(57)【要約】      （修正有）【課題】汎用性を高め、小型化出来るような半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置１０は、パワーモジュール２０と、このパワーモジュール２０を冷却する冷却装置３０とからなり、冷却装置３０は、冷却器３１と、冷媒供給部４０と、冷媒回収部５０とからなる。冷却装置３０は、冷却器３１の冷媒入口３３を入口挿入口４２に嵌め、１個の冷媒供給部４０へ複数の冷却器３１の一端を嵌める。さらに、冷却器３１の冷媒出口３４を、出口挿入口５２に嵌めるようにして、１個の冷媒回収部５０へ複数の冷却器３１の他端を嵌めて組み立てる。【効果】冷却装置を冷却器と冷媒供給部と冷媒回収部の３要素で構成しているため、組み付け前にパワーモジュールを個別検査し、良品のみを組み付けすることが出来るため、個別対応が可能となり、汎用性を高めることが出来る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つ以上の半導体素子が半田により絶縁基板上で接合されたパワーモジュールと、このパワーモジュールが接合された冷却装置とを備える半導体装置において、
前記冷却装置は、一端に冷媒入口を備え他端に冷媒出口を備えている冷却器と、この冷却器へ冷媒を供給する冷媒供給部と、前記冷却器から冷媒を回収する冷媒回収部とを有し、
前記パワーモジュールは、前記冷却器に接合されており、
前記冷媒供給部に、前記冷却器の前記冷媒入口を挿入する入口挿入口が設けられ、
前記冷媒回収部に、前記冷却器の前記冷媒出口を挿入する出口挿入口が設けられていることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載モータの駆動制御に好適な半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車や電気自動車などの車両には、複数のモータ及びこれらのモータを制御するインバータ等が設けられている。
これらのうち、特にインバータを構成するパワーモジュールは、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ）などの電力用半導体素子を有して構成されていることが多く、スイッチング動作により半導体素子が発熱する。したがって、この熱を除去して半導体の過熱を防止するために、冷却器が取付けられている。冷却器とパワーモジュールとの組み合わせ構造は、例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１の図２に示されるように、冷却器本体（１００）（括弧付き数字は、特許文献１に記載された符号を示す。以下同様）は、下部筐体（１４０）と、この下部筐体（１４０）の開口を塞ぐ上部筐体（１３０）とで構成される。そして、上部筐体（１３０）に第一素子搭載領域（１０１）と第二素子搭載領域（１０２）が割り当てられ、第一素子搭載領域（１０１）と第二素子搭載領域（１０２）との間の中間領域（１０３）にバスバー（１３３）が配置されている。
【０００４】
特許文献１の図１に示されるように、第一素子搭載領域（１０１）と第二素子搭載領域（１０２）とには、各々複数個の発熱素子（１１１）が実装される。
すなわち、特許文献１では、全てのパワーモジュールを１つの冷却器に実装し、一体化している。そのため、専用設計となり仕様変更により汎用性が低く、かつ、製造時に不具合部分があった場合、不良部分のみを交換するなど個別対応を行うことが出来ない。
【０００５】
また、上記一体構造のパワーモジュールを、複数個に個別化した場合、パワーモジュールと冷却器との接続部が急増する。この場合、接続部のスペースが別途必要となり、半導体装置が大型化してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２３０９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、汎用性を高め、小型化出来るような半導体装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、少なくとも１つ以上の半導体素子が半田により絶縁基板上で接合されたパワーモジュールと、このパワーモジュールが接合された冷却装置とを備える半導体装置において、
前記冷却装置は、一端に冷媒入口を備え他端に冷媒出口を備えている冷却器と、この冷却器へ冷媒を供給する冷媒供給部と、前記冷却器から冷媒を回収する冷媒回収部とを有し、
前記パワーモジュールは、前記冷却器に接合されており、
前記冷媒供給部に、前記冷却器の前記冷媒入口を挿入する入口挿入口が設けられ、
前記冷媒回収部に、前記冷却器の前記冷媒出口を挿入する出口挿入口が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明では、冷却装置を、冷却器と冷媒供給部と冷媒回収部との３要素で構成し、冷媒供給部に冷却器の一端を挿入（嵌合）し、冷媒回収部に冷却器の他端を挿入（嵌合）するようにした。冷却器にパワーモジュールが接合されている。
そのため、組み付け前にパワーモジュールを個別に検査し、良品のみを組み付けることが出来るため、個別対応が可能となり、汎用性を高めることが出来る。
【００１０】
加えて、半導体装置に、冷却器を複数個備えた場合には、冷媒供給部に複数個の入口挿入口を設け、冷媒回収部に複数個の出口挿入口を設け、１個の冷媒供給部と１個の冷媒回収部とに、複数個の冷却器を互いに平行になるように渡すことが出来る。この構成であれば、冷却器の接続部のスペースを最小限に抑えることが出来、半導体装置の小型化が可能となる。
【００１１】
さらに、加えて、１個の冷媒供給部と１個の冷媒回収部と複数個の冷却器とで冷却装置を構成すると、要求に応じて冷却器の数を容易に変更することができる。すなわち、１個の冷媒供給部と１個の冷媒回収部とを専用部品（共用部品）とし、仕様によって冷却器の数を変化させる。冷却器にはパワーモジュールが実装されているため、半導体装置の汎用性を高めることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るパワーモジュールを説明する図、図１（ａ）はパワーモジュールの斜視図、図１（ｂ）はパワーモジュールの断面図である。
【図２】本発明に係る半導体装置の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
【実施例】
【００１４】
図１（ａ）に示すように、パワーモジュール２０は、半導体装置１０を構成する部品である。半導体装置１０は、パワーモジュール２０と、このパワーモジュール２０を冷却する冷却装置３０とを主要素とする装置である。
【００１５】
冷却装置３０は、冷却器３１と、冷媒供給部４０と、冷媒回収部５０との３要素からなる。
冷却器３１は、例えばアルミニウム合金製の押出し材（又は引抜き材）であって、複数の冷媒通路３２を内蔵する。すなわち、冷却器３１は短冊形状を呈し、一端に冷媒入口３３を有し、他端に冷媒出口３４を有する部材である。
【００１６】
このような冷却器３１の上面にパワーモジュール２０が設けられている。
パワーモジュール２０は、絶縁基板２１と、この絶縁基板２１に設けられる金属層２２と、この金属層２２に実装されるＩＧＢＴ（絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ）などの半導体素子２３と、金属層２２に実装されるダイオード２４とを備える。
【００１７】
冷媒供給部４０は、この例では、先端が塞がれた角筒４１と、この角筒４１の側面に設けられた入口挿入口４２とからなる。入口挿入口４２は、冷却器３１の冷媒入口３３の大きさに対応した開口である。
冷媒回収部５０は、先端が塞がれた角筒５１と、この角筒５１の側面に設けられた出口挿入口５２とからなる。出口挿入口５２は、冷却器３１の冷媒出口３４の大きさに対応した開口である。
【００１８】
冷却器３１の冷媒入口３３を、入口挿入口４２に嵌めるようにして、１個の冷媒供給部４０へ複数の冷却器３１の一端を嵌める。冷媒の漏れを防止するために、入口挿入口４２にＯリングや液状パッキンを介在させることが望ましい。
同様に、冷却器３１の冷媒出口３４を、出口挿入口５２に嵌めるようにして、１個の冷媒回収部５０へ複数の冷却器３１の他端を嵌める。冷媒の漏れを防止するために、出口挿入口５２にＯリングや液状パッキン、接着剤を介在させることが望ましい。
【００１９】
図１（ｂ）に示すように、冷却器３１は、断面が短冊形状であり、複数の冷却通路３２が設けられている。冷却器３１にはんだ２５を介して下側の金属層２２が設けられ、この下側の金属層２２に絶縁基板２１が設けられ、この絶縁基板２１に上側の金属層２２が設けられ、この上側の金属層２２にはんだ２５を介して半導体素子２３が設けられている。
【００２０】
出来上がった半導体装置１０を図２に示す。
図２に示すように、パワーモジュール２０は、絶縁基板２１、金属層２２、半導体素子２３及びダイオード２４等の要素がモールディング樹脂２６で一括して覆われている。モールディング樹脂２６内部の半導体素子２３及びダイオード２４（図１参照）は、リードフレーム等で接続され、モールディング樹脂２６の長手方向端部からゲートドライブ基板接続用の信号ピン２７が延びている。モールディング樹脂の上面には、モータ側の第１の接続端子２８と、コンデンサ及びバッテリ側の第２の接続端子２９が設けられている。
【００２１】
半導体装置１０は、パワーモジュール２０が接合されている冷却器３１（この例では６個）と、これらの冷却器３１へ冷媒を供給する冷媒供給部４０と、各冷却器３１から冷媒を回収する冷媒回収部５０とからなる。
【００２２】
矢印（１）のように冷媒供給部４０に供給した冷媒は、冷媒供給部４０で分配され、矢印（２）のように冷却器３１の各々を流れつつパワーモジュール２０の各々を冷却する。冷却後、冷媒回収部５０で回収され、冷媒回収部５０から矢印（３）のように排出される。
【００２３】
以上のことより、冷却装置３０を冷却器３１と冷媒供給部４０と冷媒回収部５０の３要素で構成しているため、組み付け前にパワーモジュール２０を個別検査し、良品のみを組み付けすることが出来るため、個別対応が可能となり、汎用性を高めることが出来る。
【００２４】
加えて、半導体装置１０に、冷却器３１を複数個備えた場合には、１個の冷媒供給部４０と１個の冷媒回収部５０とに、複数個の冷却器３１を互いに平行になるように渡すことが出来る。この構成であれば、冷却器３１の接続部のスペースを最小限に抑えることが出来、半導体装置１０の小型化が可能となる。
【００２５】
さらに、加えて、１個の冷媒供給部４０と１個の冷媒回収部５０と複数個の冷却器３１とで冷却装置３０を構成すると、要求に応じて冷却器３１の数を容易に変更することができる。すなわち、１個の冷媒供給部４０と１個の冷媒回収部５０とを専用部品（共用部品）とし、仕様によって冷却器３１の数を変化させる。冷却器３１にはパワーモジュール２０が実装されているため、半導体装置１０の汎用性を高めることが出来る。
【００２６】
尚、実施例では、冷却器３１の数は６個としたが、１個又は複数個であればよく、数は任意である。また、実施例では、パワーモジュール２０をモールディング樹脂２６で覆う構成としたが、これに限定されず、いわゆるポッティング等、ケース内部をゲル封止する構成でも差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、ハイブリッド車や電気自動車などの車両に搭載される半導体装置に好適である。
【符号の説明】
【００２８】
１０…半導体装置、２０…パワーモジュール、３０…冷却装置、３１…冷却器、３３…冷媒入口、３４…冷媒出口、４０…冷媒供給部、４２…入口挿入口、５０…冷媒回収部、５２…出口挿入口。
【図１】
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【図２】
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