(57)【要約】  この電力変換装置は、電力変換用半導体素子（２、３）と、略平坦な上端面（４ａ、５ａ、６ａ、７ａ）を有する電極用導体（４、５、６、７）と、封止材（１０）とを備え、封止材は、封止材の上面において、電極用導体の略平坦な上端面を露出させるとともに、露出された電極用導体の上端面において外部との電気的接続が行われるように構成されている。
2010147202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極を有する電力変換用半導体素子と、
前記電力変換用半導体素子の電極に電気的に接続され、側面と略平坦な上端面とを有する電極用導体と、
前記電力変換用半導体素子と前記電極用導体の側面とを覆う樹脂からなる封止材とを備え、
前記封止材は、前記封止材の上面において、前記電極用導体の略平坦な上端面を露出させるとともに、露出された前記電極用導体の前記上端面において外部との電気的接続が行われるように構成されている、電力変換装置。
【請求項２】
前記電極用導体は、複数設けられ、
前記複数の電極用導体の前記封止材の上面から露出される略平坦な上端面は、互いに略同じ高さを有する、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記電極用導体は、上方に延びる柱形状を有するとともに、前記柱形状の上端面が略平坦に形成されている、請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記封止材の上面から露出される前記電極用導体の略平坦な上端面は、前記封止材の上面と略同じ高さを有する、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記電力変換用半導体素子の電極は、前記電力変換用半導体素子の主表面に設けられた表面電極と、前記電力変換用半導体素子の裏面に設けられた裏面電極とを含み、
前記電極用導体は、
前記電力変換用半導体素子の主表面において前記表面電極に接合材を介して接続された状態で上方に延びるとともに、前記封止材の上面から露出される略平坦な上端面を有する第１電極用導体と、
前記電力変換用半導体素子の裏面の前記裏面電極に電気的に接続された状態で前記電力変換用半導体素子から離間した位置から上方に延びるとともに、前記封止材の上面から露出される略平坦な上端面を有する第２電極用導体とを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記電力変換用半導体素子は、制御電極と第１電極と第２電極とを有する電圧駆動型トランジスタ素子を含み、
前記第１電極用導体は、前記電圧駆動型トランジスタ素子の主表面において、前記制御電極および前記第１電極の少なくともいずれかからなる前記表面電極に前記接合材を介して接続された状態で上方に延びるとともに、前記略平坦な上端面を有する第１トランジスタ電極用導体を含み、
前記第２電極用導体は、前記電圧駆動型トランジスタ素子の裏面の前記第２電極からなる前記裏面電極に電気的に接続された状態で、前記電圧駆動型トランジスタ素子から離間した位置から上方に延びるとともに、前記略平坦な上端面を有する第２トランジスタ電極用導体を含み、
前記封止材は、前記電圧駆動型トランジスタ素子と、前記第１トランジスタ電極用導体および前記第２トランジスタ電極用導体の側面とを覆うとともに、前記封止材の上面において、前記第１トランジスタ電極用導体および前記第２トランジスタ電極用導体の略平坦な上端面を露出させるように形成されている、請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記第１電極はソース電極であり、前記第２電極はドレイン電極であり、
前記第１トランジスタ電極用導体は、前記電圧駆動型トランジスタ素子の主表面において前記制御電極および前記ソース電極にそれぞれ接続され、上方に延びるとともに、略平坦な上端面を有する制御電極用導体およびソース電極用導体を含み、
前記第２トランジスタ電極用導体は、前記電力変換用半導体素子の裏面の前記ドレイン電極に電気的に接続された状態で、前記電圧駆動型トランジスタ素子から離間した位置から上方に延びるとともに、略平坦な上端面を有するドレイン電極用導体を含む、請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記封止材は、前記制御電極用導体および前記ソース電極用導体の側面を取り囲むように覆うとともに、前記ドレイン電極用導体の側面の少なくとも一部を覆うように形成されており、
前記制御電極用導体、前記ソース電極用導体および前記ドレイン電極用導体の略平坦な上端面は、前記封止材の上面から露出されるように形成されている、請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記電圧駆動型トランジスタ素子と前記電極用導体と前記封止材とを含む電力変換装置本体部をさらに備え、
前記ドレイン電極用導体は、前記電力変換装置本体部の端部近傍に配置されている、請求項６〜８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記電力変換用半導体素子は、第１ダイオード電極および第２ダイオード電極とを有する還流ダイオード素子をさらに含み、
前記第１電極用導体は、前記還流ダイオード素子の主表面において前記第１ダイオード電極からなる前記表面電極に前記接合材を介して接続された状態で、上方に延びるとともに、前記略平坦な上端面を有する第１ダイオード電極用導体を含み、
前記第２電極用導体は、前記還流ダイオード素子の裏面の前記第２ダイオード電極からなる前記裏面電極に電気的に接続された状態で、前記還流ダイオード素子から離間した位置から上方に延びるとともに、前記略平坦な上端面を有する第２ダイオード電極用導体を含み、
前記封止材は、前記還流ダイオード素子と、前記第１ダイオード電極用導体および前記第２ダイオード電極用導体の側面とを覆うとともに、前記封止材の上面において、前記第１ダイオード電極用導体および前記第２ダイオード電極用導体の略平坦な上端面を露出させるように形成されている、請求項５〜９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記電力変換用半導体素子と前記電極用導体と前記封止材とを含む電力変換装置本体部をさらに備え、
前記封止材は、電力変換装置本体部の外形面を構成するように設けられている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記電力変換用半導体素子および前記電極用導体を取り囲むように設けられたケース部をさらに備え、
前記封止材は、前記電力変換用半導体素子と前記電極用導体の側面とを覆うとともに、前記電極用導体の上端面を露出させるように、前記ケース部内に充填されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記電力変換用半導体素子の裏面側に配置された放熱部材をさらに備える、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
前記放熱部材は、前記電力変換用半導体素子の裏面に接合材を介して接合されている、請求項１３に記載の電力変換装置。
【請求項１５】
前記放熱部材は、絶縁物を含まない金属板により構成されている、請求項１３または１４に記載の電力変換装置。
【請求項１６】
前記封止材は、前記放熱部材を取り囲むとともに前記放熱部材の表面を露出させるように配置されている、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１７】
前記放熱部材に接続された冷却構造をさらに備える、請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１８】
前記冷却構造は、前記電力変換用半導体素子の裏面側に配置された放熱部材に絶縁性部材を介して接続されている、請求項１７に記載の電力変換装置。
【請求項１９】
前記冷却構造は、ヒートシンクまたは液冷式冷却器を含む、請求項１７または１８に記載の電力変換装置。
【請求項２０】
前記冷却構造は、液冷式冷却器であり、
前記放熱部材の前記冷却構造側の部分には、第１凹凸形状が形成されており、
前記液冷式冷却器の前記放熱部材側の部分には、前記放熱部材の第１凹凸形状に嵌合可能な第２凹凸形状が形成されている、請求項１９に記載の電力変換装置。
【請求項２１】
前記冷却構造は、液冷式冷却器であり、
前記電力変換用半導体素子の裏面側に配置された前記放熱部材の前記冷却構造側には、凹部が形成されており、
前記液冷式冷却器の前記放熱部材側には、前記放熱部材の凹部に嵌合可能な凸部が形成されている、請求項１９に記載の電力変換装置。
【請求項２２】
前記電力変換用半導体素子は、ＳｉＣまたはＧａＮからなる半導体により形成されている、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項２３】
前記封止材の上面から露出された前記電極用導体の略平坦な上端面に電気的に接続される配線基板をさらに備える、請求項１〜２２のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項２４】
前記封止材の上面から露出された前記電極用導体の略平坦な上端面は、前記配線基板とバンプ電極により電気的に接続されている、請求項２３に記載の電力変換装置。
【請求項２５】
前記封止材の上面から露出された前記電極用導体の略平坦な上端面は、前記配線基板とピン状の端子により電気的に接続されている、請求項２３に記載の電力変換装置。
【請求項２６】
前記配線基板は、冷却構造を有する配線を含む、請求項２３〜２５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項２７】
前記冷却構造は、前記配線基板の配線近傍に形成された冷却孔を含む、請求項２６に記載の電力変換装置。
【請求項２８】
前記冷却構造は、前記冷却孔に接続された冷却器をさらに含む、請求項２７に記載の電力変換装置。
【請求項２９】
前記配線基板は、高周波電流の流れる方向に沿って延びる微細な配線導体からなる微細配線部により構成された配線部を含む、請求項２３〜２８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項３０】
前記配線導体は、同一平面内で間隔を隔てて隣接するように配置された複数の配線導体を含み、前記配線基板は、隣接する前記配線導体間に配置された冷却管をさらに含む、請求項２９に記載の電力変換装置。
【請求項３１】
前記微細な配線導体からなる微細配線部は、絶縁基板を介して積層するように配置された第１配線導体および第２配線導体を含む、請求項２９または３０に記載の電力変換装置。
【請求項３２】
前記配線基板は、前記絶縁基板を介して積層された前記第１配線導体と前記第２配線導体とを、前記絶縁基板を貫通して互いに電気的に接続する接続配線部をさらに含む、請求項３１に記載の電力変換装置。
【請求項３３】
前記配線基板は、高周波電流の流れる方向に沿って延びる凹凸形状を外表面に有する配線導体を含む、請求項２３に記載の電力変換装置。
【請求項３４】
前記配線基板は、前記凹凸形状を有する配線導体の周囲を取り囲むように形成された絶縁体をさらに含む、請求項３３に記載の電力変換装置。
【請求項３５】
前記電極用導体は、前記電力変換用半導体素子の電極に接合材を介して接合されており、
前記接合材は、粒状金属を含む、請求項１〜３４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項３６】
前記接合材は、粒状金属が分散された導電性の接合層を含む、請求項３５に記載の電力変換装置。
【請求項３７】
前記電力変換用半導体素子の電極に電気的に接続された端子部と、
前記端子部に接続される端子台とをさらに備え、
前記端子台は、金属製の複数の接続端子部と、隣接する前記接続端子部間を絶縁するための樹脂製の絶縁部とを含み、
前記接続端子部と前記絶縁部との境界には段差部が形成されている、請求項１〜３６に記載の電力変換装置。
【請求項３８】
前記端子台の接続端子部は、スリットを含み、
前記スリットには、前記絶縁部を構成する樹脂と同じ樹脂が充填されている、請求項３７に記載の電力変換装置。
【請求項３９】
前記電力変換装置は、第１電力変換装置と第２電力変換装置とを含み、
前記端子台の接続端子部は、前記第１電力変換装置が接続される第１接続端子部と、前記第２電力変換装置が接続される第２接続端子部とを含む、請求項３７または３８に記載の電力変換装置。
【請求項４０】
複数の電極を有する電力変換用半導体素子と、
前記電力変換用半導体素子の複数の電極に電気的に接続され、上方に延びる柱形状を有するとともに略平坦な上端面を有する複数の電極用導体と、
前記電力変換用半導体素子の裏面側に配置された放熱部材と、
前記電力変換用半導体素子と前記電極用導体の側面とを覆う樹脂からなる封止材とを備え、
前記封止材は、前記封止材の上面において、前記柱形状を有する複数の電極用導体の略平坦な上端面を露出させるとともに、露出された前記電極用導体の前記上端面において外部との電気的接続が行われるように構成されており、
前記電力変換用半導体素子の主表面側に配置された前記複数の電極用導体の略平坦な上端面と、前記電力変換用半導体素子の裏面側に配置された放熱部材との両方から前記電力変換用半導体素子で発生した熱の放熱が可能なように構成されている、電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関し、特に、電力変換用半導体素子を備える電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力変換用半導体素子を備える電力変換装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。【０００３】
上記特許文献１には、ＩＧＢＴ（電力変換用半導体素子）と、ＩＧＢＴに電気的に接続されるリードフレームと、ＩＧＢＴとリードフレームとを内部に含むように設けられるモールド樹脂とを備える半導体装置（電力変換装置）が開示されている。この半導体装置では、外部との電気的な接続が可能なように、リードフレームがモールド樹脂の側面から突出してはみ出すように形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０３６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の半導体装置では、半導体装置と外部の配線とを接続するために、リードフレームがモールド樹脂の側面からはみ出しているので、その分半導体装置が大きくなり、その結果、小型化を図ることが困難であるという問題点がある。【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、小型化を図ることが可能な電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における電力変換装置は、電極を有する電力変換用半導体素子と、電力変換用半導体素子の電極に電気的に接続され、側面と略平坦な上端面とを有する電極用導体と、電力変換用半導体素子と電極用導体の側面とを覆う樹脂からなる封止材とを備える。封止材は、封止材の上面において、電極用導体の略平坦な上端面を露出させるとともに、露出された電極用導体の上端面において外部との電気的接続が行われるように構成されている。なお、本発明の電極用導体の上端面とは、半導体素子に接続された下面に対して相対的に上側にある端面を意味する。
【０００８】
この発明の第１の局面による電力変換装置では、上記のように、封止材の上面において、電極用導体の略平坦な上端面を露出させるように封止材を構成することによって、電極用導体の略平坦な上端面が封止材から露出しているので、電力変換用半導体素子から発生する熱を上方へ放熱する際の放熱量を増加させることができる。また、封止材の上面において露出した電極用導体の上端面において外部との電気的接続を行うことにより、電力変換装置と外部の配線とを接続するために電極を封止材の側面からはみ出させる場合と異なり、電力変換装置が大きくなるのを抑制することができる。その結果、電力変換装置の小型化を図ることができる。
【０００９】
この発明の第２の局面における電力変換装置は、複数の電極を有する電力変換用半導体素子と、電力変換用半導体素子の複数の電極に電気的に接続され、上方に延びる柱形状を有するとともに略平坦な上端面を有する複数の電極用導体と、電力変換用半導体素子の裏面側に配置された放熱部材と、電力変換用半導体素子と電極用導体の側面とを覆う樹脂からなる封止材とを備える。封止材は、封止材の上面において、柱形状を有する複数の電極用導体の略平坦な上端面を露出させるとともに、露出された電極用導体の上端面において外部との電気的接続が行われるように構成されている。電力変換用半導体素子の主表面側に配置された複数の電極用導体の略平坦な上端面と、電力変換用半導体素子の裏面側に配置された放熱部材との両方から電力変換用半導体素子で発生した熱の放熱が可能なように構成されている。
【００１０】
この発明の第２の局面による電力変換装置では、上記のように、封止材の上面において、複数の電極用導体の略平坦な上端面を露出させるように封止材を構成することによって、複数の電極用導体の略平坦な上端面が封止材から露出しているので、電力変換用半導体素子の表面上が封止材によって覆われている場合と異なり、電力変換用半導体素子から発生する熱を上方へ放熱する際の放熱量を増加させることができる。また、封止材の上面において露出した複数の電極用導体の上端面において外部との電気的接続を行うことにより、電力変換装置と外部の配線とを接続するために電極を封止材の側面からはみ出させる場合と異なり、電力変換装置が大きくなるのを抑制することができる。その結果、電力変換装置の小型化を図ることができる。また、柱形状の電極用導体により、細いワイヤー状の電極用導体を用いる場合よりも放熱量を増加させることができるので、放熱性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態によるパワーモジュールの平面図である。
【図２】図１の１０００−１０００線に沿った断面図である。
【図３】図１の１１００−１１００線に沿った断面図である。
【図４】図１の１２００−１２００線に沿った断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態によるパワーモジュールの表面側から見た斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態によるパワーモジュールの裏面側から見た斜視図である。
【図７】本発明の第１実施形態によるパワーモジュールのドレイン端子の斜視図である。
【図８】本発明の第１実施形態によるパワーモジュールの回路図である。
【図９】シミュレーションに用いられる第１実施形態に対応するモジュールの断面図である。
【図１０】シミュレーションに用いられる比較例に対応するモジュールの断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態によるパワーモジュールの平面図である。
【図１２】図１１の１３００−１３００線に沿った断面図である。
【図１３】図１１の１４００−１４００線に沿った断面図である。
【図１４】本発明の第３実施形態によるパワーモジュールの断面図である。
【図１５】本発明の第４実施形態によるパワーモジュールの断面図である。
【図１６】本発明の第５実施形態によるパワーモジュールの断面図である。
【図１７】本発明の第６実施形態によるパワーモジュールの断面図である。
【図１８】本発明の第７実施形態によるパワーモジュールの断面図である。
【図１９】本発明の第８実施形態によるパワーモジュールの断面図である。
【図２０】本発明の第９実施形態によるパワーモジュールの断面図である。
【図２１】本発明の第１０実施形態によるパワーモジュールの平面図である。
【図２２】図２１の１４１０−１４１０線に沿った断面図である。
【図２３】図２１の１４２０−１４２０線に沿った断面図である。
【図２４】本発明の第１０実施形態によるパワーモジュールの表面側から見た斜視図である。
【図２５】本発明の第１０実施形態によるパワーモジュールの裏面側から見た斜視図である。
【図２６】本発明の第１１実施形態によるパワーモジュールの平面図である。
【図２７】図２６の１４３０−１４３０線に沿った断面図である。
【図２８】図２６の１４４０−１４４０線に沿った断面図である。
【図２９】本発明の第１１実施形態によるパワーモジュールの表面側から見た斜視図である。
【図３０】本発明の第１１実施形態によるパワーモジュールの裏面側から見た斜視図である。
【図３１】本発明の第１２実施形態によるパワーモジュールの断面図である。
【図３２】本発明の第１２実施形態によるパワーモジュールの表面側から見た斜視図である。
【図３３】本発明の第１２実施形態によるパワーモジュールの裏面側から見た斜視図である。
【図３４】本発明の第１３実施形態によるパワーモジュールの平面図である。
【図３５】図３４の１５００−１５００線に沿った断面図である。
【図３６】図３４の１６００−１６００線に沿った断面図である。
【図３７】図３４の１７００−１７００線に沿った断面図である。
【図３８】本発明の第１４実施形態によるパワーモジュールの断面図である。
【図３９】本発明の第１４実施形態によるパワーモジュールの表面側から見た斜視図である。
【図４０】本発明の第１４実施形態によるパワーモジュールの裏面側から見た斜視図である。
【図４１】本発明の第１５実施形態によるパワーモジュールの断面図である。
【図４２】本発明の第１５実施形態によるパワーモジュールの斜視図である。
【図４３】本発明の第１６実施形態によるパワーモジュールの表面側から見た斜視図である。
【図４４】本発明の第１６実施形態によるパワーモジュールの裏面側から見た斜視図である。
【図４５】本発明の第１７実施形態によるパワーモジュールの表面側から見た斜視図である。
【図４６】本発明の第１７実施形態によるパワーモジュールの裏面側から見た斜視図である。
【図４７】本発明の第１８実施形態によるパワーモジュールの平面図である。
【図４８】図４７の１７１０−１７１０線に沿った断面図である。
【図４９】図４７の１７２０−１７２０線に沿った断面図である。
【図５０】本発明の第１９実施形態によるパワーモジュールの平面図である。
【図５１】図５０の１７３０−１７３０線に沿った断面図である。
【図５２】図５０の１７４０−１７４０線に沿った断面図である。
【図５３】本発明の第１９実施形態によるパワーモジュールの表面側から見た斜視図である。
【図５４】本発明の第１９実施形態によるパワーモジュールの裏面側から見た斜視図である。
【図５５】本発明の第２０実施形態によるパワーモジュールの断面図である。
【図５６】本発明の第２１実施形態によるパワーモジュールの平面図である。
【図５７】図５６の１７５０−１７５０線に沿った断面図である。
【図５８】図５６の１７６０−１７６０線に沿った断面図である。
【図５９】本発明の第２２実施形態によるパワーモジュールの配線基板の斜視図である。
【図６０】本発明の第２２実施形態によるパワーモジュールの配線基板の断面図である。
【図６１】本発明の第２３実施形態によるパワーモジュールの配線基板の斜視図である。
【図６２】本発明の第２３実施形態によるパワーモジュールの配線基板の断面図である。
【図６３】本発明の第２４実施形態によるパワーモジュールの配線基板の斜視図である。
【図６４】本発明の第２４実施形態によるパワーモジュールの配線基板の断面図である。
【図６５】本発明の第２５実施形態によるパワーモジュールの配線基板の斜視図である。
【図６６】本発明の第２５実施形態によるパワーモジュールの配線基板の断面図である。
【図６７】本発明の第２６実施形態によるパワーモジュールの配線基板の斜視図である。
【図６８】本発明の第２６実施形態によるパワーモジュールの配線基板の断面図である。
【図６９】本発明の第２７実施形態によるパワーモジュールの配線基板の斜視図である。
【図７０】本発明の第２７実施形態によるパワーモジュールの配線基板の断面図である。
【図７１】本発明の第２８実施形態によるパワーモジュールの回路図である。
【図７２】本発明の第２８実施形態によるパワーモジュールの側断面図である。
【図７３】本発明の第２８実施形態によるパワーモジュールの縦断面図である。
【図７４】本発明の第２８実施形態によるパワーモジュールの上面透視図である。
【図７５】本発明の第２９実施形態によるパワーモジュールの配線の断面図である。
【図７６】本発明の第３０実施形態によるパワーモジュールの配線の断面図である。
【図７７】本発明の第３１実施形態によるパワーモジュールの配線基板の断面図である。
【図７８】本発明の第３１実施形態によるパワーモジュールの配線基板の平面図である。
【図７９】本発明の第３１実施形態によるパワーモジュールの配線基板の平面図である。
【図８０】本発明の第３２実施形態によるパワーモジュールの配線基板の断面図である。
【図８１】本発明の第３３実施形態によるパワーモジュールの配線基板の断面図である。
【図８２】本発明の第３４実施形態による液冷式冷却器の斜視図である。
【図８３】本発明の第３４実施形態による液冷式冷却器の分解斜視図である。
【図８４】本発明の第３４実施形態による液冷式冷却器の液冷板ベースの斜視図である。
【図８５】本発明の第３５実施形態による液冷式冷却器の斜視図である。
【図８６】本発明の第３５実施形態による液冷式冷却器の分解斜視図である。
【図８７】本発明の第３６実施形態による液冷式冷却器の斜視図である。
【図８８】本発明の第３６実施形態による液冷式冷却器の分解斜視図である。
【図８９】本発明の第３７実施形態による液冷式冷却器の斜視図である。
【図９０】本発明の第３７実施形態による液冷式冷却器の分解斜視図である。
【図９１】本発明の第３８実施形態による液冷式冷却器の断面図である。
【図９２】本発明の第３９実施形態による液冷式冷却器の断面図である。
【図９３】本発明の第４０実施形態による接合材の断面図である。
【図９４】本発明の第４０実施形態による接合材を流れる電流を説明するための断面図である。
【図９５】本発明の第４１実施形態による接合材の断面図である。
【図９６】本発明の第４１実施形態による接合材を流れる電流を説明するための断面図である。
【図９７】本発明の第４２実施形態による大電流端子台の斜視図である。
【図９８】本発明の第４２実施形態による大電流端子台の裏面側の斜視図である。
【図９９】本発明の第４２実施形態による接続端子部の正面図である。
【図１００】本発明の第４２実施形態による接続端子部の底面図である。
【図１０１】本発明の第４２実施形態による接続端子部の側面図である。
【図１０２】本発明の第４２実施形態によるインバータ部およびコンバータ部に接続された大電流端子台の斜視図である。
【図１０３】本発明の第４２実施形態によるインバータ部およびコンバータ部に接続される前の大電流端子台の斜視図である。
【図１０４】本発明の第４３実施形態による大電流端子台の斜視図である。
【図１０５】本発明の第４３実施形態による大電流端子台の裏面側の斜視図である。
【図１０６】本発明の第４３実施形態による大電流端子台の接続端子部の斜視図である。
【図１０７】本発明の第４３実施形態による接続端子部の正面図である。
【図１０８】本発明の第４３実施形態による接続端子部の側面図である。
【図１０９】本発明の第４３実施形態による接続端子部の底面図である。
【図１１０】本発明の第４３実施形態による接続端子部の裏面図である。
【図１１１】本発明の第４３実施形態によるインバータ部およびコンバータ部に接続された大電流端子台の斜視図である。
【図１１２】本発明の第４３実施形態によるインバータ部およびコンバータ部に接続される前の大電流端子台の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
まず、図１〜図８を参照して、本発明の第１実施形態によるパワーモジュール１００の構成について説明する。なお、第１実施形態では、本発明の電力変換装置をパワーモジュール１００に適用する場合について説明する。なお、パワーモジュール１００は、本発明の「電力変換装置本体部」の一例である。
【００１４】
図１〜図４に示すように、本発明の第１実施形態によるパワーモジュール１００には、ドレイン電極放熱板１と、半導体素子２と、半導体素子３と、ゲート端子４と、ソース端子５と、ドレイン端子６と、アノード端子７とが設けられている。なお、ドレイン電極放熱板１、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７は、絶縁物を含まない銅（Ｃｕ）、銅モリブデン（ＣｕＭｏ）などの金属からなる。また、ドレイン電極放熱板１は、１枚の金属板のみからなる。ここで、第１実施形態では、半導体素子２は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を主成分とするＳｉＣ基板上に形成され、高周波スイッチング可能なＦＥＴ（電界効果トランジスタ）からなる。また、半導体素子２は、図２に示すように、半導体素子２の主表面に設けられる制御電極２ａおよびソース電極２ｂと、裏面に設けられるドレイン電極２ｃとを有する。なお、半導体素子２は、本発明の「電力変換用半導体素子」および「電圧駆動型トランジスタ素子」の一例である。また、制御電極２ａは、本発明の「表面電極」の一例である。また、ソース電極２ｂは、本発明の「第１電極」および「表面電極」の一例である。また、ドレイン電極２ｃは、本発明の「第２電極」および「裏面電極」の一例である。また、ドレイン電極放熱板１は、本発明の「放熱部材」の一例である。
【００１５】
また、半導体素子３は、アノード電極３ａとカソード電極３ｂとを有するファーストリカバリーダイオード（ＦＲＤ）からなる。なお、半導体素子３のカソード電極３ｂは、半導体素子２のドレイン電極２ｃと電気的に接続されており、半導体素子３は、還流ダイオード（図８参照）としての機能を有する。なお、アノード電極３ａは、本発明の「第１ダイオード電極」の一例である。また、カソード電極３ｂは、本発明の「第２ダイオード電極」の一例である。また、半導体素子３は、本発明の「電力変換用半導体素子」および「還流ダイオード素子」の一例である。また、アノード電極３ａおよびカソード電極３ｂは、それぞれ、本発明の「第１ダイオード電極」および「第２ダイオード電極」の一例である。
【００１６】
図２に示すように、半導体素子２と、半導体素子３とは、それぞれ、半田からなる接合材８を介してドレイン電極放熱板１の表面上に接合されている。なお、半導体素子２のドレイン電極２ｃがドレイン電極放熱板１に電気的に接続されている。また、半導体素子３のカソード電極３ｂがドレイン電極放熱板１に電気的に接続されている。この種の半導体素子を用いた場合では、接合箇所の温度が約２００℃近くまで上昇する。これにより、接合材８は、耐熱性の高いＡｕ−２０Ｓｎ、Ｚｎ−３０Ｓｎ、Ｐｂ−５Ｓｎなどの半田から形成されている。また、接合箇所の温度が約４００℃近くまで上昇する場合には、接合材８は、さらに耐熱性の高い有機層被覆ナノＡｇ粒子などから形成される。
【００１７】
ゲート端子４は、接合材８を介して半導体素子２の表面上（ゲート電極２ａ上）に接合されている。また、第１実施形態では、ゲート端子４は、柱形状を有しており、半導体素子２の表面上からパワーモジュール１００の上方（矢印Ｚ１方向）に向かって延びている。また、ゲート端子４は、パワーモジュール１００の外側（矢印Ｘ１方向）に向かって延びるように形成されている。また、ゲート端子４の上端面４ａは、略平坦で、かつ、平面的に見て、略矩形形状（図１参照）を有する。また、ゲート端子４は、半導体素子２が発生する熱を上端面４ａから放熱する機能を有する。なお、ゲート端子４は、本発明の「電極用導体」、「第１電極用導体」、「第１トランジスタ電極用導体」および「制御電極用導体」の一例である。
【００１８】
ソース端子５は、接合材８を介して半導体素子２の表面上（ソース電極２ｂ上）に接合されている。また、第１実施形態では、ソース端子５は、柱形状を有しており、半導体素子２の表面上からパワーモジュール１００の上方（矢印Ｚ１方向）に向かって延びるように形成されている。また、ソース端子５の上端面５ａは、略平坦で、かつ、平面的に見て、略矩形形状（図１参照）を有する。また、ソース端子５は、半導体素子２が発生する熱を上端面５ａから放熱する機能を有する。なお、ソース端子５は、本発明の「電極用導体」、「第１電極用導体」、「第１トランジスタ電極用導体」および「ソース電極用導体」の一例である。
【００１９】
ドレイン端子６（後述するドレイン電極フレーム９）は、接合材８を介して、ドレイン電極放熱板１の表面上に接合されている。また、ドレイン端子６は、図７に示すように、柱形状を有しており、枠状に形成されるドレイン電極フレーム９に一体的に６つ形成されている。また、ドレイン端子６は、ドレイン電極フレーム９の４隅にそれぞれ１つずつ設けられている。また、ドレイン端子６は、ドレイン電極フレーム９の長辺上の中央部近傍に１つずつ設けられている。これにより、第１実施形態では、ドレイン端子６は、半導体素子２および半導体素子３から離間した位置に配置されている。また、ドレイン端子６は、パワーモジュール１００の端部近傍（図１参照）に配置される。
【００２０】
また、ドレイン端子６の上端面６ａは、略平坦で、かつ、平面的に見て、略矩形形状（図１参照）を有する。また、ドレイン端子６は、半導体素子２が発生する熱を上端面６ａから放熱する機能を有する。また、６つのドレイン端子６の上端面６ａのドレイン電極フレーム９の表面からの高さは、それぞれ、略同じである。なお、ドレイン端子６は、本発明の「電極用導体」、「第２電極用導体」、「第２トランジスタ電極用導体」および「ドレイン電極用導体」の一例である。
【００２１】
また、ドレイン端子６は、半導体素子３のカソード電極３ｂに電気的に接続されており、半導体素子３のカソード電極端子としても機能する。すなわち、ドレイン端子６は、本発明の「第２ダイオード電極用導体」の一例でもある。
【００２２】
アノード端子７は、接合材８を介して半導体素子３の表面上（アノード電極３ａ上）に接合されている。また、第１実施形態では、アノード端子７は、柱形状を有しており、半導体素子３の表面上からパワーモジュール１００の上方（矢印Ｚ１方向）に向かって延びるように形成されている。また、アノード端子７の上端面７ａは、略平坦で、かつ、平面的に見て、略矩形形状（図１参照）を有する。また、アノード端子７は、半導体素子３が発生する熱を上端面７ａから放熱する機能を有する。なお、アノード端子７は、本発明の「電極用導体」、「第１電極用導体」および「第１ダイオード電極用導体」の一例である。
【００２３】
ここで、第１実施形態では、ゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、ドレイン端子６の上端面６ａ、およびアノード端子７の上端面７ａは、略同じ高さを有するように形成されている。
【００２４】
なお、一般的なパワーモジュールでは、半導体素子と電極との間の接合は、ワイヤボンディングなどの配線により行われている。しかしながら、ワイヤボンディングなどの配線では、配線インダクタンスが比較的大きくなるため、パワーモジュールを高周波でスイッチングさせるのが困難である。一方、第１実施形態のゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６（アノード端子７）は、接合材８を介して半導体素子２（半導体素子３）に直接接合されることにより、ワイヤボンディングを用いる場合に比べて、配線インダクタンスが小さくなるので、パワーモジュール１００を高周波でスイッチングさせることが可能となる。
【００２５】
また、第１実施形態では、図１〜図４に示すように、半導体素子２、半導体素子３、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７およびドレイン電極放熱板１の側面を取り囲むように覆うように、シリコンゲルなどからなる絶縁性の樹脂材１０が設けられている。これにより、樹脂材１０は、パワーモジュール１００の外形面を形成する。この樹脂材１０は、半導体素子２、半導体素子３、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７間の絶縁を行う絶縁体としての機能と、半導体素子２および半導体素子３への水分などの浸入を防止する封止材としての機能とを有する。なお、樹脂材１０は、本発明の「封止材」の一例である。
【００２６】
また、第１実施形態では、図５に示すように、樹脂材１０は、ゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、ドレイン端子６の上端面６ａおよびアノード端子７の上端面７ａが、上面から露出するように設けられる。なお、樹脂材１０の上面は、ゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、ドレイン端子６の上端面６ａおよびアノード端子７の上端面７ａと略同じ高さを有する。そして、樹脂材１０から露出したゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、ドレイン端子６の上端面６ａおよびアノード端子７の上端面７ａにおいて、外部との電気的接続が行われるように構成されている。また、図６に示すように、ドレイン電極放熱板１は、樹脂材１０の裏面から露出している。
【００２７】
第１実施形態では、上記のように、樹脂材１０の上面において、ゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ａ（上端面５ａ、上端面６ａ、上端面７ａ）を露出させるように樹脂材１０を構成することによって、ゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ａ（上端面５ａ、上端面６ａ、上端面７ａ）が樹脂材１０から露出しているので、半導体素子２および３から発生する熱を上方へ放熱する際の放熱量を増加させることができる。また、樹脂材１０の上面において露出したゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の上端面４ａ（上端面５ａ、上端面６ａ、上端面７ａ）において外部との電気的接続を行うことにより、パワーモジュール１００と外部の配線とを接続するために電極を樹脂材１０の側面からはみ出させる場合と異なり、パワーモジュール１００が大きくなるのを抑制することができる。その結果、パワーモジュール１００の小型化を図ることができる。
【００２８】
また、第１実施形態では、上記のように、樹脂材１０の上面から露出されるゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、ドレイン端子６の上端面６ａおよびアノード端子７の上端面７ａを、互いに略同じ高さを有するように構成する。これにより、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７の上面において外部との電気的な接続を行う際に、配線基板や電極などを容易に配置することができるので、外部との電気的な接続を容易に行うことができる。
【００２９】
また、第１実施形態では、上記のように、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７が、上方に延びる柱形状を有する。また、ゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、ドレイン端子６の上端面６ａおよびアノード端子７の上端面７ａが略平坦に形成されている。これにより、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７が柱形状を有しているので、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７がたとえば細いワイヤー状である場合と異なり、配線インダクタンスを小さくすることができる。その結果、配線インダクタンスが大きいことに起因して、半導体素子２および３が高速に動作できなくなるのを抑制することができる。また、柱形状のゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７により、細いワイヤー状の電極用導体を用いる場合よりも放熱量を増加させることができるので、放熱性を向上させることができる。
【００３０】
また、第１実施形態では、上記のように、樹脂材１０の上面から露出されるゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、ドレイン端子６の上端面６ａおよびアノード端子７の上端面７ａを、樹脂材１０の上面と略同じ高さを有するように構成する。これにより、上端面４ａ、上端面５ａ、上端面６ａおよび上端面７ａと、樹脂材１０の上面とが面一になり、全体として平坦面形状になるので、上端面４ａ、上端面５ａ、上端面６ａおよび上端面７ａと、樹脂材１０との上に配線基板などを容易に配置することができる。
【００３１】
また、第１実施形態では、上記のように、ゲート端子４は、半導体素子２の主表面において制御電極２ａに接合材８を介して接続された状態で上方に延びるとともに、樹脂材１０の上面から露出される略平坦な上端面４ａを有する。ソース端子５は、半導体素子２の主表面においてソース電極２ｂに接合材８を介して接続された状態で上方に延びるとともに、樹脂材１０の上面から露出される略平坦な上端面５ａを有する。ドレイン端子６は、半導体素子２の裏面のドレイン電極２ｃに電気的に接続された状態で半導体素子２から離間した位置から上方に延びるとともに、樹脂材１０の上面から露出される略平坦な上端面６ａを有する。また、アノード端子７は、半導体素子３の主表面においてアノード電極３ａに接合材８を介して接続された状態で上方に延びるとともに、樹脂材１０の上面から露出される略平坦な上端面７ａを有する。ドレイン端子６は、半導体素子３の裏面のカソード電極３ｂに電気的に接続された状態で半導体素子３から離間した位置から上方に延びるとともに、樹脂材１０の上面から露出される略平坦な上端面６ａを有する。これにより、ゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、ドレイン端子６の上端面６ａおよびアノード端子７の上端面７ａが、パワーモジュール１００の上方側に配置されるので、外部との電気的接続を容易に行うことができる。
【００３２】
また、第１実施形態では、上記のように、ドレイン端子６を、半導体素子２の裏面のドレイン電極２ｃに電気的に接続された状態で、半導体素子２から離間した位置から上方に延びるように構成する。これにより、ドレイン端子６と半導体素子２とが離間しているので、ドレイン端子６の側面と半導体素子２とが短絡するのを抑制することができる。
【００３３】
また、第１実施形態では、上記のように、ドレイン端子６を、パワーモジュール１００の端部近傍に配置することによって、ゲート端子４およびソース端子５をパワーモジュール１００の中央部に配置することにより、ドレイン端子６と、ゲート端子４およびソース端子５と、の間の距離を大きくすることができるので、ドレイン端子６と、ゲート端子４およびソース端子５と、が短絡するのを抑制することができる。
【００３４】
また、第１実施形態では、上記のように、樹脂材１０を、半導体素子３と、アノード端子７の側面とを覆うように形成する。また、樹脂材１０を、アノード端子７の略平坦な上端面７ａを露出させるように形成する。これにより、アノード端子７が、樹脂材１０に覆われている場合と異なり、半導体素子３から発熱された熱をアノード端子７の略平坦な上端面７ａから上方へ放熱する際の放熱量を増加させることができる。また、アノード端子７の略平坦な上端面７ａを樹脂材１０の上面において露出させることにより、樹脂材１０の上面において還流ダイオードと外部との電気的な接続を容易に行うことができる。
【００３５】
また、第１実施形態では、樹脂材１０を、パワーモジュール１００の外形面を構成するように設けることによって、半導体素子２、半導体素子３、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７が樹脂材１０の内部に含まれるので、外部からの衝撃に起因して半導体素子２および３が破損するのを抑制することができる。また、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７が短絡するのを抑制することができる。
【００３６】
また、第１実施形態では、上記のように、半導体素子２および３の裏面側に配置されたドレイン電極放熱板１を設けることによって、樹脂材１０の上面から露出したゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、ドレイン端子６の上端面６ａおよびアノード端子７の上端面７ａから上方に放熱することができる。また、半導体素子２および３の裏面側に配置されたドレイン電極放熱板１から下方に放熱することができる。これにより、放熱量をより増加させることができる。
【００３７】
また、第１実施形態では、上記のように、ドレイン電極放熱板１を、半導体素子２および３の裏面に接合材８を介して接合することによって、ドレイン電極放熱板１を半導体素子２および３の裏面に容易に接合することができる。
【００３８】
また、第１実施形態では、上記のように、ドレイン電極放熱板１を、絶縁物を含まない金属板により構成することによって、ドレイン電極放熱板１が絶縁物を含んでいる場合と異なり、ドレイン電極放熱板１からの放熱量を増加させることができる。
【００３９】
また、第１実施形態では、上記のように、樹脂材１０を、ドレイン電極放熱板１を取り囲むとともにドレイン電極放熱板１の表面を露出させるように配置する。これにより、ドレイン電極放熱板１の表面が樹脂材１０に覆われている場合と異なり、ドレイン電極放熱板１からの放熱量を増加させることができる。
【００４０】
また、第１実施形態では、上記のように、半導体素子２および３を、ＳｉＣからなる半導体により形成することによって、半導体素子２および３をＳｉからなる半導体により形成する場合と異なり、半導体素子２および３を高速に動作させることができる。
【００４１】
次に、図９および図１０を参照して、上記第１実施形態の効果を説明するために行った熱抵抗についてのシミュレーションについて説明する。このシミュレーションでは、第１実施形態に対応する実施例１のモジュール１０１（図９参照）と、比較例１によるモジュール１０２（図１０参照）とについてシミュレーションを行った。
【００４２】
第１実施形態に対応する実施例１のモジュール１０１では、図９に示すように、銅モリブデンからなる下面ケース１０１ａ（ドレイン電極放熱板１に対応）の表面上に、Ｐｂ−５Ｓｎからなる、半田（接合材）１０１ｂを介して、ＳｉＣからなる半導体素子１０１ｃが接合されている。なお、半導体素子１０１ｃは、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）（半導体素子２に対応）と、ショットキーバリアダイオード（半導体素子３に対応）とを含んでいる。また、半導体素子１０１ｃの表面上には、Ｐｂ−１０Ｓｎからなる半田（接合材）１０１ｂを介して、銅モリブデンからなる端子１０１ｄ（ゲート端子４と、ソース端子５と、ドレイン端子６と、アノード端子７とに対応）が接合されている。また、端子１０１ｄの表面上には、Ｓｎ−Ｓｂからなる半田（接合材）１０１ｂを介して、銅モリブデンからなる上面ケース１０１ｅが接合されている。
【００４３】
また、図１０に示すように、比較例１によるモジュール１０２では、銅からなる下面ケース１０２ａの表面上に、Ｐｂ−５Ｓｎからなる半田１０２ｂを介して、銅配線１０２ｃが接合されている。また、銅配線１０２ｃの表面上には、ＳｉＮ基板１０２ｄが配置されている。また、ＳｉＮ基板１０２ｄの表面上には、銅配線１０２ｃが設けられている。また、銅配線１０２ｃの表面上には、Ｐｂ−５Ｓｎからなる半田（接合材）１０２ｂを介して、ＳｉＣからなる半導体素子１０２ｅが接合されている。
【００４４】
そして、上記した実施例１のモジュール１０１および比較例１によるモジュール１０２の熱抵抗をシミュレーションにより求めた。なお、実施例１のモジュール１０１の熱抵抗は、半導体素子１０１ｃから下面ケース１０１ａまでの熱抵抗と、半導体素子１０１ｃから上面ケース１０１ｅまでの熱抵抗との合計である。その結果、実施例１の熱抵抗は、０．２０６（Ｋ／Ｗ）になった。また、図９に示した実施例１の構造において、端子１０１ｄと上面ケース１０１ｅとの間に半田１０１ｂが設けられない場合のモジュール１０１の熱抵抗も求めた。その結果、熱抵抗は、０．２０４（Ｋ／Ｗ）になった。また、比較例１によるモジュール１０２の半導体素子１０２ｅから下面ケース１０２ａまでの熱抵抗をシミュレーションにより求めた。その結果、比較例１によるモジュール１０２の熱抵抗は、実施例１のモジュール１０１の熱抵抗（０．２０６（０．２０４）（Ｋ／Ｗ））よりも大きい値（０．４２２（Ｋ／Ｗ））になった。これにより、第１実施形態に対応するモジュール１０１の実施例１の半導体素子１０１ｃからの放熱量は、比較例１によるモジュール１０２の半導体素子１０２ｅからの放熱量に比べて、多くなることが判明した。
【００４５】
次に、上記第１実施形態の効果を説明するために行ったインダクタンスおよび抵抗値についてのシミュレーションについて説明する。
【００４６】
第１実施形態に対応する実施例２のモジュールとして、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を主成分とするＳｉＣ基板上に形成されるＦＥＴ（電界効果トランジスタ）（半導体素子２に対応）と、ショットキーバリアダイオード（半導体素子３に対応）とを含んでいるモジュールを仮定した。また、比較例２のモジュールとして、シリコン（Ｓｉ）を主成分とするＳｉ基板上に形成されるＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を含んでいるモジュールを仮定した。そして、実施例２のモジュールでは、ソース（ソース端子５に対応）とドレイン（ドレイン端子６に対応）との間の平均インダクタンス値および平均抵抗値をシミュレーションにより求めた。また、比較例２のモジュールでは、エミッタとコレクタとの間の平均インダクタンス値および平均抵抗値をシミュレーションにより求めた。その結果、実施例２のモジュールの平均インダクタンス値は、比較例２のモジュールの平均インダクタンス値の５５％の大きさになることが判明した。また、第１実施形態に対応する実施例２のモジュールの平均抵抗値は、比較例２のモジュールの平均抵抗値の７％の大きさになることが判明した。つまり、第１実施形態に対応する実施例２のＳｉＣを主成分とするモジュールの平均インダクタンス値および平均抵抗値は、比較例２のＳｉを主成分とするモジュールに比べて小さくなることが判明した。
【００４７】
（第２実施形態）
次に、図１１〜図１３を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７に、金属端子が接続されている。
【００４８】
図１１〜図１３に示すように、第２実施形態によるパワーモジュール１０３では、ゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、ドレイン端子６の上端面６ａおよびアノード端子７の上端面７ａには、それぞれ、配線基板（図示せず）などに接続するためのゲート金属端子４ｂ、ソース金属端子５ｂ、ドレイン金属端子６ｂおよびアノード金属端子７ｂが接続されている。なお、ゲート金属端子４ｂ、ソース金属端子５ｂ、ドレイン金属端子６ｂおよびアノード金属端子７ｂは、円柱形状（ピン形状）に形成されている。また、ゲート金属端子４ｂ、ソース金属端子５ｂ、ドレイン金属端子６ｂおよびアノード金属端子７ｂは、それぞれ、たとえば接合材によって、上端面４ａ、上端面５ａ、上端面６ａおよび上端面７ａに接続されている。また、ゲート金属端子４ｂ、ソース金属端子５ｂ、ドレイン金属端子６ｂおよびアノード金属端子７ｂを、それぞれ、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７と一体的に形成してもよい。これにより、接合材が設けられない分、抵抗成分が小さくなるので、熱抵抗を小さくすることが可能となる。その結果、放熱性を向上させることが可能となる。なお、第２実施形態のその他の構成および効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００４９】
（第３実施形態）
次に、図１４を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、ドレイン電極放熱板１にヒートシンク１０４ｃが設けられている。
【００５０】
図１４に示すように、第３実施形態によるパワーモジュール１０４では、ドレイン電極放熱板１の下面に、熱伝導シートやグリースなどからなる絶縁材１０４ａを介して、複数のフィン１０４ｂを有するヒートシンク１０４ｃが設けられている。なお、絶縁材１０４ａは、絶縁機能を有するとともに、熱伝導性の高いものであればよい。また、ヒートシンク１０４ｃは、本発明の「冷却構造」の一例である。また、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５１】
第３実施形態では、上記のように、ドレイン電極放熱板１に接続されたヒートシンク１０４ｃを設けることによって、ドレイン電極放熱板１を介した放熱の放熱量をヒートシンク１０４ｃによりさらに増加させることができるので、放熱性をより向上させることが可能となる。
【００５２】
また、第３実施形態では、上記のように、ヒートシンク１０４ｃを、ドレイン電極放熱板１に絶縁材１０４ａを介して接続することによって、導電性のドレイン電極放熱板１からヒートシンク１０４ｃに電力が漏れるのを絶縁材１０４ａにより抑制することができる。
【００５３】
なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００５４】
（第４実施形態）
次に、図１５を参照して、第４実施形態について説明する。この第４実施形態では、ドレイン電極放熱板１に液冷却ジャケット１０５ａが設けられている。
【００５５】
図１５に示すように、第４実施形態によるパワーモジュール１０５では、ドレイン電極放熱板１の下面に、熱伝導シートやグリースなどからなる絶縁材１０４ａを介して、液冷却ジャケット１０５ａが設けられている。なお、液冷却ジャケット１０５ａには、内部に冷却溶媒を流すための溶媒路１０５ｂが設けられている。そして、半導体素子２および半導体素子３が発生する熱は、溶媒路１０５ｂ内を循環する冷却溶媒を介して放熱される。なお、液冷却ジャケット１０５ａは、本発明の「冷却構造」の一例である。また、第４実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。また、第４実施形態では、上記第３実施形態と同様、放熱性を向上させることができるという効果を得ることができる。
【００５６】
（第５実施形態）
次に、図１６を参照して、第５実施形態について説明する。この第５実施形態では、上記第１実施形態のパワーモジュール１００（パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂ）が配線基板２１に取り付けられている。
【００５７】
図１６に示すように、第５実施形態によるパワーモジュール１０６では、ガラスエポキシ、セラミクス、ポリイミドなどからなる配線基板２１には、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂが取り付けられている。また、配線基板２１の下面には、Ｐ側ゲートドライバＩＣ２２と、Ｎ側ゲートドライバＩＣ２３とが実装されている。なお、パワーモジュール１０６は、３相インバータ回路を構成している。そして、パワーモジュール本体部１００ａは、３相インバータ回路の上側アームとして機能する。また、パワーモジュール本体部１００ｂは、３相インバータ回路の下側アームとして機能する。
【００５８】
パワーモジュール本体部１００ａは、Ｐ側ゲート金属端子２４、Ｐ側ソース金属端子２５、Ｐ側ドレイン金属端子２６およびＰ側アノード金属端子２７を介して、配線基板２１に取り付けられている。Ｐ側ゲート金属端子２４、Ｐ側ソース金属端子２５、Ｐ側ドレイン金属端子２６およびＰ側アノード金属端子２７は、ピン状（円柱形状）に形成されている。すなわち、第５実施形態では、樹脂材１０の表面から露出するゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ａ（上端面５ａ、上端面５ａ、上端面７ａ）（図１参照）は、Ｐ側ゲート金属端子２４（Ｐ側ソース金属端子２５、Ｐ側ドレイン金属端子２６、Ｐ側アノード金属端子２７）を介して配線基板２１に電気的に接続されている。また、パワーモジュール本体部１００ｂは、Ｎ側ゲート金属端子２８、Ｎ側ソース金属端子２９、Ｎ側ドレイン金属端子３０およびＮ側アノード金属端子３１を介して、配線基板２１に取り付けられている。Ｎ側ゲート金属端子２８、Ｎ側ソース金属端子２９、Ｎ側ドレイン金属端子３０およびＮ側アノード金属端子３１は、ピン状（円柱形状）に形成されている。すなわち、第５実施形態では、樹脂材１０の表面から露出するゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ａ（上端面５ａ、上端面６ａ、上端面７ａ）（図１参照）は、Ｎ側ゲート金属端子２８（Ｎ側ソース金属端子２９、Ｎ側ドレイン金属端子３０、Ｎ側アノード金属端子３１）を介して配線基板２１に電気的に接続されている。
【００５９】
また、配線基板２１の一方端側には、Ｐ側金属端子３２およびＮ側金属端子３３が設けられている。Ｐ側金属端子３２は、配線基板２１の内部に設けられる導電性金属板からなるバスバー状の配線３４を介して、パワーモジュール本体部１００ａのＰ側ドレイン金属端子２６に接続されている。また、パワーモジュール本体部１００ａのＰ側ソース金属端子２５とＰ側アノード金属端子２７とは、配線基板２１の内部に設けられる配線３４を介して、パワーモジュール本体部１００ｂのＮ側ドレイン金属端子３０に接続されている。また、パワーモジュール本体部１００ｂのＮ側ソース金属端子２９およびＮ側アノード金属端子３１は、配線基板２１の内部に設けられる配線３４を介して、配線基板２１の一方端側に設けられるＮ側金属端子３３に接続されている。
【００６０】
また、Ｐ側ゲートドライバＩＣ２２は、パワーモジュール本体部１００ａのＰ側ゲート金属端子２４近傍で、かつ、配線基板２１とパワーモジュール本体部１００ａとの間に配置されている。つまり、配線基板２１とパワーモジュール本体部１００ａとの間の間隔は、Ｐ側ゲートドライバＩＣ２２の厚みよりも大きくなるように構成されている。また、Ｐ側ゲートドライバＩＣ２２は、配線基板２１の一方端側に設けられるＰ側制御信号端子３５に接続されている。
【００６１】
また、Ｎ側ゲートドライバＩＣ２３は、パワーモジュール本体部１００ｂのＮ側ゲート金属端子２８近傍で、かつ、配線基板２１とパワーモジュール本体部１００ｂとの間に配置されている。つまり、配線基板２１とパワーモジュール本体部１００ｂとの間の間隔は、Ｎ側ゲートドライバＩＣ２３の厚みよりも大きくなるように構成されている。また、Ｎ側ゲートドライバＩＣ２３は、配線基板２１の一方端側に設けられるＮ側制御信号端子３６に接続されている。
【００６２】
なお、Ｐ側ゲートドライバＩＣ２２およびＮ側ゲートドライバＩＣ２３を、それぞれ、パワーモジュール本体部１００ａおよびパワーモジュール本体部１００ｂの金属端子近傍に配置することにより、配線インダクタンスを小さくすることができるので、半導体素子２および３を高周波でスイッチングさせることが可能となる。
【００６３】
配線基板２１と、パワーモジュール本体部１００ａおよびパワーモジュール本体部１００ｂとは、所定の距離（空間）を隔てて配置されている。配線基板２１と、パワーモジュール本体部１００ａおよびパワーモジュール本体部１００ｂとの間の空間を埋めるように、封止機能を有する絶縁性の樹脂材３７が充填されている。これにより、配線基板２１と、パワーモジュール本体部１００ａおよびパワーモジュール本体部１００ｂとが固定される。また、配線基板２１と、パワーモジュール本体部１００ａおよびパワーモジュール本体部１００ｂとを接続しているＰ側ゲート金属端子２４、Ｐ側ソース金属端子２５、Ｐ側ドレイン金属端子２６、Ｐ側アノード金属端子２７、Ｎ側ゲート金属端子２８、Ｎ側ソース金属端子２９、Ｎ側ドレイン金属端子３０およびＮ側アノード金属端子３１が腐食するのを抑制することが可能となる。また、絶縁性の樹脂材３７の材質は、半導体素子２および半導体素子３の発熱温度等に応じて適切なものが選択される。また、Ｐ側ゲート金属端子２４、Ｐ側ソース金属端子２５、Ｐ側ドレイン金属端子２６、Ｐ側アノード金属端子２７、Ｎ側ゲート金属端子２８、Ｎ側ソース金属端子２９、Ｎ側ドレイン金属端子３０およびＮ側アノード金属端子３１は、本発明のピン状の「端子」の一例である。
【００６４】
第５実施形態では、上記のように、樹脂材１０の上面から露出されたゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ａ（上端面５ａ、上端面６ａ、上端面７ａ）に電気的に接続される配線基板２１を設けることによって、容易に、配線基板２１を介してゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）に電力を供給することができる。
【００６５】
また、第５実施形態では、上記のように、樹脂材１０の上面から露出されたゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ａ（上端面５ａ、上端面６ａ、上端面７ａ）を、ピン状のＰ側ゲート金属端子２４（Ｐ側ソース金属端子２５、Ｐ側ドレイン金属端子２６、Ｐ側アノード金属端子２７）により配線基板２１と電気的に接続する。また、ゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ａ（上端面５ａ、上端面６ａ、上端面７ａ）を、Ｎ側ゲート金属端子２８（Ｎ側ソース金属端子２９、Ｎ側ドレイン金属端子３０、Ｎ側アノード金属端子３１）により配線基板２１と電気的に接続する。これにより、ゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ａ（上端面５ａ、上端面６ａ、上端面７ａ）と、配線基板２１とを、容易に電気的に接続することができる。
【００６６】
（第６実施形態）
次に、図１７を参照して、第６実施形態について説明する。この第６実施形態では、上記パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂが配線基板２１の表面上に隣接するように配置されていた上記第５実施形態と異なり、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂが配線基板２１の両面に配置されている。
【００６７】
図１７に示すように、第６実施形態によるパワーモジュール１０７では、パワーモジュール本体部１００ｂとパワーモジュール本体部１００ａとが、配線基板２１の上面と下面とにそれぞれ配置されている。これにより、パワーモジュール本体部１００ａとパワーモジュール本体部１００ｂとが隣接するように配置される上記第５実施形態と比べて、パワーモジュール本体部１００ａとパワーモジュール本体部１００ｂとを接続する配線の長さが小さくなるので、配線インダクタンスを小さくすることができる。その結果、半導体素子２および３を高周波でスイッチングさせることが可能となる。
【００６８】
また、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂと、配線基板２１との間を封止するように、絶縁性の樹脂材３７ａが設けられている。なお、樹脂材３７ａは、配線基板２１の表面からパワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂの側面の中央部までを覆うように設けられている。これにより、配線基板２１と、パワーモジュール本体部１００ａおよびパワーモジュール本体部１００ｂとを接続しているＰ側ゲート金属端子２４、Ｐ側ソース金属端子２５、Ｐ側ドレイン金属端子２６、Ｐ側アノード金属端子２７、Ｎ側ゲート金属端子２８、Ｎ側ソース金属端子２９、Ｎ側ドレイン金属端子３０およびＮ側アノード金属端子３１が腐食するのを抑制することが可能となる。
【００６９】
なお、第６実施形態の効果は、上記第５実施形態と同様である。
【００７０】
（第７実施形態）
次に、図１８を参照して、第７実施形態について説明する。この第７実施形態では、上記樹脂材３７ａがパワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂの側面の中央部までを覆うように設けられていた上記第６実施形態と異なり、樹脂材３７ｂの上面が、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂの上面と面一になるように設けられている。
【００７１】
図１８に示すように、第７実施形態によるパワーモジュール１０８では、封止機能を有する絶縁性の樹脂材３７ｂが、樹脂材１０（図１参照）が設けられないパワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂの側面の全面を覆うように設けられている。これにより、樹脂材３７ｂの上面が、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂの上面と面一になる。その結果、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂの上面（ドレイン電極放熱板１）に、容易に、冷却器を取り付けることが可能になる。また、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂをより冷却することが可能となる。
【００７２】
また、第７実施形態の効果は、上記第５および第６実施形態と同様である。
【００７３】
（第８実施形態）
次に、図１９を参照して、第８実施形態について説明する。この第８実施形態では、上記パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂと配線基板２１とがピン状の端子で接続されていた上記第５実施形態と異なり、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂと配線基板２１とがバンプ電極４１で接続されている。
【００７４】
図１９に示すように、第８実施形態によるパワーモジュール１０９では、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂのゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の上端面４ａ（上端面５ａ、上端面６ａ、上端面７ａ）（図１参照）と、配線基板２１とがバンプ電極４１で接続されている。なお、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂと配線基板２１との間には、樹脂材３７ｃが設けられている。
【００７５】
第８実施形態では、上記のように、樹脂材１０の上面から露出されたゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ａ（上端面５ａ、上端面６ａ、上端面７ａ）を、配線基板２１とバンプ電極４１により電気的に接続する。これにより、ゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ａ（上端面５ａ、上端面６ａ、上端面７ａ）と配線基板２１との間の間隔を小さくすることができるので、ゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）や配線基板２１が腐食するのを抑制することができる。
【００７６】
（第９実施形態）
次に、図２０を参照して、第９実施形態について説明する。この第９実施形態では、上記パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂと配線基板２１とがピン状の端子で接続されていた上記第６実施形態と異なり、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂと配線基板２１とがバンプ４１で接続されている。
【００７７】
図２０に示すように、第９実施形態によるパワーモジュール１１０では、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂのゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の上端面４ａ（上端面５ａ、上端面６ａ、上端面７ａ）と、配線基板２１とがバンプ４１で接続されている。なお、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂと配線基板２１との間には、樹脂材３７ｄが設けられている。なお、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂと、配線基板２１とをバンプ４１で接続することにより、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂと配線基板２１との間の間隔が小さくなる。これにより、端子などが腐食するのが抑制されるので、樹脂材３７ｄを設けなくてもよい場合もある。
【００７８】
（第１０実施形態）
次に、図２１〜図２５を参照して、第１０実施形態について説明する。この第１０実施形態では、上記半導体素子２および半導体素子３の両方が設けられる上記第１実施形態と異なり、半導体素子２のみ、設けられている。
【００７９】
図２１〜図２３に示すように、第１０実施形態によるパワーモジュール１１１では、半導体素子３は設けられずに、半導体素子２のみが設けられている。また、図２４に示すように、パワーモジュール１１１の上面には、ゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、および、ドレイン端子６の上端面６ａが樹脂材１０ａから露出している。また、図２５に示すように、パワーモジュール１１１の下面には、ドレイン電極放熱板１が樹脂材１０ａから露出している。
【００８０】
（第１１実施形態）
次に、図２６〜図３０を参照して、第１１実施形態について説明する。この第１１実施形態では、上記半導体素子２および半導体素子３の両方が設けられる上記第１実施形態と異なり、半導体素子３のみ、設けられている。
【００８１】
図２６〜図２８に示すように、第１１実施形態によるパワーモジュール１１２では、半導体素子２は設けられずに、半導体素子３のみが設けられている。また、図２９に示すように、パワーモジュール１１２の上面には、アノード端子７の上端面７ａおよびドレイン端子６の上端面６ａが樹脂材１０ｂから露出している。また、図３０に示すように、パワーモジュール１１２の下面には、ドレイン電極放熱板１が樹脂材１０ｂから露出している。
【００８２】
（第１２実施形態）
次に、図３１〜図３３を参照して、第１２実施形態について説明する。この第１２実施形態では、上記１つの半導体素子２および１つの半導体素子３が設けられる上記第１実施形態と異なり、Ｐ側３相のパワーモジュールを構成する３つの半導体素子２が設けられている。
【００８３】
図３１に示すように、第１２実施形態によるパワーモジュール１１３では、３つの半導体素子２が設けられている。これにより、パワーモジュール１１３は、Ｐ側３相のパワーモジュールを構成している。なお、３つの半導体素子２の下面は、接合材８を介して、１つのＰ電位金属放熱板１１３ａに接続されている。また、図３２に示すように、パワーモジュール１１３の上面には、３つの半導体素子２のそれぞれのゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、および、ドレイン端子を兼用するＰ電位金属端子１１３ｂの上端面が樹脂材１０ｃから露出している。また、図３３に示すように、パワーモジュール１１３の下面には、Ｐ電位金属放熱板１１３ａが樹脂材１０ｃから露出している。なお、Ｐ電位金属放熱板１１３ａは、本発明の「放熱部材」の一例である。
【００８４】
（第１３実施形態）
次に、図３４〜図３７を参照して、第１３実施形態について説明する。この第１３実施形態では、上記ゲート端子４、ソース端子５およびアノード端子７を取り囲むようにドレイン端子６が設けられていた上記第１実施形態と異なり、ゲート端子４、ドレイン端子１１４ａおよびカソード端子１１４ｃを取り囲むようにソース端子１１４ｂが設けられている。
【００８５】
図３４〜図３７に示すように、第１３実施形態によるパワーモジュール１１４では、ゲート端子４、ドレイン端子１１４ａおよび後述するカソード端子１１４ｃを取り囲むように、６つのソース端子１１４ｂが設けられている。つまり、第１３実施形態によるパワーモジュール１１４は、第１実施形態によるパワーモジュール１００（図１参照）のソース端子５とドレイン端子６とを入れ替えた構造を有している。また、半導体素子３の表面上には、接合材８を介してカソード端子１１４ｃが設けられている。なお、半導体素子２および半導体素子３は、接合材８を介して、ソース電極放熱板１１４ｄの表面上に設けられている。なお、ソース電極放熱板１１４ｄは、本発明の「放熱部材」の一例である。また、樹脂材１０ｄの上面において、ゲート端子４、ドレイン端子１１４ａ、ソース端子１１４ｂおよびカソード端子１１４ｃの上端面が露出されている。
【００８６】
（第１４実施形態）
次に、図３８〜図４０を参照して、第１４実施形態について説明する。この第１４実施形態では、Ｎ側３相のパワーモジュールを構成する３つの半導体素子２が設けられている。
【００８７】
図３８に示すように、第１４実施形態によるパワーモジュール１１５では、３つの半導体素子２が設けられている。これにより、パワーモジュール１１５は、Ｎ側３相のパワーモジュールを構成している。なお、３つの半導体素子２の下面は、接合材８を介して、１つのＮ電位金属放熱板１１５ａに接続されている。また、図３９に示すように、パワーモジュール１１５の上面には、３つの半導体素子２のそれぞれのゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子を兼用するＮ電位金属端子１１５ｂの上端面が樹脂材１０ｅから露出している。また、図４０に示すように、パワーモジュール１１５の下面には、Ｎ電位金属放熱板１１５ａが樹脂材１０ｅから露出している。なお、Ｎ電位金属放熱板１１５ａは、本発明の「放熱部材」の一例である。
【００８８】
（第１５実施形態）
次に、図４１および図４２を参照して、第１５実施形態について説明する。この第１５実施形態では、上記第１２実施形態によるＰ側３相のパワーモジュール１１３と、上記第１４実施形態によるＮ側３相のパワーモジュール１１５とが設けられている。
【００８９】
図４１および図４２に示すように、第１５実施形態によるパワーモジュール１１６では、配線基板２１の下面にＰ側３相のパワーモジュール１１３が設けられている。また、配線基板２１の上面にＮ側３相のパワーモジュール１１５が設けられている。また、パワーモジュール１１３のソース端子５は、配線基板２１の内部に設けられる配線３４を介して、パワーモジュール１１５のドレイン端子６に接続されている。なお、配線基板２１の下面には、Ｐ側金属端子３２およびＰ側制御信号端子３５が設けられている。また、配線基板２１の上面には、Ｎ側金属端子３３およびＮ側制御信号端子３６が設けられている。
【００９０】
（第１６実施形態）
次に、図４３および図４４を参照して、第１６実施形態について説明する。この第１６実施形態では、上記第１２実施形態（図３１〜図３３参照）によるパワーモジュール１１３に、還流ダイオードを追加的に設けている。
【００９１】
図４３に示すように、第１６実施形態によるパワーモジュール１１７では、還流ダイオードが設けられている。パワーモジュール１１７の上面には、ゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、還流ダイオードのアノード端子７の上端面７ａおよび、ドレイン端子およびカソード端子としての機能も有するＰ電位金属端子１１７ａの上端面が樹脂材１０ｆから露出している。また、図４４に示すように、パワーモジュール１１７の下面には、Ｐ電位金属放熱板１１７ｂが樹脂材１０ｆから露出している。なお、Ｐ電位金属放熱板１１７ｂは、本発明の「放熱部材」の一例である。
【００９２】
（第１７実施形態）
次に、図４５および図４６を参照して、第１７実施形態について説明する。この第１７実施形態では、上記第１４実施形態（図３８〜図４０参照）によるパワーモジュール１１５に、還流ダイオードを追加的に設けている。
【００９３】
図４５に示すように、第１７実施形態によるパワーモジュール１１８では、還流ダイオードが設けられている。また、パワーモジュール１１８の上面には、ゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、還流ダイオードのカソード端子１１８ａおよび、ドレイン端子およびアノード端子としての機能も有するＮ電位金属端子１１８ｂが樹脂材１０ｇから露出している。また、図４６に示すように、パワーモジュール１１８の下面には、Ｎ電位金属放熱板１１８ｃが樹脂材１０ｇから露出している。なお、Ｎ電位金属放熱板１１８ｃは、本発明の「放熱部材」の一例である。
【００９４】
（第１８実施形態）
次に、図４７〜図４９を参照して、第１８実施形態について説明する。この第１８実施形態では、上記１枚の金属板のみからなるドレイン電極放熱板１の表面上に半導体素子２および半導体素子３が設けられる第１実施形態と異なり、絶縁回路基板１１９ａの表面上に半導体素子２および半導体素子３が接合されている。
【００９５】
図４７〜図４９に示すように、第１８実施形態によるパワーモジュール１１９では、絶縁回路基板１１９ａの表面上に、接合材８を介して半導体素子２および半導体素子３が接合されている。なお、絶縁回路基板１１９ａは、セラミクスなどの絶縁体の両面に金属板が貼り付けられた構造を有する。そして、半導体素子２および半導体素子３から発生した熱は、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７から上方に放熱される。また、半導体素子２および半導体素子３から発生した熱は、絶縁回路基板１１９ａの下方からも放熱される。なお、絶縁回路基板１１９ａは、本発明の「放熱部材」の一例である。また、第１８実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００９６】
（第１９実施形態）
次に、図５０〜図５４を参照して、第１９実施形態について説明する。この第１９実施形態では、上記樹脂材１０により外形面が形成されている第１実施形態と異なり、外形面が、ケース状の下側ヒートスプレッダ１１９ｂおよびケース状の上側ヒートスプレッダ１１９ｃにより形成されている。なお、ケース状の下側ヒートスプレッダ１１９ｂおよびケース状の上側ヒートスプレッダ１１９ｃは、導電性および熱伝導性を有する金属からなる。
【００９７】
図５０および図５１に示すように、第１９実施形態によるパワーモジュール１２０では、絶縁回路基板１１９ａの表面上に、接合材８を介して半導体素子２、半導体素子３、およびドレイン端子６が接合されている。また、半導体素子２の表面上には、ゲート端子４およびソース端子５が接合材８を介して接合されている。また、半導体素子３の表面上には、接合材８を介してアノード端子７が接合されている。
【００９８】
また、絶縁回路基板１１９ａの下面には、放熱機能を有する下側ヒートスプレッダ１１９ｂが配置されている。下側ヒートスプレッダ１１９ｂは、底面と側面とを有する箱形状（ケース状）に形成されている。また、下側ヒートスプレッダ１１９ｂ上には、接合材８を介して上側ヒートスプレッダ１１９ｃが配置されている。上側ヒートスプレッダ１１９ｃは、上面と側面とを有する箱形状（ケース状）に形成されている。また、上側ヒートスプレッダ１１９ｃの上面には、図５２に示すように、開口部１１９ｄが設けられている。そして、下側ヒートスプレッダ１１９ｂと上側ヒートスプレッダ１１９ｃとの内部に、半導体素子２および半導体素子３が収納されるように構成されている。これにより、半導体素子２および半導体素子３から発生される熱は、下側ヒートスプレッダ１１９ｂの下面および側面と、上側ヒートスプレッダ１１９ｃの上面および側面とから放熱されるように構成されている。なお、下側ヒートスプレッダ１１９ｂおよび上側ヒートスプレッダ１１９ｃは、本発明の「ケース部」の一例である。
【００９９】
また、図５３および図５４に示すように、下側ヒートスプレッダ１１９ｂと上側ヒートスプレッダ１１９ｃとの側面には、樹脂注入孔１１９ｅが設けられている。そして、樹脂注入孔１１９ｅから樹脂を注入することにより、下側ヒートスプレッダ１１９ｂおよび上側ヒートスプレッダ１１９ｃと、半導体素子２および半導体素子３との間の空間が、樹脂材１０ｈによって充填される。なお、ゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、ドレイン端子６の上端面６ａおよびアノード端子７の上端面７ａは、樹脂材１０ｈの上面（上側ヒートスプレッダ１１９ｃの開口部１１９ｄ）から露出するように構成されている。
【０１００】
第１９実施形態では、上記のように、半導体素子２、半導体素子３、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６、および、アノード端子７の側面を覆うように、下側ヒートスプレッダ１１９ｂおよび上側ヒートスプレッダ１１９ｃ内に樹脂材１０ｈを充填する。また、ゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、ドレイン端子６の上端面６ａおよびアノード端子７の上端面７ａを露出させるように、下側ヒートスプレッダ１１９ｂおよび上側ヒートスプレッダ１１９ｃ内に樹脂材１０ｈを充填する。これにより、半導体素子２、半導体素子３、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６、および、アノード端子７が樹脂材１０ｈに覆われる。また、樹脂材１０ｈがさらに下側ヒートスプレッダ１１９ｂおよび上側ヒートスプレッダ１１９ｃに覆われる。これにより、外部からの衝撃に起因してパワーモジュール１２０が破損するのをより抑制することができる。
【０１０１】
（第２０実施形態）
次に、図５５を参照して、第２０実施形態について説明する。この第２０実施形態では、上記第１９実施形態によるパワーモジュール１２０にヒートシンク１２１ｂが設けられている。
【０１０２】
図５５に示すように、第２０実施形態によるパワーモジュール１２１では、上記第１９実施形態によるパワーモジュール１２０の側面および下面を覆うように、絶縁性の熱伝導グリース１２１ａを介してヒートシンク１２１ｂが接続されている。また、ヒートシンク１２１ｂには、複数のフィン１２１ｃが設けられている。そして、ヒートシンク１２１ｂが設けられることにより、パワーモジュール１２１の熱抵抗を小さくすることができる。さらに、過負荷などに起因する急激な温度上昇による熱的飽和を緩和することができる。これにより、放熱性をより向上させることができる。
【０１０３】
（第２１実施形態）
次に、図５６〜図５８を参照して、第２１実施形態について説明する。この第２１実施形態では、上記絶縁回路基板１１９ａの表面上に、半導体素子２などが設けられる上記第１８実施形態（図４８参照）と異なり、金属板１２２ａの表面上に、半導体素子２などが設けられている。
【０１０４】
図５６〜図５８に示すように、第２１実施形態によるパワーモジュール１２２では、金属板１２２ａの表面上に、接合材８を介して半導体素子２、半導体素子３、およびドレイン端子６が接合されている。また、半導体素子２の表面上には、ゲート端子４およびソース端子５が接合材８を介して接合されている。また、半導体素子３の表面上には、接合材８を介してアノード端子７が接合されている。
【０１０５】
また、金属板１２２ａの表面上には、半導体素子２、半導体素子３、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６、および、アノード端子７を取り囲むように、上側ヒートスプレッダ１１９ｃが設けられている。上側ヒートスプレッダ１１９ｃと、半導体素子２、半導体素子３、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６、および、アノード端子７との間の空間は、樹脂材１０ｉが充填されている。この第２１実施形態では、ケース状の下面ヒートスプレッダは設けられておらず、板状の金属板１２２ａにより下側のヒートスプレッダ（放熱板）が形成されている。なお、金属板１２２ａおよび上側ヒートスプレッダ１１９ｃの電位は、半導体素子３の金属板１２２ａ側（カソード側）の電位と略等しい。これにより、外部の回路基板（図示せず）と半導体素子３とを、容易に、電気的に接続することが可能となる。
【０１０６】
（第２２実施形態）
次に、図５９および図６０を参照して、第２２実施形態について説明する。この第２２実施形態では、上記導電性金属板からなるバスバー状の配線３４が配線基板２１の内部に設けられる上記第５実施形態（図１６参照）と異なり、配線基板２００に微細な配線導体２０６が設けられている。
【０１０７】
図５９および図６０に示すように、第２２実施形態による配線基板２００では、第１層２０１、第２層２０２、第３層２０３および第４層２０４の合計４層から構成されている。各層は、通常のプリント基板に使用されるようなガラスエポキシ樹脂からなる絶縁基板２０５と、絶縁基板２０５の表面上に設けられる微細な配線導体２０６とを含んでいる。また、配線導体２０６は、同一平面（絶縁基板２０５）内において複数（図５９では、３つ）設けられている。なお、微細な配線導体２０６は、銅などからなり、たとえば約１００μｍ以上約２００μｍ以下の幅（厚み）を有する。なお、微細な配線導体２０６の幅（厚み）は、流れる高周波電流の周波数と配線導体２０６の材質とに基づいて算出される高周波電流が流れることが可能な表面からの深さに応じて任意に設定される。また、電気容量に応じて、同一層内の配線導体２０６の数や、配線基板２００の層の数が任意に設定される。なお、絶縁基板２０５を介して積層される２つの配線導体２０６は、それぞれ、本発明の「第１配線導体」および「第２配線導体」の一例である。
【０１０８】
また、配線導体２０６は、高周波電流の向き（Ｘ方向）に沿って延びるように形成されている。また、配線導体２０６は、所定の間隔を隔てて複数設けられており、配線導体２０６間には、配線導体２０６間を絶縁するための樹脂などからなる絶縁層２０７が設けられている。つまり、配線導体２０６と絶縁層２０７とは、Ｙ方向に交互に配置されている。また、各層の配線導体２０６（絶縁層２０７）は、Ｚ方向（上下方向）に沿って並ぶように配置されている。また、配線導体２０６は、スルーホールやビア（図示せず）によって、電気的に同電位になるように構成されている。なお、配線導体２０６と絶縁層２０７とにより、微細配線部２０８が構成されている。
【０１０９】
次に、図５９および図６０を参照して、配線基板２００の製造工程について説明する。
【０１１０】
まず、絶縁基板２０５の表面上に銅箔を接着した後に、エッチング等により複数の微細な配線導体２０６を形成する。その後、配線導体２０６間に樹脂などを注入することにより、絶縁層２０７を形成する。これにより、第１層２０１が形成される。その後、第１層２０１上にプレス方式やビルドアップ方式などにより、第２層２０２が形成される。さらに、同様の手順を繰り返すことにより、第３層２０３以降の層が順次形成される。これにより、配線基板２００が完成される。
【０１１１】
第２２実施形態では、上記のように、高周波電流の流れる方向に沿って延びる複数の微細な配線導体２０６によって微細配線部２０８を構成する。これにより、配線導体を比較的大きな断面積を有する１つの配線により構成する場合と比べて、高周波電流の流れる配線の表面積が大きくなるので、配線導体２０６の表面に熱が集中するのを抑制することができる。また、高周波電流の流れる配線の表面積が大きくなる分、配線の幅（厚み）を小さくすることができるので、配線基板２００を小型化することができる。
【０１１２】
また、第２２実施形態では、上記のように、微細な配線導体２０６は、絶縁層２０７を介して積層するように配置された複数の配線導体２０６を含むことによって、配線導体２０６が、１層である場合と異なり、配線導体２０６の数が増えるので、１つの配線導体２０６を流れる電流の抵抗を小さくすることができる。その結果、配線導体２０６からの発熱量を少なくすることができる。
【０１１３】
（第２３実施形態）
次に、図６１および図６２を参照して、第２３実施形態について説明する。この第２３実施形態では、上記配線導体２０６がＺ方向（上下方向）に沿って並ぶように配置されている上記第２２実施形態と異なり、配線導体２０６と絶縁層２０７とがＺ方向（上下方向）に沿って交互に配置されている。
【０１１４】
図６１および図６２に示すように、第２３実施形態による配線基板２１０では、配線導体２０６と絶縁層２０７とがＺ方向に沿って交互に配置されている。また、配線導体２０６と絶縁層２０７とがＺ方向に沿って配置される順番は、偶数列と奇数列とで異なっている。これにより、配線導体２０６と絶縁層２０７とをＸ方向から見た場合、配線導体２０６と絶縁層２０７とが千鳥格子状に配置されている。なお、第２３実施形態のその他の構成は、上記第２２実施形態と同様である。
【０１１５】
（第２４実施形態）
次に、図６３および図６４を参照して、第２４実施形態について説明する。この第２４実施形態では、上記配線導体２０６間に絶縁層２０７が設けられている上記第２２実施形態と異なり、配線導体２０６間に冷却管２２２が設けられている。
【０１１６】
図６３および図６４に示すように、第２３実施形態による配線基板２２０では、配線導体２０６間に樹脂２２１によって外面が覆われるようにモールドされた冷却管２２２が配置されている。また、配線導体２０６（冷却管２２２）は、Ｚ方向（上下方向）から見て重なるように配置されている。なお、配線導体２０６と、樹脂２２１と、冷却管２２２とにより、微細配線部２２３が構成されている。また、第２４実施形態のその他の構成は、上記第２２実施形態と同様である。
【０１１７】
次に、図６３および図６４を参照して、配線基板２２０の製造工程について説明する。
【０１１８】
まず、絶縁基板２０５の表面上に銅箔を接着した後に、エッチング等により複数の微細な配線導体２０６を形成する。その後、予め樹脂２２１によってモールドされている冷却管２２２を配線導体２０６間の絶縁基板２０５の表面に接着する。これにより、第１層２０１が形成される。その後、第１層２０１上に第２層２０２が形成される。さらに、同様の手順を繰り返すことにより、第３層２０３以降の層が順次形成される。これにより、配線基板２２０が完成される。
【０１１９】
第２４実施形態では、上記のように、配線基板２２０を、隣接する配線導体２０６間に配置された冷却管２２２を含むように構成する。配線基板２２０では、配線導体２０６が積層されていることにより、内部の層である第２層２０２および第３層２０３において熱干渉により局所的に熱が発生する場合がある。この場合、熱干渉を避けるためには配線導体２０６間の間隔を大きくすることが考えられる一方、配線導体２０６間の間隔を大きくすると配線基板２２０が大きくなる。そこで、隣接する配線導体２０６間に冷却管２２２を配置して積極的に冷却することができるので、熱集中を軽減することができる。また、配線基板２２０が大きくなるのを抑制することができる。
【０１２０】
（第２５実施形態）
次に、図６５および図６６を参照して、第２５実施形態について説明する。この第２５実施形態では、上記配線導体２０６（冷却管２２２）がＺ方向（上下方向）から見て重なるように配置されている上記第２４実施形態と異なり、配線導体２０６と冷却管２２２とがＺ方向（上下方向）に沿って交互に配置されている。
【０１２１】
図６５および図６６に示すように、第２３実施形態による配線基板２３０では、配線導体２０６と冷却管２２２とがＺ方向（上下方向）に沿って交互に配置されている。また、配線導体２０６と冷却管２２２とがＺ方向に沿って配置される順番は、偶数列と奇数列とで異なっている。これにより、配線導体２０６と冷却管２２２とをＸ方向から見た場合、配線導体２０６と冷却管２２２とが千鳥格子状に配置されている。なお、第２５施形態のその他の構成は、上記第２４実施形態と同様である。
【０１２２】
（第２６実施形態）
次に、図６７および図６８を参照して、第２６実施形態について説明する。この第２６実施形態では、上記配線導体２０６がＸ方向に沿って延びるように形成されている第２２実施形態と異なり、配線導体２４１ａおよび２４１ｂが網目状に形成されている。
【０１２３】
図６７に示すように、第２６実施形態による配線基板２４０では、配線導体２４１ａおよび２４１ｂが網目状に形成されている。また、配線導体２４１ａの網目部２４２ａおよび配線導体２４１ｂの２４２ｂ内には、セラミクス、窒化珪素、アルミナ等の誘電率の大きい絶縁体２４３が埋め込まれるように配置されている。また、第１層２０１および第３層２０３には、略同一の網目を有する配線導体２４１ａが設けられている。また、第２層２０２および第４層２０４には、第１層２０１および第３層２０３の網目の位置からＹ方向に半ピッチずれた網目を有する配線導体２４１ｂが設けられている。また、配線導体２４１ａおよび２４１ｂは、絶縁基板２０５を介して積層されている。そして、第１層２０１および第３層２０３は、第２層２０２および第４層２０４に対して、Ｙ方向に半ピッチずれて配置されている。また、配線導体２４１ａおよび２４１ｂは、絶縁基板２０５を貫通するように設けられるビア２４４によって互いに電気的に接続されている。これにより、第１層２０１、第２層２０２、第３層２０３および第４層２０４に設けられる網目状の４層の配線導体２４１ａおよび２４１ｂの電位は略等しくなる。なお、配線導体２４１ａおよび２４１ｂと絶縁体２４３とによって、微細配線部２４５が構成されている。また、配線導体２４１は、本発明の「第１配線導体」および「第２配線導体」の一例である。
【０１２４】
第２６実施形態では、上記のように、絶縁基板２０５を介して積層された４層の配線導体２４１ａおよび２４１ｂを、絶縁基板２０５を貫通するビア２４４によって互いに電気的に接続する。これにより、４層の配線導体２４１ａおよび２４１ｂが電気的に接続されているので、４層の配線導体２４１ａおよび２４１ｂのインピーダンスが略等しくなる。その結果、配線導体２４１ａおよび２４１ｂのインピーダンスが局所的に大きくなり、発熱量が増加するのを抑制することができる。
【０１２５】
（第２７実施形態）
次に、図６９および図７０を参照して、第２７実施形態について説明する。この第２７実施形態では、上記略同一の大きさの網目を有する配線導体２４１ａおよび２４１ｂが各層に設けられている第２６実施形態と異なり、一部に異なる大きさの網目を有する配線導体２５１ａおよび２５１ｂが設けられる。
【０１２６】
図６９および図７０に示すように、第２７実施形態による配線基板２５０では、第１層２０１および第２層２０２に設けられる配線導体２４１ａおよび２４１ｂが網目状に形成されている。また、第３層２０３および第４層２０４にも、網目状に形成される配線導体２５１ａおよび２５１ｂが設けられている。なお、第３層２０３および第４層２０４に設けられる配線導体２５１ａおよび２５１ｂの網目の大きさは、第１層２０１および第２層２０２に設けられる配線導体２４１ａおよび２４１ｂの網目の大きさの半分の大きさになるように形成されている。そして、第３層２０３は、第４層２０４に対して、第３層２０３の網目の位置からＹ方向に半ピッチずれて配置されている。また、配線導体２４１ａおよび２４１ｂと、配線導体２５１ａおよび２５１ｂとは、絶縁基板２０５を貫通するように設けられるビア２５２によって接続されている。これにより、配線導体２４１ａおよび２４１ｂと配線導体２５１ａおよび２５１ｂとの電位は略等しくなる。なお、配線導体２５１は、本発明の「第１配線導体」および「第２配線導体」の一例である。
【０１２７】
（第２８実施形態）
次に、図７１〜図７４を参照して、第２８実施形態について説明する。この第２８実施形態では、上記たとえば第１実施形態のパワーモジュール１００（パワーモジュール本体部１００ａ）を、インバータなどに採用されている電力変換回路３００に適用する。なお、電力変換回路３００は、本発明の「電力変換装置」の一例である。
【０１２８】
図７１に示すように、第２８実施形態による電力変換回路３００は、Ｐ端子３０１、Ｎ端子３０２、Ｕ端子３０３、Ｖ端子３０４、Ｗ端子３０５、および、６つのパワーモジュール本体部１００ａ〜１００ｆを含んでいる。なお、６つのパワーモジュール本体部１００ａ〜１００ｆが２つずつ３並列接続されることにより、３相フルブリッジ回路が構成されている。
【０１２９】
具体的には、パワーモジュール本体部１００ａとパワーモジュール本体部１００ｂとは、直列に接続されている。また、パワーモジュール本体部１００ｃとパワーモジュール本体部１００ｄとは、直列に接続されている。また、パワーモジュール本体部１００ｅとパワーモジュール本体部１００ｆとは、直列に接続されている。パワーモジュール本体部１００ａ、１００ｃ、１００ｅのドレイン側は、Ｐ端子３０１に接続されている。また、パワーモジュール本体部部１００ａ、１００ｃ、１００ｅのソース側は、それぞれ、Ｕ端子３０３、Ｖ端子３０４、および、Ｗ端子３０５に接続されている。また、パワーモジュール本体部１００ｂ、１００ｄ、１００ｆのドレイン側は、Ｎ端子３０２に接続されている。また、パワーモジュール本体部１００ｂ、１００ｄ、１００ｆのソース側は、それぞれ、Ｕ端子３０３、Ｖ端子３０４、および、Ｗ端子３０５に接続されている。
【０１３０】
また、具体的な構造としては、図７２に示すように、３つのパワーモジュール本体部１００ａ、１００ｃ、１００ｅが、Ｐ電位層３０６に接続されている。また、３つのパワーモジュール本体部１００ｂ、１００ｄ、１００ｆが、Ｎ電位層３０７に接続されている。また、Ｐ電位層３０６とＮ電位層３０７とは、出力電位層３０８に接続されている。
【０１３１】
Ｐ電位層３０６は、２つの絶縁基板３０９と、２つの微細配線部３１０から構成されている。なお、微細配線部３１０は、たとえば上記第２２実施形態〜第２７実施形態の微細配線部が用いられる。２つの微細配線部３１０は、ビア３１１により接続されており、電気的に同電位になっている。また、絶縁基板３０９の上面には、パワーモジュール本体部１００ａ、１００ｃ、１００ｅを接続するための接続端子３１２が設けられている。また、微細配線部３１０の一方端には、Ｐ端子３０１が設けられている。
【０１３２】
Ｎ電位層３０７は、２つの絶縁基板３０９と、２つの微細配線部３１０から構成されている。２つの微細配線部３１０は、ビア３１１により接続されており、電気的に同電位になっている。また、絶縁基板３０９の下面には、パワーモジュール本体部１００ｂ、１００ｄ、１００ｆを接続するための接続端子３１２が設けられている。また、微細配線部３１０の一方端には、Ｎ端子３０２が設けられている。
【０１３３】
出力電位層３０８は、図７４に示すように、Ｕ相出力配線３１３、Ｖ相出力配線３１４、Ｗ相出力配線３１５、および、２つの絶縁基板３０９（図７２参照）からなる。Ｕ相出力配線３１３、Ｖ相出力配線３１４およびＷ相出力配線３１５は、２つの絶縁基板３０９に挟まれるように配置されている。また、Ｕ相出力配線３１３、Ｖ相出力配線３１４およびＷ相出力配線３１５の一方端には、それぞれ、Ｕ端子３０３、Ｖ端子３０４、および、Ｗ端子３０５が設けられている。
【０１３４】
図７２に示すように、出力電位層３０８の上面には、Ｐ電位層３０６が積層され、接続端子３１２と、Ｕ相出力配線３１３、Ｖ相出力配線３１４およびＷ相出力配線３１５とが、スルーホール３１６を介して電気的に接続されている。また、出力電位層３０８の下面には、Ｎ電位層３０７が積層され、接続端子３１２と、Ｕ相出力配線３１３、Ｖ相出力配線３１４およびＷ相出力配線３１５とが、スルーホール３１６を介して電気的に接続されている。そして、Ｐ電位層３０６、Ｎ電位層３０７および出力電位層３０８により、高周波大電流基板３１７が構成される。
【０１３５】
また、パワーモジュール本体部１００ａ〜１００ｆのドレイン端子３１８、ゲート端子３１９、ソース端子３２０を、高周波大電流基板３１７の接続端子３１２に接続することにより、図７１に示す３相フルブリッジ回路が構成される。なお、この３相フルブリッジ回路を駆動した場合、Ｐ端子３０１とＮ端子３０２との配線ライン（Ｐ端子３０１から微細配線部３１０を介したパワーモジュール本体部１００ａ〜１００ｆまでの間の配線ライン、Ｎ端子３０２から微細配線部３１０を介したパワーモジュール本体部１００ａ〜１００ｆまでの間の配線ライン）には、パワーモジュール本体部１００ａ〜１００ｆのスイッチング周波数に応じた矩形波状の高周波電流が流れる。
【０１３６】
ここで、近年では、ＳｉＣやＧａＮなどの新材料による電力用半導体素子の開発が進んでいる。これらの新材料を利用した場合のスイッチング周波数は、数１００Ｈｚ〜１ＭＨｚになるとも言われており、配線におけるインピーダンスの不均一による配線表面部の熱集中という問題が顕在化する傾向にある。そこで、上記のように、高周波大電流基板３１７に微細配線部３１０を適用することにより、配線のインピーダンスを均一化することが可能となるので、配線表面の熱集中を軽減することが可能となる。その結果、電力変換装置を小型化することが可能となる。
【０１３７】
（第２９実施形態）
次に、図７５を参照して、第２９実施形態について説明する。この第２９実施形態では、上記配線基板の内部に導電性金属板からなるバスバー状の配線が用いられている上記第５実施形態と異なり、配線基板に上面溝３５３が設けられる導体３５１を含む配線３５０が用いられている。
【０１３８】
図７５に示すように、第２９実施形態による配線３５０は、高周波電流の流れる方向に沿って延びる導体３５１と、絶縁体３５２とから構成されている。導体３５１の上面には、高周波電流の流れる方向に沿って延びる複数の上面溝３５３が設けられている。また、導体３５１は、ｈ０の厚みを有する。また、上面溝３５３は、ｈ１の深さと、ｗ１の幅とを有する。また、上面溝３５３間のピッチは、ｐ１である。
【０１３９】
導体３５１の周囲は、絶縁体３５２に覆われている。また、導体３５１は、導体３５１の厚みｈ０が６００μｍであり、電流の駆動周波数が１００ｋＨｚの場合に、上面溝３５３の深さｈ１がｈ０／３、幅ｗ１がｈ０／３、ピッチｐ１がｈ０となるように溝加工が行われている。これにより、導体３５１は、凹凸形状を有している。なお、導体３５１は、エッチング溶液により溝加工されてもよいし、機械的な切削により溝加工されてもよい。これにより、複数の上面溝３５３の深さｈ１が略同じになるので、電流の駆動周波数が比較的高い１００ｋＨｚの場合でも、導体３５１の断面の全てを電流の通電有効領域として用いることが可能となる。なお、駆動周波数が１００ｋＨｚであり、導体３５１の厚みｈ０が６００μｍである場合、凹凸（上面溝３５３）がない形状に比べて、電流の通電有効領域の断面積が約３０％大きくなる。これにより、導通抵抗が小さくなる。
【０１４０】
第２９実施形態では、上記のように、配線３５０を、高周波電流の流れる方向に沿って延びる凹凸形状を外表面に有する導体３５１を含むように構成することによって、導体３５１の外表面が平坦な場合と比べて、導体３５１の外表面近傍を流れる高周波電流が流れる領域を、表面積が大きくなる分大きくすることができるので、導体３５１を流れる高周波電流の抵抗を小さくすることができる。
【０１４１】
また、第２９実施形態では、上記のように、凹凸形状を有する導体３５１の周囲を取り囲むように形成された絶縁体３５２を含むように配線３５０を構成することによって、導体３５１からの漏電を絶縁体３５２により容易に抑制することができる。
【０１４２】
（第３０実施形態）
次に、図７６を参照して、第３０実施形態について説明する。この第３０実施形態では、上記導体３５１の上面のみに上面溝３５３が設けられている上記第２９実施形態と異なり、導体３６１の下面にも下面溝３６４が設けられている。
【０１４３】
図７６に示すように、第３０実施形態による配線３６０は、高周波電流の流れる方向に沿って延びる導体３６１と、絶縁体３６２とから構成されている。導体３６１の上面には、高周波電流の流れる方向に沿って延びる複数の上面溝３６３が設けられている。また、下面には、高周波電流の流れる方向に沿って延びる複数の下面溝３６４が設けられている。また、導体３６１は、ｈ０の厚みを有する。また、上面溝３６３は、ｈ１の深さと、ｗ１の幅とを有する。また、上面溝３６３間のピッチは、ｐ１である。また、下面溝３６４は、ｈ２の深さと、ｗ２の幅とを有する。また、下面溝３６４間のピッチは、ｐ２である。
【０１４４】
導体３６１の周囲は、絶縁体３６２に覆われている。導体３６１は、導体３６１の厚みｈ０が６００μｍであり、電流の駆動周波数が１００ｋＨｚの場合に、上面溝３６３の深さｈ１がｈ０／３、幅ｗ１がｈ０／３、ピッチｐ１がｈ０となるように溝加工が行われている。また、導体３６１は、下面溝３６４の深さｈ２がｈ０／３、幅ｗ２が２ｈ０／３、ピッチｐ１がｈ０／２となるように溝加工が行われている。これにより、導体３６１は、凹凸形状を有している。なお、導体３６１は、エッチング溶液により溝加工されてもよいし、機械的な切削により溝加工されてもよい。これにより、複数の上面溝３６３の深さｈ１が略同じになるとともに、複数の下面溝３６４の深さｈ２が略同じになるので、電流の駆動周波数が比較的高い１００ｋＨｚの場合でも、導体３５１の断面の全てを電流の通電有効領域として用いることが可能となる。なお、駆動周波数が１００ｋＨｚであり、導体３５１の厚みｈ０が６００μｍである場合、凹凸（上面溝３６３、下面溝３６４）がない形状に比べて、電流の通電有効領域の断面積が約６０％大きくなる。これにより、導通抵抗が小さくなる。
【０１４５】
（第３１実施形態）
次に、図７７〜図７９を参照して、第３１実施形態について説明する。この第３１実施形態では、配線基板４００に冷却孔４０７が設けられている。
【０１４６】
図７７に示すように、第３１実施形態による配線基板４００には、絶縁層４０２、１層目の導体配線４０３、２層目の導体配線４０４、３層目の導体配線４０５、および、電極４０６から構成されている。なお、電極４０６には、たとえば上記第１実施形態のパワーモジュール１００が接続されている。
【０１４７】
３層目の導体配線４０５の表面上には、絶縁層４０２を介して２層目の導体配線４０４が配置されている。また、２層目の導体配線４０４の表面上には、絶縁層４０２を介して１層目の導体配線４０３が配置されている。２層目の導体配線４０４の上面に設けられる絶縁層４０２、２層目の導体配線４０４、２層目の導体配線４０４の下面に設けられる絶縁層４０２、および、３層目の導体配線４０５を貫通するように冷却孔４０７が設けられている。また、冷却孔４０７には、孔全体を埋めるように、銅、銀、ニッケルなどが充填されており、冷却孔４０７と充填された銅（銀、ニッケルなど）により、サーマルビアが構成されている。なお、冷却孔４０７は、本発明の「冷却構造」の一例である。
【０１４８】
また、図７７および図７８に示すように、冷却孔４０７は、円形状に形成されている。また、冷却孔４０７は、３本で１組とし、１組の冷却孔４０７が２列配置されている。また、図７９に示すように、２層目の導体配線４０４には、平面的に見て、３本に均等に分岐される分岐配線部４０８が設けられている。また、隣接する分岐配線部４０８間に、冷却孔４０７との干渉を避けるための開口部４０４ａが設けられている。開口部４０４ａには、銅などが充填される冷却孔４０７と分岐配線部４０８とを絶縁するための絶縁体が充填されている。これにより、２層目の導体配線４０４が、冷却孔４０７を充填する銅、銀、ニッケルに接触するのが抑制される。
【０１４９】
第３１実施形態では、上記のように、１層目の導体配線４０３、２層目の導体配線４０４の近傍に冷却孔４０７を設けることによって、パワーモジュール１００から発生される熱を、冷却孔４０７を介して放熱することができる。
【０１５０】
（第３２実施形態）
次に、図８０を参照して、第３２実施形態について説明する。この第３２実施形態では、上記第３１実施形態の冷却孔４０７に空冷用冷却器４１２が設けられている。
【０１５１】
図８０に示すように、第３２実施形態による配線基板４１０の冷却孔４０７の上面および下面には、それぞれ、複数のフィン４１１が設けられる空冷用冷却器４１２が設けられている。なお、空冷用冷却器４１２は、本発明の「冷却器」の一例である。また、第３２実施形態のその他の構成は、上記第３１実施形態と同様である。
【０１５２】
第３２実施形態では、上記のように、冷却孔４０７に接続された空冷用冷却器４１２を設けることによって、配線基板４１０に接続されるパワーモジュール１００から発生する熱が、冷却孔４０７を介して空冷用冷却器４１２により空気中に放熱されるので、放熱量を増加させることができる。
【０１５３】
（第３３実施形態）
次に、図８１を参照して、第３３実施形態について説明する。この第３３実施形態では、上記第３１実施形態の冷却孔４０７に液冷用冷却器４２１が設けられている。
【０１５４】
図８１に示すように、第３１実施形態による配線基板４２０の冷却孔４０７の下面には、液冷用冷却器４２１が設けられている。なお、液冷用冷却器４２１は、本発明の「冷却器」の一例である。また、第３３実施形態のその他の構成は、上記第３１実施形態と同様である。
【０１５５】
第３３実施形態では、上記のように、冷却孔４０７に接続された液冷用冷却器４２１を設けることによって、配線基板４２０に接続されるパワーモジュール１００から発生する熱が、冷却孔４０７を介して液冷用冷却器４２１により冷却されて放熱されるので、放熱量をより増加させることができる。
【０１５６】
また、上述した第３１〜第３３実施形態では、２層目の導体配線４０４に、３本に均等に分岐される分岐配線部４０８を設ける。そして、分岐配線部４０８を避けた状態で、３本の分岐配線部４０８の近傍に２列の冷却孔４０７が配置されている。これにより、導体配線４０４の通電の抵抗を増大させることなく、導体配線４０４の分岐により熱分散が可能となるので、導体配線４０４を冷却孔４０７により効果的に冷却することが可能となる。また、熱分散が可能となる分、空冷用冷却器４１２または液冷用冷却器４２１の単位面積当たりの冷却能力を小さくしても十分に冷却可能となり、その分空冷用冷却器４１２または液冷用冷却器４２１を小型化することができる。
【０１５７】
（第３４実施形態）
次に、図８２〜図８４を参照して、第３４実施形態の液冷式冷却器５００について説明する。なお、液冷式冷却器５００の上面に、たとえば上記第１実施形態のパワーモジュール１００が配置される。なお、液冷式冷却器５００は、本発明の「冷却構造」の一例である。
【０１５８】
図８２および図８３に示すように、第３４実施形態による液冷式冷却器５００は、冷却板ベース５０１と、冷却板ベース５０１の上面に設けられる冷却板フタ５０２と、下面に設けられる冷却板底板５０３と、冷却板ベース５０１の側面に設けられるパイプ５０４とから構成されている。なお、パイプ５０４は、ジョイント（継手）でもよい。冷却板ベース５０１と冷却板底板５０３とは、冷却板ベース５０１の裏面５０１ａと、冷却板底板５０３のロウ付け面５０３ａとがロウ付けされることにより、組み合わされている。また、冷却板ベース５０１と冷却板フタ５０２とは、冷却板ベース５０１の表面５０１ｂと、冷却板フタ５０２の絶縁接着面５０２ａとが、絶縁接着されることにより、組み合わされている。なお、冷却板ベース５０１と冷却板フタ５０２とが絶縁接着により絶縁されていることにより、液冷式冷却器５００の上面に設けられる上記第１実施形態のパワーモジュール１００が電位を持っている場合でも、パワーモジュール１００の電位が冷却板ベース５０１に短絡するのが抑制される。
【０１５９】
また、図８４に示すように、冷却板ベース５０１の裏面側には、冷媒用流路５０１ｃが設けられている。また、冷媒用流路５０１ｃとパイプ５０４の内部５０４ａとは、接続されており、液冷式冷却器５００の冷媒用流路が構成されている。
【０１６０】
（第３５実施形態）
次に、図８５および図８６を参照して、第３５実施形態について説明する。この第３５実施形態では、上記冷却板ベース５０１および冷却板フタ５０２の表面が平坦な上記第３４実施形態と異なり、冷却板ベース５１１および冷却板フタ５１３の表面に凹凸が設けられている。なお、液冷式冷却器５１０は、本発明の「冷却構造」の一例である。
【０１６１】
図８５および図８６に示すように、第３５実施形態による液冷式冷却器５１０の冷却板ベース５１１の上面には、矩形形状の断面を有する複数の凹部５１２が設けられている。また、冷却板フタ５１３の冷却板ベース５１１と対向する下面には、矩形形状の断面を有する複数の凸部５１４が設けられている。そして、冷却板ベース５１１の凹部５１２と、冷却板フタ５１３の凸部５１４とが嵌合されるように構成されている。これにより、冷却板ベース５１１と冷却板フタ５１３との接触面積が大きくなるので、放熱量を増加させることが可能となる。なお、凹凸の形は、冷却板ベース５１１と冷却板フタ５１３との接触面積を大きくする形状であれば、矩形形状の断面に限らず、たとえばノコギリ波形状の断面でもよい。なお、第３５実施形態のその他の構成は、上記第３４実施形態と同様である。
【０１６２】
（第３６実施形態）
次に、図８７および図８８を参照して、第３６実施形態について説明する。この第３６実施形態では、上記冷却板フタ５０２が設けられる上記第３４実施形態と異なり、液冷式冷却器５２０に冷却板フタが設けられない。なお、液冷式冷却器５２０は、本発明の「冷却構造」の一例である。
【０１６３】
図８７および図８８に示すように、第３６実施形態による液冷式冷却器５２０の冷却板ベース５０１の上面には、冷却板フタ（図８２参照）は設けられずに、直接パワーモジュール１００が複数設けられている。なお、冷却板ベース５０１とパワーモジュール１００とは、絶縁接着により組み合わされている。これにより、冷却板ベース５０１とパワーモジュール１００とは、絶縁される。なお、第３６実施形態のその他の構成は、上記第３４実施形態と同様である。
【０１６４】
第３６実施形態では、冷却板ベース５０１の上面に、冷却板フタ（図８２参照）を設けずに、直接パワーモジュール１００を複数設ける。これにより、パワーモジュール１００と冷却板ベース５０１との間の熱抵抗を小さくすることができるので、液冷式冷却器５２０の放熱能力を向上させることができる。
【０１６５】
（第３７実施形態）
次に、図８９および図９０を参照して、第３７実施形態について説明する。この第３７実施形態では、上記冷却板ベース５１１の上面が平坦な上記第３６実施形態と異なり、冷却板ベース５１１の上面に凹部５１２が設けられている。なお、液冷式冷却器５３０は、本発明の「冷却構造」の一例である。
【０１６６】
図８９および図９０に示すように、第３７実施形態による液冷式冷却器５３０の冷却板ベース５１１の上面には、断面が矩形形状の凹部５１２が設けられている。また、パワーモジュール１００の下面（ドレイン電極放熱板１）には、冷却板ベース５１１の凹部５１２に嵌合可能であり、断面が矩形形状の凸部１００ｇが設けられている。そして、冷却板ベース５１１の凹部５１２と、パワーモジュール１００の凸部１００ｇとが嵌合される。なお、凹凸の形は、冷却板ベース５１１とパワーモジュール１００との接触面積を大きくする形状であれば、矩形形状の断面に限らず、たとえばノコギリ波形状の断面でもよい。なお、第３７実施形態のその他の構成は、上記第３６実施形態と同様である。
【０１６７】
第３７実施形態では、上記のように、パワーモジュール１００のドレイン電極放熱板１には、凸部１００ｇが形成されており、冷却板ベース５１１の上面には、ドレイン電極放熱板１の凸部１００ｇに嵌合可能な凹部５１２を形成する。これにより、パワーモジュール１００のドレイン電極放熱板１と、冷却板ベース５１１とが接触する面積を大きくすることができるので、パワーモジュール１００から冷却板ベース５１１への放熱量を増加させることができる。
【０１６８】
（第３８実施形態）
次に、図９１を参照して、第３８実施形態について説明する。この第３８実施形態では、冷却板ベース５４１の内部に仕切り板５４３が設けられている。なお、液冷式冷却器５４０は、本発明の「冷却構造」の一例である。
【０１６９】
図９１に示すように、第３８実施形態による液冷式冷却器５４０の冷却板ベース５４１の上面には、凸部５４２が設けられている。また、パワーモジュール１００のドレイン電極放熱板１の下面には、冷却板ベース５４１の凸部５４２と嵌合可能な凹部１００ｈが形成されている。なお、ドレイン電極放熱板１の凹部１００ｈは、半導体素子２（半導体素子３）に対応する位置に設けられている。また、冷却板ベース５４１の半導体素子２（半導体素子３）に対応する領域には、仕切り板５４３が設けられている。これにより、冷却板ベース５４１の内部を流れる冷媒の流れが、仕切り板５４３の近傍において促進されるので、液冷式冷却器５４０の冷却能力を向上させることが可能となる。
【０１７０】
第３８実施形態では、上記のように、パワーモジュール１００のドレイン電極放熱板１には、凹部１００ｈが形成されており、冷却板ベース５４１の上面には、ドレイン電極放熱板１の凹部１００ｈに嵌合可能な凸部５４２を形成する。これにより、パワーモジュール１００と冷却板ベース５４１の冷媒との間の距離が小さくなるので、パワーモジュール１００から冷却板ベース５４１への放熱量を増加させることができる。
【０１７１】
（第３９実施形態）
次に、図９２を参照して、第３９実施形態について説明する。この第３９実施形態では、上記ドレイン電極放熱板１に凹部１００ｈが設けられる上記第３８実施形態と異なり、ビア５５２が設けられている。
【０１７２】
図９２に示すように、第３９実施形態では、パワーモジュール１００の半導体素子２が設けられる基板５５１の下面には、上面が封止されたビア５５２が設けられている。なお、このビア（孔）５５２は、基板５５１内の電気的な接続を取るために予め設けられているものを利用する。そして、基板５５１のビア５５２と、液冷式冷却器５６０の冷却板ベース５６１の凸部５６２とが嵌合するように構成されている。これにより、パワーモジュール１００に別途凹部を設けることなく、パワーモジュール１００と冷却板ベース５６１とを嵌合することが可能となる。また、冷却板ベース５６１の半導体素子２（半導体素子３）に対応する領域には、冷媒の流れを促進するための仕切り板５６３が設けられている。
【０１７３】
（第４０実施形態）
次に、図９３および図９４を参照して、第４０実施形態について説明する。この第４０実施形態では、上記半導体素子２（半導体素子３）と端子（ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）とが接合材８で接続される第１実施形態と異なり、半導体素子６０２と端子６０４とが、粒状接合材６０１により接合されている。なお、端子６０４は、たとえば、上記第１実施形態のゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７である。また、半導体素子６０２は、たとえば上記第１実施形態の半導体素子２および半導体素子３である。
【０１７４】
図９３に示すように、電極６００の表面上には、粒状接合材６０１を介して、半導体素子６０２が設けられている。なお、粒状接合材６０１は、電気抵抗が小さい金属粒子６０３（銀粒子、金粒子、銅粒子、アルミニウム粒子など）を含む。また、金属粒子６０３の表面に、ニッケル皮膜やスズ皮膜などを設けてもよい。また、半導体素子６０２の表面上には、粒状接合材６０１を介して端子６０４が設けられている。そして、端子６０４から半導体素子６０２を介して電極６００に電流を流すように構成されている。なお、粒状接合材６０１は、本発明の「接合材」の一例である。また、金属粒子６０３は、本発明の「粒状金属」の一例である。
【０１７５】
次に、図９４を参照して、高周波通電動作時の電流の流れる経路Ａについて説明する。
【０１７６】
端子６０４から半導体素子６０２を介して電極６００に周波数１００ｋＨｚ以上で通電する場合、電流は、表皮効果により、粒状接合材６０１に含まれる金属粒子６０３の表面を選択的に通過する。なお、粒状接合材６０１では、複数の金属粒子６０３が隣接するように配置されているので、図９４に示すように、電流は、金属粒子６０３の表面を通過しながら、端子６０４から半導体素子６０２に流れるとともに、半導体素子６０２から電極６００に流れる。
【０１７７】
第４０実施形態では、上記のように、端子６０４を、金属粒子６０３を含む粒状接合材６０１を介して半導体素子６０２に接合する。これにより、高周波電流は金属粒子６０３の表面近傍を流れるので、複数の金属粒子６０３により高周波電流が流れる経路Ａを増やすことができる。その結果、粒状接合材６０１を介して大電流を流すことができる。また、粒状接合材６０１に含まれる金属粒子６０３の粒子径を調整することにより、粒状接合材６０１を流れる電流容量を調整することができる。
【０１７８】
（第４１実施形態）
次に、図９５および図９６を参照して、第４１実施形態について説明する。この第４１実施形態では、粒状接合材６１１が接合層６１２の中に含まれている。
【０１７９】
図９５に示すように、電極６００の表面上には、接合材６１０を介して、半導体素子６０２が設けられている。なお、接合材６１０は、接合材６１０の中に分散された電気抵抗が小さい金属粒子６１１と、金属粒子６１１以外の部分である導電性の接合層６１２とを含む。なお、金属粒子６１１は、銀粒子、金粒子、銅粒子、アルミニウム粒子などからなる。また、金属粒子６１１の表面に、ニッケル皮膜やスズ皮膜などを設けてもよい。また、接合層６１２は、スズ系半田、鉛系半田、スズや鉛を主成分とする２次元系や３次元系半田でもよいし、高温接合可能なＡｕ−Ｓｉ系のろう材でもよい。なお、電極６００と半導体素子６０２とを、接合材６１０を高温で溶解させることにより接合する工程において、磁場が上方向から下方向にかけられた状態で接合させることにより、金属粒子６１１が上下方向に隣接した状態で配置される。また、半導体素子６０２の表面上には、接合材６１０を介して端子６０４が設けられている。なお、接合材６１０は、本発明の「接合材」の一例である。また、金属粒子６１１は、本発明の「粒状金属」の一例である。
【０１８０】
次に、図９６を参照して、高周波通電動作時の電流の流れる経路Ａと低周波通電動作時の電流の流れる経路Ｂとについて説明する。
【０１８１】
端子６０４から半導体素子６０２を介して電極６００に周波数１００ｋＨｚ以上で通電する場合（高周波動作時）、電流は、表皮効果により、接合材６１０に含まれる金属粒子６１１の表面（経路Ａ）を選択的に通過する。一方、端子６０４から半導体素子６０２を介して電極６００に周波数１００ｋＨｚ未満で通電する場合（低周波動作時）、電流は、表皮効果の影響は小さいので、金属粒子６１１を通過せずに、接合材６１０の接合層６１２を（経路Ｂ）を流れる。このように、高周波通電動作時および低周波通電動作時の両方において通電抵抗が小さい経路を確保することが可能となる。
【０１８２】
第４１実施形態では、上記のように、金属粒子６１１が分散された導電性の接合層６１２を含むように接合材６１０を構成する。これにより、高周波動作時は、電流は、金属粒子６１１を介して流れる。また、低周波動作時には、電流は、接合層６１２を介して流れる。これにより、高周波動作時と低周波動作時との両方の動作時に電流を流すことができる。また、金属粒子６１１と導電性の接合層６１２との混合比、または、金属粒子６１１の粒子径を調整することにより、高周波電流の電流容量と低周波電流の電流容量とを調整することができる。
【０１８３】
（第４２実施形態）
次に、図９７〜図１０３を参照して、第４２実施形態による大電流端子台７００ついて説明する。この第４２実施形態では、大電流端子台７００には、たとえば上記第１実施形態のパワーモジュール１００が設けられるインバータ部７１０およびコンバータ部７２０が接続される。
【０１８４】
図９７および図９８に示すように、大電流端子台７００には、接続端子部７０１と絶縁性の樹脂部７０２とが設けられている。接続端子部７０１には、図９９に示すように、２つの孔７０３が設けられている。また、図１００に示すように、接続端子部７０１には、接続端子部７０１を貫通するように、複数のスリット７０４が設けられている。そして、接続端子部７０１と樹脂部７０２とが、樹脂形成により一体的に形成される際に、接続端子部７０１のスリット７０４に樹脂が充填される。また、接続端子部７０１は、インバータ部７１０と接続するための接続端子部７０１ａと、コンバータ部７２０と接続するための接続端子部７０１ｂとが設けられている。なお、大電流端子台７００は、本発明の「端子台」の一例である。また、樹脂部７０２は、本発明の「絶縁部」の一例である。また、接続端子部７０１ａおよび接続端子部７０１ｂは、それぞれ、本発明の「第１接続端子部」および「第２接続端子部」の一例である。
【０１８５】
また、図９７に示すように、樹脂部７０２には、隣接する２つの接続端子部７０１の絶縁距離を確保するために、段差部７０５が設けられている。
【０１８６】
また、図１０２および図１０３示すように、大電流端子台７００は、インバータ部７１０およびコンバータ部７２０が接続されるように構成されている。なお、インバータ部７１０およびコンバータ部７２０の内部には、たとえば上記第１実施形態のパワーモジュール１００が設けられている。また、インバータ部７１０およびコンバータ部７２０には、大電流でかつ高周波の電流を流すことが可能で、かつ、大電流端子台７００と接続するための端子７１１が設けられている。端子７１１には、孔７１２が設けられている。そして、大電流端子台７００の接続端子部７０１ａおよび接続端子部７０１ｂを、それぞれ、インバータ部７１０およびコンバータ部７２０の端子７１１にネジ７１３によって接続することにより、大電流端子台７００とインバータ部７１０およびコンバータ部７２０とが接続される。なお、端子７１１の孔７１２がタップ孔である場合には、ネジ７１３の裏面よりナットなどでネジ７１３と端子７１１とを締結することが可能である。
【０１８７】
第４２実施形態では、上記のように、大電流端子台７００は、金属製の複数の接続端子部７０１と、隣接する接続端子部７０１間を絶縁するための樹脂製の樹脂部７０２とを含み、接続端子部７０１と樹脂部７０２との境界に段差部７０５を形成する。これにより、接続端子部７０１と樹脂部７０２との間の絶縁距離を段差部７０５により大きくすることができるので、接続端子部７０１間のピッチを小さくすることができる。これにより、大電流端子台７００を小さくすることができる。
【０１８８】
また、第４２実施形態では、上記のように、大電流端子台７００の接続端子部７０１が、スリット７０４を含み、スリット７０４に、樹脂部７０２を構成する樹脂と同じ樹脂を充填することによって、スリット７０４に充填される樹脂により、容易に、接続端子部７０１を大電流端子台７００に固定することができる。
【０１８９】
また、第４２実施形態では、上記のように、大電流端子台７００の接続端子部７０１を、インバータ部７１０が接続される接続端子部７０１ａと、コンバータ部７２０が接続される接続端子部７０１ｂとを含むように構成する。これにより、インバータ部７１０とコンバータ部７２０とを、それぞれ、接続端子部７０１ａと接続端子部７０１ｂとを介して、容易に、大電流端子台７００に接続することができる。
【０１９０】
（第４３実施形態）
次に、図１０４〜図１１２を参照して、第４３実施形態について説明する。この第４３実施形態では、接続端子部７３１にバネ端子７３４が設けられている。
【０１９１】
図１０４〜図１０６に示すように、大電流端子台７３０には、接続端子部７３１と樹脂部７３２とが設けられている。接続端子部７３１には、図１０９および図１１０に示すように、４つの溝部７３３が設けられている。そして、図１０６に示すように、接続端子部７３１の溝部７３３には、バネ端子７３４が取り付けられている。なお、図１０４に示すように、樹脂部７３２には、取り付け用の孔７３５が設けられている。また、大電流端子台７３０は、本発明の「端子台」の一例である。また、樹脂部７３２は、本発明の「絶縁部」の一例である。
【０１９２】
また、図１１１および図１１２示すように、大電流端子台７３０は、インバータ部７１０およびコンバータ部７２０を覆うケースや冷却器（図示せず）などの筐体にネジ７３６により取り付けられる。そして、大電流端子台７３０は、インバータ部７１０およびコンバータ部７２０の端子７１１に接触するように（押し付けられるように）構成されている。これにより、大電流端子台７３０とインバータ部７１０およびコンバータ部７２０の端子７１１とを接続するためのネジが不要になる。一方、大電流端子台７３０とインバータ部７１０およびコンバータ部７２０の端子７１１とが固定されていないので、大電流端子台７３０と端子７１１との接触圧がばらつく。しかしながら、バネ端子７３４が設けられることにより、大電流端子台７３０と端子７１１との電気的な接続を安定させることが可能となる。
【０１９３】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１９４】
たとえば、上記第１〜第４３実施形態では、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子およびアノード端子（カソード端子）の略平坦な上端面が樹脂材から露出する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子およびアノード端子（カソード端子）のうちの少なくとも１つの略平坦な上端面が樹脂材から露出していればよい。
【０１９５】
また、上記第１〜第４３実施形態では、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子およびアノード端子（カソード端子）の略平坦な上端面が互いに同じ高さを有する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子およびアノード端子（カソード端子）の略平坦な上端面の高さが互いに異なっていてもよい。
【０１９６】
また、上記第１〜第４３実施形態では、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子およびアノード端子（カソード端子）が柱形状を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子およびアノード端子（カソード端子）が柱形状以外の形状を有していてもよい。
【０１９７】
また、上記第１〜第４３実施形態では、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子およびアノード端子（カソード端子）の略平坦な上端面が樹脂材の上面と略同じ高さを有する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子およびアノード端子（カソード端子）の略平坦な上端面が樹脂材の上面から突出していてもよい。
【０１９８】
また、上記第１〜第４３実施形態では、ドレイン端子が、ゲート端子、ソース端子およびアノード端子から離間している例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子およびアノード端子が近接していてもよい。
【０１９９】
また、上記第１〜第４３実施形態では、半導体素子として、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を主成分とするＳｉＣ基板上に形成され、高周波スイッチング可能なＦＥＴを用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、半導体素子として、窒化ガリウム（ＧａＮ）を主成分とするＧａＮ基板上に形成され、高周波スイッチング可能なＦＥＴを用いてもよい。また、半導体素子として、シリコン（Ｓｉ）を主成分とするＳｉ基板上に形成されるＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜型電界効果トランジスタ）を用いてもよい。また、半導体素子として、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を用いてもよい。
【０２００】
また、上記第１〜第４３実施形態では、還流ダイオードとして、ファーストリカバリーダイオード（ＦＲＤ）を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、半導体素子として、ショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）を用いてもよい。さらに、還流ダイオードであれば、その他のダイオードでもよい。
【０２０１】
また、上記第１〜第３９実施形態では、接合材が、Ａｕ−２０Ｓｎ、Ｚｎ−３０Ｓｎ、Ｐｂ−５Ｓｎ、有機層被服ナノＡｇ粒子などからなる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、接合材として、半田箔やクリーム半田を用いてもよい。
【０２０２】
また、上記第３１〜第３３実施形態では、冷却孔に、銅、銀、ニッケルなどが充填されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、銅、銀、ニッケルなどが充填されずに冷却孔だけでもよい。
【０２０３】
また、上記第４２および第４３実施形態では、インバータ部およびコンバータ部に電力変換装置としてのパワーモジュールが設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、インバータ部およびコンバータ部以外の電子機器に、本発明の電力変換装置としてのパワーモジュールを設けてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【図８７】
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【図８８】
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【図８９】
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【図９０】
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【図９１】
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【図９２】
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【図９３】
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【図９４】
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【図９５】
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【図９６】
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【図９７】
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【図９８】
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【図９９】
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【図１００】
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【図１０１】
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【図１０２】
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【図１０３】
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【図１０４】
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【図１０５】
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【図１０６】
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【図１０７】
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【図１０８】
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【図１０９】
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【図１１０】
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【図１１１】
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【図１１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年10月25日(2010.10.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換装置本体部と、
前記電力変換装置本体部に電気的に接続される配線基板とを備え、
前記電力変換装置本体部は、電極を有する電力変換用半導体素子と、前記電力変換用半導体素子の電極に電気的に接続され、側面と略平坦な上端面とを有する電極用導体と、前記電力変換用半導体素子と前記電極用導体の側面とを覆う樹脂からなる封止材とを含み、
前記封止材は、前記封止材の上面において、前記電極用導体の前記略平坦な上端面を露出させるとともに、露出された前記電極用導体の前記略平坦な上端面において外部との電気的接続が行われるように構成されており、
前記配線基板は、前記封止材の上面から露出された前記電極用導体の前記略平坦な上端面に電気的に接続されている、電力変換装置。
【請求項２】
前記電極用導体は、複数設けられ、
前記複数の電極用導体の前記封止材の上面から露出される前記略平坦な上端面は、互いに略同じ高さを有する、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記電極用導体は、上方に延びる柱形状を有するとともに、前記柱形状の上端面が略平坦に形成されている、請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記封止材の上面から露出される前記電極用導体の前記略平坦な上端面は、前記封止材の上面と略同じ高さを有する、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記電力変換用半導体素子の電極は、前記電力変換用半導体素子の主表面に設けられた表面電極と、前記電力変換用半導体素子の裏面に設けられた裏面電極とを含み、
前記電極用導体は、
前記電力変換用半導体素子の主表面において前記表面電極に接合材を介して接続された状態で上方に延びるとともに、前記封止材の上面から露出される略平坦な上端面を有する第１電極用導体と、
前記電力変換用半導体素子の裏面の前記裏面電極に電気的に接続された状態で前記電力変換用半導体素子から離間した位置から上方に延びるとともに、前記封止材の上面から露出される略平坦な上端面を有する第２電極用導体とを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
（削除）
【請求項９】
（削除）
【請求項１０】
（削除）
【請求項１１】
前記封止材は、前記電力変換装置本体部の外形面を構成するように設けられている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記電力変換用半導体素子および前記電極用導体を取り囲むように設けられたケース部をさらに備え、
前記封止材は、前記電力変換用半導体素子と前記電極用導体の側面とを覆うとともに、前記電極用導体の前記略平坦な上端面を露出させるように、前記ケース部内に充填されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記電力変換用半導体素子の裏面側に配置された放熱部材をさらに備える、請求項１〜５、１１および１２のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
（削除）
【請求項１５】
（削除）
【請求項１６】
（削除）
【請求項１７】
前記放熱部材に接続された冷却構造をさらに備える、請求項１３に記載の電力変換装置。
【請求項１８】
（削除）
【請求項１９】
前記冷却構造は、ヒートシンクまたは液冷式冷却器を含む、請求項１７に記載の電力変換装置。
【請求項２０】
前記冷却構造は、液冷式冷却器であり、
前記放熱部材の前記冷却構造側の部分には、第１凹凸形状が形成されており、
前記液冷式冷却器の前記放熱部材側の部分には、前記放熱部材の第１凹凸形状に嵌合可能な第２凹凸形状が形成されている、請求項１９に記載の電力変換装置。
【請求項２１】
前記冷却構造は、液冷式冷却器であり、
前記電力変換用半導体素子の裏面側に配置された前記放熱部材の前記冷却構造側には、凹部が形成されており、
前記液冷式冷却器の前記放熱部材側には、前記放熱部材の凹部に嵌合可能な凸部が形成されている、請求項１９に記載の電力変換装置。
【請求項２２】
前記電力変換用半導体素子は、ＳｉＣまたはＧａＮからなる半導体により形成されている、請求項１〜５、１１〜１３、１７および１９〜２１のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項２３】
（削除）
【請求項２４】
前記封止材の上面から露出された前記電極用導体の前記略平坦な上端面は、前記配線基板とバンプ電極により電気的に接続されている、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項２５】
前記封止材の上面から露出された前記電極用導体の前記略平坦な上端面は、前記配線基板とピン状の端子により電気的に接続されている、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項２６】
前記配線基板は、冷却構造を有する配線を含む、請求項１〜５、１１〜１３、１７、１９〜２２、２４および２５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項２７】
前記冷却構造は、前記配線基板の配線近傍に形成された冷却孔を含む、請求項２６に記載の電力変換装置。
【請求項２８】
前記冷却構造は、前記冷却孔に接続された冷却器をさらに含む、請求項２７に記載の電力変換装置。
【請求項２９】
前記配線基板は、高周波電流の流れる方向に沿って延びる微細な配線導体からなる微細配線部により構成された配線部を含む、請求項１〜５、１１〜１３、１７、１９〜２２および２４〜２８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項３０】
前記配線導体は、同一平面内で間隔を隔てて隣接するように配置された複数の配線導体を含み、前記配線基板は、隣接する前記配線導体間に配置された冷却管をさらに含む、請求項２９に記載の電力変換装置。
【請求項３１】
前記微細な配線導体からなる微細配線部は、絶縁基板を介して積層するように配置された第１配線導体および第２配線導体を含む、請求項２９または３０に記載の電力変換装置。
【請求項３２】
前記配線基板は、前記絶縁基板を介して積層された前記第１配線導体と前記第２配線導体とを、前記絶縁基板を貫通して互いに電気的に接続する接続配線部をさらに含む、請求項３１に記載の電力変換装置。
【請求項３３】
前記配線基板は、高周波電流の流れる方向に沿って延びる凹凸形状を外表面に有する配線導体を含む、請求項１〜５、１１〜１３、１７、１９〜２２および２４〜３２のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項３４】
前記配線基板は、前記凹凸形状を有する配線導体の周囲を取り囲むように形成された絶縁体をさらに含む、請求項３３に記載の電力変換装置。
【請求項３５】
前記電極用導体は、前記電力変換用半導体素子の電極に接合材を介して接合されており、前記接合材は、粒状金属を含む、請求項１〜５、１１〜１３、１７、１９〜２２および２４〜３４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項３６】
前記接合材は、粒状金属が分散された導電性の接合層を含む、請求項３５に記載の電力変換装置。
【請求項３７】
前記電力変換用半導体素子の電極に電気的に接続された端子部と、
前記端子部に接続される端子台とをさらに備え、
前記端子台は、金属製の複数の接続端子部と、隣接する前記接続端子部間を絶縁するための樹脂製の絶縁部とを含み、
前記接続端子部と前記絶縁部との境界には段差部が形成されている、請求項１〜５、１１〜１３、１７、１９〜２２および２４〜３６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項３８】
前記端子台の接続端子部は、スリットを含み、
前記スリットには、前記絶縁部を構成する樹脂と同じ樹脂が充填されている、請求項３７に記載の電力変換装置。
【請求項３９】
前記電力変換装置は、第１電力変換装置と第２電力変換装置とを含み、
前記端子台の接続端子部は、前記第１電力変換装置が接続される第１接続端子部と、前記第２電力変換装置が接続される第２接続端子部とを含む、請求項３７または３８に記載の電力変換装置。
【請求項４０】
複数の電極を有する電力変換用半導体素子と、
前記電力変換用半導体素子の複数の電極に電気的に接続され、上方に延びる柱形状を有するとともに略平坦な上端面を有する複数の電極用導体と、
前記電力変換用半導体素子の裏面側に配置された放熱部材と、
前記電力変換用半導体素子と前記電極用導体の側面とを覆う樹脂からなる封止材とを備え、
前記封止材は、前記封止材の上面において、前記柱形状を有する複数の電極用導体の略平坦な上端面を露出させるとともに、露出された前記電極用導体の前記上端面において外部との電気的接続が行われるように構成されており、
前記電力変換用半導体素子の主表面側に配置された前記複数の電極用導体の略平坦な上端面と、前記電力変換用半導体素子の裏面側に配置された放熱部材との両方から前記電力変換用半導体素子で発生した熱の放熱が可能なように構成されている、電力変換装置。
【国際調査報告】
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