(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏面側に複数の冷却フィン（２２）が備えられた冷却フィン付きプレート（２０）と、
半導体パワー素子が形成された半導体チップ（１１）とを有し、前記冷却フィン付きプレート（２０）の表面側に配置される半導体モジュール（１０）と、
液冷媒入口（３０ａ）および液冷媒出口（３０ｂ）を有する冷媒通路を構成する冷媒パイプ（３２）を備え、該冷媒パイプ（３２）に形成された開口部（３１）内に前記複数の冷却フィン（２２）を挿入した状態で前記半導体モジュール（１０）および前記冷却フィン付きプレート（２０）を固定することで、前記冷媒パイプ（３２）内に流動させられる前記液冷媒により前記冷却フィン付きプレート（２０）を冷却する冷却器（３０）と、を備えてなる半導体モジュールを備えた半導体装置の取り付け構造であって、
前記冷媒パイプ（３２）のうち前記開口部（３１）が形成された面とは反対側となる底面から上方に向かって突出させられたダム部（３５）が備えられており、該ダム部（３５）は、前記冷媒パイプ（３２）のうち前記複数の冷却フィン（２２）よりも前記液冷媒出口（３０ｂ）側に備えられていると共に、前記冷媒パイプ（３２）のうち前記複数の冷却フィン（２２）よりも前記液冷媒入口（３０ａ）側にも備えられ、前記複数の冷却フィン（２２）のすべてを挟むよう両側に配置されていると共に、該ダム部（３５）の先端は、前記複数の冷却フィン（２２）の先端より前記半導体モジュール（１０）側に突出しており、
前記冷却パイプ（３２）の底面は水平方向に対して所定角度（θ）傾斜させた状態で取り付け対象に設置されることで、前記液冷媒入口（３０ａ）よりも前記液冷媒出口（３０ｂ）の方が高い位置に配置されていることを特徴とする半導体モジュールを備えた半導体装置の取り付け構造。
【請求項２】
前記半導体モジュール（１０）は、前記冷却フィン付きプレート（２０）と一体構造とされていることを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュールを備えた半導体装置の取り付け構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体パワー素子が形成された半導体チップを樹脂モールドした半導体モジュールを冷却フィン付きプレート上に搭載したのち、液冷媒にて冷却を行う冷却器上に半導体モジュールおよび冷却フィン付きプレートを設置することで構成した冷却機能を有する半導体装置に関する。例えば、インバータ回路に備えられる上アーム（ハイサイド側素子）や下アーム（ローサイド側素子）に備えられる半導体パワー素子を樹脂モールドした半導体モジュールに適用すると好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１において、冷却機能を有する半導体装置が開示されている。この半導体装置では、半導体パワー素子が形成された半導体チップを樹脂モールドした半導体モジュールを冷却フィン付きプレート上に搭載したのち、液冷媒にて冷却を行う冷却器に対して半導体モジュールおよび冷却フィン付きプレートを設置した構成とされている。液冷媒が循環させられる冷却通路内に冷却フィンが挿入され、冷却フィンに液冷媒を接触させることで高い冷却効率が得られるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１６６６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、冷却器内の液冷媒の通路（具体的には液冷媒の通路を構成する冷媒パイプ）の上に冷却フィン付きプレートおよび半導体モジュールを配置しているため、冷却フィンにエアが溜まってしまう。例えば、冷却器に形成された開口部内に冷却フィンを挿入した状態で、冷却フィン付きプレートを冷却器に固定しており、冷却フィン付きプレートの位置が高いため、開口部内においてエアが溜まり易くなる。特に、冷媒洩れが生じないように開口部の外縁を囲むようにＯリングなどのシール部材を配置している場合、シール部材の配置場所を確保するために、冷媒パイプのうち開口部の外縁に対応した場所が通路側に突き出すよう肉厚形状とされると、その分、開口部の内壁面の厚みが厚くなり、その内部にエアが溜まり易くなる。このようなエアが溜まった部分では、液冷媒が冷却フィンに接触しない状態となるため、冷却効率が落ちてしまう。さらに、エアが溜まるのが冷却フィンの付け根の部分となるため、より冷却効率の低下を招くことになる。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みて、半導体モジュールおよび冷却フィン付きプレートを冷却器上に設置した半導体装置において、エアが溜まることを抑制し、冷却効率の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、液冷媒入口（３０ａ）および液冷媒出口（３０ｂ）を有する冷媒通路を構成する冷媒パイプ（３２）を備え、該冷媒パイプ（３２）に形成された開口部（３１）内に複数の冷却フィン（２２）を挿入した状態で半導体モジュール（１０）および冷却フィン付きプレート（２０）を固定することで、冷媒パイプ（３２）内に流動させられる液冷媒により冷却フィン付きプレート（２０）を冷却する冷却器（３０）と、を備えてなる半導体モジュールを備えた半導体装置の取り付け構造であって、冷媒パイプ（３２）のうち開口部（３１）が形成された面とは反対側となる底面から上方に向かって突出させられたダム部（３５）が備えられており、該ダム部（３５）は、冷媒パイプ（３２）のうち複数の冷却フィン（２２）よりも液冷媒出口（３０ｂ）側に備えられていることを特徴としている。
【０００７】
このように、冷媒パイプ（３２）に対してダム部（３５）を備えていることから、このダム部（３５）によって液冷媒の流れが堰き止められ、液冷媒がダム部（３５）の高さ以上に溜まってから液冷媒出口（３０ｂ）側に流れることになる。このため、開口部（３１）内にエアが溜まったとしても、液冷媒がダム部（３５）の高さに至るまで液面が上昇させられることになるため、溜まったエアを排出させることが可能となる。また、液冷媒が高い位置まで溜まることになるため、冷却フィン付きプレート（２０）に備えられた複数の冷却フィン（２２）の根元近傍まで液冷媒を接触させることが可能となる。
【０００８】
したがって、半導体モジュール（１０）および冷却フィン付きプレート（２０）を冷却器（３０）上に設置した半導体装置において、エアが溜まることを抑制できる。これにより、エアが溜まることによる冷却効率の低下を抑制することが可能となる。
【０００９】
また、請求項１に記載の発明では、ダム部（３５）は、冷媒パイプ（３２）のうち複数の冷却フィン（２２）よりも液冷媒入口（３０ａ）側にも備えられていることを特徴としている。
【００１０】
このように、冷媒パイプ（３２）のうち複数の冷却フィン（２２）よりも液冷媒入口（３０ａ）側にもダム部（３５）を備えることにより、複数の冷却フィン（２２）よりも液冷媒入口（３０ａ）側においても液面を高くすることが可能となり、より複数の冷却フィン（２２）の根元近傍まで液冷媒を接触させることが可能となる。これにより、よりエアが溜まることによる冷却効率の低下を抑制することが可能となる。
具体的には、請求項１に記載の発明においては、複数の冷却フィン（２２）のすべてを挟むよう両側にダム部（３５）を配置し、ダム部（３５）の先端が複数の冷却フィン（２２）の先端より半導体モジュール（１０）側に突出させられるようにしている。このような構成とすることで、上記効果を得るようにしている。
【００１３】
また、請求項１に記載の発明では、冷却パイプ（３２）の底面は水平方向に対して所定角度（θ）傾斜させた状態で取り付け対象に設置されることで、液冷媒入口（３０ａ）よりも液冷媒出口（３０ｂ）の方が高い位置に配置されていることを特徴としている。
【００１４】
このように、冷媒パイプ（３２）を傾斜させることで、エアが自然に液冷媒出口（３０ｂ）側に移動して、より排出され易くなるようにできる。したがって、よりエアが溜まることによる冷却効率の低下を抑制することが可能となる。
また、請求項２に記載の発明では、半導体モジュール（１０）は、冷却フィン付きプレート（２０）と一体構造とされていることを特徴としている。
半導体モジュール（１０）を別体として構成しておき、冷却フィン付きプレート（２０）に対して接合するような構造であっても構わないが、一体化構造とすれば、部品構成を簡略化できるし、製造も簡素化できる。
【００１５】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる半導体モジュールが備えられる半導体装置が適用されるインバータの回路図である。
【図２】半導体モジュールを備えた半導体装置の断面図である。
【図３】半導体モジュールを備えた半導体装置の上面レイアウト図である。
【図４】本発明の第２実施形態にかかる半導体モジュールを備えた半導体装置の断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態にかかる半導体モジュールを備えた半導体装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１８】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態では、本発明の一実施形態にかかる半導体モジュールの適用例として、三相モータ駆動用のインバータを例に挙げて説明する。
【００１９】
図１は、インバータ１の回路図である。図１に示すように、インバータ１は、直流電源２に基づいて負荷である三相モータ３を交流駆動するためのもので、昇圧回路４とインバータ出力回路５とを備えた構成とされている。
【００２０】
昇圧回路４は、直列接続した上下アーム４１、４２と、リアクトル４３およびコンデンサ４４にて構成されている。上下アーム４１、４２は、それぞれ、ＩＧＢＴ４１ａ、４２ａとフリーホイールダイオード（以下、ＦＷＤという）４１ｂ、４２ｂが並列接続された構成とされ、上下アーム４１、４２の間にリアクトル４３を介して直流電源２の正極側が接続されている。また、リアクトル４３よりも直流電源２側において、直流電源２と並列的にコンデンサ４４が接続されている。このようにして昇圧回路４が構成されている。
【００２１】
このように構成される昇圧回路４では、上アーム４１のＩＧＢＴ４１ａをオフ、下アーム４２のＩＧＢＴ４２ａをオンしているときに直流電源２からの電力供給に基づいてリアクトル４３がエネルギーを蓄積する。例えば直流電源２は２８８Ｖの電圧を発生させる２００Ｖ系のバッテリであり、この高電圧に基づいてリアクトル４３にエネルギーが蓄えられる。そして、上アーム４１のＩＧＢＴ４１ａをオン、下アーム４２のＩＧＢＴ４２ａをオフすると、リアクトル４３に蓄積されているエネルギーがインバータ出力回路５への電源供給ライン６に直流電源２よりも大きな電源電圧（例えば６５０Ｖ）を印加する。このような上下アーム４１、４２のＩＧＢＴ４１ａ、４２ａのオンオフ動作を交互に繰り返し行うことで、一定の電源電圧をインバータ出力回路５側に供給することができる。
【００２２】
なお、昇圧回路４とインバータ出力回路５との間において、電源供給ライン６とＧＮＤライン７との間にコンデンサ８および抵抗９が並列的に接続されている。コンデンサ８は、平滑用コンデンサであり、昇圧回路４における上下アーム４１、４２のＩＧＢＴ４１ａ、４２ａのスイッチング時のリプルの低減やノイズの影響を抑制して一定な電源電圧を形成するために用いられる。抵抗９は、放電抵抗であり、昇圧回路４における上アーム４１のＩＧＢＴ４１ａのオフ時に、コンデンサ８に蓄えられているエネルギーを消費するために備えられている。
【００２３】
インバータ出力回路５は、直列接続した上下アーム５１〜５６が三相分並列接続された構成とされ、上アーム５１、５３、５５と下アーム５２、５４、５６との中間電位を三相モータ３のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に順番に入れ替えながら印加する。すなわち、上下アーム５１〜５６は、それぞれ、ＩＧＢＴ５１ａ〜５６ａおよびＦＷＤ５１ｂ〜５６ｂを備えた構成とされ、各相の上下アーム５１〜５６のＩＧＢＴ５１ａ〜５６ａがオンオフ制御されることで、三相モータ３に対して周期の異なる三相の交流電流を供給する。これにより、三相モータ３の駆動を可能としている。
【００２４】
本実施形態では、昇圧回路４における上下アーム４１、４２もしくはインバータ出力回路５における上下アーム５１〜５６の少なくとも１つのアームを半導体モジュールとし、本発明の一実施形態を適用した半導体装置としている。
【００２５】
図２に、半導体モジュール１０を備えた半導体装置の断面図を示すと共に、図３に半導体モジュール１０を備えた半導体装置の上面レイアウト図を示す。なお、図２は、図３のＡ−Ａ’断面に相当する断面図である。以下、これらの図を参照して本実施形態に係る半導体モジュール１０を備えた半導体装置の構成について説明する。
【００２６】
図２に示すように、半導体装置は、半導体モジュール１０を冷却フィン付きプレート２０の上に搭載しつつ、冷却フィン付きプレート２０と共に半導体モジュール１０を冷却器３０に設置することで構成されている。この半導体装置は、図２の紙面上下方向を天地方向を向けて設置される。つまり、冷却器３０の上方に冷却フィン付きプレート２０が配置され、かつ、冷却フィン付きプレート２０の上方に半導体モジュール１０が配置された状態で、取り付け対象（例えば車両）に対して取り付けられている。
【００２７】
半導体モジュール１０は、半導体チップ１１、銅ブロック１２、第１、第２電気配線１３、１４、制御端子１５、絶縁材１６および樹脂モールド部１７を備えた構成とされており、冷却フィン付きプレート２０の上に搭載され、冷却フィン付きプレート２０と一体化されている。具体的には、冷却フィン付きプレート２０の上に各構成要素を搭載した状態で樹脂モールド部１７にて樹脂モールドされることで、半導体モジュール１０が冷却フィン付きプレート２０と一体化構造とされている。
【００２８】
半導体チップ１１には、上アーム４１、５１、５３、５５もしくは下アーム４２、５２、５４、５６のうちのいずれかが形成されている。ここでは、各アーム４１、４２、５１〜５６のうちの１つのみを半導体モジュール１０内に備えた１ｉｎ１構造について説明するが、それらのうちの２つを半導体モジュール１０内に備えた２ｉｎ１構造、インバータ出力回路５を構成する上下アーム５１〜５６のすべてを半導体モジュール１０内に備えた６ｉｎ１構造など、いずれのタイプのものについても本実施形態を適用できる。
【００２９】
本実施形態では、半導体チップ１１に形成されるＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａおよびＦＷＤ４１ｂ、４２ｂ、５１ｂ〜５６ｂを基板垂直方向に電流を流す縦型素子として形成しており、半導体チップ１１の表面側と裏面側に各種パッドが形成されている。具体的には、半導体チップ１１の表面側には、ＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａのゲートに接続されるパッドが形成されていると共に、ＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａのエミッタおよびＦＷＤ４１ｂ、４２ｂ、５１ｂ〜５１ｄのカソードに接続されるパッドが形成されている。また、裏面側は、裏面全面がＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａのコレクタおよびＦＷＤ４１ｂ、４２ｂ、５１ｂ〜５１ｄのアノードに繋がるパッドとされている。
【００３０】
銅ブロック１２は、ヒートスプレッダとなる金属ブロックに相当するものであり、半導体チップ１１における裏面側において、はんだ１８ａを介して、ＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａのコレクタおよびＦＷＤ４１ｂ、４２ｂ、５１ｂ〜５６ｂのカソードと接続されている。
【００３１】
第１電気配線１３は、半導体チップ１１の正極端子を構成するものであり、銅ブロック１２に対して第１電気配線１３が一体成形もしくは溶接等によって接合され、銅ブロック１２を介して半導体チップ１１の裏面側に備えられたパッドに電気的に接続されている。第１電気配線１３における銅ブロック１２とは反対側の端部は、樹脂モールド部１７から露出させられており、この露出部分を通じて外部との接続が行えるように構成されている。
【００３２】
第２電気配線１４は、半導体チップ１１の負極端子を構成するものであり、はんだ１８ｂを介して半導体チップ１１の表面側のＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａのエミッタおよびＦＷＤ４１ｂ、４２ｂ、５１ｂ〜５１ｄのカソードに接続されるパッドに電気的に接続されている。第２電気配線１４における半導体チップ１１とは反対側の端部は、樹脂モールド部１７から露出させられており、この露出部分を通じて外部との接続が行えるように構成されている。
【００３３】
制御端子１５は、ＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａのゲート配線となるもので、半導体チップ１１の表面側に形成されたＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａのゲートに接続されるパッドにボンディングワイヤ１９を介して電気的に接続されている。制御端子１５における半導体チップ１１とは反対側の端部は、樹脂モールド部１７から露出させられており、この露出部分を通じて外部との接続が行えるように構成されている。
【００３４】
絶縁材１６は、銅ブロック１２と冷却フィン付きプレート２０との間の絶縁性を確保するために備えられるもので、板状とされ、銅ブロック１２と冷却フィン付きプレート２０の間に挟み込まれている。
【００３５】
樹脂モールド部１７は、冷却フィン付きプレート２０の表面側に上述した各部を搭載したのち、これらを成形型に設置し、その成形型内に樹脂を注入してモールド化することで構成される。この樹脂モールド部１７により、第１、第２電気配線１３、１４および制御端子１５の露出箇所以外が覆われることで、半導体チップ１１などが保護されている。このような構造により、本実施形態の半導体モジュール１０が構成されている。
【００３６】
冷却フィン付きプレート２０は、熱伝導率の高い金属、例えば銅やアルミニウム等で構成されており、平坦面を構成するプレート部２１と冷却フィン２２とを備えた構成とされている。具体的には、プレート部２１の表面側が平坦面とされていると共に裏面側に冷却フィン２２が突き出すように備えられることで、冷却フィン付きプレート２０が構成されている。この冷却フィン付きプレート２０の平坦面とされた表面側に、絶縁材１６を介して、はんだ１８ａ、１８ｂやボンディングワイヤ１９による電気的な接続を終えた半導体チップ１１、銅ブロック１２、第１、第２電気配線１３、１４、制御端子１５が搭載されている。
【００３７】
また、冷却フィン２２の形状は問わないが、本実施形態では、図３に示されるように冷却フィン２２を複数のピンにて構成したピンタイプとしている。その他、例えば一方向を長手方向とする薄板状のフィンが複数本等間隔に並べられたストレートフィン等としても構わない。このように、冷却フィン２２を設けることによって表面積を稼ぐことができ、熱交換の効率を高めることができる。
【００３８】
なお、冷却フィン付きプレート２０のプレート部２１の表面側は、基本的には平坦面とされるが、部分的に凹部などが設けられることで樹脂モールド部１７の接合が強固になるようにしてある。
【００３９】
冷却器３０は、図２および図３に示されるように、一方向を液冷媒入口３０ａとし、その反対側を液冷媒出口３０ｂとする冷媒通路を構成している。この冷却器３０の開口部３１内に冷却フィン付きプレート２０が冷却フィン２２側から差し込まれた状態で固定されることで、冷却フィン２２が液冷媒に接し、液冷媒による冷却が行えるようになっている。
【００４０】
具体的には、冷却器３０は、例えば樹脂で構成された冷媒パイプ３２にて構成されている。冷媒パイプ３２は、中央部において幅広とされており、この中央部に形成された開口部３１内に冷却フィン２２が挿入されることで冷却フィン付きプレート２０が設置されている。冷媒パイプ３２には開口部３１の周囲を囲むように溝３３が形成されており、この溝３３内にシール部材としてのＯリング３４が配置されることで、冷媒パイプ３２と冷却フィン付きプレート２０のプレート部２１との間の隙間を通じた開口部３１からの液冷媒洩れが防止されている。そして、このように冷媒パイプ３２に対してＯリング３４の配置場所を確保するために溝３３を形成しているため、冷媒パイプ３２のうち開口部３１の外縁に対応した場所が冷媒通路側に突き出すよう肉厚形状とされている。
【００４１】
このように構成される冷却器３０に対して、本実施形態では、冷却フィン２２よりも液冷媒出口３０ｂ側において、冷媒パイプ３２のうち開口部３１が形成された面とは反対の面である底面から上方に向かって突出させられたダム部３５が備えられている。ダム部３５は、液冷媒を堰き止めるためのものであり、その先端が開口部３１内に入り込む高さとされると好ましい。また、ダム部３５は、図３に示すように、液冷媒の流れの方向（液冷媒入口３０ａから液冷媒出口３０ｂに向かう方向）、つまり紙面左右方向に対して垂直方向を長手方向として延設されており、冷媒通路の幅方向のほぼ全域に形成されている。
【００４２】
以上のような構造により、本実施形態にかかる半導体モジュール１０を備えた半導体装置が構成されている。このように構成された半導体装置では、ＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａのオンオフ動作に伴って半導体チップ１１が発熱すると、その熱が冷却フィン付きプレート２０に伝わる。そして、冷却フィン付きプレート２０に備えられた冷却フィン２２に接触するように冷媒パイプ３２内に液冷媒が流動させられているため、高い冷却効果により、半導体チップ１１の温度上昇を抑制することが可能となる。
【００４３】
そして、本実施形態では、冷媒パイプ３２に対してダム部３５を備えていることから、このダム部３５によって液冷媒の流れが堰き止められ、液冷媒がダム部３５の高さ以上に溜まってから液冷媒出口３０ｂ側に流れることになる。このため、開口部３１内にエアが溜まったとしても、液冷媒がダム部３５の高さに至るまで液面が上昇させられることになり、溜まったエアを排出させることが可能となる。また、液冷媒が高い位置まで溜まることになるため、冷却フィン付きプレート２０に備えられた冷却フィン２２の根元近傍まで液冷媒を接触させることが可能となる。
【００４４】
したがって、半導体モジュール１０および冷却フィン付きプレート２０を冷却器３０上に設置した半導体装置において、エアが溜まることを抑制できる。これにより、エアが溜まることによる冷却効率の低下を抑制することが可能となる。
【００４５】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の半導体モジュール１０を備えた半導体装置は、第１実施形態に対してダム部３５の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００４６】
図４は、本実施形態にかかる半導体モジュール１０を備えた半導体装置の断面図である。この図に示したように、本実施形態では、冷却フィン２２よりも液冷媒出口３０ｂ側だけでなく、冷却フィン２２よりも液冷媒入口３０ａ側にもダム部３５を備えた構成としている。この冷却フィン２２よりも液冷媒入口３０ａ側に配置されたダム部３５は、冷却フィン２２よりも液冷媒出口３０ｂ側に配置されたダム部３５と同じ高さとされ、液冷媒の流れの方向に対して垂直方向を長手方向として延設されており、冷媒通路の幅方向のほぼ全域に形成されている。
【００４７】
このように、冷却フィン２２よりも液冷媒入口３０ａ側にもダム部３５を備えることにより、両ダム部３５の間に液冷媒が溜められることになるため、よりエアを排出し易くすることが可能となる。また、冷却フィン２２よりも液冷媒入口３０ａ側においても液面を高くすることが可能となるため、より冷却フィン２２の根元近傍まで液冷媒を接触させることが可能となる。これにより、よりエアが溜まることによる冷却効率の低下を抑制することが可能となる。
【００４８】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の半導体モジュール１０を備えた半導体装置は、第１実施形態に対して半導体装置の設置形態を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００４９】
図５は、本実施形態にかかる半導体モジュール１０を備えた半導体装置の断面図である。この図は、半導体装置を取り付け対象に設置したときの様子を示している。この図に示されるように、本実施形態では、半導体モジュール１０を備えた半導体装置の液冷媒出口３０ｂ側が液冷媒入口３０ａ側よりも高い位置に配置されるようにしている。具体的には、冷媒パイプ３２の底面を水平方向に対して所定角度θだけ傾斜させた状態で取り付け対象に設置されるようにしている。このように構成すれば、エアが自然に液冷媒出口３０ｂ側に移動して、より排出され易くなるようにでき、よりエアを少なくすることができる。また、冷媒パイプ３２を傾斜させることで、液冷媒入口３０ａ側において、液冷媒の液面をより高い位置まで移動させることが可能となる。したがって、よりエアが溜まることによる冷却効率の低下を抑制することが可能となる。
【００５０】
（他の実施形態）
上記実施形態では、三相モータ３を駆動するインバータ１について説明したが、半導体装置としてはインバータ１に限るものではなく、少なくとも半導体モジュール１０が備えられるものであれば、どのようなものに対しても第１〜第３実施形態に示した構成を適用することができる。例えば、コンバータなどに対して第１〜第３実施形態に示した構成を適用することができる。
【００５１】
また、上記実施形態では、半導体チップ１１にＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａやＦＷＤ４１ｂ、４２ｂ、５１ｂ〜５６ｂが一体形成されているものについて説明したが、これらがそれぞれ別チップとされている構造についても本発明を適用することができる。さらに、半導体パワー素子としてＩＧＢＴを例に挙げて説明したが、他の素子、例えばパワーＭＯＳＦＥＴなどが用いられる場合についても、本発明を適用することも可能である。
【００５２】
また、上記実施形態では、冷却フィン付きプレート２０に対して半導体モジュール１０を一体化した構造について説明したが、予め半導体モジュール１０を別体として構成しておき、冷却フィン付きプレート２０に対して接合するような構造であっても構わない。ただし、一体化構造とすれば、部品構成を簡略化できるし、製造も簡素化できる。
【符号の説明】
【００５３】
１                      インバータ
３                      三相モータ
４                      昇圧回路
５                      インバータ出力回路
１０                    半導体モジュール
１１                    半導体チップ
１２                    銅ブロック
１６                    絶縁材
１７                    樹脂モールド部
２０                    冷却フィン付きプレート
２２                    冷却フィン
３０                    冷却器
３１                    開口部
３２                    冷媒パイプ
３５                    ダム部
４１、５１、５３、５５  上アーム
４２、５２、５４、５６  下アーム
【図１】
0005464062.tif 000002
【図２】
0005464062.tif 000003
【図３】
0005464062.tif 000004
【図４】
0005464062.tif 000005
【図５】
0005464062.tif 000006