(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体スイッチング素子と、該半導体スイッチング素子に逆並列接続された還流ダイオードとから構成される並列接続体を２個直列に接続して直列接続体を構成し、該直列接続体を２個以上並列接続して構成されたインバータ部を内蔵しかつ該インバータ部と電気絶縁された取付け面を有する一体構造のモジュールと、前記モジュールが取付けられる導電性材質の冷却用フィンとを有するインバータ装置において、
前記モジュールが取付けられる前記冷却用フィンの面上に前記モジュールの周囲を囲む壁を有し、
前記冷却用フィンに取付けられた前記モジュールの取付け面と前記冷却用フィンとの間に空隙を有し、
前記壁によって構成された槽に充填されかつ前記空隙に充填される非導電性および熱伝導性を備えた流動性樹脂を有することを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
半導体スイッチング素子と、該半導体スイッチング素子に逆並列接続された還流ダイオードとから構成される並列接続体を内蔵しかつ該並列接続体と電気絶縁された取付け面を有するパッケージ構造物と、前記並列接続体を２個直列に接続して直列接続体を構成し、該直列接続体を２個以上並列接続して構成されたインバータ部と、前記パッケージ構造物が取付けられる導電性材質の冷却用フィンとを有するインバータ装置において、
前記パッケージ構造物が取付けられる前記冷却用フィンの面上に全ての前記パッケージ構造物の周囲を囲む壁を有し、
前記冷却用フィンに取付けられた前記パッケージ構造物の取付け面と前記冷却用フィンとの間に空隙を有し、
前記壁によって構成された槽に充填されかつ前記空隙に充填される非導電性および熱伝導性を備えた流動性樹脂を有することを特徴とするインバータ装置。
【請求項３】
半導体スイッチング素子を内蔵しかつ該素子と電気絶縁された取付け面を有する第１のパッケージ構造物と、還流ダイオードを内蔵しかつ該ダイオードと電気絶縁された取付け面を有する第２のパッケージ構造物と、前記半導体スイッチング素子に前記還流ダイオードを逆並列接続した並列接続体を２個直列に接続して直列接続体を構成し、該直列接続体を２個以上並列接続して構成されたインバータ部と、前記第１、第２のパッケージ構造物が取付けられる導電性材質の冷却用フィンとを有するインバータ装置において、
前記パッケージ構造物が取付けられる前記冷却用フィンの面上に全ての前記パッケージ構造物の周囲を囲む壁を有し、
前記冷却用フィンに取付けられた前記パッケージ構造物の取付け面と前記冷却用フィンとの間に空隙を有し、
前記壁によって構成された槽に充填されかつ前記空隙に充填される非導電性および熱伝導性を備えた流動性樹脂を有することを特徴とするインバータ装置。
【請求項４】
前記インバータ装置において、前記流動性樹脂は前記空隙に充填された後に硬化することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか1項記載のインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインバータ装置に関するものであり、特に該装置の構成要素であるパワーモジュールの外部電極端子と冷却フィン間の絶縁距離が短い際の絶縁耐圧を確保する構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
絶縁耐圧を確保する為の従来構成例として、特開平０９−１５３５７４で開示された構成を図１０に示す。
図１０は、従来構成例である半導体装置の部分正面断面図である。この半導体装置１００では、銅などの電気良導性の金属から実質的に成る板状のリードフレーム１０３の上の所定の部位に、ＩＧＢＴ素子などのパワー半導体素子１１１がハンダで固定されている。そして、パワー半導体素子１１１とリードフレーム１０３の他の部位との間が、アルミニウム製のボンディングワイヤ１１３によって電気的に接続されている。リードフレーム１０３は、所定のパターン形状を有しており、そのことによって、パワー半導体素子１１１を含む回路の配線パターンを構成するとともに、外部装置との電気的接続を行うための外部端子１０７をも構成する。パワー半導体素子１１１が搭載されるリードフレーム１０３の上主面（素子載置面）とは反対側の下主面に対向するように、例えばアルミニウムあるいは銅などの熱良導性の金属から実質的に成る板状のヒートシンク１０１が設けられている。そして、電気絶縁性でしかも熱良導性の封止樹脂１０２によって、リードフレーム１０３の外部端子１０７を除いた部分、リードフレーム１０３の上に搭載される素子、および、ヒートシンク１０１が封止されている。リードフレーム１０３の外部端子１０７に相当する部分は、封止樹脂１０２の側壁から外部へと突出している。
【０００３】
リードフレーム１０３とヒートシンク１０１の間には、わずかに間隙が設けられており、この間隙には封止樹脂１０２が充填されている。この間隙に充填された封止樹脂１０２は、リードフレーム１０３とヒートシンク１０１との間を電気的に絶縁するとともに、パワー半導体素子１１１で発生する損失熱を、リードフレーム１０３からヒートシンク１０１へと良好に伝える役割を果たしている。
間隙に充填された封止樹脂１０２は、さらに、リードフレーム１０３とヒートシンク１０１とを固定的に結合する役割をも果たしている。また、封止樹脂１０２は、配線パターンでもあるリードフレーム１０３およびその上の各種素子を完全に埋め込むことで、外部の湿気その他からそれらを保護している。
封止樹脂１０２は、リードフレーム１０３とヒートシンク１０１との間の間隙を充填するだけではなく、ヒートシンク１０１の外周端面をも包囲するように成型されている。そして、ヒートシンク１０１のリードフレーム１０３に対向する上主面とは反対側の下主面は、装置１００の外部へと露出している。すなわち、装置１００の底面には、封止樹脂１０２から成る辺縁部１０２ａを残して、ヒートシンク１０１の下主面が選択的に露出している。辺縁部１０２ａは、ヒートシンク１０１の露出面の外周に沿って、この露出面に隣接している。
装置１００を使用する際には、図１０に示すように、装置１００は外部の放熱フィン１４１に取り付けられる。放熱フィン１４１は平坦面１４１ａを有しており、この平坦面１４１ａがヒートシンク１０１の露出面に接触するように、装置１００と放熱フィン１４１とは互いに固定される。そうすることによって、パワー半導体素子１１１で発生した損失熱が、ヒートシンク１０１から放熱フィン１４１へと効率よく放散される。
【０００４】
図１１は、底面寄りの斜め方向から視た装置１００の外観斜視図である。図１１に示すように、外部端子１０７は、略直方体形状を成す封止樹脂１０２の４方向の側壁の中の、互いに反対方向をなす二方向の側壁から突出している。そして、外部端子１０７の先端部は、ヒートシンク１０１が露出する装置１００の底面とは反対側へ向かうように、折り曲げられている。すなわち、この装置１００は、いわゆるＤＩＰ型のパッケージ構造を有している。なお、装置１００の放熱フィン１４１への固定を、ネジを用いて容易に行うことを可能とするために、封止樹脂１０２には一対の貫通孔９９が設けられている。
上述した辺縁部１０２ａには、後退した段差面１２１が、外部端子１０７が突出する側壁と辺縁部１０２ａとの間の稜線に沿って形成されている。すなわち、段差面１２１は、ヒートシンク１０１の露出面から後退しており、しかも、外部端子１０７が突出する側に位置する辺縁部１０２ａの外周端縁に沿って形成されている。
そして、装置１００を使用する際には、段差面１２１を覆う絶縁シート１３１が準備される。絶縁シート１３１は、図１１に例示するように、例えば中央部に選択的に開口部を有する平面形状をなしている。そして、この開口部に装置１００の底面部の中の段差面１２１を除く部分が挿入される。
【０００５】
図１０に戻って、絶縁シート１３１は、放熱フィン１４１の平坦面１４１ａと段差面１２１との間に挟み込んで使用される。絶縁シート１３１には開口部が設けられているために、ヒートシンク１０１と放熱フィン１４１との接触を保ちつつ、放熱フィン１４１の平坦面１４１ａと段差面１２１との間に絶縁シート１３１を挟み込むことが可能である。
また、絶縁シート１３１は、例えば樹脂などの一定程度の弾性を有する材質で構成され、その厚さは、段差面１２１の深さ、すなわち段差幅よりも幾分大きく設定される。このため、ヒートシンク１０１の露出面と放熱フィン１４１の平坦面１４１ａとが接触するように、装置１００と放熱フィン１４１とが互いに固定的に結合したときに、絶縁シート１３１は、放熱フィン１４１の平坦面１４１ａと段差面１２１とによって圧接される。
ところで、外部端子１０７とヒートシンク１０１との間、および外部端子１０７と放熱フィン１４１との間には、電気的絶縁を維持するために、一定値以上の空間距離および沿面距離を保つ必要がある。それらの許容範囲の最短値は、装置１００の耐電圧の定格値、すなわち定格電圧によって定まる。
【０００６】
図１０に示す使用形態では、放熱フィン１４１の平坦面１４１ａと外部端子１０７との間に絶縁シート１３１が介在し、放熱フィン１４１の平坦面１４１ａ上の外部端子１０７に面する領域が、絶縁シート１３１によって覆われている。そして、絶縁シート１３１の輪郭形状は、放熱フィン１４１と外部端子１０７との間の空間距離ＡまたはＢ（いずれか短い方が空間距離となる）、および沿面距離Ｃが、それぞれ、許容最短値としての空間距離Ｌおよび沿面距離Ｓ以上の大きさとなるように設定されている。
放熱フィン１４１と段差面１２１との間には絶縁シート１３１が圧接されているので、外部端子１０７から封止樹脂１０２の側壁および段差面１２１を経由して放熱フィン１４１へと至る沿面経路に沿った放電は発生しない。このため、この経路の沿面距離を許容最短沿面距離Ｓ以上の大きさに設定する必要がない。外部端子１０７と放熱フィン１４１との間の沿面距離については、図１２に示すように外部端子１０７から絶縁シート１３１の外周端縁までの沿面距離Ｃのみを考慮すればよい。
【０００７】
同様に、空間距離Ａ，Ｂは、外部端子１０７から絶縁シート１３１の外周端縁までの空間距離に相当する。絶縁シート１３１は、放熱フィン１４１の平坦面１４１ａ上の外部端子１０７に面した、ある広がりをもった領域を覆っているために、これらの空間距離Ａ，Ｂは、放熱フィン１４１の平坦面１４１ａからの（言い替えると、ヒートシンク１０１の露出面からの）外部端子１０７の高さＨ（図１０に示す）よりも大きくなる。
したがって、高さＨを許容最短空間距離Ｌよりも小さく設定することが可能となる。
装置１００が絶縁シート１３１とともに放熱フィン１４１へ取り付けられて成る応用装置は、定格通りの耐電圧が保証されるとともに、良好な放熱特性も保証されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図１０に示す従来構成例ではパワーモジュール表面に段差を設けた特殊形状にする必要があり、このような形状でない他の一般モジュールに対しては適用できないという問題がある。
また絶縁シートを圧接する為、放熱フィンとパワーモジュールとの間に挿入された絶縁シートから発生する応力により、パワーモジュールのケースおよび内部半導体素子等が割れてしまうという問題もある。
また放熱フィンへのパワーモジュール取り付け工数についても、シリコングリースの塗布作業に加えて、絶縁シートの取り付け作業も追加され、工数が多くなるという問題もある。
本発明は、このような問題点を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、絶縁耐圧を確保のためにパワーモジュールを特殊形状としたり、絶縁シートやシリコングリースの塗布をすることなしに、パワーモジュールの外部電極端子と冷却用フィンとの間の距離が短い場合でも十分な絶縁耐圧と熱伝導性を確保し小形で安価なインバータ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は請求項１記載のように、半導体スイッチング素子と、該半導体スイッチング素子に逆並列接続された還流ダイオードとから構成される並列接続体を２個直列に接続して直列接続体を構成し、該直列接続体を２個以上並列接続して構成されたインバータ部を内蔵しかつ該インバータ部と電気絶縁された取付け面を有する一体構造のモジュールと、前記モジュールが取付けられる導電性材質の冷却用フィンとを有するインバータ装置において、前記モジュールが取付けられる前記冷却用フィンの面上に前記モジュールの周囲を囲む壁を有し、前記冷却用フィンに取付けられた前記モジュールの取付け面と前記冷却用フィンとの間に空隙を有し、前記壁によって構成された槽に充填されかつ前記空隙に充填される非導電性および熱伝導性を備えた流動性樹脂を有することを特徴としている。
また請求項２記載のように、半導体スイッチング素子と、該半導体スイッチング素子に逆並列接続された還流ダイオードとから構成される並列接続体を内蔵しかつ該並列接続体と電気絶縁された取付け面を有するパッケージ構造物と、前記並列接続体を２個直列に接続して直列接続体を構成し、該直列接続体を２個以上並列接続して構成されたインバータ部と、前記パッケージ構造物が取付けられる導電性材質の冷却用フィンとを有するインバータ装置において、前記パッケージ構造物が取付けられる前記冷却用フィンの面上に全ての前記パッケージ構造物の周囲を囲む壁を有し、前記冷却用フィンに取付けられた前記パッケージ構造物の取付け面と前記冷却用フィンとの間に空隙を有し、前記壁によって構成された槽に充填されかつ前記空隙に充填される非導電性および熱伝導性を備えた流動性樹脂を有することを特徴としている。
また請求項３記載のように、半導体スイッチング素子を内蔵しかつ該素子と電気絶縁された取付け面を有する第１のパッケージ構造物と、還流ダイオードを内蔵しかつ該ダイオードと電気絶縁された取付け面を有する第２のパッケージ構造物と、前記半導体スイッチング素子に前記還流ダイオードを逆並列接続した並列接続体を２個直列に接続して直列接続体を構成し、該直列接続体を２個以上並列接続して構成されたインバータ部と、前記第１、第２のパッケージ構造物が取付けられる導電性材質の冷却用フィンとを有するインバータ装置において、前記パッケージ構造物が取付けられる前記冷却用フィンの面上に全ての前記パッケージ構造物の周囲を囲む壁を有し、前記冷却用フィンに取付けられた前記パッケージ構造物の取付け面と前記冷却用フィンとの間に空隙を設け、前記壁によって構成された槽に充填されかつ前記空隙に充填される非導電性および熱伝導性を備えた流動性樹脂を有することを特徴としている。
また請求項４記載のように、請求項１ないし請求項３記載のインバータ装置において、前記流動性樹脂は前記空隙に充填された後に硬化することを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
発明の実施の第１の形態を、図１にもとづいて説明する。図１はインバータ装置における本発明の第１の実施の形態として、当該部を断面図として示したものである。
インバータ装置１は、CPU等を含む制御回路基板２、整流用ダイオード、平滑コンデンサ、制御電源部、インバータ部IGBTのドライブ回路等を含むパワー回路基板３、インバータ部を内蔵するパワーモジュール４、冷却用フィン５、冷却用フィン５の一部でもありパワーモジュール４の四方を囲む外壁６、冷却用フィン５へのパワーモジュール取り付けネジ７、冷却用フィン５とパワーモジュール取付け面との間に設けられた空隙８、外壁６によりできた槽の中に充填された電気絶縁性を有する樹脂材料（例えばシリコンゲル）９、インバータケース１０、パワーモジュール４の外部電極端子１１、制御回路基板２とパワー回路基板３とをつなぐ制御回路基板側のコネクタ１２、パワー回路基板側のコネクタ１３、およびコネクタ付きケーブル１４とから構成されている。
【００１１】
パワーモジュール４は、冷却用フィン５にネジ締めにより取り付けられる。また冷却用フィン５については、その取り付けネジ穴部を含む周辺部が、冷却用フィン面に対して少し突出しており、この突出によりパワーモジュール４を冷却用フィン５に取付けた際には、パワーモジュール４の取り付け表面と冷却用フィン５との間にわずかの空隙８がモジュール取り付け表面全体について生じることとなる。また取り付けネジ穴部を冷却用フィン面と同じ高さにし、パワーモジュール４の取り付け面下の冷却用フィン面をその周辺部より少し下げることでも同様の効果が得られることはもとよりである。
そしてパワーモジュール４は、その周囲を冷却用フィン５の一部でもある外壁６により囲まれており、この外壁６によりできた槽の中には電気絶縁性を有する樹脂材料（シリコンゲル）９が、溢れ出ない程度の余裕を残して充填されている。ここではシリコンゲルとしているが、同様の効果を有するものであれば他の樹脂材料でもよく、例えばエポキシ樹脂であっても差し支えはない。
前記槽の中にシリコンゲル９が充填されると、パワーモジュール４の表面と周囲、その外部電極端子１１の表面と周囲には電気絶縁性を有するシリコンゲル９が密着し、完全に覆うことになる為、パワーモジュール４の外部電極端子１１と冷却用フィン５との間の距離Ａ（図2参照）が短い場合でも十分な絶縁耐圧が確保されることとなる。
【００１２】
また従来構成例のような特殊なパワーモジュール形状とする必要はなく、また絶縁シートを使用しない為、そこから生じる応力についての心配もない。
しかし上記２つの効果については、本発明の構成要件の一つである空隙８の有無に関わらず期待できそうなものではある。しかしながら空隙8がない場合には、次の問題点を有している。
パワーモジュールを冷却用フィンに取付ける場合、この両者間の十分な面接触（いいかえれば熱伝導性）を確保するためシリコングリースをその接触面に塗布するのが一般的である。ところがシリコングリースは柔らかい粘性を有する為、充填したシリコンゲルとシリコングリースとの間の密着性が悪くなり、これが障害となって十分な絶縁耐圧を確保できなくなるという問題がある。
またシリコングリースの塗布をせずにパワーモジュールを冷却用フィンに取付けると、充分な面接触を確保できず、接触面での熱伝導性が不安定になるという問題が生じてくる。
【００１３】
そこでこのような問題点を解決する為に、その解決に伴って上記２つの効果をも得る為、パワーモジュール４の取り付け表面と冷却用フィン５との間にわずかの空隙８をモジュール取り付け表面全体について設けている。
上記本発明の実施の形態において、シリコンゲル９の充填時はシリコンゲル９は液状の流動性を有しており、その流動性ゆえに空隙８の中にも十分に浸透でき、この浸透により空隙８にはシリコンゲル９が隙間なく充填される。そして上記による充填後、常温放置、もしくは短時間の加熱によりシリコンゲル９はゼリー状、もしくはゴム状に硬化される。
電気絶縁性を有する流動性樹脂としてシリコンゲルを例に説明してきたが、これは同様な性質を有する他の樹脂材料、例えばエポキシ樹脂であっても差し支えはない。
パワーモジュール４の冷却用フィン５への取り付け面の大部分は、空隙８を介して、すなわち空隙８に充填されたシリコンゲル９を介して冷却用フィン５とつながっている。
そしてシリコンゲル９は一定の熱伝導性を有する為、空隙８が短ければ、空隙８の部分における熱抵抗は十分に小さな値となり、従ってシリコングリースを塗布しなくてもパワーモジュール４から冷却用フィン５への熱伝導性は充分に確保される。また空隙８の大きさ管理は比較的容易なので、塗布量の精度管理が困難なシリコングリースに比べ、極めて安定した熱伝導性の確保が可能となる。
【００１４】
さらにシリコンゲル９にアルミナ等のフィラーを混入させれば、電気絶縁性を損なわずに熱伝導性を向上させることが可能となり、より良好かつ安定した熱伝導性の確保が可能となる。
またパワーモジュール４の取り付け面と冷却用フィン５との間に、空隙8に充填されたシリコンゲル９による絶縁層が付加されるので、もし仮にパワーモジュール４の内部素子と該取り付け面との間に絶縁破壊が生じたとしても、このシリコンゲル９による絶縁層で冷却用フィン５との間の絶縁破壊を防止できるという効果も期待もある。
シリコンゲル９が充填された外壁６により構成される槽を、パワー回路基板3を蓋としてこれを塞ぎ、パワーモジュール４の外部電極端子１１をパワー回路基板3に貫通させかつ半田付けし、パワーモジュール４とパワー回路基板3との電気的接続を実現している。
以上述べたように本実施形態によれば、パワーモジュール４と冷却用フィン５との間における良好かつ安定した熱伝導性が確保できる、シリコングリース塗布作業が不要となる、短い絶縁距離にもかかわらず十分な絶縁耐圧が確保できる、特殊なパワーモジュール形状とする必要がない、パワーモジュールに加わる応力は生じない、パワーモジュールの内部素子と該取り付け面との間に絶縁破壊が生じても冷却用フィンとの間の絶縁破壊を防止できるという効果をもつ。
【００１５】
次に本発明の第２の実施形態を図３に基づいて説明する。
図３は前記第１の実施形態である図１におけるパワーモジュール４を、１素子のIGBTおよびこれに逆並列接続された１素子の還流ダイオードとを内蔵するパッケージ２１ないし２６に置き換えたものであり、その他の構造は第１の実施形態と同じである。３相インバータとしているので、上記パッケージ６個によりインバータ部が構成されており、これを２１ないし２６としたものである。
上記各パッケージ２１ないし２６の外部電極端子はパワー回路基板３を貫通し半田付けされており、パワー回路基板３の基板パターンにより相互に電気接続されインバータ部を構成している。
パッケージ２１ないし２６の冷却用フィン５への取り付け面は、その内蔵IGBT等とは電気絶縁されており、冷却用フィン５はパッケージ２１ないし２６との取り付け面部分において空隙８が生じるような形状となっている。
この空隙８にシリコンゲル９が充填され、それに伴って生じる効果は、上記第１の実施形態と同じである。またこの第２の実施形態の場合には、インバータ部分が低廉な１素子のIGBTおよびこれに逆並列接続された１素子の還流ダイオードとを内蔵する６個のパッケージのみで構成され、しかも冷却用フィン５との間に特段の絶縁手段を必要としないので、全体として安価なインバータ装置を構成できるという効果も期待できる。
【００１６】
次に本発明の第３の実施形態を図５にもとづいて説明する。
図５は前記第２の実施形態である図３に対し、１素子のIGBTおよびこれに逆並列接続された１素子の還流ダイオードとを内蔵するパッケージ２１ないし２６を、１素子のIGBTを内蔵するパッケージ３１ないし３６と１素子の還流ダイオードを内蔵するパッケージ３７ないし４２とに分けただけのものである。従って上記第２の実施形態と同様に、パッケージ３１ないし４２を冷却用フィン５に取り付け、冷却用フィン５の取り付け面部に空隙８を設け、そこにシリコンゲル９を充填するという構成をとっており、それゆえに上記第2の実施形態と同様な効果を期待できることとなる。
【００１７】
次に本発明の第4の実施形態を図６にもとづいて説明する。
これは前記第2の実施形態において、パワー回路基板３をインバータ部IGBTドライブ回路を含むドライブ回路基板３ａと前記以外の回路を含むパワー回路基板３ｂとに分割し、ドライブ回路基板３ａを１素子のIGBTおよびこれに逆並列接続された１素子の還流ダイオードとを内蔵するパッケージ２１ないし２６の各外部電極端子１１と接続し、このドライブ回路基板３ａと前記各外部電極端子１１をともにシリコンゲル９の中に完全に浸し、ドライブ回路基板３ａとパワー回路基板３ｂとは両基板双方をつなぐ電極端子４１を介して電気的に接続したものである。
またドライブ回路基板３ａは基板の位置を支持する為、冷却用フィン５の一部でもあり、パッケージ２１ないし２６の全てを囲む外壁6によりできた槽の中でネジ締め固定されている。
この第4の実施形態では、前記第2の実施形態における効果を有することはもとより、さらに次の効果を有する。
パッケージ２１ないし２６に内蔵されたIGBTを駆動する各ドライブ回路相互間では高電圧が発生するため、一般的にはドライブ回路相互間の絶縁距離を大きくとる必要がある。
ところが、これらドライブ回路を実装したドライブ回路基板３ａごとシリコンゲル９の中に浸してしまえば、ドライブ回路基板３ａの表面は電気絶縁性を有するシリコンゲル９で完全に覆われる為、上記の絶縁距離を小さくできるという効果が期待できる。特に近年ではドライブ用回路部品、例えばフォトカプラやIGBTゲートドライブ駆動用高耐圧ICなどが小型化してきており、そのため高電圧が印加されるにもかかわらず、同部の部品ピン間ピッチは狭くなってきており、これらの小型部品を使用する為にも、必要とされる絶縁距離を短縮していく必要が生じてきているという状況にも応えていくことができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、半導体スイッチング素子と、該半導体スイッチング素子に逆並列接続された還流ダイオードとから構成される並列接続体を２個直列に接続して直列接続体を構成し、該直列接続体を２個以上並列接続して構成されたインバータ部を内蔵しかつ該インバータ部と電気絶縁された取付け面を有する一体構造のモジュールと、モジュールが取付けられる導電性材質の冷却用フィンとを有するインバータ装置において、冷却フィンのモジュール取付面にモジュールの周囲を囲み収納する壁を設け、壁によって構成された槽にモジュールを収納後充填される非導電性および熱伝導性をもつ流動性樹脂と、冷却フィンへのモジュール取付面と冷却フィンとの間に流動性樹脂が染み込み充填される隙間とを設けたので、 パワーモジュールの外部電極端子と冷却用フィンとの間の距離が短い場合でも十分な絶縁耐圧を確保でき、絶縁耐圧確保のために従来構成例のような特殊なパワーモジュール形状とする必要もなく、また絶縁シートを使用しないのでそこから生じる応力についての心配もなく、シリコングリースの塗布も不要となり、極めて安定した熱伝導性の確保もでき、さらにはシリコンゲルにアルミナ等のフィラーを混入させて電気絶縁性を損なわずに熱伝導性を向上させることも可能となり、全体として安価なインバータ装置を提供できる。パワーモジュールのインバータ部ドライブ回路相互間の絶縁距離を小さくでき、特に近年の小型化してきたフォトカプラやIGBTゲートドライブ駆動用高耐圧ICなどの使用も可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例におけるインバータ装置の構成図を示したもの
【図２】本発明の第１の実施例における一般的な絶縁距離が不足する部分を示したもの
【図３】本発明の第２の実施例におけるインバータ装置の構成図を示したもの
【図４】本発明の第2の実施例における、シリコンゲルの充填された槽の中に配置された各パッケージを示したもの
【図５】本発明の第３の実施例におけるインバータ装置の構成図を示したもの
【図６】本発明の第４の実施例におけるインバータ装置の構成図を示したもの
【図７】本発明の第１の実施例におけるインバータ部パワーモジュールを電気回路により示したもの
【図８】本発明の第２の実施例におけるインバータ部の各パッケージを電気回路で示したもの
【図９】本発明の第３の実施例におけるインバータ部の各パッケージを電気回路で示したもの
【図１０】従来の構成例を示したもの
【図１１】従来例を、底面よりの斜め方向からみた外観斜視図
【図１２】従来例における各部絶縁距離を示したもの
【符号の説明】
１  インバータ装置
２  制御回路基板
３  パワー回路基板
３ａ  IGBTドライブ回路を含むドライブ回路基板
３ｂ  IGBTドライブ回路を除いたパワー回路基板
４  パワーモジュール
５  冷却用フィン
６  冷却用フィン５の一部でもある外壁
７  冷却用フィン5へのパワーモジュール取り付けネジ、もしくはパッケージ取り付けネジ
８  空隙
９  シリコンゲル
１０  インバータケース
１１  パワーモジュール、もしくはパッケージの外部電極端子
１２、１３  コネクタ
１４  コネクタ付きケーブル
２１〜２６  IGBTと還流ダイオードとを内蔵したパッケージ
３１〜３６  IGBTを内蔵したパッケージ
３７〜４２  還流ダイオードを内蔵したパッケージ
９９  一対の貫通孔
１００  半導体装置
１０１  板状のヒートシンク
１０２  封止樹脂
１０２ａ  封止樹脂１０２から成る辺縁部
１０３  板状のリードフレーム
１０７  外部端子
１１１  パワー半導体素子
１１３  アルミ製のボンディングワイヤ
１２１  辺縁部１０２ａから後退した段差
１３１  絶縁シート
１４１  放熱フィン
１４１ａ  平坦面
【図１】
0004691819.tif 000002
【図２】
0004691819.tif 000003
【図３】
0004691819.tif 000004
【図４】
0004691819.tif 000005
【図５】
0004691819.tif 000006
【図６】
0004691819.tif 000007
【図７】
0004691819.tif 000008
【図８】
0004691819.tif 000009
【図９】
0004691819.tif 000010
【図１０】
0004691819.tif 000011
【図１１】
0004691819.tif 000012
【図１２】
0004691819.tif 000013