(57)【要約】【目的】ハイブリッド自動車および電気自動車用モータ等に使用するインバータ装置の冷却構造および冷却装置に関し、部品点数の削減と冷却効果の高い冷却装置を提供する。【解決手段】高熱伝導材からなるヒートシンクの一方面に冷却フィンを形成したヒートシンクと、当該冷却フィン形成面の裏面側にパワー半導体素子の熱抵抗が小さく且つ熱容量が小さいパワー半導体素子が高熱伝導性材料を用いて接合され、当該冷却フィン付きヒートシンクに冷却水を流し絶縁型パッケージパワー半導体素子を冷却していることを冷却装置とする。【選択図】図１
2007036214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高熱伝導材からなるヒートシンクの一方面に冷却フィンを形成した冷却フィン付きヒートシンクと、当該ヒートシンクの冷却フィン形成面の裏面側にパワー半導体素子の熱抵抗が小さく且つ熱容量が小さい絶縁されたパッケージであるパワー半導体素子が高熱伝導性材料を用いて接合され、当該冷却フィン付きヒートシンクに冷却水を流し絶縁型パッケージパワー半導体素子を冷却していることを特徴とした冷却装置。
【請求項２】
絶縁型パッケージパワー半導体素子内部にあるＩＧＢＴ接合部の許容温度Tj：１３５℃以下にするために絶縁型パッケージパワー半導体素子の接合部から冷却フィン付きヒートシンクまでの熱抵抗Rthを０．３５(℃/W)以下としたことを特徴とした請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
ヒートシンク材質がアルミニウムで熱伝導率が２１０(W/m・k)、密度が２．７(g/cm3)相当品のヒートシンク材料を使用し、フィン表面積が４１００(mm2)以上でフィンに流れる冷却水の熱伝達係数が４５００(W/m2・℃)以上に設定されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
絶縁型パッケージパワー半導体素子から冷却フィン付きヒートシンクまでの熱容量が向上し過渡熱損失を緩和していることを特徴とした請求項１乃至３の冷却装置。
【請求項５】
冷却フィン付きヒートシンクのプレート部が既に存在するＤＣ−ＤＣコンバータやモータ等を水冷式で冷却することに必要な冷却器のフタの役割を果たすため、冷却器専用の配管を不要としたことを特徴とした請求項１乃至４の冷却構造。
【請求項６】
絶縁型パッケージは、パワー半導体素子とＤＢＣ基板およびゲートとコレクタおよびエミッタ端子形状がリードフレームを形成しハンダ接合されることで絶縁型パッケージとなし、当該絶縁型パッケージパワー半導体素子内にあるリードフレームがバスバー内蔵基板にハンダ付けされワイヤボンドレスとなることを特徴とした請求項１に記載の冷却構造。
【請求項７】
ケースを分離型とし、分離したケースで半導体収容部と水路の空間を完全に隔離した請求項１に記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車および電気自動車用モータ等に使用するインバータ装置の冷却構造および冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車用モータ等、高出力モータにおいては、パワー半導体素子が使用されたインバータ装置が知られている。前記パワー半導体素子とはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やダイオード等の半導体を示す。前記インバータ装置の構造は、例えば特開平１１−３４６４８０号公報に開示されているようにパワー半導体素子と窒化アルミニウム(AlN)絶縁基板が高温ハンダにて接合され、また、窒化アルミニウム絶縁基板と材質が主にAl-SiCまたはCu-Mo等にて使用されたヒートシンクとが低温ハンダにて接合し、ヒートシンクが熱グリス等により専用の冷却器に接合され、このヒートシンクにパワー半導体素子が搭載されている他方面に冷却水を流しパワー半導体素子を冷却している。更に、電気接続部材である大量のバスバーが必要であり、パワー半導体素子とバスバーおよび絶縁基板を大量にAlワイヤボンディングにて電気的接続された構造である。
【特許文献１】特開平１１−３４６４８０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような従来技術の構造では次のような問題が生じている。まず、高熱抵抗による大型化といった問題がある。すなわち、パワー半導体素子と窒化アルミニウム絶縁基板およびヒートシンクとがハンダ接合され、このヒートシンクが専用の冷却器に接合されると、パワー半導体素子からヒートシンクまでの部品が多数存在することから、パワー半導体素子からヒートシンクまでの熱抵抗Rthを低減させるためには、パワー半導体素子サイズを大きくする必要がある。
【０００４】
更に、Al-SiCまたはCu-Mo等を使用しヒートシンクサイズを大きくすることで熱容量が高く、過渡熱損失を緩和（パワー半導体素子の接合部温度が飽和するまでに達する熱時定数τが大）されるため、モジュール全体サイズが大型化してしまう。
【０００５】
次の問題として低信頼性がある。すなわち、パワー半導体素子と窒化アルミニウム絶縁基板とがハンダ接合され、また、パワー半導体素子にAlワイヤボンディング接合されているため、パワーサイクル試験に於いて、接続されているAlワイヤが電流集中により溶断される可能性があることから信頼性が低い。一方、配線のインダクタンスが高くオーバーシュート電圧が高くなりパワー半導体素子が発熱、破壊を起こし信頼性が低い。
【０００６】
次に重量化の問題として、パワー半導体素子と窒化アルミニウム絶縁基板およびヒートシンクとがハンダ接合され、ヒートシンクと窒化アルミニウム絶縁基板およびパワー半導体素子の熱膨張係数の差によりヒートシンクの材質にはAl-SiCまたはCu-Mo等を使用されている。また、Al-SiCまたはCu-Mo等を使用することで熱容量が高く、過渡熱損失を緩和（パワー半導体素子の接合部温度が飽和するまでに達する熱時定数τが大）された役割を果たしている構造のため、重く高コストである。
【０００７】
さらには高コストかという問題があり、パワー半導体素子と窒化アルミニウム絶縁基板およびヒートシンクとがハンダ接合され、更にAlワイヤボンディング接続されていることからリワーク性が困難である。更に、ヒートシンクの材質やパワー半導体素子を冷却する専用の冷却器への配管が必要であることから高コストとなっている。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑み、ハイブリッド自動車および電気自動車が走行時における加速と減速により温度変化が伴うパワーサイクルや温度サイクルに対して高寿命・高信頼性を確保することができ、また、小型で軽く低コストを実現できるインバータ装置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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は次のような構成とする。すなわち、高熱伝導材であるアルミニウム(Al)または銅(Cu)等を使用し、押し出し工法或いはダイキャスト工法等にてヒートシンクの一方面に冷却フィンが形成され冷却フィン付きヒートシンクとなり、このヒートシンクの冷却フィン形成面に対応するよう裏面側に絶縁型パッケージパワー半導体素子が高熱伝導性グリスまたは高熱伝導性接着剤を用いて接合されていて、この冷却フィン付きヒートシンクに冷却水を流し絶縁型パッケージパワー半導体素子を冷却した構造とする。
【００１０】
また、冷却フィン付きヒートシンクにおける冷却フィン形状については、フィン幅１．５ｍｍ以内、フィン間ピッチ１．５ｍｍ以内、フィン高さ１３ｍｍ以上といったフィン表面積が４１００(mm2)以上、フィンに流れる冷却水の熱伝達係数が４５００(W/m2・℃)以上になるようなフィン形状とする。
【００１１】
よって、上記に示すような構造から、絶縁型パッケージパワー半導体素子の接合部から冷却フィン付きヒートシンクまでの熱抵抗Rthが０．３５(℃/W)を満足する構造となり得る。
【００１２】
更に、この冷却フィン付きヒートシンクが既存冷却器、すなわちＤＣ−ＤＣコンバータやモータ等を水冷式で冷却することに必要な冷却器のフタの役割をするため、絶縁型パッケージパワー半導体素子を冷却する専用の冷却器への配管が不要となる構造である。
【００１３】
一方、絶縁型パッケージパワー半導体素子は、パワー半導体素子とＤＢＣ基板およびゲート、コレクタおよびエミッタ端子形状がリードフレームに形成されハンダ接合されることでパワー半導体素子の両方面にＤＢＣ基板が実装された絶縁型パッケージパワー半導体素子が可能となり、この絶縁型パッケージパワー半導体素子内にあるリードフレームがバスバー内蔵基板にハンダ付けするため、ワイヤボンドレス構造となる。
【発明の効果】
【００１４】
上記構成により本発明では次の効果を奏する。まず、パワー半導体素子低熱抵抗による小型がある。すなわち、高熱伝導材冷却フィン付きヒートシンクに絶縁型パッケージパワー半導体素子を直接冷却できることから絶縁型パッケージパワー半導体素子が低熱抵抗となりパワー半導体素子サイズの小型化が可能となり、更に、バスバー内蔵基板に絶縁型パッケージパワー半導体素子を実装することでモジュール全体サイズの小型化となる。
【００１５】
高信頼性については、ワイヤボンドレス構造のため、パワーサイクル試験に於いてAlワイヤが電流集中による溶断不具合発生の可能性がなくなりワイヤボンド構造より高信頼性となる。また、ワイヤボンドレス構造およびバスバー内蔵基板によりインダクタンスの低減が可能となりオーバーシュート電圧が抑制でき高信頼性となる。また、パワー半導体素子低熱抵抗より熱容量が小さく過渡熱損失（パワー半導体素子の接合部温度が飽和するまでに達する熱時定数τが大）によりパワー半導体素子が繰り返し発熱、破壊を起こすという懸念点があったが、冷却フィン付きヒートシンクを設けることで過渡熱損失を抑制（パワー半導体素子の接合部温度が飽和するまでに達する熱時定数τが小）でき高信頼性となる。
【００１６】
軽量化に関しては、絶縁型パッケージパワー半導体素子およびモジュール全体サイズの小型化となり、更に、絶縁型パッケージパワー半導体素子を高熱伝導性グリスまたは高熱伝導性接着剤を介することで直接、冷却フィン付きヒートシンクに冷却できる構造から、ヒートシンクの材質は従来構造であるAl-SiCまたはCu-Moから本発明であるAlまたはCuにより軽量化となる。また、過渡熱損失を抑制（パワー半導体素子の接合部温度が飽和するまでに達する熱時定数τが小）するために、冷却フィン付きヒートシンク（材質：従来技術Al-SiCまたはCu-Moから本発明AlまたはCu）を設ける構造により軽量化となる。
【００１７】
コストに関しては、小型化およびワイヤボンドレス構造によりリワーク性の向上。更に、冷却フィン付きプレートが既存冷却器のフタの役割を果たすため、冷却器専用の配管が不要であり低コスト化となる。
【００１８】
以上より、本発明により温度変化が伴うパワーサイクルまたは温度サイクルに対して高寿命・高信頼性であり、小型で軽く低コストという効果がある。
【実施例】
【００１９】
次に本発明の実施例について説明する。本発明の冷却装置を図１に示す。図１において、高熱伝導材を押し出し工法或いはダイキャスト工法でヒートシンクの一方面に冷却フィンを形成した冷却フィン付きヒートシンク３０上にグリス２０を介在してパワー半導体素子１０が配置される。なお、当該パワー半導体素子１０の上下にはＤＢＣ２０−２０が配置されている。なお、前記グリス２０は高熱伝導性であり、これは他の高熱伝導性材料、例えば接着剤に代えてもよい。また、本実施例では、絶縁型パッケージとするパワー半導体素子１０内部にあるＩＧＢＴ接合部の許容温度Tj（例えば１３５℃）以下にするために絶縁型パッケージパワー半導体素子１０の接合部から冷却フィン付きヒートシンク３０までの熱抵抗Rthを０．３５(℃/W)以下としている。
【００２０】
ヒートシンク材質が熱伝導率が２１０(W/m・k)、密度が２．７(g/cm3)相当品のアルミニウムを使用し、フィン表面積が４１００(mm2)以上としてフィン３２に流れる冷却水５０の熱伝達係数が４５００(W/m2・℃)以上に設定してもよい。
【００２１】
パワー半導体素子１０から冷却フィン付きヒートシンク３０までの熱容量が向上し過渡熱損失を緩和しており、上記ヒートシンク３０のプレート部３１が既に存在するＤＣ−ＤＣコンバータやモータ等を水冷式で冷却することに必要な冷却器のフタを共用してもよい。絶縁型パッケージは、パワー半導体素子１０とＤＢＣ基板１２−１２およびゲートとコレクタおよびエミッタ端子形状がリードフレームを形成しハンダ接合されることで絶縁型パッケージとなし、当該絶縁型パッケージパワー半導体素子内にあるリードフレームがバスバー内蔵基板にハンダ付けされることでワイヤボンドレス構造としてもよい。
【００２２】
次に上記構成の冷却装置の用途及び作用について述べる。低熱抵抗（冷却構造）、小型化に関して、ハイブリッド自動車用モータ等、高出力モータに使用されるパワー半導体素子１チップあたりの損失には定常損失およびスイッチング損失が発生する。この損失は、定常損失＋スイッチング損失と表すことができ、Vce(sat)×Ice  [V]で表される。また、スイッチング損失は  Qsw(on)+Qsw(off)[Watt] 或いはQsw(on)=1/6(Vce1×Ice×Ton×f)、Qsw(off)=1/6(Vce2×Ice×Toff×f)で表される。よって、パワー半導体素子１チップあたりの損失＝｛Vce(sat)×Ice｝＋｛1/6(Vce1×Ice×Ton×f)＋1/6(Vce2×Ice×Toff×f)｝と表すことができる。
【００２３】
上記式において、Vce(sat)はIGBTのコレクタ−エミッタ間飽和電圧[V]を、IceはIGBTのコレクタ−エミッタ間に流れる電流[A]を、Qsw(on)はターンON時間時に発生する損失[Watt]を、Qsw(off)はターンOFF時間時に発生する損失[Watt]を、Vce1はターンON時におけるIGBTのコレクタ−エミッタ間電圧[V]を、Vce2はターンOFF時におけるIGBTのコレクタ−エミッタ間電圧[V]を、TonはターンON時間[秒]を、ToffはターンOFF時間[秒]をｆはキャリア周波数[Hz]をそれぞれ表している。
【００２４】
具体的には、約５０ｋＷ以上クラスの高出力モータに使用されるパワー半導体素子に流れる総電流はIce=360[A]となり、パワー半導体素子を３つ並列接続した場合、パワー半導体素子１チップあたりIce=120[A]となり、f=10[kHz]では約１７０W以上クラスの損失が発生する。このパワー半導体素子１チップあたりの損失において、パワー半導体素子内部にあるＩＧＢＴ接合部の許容温度Tjは１３５℃以下に抑制しなければならない。よって、冷却水入口から出口までにおける最高温度となる冷却水温度が７６℃以下の場合、絶縁型パッケージパワー半導体素子の接合部から冷却フィン付きヒートシンクまでの目標熱抵抗Rthは０．３５(℃/W)以下に低減する必要がある。また、ポンプ冷却能力および冷却水の流量を向上させ熱抵抗Rthを低減させる手段は困難なため、低熱抵抗および冷却構造で対応しなければならない。
【００２５】
しかし、上記従来技術の構造ではパワー半導体素子と窒化アルミニウム絶縁基板およびヒートシンクの接合にはハンダ工法が用いられ、このヒートシンクが熱グリス等で専用の冷却器に接合されると、パワー半導体素子からヒートシンクまで部品が多数あることからパワー半導体素子の接合部からヒートシンクまでの熱抵抗Rthが０．５５(℃/W)となり目標値熱抵抗Rth０．３５(℃/W)を超えていた。
【００２６】
ここで、本発明のパワー半導体素子１０の接合部から冷却フィン付きヒートシンク３０までの熱抵抗Rthを低減させるために次の構成とする。まず、パワー半導体素子１０と冷却フィン付きヒートシンク３０の接触熱抵抗を低減させる。これは、熱伝導率が４．５(W/m・k)相当の高熱伝導性グリス２０、または熱伝導率が７．５(W/m・k)相当の高熱伝導性接着剤を用いて接触熱抵抗を低減させる。
【００２７】
次に、高熱伝導率の材質である冷却フィン付きヒートシンク３０を使用する。これは、材質がAlまたはCuをはじめとする、熱伝導率が２１０(W/m・k)相当の高熱伝導材を使用し、押し出し工法或いはダイキャスト工法等にて冷却フィン３２付きヒートシンク３０を形成する。
【００２８】
また、冷却フィン付きヒートシンクにおける冷却フィン３２形状による熱抵抗を低減させる。冷却フィン付きヒートシンク形状については、冷却フィンに流れる冷却水の流量Ｑ＝５(L/min)と想定し、絶縁型パッケージパワー半導体素子の接合部から冷却フィン付きヒートシンクまでの熱抵抗Rth：０．３５(℃/W)を満足する冷却フィン形状は、フィン表面積が４１００(mm2)以上、フィンに流れる冷却水の熱伝達係数が４５００(W/m2・℃)以上になるようなフィン形状であれば良い。
【００２９】
具体的に冷却フィン３２付きヒートシンク３０の形状を求めると、例えば、フィン幅１．５ｍｍとしフィン間ピッチ１．５ｍｍでフィン高さ１３ｍｍの形状および冷却水の流れ方が図２ａのようなＷ字の場合、或いは図２ｃのようなＳ字の場合、フィン表面積は４１０２（mm2）、フィンに流れる熱伝達係数は６３７８(W/m2・℃)となり絶縁型パッケージパワー半導体素子の接合部から冷却フィン付きヒートシンクまでの熱抵抗Rthは０．３３(℃/W)となる。更に、フィン幅、ピッチ、高さ一定で冷却水の流れが図２ｂのようにコの字になると、フィン表面積は４１０２(mm2)、熱伝達係数は４５１０(W/m2・℃)となり絶縁型パッケージパワー半導体素子の接合部から冷却フィン付きヒートシンクまでの熱抵抗熱抵抗Rthは０．３４(℃/W)となる。
【００３０】
一方、フィン幅２．５ｍｍとし、フィン間ピッチ２．５ｍｍでフィン高さ１３ｍｍの形状および冷却水の流れ方がＷ字の場合、フィン表面積は２５１７(mm2)、フィンに流れる熱伝達係数は５２８１(W/m2・℃)となり絶縁型パッケージパワー半導体素子の接合部から冷却フィン付きヒートシンクまでの熱抵抗Rthは０．３７(℃/W)となる。また、フィン幅４．５ｍｍとしフィン間ピッチ４．５ｍｍでフィン高さ１３ｍｍの形状および冷却水の流れ方がＷ字の場合、フィン表面積は２２６１(mm2)でフィンに流れる熱伝達係数は５２０７(W/m2・℃)となり、絶縁型パッケージパワー半導体素子の接合部から冷却フィン付きヒートシンクまでの熱抵抗Rthは０．３８(℃/W)となり、絶縁型パッケージパワー半導体素子の接合部から冷却フィン付きヒートシンクまでの熱抵抗Rthは０．３５(℃/W)以下を満足できない冷却フィン形状となる。
【００３１】
よって、フィン幅１．５ｍｍ以内、フィン間ピッチ１．５ｍｍ以内、フィン高さ１３ｍｍ以上のフィン形状にすると、フィン表面積が４１００(mm2)以上、フィンに流れる冷却水の熱伝達係数が４５００(W/m2・℃)以上となり絶縁型パッケージパワー半導体素子の接合部から冷却フィン付きヒートシンクまでの熱抵抗Rthは０．３５(℃/W)以下となる。
【００３２】
したがって、本発明の絶縁型パッケージパワー半導体素子が直接、冷却フィン付きヒートシンクに冷却でき、更に、高熱伝導性グリスまたは高熱伝導性接着剤を介することで絶縁型パッケージパワー半導体素子の接合部から冷却フィン付きヒートシンクまでの熱抵抗Rthは０．３５(℃/W)以下が可能となる。
【００３３】
また、高信頼性については次の通りである。パワーサイクルに関し、従来技術であるワイヤボンディング構造および大量のバスバーでは、パワーサイクル試験(ΔＴ＝７０℃、３秒通電ＯＮ、２４秒通電ＯＦＦを１サイクルとする)に於いて約１００００サイクルにて接続されているAlワイヤが電流集中により溶断されるという懸念点があった。しかし本発明は、絶縁型パッケージパワー半導体素子内ゲート、コレクタおよびエミッタ端子部に形成されたリードフレームをバスバー内蔵基板にハンダ付け接合されることからワイヤボンドレス構造となり、ワイヤ溶断不具合の可能性がなくなることから約２６５００サイクル以上に於いても破壊されず高信頼性が実現可能となる。
【００３４】
インダクタンスに関し、従来技術ではワイヤボンディング構造および大量のバスバーのため、高インダクタンスに伴うオーバーシュート電圧が高くなりパワー半導体素子が発熱、破壊を起こし信頼性が低いという懸念点があった。しかし、本発明では、絶縁型パッケージパワー半導体素子によりワイヤボンドレス構造およびバスバー内蔵基板により大量のバスバー、Alワイヤボンディングが不必要になることからインダクタンスが低減しオーバーシュート電圧が抑制できる。ここで例を示すとパワー半導体素子ＩＧＢＴに於いてコレクタ−エミッタ間電圧(Vce)が４００Ｖ入力を想定した場合、従来技術（ワイヤボンディング構造）と本発明（ワイヤボンドレス構造）におけるオーバーシュート電圧を比較すると、従来技術ではVce=５２０Ｖ、本発明ではVce=４４０Ｖとオーバーシュート電圧が抑制でき高信頼性が可能となる。
【００３５】
過渡熱損失に関し、絶縁型パッケージパワー半導体素子の構造ではパワー半導体素子の熱抵抗が小さく且つ熱容量が小さい具体的には、熱容量は従来技術より約１／６に減少することから過渡熱損失、すなわちパワー半導体素子の接合部温度が飽和するまでに達する時間が早いことで、パワー半導体素子の接合部温度が飽和するまでに達する熱時定数τが小さいことによりパワー半導体素子内部にあるＩＧＢＴ接合部の許容温度Tjが１３５℃を超過することでパワー半導体素子が発熱・破壊を起こすという問題点があった。
【００３６】
しかし、冷却フィン付きヒートシンクを設けることで絶縁型パッケージパワー半導体素子から冷却フィン付きヒートシンクまでの全体の熱容量が向上、過渡熱損失を緩和すなわち、パワー半導体素子の接合部温度が飽和するまでに達する時間の遅延が可能であることで、パワー半導体素子の接合部温度が飽和するまでに達する熱時定数τが大きくでき高信頼性が可能となる。
【００３７】
例えば、図４に示すように絶縁型パッケージパワー半導体素子の熱容量は、２．７(J/g・K)の場合、過渡熱損失とするチップ飽和温度までに達する時間は約５秒である。また、従来技術でのパワー半導体素子からヒートシンクの熱容量は、１４．６(J/g・K)である。
【００３８】
ここで、フィン幅１．５ｍｍ、フィン間ピッチ１．５ｍｍ、フィン高さ１３ｍｍのフィン形状をした冷却フィン付きヒートシンクを設けると絶縁型パッケージパワー半導体素子から冷却フィン付きヒートシンクまでの熱容量は、１３．０(J/g・K)となり、過渡熱損失とするチップ飽和温度までに達する時間は約２０秒となり過渡熱損失を緩和した構造となり得る。したがって、本発明の構造の方が高信頼性となる。
【００３９】
生産コストに関しては、従来技術の構造であるワイヤボンディング構造では、パワー半導体素子と窒化アルミニウム絶縁基板およびヒートシンクとがハンダ接合され、更にAlワイヤボンディング接続されているため、製品検査工程に於いて不具合と判定された製品のリワークが不可能であり廃棄することになる。更に、パワー半導体素子を冷却するために冷却フィンに流れる冷却水専用の配管が必要となり大掛かりな工事が必要となりコストが高くなるという懸念点があった。
【００４０】
しかし、本発明では、使用材料の少量化による小型化のため、低コストとなり、併せてワイヤボンドレス構造によりリワーク性が向上する。また、図３のような冷却フィン付きプレートが既存冷却器のフタの役割を果たすため、パワー半導体素子専用冷却器の配管が不要であり低コストが可能となる。図３における構成は次の通りである。パワー半導体素子１０はバスバー内蔵基板１４上に配置され、半導体装置を形成している。当該半導体装置はケース６１とケース底部６２から構成される空間に配置されている。当該半導体装置は、特に発熱対策のためにヒートシンク３０を備えるプレート３１の上面に搭載され、当該プレート３１とケース６１とが形成する半導体収容部７０に配置され、外部から遮断されるように蓋部６０で封止されている。また、ケース６１の凸部とヒートシンク３０及びケース底部６２が形成する空間は水路７１となっており、ここに冷却水５０が満たされており、当該冷却水によって半導体装置の廃熱が促進されている。なお、図３における半導体収容部７０と水路７１との隔離は、上記の通りケース６１の凸部とヒートシンク３０（プレート３１）のみで行われており、冷却水の漏れによる半導体装置の保護を確実に行う場合には図５に示す様な構成としてもよい。図５には図３のケース６１を分割式とし、プレート３１の上下方向から挟み込む構成とすることで、水路７１から冷却水５０が漏れた場合であっても半導体収容部７０への水の侵入が防止できるものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の冷却装置の構造図を示す
【図２】冷却水の流れを示す
【図３】本発明の冷却装置をインバータ装置に搭載した構造図を示す
【図４】熱量の特性グラフを示す
【図５】本発明の冷却装置をインバータ装置に搭載した別の構造図を示す
【符号の説明】
【００４２】
１０  パワー半導体素子
１２  ＤＢＣ基板
１４  バスバー内蔵基板
２０  グリス
３０  ヒートシンク
３１  プレート
３２  フィン
５０  冷却水
６０  蓋部
６１  ケース
６２  ケース底部
７０  半導体収容部
７１  水路
【図１】
2007036214.tif 000003
【図２】
2007036214.tif 000004
【図３】
2007036214.tif 000005
【図４】
2007036214.tif 000006
【図５】
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