(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有するケースと
前記ケースに収納された半導体素子と、
前記ケースに収納され、前記半導体素子の一方の面側に配置された第一の導体板と、
前記ケースに収納され、前記半導体素子の他方の面側に配置された第二の導体板と、
前記第一の導体板に電気的に接続された直流電力を供給するための正極バスバーと、
前記第二の導体板に電気的に接続された直流電力を供給するための負極バスバーと、
前記ケースの開口部を塞ぐための第一樹脂材と、
前記半導体素子や前記第一の導体板および前記第二の導体板を封止するための前記第一樹脂材とは異なる材料からなる第二樹脂材と、を備え、
前記正極バスバーと前記負極バスバーは、前記ケース内から前記開口部を介して前記ケース外に伸びる形状を成し、
前記第一樹脂材は、前記正極および前記負極バスバーの間を埋め、前記半導体素子と前記第一樹脂材との間が前記第二樹脂材によって埋められ、
前記正極バスバーと前記負極バスバーとは互いに対向するように並べて配置され、前記正極と前記負極バスバーとの間は前記第一樹脂材により塞がれており、
前記開口部を塞いでいる前記第一樹脂材は、前記開口部の開口を形成しているケースに向かって突出する突起部を備えていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
開口部を有するケースと
前記ケースに収納された半導体素子と、
前記ケースに収納され、前記半導体素子の一方の面側に配置された第一の導体板と、
前記ケースに収納され、前記半導体素子の他方の面側に配置された第二の導体板と、
前記第一の導体板に電気的に接続された直流電力を供給するための正極バスバーと、
前記第二の導体板に電気的に接続された直流電力を供給するための負極バスバーと、
前記半導体素子を制御する制御信号を伝えるための信号線と、を備え、
前記正極バスバーと前記負極バスバーと前記信号線は前記ケース内部から前記ケースの開口部を介して前記ケース外に伸びており、
前記ケースの開口部に前記開口部を塞ぐための第一樹脂材が更に設けられ、
前記正極バスバーと前記負極バスバーと前記信号線は、前記第一樹脂材により支持され、
前記ケース内の前記半導体素子と前記第一樹脂材との間を埋めるための、前記第一樹脂材とは異なる材料からなる第二樹脂材が更に充填され、
前記正極バスバーと前記負極バスバーとは互いに対向するように並べて配置され、前記正極と前記負極バスバーとの間は前記第一樹脂材により塞がれており、
前記開口部を塞いでいる前記第一樹脂材は、前記開口部の開口を形成しているケースに向かって突出する突起部を備えていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載された半導体装置であって、
前記第一樹脂材に設けられた前記突起部の先端は、前記ケース内面に密着すると共に押しつぶされた形状を為していることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の内の一に記載の半導体装置において、
前記半導体素子と前記第一導体板、または前記半導体素子と前記第二導体板は、はんだ層を介して電気的に接続されており、前記第一樹脂材は前記はんだ材の溶融温度よりも高い溶融温度の材料であることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の内の一に記載の電力変換装置において、
前記第一樹脂材における前記半導体素子が配置された側に、前記第二樹脂材と嵌合するための嵌合部が設けられ、前記嵌合部は孔、または、凹凸形状を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
対向する幅広の第１と第２の面を有し、前記第１の面と第２の面との間の面に開口を有するパワーモジュールケースと、
前記ケースに収納され、インバータの上アーム回路と下アーム回路とをそれぞれ構成する上アームスイッチ素子と下アームスイッチ素子と、
前記ケースに収納され、前記上アームスイッチ素子の一方の面側に配置され、前記上アームスイッチ素子の一方の面と電気的に接続される第一の導体板と、
前記ケースに収納され、前記下アームスイッチ素子の他方の面側に配置され、前記下アームスイッチ素子の他方の面と電気的に接続される第二の導体板と、前記上アームスイッチ素子の他方の面と前記下アームスイッチ素子の一方の面とを電気的に接続することにより前記上アームスイッチ素子と前記下アームスイッチ素子とを直列接続するための第一の導体と、
直列接続された前記上アームスイッチ素子と前記下アームスイッチ素子に直流電力を供給するための正極バスバーと負極バスバーと、
前記上アームスイッチ素子と前記下アームスイッチ素子とを制御する制御信号を伝えるための複数の信号線と、を備え、
前記正極バスバーと前記負極バスバーと前記複数の信号線は前記パワーモジュールケースの内部から前記パワーモジュールケースの開口を介して前記パワーモジュールケースの外に伸びる形状を成しており、
前記開口を塞ぐための第一樹脂材で形成された第１モールド体が更に開口部に設けられ、前記第１モールド体により前記複数の信号線が固定され、さらに前記前記第１モールド体により正極バスバーと前記負極バスバーとが互いに対向した状態で並べて配置されるように支持され、
前記上アームスイッチ素子と前記下アームスイッチ素子と前記第一の導体板と前記第二の導体板と前記第一の導体との間を、前記第一樹脂材とは異なる材料からなる第二樹脂材で埋められ、
前記パワーモジュールケースの前記第１の面と第２の面との外側にそれぞれ放熱のためのフィンを設け、
前記第１の面と第２の面との内側に、前記第１の面と第２の面とに対向するようにして前記第一の導体板と前記第二の導体板とをそれぞれ配置し、前記第一の導体板と前記第二の導体板と、前記パワーモジュールケースの前記第１の面と第２の面のそれぞれの内側とを、絶縁シートを介して固着し、
前記パワーモジュールケースの内面に対向する前記第一モールド体の外側面に、前記パワーモジュールケースの内面に向かって突出する突起が形成されていることを特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項７】
請求項６に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
前記パワーモジュールケースの内部から前記開口を通り、前記パワーモジュールケースの外部に伸びる交流バスバーが設けられ、
前記交流バスバーは、前記上アームスイッチ素子と前記下アームスイッチ素子とを直列接続するための第一の導体と、電気的に接続しており、
前記第一の導体板と前記正極バスバーとは前記パワーモジュールケースの前記第１の面側に位置しており、
前記第二の導体板と前記負極バスバーとは前記パワーモジュールケースの前記第２の面側に位置しており、
第三の導体板と第四の導体板とが更に設けられ、
前記第一の導体板と前記第三の導体板とは前記上アームスイッチ素子を挟んで対向するように配置されており、
前記第二の導体板と前記第四の導体板とは前記下アームスイッチ素子を挟んで対向するように配置されており、
前記第一の導体板と前記第四の導体板とは、絶縁シートを介して前記パワーモジュールケースの前記第１の面の内側に固着しており、
前記第二の導体板と前記第三の導体板とは、絶縁シートを介して前記パワーモジュールケースの前記第２の面の内側に固着しており、
前記第三の導体板と前記第四の導体板とが前記第一の導体を介して電気的に接続していることを特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項８】
請求項７に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
前記正極バスバーあるいは前記負極バスバーの前記パワーモジュールケースの内から外に伸びる第一方向に対してこの第一方向を横切る第二方向に沿って、前記第一の導体板と前記第四の導体板とが並べて配置されており、
前記第三の導体板と前記第二の導体板とが、前記第二方向に沿って並べて配置されていることを特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項９】
請求項８に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
前記上アーム回路は並列接続された複数の上アームスイッチ素子を有しており、
前記下アーム回路は並列接続された複数の下アームスイッチ素子を有しており、
前記複数の上アームスイッチ素子は前記第一の導体板と前記第三の導体板との間に、前記第二方向に沿って並べて配置されており、
前記複数の下アームスイッチ素子は前記第四の導体板と前記第二の導体板との間に、前記第二方向に沿って並べて配置されていることを特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項１０】
冷却媒体を流す流路を形成する冷却部と、
前記冷却部の流路に設けられた複数のパワー半導体モジュールと、
平滑用のコンデンサモジュールと、を備え、
前記各パワー半導体モジュールは次の構成を有している電力変換装置であって、
対向する幅広の第１と第２の面を有し、前記第１の面と第２の面との間の面に開口を有するパワーモジュールケースと、
前記ケースに収納され、インバータの上アーム回路と下アーム回路とをそれぞれ構成する上アームスイッチ素子と下アームスイッチ素子と、
前記ケースに収納され、前記上アームスイッチ素子の一方の面側に配置され、前記上アームスイッチ素子の一方の面と電気的に接続される第一の導体板と、
前記ケースに収納され、前記下アームスイッチ素子の他方の面側に配置され、前記下アームスイッチ素子の他方の面と電気的に接続される第二の導体板と、前記上アームスイッチ素子の他方の面と前記下アームスイッチ素子の一方の面とを電気的に接続することにより前記上アームスイッチ素子と前記下アームスイッチ素子とを直列接続するための第一の導体と、
直列接続された前記上アームスイッチ素子と前記下アームスイッチ素子に直流電力を供給するための正極バスバーと負極バスバーと、
前記上アームスイッチ素子と前記下アームスイッチ素子とを制御する制御信号を伝えるための複数の信号線と、を備え、
前記正極バスバーと前記負極バスバーと前記複数の信号線は前記パワーモジュールケースの内部から前記パワーモジュールケースの開口を介して前記パワーモジュールケースの外に伸びる形状を成しており、
前記開口を塞ぐための第一樹脂材で形成された第１モールド体が更に開口部に設けられ、前記第１モールド体により前記複数の信号線が固定され、さらに前記第１モールド体により正極バスバーと前記負極バスバーとが互いに対向した状態で並べて配置されるように支持され、
前記上アームスイッチ素子と前記下アームスイッチ素子と前記第一の導体板と前記第二の導体板と前記第一の導体との間を、前記第一樹脂材とは異なる材料からなる第二樹脂材で埋められ、
前記パワーモジュールケースの前記第１の面と第２の面との外側にそれぞれ放熱のためのフィンを設け、
前記第１の面と第２の面との内側に、前記第１の面と第２の面とに対向するようにして前記第一の導体板と前記第二の導体板とをそれぞれ配置し、前記第一の導体板と前記第二の導体板と、前記パワーモジュールケースの前記第１の面と第２の面のそれぞれの内側とを、絶縁シートを介して固着し、
前記パワーモジュールケースの内面に対向する前記第一モールド体の外側面に、前記パワーモジュールケースの内面向かって突出する突起が形成されている電力変換装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電力変換装置において、
前記パワーモジュールケースの内部から前記開口を通り、前記パワーモジュールケースの外部に伸びる交流バスバーが設けられ、
前記交流バスバーは、前記上アームスイッチ素子と前記下アームスイッチ素子とを直列接続するための第一の導体と、電気的に接続しており、
前記第一の導体板と前記正極バスバーとは前記パワーモジュールケースの前記第１の面側に位置しており、
前記第二の導体板と前記負極バスバーとは前記パワーモジュールケースの前記第２の面側に位置しており、
第三の導体板と第四の導体板とが更に設けられ、
前記第一の導体板と前記第三の導体板とは前記上アームスイッチ素子を挟んで対向するように配置されており、
前記第二の導体板と前記第四の導体板とは前記下アームスイッチ素子を挟んで対向するように配置されており、
前記第一の導体板と前記第四の導体板とは、絶縁シートを介して前記パワーモジュールケースの前記第１の面の内側に固着しており、
前記第二の導体板と前記第三の導体板とは、絶縁シートを介して前記パワーモジュールケースの前記第２の面の内側に固着しており、
前記第三の導体板と前記第四の導体板とが前記第一の導体を介して電気的に接続している電力変換装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電力変換装置において、
前記正極バスバーあるいは前記負極バスバーの前記パワーモジュールケースの内から外に伸びる第一方向に対してこの第一方向を横切る第二方向に沿って、前記第一の導体板と前記第四の導体板とが並べて配置されており、
前記第三の導体板と前記第二の導体板とが、前記第二方向に沿って並べて配置されている電力変換装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の電力変換装置において、
前記上アーム回路は並列接続された複数の上アームスイッチ素子を有しており、
前記下アーム回路は並列接続された複数の下アームスイッチ素子を有しており、
前記複数の上アームスイッチ素子は前記第一の導体板と前記第三の導体板との間に、前記第二方向に沿って並べて配置されており、
前記複数の下アームスイッチ素子は前記第四の導体板と前記第二の導体板との間に、前記第二方向に沿って並べて配置されている電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を内蔵する半導体装置、およびインバータ回路に使用するためのパワー半導体モジュール、およびインバータ回路を備えた電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体用のケース内に半導体素子を内蔵する半導体装置では、上記半導体の素子を水分などから保護するために、上記ケースの内部に絶縁性の樹脂材が充填される。このような半導体装置では、内蔵する半導体素子を他の電気部品と接続するための接続端子を上記ケースの外に設けることとなり、半導体用のケースの外側に設けられた前記接続端子と、筐体内の上記半導体素子とを電気的に接続するための接続導体が設けられている。このような半導体装置は例えば特開２００７−５３２９５号公報（特許文献１）や特開２００８−１９３８６７号公報（特許文献２）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−５３２９５号公報
【特許文献２】特開２００８−１９３８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体用ケース内に上記半導体素子及び上記接続導体を内蔵し、上記ケース内に絶縁性樹脂を充填する構造の半導体装置では、樹脂を充填し易い構造あるいは樹脂の充填方法が望まれている。半導体装置を樹脂がより充填し易い構造とすることにより、半導体装置の生産性が向上する。
【０００５】
特にパワー半導体素子をケース内に内蔵したパワー半導体モジュールでは、パワー半導体素子を流れる電流が大きいため、パワー半導体素子と端子とを接続する接続導体は板状、すなわち断面が略角型の形状となる可能性がある。上記接続導体やパワー半導体素子が収納されたパワー半導体モジュールに絶縁性の樹脂を充填する場合に、より充填し易い構造が望ましく、これにより生産性の向上が期待できる。
【０００６】
本発明の目的は、生産性の優れた半導体装置あるいはパワー半導体モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するための第１の発明は次のとおりである。
【０００８】
半導体ケースと、前記ケース内部に配置された半導体素子と、前記半導体素子と端子とを電気的に接続するための第一および第二の接続導体と、前記半導体ケースの開口部に設けられ、前記端子と前期接続導体を勘合する第一樹脂材と、前記半導体素子を覆うように充填され、前記第一樹脂材とは異なる第二樹脂材と、を備えた半導体装置。
【０００９】
上記課題を達成するための他の発明は次のとおりである。
【００１０】
パワーモジュールケースと、前記ケースに収納された第一と第二の導体板と、前記第一の導体板３１５に設けられた上アームスイッチ素子１５５等と、前記第二の導体板に設けられた下アームスイッチ素子と、前記上アームスイッチ素子１５５等と前記下アームスイッチ素子１５７等とを直列接続するための第一の導体と、直列接続された前記上アームスイッチ素子１５５等と前記下アームスイッチ素子１５７等とに直流電力を供給するための直流正極導体板３１５と直流負極導体板３１９と、前記上アームスイッチ素子１５５等と前記下アームスイッチ素子１５７等とを制御する制御信号を伝えるための複数の信号線３２６Ｕ，３２６Ｌと、を備え、前記開口を塞ぐための補助モールド体６００で形成された第１モールド体が更に開口部に設けられ、前記補助モールド体６００により直流正極導体板３１５と前記直流負極導体板３１９とが互いに対向した状態で並べて配置されるように支持され、前記上アームスイッチ素子１５５等と前記下アームスイッチ素子１５７等と前記第一の導体板３１５と前記第二の導体板３１９との間を、前記補助モールド体６００とは異なる材料からなる第二樹脂材３５０で埋めていることを特徴とするパワー半導体モジュール。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、絶縁性の樹脂がより充填しやすくなり、生産性の優れた半導体装置あるいはパワー半導体モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態による半導体装置を実装した車両の制御ブロック図である。
【図２】本実施形態による半導体装置の電力変換回路である。
【図３】本実施形態による半導体装置の両面冷却型パワーモジュールである。
【図４（ａ）】本実施形態による半導体装置における両面冷却型パワーモジュールのモールド材を除いた図である。
【図４（ｂ）】本実施形態による半導体装置における両面冷却型パワーモジュールのモールド材を除いた場合の斜視図である。
【図４（ｃ）】本実施形態による半導体装置における両面冷却型パワーモジュールのモールド材を除いた場合の分解斜視図である。
【図４（ｄ）】本実施形態による半導体装置における両面冷却型パワーモジュールの回路図である。
【図５】本実施形態による半導体装置における両面冷却型パワーモジュールの電流経路の説明図である。
【図６（ａ）】本実施形態による半導体装置における両面冷却型パワーモジュールの補助モールド体の説明図である。
【図６（ｂ）】本実施形態による半導体装置における両面冷却型パワーモジュールの補助モールド体の側面図である。
【図６（ｃ）】本実施形態による半導体装置における両面冷却型パワーモジュールの補助モールド体の側面図（ｂ）のＡ−Ａ断面で切断した切断面の図である。
【図６（ｄ）】本実施形態による半導体装置における両面冷却型パワーモジュールの補助モールド体の側面図（ｂ）の透視図である。
【図７】本実施形態による半導体装置における両面冷却型パワーモジュールの成型方法である。
【図８】本実施形態による半導体装置における両面冷却型パワーモジュールの分解図である。
【図９】本実施形態による半導体装置における両面冷却型パワーモジュールの組み立て方法を説明する図である。
【図１０】本発明による半導体装置における両面冷却型パワーモジュールの水路との組み立てを説明する図である。
【図１１】本実施形態による半導体装置における両面冷却型パワーモジュールの他の実施例を示す図である。
【図１２】本実施形態による半導体装置における両面冷却型パワーモジュールの他の実施例での補助モールド体である。
【図１３】本実施形態による半導体装置の全体構造である。
【図１４】本実施形態による半導体装置における全体構造の断面図である。
【図１５】本実施形態による半導体装置における水路の構造である。
【図１６】本実施形態による半導体装置における全体構造で、両面冷却型パワーモジュールを実装した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態に係る両面冷却型パワーモジュールとこれを用いた電力変換装置について、図面を参照しながら以下詳細に説明する。本発明の実施形態に係る電力変換装置は、ハイブリッド用の自動車や純粋な電気自動車に適用可能である。ここでは、代表例として、本発明の実施形態に係る電力変換装置をハイブリッド自動車に適用した場合の、制御構成と電力変換装置の回路構成について、図１と図２を用いて説明する。
【００１４】
本発明の実施形態に係るパワーモジュールとこれを用いた電力変換装置では、自動車に搭載される回転電機駆動システムの車載用電力変換装置、特に、車両駆動用電機システムに用いられ、搭載環境や動作的環境などが大変厳しい車両駆動用インバータ装置を例に挙げて説明する。車両駆動用インバータ装置は、車両駆動用電動機の駆動を制御する制御装置として車両駆動用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或いは車載発電装置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両駆動用電動機に供給して車両駆動用電動機の駆動を制御する。また、車両駆動用電動機は発電機としての機能も有しているので、車両駆動用インバータ装置は、運転モードに応じて車両駆動用電動機の発生する交流電力を直流電力に変換する機能も有している。変換された直流電力は車載バッテリに供給される。
【００１５】
なお、本実施形態の構成は、自動車やトラックなどの車両駆動用電力変換装置として最適であるが、これら以外の電力変換装置に対しても適用可能である。例えば、電車や船舶，航空機などの電力変換装置や、工場の設備を駆動する電動機の制御装置として用いられる産業用電力変換装置、あるいは、家庭の太陽光発電システムや家庭の電化製品を駆動する電動機の制御装置に用いられたりする、家庭用電力変換装置に対しても適用可能である。
【実施例１】
【００１６】
図１はハイブリッド自動車の制御ブロックを示す。ハイブリッド自動車（以下、ＨＥＶと記述する）１１０は２つの車両駆動用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１２０を動力源としたエンジン駆動システムである。もう１つは、モータジェネレータ１９２や１９４を動力源とする回転電機駆動システムである。回転電機駆動システムでは、モータジェネレータ１９２や１９４を駆動源として備えており、モータジェネレータ１９２や１９４としては同期機あるいは誘導機が使用され、モータジェネレータ１９２や１９４は制御によりモータとしても、あるいは発電機としても動作する。これらの機能に基づき、この明細書ではモータジェネレータと記すが、これらは代表的な使用例であり、モータジェネレータ１９２あるいは１９４をモータのみあるいは発電機のみとして使用しても良く、いかに説明するインバータ１４０や１４２によりモータジェネレータ１９２あるいは１９４が制御され、この制御においてモータとして動作したり発電機として動作したりする。
【００１７】
本発明は、図１に示すＨＥＶに使用できることは当然であるが、エンジン駆動システムを使用しない純粋な電気自動車にも適用できることは当然である。ＨＥＶの回転電機駆動システムも純粋な電気自動車の駆動システムも本発明の関係する部分は、基本的な動作や構成が共通しており、煩雑さを避けるために、以下代表してＨＥＶの例で説明する。
【００１８】
車体のフロント部には一対の前輪１１２が設けられた前輪車軸１１４が回転可能に軸支されている。本実施の形態では、動力によって駆動される主輪を前輪１１２とし、連れ回される従輪を後輪とする、いわゆる前輪駆動方式を採用しているが、この逆、すなわち後輪駆動方式を採用しても構わない。
【００１９】
前輪車軸１１４には、デファレンシャルギア（以下ＤＥＦと記す）１１６が設けられ、前輪車軸１１４は、ＤＥＦ１１６の出力側に機械的に接続されている。前輪側ＤＥＦ１１６の入力側には、変速機１１８の出力軸が機械的に接続され、前輪側ＤＥＦ１１６は、変速機１１８によって変速されたトルクを受け、左右の前輪車軸１１４に分配する。変速機１１８の入力側には、モータジェネレータ１９２の出力側が機械的に接続されている。モータジェネレータ１９２の入力側には、動力分配機構１２２を介してエンジン１２０の出力側あるいはモータジェネレータ１９４の出力側が機械的に接続されている。なお、モータジェネレータ１９２，１９４および動力分配機構１２２は、変速機１１８の筐体の内部に収納されている。
【００２０】
モータジェネレータ１９２および１９４は、誘導機でも良いが、本実施の形態ではより効率向上に優れている、回転子に永久磁石を備えた同期機が使用されている。誘導機や同期機の固定子が有する固定子巻線に供給される交流電力がインバータ回路部１４０，１４２によって制御されることにより、モータジェネレータ１９２，１９４のモータあるいは発電機としての動作やその特性が制御される。インバータ回路部１４０，１４２にはバッテリ１３６が接続されており、バッテリ１３６とインバータ回路部１４０，１４２との間において電力の授受が可能である。
【００２１】
本実施の形態では、ＨＥＶ１１０は、モータジェネレータ１９２およびインバータ回路部１４０からなる第１電動発電ユニットと、モータジェネレータ１９４およびインバータ回路部１４２からなる第２電動発電ユニットとの２つを備え、運転状態に応じてそれらを使い分けている。すなわち、エンジン１２０からの動力によって車両を駆動している状況において、車両の駆動トルクをアシストする場合には、第２電動発電ユニットを発電ユニットとしてエンジン１２０の動力によって作動させて発電させ、その発電によって得られた電力によって第１電動発電ユニットを電動ユニットとして作動させる。また、同様の状況において車両の車速をアシストする場合には、第１電動発電ユニットを発電ユニットとしてエンジン１２０の動力によって作動させて発電させ、その発電によって得られた電力によって第２電動発電ユニットを電動ユニットとして作動させる。
【００２２】
また、本実施の形態では、バッテリ１３６の電力によって第１電動発電ユニットを電動ユニットとして作動させることにより、モータジェネレータ１９２の動力のみによって車両の駆動ができる。さらに、本実施形態では、第１電動発電ユニットまたは第２電動発電ユニットを、発電ユニットとしてエンジン１２０の動力あるいは車輪からの動力によって作動させて発電させることにより、バッテリ１３６の充電ができる。
【００２３】
バッテリ１３６は、さらに補機用のモータ１９５を駆動するための電源としても使用される。補機としては、たとえばエアコンディショナーのコンプレッサを駆動するモータ、あるいは制御用の油圧ポンプを駆動するモータがあり、バッテリ１３６からインバータ装置４３に供給された直流電力は補機用の変換機４３で交流の電力に変換され、モータ１９５に供給される。補機用の変換機４３はインバータ回路部１４０，１４２と同様の機能を持ち、モータ１９５に供給する交流の位相や周波数，電力を制御する。たとえば、モータ１９５の回転子の回転に対し進み位相の交流電力を供給することにより、モータ１９５はトルクを発生する。一方、遅れ位相の交流電力を発生することで、モータ１９５は発電機として作用し、モータ１９５は回生制動状態の運転となる。このような補機用の変換機４３の制御機能は、インバータ回路部１４０，１４２の制御機能と同様である。モータ１９５の容量がモータジェネレータ１９２，１９４の容量より小さいので、補機用の変換機４３の最大変換電力はインバータ回路部１４０，１４２より小さいが、補機用の変換機４３の回路構成は基本的にインバータ回路部１４０，１４２の回路構成と同じである。
【００２４】
図１の実施の形態では、定電圧電源を省略している。各制御回路や各種センサは図示していない定電圧電源からの電力で動作する。この定電圧電源は例えば１４ボルト系の電源であり、鉛バッテリなどの１４ボルト系、場合によっては２４ボルト系のバッテリを備え、正極あるいは負極の一方が車体と接続されており、車体が定電圧電源の電力供給用導体として使用される。
【００２５】
インバータ回路部１４０，１４２および４３とコンデンサモジュール５００とは、電気的に密接な関係にある。さらに発熱に対する対策が必要な点が共通している。また装置の体積をできるだけ小さく作ることが望まれている。これらの点から以下で詳述する電力変換装置２００は、インバータ回路部１４０，１４２および４３とコンデンサモジュール５００とを電力変換装置２００の筐体内に内蔵している。この構成により小型化が可能となる。さらにハーネスの数を低減できる、あるいは放射ノイズなどを低減できるなどの効果がある。この効果は小型化にもつながり、あるいは信頼性の向上にもつながる。また生産性の向上にもつながる。また、コンデンサモジュール５００とインバータ回路部１４０，１４２および４３との接続回路が短くなり、あるいは以下に説明する構造が可能となり、インダクタンスを低減でき、その結果としてスパイク電圧を低減できる。さらに以下に説明する構造により、発熱の低減や放熱効率の向上を図ることができる。
【００２６】
〔電力変換装置の構成〕
図２を用いて電力変換装置２００の回路構成について説明する。図１に示したように、電力変換装置２００は、インバータ回路部１４０や１４２と、補機用の変換装置４３と、コンデンサモジュール５００とを備えている。また、補機用の変換機４３は、車が備える補機類を駆動するための補機用駆動モータを制御するインバータ装置である。また補機用の変換機４３は、例えば、図１のバッテリ１３６の供給電圧を更に昇圧するあるいは高い電圧からバッテリ１３６の供給電圧に降圧する、昇圧あるいは降圧回路である、ＤＣ−ＤＣコンバータであっても良い。
【００２７】
インバータ回路部１４０，１４２は両面冷却構造を有するパワー半導体モジュール３００を複数台、この実施例では３個、備えており、このパワー半導体モジュール３００を接続することにより３相ブリッジ回路を構成している。電流容量が大きい場合には、更にパワー半導体モジュール３００を並列接続し、これら並列接続を３相インバータ回路の各相に対応して行うことにより、電流容量の増大に対応できる。また以下で説明の如くパワー半導体モジュール３００に内蔵している半導体素子を並列接続することにより、パワー半導体モジュール３００を並列接続しなくても、パワーの増大に対応できる。
【００２８】
後述するように、各パワー半導体モジュール３００は、パワー半導体素子とその接続配線を、図３に示すモジュールケース３０４の内部に収納している。本実施の形態では、図３に示すモジュールケース３０４は、開口が形成された開口部を有する缶状の放熱金属のベース等を備えている。このモジュールケース３０４は、対向した放熱ベース３０７を有し、この実施例では、開口部を有する面以外の５つの面を覆っている。上記５つの面が覆われるように、最も広い面積を有する両放熱ベース３０７と連続して、上記両面の間を繋ぐようにして、繋ぎ目の無い同一材質で構成した外壁を持っている。直方体に使い形状を成す上記缶状のモジュールケース３０４の一方の面に開口が形成され、前記開口からパワー半導体素子が内部に挿入され、内部に保持される。
【００２９】
各インバータ回路部１４０や１４２は、制御部に設けられた２つのドライバ回路によってそれぞれ駆動制御される。なお、図２では２つのドライバ回路を合わせてドライバ回路１７４として表示している。各ドライバ回路は制御回路１７２により制御され、前記制御回路１７２は、パワー半導体素子のスイッチングタイミングを制御するためのスイッチング信号を生成する。
【００３０】
インバータ回路部１４０とインバータ回路部１４２とは基本的な回路構成は同じであり、制御方法や動作も基本的には同じであり、代表してインバータ回路部１４０を例に説明する。インバータ回路部１４０は３相ブリッジ回路を基本構成として備えており、具体的には、Ｕ相（符号Ｕ１で示す）やＶ相（符号Ｖ１で示す）やＷ相（符号Ｗ１で示す）として動作するそれぞれのアーム回路が、直流電力を送電する正極側および負極側の導体にそれぞれ並列に接続されている。なお、インバータ回路部１４２のＵ相とＶ相とＷ相として動作するそれぞれのアーム回路を、インバータ回路部１４０に対応させ、Ｕ２とＶ２とＷ２として示す。
【００３１】
前記各相のアーム回路は上アーム回路と下アーム回路とが直列に接続された上下アーム直列回路で構成され、各相の上アーム回路は前記正極側の導体にそれぞれ接続され、各相の下アーム回路は前記負極側の導体にそれぞれ接続される。上アーム回路と下アーム回路の接続部にはそれぞれ交流電力が発生し、各上下アーム直列回路の上アーム回路と下アーム回路の接続部は各パワー半導体モジュール３００の交流端子３２１に接続され、前記各相の各パワー半導体モジュール３００の交流端子３２１はそれぞれ電力変換装置２００の交流出力端子に接続され、発生した交流電力はモータジェネレータ１９２あるいは１９４の固定子巻線に供給される。各相の各パワー半導体モジュール３００は基本的に同じ構造であり、動作も基本的に同じであるので、代表してＵ相のパワー半導体モジュール３００であるパワーモジュールＵ１について説明する。
【００３２】
前記上アーム回路は、スイッチング用のパワー半導体素子としてこの実施例では、上アームＩＧＢＴ１５５（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）と上アームダイオード１５６とを備えている。また前記下アーム回路は、スイッチング用のパワー半導体素子としてこの実施例では、下アームＩＧＢＴ１５７と下アームダイオード１５８とを備えている。各上下アーム直列回路の直流正極端子３１５と直流負極端子３１９とはコンデンサモジュール５００のコンデンサ接続用の直流端子にそれぞれ接続され、交流端子３２１に発生した交流電力はモータジェネレータ１９２あるいは１９４に電気的に供給される。
【００３３】
ＩＧＢＴ１５５や１５７は、ドライバ回路１７４を構成するドライバ回路のうちの一方あるいは他方のドライバ回路から出力された駆動信号を受けてスイッチング動作し、バッテリ１３６から供給された直流電力を三相交流電力に変換する。変換された電力はモータジェネレータ１９２の固定子巻線に供給される。なお、Ｖ相およびＷ相については、Ｕ相と略同じ回路構成となるので、符号１５５，１５７，１５６，１５８の表示を省略した。インバータ回路部１４２のパワー半導体モジュール３００は、インバータ回路部１４０の場合と同様の構成であり、また、補機用の変換機４３はインバータ回路部１４２と同様の構成を有しており、ここでは説明を省略する。
【００３４】
本実施の形態では、スイッチング用のパワー半導体素子として上アームＩＧＢＴ１５５、および下アームＩＧＢＴ１５７を用いて例示している。上アームＩＧＢＴ１５５や下アームＩＧＢＴ１５７は、コレクタ電極，エミッタ電極（信号用エミッタ電極端子），ゲート電極（ゲート電極端子）を備えている。上アームＩＧＢＴ１５５や下アームＩＧＢＴ１５７のコレクタ電極とエミッタ電極との間には上アームダイオード１５６や下アームダイオード１６６が図示するように電気的に接続されている。上アームダイオード１５６や下アームダイオード１５８は、カソード電極およびアノード電極の２つの電極を備えており、上アームＩＧＢＴ１５５や下アームＩＧＢＴ１５７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、カソード電極が上アームＩＧＢＴ１５５や下アームＩＧＢＴ１５７のコレクタ電極に、アノード電極が上アームＩＧＢＴ１５５，下アームＩＧＢＴ１５７のエミッタ電極にそれぞれ電気的に接続されている。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、この場合は上アームダイオード１５６，下アームダイオード１５８は不要となる。
【００３５】
制御回路１７２は、車両側の制御装置やセンサ（例えば、電流センサ１８０）などからの入力情報に基づいて、上アームＩＧＢＴ１５５，下アームＩＧＢＴ１５７のスイッチングタイミングを制御するためのタイミング信号を生成する。ドライバ回路１７４は、制御回路１７２から出力されたタイミング信号に基づいて、上アームＩＧＢＴ１５５，下アームＩＧＢＴ１５７をスイッチング動作させるための駆動信号を生成する。
【００３６】
制御回路１７２は、上アームＩＧＢＴ１５５や下アームＩＧＢＴ１５７のスイッチングタイミングを演算処理するためのマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と記述する）を備えている。マイコンには、モータジェネレータ１９２に対して要求される目標トルク値，上下アーム直列回路からモータジェネレータ１９２の固定子巻線に供給される電流値、およびモータジェネレータ１９２の回転子の磁極位置が、入力情報として入力される。目標トルク値は、図示していない、上位の制御装置から出力された指令信号に基づくものである。電流値は、電流センサ１８０から出力された検出信号に基づいて検出されたものである。磁極位置は、モータジェネレータ１９２に設けられた回転磁極センサ（不図示）から出力された検出信号に基づいて検出されたものである。本実施形態では３相の電流値を検出する場合を例に挙げて説明するが、２相分の電流値を検出するようにしても良い。
【００３７】
制御回路１７２内のマイコンは、目標トルク値に基づいてモータジェネレータ１９２のｄやｑ軸の電流指令値を演算し、この演算されたｄ軸やｑ軸の電流指令値と、検出されたｄ軸やｑ軸の電流値との差分に基づいてｄ軸やｑ軸の電圧指令値を演算する。さらにマイコンは、この演算されたｄ軸やｑ軸の電圧指令値を、検出された磁極位置に基づいてＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各電圧指令値に変換する。そして、マイコンは、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令値に基づく基本波（正弦波）と搬送波（三角波）との比較に基づいてパルス状の変調波を生成し、この生成された変調波をＰＷＭ（パルス幅変調）信号としてドライバ回路１７４に出力する。
【００３８】
ドライバ回路１７４は、下アームを駆動する場合、ＰＷＭ信号を増幅し、これをドライブ信号として、対応する下アームＩＧＢＴ１５７のゲート電極に出力する。一方、上アームを駆動する場合には、ドライバ回路１７４は、ＰＷＭ信号の基準電位のレベルを上アームの基準電位のレベルにシフトしてからＰＷＭ信号を増幅し、これをドライブ信号として、対応する上アームＩＧＢＴ１５５のゲート電極にそれぞれ出力する。これにより、上アームＩＧＢＴ１５５，下アームＩＧＢＴ１５７は、入力されたドライブ信号に基づいてスイッチング動作する。
【００３９】
また、制御部は、異常検知（過電流，過電圧，過温度など）を行い、上下アーム直列回路を保護している。このため、制御部にはセンシング情報が入力されている。たとえば、各アームの信号用エミッタ電極端子からは上アームＩＧＢＴ１５５，下アームＩＧＢＴ１５７のエミッタ電極に流れる電流の情報が、対応するドライバ回路１７４に入力されている。これにより、ドライバ回路１７４は過電流検知を行い、過電流が検知された場合には対応する上アームＩＧＢＴ１５５，下アームＩＧＢＴ１５７のスイッチング動作を停止させ、対応する上アームＩＧＢＴ１５５，下アームＩＧＢＴ１５７を過電流から保護する。上下アーム直列回路に設けられた温度センサ（不図示）からは上下アーム直列回路の温度の情報がマイコンに入力されている。また、マイコンには上下アーム直列回路の直流正極側の電圧情報が入力されている。マイコンは、それらの情報に基づいて過温度検知および過電圧検知を行い、過温度或いは過電圧が検知された場合には全ての上アームＩＧＢＴ１５５，下アームＩＧＢＴ１５７のスイッチング動作を停止させ、上下アーム直列回路を過温度或いは過電圧から保護する。
【００４０】
インバータ回路部１４０の上アームＩＧＢＴ１５５や下アームＩＧＢＴ１５７の導通および遮断動作が一定の順で切り替わり、この切り替わり時にモータジェネレータ１９２の固定子巻線に発生する電流は、ダイオード１５６，１５８を含む回路を流れる。なお、本実施の形態の電力変換装置２００では、インバータ回路部１４０の各相に１つの上下アーム直列回路を設けたが、上述の通り、モータジェネレータへ出力する３相交流の各相の出力を発生する回路として、各相に２つの上下アーム直列回路を並列接続するようにした回路構成の電力変換装置であってもよい。
【００４１】
各インバータ回路部１４０や１４２に設けられた直流端子１３８（図１参照）は、正極導体板と負極導体板からなる積層導体板７００（図２，図１４参照）に接続されている。積層導体板７００は、パワーモジュールの配列方向に幅広な導電性板材から成る正極側導体板７０２と負極側導体板７０４とで絶縁シート（不図示）を挟持した、３層構造の積層配線板を構成している。積層導体板７００の正極側導体板７０２および負極側導体板７０４は、コンデンサモジュール５００に設けられた積層配線板５０１が有する正極導体板５０７および負極導体板５０５にそれぞれ接続されている。正極導体板５０７および負極導体板５０５もパワーモジュール配列方向に幅広な導電性板材から成り、絶縁シート５１７（不図示）を挟持した３層構造の積層配線板を構成している。
【００４２】
コンデンサモジュール５００には複数のコンデンサセル５１４が並列接続されており、コンデンサセル５１４の正極側が正極導体板５０７に接続され、コンデンサセル５１４の負極側が負極導体板５０５に接続されている。コンデンサモジュール５００は、上アームＩＧＢＴ１５５，下アームＩＧＢＴ１５７のスイッチング動作によって生じる直流電圧の変動を抑制するための平滑回路を構成している。
【００４３】
コンデンサモジュール５００の積層配線板５０１は、電力変換装置２００の直流コネクタ１３８に接続された入力積層配線板２３０に接続されている。入力積層配線板２３０には、補機用の変換機４３にあるインバータ装置も接続されている。入力積層配線板２３０と積層配線板５０１との間には、ノイズフィルタが設けられている。ノイズフィルタには、筐体１２の接地端子と各直流電力ラインとを接続する２つコンデンサを備えていて、コモンモードノイズ対策用のＹコンデンサを構成している。
【００４４】
図２に示す電力変換装置の構成において、コンデンサモジュール５００は、直流電源１３６から直流電力を受けるために直流コネクタ１３８に接続される端子（符号省略）と、インバータ回路１４０あるいはインバータ回路１４２に接続される端子とを別々に有するので、インバータ回路１４０あるいはインバータ回路１４２が発生するノイズが直流電源１３６の方に及ぼす悪影響を低減できる。この構成はしいては平滑作用の効果を高めることとなる。
【００４５】
また、コンデンサモジュール５００と各パワー半導体モジュール３００との接続に上述のように積層状態の導体板を使用しているので、各パワー半導体モジュール３００の上下アーム直列回路を流れる電流に対するインダクタンスを低減でき、上記電流の急変に伴う跳ね上がる電圧を低減できる。
【００４６】
〔パワー半導体モジュール３００の説明〕
図３乃至図１０を用いてインバータ回路部１４０およびインバータ回路部１４２に使用されるパワー半導体モジュール３００の詳細構成を説明する。図３（ａ）は、本実施の形態のパワー半導体モジュール３００の断面図であり、図３（ｂ）は、本実施形態のパワー半導体モジュール３００の斜視図である。
【００４７】
上下アーム直列回路を構成するパワー半導体素子が図４（ｂ）や図４（ｃ）あるいは図５（ｂ）に示す如く、導体板３１５や３１８で、あるいは導体板３１６や３１９で、両面から挟んで固着され、信号配線を一体成型して成る補助モールド体６００を導体板に組みつける。これらを導体板の放熱面を露出させて第一封止樹脂３５０で封止し、そこに絶縁シート３３３を熱圧着する。全体をモジュールケース３０４の中に挿入して絶縁シート３３３とＣＡＮ型冷却器であるモジュールケース３０４の内面とを熱圧着する。モジュールケース３０４の内部に残存する空隙に第二封止樹脂３５１を充填する。また、コンデンサモジュール５００と接続するための直流バスバーとして直流正極配線３１５Ａおよび直流負極配線３１９Ａが設けられており、その先端部に直流正極端子３１５Ｂと直流負極端子３１９Ｂが形成されている。モータジェネレータ１９２あるいは１９４に交流電力を供給するための交流バスバーとして交流配線３２０設けられており、その先端に交流端子３２１が形成されている。この実施例では、これらの各配線３１５Ａおよび３１９Ａや３２０が、各導体板３１５や３１９，３１６に設けられて、一体成形されており、ドライバ回路１７４との接続する外部信号端子３２５Ｕや３２５Ｌが、補助モールド体６００にインサート成形されている。
【００４８】
上述のように絶縁シート３３３を利用して素子を支持している導体板とモジュールケース３０４の内側とを固着する構造とすることにより、図面を使用して後述する製造方法が可能となり、生産性が向上する。またパワー半導体素子が発生する熱を効率良くフィン３０５へ伝達でき、パワー半導体素子の冷却効果が向上する。さらにまた温度変化などによる熱応力の発生を抑えることができ、温度変化の激しい車両用のインバータに使用するのに良好である。
【００４９】
モジュールケース３０４は、アルミ合金材料例えばＡｌ，ＡｌＳｉ，ＡｌＳｉＣ，Ａｌ−Ｃ等から構成され、かつ、つなぎ目の無い一体成形された、キャン型（以下ＣＡＮ型と記す）の形状を為す。ここで、ＣＡＮ型とは、所定の一面に挿入口３０６を備え、かつ有底の略直方体形状を指す。また、モジュールケース３０４は、挿入口３０６以外に開口を設けない構造であり、挿入口３０６は、フランジ３０４Ｂに、その外周を囲まれている。他の見方をすると、図３の如く、他の面より広い面を有する第１と第２の放熱面を対向した状態で配置し、上記対向する第１と第２の放熱面の３辺は上記放熱面より狭い幅で密閉された面を構成し、残りの一辺の面に開口が形成されている。上記構造は正確な直方体である必要が無く、角が図３に示す如く曲面を成していても良い。このような形状の金属性のケースを有することで、モジュールケース３０４を水や油などの冷却媒体が流れる流路内に挿入しても、冷却媒体に対するシールをフランジ３０４Ｂにて確保できるため、冷却媒体がモジュールケース３０４の内部及び端子部分に侵入するのを、簡易な構成にて防ぐことができる。また、モジュールケース３０４外壁には、対向した放熱ベース３０７にフィン３０５が均一に形成されており、その同一面の外周には、厚みが極端に薄くなっている湾曲部３０４Ａが形成されている。湾曲部３０４Ａは、フィン３０５を加圧することで簡単に変形する程度まで厚みを極端に薄くしてあるため、モジュール一次封止体３００Ａが挿入された後の生産性が向上する。
【００５０】
パワー半導体モジュール３００は、パワー半導体素子の動作時の発熱が、両面から導体板で拡散して絶縁シート３３３に伝わり、モジュールケース３０４に形成された放熱ベース３０７と前記放熱ベース３０７に設けられたフィン３０５から冷却媒体に放熱するため、高い冷却性能を実現できる。
【００５１】
図４（ａ）は、モジュールケース３０４と絶縁シート３３３と第一封止樹脂３５０と第二封止樹脂３５１を、理解を助けるために、取り除いた内部断面図であり、図４（ｂ）は、内部斜視図である。図４（ｃ）は、図４（ａ）の構造の理解を助けるための分解図である。図４（ｄ）は、パワー半導体モジュール３００の回路図である。また、図５（ａ）は、インダクタンスの低減効果を説明する回路図であり、図５（ｂ）は、インダクタンスの低減作用を説明するための電流の流れを示す斜視図である。
【００５２】
まず、パワー半導体素子と導体板の配置を、電気回路と関連付けて説明する。この実施の形態では、パワー半導体素子はＩＧＢＴとダイオードがある。直流正極導体板３１５と第一交流導体板３１６は略同一平面状に配置されており、直流正極導体板に上アームＩＧＢＴ１５５のコレクタ電極と上アームダイオード１５６のカソード電極が固着され、第一交流導体板３１６に下アームＩＧＢＴ１５７のコレクタ電極と下アームダイオード１５８のカソード電極が固着される。第二交流導体板３１８と直流負極導体板３１９とは略同一平面状に配置されており、第二交流導体板３１８に上アームＩＧＢＴ１５５のエミッタ電極と上アームダイオード１５６のアノード電極が固着され、直流負極導体板３１９に下アームＩＧＢＴ１５７のエミッタ電極と下アームダイオード１５８のアノード電極が固着される。各パワー半導体素子は、上記各導体板に設けられた素子固着部にそれぞれ固着される。各パワー半導体素子は板状の扁平構造であり、各電極は表裏面に形成されているため、図４（ｂ）の様に、直流正極導体板３１５と第二交流導体板３１８、および第一交流導体板３１６と直流負極導体板３１９は、各ＩＧＢＴ及びダイオードを介して、すなわちパワー半導体素子を挟むようにして略平行に対向した配置となり、上記パワー半導体素子を挟む積層配置となっている。第一交流導体板３１６と第二交流導体板３１８とは中間電極を介して接続されている。この接続により上アーム回路と下アーム回路が電気的に接続され、上下アーム直列回路が形成される。
【００５３】
各電極と関係する各導体板との固着は、はんだ材や銀シート及び微細金属粒子を含んだ低温焼結接合材等の金属接合材料３３７（図８参照）を用いて、電気的にかつ熱的に接合する。各配線と端子においては、直流正極配線３１５Ａは直流正極導体板３１５に一体で形成され、その先端に直流正極端子３１５Ｂが形成されている。直流負極配線３１９Ａも基本的構造は同じで、直流負極導体板３１９に一体で形成され、その先端に直流負極端子３１９Ｂが形成されている。
【００５４】
直流正極配線３１５Ａと直流負極配線３１９Ａの間には、樹脂材料で成形された補助モールド体６００が介在しており、上記直流正極配線３１５Ａと直流負極配線３１９Ａは、対向した状態で略平行に、パワー半導体の位置に対して反対方向に延びる形状を成している。また外部信号端子３２５Ｌや３２５Ｕは、補助モールド体６００に一体に成形されて、上記直流正極配線３１５Ａと直流負極配線３１９Ａと同様の方向であるモジュールの外に向かって延びている。
【００５５】
補助モールド体６００に用いる樹脂材料には、絶縁性を有する熱硬化性樹脂かあるいは熱可塑性樹脂が適している。信号用配線を上記補助モールド体６００にインサート成形している。このような構造により、直流正極配線３１５Ａと直流負極配線３１９Ａ間の絶縁性と信号用配線と各配線板との絶縁性を確保できる。この構造により高密度配線が可能となる。
【００５６】
さらに、直流正極配線３１５Ａと直流負極配線３１９Ａを略平行に対向するように配置したことで、パワー半導体素子のスイッチング動作時に瞬間的に流れる電流を、対向するように配置された上記直流正極配線３１５Ａと上記直流負極配線３１９Ａに逆方向に流れる構造とし、互いに逆方向に流れる電流によりこれら電流が作る磁界が互いに相殺する作用をなし、この作用により低インダクタンス化が可能となる。低インダクタンス化が起こる作用について図５（ａ）を用いて説明する。図５（ａ）において今下アームダイオード１５８が順方向バイアス状態で導通している状態とする。この状態で、上アームＩＧＢＴ１５５がＯＮ状態になると、下アームダイオード１５８が逆方向バイアスとなりキャリア移動に起因するリカバリ電流が上下アームを貫通する。このとき、各導体板３１５，３１６，３１８，３１９には図５（ｂ）に示すリカバリ電流１００が流れる。上記リカバリ電流１００は先ず点線で示すとおり、直流負極端子３１９Ｂと並列に配置された直流正極端子３１５Ｂを通り、続いた各導体板３１５，３１６，３１８，３１９により形成されるループ形状の経路を流れ、再び直流負極端子３１９Ｂと並列に配置された直流正極端子３１５Ｂを介して実線に示すように流れる。上記ループ形状経路を電流が流れることによって、放熱ベース３０７に渦電流１０１が流れる。この渦電流１０１による磁界相殺効果によってループ形状経路における配線インダクタンス１０２が低減する。なお、電流経路がループ形状に近いほど、インダクタンス低減作用が増大する。この実施の形態では、ループ形状の電流経路は点線で示す如く、導体板３１５の端子側に近い経路を流れ、半導体素子内を通り、実線で示す如く導体板３１８の端子側より遠い経路を流れ、その後、点線で示す如く導体板３１６の端子側より遠い経路を流れ、再び半導体素子内を通り、実線で示す如く導体板３１９の端子側に近い経路を流れる。このように直流正極端子３１５Ｂや直流負極端子３１９Ｂに対して、近い側や遠い側の経路を通ることでループ形状の回路が形成され、このループ形状の回路を流れるリカバリ電流１００により、放熱ベース３０７に渦電流１０１が流れる。この渦電流１０１の磁界とリカバリ電流１００の磁界とによる相殺によってインダクタンスが低減される。
【００５７】
〔補助モールド体６００の説明〕
図６（ａ）は補助モールド体６００の斜視図、図６（ｂ）は補助モールド体６００の側面図、図６（ｃ）は図６（ｂ）に示す補助モールド体６００のＡ−Ａ断面図、図６（ｄ）は補助モールド体６００の透過図である。図７は、パワー半導体モジュール３００の一次封止金型に補助モールド体６００を設置し、樹脂を充填する状態を示す説明図であり、理解し易いように断面図で示している。
【００５８】
上記図面を参照して、補助モールド体６００の構造について説明する。補助モールド体６００は信号導体３２４をインサート成形にて一体化しており、前記信号導体３２４は、補助モールド体６００の封止部６０１の一方からパワー半導体素子に対して反対方向に延びており、パワー半導体素子を制御するドライバ回路１７４等と接続するための外部信号端子３２５Ｕや３２５Ｌを形成する。前記信号導体３２４の反対側は、パワー半導体素子の表面電極に設けられた信号パッドと、例えばワイヤで、接続するための内部信号端子３２６Ｕや３２６Ｌを形成する。封止部６０１は、直流正極配線３１５Ａや直流負極配線３１９Ａあるいは交流配線３２０の形状の長軸に対してこれを横切る方向、この実施の形態では略直交する向きで伸びている形状を成している。補助モールド体６００は、図４（ｂ）や図４（ｃ），図５（ｂ）に示す如く、導体板３１５，３１６，３１８，３１９と同様に上記配線３１５や３１９，３２０の長手方向の軸を横切る方向に伸びており、その長さは、横に並べられた導体板３１５と３１６との全体の長さ、あるいは横に並べられた導体板３１９と３２０との全体の長さより長く、上記横に並べられた導体板３１５と３１６あるいは横に並べられた導体板３１９と３２０が、補助モールド体６００の横方向の長さの範囲内に入っている。
【００５９】
また、図５（ｂ）や図６（ａ），（ｂ）に示す様に、各配線３１５Ａ，３１９Ａ，３２０を固定するための補助モールド体６００の配線勘合部６０２Ａ〜６０２Ｃにそれぞれ各配線３１５Ａ，３１９Ａ，３２０であるバスバーと勘合するための窪みが形成されている。この各窪みに各配線が挿入されることにより、各配線が位置決めされる。これにより、各配線３１５Ａ，３１９Ａ，３２０を勘合して組み付けることが可能となり、量産性が向上すると共に、配線絶縁部６０８が直流正極配線３１５Ａと直流負極配線３１９Ａの間に介在して絶縁性を確保して、確実に平行に対向配置できる。この対向配置は、ズレがあると磁界相殺効果が効果的に発現しないため、低インダクタンス化の妨げとなる。また、封止部６０１には金型押圧面６０４が形成しており、そこには樹脂漏れ防止突起６０５が長手方向の外周を一周して複数本形成されている。配線絶縁部６０８は、直流正極配線３１５Ａと直流負極配線３１９Ａの間の絶縁距離を十分確保するために板形状となっている。
【００６０】
また図３（ａ）や図８（ｂ）、に示す如く、第一封止樹脂３５０にて、パワー半導体モジュール３００の各パワー半導体素子及び各導体板を封止するのが望ましく、この封止工程では、図７に示す如く、先ず各配線３１５Ａや３１９Ａや３２０および信号配線３２４が支持された補助モールド体６００を、１５０〜１８０℃程度に余熱された金型９００に図７（ａ）の様に挿入する。本実施の形態では各導体板３１５や３１６や３１８や３１９と、各配線３１５Ａや３１９Ａや３２０とが、それぞれ強固につながっているため、補助モールド体６００を所定の位置に設置することで主要回路およびパワー半導体素子が所定の位置に設置される。従って生産性が向上すると共に、信頼性が向上する。
【００６１】
次に図７（ｂ）に示す如く、第一封止樹脂素材９１０がゲート９０４から加圧注入されて、上記各配線３１５Ａや３１９Ａや３２０や、パワー半導体素子、さらには各導体板３１５や３１６や３１８や３１９との間に充填され、下型９０１と上型９０２および補助モールド体６００により塞がれ空間が第一封止樹脂素材９１０により満たされる。すなわち、ランナー９０５からキャビティ９０３へと第一封止樹脂素材９１０が注入されときに、補助モールド体６００の樹脂漏れ防止突起６０５が下型９０１と上型９０２の型締め力により上下の型に密着すると共に、樹脂漏れ防止突起６０５の先端部潰され、金型９００とより綿密に密着し、封止部６０１とともに、第一封止樹脂素材９１０が各端子部に漏れるのを防止することができる。補助モールド体６００にこのように金型面に向かって突出する突起６０５を設ける構造とすることでより樹脂漏れを防止でき、量産性を向上することができる。突起６０５の形状は図６（Ｃ）に詳述する。この図のように配線絶縁部６０８により、直流正極配線３１５Ａと直流負極配線３１９Ａとの間の絶縁を維持すると共に略平行にこれら配線３１５Ａと３１９Ａを維持するので、第一封止樹脂素材９１０を注入した後、好ましい配置関係で保持できる。またこれら配線３１５Ａと３１９Ａとの間にも突起が設けられているので、配線３１５Ａと３１９Ａの周囲から樹脂剤が漏れるのも防止できる。
【００６２】
ここで、封止部６０１の材料としては、１５０〜１８０℃程度の金型９００に設置されることを考えると、高耐熱性が期待できる熱可塑性樹脂の液晶ポリマーやポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）が望ましい。
【００６３】
その他、補助モールド体６００の短手方向のパワー半導体チップ側には、図６（ｂ）に示す貫通孔６０６が長手方向に複数設けられており、封止後には、ここに第一封止樹脂３５０が流入して硬化することにより、アンカー効果が発現して、補助モールド体６００は第一封止樹脂３５０に強固に保持され、温度変化や機械的振動によって応力がかかっても両者は剥離しない。貫通孔の変わりに凸凹の形状としても剥離しがたくなる。また、補助モールド体６００にポリイミド系のコート剤を塗布するか、あるいは表面を粗化することでもある程度の効果が得られる。
【００６４】
〔パワー半導体モジュール３００の組み立て〕
図８（ａ）は、複数のパワー半導体素子と導体板で上下アーム直列回路を構成する図４（ｂ）を第一封止樹脂３５０で一次封止したモジュール一次封止体３００Ａの斜視図であり、図８（ｂ）は、パワー半導体モジュール３００の断面分解図である。モジュール一次封止体３００Ａは図７に示す方法で作ることができ、モジュール一次封止体３００Ａの各導体板は、パワー半導体素子の素子固着部３２２（図４（ａ）や図４（ｃ）参照）と反対面に伝熱面３２３（図４（ｂ）参照）があり、第一封止樹脂３５０で封止した後、図８（ａ）に示すように、モジュール一次封止体３００Ａ表面から露出している。各導体板は、第一封止樹脂表面３３７（図８（ａ）参照）と共に、絶縁シート圧着面３３８を形成する。絶縁シート圧着面３３８は、モジュール一次封止体３００Ａの両面に形成される。これにより、パワー半導体素子の発熱によって発生する熱流は、第一封止樹脂３５０に阻害されること無く絶縁シート３３３に拡散して到達するため、パワー半導体素子から絶縁シート３３３までの熱抵抗を低くできる。
【００６５】
図９は、絶縁シート３３３を備えたモジュール一次封止体３００Ａをモジュールケース３０４に接着する熱圧着工程を説明する図である。
【００６６】
図９（ａ）に示すように、絶縁シート圧着面３３８を半硬化状態で、真空環境下にて絶縁シート圧着面３３８に仮圧着し、ボイドレスで密着保持する。
【００６７】
次に、図９（ｂ）に示すように、モジュール一次封止体３００Ａは、モジュールケース３０４に挿入口３０６から挿入され、絶縁シート３３３とアルマイト処理された内部平面３０８を対向するように配置される。
【００６８】
次に、図９（ｃ）に示すように、真空高温下において、モジュールケース３０４は、フィン３０５が形成された側からモジュールケース３０４に挿入されたモジュール一次封止体３００Ａ側に向かって加圧される。この加圧力により、湾曲部３０４Ａが僅かに変形して、絶縁シート３３３と高接着化表面処理が施された内部平面３０８とが接触する。上述のようにモジュールケース３０４は、真空高温下に置かれているので、絶縁シート３３３と内部平面３０８との接触界面において接着力が発生することになる。なお、本実施の形態では、上述の如く、モジュールケース３０４はＣＡＮ型の形状のＣＡＮ型冷却器である。
【００６９】
次に、図９（ｄ）に示すように、モジュールケース３０４内のモジュール一次封止体３００Ａと絶縁シート３３３によって占有されなかった残りの空間は、第二封止樹脂３５１により充填される。第二封止樹脂３５１により充填は、図３（ｂ）に示す如く、補助モールド体６００の長手方向の端部とモジュールケース３０４の開口の横方向端部との間の空隙から行われる。これにより、補助モールド体６００の側部とモジュールケース３０４の開口の側部、および前記開口部につながるモジュールケース３０４の収納室の両脇の空間および底の空間が第二封止樹脂３５１により埋められる。
【００７０】
〔パワー半導体モジュール３００の水路への組み付け〕
図１０は、パワー半導体モジュール３００を電力変換装置の筺体１２へ組み付ける工程を説明した図である。筺体１２は、冷却媒体が流れる流路１９が形成される冷却部である、冷却ジャケット１９Ａを備える。冷却ジャケット１９Ａは、その上部に開口が形成され、かつ、この開口と対向する側に開口が形成される。上記開口からパワー半導体モジュール３００が挿入され、シール８００及び８０１とモジュールケース３０４のフランジ３０４Ｂにより冷媒の漏れが防止される。冷媒としては例えば水が使用され、上記冷媒は上アーム回路と下アーム回路が配置されている軸方向に、すなわちパワー半導体モジュール３００の挿入方向に対してこれを横切る方向に流れる。
【００７１】
上記説明の構造では、導体板３１５と３１８とに挟まれた上アーム回路と、導体板３１６と３１９とに挟まれた下アーム回路とが、冷媒の流れの方向に沿って並べて配置されており、モジュールのより小型化が実現できる。また厚みにおいて薄くなり、冷媒の流れに対する流体抵抗が抑えられる。
【００７２】
さらに上アーム回路あるいは下アーム回路が、図５（ｂ）に記載の如く、それぞれ並列接続された２つのパワー半導体素子で作られており、上記並列接続された２つのパワー半導体素子は、上記導体板３１５と３１８との間に、あるいは上記導体板３１６と３１９との間に、冷媒の流れに沿った方向に並べて配置されており、この構造によりモジュール全体がより小型となる。
【００７３】
以上、説明した本実施例によれば、パワー半導体モジュール３００は、上下アーム回路を内蔵したモジュール一次封止体３００Ａと樹脂絶縁層３３３を、つなぎ目の無い全閉のモジュールケース３０４に収納することで、内蔵される上下アーム回路と樹脂絶縁層３３３を冷却媒体の浸透から守ることができる。
【００７４】
また、パワー半導体素子の動作時の発熱を、両面から導体板で拡散して絶縁シート３３３に伝え、モジュールケース３０４の放熱ベース３０７とフィン３０５から放熱するため、高い冷却性能を実現で、高信頼性でかつ高電流密度が可能な構造である。
【００７５】
直流正極配線３１５Ａと直流負極配線３１９Ａの間には、絶縁性樹脂材料からなる補助モールド体６００が介在して両者を勘合しており、絶縁性を確保しつつ直流正極配線３１５Ａと直流負極配線３１９Ａとを高い信頼性の基に略平行に対向配置できる。このため、絶縁信頼性を確保して低インダクタンス化ができ、電力変換装置の高速スイッチング動作に対応可能となって制御自由度が増すと共に、良好な電流バランスが得られるため、パワー半導体モジュール３００の並列接続が可能となり、電流容量増設性を備えた電力変換装置の実現が可能となる。
【００７６】
また、補助モールド体６００には、樹脂漏れ防止突起６０５と貫通孔６０６が設けられており、封止時の樹脂漏れを防止して量産性を向上し、第一封止樹脂が補助モールド体６００を強固に保持して構造信頼性を確保している。
【００７７】
〔第２の実施の形態〕
図１１（ａ）は、他の実施例に係るパワー半導体モジュール３００の斜視図であり、図１１（ｂ）は、モジュールケース３０４と絶縁シート３３３と第一封止樹脂３５０と第二封止樹脂３５１を省いた内部斜視図である。第１実施例と異なる部分について以下に説明するが、第１実施例と同一符号を付した構成は同様な機能を有する。本実施形態では、内蔵するパワー半導体素子は上下アーム１個ずつとした構造を示した。このとき、各導体板の素子固着部の面積が減るので、長手方向の長さは、第一の実施形態である図３（ｂ）よりも短くなる。このとき、補助モールド体６００もこれに追従して短く構成することで、実施形態１のときと同様の効果が得られる。
【００７８】
また、本実施形態では、信号配線板３２４の絶縁性を確保して延長するための配線延長部６０９が形成された補助モールド体６００を用いており、強電配線の間をかいくぐってドライバ回路１７４との配線を行う際に、高電圧にさらされても正常にスイッチング制御信号を伝搬できるように、保護している。これにより、各端子がフランジ３０４Ｂの方向からまとめて突出するパワー半導体モジュール３００の電気信頼性を確保できる。
【００７９】
図１３乃至図１５を用いてパワー半導体モジュール３００を用いた電力変換装置を説明する。図１３乃至図１５において、２００は電力変換装置、１０は上部ケース、１１は金属ベース板、１２は筐体、１３は冷却水入口配管、１４は冷却水出口配管、４２０は流路裏蓋、１６は下部ケース、１７は交流ターミナルケース、１８は交流出力配線、１９は冷却水流路、２０は制御回路基板である。２１は外部との接続のためのコネクタ、２２は駆動回路基板でドライバ回路１７４を保持している。このように制御回路基板２０，制御回路１７２，駆動回路基板２２及びドライバ回路１７４から制御部は構成されている。３００はパワー半導体モジュール（両面電極モジュール）で各インバータ回路部に３個設けられており、一方のパワー半導体モジュール３００ではインバータ回路部１４２が構成され、他方のパワー半導体モジュール３００ではインバータ回路部１４０が構成されている。７００は積層導体板、８００はシール材、３０４はＣＡＮ状放熱ベース、３１４は直流正極配線板、３１６は直流負極配線板、５００はコンデンサモジュール、５０４は正極側コンデンサ端子、５０６は負極側コンデンサ端子、５１４はコンデンサセル、をそれぞれ表す。
【００８０】
図１３は、本発明の実施形態に係る電力変換装置２００の外観斜視図を示す。電力変換装置２００の外観部品は、上面あるいは底面が略長方形の筺体１２と、筺体１２の短辺側の外周の１つに設けられた冷却水入口配管１３および冷却水出口配管１４と、筺体１２の上部開口を塞ぐための上部ケース１０と、前記筐体１２の下部開口を塞ぐための下部ケース１６とを備えている。筺体１２の底面側あるいは上面側の形状を略長方形としたことで、車両への取り付けが容易となり、また製造、特に量産し易い効果がある。電力変換装置２００の長辺側の外周には、各モータジェネレータ１９２，１９４と接続に用いる交流ターミナルケース１７が設けられている。交流出力配線１８は、パワー半導体モジュール３００とモータジェネレータ１９２，１９４とを電気的に接続する。
【００８１】
コネクタ２１は、筺体１２に内蔵された制御回路基板２０に接続される。外部からの各種信号は、コネクタ２１を介して制御回路基板２０に伝送される。直流負極側接続端子部５１０と直流正極側接続端子部５１２は、バッテリ１３６とコンデンサモジュール５００とを電気的に接続する。ここで本実施形態では、コネクタ２１は、筺体１２の短辺側の外周面の一方側に設けられる。一方、直流負極側接続端子部５１０と直流正極側接続端子部５１２は、コネクタ２１が設けられた面とは反対側の短辺側の外周面に設けられる。つまり、コネクタ２１と直流負極側接続端子部５１０が離れた配置となっている。これにより、直流負極側接続端子部５１０から筺体１２に侵入し、さらにコネクタ２１まで伝播するノイズを低減でき、制御回路基板２０によるモータの制御性を向上させることができる。図２の直流コネクタ１３８が、これら直流負極側接続端子部５１０と直流正極側接続端子部５１２に対応する。
【００８２】
図１４は、本発明の実施形態に係る電力変換装置の断面図である。電力変換装置の筺体１２の中ほどには、内部に流路１９が形成される冷却ジャケット１９Ａが設けられ、冷却ジャケット１９Ａの上部には流れの方向に並んで２組の開口４００と４０２が３列に形成され６個の開口部を構成する。各パワー半導体モジュール３００が冷却ジャケット１９Ａの上面にシール材８００を介して固定されている。各パワー半導体モジュール３００のフィン３０５は、それぞれ冷却ジャケット１９Ａの流路１９に流れる冷却媒体と直接接触する。
【００８３】
冷却ジャケット１９Ａの下面には、開口４０４が流路１９に沿って形成されており、開口４０４は流路裏蓋４２０で塞がれている。また冷却ジャケット１９Ａの下面には補機用の変換機４３が取り付けられ、冷却媒体により冷却されている。補機用の変換機４３は、内蔵しているパワーモジュール等（図示なし）の放熱金属面が冷却ジャケット１９Ａの下面に対向するようにして、流路裏蓋４２０の下面に固定されている。シール材８００には、液体シールや樹脂材，ゴム製オーリングやガスケットを用いることができ、特に液状シールを用いた場合には組み立て性を向上させることができる。
【００８４】
さらに冷却ジャケット１９Ａの下方には、下部ケース１６が設けられ、下部ケース１６にはコンデンサモジュール５００が設けられ、その金属製ケースの放熱面が下部ケース１６の底板内面に接するように、下部ケース１６の底板内面に固定されている。この構造により、冷却ジャケット１９Ａの上面と下面とを利用して、パワー半導体モジュール３００および補機用の変換機４３を効率良く冷却することができ、電力変換装置全体の小型化に繋がる。さらに筐体１２も冷却されることにより、下部ケース１６が冷却され、コンデンサモジュール５００の発熱を下部ケース１６と筐体１２を伝って冷却媒体に放熱することができる。
【００８５】
パワー半導体モジュール３００の上方には、パワー半導体モジュール３００とコンデンサモジュール５００とを電気的に接続するための積層導体板７００が配置される。この積層導体板７００は、各パワー半導体モジュール３００の入力端子３１３に跨って、各パワー半導体モジュール３００を並列接続している。さらに、積層導体板７００は、コンデンサモジュール５００の正極導体板５０７と接続される正極側導体板７０２と、コンデンサモジュール５００の負極導体板５０５と接続される負極側導体板７０４と、導体板７０２，７０４間に配置される絶縁シート７００によって構成される。この導体板５０５，５０７は、冷却ジャケット１９Ａの流路１９が蛇行して作られた水路隔壁内を貫通するように配置されることにより、配線長を短くすることができることから各パワー半導体モジュール３００からコンデンサモジュール５００までの配線インダクタンスを低減できる。
【００８６】
積層導体板７００の上方には制御回路基板２０と駆動回路基板２２とが配置されている。駆動回路基板２２には図２に示すドライバ回路１７４が搭載され、制御回路基板２０には図２に示すＣＰＵを有する制御回路１７２が搭載されている。また、駆動回路基板２２と制御回路基板２０との間には金属ベース板１１が配置されている。金属ベース板１１は、両基板２２，２０に搭載される回路群の電磁シールドの機能を奏すると共に、駆動回路基板２２と制御回路基板２０の発熱を逃がして冷却する作用を有している。
【００８７】
このように筐体１２の中央部に冷却ジャケット１９Ａを設け、その一方の側にモータジェネレータ１９２，１９４駆動用のパワー半導体モジュール３００を配置し、また他方の側に補機用のインバータ装置（パワーモジュール）４３を配置することで、少ない空間で効率良く冷却でき、電力変換装置全体の小型化が可能となる。冷却ジャケット１９Ａを、筐体１２と一体にアルミ鋳造で作ることにより、冷却ジャケット１９Ａは冷却効果に加え機械的強度を強くする効果がある。またアルミ鋳造により筐体１２と冷却ジャケット１９Ａとを一体成形構造としたので熱伝導が良くなり、冷却ジャケット１９Ａから遠い位置にある駆動回路基板２２，制御回路基板２０およびコンデンサモジュール５００に対する冷却効率が向上する。
【００８８】
駆動回路基板２２と制御回路基板２０には、金属ベース板１１を通り抜けて、各回路基板２０，２２の回路群の接続を行うフレキシブル配線２３が設けられている。このフレキシブル配線２３は、予め配線基板の中に積層された構造と配線基板の上部の配線パターンにはんだなどの接合材で固着された構造、さらには配線基板に予め設けたスルーホールにフレキシブル配線２３の電極を貫通させはんだなどの接合材で固着した構造であり、制御回路基板２０からインバータ回路のスイッチングタイミング信号がフレキシブル配線２３を介して駆動回路基板２２に伝達され、駆動回路基板２２はゲート駆動信号を発生してパワーモジュールのそれぞれのゲート電極に印加する。この様に、フレキシブル配線２３を用いることで、従来使用していたコネクタのヘッドが不要となり、配線基板の実装効率の改善，部品点数の削減が可能となり、インバータの小型化が実現できる。また、制御回路基板２０には外部との電気的接続を行うコネクタ２１に接続される。コネクタ２１を利用して、電力変換装置の外部に設けた車載バッテリ１３６、すなわちリチウム電池モジュールとの間で信号の伝送が行われる。リチウム電池モジュールから電池の状態を表す信号やリチウム電池の充電状態などの信号が制御回路基板２０に送られてくる。
【００８９】
筐体１２の上端部と下端部には開口が形成されている。これら開口は、それぞれ上部ケース１０と下部ケース１６を、例えばネジやボルト等の締結部品で筐体１２に固定することにより塞がれる。筐体１２の高さ方向のほぼ中央には、内部に流路１９が設けられる冷却ジャケット１９Ａが形成されている。冷却ジャケット１９Ａの上面開口を各パワー半導体モジュール３００で覆い、下面開口を流路裏蓋４２０で覆うことにより、冷却ジャケット１９Ａの内部に流路１９が形成される。組み立て途中に流路１９の水漏れ試験を行う。そして、水漏れ試験に合格した後に、筐体１２の上部と下部の開口から基板やコンデンサモジュール５００を取り付ける作業を行うことになる。このように筐体１２の中央に冷却ジャケット１９Ａを配置し、次に筐体１２の上端部と下端部の開口から必要な部品を固定する作業が行える構造を採用しており、生産性が向上する。また流路１９を最初に完成させ、水漏れ試験の後その他の部品を取り付けることが可能となり、生産性と信頼性の両方が向上する。
【００９０】
図１５は、冷却ジャケット１９Ａを有する筐体１２のアルミ鋳造品に冷却水入口配管と出口配管を取り付けた断面斜視図である。図１５において、冷却水入口配管１３から流路１９に流入した冷却媒体は、矢印４１８の方向である長方形の長辺に沿って２つに分かれて流れ、長方形の短辺の他方側の側面の手前近傍のコーナー部１９Ｃで矢印４２１ａのように折り返し、再び長方形の長辺に沿って矢印４２２の方向に２つに分かれて流れ、更に長方形の長辺に沿って流れ矢印４２１ｂのように折り返し、下冷却水路蓋４２０に設けた出口配管に流入し折り返して出口孔から冷却水入口配管１４へ流出する。
【００９１】
冷却ジャケット１９Ａの上面には６つの開口４００が空けられている。各パワー半導体モジュール３００が、それぞれの開口から冷却媒体の流れの中に突出し、モジュールケース３０４に備えられた湾曲部３０４Ａ及び分流境界部１９Ｂによって、冷却水を２分割し圧力損失を低減できる。モジュールケース３０４の湾曲部３０４Ａを曲面とすることで、冷却媒体を２分割し圧力損失を低減できるので、流路をＳ字状に蛇行させても圧力損失の上昇を低減でき冷却効率を改善できる。
【符号の説明】
【００９２】
３００  パワー半導体モジュール
３０４  モジュールケース
３０５  フィン
３０６  挿入口
３０７  放熱ベース
３１５Ｂ  直流正極端子
３１９Ｂ  直流負極端子
３２１  交流端子
３２５Ｌ，３２５Ｕ  外部信号端子
６００  補助モールド体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４（ａ）】
0005481148.tif 000005
【図４（ｂ）】
0005481148.tif 000006
【図４（ｃ）】
0005481148.tif 000007
【図４（ｄ）】
0005481148.tif 000008
【図５】
0005481148.tif 000009
【図６（ａ）】
0005481148.tif 000010
【図６（ｂ）】
0005481148.tif 000011
【図６（ｃ）】
0005481148.tif 000012
【図６（ｄ）】
0005481148.tif 000013
【図７】
0005481148.tif 000014
【図８】
0005481148.tif 000015
【図９】
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【図１０】
0005481148.tif 000017
【図１１】
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【図１２】
0005481148.tif 000019
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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