(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板に実装された第１半導体素子と第１導体部を有する第１回路体と、
第２基板に実装された第２半導体素子と第２導体部を有する第２回路体と、
前記第１回路体と前記第２回路体の両面を覆うようにして封止する樹脂封止材と、
前記第１回路体と前記第２回路体の配列方向に沿って形成され、かつ前記樹脂封止材の封止部よりも剛性が大きく形成される反り抑制部と、を備え、
前記反り抑制部は、前記樹脂封止材の樹脂部材と同一材料で構成されると共に、前記樹脂封止材の前記封止部よりも厚さが大きくなるようにして前記樹脂封止材の周縁部に形成され、
前記第１回路体と前記第２回路体の両面側に形成される前記樹脂封止材の主面に対して、前記反り抑制部が凸となるよう形成されると共に、
前記樹脂封止材の前記封止部は、前記第１基板、前記第１導体部、前記第２基板、及び前記第２導体部が位置する放熱面を形成し、
前記反り抑制部は、前記放熱面の外側に形成されているパワーモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載のパワーモジュールであって、
前記反り抑制部は、前記第１回路体と前記第２回路体の配列方向に垂直な方向に沿って形成される部分を含んで構成されるパワーモジュール。
【請求項３】
請求項１乃至２のいずれか１項に記載のパワーモジュールであって、
前記第１回路体は、前記第１半導体素子を挟んで前記第１導体部と対向して配置される第３導体部を有し、
前記第２回路体は、前記第２半導体素子を挟んで前記第２導体部と対向して配置される第４導体部を有するパワーモジュール。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のパワーモジュールであって、
第３半導体素子と第３導体部を有する第３回路体を備え、
前記第３回路体は、前記第１回路体と前記第２回路体の配列方向に沿って配置され、
前記反り抑制部は、前記第１回路体、前記第２回路体、及び前記第３回路体の配列方向に沿って形成されるパワーモジュール。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のパワーモジュールであって、
前記樹脂封止材は、熱膨張係数が１８ｐｐｍ/℃の材料により構成されるパワーモジュール。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のパワーモジュールであって、
前記樹脂封止材の熱伝導率が２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるパワーモジュール。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のパワーモジュールと、
前記第１導体部及び前記第２導体部と対向して配置されるヒートシンクと、を備えた電力変換装置。
【請求項８】
請求項７に記載の電力変換装置であって、
前記反り抑制部は、前記ヒートシンクと前記パワーモジュールの配列方向に垂直な面内方向において、前記ヒートシンクに対する前記パワーモジュールの配置位置を規定する電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパワーモジュール及び電力変換装置に関し、特に電動パワーステアリング装置に用いられるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各分野で使用されるスイッチング素子を用いたパワーモジュールは、電子部品の信頼性向上やモジュールの製造性向上を目的として、樹脂による封止構造を採用することが多い。パワーモジュールの多機能化、高出力化、及び、高密度実装化に伴い、パワーモジュールの発熱量は増加傾向にある。このような樹脂封止構造のパワーモジュールは、放熱性を向上させるため、スイッチング素子の搭載されている導体部を樹脂で覆い、裏面の放熱層を露出させる。そして、外部のモジュール取付け部にグリースや絶縁シート等を用いて面接触させることにより、内部のスイッチング素子が発する熱を外部へ放熱させるための放熱経路を確保している。信頼性を維持しつつ、放熱経路も確保できるこのような構造を採用することにより、スイッチング素子による発熱を放熱層で熱拡散させ、広い面積でモジュール取付け部へ効率良く放熱させることができる。
【０００３】
一方、裏面の放熱層を露出させずに樹脂でオーバーモールドし、熱伝導性に優れた樹脂を用いることで、絶縁部材であるグリースや絶縁シート等の使用量を削減することができる。また、例えば、特許文献１に開示されているように、パワーモジュールの片面のみからの放熱ではなく、両面から熱を外部へ放熱させることで放熱性能が向上し、小型化が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３１７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のパワーモジュールの封止構造は、スイッチング素子の搭載されている面のみを樹脂封止し、放熱層の裏面は露出される構造である。このため、製造時の樹脂硬化における硬化収縮や、冷却時の樹脂収縮、実使用環境温度による膨張収縮等で、パワーモジュール全体に、少なからず反りが発生することが知られている。パワーモジュ−ルに許容範囲を超える反りが発生すると、パワーモジュ−ルとこれを取付ける取付体（ヒートシンク）との間隔が拡大することにより熱的接触が阻害され、半導体素子で発生した熱を有効に放散させることができなくなる。
【０００６】
本発明の目的は、信頼性及び製造性を維持しつつ、放熱経路の確保も可能なパワーモジュール及び電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のパワーモジュールのうち代表的な一つは、第１半導体素子と第１導体部を有する第１回路体と、第２半導体素子と第２導体部を有する第２回路体と、前記第１回路体と前記第２回路体を封止する樹脂封止材と、前記第１回路体と前記第２回路体の配列方向に沿って形成されかつ前記樹脂封止材の封止部よりも剛性が大きく形成される反り抑制部と、を備えるパワーモジュールである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、反り抑制部を形成したことにより、反り変形を抑制できるためヒートシンクに対する放熱性が良好で信頼性を向上させたパワーモジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１におけるパワーモジュールの外観斜視図である。
【図２】実施例１におけるパワーモジュールの正面図である。
【図３（ａ）】実施例１におけるパワーモジュールの断面図である。
【図３（ｂ）】実施例１におけるパワーモジュールの断面図である。
【図４】実施例１における電力変換装置に備えられたパワーモジュール内部の回路図である。
【図５（ａ）】実施例１におけるパワーモジュールをヒートシンクに取り付けた断面図である。
【図５（ｂ）】実施例１におけるパワーモジュールをヒートシンクに取り付けた断面図である。
【図６】実施例１における電力変換装置の断面図である。
【図７（ａ）】実施例２におけるパワーモジュールをヒートシンクに取り付けた断面図である。
【図７（ｂ）】実施例２におけるパワーモジュールをヒートシンクに取り付けた断面図である。
【図８（ａ）】実施例２におけるパワーモジュールをヒートシンクに取り付けた断面図である。
【図８（ｂ）】実施例２におけるパワーモジュールをヒートシンクに取り付けた断面図である。
【図９】実施例３におけるパワーモジュールの正面図である。
【図１０（ａ）】実施例３におけるパワーモジュールの断面図である。
【図１０（ｂ）】実施例３におけるパワーモジュールの断面図である。
【図１１】実施例４におけるパワーモジュールの正面図である。
【図１２】実施例４におけるパワーモジュールの断面図である。
【図１３】実施例５におけるパワーモジュールの断面図である。
【図１４】実施例１における電力変換装置に備えられたパワーモジュール内部の回路図である。
【図１５】実施例６におけるパワーモジュールの正面図である。
【図１６】実施例６における電力変換装置の断面図である。
【図１７】比較例１におけるパワーモジュールの正面図である。
【図１８（ａ）】比較例１におけるパワーモジュールの断面図である。
【図１８（ｂ）】比較例１におけるパワーモジュールの断面図である。
【図１９（ａ）】比較例１におけるパワーモジュールをヒートシンクに取り付けた断面図である。
【図１９（ｂ）】比較例１におけるパワーモジュールをヒートシンクに取り付けた断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明に係るパワーモジュール及び電力変換装置の実施の形態について説明する。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。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本実施形態に係るパワーモジュール３０１の構成の概略を示す外観斜視図である。パワーモジュール３０１は、半導体素子３０２を封止する封止樹脂３０４と、正極配線端子３３１と、負極配線端子３３２と、相出力端子３３３と、ゲート端子３３４及び３３５と、を備えている。パワーモジュール３０１の構造について、以下、図２から図４を用いて、説明をする。
【００１２】
図２は、第１の実施形態に係るパワーモジュール３０１の正面図である。図中の点線は、半導体素子３０２の配置位置を示している。
【００１３】
図３（ａ）は、図２のＡ−Ａ断面における断面図を示す。図３（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ断面における断面図を示す。本実施例のパワーモジュール３０１は、図示しない外部のモータを駆動制御する２つの半導体素子３０２ａ及び３０２ｂと、リードフレーム（金属製の端子）３３１〜３３５と、基板３４１と、スペーサ３４２と、を封止樹脂３０４で封止した構成である。
【００１４】
半導体素子３０２としては、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）やＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）が用いられる。半導体素子３０２は、ベアチップであり、Ｓｉチップが露出された状態で実装されている。半導体素子３０２の上面及び下面は、半田を用いて、リードフレームに接続される。パワーモジュール３０１に内臓されるそれぞれの半導体素子３０２は、リードフレームと接続されて回路体を構成する。
【００１５】
半導体素子と接続されるリードフレーム３３１〜３３５及び基板３４１は、半導体素子が実装される面とは反対側の面が放熱面として、形成されている。本実施例のパワーモジュール３３１においては、それらの放熱面は、絶縁性の封止樹脂３０４によって覆われている。放熱面を覆う封止樹脂の厚さ３０５（図３（ａ）参照）は、放熱性の観点から、０．５［ｍｍ］以下が好ましく、０．３［ｍｍ］以下がさらに好ましい。放熱樹脂３０４の厚さ３０５をこのように形成することで、放熱性を悪化させることなく、絶縁性を確保することができる。なお、半導体素子３０２を樹脂で覆うことで、半導体素子３０２と金属製のリードフレームとの線膨張係数の差により発生する接合部材（半田等）への応力を軽減することができる。
【００１６】
絶縁性の樹脂で半導体素子を封止する方法としては、トランスファーモールド成型、射出成型、ポッティング成型等が挙げられる。トランスファーモールド成型が、量産性、信頼性の点で望ましい。樹脂の材料としては、エポキシ系の樹脂等が挙げられる。
【００１７】
樹脂材料の熱伝導率は、１［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以上が好ましく、さらに好ましくは、３［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以上である。樹脂材料の熱伝導率は、充填剤の種類、添加量によって調整可能である。充填剤としては、アルミナ、窒化ホウ素、シリカなど公知の材料を使用することができるが、これらに限定されるものではない。特に、２［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以上の熱伝導率の樹脂材料を用いた場合、放熱グリースや絶縁シートを削減しても、パワーモジュールからヒートシンクへの高い放熱性を得ることができる。
【００１８】
封止樹脂３０４の熱膨張係数としては、銅からなる端子の熱膨張係数に近い値のおよそ２０［ｐｐｍ／℃］以下のものであれば有効であり、好ましくは６〜２０［ｐｐｍ／℃］程度のものがよい。
【００１９】
本実施例のパワー半導体モジュール３０１は、反り抑制部３０３を有する。反り抑制部３０３は、半導体素子３０２等を封止する封止樹脂３０４の周縁部に形成されている。図３（ａ）では、パワーモジュール３０１の短辺側に形成された反り抑制部３０３が示されている。図３（ｂ）では、パワーモジュール３０１の長辺側に形成された反り抑制部３０３が示されている。ここで、パワーモジュール３０１の長辺とは、半導体素子３０２ａと３０２ｂの配列方向と平行な方向である長手方向に沿った辺である。
【００２０】
本実施例における反り抑制部３０３は、半導体素子３０２を封止する封止樹脂３０４と同一材料で、一体に形成される。また、当該反り抑制部３０３は、半導体素子３０２の主面の法線方向における当該反り抑制部３０３の厚さが、同方向における封止樹脂３０４の厚さよりも大きくなるように、形成されている。言い換えれば、反り抑制部３０３は、前記リードフレームの放熱面を覆う封止樹脂３０４が形成する主面に対して、当該反り抑制部３０３が凸となるように、形成されている。ここにいう封止樹脂３０４の主面は、本実施形態において、半導体素子３０２の一方側と他方側の、両面側に形成されている。
【００２１】
このように、反り抑制部３０３を封止樹脂３０４よりも厚さが大きくなるように形成することで、封止樹脂３０４よりも剛性の大きい反り抑制部３０３が形成される。このような剛性の大きい反り抑制部３０３は、半導体素子３０２ａと３０２ｂの配列方向（すなわち、図２に示すパワーモジュールの長手方向）に沿って形成される。
【００２２】
また、反り抑制部３０３を封止樹脂３０４と同一材料で一体に形成することにより、半導体素子３０２を封止する工程において、反り抑制部３０３を同時に形成することができる。これにより、反り抑制部材３０３を別体で形成してその後組み付ける場合に比べ、部品点数や作業工程の削減となる。
【００２３】
図３（ａ）と図３（ｂ）とを比較して分かるように、パワーモジュール３０１の封止樹脂部は、複数の半導体素子３０４が配列される方向に長く形成される。このとき、パワーモジュール３０１の反りは、短手方向よりも長手方向である半導体素子の配列方向に生じやすい。パワーモジュールの反りは、製造時の樹脂硬化における硬化収縮や、冷却時の樹脂収縮、実使用環境温度による膨張収縮等に起因して、生じる。
【００２４】
ここで、比較例として、図１７から図１９に示すパワーモジュールについて説明する。図１７及び図１８に示されるパワーモジュールは、本実施例のパワーモジュールとは異なり、反り抑制部３０３が形成されていない。また、図１９は、比較例のパワーモジュール３０１をヒートシンク４０１に取り付けた状態を示す図である。ヒートシンク４０１は、パワーモジュール３０１の半導体素子と接続される金属端子（リードフレーム）と対向する領域において、パワーモジュール３０１と熱的に接触する放熱経路を形成する。
【００２５】
パワーモジュ−ルに許容範囲を超える反りが発生すると、パワーモジュールとヒートシンクとの間隔が拡大する。これにより、パワーモジュールとヒートシンクの間の熱的接触が阻害され、半導体素子で発生した熱を効率的に放散させることができない。また、パワーモジュ−ルをビス等により取付体に取付ける段階で、締め付けトルクにより、パワーモジュ−ル内部の半導体素子に破壊が発生する場合がある。また、パワーモジュ−ルの反り発生は、基板自体に応力が働いていることを表していることから、この状態で耐久試験である温度サイクル処理を加えると、応力の温度変化によりパワーモジュ−ルの破壊に至り信頼性の低下を引き起こすおそれがある。両面に放熱面を有するパワーモジュールの構造においても、少なからず反りが発生するため、このような放熱性の低下や信頼性の低下が生ずるおそれがある。
【００２６】
本実施例のパワーモジュールによれば、パワーモジュールの長手方向の反りが抑制されるため、ヒートシンクとの良好な熱的接触を得ることができ、パワーモジュールの信頼性を維持することができる。
【００２７】
パワーモジュールの封止部の周縁部に形成された反り抑制部は、ヒートシンクと熱的に接触するモジュール主面に対し、異なる高さに形成されている。これにより、パワーモジュールの封止樹脂周縁部における剛性が高まる。モジュールの主面に対する反り抑制部の高さは、本発明の目的を達成する範囲で制限はないが、０．５［ｍｍ］以上とすることが好ましく、１［ｍｍ］以上がさらに好ましい。また、本実施例では、長手方向だけでなく、短手方向にも沿って、反り抑制部が形成されているため、反り変形の抑制の効果がより高い。
【００２８】
また、本実施例のパワーモジュールに用いられる封止樹脂３０４は、リードフレーム３３１乃至３３５を構成する銅の熱膨張係数（１７［ｐｐｍ／℃］）とほぼ同じ値の熱膨張係数（１８［ｐｐｍ／℃］）のものを用いている。これにより、熱膨張係数の差によるパワーモジュールの反りも抑制することができるので、パワーモジュールの反りをいっそう抑えることができる。
【００２９】
図４（ａ）は、本実施形態のパワーモジュール３０１の回路構成図である。
【００３０】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本実施形態のパワーモジュール３０１をヒートシンク４０１に取り付けた状態を示す断面図である。図５（ａ）は、図３（ａ）に対応する断面図である。図５（ｂ）は、図３（ｂ）に対応する断面図である。
【００３１】
ヒートシンク４０１は、パワーモジュール３０１の放熱面を形成する主面の形状に合わせて、凸部が設けられている。本実施形態においては、パワーモジュール３０１は、当該パワーモジュール３０１とヒートシンク４０１との間に放熱グリースや絶縁シートなどを介することなく、ヒートシンク４０１に組みつけられる。ヒートシンク４０１は、放熱性の良好な金属等により形成されることが好ましい。また、放熱性の観点からは、制御装置の筐体やモータの筐体と一体成型されていると、さらに好ましい。本実施例においては、後述するように、制御装置側金属筐体に接続される。
【００３２】
本実施例のパワーモジュールは、比較例（図１７〜１９）のパワーモジュールに比べて、反り変形が小さいため、放熱性を維持しつつ、放熱部材の使用量を削減することができる。その結果、電力変換装置の小型化や、部材のコスト低減等の効果が期待される。
【００３３】
また、パワーモジュール３０１の反り抑制部３０３は、当該反り抑制部３０３とパワーモジュールの放熱面とで、ヒートシンク４０１の凸部と合わさる凹部を形成する。そのため、反り抑制部３０３の設計により、ヒートシンク４０１に対するパワーモジュール３０１の設置位置も定まる。すなわち、パワーモジュール３０１の反り抑制部３０３は、ヒートシンク４０１の凸部との関係で、位置決め用の部材としても機能する。例えば、図５（ａ）においては、反り抑制部３０３によって、半導体素子３０２ａ及び３０２ｂの配列方向におけるパワーモジュール３０１の配置位置が規定されている。これにより、パワーモジュールとヒートシンクの組み付け性が向上する。
【００３４】
図６は、本実施例のパワーモジュール３０１を組み付けた電力変換装置１００の取り付け状態を示す軸方向断面図である。
【００３５】
電力変換装置１００は、三相の出力に対応した３つのパワーモジュール３０１（１つのみ図示）と、モータ２００と、モータ駆動回路を含む制御装置３００と、を備える。
【００３６】
モータ２００は、固定子２０２と回転子２０４とを有する。固定子２０２の固定子巻線は、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の三相巻線で構成される。当該固定子巻線の配線は、絶縁性の樹脂によりモールドされたターミナルバスバ２１０によって、電気的に結線されている。回転子２０４は、シャフト２０５とその外周に固定された永久磁石で構成される。回転子２０４は、固定子巻線に電流を流すことで発生する回転磁場およびベアリングにより回転する。なお、永久磁石の材料としてはネオジウムやフェライトなどが挙げられる。モータ２００を構成する部品は、モータ側金属筺体２０１に収納される。
【００３７】
パワーモジュール３０１は、インバータ側金属筐体３１３と熱的に接続されるヒートシンク４０１に取り付けられる。本実施例では、パワーモジュール３０１の両側の主面にヒートシンク４０１が固定されている。また、パワーモジュール３０１の電力端子はパワー基板３０８に接続され、制御端子は制御基板３０９に接続される。
【００３８】
パワー基板３０８には、コンデンサ３１０が実装される。制御基板３０９には、位置検出用磁石２１２、電子部品２１３、マイコン２１４等が実装される。制御基板３０９は、パワーモジュール３０１に対して、モータ２００が配置される側に配置されている。パワー基板３０８は、パワーモジュール３０１に対して、モータ２００が配置される側とは反対側に配置されている。また、蓋３１２には、コネクタ３０７が設けられる。コネクタ３０７は、パワー基板３０８と接続されるものと、制御基板３０８と接続されるものと、を有する。
【００３９】
本実施形態の電力変換装置１００において、パワーモジュール３０１で発生した熱は、インバータ側金属筐体３１３からモータ側金属筐体２０１へと放熱される。また、同時に、パワーモジュール３０１で発生した熱は、ヒートシンク４０１からも放熱される。半導体素子の両面側から放熱されるパワーモジュールにおいては、両面側に設けられる放熱経路への効率的な放熱が求められる。
【００４０】
本実施形態の電力変換装置によれば、反り変形の小さいパワーモジュール３０１を用いることにより、当該パワーモジュール３０１の両面側に配置されたヒートシンクへの効率的な放熱をすることができる。その結果、絶縁や放熱のための追加部材の削減や、電力変換装置の軸方向における小型化などを達成することができる。
【００４１】
以上説明したように、本実施例のパワーモジュールによれば、反り抑制部を形成したことにより、反り変形を抑制できるためヒートシンクに対する放熱性が良好で高い信頼性のパワーモジュールを提供することができる。また、放熱グリースや絶縁シートの使用量を削減できるため、低コスト化につながる。また、反り抑制部がパワーモジュールの主面から所定の高さをもって形成されていることにより、ヒートシンクとリードフレームとの絶縁距離（沿面距離）が長くなるため、絶縁信頼性が向上する。なお、本発明のパワーモジュールを電力変換装置に組立てる際には、ヒートシンクの凸部に対して位置決めが容易になり、位置精度も向上する利点がある。
【００４２】
また、本実施例の電力変換装置によれば、インバータに備えられたパワーモジュールの一方の面は制御装置やモータの金属筺体に、他方の面は放熱用の金属板に接しているため、パワーモジュールで発生した熱を両面から逃がすことができ、放熱性の高い電力変換装置を実現できる。その結果、電力変換装置の小型化が可能となる。
【実施例２】
【００４３】
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第２の実施形態に係るパワーモジュールとヒートシンクの組み付け構造を示す。第１の実施形態と異なる点は、ヒートシンク４０１の形状である。本実施形態においては、ヒートシンク４０１の凸部先端の面積が小さくなっている。これにより沿面距離が長くなり、より絶縁信頼性の高いパワーモジュールを提供することができる。また、本実施例のパワーモジュールを電力変換装置に用いることで、軸方向に小型化した電力変換装置を提供することができる。
【実施例３】
【００４４】
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第３の実施形態に係るパワーモジュールとヒートシンクの組み付け構造を示す。第１の実施形態と異なる点は、ヒートシンク４０１の形状である。本実施形態のパワーモジュールは、当該モジュールの放熱主面だけでなく、反り抑制部３０３においてもヒートシンク４０１と当接している。
【実施例４】
【００４５】
図９及び図１０は、第４の実施形態に係るパワーモジュールの構成を示す。図１０（ａ）は、図９のＣ−Ｃ断面における断面図である。図１０（ｂ）は、図９のＤ−Ｄ断面における断面図である。第１の実施形態と異なる点は、反り抑制部３０３の形状である。本実施形態のパワーモジュールは、第１の実施形態における反り抑制部３０３よりも幅広の形状となっている。これにより、反り抑制部３０３の剛性をより高くすることができる。その結果、より効率的にパワーモジュール３０１全体の反りを抑制し、高信頼のパワーモジュールを提供することができる。また、本実施例のパワーモジュールを電力変換装置に用いることで、軸方向に小型化した電力変換装置を提供することができる。
【実施例５】
【００４６】
図１１及び図１２は、第５の実施形態に係るパワーモジュールの構成を示す。図１２は、図１１のＥ−Ｅ断面における断面図である。第１の実施形態と異なる点は、外周側の周縁部だけでなく、内部にも反り抑制部３０３を設けた点である。本実施形態におけるパワーモジュール３０３は、２つの半導体素子３０２ａと３０２ｂの略中央を通り、半導体素子３０２ａと３０２ｂの配列方向と直交する方向に設けられた反り抑制部３０３を有する。２つの半導体素子の間に反り抑制部３０３を形成することで、半導体素子からヒートシンクへの放熱経路を確保しつつ、パワーモジュール全体の反りをより効果的に抑制することができる。
【００４７】
本実施形態においては、ヒートシンク４０１の形状を、反り抑制部３０３の形状に合わせて変更する必要があるが、電力変換装置としては、軸方向にさらに小型化することができる。
【実施例６】
【００４８】
図１３及び図１４は、第６の実施形態に係るパワーモジュールの構成を示す。本実施例においては、１つのパワーモジュール３０１内に、３の半導体素子３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃを内臓している。本実施形態のパワーモジュールの回路構成を、図１４に示す。
【００４９】
本実施形態に係るパワーモジュールのように、半導体素子を３つ以上備える場合であっても、実施例１と同様に、反り抑制部３０３を設けることによりパワーモジュールの信頼性を向上することができる。特に、本実施形態に係るパワーモジュールは、３つの半導体素子を一列に並べて配置しているため、パワーモジュールの短手方向の長さに比べ、長手方向の長さが実施例１に比べて更に大きい。このようなモジュールにおいては、モジュールの反りによる信頼性の課題がより顕著となる。そのため、パワーモジュールの周縁部に高い剛性の反り抑制部を設けない従来構造に比べて、高い信頼性を確保することができる。
【実施例７】
【００５０】
図１５及び図１６は、第７の実施形態に係るパワーモジュール及び電力変換装置の構成を示す。図１７に示される本実施形態のパワーモジュールは、９個の半導体素子が内臓されている。本実施形態のパワーモジュール１つにつき、１つの三相固定子巻線を駆動する。図１６は、本実施形態のパワーモジュールを電力変換装置に組み付けた状態を示す図である。本実施形態の電力変換装置１００は、２つの三相固定子巻線を備えており、それぞれに対応する２つのパワーモジュール３０１が備えられる。第１及び第２のパワーモジュールは、個別に三相固定子巻線を駆動する。
【符号の説明】
【００５１】
１００…電力変換装置
２００…モータ
２０１…モータ側金属筺体
２０２…固定子
２０４…回転子
２０５…シャフト
２０６…固定子巻線出力部
２１０…ターミナルバスバ
２１２…位置検出用磁石
２１３…電子部品
２１４…マイコン
３００…制御装置
３０１…パワーモジュール
３０２ａ〜３０２ｃ…半導体素子
３０３…反り抑制部
３０４…封止樹脂
３０５…樹脂厚さ
３０７…コネクタ
３０８…パワー基板
３０９…制御基板
３１０…コンデンサ
３１２…蓋
３１３…制御装置側金属筺体
３３１…正極配線端子
３３２…負極配線端子
３３３…相出力端子
３３４、３３５、３３６…ゲート端子
３３７…制御端子
３４１…基板
３４２…スペーサ
４０１…ヒートシンク
【図１】
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【図２】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図４】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図６】
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【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図８（ａ）】
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【図８（ｂ）】
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【図９】
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【図１０（ａ）】
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【図１０（ｂ）】
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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（ａ）】
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【図１８（ｂ）】
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【図１９（ａ）】
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【図１９（ｂ）】
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