(57)【要約】【課題】  パワー半導体装置の生産性の向上を図ることである。【解決手段】  本発明に係るパワー半導体装置は、電流を伝達する導体とパワー半導体素子を有する回路部と、前記回路部を挟んで互いに対向する第１ベース部及び第２ベース部と、前記導体及び前記パワー半導体素子と接触しかつ前記第１ベース部と前記第２ベース部の間の空間に充填されるトランスファーモールド部材と、を備え、  前記第１ベース部は、当該第１ベース部の周縁と繋がる第１平面部と、当該第１平面部と当該第１ベース部の他の部分とを接続させかつ塑性変形された第１屈曲部と、を有し、前記トランスファーモールド部材は、前記第１平面部と接触した状態で一体に構成される。【選択図】図１
2019102561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流を伝達する導体とパワー半導体素子を有する回路部と、
前記回路部を挟んで互いに対向する第１ベース部及び第２ベース部と、
前記導体及び前記パワー半導体素子と接触しかつ前記第１ベース部と前記第２ベース部の間の空間に充填されるトランスファーモールド部材と、を備え、
前記第１ベース部は、当該第１ベース部の周縁と繋がる第１平面部と、当該第１平面部と当該第１ベース部の他の部分とを接続させかつ塑性変形された第１屈曲部と、を有し、
前記トランスファーモールド部材は、前記第１平面部と接触した状態で一体に構成されるパワー半導体装置。
【請求項２】
電流を伝達する導体とパワー半導体素子を有する回路部と、
前記回路部を挟んで互いに対向する第１ベース部及び第２ベース部と、
前記導体及び前記パワー半導体素子と接触しかつ前記第１ベース部と前記第２ベース部の間の空間に充填されるトランスファーモールド部材と、を備え、
前記第１ベース部は、当該第１ベース部の周縁と繋がる第１平面部と、当該第１平面部と当該第１ベース部の他の部分とを接続させかつ当該第１ベース部の他の部分よりも薄く形成された第１切削部と、を有し、
前記トランスファーモールド部材は、前記第１平面部と接触した状態で一体に構成されるパワー半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載のパワー半導体装置であって、
前記第２ベース部は、当該第２ベース部の周縁と繋がる第２平面部と、当該第２平面部と当該第２ベース部の他の部分とを接続させかつ塑性変形された第２屈曲部と、を有するパワー半導体装置。
【請求項４】
請求項２に記載のパワー半導体装置であって、
前記第２ベース部は、当該第２ベース部の周縁と繋がる第２平面部と、当該第２平面部と当該第２ベース部の他の部分とを接続させかつ当該第２ベース部の他の部分よりも薄く形成された第２切削部と、を有するパワー半導体装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載のパワー半導体装置であって、
前記トランスファーモールド部材は、前記第１平面部の端部を覆うパワー半導体装置。
【請求項６】
請求項３または４に記載のパワー半導体装置であって、
前記トランスファーモールド部材は、前記第２平面部の端部を覆うパワー半導体装置。
【請求項７】
請求項１ないし６に記載のいずれかのパワー半導体装置であって、
前記第１ベース部と金属溶融接合により接続されかつ流路を形成する流路部材を備え、
前記第１ベース部は、フィンが形成されるフィンベースと、前記フィンベースと前記屈曲部又は前記第１切削部の間に設けられる中間部と、を有し、
前記流路部材は、前記中間部において接続されるパワー半導体装置。
【請求項８】
請求項７に記載のパワー半導体装置であって、  
前記中間部の厚みは、前記フィンベースの厚みよりも小さく形成され、
前記流路部材の流路側の面は、前記フィンベースの前記フィンが形成された側の面と面一であるパワー半導体装置。
【請求項９】
請求項１ないし８に記載のいずれかのパワー半導体装置であって、
前記回路部と前記トランスファーモールド部材との間、前記第１ベース部と前記トランスファーモールド部材との間、及び前記第２ベース部と前記トランスファーモールド部材との間において、樹脂薄膜が設けられるパワー半導体装置。
【請求項１０】
電流を伝達する導体とパワー半導体素子を有する回路部を第１ベース部と第２ベース部により挟む第１工程と、
前記第１ベース部と前記第２ベース部のそれぞれの周縁の一部を含むように当該第１ベース部と当該第２ベース部のそれぞれの一部をプレスし、当該第１ベース部と当該第２ベース部を屈曲させる第２工程と、
前記１ベース部と前記第２ベース部の前記それぞれの一部に金型を当接させて、前記導体及び前記パワー半導体素子と接触しかつ前記第１ベース部と前記第２ベース部の間の空間に充填されるモールド部材を注入する第３工程と、を備えるパワー半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
電流を伝達する導体とパワー半導体素子を有する回路部を第１ベース部と第２ベース部により挟む第１工程と、
前記第１ベース部と前記第２ベース部のそれぞれの周縁の一部を含むように当該第１ベース部と当該第２ベース部のそれぞれの切削する第２工程と、
前記１ベース部と前記第２ベース部の前記それぞれの一部に金型を当接させて、前記導体及び前記パワー半導体素子と接触しかつ前記第１ベース部と前記第２ベース部の間の空間に充填されるモールド部材を注入する第３工程と、を備えるパワー半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１または１２に記載のパワー半導体装置の製造方法であって、
前記第１ベース部は、フィンが形成されるフィンベースと、前記フィンベースと前記屈曲部又は前記第１切削部の間に設けられる中間部と、を有し、
流路部材を前記中間部に金属溶融接合により接続する第４工程を備えるパワー半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１ないし１３に記載のパワー半導体装置の製造方法であって、
前記第３工程において、前記モールド部材を注入する前に前記回路部と前記第１ベース部と前記第２ベース部の表面に樹脂薄膜を形成するパワー半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワー半導体素子を搭載したパワー半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワー半導体素子のスイッチングによる電力変換装置は、変換効率が高いため、民生用、車載用、鉄道用、変電設備等に幅広く利用されている。このパワー半導体素子は通電により発熱するため、高い放熱性が求められる。特に車載用途においては、小型、軽量化のため水冷を用いた高効率な冷却システムが採用されている。電力変換装置に用いられ、樹脂モールドされた半導体装置をケースに収納するパワーモジュール（パワー半導体装置と同義）に関し特許文献１が開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載されたパワー半導体装置は、放熱板を囲む薄肉部を有するケースに半導体素子を封止した封止体を収納したもので、封止体とケースを圧着した後、封止体とケース間をポッティング樹脂で封止する工程を必要とする。
【０００４】
近年、電力変換装置の大量生産や求められ、更なるパワー半導体装置の生産性の向上が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−０３９２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明に係る課題は、パワー半導体装置の生産性の向上を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るパワー半導体装置は、電流を伝達する導体とパワー半導体素子を有する回路部と、前記回路部を挟んで互いに対向する第１ベース部及び第２ベース部と、前記導体及び前記パワー半導体素子と接触しかつ前記第１ベース部と前記第２ベース部の間の空間に充填されるトランスファーモールド部材と、を備え、前記第１ベース部は、当該第１ベース部の周縁と繋がる第１平面部と、当該第１平面部と当該第１ベース部の他の部分とを接続させかつ塑性変形された第１屈曲部と、を有し、前記トランスファーモールド部材は、前記第１平面部と接触した状態で一体に構成される。
【０００８】
また、本発明に係るパワー半導体装置の製造方法は、電流を伝達する導体とパワー半導体素子を有する回路部を第１ベース部と第２ベース部により挟む第１工程と、前記第１ベース部と前記第２ベース部のそれぞれの周縁の一部を含むように当該第１ベース部と当該第２ベース部のそれぞれの一部をプレスし、当該第１ベース部と当該第２ベース部を屈曲させる第２工程と、前記１ベース部と前記第２ベース部の前記それぞれの一部に金型を当接させて、前記導体及び前記パワー半導体素子と接触しかつ前記第１ベース部と前記第２ベース部の間の空間に充填されるモールド部材を注入する第３工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、パワー半導体装置の生産性の向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係るパワー半導体装置３００の全体斜視図である。
【図２】パワー半導体装置３００に設けられるコレクタ側基板８１０の全体斜視図である。
【図３】パワー半導体装置３００に設けられるエミッタ側基板８２０の全体斜視図である。
【図４】パワー半導体装置３００に設けられるフィンベース８００のフィン側から見た全体斜視図である。
【図５】パワー半導体装置３００に設けられるフィンベース８００のフィン裏面側から見た全体斜視図である。
【図６】図６（ａ）ないし図６（ｄ）は、本実施形態に係るフィンベース８００の断面図である。
【図７】（ａ）ないし（ｅ）から成るパワー半導体装置３００の製造工程の断面図である。
【図８】本実施形態に係るパワー半導体装置３００のトランスファーモールド工程の断面図であり、（ａ）は全体断面図であり、（ｂ）は金型クランプ部の拡大断面図である。
【図９】図７（ｂ）工程に対応する製造工程におけるパワー半導体装置３００の全体斜視図である。
【図１０】図７（ｃ）工程に対応する製造工程のパワー半導体装置３００の全体斜視図である。コレクタ側基板８１０の上にエミッタ側基板８２０を搭載している。
【図１１】図７（ｄ）工程に対応する製造工程のパワー半導体装置３００の全体斜視図である。
【図１２】図７（ｅ）工程に対応する製造工程のパワー半導体装置３００の全体斜視図である。
【図１３】本実施形態のパワー半導体装置３００の回路図である。
【図１４】電力変換装置２００の外観を示す全体斜視図である。
【図１５】電力変換装置２００の外観を示す全体斜視図である。
【図１６】本実施形態に係る電力変換装置２００の断面構造を示す概略図である。
【図１７】流路付きパワー半導体装置９００の外観を示し、（ａ）は、流路付きパワー半導体装置９００のエミッタ側からみた斜視図、（ｂ）はコレクタ側からみた斜視図、（ｃ）は断面図である。
【図１８】流路付きパワー半導体装置９００の製造工程を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施形態の詳細な説明の前に、本実施形態の原理及び作用効果を簡単に説明する。
【００１２】
本実施形態に係るパワー半導体装置は、電流を伝達する導体とパワー半導体素子を有する回路部と、前記回路部を挟んで互いに対向する第１ベース部及び第２ベース部と、前記導体及び前記パワー半導体素子と接触しかつ前記第１ベース部と前記第２ベース部の間の空間に充填されるトランスファーモールド部材と、を備え、  前記第１ベース部は、当該第１ベース部の周縁と繋がる第１平面部と、当該第１平面部と当該第１ベース部の他の部分とを接続させかつ塑性変形された第１屈曲部と、を有し、前記トランスファーモールド部材は、前記第１平面部と接触した状態で一体に構成される。
【００１３】
これにより、部品公差や組み立て公差により、トランスファーモールド時に金型でクランプする第１平面部と第２平面部の距離が変化しても、平面部に連結する屈曲部が塑性変形する事で、トランスファーモールド金型クランプ時に、第１平面部と第２平面部を圧縮する事により生じる応力が半導体素子に及ぼす影響を低減できる。
【００１４】
また、屈曲部が塑性変形し平面部の一部がトランスファーモールド金型に密着するため、トランスファーモールド樹脂がフィン部へ漏れ出るのを防止できる。この方法により放熱フィンを有するパワー半導体装置をトランスファーモールドにより一括で形成でき、フィンベースの平面部及び平面部の端部を含めトランスファーモールド樹脂で一体封止する事により剥離起点が少なくなり剥離の発生を抑制できる効果がある。
【００１５】
また、トランスファーモールド後に絶縁層や放熱フィンを形成する工程が不要となり、生産性を向上できる効果がある。
【００１６】
また、放熱フィンを有するフィンベースと流路部材を金属部材で溶融接合する事で、半導体素子を封止した封止樹脂と冷却水を隔離し高い防水性を付与できる。高い防水性を有する事で、冷却水による封止樹脂の吸湿を防止し高い信頼性を確保できる。
【００１７】
以下、本発明に係る構造体の実施の形態として、車両搭載用の電力変換装置に用いられるパワー半導体装置について説明する。以下に説明するパワー半導体装置の実施形態においては、発熱体としてのパワー半導体素子、パワー半導体素子を搭載する導体部、当該発熱体と熱的に接続される放熱板としてのフィン部を有するベース、及び当該発熱体と当該放熱板を固定する樹脂材としての封止樹脂等の各構成要素について、図面を参照して説明する。なお、各図において同一要素については同一の符号を記し、重複する説明は省略する。
【００１８】
図１は、本実施形態のパワー半導体装置３００の斜視図である。
【００１９】
パワー半導体装置３００は、金属製のフィン８０７と第２ベース部８０４と第２平面部８０２と屈曲部８０５と中間部１００４により構成されるフィンベース８００と、トランスファーモールド部８５０と、正極側の直流端子３１５Ｂと、負極側の直流端子３１９Ｂと、交流側の端子３２０Ｂと、信号用の端子３２５Ｕ、３２５Ｌ、３２５Ｓ、３２５Ｃと、を備える。
【００２０】
フィンベース８００は、第２ベース８０４と第２平面部８０２の間に屈曲部８０５を有する。
【００２１】
中間部１００４は、図示していない流路部材と金属溶融接合する事で、冷却水の流路が形成される。中間部１００４は、ベース部８０４より一段低くしており、これにより流路部材と接合した際、流路部材がフィンに流れる液流を遮ることがないようにしている。
【００２２】
冷却水は、フィンベース８００、流路部材といった金属製材料によりトランスファーモールド部８５０と隔離されている。これにより、冷却水による封止樹脂の吸湿を防止し高い信頼性を確保できる。
【００２３】
信号端子３２５Ｌ、３２５Ｕ、３２５Ｓ、３２５Ｃは、パワー半導体装置３００の二面から突出した後、プリント基板に形成した、制御回路、ドライバ回路に接続するため、曲げ加工により同一方向に向きを変えている。制御端子を二面に分けて出すことで、端子間の沿面距離や空間距離を確保しやすい効果がある。
【００２４】
直流端子３１５Ｂ及び３１９Ｂは、パワー半導体装置３００の一面から一列に突出している。直流端子３１５Ｂ及び３１９Ｂが隣接する事で、入出力の電流を近接させインダクタンスを低減する効果がある。また直流端子３１５Ｂ及び３１９Ｂは、バッテリに連結したコンデンサモジュールに接続するため、一面から突出することで、インバータレイアウトを簡略化できる効果がある。
【００２５】
交流端子３２０Ｂは、直流端子３１５Ｂ及び３１９Ｂは配置された側の面とは反対側のパワー半導体装置３００の面から突出している。これは電流センサに接続した後、インバータから出力し、モータに接続されるため、コンデンサモジュールと接続する直流端子と別方向とする事で、インバータレイアウトが簡略化できる効果がある。
【００２６】
図２は、パワー半導体装置３００に設けられるコレクタ側基板８１０の全体斜視図である。
【００２７】
コレクタ側基板８１０は、後述するパワー半導体素子や端子を搭載する導体部８１３と、第１金属ベース８１１と、これら導体部８１３と第１金属ベース８１１の間に第１絶縁部材８１２と、を備える。またコレクタ側基板８１０は、コレクタ側基板８１０と後述するエミッタ側基板８２０の間隔を一定厚さにするための距離規定部８９０を有する。
【００２８】
第１金属ベース８１１は、金属材料であれば特に制約されないが、放熱性の点で、銅又はアルミが望ましく、コストの点ではアルミが望ましい。導体部８１３は、電気伝導性を有する材料であれば特に制約されないが、電気伝導性に優れた、銅又はアルミが望ましい。導体部８１３の一部又は全体は、はんだ接続性を向上するため、ニッケルめっきを含むめっきを施す事が望ましい。また導体部８１３には、パワー半導体素子間ではんだが連結し、溶融した半田材の表面張力によりチップが位置ずれするのを防止するため、穴８２４を設けてもよい。
【００２９】
第１絶縁部材８１２は、絶縁性材料であれば特に制約されないが、コストの点では、樹脂が望ましく、耐熱性、熱伝導性の点ではセラミックスが望ましい。
【００３０】
図３は、パワー半導体装置３００に設けられるエミッタ側基板８２０の全体斜視図である。
【００３１】
エミッタ側基板８２０は、導体部８２３と、第２金属ベース８２１と、これら導体部８２３と第２金属ベース８２１の間に第２絶縁部材８２２と、を備える。またエミッタ側基板８２０は、コレクタ側基板８１０側の距離規定部８９０と突当る距離規定部８９１を有する。なお、導体部８２３には、パワー半導体素子のエミッタ側に接続するための突起や、コレクタ側基板の配線に接続するための突起を設けてもよい。
【００３２】
図４は、パワー半導体装置３００に設けられるフィンベース８００のフィン側から見た全体斜視図である。
【００３３】
フィンベース８００は、フィン８０７と、フィン８０７の外周に第１ベース部８０３又は第２ベース部８０４と、第１ベース部８０３又は第２ベース部８０４に連結した第１平面部８０１又は第２平面部８０２と、を備える。フィンベース８００は、熱伝導率が高く、防水性を有する金属材料であればとくに制約されないが、加工性及びベースとの溶接性を考慮するとアルミが最も望ましい。
【００３４】
図５は、パワー半導体装置３００に設けられるフィンベース８００のフィン裏面側から見た全体斜視図である。
【００３５】
フィンベース８００は、第１ベース部８０３又は第２ベース部８０４より一段薄い第１平面部８０１又は第２平面部８０２を有する。第１平面部８０１又は第２平面部８０２は、第１ベース部８０３又は第２ベース部８０４より薄いため熱伝導率が高く、防水性を有する金属材料であればとくに制約されないが、加工性及びベースとの溶接性を考慮するとアルミが最も望ましい。
【００３６】
図６（ａ）ないし図６（ｄ）は、本実施形態に係るフィンベース８００の断面図である。
【００３７】
（ａ）に係るフィンベース８００は、第１ベース部８０３又は第２ベース部８０４より一段薄い中間部１００４及び、この中間部１００４より一段低い第１平面部８０１又は第２平面部８０２を有する。第１平面部８０１又は第２平面部８０２が中間部１００４より薄い事で曲げ剛性が低下し、後述するトランスファーモールド時の金型クランプによりベース部と平面部の間に屈曲部８０５が形成される。
【００３８】
（ｂ）（ｃ）（ｄ）は他の実施形態に係るフィンベース８００であり、第１ベース部８０３又は第２ベース部８０４と第１平面部８０１又は第２平面部８０２の間に第１ベース部８０３又は第２ベース部８０４及び第１平面部８０１又は第２平面部８０２より薄い切削部８０６を有する。
【００３９】
切削部８０６が第１ベース部８０３等より薄い事で曲げ剛性が低下し、後述するトランスファーモールド時の金型クランプにより切削部に屈曲８０５が形成される。フィンベース８００は熱伝導率が高く、防水性を有する金属材料であればとくに制約されないが、加工性及びベースとの溶接性を考慮するとアルミが最も望ましい。
【００４０】
本実施例のパワー半導体装置３００の製造手順について、図７から図１２を用いて説明する。
【００４１】
図７は、（ａ）ないし（ｅ）から成るパワー半導体装置３００の製造工程の断面図である。
【００４２】
（ａ）及び（ｂ）に示されるように、コレクタ側基板８１０の導体部８１３に半田材や焼結金属等の接続部材を介して半導体素子８６０を搭載する。さらに半導体素子８６０のエミッタ側電極面にはんだ等の接続部材を介して、金属ブロック１５９を搭載し接続する。その後、図示していないＡｌワイヤを接続する。
【００４３】
金属ブロック１５９は電気伝導性を有する金属材料であればとくに制約されないが、電気伝導性が高い銅が望ましい。軽量化のためアルミを用いてもよい。接続部材との接続を確保するため金属ブロック１５９の表面にめっき等を施してもよい。
【００４４】
次に（ｃ）に示されるように、接続部材を介して、リードフレーム８３０及び８３１を搭載し、さらに接続部材を介して、エミッタ側基板８２０を搭載し接続する。この時、図示していない距離規定部８９０や距離規定部８９１に金属ブロック１５９又はリードフレーム８３０及び８３１を挿入するとコレクタ側基板８１０とエミッタ側基板８２０の高さを精密に規定できる。
【００４５】
次に（ｄ）に示されるように、接続部材を介して、フィンベース８００をコレクタ側基板８１０及びエミッタ側基板８２０に搭載し接続する。
【００４６】
さらに（ｅ）に示されるように、トランスファーモールドにより樹脂封止する。トランスファーモールド樹脂との密着性を向上するためトランスファーモールド前の段階で、各部材を樹脂薄膜８５１で被覆してもよい。
【００４７】
次に、トランスファーモールド工程について詳細に説明する。
【００４８】
図８は、本実施形態に係るパワー半導体装置３００のトランスファーモールド工程の断面図であり、（ａ）は全体断面図であり、（ｂ）は金型クランプ部の拡大断面図である。
【００４９】
部品公差や組み立て公差により生じる公差は、屈曲部８０５が塑性変形する事で吸収する。第１平面部８０１と第２平面部８０２の間の距離が大き過ぎる場合、つまりトランスファーモールド金型８５２が第１平面部８０１又は第２平面部８０２に食い込むような場合、トランスファーモールド金型がクランプ時に、第１平面部８０１又は第２平面部を圧縮し回路部にダメージを及ぼす場合があるが、屈曲部８０５が塑性変形する事で回路部へのダメージを無くすことができる。
【００５０】
第１平面部８０１と第２平面部８０２と距離が小さ過ぎる場合、トランスファーモールド樹脂を止める事が出来ず、フィン８０７側へ樹脂が流出する。このため、トランスファーモールド金型は、第１平面部８０１と第２平面部８０２の距離の公差の下限値以下として、第１平面部８０１と第２平面部８０２の距離が下限のものでもトランスファーモールド金型で圧縮するようにする必要がある。
【００５１】
トランスファーモールド工程では、第２平面部８０２をクランプする事で、剛性が高い第２ベース部８０４の間に屈曲部８０５を形成している。
【００５２】
この屈曲部８０５はトランスファーモールド金型で形成してもよいし、トランスファーモールド前に別の金型等を用いて形成してもよい。第２平面部８０２と第２ベース部８０４の間に屈曲部８０５が形成される事で、トランスファーモールド金型と第２平面部８０２が密着し、トランスファーモールド工程におけるフィン８０７側への樹脂漏れを防止できる。
【００５３】
また、トランスファーモールド工程で、金型内にトランスファーモールド樹脂８５３を注入すると、注入の圧力により半導体素子を引きはがす方向に応力が生じる。半導体素子は引きはがし力に弱いため、素子の破損を防止するため、バネ機構８５４により、上下フィンの距離が公差でばらついても、トランスファーモールド時の樹脂注入の圧力を上回る力で半導体素子を圧縮するようにする。
【００５４】
図９は、図７（ｂ）工程に対応する製造工程におけるパワー半導体装置３００の全体斜視図である。
【００５５】
コレクタ側基板８１０に、パワー半導体素子である上アーム側ＩＧＢＴ１５５Ａ及び１５５Ｂと、上アーム側ダイオード１５６Ａ及び１５６Ｂと、下アーム側ＩＧＢＴ１５７Ａ及び１５７Ｂと、下アーム側ダイオード１５８Ａ及び１５８Ｂと、が２並列ではんだ接続されている。ここで、ＩＧＢＴとは、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の略である。各ＩＧＢＴは、ゲート及び温度センスからＡｌワイヤ８４０でコレクタ側基板の導体部に接続している。各パワー半導体素子の上には、金属ブロック１５９を搭載している。リードフレーム８３０及び８３１は、タイバー８３２により端子同士を接続して、トランスファーモールド工程時に端子の位置がずれないように形成される。Ａｌワイヤ８４０は、上アームゲート信号端子３２５Ｕ等と上アーム側ＩＧＢＴ１５５Ａの制御電極等を接続する。
【００５６】
図１０は、図７（ｃ）工程に対応する製造工程のパワー半導体装置３００の全体斜視図である。コレクタ側基板８１０の上にエミッタ側基板８２０を搭載している。
【００５７】
図１１は、図７（ｄ）工程に対応する製造工程のパワー半導体装置３００の全体斜視図である。コレクタ側基板及びエミッタ側基板の上にフィンベース８００を搭載している。
【００５８】
図１２は、図７（ｅ）工程に対応する製造工程のパワー半導体装置３００の全体斜視図である。トランスファーモールド部８５０を形成するにあたり、フィンベース８００の平面部８０２とベース部８４０の間に屈曲部８０５を形成している。この後、リードフレーム８３０及び８３１に接続されたタイバー８３２をカットし、端子を形成し、パワー半導体装置３００を得る。
【００５９】
図１３は、本実施形態のパワー半導体装置３００の回路図である。
【００６０】
直流端子３１５Ｂは、上アーム回路のコレクタ側から出力しており、バッテリ又はコンデンサの正極側に接続される。上アームゲート信号端子３２５Ｕは、上アーム回路のＩＧＢＴ１５５のゲート及びエミッタセンスから出力している。直流端子３１９Ｂは、下アーム回路のエミッタ側から出力しており、バッテリ若しくはコンデンサの負極側、又はＧＮＤに接続される。下アームゲート信号端子３２５Ｌは、下アーム回路のＩＧＢＴ１５７のゲート及びエミッタセンスから出力している。交流端子３２０Ｂは、下アーム回路のコレクタ側から出力しており、モータに接続される。中性点接地をする場合は、下アーム回路は、ＧＮＤでなくコンデンサの負極側に接続する。
【００６１】
本実施形態に係るパワー半導体装置３００は、上アーム回路及び下アーム回路の２つのアーム回路を、１つのモジュールに一体化した構造である２ｉｎ１構造である。２ｉｎ１構造の他にも、３ｉｎ１構造、４ｉｎ１構造、６ｉｎ１構造等を用いた場合、パワー半導体装置からの出力端子の数を低減し小型化することができる。
【００６２】
図１４は、本実施形態のパワー半導体装置を用いた電力変換装置の回路図である。電力変換装置２００は、インバータ回路部１４０及び１４２と、補機用のインバータ回路部４３と、コンデンサモジュール５００と、を備えている。インバータ回路部１４０及び１４２は、パワー半導体装置３００を複数備えており、それらを接続することにより３相ブリッジ回路を構成している。電流容量が大きい場合には、更にパワー半導体装置３００を並列接続し、これら並列接続を３相インバータ回路の各相に対応して行うことにより、電流容量の増大に対応できる。また、パワー半導体装置３００に内蔵しているパワー半導体素子を並列接続することでも電流容量の増大に対応できる。
【００６３】
インバータ回路部１４０とインバータ回路部１４２とは、基本的な回路構成は同じであり、制御方法や動作も基本的には同じである。インバータ回路部１４０等の回路的な動作の概要は周知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００６４】
上述のように、上アーム回路は、スイッチング用のパワー半導体素子として上アーム用ＩＧＢＴ１５５と上アーム用ダイオード１５６とを備えており、下アーム回路は、下アーム用ＩＧＢＴ１５７と下アーム用ダイオード１５８とを備えている。ＩＧＢＴ１５５及び１５７は、ドライバ回路１７４を構成する２つのドライバ回路の一方あるいは他方から出力された駆動信号を受けてスイッチング動作し、バッテリ１３６から供給された直流電力を三相交流電力に変換する。
【００６５】
上アーム用ＩＧＢＴ１５５や下アーム用ＩＧＢＴ１５７は、コレクタ電極、エミッタ電極（信号用エミッタ電極端子）、ゲート電極（ゲート電極端子）を備えている。上アーム用ダイオード１５６や下アーム用ダイオード１５８は、カソード電極およびアノード電極の２つの電極を備えている。上アーム用ＩＧＢＴ１５５や下アーム用ＩＧＢＴ１５７のエミッタ電極からコレクタ電極に向かう方向が順方向となるように、ダイオード１５６、１５８のカソード電極がＩＧＢＴ１５５、１５７のコレクタ電極に、アノード電極がＩＧＢＴ１５５、１５７のエミッタ電極にそれぞれ電気的に接続されている。なお、パワー半導体素子としてはＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ）を用いても良く、この場合は上アーム用ダイオード１５６、下アーム用ダイオード１５８は不要となる。
【００６６】
上下アーム直列回路に設けられた温度センサ（不図示）からは、上下アーム直列回路の温度情報がマイコンに入力される。また、マイコンには上下アーム直列回路の直流正極側の電圧情報が入力される。マイコンは、それらの情報に基づいて過温度検知および過電圧検知を行い、過温度或いは過電圧が検知された場合には全ての上アーム用ＩＧＢＴ１５５、下アーム用ＩＧＢＴ１５７のスイッチング動作を停止させ、上下アーム直列回路を過温度或いは過電圧から保護する。
【００６７】
図１５は、電力変換装置２００の外観を示す全体斜視図である。
【００６８】
本実施形態に係る電力変化装置２００の外観は、上面あるいは底面が略長方形の筐体１２と、筐体１２の短辺側の外周の一つに設けられた上部ケース１０と、筐体１２の下部開口を塞ぐための下部ケース１６とを固定して形成されたものである。筐体１２と下部ケースは一体で形成される場合もある。筐体１２の底面図あるいは上面図の形状を略長方形としたことで、車両への取付けが容易となり、また生産しやすい。
【００６９】
図１６は、本実施形態に係る電力変換装置２００の断面構造を示す概略図である。
【００７０】
パワー半導体装置３００を流路部材に組み付け、流路付きパワー半導体装置９００を形成している。パワー半導体装置３００は、交流電極端子は電流センサ１８０を搭載したバスバーに溶接する。また、パワー半導体装置３００の直流端子はコンデンサモジュール５００と溶接する。次に、実装部品を搭載した制御回路１７２、ドライバ回路１７４を組み付け、信号端子と接続する。流路付きパワー半導体装置９００の上部に制御回路、下部にコンデンサモジュールを設置することで、コンパクトに配置し小型化できる。
【００７１】
図１７は、流路付きパワー半導体装置９００の外観を示し、（ａ）は、流路付きパワー半導体装置９００のエミッタ側からみた斜視図、（ｂ）はコレクタ側からみた斜視図、（ｃ）は断面図である。パワー半導体装置３００を流路部材に組み付け、流路付きパワー半導体装置９００を形成している。
【００７２】
図１８は、流路付きパワー半導体装置９００の製造工程を示す斜視図である。
【００７３】
（ａ）に示されるように、モジュール連結部材１００２に、貫通水路１００１を金属溶融接合する。
【００７４】
次に（ｂ）に示されるように、パワー半導体装置３００のコレクタ側をモジュール連結部材１００２に搭載し、金属溶融接合する。
【００７５】
次に（ｃ）に示されるように、パワー半導体装置３００のエミッタ側にモジュール連結部材１００２を搭載し、貫通水路部及びパワー半導体装置３００を金属溶融接合により水密接合する。
【００７６】
次に（ｄ）に示されるように、コレクタ側及びエミッタ側のモジュール連結部材１００２に流路カバー１００３を搭載し金属溶融接合により水密接合する。２ｉｎ１のパワー半導体装置３００を６  ｉｎ１の流路付きパワー半導体装置９００として組み上げる事で、水密性を確保しつつ、電力変換装置２００への組み立てを容易にする効果がある。
【符号の説明】
【００７７】
１０…上部ケース、１２…筺体、１３…冷却水入口、１４…冷却水出口、１６…下部ケース、１８…交流ターミナル、１９…流路、２０…水路構造体、２１…コネクタ、４３…インバータ回路、１３６…バッテリ、１３８…直流コネクタ、１４０…インバータ回路、１４２…インバータ回路、１５５Ａ…上アーム用ＩＧＢＴ、１５５Ｂ…上アーム用ＩＧＢＴ、１５６Ａ…上アーム用ダイオード、１５６Ｂ…上アーム用ダイオード、１５７Ａ…下アーム用ＩＧＢＴ、１５７Ｂ…下アーム用ＩＧＢＴ、１５８Ａ…下アーム用ダイオード、１５８Ｂ…下アーム用ダイオード、１５９…金属ブロック、１７２…制御回路、１７４…ドライバ回路、１８０…電流センサ、１９２…モータジェネレータ、１９４…モータジェネレータ、２００…電力変換装置、２３０…入力積層配線板、３００…パワー半導体装置、３１５Ｂ…直流端子（正極）、３１９Ｂ…直流端子（負極）、３２０Ｂ…交流端子、３２５Ｕ…上アームゲート信号端子、３２５Ｌ…下アームゲート信号端子、３２５Ｓ…温度センス信号端子、３２５Ｃ…コレクタセンス信号端子、５００…コンデンサモジュール、５０１…積層配線板、５０５…負極側電極リードフレーム、５０７…正極側電極リードフレーム、５１４…コンデンサセル、７００…積層電極リードフレーム、７０２…正極側電極リードフレーム、７０４…負極側電極リードフレーム、８００…フィンベース、８０１…第１平面部、８０２…第２平面部、８０３…第１ベース部、８０４…第２ベース部、８０５…屈曲部、８０６…切削部、８０７…フィン、８０８…回路部、８０９…金属溶融接合部、８１０…コレクタ側基板、８１１…第１金属ベース、８１２…第１絶縁部材、８１３…導体部、８２０…エミッタ側基板、８２１…第２金属ベース、８２２…第２絶縁部材、８２３…導体部、８２４…穴、８３０…リードフレーム、８３１…リードフレーム、８３２…タイバー、８４０…Ａｌワイヤ、８５０…トランスファーモールド部、８５１…樹脂薄膜、８５２…トランスファーモールド金型、８５３…トランスファーモールド樹脂、８５４…バネ機構、８６０…半導体素子、８９０…距離規定部、８９１…距離規定部、９００…流路付きパワー半導体装置、１０００…流路部材、１００１…貫通水路部材、１００２…モジュール連結部材、１００３…流路カバー、１００４…中間部
【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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