(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに接続された半導体素子を含むインバータ部と、
互いに接続された半導体素子を含むコンバータ部と、
前記インバータ部および前記コンバータ部が配置されるヒートシンクと、
前記ヒートシンクにおける前記インバータ部および前記コンバータ部が配置される側とは反対側に固定される放熱フィンと、
前記インバータ部および前記コンバータ部を一括に封止する筐体と、
前記インバータ部から前記放熱フィンへの伝熱経路と、前記コンバータ部から前記放熱フィンへの伝熱経路とを調整する調整部と、
を備え、
前記調整部は、前記ヒートシンクと前記放熱フィンとの間における前記インバータ部が配置される部分に対応する部分に配置される第１の熱伝導部と、前記ヒートシンクと前記放熱フィンとの間における前記コンバータ部が配置される部分に対応する部分に配置される第２の熱伝導部とを備え、
前記第１の熱伝導部および前記第２の熱伝導部は、厚みとパターンの少なくとも一方が異なる、半導体モジュール。
【請求項２】
互いに接続された半導体素子を含むインバータ部と、
互いに接続された半導体素子を含むコンバータ部と、
前記インバータ部および前記コンバータ部が配置されるヒートシンクと、
前記ヒートシンクにおける前記インバータ部および前記コンバータ部が配置される側とは反対側に固定される放熱フィンと、
前記インバータ部および前記コンバータ部を一括に封止する筐体と、
前記インバータ部から前記放熱フィンへの伝熱経路と、前記コンバータ部から前記放熱フィンへの伝熱経路とを調整する調整部と、
を備え、
前記調整部は、前記ヒートシンクと前記放熱フィンとの間における前記インバータ部が配置される部分に対応する部分に配置される第１の熱伝導部と、前記ヒートシンクと前記放熱フィンとの間における前記コンバータ部が配置される部分に対応する部分に配置される第２の熱伝導部とを備え、
前記第１の熱伝導部の熱伝導率は、前記第２の熱伝導部の熱伝導率よりも大きい、半導体モジュール。
【請求項３】
互いに接続された半導体素子を含むインバータ部と、
互いに接続された半導体素子を含むコンバータ部と、
前記インバータ部および前記コンバータ部が配置されるヒートシンクと、
前記ヒートシンクにおける前記インバータ部および前記コンバータ部が配置される側とは反対側に固定される放熱フィンと、
前記インバータ部および前記コンバータ部を一括に封止する筐体と、
前記インバータ部から前記放熱フィンへの伝熱経路と、前記コンバータ部から前記放熱フィンへの伝熱経路とを調整する調整部と、
を備え、
前記調整部は、前記ヒートシンクを前記インバータ部が配置される部分と、前記コンバータ部が配置される部分に分割する分割部を備え、
前記インバータ部および前記コンバータ部と前記ヒートシンクとの間に配置される絶縁層をさらに備え、
前記絶縁層における前記インバータ部が配置される部分の熱伝導率は、前記コンバータ部が配置される部分の熱伝導率よりも大きい、半導体モジュール。
【請求項４】
互いに接続された半導体素子を含むインバータ部と、
互いに接続された半導体素子を含むコンバータ部と、
前記インバータ部および前記コンバータ部が配置されるヒートシンクと、
前記ヒートシンクにおける前記インバータ部および前記コンバータ部が配置される側とは反対側に固定される放熱フィンと、
前記インバータ部および前記コンバータ部を一括に封止する筐体と、
前記インバータ部から前記放熱フィンへの伝熱経路と、前記コンバータ部から前記放熱フィンへの伝熱経路とを調整する調整部と、
を備え、
前記調整部は、前記放熱フィンにおける前記インバータ部が配置される部分に対応する部分に形成される、前記放熱フィンの熱伝導率よりも大きな熱伝導率を有する熱伝導層を備える、半導体モジュール。
【請求項５】
互いに接続された半導体素子を含むインバータ部と、
互いに接続された半導体素子を含むコンバータ部と、
前記インバータ部および前記コンバータ部が配置されるヒートシンクと、
前記ヒートシンクにおける前記インバータ部および前記コンバータ部が配置される側とは反対側に固定される放熱フィンと、
前記インバータ部および前記コンバータ部を一括に封止する筐体と、
前記インバータ部から前記放熱フィンへの伝熱経路と、前記コンバータ部から前記放熱フィンへの伝熱経路とを調整する調整部と、
を備え、
前記調整部は、前記ヒートシンクを前記インバータ部が配置される部分と、前記コンバータ部が配置される部分に分割する分割部を備え、
前記ヒートシンクにおける前記インバータ部が配置される部分の側面と、当該側面と対向する前記コンバータ部が配置される部分の側面は、傾斜面である、半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ部およびコンバータ部が同一筺体に構成された半導体モジュールに関し、特にインバータ部、コンバータ部および筺体の熱特性を安定化させるための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体モジュールの筺体に採用される放熱構造は、一般的に筺体の放熱面にグリスを塗布した後、筐体の放熱面に放熱フィンをねじで締結するという構造であった。また、グリスの代わりに絶縁樹脂シートを用いた構造も開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２０４７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
３相出力インバータの上下ＩＧＢＴの発熱量はほとんど同じであるが、筺体内にインバータ部とコンバータ部とを一体的に設けた場合、インバータ部の発熱量はコンバータ部の発熱量よりも大きいため、放熱フィンを介して伝熱することで、コンバータ部の熱特性に不均一性を与えるという不具合があった。そのため、インバータ部およびコンバータ部の熱特性、ひいては筐体の熱特性が安定しなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、半導体モジュールにおいて、インバータ部、コンバータ部および筐体の熱特性を安定させることが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る半導体モジュールは、互いに接続された半導体素子を含むインバータ部と、互いに接続された半導体素子を含むコンバータ部と、前記インバータ部および前記コンバータ部が配置されるヒートシンクと、前記ヒートシンクにおける前記インバータ部および前記コンバータ部が配置される側とは反対側に固定される放熱フィンと、前記インバータ部および前記コンバータ部を一括に封止する筐体と、前記インバータ部から前記放熱フィンへの伝熱経路と、前記コンバータ部から前記放熱フィンへの伝熱経路とを調整する調整部とを備え、前記調整部は、前記ヒートシンクと前記放熱フィンとの間における前記インバータ部が配置される部分に対応する部分に配置される第１の熱伝導部と、前記ヒートシンクと前記放熱フィンとの間における前記コンバータ部が配置される部分に対応する部分に配置される第２の熱伝導部とを備え、前記第１の熱伝導部および前記第２の熱伝導部は、厚みとパターンの少なくとも一方が異なるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、調整部は、インバータ部から放熱フィンへの伝熱経路と、コンバータ部から放熱フィンへの伝熱経路とを調整するため、インバータ部およびコンバータ部は互いに熱的に干渉されにくくなる。これにより、インバータ部、コンバータ部および筐体の熱特性を安定させることが可能となる。調整部は、ヒートシンクと放熱フィンとの間におけるインバータ部が配置される部分に対応する部分に配置される第１の熱伝導部と、ヒートシンクと放熱フィンとの間におけるコンバータ部が配置される部分に対応する部分に配置される第２の熱伝導部とを備え、第１の熱伝導部および第２の熱伝導部は、厚みとパターンの少なくとも一方が異なる。これにより、筐体と、放熱フィンとの間の距離を均一にして最適化することができ、半導体モジュールの放熱性能の低下を抑制できる。さらに、半導体モジュールの信頼性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る半導体モジュールの断面図である。
【図２】実施の形態１に係る半導体モジュールにおいてＴＩＭが配置された放熱フィンの平面図である。
【図３】熱拡散を説明するための説明図である。
【図４】熱拡散による相互干渉を説明するための説明図である。
【図５】実施の形態２に係る半導体モジュールの断面図である。
【図６】実施の形態３に係る半導体モジュールの断面図である。
【図７】実施の形態５に係る半導体モジュールの断面図である。
【図８】一体型ヒートシンクの場合の熱拡散を説明するための説明図である。
【図９】分割型ヒートシンクの場合の熱拡散を説明するための説明図である。
【図１０】実施の形態６に係る半導体モジュールの断面図である。
【図１１】実施の形態９に係る半導体モジュールの断面図である。
【図１２】実施の形態１０に係る半導体モジュールの断面図である。
【図１３】実施の形態１１に係る半導体モジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１について、図面を用いて以下に説明する。図１は、実施の形態１に係る半導体モジュール１０の断面図であり、図２は、半導体モジュール１０においてＴＩＭ９ａ，９ｂが配置された放熱フィン６の平面図である。
【００１０】
図１と図２に示すように、半導体モジュール１０は、インバータ部７ａと、コンバータ部７ｂと、絶縁層３と、ヒートシンク４と、放熱フィン６と、筐体１と、調整部２０とを備えている。
【００１１】
インバータ部７ａおよびコンバータ部７ｂは、互いに接続された半導体素子をそれぞれ含んでいる。より具体的には、インバータ部７ａに含まれる２つの半導体素子と、コンバータ部７ｂに含まれる２つの半導体素子は、銅などの金属板２にはんだなどの金属材料８でそれぞれ接合されている。インバータ部７ａに含まれる２つの半導体素子は、Ａｌまたは銅などのワイヤー９で互いに接合されるとともに、端子となる金属板２にワイヤー９で接合されている。コンバータ部７ｂに含まれる２つの半導体素子は、ワイヤー９で互いに接合されるとともに、自身が接合された金属板２にワイヤー９で接合されている。
【００１２】
ヒートシンク４の上面に絶縁層３が形成され、絶縁層３の上面に金属板２に接合されたインバータ部７ａとコンバータ部７ｂが配置されている。インバータ部７ａとコンバータ部７ｂは、絶縁層３を介してヒートシンク４の上面に配置された状態で、トランスファーモールド型の筐体１によって樹脂封止されている。すなわち、インバータ部７ａとコンバータ部７ｂは、筐体１によって一体的（一括）に封止されている。ヒートシンク４の下面は筐体１から露出しており、ヒートシンク４の下面（インバータ部７ａおよびコンバータ部７ｂが配置される側とは反対側）にグリス５と、ＴＩＭ（Thermal Interface Material）９ａ（第１の熱伝導部）およびＴＩＭ９ｂ（第２の熱伝導部）を介して放熱フィン６に固定されている。
【００１３】
調整部２０は、ＴＩＭ９ａとＴＩＭ９ｂとを備え、インバータ部７ａから放熱フィン６への伝熱経路と、コンバータ部７ｂから放熱フィン６への伝熱経路とを調整する。
【００１４】
次に、ＴＩＭ９ａおよびＴＩＭ９ｂについて説明する。図２に示すように、ＴＩＭ９ａは、ヒートシンク４と放熱フィン６との間におけるインバータ部７ａが配置される部分に対応する部分に配置され、筐体１におけるインバータ部７ａが配置される部分の反り量に合わせた厚みとパターンを有している。ＴＩＭ９ｂは、ヒートシンク４と放熱フィン６との間におけるコンバータ部７ｂが配置される部分に対応する部分に配置され、筐体１におけるコンバータ部７ｂが配置される部分の反り量に合わせた厚みとパターンを有している。そのため、ＴＩＭ９ａおよびＴＩＭ９ｂは、厚みとパターンの少なくとも一方が互いに異なっている。
【００１５】
次に、本実施の形態１に係る半導体モジュール１０の作用、効果について説明する。最初に、図３と図４を用いて、前提技術に係る半導体モジュールに発生する熱拡散による相互干渉について説明する。図３は、熱拡散を説明するための説明図であり、図４は、熱拡散による相互干渉を説明するための説明図である。
【００１６】
図３は、ヒートシンクの上面に絶縁層を介して１つの半導体素子を配置した状態で熱シミュレーションを行った結果を示すものであり、半導体素子は、熱拡散に関して発熱体として考慮することが可能である。ここで、半導体素子の厚み：１５０μｍ、金属板の厚み：１００μｍ、絶縁層の厚み：１００μｍ、ヒートシンク（アルミナ絶縁基板）の厚み：１０００μｍとする。
【００１７】
半導体素子からの発熱を１０Ｗ（６００Ｖ／１５Ａ程度の製品の一般的な発熱量）として、簡易的な熱シミュレーションを行うと４秒後には４５°での熱拡散をすることがわかる。したがって、発熱体である半導体素子から４５°の熱拡散を考慮すれば、相互干渉しにくい筐体が設計可能である。
【００１８】
図４は、ヒートシンクの上面に絶縁層を介して２つの発熱量の異なる半導体素子（ＩＧＢＴ）２７ａ，２７ｂを配置した状態で熱シミュレーションを行った結果を示すものである。ここで、左側の半導体素子２７ａの発熱量は４０Ｗ、右側の半導体素子２７ｂの発熱量は１０Ｗとする。すると、左側の高発熱の半導体素子２７ａが右側の低発熱の半導体素子２７ｂへ熱干渉をしており、右側の半導体素子２７ａ独自の発熱による熱特性の変化でなくなっていくことが想像できる。このように、前提技術に係る半導体モジュールでは、発熱量の異なる２つの半導体素子２７ａ，２７ｂの熱特性、ひいては筐体の熱特性が安定しなかった。
【００１９】
これに対して、実施の形態１に係る半導体モジュール１０では、調整部２０は、インバータ部７ａから放熱フィン６への伝熱経路と、コンバータ部７ｂから放熱フィン６への伝熱経路とを調整するため、インバータ部７ａおよびコンバータ部７ｂは互いに熱的に干渉されにくくなる。これにより、インバータ部７ａ、コンバータ部７ｂおよび筐体１の熱特性を安定させることが可能となる。
【００２０】
ここで、筺体１と放熱フィン６との間に塗布されるグリス５の重量管理は一般的な方法が用いられているため、コンバータ部７ｂとインバータ部７ａとの発熱量の差異に起因して、筐体１におけるコンバータ部７ｂが配置される部分とインバータ部７ａが配置される部分との間で反り量の不均衡が生じ、半導体モジュールの放熱性能の低下が懸念されていた。さらに、熱履歴による信頼性の低下が懸念されていた。
【００２１】
しかし、調整部２０は、ヒートシンク４と放熱フィン６との間におけるインバータ部７ａが配置される部分に対応する部分に配置されるＴＩＭ９ａと、ヒートシンク４と放熱フィン６との間におけるコンバータ部７ｂが配置される部分に対応する部分に配置されるＴＩＭ９ｂとを備え、ＴＩＭ９ａおよびＴＩＭ９ｂは、厚みとパターンの少なくとも一方が異なる。これにより、筐体１と、放熱フィン６との間の距離を均一にして最適化することができ、半導体モジュール１０の放熱性能の低下を抑制できる。さらに、半導体モジュール１０の信頼性を向上させることが可能となる。以上より、半導体モジュール１０の耐久性の向上および歩留り向上を図ることが可能となる。
【００２２】
＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２に係る半導体モジュール１０Ａについて説明する。図５は、実施の形態２に係る半導体モジュール１０Ａの断面図である。なお、実施の形態２において、実施の形態１で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００２３】
図５に示すように、実施の形態２においては、調整部２０は、ヒートシンク４におけるインバータ部７ａが配置される部分とコンバータ部７ｂが配置される部分との間に設けられる溝部１１を備えている。溝部１１は、ヒートシンク４の下部におけるインバータ部７ａが配置される部分とコンバータ部７ｂが配置される部分との間に、ヒートシンク４の短手方向（図５の奥行き方向）に貫通状に設けられている。溝部１１の下側はグリス５に面しており、溝部１１によって断熱層が構成されている。
【００２４】
以上のように、実施の形態２に係る半導体モジュール１０Ａでは、調整部２０は、ヒートシンク４におけるインバータ部７ａが配置される部分とコンバータ部７ｂが配置される部分との間に設けられる溝部１１を備える。したがって、放熱フィン６に伝熱される前に伝熱経路を、インバータ部７ａから放熱フィン６への伝熱経路と、コンバータ部７ｂから放熱フィン６への伝熱経路に分割し、また、溝部１１によって断熱層を構成することで、インバータ部７ａおよびコンバータ部７ｂは互いに熱的に干渉されにくくなる。
【００２５】
＜実施の形態３＞
次に、実施の形態３に係る半導体モジュールについて説明する。図６は、実施の形態３に係る半導体モジュール１０Ｂの断面図である。なお、実施の形態３において、実施の形態１，２で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００２６】
図６に示すように、実施の形態３においては、調整部２０は、放熱フィン６におけるヒートシンク４が固定される側の、インバータ部７ａが配置される部分に対応する部分とコンバータ部７ｂが配置される部分に対応する部分との間に設けられる溝部１２を備えている。溝部１２は、放熱フィン６における上部（ヒートシンク４が固定される側）の、インバータ部７ａが配置される部分に対応する部分とコンバータ部７ｂが配置される部分に対応する部分との間に、放熱フィン６の短手方向（図６の奥行き方向）に貫通状に設けられている。溝部１２の上側はグリス５に面しており、溝部１２によって断熱層が構成されている。
【００２７】
以上のように、実施の形態３に係る半導体モジュール１０Ｂでは、調整部２０は、放熱フィン６におけるヒートシンク４が固定される側の、インバータ部７ａが配置される部分に対応する部分とコンバータ部７ｂが配置される部分に対応する部分との間に設けられる溝部１２を備える。したがって、溝部１２によって断熱層を構成することで、インバータ部７ａおよびコンバータ部７ｂは互いに熱的に干渉されにくくなる。
【００２８】
＜実施の形態４＞
次に、実施の形態４に係る半導体モジュールについて、図１と図２を用いて説明する。なお、実施の形態４において、実施の形態１から３で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００２９】
実施の形態４においては、実施の形態１の場合と同様に、調整部２０は、ＴＩＭ９ａとＴＩＭ９ｂとを備えている。さらに、ＴＩＭ９ａの熱伝導率が、ＴＩＭ９ｂの熱伝導率よりも大きくなるように、ＴＩＭ９ａおよびＴＩＭ９ｂは構成されている。
【００３０】
以上のように、実施の形態４に係る半導体モジュールでは、調整部２０は、ヒートシンク４と放熱フィン６との間におけるインバータ部７ａが配置される部分に対応する部分に配置されるＴＩＭ９ａと、ヒートシンク４と放熱フィン６との間におけるコンバータ部７ｂが配置される部分に対応する部分に配置されるＴＩＭ９ｂとを備え、ＴＩＭ９ａの熱伝導率は、ＴＩＭ９ｂの熱伝導率よりも大きい。したがって、コンバータ部７ｂよりも多く発熱するインバータ部７ａ側の放熱性能を高くするとともに、コンバータ部７ｂ側の放熱性能を低くすることで、発熱による筐体１の反り量をインバータ部７ａが配置される部分とコンバータ部７ｂが配置される部分とで同程度にすることができる。これにより、半導体モジュールの信頼性を向上させることが可能となる。
【００３１】
＜実施の形態５＞
次に、実施の形態５に係る半導体モジュールについて説明する。図７は、実施の形態５に係る半導体モジュール１０Ｃの断面図である。なお、実施の形態５において、実施の形態１から４で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００３２】
図７に示すように、実施の形態５においては、調整部２０は、ヒートシンクをインバータ部７ａが配置される部分４ａと、コンバータ部７ｂが配置される部分４ｂに分割する分割部１３を備えている。ヒートシンクの分割に伴って、ヒートシンク４の上面に配置される絶縁層もインバータ部７ａが配置される部分３ａと、コンバータ部７ｂが配置される部分３ｂに分割されている。
【００３３】
次に、図８と図９を用いて、一体型ヒートシンク（一体型絶縁基板）の場合と分割型ヒートシンク（分割型絶縁基板）の場合との熱拡散の違いについて説明する。図８は、一体型ヒートシンクの場合の熱拡散を説明するための説明図であり、図９は、分割型ヒートシンクの場合の熱拡散を説明するための説明図である。
【００３４】
図８に示すように、一体型ヒートシンクの場合は、０．２１ｓｅｃの時点で左側の高発熱（４０Ｗ）の半導体素子２７ａが右側の低発熱（１０Ｗ）の半導体素子２７ｂへ熱干渉を開始し、０．６１ｓｅｃの時点においても熱干渉していることがわかる。図９に示すように、分割型ヒートシンクの場合は、０．６１ｓｅｃの時点においても熱干渉しておらず、伝熱経路が分割されることで、互いに熱干渉しにくい構造となっていることがわかる。
【００３５】
以上のように、実施の形態５に係る半導体モジュール１０Ｃでは、調整部２０は、ヒートシンクをインバータ部７ａが配置される部分４ａと、コンバータ部７ｂが配置される部分４ｂに分割する分割部１３を備える。したがって、放熱フィン６に伝熱される前に伝熱経路をヒートシンクで分割させ、ヒートシンクと比べて低熱伝導率の筐体１（モールド樹脂）による断熱効果で、インバータ部７ａおよびコンバータ部７ｂの熱特性に干渉させないようにすることが可能となる。
【００３６】
＜実施の形態６＞
次に、実施の形態６に係る半導体モジュール１０Ｄについて説明する。図１０は、実施の形態６に係る半導体モジュール１０Ｄの断面図である。なお、実施の形態６において、実施の形態１から５で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００３７】
図１０に示すように、実施の形態６においては、調整部２０は、放熱フィン６におけるヒートシンク４が固定される側の、インバータ部７ａが配置される部分に対応する部分とコンバータ部７ｂが配置される部分に対応する部分との間に設けられる溝部１４を備えている。溝部１４は、開口から奥行き方向へ行く程狭まる形状（例えば、断面視で三角形状）に形成されている。溝部１４の上側はグリス５に面しており、溝部１４によって断熱層が構成されている。
【００３８】
以上のように、実施の形態６に係る半導体モジュール１０Ｄでは、溝部１４は、開口から奥行き方向へ行く程狭まる形状に形成されるため、溝部１４によって断熱層を構成することで、インバータ部７ａおよびコンバータ部７ｂは互いに熱的に干渉されにくくなる。
【００３９】
さらに、実施の形態３の放熱フィン６よりも熱容量を大きくすることで、半導体モジュール１０Ｄの放熱性能を向上させることが可能となる。
【００４０】
＜実施の形態７＞
次に、実施の形態７に係る半導体モジュールについて図７を用いて説明する。なお、実施の形態７において、実施の形態１から６で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００４１】
実施の形態７においては、実施の形態５の場合と同様に、調整部２０は、ヒートシンクをインバータ部７ａが配置される部分４ａと、コンバータ部７ｂが配置される部分４ｂに分割する分割部１３を備えている。ヒートシンクの分割に伴って、ヒートシンク４の上面に配置される絶縁層もインバータ部７ａが配置される部分３ａと、コンバータ部７ｂが配置される部分３ｂに分割されている。
【００４２】
さらに、実施の形態７においては、ヒートシンクにおけるインバータ部７ａが配置される部分４ａの熱伝導率は、コンバータ部７ｂが配置される部分４ｂの熱伝導率よりも大きくなるように、例えば、ヒートシンクにおけるインバータ部７ａが配置される部分４ａは銅材料で構成され、コンバータ部７ｂが配置される部分４ｂはアルミニウムで構成されている。
【００４３】
以上のように、ヒートシンクにおけるインバータ部７ａが配置される部分４ａの熱伝導率は、コンバータ部７ｂが配置される部分４ｂの熱伝導率よりも大きいため、高発熱側であるインバータ部７ａ側の放熱性能を向上させることができ、筐体１の反り量の均一化を図ることで半導体モジュールの信頼性を向上させることが可能となる。
【００４４】
＜実施の形態８＞
次に、実施の形態８に係る半導体モジュールについて図７を用いて説明する。なお、実施の形態８において、実施の形態１から７で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００４５】
実施の形態８においては、実施の形態５の場合と同様に、調整部２０は、ヒートシンクをインバータ部７ａが配置される部分４ａと、コンバータ部７ｂが配置される部分４ｂに分割する分割部１３を備えている。ヒートシンクの分割に伴って、ヒートシンク４の上面に配置される絶縁層もインバータ部７ａが配置される部分３ａと、コンバータ部７ｂが配置される部分３ｂに分割されている。
【００４６】
さらに、実施の形態８においては、絶縁層におけるインバータ部７ａが配置される部分３ａは、窒化ホウ素をフィラーとした材料で構成され、コンバータ部７ｂが配置される部分３ｂはアルミナをフィラーとした材料で構成されている。そのため、絶縁層におけるインバータ部７ａが配置される部分３ａの熱伝導率は、コンバータ部７ｂが配置される部分３ｂの熱伝導率よりも大きい。
【００４７】
以上のように、実施の形態８に係る半導体モジュールでは、インバータ部７ａおよびコンバータ部７ｂとヒートシンクとの間に配置される絶縁層をさらに備え、絶縁層におけるインバータ部７ａが配置される部分３ａの熱伝導率は、コンバータ部７ｂが配置される部分３ｂの熱伝導率よりも大きい。したがって、高発熱側であるインバータ部７ａ側の初期の放熱性能を向上させることができ、筐体１の反り量の均一化を図ることで半導体モジュールの信頼性を向上させることが可能となる。
【００４８】
＜実施の形態９＞
次に、実施の形態９に係る半導体モジュール１０Ｅについて説明する。図１１は、実施の形態９に係る半導体モジュール１０Ｅの断面図である。なお、実施の形態９において、実施の形態１から８で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００４９】
図１１に示すように、実施の形態９においては、調整部２０は、放熱フィン６の熱伝導率よりも大きな熱伝導率を有する熱伝導層１５を備えている。熱伝導層１５は、放熱フィン６におけるインバータ部７ａが配置される部分に対応する部分に形成され、熱伝導層１５の上面はグリス５と接触している。
【００５０】
以上のように、実施の形態９に係る半導体モジュール１０Ｅでは、調整部２０は、放熱フィン６におけるインバータ部７ａが配置される部分に対応する部分に形成される、放熱フィン６の熱伝導率よりも大きな熱伝導率を有する熱伝導層１５を備える。したがって、高発熱側であるインバータ部７ａ側の放熱性能を向上させることができ、インバータ部７ａとコンバータ部７ｂの温度上昇の均一化を図ることで、半導体モジュール１０Ｅの信頼性を向上させることが可能となる。
【００５１】
＜実施の形態１０＞
次に、実施の形態１０に係る半導体モジュール１０Ｆについて説明する。図１２は、実施の形態１０に係る半導体モジュール１０Ｆの断面図である。なお、実施の形態１０において、実施の形態１から９で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。また、図１２では、インバータ部７ａおよびコンバータ部７ｂが簡略化されている。
【００５２】
図１２に示すように、実施の形態１０においては、調整部２０は、ヒートシンクをインバータ部７ａが配置される部分４ａと、コンバータ部７ｂが配置される部分４ｂに分割する分割部１６を備えている。ヒートシンクの分割に伴って、ヒートシンクの上面に配置される絶縁層もインバータ部７ａが配置される部分３ａと、コンバータ部７ｂが配置される部分３ｂに分割されている。さらに、ヒートシンクにおけるインバータ部７ａが配置される部分４ａの側面と、当該側面と対向するコンバータ部７ｂが配置される部分３ｂの側面は、傾斜面に形成されている。図１２においてこれらの側面の傾斜角αは、例えばそれぞれ４５度に形成されている。
【００５３】
以上のように、実施の形態１０に係る半導体モジュール１０Ｆでは、ヒートシンクにおけるインバータ部７ａが配置される部分４ａの側面と、当該側面と対向するコンバータ部７ｂが配置される部分４ｂの側面は、傾斜面である。したがって、等方的な熱伝導性であり、かつ、低熱伝導性を有する筺体を構成する場合、例えば、トランスファーモールド樹脂で断熱的に熱伝導を分けることで、インバータ部７ａおよびコンバータ部７ｂが相互干渉しにくくなる。
【００５４】
＜実施の形態１１＞
次に、実施の形態１１に係る半導体モジュール１０Ｇについて説明する。図１３は、実施の形態１１に係る半導体モジュール１０Ｇの断面図である。なお、実施の形態１１において、実施の形態１から１０で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。また、図１３では、インバータ部７ａおよびコンバータ部７ｂが簡略化されている。
【００５５】
図１３に示すように、実施の形態１１においては、調整部２０は、放熱フィンをインバータ部７ａが配置される部分に対応する部分６ａと、コンバータ部７ｂが配置される部分に対応する部分６ｂに分割する分割部１９を備えている。また、筐体１は、放熱フィンにおけるインバータ部７ａが配置される部分に対応する部分６ａ、およびコンバータ部７ｂが配置される部分に対応する部分６ｂにそれぞれ嵌合する突起部１７を備えている。
【００５６】
筐体１と放熱フィンとの固定は、放熱フィンにおけるインバータ部７ａが配置される部分に対応する部分６ａ、およびコンバータ部７ｂが配置される部分に対応する部分６ｂに突起部１７をそれぞれ嵌合させた状態で、ねじ１８をそれぞれ締め付けることで行われる。
【００５７】
以上のように、実施の形態１１に係る半導体モジュール１０Ｇでは、調整部２０は、放熱フィンをインバータ部７ａが配置される部分に対応する部分６ａと、コンバータ部７ｂが配置される部分に対応する部分６ｂに分割する分割部１９を備える。したがって、ヒートシンクへ伝熱後にインバータ部７ａおよびコンバータ部７ｂへ相互に伝熱しないため、インバータ部７ａおよびコンバータ部７ｂの電気的特性が相互の発熱に影響されにくくなる。
【００５８】
筐体１は、放熱フィンと嵌合する突起部１７を備えるため、放熱フィンが筐体１に固定された状態で回転することを防止できる。
【００５９】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１  筐体、３  絶縁層、６  放熱フィン、７ａ  インバータ部、７ｂ  コンバータ部、９ａ，９ｂ  ＴＩＭ、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ  半導体モジュール、１１，１２，１４  溝部、１３，１６，１９  分割部、１５  熱伝導層、２０  調整部。
【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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