶから供給された直流電力は高圧バッテリＨＢＡに充電される。なお、この動作は、エンジンＥＮＧによる力行モード中に発電する場合の動作と同様である。
【０１２９】
次に、図１４及び図１５を用いて、本発明の第２の実施形態による半導体装置の構成について説明する。 
図１４は、本発明の第２の実施形態による半導体装置の構成を示す斜視図である。図１５は、本発明の第２の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。なお、図１〜図５と同一符号は、同一部分を示している。
【０１３０】
本実施形態においては、図１４に示すように、パワー半導体素子３Ａは、エミッタリード配線１１ｅの表面（放熱ベース２の内側と対向する面）に、絶縁性の高熱伝導突起５４が複数個形成されている。また、図１４では見えない位置であるが、同様にして、コレクタリード配線１１ｃの表面（放熱ベース２の内側と対向する面）に、絶縁性の高熱伝導突起５４が複数個形成されている。
【０１３１】
高熱伝導突起５４は、電気的絶縁性を有するとともに、熱伝導性の優れた材料を用いている。一例を挙げると、エポキシ樹脂の中にシリカを混合した材料を用いる。例えば、エポキシ樹脂２０重量％に対してシリカ粉末を８０重量％含有することで、電気的絶縁性を有するとともに、熱伝導性の優れた材料となる。なお、熱伝導性を向上させるためにエポキシ樹脂等の樹脂剤に含有する物質としては、シリカに代えて、アルミナ，窒化アルミ，ボロンナイトライド等も用いることができる。高熱伝導突起５４は、スクリーン印刷等の手法により、その高さが例えば０．２ｍｍとなるように成形される。
【０１３２】
そして、図１４に示したような構成を有するパワー半導体素子３Ａは、図３に示したように、筒状の放熱ベース２の内部に挿入され、治具を用いて位置決めされる。その後、図１５に示すように、高熱伝導樹脂５０Ａによりモールド成形される。
【０１３３】
図１５に示すように、パワー半導体素子３Ａが筒状の放熱ベース２の内部に高熱伝導樹脂５０によりインサートモールドされた状態では、コレクタリード配線１１ｃやセンサリード配線１１ｓと筒状の放熱ベース２の間、及びエミッタリード配線１１ｅと筒状の放熱ベース２との間には、高熱伝導突起５２が介在する。高熱伝導突起５２は、前述したように電気的絶縁性を有するとともに、所定の高さ（例えば、０．２ｍｍ）を有するため、導電性を有する放熱ベース２と、コレクタリード配線１１ｃ，センサリード配線１１ｓ，エミッタリード配線１１ｅとの間に所定の隙間が形成され、この隙間には、高熱伝導突起５２や高熱伝導樹脂５０Ａが介在するため、電気的絶縁を確保することができる。
【０１３４】
なお、高熱伝導樹脂５０Ａの材料としては、高熱伝導突起５２と同じ材料を用いてもよいが、例えば、高熱伝導突起５２に比べて、シリカ粉末の含有量の少ないエポキシ樹脂を用いることもできる。シリカ粉末の混合したエポキシ樹脂は、シリカ粉末の含有量が多いほど高額となるため、シリカ粉末の含有量の少ないエポキシ樹脂を使用することで、半導体素子装置を低コスト化することができる。
【０１３５】
なお、高熱伝導突起５２の形状としては、図１４に示すような半球状の突起に限らず、コレクタリード配線１１ｃやエミッタリード配線１１ｅの表面に、短冊状の形状のものをスクリーン印刷してもよく、また、枠状のものをスクリーン印刷してもよいものである。
【０１３６】
以上説明したように、本実施形態の半導体装置では、半導体デバイスであるパワー半導体素子３Aは、筒状の放熱ベース２の内部に挿入され、位置決めされた後、高熱伝導樹脂５０Ａによってインサートモールドして固定するようにしている。したがって、コレクタリード配線１１ｃとエミッタリード配線１１ｅとの間の平行度が悪化したとしても、筒状の放熱ベース２の内部に高熱伝導樹脂５０Ａによりインサートモールドされるため、パワー半導体素子３Ａの発熱は、高熱伝導樹脂５０Ａを介して、放熱ベース２に伝熱することができ、冷却性能を向上することができる。一方、電気的絶縁性は、高熱伝導突起５２を用いることで、確保することができる。
【０１３７】
次に、図１６及び図１７を用いて、本発明の第３の実施形態による半導体装置の構成について説明する。 
図１６は、本発明の第３の実施形態による半導体装置の構成を示す正面図である。図１７は、本発明の第３の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。また、図１７は、図１６のＢ−Ｂ断面を示している。なお、図１〜図５と同一符号は、同一部分を示している。
【０１３８】
本実施形態においては、図１６及び図１７に示すように、放熱ベース２の内部の電気的絶縁性を有するサポート治具５６Ａ，５６Ｂを配置し、このサポート治具５６Ａ，５６Ｂによりパワー半導体素子３を保持した上で、高熱伝導樹脂５０によりモールド成形している。なお、パワー半導体素子３の構成は、図２に示したものと同様である。
【０１３９】
図１７に示すように、パワー半導体素子３が筒状の放熱ベース２の内部に高熱伝導樹脂５０によりインサートモールドされた状態では、コレクタリード配線１１ｃやセンサリード配線１１ｓと筒状の放熱ベース２の間、及びエミッタリード配線１１ｅと筒状の放熱ベース２との間には、高熱伝導樹脂５０が介在する。
【０１４０】
サポート治具５６Ａ，５６Ｂをパワー半導体素子３と放熱ベース２との間に介在させることで、パワー半導体素子３と放熱ベース２との間の距離を一定とすることができ、この隙間に高熱伝導樹脂５０が介在することで、電気的絶縁を確保することができる。
【０１４１】
以上説明したように、本実施形態の半導体装置では、半導体デバイスであるパワー半導体素子３は、筒状の放熱ベース２の内部に挿入され、位置決めされた後、高熱伝導樹脂５０によってインサートモールドして固定するようにしている。したがって、コレクタリード配線１１ｃとエミッタリード配線１１ｅとの間の平行度が悪化したとしても、筒状の放熱ベース２の内部に高熱伝導樹脂５０によりインサートモールドされるため、パワー半導体素子３の発熱は、高熱伝導樹脂５０を介して、放熱ベース２に伝熱することができ、冷却性能を向上することができる。一方、サポート治具５６Ａ，５６Ｂを用いることで、パワー半導体素子３と放熱ベース２との間の距離を一定にでき、高熱伝導樹脂５０の厚さを一定とすることで、電気的絶縁を確保することができる。
【０１４２】
次に、図１８及び図１９を用いて、本発明の第４の実施形態による半導体装置の構成について説明する。 
図１８は、本発明の第４の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。図１９は、本発明の第４の実施形態による半導体装置の構成を示す平面図である。また、図１８は、図１９のＣ−Ｃ断面を示している。なお、図１〜図５と同一符号は、同一部分を示している。
【０１４３】
本実施形態においては、図１８及び図１９に示すように、放熱ベース２の内側に、複数の窪み２ａを設けてある。図２に示したような構成を有するパワー半導体素子３を、図３に示したように、筒状の放熱ベース２の内部に挿入され、治具を用いて位置決めした後、図１８に示すように、高熱伝導樹脂５０によりモールド成形される。このとき、高熱伝導樹脂５０は、放熱ベース２の内側の窪み２ａにも充填される。
【０１４４】
放熱ベース２をアルミ材として、高熱伝導樹脂５０をエポキシ系樹脂とすると、アルミ材の方が線膨張係数が大きいため、図１８に示す半導体装置に熱応力が加わると、高熱伝導樹脂５０と放熱ベース２との間に剥がれが生じる恐れがある。そのようなとき、窪み２ａの部分において、高熱伝導樹脂５０が放熱ベース２に引っかかるため、両者の剥がれを防止することができる。
【０１４５】
以上説明したように、本実施形態の半導体装置では、半導体デバイスであるパワー半導体素子３は、筒状の放熱ベース２の内部に挿入され、位置決めされた後、高熱伝導樹脂５０によってインサートモールドして固定するようにしている。したがって、コレクタリード配線１１ｃとエミッタリード配線１１ｅとの間の平行度が悪化したとしても、筒状の放熱ベース２の内部に高熱伝導樹脂５０によりインサートモールドされるため、パワー半導体素子３の発熱は、高熱伝導樹脂５０を介して、放熱ベース２に伝熱することができ、冷却性能を向上することができる。また、本実施形態の半導体装置に熱ストレスが掛かった場合でも、高熱伝導樹脂５０と放熱ベース２の間の剥がれを防止することができる。
【０１４６】
次に、図２０及び図２１を用いて、本発明の第５の実施形態による半導体装置の構成について説明する。 
図２０は、本発明の第５の実施形態による半導体装置の構成を示す正面図である。図２１は、本発明の第５の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。なお、図１〜図５と同一符号は、同一部分を示している。
【０１４７】
本実施形態では、筒状の放熱ベース２Ｂとして、有底の放熱ベースを用いている。
【０１４８】
以上説明したように、本実施形態の半導体装置では、半導体デバイスであるパワー半導体素子３は、筒状の放熱ベース２Ｂの内部に挿入され、位置決めされた後、高熱伝導樹脂５０によってインサートモールドして固定するようにしている。したがって、コレクタリード配線１１ｃとエミッタリード配線１１ｅとの間の平行度が悪化したとしても、筒状の放熱ベース２Ｂの内部に高熱伝導樹脂５０によりインサートモールドされるため、パワー半導体素子３の発熱は、高熱伝導樹脂５０を介して、放熱ベース２に伝熱することができ、冷却性能を向上することができる。
【０１４９】
次に、図２２及び図２３を用いて、本発明の第６の実施形態による半導体装置の構成について説明する。 
図２２は、本発明の第６の実施形態による半導体装置の構成を示す正面図である。図２３は、本発明の第６の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。なお、図１〜図５と同一符号は、同一部分を示している。
【０１５０】
本実施形態では、筒状の放熱ベース２Ｃとして、有底の放熱ベースを用いている。また、放熱ベース２Ｃは、図４に示したものとは異なり、冷却媒体が流通するための冷却媒体通路は形成されていないものである。本実施形態の放熱ベース２Ｃは、放熱用のフィン等に取り付けて用いられるものであり、放熱ベース２Ｃに形成された貫通孔２ｂを用いて、放熱用のフィン等に取り付けることができる。
【０１５１】
以上説明したように、本実施形態の半導体装置では、半導体デバイスであるパワー半導体素子３は、筒状の放熱ベース２Ｃの内部に挿入され、位置決めされた後、高熱伝導樹脂５０によってインサートモールドして固定するようにしている。したがって、コレクタリード配線１１ｃとエミッタリード配線１１ｅとの間の平行度が悪化したとしても、筒状の放熱ベース２Ｃの内部に高熱伝導樹脂５０によりインサートモールドされるため、パワー半導体素子３の発熱は、高熱伝導樹脂５０を介して、放熱ベース２Ｃに伝熱することができ、冷却性能を向上することができる。
【０１５２】
次に、図２４及び図２５を用いて、本発明の第７の実施形態による半導体装置の構成について説明する。 
図２４は、本発明の第７の実施形態による半導体装置の構成を示す斜視図である。図２５は、本発明の第７の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。なお、図１〜図５と同一符号は、同一部分を示している。
【０１５３】
本実施形態では、図６に示した構成とは異なり、筒状の放熱ベース２Ｄは、その側面に長手方向に延在する放熱フィン２ｄが押し出し加工により一体成形されている。そして、図６に示した冷却媒体通路は設けられていない。放熱ベース２Ｄには、パワー半導体素子３がそれぞれ、高熱伝導樹脂５０によりインサートモールドされている。
【０１５４】
そして、図２５に示すように、図２４に示した放熱ベース２Ｄは、有底の筒状であるとともに、枠体５８の中に収納される。枠体５８の上部には、蓋６０がネジにより固定されるとともに、枠体５８と蓋６０の間には、漏水シールド６２が設けられている。有底筒状の放熱ベース２Ｄの外周と、枠体５８の内周との間には、冷却水等の冷却媒体が流通する。パワー素子１２Ｔからの発熱は、放熱ベース２Ｄ及び放熱フィン２ｄから冷却媒体に放熱される。
【０１５５】
以上説明したように、本実施形態の半導体装置では、半導体デバイスであるパワー半導体素子３は、筒状の放熱ベース２Ｄの内部に挿入され、位置決めされた後、高熱伝導樹脂５０によってインサートモールドして固定するようにしている。したがって、コレクタリード配線１１ｃとエミッタリード配線１１ｅとの間の平行度が悪化したとしても、筒状の放熱ベース２Ｄの内部に高熱伝導樹脂５０によりインサートモールドされるため、パワー半導体素子３の発熱は、高熱伝導樹脂５０を介して、放熱ベース２Ｄに伝熱することができ、放熱フィンから放熱して、冷却性能を向上することができる。
【０１５６】
次に、図２６〜図２９を用いて、本発明の第８〜第１１の実施形態による半導体装置の構成について説明する。 
図２６は、本発明の第８の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。図２７は、本発明の第９の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。図２８は、本発明の第１０の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。図２９は、本発明の第１１の実施形態による半導体装置の構成を示す断面図である。なお、図１〜図５と同一符号は、同一部分を示している。
【０１５７】
図２６〜図２９に示す実施形態においては、放熱ベースには冷却媒体通路や放熱フィンは設けられておらず、放熱フィンを有する第２の放熱ベースに密着して取り付けるようにして放熱する構成となっている。
【０１５８】
最初に、図２６を用いて、第８の実施形態について説明する。図２６に示すように、第１の放熱ベース２Ｄには、冷却媒体通路も放熱フィンも設けられていないものである。放熱ベース２Ｄの内部には、パワー半導体素子３が収納され、高熱伝導樹脂５０によってインサートモールドされている。
【０１５９】
放熱ベース２Ｄは、第２の放熱ベース２Ｅの底面と一つの側面に接触して配置される。第２の放熱ベース２Ｅの外側の側壁と下側には放熱フィン２ｅが一体的に形成されている。放熱ベース２Ｄの他の側面には、放熱ベース２Ｅと同じく熱伝導性の優れたアルミ等からなる押圧部材２Ｆがバネ６４ｃによって接触している。押圧部材２Ｆは、バネ６４ｂによって下方に押し付けられている。また、放熱ベース２Ｄは、バネ６４ｃによって下方に押し付けられている。従って、放熱ベース２Ｄは、その側面が放熱ベース２Ｅ及び押圧部材２Ｆに接触し、その底面が放熱ベース２Ｅに接触している。
【０１６０】
放熱ベース２Ｄの底面に対する左右の側面のなす角度は、例えば、９０度に正確に形成することができる。一方、放熱ベース２Ｅの内側の底面に対する側面の角度も、例えば、９０度に形成することができる。したがって、放熱ベース２Ｄは、放熱ベース２Ｅと密着させることができる。パワー半導体素子３のコネクタリード端子１１ｃとエミッタリード端子１１ｅの平行度が悪くても、半導体チップ１２Ｔからの発熱は、高熱伝導樹脂５０を介して、放熱ベース２Ｄから放熱ベース２Ｅに伝熱し、放熱フィン２ｅから放熱フィン２ｅの周囲に供給される冷却媒体に放熱することができる。放熱ベース２Ｅは、図２４に示したような枠体５８の内部に収納され、放熱フィン２ｅの周囲には冷却媒体が供給される。
【０１６１】
以上説明したように、本実施形態の半導体装置では、半導体デバイスであるパワー半導体素子３は、筒状の放熱ベース２Ｄの内部に挿入され、位置決めされた後、高熱伝導樹脂５０によってインサートモールドして固定するようにしている。また、放熱ベース２Ｄは、第２の放熱ベース２Ｅに密着して保持される。したがって、コレクタリード配線１１ｃとエミッタリード配線１１ｅとの間の平行度が悪化したとしても、筒状の放熱ベース２Ｄの内部に高熱伝導樹脂５０によりインサートモールドされるため、パワー半導体素子３の発熱は、高熱伝導樹脂５０を介して、放熱ベース２Ｄ，２Ｅに伝熱することができ、放熱フィンから放熱して、冷却性能を向上することができる。
【０１６２】
次に、図２７を用いて、第９の実施形態について説明する。図２７に示すように、第１の放熱ベース２Ｇには、冷却媒体通路も放熱フィンも設けられていないものである。放熱ベース２Ｇの内部には、パワー半導体素子３が収納され、高熱伝導樹脂５０によってインサートモールドされている。放熱ベース２Ｇの底面に対して一つの側面のなす角度θ１は、９０度より小さな角度，例えば、８５度としている。
【０１６３】
第２の放熱ベース２Ｈの内側の底面に対して側面のなす角度も角度θ１と同じくすることで、放熱ベース２Ｇは、第２の放熱ベース２Ｈの底面と一つの側面に接触して配置される。第２の放熱ベース２Ｈの外側の側壁と下側には放熱フィン２ｈが一体的に形成されている。放熱ベース２Ｇの他の側面には、放熱ベース２Ｈと同じく熱伝導性の優れたアルミ等からなる押圧部材２Ｉが配置されている。押圧部材２Ｉの図示の右側の側面はテーパ状となっており、バネ６４ｄによって下向きに加圧されたくさび形部材２Ｊを、押圧部材２Ｉのテーパ面に接触することで、押圧部材２Ｉは、放熱ベース２Ｇに接触するとともに、放熱ベース２Ｇが第２の放熱ベース２Ｈにも接触する。このとき、角度θ１を９０度よりも小さくすることで、バネ部材は、一つのバネ６４ｄを用いるのみ、容易に、放熱ベース２Ｇを第２の放熱ベース２Ｈに接触保持することができる。
【０１６４】
パワー半導体素子３のコネクタリード端子１１ｃとエミッタリード端子１１ｅの平行度が悪くても、半導体チップ１２Ｔからの発熱は、高熱伝導樹脂５０を介して、放熱ベース２Ｇから放熱ベース２Ｈに伝熱し、放熱フィン２ｈから放熱フィン２ｈの周囲に供給される冷却媒体に放熱することができる。放熱ベース２Ｈは、図２４に示したような枠体５８の内部に収納され、放熱フィン２ｈの周囲には冷却媒体が供給される。
【０１６５】
以上説明したように、本実施形態の半導体装置では、半導体デバイスであるパワー半導体素子３は、筒状の放熱ベース２Ｇの内部に挿入され、位置決めされた後、高熱伝導樹脂５０によってインサートモールドして固定するようにしている。また、放熱ベース２Ｇは、第２の放熱ベース２Ｈに密着して保持される。したがって、コレクタリード配線１１ｃとエミッタリード配線１１ｅとの間の平行度が悪化したとしても、筒状の放熱ベース２Ｇの内部に高熱伝導樹脂５０によりインサートモールドされるため、パワー半導体素子３の発熱は、高熱伝導樹脂５０を介して、放熱ベース２Ｇ，２Ｈに伝熱することができ、放熱フィンから放熱して、冷却性能を向上することができる。また、放熱ベース２Ｇを、第２の放熱ベース２Ｈに容易に密着保持することができる。
【０１６６】
次に、図２８を用いて、第１０の実施形態について説明する。この実施形態では、図示するように、２つのパワー半導体素子３を放熱ベースに保持している。図２８に示すように、第１の放熱ベース２Ｄには、冷却媒体通路も放熱フィンも設けられていないものである。放熱ベース２Ｄの内部には、パワー半導体素子３が収納され、高熱伝導樹脂５０によってインサートモールドされている。
【０１６７】
２個の放熱ベース２Ｄは、それぞれ、第２の放熱ベース２Ｋの底面と一つの側面に接触して配置される。第２の放熱ベース２Ｋの外側の下側には放熱フィン２ｋが一体的に形成されている。２個の放熱ベース２Ｄの他の側面には、放熱ベース２Ｋと同じく熱伝導性の優れたアルミ等からなる押圧部材２Ｌ，２Ｍが配置されている。押圧部材２Ｌの図示の右側の側面及び押圧部材２Ｍの図示の左側の側面はそれぞれテーパ状となっており、くさび形部材２Ｎをネジによって下方に押圧することで、押圧部材２Ｌ，２Ｍのテーパ面に接触し、押圧部材２Ｌ，２Ｍは、２個の放熱ベース２Ｄにそれぞれ接触するとともに、放熱ベース２Ｄが第２の放熱ベース２Ｋにも接触する。また、放熱ベース２Ｄの上面は、バネ６４ｅによって保持されている。
【０１６８】
パワー半導体素子３のコネクタリード端子１１ｃとエミッタリード端子１１ｅの平行度が悪くても、半導体チップ１２Ｔからの発熱は、高熱伝導樹脂５０を介して、放熱ベース２Ｄから放熱ベース２Ｋに伝熱し、放熱フィン２ｋから放熱フィン２ｋの周囲に供給される冷却媒体に放熱することができる。放熱ベース２Ｋは、図２４に示したような枠体５８の内部に収納され、放熱フィン２ｋの周囲には冷却媒体が供給される。
【０１６９】
以上説明したように、本実施形態の半導体装置では、半導体デバイスであるパワー半導体素子３は、筒状の放熱ベース２Ｄの内部に挿入され、位置決めされた後、高熱伝導樹脂５０によってインサートモールドして固定するようにしている。また、放熱ベース２Ｄは、第２の放熱ベース２Ｋに密着して保持される。したがって、コレクタリード配線１１ｃとエミッタリード配線１１ｅとの間の平行度が悪化したとしても、筒状の放熱ベース２Ｄの内部に高熱伝導樹脂５０によりインサートモールドされるため、パワー半導体素子３の発熱は、高熱伝導樹脂５０を介して、放熱ベース２Ｄ，２Ｋに伝熱することができ、放熱フィンから放熱して、冷却性能を向上することができる。
【０１７０】
次に、図２９を用いて、第１１の実施形態について説明する。この実施形態では、図示するように、２つのパワー半導体素子３を放熱ベース２Ｑに保持している。直流負極側配線部材５と直流正極側配線部材６の間には、電気的絶縁性と弾性を有する絶縁ゴム等の弾性部材８が挟み込まれ、断面Ｕ字形状の絶縁性の第１固定治具１の中に挿入されている。また、直流負極側配線部材５及び直流正極側配線部材６の両側には、２個の半導体素子３が配置される。
【０１７１】
２個の半導体素子３及び直流負極側配線部材５と直流正極側配線部材６は、有底の筒状の放熱ベース２の内部に治具等で位置決めされた後、高熱伝導樹脂５０によりインサートモールドされる。放熱ベース２Ｑの外側の下側には放熱フィン２ｑが一体的に形成されている。弾性部材８の弾性力で、容易に、放熱ベース２Ｑに接触保持することができる。
【０１７２】
パワー半導体素子３のコネクタリード端子１１ｃとエミッタリード端子１１ｅの平行度が悪くても、半導体チップ１２Ｔからの発熱は、高熱伝導樹脂５０を介して、放熱ベース２Ｑに伝熱し、放熱フィン２ｑから放熱フィン２ｑの周囲に供給される冷却媒体に放熱することができる。放熱ベース２Ｑは、図２４に示したような枠体５８の内部に収納され、放熱フィン２Ｑの周囲には冷却媒体が供給される。
【０１７３】
以上説明したように、本実施形態の半導体装置では、半導体デバイスであるパワー半導体素子３は、高熱伝導樹脂５０によってインサートモールドして固定するようにしている。したがって、コレクタリード配線１１ｃとエミッタリード配線１１ｅとの間の平行度が悪化したとしても、筒状の放熱ベース２Ｑの内部に高熱伝導樹脂５０によりインサートモールドされるため、パワー半導体素子３の発熱は、高熱伝導樹脂５０を介して、放熱ベース２Ｑに伝熱することができ、放熱フィンから放熱して、冷却性能を向上することができる。
【０１７４】
次に、図７を用いて、本発明の第１の実施形態による半導体装置のその他の構成について説明する。 
図７は、本発明の第１の実施形態による半導体装置のその他の構成を示す断面図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【０１７５】
図６に示す例では、筒状の放熱ベース２の内部に、３個の半導体素子３を、高熱伝導樹脂５０によってインサートモールドして固定しているが、車載用インバータ装置においては、６個の半導体素子３を用いる。すなわち、インバータ装置では、直流電力を３相交流電力に変換するため、ｕ相，ｖ相，ｗ相の３相分について、各相毎に、上アームの半導体素子３と下アームの半導体素子３が必要となるため、６個の半導体素子３を用いる。
【０１７６】
そのような場合には、図６に示したように、３個の半導体素子３を並べて配置するとともに、この並べた方向に対して直交する方向に２個の半導体素子３を配置することで、６個の半導体素子３を筒状の放熱ベース２の内部に高熱伝導樹脂５０によってインサートモールドして固定配置することができる。
【０１７７】
なお、図２６〜図２９の例では、第２の放熱ベース２Ｄ，２Ｈ，２Ｋ，２の外部には放熱フィンを設けているが、各第２の放熱ベース２Ｄ，２Ｈ，２Ｋ，２の内部に冷却媒体通路を設けるようにしてもよいものである。
【０１７８】
次に、図３０を用いて、本実施形態のインバータ装置ＩＮＶを搭載した電気自動車の構成について説明する。 
図３０は、本発明の第１の実施形態によるインバータ装置ＩＮＶを搭載した電気自動車のシステム構成を示すシステムブロック図である。
【０１７９】
本実施形態の電気自動車の動力システムは、図１３に示したハイブリッド電気自動車から内燃機関を取り除かれた形で構成されている。内燃機関を除いた構成は、図１３のハイブリッド電気自動車と同じである。また、電気自動車の動作は、図１３のハイブリッド電気自動車のモータジェネレータのみによる走行動作と、モータジェネレータによる回生動作と同様である。
【０１８０】
インバータ装置ＩＮＶに用いる半導体装置の構成としては、図１〜図７に示したものであるが、その他に、図１４〜図２９に示したものを用いることができる。
【０１８１】
本実施形態によれば、電気自動車のモータジェネレータＭ／Ｇの駆動制御装置として、前述のいずれかの半導体装置を搭載したインバータ装置ＩＮＶを備えたので、小型化で信頼性の高い電気自動車の電動機駆動システムを低価格で提供できる。
【０１８２】
次に、図３１を用いて、本実施形態のインバータ装置ＩＮＶを搭載した４輪駆動型のハイブリッド電気自動車の構成について説明する。 
図３１は、本発明の第１の実施形態によるインバータ装置ＩＮＶを搭載した４輪駆動型のハイブリッド電気自動車のシステム構成を示すシステムブロック図である。
【０１８３】
本実施形態のハイブリッド電気自動車は、内燃機関であるエンジンＥＮＧと、モータジェネレータＭＧ１によって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを、モータジェネレータＭＧ２によって後輪ＲＬＷ，ＲＲＷをそれぞれ駆動するように構成された四輪駆動式のものである。本実施形態では、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭＧ１によって前輪ＷＦＬＷ，ＦＲＷを、モータジェネレータＭＧ２によって後輪ＲＬＷ，ＲＲＷをそれぞれ駆動する場合について説明するが、モータジェネレータＭＧ１によって前輪ＷＦＬＷ，ＦＲＷを、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭＧ２によって後輪ＲＬＷ，ＲＲＷをそれぞれ駆動するようにしてもよい。
【０１８４】
前輪ＦＬＷ，ＦＲＷの前輪車軸ＦＤＳには差動装置ＦＤＦを介して変速機Ｔ／Ｍが機械的に接続されている。変速機Ｔ／Ｍには動力分配機構ＰＳＭを介してモータジェネレータＭＧ１とエンジンＥＮＧが機械的に接続されている。動力分配機構ＰＳＭは、回転駆動力の合成や分配を司る機構である。モータジェネレータＭＧ１の固定子巻線にはインバータ装置ＩＮＶの交流側が電気的に接続されている。インバータ装置ＩＮＶは、直流電力を三相交流電力に変換する電力変換装置であり、モータジェネレータＭＧ１の駆動を制御するものである。インバータ装置ＩＮＶの直流側にはバッテリＢＡＴが電気的に接続されている。
【０１８５】
後輪ＲＬＷ，ＲＲＷの後輪車軸ＲＤＳには差動装置ＲＤＦと減速機ＲＧを介してモータジェネレータＭＧ２が機械的に接続されている。モータジェネレータＭＧ２の固定子巻線にはインバータ装置ＩＮＶの交流側が電気的に接続されている。ここで、インバータ装置ＩＮＶはモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に対して共用のものであって、モータジェネレータＭＧ１用のパワーモジュールＰＭＵ１及び駆動回路装置ＤＣＵ１と、モータジェネレータＭＧ２用のパワーモジュールＰＭＵ２及び駆動回路装置ＤＣＵ２と、モータ制御装置ＭＣＵとを備えている。
【０１８６】
エンジンＥＮＧにはスタータＳＴＲが取り付けられている。スタータＳＴＲはエンジンＥＮＧを始動させるための始動装置である。
【０１８７】
エンジン制御装置ＥＣＵは、エンジンＥＮＧの各コンポーネント機器（絞り弁，燃料噴射弁など）を動作させるための制御値をセンサや他制御装置などからの入力信号に基づいて演算する。この制御値は制御信号としてエンジンＥＮＧの各コンポーネント機器の駆動装置に出力される。これにより、エンジンＥＮＧの各コンポーネント機器の動作が制御される。
【０１８８】
変速機Ｔ／Ｍの動作は変速機制御装置ＴＣＵによって制御されている。変速機制御装置ＴＣＵは、変速機構を動作させるための制御値をセンサや他制御装置などからの入力信号に基づいて演算する。この制御値は制御信号として変速機構の駆動装置に出力される。これにより、変速機Ｔ／Ｍの変速機構の動作が制御される。
【０１８９】
バッテリＢＡＴはバッテリ電圧が２００ｖ以上の高電圧のリチウムイオンバッテリであり、バッテリ制御装置ＢＣＵによって充放電や寿命などが管理されている。バッテリ制御装置ＢＣＵには、バッテリの充放電や寿命などを管理するために、バッテリＢＡＴの電圧値及び電流値などが入力されている。なお、図示省略したが、バッテリとしては、バッテリ電圧１２ｖの低圧バッテリも搭載されており、制御系の電源，ラジオやライトなどの電源として用いられている。
【０１９０】
エンジン制御装置ＥＣＵ，変速機制御装置ＴＣＵ，モータ制御装置ＭＣＵ及びバッテリ制御装置ＢＣＵは車載用ローカルエリアネットワークＬＡＮを介して相互に電気的に接続されていると共に、総合制御装置ＧＣＵと電気的に接続されている。これにより、各制御装置間では双方向の信号伝送が可能になり、相互の情報伝達，検出値の共有などが可能になる。
【０１９１】
総合制御装置ＧＣＵは、車両の運転状態に応じて各制御装置に指令信号を出力するものである。例えば総合制御装置ＧＣＵは、運転者の加速要求に基づいたアクセルの踏み込み量に応じて車両の必要トルク値を算出し、この必要トルク値を、エンジンＥＮＧの運転効率が良くなるように、エンジンＥＮＧ側の出力トルク値とモータジェネレータＭＧ１側の出力トルク値とに分配し、分配されたエンジンＥＮＧ側の出力トルク値をエンジントルク指令信号としてエンジン制御装置ＥＣＵに出力し、分配されたモータジェネレータＭＧ１側の出力トルク値をモータトルク指令信号としてモータ制御装置ＭＣＵに出力する。
【０１９２】
インバータ装置ＩＮＶに用いる半導体装置の構成としては、図１〜図７に示したものであるが、その他に、図１４〜図２９に示したものを用いることができる。
【０１９３】
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２には、固定子巻線を備えた固定子鉄心と、回転子の永久磁石との電磁作用によって回転トルクを発生させる永久磁石式交流同期型回転電機が用いられている。
【０１９４】
次に、本実施形態のハイブリッド自動車の動作について説明する。
【０１９５】
ハイブリッド電気自動車の始動時，低速走行時（エンジンＥＮＧの運転効率（燃費）が低下する走行領域）は、モータジェネレータＭＧ１によって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを駆動する。なお、本実施形態では、ハイブリッド電気自動車の始動時及び低速走行時、モータジェネレータＭＧ１によって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを駆動する場合について説明するが、モータジェネレータＭＧ１によって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを駆動し、モータジェネレータＭＧ２によって後輪ＲＬＷ，ＲＲＷを駆動するようにしてもよい（四輪駆動走行をしてもよい）。インバータ装置ＩＮＶにはバッテリＢＡＴから直流電力が供給される。供給された直流電力はインバータ装置ＩＮＶによって三相交流電力に変換される。これによって得られた三相交流電力はモータジェネレータＭＧ１の固定子巻線に供給される。これにより、モータジェネレータＭＧ１は駆動され、回転出力を発生する。この回転出力は動力分配機構ＰＳＭを介して変速機Ｔ／Ｍに入力される。入力された回転出力は変速機Ｔ／Ｍによって変速され、差動装置ＦＤＦに入力される。入力された回転出力は差動装置ＦＤＦによって左右に分配され、左右の前輪車軸ＦＤＳにそれぞれ伝達される。これにより、前輪車軸ＦＤＳが回転駆動される。そして、前輪車軸ＦＤＳの回転駆動によって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷが回転駆動される。
【０１９６】
ハイブリッド電気自動車の通常走行時（乾いた路面を走行する場合であって、エンジンＥＮＧの運転効率（燃費）が良い走行領域）は、エンジンＥＮＧによって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを駆動する。このため、エンジンＥＮＧの回転出力は動力分配機構ＰＳＭを介して変速機Ｔ／Ｍに入力される。入力された回転出力は変速機Ｔ／Ｍによって変速される。変速された回転出力は差動装置ＦＤＦを介して前輪車軸ＦＤＳに伝達される。これにより、前輪ＦＬＷ，ＦＲＷをＷＨ−Ｆが回転駆動される。また、バッテリＢＡＴの充電状態を検出し、バッテリＢＡＴを充電する必要がある場合は、エンジンＥＮＧの回転出力を、動力分配機構ＰＳＭを介してモータジェネレータＭＧ１に分配し、モータジェネレータＭＧ１を回転駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ１は発電機として動作する。この動作により、モータジェネレータＭＧ１の固定子巻線に三相交流電力が発生する。この発生した三相交流電力はインバータ装置ＩＮＶによって所定の直流電力に変換される。この変換によって得られた直流電力はバッテリＢＡＴに供給される。これにより、バッテリＢＡＴは充電される。
【０１９７】
ハイブリッド電気自動車の四輪駆動走行時（雪道などの低μ路を走行する場合であって、エンジンＥＮＧの運転効率（燃費）が良い走行領域）は、モータジェネレータＭＧ２によって後輪ＲＬＷ，ＲＲＷを駆動する。また、上記通常走行と同様に、エンジンＥＮＧによって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを駆動する。さらに、モータジェネレータＭＧ１の駆動によってバッテリＢＡＴの蓄電量が減少するので、上記通常走行と同様に、エンジンＥＮＧの回転出力によってモータジェネレータＭＧ１を回転駆動してバッテリＢＡＴを充電する。モータジェネレータＭＧ２によって後輪ＲＬＷ，ＲＲＷを駆動するために、インバータ装置ＩＮＶにはバッテリＢＡＴから直流電力が供給される。供給された直流電力はインバータ装置ＩＮＶによって三相交流電力に変換され、この変換によって得られた交流電力がモータジェネレータＭＧ２の固定子巻線に供給される。これにより、モータジェネレータＭＧ２は駆動され、回転出力を発生する。発生した回転出力は、減速機ＲＧによって減速されて差動装置ＲＤＦに入力される。入力された回転出力は差動装置ＲＤＦによって左右に分配され、左右の後輪車軸ＲＤＳにそれぞれ伝達される。これにより、後輪車軸ＲＤＳが回転駆動される。そして、後輪車軸ＲＤＳの回転駆動によって後輪ＲＬＷ，ＲＲＷが回転駆動される。
【０１９８】
ハイブリッド電気自動車の加速時は、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭＧ１によって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを駆動する。なお、本実施形態では、ハイブリッド電気自動車の加速時、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭＧ１によって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを駆動する場合について説明するが、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭＧ１によって前輪FLW，ＦＲＷを駆動し、モータジェネレータＭＧ２によって後輪ＲＬＷ，ＲＲＷを駆動するようにしてもよい（四輪駆動走行をしてもよい）。エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭＧ１の回転出力は動力分配機構ＰＳＭを介して変速機Ｔ／Ｍに入力される。入力された回転出力は変速機Ｔ／Ｍによって変速される。変速された回転出力は差動装置ＦＤＦを介して前輪車軸ＦＤＳに伝達される。これにより、前輪ＦＬＷ，ＦＲＷが回転駆動される。
【０１９９】
ハイブリッド電気自動車の回生時（ブレーキを踏み込み時，アクセルの踏み込みを緩めた時或いはアクセルの踏み込みを止めた時などの減速時）は、前輪ＦＬＷ，ＦＲＷの回転力を前輪車軸ＦＤＳ，差動装置ＦＤＦ，変速機Ｔ／Ｍ，動力分配機構ＰＳＭを介してモータジェネレータＭＧ１に伝達し、モータジェネレータＭＧ１を回転駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ１は発電機として動作する。この動作により、モータジェネレータＭＧ１の固定子巻線に三相交流電力が発生する。この発生した三相交流電力はインバータ装置ＩＮＶによって所定の直流電力に変換される。この変換によって得られた直流電力はバッテリＢＡＴに供給される。これにより、バッテリＢＡＴは充電される。一方、後輪ＲＬＷ，ＲＲＷの回転力を後輪車軸ＲＤＳ，差動装置ＲＤＦ，減速機ＲＧを介してモータジェネレータＭＧ２に伝達し、モータジェネレータＭＧ２を回転駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ２は発電機として動作する。この動作により、モータジェネレータＭＧ２の固定子巻線に三相交流電力が発生する。この発生した三相交流電力はインバータ装置ＩＮＶによって所定の直流電力に変換される。この変換によって得られた直流電力はバッテリＢＡＴに供給される。これにより、バッテリＢＡＴは充電される。
【０２００】
本実施形態によれば、４輪駆動型ハイブリッド電気自動車のモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御装置に用いるインバータ装置として、図１〜図７に示したものの他に、図１４〜図２９に示したものを用いることができ、これによって、小型化で信頼性の高い４輪駆動型ハイブリッド電気自動車の電動機駆動システムを低価格で提供できる。
【０２０１】
なお、本実施形態では、バッテリＢＡＴからの電力でモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動する４輪駆動型ハイブリッド電気自動車を例に挙げて説明した。４輪駆動型ハイブリッド電気自動車としては、前輪（或いは後輪）をエンジンによって駆動し、後輪（或いは前輪）をモータで駆動するものもある。この場合、上記モータジェネレータＭＧ１とバッテリＢＡＴの代わりに、エンジンＥＮＧによって駆動される発電機（１４ｖ系車載補機用の直流電力を出力する補機用発電機よりも高い直流電力（５０ｖ）を出力でき、かつ出力を０ｖ〜５０ｖの間で可変にできる駆動専用の発電機）を備え、その発電機からの出力を直接、インバータ装置ＩＮＶの直流側に供給する。そして、インバータ装置ＩＮＶによってモータの駆動を制御し、後輪（或いは前輪）を駆動する。このような４輪駆動型ハイブリッド電気自動車のインバータ装置ＩＮＶとして、前述した第１乃至第７実施形態のいずれかのインバータ装置ＩＮＶを用いてもよい。また、後輪を駆動するモータには、固定子巻線を備えた固定子鉄心と、界磁巻線が一対の爪型磁極鉄心に巻かれたルンデル型回転子との電磁作用によって回転トルクを発生させる界磁巻線式交流同期型回転電機が用いられている。
【０２０２】
次に、図３２を用いて、本実施形態のインバータ装置ＩＮＶを用いた電動パワーステアリングシステムの構成について説明する。 
図３２は、本発明の第１の実施形態によるインバータ装置ＩＮＶを用いた電動パワーステアリングシステムのシステム構成を示すシステムブロック図である。
【０２０３】
本実施形態の電動パワーステアリングシステム（以下、「ＥＰＳシステム」という）はピニオン式ＥＰＳシステム（以下、「Ｐ−ＥＰＳシステム」という）であり、ステアリングギヤＳＴＧの近傍に設けられた電動パワーステアリング用モータＭ（以下、「ＥＰＳモータＭ」という）でピニオンギヤをアシストする方式のステアリングシステムである。
【０２０４】
なお、ＥＰＳシステムには、コラムシャフトの近傍に設けられたＥＰＳモータでコラムシャフトをアシストするコラム式ＥＰＳシステムや、ステアリングギヤの近傍に設けられたＥＰＳモータでラックをアシストするラッククロス式ＥＰＳシステムなどがある。本実施形態のＰ−ＥＰＳシステムの電源及びアクチュエータ構成はそれらのＥＰＳシステムにも適用可能である。
【０２０５】
運転者がステアリングホイールＳＴＷを回転させると、その主操舵力（回転力）は、上部ステアリングシャフトＵＳＳ，上部ユニバーサルジョイントＵＵＪ，下部ステアリングシャフトＬＳＳ，下部ユニバーサルジョイントＬＵＪを介してステアリングギヤＳＴＧに伝達される。また、ステアリングギヤＳＴＧには、ＥＰＳモータＭから出力された補助操舵力（回転力）が伝達される。
【０２０６】
ステアリングギヤＳＴＧは、入力された主操舵力（回転力）と補助操舵力（回転力）とを直線の往復力に変換して左右のタイロッドＴＲ１，ＴＲ２に伝達する機構であり、ラックギヤ（図示省略）が形成されたラックシャフト（図示省略）と、ピニオンギヤ（図示省略）が形成されたピニオンシャフト（図示省略）から構成されている。ラックギヤとピニオンギヤは動力変換部ＰＴＭにおいて噛み合っており、ここで、回転力が直線の往復力に変換される。主操舵力は動力変換部ＰＴＭの入力シャフトＩＳを介してピニオンシャフトに伝達される。補助操舵力は動力変換部ＰＴＭの減速機構（図示省略）を介してピニオンシャフトに伝達される。
【０２０７】
ステアリングギヤＳＴＧにおいて直線の往復力に変換された操舵力は、ラックシャフトに連結されたタイロッドＴＲ１，ＴＲ２に伝達され、タイロッドＴＲ１，ＴＲ２から左右の車輪ＷＨ１，ＷＨ２に伝達される。これにより、左右の車輪ＷＨ１，ＷＨ２は舵取りされる。
上部ステアリングシャフトＵＳＳにはトルクセンサＴＳが設けられている。トルクセンサＴＳは、ステアリングホイールＳＴＷに与えられた操舵力（回転トルク）を検出するためのものである。
【０２０８】
ＥＰＳモータＭは制御装置によって制御されている。ＥＰＳモータＭと制御装置はEPSシステムのアクチュエータを構成している。ＥＰＳシステムは、車載用のバッテリＢＡＴを電源としている。制御装置はインバータ装置ＩＮＶであり、トルクセンサＴＳの出力に基づいて、ＥＰＳモータＭの出力トルクが目標トルクとなるように、バッテリＢＡＴから供給された直流電力を多相の交流電力に変換し、ＥＰＳモータＭに供給している。インバータ装置ＩＮＶには、前述した第１乃至第７実施形態のいずれかのインバータ装置ＩＮＶが用いられている。ＥＰＳモータＭには、固定子巻線を備えた固定子鉄心と、回転子の永久磁石との電磁作用によって回転トルクを発生させる永久磁石式交流同期型回転電機が用いられている。
【０２０９】
本実施形態によれば、ＥＰＳシステムのＥＰＳモータＭの制御装置として、図１〜図７に示したものの他に、図１４〜図２９に示したものを用いることができ、これによって、小型化で信頼性の高いＥＰＳシステムの電動機駆動システムを低価格で提供できる。
【０２１０】
次に、図３３を用いて、本実施形態のインバータ装置ＩＮＶを用いた電動ブレーキシステムの構成について説明する。 
図３３は、本発明の第１の実施形態によるインバータ装置ＩＮＶを用いた電動ブレーキシステムのシステム構成を示すシステムブロック図である。
【０２１１】
本実施形態の電動ブレーキシステム（以下、「ＥＢシステム」という）が搭載される自動車は、内燃機関であるエンジンＥＮＧから出力された駆動力を変速機Ｔ／Ｍ及び差動機構ＤＥＦを介して左右の前輪駆動軸ＦＤＳに伝達し、前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを回転駆動し、車両を走行させる前輪駆動車である。本実施形態のＥＢシステムは左右の前輪ＦＬＷ，ＦＲＷに設けられている。
【０２１２】
なお、本実施形態では、ＥＢシステムを前輪に設置した場合を例に挙げて説明する。ＥＢシステムの設置箇所としては後輪或いは前後輪であってもよい。
【０２１３】
前輪駆動軸ＦＤＳにはディスクロータＤＳが設けられている。ディスクロータＤＳは前輪駆動軸ＦＤＳと共に回転する。ディスクロータＤＳの両側には、図示省略したキャリアに軸方向に移動可能に支承されたブレーキパッドＢＰが設けられている。ブレーキパッドＢＰはディスクロータＤＳの回転面を両側から挟み込むように設けられている。ブレーキ力は、ブレーキパッドＢＰがディスクロータＤＳの回転面を両側から押圧することによって発生する。
【０２１４】
ブレーキパッドＢＰはモータＭの回転トルクをもって動作する。モータＭの回転トルクは動力変換機構ＰＣＭによって直線の動力に変換され、支持機構（図示省略）によって移動可能に支持されたピストン（図示省略）に推進力として与えられる。そして、ピストンが推進することにより、ブレーキパッドＢＰが動作し、ディスクロータＤＳの回転面を両側から押圧する。モータＭには、固定子巻線を備えた固定子鉄心と、回転子の永久磁石との電磁作用によって回転トルクを発生させる永久磁石式交流同期型回転電機が用いられている。
【０２１５】
モータＭは制御装置によって制御されている。モータＭと制御装置はＥＢシステムのアクチュエータを構成している。ＥＢシステムは、車載用のバッテリＢＡＴを電源としている。制御装置はインバータ装置ＩＮＶであり、ブレーキ制御装置ＢＲＣＵからのトルク指令に基づいて、モータＭの出力トルクが目標トルクとなるように、バッテリＢＡＴから供給された直流電力を多相の交流電力に変換し、モータＭに供給している。インバータ装置ＩＮＶには、前述した第１乃至第７実施形態のいずれかのインバータ装置ＩＮＶが用いられている。
【０２１６】
ブレーキ制御装置ＢＲＣＵは、ブレーキペダルの踏込量，車両の運転状態などの信号を入力とし、この入力信号から前輪ＦＬＷ，ＦＲＷの各輪の必要制動力を演算し、この演算された必要制動力を各モータＭのトルク指令値に変換して、インバータ装置ＩＮＶに出力する。
【０２１７】
本実施形態によれば、ＥＢシステムのモータＭの制御装置として、図１〜図７に示したものの他に、図１４〜図２９に示したものを用いることができ、これによって、小型化で信頼性の高いＥＢシステムの電動機駆動システムを低価格で提供できる。
【０２１８】
次に、図３４を用いて、本実施形態のインバータ装置ＩＮＶを用いた空調装置（カーエアコンシステム）の構成について説明する。 
図３４は、本発明の第１の実施形態によるインバータ装置ＩＮＶを用いた空調装置のシステム構成を示すシステムブロック図である。
【０２１９】
自動車の車体の前部にはエンジンルームＥＲが設けられている。エンジンルームＥＲの後部には、エンジンルームＥＲとは仕切られた車室ＣＲが設けられている。エンジンルームＥＲは、自動車を駆動するために必要な機器及び空調装置を構成する一部の機器などを収納するための部屋である。車室ＣＲは、運転席に座ってハンドルを操作する運転者，助手席や後部座席に座る同乗者が乗車するための部屋である。車室ＣＲの内部（具体的にはエンジンルームＥＲ側でダッシュボードの下部）には、空調装置を構成する一部の機器が収納されている。
【０２２０】
エンジンルームＥＲには、空調装置の空調用冷媒を圧縮する圧縮機ＣＯＭが取り付けられている。圧縮機ＣＯＭにはモータＭが一体に取り付けられている。これにより、モータＭの出力である回転駆動力が圧縮機ＣＯＭに供給（伝達）され、圧縮機ＣＯＭが回転駆動される。圧縮機ＣＯＭで圧縮された空調用冷媒は吐出配管を介して凝縮器ＣＯＮに供給される。凝縮器ＣＯＮは、圧縮機ＣＯＭで圧縮した高温・高圧のガス状（気体状）の空調用冷媒を外気で冷やして液化するものであり、コンデンサとも呼ばれている。
【０２２１】
車室ＣＲの内部には、クーリングユニットを構成するエバポレータＥＶＡが設けられている。エバポレータＥＶＡは空気流路の内部に配置されており、配管を介して凝縮器CONから供給された空調用冷媒を気化し、空気を冷却する。空気流路ＡＦＷでエバポレータＥＶＡの上流側にはインテークブロワＩＢＲが配置されている。インテークブロワＩＢＲは外気或いは内気を空気流路ＡＦＷに送風する。空気流路ＡＦＷ内でエバポレータＥＶＡの下流側にはヒータユニットＨＥＡが配置されている。ヒータユニットＨＥＡは、エバポレータＥＶＡによって冷却された空気を暖める。
【０２２２】
インテークブロワＩＢＲによって空気流路ＡＦＷに空気（外気或いは内気）が送風されると、その空気はエバポレータＥＶＡによって冷却される。冷却された空気は空気流路ＡＦＷをヒータユニットＨＥＡ側に流れる。エバポレータＥＶＡとヒータユニットＨＥＡとの間の空気流路ＡＦＷ内にはエアミックスドワＡＭＤが設けられている。エアミックスドアＡＭＤは、ヒータユニットＨＥＡに流れる空気量とヒータユニットＨＥＡをバイパスする空気量を制御するものであり、エバポレータＥＶＡによって冷却された空気を分流させる。ヒータユニットＨＥＡ側に分流した空気はヒータユニットＨＥＡによって暖められ、ヒータユニットＨＥＡをバイパスした空気と混合される。これにより、車室ＣＲ内に送風される空気温度が制御される。混合した空気は、車室ＣＲ内に設けられた複数の吹出し口のいずれかから車室ＣＲ内に吹出される。これにより、車室ＣＲ内の温度が設定温度に制御される。
【０２２３】
エバポレータＥＶＡで気化された空調用冷媒は吸入配管を介して圧縮機ＣＯＭに供給されて圧縮される。圧縮された空調用冷媒は吐出配管を介して凝縮器ＣＯＮに供給されて液化される。液化された空調用冷媒は配管を介してエバポレータＥＶＡに供給されて気化される。空調装置においてはその冷凍サイクルが繰り返される。吐出配管，配管及び吸入配管は金属製の配管或いはフレキシブルホースで構成されている。
【０２２４】
モータＭは制御装置によって制御されている。モータＭと制御装置はエアコンシステムのアクチュエータを構成している。エアコンシステムは、車載用のバッテリＢＡＴを電源としている。制御装置はインバータ装置ＩＮＶであり、エアコン制御装置ＡＣＵからの回転数指令に基づいて、モータＭが出力回転数が目標回転数となるように、バッテリＢＡＴから供給された直流電力を多相の交流電力に変換し、モータＭに供給している。インバータ装置ＩＮＶには、前述した第１乃至第７実施形態のいずれかのインバータ装置ＩＮＶが用いられている。
【０２２５】
エアコン制御装置ＢＲＣＵは、運転者の温度設定値，車室ＣＲの温度検出値などの信号を入力とし、この入力信号から圧縮機ＣＯＭの作動・停止を判断し、その判断に応じて圧縮機ＣＯＭの作動に必要な回転数を指令値としてインバータ装置ＩＮＶに出力する。
【０２２６】
本実施形態によれば、エアコンシステムのモータＭの制御装置として、図１〜図７に示したものの他に、図１４〜図２９に示したものを用いることができ、これによって、小型化で信頼性の高いエアコンシステムの電動機駆動システムを低価格で提供できる。
【０２２７】
なお、以上説明した各実施形態では、直流電源としてバッテリを例に挙げて説明したが、燃料電池を用いてもよいものである。
【符号の説明】
【０２２８】
２…放熱ベース
２ｄ…放熱フィン
３…パワー半導体素子
１１ｃ，１１ｅ，１１ｇ…リード配線
１０…冷却媒体通路
５０…高熱伝導樹脂
ＰＭＵ…パワーモジュール
ＩＮＶ…インバータ装置
【図１】
0005511515.tif 000002
【図２】
0005511515.tif 000003
【図３】
0005511515.tif 000004
【図４】
0005511515.tif 000005
【図５】
0005511515.tif 000006
【図６】
0005511515.tif 000007
【図７】
0005511515.tif 000008
【図８】
0005511515.tif 000009
【図９】
0005511515.tif 000010
【図１０】
0005511515.tif 000011
【図１１】
0005511515.tif 000012
【図１２】
0005511515.tif 000013
【図１３】
0005511515.tif 000014
【図１４】
0005511515.tif 000015
【図１５】
0005511515.tif 000016
【図１６】
0005511515.tif 000017
【図１７】
0005511515.tif 000018
【図１８】
0005511515.tif 000019
【図１９】
0005511515.tif 000020
【図２０】
0005511515.tif 000021
【図２１】
0005511515.tif 000022
【図２２】
0005511515.tif 000023
【図２３】
0005511515.tif 000024
【図２４】
0005511515.tif 000025
【図２５】
0005511515.tif 000026
【図２６】
0005511515.tif 000027
【図２７】
0005511515.tif 000028
【図２８】
0005511515.tif 000029
【図２９】
0005511515.tif 000030
【図３０】
0005511515.tif 000031
【図３１】
0005511515.tif 000032
【図３２】
0005511515.tif 000033
【図３３】
0005511515.tif 000034
【図３４】
0005511515.tif 000035