(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
複数の電極が設けられている電極面と、前記電極面の反対側の表面であって、電極が設けられていない非電極面とを有し、前記電極面が前記基板の一方の表面に対向した状態で、前記基板に接合された横型半導体素子からなるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に対して前記基板とは反対側に配置され、前記スイッチング素子の前記非電極面が接合された、熱伝導性を有する容器と、
前記容器内に充填された潜熱蓄熱材と、
前記容器内に設けられ、前記容器内の領域の一部に他の領域に比べて前記潜熱蓄熱材が液化されにくい蓄熱材液化抑制領域を形成するための液化抑制構造とを含む、半導体装置
【請求項２】
前記容器内の領域のうち、少なくとも前記蓄熱材液化抑制領域以外の領域には、多孔質金属部材が収容されており、前記多孔質金属部材が収容されている領域においては、前記潜熱蓄熱材は、前記多孔質金属部材の空隙内に充填されている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記容器は、前記スイッチング素子の前記非電極面が接合された第１壁と、前記第１壁に対して前記スイッチング素子とは反対側に配置された第２壁と、前記第１壁の周縁部と前記第２壁の周縁部とを連結する側壁とを備えており、
前記液化抑制構造は、前記容器内に配置され、前記第２壁寄りの空間の一部の領域に対して、前記スイッチング素子からの熱の伝達を妨げる断熱壁を含み、
前記断熱壁と前記第２壁との間の領域が前記蓄熱材液化抑制領域となっている、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記蓄熱材液化抑制領域には、前記多孔質金属部材が収容されていない、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記容器は、前記スイッチング素子の前記非電極面が接合された第１壁と、前記第１壁に対して前記スイッチング素子とは反対側に配置された第２壁と、前記第１壁の周縁部と前記第２壁の周縁部とを連結する側壁とを備えており、
前記容器内のほぼ全ての領域に、前記多孔質金属部材が収容されており、
前記容器内の前記第２壁寄りの空間の一部の領域内に存在する前記多孔質金属部材に、断熱材が被覆されており、
前記液化抑制構造は、前記断熱材が被覆された前記多孔質金属部材を含み、
前記断熱材が被覆されている前記多孔質金属部材が存在している領域が前記蓄熱材液化抑制領域となっている、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記容器は、前記スイッチング素子の前記非電極面が接合された第１壁と、前記第１壁に対して前記スイッチング素子とは反対側に配置された第２壁と、前記第１壁の周縁部と前記第２壁の周縁部とを連結する側壁とを備えており、
前記液化抑制構造は、前記容器内に配置され、前記容器内の前記第２壁寄りの空間の一部の領域をほぼ取り囲み、かつ前記容器内の他の領域と連通する連通部を有する小容器を含み、
前記小容器内の空間部が前記蓄熱材液化抑制領域となっている、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記蓄熱材液化抑制領域には、前記多孔質金属部材が収容されていない、請求項６に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば電動パワーステアリング装置のインバータ回路に用いられる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、半導体素子等の発熱体が装着されるケースと、ケース内に充填された蓄熱材とを含む冷却装置が開示されている。蓄熱材は通常時には固体である。特許文献１の冷却装置では、発熱体で発生した熱は、ケースに伝達される。ケース内には蓄熱材が充填されているので、発熱体の熱がケースに伝達されると、ケース内の蓄熱材が融解（液化）して熱を吸収する。これにより、発熱体で発生した熱を放熱することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２０３９０２号公報
【発明の概要】
【０００４】
蓄熱材は、液化した後において融点以下の温度になっても凝固せずに、液体のまま存在するという現象を呈することがある。このような現象は過冷却と呼ばれる。蓄熱材が過冷却によって液体のまま存在すると、蓄熱材は融解できなくなるので、放熱効果が低下する。
この発明の目的は、潜熱蓄熱材が過冷却状態となるのを抑制でき、放熱効果が低下するのを抑制できるようになる半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、基板（２）と、複数の電極（１１，１２，１３）が設けられている電極面（１０ａ）と、前記電極面の反対側の表面であって、電極が設けられていない非電極面（１０ｂ）とを有し、前記電極面が前記基板の一方の表面に対向した状態で、前記基板に接合された横型半導体素子からなるスイッチング素子（Ｔｒ１〜Ｔｒ６）と、前記スイッチング素子に対して前記基板とは反対側に配置され、前記スイッチング素子の前記非電極面が接合された、熱伝導性を有する容器（３）と、前記容器内に充填された潜熱蓄熱材（４）と、前記容器内に設けられ、前記容器内の領域の一部に他の領域に比べて前記潜熱蓄熱材が液化されにくい蓄熱材液化抑制領域を形成するための液化抑制構造（６，７，８）とを含む、半導体装置（１，１Ａ，１Ｂ）である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。
【０００６】
この構成では、液化抑制構造によって、容器内の領域の一部に他の領域に比べて潜熱蓄熱材が液化されにくい蓄熱材液化抑制領域が形成されている。このため、容器内の蓄熱材液化抑制領域以外の領域において、潜熱蓄熱材が融解（液化）しても、蓄熱材液化抑制領域においては潜熱蓄熱材が固体のまま存在しやすくなる。これにより、容器内の蓄熱材液化抑制領域以外の領域で潜熱蓄熱材が液化した後において、温度が融点以下の温度になったときに、蓄熱材液化抑制領域内の固体の潜熱蓄熱材の影響によって、蓄熱材液化抑制領域以外の領域の潜熱蓄熱材が凝固（固化）しやすくなる。つまり、潜熱蓄熱材が過冷却状態となるのを抑制できるので、放熱効果が低下するのを抑制できる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記容器内の領域のうち、少なくとも前記蓄熱材液化抑制領域以外の領域には、多孔質金属部材（５）が収容されており、前記多孔質金属部材が収容されている領域においては、前記潜熱蓄熱材は、前記多孔質金属部材の空隙内に充填されている、請求項１に記載の半導体装置である。
請求項３に記載の発明は、前記容器は、前記スイッチング素子の前記非電極面が接合された第１壁（３１Ａ）と、前記第１壁に対して前記スイッチング素子とは反対側に配置された第２壁（３２Ａ）と、前記第１壁の周縁部と前記第２壁の周縁部とを連結する側壁（３１Ｂ）とを備えており、前記液化抑制構造は、前記容器内に配置され、前記第２壁寄りの空間の一部の領域に対して、前記スイッチング素子からの熱の伝達を妨げる断熱壁（６）を含み、前記断熱壁と前記第２壁との間の領域が前記蓄熱材液化抑制領域となっている、請求項２に記載の半導体装置である。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、前記蓄熱材液化抑制領域には、前記多孔質金属部材が収容されていない、請求項３に記載の半導体装置である。
請求項５に記載の発明は、前記容器は、前記スイッチング素子の前記非電極面が接合された第１壁（３１Ａ）と、前記第１壁に対して前記スイッチング素子とは反対側に配置された第２壁（３２Ａ）と、前記第１壁の周縁部と前記第２壁の周縁部とを連結する側壁（３１Ｂ）とを備えており、前記容器内のほぼ全ての領域に、前記多孔質金属部材が収容されており、前記液化抑制構造は、前記容器内の前記第２壁寄りの空間の一部の領域内に存在する前記多孔質金属部材に、断熱材（７）が被覆されており、前記液化抑制構造は、前記断熱材が被覆された前記多孔質金属部材を含み、前記断熱材が被覆されている前記多孔質金属部材が存在している領域が前記蓄熱材液化抑制領域となっている、請求項２に記載の半導体装置である。
【０００９】
請求項６に記載の発明は、前記容器は、前記スイッチング素子の前記非電極面が接合された第１壁（３１Ａ）と、前記第１壁に対して前記スイッチング素子とは反対側に配置された第２壁（３２Ａ）と、前記第１壁の周縁部と前記第２壁の周縁部とを連結する側壁（３１Ｂ）とを備えており、前記液化抑制構造は、前記容器内に配置され、前記容器内の前記第２壁寄りの空間の一部の領域をほぼ取り囲み、かつ前記容器内の他の領域と連通する連通部を有する小容器（８）を備えており、前記小容器内の空間部が前記蓄熱材液化抑制領域となっている、請求項２に記載の半導体装置である。
【００１０】
請求項７に記載の発明は、前記蓄熱材液化抑制領域には、前記多孔質金属部材が収容されていない、請求項６に記載の半導体装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置が適用されたパワーモジュールを示す平面図であって、基板を取り除いた状態での平面図である。
【図２】図２は、図１のII-II線に沿う拡大断面図である。
【図３】図３は、インバータ回路を示す電気回路図である。
【図４】図４は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置が適用されたパワーモジュールを示す平面図である。
【図５】図５は、図４のV-V線に沿う拡大断面図である。
【図６】図６は、本発明の第３実施形態に係る半導体装置が適用されたパワーモジュールを示す平面図である。
【図７】図７は、図のVII-VII線に沿う拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置が適用されたパワーモジュールを示す平面図であって、基板を取り除いた状態での平面図を示している。図２は、図１のII-II線に沿う拡大断面図である。
このパワーモジュール１は、図３に示すような、電動パワーステアリング装置(ＥＰＳ:electric power steering）用のインバータ回路１００を実現するためのモジュールである。図３に示すインバータ回路１００は、平滑コンデンサＣと、複数のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６と、各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６に逆並列接続された複数のダイオード素子Ｄｉ１〜Ｄｉ６とを含む。平滑コンデンサＣは、電源Ｖｃの正極、負極の両端子間に接続されている。
【００１３】
複数のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６は、Ｕ相用のハイサイドの第１のスイッチング素子Ｔｒ１と、それに直列に接続されたＵ相用のローサイドの第２のスイッチング素子Ｔｒ２と、Ｖ相用のハイサイドの第３のスイッチング素子Ｔｒ３と、それに直列に接続されたＶ相用のローサイドの第４のスイッチング素子Ｔｒ４と、Ｗ相用のハイサイドの第５のスイッチング素子Ｔｒ５と、それに直列に接続されたＷ相用のローサイドの第６のスイッチング素子Ｔｒ６とを含む。この実施形態では、各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６は、横型半導体素子であり、ＧａＮを主材料としたＧａＮ−ＦＥＴから構成されている。第１〜第６のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６には、第１〜第６のダイオード素子Ｄｉ１〜Ｄｉ６が逆並列接続されている。
【００１４】
第１、第３および第５のスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５のドレインは、電源Ｖｃの正極側端子に接続されている。第１、第３および第５のスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５のソースは、それぞれ第２、第４および第６のスイッチング素子Ｔｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６のドレインに接続されている。第２、第４および第６のスイッチング素子Ｔｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６のソースは、電源Ｖｃの負極側端子に接続されている。
【００１５】
第１のスイッチング素子Ｔｒ１と第２のスイッチング素子Ｔｒ２との接続点は、電動モータ５０のＵ相ステータ巻線５１に接続されている。第３のスイッチング素子Ｔｒ３と第４のスイッチング素子Ｔｒ４との接続点は、電動モータ５０のＶ相ステータ巻線５２に接続されている。第５のスイッチング素子Ｔｒ５と第６のスイッチング素子Ｔｒ６との接続点は、電動モータ５０のＷ相ステータ巻線５３に接続されている。各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６のゲートは、モータ制御回路（図示略）に接続されている。
【００１６】
図１および図２を参照して、パワーモジュール１は、基板２と、複数のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６と、容器３と、容器３内に充填された潜熱蓄熱材４と、容器３内に設けられ、容器３内の領域の一部に他の領域に比べて潜熱蓄熱材４が液化されにくい蓄熱材液化抑制領域Ｓを形成するための液化抑制構造とを含む。パワーモジュール１は、図３に示されている複数のダイオード素子Ｄｉ１〜Ｄｉ６および平滑コンデンサＣを含んでいるが、説明の便宜上、図１および図２では図示を省略している。
【００１７】
基板２は、この実施形態では、平面視で円形に形成されている。基板２は、セラミック基板、ガラスエポキシ基板等からなる。基板２は、第１の主面２ａ（図２の上面）と、第１の主面２ａとは反対側の第２の主面２ｂ（図２の下面）を有している。基板２の第１の主面２ａには、インバータ回路１００内のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６を制御するためのモータ制御回路（図示略）が実装されている。基板２の第２の主面２ｂには、インバータ回路１００を形成するための配線パターン（図示略）が形成されている。基板２の第２の主面２ｂ上に、複数のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６、複数のダイオード素子Ｄｉ１〜Ｄｉ６（図１および図２では図示略）および平滑コンデンサＣ（図１および図２では図示略）が実装されている。
【００１８】
各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６は、一方向に長い矩形の平面形状を有する直方体形状である。各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６は、複数の電極が設けられている電極面（図２の上面）１０ａと、電極面１０ａの反対側の表面であって、電極が設けられていない非電極面（図２の下面）１０ｂとを有している。各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６の非電極面１０ｂには、金属薄膜（図示略）が形成されている。
【００１９】
各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６の電極面１０ａには、複数のドレイン電極１１と、複数のソース電極１２と、１つのゲート電極１３とが設けられている。各ドレイン電極１１および各ソース電極１２は、平面視において、電極面１０ａの短手方向に細長い矩形状である。複数のドレイン電極１１と複数のソース電極１２とは、電極面１０ａの長手方向に等間隔をおいて交互に配置されている。ゲート電極１３は、平面視で正方形に近い矩形状であり、電極面１０ａの一端側の幅中央部に配置されている。なお、ドレイン電極１１とソース電極１２とは、互いに対向するように櫛歯状に形成されていてもよい。
【００２０】
第１〜第６のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６は、その電極面１０ａが基板２の第２の主面２ｂに対向した状態で、基板２の第２の主面２ｂに接合されている。具体的には、第１〜第６のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６の電極１１，１２，１３の表面が、基板２の第２の主面２ｂに形成された配線パターンに、図示しない半田を介して接合されている。
第１スイッチング素子Ｔｒ１および第２スイッチング素子Ｔｒ２は、平面視において、それらの長手方向が一致するように一列状に並んで配置されている。第３スイッチング素子Ｔｒ３および第４スイッチング素子Ｔｒ４は、平面視において、それらの長手方向が一致するように一列状に並んで配置されている。第５スイッチング素子Ｔｒ５および第６スイッチング素子Ｔｒ６は、平面視において、それらの長手方向が一致するように一列状に並んで配置されている。第１および第２スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の組、第３および第４スイッチング素子Ｔｒ３，Ｔｒ４の組ならびに第５および第６スイッチング素子Ｔｒ５，Ｔｒ６の組は、それぞれ、平面視で基板２の外周円に内接する四角形の４つの辺のうちの３つの辺に対応するような位置に配置されている。例えば、前記各組が前記３つの辺のそれぞれに平行に、全体としてコの字状に配置されている。
【００２１】
複数のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６に対して基板２とは反対側に容器３が配置されている。この実施形態では、容器３は、平面視において、円形である。容器３は、容器本体３１と蓋３２とからなる。容器本体３１および蓋３２は、たとえば、アルミニウム製である。容器本体３１は、複数のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６の非電極面１０ｂが図示しない半田を介して接合された天壁（第１壁）３１Ａと、天壁３１Ａと一体的に形成され、天壁３１Ａの周縁部から下方に延びた側壁３１Ｂとからなる。天壁３１Ａは、平面視で基板２よりも径が少し小さな円形に形成され、基板２と同心に配置されている。側壁３１Ｂは、円筒状である。
【００２２】
蓋３２は、平面視で基板２よりも径が少し小さな円形に形成されかつ基板２と同心に配置される蓋本体（第２壁）３２Ａと、蓋本体３２Ａの周縁部から上方に突出した筒状縁部３２Ｂとからなる。蓋３２は、筒状縁部３２Ｂが側壁３１Ｂの外周面に嵌合するように、側壁３１Ｂに下方から被せられて固定されている。
容器３内には、後述する蓄熱材液化抑制領域Ｓを除いて、多孔質金属部材５が収容されている。多孔質金属部材５は金属から構成されている。この実施形態では、多孔質金属部材５はアルミニウムからなる。また、この実施形態では、多孔質金属部材５は圧縮変形された状態で、容器３内に収容されている。容器３内には、蓋本体３２Ａ寄りの空間の一部の領域に対して、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６からの熱の伝達を妨げる断熱壁６が配置されている。この実施形態では、断熱壁６は、平面視で円形の薄板状であり、容器３内の蓋本体３２Ａの中央部の上方に配置されている。断熱壁６は、樹脂等の断熱材からなる。断熱壁６と蓋本体３２Ａとの間の空間部は、他の領域に比べてスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６からの熱が伝達されにくい領域である。
【００２３】
したがって、この実施形態では、断熱壁６と蓋本体３２Ａとの間の空間部が、容器３内の他の領域に比べて潜熱蓄熱材４が液化されにくい蓄熱材液化抑制領域Ｓとなる。この実施形態では、蓄熱材液化抑制領域Ｓを形成するための液化抑制構造は、容器３内に配置された断熱壁６を含む。
この実施形態では、多孔質金属部材５は、容器３内の空間のうち、断熱壁６と蓄熱材液化抑制領域Ｓとを除く領域に収容されている。つまり、蓄熱材液化抑制領域Ｓには多孔質金属部材５は収容されていない。容器３内において、多孔質金属部材５が収容されている領域においては、潜熱蓄熱材４は多孔質金属部材５の空隙内に充填されている。蓄熱材液化抑制領域Ｓには、多孔質金属部材５は収容されていないが、潜熱蓄熱材４は充填されている。そして、蓄熱材液化抑制領域Ｓ内の潜熱蓄熱材４は、蓄熱材液化抑制領域Ｓ外の潜熱蓄熱材４と接触している。断熱壁６は、その上面が多孔質金属部材５に固定されている。
【００２４】
潜熱蓄熱材４としては、たとえば、エリスリトール、パラフィン等が用いられる。この実施形態では、潜熱蓄熱材の粘度を上げるために、エリスリトール、パラフィン等に増粘剤が加えられたものが潜熱蓄熱材として用いられている。
前述のパワーモジュール１では、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６で発生した熱は、その非電極面１０ｂから容器３を介して、容器３内の多孔質金属部材５に伝達される。多孔質金属部材５の空隙には潜熱蓄熱材４が充填されているので、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６の熱が多孔質金属部材５に伝達されると、多孔質金属部材５に接している潜熱蓄熱材４が融解（液化）して熱を吸収する。多孔質金属部材５は、熱伝導性が高い金属から構成されているので、多孔質金属部材５内に充填されている潜熱蓄熱材４に効率よく熱が伝達されるので、潜熱蓄熱材４による熱吸収が効率よく行われる。これにより、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６で発生した熱をその非電極面１０ｂから効率よく放熱することができる。
【００２５】
また、前述のパワーモジュール１では、多孔質金属部材５は圧縮変形された状態で容器３内に収容されているので、多孔質金属部材５が圧縮されていない場合に比べて、多孔質金属部材５と容器３との間の接触面積が広くなるとともに、多孔質金属部材５の金属密度も高くなる。これにより、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６で発生した熱は、多孔質金属部材５により効率よく伝達されるとともに、多孔質金属部材５内に充填されている潜熱蓄熱材４により効率よく熱が伝達されるので、潜熱蓄熱材４による熱吸収がより効率よく行われる。これにより、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６で発生した熱をその非電極面１０ｂからより効率よく放熱することができる。
【００２６】
また、前述のパワーモジュール１では、断熱壁６を含む液化抑制構造によって、容器３内の領域の一部に他の領域に比べて潜熱蓄熱材４が液化されにくい蓄熱材液化抑制領域Ｓが形成されている。このため、容器３内の蓄熱材液化抑制領域Ｓ以外の領域において、潜熱蓄熱材４が融解（液化）しても、蓄熱材液化抑制領域Ｓにおいては潜熱蓄熱材４が固体のまま存在しやすくなる。これにより、容器３内の蓄熱材液化抑制領域Ｓ以外の領域で潜熱蓄熱材４が液化した後において、温度が融点以下の温度になったときに、蓄熱材液化抑制領域Ｓ内の固体の潜熱蓄熱材４の影響によって、蓄熱材液化抑制領域Ｓ以外の領域の潜熱蓄熱材４が凝固（固化）しやすくなる。つまり、潜熱蓄熱材４が過冷却状態となるのを抑制できるので、放熱効果が低下するのを抑制できる。
【００２７】
前述のパワーモジュール１では、蓄熱材液化抑制領域Ｓには、多孔質金属部材５が収容されていないが、蓄熱材液化抑制領域Ｓに多孔質金属部材５が収容されていてもよい。この場合においても、蓄熱材液化抑制領域Ｓは、断熱壁６を含む液化抑制構造によって、容器３内の他の領域に比べて潜熱蓄熱材４が液化されにくいため、前述と同様な効果が得られる。
【００２８】
このパワーモジュール１では、断熱壁６は平面視で円形の薄板状であるが、断熱壁６の平面形状は、楕円形状、多角形状等、任意の形状であってもよい。
前述のパワーモジュール１では、多孔質金属部材５は圧縮変形された状態で容器３内に収容されているが、多孔質金属部材５は圧縮変形されていない状態で容器３内に収容されていてもよい。
【００２９】
図４は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置が適用されたパワーモジュールを示す平面図である。図５は、図４のV-V線に沿う拡大断面図である。図４において、前述の図１の各部に対応する部分には、図１と同じ符号を付して示す。図５において、前述の図２の各部に対応する部分には、図２と同じ符号を付して示す。
このパワーモジュール１Ａでは、前述のパワーモジュール１に比べて、液化抑制構造が異なっている。
【００３０】
このパワーモジュール１Ａでは、容器３内のほぼ全ての領域に多孔質金属部材５が収容されている。このパワーモジュール１Ａにおいても、多孔質金属部材５は圧縮変形された状態で容器３内に収容されている。多孔質金属部材５の空隙に潜熱蓄熱材４が充填されている。
容器３内の蓋本体３２Ａ寄りの空間の一部の領域内に存在する多孔質金属部材５には、断熱材７が被覆（コーティング）されている。この実施形態では、容器３内の蓋本体３２Ａの中央部上であって容器３内の蓋本体３２Ａ寄りの平面視円形状の領域内に存在する多孔質金属部材５に断熱材７が被覆されている。なお、容器３内の蓋本体３２Ａの中央部以外の部分の上側であって容器３内の蓋本体３２Ａ寄りの領域内に存在する多孔質金属部材５に断熱材７が被覆されていてもよい。断熱材７の膜厚は非常に薄いため、断熱材７が被覆された多孔質金属部材５の空隙は断熱材７によって完全には塞がれていない。したがって、断熱材７が被覆された多孔質金属部材５の空隙にも、潜熱蓄熱材４が充填されている。断熱材７としては、樹脂等の断熱材が用いられる。多孔質金属部材５のうち、断熱材７によって被覆されている部分は、断熱材７によって被覆されていない部分に比べて、多孔質金属部材５から潜熱蓄熱材４への熱伝導性が低下する。
【００３１】
したがって、この実施形態では、断熱材７によって被覆されている多孔質金属部材５が存在している平面視円形状の領域Ｓが蓄熱材液化抑制領域Ｓとなる。この実施形態では、蓄熱材液化抑制領域Ｓを形成するための液化抑制構造は、断熱材７が被覆された多孔質金属部材５を含む。蓄熱材液化抑制領域Ｓ内の潜熱蓄熱材４は、蓄熱材液化抑制領域Ｓ外の潜熱蓄熱材４と接触している。
【００３２】
このパワーモジュール１Ａにおいても、容器３内の他の領域に比べて潜熱蓄熱材４が液化されにくい蓄熱材液化抑制領域Ｓが形成されているので、潜熱蓄熱材が過冷却状態となるのを抑制でき、放熱効果が低下するのを抑制できる。
このパワーモジュール１Ａでは、蓄熱材液化抑制領域Ｓは平面視円形状であるが、蓄熱材液化抑制領域Ｓの平面視形状は、楕円形状、多角形状等、任意の形状であってもよい。
【００３３】
また、このパワーモジュール１Ａでは、多孔質金属部材５は圧縮変形された状態で容器３内に収容されているが、多孔質金属部材５は圧縮変形されていない状態で容器３内に収容されていてもよい。
図６は、本発明の第３実施形態に係る半導体装置が適用されたパワーモジュールを示す平面図である。図７は、図のVII-VII線に沿う拡大断面図である。図において、前述の図１の各部に対応する部分には、図１と同じ符号を付して示す。図７において、前述の図２の各部に対応する部分には、図２と同じ符号を付して示す。
【００３４】
このパワーモジュール１Ｂでは、前述のパワーモジュール１に比べて、液化抑制構造が異なっている。
このパワーモジュール１Ｂでは、容器３内に、容器３内の蓋本体３２Ａ寄りの空間の一部をほぼ取り囲み、かつ容器３内の空間の他の領域と連通する連通部８２ａを有する小容器８が設けられている。この実施形態では、小容器８は、平面視で円形状であり、容器３内の蓋本体３２Ａの中央部上に配置されている。なお、小容器８は、容器３内の蓋本体３２Ａの中央部以外の部分の上側に配置されていてもよい。小容器８は、蓋本体３２Ａに接合された円筒状の側壁８１と、側壁８１の上方開口をほぼ閉鎖する円板状の天壁８２とからなる。天壁８２の中央部に、天壁８２を厚さ方向に貫通する連通部８２ａが形成されている。小容器８は、たとえば、アルミニウム等の熱伝導性の高い材料によって形成されている。
【００３５】
小容器８内の空間は、容器３の蓋３２と、小容器８とによってほぼ取り囲まれている。容器３の蓋３２の外面は外気によって冷却されやすい。また、小容器８は、熱伝導性の高い材料によって形成されており、容器３の蓋３２に接合されている。したがって、小容器８内の空間部は、容器３内の他の領域に比べて、温度が低温に保持されやすい領域である。
【００３６】
したがって、このパワーモジュール１Ｂは、小容器８内の空間部が、容器３内の他の領域に比べて潜熱蓄熱材４が液化されにくい蓄熱材液化抑制領域Ｓとなる。この実施形態では、蓄熱材液化抑制領域Ｓを形成するための液化抑制構造は、容器３内に配置され、容器３内の蓋本体３２Ａ寄りの空間の一部をほぼ取り囲み、かつ他の領域と連通する連通部８２ａを有する小容器８を含む。
【００３７】
この実施形態では、多孔質金属部材５は、容器３内の空間のうち、小容器８と蓄熱材液化抑制領域Ｓとを除く領域に収容されている。つまり、蓄熱材液化抑制領域Ｓには多孔質金属部材５は収容されていない。蓄熱材液化抑制領域Ｓには、多孔質金属部材５は収容されていないが、潜熱蓄熱材４は充填されている。そして、蓄熱材液化抑制領域Ｓ内の潜熱蓄熱材４は、連通部８２ａを介して蓄熱材液化抑制領域Ｓ外の潜熱蓄熱材４と接触している。多孔質金属部材５は圧縮変形された状態で容器３内に収容されている。
【００３８】
このパワーモジュール１Ｂにおいても、容器３内の他の領域に比べて潜熱蓄熱材４が液化されにくい蓄熱材液化抑制領域Ｓが形成されているので、潜熱蓄熱材４が過冷却状態となるのを抑制でき、放熱効果が低下するのを抑制できる。
このパワーモジュール１Ｂでは、小容器８は平面視で円形状であるが、小容器８の平面視形状は、楕円形状、多角形状等、任意の形状であってもよい。
【００３９】
このパワーモジュール１Ｂでは、多孔質金属部材５は圧縮変形された状態で容器３内に収容されているが、多孔質金属部材５は圧縮変形されていない状態で容器３内に収容されていてもよい。
以上、この発明の第１、第２および第３実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、基板２の一方の主面２ｂにインバータ回路１００が実装され、他方の主面２ａにモータ制御回路が実装されているが、モータ制御回路はインバータ回路１００が実装される基板２とは別の基板に実装されてもよい。
【００４０】
この発明を電動パワーステアリング装置のインバータ回路に適用した場合について説明したが、この発明は、電動パワーステアリング装置以外に用いられるインバータ回路等にも適用することができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１，１Ａ，１Ｂ…パワーモジュール、２…基板、３…容器、４…潜熱蓄熱材、５…多孔質金属部材、６…断熱壁、７…断熱材、８…小容器、１０ａ…電極面、１０ｂ…非電極面、３１…容器本体、３２…蓋、３１Ａ…天壁（第１壁）、３１Ｂ…側壁、３２Ａ…蓋本体（第２壁）、３２Ｂ…筒状縁部、１００…インバータ回路、Ｔｒ１〜Ｔｒ６…スイッチング素子
【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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