(57)【要約】【課題】小型化が可能な半導体装置を提供する。【解決手段】底部１０Ａとこの底部１０Ａの外縁に連なる側壁１０Ｂとを有するケース１０と、ケース１０の側壁１０Ｂに沿って、側壁１０Ｂの内側面１０ａに主面が対向するように配置された複数のパワーモジュール２０と、対向して配置されたパワーモジュール２０の間に充填された押圧部材３０と、を備え、押圧部材３０の熱膨張率が、ケース１０の熱膨張率と同等又はケース１０の熱膨張率より大きい半導体装置１００を提供する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも側壁を有するケースと、
前記側壁に沿って、前記側壁の内側面に主面が対向するように配置された半導体モジュールと、
前記ケース内部に充填され、前記内側面との間で前記半導体モジュールを押圧する押圧部材と、を備え、
前記押圧部材の熱膨張率が、前記ケースの熱膨張率と同等又は前記ケースの熱膨張率よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記押圧部材の内部には、前記半導体モジュールに電気的に接続されるバスバが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記押圧部材の内部には、前記半導体モジュールに電気的に接続される回路基板が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記押圧部材の内部には、前記半導体モジュールに電気的に接続されるコンデンサが配置されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記内側面と前記半導体モジュールとの間に、第１熱伝導性シートを介在させたことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体モジュールと前記押圧部材との間に、第２熱伝導性シートを介在させたことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記ケースは前記側壁の一方端側に設けられた底部と、他方端側に設けられた開口部とを備え、
前記押圧部材は、前記底部側に配置される第１押圧部材と、前記開口部側に配置される第２押圧部材とを含むことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記ケースは前記側壁の一方端側に設けられた底部と、他方端側に設けられた開口部とを備え、
前記側壁に沿って配置される前記半導体モジュールは、その厚さが前記側壁の前記底部側から前記開口部側に向かうにつれて薄くなるように形成されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記ケースは前記側壁の一方端側に設けられた底部と、他方端側に設けられた開口部とを備える一方、前記開口部を覆う蓋部材をさらに備え、
前記蓋部材は前記底部側に凸状となる脚部を有することを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記蓋部材と前記側壁の前記開口側の端部との間に、第３熱伝導性シートを介在させたことを特徴とする請求項９に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータの端面に半導体モジュールを複数配置する技術が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３３５７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の半導体モジュール（パワーモジュール）は、シリコーングリスなどの非接触性熱結合材料を介して放熱器や放熱機能を有するケースに熱結合される。この場合において、半導体モジュールを放熱器やケースに押し付けるボルト締め部材等の押圧機構をケースに設けると、半導体装置のサイズが大きくなるという不都合がある。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、装置サイズの大型化を防止す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】
【０００６】
本発明は、複数の半導体モジュールを収容するケースの側壁に沿って、側壁の内側面に主面が対向するように半導体モジュールを配置し、ケース内部に内側面との間で半導体モジュールを押圧する押圧部材を配置し、押圧部材の熱膨張率をケースの熱膨張率と同等又はケースの熱膨張率より大きくすることにより上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ケースの熱膨張率と同等又はケースの熱膨張率よりも大きい熱膨張率の押圧部材が、内側面との間で半導体モジュールを押圧するように配置したので、ケースが熱膨張しても、押圧部材がケースと同等又はケースよりも大きく熱膨張するので、半導体モジュールをケースの側壁の内側面に押し付けることができる。このため、ケースにボルト締め部材などの押圧機構を設けなくても、半導体モジュールをケースに熱結合させることができる。この結果、大型化を防止しつつ、放熱性の優れた半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の平面図である。
【図２】図１に示すII−II断面図である。
【図３】図１に示すIII−III断面図である。
【図４】図１に示す半導体装置に蓋部材が設けられた状態を示す、図３に対応する断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る半導体装置の図３に対応する断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る半導体装置の図３に対応する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態に係る半導体装置の平面図、図２は図１に示す半導体装置のII−II断面図、図３は図１に示すIII−III断面図である。また、図４は、図１に示す半導体装置に蓋部材が設けられた状態を示す、図３に対応する断面図である。
【００１１】
本実施形態における半導体装置１００は、例えば、自動車に搭載される三相電圧型ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）インバータ等の電力変換装置（電力制御装置）に組み込まれる装置である。なお、本実施形態における自動車は、ハイブリッド自動車と電気自動車を含む。
【００１２】
この半導体装置１００は、図１乃至図３に示すように、ケース１０と、複数のパワーモジュール（半導体モジュール）２０と、押圧部材３０とを備えている。
【００１３】
ケース１０は、少なくとも側壁１０Ｂを備える。さらに、このケース１０は、側壁１０Ｂの一方端側に設けられた底部１０Ａと、底部１０Ａとは反対側の他方端側に設けられた開口部とを備える。具体的に、本実施形態のケース１０は、図中ｘｙ面に沿う載置面に接する底部１０Ａと、この底部１０Ａの外縁に連なり図中ｙ方向に延在する側壁１０Ｂとを有する柱状形状又は筒状形状の容器である。底部１０Ａ，側壁１０Ｂの形状は特に限定されず、ケース１０は、円柱形状、角柱形状、多角柱形状などの形状とすることができる。また、底部１０Ａの底面は平面であってもよいし、ケース１０を支持する基台に応じて凹凸や曲面を含む面であってもよい。
【００１４】
底部１０Ａと側壁１０Ｂとに囲まれるケース１０の内側には上方だけが開放されている空間が形成され、この空間内の側壁１０Ｂに沿って複数のパワーモジュール２０が配置されているとともに、これらのパワーモジュール２０に囲まれた空間を充填する（満たす）ように押圧部材３０が配置される。特に限定されないが、ケース１０は、熱伝導性の高いアルミニウムなどの金属等から構成することができる。ケース１０を熱伝導性の高い金属等で構成することにより、ケース１０を放熱器として機能させることができる。もちろん、ケース１０の放熱性を高めるために、ケース１０の外側に冷媒を接触させる機構や、フィンにより風を送り込む機構を設けることも可能である。
【００１５】
このケース１０に収容されるパワーモジュール２０は、半導体素子を備える。特に限定されないが、本実施形態における半導体素子は、整流ダイオード、サイリスタ、バイポーラトランジスタ、MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のパワーデバイスを含む。パワーモジュール２０は、バスバ、回路基板、コンデンサ、モータ、又はバッテリー等の構成と電気的に接続される。本実施形態のパワーモジュール２０の構成及び電気的な接続は特に限定されず、出願時に知られているパワーモジュール（半導体モジュール）に関する技術を適宜に適用することができる。
【００１６】
本実施形態におけるパワーモジュール２０は、図１乃至図３に示すように、ケース１０の側壁１０Ｂに沿って、側壁１０Ｂの内側面１０ａに、そのパワーモジュール２０の主面２０ａ２が対向するように配置されている。先述したように、ケース１０の内部には、互いに対向する側壁１０Ｂと底部１０Ａとにより上方だけが解放された空間が形成されている。互いに対向する側壁１０Ｂに一方の主面２０ａ２が対向するように配置された二つのパワーモジュール２０は、その他方の主面２０ａ１が中心Ｐを挟んで対向する。本実施形態では、内部形状が六角柱であるケース１０の側壁１０Ｂに沿って、六個のパワーモジュールを配置する。具体的に、２個のパワーモジュール２０を一対で対向させ、三対のパワーモジュール２０（パワーモジュール２０Ａ１と２０Ａ２、パワーモジュール２０Ｂ１と２０Ｂ２、パワーモジュール２０Ｃ１と２０Ｃ２）をケース１０の側壁１０Ｂの内側面１０ａに沿って配置している。図１に示すように、パワーモジュール２０Ａ１と２０Ａ２、パワーモジュール２０Ｂ１と２０Ｂ２、パワーモジュール２０Ｃ１と２０Ｃ２の各対は、中心Ｐに対して点対称位置に対向配置され、パワーモジュール２０Ａ１の他方の主面（ケース１０の内側を向く面）２０ａ１はパワーモジュール２０Ａ２の他方の主面（ケース１０の内側を向く面）２０ａ１と対向している。
【００１７】
本実施形態のパワーモジュール２０は平板形状であり、相対的に面積の大きい主面２０ａ２（一方主面）がケース１０の側壁１０Ｂの内側面１０ａに沿って配置され、相対的に面積の小さい側面（平板形状の厚さ方向に延在する面）がケース１０の底部１０Ａに沿って配置されている。つまり、パワーモジュール２０の相対的に面積の大きい主面２０ａ２がケース１０の底部１０Ａと略直交するように配置され、パワーモジュール２０の相対的に面積の小さい側面がケース１０の側壁１０Ｂの内側面１０ａと略直交するように配置されている。このように、パワーモジュール２０の相対的に面積の大きい主面２０ａ２を、放熱機能を有するケース１０の側壁１０Ｂに沿って配置しているので、パワーモジュール２０とケース１０とが接触（熱伝導性シートを介在させる場合を含む）する面積を大きくして、放熱効率を向上させることができる。
【００１８】
また、図２に示すように、ケース１０の側壁１０Ｂの内側面１０ａには内側に凸状のフックFが形成されている。フックＦは、パワーモジュール２０の下端側の側面（ケース１０の底部１０Ａ側の端部）に接し、パワーモジュール２０を支持する。
【００１９】
さらに、図１乃至図３に示すように、側壁１０Ｂに沿って配置された各パワーモジュール２０の間には、押圧部材３０が充填されており、ケース１０内部に形成される空間は押圧部材３０により隙間の無いように満たされている。言い換えると、押圧部材３０は、６個のパワーモジュール２０に取り囲まれている。上述したように、本実施形態のパワーモジュール２０は平板形状であり、相対的に面積の大きい主面２０ａ１が押圧部材３０の側面３０ａに対向するように配置されている。つまり、押圧部材３０の側面３０ａは、各パワーモジュール２０の他方（内側）主面２０ａ１に押圧力を与え、各パワーモジュール２０の一方（外側）主面２０ａ２をケース１０の側壁１０Ｂの内側面１０ａに押し付けている。
【００２０】
押圧部材３０の作製手法及び配置手法は特に限定されない。ケース１内にパワーモジュール２０以外の部品を配置しない場合には、各パワーモジュール２０の間を充填する形状の型を用いて樹脂成形工程により押圧部材３０を予め作製しておき、各パワーモジュール２０が配置されたケース１０内に押圧部材３０を埋め込むようにして配置して空間を充填することができる。
また、図１に示すように、ケース１内にパワーモジュール２０以外の部品を配置する場合には、ケース１０の内部形状に応じた型を準備し、この型の内部にケース１０内に収容するバスバ６０、バスバ７０、回路基板８０及び／又はコンデンサ９０、各端子及び各電極などの部材を目的のレイアウトでセットしておき、この型の内部に樹脂を充填して押圧部材３０を予め作製する。そして、各パワーモジュール２０が配置されたケース１０内に樹脂部材３０を埋め込むようにして配置して空間を充填することができる。樹脂成形技術は特に限定されず、トランスファーモールド技術やインジェクションモールド技術を適宜に適用することができる。
【００２１】
特に限定されないが、ケース１０の側壁１０Ｂの内側面１０ａとパワーモジュール２０の主面との間には、熱伝導性に優れた熱伝導材からなる第１熱伝導性シート４０を介在させることができる。特に限定されないが、第１熱伝導性シート４０としては非接着性のシリコーングリスや市販の粘着性熱伝導シートを用いることができる。このように、第１熱伝導性シート４０をケース１０の側壁１０Ｂの内側面１０ａとパワーモジュール２０の主面との間に介在させることにより、パワーモジュール２０の主面をケース１０の側壁１０Ｂに隙間（空隙）無く接触させることができ、両者間の熱結合を確実に行うことができる。この結果、放熱効果を高めることができる。また、第１熱伝導性シート４０をパワーモジュール２０の主面とケース１０の側壁１０Ｂの内側面１０ａとの間に介在させることにより、第１熱伝導性シート４０がパワーモジュール２０とケース１０の側壁１０Ｂとの当たり具合のばらつきを吸収するので、ケース１０に対してパワーモジュール２０を均等に押圧し、確実に熱結合させることができる。なお、本実施形態の半導体装置１００において、パワーモジュール２０とケース１０とは第１熱伝導性シート４０を介して接触しており、ボルト固定もしていないので、パワーモジュール２０の熱膨張率とケース１０の熱膨張率とを相違させても、熱膨張率の違いにより接触部分において剥離や隙間の発生などの不都合が生じることを防止することができる。
また、接着剤を用いてパワーモジュール２０とケース１０を直接接着した場合には両者の熱膨張率の差による熱応力によって接着界面に剥がれが生じたりする不具合が生じる場合があるが、本実施形態では非接着性の第１熱伝導性シート４０をパワーモジュール２０とケース１０との間に介在させているので、上記効果を奏しつつ、このような不具合が生じない。
【００２２】
本発明の本実施形態において、押圧部材３０は、ケース１０の熱膨張率と同等又はケース１０の熱膨張率より大きい熱膨張率を有する材料で構成する。特に限定されないが、ケース１０が金属で形成される場合には、樹脂により押圧部材３０を構成する。一般に、樹脂の熱膨張率は金属の熱膨張率以上であるので、ケース１０を金属製とすることにより、押圧部材３０の熱膨張率をケース１０の熱膨張率以上とすることができる。特に限定されないが、本実施形態では、押圧部材３０を、アルミニウム、鉄、マグネシウム、或いはこれらの合金などの金属が示す熱膨張率以上の熱膨張率を示すフッ素樹脂、ＡＢＳ、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などで構成することができる。
【００２３】
このように、ケース１０の熱膨張率と同等又はケース１０の熱膨張率より大きい熱膨張率を有する押圧部材３０を各パワーモジュール２０の間に充填することにより、ケース１０がパワーモジュール２０の熱によって膨張した場合であっても、ケース１０と同等又はそれ以上に膨張する押圧部材３０がパワーモジュール２０をケース１０の側壁１０Ｂ側に押し付け続ける。このため、ケース１０が膨張して側壁１０Ｂが外側に移動しても、樹脂体３０がパワーモジュール２０をケース１０の側壁１０Ｂに押しつける押圧力が弱まらないようにすることができる。つまり、ケース１０が熱膨張した場合であっても、ケース１０が熱膨張をする前と同等又はそれ以上の押圧力でパワーモジュール２０をケース１０の側壁１０Ｂに押しつけ続けるので、ケース１０の側壁１０Ｂの内側面ａ、第１熱伝導性シート４０及びパワーモジュール２０の主面との間に隙間を生じさせないようにできる。これにより、パワーモジュール２０とケース１０の側壁１０Ｂとの熱接合の状態が維持されるので、ケース１０への放熱効果を継続的に発揮させることができる。
【００２４】
さらに、ケース１０が熱膨張した場合であっても、ケース１０が熱膨張をする前と同等又はそれ以上の押圧力でパワーモジュール２０をケース１０の側壁１０Ｂに押圧するので、パワーモジュール２０の位置ずれを防止し、パワーモジュール２０を確実に保持することができる。
【００２５】
また、各パワーモジュール２０の主面と押圧部材３０の側面との間には、熱伝導性に優れた熱伝導材からなる第２熱伝導性シート５０を介在させることができる。特に限定されないが、第２熱伝導性シート５０としてはグラファイトシートを用いることができる。このように、第２熱伝導性シート５０をパワーモジュール２０の主面と押圧部材３０の側面との間に介在させることにより、パワーモジュール２０の主面を押圧部材３０の側面に隙間（空隙）無く接触させることができるため、両者の熱結合を確実に行うことができる。このため、放熱効果を高めることができる。また、第２熱伝導性シート５０をパワーモジュール２０の主面と押圧部材３０の側面との間に介在させることにより、第２熱伝導性シート５０がパワーモジュール２０と押圧部材３０との当たり具合のばらつきを吸収するので、パワーモジュール２０をケース１０に対して均等に押圧し、確実に両者の熱結合させることができる。
【００２６】
また、図１〜図３に示す本実施形態の押圧部材３０の内部には、パワーモジュール２０と電気的に接続されるバスバ６０、バスバ７０、回路基板８０及び／又はコンデンサ９０が配置されている。本実施形態の半導体装置１００では、パワーモジュール２０の主面がケース１０の側壁１０Ｂに沿うように、パワーモジュール２０を立てて対向配置させている。このため、パワーモジュール２０に囲まれた部分にはスペース（空間）が形成されるので、このスペースにバスバ６０、バスバ７０、回路基板８０及び／又はコンデンサ９０を収容する。バスバ６０、バスバ７０、回路基板８０及び／又はコンデンサ９０を樹脂部材３０に内蔵させることにより、押圧部材３０の厚さが増すので、押圧部材３０の側面３０ａの高さ（図中ｚ方向）を、パワーモジュール２０の主面２０ａ１の高さ（図中ｚ方向）と同等又はそれ以上とすることができる。このため、押圧部材３０の外側面３０が、この外側面３０の高さと同じか、これよりも高さの低いパワーモジュール２０の主面２０ａ１の全体をケース１０に対して均等に押圧し、両者を確実に熱結合させることができる。
【００２７】
本実施形態に係る半導体装置１００の電気的な構成は特に限定されず、出願時に知られた半導体装置１００の電気的な構成を適用することができる。一例として、図２に示すように、本実施形態の半導体装置１００における各パワーモジュール２０のＰ端子電極１１０は、平板状のＰバスバ６０を介して接続され、各パワーモジュール２０のＮ端子電極１２０は、平板状のＮバスバ７０を介して接続されている。また、同図に示すように、本実施形態の半導体装置１００におけるパワーモジュール２０のＰ端子電極１１０は、Ｐ電極１１１と接触し、Ｐバスバ６０、コンデンサ接続用Ｐ電極１１２を介してコンデンサＰ端子９１と電気的に接続されている。同様に、本実施形態の半導体装置１００におけるパワーモジュール２０のＮ端子電極１２０は、Ｎ電極１２１と接触し、Ｎバスバ７０、コンデンサ接続用Ｎ電極１２２を介してコンデンサＮ端子９２と電気的に接続されている。また、回路基板８０は、図示しない配線によりパワーモジュール２０等と電気的に接続されている。
【００２８】
本実施形態では、押圧部材３０の内部に、バスバ６０、バスバ７０、回路基板８０及び／又はコンデンサ９０を配置したことにより、これらの各部品（６０，７０、８０、９０）を芯材として機能させることができる。このため、半導体装置１００に印加される押圧力や、パワーモジュール２０が発する熱による半導体装置１００の膨張又は収縮による応力の作用によって生じる半導体装置１００やその構成部品の変形や位置ずれを防止することができる。
【００２９】
特に、本実施形態のようにＰバスバ６０とＮバスバ７０を平板状に形成し、パワーモジュール２０の主面（相対的に面積の大きい面）に対して略垂直な面（ケース１０の底面と平行な面）に沿って重ねて配置することにより、パワーモジュール２０を押圧する押圧部材３０の強度を強化することができる。
【００３０】
さらに、本実施形態のように、平板状の回路基板８０及び／又はコンデンサ９０をパワーモジュール２０の主面（相対的に面積の大きい面）に対して略垂直な面（ケース１０の底面と平行な面）に沿って重ねて配置することにより、パワーモジュール２０を押圧する押圧部材３０の強度を強化することができる。
【００３１】
バスバ６０、バスバ７０、回路基板８０及び／又はコンデンサ９０を内蔵する押圧部材３０を内蔵する押圧部材３０をケース１０内に配置した後、図４に示すように、ケース１０の開口部を蓋部材１１により覆う。蓋部材１１により、押圧部材３０はケース１０の底部１０Ａ方向に押圧され、固定される。これにより、押圧部材３０に内蔵されたバスバ６０、バスバ７０、回路基板８０及び／又はコンデンサ９０の位置関係がずれることが無い。
【００３２】
以上のように構成される本発明の本実施形態に係る半導体装置１００は、以下の効果を奏する。
【００３３】
本実施形態の半導体装置１００によれば、ケース１０の熱膨張率と同等又はケース１０の熱膨張率より大きい熱膨張率の押圧部材３０を、対向配置されたパワーモジュール２０の間に充填したので、ケース１０の熱膨張時に押圧部材３０がケース１０と同等又はケース１０よりも大きく熱膨張することにより、パワーモジュール２０をケース１０の側壁１０Ｂに押し付けるので、ケース１０にボルト締め部材などの押圧機構を設けなくても、パワーモジュール２０をケース１０に熱結合させることができる。この結果、大型化を防止しつつ、放熱性の優れた半導体装置１００を提供することができる。
【００３４】
ちなみに、一般に、パワーモジュールを実装する場合には、パワーモジュールケースの外側の四隅にボルト穴を設けてボルト締めにより固定する手法や 専用圧接部品を配置することにより加圧状態で固定する手法が用いられる。上述の固定に用いられるボルトはＭ６（ボルト規格）程度のものとなるため、半導体装置１００のサイズを大型化させる可能性がある。また、専用圧接部品に用いられる部品も、ある程度の大きさになってしまうので半導体装置のサイズを大型化させる可能性がある。これに対し、本発明の本実施形態に係る半導体装置１００は、ボルト締め部材などの押圧機構を設けなくても、パワーモジュール２０をケース１０に熱結合させることができるので、半導体装置１００のサイズの大型化を防止することができる。
【００３５】
また、上記のようなボルト締めや専用圧接部品を配置する場合においては、パワーモジュールをシリコーングリス等の非接着性熱結合材料を介して放熱器や放熱機能を備えたケースに熱結合させることになるが、熱結合を確実に行うために上方から圧力をかける必要がある。この圧力をかけるための部品もある程度の大きさになるので、半導体装置のサイズを大型化させる可能性がある。これに対し、本発明の本実施形態に係る半導体装置１００は、上方から圧力をかけるために部品を設けなくても、パワーモジュール２０をケース１０に熱結合させることができるので、半導体装置１００のサイズの大型化を防止することができる。
【００３６】
また、押圧部材３０は、ケース１０と熱膨張率が同等またはケース１０よりも熱膨張率が大きいため、高温時においてケース１０が熱膨張した場合でも確実にパワーモジュール２０をケース１０に押圧した状態を維持することができる。つまり、インバータ動作時の発熱による温度上昇によって、ケース１０が膨張しても、内部に配置された押圧部材３０がケース１０と同等又はそれ以上に膨張するので、パワーモジュール２０にかかる押圧力を維持することができる。
【００３７】
さらに、本実施形態の半導体装置１００では、対向配置させたパワーモジュール２０の間にケース１０と熱膨張率が同等又はケース１０よりも熱膨張率の高い押圧部材３０を配置しているので、熱膨張によるケース１０の変形量（伸び代）に対して、押圧部材３０の変形量（伸び代）が小さくて、ケース１０が熱変形したときにパワーモジュール２０を同じ力で押圧し続けることができないという問題もない。
【００３８】
本実施形態では、押圧部材３０の内部にバスバ６０，７０、回路基板８０、及び／又はコンデンサ９０を配置して、バスバ６０，７０、回路基板８０、及び／又はコンデンサ９０を樹脂などの押圧部材３０で包み込んだ構造としたので、バスバ６０，７０、回路基板８０、及び／又はコンデンサ９０が押圧部材３０の芯材として機能するので、押圧部材３０の剛性を確保することができる。つまり、強度の高い押圧部材３０により、パワーモジュール２０を確実に押圧することができる。 
【００３９】
バスバ６０，７０、回路基板８０、及び／又はコンデンサ９０を押圧部材３０の内部に内蔵させることにより、回路基板８０、及び／又はコンデンサ９０を固定する部材が不要となるとともに、その部材用のスペースも不要となるので、本実施形態の半導体装置１００が組み込まれるインバータとしての省スペース化をさらに図ることができる。
【００４０】
また、ケース１０の側壁１０Ｂの内側面１０ａとパワーモジュール２０との間に、第１熱伝導性シート４０を介在させたことにより、パワーモジュール２０の主面をケース１０の側壁１０Ｂに隙間（空隙）無く接触させることができるため、両者の熱結合を確実に行うことができる。この結果、放熱効果を高めることができる。また、第１熱伝導性シート４０をパワーモジュール２０の主面とケース１０の側壁１０Ｂの内側面１０ａとの間に介在させることにより、第１熱伝導性シート４０がパワーモジュール２０とケース１０の側壁１０Ｂとの当たり具合のばらつきを吸収するので、ケース１０に対してパワーモジュール２０を均等に押圧し、確実に熱結合させることができる。
【００４１】
さらに、パワーモジュール２０と押圧部材３０との間に、第２熱伝導性シート５０を介在させることにより、パワーモジュール２０の主面を押圧部材３０の側面に隙間（空隙）無く接触させることができるため、両者の熱結合を確実に行うことができる。このため、放熱効果を高めることができる。また、第２熱伝導性シート５０をパワーモジュール２０の主面と押圧部材３０の側面との間に介在させることにより、第２熱伝導性シート５０がパワーモジュール２０と押圧部材３０との当たり具合のばらつきを吸収するので、パワーモジュール２０をケース１０に対して均等に押圧し、確実に熱結合させることができる。
【００４２】
＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態の半導体装置１００について説明する。本実施形態の半導体装置１００は、押圧部材３０の態様に特徴がある。重複した説明を避けるため、本実施形態では第１実施形態と異なる点を中心に説明し、共通する部分については第１実施形態に関する説明を援用する。
【００４３】
図５に示すように、本実施形態の押圧部材３０は、ケース１０の底部１０Ａ側に配置される第１押圧部材３０Ｂと、ケース１０の開口部側（底部１０Ａとは反対側）に配置される第２押圧部材３０Ａとを含む。本実施形態の押圧部材３０は押圧する領域ごとに分割して形成され、一方の第１押圧部材３０Ｂは、パワーモジュール２０のケース１０の底部１０Ａ側（図中Ｚ軸の下側）の端部を押圧し、他方の第２押圧部材３０Ａは、パワーモジュール２０のケース１０の開口側（図中Ｚ軸の上側）の端部を押圧する。
【００４４】
本実施形態の半導体装置１００によれば、パワーモジュール２０の主面２０ａ１の一方端側（ケース１０の底部１０Ａ側）と他方端側（ケース１０の開口側）の双方から押圧することにより、パワーモジュール２０の主面２０ａ１の面積が大きくても、パワーモジュール２０をケース１０の側壁１０Ｂ側に確実に押し付けることができ、熱結合を確実に行うことができる。
【００４５】
また、半導体装置１００の高さ方向（図中ｚ方向）に沿う位置が異なるように、２つの平板状の押圧部材３０Ａ，３０Ｂを配置することにより、第２押圧部材３０Ａ又は第１押圧部材３０Ｂの主面（ケース１０の底面に沿う面）を支持台として、図５に示すようにコンデンサ９０や回路基板８０を搭載することができる。このように配置することにより、コンデンサ９０や回路基板８０を樹脂封止しなくても、これらをケース１０内に保持固定することができる。このため、コンデンサ９０や回路基板８０を樹脂封止するために必要な工程を省略することができ、コンデンサ９０や回路基板８０を保持固定するための部品及びこの部品を配置するためのスペースを省くことができる。
【００４６】
＜第３実施形態＞
以下、本発明の第３実施形態の半導体装置１００について説明する。本実施形態の半導体装置１００は、パワーモジュール２０の形状に特徴がある。重複した説明を避けるため、本実施形態では第１及び第２実施形態と異なる点を中心に説明し、共通する部分については第１及び第２実施形態に関する説明を援用する。
【００４７】
本実施形態における半導体装置１００では、ケース１０の側壁１０Ｂに沿って配置されるパワーモジュール２０の厚さがケース１０の側壁１０Ｂの底部１０Ａ側からケース１０の開口側に向かうにつれて薄くなるように形成されている。つまり、パワーモジュール２０の厚さがケース１０の側壁１０Ｂの一方端（底部１０Ａ側）から側壁１０Ｂの他方端（開口部側）に向かうにつれて薄くなるように形成されている。
【００４８】
図６に示すように、本実施形態の半導体装置１００のパワーモジュール２０は、その上端（図中ｚ軸上側）とその下端（図中ｚ軸下側）とにおいてその厚さ（図中ｘ方向に沿う厚み、一方主面２０ａ１と他方主面２０ａ２との距離）が異なる。具体的に、パワーモジュール２０の上端（図中ｚ軸上側）の厚さｄ２は、パワーモジュール２０の下端（図中ｚ軸下側）の厚さｄ１よりも薄く、パワーモジュール２０の下端（ｄ１）から上端（ｄ２）に向かうにつれてパワーモジュール２０の厚さが漸減している。つまり、図６に示すように、パワーモジュール２０の主面２０ａ１，２０ａ２に垂直な、パワーモジュール２０の断面（図１に示すIII−III断面）の形状は台形形状である。
【００４９】
なお、図６では押圧部材３０を一体とした例を示しているが、第２実施形態のように、押圧部材３０を複数個に分割して形成した場合には、パワーモジュール２０の主面２０ａ１と対向する押圧部材３０Ａ、３０Ｂの側面３０ａが、パワーモジュール２０の主面２０ａ１の傾きに応じた傾斜面を有するように構成することができる。
【００５０】
このパワーモジュール２０の形状に応じて、パワーモジュール２０の主面２０ａ１と対向する押圧部材３０の側面３０ａも傾斜している。つまり、図６に示すように、押圧部材３０の、中心Ｐ（図１参照）を通るケース１０の高さ方向（図中ｚ方向）に沿う断面の形状も台形形状である。
【００５１】
また、本実施形態の半導体装置１００では、ケース１０の開口を覆う蓋部材１１はケース１０の底部１０Ａ側に凸状となる脚部１１Ａを設けることができる。
【００５２】
さらに、本実施形態の半導体装置１００では、蓋部材１１とケース１０の側壁１０Ｂの開口側の端部との間に、第３熱伝導性シート５１を介在させることができる。この第３熱伝導性シート５１は、第２熱伝導性シート５０と一体（一連）で形成してもよいし、別部材として形成してもよい。
【００５３】
本実施形態の半導体装置１００によれば、ケース１０の底部１０Ａに向かうにつれて中心に向かう傾斜を有する押圧部材３０の側面３０ａが、パワーモジュール２０の主面２０ａ１と面接触しているので、押圧部材３０をパワーモジュール２０の間に配置したときに、押圧部材３０を底部１０Ａ方向に押し込みやすい。
【００５４】
しかも、押圧部材３０の図中ｘｙ面に沿う断面が、ケース１０の底部１０Ａに向かうにつれて小さくなっているので、ケース１０内に配置されたパワーモジュール２０の間に押し込まれた押圧部材３０はくさび（楔）の作用を示し、パワーモジュール２０とケース１０の側壁１０Ｂとが離れないように、パワーモジュール２０を側壁１０Ｂに押し付けることができる。
【００５５】
本実施形態の蓋部材１１は脚部１１Ａを備えるので、蓋部材１１をケース１０に固定することによって、押圧部材３０をケース１０の底部１０Ａ方向に押し込むことができるとともに、押圧部材３０を押し込む際に、パワーモジュール２０をケース１０の側壁１０Ｂに強く押し付けることができる。このとき、押圧部材３０は、側面３０ａに沿ってパワーモジュール２０の主面２０ａ１上を滑るので、弱い力でパワーモジュール２０をケース１０の側壁１０Ｂに強く押し付けることができる。
【００５６】
さらに、押圧部材３０を押し込む際に、第２熱伝導性シート５０が潰れるので、蓋部材１１をケース１０に固定する際の押し込み力によって、パワーモジュール２０をさらにケース１０の底部１０Ａ側に移動させることができるので、パワーモジュール２０をケース１０の側壁１１Ａに確実に押圧しつつ、大きな押圧力をかけなくても蓋部材１１を固定することができる。
【００５７】
加えて、蓋部材１１とケース１０の開口端との間に第３熱伝導性シート５１を介在させることにより、第３熱伝導性シート５１がケース１０の開口部を封止するシール材として機能し、蓋部材１１によるケース１０の密閉を確実にできる。この結果、パワーモジュール２０が収容されるケース１０の内部に湿気等の侵入を確実に防止することができる。 
【００５８】
本発明に係るケースと、パワーモジュールと、押圧部材とを有する半導体装置の一例として、第１〜第３実施形態ではケース１０と、パワーモジュール２０と、押圧部材３０とを有する半導体装置１００を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５９】
また、本発明に係るバスバ、回路基板、コンデンサ、第１熱伝導性シート、第２熱伝導性シート、第３熱伝導性シートを備える半導体装置の一例として、第１〜第３実施形態ではバスバ６０，７０、回路基板８０、コンデンサ９０、第１熱伝導性シート４０、第２熱伝導性シート５０、第３熱伝導性シート５１を有する半導体装置１００を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００６０】
以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【符号の説明】
【００６１】
１００…半導体装置
１０…ケース
１１…蓋部材
１１Ａ…脚部
２０…パワーモジュール，半導体モジュール
３０，３０Ａ，３０Ｂ…押圧部材
３０ａ…側面
４０…第１熱伝導性シート
５０…第２熱伝導性シート
５１…第３熱伝導性シート
６０…Ｐバスバ
７０…Ｎバスバ
８０…回路基板
９０…コンデンサ
９１…コンデンサＰ端子
９２…コンデンサＮ端子
１１０…パワーモジュールのＰ端子電極
１１１…Ｐ電極
１１２…コンデンサ接続用Ｐ電極
１２０…パワーモジュールのＮ端子電極
１２１…Ｎ電極
１２２…コンデンサ接続用Ｎ電極
Ｆ…フック
【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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