(57)【要約】【課題】放熱特性に優れ、モジュール化が容易であり、小型化にとって好適なインテリジェントパワーモジュール、電気自動車またはハイブリッドカー、およびインテリジェントパワーモジュールの組み立て方法を提供する。【解決手段】ＩＰＭ１０１は、放熱装置１１０と、放熱装置１１０上の装着面１１０ａ上に配置された取り付けフレーム１２０と、取り付けフレーム１２０に基づいて装着され、半導体デバイスを封止したパワー半導体モジュール１３０（１３０ 1・１３０ 2・１３０ 3）と、パワー半導体モジュール１３０（１３０ 1・１３０ 2・１３０ 3）上に断熱シート１５０を介して搭載され、パワー半導体モジュール１３０（１３０ 1・１３０ 2・１３０ 3）を駆動する駆動回路部１８０とを備える。【選択図】図１
2017212286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱装置と、
前記放熱装置上の装着面上に配置された取り付けフレームと、
前記取り付けフレームに基づいて装着され、半導体デバイスを封止したパワー半導体モジュールと、
前記パワー半導体モジュール上に断熱シートを介して搭載され、前記パワー半導体モジュールを駆動する駆動回路部と
を備えることを特徴とするインテリジェントパワーモジュール。
【請求項２】
前記装着面に、前記パワー半導体モジュールを接合する接合部材を備えることを特徴とする請求項１に記載のインテリジェントパワーモジュール。
【請求項３】
前記接合部材は、前記パワー半導体モジュールを前記装着面に保持する熱伝導樹脂を備えることを特徴とする請求項２に記載のインテリジェントパワーモジュール。
【請求項４】
前記断熱シート上に、前記熱伝導樹脂によって保持された前記パワー半導体モジュールの動きを規制する押さえ板をさらに備えることを特徴とする請求項１または３に記載のインテリジェントパワーモジュール。
【請求項５】
前記押さえ板は、ばね性を有する金属薄板を備えることを特徴とする請求項４に記載のインテリジェントパワーモジュール。
【請求項６】
前記押さえ板は、前記放熱装置に固定されることを特徴とする請求項５に記載のインテリジェントパワーモジュール。
【請求項７】
前記押さえ板は、前記パワー半導体モジュールと前記駆動回路部とを電気的に繋ぐ配線を通す部分を備えることを特徴とする請求項５に記載のインテリジェントパワーモジュール。
【請求項８】
前記押さえ板は、放熱性の金属薄板を備え、前記パワー半導体モジュールの発熱を放熱可能であることを特徴とする請求項５に記載のインテリジェントパワーモジュール。
【請求項９】
前記接合部材は、前記パワー半導体モジュールを前記装着面に固定する半田を備えることを特徴とする請求項２に記載のインテリジェントパワーモジュール。
【請求項１０】
前記断熱シート上に、前記半田によって固定された前記パワー半導体モジュールの発熱を放熱させる放熱板、およびまたは放熱シートをさらに備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のインテリジェントパワーモジュール。
【請求項１１】
前記放熱装置は、内部に水冷式の冷却器を備えることを特徴とする請求項１に記載のインテリジェントパワーモジュール。
【請求項１２】
前記放熱装置は、外部に空冷式の冷却器を備えることを特徴とする請求項１に記載のインテリジェントパワーモジュール。
【請求項１３】
前記放熱装置、前記取り付けフレーム、および前記駆動回路部は、複数個の前記パワー半導体モジュールに対して一体構造として配置されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のインテリジェントパワーモジュール。
【請求項１４】
前記取り付けフレームは、樹脂で形成され、かつ孔部を備え、
前記パワー半導体モジュールは、前記取り付けフレームの前記孔部枠内で前記放熱装置に装着されることを特徴とする請求項１に記載のインテリジェントパワーモジュール。
【請求項１５】
前記パワー半導体モジュールは、ＩＧＢＴ、ダイオード、Ｓｉ系ＭＯＳＦＥＴ、ＳｉＣ系ＭＯＳＦＥＴ、ＧａＮ系ＦＥＴのいずれかの半導体デバイス、または、複数の半導体デバイスを備えることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載のインテリジェントパワーモジュール。
【請求項１６】
前記パワー半導体モジュールは、スイッチングモジュールを構成することを特徴とする請求項１３に記載のインテリジェントパワーモジュール。
【請求項１７】
放熱装置と、
前記放熱装置上の装着面上に配置された取り付けフレームと、
前記取り付けフレームに基づいて装着され、半導体デバイスを封止したパワー半導体モジュールと、
前記パワー半導体モジュール上に断熱シートを介して搭載され、前記パワー半導体モジュールを駆動する駆動回路部と
を備え、
前記パワー半導体モジュールがツーインワンモジュールを構成するように複数個配置されて、シックスインワンモジュールタイプのインバータまたはコンバータを構成することを特徴とするインテリジェントパワーモジュール。
【請求項１８】
電気自動車またはハイブリッドカーのパワーコントロールユニットに用いられ、ＥＣＵからの制御信号に応じて動作することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載のインテリジェントパワーモジュール。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか１項に記載のインテリジェントパワーモジュールを搭載することを特徴とする電気自動車またはハイブリッドカー。
【請求項２０】
前記インテリジェントパワーモジュールの動作を制御するＥＣＵと、
前記インテリジェントパワーモジュールの温度状態を監視する温度モニタ回路と
を更に備えることを特徴とする請求項１９に記載の電気自動車またはハイブリッドカー。
【請求項２１】
放熱装置上の装着面上に取り付けフレームを配置する工程と、
前記取り付けフレームに基づいて、半導体デバイスを封止したパワー半導体モジュールを装着する工程と、
前記パワー半導体モジュール上に、断熱シートを介して、前記パワー半導体モジュールを駆動する駆動回路部を搭載する工程と
を有することを特徴とするインテリジェントパワーモジュールの組み立て方法。
【請求項２２】
前記装着面に、前記パワー半導体モジュールを保持させるための熱伝導樹脂層を形成する工程と、
前記断熱シート上に、前記熱伝導樹脂層によって保持された前記パワー半導体モジュールの動きを規制する押さえ板を配置する工程と、
前記押さえ板上に放熱シートを配置する工程と
をさらに有することを特徴とする請求項２１に記載のインテリジェントパワーモジュールの組み立て方法。
【請求項２３】
前記押さえ板は、ばね性を有する金属薄板により形成されることを特徴とする請求項２２に記載のインテリジェントパワーモジュールの組み立て方法。
【請求項２４】
前記装着面に、前記パワー半導体モジュールを固定させるための半田層を形成する工程と、
前記断熱シート上に、前記半田層によって固定された前記パワー半導体モジュールの発熱を放熱させる放熱板を配置する工程と
を更に有することを特徴とする請求項２３に記載のインテリジェントパワーモジュールの組み立て方法。
【請求項２５】
前記放熱装置は、その内部に水冷式の冷却器を形成する工程、または及び、前記パワー半導体モジュールの装着面と反対側の面に空冷式の冷却器を取り付ける工程を有することを特徴とする請求項２１〜２４のいずれか１項に記載のインテリジェントパワーモジュールの組み立て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施の形態は、インテリジェントパワーモジュール、電気自動車またはハイブリッドカー、およびインテリジェントパワーモジュールの組み立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載されるあらゆる部品のための安全機能（例えば、フェールセーフ、異常検出、安全停止などの機能）の規格が見直されつつある。特に、車載用の機器の多くは、電気的／電子的に制御されており、高性能化・高機能化だけでなく、安全性の確保も重要なニーズとなっている。
【０００３】
安全な車載用機器の開発手法や管理方式などを体系的にまとめた国際基準規格ＩＳＯ２６２６２が策定されている。
【０００４】
また、車載用機器に適用可能な半導体モジュールの１つとして、従来から、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）のような半導体デバイスを含むパワー素子（チップ）の外囲が樹脂でモールドされたパワー半導体モジュールが知られている。動作状態において、半導体デバイスは発熱するため、裏面側にヒートシンクやフィンなどの放熱器を配置して放熱させ、半導体デバイスを冷却するのが一般的である。
【０００５】
また、放熱効果をより高めるために、冷却器を備え、冷却液を用いてパワー半導体モジュールを冷却するようにしたインテリジェントパワーモジュールも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１３／００１９９９号
【特許文献２】特開２００９−２２４４４５号公報
【特許文献３】国際公開第２０１３／０５４４０８号
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】"ISO 26262-1:2011"、［online］、2011-11-15、International Organization for Standardization、［平成２８年２月１７日検索］、インターネット＜URL：https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:26262:-1:ed-1:v1:en＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本実施の形態は、放熱特性に優れ、モジュール化が容易であり、小型化にとって好適なインテリジェントパワーモジュール、電気自動車またはハイブリッドカー、およびインテリジェントパワーモジュールの組み立て方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本実施の形態の一態様によれば、放熱装置と、前記放熱装置上の装着面上に配置された取り付けフレームと、前記取り付けフレームに基づいて装着され、半導体デバイスを封止したパワー半導体モジュールと、前記パワー半導体モジュール上に断熱シートを介して搭載され、前記パワー半導体モジュールを駆動する駆動回路部とを備えるインテリジェントパワーモジュールが提供される。
【００１０】
本実施の形態の他の態様によれば、放熱装置と、前記放熱装置上の装着面上に配置された取り付けフレームと、前記取り付けフレームに基づいて装着され、半導体デバイスを封止したパワー半導体モジュールと、前記パワー半導体モジュール上に断熱シートを介して搭載され、前記パワー半導体モジュールを駆動する駆動回路部とを備え、前記パワー半導体モジュールがツーインワンモジュールを構成するように複数個配置されて、シックスインワンモジュールタイプのインバータまたはコンバータを構成するインテリジェントパワーモジュールが提供される。
【００１１】
本実施の形態の他の態様によれば、上記のインテリジェントパワーモジュールを搭載する電気自動車またはハイブリッドカーが提供される。
【００１２】
本実施の形態の他の態様によれば、放熱装置上の装着面上に取り付けフレームを配置する工程と、前記取り付けフレームに基づいて、半導体デバイスを封止したパワー半導体モジュールを装着する工程と、前記パワー半導体モジュール上に、断熱シートを介して、前記パワー半導体モジュールを駆動する駆動回路部を搭載する工程とを有するインテリジェントパワーモジュールの組み立て方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本実施の形態によれば、放熱特性に優れ、モジュール化が容易であり、小型化にとって好適なインテリジェントパワーモジュール、電気自動車またはハイブリッドカー、およびインテリジェントパワーモジュールの組み立て方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールの概略構成を示す平面図。
【図２】第１の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールの概略構成を示す一側面図。
【図３】第１の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールの概略構成を示す他側面図。
【図４】第１の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールの構成の要部を示す図であって、図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。
【図５】第１の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールの構成の要部を示す図であって、図１のＶ−Ｖ線に沿う模式的断面構造図。
【図６】第１の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールに適用可能なパワー半導体モジュールの概略構成を示す鳥瞰図。
【図７】第１の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールの模式的分解構成図であって、（ａ）駆動回路部の鳥瞰図、（ｂ）放熱シートの鳥瞰図、（ｃ）押さえ板の鳥瞰図、（ｄ）断熱シートの鳥瞰図、（ｅ）パワー半導体モジュールの鳥瞰図、（ｆ）取り付けフレームの鳥瞰図、（ｇ）放熱装置の鳥瞰図。
【図８】第１の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールの製造に適用可能な自動組み立て装置の模式的鳥瞰構成図。
【図９】第２の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールの模式的分解構成図であって、（ａ）駆動回路部の鳥瞰図、（ｂ）放熱シートの鳥瞰図、（ｃ）放熱板の鳥瞰図、（ｄ）断熱シートの鳥瞰図、（ｅ）パワー半導体モジュールの鳥瞰図、（ｆ）取り付けフレームの鳥瞰図、（ｇ）放熱装置の鳥瞰図。
【図１０】第３の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールの概略構成を示す平面図。
【図１１】第３の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールの構成の要部を示す図であって、図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う模式的断面構造図。
【図１２】第３の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールの構成の要部を示す図であって、図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う模式的断面構造図。
【図１３】第３の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールの模式的分解構成図であって、（ａ）駆動回路部の鳥瞰図、（ｂ）放熱シートの鳥瞰図、（ｃ）押さえ板の鳥瞰図、（ｄ）断熱シートの鳥瞰図、（ｅ）パワー半導体モジュールの鳥瞰図、（ｆ）取り付けフレームの鳥瞰図、（ｇ）放熱装置（放熱板＋冷却器）の鳥瞰図。
【図１４】第３の実施の形態の変形例に係るインテリジェントパワーモジュールの概略構成を示す平面図。
【図１５】第３の実施の形態の変形例に係るインテリジェントパワーモジュールの構成の要部を示す図であって、図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿う模式的断面構造図。
【図１６】第３の実施の形態の変形例に係るインテリジェントパワーモジュールの構成の要部を示す図であって、図１４のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う模式的断面構造図。
【図１７】第３の実施の形態の変形例に係るインテリジェントパワーモジュールの模式的分解構成図であって、（ａ）駆動回路部の鳥瞰図、（ｂ）放熱シートの鳥瞰図、（ｃ）押さえ板の鳥瞰図、（ｄ）断熱シートの鳥瞰図、（ｅ）パワー半導体モジュールの鳥瞰図、（ｆ）取り付けフレームの鳥瞰図、（ｇ）放熱装置（放熱板＋放熱器）の鳥瞰図。
【図１８】第３の実施の形態の変形例に係るインテリジェントパワーモジュールに適用可能な放熱器の他の構成例を示す鳥瞰図。
【図１９】第１の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールを搭載した電気自動車またはハイブリッドカーのパワーコントロールユニットにおいて、インテリジェントパワーモジュールに適用可能な駆動回路部の構成例を示すブロック図。
【図２０】第１の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールを搭載した電気自動車またはハイブリッドカーのパワーコントロールユニットにおいて、インテリジェントパワーモジュールに適用可能な駆動回路部の構成例であって、（ａ）表側の平面パターン構成を示す概略図、（ｂ）裏側の平面パターン構成を透過して示す概略図。
【図２１】第１の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールを用いて構成される３相交流インバータの概略構成図。
【図２２】第１の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールを用いて構成される３相交流インバータの回路構成図。
【図２３】第１の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールに適用可能なパワー半導体モジュールの例であって、（ａ）ツーインワンモジュールのＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴの回路表現図、（ｂ）ツーインワンモジュールのＩＧＢＴの回路表現図。
【図２４】第１の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールに適用可能なパワー半導体モジュールの例であって、（ａ）ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴの模式的断面構造図、（ｂ）ＩＧＢＴの模式的断面構造図。
【図２５】第１の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールに適用可能なパワー半導体モジュールの例であって、ソースパッド電極ＳＰ、ゲートパッド電極ＧＰを含むＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴの模式的断面構造図。
【図２６】第１の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールに適用可能なパワー半導体モジュールの例であって、エミッタパッド電極ＥＰ、ゲートパッド電極ＧＰを含むＩＧＢＴの模式的断面構造図。
【図２７】第１の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールに適用可能なパワー半導体モジュールの例であって、ＳｉＣ  ＤＩ  ＭＯＳＦＥＴの模式的断面構造図。
【図２８】第１の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールに適用可能なパワー半導体モジュールの例であって、ＳｉＣ  Ｔ  ＭＯＳＦＥＴの模式的断面構造図。
【図２９】第１の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールを用いて構成した３相交流インバータの回路構成において、（ａ）ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴを適用し、電源端子ＰＬ・接地端子ＮＬ間にスナバコンデンサを接続した回路構成例、（ｂ）ＩＧＢＴを適用し、電源端子ＰＬ・接地端子ＮＬ間にスナバコンデンサを接続した回路構成例。
【図３０】第１の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールを用いて構成した３相交流インバータの回路構成において、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴを適用した３相交流インバータの回路構成図。
【図３１】第１の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールを用いて構成した３相交流インバータの回路構成において、ＩＧＢＴを適用した３相交流インバータの回路構成図。
【図３２】第１の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールを電気自動車またはハイブリッドカーのパワーコントロールユニットに適用した場合を例に示す概略ブロック構成図。
【図３３】第１の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールが適用される電気自動車のパワーコントロールユニットの要部を示すブロック構成図。
【図３４】第１の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールが適用されるハイブリッドカーのパワーコントロールユニットの要部を示すブロック構成図。
【図３５】実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールに適用可能な、（ａ）パワー半導体モジュールの平面図、（ｂ）パワー半導体モジュールの内部構造を示す平面パターン構成図。
【図３６】実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュールに適用可能な、（ａ）パワー半導体モジュールの平面図、（ｂ）パワー半導体モジュールの回路表現図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、図面を参照して、本実施の形態について説明する。以下に説明する図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。ただし、平面図、側面図、底面図、断面図などは模式的なものであり、各構成部品の厚みと平面寸法との関係などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１６】
また、以下に示す実施の形態は、技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、各構成部品の材質、形状、構造、配置などを特定するものではない。実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１７】
［第１の実施の形態］
（インテリジェントパワーモジュールの概略構成）
第１の実施の形態に係るインテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ；Intelligent Power Module）１０１の平面構造は、図１に示すように表わされる。なお、図１では、一部の駆動回路部１８０などを透過して示している。また、その模式的分解構成図を図７に示す。
【００１８】
また、図１中の図示矢印Ａ方向から見た一側面構造は、図２に示すように表わされ、図１中の図示矢印Ｂ方向から見た他側面構造は、図３に示すように表わされる。また、図１中のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面構造は、図４に示すように表わされ、図１中のＶ−Ｖ線に沿う断面構造は、図５に示すように表わされる。
【００１９】
図１〜図５において、ＩＰＭ１０１は、放熱装置（例えば、アルミニウム（Ａｌ）製のヒートシンクなどの放熱板（冷却板）またはウォータージャケット（ＷＪ）などの冷却器であっても良い）１１０と、放熱装置１１０上の装着面１１０ａ上に配置された取り付けフレーム１２０と、取り付けフレーム１２０をガイド部材として、フレーム枠１２２内の装着面１１０ａに装着された複数個（例えば、３個）のパワー半導体モジュール１３０（モールド型パワーモジュール１３０ 1・１３０ 2・１３０ 3  以下「各パワー半導体モジュール１３０ n」と称す）と、各パワー半導体モジュール１３０ nのパッケージ１３２上に断熱シート１５０、押さえ板１６０Ｓ、および放熱シート１７０を順に介して搭載された駆動回路部（ゲートドライブ基板、例えばＦＲ−４、６層）１８０とを備える。
【００２０】
すなわち、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１は、放熱装置１１０と、放熱装置１１０上の装着面１１０ａ上に配置された取り付けフレーム１２０と、取り付けフレーム１２０に基づいて装着され、半導体デバイスを封止したパワー半導体モジュール１３０（１３０ 1・１３０ 2・１３０ 3）と、パワー半導体モジュール１３０上に断熱シート１５０を介して搭載され、パワー半導体モジュール１３０を駆動する駆動回路部１８０とを備える。
【００２１】
放熱装置１１０上に装着される各パワー半導体モジュール１３０ nは、装着面１１０ａに配置された取り付けフレーム１２０によって、その接合位置が予め規定される。これにより、ＩＰＭ１０１の組み立ての自動化・無人化などが図られる（詳細については後述する）。
【００２２】
また、取り付けフレーム１２０は、放熱装置１１０の剛性を高め、放熱装置１１０のねじれや反りなどを抑える効果もある。
【００２３】
ここで、放熱装置１１０の装着面１１０ａには、予め、接合部材としての熱伝導樹脂により形成される熱伝導樹脂層２１０Ｔを備える。熱伝導樹脂層２１０Ｔとしては、例えばシート状またはペースト状のサーマルコンパウンドなどで形成されるものであっても良い。熱伝導樹脂層２１０Ｔを適用した場合、装着される各パワー半導体モジュール１３０ nは固定されず、保持されたような状態（接合が不安定なもの）となる。
【００２４】
第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１においては、各パワー半導体モジュール１３０ nの接合の不安定さを解消するため、押さえ板１６０Ｓを、例えば、ばね性を有するステンレス鋼からなる金属薄板により形成することによって、各パワー半導体モジュール１３０ nの組み立て時の位置ずれや沈み込みなどの無駄な動きが規制される。
【００２５】
すなわち、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１は、放熱装置１１０上の装着面１１０ａ上に各パワー半導体モジュール１３０ nを接合する接合部材２１０Ｔを備え、接合部材２１０Ｔは、各パワー半導体モジュール１３０ nを放熱装置１１０上の装着面１１０ａ上に保持する熱伝導樹脂を備える。
【００２６】
また、断熱シート１５０上には、駆動回路部１８０との間に、ばね性を有する金属薄板を備え、熱伝導樹脂２１０Ｔによって保持された各パワー半導体モジュール１３０ nの動きを規制する押さえ板１６０Ｓ、および放熱シート１７０をさらに備える。
【００２７】
（インテリジェントパワーモジュールの詳細構成）
第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１は、例えば、各パワー半導体モジュール１３０ nに各々ツーインワン（２ in １）タイプを採用することにより、シックスインワン（６ in １）タイプのスイッチングモジュールを構成できる（詳細については、後述する）。スイッチングモジュールを構成するＩＰＭ１０１においては、各パワー半導体モジュール１３０ nを効率よく冷却でき、過熱による劣化を抑えることが可能である。
【００２８】
すなわち、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１は、放熱装置１１０と、放熱装置１１０上の装着面１１０ａ上に配置された取り付けフレーム１２０と、取り付けフレーム１２０に基づいて装着され、半導体デバイスを封止したパワー半導体モジュール１３０（各パワー半導体モジュール１３０ n）と、パワー半導体モジュール１３０上に断熱シート１５０を介して搭載され、パワー半導体モジュール１３０を駆動する駆動回路部１８０とを備え、パワー半導体モジュール１３０がツーインワンモジュールを構成するように複数個配置されて、シックスインワンモジュールタイプのインバータまたはコンバータを構成する。
【００２９】
以下の説明においては、例えば、２ in １タイプの３個のパワー半導体モジュール１３０ 1・１３０ 2・１３０ 3により、６ in １タイプのスイッチングモジュールを構成する場合について説明する。
【００３０】
すなわち、各パワー半導体モジュール１３０ nが装着される放熱装置１１０は、図７（ｇ）に示すように、例えば、最大で３個のパワー半導体モジュール１３０ 1・１３０ 2・１３０ 3を装着可能に構成される。放熱装置１１０は、例えば、Ａｌにより直方体状に形成された放熱部１１２を有し、放熱部１１２の内部には冷却管１１３が蛇腹状に配置されている。放熱装置１１０は、冷却管１１３の冷却路１１５内を冷却水が循環することによって、各パワー半導体モジュール１３０ nを冷却する水冷式の冷却器となっている。
【００３１】
放熱装置１１０は、放熱部１１２上の装着面１１０ａの一端部に、冷却管１１３内に冷却水を取り込む取込口１１６が配置された注水部１１７が、装着面１１０ａの他端部に、冷却管１１３内を循環した冷却水を排出する排出口１１８が配置された排水部１１９が、それぞれ設けられる。
【００３２】
放熱装置１１０において、例えば図１や図２の矢印で示す方向に、冷却水が取込口１１６より冷却管１１３内に取り込まれ、冷却路１１５を通って、排出口１１８より排水されることによって、パワー半導体モジュール１３０の発熱が効率良く冷却される。冷却水としては、例えば、水、または水とエチレングリコールとを５０％ずつの割合で混合させた混合液が用いられる。
【００３３】
なお、放熱装置１１０の冷却管１１３は、放熱部１１２の短手方向と平行に折り返し配置されるものであっても良いし、長手方向と平行に折り返し配置されるものであっても良い。また、冷却管１１３は省略することもでき、放熱部１１２の内部を全面的に冷却水が循環する構成としても良い。また、注水部１１７および排水部１１９は、放熱部１１２の長手方向と平行に配置される場合に限らず、短手方向と平行に配置されるようにしても良い。若しくは、注水部１１７および排水部１１９は、放熱部１１２に対して、所定の角度により回動自在に設けることも可能である。
【００３４】
放熱部１１２の一方の両端部には、それぞれ、断熱シート１５０および押さえ板１６０Ｓを、ネジなどの固定具１９０によって固定するための台座部１１４を備える。台座部１１４間が、各パワー半導体モジュール１３０ nを装着するための装着面１１０ａとなる。
【００３５】
装着面１１０ａ上には、各パワー半導体モジュール１３０ nを装着する前に、予め、熱伝導樹脂層２１０Ｔが形成される。熱伝導樹脂層２１０Ｔには、各パワー半導体モジュール１３０ nの、例えば、各パッケージ２１の裏面側に露出する、ヒートスプレッダとしての銅プレート層（図示省略）が接合される。
【００３６】
取り付けフレーム１２０は、図１〜図５に示すように、例えば、３個のパワー半導体モジュール１３０ 1・１３０ 2・１３０ 3を装着可能な樹脂フレームであって、フレーム枠１２２内に３個の開口部１２４ 1・１２４ 2・１２４ 3を有する。３個の開口部１２４ 1・１２４ 2・１２４ 3は、各パワー半導体モジュール１３０ nのパッケージ１３２のサイズとほぼ同じか、少し大きい。これにより、各パワー半導体モジュール１３０ nは、取り付けフレーム１２０に基づいて放熱部１１２の装着面１１０ａ上に案内されることにより、熱伝導樹脂層２１０Ｔを介して、フレーム枠１２２によって規定された開口部１２４ 1・１２４ 2・１２４ 3内にそれぞれ接合される。
【００３７】
また、取り付けフレーム１２０は、図７（ｆ）に示すように、フレーム枠１２２上に、断熱シート１５０、押さえ板１６０Ｓ、放熱シート１７０、および駆動回路部１８０を、ネジなどの固定具１９２によって固定するための複数の固定部１２６を備える。例えば、フレーム枠１２２の短手方向の両端部には各２個の固定部１２６を備え、開口部１２４ 1・１２４ 2間および開口部１２４ 2・１２４ 3間には各１個の固定部１２６を備える。
【００３８】
ここで、各パワー半導体モジュール１３０ nは、図６に示すように、同一構造を有し、例えば、図示を省略した半導体デバイスを含むパワー素子（チップ）の外囲をモールド樹脂などにより封止した方形状のパッケージ１３２を備える。ここでは一例として、３つの端子電極（Ｏ・Ｐ・Ｎ）１３４・１３６・１３８を１本ずつ備えた３端子型構造の各パワー半導体モジュール１３０ nを示している。また、３端子型構造において、例えば、５つのリード端子（ＳＳ・ＧＳ・Ｓ・Ｔ１・Ｔ２）１４０を２組ずつ備えた各パワー半導体モジュール１３０ nを例示している。
【００３９】
リード端子１４０としては、例えば、ソースセンス信号用のリード端子ＳＳ、ゲートセンス信号用のリード端子ＧＳ、ソース信号用のリード端子Ｓ、および、各パワー半導体モジュール１３０ nが内蔵するサーミスタなどの温度測定信号用のリード端子Ｔ１・Ｔ２を備える。
【００４０】
すなわち、各パワー半導体モジュール１３０ nは、例えばパッケージ１３２の、第１の辺に沿って設けられた出力端子電極（Ｏ）１３４と、パッケージ１３２の第１の辺に対向する第３の辺に設けられたドレイン端子電極（Ｐ）１３６および接地電位端子電極（Ｎ）１３８とを備える。また、パッケージ１３２の第１、第３の辺と直交する第２の辺に沿って設けられたリード端子（ＳＳ・ＧＳ・Ｓ・Ｔ１・Ｔ２）１４０と、第４の辺に沿って設けられたリード端子（ＳＳ・ＧＳ・Ｓ・Ｔ１・Ｔ２）１４０とが、それぞれパッケージ１３２の外部に延出され、さらにパッケージ１３２に対してほぼ垂直な上部方向に折り曲げられている。
【００４１】
要するに、各パワー半導体モジュール１３０ nの詳細については後述するが、それぞれ、２個の半導体デバイスを内蔵した２ in １タイプとなっている。
【００４２】
また、各パワー半導体モジュール１３０ nは、３つの端子電極１３４・１３６・１３８を、放熱部１１２の長手方向のどちらに向けて配置するようにしても良い。
【００４３】
パッケージ１３２上に配置される断熱シート１５０および押さえ板１６０Ｓは、図７（ｄ）および図７（ｃ）に示すように、各パワー半導体モジュール１３０ nの各リード端子（ＳＳ・ＧＳ・Ｓ・Ｔ１・Ｔ２）１４０がそれぞれ挿通される複数の開口部１５２・１６２を有する。なお、放熱シート１７０および駆動回路部１８０も同様に、各リード端子（ＳＳ・ＧＳ・Ｓ・Ｔ１・Ｔ２）１４０がそれぞれ挿通される複数の開口部を有するが、便宜上、ここでの図示は省略する。
【００４４】
また、押さえ板１６０Ｓは、図７（ｃ）に示すように、固定具１９０がそれぞれ挿通される複数の貫通孔１６６を有する。なお、断熱シート１５０も同様に、固定具１９０がそれぞれ挿通される複数の貫通孔を有していても良い。
【００４５】
また、断熱シート１５０、押さえ板１６０Ｓ、放熱シート１７０、および駆動回路部１８０は、図７（ｄ）〜図７（ａ）に示すように、固定具１９２がそれぞれ挿通される複数の貫通孔１５４・１６４・１７４・１８４を有する。
【００４６】
放熱シート１７０には、例えば、放熱性を有するシリコン樹脂などの放熱性樹脂が用いられる。放熱シート１７０を介して、押さえ板１６０Ｓと駆動回路部１８０とが強固に接合されることにより、駆動回路部１８０の高い放熱性が確保される。すなわち、駆動回路部１８０で発生した熱の一部は、放熱シート１７０によって吸収された後、押さえ板１６０Ｓより放熱される。
【００４７】
なお、断熱シート１５０、放熱シート１７０、および駆動回路部１８０は、いずれも各パワー半導体モジュール１３０ nに対して一体構造物として配置される構成に限らず、例えば各パワー半導体モジュール１３０ nごとに分割して配置される構成としても良い。
【００４８】
（インテリジェントパワーモジュールの組み立て）
第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１の模式的分解鳥瞰構成は、図７（ａ）〜図７（ｇ）に示すように表わされる。
【００４９】
ここで、図７（ａ）〜図７（ｇ）を参照して、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１を製造する際の組み立て方法について説明する。
【００５０】
まず、図７（ｇ）に示すように、予め、放熱部１１２の装着面１１０ａに熱伝導樹脂層２１０Ｔを形成した放熱装置１１０を準備する。
【００５１】
次に、図７（ｆ）に示すように、熱伝導樹脂層２１０Ｔを形成した装着面１１０ａ上の所定の位置に、取り付けフレーム１２０を配置する。
【００５２】
次に、取り付けフレーム１２０の各開口部１２４ 1・１２４ 2・１２４ 3内に、各パワー半導体モジュール１３０ nをそれぞれ装着させて、熱伝導樹脂層２１０Ｔにより装着面１１０ａ上に接合させる。この際、図７（ｅ）に示すように、各パワー半導体モジュール１３０ nの各リード端子（ＳＳ・ＧＳ・Ｓ・Ｔ１・Ｔ２）１４０は、予め折り曲げられている。
【００５３】
次に、図７（ｄ）に示すように、装着面１１０ａ上に接合された各パワー半導体モジュール１３０ nのパッケージ１３２上に、各リード端子（ＳＳ・ＧＳ・Ｓ・Ｔ１・Ｔ２）１４０が開口部１５２をそれぞれ挿通するようにして、断熱シート１５０を装着させる。
【００５４】
次に、図７（ｃ）に示すように、断熱シート１５０上に、各パワー半導体モジュール１３０ nの各リード端子（ＳＳ・ＧＳ・Ｓ・Ｔ１・Ｔ２）１４０が開口部１６２をそれぞれ挿通するようにして、押さえ板１６０Ｓを装着させる。
【００５５】
この状態において、押さえ板１６０Ｓをネジなどの固定具１９０によって取付穴が設けられた台座部１１４に固定させることにより、各パワー半導体モジュール１３０ nを熱伝導樹脂層２１０Ｔが設けられた装着面１１０ａ上に固定できる。すなわち、各パワー半導体モジュール１３０ nは、ばね性を有する押さえ板１６０Ｓによって、熱伝導樹脂層２１０Ｔが設けられた装着面１１０ａに対して抑え付けられたような状態となる。これにより、接合部材に熱伝導樹脂層２１０Ｔを採用する場合においても、後段の組み立て工程、例えば駆動回路部１８０の搭載などの工程を、各パワー半導体モジュール１３０ nを安定に固定させた良好な状態で実施することが可能となる。
【００５６】
次に、図７（ｂ）に示すように、押さえ板１６０Ｓ上に、各パワー半導体モジュール１３０ nの各リード端子（ＳＳ・ＧＳ・Ｓ・Ｔ１・Ｔ２）１４０が開口部（図示省略）をそれぞれ挿通するようにして、放熱シート１７０を装着させる。
【００５７】
次に、図７（ａ）に示すように、放熱シート１７０上に、各パワー半導体モジュール１３０ nの各リード端子（ＳＳ・ＧＳ・Ｓ・Ｔ１・Ｔ２）１４０が開口部（図示省略）をそれぞれ挿通するようにして、駆動回路部１８０を搭載させる。そして、駆動回路部１８０は、各パワー半導体モジュール１３０ nの各リード端子（ＳＳ・ＧＳ・Ｓ・Ｔ１・Ｔ２）１４０との接続が必要に応じて行われる。
【００５８】
最後に、駆動回路部１８０、放熱シート１７０、押さえ板１６０Ｓ、および断熱シート１５０を、取り付けフレーム１２０のフレーム枠１２２上の固定部１２６に、ネジなどの固定具１９２によって一括して固定させることによって、図１〜図５に示したＩＰＭ１０１が完成する。
【００５９】
このように、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１によれば、例えば、放熱装置１１０上に装着される各パワー半導体モジュール１３０ nの接合位置が、装着面１１０ａ上に配置された取り付けフレーム１２０によって予め規定されるので、各パワー半導体モジュール１３０ nの装着面１１０ａ上への装着を高精度化・自動化できる。
【００６０】
すなわち、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１の組み立て方法は、放熱装置１１０上の装着面１１０ａ上に取り付けフレーム１２０を取り付ける工程と、取り付けフレーム１２０に基づいて装着され、半導体デバイスを封止したパワー半導体モジュール１３０を装着する工程と、パワー半導体モジュール１３０上に、断熱シート１５０を介して、パワー半導体モジュール１３０を駆動する駆動回路部１８０を搭載する工程とを有する。
【００６１】
また、装着面１１０ａに、パワー半導体モジュール１３０を保持させるための熱伝導樹脂層２１０Ｔを形成する工程と、断熱シート１５０上に、熱伝導樹脂層２１０Ｔによって保持されたパワー半導体モジュール１３０の動きを規制する押さえ板１６０Ｓを配置する工程と、押さえ板１６０Ｓ上に放熱シート１７０を配置する工程とをさらに有する。
【００６２】
（インテリジェントパワーモジュールの自動組み立て）
第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１の組み立てにおいて、自動組み立て装置８００によりパワー半導体モジュール１３０を放熱装置１１０に対して自動装着する際の模式的鳥瞰構成は、図８に示すように表わされる。
【００６３】
図８に示すように、自動組み立て装置８００は、例えば、搬送路８１０、ロボットアーム８２０、作業台８３０を有し、パワー半導体モジュール１３０を放熱装置１１０上に自動装着する。
【００６４】
搬送路８１０は、例えば、装着面１１０ａ上の熱伝導樹脂層２１０Ｔに取り付けフレーム１２０が予め配置された複数の放熱装置１１０を、一定の間隔および一定の速度により、図示矢印Ｃ方向に搬送する。
【００６５】
ロボットアーム８２０は、例えば、第１アーム部８２２と、第２アーム部８２４と、作業ユニット８２６とを備える。ロボットアーム８２０は、搬送路８１０の近傍に配設されると共に、第１アーム部８２２が回動自在に設けられる。第１アーム部８２２の先端部には、第２アーム部８２４が図示矢印Ｄ方向へ上下動可能に支持されている。第２アーム部８２４は、先端部に作業ユニット８２６が着脱自在に取り付けられる。第２アーム部８２４は、例えば図示矢印Ｅ方向に伸縮自在な構成としても良い。
【００６６】
作業ユニット８２６は、作業の種類や組み立て部品の種類などに応じて交換可能なものであって、ここでは、例えば吸着器８２８によってパワー半導体モジュール１３０を吸引して持ち運ぶことが可能な作業ユニットを例示している。作業ユニット８２６の吸着器８２８は、例えば図示矢印Ｆ方向に昇降動作可能な構成としても良い。
【００６７】
また、作業ユニット８２６は、放熱装置１１０上の装着面１１０ａ上に配置された取り付けフレーム１２０の各開口部１２４ 1・１２４ 2・１２４ 3の位置などを認識するための、例えばセンサーカメラ（図示省略）を備える。
【００６８】
このような構成のロボットアーム８２０は、例えば、離れた場所に配置されたコンピュータ（ＰＣ）からの遠隔操作によって高精度に制御可能である。
【００６９】
また、ロボットアーム８２０は、例えばキャスターなどにより自動組み立て装置８００の配置換えや組み立てるＩＰＭの変更などに伴って移動が容易な構成としても良い。
【００７０】
作業台８３０は、ロボットアーム８２０や搬送路８１０の近傍に移動自在に配設され、その台上の収納ケース８３２内には、ロボットアーム８２０によって放熱装置１１０上に自動装着される複数のパワー半導体モジュール１３０が予め用意されている。収納ケース８３２内の複数のパワー半導体モジュール１３０は、自動的に補充されるように構成することも可能である。
【００７１】
第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１の製造に適用可能な自動組み立て装置８００によれば、まず、ロボットアーム８２０の第１・第２アーム部８２２・８２４が作業台８３０の方向に移動され、作業ユニット８２６が作業台８３０上に位置したところで、例えば、収納ケース８３２内から１つのパワー半導体モジュール１３０が吸着器８２８によって取り出される。そして、取り出された１つのパワー半導体モジュール１３０は、ロボットアーム８２０の動作に伴って、搬送路８１０上の所定の装着位置まで運ばれる。
【００７２】
一方、搬送路８１０上には複数の放熱装置１１０が搬送移動されており、未装着状態の１つの放熱装置１１０が搬送路８１０上の所定の装着位置に到達した時点の、例えば第１のタイミングにおいて、ロボットアーム８２０によって、１つ目のパワー半導体モジュール１３０が取り付けフレーム１２０の第１の開口部１２４ 1内に自動装着される。
【００７３】
同様にして、１つの放熱装置１１０が搬送路８１０上の所定の装着位置に到達した時点の、例えば第２のタイミングにおいて、２つ目のパワー半導体モジュール１３０が取り付けフレーム１２０の第２の開口部１２４ 2内に自動装着され、さらに、例えば第３のタイミングにおいて、３つ目のパワー半導体モジュール１３０が取り付けフレーム１２０の第３の開口部１２４ 3内に自動装着される。
【００７４】
このように、パワー半導体モジュール１３０の装着は、ロボットアーム８２０を用いることにより、取り付けフレーム１２０に基づいて、各開口部１２４ 1・１２４ 2・１２４ 3に対して自動的に行われる。
【００７５】
なお、パワー半導体モジュール１３０を装着するタイミングや順番などは上記に制限されるものではなく、例えば、装着は放熱装置１１０の搬送を停止させた状態で実施するものであっても良い。
【００７６】
こうして、３つのパワー半導体モジュール１３０が全て装着されて装着状態となった放熱装置１１０は、さらに搬送路８１０上を搬送され、次工程の、例えば断熱シート１５０の搭載工程へと送られる。
【００７７】
第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１は、その組み立て工程において、少なくとも放熱装置１１０上へのパワー半導体モジュール１３０の装着が自動化されることによって量産化や低廉化などが可能となる。
【００７８】
なお、組み立ての自動化は、パワー半導体モジュール１３０を装着する工程に限らず、例えば、放熱装置１１０上の装着面１１０ａ上に熱伝導樹脂層２１０Ｔを形成する工程、装着面１１０ａ上に取り付けフレーム１２０を配置する工程、パワー半導体モジュール１３０のパッケージ１３２上に断熱シート１５０を配置する工程、断熱シート１５０上に押さえ板１６０Ｓを配置する工程、押さえ板１６０Ｓ上に放熱シート１７０を配置する工程、或いは、放熱シート１７０上に駆動回路部１８０を搭載する工程のうち、いずれか１つ以上の工程であっても良い。または、固定具１９０・１９２を取り付ける工程であっても良い。
【００７９】
すなわち、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１の組み立て方法は、自動組み立て装置８００を備え、各工程のうち、少なくともいずれか１つの工程が自動組み立て装置８００を用いて実施される。
【００８０】
また、自動組み立て装置８００はロボットアーム８２０を備え、各工程のうち、少なくとも取り付けフレーム１２０に基づいて、パワー半導体モジュール１３０を装着する工程は、ロボットアーム８２０を用いて実施される。
【００８１】
以上のような構成により、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１は、放熱特性に優れ、モジュール化が容易であり、小型化にとって好適なものとすることができる。
【００８２】
すなわち、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１によれば、水冷式の冷却器としての構造を有する放熱装置１１０上にパワー半導体モジュール１３０を装着するようにしたので、優れた放熱特性を確保できる。
【００８３】
また、パワー半導体モジュール１３０上にばね性を有する押さえ板１６０Ｓを配置するようにしたことによって、パワー半導体モジュール１３０の接合に熱伝導樹脂層２１０Ｔを用いる場合にも、パワー半導体モジュール１３０の位置ずれなどを防止でき、ＩＰＭ１０１の歩留まりの低下を改善できる。
【００８４】
しかも、放熱装置１１０上の装着面１１０ａ上に取り付けフレーム１２０を配置するようにしたことによって、パワー半導体モジュール１３０の装着の高精度化が可能となり、ＩＰＭ１０１の信頼性の向上が図れる。
【００８５】
さらには、放熱装置１１０上の装着面１１０ａ上に配置した取り付けフレーム１２０をガイド役に、パワー半導体モジュール１３０を装着できるようにしたことによって、パワー半導体モジュール１３０の装着の自動化が可能となり、量産化や低廉化といったＩＰＭ１０１の生産性を向上させることができる。
【００８６】
また、第１の実施の形態に係るＩＰＭを、例えば車載用とする場合においては、高性能化・高機能化と共に、より一層の安全性を確保しつつ、高効率のシステムの開発が可能になる。
【００８７】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態に係るＩＰＭ２０１は、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１とほぼ同一の構造を備える（図１参照）。具体的には、第２の実施の形態に係るＩＰＭ２０１は、接合部材としての半田を備える半田層２１０Ｓを用い、押さえ板１６０Ｓを放熱板１６０Ａに変更するようにしたものである。それ以外は第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１と同一の構造であるため、同一部分には同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００８８】
第２の実施の形態に係るＩＰＭ２０１の模式的分解鳥瞰構成は、図９（ａ）〜図９（ｇ）に示すように表わされる。
【００８９】
すなわち、第２の実施の形態に係るＩＰＭ２０１は、放熱装置１１０上の装着面１１０ａ上に各パワー半導体モジュール１３０ nを接合する接合部材２１０Ｓを備え、接合部材２１０Ｓは、各パワー半導体モジュール１３０ nを装着面１１０ａ上に固定する半田を備える。
【００９０】
また、断熱シート１５０上には、駆動回路部１８０との間に、放熱性を有する金属薄板を備え、半田層２１０Ｓによって固定された各パワー半導体モジュール１３０ nの発熱を放熱する放熱板１６０Ａ、および放熱シート１７０をさらに備える。
【００９１】
ここで、図９（ａ）〜図９（ｇ）を参照して、第２の実施の形態に係るＩＰＭ２０１を製造する際の組み立て方法について説明する。
【００９２】
まず、図９（ｇ）に示すように、予め、放熱部１１２の装着面１１０ａに半田層２１０Ｓを形成した放熱装置１１０を準備する。
【００９３】
そして、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１の場合と同様に、取り付けフレーム１２０の配置（ｆ）、パワー半導体モジュール１３０の接合（ｅ）、断熱シート１５０の装着（ｄ）の各工程を実施した後、図９（ｃ）に示すように、断熱シート１５０上に放熱板１６０Ａを装着・固定させる。
【００９４】
ここで、放熱装置１１０上の装着面１１０ａ上には半田層２１０Ｓが設けられており、半田層２１０Ｓを介してパワー半導体モジュール１３０を接合させるようにした場合には、装着される各パワー半導体モジュール１３０ nの位置を固定させることが可能となる。そのため、ばね性を有する押さえ板１６０Ｓは必要なく、断熱シート１５０上には、Ａｌなどの高い放熱性を有する金属薄板を備える放熱板１６０Ａが配置される。
【００９５】
この後、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１の場合と同様に、放熱シート１７０の装着（ｂ）、駆動回路部１８０の搭載（ａ）などの各工程が行われて、第２の実施の形態に係るＩＰＭ２０１が完成する。
【００９６】
すなわち、第２の実施の形態に係るＩＰＭ２０１の組み立て方法は、放熱装置１１０上の装着面１１０ａ上に取り付けフレーム１２０を配置する工程と、取り付けフレーム１２０に基づいて、半導体デバイスを封止したパワー半導体モジュール１３０を装着する工程と、パワー半導体モジュール１３０上に、断熱シート１５０を介して、パワー半導体モジュール１３０を駆動する駆動回路部１８０を搭載する工程とを有する。
【００９７】
また、装着面１１０ａに、パワー半導体モジュール１３０を固定させるための半田層２１０Ｓを形成する工程と、断熱シート１５０上に、半田層２１０Ｓによって固定されたパワー半導体モジュール１３０の発熱を放熱させる放熱板１６０Ａを配置する工程と、放熱板１６０Ａ上に放熱シート１７０を配置する工程とをさらに有する。
【００９８】
このように、第２の実施の形態に係るＩＰＭ２０１によっても、ＩＰＭ１０１の場合と同様に、放熱特性に優れ、モジュール化が容易であり、小型化にとって好適なものとすることができる。
【００９９】
また、ＩＰＭ１０１の場合と同様に、ＩＰＭ２０１によれば、信頼性や生産性の向上が可能となる。
【０１００】
また、ＩＰＭ２０１の製造工程において、少なくとも放熱装置１１０上へのパワー半導体モジュール１３０の装着が、ロボットアーム８２０などを備えた自動組み立て装置８００（図８参照）により自動化されることによって量産化や低廉化などが可能となる。
【０１０１】
すなわち、第２の実施の形態に係るＩＰＭ２０１の組み立て方法は、自動組み立て装置８００を備え、各工程のうち、少なくともいずれか１つの工程が自動組み立て装置８００を用いて実施される。
【０１０２】
また、自動組み立て装置８００はロボットアーム８２０を備え、各工程のうち、少なくとも取り付けフレーム１２０に基づいて、パワー半導体モジュール１３０を装着する工程は、ロボットアーム８２０を用いて実施される。
【０１０３】
なお、第２の実施の形態に係るＩＰＭ２０１においては、放熱板１６０Ａおよび放熱シート１７０は必須の構成要件ではなく、省略することもできる。
【０１０４】
すなわち、第２の実施の形態に係るＩＰＭ２０１は、放熱装置１１０と、放熱装置１１０上の装着面１１０ａ上に配置された取り付けフレーム１２０と、取り付けフレーム１２０に基づいて装着され、半導体デバイスを封止したパワー半導体モジュール１３０（各パワー半導体モジュール１３０ n）と、パワー半導体モジュール１３０上に断熱シート１５０を介して搭載され、パワー半導体モジュール１３０を駆動する駆動回路部１８０とを備える。
【０１０５】
また、第２の実施の形態に係るＩＰＭを、例えば車載用とする場合においては、高性能化・高機能化と共に、より一層の安全性を確保しつつ、高効率のシステムの開発が可能になる。
【０１０６】
［第３の実施の形態］
（インテリジェントパワーモジュールの概略構成）
第３の実施の形態に係るＩＰＭ３０１の平面構造は、図１０に示すように表わされる。なお、図１０では、一部の駆動回路部１８０などを透過して示している。
【０１０７】
また、図１０中のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面構造は、図１１に示すように表わされ、図１０中のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う断面構造は、図１２に示すように表わされる。また、第３の実施の形態に係るＩＰＭ３０１の模式的分解鳥瞰構成は、図１３（ａ）〜図１３（ｇ）に示すように表わされる。
【０１０８】
なお、第３の実施の形態に係るＩＰＭ３０１において、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１と同一部分には同一の符号を付し、詳しい説明は省略する（図１参照）。具体的には、第３の実施の形態に係るＩＰＭ３０１は、図１３（ａ）および図１３（ｇ）に示すように、放熱装置として、放熱板（例えば、Ａｌ製のヒートシンクなどの放熱板（冷却板））３１０と、放熱板３１０に取り付けられたウォータージャケット（ＷＪ）などの冷却器３１２とを備えるようにしたものであって、それ以外は第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１とほぼ同一の構造を備える。
【０１０９】
すなわち、第３の実施の形態に係るＩＰＭ３０１は、放熱装置（放熱板３１０＋冷却器３１２）と、放熱板３１０上の装着面３１０ａ上に配置された取り付けフレーム１２０と、取り付けフレーム１２０に基づいて装着され、半導体デバイスを封止したパワー半導体モジュール１３０（各パワー半導体モジュール１３０ n）と、パワー半導体モジュール１３０上に断熱シート１５０を介して搭載され、パワー半導体モジュール１３０を駆動する駆動回路部１８０とを備える。
【０１１０】
ここで、放熱板３１０の非装着面（裏面）に装着可能な冷却器３１２は、図１０〜図１２に示すように、内部に複数の冷却壁３２２によって仕切られた複数の冷却路３２５を備える。複数の冷却路３２５は、冷却器３１２の長手方向に沿って平行に配置されている。冷却器３１２は、冷却路３２５内を冷却水が通過することによって、各パワー半導体モジュール１３０ nを冷却する。冷却器３１２は、一端部に冷却路３２５内に冷却水を取り込む取込口３１６が、他端部に冷却路３２５内を通過した冷却水を排出する排出口３１８が、それぞれ設けられる。
【０１１１】
放熱板３１０の一方向の両端部３１４には、それぞれ、断熱シート１５０および押さえ板１６０Ｓを、ネジなどの固定具１９０によって固定するための固定部３２０を備える。両端部３１４間が、各パワー半導体モジュール１３０ nを装着するための装着面３１０ａとなり、熱伝導樹脂層（接合部材）２１０Ｔを備える。
【０１１２】
すなわち、第３の実施の形態に係るＩＰＭ３０１は、放熱板３１０上の装着面３１０ａ上に各パワー半導体モジュール１３０ nを接合する接合部材２１０Ｔを備え、接合部材２１０Ｔは、各パワー半導体モジュール１３０ nを放熱板３１０の装着面３１０ａに保持する熱伝導樹脂を備える。
【０１１３】
また、断熱シート１５０上には、駆動回路部１８０との間に、ばね性を有する金属薄板を備え、熱伝導樹脂２１０Ｔによって保持された各パワー半導体モジュール１３０ nの動きを規制する押さえ板１６０Ｓ、および放熱シート１７０をさらに備える。
【０１１４】
また、第３の実施の形態に係るＩＰＭ３０１の組み立て方法は、放熱板３１０上の装着面３１０ａ上に取り付けフレーム１２０を配置する工程と、取り付けフレーム１２０に基づいて、半導体デバイスを封止したパワー半導体モジュール１３０を装着する工程と、パワー半導体モジュール１３０上に、断熱シート１５０を介して、パワー半導体モジュール１３０を駆動する駆動回路部１８０を搭載する工程とを有する。
【０１１５】
また、装着面３１０ａに、パワー半導体モジュール１３０を保持させるための熱伝導樹脂層２１０Ｔを形成する工程と、断熱シート１５０上に、熱伝導樹脂層２１０Ｔによって保持されたパワー半導体モジュール１３０の動きを規制する押さえ板１６０Ｓを配置する工程と、押さえ板１６０Ｓ上に放熱シート１７０を配置する工程とをさらに有する。
【０１１６】
このように、第３の実施の形態に係るＩＰＭ３０１によっても、ＩＰＭ１０１の場合と同様に、放熱特性に優れ、モジュール化が容易であり、小型化にとって好適なものとすることができる。
【０１１７】
また、ＩＰＭ１０１の場合と同様に、ＩＰＭ３０１によれば、信頼性や生産性の向上が可能となる。
【０１１８】
また、ＩＰＭ３０１の組み立て工程において、少なくとも放熱板３１０上へのパワー半導体モジュール１３０の装着が、ロボットアーム８２０などを備えた自動組み立て装置８００（図８参照）により自動化されることによって量産化や低廉化などが可能となる。
【０１１９】
すなわち、第３の実施の形態に係るＩＰＭ３０１の組み立て方法は、自動組み立て装置８００を備え、各工程のうち、少なくともいずれか１つの工程が自動組み立て装置８００を用いて実施される。
【０１２０】
また、自動組み立て装置８００はロボットアーム８２０を備え、各工程のうち、少なくとも取り付けフレーム１２０に基づいて、パワー半導体モジュール１３０を装着する工程は、ロボットアーム８２０を用いて実施される。
【０１２１】
なお、第３の実施の形態に係るＩＰＭ３０１においては、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１に適用する場合に限らず、第２の実施の形態に係るＩＰＭ２０１に適用することも可能である。すなわち、ＩＰＭ３０１は、放熱板３１０の装着面３１０ａに半田層（接合部材）２１０Ｓによりパワー半導体モジュール１３０を固定させるように構成しても良く、その場合には、放熱板１６０Ａおよび放熱シート１７０を省略することも可能である。
【０１２２】
また、第３の実施の形態に係るＩＰＭを、例えば車載用とする場合においては、高性能化・高機能化と共に、より一層の安全性を確保しつつ、高効率のシステムの開発が可能になる。
【０１２３】
［第３の実施の形態の変形例］
（インテリジェントパワーモジュールの概略構成）
第３の実施の形態の変形例に係るＩＰＭ３０３の平面構造は、図１４に示すように表わされる。なお、図１４では、一部の駆動回路部１８０などを透過して示している。
【０１２４】
また、図１４中のＸＶ−ＸＶ線に沿う断面構造は、図１５に示すように表わされ、図１４中のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う断面構造は、図１６に示すように表わされる。また、第３の実施の形態の変形例に係るＩＰＭ３０３の模式的分解鳥瞰構成は、図１７（ａ）〜図１７（ｇ）に示すように表わされる。
【０１２５】
なお、第３の実施の形態の変形例に係るＩＰＭ３０３において、第３の実施の形態に係るＩＰＭ３０１と同一部分には同一の符号を付し、詳しい説明は省略する（図１０参照）。具体的には、第３の実施の形態の変形例に係るＩＰＭ３０３は、図１７（ｇ）に示すように、放熱装置として、放熱板（例えば、Ａｌ製のヒートシンクなどの放熱板（冷却板））３１０と、放熱板３１０に取り付けられた放熱器３３０とを備えるようにしたものであって、それ以外は第３の実施の形態に係るＩＰＭ３０１とほぼ同一の構造を備える。
【０１２６】
ここで、放熱板３１０の非装着面（裏面）に装着可能な放熱器３３０は、図１４〜図１６に示すように、複数枚の冷却フィン（放熱フィンまたは平板フィン）３３０Ｆを備える。
【０１２７】
すなわち、第３の実施の形態の変形例に係るＩＰＭ３０３は、放熱装置（放熱板３１０＋放熱器３３０）と、放熱板３１０上の装着面３１０ａ上に配置された取り付けフレーム１２０と、取り付けフレーム１２０に基づいて装着され、半導体デバイスを封止したパワー半導体モジュール１３０（各パワー半導体モジュール１３０ n）と、パワー半導体モジュール１３０上に断熱シート１５０を介して搭載され、パワー半導体モジュール１３０を駆動する駆動回路部１８０とを備える。
【０１２８】
また、第３の実施の形態の変形例に係るＩＰＭ３０３は、放熱板３１０の装着面３１０ａに各パワー半導体モジュール１３０ nを接合する接合部材２１０Ｔを備え、接合部材２１０Ｔは、各パワー半導体モジュール１３０ nを放熱板３１０の装着面３１０ａに保持する熱伝導樹脂を備える。
【０１２９】
また、断熱シート１５０上には、駆動回路部１８０との間に、ばね性を有する金属薄板を備え、熱伝導樹脂２１０Ｔによって保持された各パワー半導体モジュール１３０ nの動きを規制する押さえ板１６０Ｓ、および放熱シート１７０をさらに備える。
【０１３０】
また、第３の実施の形態の変形例に係るＩＰＭ３０３の組み立て方法は、放熱板３１０上の装着面３１０ａ上に取り付けフレーム１２０を配置する工程と、取り付けフレーム１２０に基づいて、半導体デバイスを封止したパワー半導体モジュール１３０を装着する工程と、パワー半導体モジュール１３０上に、断熱シート１５０を介して、パワー半導体モジュール１３０を駆動する駆動回路部１８０を搭載する工程とを有する。
【０１３１】
また、装着面３１０ａに、パワー半導体モジュール１３０を保持させるための熱伝導樹脂層２１０Ｔを形成する工程と、断熱シート１５０上に、熱伝導樹脂層２１０Ｔによって保持されたパワー半導体モジュール１３０の動きを規制する押さえ板１６０Ｓを配置する工程と、押さえ板１６０Ｓ上に放熱シート１７０を配置する工程とをさらに有する。
【０１３２】
このように、第３の実施の形態の変形例に係るＩＰＭ３０３によっても、ＩＰＭ３０１の場合と同様に、放熱特性に優れ、モジュール化が容易であり、小型化にとって好適なものとすることができる。
【０１３３】
また、ＩＰＭ３０１の場合と同様に、ＩＰＭ３０３によれば、信頼性や生産性の向上が可能となる。
【０１３４】
また、ＩＰＭ３０３の製造工程において、少なくとも放熱板３１０上へのパワー半導体モジュール１３０の装着が、ロボットアーム８２０などを備えた自動組み立て装置８００（図８参照）により自動化されることによって量産化や低廉化などが可能となる。
【０１３５】
すなわち、第３の実施の形態の変形例に係るＩＰＭ３０３の組み立て方法は、自動組み立て装置８００を備え、各工程のうち、少なくともいずれか１つの工程が自動組み立て装置８００を用いて実施される。
【０１３６】
また、自動組み立て装置８００はロボットアーム８２０を備え、各工程のうち、少なくとも取り付けフレーム１２０に基づいて、パワー半導体モジュール１３０を装着する工程は、ロボットアーム８２０を用いて実施される。
【０１３７】
なお、第３の実施の形態の変形例に係るＩＰＭ３０３において、放熱器３３０としては、冷却フィンに限らず、例えば図１８に示すような、複数本の冷却ピン（放熱ピン）３３０Ｐを備えるものであっても良い。
【０１３８】
もちろん、ＩＰＭ３０３は、放熱板３１０上の装着面３１０ａ上に半田層（接合部材）２１０Ｓによりパワー半導体モジュール１３０を固定させるように構成しても良く、半田層２１０Ｓを用いる場合には、放熱板１６０Ａおよび放熱シート１７０を省略することも可能である。
【０１３９】
また、第３の実施の形態の変形例に係るＩＰＭを、例えば車載用とする場合においては、高性能化・高機能化と共に、より一層の安全性を確保しつつ、高効率のシステムの開発が可能になる。
【０１４０】
（適用例１）
次に、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１を例に、適用例について説明する。
【０１４１】
図１９は、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１を、例えば、電気自動車またはハイブリッドカーのパワーコントロールユニットに搭載した場合を例示するものであって、駆動回路部１８０は、１次側回路部１８０Ａと２次側回路部１８０Ｂとから構成される。
【０１４２】
１次側回路部１８０Ａには、絶縁トランス１８１（１８１ 1・１８１ 2・１８１ 3・１８１ 4・１８１ 5・１８１ 6）の１次コイル（Ｌ１）、スイッチレギュレータ１８２、ＬＤＯ（Low Drop Out）１８３、温度モニタ回路１８４、短絡保護回路１８５、電圧降下検出回路１８６、および絶縁カプラ（フォトカプラ）１８７（１８７ 1・１８７ 2・１８７ 3・１８７ 4・１８７ 5・１８７ 6）の受光部側が設けられる。絶縁トランス１８１の１次コイル（Ｌ１）は、スイッチレギュレータ１８２に共通に接続され、スイッチレギュレータ１８２およびＬＤＯ１８３は、例えば、電気自動車またはハイブリッドカーのバッテリ６４に接続される。絶縁カプラ１８７の受光部側には、温度モニタ回路１８４、短絡保護回路１８５、および電圧降下検出回路１８６が共通に接続される。
【０１４３】
２次側回路部１８０Ｂには、絶縁トランス１８１の２次コイル（Ｌ２）、ゲートドライバ１８８、および絶縁カプラ１８７の発光部側が設けられる。絶縁トランス１８１の２次コイル（Ｌ２）は、ゲートドライバ１８８、温度モニタ回路１８４、短絡保護回路１８５、および電圧降下検出回路１８６に共通に接続される。絶縁カプラ１８７の発光部側には、ゲートドライバ１８８が接続される。
【０１４４】
ゲートドライバ１８８および温度モニタ回路１８４は、ＬＤＯ１８３とパワー半導体モジュール１３０（各パワー半導体モジュール１３０ n）との間に接続される。また、ゲートドライバ１８８、温度モニタ回路１８４、短絡保護回路１８５、および電圧降下検出回路１８６は、電気自動車またはハイブリッドカーのＥＣＵ（Engine Control Unit）６２に接続される。
【０１４５】
なお、ゲートドライバ１８８は、複数の高圧側のドライブ回路ＨＳ１・ＨＳ２・ＨＳ３と複数の低圧側のドライブ回路ＬＳ４・ＬＳ５・ＬＳ６とを有し、後述する電源回路から正負の電源が供給される。
【０１４６】
このような構成を有する駆動回路部１８０の平面パターン構成（基板構成）は、図２０（ａ）および図２０（ｂ）に示すように表わされる。なお、図２０（ａ）は、駆動回路部１８０の表側（上面）１８０Ｓの平面パターン構成を示す概略図であり、図２０（ｂ）は、表側１８０Ｓの平面パターン構成を透過した状態で裏側（下面）１８０Ｒの平面パターン構成を示す概略図である。
【０１４７】
すなわち、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１に適用可能な各パワー半導体モジュール１３０ n上に搭載される駆動回路部１８０は、例えば、複数個の各パワー半導体モジュール１３０ nに対して共通に設けられる。駆動回路部１８０は矩形形状を有し、長手方向に沿って配置された１次側回路部１８０Ａと、１次側回路部１８０Ａに隣接配置された２次側回路部１８０Ｂとを備える。
【０１４８】
１次側回路部１８０Ａの表側１８０Ｓによって、上述のスイッチレギュレータ１８２およびＬＤＯ１８３を含む電源回路などが構成される。裏側１８０Ｒには、温度モニタ回路１８４、短絡保護回路１８５、および電圧降下検出回路１８６などが配置される。
【０１４９】
２次側回路部１８０Ｂでは、ゲートドライバ１８８の複数の高圧側のドライブ回路ＨＳ１・ＨＳ２・ＨＳ３と複数の低圧側のドライブ回路ＬＳ４・ＬＳ５・ＬＳ６とが交互に配置される。
【０１５０】
２次側回路部１８０Ｂの各ドライブ回路ＨＳ１・ＨＳ２・ＨＳ３・ＬＳ４・ＬＳ５・ＬＳ６は、１次側回路部１８０Ａと２次側回路部１８０Ｂとにまたがって配置された絶縁トランス１８１ 1〜１８１ 6をそれぞれに介して、１次側回路部１８０Ａの表側１８０Ｓの電源回路と共通に接続される。また、各ドライブ回路ＨＳ１・ＨＳ２・ＨＳ３・ＬＳ４・ＬＳ５・ＬＳ６は、１次側回路部１８０Ａと２次側回路部１８０Ｂとにまたがって配置された絶縁カプラ１８７ 1〜１８７ 6をそれぞれに介して、１次側回路部１８０Ａの裏側１８０Ｒの温度モニタ回路１８４・短絡保護回路１８５・電圧降下検出回路１８６と共通に接続される。
【０１５１】
ここで、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１を適用して構成され、例えば、電気自動車またはハイブリッドカーの３相交流モータ部（図示省略）を駆動するための、３相交流インバータ１０１Ａの概略構成について説明する。この３相交流インバータ１０１Ａは、半導体デバイスＱ１〜Ｑ６にＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ（Silicon Carbide Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）を適用するようにした場合の例である。
【０１５２】
図２１に示すように、３相交流インバータ１０１Ａは、３相交流モータ部のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応して、Ｕ相のインバータ（ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１・Ｑ４）、Ｖ相のインバータ（ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２・Ｑ５）、Ｗ相のインバータ（ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ３・Ｑ６）が接続されている。
【０１５３】
Ｕ相のインバータのＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１には、高圧側のドライブ回路ＨＳ１が、Ｕ相のインバータのＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ４には、低圧側のドライブ回路ＬＳ４が、それぞれ接続される。同様に、Ｖ相のインバータのＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２には、高圧側のドライブ回路ＨＳ２が、Ｖ相のインバータのＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ５には、低圧側のドライブ回路ＬＳ５が、それぞれ接続される。同様に、Ｗ相のインバータのＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ３には、高圧側のドライブ回路ＨＳ３が、Ｗ相のインバータのＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ６には、低圧側のドライブ回路ＬＳ６が、それぞれ接続される。
【０１５４】
図２２に示す３相交流インバータ１０１Ｂは、図２１に示した３相交流インバータ１０１Ａの回路構成をより詳細に示すもので、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１〜Ｑ６は、ボディダイオードＢＤ１〜ＢＤ６をそれぞれ有する。また、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１〜Ｑ６のソース・ドレイン間には、フリーホイールダイオードＤＩ１〜ＤＩ６がそれぞれ逆並列に接続されている。
【０１５５】
なお、フリーホイールダイオードＤＩ１〜ＤＩ６に代えて、例えばショットキーバリアダイオードをそれぞれ逆並列に接続するようにしても良い。
【０１５６】
（回路構成）
次に、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１に適用可能なパワー半導体モジュール１３０の回路構成例について、より具体的に説明する。
【０１５７】
ここでは、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１に適用可能なパワー半導体モジュール１３０ 1であって、２個の半導体デバイスＱ１・Ｑ４が１つのパッケージ１３２内にモールドされた半導体パッケージ装置、いわゆる２ in １タイプのモジュールについて説明する。
【０１５８】
半導体デバイスＱ１・Ｑ４として、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴを適用した２ in １モジュール１３０Ａの回路構成は、例えば図２３（ａ）に示すように表わされる。
【０１５９】
すなわち、２ in １モジュール１３０Ａは、図２３（ａ）に示すように、２個のＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１・Ｑ４が１つのモジュールとして内蔵された、ハーフブリッジ内蔵モジュールの構成を備える。
【０１６０】
ここで、モジュールは、１つの大きなトランジスタとみなすことができるが、内蔵されているトランジスタが１チップまたは複数チップの場合がある。すなわち、モジュールには、１ in １（ワンインワン）、２ in １、４ in １（フォーインワン）、６ in １などがあり、例えば、１つのモジュール上において、２個分のトランジスタ（チップ）を内蔵したモジュールは２ in １、２ in １を２組み内蔵したモジュールは４ in １、２ in １を３組み内蔵したモジュールは６ in １と呼ばれている。
【０１６１】
図２３（ａ）に示すように、２ in １モジュール１３０Ａは、２個のＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１・Ｑ４と、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１・Ｑ４に逆並列接続されるダイオードＤＩ１・ＤＩ４が１つのモジュールとして内蔵されている。図２３（ａ）において、Ｇ１は、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１のゲート信号用のリード端子であり、Ｓ１は、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１のソース信号用のリード端子である。同様に、Ｇ４は、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ４のゲート信号用のリード端子であり、Ｓ４は、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ４のソース信号用のリード端子である。また、Ｐは、正側電源入力端子電極であり、Ｎは、負側電源入力端子電極であり、Ｏは、出力端子電極である。
【０１６２】
また、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１に適用可能なパワー半導体モジュール１３０ 1であって、半導体デバイスＱ１・Ｑ４として、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を適用した２ in １モジュール１３０Ｂの回路構成は、図２３（ｂ）に示すように表わされる。
【０１６３】
図２３（ｂ）に示すように、２ in １モジュール１３０Ｂは、２個のＩＧＢＴ  Ｑ１・Ｑ４と、ＩＧＢＴ  Ｑ１・Ｑ４に逆並列接続されるダイオードＤＩ１・ＤＩ４が１つのモジュールとして内蔵されている。図２３（ｂ）において、Ｇ１は、ＩＧＢＴ  Ｑ１のゲート信号用のリード端子であり、Ｅ１は、ＩＧＢＴ  Ｑ１のエミッタ信号用のリード端子である。同様に、Ｇ４は、ＩＧＢＴ  Ｑ４のゲート信号用のリード端子であり、Ｅ４は、ＩＧＢＴ  Ｑ４のエミッタ信号用のリード端子である。また、Ｐは、正側電源入力端子電極であり、Ｎは、負側電源入力端子電極であり、Ｏは、出力端子電極である。
【０１６４】
第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１に適用可能なパワー半導体モジュール１３０ 2に適用される半導体デバイスＱ２・Ｑ５、およびパワー半導体モジュール１３０ 3に適用される半導体デバイスＱ３・Ｑ６についても同様であり、詳しい説明は省略する。
【０１６５】
（デバイス構造）
第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１に適用可能なパワー半導体モジュール１３０ 1のデバイス構造であって、半導体デバイスＱ１・Ｑ４として適用されるＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  １３０Ａの模式的断面構造は、図２４（ａ）に示すように表わされ、ＩＧＢＴ  １３０Ｂの模式的断面構造は、図２４（ｂ）に示すように表わされる。
【０１６６】
図２４（ａ）に示すように、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  １３０Ａは、ｎ- 高抵抗層からなる半導体基板３１と、半導体基板３１の表面側に形成されたｐボディ領域３２と、ｐボディ領域３２の表面に形成されたソース領域３３と、ｐボディ領域３２間の半導体基板３１の表面上に配置されたゲート絶縁膜３４と、ゲート絶縁膜３４上に配置されたゲート電極３５と、ソース領域３３およびｐボディ領域３２に接続されたソース電極３６と、半導体基板３１の表面と反対側の裏面に配置されたｎ+ ドレイン領域３７と、ｎ+ ドレイン領域３７に接続されたドレイン電極３８とを備える。
【０１６７】
図２４（ａ）において、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  １３０Ａは、プレーナゲート型のｎチャネル縦型ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴで構成されているが、後述する図２８に示すように、トレンチゲート型のｎチャネル縦型ＳｉＣ  Ｔ（Trench）  ＭＯＳＦＥＴ  １３０Ｃなどで構成されていても良い。
【０１６８】
または、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１に適用可能なパワー半導体モジュール１３０ 1に適用される半導体デバイスＱ１・Ｑ４としては、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  １３０Ａの代わりに、ＧａＮ系ＦＥＴなどを採用することもできる。
【０１６９】
第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１に適用可能なパワー半導体モジュール１３０ 2に適用される半導体デバイスＱ２・Ｑ５、およびパワー半導体モジュール１３０ 3に適用される半導体デバイスＱ３・Ｑ６についても同様である。
【０１７０】
さらには、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１に適用可能なパワー半導体モジュール１３０に適用される半導体デバイスＱ１〜Ｑ６には、バンドギャップエネルギーが、例えば、１．１ｅＶ〜８ｅＶの半導体を用いることができる。
【０１７１】
同様に、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１に適用可能なパワー半導体モジュール１３０ 1であって、半導体デバイスＱ１・Ｑ４として適用されるＩＧＢＴ  １３０Ｂは、図２４（ｂ）に示すように、ｎ- 高抵抗層からなる半導体基板３１と、半導体基板３１の表面側に形成されたｐボディ領域３２と、ｐボディ領域３２の表面に形成されたエミッタ領域３３Ｅと、ｐボディ領域３２間の半導体基板３１の表面上に配置されたゲート絶縁膜３４と、ゲート絶縁膜３４上に配置されたゲート電極３５と、エミッタ領域３３Ｅおよびｐボディ領域３２に接続されたエミッタ電極３６Ｅと、半導体基板３１の表面と反対側の裏面に配置されたｐ+ コレクタ領域３７Ｐと、ｐ+ コレクタ領域３７Ｐに接続されたコレクタ電極３８Ｃとを備える。
【０１７２】
図２４（ｂ）において、ＩＧＢＴ  １３０Ｂは、プレーナゲート型のｎチャネル縦型ＩＧＢＴで構成されているが、トレンチゲート型のｎチャネル縦型ＩＧＢＴなどで構成されていても良い。
【０１７３】
第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１に適用可能なパワー半導体モジュール１３０ 1に適用される半導体デバイスＱ１・Ｑ４の例であって、ソースパッド電極ＳＰ、ゲートパッド電極ＧＰを含むＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  １３０Ａの模式的断面構造は、図２５に示すように表わされる。
【０１７４】
ゲートパッド電極ＧＰは、ゲート絶縁膜３４上に配置されたゲート電極３５に接続され、ソースパッド電極ＳＰは、ソース領域３３およびｐボディ領域３２に接続されたソース電極３６に接続される。また、ゲートパッド電極ＧＰおよびソースパッド電極ＳＰは、図２５に示すように、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  １３０Ａの表面を覆うパッシベーション用の層間絶縁膜３９上に配置される。
【０１７５】
なお、ゲートパッド電極ＧＰおよびソースパッド電極ＳＰの下方の半導体基板３１内には、図示していないが、図２４（ａ）の中央部と同様に、微細構造のトランジスタ構造が形成されていても良い。
【０１７６】
さらに、図２６に示すように、中央部のトランジスタ構造においても、パッシベーション用の層間絶縁膜３９上にソースパッド電極ＳＰが延在して配置されていても良い。
【０１７７】
第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１に適用可能なパワー半導体モジュール１３０ 1に適用される半導体デバイスＱ１・Ｑ４の例であって、エミッタパッド電極ＥＰ、ゲートパッド電極ＧＰを含むＩＧＢＴ  １３０Ｂの模式的断面構造は、図２６に示すように表わされる。
【０１７８】
ゲートパッド電極ＧＰは、ゲート絶縁膜３４上に配置されたゲート電極３５に接続され、エミッタパッド電極ＥＰは、エミッタ領域３３Ｅおよびｐボディ領域３２に接続されたエミッタ電極３６Ｅに接続される。また、ゲートパッド電極ＧＰおよびエミッタパッド電極ＥＰは、図２６に示すように、ＩＧＢＴ  １３０Ｂの表面を覆うパッシベーション用の層間絶縁膜３９上に配置される。
【０１７９】
なお、ゲートパッド電極ＧＰおよびエミッタパッド電極ＥＰの下方の半導体基板３１内には、図示していないが、図２４（ｂ）の中央部と同様に、微細構造のＩＧＢＴ構造が形成されていても良い。
【０１８０】
さらに、図２６に示すように、中央部のＩＧＢＴ構造においても、パッシベーション用の層間絶縁膜３９上にエミッタパッド電極ＥＰが延在して配置されていても良い。
【０１８１】
第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１に適用可能なパワー半導体モジュール１３０ 2に適用される半導体デバイスＱ２・Ｑ５、およびパワー半導体モジュール１３０ 3に適用される半導体デバイスＱ３・Ｑ６についても同様である。
【０１８２】
半導体デバイスＱ１〜Ｑ６としては、ＳｉＣ  ＤＩ（Double Implanted）  ＭＯＳＦＥＴ、ＳｉＣ  Ｔ  ＭＯＳＦＥＴなどのＳｉＣ系パワーデバイス、あるいはＧａＮ系高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ: High Electron Mobility Transistor）などのＧａＮ系パワーデバイスを適用可能である。また、場合によっては、Ｓｉ系ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどのパワーデバイスも適用可能である。
【０１８３】
―ＳｉＣ  ＤＩ  ＭＯＳＦＥＴ―
第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１に適用可能なパワー半導体モジュール１３０に適用される半導体デバイスの例であって、ＳｉＣ  ＤＩ  ＭＯＳＦＥＴ  １３０Ｄの模式的断面構造は、図２７に示すように表わされる。
【０１８４】
図２７に示すように、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１に適用可能なパワー半導体モジュール１３０に適用されるＳｉＣ  ＤＩ  ＭＯＳＦＥＴ  １３０Ｄは、ｎ- 高抵抗層からなる半導体基板３１と、半導体基板３１の表面側に形成されたｐボディ領域３２と、ｐボディ領域３２の表面に形成されたｎ+ ソース領域３３と、ｐボディ領域３２間の半導体基板３１の表面上に配置されたゲート絶縁膜３４と、ゲート絶縁膜３４上に配置されたゲート電極３５と、ソース領域３３およびｐボディ領域３２に接続されたソース電極３６と、半導体基板３１の表面と反対側の裏面に配置されたｎ+ ドレイン領域３７と、ｎ+ ドレイン領域３７に接続されたドレイン電極３８とを備える。
【０１８５】
図２７において、ＳｉＣ  ＤＩ  ＭＯＳＦＥＴ  １３０Ｄは、ｐボディ領域３２と、ｐボディ領域３２の表面に形成されたｎ+ ソース領域３３が、ダブルイオン注入（ＤＩＩ）で形成され、ソースパッド電極ＳＰは、ソース領域３３およびｐボディ領域３２に接続されたソース電極３６に接続される。
【０１８６】
ゲートパッド電極ＧＰは、図示を省略しているが、ゲート絶縁膜３４上に配置されたゲート電極３５に接続される。また、ソースパッド電極ＳＰおよびゲートパッド電極ＧＰは、図２７に示すように、ＳｉＣ  ＤＩ  ＭＯＳＦＥＴ  １３０Ｄの表面を覆うように、パッシベーション用の層間絶縁膜３９上に配置される。
【０１８７】
ＳｉＣ  ＤＩ  ＭＯＳＦＥＴは、図２７に示すように、ｐボディ領域３２に挟まれたｎ- 高抵抗層からなる半導体基板３１内に、破線で示されるような空乏層が形成されるため、接合型ＦＥＴ（ＪＦＥＴ）効果に伴うチャネル抵抗Ｒ JFETが形成される。また、ｐボディ領域３２／半導体基板３１間には、図２７に示すように、ボディダイオードＢＤが形成される。
【０１８８】
―ＳｉＣ  Ｔ  ＭＯＳＦＥＴ―
第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１に適用可能なパワー半導体モジュール１３０に適用される半導体デバイスの例であって、ＳｉＣ  Ｔ  ＭＯＳＦＥＴの模式的断面構造は、図２８に示すように表わされる。
【０１８９】
図２８に示すように、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１に適用可能なパワー半導体モジュール１３０に適用されるＳｉＣ  Ｔ  ＭＯＳＦＥＴ  １３０Ｃは、ｎ層からなる半導体基板３１Ｎと、半導体基板３１Ｎの表面側に形成されたｐボディ領域３２と、ｐボディ領域３２の表面に形成されたｎ+ ソース領域３３と、ｐボディ領域３２を貫通し、半導体基板３１Ｎまで形成されたトレンチ内にゲート絶縁膜３４および層間絶縁膜３９Ｕ・３９Ｂを介して形成されたトレンチゲート電極３５ＴＧと、ソース領域３３およびｐボディ領域３２に接続されたソース電極３６と、半導体基板３１Ｎの表面と反対側の裏面に配置されたｎ+ ドレイン領域３７と、ｎ+ ドレイン領域３７に接続されたドレイン電極３８とを備える。
【０１９０】
図２８において、ＳｉＣ  Ｔ  ＭＯＳＦＥＴ  １３０Ｃは、ｐボディ領域３２を貫通し、半導体基板３１Ｎまで形成されたトレンチ内にゲート絶縁膜３４および層間絶縁膜３９Ｕ・３９Ｂを介してトレンチゲート電極３５ＴＧが形成され、ソースパッド電極ＳＰは、ソース領域３３およびｐボディ領域３２に接続されたソース電極３６に接続される。
【０１９１】
ゲートパッド電極ＧＰは、図示を省略しているが、ゲート絶縁膜３４上に配置されたトレンチゲート電極３５ＴＧに接続される。また、ソースパッド電極ＳＰおよびゲートパッド電極ＧＰは、図２８に示すように、ＳｉＣ  Ｔ  ＭＯＳＦＥＴ  １３０Ｃの表面を覆うように、パッシベーション用の層間絶縁膜３９Ｕ上に配置される。
【０１９２】
ＳｉＣ  Ｔ  ＭＯＳＦＥＴ  １３０Ｃでは、ＳｉＣ  ＤＩ  ＭＯＳＦＥＴ  １３０Ｄのような接合型ＦＥＴ（ＪＦＥＴ）効果に伴うチャネル抵抗Ｒ JFETは形成されない。また、ｐボディ領域３２／半導体基板３１Ｎ間には、図２７と同様に、ボディダイオードＢＤが形成される。
【０１９３】
（応用例）
第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１を用いて構成される３相交流インバータ４０Ａであって、半導体デバイスとしてＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴを適用し、電源端子ＰＬ・接地端子ＮＬ間にスナバコンデンサＣを接続した回路構成例は、図２９（ａ）に示すように表わされる。
【０１９４】
同様に、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１を用いて構成される３相交流インバータ４０Ｂであって、半導体デバイスとしてＩＧＢＴを適用し、電源端子ＰＬ・接地端子ＮＬ間にスナバコンデンサＣを接続した回路構成例は、図２９（ｂ）に示すように表わされる。
【０１９５】
第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１を電源Ｅと接続する際、接続ラインの有するインダクタンスＬによって、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴのスイッチング速度が速いため、大きなサージ電圧Ｌｄｉ／ｄｔを生ずる。例えば、電流変化ｄｉ＝３００Ａとし、スイッチングに伴う時間変化ｄｔ＝１００ｎｓｅｃとすると、ｄｉ／ｄｔ＝３×１０ 9（Ａ／ｓ）となる。
【０１９６】
インダクタンスＬの値により、サージ電圧Ｌｄｉ／ｄｔの値は変化するが、電源Ｅに、このサージ電圧Ｌｄｉ／ｄｔが重畳される。電源端子ＰＬ・接地端子ＮＬ間に接続されるスナバコンデンサＣによって、このサージ電圧Ｌｄｉ／ｄｔを吸収することができる。
【０１９７】
（具体例）
次に、図３０を参照して、半導体デバイスとしてＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴを適用し、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１を用いて構成した３相交流インバータ４２Ａについて説明する。
【０１９８】
図３０に示すように、３相交流インバータ４２Ａは、駆動回路部１８０を備えたＩＰＭ１０１と、３相交流モータ部５１と、電源もしくは蓄電池（Ｅ）５３と、コンバータ５５とを備える。ＩＰＭ１０１は、３相交流モータ部５１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応して、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のインバータが接続されている。
【０１９９】
ここで、駆動回路部１８０は、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１・Ｑ４、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２・Ｑ５、およびＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ３・Ｑ６に接続されている。
【０２００】
ＩＰＭ１０１は、電源もしくは蓄電池（Ｅ）５３が接続されたコンバータ５５のプラス端子（＋）Ｐとマイナス端子（−）Ｎとの間に接続され、インバータ構成のＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１・Ｑ４、Ｑ２・Ｑ５、およびＱ３・Ｑ６を備える。また、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１〜Ｑ６のソース・ドレイン間には、フリーホイールダイオードＤＩ１〜ＤＩ６がそれぞれ逆並列に接続されている。
【０２０１】
次に、図３１を参照して、半導体デバイスとしてＩＧＢＴを適用し、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１を用いて構成した３相交流インバータ４２Ｂについて説明する。
【０２０２】
図３１に示すように、３相交流インバータ４２Ｂは、駆動回路部１８０を備えたＩＰＭ１０１と、３相交流モータ部５１と、電源もしくは蓄電池（Ｅ）５３と、コンバータ５５とを備える。ＩＰＭ１０１は、３相交流モータ部５１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応して、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のインバータが接続されている。
【０２０３】
ここで、駆動回路部１８０は、ＩＧＢＴ  Ｑ１・Ｑ４、ＩＧＢＴ  Ｑ２・Ｑ５、およびＩＧＢＴ  Ｑ３・Ｑ６に接続されている。
【０２０４】
ＩＰＭ１０１は、蓄電池（Ｅ）５３が接続されたコンバータ５５のプラス端子（＋）Ｐとマイナス端子（−）Ｎとの間に接続され、インバータ構成のＩＧＢＴ  Ｑ１・Ｑ４、Ｑ２・Ｑ５、およびＱ３・Ｑ６を備える。また、ＩＧＢＴ  Ｑ１〜Ｑ６のエミッタ・コレクタ間には、フリーホイールダイオードＤＩ１〜ＤＩ６がそれぞれ逆並列に接続されている。
【０２０５】
（適用例２）
適用例２は、例えば、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１を、電気自動車またはハイブリッドカーのパワーコントロールユニットに搭載した場合の他の適用例を例示するものであって、パワーコントロールユニット６０の回路ブロック構成は、図３２に示すように表わされる。
【０２０６】
図３２に示すように、電気自動車またはハイブリッドカーのパワーコントロールユニット６０に搭載可能なＩＰＭ１０１は、例えば、自動車用エンジンとなるモータ（図示省略）に３相の駆動電流を供給する３相交流インバータ６０Ａとして構成される。
【０２０７】
３相交流インバータ６０Ａは、電気自動車またはハイブリッドカーのパワーコントロールユニット６０において、モータの駆動などをコントロールするＥＣＵ６２によって制御される。
【０２０８】
なお、上記した適用例や具体例などの記載においては、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１を例に記載したが、これに限らず、他のＩＰＭももちろん適用可能である。
【０２０９】
(適用例３)
適用例３は、例えば、第１の実施の形態に係るＩＰＭ１０１を、電気自動車のパワーコントロールユニット６０に適用する場合を例示するものであって、モジュール用冷却系７４を含む冷却機構部７２の回路ブロック構成は、図３３に示すように表わされる。
【０２１０】
図３３に示すように、電気自動車のパワーコントロールユニット６０に適用可能な冷却機構部７２は、例えば、自動車用エンジンとなるモータ（図示省略）に３相の駆動電流を供給する３相交流インバータとして構成されるＩＰＭ１０１を、モジュール用冷却系７４を用いて冷却するように構成される。
【０２１１】
冷却機構部７２において、モジュール用冷却系７４は、ラジエータ７６とポンプ７８とを有する。ラジエータ７６は、ＩＰＭ１０１より熱を吸収することによって上昇した冷却水の温度を、ある温度まで低下させる。ポンプ７８は、ラジエータ７６によって一定の温度に保持された冷却水を、ＩＰＭ１０１の放熱装置１１０に繰り返し供給する。
【０２１２】
このような構成を備える冷却機構部７２は、例えば、電気自動車のパワーコントロールユニット６０において、モータの駆動などをコントロールするＥＣＵ６２によって制御されるようにしても良いし、ＥＣＵ６２の制御によらず常にＩＰＭ１０１を冷却できるようにしても良い。
【０２１３】
なお、この冷却機構部７２を、モータとは別に、自動車用エンジンを搭載したハイブリッドカーのパワーコントロールユニット６０に適用する場合においては、図３４に示すように、ＩＰＭ１０１をモジュール用冷却系７４により冷却する場合に限らず、エンジン冷却用に搭載されているエンジン用ラジエータ８６とポンプ８８とを有するハイブリッド用冷却系８４を用いて冷却するようにしても良い。ハイブリッド用冷却系８４によってＩＰＭ１０１を冷却できるようにしたハイブリッドカーにおいては、モジュール用冷却系７４による冷却とハイブリッド用冷却系８４による冷却とをＥＣＵ６２によって切換可能に構成することは勿論のこと、冷却機構部７２におけるモジュール用冷却系７４の搭載を省略することも可能である。
【０２１４】
電気自動車のパワーコントロールユニット６０またはハイブリッドカーのパワーコントロールユニット６０においては、ＩＰＭ１０１に限らず、上記したいずれの実施の形態に係るＩＰＭ２０１・３０１（ＩＰＭ３０３を除く）も適用可能である。
【０２１５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、放熱特性に優れ、モジュール化が容易であり、小型化にとって好適なＩＰＭを実現できる。したがって、複数のパワー半導体モジュール１３０を効率よく冷却でき、チップが過熱により破壊されたり、配線が溶断されたりするのを抑制でき、より信頼性の高い電気自動車またはハイブリッドカーを提供することができる。
【０２１６】
すなわち、第１〜第３の実施の形態に係るＩＰＭ１０１・２０１・３０１・３０３を、例えば車載用とする場合においては、高性能化・高機能化と共に、より一層の安全性を確保しつつ、高効率のシステムの開発が可能になる。
【０２１７】
なお、本実施の形態において、モールド型パワーモジュールとしては、端子電極Ｏ・Ｐ・Ｎを１本ずつ備える３端子構造のパワー半導体モジュール１３０に限らず、例えば図３５に示すように、４端子構造のモールド型パワーモジュール６００などであっても良い。
【０２１８】
ここで、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴを適用した２ in １タイプの４端子構造のモールド型パワーモジュール６００において、パッケージ６０２を形成後の平面構成（外観構造）は、図３５（ａ）に示すように表わされ、パッケージ６０２を形成前の平面パターン構成（内部構造）は、図３５（ｂ）に示すように表わされる。
【０２１９】
すなわち、モールド型パワーモジュール６００は、図３５（ａ）および図３５（ｂ）に示すように、２個のＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１・Ｑ４が内蔵されたハーフブリッジ内蔵モジュールの構成を備える。図３５（ｂ）には、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１・Ｑ４が、それぞれ４チップ並列に配置されている例が示されている。例えば、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１・Ｑ４は、最大で５個のトランジスタ（チップ）を搭載することが可能であり、５チップの一部をダイオードＤＩ用として使用することも可能である。
【０２２０】
モールド型パワーモジュール６００は、例えば、パッケージ６０２に被覆されたセラミックス基板６０４の第１の辺に配置された正側電源入力端子Ｄ１（ドレイン端子電極Ｐ）および負側電源入力端子Ｓ４（接地電位端子電極Ｎ）と、第１の辺に隣接する第２の辺に配置されたゲート信号用のリード端子（ゲート信号端子電極）ＧＴ１・ソースセンス信号用のリード端子（ソース信号端子電極）ＳＳＴ１と、第１の辺に対向する第３の辺に配置された出力端子電極Ｓ１（Ｏ）・Ｄ４（Ｏ）と、第２の辺に対向する第４の辺に配置されたゲート信号用のリード端子ＧＴ４・ソースセンス信号用のリード端子ＳＳＴ４とを備える。
【０２２１】
図３５（ｂ）に示すように、ゲート信号用のリード端子ＧＴ１・ソースセンス信号用のリード端子ＳＳＴ１は、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１のゲート信号電極パターンＧＬ１・ソース信号電極パターンＳＬ１に接続され、ゲート信号用のリード端子ＧＴ４・ソースセンス信号用のリード端子ＳＳＴ４は、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ４のゲート信号電極パターンＧＬ４・ソース信号電極パターンＳＬ４に接続される。
【０２２２】
ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１・Ｑ４から信号基板６２４ 1・６２４ 4上に配置されたゲート信号電極パターンＧＬ１・ＧＬ４およびソース信号電極パターンＳＬ１・ＳＬ４に向けて、ゲート用ワイヤＧＷ１・ＧＷ４およびソースセンス用ワイヤＳＳＷ１・ＳＳＷ４が接続される。また、ゲート信号電極パターンＧＬ１・ＧＬ４およびソース信号電極パターンＳＬ１・ＳＬ４には、外部取り出し用のゲート信号用のリード端子ＧＴ１・ＧＴ４およびソースセンス信号用のリード端子ＳＳＴ１・ＳＳＴ４が半田付けなどによって接続される。
【０２２３】
４チップ並列に配置されたＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１・Ｑ４のソースＳ１・Ｓ４は、上面板電極６２２ 1・６２２ 4によって共通に接続される。
【０２２４】
なお、図示が省略されているが、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１・Ｑ４のドレインＤ１・ソースＳ１間およびドレインＤ４・ソースＳ４間に逆並列にダイオードが接続されていても良い。
【０２２５】
また、本実施の形態に係るＩＰＭのパワー半導体モジュールに適用可能なモールド型パワーモジュールとしては、ＳｉＣ系パワーデバイス（半導体デバイス）に限らず、ＧａＮ系やＳｉ系のパワーデバイスも採用可能である。
【０２２６】
また、樹脂モールドされたモールド型パワーモジュールに限らず、ケース型のパッケージによってパッケージングされたパワーモジュール（半導体パッケージ装置）にも適用可能である。
【０２２７】
さらには、パワーモジュールとしては、内蔵する半導体デバイスが１チップから構成されるものに限定されないことは勿論であり、例えば、図３６（ａ）および図３６（ｂ）に示すパワーモジュール７００のように、半導体デバイス（Ｑ）の他にダイオードＤ１などの電子部品を含むものであっても良い。
【０２２８】
なお、パワーモジュール７００において、パッケージ７０２を形成後の平面構成（外観構造）は、図３６（ａ）に示すように表わされ、回路構成は、図３６（ｂ）に示すように表わされる。
【０２２９】
[その他の実施の形態]
上記のように、いくつかの実施の形態について記載したが、開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【０２３０】
このように、本実施の形態は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。
【産業上の利用可能性】
【０２３１】
本実施の形態のＩＰＭは、ＩＧＢＴモジュール、ダイオードモジュール、ＭＯＳモジュール（Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＮ）などの各種の半導体モジュール作製技術に利用することができ、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）／ＥＶ（Electric Car）向けのインバータ、産業向けのインバータやコンバータなど、幅広い応用分野に適用可能である。
【符号の説明】
【０２３２】
４０Ａ、４０Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ、６０Ａ、１０１Ａ、１０１Ｂ…３相交流インバータ
６０…パワーコントロールユニット
６２…ＥＣＵ
６４…バッテリ
７２…冷却機構部
７４…モジュール用冷却系
８４…ハイブリッド用冷却系
１０１、２０１、３０１、３０３…ＩＰＭ
１１０…放熱装置
１１０ａ、３１０ａ…装着面
１１２…放熱部
１１３…冷却管
１１４…台座部
１１５、３２５…冷却路
１１６、３１６…取込口
１１７…注水部
１１８、３１８…排出口
１１９…排水部
１２０…取り付けフレーム
１２２…フレーム枠
１２４ 1、１２４ 2、１２４ 3、１５２、１６２…開口部
１２６…固定部
１３０（１３０ 1、１３０ 2、１３０ 3、１３０ n）…パワー半導体モジュール
１３０Ａ…プレーナゲート型のｎチャネル縦型ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ
１３０Ｂ…プレーナゲート型のｎチャネル縦型ＩＧＢＴ
１３０Ｃ…トレンチゲート型のｎチャネル縦型ＳｉＣ  Ｔ  ＭＯＳＦＥＴ
１３０Ｄ…ＳｉＣ  ＤＩ  ＭＯＳＦＥＴ
１３２…パッケージ
１３４、１３６、１３８…端子電極（Ｏ、Ｐ、Ｎ）
１４０…リード端子（ＳＳ、ＧＳ、Ｓ、Ｔ１、Ｔ２）
１５０…断熱シート
１５４、１６４、１６６、１７４、１８４…貫通孔
１６０Ａ、３１０…放熱板
１６０Ｓ…押さえ板
１７０…放熱シート
１８０…駆動回路部
１８０Ａ…１次側回路部
１８０Ｂ…２次側回路部
１８１（１８１ 1、１８１ 2、１８１ 3、１８１ 4、１８１ 5、１８１ 6）…絶縁トランス
１８２…スイッチレギュレータ
１８３…ＬＤＯ
１８４…温度モニタ回路
１８５…短絡保護回路
１８６…電圧降下検出回路
１８７（１８７ 1、１８７ 2、１８７ 3、１８７ 4、１８７ 5、１８７ 6）…絶縁カプラ
１８８…ゲートドライバ
１９０、１９２…固定具
２１０Ｔ…熱伝導樹脂層（接合部材）
２１０Ｓ…半田層（接合部材）
３１２…冷却器
３２２…冷却壁
３３０…放熱器
３３０Ｆ…冷却フィン
３３０Ｐ…冷却ピン
６００、７００…パワーモジュール
８００…自動組み立て装置
８１０…搬送路
８２０…ロボットアーム
８２２…第１アーム部
８２４…第２アーム部
８２６…作業ユニット
８２８…吸着器
８３０…作業台
８３２…収納ケース
Ｑ、Ｑ１〜Ｑ６…半導体デバイス（ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ）
ＢＤ１〜ＢＤ６…ボディダイオード
ＤＩ１〜ＤＩ６…（フリーホイール）ダイオード
ＨＳ１・ＨＳ２・ＨＳ３・ＬＳ４・ＬＳ５・ＬＳ６…ドライブ回路
【図１】
2017212286.tif 000003
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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