(57)【要約】【課題】インバータモジュール全体の厚みを増加させることなくその全体が小型化された半導体装置、およびそれを有する電力変換装置を提供する。【解決手段】半導体装置１０１は、ハイサイドモジュール部分１０とローサイドモジュール部分２０とが互いに重なる構成を有する。ハイサイドモジュール部分１０とローサイドモジュール部分２０とを跨ぎ、ハイサイド集積回路１２およびローサイド集積回路２２とを載置する制御側フレーム３１をさらに備える。ハイサイドモジュール部分１０のハイサイド集積回路１２とローサイドモジュール部分２０のローサイド集積回路２２とは、制御側フレーム３１の一方の主表面上に載置される。制御側フレーム３１は、ハイサイドモジュール部分１０とローサイドモジュール部分２０との境界Ｂ１，Ｂ２において、ハイサイド半導体チップ１１とローサイド半導体チップ２１とが互いに対向するように屈曲されている。【選択図】図２
2018093024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視において互いに重なるように配置された、ハイサイドモジュール部分とローサイドモジュール部分とを備える半導体装置であって、
前記ハイサイドモジュール部分は、ハイサイド半導体チップと、ハイサイド集積回路と、前記ハイサイド半導体チップを載置するハイサイドリードフレームとを含み、
前記ローサイドモジュール部分は、ローサイド半導体チップと、ローサイド集積回路と、前記ローサイド半導体チップを載置するローサイドリードフレームとを含み、
前記ハイサイドモジュール部分と前記ローサイドモジュール部分とを跨ぎ、前記ハイサイド集積回路および前記ローサイド集積回路とを載置する制御側フレームをさらに備え、
前記ハイサイド集積回路および前記ローサイド集積回路は前記制御側フレームの一方の主表面上に載置され、
前記制御側フレームは、前記ハイサイドモジュール部分と前記ローサイドモジュール部分との境界において、前記ハイサイド半導体チップと前記ローサイド半導体チップとが互いに対向するように屈曲されている、半導体装置。
【請求項２】
前記ローサイドリードフレームからは前記ハイサイドリードフレームに載置された前記ハイサイド半導体チップと電気的に接続可能であり前記ローサイドリードフレームの厚み方向に延びる突起部が延びている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ローサイドリードフレームと前記突起部とは一体である、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ローサイドリードフレームと前記突起部とは別体である、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記ハイサイド半導体チップと前記ハイサイドリードフレームとは第１の接合素材により接合されており、
前記ハイサイド半導体チップと前記突起部とは第２の接合素材により接合されており、
前記第２の接合素材は前記第１の接合素材よりも融点が低い、請求項２〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記ハイサイドリードフレームの前記ハイサイド半導体チップが接合される第１の主表面と反対側の第２の主表面上、および前記ローサイドリードフレームの前記ローサイド半導体チップが接合される第３の主表面と反対側の第４の主表面上にヒートシンクが載置される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２の主表面上の前記ヒートシンクと、前記第４の主表面上の前記ヒートシンクとは一体として接合されている、請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記ハイサイド半導体チップおよび前記ローサイド半導体チップのそれぞれは、スイッチング素子と、還流用ダイオードとを有し、
前記ハイサイド半導体チップとしての前記スイッチング素子と前記還流用ダイオードとはボンディングワイヤにより接続されており、
前記ローサイド半導体チップとしての前記スイッチング素子と前記還流用ダイオードとはボンディングワイヤにより接続されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記ハイサイドモジュール部分はハイサイド端子を含み、
前記ローサイドモジュール部分はローサイド端子を含み、
前記ハイサイド端子と前記ローサイド端子とは互いに隣接するように配置される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体装置を有し、入力される電力を変換して出力する主変換回路と、
前記主変換回路を制御する制御信号を前記主変換回路に出力する制御回路とを備えた、電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置および電力変換装置に関し、特に、ハイサイド半導体素子とローサイド半導体素子とが対向する構造を有するインバータモジュールとしての半導体装置、およびそれを有する電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インバータモジュールは、その小型化に伴い、客先にて基板に実装される面積を小さくすることが強く求められている。このような要求に応えるために、従来のインバータモジュールでは半導体チップの小型化および高性能化がなされ、その客先にて基板に実装される面積が縮小されてきた。しかし従来のインバータモジュールでは、スイッチング素子および還流用ダイオードが同一の面上に実装される。このためモジュールサイズの検討においてはスイッチング素子などを搭載する半導体チップを小型化する必要がある。
【０００３】
小型化された半導体チップを有するインバータモジュールにおいて、小型化されていないインバータモジュールと同等の特性を得るためには、半導体チップの性能を向上させる必要がある。しかし小型化された半導体チップを小型化される以前の半導体チップよりも性能向上させることは困難である。したがって従来のインバータモジュールにおける上記の手法による基板実装面積の縮小には限界がある。
【０００４】
そこで、ローサイド電極を含むローサイド半導体チップを、ハイサイド電極を含むハイサイド半導体チップ上にスタックすることにより、インバータモジュールの基板実装面積を縮小させる技術が、たとえば特開２０１３−０３８１０５号公報（特許文献１）に開示されている。なお大電力により駆動するインバータモジュールにおけるローサイド電極およびハイサイド電極とは、直流電圧のそれぞれ低電位側および高電位側を受ける電極である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−０３８１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特開２０１３−０３８１０５号公報においては、ローサイド電極を含むローサイド半導体チップと、ハイサイド電極を含むハイサイド半導体チップとが、両者間のミドルサイド電極を介して接続される。このため、ミドルサイド電極の厚み分だけインバータモジュール全体の厚みが増加する問題が生じ得る。
【０００７】
本発明は以上の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、インバータモジュール全体の厚みを増加させることなくその全体が小型化された半導体装置、およびそれを有する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】
【０００８】
本発明の半導体装置は、ハイサイドモジュール部分とローサイドモジュール部分とが互いに重なる構成を有する。ハイサイドモジュール部分とローサイドモジュール部分とを跨ぎ、ハイサイド集積回路およびローサイド集積回路とを載置する制御側フレームをさらに備える。ハイサイドモジュール部分のハイサイド集積回路とローサイドモジュール部分のローサイド集積回路とは、制御側フレームの一方の主表面上に載置される。制御側フレームは、ハイサイドモジュール部分とローサイドモジュール部分との境界において、ハイサイド半導体チップとローサイド半導体チップとが互いに対向するように屈曲されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ハイサイド半導体チップとローサイド半導体チップとが互いに対向するように、制御側フレームが屈曲される。このため、ハイサイド半導体チップとローサイド半導体チップとの間にミドルサイド電極を挟むことなく、ローサイド半導体チップとハイサイド半導体チップとが積層されるように接続される。したがってインバータモジュール全体の厚みを増加させることなく、その全体を小型化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１の第１例のインバータモジュールの構成を示す概略側面図である。
【図２】実施の形態１の第１例のインバータモジュールについての、フレームを屈曲させる前の状態を示す概略平面図である。
【図３】図２の制御側フレームに含まれるグランド線を示す概略平面図である。
【図４】図１の実施の形態１の第１例のインバータモジュールを平面視したときの態様を透視して示す概略平面図である。
【図５】図４のインバータモジュールの回路図である。
【図６】図４中のＶＩ−ＶＩ線に沿う部分の概略断面図である。
【図７】図４中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う部分の概略断面図である。
【図８】実施の形態１の第２例のインバータモジュールの構成を示すための、図６と同様の概略断面図である。
【図９】実施の形態１の第３例のインバータモジュールの構成を示すための、図２と同様の概略平面図である。
【図１０】実施の形態１の第４例のインバータモジュールの構成を示すための、図１と同様の概略側面図である。
【図１１】実施の形態１の第５例のインバータモジュールの構成を示すための、図１と同様の概略側面図である。
【図１２】実施の形態２の電力変換装置を適用した電力変換システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
実施の形態１．
まず本実施の形態の第１例の半導体装置の構成としてのインバータモジュールの構成について、図１〜図７を用いて説明する。なお説明の便宜のため、一部の図においてはＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向が導入されている。
【００１２】
図１は、図４中の矢印に示す方向Ｉから本実施の形態の第１例のインバータモジュールを見たときの外観態様を示す側面図（正面図）である。図１を参照して、本実施の形態の第１例のインバータモジュール１０１は、ハイサイドモジュール部分１０と、ローサイドモジュール部分２０とを備えている。インバータモジュール１０１は、たとえば直流電圧の電圧変換または電力変換を行なうモジュールである。ハイサイドモジュール部分１０は、インバータモジュール１０１のうち直流電圧の高電位側を受けるハイサイド回路としての部分である。またローサイドモジュール部分２０は、インバータモジュール１０１のうち直流電圧の低電位側を受けるローサイド回路としての部分である。
【００１３】
ハイサイドモジュール部分１０は、ハイサイド半導体チップ１１と、ハイサイド集積回路１２と、ハイサイドリードフレーム１３とを含んでいる。またローサイドモジュール部分２０は、ローサイド半導体チップ２１と、ローサイド集積回路２２と、ローサイドリードフレーム２３とを含んでいる。
【００１４】
ハイサイドモジュール部分１０のハイサイド半導体チップ１１は、直流電圧の高電位側が接続される半導体チップであり、スイッチング素子１１Ａと、還流用ダイオード１１Ｂとを含んでいる。スイッチング素子１１Ａは、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）またはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が搭載された半導体チップであり、還流用ダイオード１１Ｂは、当該ダイオードが搭載された半導体チップである。スイッチング素子１１Ａおよび還流用ダイオード１１Ｂは、ハイサイドリードフレーム１３の一方の主表面上に載置されている。ハイサイドリードフレーム１３は、直流電流の高電位側が接続されるリードフレームであり、ハイサイド回路の電極としての機能を有している。
【００１５】
ローサイドモジュール部分２０のローサイド半導体チップ２１は、直流電圧の低電位側が接続される半導体チップであり、スイッチング素子２１Ａと、還流用ダイオード２１Ｂとを含んでいる。スイッチング素子２１Ａは、ＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴが搭載された半導体チップであり、還流用ダイオード２１Ｂは、当該ダイオードもしくはＭＯＳＦＥＴが搭載された半導体チップである。スイッチング素子２１Ａおよび還流用ダイオード２１Ｂは、ローサイドリードフレーム２３の一方の主表面上に載置されている。ローサイドリードフレームとしてのワイヤ接続用フレーム２３Ｃおよびｎ側リード端子２３Ｄは、直流電流の低電位側が接続されるリードフレームであり、ローサイド回路の電極としての機能を有している。
【００１６】
ハイサイド集積回路１２は、ハイサイドモジュール部分１０を制御するための集積回路が搭載された半導体チップである。またローサイド集積回路２２は、ローサイドモジュール部分２０を制御するための集積回路が搭載された半導体チップであり、ハイサイド集積回路１２およびローサイド集積回路２２は、制御側フレーム３１に載置されている。
【００１７】
図１においては、ローサイドモジュール部分２０の上にハイサイドモジュール部分１０が重畳された構成を有している。このような構成は、以下のようにして形成されている。図２および図３を参照して、本実施の形態の第１例のインバータモジュール１０１は、ハイサイドモジュール部分１０に配置されるハイサイドリードフレーム１３と、ローサイドモジュール部分２０に配置されるローサイドリードフレーム２３とが互いに分離された状態となっている。しかしこれらハイサイドリードフレーム１３とローサイドリードフレーム２３とは、元々は一体の部材として形成されており、それが製造工程にて分離されてもよい。もともと一体であるハイサイドリードフレーム１３とローサイドリードフレーム２３とは、それらの外側にて互いを繋ぐようなタイバーと呼ばれる枠体により一体とされている。
【００１８】
図２においてはハイサイドモジュール部分１０はローサイドモジュール部分２０のＸ方向正側に配置されているが、これに限らず、逆にローサイドモジュール部分２０の方がＸ方向正側に配置されてもよい。
【００１９】
ハイサイドリードフレーム１３およびローサイドリードフレーム２３は、いずれもその主表面がＸＹ平面に沿うように配置されている。そしてハイサイドリードフレーム１３は、パワーｐ側フレーム１３Ａと、そこから延びるｐ側リード端子１３Ｂとを含んでいる。なおハイサイド電極を含む回路としてのハイサイドモジュール部分１０にはＭＯＳＦＥＴのような大電流の供給により駆動するスイッチング素子が用いられるため、ハイサイドリードフレーム１３に含まれる端子の部分をここではパワーｐ側フレーム１３Ａおよびｐ側リード端子１３Ｂとしている。パワーｐ側フレーム１３Ａはたとえば矩形状に広がる領域であり、図２におけるその一方の主表面上すなわちＺ方向正側の主表面上には、スイッチング素子１１Ａと還流用ダイオード１１Ｂとがたとえば３つずつ、互いに間隔をあけて、ダイボンドにより接合されている。なおＸ方向に関して３列並ぶハイサイド半導体チップ１１は、たとえば図２の左側から右側へ、ＵＰ相、ＶＰ相、ＷＰ相の順であり、これにより三相のインバータを構成可能である。第１の接合素材４２Ａを用いてダイボンド接合されることにより、ハイサイドリードフレーム１３とハイサイド半導体チップ１１とが互いに電気的に接続されている。ｐ側リード端子１３Ｂは、パワーｐ側フレーム１３Ａに接合されたハイサイド半導体チップ１１と、インバータモジュール１０１の外部とを電気的に接続するための端子である。
【００２０】
同様に、ローサイドリードフレーム２３は、パワーｎ側フレーム２３Ａと、そこから延びるｎ側リード端子２３Ｂとを含んでいる。なおローサイド電極を含む回路としてのローサイドモジュール部分２０にはＭＯＳＦＥＴのような大電流の供給により駆動するスイッチング素子が用いられるため、ローサイドリードフレーム２３に含まれる端子の部分をここではパワーｎ側フレーム２３Ａおよびｎ側リード端子２３Ｂとしている。
【００２１】
パワーｎ側フレーム２３Ａとｎ側リード端子２３Ｂとからなるローサイドリードフレーム２３の部分は、互いに間隔をあけてたとえば３つ配置されている。なお３つ並ぶｎ側リード端子２３Ｂおよびローサイド半導体チップ２１は、たとえば図２の右側から左側へ、ＵＮ相、ＶＮ相、ＷＮ相の順であり、これにより三相のインバータを構成可能である。それぞれのローサイドリードフレーム２３に含まれるパワーｎ側フレーム２３Ａはたとえば矩形状に広がる領域であり、図２におけるその一方の主表面上すなわちＺ方向正側の主表面上に、スイッチング素子２１Ａと還流用ダイオード２１Ｂとがたとえば１つずつ、互いに間隔をあけて、ダイボンドにより接合されている。第１の接合素材を用いてダイボンド接合されることにより、ローサイドリードフレーム２３とローサイド半導体チップ２１とが互いに電気的に接続されている。ｎ側リード端子２３Ｂは、パワーｎ側フレーム２３Ａに接合されたローサイド半導体チップ２１と、インバータモジュール１０１の外部とを電気的に接続するための端子である。
【００２２】
さらにローサイドリードフレーム２３としては、ワイヤ接続用フレーム２３Ｃと、そこから延びるｎ側リード端子２３Ｄとからなるローサイドリードフレーム２３を有している。ワイヤ接続用フレーム２３Ｃとｎ側リード端子２３Ｄとからなるローサイドリードフレーム２３には、アルミニウムワイヤ４４を介してローサイド半導体チップ２１が接続されている。
【００２３】
すなわちローサイドリードフレーム２３として、図２においてはたとえば、パワーｎ側フレーム２３Ａとｎ側リード端子２３Ｂとからなるローサイドリードフレーム２３が３つ、ワイヤ接続用フレーム２３Ｃとｎ側リード端子２３Ｄとからなるローサイドリードフレーム２３が１つ、互いに間隔をあけて並ぶように配置されている。これらの各ローサイドリードフレーム２３はハイサイドリードフレーム１３とともに、タイバーなどにより元々は一体の部材として形成されるが後に分離されたものであってもよい。
【００２４】
制御側フレーム３１は、図２においてはたとえばハイサイドリードフレーム１３およびローサイドリードフレーム２３が配置される領域のＹ方向正側に並ぶように配置されているが、これに限らず、逆にたとえばハイサイドリードフレーム１３のＹ方向負側に並ぶように配置されてもよい。
【００２５】
制御側フレーム３１は、その主表面がＸＹ平面に沿うように配置されており、ハイサイドモジュール部分１０とローサイドモジュール部分２０とを跨ぐように配置されている。すなわち単一の制御側フレーム３１が、ハイサイドモジュール部分１０とローサイドモジュール部分２０との双方に配置されるように備えられている。制御側フレーム３１は、制御用チップ載置部３１Ａと、そこから延びる制御用リード端子３１Ｂとを含んでいる。制御用チップ載置部３１Ａはたとえば矩形状に広がる領域であり、たとえばハイサイドモジュール部分１０とローサイドモジュール部分２０とに１つずつ、合計２つ形成されている。ハイサイドモジュール部分１０側の制御用チップ載置部３１Ａの一方の主表面上すなわちＺ方向正側の主表面上に、ハイサイド集積回路１２がダイボンドにより接合されている。またローサイドモジュール部分２０の制御用チップ載置部３１Ａの一方の主表面上すなわちＺ方向正側の主表面上に、ローサイド集積回路２２がダイボンドにより接合されている。制御用リード端子３１Ｂは制御用チップ載置部３１Ａに接合されたハイサイド集積回路１２およびローサイド集積回路２２と、インバータモジュール１０１の外部とを電気的に接続するための端子である。
【００２６】
制御側フレーム３１はハイサイドモジュール部分１０とローサイドモジュール部分２０とを跨ぐように配置されているため、ハイサイドモジュール部分１０とローサイドモジュール部分２０との境界において、制御用リード端子３１Ｂが繋がるようにＸ方向に延びている。図３を参照して、制御側フレーム３１がハイサイドモジュール部分１０とローサイドモジュール部分２０との境界を跨ぐ箇所と、それに接続された制御用チップ載置部３１Ａとからなるグランド線３２を定義することができる。このグランド線３２は、ハイサイドモジュール部分１０とローサイドモジュール部分２０との共通の接地電位部分である。このようなグランド線３２を設けることにより、インバータモジュール１０１の実装面積をより縮小させることができる。
【００２７】
再度図１および図２を参照して、ハイサイド集積回路１２とスイッチング素子１１Ａとは、金ワイヤ４３すなわち金からなる細線により電気的に接続されており、これによりゲート配線が形成されている。またローサイド集積回路２２とスイッチング素子２１Ａとは、金ワイヤ４３すなわち金からなる細線により電気的に接続されており、これによりゲート配線が形成されている。さらに、ローサイドモジュール部分２０において、３つのパワーｎ側フレーム２３Ａのそれぞれの上のスイッチング素子２１Ａと還流用ダイオード２１Ｂとはアルミニウムワイヤ４４すなわちアルミニウムからなる細線により電気的に接続されている。また３つの還流用ダイオード２１Ｂのそれぞれとワイヤ接続用フレーム２３Ｃとはアルミニウムワイヤ４４により電気的に接続されている。このように、インバータモジュール１０１においては、ローサイド半導体チップ２１としてのスイッチング素子２１Ａと還流用ダイオード２１Ｂとは、ボンディングワイヤにより電気的に接続されている。
【００２８】
図２に示すように、ハイサイドモジュール部分１０とローサイドモジュール部分２０との境界には、たとえばＹ方向に沿って延びる境界線Ｂ１および境界線Ｂ２が設けられている。この境界線Ｂ１および境界線Ｂ２において、インバータモジュール１０１の特にハイサイドモジュール部分１０とローサイドモジュール部分２０とを跨ぐように延びる制御側フレーム３１が、ほぼ直角に屈曲されている。すなわち元々図２の境界線Ｂ１と境界線Ｂ２とに挟まれた領域のＸ方向に延びる部分が、上記屈曲の結果Ｚ方向正側に延び、ハイサイドモジュール部分１０が図２に対して裏返った状態でローサイドモジュール部分２０にほぼ平行に対向するように配置される。
【００２９】
その結果、図４〜図７を参照して、ハイサイドモジュール部分１０のハイサイド半導体チップ１１と、ローサイドモジュール部分２０のローサイド半導体チップ２１とが、Ｚ方向に関して互いに対向するように、制御側フレーム３１が屈曲された態様となる。すなわちインバータモジュール１０１において、ハイサイドモジュール部分１０とローサイドモジュール部分２０とは、平面視において互いに重なるように配置されている。このように、制御側フレーム３１の屈曲によりハイサイド半導体チップ１１とローサイド半導体チップ２１とが互いに対向するのは、ハイサイド半導体チップ１１とローサイド半導体チップ２１とがともにハイサイドリードフレーム１３またはローサイドリードフレーム２３のＺ方向正側の主表面上に接合されているためである。ハイサイドモジュール部分１０とローサイドモジュール部分２０とは、いずれもＸＹ平面に沿うように水平方向に拡がり、互いに対向する構成を有している。これにより、インバータモジュール１０１は水平対向構造となっている。
【００３０】
また同様に、上記の制御側フレーム３１の屈曲により、ハイサイド集積回路１２とローサイド集積回路２２とも、Ｚ方向に関して互いに対向するように配置される。このように、制御側フレーム３１の屈曲によりハイサイド集積回路１２とローサイド集積回路２２とが互いに対向するのは、ハイサイド集積回路１２とローサイド集積回路２２とは、ともに図２に示す制御用チップ載置部３１Ａの一方の主表面上すなわちＺ方向正側の主表面上に接合されているためである。
【００３１】
なお図２などにおいてはハイサイドリードフレーム１３とローサイドリードフレーム２３と制御側フレーム３１とは別の部材として分離されているが、上記のようにこれらは、制御側フレーム３１が屈曲される時点においてはタイバーにより一体とされていたものである。このため制御側フレーム３１の屈曲によりハイサイドリードフレーム１３とローサイドリードフレーム２３とも互いに対向する向きとなるよう配置される。具体的には、まずハイサイド半導体チップ１１、ローサイド半導体チップ２１、ハイサイド集積回路１２およびローサイド集積回路２２が、タイバーにより一体となっているフレームの各部分上にダイボンドされた後、金ワイヤ４３およびアルミニウムワイヤ４４によるワイヤボンディングがなされる。その後、タイバーにより一体となっているフレームが図２の境界線Ｂ１および境界線Ｂ２にて屈曲され、ハイサイド半導体チップ１１とローサイド半導体チップ２１となどが互いに対向される。次に、フレームのタイバーがカットされ、ハイサイドリードフレーム１３、ローサイドリードフレーム２３および制御側フレーム３１に分離される。
【００３２】
図４および図６に示すように、ハイサイドモジュール部分１０のスイッチング素子１１Ａとローサイドモジュール部分２０のスイッチング素子２１Ａとが少なくとも一部において、平面視において重なる領域を含むことが好ましい。またハイサイドモジュール部分１０の還流用ダイオード１１Ｂとローサイドモジュール部分２０の還流用ダイオード２１Ｂとが少なくとも一部において、平面視において重なる領域を含むことが好ましい。さらに図４および図７に示すように、ハイサイド集積回路１２とローサイド集積回路２２とが少なくとも一部において重なっていることが好ましい。このようにすれば、インバータモジュール１０１の平面視における面積を縮小することができ、客先での実装面積を小さくすることができる。ただし逆に、ハイサイドモジュール部分１０のスイッチング素子１１Ａとローサイドモジュール部分２０のスイッチング素子２１Ａとが平面視において重なる部分をまったく含まなくてもよい。還流用ダイオード１１Ｂと還流用ダイオード２１Ｂと、およびハイサイド集積回路１２とローサイド集積回路２２と、についても同様である。
【００３３】
ローサイドリードフレーム２３のパワーｎ側フレーム２３Ａの主表面上の、特にスイッチング素子２１Ａが接合される領域に隣接する領域には、突起部４１が形成されている。突起部４１はローサイドリードフレーム２３から延びており、図２のＺ方向すなわちローサイドリードフレーム２３の厚み方向に延びている。この突起部４１の先端部は、ハイサイドリードフレーム１３のパワーｐ側フレーム１３Ａに載置されたハイサイド半導体チップ１１としてのスイッチング素子１１Ａの一部と平面的に重なっており、互いに電気的に接続されている。インバータモジュール１０１においては突起部４１はローサイドリードフレーム２３と一体となっている。このため突起部４１はローサイドリードフレーム２３と電気的に接続されている。
【００３４】
同様に、パワーｎ側フレーム２３Ａの主表面上の、特に還流用ダイオード２１Ｂが接合される領域に隣接する領域には、突起部４１が形成されている。この突起部４１は基本的に上記の突起部４１と同様であり、その先端部は、ハイサイドモジュール部分１０の還流用ダイオード１１Ｂの一部と平面的に重なっており、互いに電気的に接続されている。以上により図５の回路図に示すように、ハイサイド半導体チップ１１とローサイド半導体チップ２１とはともにｎ側リード端子２３Ｂに接続されている。
【００３５】
上記のようにする観点から、図４〜図７においては、スイッチング素子１１Ａとスイッチング素子２１Ａとは一部のみにおいて互いに重なっており、他の一部である互いに重ならない領域においてスイッチング素子１１Ａに突起部４１が接続可能となっている。還流用ダイオード１１Ｂと還流用ダイオード２１Ｂとについても同様に一部のみにおいて互いに重なっており、他の一部である互いに重ならない領域において還流用ダイオード１１Ｂに突起部４１が接続可能となっている。
【００３６】
しかしスイッチング素子１１Ａとスイッチング素子２１Ａとはその全体において平面的に完全に重なっていてもよい。還流用ダイオード１１Ｂと還流用ダイオード２１Ｂとについても同様である。この場合、突起部４１はその一部においてはローサイドリードフレーム２３の厚み方向に延びるものの、一部においてスイッチング素子１１Ａまたは還流用ダイオード１１Ｂに重なる位置までＸＹ平面に沿って延びるように屈曲することで、スイッチング素子１１Ａ上または還流用ダイオード１１Ｂ上に達している。なおハイサイド集積回路１２とローサイド集積回路２２についても、その全体において完全に重なってもよい。
【００３７】
また図４〜図７においてはローサイドリードフレーム２３から突起部４１が延びており、これがハイサイドモジュール部分１０のハイサイド半導体チップ１１に接続されている。
【００３８】
以上のように、インバータモジュール１０１においては、ローサイドモジュール部分２０のパワーｎ側フレーム２３Ａ上における、３つのスイッチング素子２１Ａのそれぞれと隣接する領域、および３つの還流用ダイオード２１Ｂのそれぞれと隣接する領域に、合計６つの突起部４１が設けられている。
【００３９】
図１および図６を再度参照して、還流用ダイオード１１Ｂと突起部４１とは、第２の接合素材４２Ｂにより接合されている。スイッチング素子１１Ａと突起部４１とについても同様である。これにより、ハイサイドモジュール部分１０とローサイドモジュール部分２０とが互いに電気的に接続されている。なお上記のように、ハイサイド半導体チップ１１（スイッチング素子１１Ａおよび還流用ダイオード１１Ｂ）とハイサイドリードフレーム１３とは、第１の接合素材４２Ａにより接合されている。ここで、第２の接合素材４２Ｂは第１の接合素材４２Ａよりも融点が低いことが好ましい。
【００４０】
以上のような構成を有するインバータモジュール１０１の各部材は、モールド樹脂４５により封止されている。モールド樹脂４５は、ハイサイド半導体チップ１１、ローサイド半導体チップ２１、ハイサイド集積回路１２、ローサイド集積回路２２を封止している。ただしｐ側リード端子１３Ｂ、ｎ側リード端子２３Ｂ，２３Ｄ、制御用リード端子３１Ｂの先端側の一部の領域はモールド樹脂４５から露出しており、この部分にてインバータモジュール１０１の外部と電気的に接続可能となっている。
【００４１】
次に、本実施の形態の第１例の背景技術について説明したうえで、本実施の形態の第１例の作用効果について説明する。
【００４２】
インバータモジュールにおいて、ハイサイド回路とローサイド回路とを互いに重ねることにより、そのモジュールサイズを小型化するという、本願発明の比較例としての背景技術がある。しかし比較例のようにハイサイド回路とローサイド回路との間にミドルサイド電極を介して両者を接続すれば、ミドルサイド電極の分だけインバータモジュール全体の厚みが増加する。これはモジュールの小型化に背反する結果となるとともに、ミドルサイド電極が存在する分だけたとえばその上側の回路から下側の回路への放熱性が低下する可能性がある。
【００４３】
その他にも、比較例においては、次のような問題がある。たとえば上記のハイサイド回路とローサイド回路とを重ねる構成を形成する場合には、ハイサイド回路のハイサイド半導体チップとローサイド回路のローサイド半導体チップとを別の工程にてダイボンドする必要がある。すなわちハイサイド半導体チップのダイボンドの後、その上に、ローサイド半導体チップとハイサイド半導体チップとの接合の際に両者間に挟まれるミドルサイド電極がダイボンドされ、さらにその上にローサイド半導体チップがダイボンドされる必要がある。この場合、ローサイド半導体チップのダイボンドの際に、先にダイボンドされたハイサイド半導体チップとハイサイド電極の接合剤が再加熱されるため、当該接合剤のボイド率が増加してその信頼性が低下する問題が生じ得る。
【００４４】
さらに、従来インバータモジュールはその構造上、ｐ側リード端子１３Ｂとｎ側リード端子２３Ｄとを近接させることが困難であり、その客先での基板への実装時に配線の引き回しおよび配線のインダクタンス抑制が困難となる問題が生じ得る。
【００４５】
そこで本実施の形態の第１例のインバータモジュール１０１のように、制御側フレーム３１が、ハイサイドモジュール部分１０とローサイドモジュール部分２０との境界において、ハイサイド半導体チップ１１とローサイド半導体チップ２１とが互いに対向するように屈曲される。これにより、元々これと一体となっていたハイサイド半導体チップ１１とローサイド半導体チップ２１とについても、互いに対向するように重なり合う位置関係となっている。
【００４６】
このようにすれば、ミドルサイド電極を挟むことなく、ハイサイド半導体チップ１１とローサイド半導体チップ２１とを電気的に接続することができる。このためハイサイド半導体チップ１１とローサイド半導体チップ２１とが重なり合う構成を有しつつ、その全体の厚みを薄く保つことができる。そのため、インバータモジュール１０１全体の厚みを増加させることなくその全体を小型化させることができる。これにより、インバータモジュール１０１における部材間の放熱性の低下を抑制することができる。
【００４７】
また本実施の形態において、ハイサイド集積回路１２とローサイド集積回路２２とは制御側フレーム３１の一方の主表面上、すなわちＺ方向に関する同じ側である正側に載置されている。また同様に、ハイサイド半導体チップ１１とローサイド半導体チップ２１とも同様に、ハイサイドリードフレーム１３およびローサイドリードフレーム２３のそれぞれの一方の主表面上すなわちＺ方向に関する同じ側である正側に載置されている。つまりフレームの境界線Ｂ１，Ｂ２での屈曲前においては、図２に示すように、ハイサイド半導体チップ１１、ローサイド半導体チップ２１、ハイサイド集積回路１２、ローサイド集積回路２２のすべてがＺ方向に関する同じ側に接合されている。このためこれらのすべてを１回のダイボンド工程にて同時にフレームに接合することができる。したがって、後から行われるダイボンド工程の際に、先にダイボンドされた部分の接合剤が再加熱される不具合を排除することができ、当該接合剤のボイド率の上昇および信頼性の低下を排除することができる。
【００４８】
またインバータモジュール１０１によれば、制御側フレーム３１の屈曲により、たとえばハイサイドモジュール部分１０に含まれるハイサイド端子としてのｐ側リード端子１３Ｂと、ローサイドモジュール部分２０に含まれるローサイド端子としてのｎ側リード端子２３Ｂ，２３Ｄとが互いに隣接するように配置される。そのようにハイサイドモジュール部分１０とローサイドモジュール部分２０とが互いに重畳される。このため客先でのインバータモジュール１０１の基板への実装時などに、ｐ側リード端子１３Ｂとｎ側リード端子２３Ｂ，２３Ｄとを結ぶ配線の引き回しをより簡素にすることができ、その引き回された配線のインダクタンスを低減させることができる。
【００４９】
次に、インバータモジュール１０１においては、ローサイドリードフレーム２３からはハイサイド半導体チップ１１と電気的に接続可能な突起部４１が延びている。ハイサイド半導体チップ１１とローサイド半導体チップ２１とが互いに対向する構成であるため、両者間をボンディングワイヤにより電気的に接続することは困難である。そこでローサイドリードフレーム２３から延びる突起部４１を用いてこれをハイサイド半導体チップ１１と接続させることにより、ローサイドリードフレーム２３とハイサイド半導体チップ１１との電気的接続を可能としている。ローサイドリードフレーム２３の主表面上にローサイド半導体チップ２１がダイボンド工程などにより電気的に接合されるため、ハイサイド半導体チップ１１とローサイド半導体チップ２１とを電気的に接続させることができる。
【００５０】
ローサイドリードフレーム２３と突起部４１とが一体であることにより、突起部４１はたとえばローサイドリードフレーム２３の一部を折り曲げるだけで簡単に形成することができる。
【００５１】
その他、インバータモジュール１０１においては、ハイサイド半導体チップ１１とハイサイドリードフレーム１３とを接合する第１の接合素材４２Ａよりも、ハイサイド半導体チップ１１と突起部４１とを接合する第２の接合素材４２Ｂの方が、融点が低くなっている。これにより、ハイサイド半導体チップ１１とハイサイドリードフレーム１３とが第１の接合素材４２Ａにより接合された後に、ハイサイド半導体チップ１１と突起部４１とが第２の接合素材４２Ｂにより接合される場合に、第２の接合素材４２Ｂを用いた接合における加熱による第１の接合素材４２Ａの再溶融を抑制することができ、その接合部の信頼性の低下を抑制することができる。
【００５２】
次に、本実施の形態の第２例の半導体装置の構成としてのインバータモジュールの構成について、図８を用いて説明する。
【００５３】
図８を参照して、本実施の形態の第２例のインバータモジュール１０２は、突起部４６はローサイドリードフレーム２３とは別体となっている。ただし突起部４６はローサイドリードフレーム２３と同一材質からなっており、ローサイドリードフレーム２３と電気的に接続されるように接合されていることが好ましい。その他のインバータモジュール１０２の構成は基本的にインバータモジュール１０１と同様であるため、同一の構成部材には同一の参照符号を付しその説明を繰り返さない。
【００５４】
インバータモジュール１０２のようにローサイドリードフレーム２３と別部材としての突起部４６をこれに接合させた構成としてもよい。このようにすれば、突起部４６の材質の選択肢を広げることができる。
【００５５】
次に、本実施の形態の第３例の半導体装置の構成としてのインバータモジュールの構成について、図９を用いて説明する。
【００５６】
図９を参照して、本実施の形態の第３例のインバータモジュール１０３は、インバータモジュール１０１と同様に、ハイサイド半導体チップ１１およびローサイド半導体チップ２１のそれぞれが、スイッチング素子と還流用ダイオードとを有している。すなわちハイサイド半導体チップ１１としてのスイッチング素子１１Ａおよび還流用ダイオード１１Ｂと、ローサイド半導体チップ２１としてのスイッチング素子２１Ａおよび還流用ダイオード２１Ｂとを有している。そしてインバータモジュール１０１と同様に、ローサイド半導体チップ２１としてのスイッチング素子２１Ａと還流用ダイオード２１Ｂとがアルミニウムワイヤ４４によりボンディングされており、還流用ダイオード２１Ｂとワイヤ接続用フレーム２３Ｃとがボンディングワイヤとしてのアルミニウムワイヤ４４により接続されている。
【００５７】
しかしこれに加えて、インバータモジュール１０３においては、ハイサイド半導体チップ１１としてのスイッチング素子１１Ａと還流用ダイオード１１Ｂとがボンディングワイヤとしてのアルミニウムワイヤ４４により接続されている。この点においてインバータモジュール１０３は、スイッチング素子１１Ａと還流用ダイオード１１Ｂとがアルミニウムワイヤ４４により接続されていないインバータモジュール１０１と異なっている。
【００５８】
その他のインバータモジュール１０３の構成は基本的にインバータモジュール１０１と同様であるため、同一の構成部材には同一の参照符号を付しその説明を繰り返さない。
【００５９】
インバータモジュール１０３のように、ローサイドモジュール部分２０のスイッチング素子２１Ａおよび還流用ダイオード２１Ｂのみならず、ハイサイドモジュール部分１０のスイッチング素子１１Ａおよび還流用ダイオード１１Ｂがアルミニウムワイヤ４４により接続されることにより、突起部４１の数を減らすことができる。具体的には、インバータモジュール１０１においては各スイッチング素子２１Ａおよび各還流用ダイオード２１Ｂに隣接する領域に合計６つの突起部４１が設けられているのに対し、インバータモジュール１０３においては各スイッチング素子２１Ａに隣接する領域のみに合計３つの突起部４１が設けられている。
【００６０】
インバータモジュール１０３においてはスイッチング素子１１Ａと還流用ダイオード１１Ｂとがアルミニウムワイヤ４４により電気的に接続されているため、突起部４１においてスイッチング素子１１Ａと接合させ電気的接続させるだけで、突起部４１すなわちローサイドリードフレーム２３と還流用ダイオード１１Ｂもしくはスイッチング素子１１Ａとを電気的に接続させることができる。スイッチング素子１１Ａと還流用ダイオード１１Ｂとがアルミニウムワイヤ４４により電気的に接続されているためである。この点においてインバータモジュール１０３は、スイッチング素子１１Ａと還流用ダイオード１１Ｂとがワイヤボンディングされていないために還流用ダイオード１１Ｂと突起部４１とを接合させる必要があるインバータモジュール１０１と異なっている。
【００６１】
このためインバータモジュール１０３は、インバータモジュール１０１に比べて突起部４１の数を減少させることができ、製品組立性を向上させることができる。
【００６２】
なお図９においては、スイッチング素子２１Ａに隣接する領域のみに合計３つの突起部４１が設けられているが、逆に還流用ダイオード２１Ｂに隣接する領域のみに合計３つの突起部４１が設けられてもよい。
【００６３】
次に、本実施の形態の第４例の半導体装置の構成としてのインバータモジュールの構成について、図１０を用いて説明する。
【００６４】
図１０を参照して、本実施の形態の第４例のインバータモジュール１０４は、基本的に図１のインバータモジュール１０１と同様の構成を有している。しかしインバータモジュール１０４は、ハイサイドリードフレーム１３の、ハイサイド半導体チップ１１が接合される第１の主表面すなわち図１０の下側の主表面と反対側の第２の主表面すなわち図１０の上側の主表面上にヒートシンク５１が載置されている。またインバータモジュール１０４は、ローサイドリードフレーム２３の、ローサイド半導体チップ２１が接合される第３の主表面すなわち図１０の上側の主表面と反対側の第４の主表面すなわち図１０の下側の主表面上にもヒートシンク５１が載置されている。すなわち図１０の上下方向に関して、インバータモジュール１０４全体の上下方向に関する、ハイサイドリードフレーム１３およびローサイドリードフレーム２３のそれぞれの外側に、ヒートシンク５１が載置されている。
【００６５】
その他のインバータモジュール１０４の構成は基本的にインバータモジュール１０１と同様であるため、同一の構成部材には同一の参照符号を付しその説明を繰り返さない。
【００６６】
本願発明の各インバータモジュールにおいては、スイッチング素子１１Ａ，２１Ａおよび還流用ダイオード１１Ｂ，２１Ｂなどの各半導体チップが、互いに対向するように、インバータモジュール全体の上下方向に関する内側の領域に集中するように配置される。このため各半導体チップから発生する熱がインバータモジュールの内部にこもりやすく、その外側に放熱されにくい。このため当該インバータモジュールは、その熱抵抗の低下が懸念される。
【００６７】
そこでインバータモジュール１０４においては、ハイサイドリードフレーム１３およびローサイドリードフレーム２３のそれぞれの、インバータモジュール１０４全体の外側を向く主表面上にヒートシンク５１が載置される。このようにすれば、水平対向構造を有するハイサイド半導体チップ１１とローサイド半導体チップ２１のそれぞれの発する熱を、当該ヒートシンク５１から、インバータモジュール１０４の外部へ高効率に放熱することができる。
【００６８】
ヒートシンク５１として、上記第２の主表面および第４の主表面のそれぞれに放熱フィンを取り付けることにより、インバータモジュール１０４の熱抵抗の低下を抑制することができる。
【００６９】
次に、本実施の形態の第５例の半導体装置の構成としてのインバータモジュールの構成について、図１１を用いて説明する。
【００７０】
図１１を参照して、本実施の形態の第５例のインバータモジュール１０５は、基本的に図１０のインバータモジュール１０４と同様の構成を有している。しかしインバータモジュール１０５においては、ハイサイドリードフレーム１３の上記第２の主表面（図１１の上側の主表面）上のヒートシンク５２と、ローサイドリードフレーム２３の上記第４の主表面（図１１の下側の主表面）上のヒートシンク５２とが、一体として接合されている。この点においてインバータモジュール１０５は、上記第２の主表面上のヒートシンク５１と上記第４の主表面上のヒートシンク５１とが別々に配置されるインバータモジュール１０４と構成上異なっている。
【００７１】
つまりインバータモジュール１０５においては、第２の主表面上のヒートシンク５２と第４の主表面上のヒートシンク５２とを接続する、図１１の上下方向に延びる部分をさらに有している。この上下方向に延びる部分が第２の主表面上の部分および第４の主表面上の部分と一体となるように、インバータモジュール１０５の内部にて接続されている。
【００７２】
このように複数のヒートシンク５２の部分をインバータモジュール１０５の内部にて互いに接続して一体とする構成を有することにより、以下の作用効果を奏する。すなわちハイサイドモジュール部分１０およびローサイドモジュール部分２０の双方における半導体チップにより放熱がインバータモジュール１０５の内部で図１１の上下方向に延びるヒートシンク５２の部分を伝搬し、図１１の最上部および最下部のそれぞれのヒートシンク５２の部分に高効率に到達する。このため第２の主表面上のヒートシンク５２の部分、または第４の主表面上のヒートシンク５２の部分のいずれかのみに放熱フィンを取り付けるだけで、高効率な放熱が可能となる。
【００７３】
インバータモジュール１０５においては、より発熱量の多い、ローサイドモジュール部分２０のスイッチング素子２１Ａおよび還流用ダイオード２１Ｂの熱をより高効率に放出する観点から、ローサイドリードフレーム２３の第４の主表面上のヒートシンク５２の部分のみに放熱フィンを設けることがより好ましい。またローサイドリードフレーム２３の第４の主表面上のヒートシンク５２の部分のみをモールド樹脂４５から露出させた構成とすることがより好ましい。
【００７４】
実施の形態２．
本実施の形態は、上述した実施の形態１の第１例〜第５例に係る半導体装置としてのインバータモジュールを電力変換装置に適用したものである。本発明は特定の電力変換装置に限定されるものではないが、以下、実施の形態２として、三相のインバータに本発明を適用した場合について説明する。
【００７５】
図１２を参照して、電力変換装置としての電力変換システム２０１は、電源９９と、電力変換装置９０と、誘導負荷９７と、から構成される。電源９９は直流電源であり、電力変換用半導体モジュール９８に直流電力を供給する。電源９９は種々のもので構成することが可能であり、たとえば直流系統、太陽電池、蓄電池で構成することができる。あるいは電源９９を交流系統に接続された整流回路またはＡＣ／ＤＣコンバータで構成することとしてもよい。また電源９９を、直流系統から出力される直流電力を所定の電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータによって構成することとしてもよい。
【００７６】
電力変換装置９０は、電源９９と誘導負荷９７との間に接続された三相のインバータである。電力変換装置９０は電源９９から供給された直流電力を交流電力に変換し、誘導負荷９７に交流電力を供給する。図１２に示すように、電力変換装置９０は、電力変換用半導体モジュール９８と、制御回路９６と、放熱フィン９５とを含んでいる。より具体的には、電力変換装置９０は、直流電力を交流電力に変換して誘導負荷９７に出力する主変換回路としての電力変換用半導体モジュール９８と、電力変換用半導体モジュール９８を制御する制御信号を電力変換用半導体モジュール９８に出力する制御回路９６とを備えている。
【００７７】
誘導負荷９７は、電力変換用半導体モジュール９８から供給された交流電力によって駆動される三相の電動機である。なお、誘導負荷９７は特定の用途に限られるものではなく、各種電気機器に搭載された電動機である。誘導負荷９７は、たとえばハイブリッド自動車、電気自動車、鉄道車両、エレベータ、または空調機器のいずれか向けの電動機として用いられる。
【００７８】
以下、電力変換装置９０の詳細を説明する。電力変換用半導体モジュール９８は、スイッチング素子と還流用ダイオードと、それらの制御用の集積回路を備えている。スイッチング素子がスイッチングすることによって、電源９９から供給される直流電力が交流電力に変換され、誘導負荷９７に供給される。電力変換用半導体モジュール９８の具体的な回路構成は種々のものがあるが、本実施の形態に係る電力変換用半導体モジュール９８は２レベルの三相フルブリッジ回路であり、６つのスイッチング素子とそれぞれのスイッチング素子に逆並列接続された６つの還流用ダイオードとから構成することができる。６つのスイッチング素子は２つのスイッチング素子ごとに直列接続され上下アームすなわち上述のハイサイドモジュール部分１０およびローサイドモジュール部分２０を構成する。各上下アームはフルブリッジ回路の各相すなわちＵ相、Ｖ相およびＷ相を構成する。そして各上下アームの出力端子すなわち電力変換用半導体モジュール９８の３つの出力端子は誘導負荷９７に接続される。
【００７９】
６つのスイッチング素子および還流用ダイオードを含む電力変換用半導体モジュール９８は、上述した実施の形態１の各例のインバータモジュール１０１〜１０５に相当する半導体モジュール９４によって構成される。
【００８０】
電力変換用半導体モジュール９８に内蔵される制御用の集積回路（上記のハイサイド集積回路１２およびローサイド集積回路２２に相当）は、同じく電力変換用半導体モジュール９８に内蔵されるスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成する。具体的には、制御用の集積回路は、後述する制御回路９６からの制御信号に従い、スイッチング素子をオン状態にする駆動信号と、スイッチング素子をオフ状態にする駆動信号とを各スイッチング素子の制御電極に出力する。スイッチング素子をオン状態に維持する場合、駆動信号はスイッチング素子の閾値電圧以上の電圧信号（オン信号）であり、スイッチング素子をオフ状態に維持する場合、駆動信号はスイッチング素子の閾値電圧以下の電圧信号（オフ信号）となる。
【００８１】
制御回路９６は、誘導負荷９７に所望の電力が供給されるよう電力変換用半導体モジュール９８の半導体チップを制御する。具体的には、制御回路９６は、誘導負荷９７に供給すべき電力に基づいて電力変換用半導体モジュール９８の各半導体チップがオン状態となるべき時間（オン時間）を算出する。たとえば制御回路９６は、出力すべき電圧に応じて半導体チップのオン時間を変調するＰＷＭ制御によって電力変換用半導体モジュール９８を制御することができる。そして制御回路９６は、電力変換用半導体モジュール９８に内蔵される制御用の集積回路に制御指令すなわち制御信号を出力する。これは各時点においてオン状態となるべき半導体チップにはオン信号を、オフ状態となるべき半導体チップにはオフ信号が出力されるようにするためである。当該制御用の集積回路はこの制御信号に従い、各半導体チップの制御電極にオン信号またはオフ信号を駆動信号として出力する。
【００８２】
放熱フィン９５は、電力変換用半導体モジュール９８の駆動によって生じた熱を外部に放出する。具体的には放熱フィン９５と電力変換用半導体モジュール９８との間に接合用グリースを塗布し、放熱フィン９５および接合用グリースの熱伝導を利用して電力変換用半導体モジュール９８が生成した熱を外部に放出する。なお、放熱フィン９５は電力変換用半導体モジュール９８を構成する複数の側面のうちの１つの側面のみに取り付けられてもよいし、電力変換用半導体モジュール９８を構成する複数の側面のうちの互いに対向する２つの側面の双方に取り付けられてもよい。
【００８３】
本実施の形態に係る電力変換装置としての電力変換システム２０１においては、電力変換用半導体モジュール９８が、上述した実施の形態１の各例のインバータモジュール１０１〜１０５に相当する半導体モジュール９４によって構成される。このため電力変換システム２０１の小型化および信頼性向上を実現することができる。
【００８４】
本実施の形態では、２レベルの３相インバータに本発明を適用する例を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、種々の電力変換装置に適用することができる。本実施の形態では２レベルの電力変換装置としたが、３レベルまたはマルチレベルの電力変換装置であってもよい。あるいは単相負荷に電力を供給する場合には単相のインバータに本発明を適用してもよい。また直流負荷等に電力を供給する場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータまたはＡＣ／ＤＣコンバータに本発明を適用することもできる。
【００８５】
また本発明を適用した電力変換装置は、上述した負荷が電動機の場合に限定されるものではなく、たとえば放電加工機、レーザー加工機、誘導加熱調理器、または非接触器給電システムのいずれか向けの電源装置として用いることができる。さらに本発明を適用した電力変換装置は、太陽光発電システムまたは蓄電システムなどのパワーコンディショナーとして用いることもできる。
【００８６】
以上に述べた各実施の形態（に含まれる各例）に記載した特徴を、技術的に矛盾のない範囲で適宜組み合わせるように適用してもよい。
【００８７】
今回開示された実施の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説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、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ことが意図される。
【符号の説明】
【００８８】
１０  ハイサイドモジュール部分、１１  ハイサイド半導体チップ、１１Ａ，２１Ａ  スイッチング素子、１１Ｂ，２１Ｂ  還流用ダイオード、１２  ハイサイド集積回路、１３  ハイサイドリードフレーム、１３Ａ  パワーｐ側フレーム、１３Ｂ  ｐ側リード端子、２０  ローサイドモジュール部分、２１  ローサイド半導体チップ、２２  ローサイド集積回路、２３  ローサイドリードフレーム、２３Ａ  パワーｎ側フレーム、２３Ｂ，２３Ｄ  ｎ側リード端子、２３Ｃ  ワイヤ接続用フレーム、３１  制御側フレーム、３１Ａ  制御用チップ載置部、３１Ｂ  制御用リード端子、３２  グランド線、４１，４６  突起部、４２Ａ  第１の接合素材、４２Ｂ  第２の接合素材、４３  金ワイヤ、４４  アルミニウムワイヤ、４５  モールド樹脂、５１，５２  ヒートシンク、９０  電力変換装置、９４  半導体モジュール、９５  放熱フィン、９６  制御回路、９７  誘導負荷、９８  電力変換用半導体モジュール、９９  電源、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５  インバータモジュール、２０１  電力変換システム、Ｂ１，Ｂ２  境界線。 
【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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