(57)【要約】【課題】バスバ電極をベース金属板の裏面側に突出させることにより、放熱部材の厚みを利用して装置全体をコンパクトに形成する。【解決手段】ベース金属板２には、積層金属板５，７等を介してＭＯＳＦＥＴ１１，１２を実装し、配線基板８，１０とバスバ電極１４，１５とを接続する。また、バスバ電極１４，１５を、ベース金属板２の電極挿通孔３を介して裏面２Ｂ側に突出させ、これらの電極１４，１５を放熱部材１８の電極収容孔２０を介して外部の電源２３と接続する。これにより、バスバ電極１４，１５の大きさを十分に確保しつつ、金属板２上での電極面積を小さくすることができる。従って、ベース金属板２上に各種の部品を容易に配置でき、インバータ装置１を薄型でコンパクトに形成できると共に、バスバ電極１４，１５等の寄生インダクタンスを低減することができる。【選択図】　　　　図２
2004063681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料により板状に形成され表面と裏面とに開口する電極挿通孔が設けられた第１の金属板と、
該第１の金属板の表面側に絶縁材を介して積層された第２の金属板と、
前記第１の金属板の表面側に絶縁材を介して積層された第３の金属板と、
前記第２，第３の金属板と異なる位置で前記第１の金属板の表面側に設けられ高電圧配線部と低電圧配線部とが形成された配線基板と、
半導体素子により形成され前記第２の金属板の表面側に実装されると共に該配線基板の高電圧配線部に接続された高電圧側素子と、
半導体素子により形成され前記第３の金属板の表面側に実装されると共に前記配線基板の低電圧配線部に接続された低電圧側素子と、
前記第１の金属板の表面側で前記配線基板の高電圧配線部に接続されると共に前記電極挿通孔を介して前記第１の金属板の裏面側に突出し突出端側が電源の高電圧側に接続される高電圧側バスバ電極と、
前記第１の金属板の表面側で前記配線基板の低電圧配線部に接続されると共に前記電極挿通孔を介して前記第１の金属板の裏面側に突出し突出端側が前記電源の低電圧側に接続される低電圧側バスバ電極と、
前記高電圧側素子と低電圧側素子の放熱を行うため前記第１の金属板の裏面側に取付けられ前記高電圧側バスバ電極と低電圧側バスバ電極の突出端側が配置された放熱部材とから構成してなる半導体装置。
【請求項２】
前記放熱部材には前記第１の金属板の電極挿通孔と連通し前記高電圧側バスバ電極と低電圧側バスバ電極の突出端側が収容される電極収容孔を設けてなる請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記放熱部材は前記第１の金属板の電極挿通孔を挟んで両側に分割して配置してなる請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
金属材料により板状に形成された第１の金属板と、
該第１の金属板の表面側に絶縁材を介して積層された第２の金属板と、
前記第１の金属板の表面側に絶縁材を介して積層された第３の金属板と、
前記第２，第３の金属板と異なる位置で前記第１の金属板の表面側に設けられ前記第３の金属板に接続される出力配線部と前記第１の金属板に接続される低電圧配線部とが形成された配線基板と、
樹脂モールドされた半導体素子により形成され前記第２の金属板に接続されると共に前記第２の金属板に沿って延びる電極を介して前記配線基板の出力配線部に接続された高電圧側素子と、
樹脂モールドされた半導体素子により形成され前記第３の金属板に接続されると共に前記第３の金属板に沿って延びる電極を介して前記配線基板の低電圧配線部に接続された低電圧側素子と、
前記第１の金属板の表面側で前記第２の金属板に接続されると共に前記第１の金属板の外側を介して裏面側に突出し突出端側が電源の高電圧側に接続される高電圧側バスバ電極と、
前記第１の金属板に接続されると共に前記第１の金属板の裏面側に突出し突出端側が前記電源の低電圧側に接続される低電圧側バスバ電極と、
前記高電圧側素子と低電圧側素子の放熱を行うため前記第１の金属板の裏面側に取付けられ前記高電圧側バスバ電極と低電圧側バスバ電極の突出端側が配置された放熱部材とから構成してなる半導体装置。
【請求項５】
前記高電圧側バスバ電極と低電圧側バスバ電極は互いに並行に配置した２枚の金属板からなり、前記高電圧側素子と低電圧側素子とは前記２枚の金属板と並行に並べて複数個配置する構成としてなる請求項１，２，３または４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記配線基板の表面側には前記配線基板と板厚方向の隙間をもって対向する制御回路基板を設け、前記配線基板には、前記高電圧側素子と低電圧側素子の制御電極が接続される制御配線部と、該制御配線部から板厚方向に突出し前記制御回路基板と接続される接続ピンとを設けてなる請求項１，２，３，４または５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記高電圧側素子と低電圧側素子とはこれらの素子間に接続された出力電極を介して交流電流を出力するインバータ回路を構成してなる請求項１，２，３，４，５または６に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば大電流を出力するインバータ装置等として好適に用いられるの半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体装置としては、例えばバッテリ等の直流電源を交流に変換し、交流電流を出力する３相交流式のインバータ装置が知られている（例えば、特開平１０−２２９６８０号公報等）。
【０００３】
この種の従来技術によるインバータ装置は、例えば３相交流の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の回路が複数の半導体素子を並列に接続することによって形成されている。そして、これらの半導体素子は、例えば絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、ＭＯＳトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）等からなる樹脂モールド型の半導体素子を用いて構成されている。
【０００４】
また、インバータ装置は、その本体部分となるベースプレート上にＵ字状の金属フィンが垂直に立設されている。そして、各半導体素子は、例えばねじ止め等の手段により金属フィンに対して垂直に立てた状態で取付けられ、ソース、ゲート等の端子が上向きに突出すると共に、ゲートの突出端側は、ベースプレートの上側に離間して配置された制御回路基板と接続されている。
【０００５】
また、ベースプレートの表面側には、３相交流の各相の回路を電源のプラス極側、マイナス極側に接続する２個のバスバ電極が設けられ、これらのバスバ電極は、例えば金属板等を互いに絶縁した状態で積層することにより形成されると共に、ベースプレートの表面に沿って延びている。そして、各バスバ電極のうち高電圧側のバスバ電極は、金属フィン等を介して半導体素子のドレインに接続され、低電圧側のバスバ電極は、ベースプレートから立上がるようにＬ字状に屈曲した導体板等を用いて各半導体素子のソースに接続されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、平板状のバスバ電極をベースプレートの表面側に沿って延ばす構成としている。この場合、ベースプレート上には、バスバ電極以外にも各種の部品を搭載することが多いため、従来技術では、バスバ電極の面積を可能な限り小さく抑えたいという要求がある。
【０００７】
しかし、例えばバスバ電極を細長い金属板等により形成すると、その寄生インダクタンスが増大して通電時に大きなサージ電圧等が発生し易くなり、半導体素子がサージ電圧によって損傷する虞れが生じる。
【０００８】
このため、従来技術では、回路の寄生インダクタンスを抑えるためにバスバ電極をある程度大きく形成する必要があり、その小型化には限界があるため、ベースプレート上で他の部品や信号線等の配置が制約され、装置全体が大型化し易いという問題がある。
【０００９】
これに対し、例えばバスバ電極をベースプレートの表面側に立設し、ベースプレート上で電極の面積を小さくする方法も考えられる。しかし、この場合には、バスバ電極の上方に制御回路基板等を配置すると、装置全体がベースプレートの板厚方向に大型化するばかりでなく、半導体素子と制御回路基板との間の配線距離が長くなって半導体素子がノイズ等により誤動作する虞れが生じる。
【００１０】
また、制御回路基板を半導体素子と近い位置に配設するために、例えば制御回路基板にバスバ電極用の挿通孔等を形成し、この挿通孔を介してバスバ電極を制御回路基板よりも上側に引回す構成とした場合には、制御回路基板の面積や配線パターンが挿通孔によって制限され、その設計が難しくなるという問題がある。
【００１１】
特に、例えば樹脂モールド型の半導体素子等を用いる場合には、従来技術のように半導体素子を立てた状態で配置しない限り、ベースプレートを小さく形成しつつ、その表面側に多数の半導体素子とバスバ電極とを配置するのが難しい。
【００１２】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、バスバ電極の面積を十分に確保しつつ、ベースとなる金属板上で電極の面積を小さく抑えることができ、各種の部品を金属板上に容易に配置できると共に、装置全体をコンパクトに形成できるようにした半導体装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために請求項１の発明は、金属材料により板状に形成され表面と裏面とに開口する電極挿通孔が設けられた第１の金属板と、該第１の金属板の表面側に絶縁材を介して積層された第２の金属板と、前記第１の金属板の表面側に絶縁材を介して積層された第３の金属板と、前記第２，第３の金属板と異なる位置で前記第１の金属板の表面側に設けられ高電圧配線部と低電圧配線部とが形成された配線基板と、半導体素子により形成され前記第２の金属板の表面側に実装されると共に該配線基板の高電圧配線部に接続された高電圧側素子と、半導体素子により形成され前記第３の金属板の表面側に実装されると共に前記配線基板の低電圧配線部に接続された低電圧側素子と、前記第１の金属板の表面側で前記配線基板の高電圧配線部に接続されると共に前記電極挿通孔を介して前記第１の金属板の裏面側に突出し突出端側が電源の高電圧側に接続される高電圧側バスバ電極と、前記第１の金属板の表面側で前記配線基板の低電圧配線部に接続されると共に前記電極挿通孔を介して前記第１の金属板の裏面側に突出し突出端側が前記電源の低電圧側に接続される低電圧側バスバ電極と、前記高電圧側素子と低電圧側素子の放熱を行うため前記第１の金属板の裏面側に取付けられ前記高電圧側バスバ電極と低電圧側バスバ電極の突出端側が配置された放熱部材とからなる構成を採用している。
【００１４】
このように構成することにより、例えば高電圧側バスバ電極と低電圧側バスバ電極を第１の金属板に対して垂直に立てた状態で配置でき、バスバ電極の幅を垂直方向に確保しつつ、第１の金属板上で電極の面積を小さくすることができる。また、バスバ電極を第１の金属板の表面側から電極挿通孔を介して裏面側に突出させたので、第１の金属板の表面側には、高電圧側素子と低電圧側素子とを互いに近付けた状態で容易に配置でき、例えば制御回路基板等の部品も、バスバ電極と干渉することなく、これらの素子と近い位置に配設することができる。
【００１５】
これにより、例えば高電圧側素子と低電圧側素子との間の電流経路や素子とバスバ電極との間の電流経路等を短くでき、しかもバスバ電極の幅を金属板の板厚方向に対して十分に大きく形成できるので、電流経路の寄生インダクタンスを低減でき、素子をサージ電圧等から保護することができる。また、第１の金属板の裏面側では、例えばバスバ電極を放熱部材に沿って金属板の板厚方向に延ばすことができるから、放熱部材の厚み等を利用してバスバ電極の配置スペースを確保でき、半導体装置を薄型でコンパクトに形成することができる。
【００１６】
即ち、バスバ電極を高電圧側素子と低電圧側素子との間に配置でき、かつバスバ電極を第１の金属板のうち素子が実装された表面側とは逆の裏面側に配置することができる。これにより、これらの半導体素子とバスバ電極との間を接続する配線を第１の金属板の表面側に引回す必要がなくなり、半導体装置を小型化しつつ、配線構造のインダクタンスを低減して半導体装置の動作を安定させることができる。
【００１７】
また、例えば冷却フィン等を有する空冷式の放熱部材等を用いた場合には、放熱部材の厚みが冷却フィン等によって比較的大きくなる。これにより、放熱部材を特に厚肉に形成しなくても、放熱部材の厚さ方向に沿ってバスバ電極を第１の金属板から放熱部材の裏面側まで広い範囲にわたって幅広に形成でき、インダクタンスをより低減することができる。
【００１８】
また、第１の金属板の表面側にはバスバ電極がほとんど配置されないため、この表面側で装置を薄型化することができる。さらに、例えば水冷式の放熱部材等を用いた場合にも同様に、放熱部材の厚みが冷却水路等によって比較的大きくなるので、放熱部材の厚みを変更することなく、バスバ電極を第１の金属板の裏面側から放熱部材に沿って容易に配置することができる。
【００１９】
また、バスバ電極を第１の金属板の電極挿通孔を介して放熱部材側に突出させたとしても、高電圧側素子と低電圧側素子の裏面側には、第１の金属板等を介して放熱部材を配置できるので、高電圧側素子と低電圧側素子から発生する熱を第１の金属板等を介して放熱部材へと効率よく逃すことができる。従って、例えば高電圧側素子と低電圧側素子の放熱性に影響しないような素子間の位置でバスバ電極を第１の金属板の裏面側に突出させることにより、装置全体の小型化と、配線構造及びバスバ電極の低インダクタンス化と、放熱性の確保とを一緒に成立させることができる。
【００２０】
また、請求項２の発明によると、放熱部材には第１の金属板の電極挿通孔と連通し高電圧側バスバ電極と低電圧側バスバ電極の突出端側が収容される電極収容孔を設ける構成としている。
【００２１】
これにより、高電圧側バスバ電極と低電圧側バスバ電極の突出端側を半導体装置の外側に大きく突出させる必要がなくなり、バスバ電極と周囲の構造物等と干渉を防止できると共に、バスバ電極を放熱部材により保護することができる。また、例えば熱伝導性が良好な絶縁性材料等を電極収容孔内に配置することにより、第１の金属板とバスバ電極の両方から放熱部材に対して熱伝導でき、半導体装置の放熱性を高めることができる。
【００２２】
この場合、バスバ電極の突出端側を放熱部材（電極収容孔）に固定したり、放熱部材によって支持することにより、外力等によってバスバ電極が変形、損傷するのを防止でき、半導体装置の耐久性を高めることができる。また、例えば半導体装置をインバータ回路に適用した場合等、バスバ電極に１００アンペア以上の大電流を通電する場合には、例えば電気伝導率が高い銅等の金属材料によりバスバ電極を形成したとしても、バスバ電極がジュール熱によって発熱し易い。
【００２３】
この場合、従来技術では、半導体素子とバスバ電極とをベースプレート上で重ねるように配置しているため、バスバ電極の熱が半導体素子に伝わり易くなり、素子の温度が上昇して放熱性が低下することがある。しかし、本発明では、バスバ電極で発生する熱を放熱部材側に直接的に効率よく伝導でき、この熱が半導体素子側に伝わるのを防止することができる。
【００２４】
さらに、バスバ電極の放熱性を高めることにより、例えば薄肉な金属板等によってバスバ電極を形成した場合でも、電極としての機能を発揮することができる。即ち、例えばインバータ装置等のように半導体素子がスイッチング動作を行う場合には、高周波的に変化する電流が所謂表皮効果によりバスバ電極の表層部位を主として流れる。
【００２５】
このため、バスバ電極を薄肉に形成したとしても、電流経路への影響が小さいため、バスバ電極を幅広で薄肉に形成して寄生インダクタンスを容易に低減することができる。そして、バスバ電極を薄肉に形成することにより、例えば曲げ加工等の金属加工を容易に施すことができると共に、電極全体の熱容量が小さくなるので、その半田付け等を容易に行うことができる。
【００２６】
また、請求項３の発明によると、放熱部材は第１の金属板の電極挿通孔を挟んで両側に分割して配置する構成としている。これにより、第１の金属板の裏面側には、例えば２個の放熱部材を電極挿通孔を挟んで両側に配置でき、個々の放熱部材の形状を簡略化することができる。この場合、例えば放熱部材にバスバ電極用の挿通孔等を孔加工する必要がなくなるから、汎用的で安価な放熱部材を用いることができる。
【００２７】
また、請求項４の発明では、金属材料により板状に形成された第１の金属板と、該第１の金属板の表面側に絶縁材を介して積層された第２の金属板と、前記第１の金属板の表面側に絶縁材を介して積層された第３の金属板と、前記第２，第３の金属板と異なる位置で前記第１の金属板の表面側に設けられ前記第３の金属板に接続される出力配線部と前記第１の金属板に接続される低電圧配線部とが形成された配線基板と、樹脂モールドされた半導体素子により形成され前記第２の金属板に接続されると共に前記第２の金属板に沿って延びる電極を介して前記配線基板の出力配線部に接続された高電圧側素子と、樹脂モールドされた半導体素子により形成され前記第３の金属板に接続されると共に前記第３の金属板に沿って延びる電極を介して前記配線基板の低電圧配線部に接続された低電圧側素子と、前記第１の金属板の表面側で前記第２の金属板に接続されると共に前記第１の金属板の外側を介して裏面側に突出し突出端側が電源の高電圧側に接続される高電圧側バスバ電極と、前記第１の金属板に接続されると共に前記第１の金属板の裏面側に突出し突出端側が前記電源の低電圧側に接続される低電圧側バスバ電極と、前記高電圧側素子と低電圧側素子の放熱を行うため前記第１の金属板の裏面側に取付けられ前記高電圧側バスバ電極と低電圧側バスバ電極の突出端側が配置された放熱部材とから構成している。
【００２８】
これにより、例えば樹脂モールド型の汎用的な半導体素子等を用いて高電圧側素子と低電圧側素子とを形成し、これらの半導体素子を電極が互いに向い合うように横向きに倒した状態で金属板に実装すると共に、各素子の電極を高電圧側素子と低電圧側素子との間に立てた状態で配置したバスバ電極と接続することができる。この場合、バスバ電極は、半導体素子との接続部位から金属板の裏面側に突出しているので、第１の金属板の表面側には、バスバ電極、半導体素子、制御回路基板等の部品を互いに近付けた状態で容易に配置することができる。
【００２９】
従って、請求項１に係る発明の場合とほぼ同様に、バスバ電極の幅を十分に確保しつつ、各部品間の電流経路を短くして寄生インダクタンスを低減でき、半導体素子をサージ電圧等から保護できると共に、放熱部材の厚み等を利用して半導体装置を薄型でコンパクトに形成することができる。
【００３０】
特に、例えば樹脂モールドされた汎用的な半導体素子においては、ドレイン、ソース、ゲート等の電極が素子本体から同方向に突出しているため、例えば複数個の半導体素子を金属板上にコンパクトに配置するときには、金属板やバスバ電極を小型化してインダクタンスを抑えるのは難しい。しかし、この場合には、例えば複数個の高電圧側素子と複数個の低電圧側素子とを並行に並べて配置したり、また例えば制御回路基板を配線基板の表面側に板厚方向の隙間をもって配置する構成とすることができる。このような構成とすれば、半導体装置を薄型でコンパクトに形成しつつ、バスバ電極を幅広に形成でき、配線構造の引回し面積や半導体素子と制御回路基板との接続間隔を小さくすることができると共に、各半導体素子に電流を分散して一部の素子への電流集中を防止することができる。
【００３１】
また、請求項５の発明によると、高電圧側バスバ電極と低電圧側バスバ電極は互いに並行に配置した２枚の金属板からなり、高電圧側素子と低電圧側素子とは前記２枚の金属板と並行に並べて複数個配置する構成としている。
【００３２】
これにより、例えば高電圧側素子を介して高電圧側バスバ電極に電流が流れるとき、または低電圧側素子を介して低電圧側バスバ電極に電流が流れるときは、バスバ電極の幅方向等に対して電流量が均等化された幅広な電流経路を形成でき、例えば電流の方向が互いに逆向きとなる２つの電流経路を高電圧側バスバ電極と低電圧側バスバ電極とによって並行に配置することができる。これにより、電流経路の寄生インダクタンスをより確実に低減でき、半導体素子がサージ電圧等により損傷するのを防止することができる。また、個々の素子に通電される電流量を均等化でき、各素子を電流の集中等による損傷から保護することができる。
【００３３】
特に、半導体装置の電流容量を大きくするために複数個の半導体素子を並列に接続する構成とした場合でも、これら複数個の高電圧側素子と複数個の低電圧側素子との間に高電圧側バスバ電極と低電圧側バスバ電極とを配置でき、各高電圧側素子と高電圧側バスバ電極との接続間隔と、各低電圧側素子と低電圧側バスバ電極との間の接続間隔とを、互いに同程度の短い間隔とすることができる。従って、複数個の半導体素子を並列接続する場合でも、一部の半導体素子への電流集中や寄生インダクタンスによるサージ電圧の増大等を防止することができる。
【００３４】
また、請求項６の発明によると、配線基板の表面側には配線基板と板厚方向の隙間をもって対向する制御回路基板を設け、前記配線基板には、高電圧側素子と低電圧側素子の制御電極が接続される制御配線部と、該制御配線部から板厚方向に突出し前記制御回路基板と接続される接続ピンとを設ける構成としている。
【００３５】
これにより、制御回路基板は、例えば第１の金属板の表面側と隙間をもって対向する位置に配設でき、この制御回路基板と素子の制御電極との間を配線基板上に突出した接続ピン等によって接続することができる。従って、制御回路基板やその接続構造等を配置するために第１の金属板の表面側に広い配置スペースを確保する必要がなくなり、そのレイアウト設計を容易に行うことができる。
【００３６】
また、半導体素子と制御回路基板とを近接して配置できるから、半導体素子の制御電極と制御回路基板との間の接続間隔を短くして構造を簡略化でき、これらの接続部位にノイズ等が悪影響を与えるのを防止できると共に、製造コストを低減することができる。また、第１ないし第３の金属板上に制御電極用の配線領域を引回す必要がなくなるから、半導体装置を小型化でき、ノイズ等に対する信頼性をより高めることができる。
【００３７】
さらに、請求項７の発明によると、高電圧側素子と低電圧側素子とはこれらの素子間に接続された出力電極を介して交流電流を出力するインバータ回路を構成している。これにより、半導体装置は、直流電源を交流に変換して出力電極から出力するインバータ回路を構成することができる。
【００３８】
また、例えばインバータ回路の高電圧側バスバ電極と低電圧側バスバ電極との間に電源コンデンサ等のコンデンサを設ける場合には、このコンデンサを各バスバ電極の突出端側と一緒に放熱部材の位置に配設でき、コンデンサも含めて半導体装置を小型化することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態による半導体装置を、添付図面に従って詳細に説明する。
【００４０】
ここで、図１ないし図３は第１の実施の形態を示し、本実施の形態では、半導体装置としてインバータ装置を例に挙げて述べる。
【００４１】
１は後述の負荷２５を駆動するインバータ装置で、該インバータ装置１は、後述のベース金属板２、積層金属板５，７、配線基板８，１０、ＭＯＳＦＥＴ１１，１２、バスバ電極１４，１５、出力電極１６、制御回路基板１７、放熱部材１８等を含んで構成されている。また、インバータ装置１は、後述の図３に示す３相交流式のインバータ回路２４において、例えばＵ相、Ｖ相、Ｗ相からなる３相のうち１相分の回路を構成しているものである。
【００４２】
２はインバータ装置１の本体部分を構成する第１の金属板としてのベース金属板で、該ベース金属板２は、図１、図２に示す如く、例えば四角形状の金属板等によって形成され、左，右方向（長さ方向）及び前，後方向（幅方向）に延びると共に、表面２Ａと裏面２Ｂとを有している。
【００４３】
３はベース金属板２の長さ方向のほぼ中間位置に設けられた電極挿通孔で、該電極挿通孔３は、ベース金属板２のほぼ全幅にわたって延びる細長いスリット状の貫通孔として形成されている。
【００４４】
４は例えば接着、樹脂モールド等の手段を用いてベース金属板２の表面２Ａ側に固着された絶縁性の樹脂ケースで、該樹脂ケース４は、積層金属板５，７、制御回路基板１７等を取囲む枠状体として形成され、蓋板（図示せず）等によって閉塞されるものである。
【００４５】
５はベース金属板２の表面２Ａ側に絶縁材６を介して積層された第２の金属板としての高電圧側の積層金属板で、該高電圧側の積層金属板５は、細長い四角形状の平板として形成され、ベース金属板２の幅方向に延びている。
【００４６】
７は第３の金属板としての低電圧側の積層金属板で、該低電圧側の積層金属板７は、積層金属板５とほぼ同様に、ベース金属板２の表面２Ａ側に絶縁材６を介して積層され、積層金属板５と並行に延びている。また、これらの積層金属板５，７は、電極挿通孔３を挟んでベース金属板２の長さ方向一側，他側に配置され、互いに絶縁されている。
【００４７】
８はベース金属板２の表面側に設けられた第１の配線基板で、該第１の配線基板８は、例えば絶縁性の樹脂材料等により四角形状に形成され、ベース金属板２の電極挿通孔３と積層金属板５との間に配置されると共に、これらと並行に延びている。
【００４８】
ここで、配線基板８には、例えば印刷等の手段により所定の配線パターンが設けられている。そして、この配線パターンは、高電圧配線部８Ａ、出力配線部８Ｂ、制御配線部８Ｃ等を含んで構成され、これらは各ＭＯＳＦＥＴ１１に対応して２個ずつ配置されている。また、高電圧配線部８Ａと制御配線部８Ｃには、例えば金属ピン等からなる接続ピン９が設けられている。そして、各接続ピン９は、配線基板８の表面側から後述の制御回路基板１７に向けて上向きに突出し、その突出端側は、例えば制御回路基板１７に形成されたピン孔内に半田付け等の手段を用いて接続されている。
【００４９】
１０はベース金属板２の表面側に設けられた第２の配線基板で、該第２の配線基板１０は、配線基板８とほぼ同様に、ベース金属板２の電極挿通孔３と積層金属板７との間に配置され、これらの配線基板８，１０は、電極挿通孔３を挟んでベース金属板２の長さ方向一側，他側に配置されている。
【００５０】
また、配線基板１０には、低電圧配線部１０Ａ、出力配線部１０Ｂ、制御配線部１０Ｃ等が形成され、これらの配線部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにも、複数の接続ピン９が設けられている。この場合、配線基板８，１０の高電圧配線部８Ａ、低電圧配線部１０Ａ、出力配線部１０Ｂ等に設けられた接続ピン９は、後述するバスバ電極１４，１５、出力電極１６等の電圧を制御回路基板１７によってモニタするためのものである。
【００５１】
１１は高電圧側の積層金属板５に面実装された高電圧側素子としての例えば２個のＭＯＳＦＥＴで、該各ＭＯＳＦＥＴ１１は、例えば樹脂モールド等の手段により形成された汎用的な半導体素子からなり、積層金属板５に間隔をもって並んでいる。また、ＭＯＳＦＥＴ１１は、略四角形状の樹脂ケース１１Ａと、該樹脂ケース１１Ａから突出した複数の電極としてのソースＳ、ドレインＤ、ゲートＧとにより構成されている。
【００５２】
ここで、ＭＯＳＦＥＴ１１は、例えばドレインＤ、ソースＳ及びゲートＧが積層金属板５に沿って横向きに伸びるような状態（横向き状態）で、樹脂ケース１１Ａが接着等の手段を用いて積層金属板５に固着されている。そして、ドレインＤは、例えば半田付け等の手段によって配線基板８の高電圧配線部８Ａに接続され、ソースＳは出力配線部８Ｂに接続されている。また、ゲートＧは、ＭＯＳＦＥＴ１１の制御電極として制御配線部８Ｃに接続され、制御回路基板１７から接続ピン９と制御配線部８Ｃとを介して制御信号が入力されるものである。
【００５３】
１２は低電圧側の積層金属板７に面実装された低電圧側素子としての例えば２個のＭＯＳＦＥＴで、該各ＭＯＳＦＥＴ１２は、ＭＯＳＦＥＴ１１とほぼ同様に、例えば樹脂モールド型の汎用的な半導体素子等からなり、樹脂ケース１２Ａ、ドレインＤ、ソースＳ、ゲートＧ等によって構成されている。
【００５４】
そして、ＭＯＳＦＥＴ１２は横向き状態で積層金属板７に固着され、そのドレインＤ、ソースＳ及びゲートＧは、積層金属板７に沿って伸びると共に、ＭＯＳＦＥＴ１１のドレインＤ等と向い合うように逆向きに伸びている。また、ドレインＤは、配線基板１０の出力配線部１０Ｂに接続され、ソースＳは低電圧配線部１０Ｃに接続されている。また、ゲートＧは、制御配線部１０Ｃと接続ピン９とを介して制御回路基板１７に接続されている。さらに、高電圧側と低電圧側の各ＭＯＳＦＥＴ１１，１２には、ドレインＤとソースＳとの間にダイオード１３（図３参照）がそれぞれ並列に接続されている。
【００５５】
ここで、インバータ装置１は、例えば高電圧側と低電圧側のＭＯＳＦＥＴ１１，１２を２個ずつ並列に接続することにより、汎用的な樹脂モールド型の半導体素子を用いた場合でも、装置全体として通電可能な電流量を増大し、また各ＭＯＳＦＥＴ１１，１２の内部抵抗等による損失を小さく抑える構成となっている。
【００５６】
また、高電圧側と低電圧側のＭＯＳＦＥＴ１１，１２は、後述するバスバ電極１４，１５の幅方向（例えば、図１中の前，後方向）に沿って互いに並行な位置関係をもつように並べて配置されている。これにより、インバータ装置１は、高電圧側の各ＭＯＳＦＥＴ１１等を介して電極１４，１６間に大電流が流れるとき、または低電圧側の各ＭＯＳＦＥＴ１２等を介して電極１５，１６間に大電流が流れるときに、これらの電流経路がバスバ電極１４，１５のほぼ全幅にわたって均等に形成された状態となる。従って、本実施の形態では、高電圧側と低電圧側の電流経路を幅広に形成して寄生インダクタンスを低減でき、また大電流を個々のＭＯＳＦＥＴ１１，１２にほぼ均等に分散できる構成となっている。
【００５７】
１４はベース金属板２に配線基板８を介して取付けられた高電圧側バスバ電極で、該高電圧側バスバ電極１４は、図１、図２に示す如く、例えば金属板等の一部を折曲げることによって略Ｌ字状に形成され、ベース金属板２の幅方向及び板厚方向に延びる平板状の電極板部１４Ａと、該電極板部１４Ａと一体に形成された例えば２個の接続部１４Ｂとにより構成されている。
【００５８】
ここで、電極板部１４Ａは、その基端側がベース金属板２の表面２Ａ側に配置され、その先端側がベース金属板２の電極挿通孔３を介して裏面２Ｂ側にほぼ垂直に突出すると共に、この突出端側は後述する放熱部材１８の電極収容孔２０内に収容されている。そして、電極板部１４Ａは、例えば電極収容孔２０から突出する部位が後述する電源２３のプラス電極側（高電圧側）に接続される。
【００５９】
また、各接続部１４Ｂは、ベース金属板２の表面２Ａ側で電極板部１４Ａの基端側から略Ｌ字状に折曲げられて電極板部１４Ａの板厚方向に突出し、この突出端側は、例えば半田付け、スポット溶接等の手段を用いて配線基板８の各高電圧配線部８Ａとそれぞれ固着、接続されている。
【００６０】
１５はベース金属板２に配線基板１０を介して取付けられた低電圧側バスバ電極で、該低電圧側バスバ電極１５は、高電圧側バスバ電極１４とほぼ同様に、例えば一定の幅寸法をもつ金属板等により形成された平板状の電極板部１５Ａと、該電極板部１５Ａから略Ｌ字状に折曲げられ、配線基板１０の各低電圧配線部１０Ａとそれぞれ固着、接続された例えば２個の接続部１５Ｂとにより構成されている。
【００６１】
そして、電極板部１５Ａは、バスバ電極１４の電極板部１４Ａと並行に配置された状態でベース金属板２の裏面２Ｂ側に突出し、ベース金属板２の電極挿通孔３と放熱部材１８の電極収容孔２０とにわたって延びると共に、電極板部１５Ａのうち電極収容孔２０から突出する部位は、電源２３のマイナス電極側（低電圧側）に接続されるものである。
【００６２】
このように、インバータ装置１は、バスバ電極１４，１５の本体部分となる電極板部１４Ａ，１５Ａをベース金属板２の裏面２Ｂ側に突出させ、これらの突出端側は放熱部材１８に沿って配置しているため、本実施の形態では、インバータ装置１を薄型に形成しつつ、放熱部材１８の厚みを利用してバスバ電極１４の配置スペースを確保できる構成となっている。
【００６３】
また、バスバ電極１４，１５は、高電圧側と低電圧側のＭＯＳＦＥＴ１１，１２間に位置してこれらの素子と並行に並べて配置されているので、バスバ電極１４，１５の幅寸法に応じて高電圧側と低電圧側の電流経路を幅広に形成でき、これらの電流経路を電流の方向が互いに逆向きとなるように並行に配置した状態でＭＯＳＦＥＴ１１，１２の直ぐ近くまで延ばすことができる。これにより、ＭＯＳＦＥＴ１１，１２とバスバ電極１４，１５との間の寄生インダクタンスをより確実に低減できるものである。
【００６４】
一方、１６は例えば樹脂モールド等の手段により樹脂ケース４に取付けられた出力電極で、該出力電極１６は、例えば複数箇所で分岐した金属板等により形成され、配線基板８，１０の各出力配線部８Ａ，１０Ａにそれぞれ接続されている。また、出力電極１６は、その端部側が樹脂ケース４の外部に突出し、この突出端側は後述の負荷２５等に接続されるものである。
【００６５】
１７は樹脂ケース４内に取付けられた制御回路基板で、該制御回路基板１７は、配線基板８，１０の上側に板厚方向の隙間をもって配置され、各接続ピン９等を用いて配線基板８，１０の制御配線部８Ｃ，１０Ｃに接続されると共に、個々のＭＯＳＦＥＴ１１，１２の通電状態を制御するものである。
【００６６】
１８はベース金属板２の裏面２Ｂ側に絶縁材１９等を介して取付けられた例えば空冷式の放熱部材で、該放熱部材１８は、例えば金属材料等により一定の厚みを有する板状構造物として形成され、複数のフィン部１８Ａを有している。また、放熱部材１８には、ベース金属板２の電極挿通孔３と連通する電極収容孔２０が板厚方向に貫通して設けられ、該電極収容孔２０内には、バスバ電極１４，１５の電極板部１４Ａ，１５Ａが収容されている。
【００６７】
また、電極収容孔２０内には、例えば熱伝導性が良好な絶縁性材料等により形成され電極挿通孔３と電極収容孔２０とをシールするシール材２１と、電極板部１４Ａ，１５Ａを支持する絶縁性のホルダ２２とが設けられている。
【００６８】
そして、インバータ装置１は、図３に示す如く、これとほぼ同様に構成された他のインバータ装置１′，１″と共に電源２３に対して並列に接続され、例えば３相交流式のインバータ回路２４を構成すると共に、電動モータ等の負荷２５に対して交流電流を出力するものである。
【００６９】
本実施の形態によるインバータ装置１は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００７０】
まず、インバータ装置１の作動時には、各ＭＯＳＦＥＴ１１，１２が制御回路基板１７により所定のタイミングでＯＮ，ＯＦＦされると、高電圧側バスバ電極１４と出力電極１６との間には各ＭＯＳＦＥＴ１１等を介して大電流が流れ、また低電圧側バスバ電極１５と出力電極１６との間にも、各ＭＯＳＦＥＴ１２等を介して大電流が流れると共に、これらの電流は駆動電流として負荷２５に供給される。
【００７１】
この場合、各ＭＯＳＦＥＴ１１，１２は、互いに並行な位置関係をもって対向するように、並行に配置されたバスバ電極１４，１５の幅方向に並べて配置されている。このため、高電圧側バスバ電極１４からＭＯＳＦＥＴ１１を介して出力電極１６に至る高電圧側の電流経路と、出力電極１６からＭＯＳＦＥＴ１２を介して低電圧側バスバ電極１５に至る低電圧側の電流経路とは、バスバ電極１４，１５の幅方向にわたって均等に形成されると共に、電流の方向が互いに逆向きとなるようにバスバ電極１４，１５によって並行配置された状態となる。これにより、バスバ電極１４，１５を幅広に形成して寄生インダクタンスを低減することができる。
【００７２】
また、ＭＯＳＦＥＴ１１，１２は、ドレインＤ等の電極が互いに向い合うように配置され、バスバ電極１４，１５は、これらのＭＯＳＦＥＴ１１，１２間に配置されている。このため、ＭＯＳＦＥＴ１１，１２とバスバ電極１４，１５とを短い距離で接続でき、高電圧側と低電圧側の電流経路、ＭＯＳＦＥＴ１１，１２間の電流経路等をそれぞれ短尺に形成できると共に、これらの寄生インダクタンスをより一層低減することができる。
【００７３】
さらに、各ＭＯＳＦＥＴ１１，１２を並行に配置することにより、高電圧側と低電圧側の電流経路が個々のＭＯＳＦＥＴ１１，１２間においてほぼ同程度の経路長となる。従って、大電流が個々のＭＯＳＦＥＴ１１，１２にほぼ均等に分散して通電されるようになるため、各ＭＯＳＦＥＴのうち電流経路が短い一部のＭＯＳＦＥＴの電流密度が大きくなり、このＭＯＳＦＥＴ等に電流が集中するのを防止することができる。
【００７４】
また、インバータ装置１の作動時には、例えば１００アンペア以上の大電流がＭＯＳＦＥＴ１１，１２に通電されるため、ＭＯＳＦＥＴ１１，１２から多量の熱が発生する。しかし、各ＭＯＳＦＥＴ１１，１２は、放熱部材１８上に金属板２，５，７を介して実装されているため、ＭＯＳＦＥＴ１１，１２の熱を金属板２，５，７を介して効率よく逃すことができる。
【００７５】
しかも、バスバ電極１４，１５は、高い熱伝導性を有するシール材２１等を介して放熱部材１８の電極収容孔２０の周壁に接触しているため、バスバ電極１４，１５からシール材２１等を介して放熱部材１８にも熱伝導を行うことができ、放熱性をより高めることができる。
【００７６】
かくして、本実施の形態によれば、バスバ電極１４，１５を、ベース金属板２の表面２Ａ側から電極挿通孔３を介して裏面２Ｂ側に突出させ、その突出端側を放熱部材１８の電極収容孔２０内に収容する構成としたので、バスバ電極１４，１５をベース金属板２に対して垂直に立てた状態で配置でき、これらの電極面積を垂直方向に確保しつつ、ベース金属板２上でバスバ電極１４，１５の面積（幅寸法）を小さく抑えることができる。
【００７７】
これにより、ベース金属板２の表面２Ａ側には、バスバ電極１４，１５用の広い配置スペースを確保する必要がなくなるから、ＭＯＳＦＥＴ１１，１２、出力電極１６、制御回路基板１７等の部品を互いに近付けた状態でベース金属板２上にコンパクトに配置でき、ベース金属板２の面積や幅寸法を容易に小型化することができる。
【００７８】
この場合、バスバ電極１４，１５をＭＯＳＦＥＴ１１，１２間に配置でき、かつバスバ電極１４，１５をベース金属板２のうちＭＯＳＦＥＴ１１，１２が実装された表面２Ａ側とは逆の裏面２Ｂ側に配置できるので、これらのＭＯＳＦＥＴ１１，１２とバスバ電極１４，１５との間を接続する配線をベース金属板２の表面２Ａ側に引回す必要がなくなり、インバータ装置１を小型化しつつ、配線構造のインダクタンスを低減して装置の動作を安定させることができる。
【００７９】
この結果、例えばＭＯＳＦＥＴ１１，１２間の電流経路やＭＯＳＦＥＴ１１，１２とバスバ電極１４，１５との間の電流経路等を可能な限り短くでき、しかもバスバ電極１４，１５の面積や幅寸法を金属板２の板厚方向に対して放熱部材１８の厚み程度の寸法まで十分に大きく形成できるので、電流経路の寄生インダクタンスを低減でき、ＭＯＳＦＥＴ１１，１２をサージ電圧等から確実に保護することができる。
【００８０】
そして、ベース金属板２の裏面２Ｂ側には、バスバ電極１４，１５と放熱部材１８とを板厚方向に対して並列に並べた状態で配置できるから、放熱部材１８の厚み等を利用してバスバ電極１４，１５の配置スペースを確保でき、インバータ装置１を薄型でコンパクトに形成することができる。
【００８１】
この場合、例えば空冷式の放熱部材１８等においては、その厚みがフィン部１８Ａ等によって比較的大きくなる。これにより、放熱部材１８を特に厚肉に形成しなくても、その厚さ方向に沿ってバスバ電極１４，１５をベース金属板２から放熱部材１８の裏面側まで広い範囲にわたって幅広に形成でき、インダクタンスをより低減することができる。また、ベース金属板２の表面２Ａ側にはバスバ電極１４，１５がほとんど配置されないため、この表面２Ａ側でインバータ装置１を薄型化することができる。
【００８２】
一方、例えば水冷式の放熱部材等を用いた場合にも同様に、放熱部材の厚みが冷却水路等によって比較的大きくなるので、放熱部材の厚みを変更することなく、バスバ電極１４，１５をベース金属板２の裏面２Ａ側から放熱部材に沿って容易に配置することができる。
【００８３】
また、バスバ電極１４，１５をベース金属板２の電極挿通孔３を介して放熱部材１８側に突出させたとしても、ＭＯＳＦＥＴ１１，１２の裏面側には、ベース金属板２等を介して放熱部材１８を配置できるので、ＭＯＳＦＥＴ１１，１２から発生する熱をベース金属板２等を介して放熱部材１８へと効率よく逃すことができる。
【００８４】
従って、例えばＭＯＳＦＥＴ１１，１２の放熱性に影響しないような素子間の位置でバスバ電極１４，１５をベース金属板２の裏面２Ｂ側に突出させることにより、装置全体の小型化と、配線構造及びバスバ電極１４，１５の低インダクタンス化と、放熱性の確保とを一緒に成立させることができる。
【００８５】
また、バスバ電極１４，１５の突出端側を放熱部材１８の電極収容孔２０内に収容したので、これらの電極１４，１５をインバータ装置１の外側に大きく突出させる必要がなくなり、バスバ電極１４，１５と周囲の構造物等と干渉を防止できると共に、バスバ電極１４，１５を放熱部材１８によって保護することができる。
【００８６】
この場合、バスバ電極１４，１５の突出端側をホルダ２２によって放熱部材１８の電極収容孔２０内に固定し、放熱部材１８によって支持するようにしたので、外力等によってバスバ電極が変形、損傷するのを防止でき、インバータ装置１の耐久性を高めることができる。
【００８７】
また、例えば熱伝導性が良好なシール材２１を電極収容孔２０内に配置したので、インバータ装置１の放熱性をより高めることができる。この場合、例えばバスバ電極１４，１５に１００アンペア以上の大電流を通電するときには、例えば電気伝導率が高い銅等の金属材料によりバスバ電極１４，１５を形成したとしても、バスバ電極１４，１５がジュール熱によって発熱し易い。しかし、本実施の形態では、バスバ電極１４，１５で発生する熱を電極収容孔２０の位置等において放熱部材１８側に直接的に効率よく伝導でき、この熱が半導体素子側に伝わるのを防止することができる。
【００８８】
さらに、例えば高電圧側バスバ電極１４と低電圧側バスバ電極１５との間に電源コンデンサ等のコンデンサを設ける場合には、このコンデンサをバスバ電極１４，１５の突出端側と一緒に放熱部材１８の電極収容孔２０内に配置でき、コンデンサも含めてインバータ装置１を小型化することができる。
【００８９】
また、バスバ電極１４，１５の放熱性を高めることにより、例えば薄肉な金属板等によってバスバ電極１４，１５を形成した場合でも、電極としての機能を発揮することができる。即ち、ＭＯＳＦＥＴ１１，１２がスイッチング動作を行う場合には、高周波的に変化する電流が表皮効果によりバスバ電極１４，１５の表層部位を主として流れる。
【００９０】
このため、バスバ電極１４，１５を薄肉に形成したとしても、電流経路への影響が小さいため、バスバ電極１４，１５を幅広で薄肉に形成して寄生インダクタンスを容易に低減することができる。そして、バスバ電極１４，１５を薄肉に形成することにより、例えば曲げ加工等の金属加工を容易に施すことができると共に、電極全体の熱容量が小さくなるので、その半田付け等を容易に行うことができる。
【００９１】
一方、本実施の形態では、バスバ電極１４，１５を並行に配置し、ＭＯＳＦＥＴ１１，１２をバスバ電極１４，１５と並行に並べて配置したので、高電圧側のＭＯＳＦＥＴ１１と高電圧側バスバ電極１４との接続間隔と、低電圧側のＭＯＳＦＥＴ１２と低電圧側バスバ電極１５との間の接続間隔とを、互いに同程度の短い間隔とすることができる。従って、複数個のＭＯＳＦＥＴ１１，１２を並列接続する場合でも、一部のＭＯＳＦＥＴへの電流集中や寄生インダクタンスによるサージ電圧の増大等を防止することができる。
【００９２】
また、バスバ電極１４，１５をベース金属板２の裏面２Ｂ側に突出させることにより、制御回路基板１７を、バスバ電極１４，１５と干渉することなく、ＭＯＳＦＥＴ１１，１２に近付けて配置できるから、これらを接続する接続ピン９等を短尺に形成でき、外部のノイズ等が接続ピン９に加わってＭＯＳＦＥＴ１１，１２が誤動作するのを防止することができる。
【００９３】
この場合、制御回路基板１７を配線基板８，１０の上側に隙間をもって配置し、これらの間を接続ピン９により接続したので、制御回路基板１７やその接続構造等を配置するためにベース金属板２の表面２Ａ側に広い配置スペースを確保する必要がなくなり、そのレイアウト設計を容易に行うことができる。
【００９４】
そして、ＭＯＳＦＥＴ１１，１２と制御回路基板１７とを近接して配置できるから、例えばゲートＧ等の電極と制御回路基板１７との間の接続間隔を短くして構造を簡略化でき、これらの接続部位にノイズ等が悪影響を与えるのを防止できると共に、製造コストを低減することができる。また、金属板２，５，７上にゲートＧ用の配線領域等を引回す必要がなくなるから、インバータ装置１をより小型化でき、ノイズ等に対する信頼性をより高めることができる。
【００９５】
また、例えば配線基板８，１０として多層基板等を用いることにより、その配線部８Ａ〜８Ｃ，１０Ａ〜１０Ｃ等を積層して配置し、複数の接続ピン９を配線基板８，１０の一箇所に集約することもできる。また、バスバ電極１４，１５、出力電極１６等の電圧を制御回路基板１７によりモニタするための接続ピン９等も配線基板８，１０に容易に配置でき、設計自由度をより高めることができる。
【００９６】
さらに、例えば図３中に示すインバータ装置１，１′，１″を用いて３相交流式のインバータ回路２４を構成する場合には、これら各相の装置１，１′，１″のバスバ電極１４，１５等をベース金属板２の近傍で互いに接続でき、従来技術のようにバスバ電極を屈曲させてベースプレートから離れた位置まで引出す必要がなくなるから、各装置１，１′，１″間の寄生インダクタンスを低減してインバータ回路２４全体の寄生インダクタンスを小さくすることができる。
【００９７】
次に、図４及び図５は本発明による第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、バスバ電極をベース金属板の外側を介して裏面側に突出させる構成としたことにある。
【００９８】
３１はインバータ装置で、該インバータ装置３１は、後述のベース金属板３２、積層金属板３４，３６、配線基板３７、ＭＯＳＦＥＴ３８，３９、バスバ電極４０，４１、出力電極４２、制御回路基板４３、放熱部材４４等を含んで構成されている。また、インバータ装置３１は、例えば３相交流式のインバータ回路において１相分の回路を構成しているものである。
【００９９】
３２は第１の金属板としてのベース金属板で、該ベース金属板３２は、例えば左，右方向（長さ方向）及び前，後方向（幅方向）に延びる四角形状の金属板等によって形成され、表面３２Ａと裏面３２Ｂとを有している。また、ベース金属板３２の表面３２Ａ側には、絶縁性の樹脂ケース３３が固着されている。
【０１００】
３４はベース金属板３２の表面３２Ａ側に絶縁材３５を介して積層された第２の金属板としての高電圧側の積層金属板で、該高電圧側の積層金属板３４は、細長い四角形状の平板として形成され、ベース金属板３２の幅方向に延びている。
【０１０１】
３６は第３の金属板としての出力側の積層金属板で、該出力側の積層金属板３６は、積層金属板３４とほぼ同様に、ベース金属板３２の表面３２Ａ側に絶縁材３５を介して積層され、積層金属板３４と絶縁された状態で並行に延びている。
【０１０２】
３７はベース金属板３２の表面３２Ａ側に設けられた配線基板で、該配線基板３７は、例えば絶縁性の樹脂材料等により略コ字状の枠体として形成され、積層金属板３６を左，右両側から取囲んで配置されている。また、配線基板３７には、例えば印刷等の手段により所定の配線パターンが設けられ、この配線パターンは、例えば積層金属板３４の左側に配置された出力配線部３７Ａと、積層金属板３４の右側に配置された低電圧配線部３７Ｂと、これらの配線部３７Ａ，３７Ｂにそれぞれ隣接して配置された制御配線部３７Ｃ，３７Ｄとを有している。
【０１０３】
この場合、出力配線部３７Ａは積層金属板３４，３６間に配置され、例えばワイヤボンディング等の手段により各金属線３７Ｅ等を用いて出力側の積層金属板３６と複数箇所で接続されている。また、低電圧配線部３７Ｂは、各金属線３７Ｆ等を用いて低電圧側のベース金属板３２と複数箇所で接続されている。さらに、制御配線部３７Ｃ，３７Ｄは、後述の金属線４３Ａ等を用いて制御回路基板４３と接続されている。
【０１０４】
３８は高電圧側の積層金属板３４に面実装された高電圧側素子としての例えば４個のＭＯＳＦＥＴで、該各ＭＯＳＦＥＴ３８は、例えば樹脂モールド等の手段により形成された汎用的な半導体素子からなり、後述するバスバ電極４０，４１等の幅方向に一定のピッチ（間隔）をもって直線状に並んでいる。また、ＭＯＳＦＥＴ３８は、例えば金属材料等により形成され後述のドレインＤに接続された導体板３８Ａと、該導体板３８Ａ上に固着された樹脂ケース３８Ｂと、該樹脂ケース３８Ｂから突出した複数の電極としてのドレインＤ、ソースＳ、ゲートＧとにより構成されている。
【０１０５】
ここで、ＭＯＳＦＥＴ３８は、例えばドレインＤ、ソースＳ及びゲートＧが金属板３４に沿って横向きに伸びるような状態（横向き状態）で、導体板３８Ａが半田等を用いて積層金属板３４に固着されている。また、ドレインＤ、ソースＳ、及びゲートＧは横向きに伸びつつ、下側に向けて斜めに屈曲し、それぞれ必要に応じた長さにカットされている。そして、ドレインＤは、例えば半田付け等の手段によって積層金属板３４と接続され、ソースＳは配線基板３７の出力配線部３７Ａと接続されると共に、ゲートＧは制御配線部３７Ｃと接続されている。
【０１０６】
３９は出力側の積層金属板３６に面実装された低電圧側素子としての例えば４個のＭＯＳＦＥＴで、該各ＭＯＳＦＥＴ３９は、ＭＯＳＦＥＴ３８とほぼ同様に、例えば樹脂モールド型の汎用的な半導体素子等からなり、導体板３９Ａ、樹脂ケース３９Ｂ、ドレインＤ、ソースＳ、ゲートＧ等によって構成されている。
【０１０７】
そして、ＭＯＳＦＥＴ３９は横向き状態で積層金属板３６に固着され、そのドレインＤ（導体板３９Ａ）は積層金属板３６と接続され、ソースＳは配線基板３７の低電圧配線部３７Ｂと接続されると共に、ゲートＧは制御配線部３７Ｄと接続されている。また、高電圧側の各ＭＯＳＦＥＴ３８と低電圧側の各ＭＯＳＦＥＴ３９には、そのドレインＤとソースＳとの間にダイオード（図示せず）がそれぞれ並列に接続されている。
【０１０８】
ここで、インバータ装置３１は、第１の実施の形態とほぼ同様に、例えば装置全体として通電可能な電流量を増大するためにＭＯＳＦＥＴ３８，３９が４個ずつ並列に接続されている。また、高電圧側と低電圧側のＭＯＳＦＥＴ３８，３９は、積層金属板３４，３６のほぼ全幅にわたって互いに並行な位置関係をもつように並べて配置され、高電圧側と低電圧側の電流経路を幅広に形成して寄生インダクタンスを低減すると共に、個々のＭＯＳＦＥＴ３８，３９の通電量を均等化する構成となっている。
【０１０９】
４０は例えば電源（図示せず）のプラス極側に接続される高電圧側バスバ電極で、該高電圧側バスバ電極４０は、図４、図５に示す如く、第１の実施の形態とほぼ同様に、ベース金属板３２の幅方向及び板厚方向に延びる平板状の電極板部４０Ａと、該電極板部４０Ａと一体に形成された例えば２個の接続部４０Ｂとにより構成されている。
【０１１０】
ここで、電極板部４０Ａは、その基端側がベース金属板３２の表面３２Ａ側に配置され、その先端側がベース金属板３２の外側を介して裏面３２Ｂ側にほぼ垂直に突出すると共に、この突出端側は後述する放熱部材４４の側面に沿って延びている。また、各接続部４０Ｂは、ベース金属板３２の表面３２Ａ側で電極板部４０Ａの基端側から略Ｌ字状に折曲げられて電極板部４０Ａの板厚方向に突出し、この突出端側は、例えば半田付け、スポット溶接等の手段を用いて積層金属板３４と接続されている。また、各接続部４０Ｂは、例えば樹脂モールド等の手段を用いて樹脂ケース３３に固着されている。
【０１１１】
４１は例えば電源のマイナス極側に接続される低電圧側バスバ電極で、該低電圧側バスバ電極４１は、バスバ電極４０とほぼ同様に、例えば一定の幅寸法をもつ金属板等により形成された平板状の電極板部４１Ａと、該電極板部４１Ａから略Ｌ字状に折曲げられ、ベース金属板３２の表面３２Ａ側に接続されると共に樹脂ケース３３に固着された例えば２個の接続部４１Ｂとにより構成されている。
【０１１２】
そして、電極板部４１Ａは、バスバ電極４０の電極板部４０Ａと平行に配置された状態でベース金属板３２の外側を介して裏面３２Ｂ側に突出し、これらの電極板部４０Ａ，４１Ａは、ベース金属板３２の裏面３２Ｂ側で放熱部材４４に沿って板厚方向に延びている。
【０１１３】
一方、４２は例えば樹脂モールド等の手段により樹脂ケース３３に取付けられた出力電極で、該出力電極４２は、樹脂ケース３３の内，外に突出する細長い金属片等により形成されている。そして、出力電極４２は、樹脂ケース３３内に突出する部位が金属線４２Ａを用いて積層金属板３６と接続され、樹脂ケース３３の外部に突出する部位が電動モータ等の負荷に接続されるものである。
【０１１４】
４３は樹脂ケース３３内に取付けられた制御回路基板で、該制御回路基板４３は、配線基板３７の上側に板厚方向の隙間をもって配置され、各金属線４３Ａ等を介して各ＭＯＳＦＥＴ３８，３９の通電状態を制御するものである。
【０１１５】
４４はベース金属板３２の裏面３２Ｂ側に絶縁材４５等を介して取付けられた放熱部材で、該放熱部材４４は、例えば金属材料等により一定の厚みを有する板状構造物として形成され、複数のフィン部４４Ａを有している。
【０１１６】
そして、インバータ装置３１の作動時には、高電圧側のバスバ電極４０と出力電極４２との間にＭＯＳＦＥＴ３８、積層金属板３４，３６等を介して大電流が流れ、また出力電極４２と低電圧側のバスバ電極４１との間にＭＯＳＦＥＴ３９、ベース金属板３２、積層金属板３６等を介して大電流が流れると共に、出力電極４２から交流電流が出力されるものである。
【０１１７】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、ドレインＤ、ソースＳ、ゲートＧ等の電極が樹脂ケース３８Ｂ，３９Ｂから同方向に突出した樹脂モールド型の汎用的なＭＯＳＦＥＴ３８，３９を用いる構成としている。また、このような樹脂モールド型の半導体素子を用いる場合でも、ＭＯＳＦＥＴ３８，３９を並行に並べて配置し、制御回路基板４３を配線基板３７の上側に板厚方向の隙間をもって配置する構成としている。
【０１１８】
これにより、インバータ装置３１を薄型でコンパクトに形成しつつ、バスバ電極４０，４１を幅広に形成でき、配線構造の引回し面積やＭＯＳＦＥＴ３８，３９と制御回路基板４３との接続間隔を小さくすることができると共に、各ＭＯＳＦＥＴ３８，３９に電流を分散することができる。
【０１１９】
次に、図６は本発明による第３の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、放熱部材を２個に分割して配置する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【０１２０】
５１はインバータ装置で、該インバータ装置５１は、第１の実施の形態とほぼ同様に、ベース金属板２、積層金属板５，７、配線基板８，１０、ＭＯＳＦＥＴ１１，１２、バスバ電極１４，１５、出力電極１６、制御回路基板１７、放熱部材５２等を含んで構成されている。
【０１２１】
しかし、放熱部材５２は、例えば２個の分割体５２Ａ，５２Ｂに分割して形成され、これらの分割体５２Ａ，５２Ｂは、電極挿通孔３を挟んで両側に配置されると共に、ベース金属板２の裏面２Ｂ側に絶縁材５３を介してそれぞれ取付けられている。
【０１２２】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、例えば放熱部材５２を２個の分割体５２Ａ，５２Ｂにより構成したので、放熱部材５２に孔加工等を施す必要がなくなり、個々の分割体５２Ａ，５２Ｂの形状を簡略化できると共に、汎用的で安価な放熱部材５２を用いることができる。
【０１２３】
なお、前記各実施の形態では、高電圧側素子として２個または４個のＭＯＳＦＥＴ１１（３８）を実装し、これと同数のＭＯＳＦＥＴ１２（３９）を低電圧側素子として実装する構成とした。しかし、本発明における半導体素子の個数は実施の形態に限定されるものではなく、例えば高電圧側素子と低電圧側素子とを１個または３個ずつ配置する構成としてもよく、また高電圧側素子と低電圧側素子とを５個以上の複数個ずつ配置する構成としてもよい。
【０１２４】
また、実施の形態では、半導体素子をＭＯＳＦＥＴ１１，１２，３８，３９等により構成した。しかし、本発明はＭＯＳＦＥＴに限らず、例えばＩＧＢＴや通常のバイポーラトランジスタ等を用いる構成としてもよい。
【０１２５】
また、第１の実施の形態では、バスバ電極１４，１５をベース金属板２の電極挿通孔３と放熱部材１８の電極収容孔２０とにわたって配置する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えばバスバ電極１４，１５の寄生インダクタンスを低減するためのコンデンサや、インバータ回路２４の電源２３と並列に接続される電源コンデンサ等をバスバ電極１４，１５と一緒に電極挿通孔３、電極収容孔２０等の内部に配置する構成としてもよい。これにより、インバータ回路２４をよりコンパクトに形成することができる。
【０１２６】
さらに、実施の形態では、半導体装置としてインバータ装置１，３１，５１を例に挙げて述べた。しかし、本発明はこれに限らず、大電流を通電する各種の半導体装置に適用できるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるインバータ装置を示す断面図である。
【図２】図１中の矢示ＩＩ−ＩＩ方向からみたインバータ装置の断面図である。
【図３】インバータ装置を示す回路図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態によるインバータ装置を示す断面図である。
【図５】図４中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみたインバータ装置の断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態によるインバータ装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１，３１，５１　インバータ装置（半導体装置）
２，３２　ベース金属板（第１の金属板）
２Ａ，３２Ａ　表面
２Ｂ，３２Ｂ　裏面
３　電極挿通孔
５，３４　積層金属板（第２の金属板）
７，３６　積層金属板（第３の金属板）
６，３５　絶縁材
８，１０，３７　配線基板
８Ａ　高電圧配線部
９　接続ピン
１０Ａ　低電圧配線部
１１，３８　ＭＯＳＦＥＴ（高電圧側素子）
１２，３９　ＭＯＳＦＥＴ（低電圧側素子）
１１Ａ，１２Ａ，３８Ｂ，３９Ｂ　樹脂ケース
１４，４０　高電圧側バスバ電極
１５，４１　低電圧側バスバ電極
１６，４２　出力電極
１７，４３　制御回路基板
１８，４４，５２　放熱部材
２０　電極収容孔
３７Ａ　出力配線部
３７Ｂ　低電圧配線部
Ｄ　ドレイン（電極）
Ｓ　ソース（電極）
Ｇ　ゲート（制御電極）
【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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