CN108701688B - 功率模块装置、冷却构造体、以及电动汽车或混合动力汽车 - Google Patents

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CN108701688B CN201680071026.2A CN201680071026A CN108701688B CN 108701688 B CN108701688 B CN 108701688B CN 201680071026 A CN201680071026 A CN 201680071026A CN 108701688 B CN108701688 B CN 108701688B
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heat sink
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Abstract

功率模块装置（10）具备：功率模块（100A），具有：进行功率的开关的半导体器件、对半导体器件的外围进行密封的封装（110）、和与封装（110）的一个表面接合的散热器（42）；以及冷却装置（30），具有冷却水流动的冷却水道（33），在设置于冷却水道（33）的中途的开口部（35）装配功率模块（100A）的散热器（42），在冷却装置（30）的开口部（35）装配功率模块（100A）的散热器（42），以使从冷却水道（33）的开口部（35）的最上部（33T）到最下部（33B）的高度ha、与从冷却水道（33）的开口部（35）的最下部（33B）到散热器（42）的与封装（110）的接合面所相对的基端部（PB）的高度hb、实质上相同。提供能够高效率地冷却将散热器装配于在冷却装置的上表面部形成的开口部的功率模块而能够抑制由于过热造成的劣化的功率模块装置。

Description

功率模块装置、冷却构造体、以及电动汽车或混合动力汽车
技术领域
本实施方式涉及功率模块装置、冷却构造体、以及电动汽车或混合动力汽车（hybrid car）。
背景技术
以往，作为半导体模块之一，已知在引线框上载置有包含绝缘栅双极晶体管（IGBT）那样的半导体器件的功率元件（功率芯片）而系统整体由树脂成形后的功率模块。在工作状态下，半导体器件发热，因此，通常在引线框的背面配置散热片来散热，冷却半导体器件。
此外，也已知为了提高冷却性能而利用在散热片的背面形成的冷却水道对片整体进行水冷（或者，也称为液冷）的逆变器装置、或将具有配置有频率大的开关器件的4个侧面的长方体构成为中空形状来抑制器件的高温化的半导体装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-346480号公报；
专利文献2：日本特开2009-182261号公报。
发明内容
发明要解决的课题
本实施方式提供能够高效率地冷却将散热器装配于在冷却装置的上表面部形成的开口部的功率模块而能够抑制由于过热造成的劣化的功率模块装置、冷却构造体、以及装载功率模块装置的电动汽车或混合动力汽车。
用于解决课题的方案
根据实施方式的一个方式，提供一种功率模块装置，具备：功率模块，具有：进行功率的开关的半导体器件、对所述半导体器件的外围进行密封的密封体、和与所述密封体的一个表面接合的散热器；以及冷却装置，具有冷却水流动的冷却水道，在设置于所述冷却水道的中途的开口部装配所述功率模块的所述散热器，在所述冷却装置的所述开口部装配所述功率模块的所述散热器，以使所述冷却水道的存在所述开口部的一侧的内表面到与存在所述开口部的一侧相反侧的内表面的高度、与从所述冷却水道的与存在所述开口部的一侧相反侧的内表面到所述散热器的与所述密封体的接合面所相对的面的高度、实质上相同。
根据实施方式的另一方式，提供一种功率模块装置，分别具备多个：功率模块，具有：进行功率的开关的半导体器件、对所述半导体器件的外围进行密封的密封体、和与所述密封体的一个表面接合的散热器；以及功率模块用的冷却装置，具有：导入口和导出口、冷却水从所述导入口向所述导出口流动的冷却水道、以及设置在所述冷却水道的中途并且用于装配所述散热器的开口部，以将所述冷却水道的所述导入口和所述导出口彼此连结的方式立体地组装多个冷却装置而成。
根据实施方式的另一方式，提供一种冷却构造体，将具有冷却水道并且装配功率模块的多个冷却装置以使冷却水道彼此连结的方式立体地组装而成。
根据实施方式的另一方式，提供装载有上述的功率模块装置、以及对所述功率模块装置的工作进行控制的ECU装置的电动汽车或混合动力汽车。
发明效果
根据本实施方式，能够提供能够高效率地冷却将散热器装配于在冷却装置的上表面部形成的开口部的功率模块而能够抑制由于过热造成的劣化的功率模块装置、冷却构造体、以及装载功率模块装置的电动汽车或混合动力汽车。
附图说明
图1是示出第一实施方式的功率模块装置的概略结构的图，（a）是透过一部分示出的功率模块装置的平面图，（b）是功率模块装置的侧面图。
图2是第一实施方式的功率模块装置即沿着图1（a）的I-I线的功率模块的示意性剖面构造图。
图3（a）是能够应用于第一实施方式的功率模块装置的、功率模块的平面图，图3（b）是示出能够应用于第一实施方式的功率模块装置的、功率模块的内部构造的平面图案结构图。
图4是能够应用于第一实施方式的功率模块装置的功率模块的背面侧俯视结构图。
图5是能够应用于第一实施方式的第一变形例的功率模块装置的、沿着图1（a）的I-I线的功率模块的示意性剖面构造图。
图6是能够应用于第一实施方式的第一变形例的功率模块装置的功率模块的背面侧俯视结构图。
图7是示出第一实施方式的功率模块装置中的冷却装置的概略结构的图，（a）是冷却装置的平面图，（b）是沿着图7（a）的II-II线的冷却装置的示意性剖面构造图。
图8是对比第一实施方式的第一变形例的功率模块装置与比较例而示出的图，（a）是第一变形例的功率模块装置的主要部分的示意性剖面构造图，（b）是比较例的功率模块装置的主要部分的示意性剖面构造图。
图9是能够应用于第一实施方式的第二变形例的功率模块装置的、沿着图1（a）的I-I线的功率模块的示意性剖面构造图。
图10是示出应用于第一实施方式的功率模块装置的二合一模块的一个例子的图，（a）是SiC MOSFET的电路结构图，（b）是IGBT的电路结构图。
图11是示出应用于第一实施方式的功率模块装置的功率芯片的一个例子的图，（a）是SiC MOSFET的示意性剖面构造图，（b）是IGBT的示意性剖面构造图。
图12是示出应用于第一实施方式的功率模块装置的功率芯片的一个例子的图即包含源极焊盘电极SP、栅极焊盘电极GP的SiC MOSFET的示意性剖面构造图。
图13是示出应用于第一实施方式的功率模块装置的功率芯片的一个例子的图即包含发射极焊盘电极EP、栅极焊盘电极GP的IGBT的示意性剖面构造图。
图14是示出应用于第一实施方式的功率模块装置的功率芯片的一个例子的图即SiC DI MOSFET的示意性剖面构造图。
图15是示出应用于第一实施方式的功率模块装置的功率芯片的一个例子的图即SiC T MOSFET的示意性剖面构造图。
图16（a）是第二实施方式的功率模块装置即透过一部分而示出的功率模块装置的平面图，图16（b）是第二实施方式的功率模块装置即沿着图16（a）的III-III线的功率模块装置的示意性剖面构造图。
图17是示出应用于第二实施方式的功率模块装置的冷却装置的概略结构的平面图。
图18（a）是在使用第二实施方式的功率模块装置来构成的3相交流逆变器（六合一模块）的电路结构中、应用SiC MOSFET并且在电源端子PL·接地端子NL间连接有缓冲电容器的电路结构例，图18（b）是在使用第二实施方式的功率模块装置来构成的3相交流逆变器（六合一模块）的电路结构中、应用IGBT并且在电源端子PL·接地端子NL间连接有缓冲电容器的电路结构例。
图19是示出第二实施方式的功率模块装置的一个例子的图即应用SiC MOSFET来构成的3相交流逆变器的应用电路结构图。
图20是示出第二实施方式的功率模块装置的一个例子的图即应用IGBT来构成的3相交流逆变器的应用电路结构图。
图21是示出第三实施方式的冷却构造体的概略结构的俯视图。
图22是示出第三实施方式的冷却构造体的概略结构的图即沿着图21的IV-IV线的示意性剖面构造图。
图23是示出第三实施方式的冷却构造体的冷却体块组装工序的图即与图22对应的组装图。
图24是示出应用于第三实施方式的冷却构造体的冷却体块的概略结构的图，（a）是功率模块用冷却体块的平面图，（b）是功率模块用冷却体块的正面图，（c）是功率模块用冷却体块的侧面图。
图25是示出应用于第三实施方式的冷却构造体的、功率模块和冷却体块的概略结构的图，（a）是沿着图24（a）的Va-Va线的功率模块用冷却体块的示意性剖面构造图，（b）是沿着图24（a）的Vb-Vb线的功率模块用冷却体块的示意性剖面构造图。
图26是示出能够应用于在第三实施方式的冷却构造体中应用的功率模块用冷却体块的、冷却装置的概略结构的图，（a）是冷却装置的平面图，（b）是沿着图26（a）的VI-VI线的冷却装置的示意性剖面构造图。
图27是示出应用于第三实施方式的冷却构造体的冷却体块的概略结构的图，（a）是电容器模块用冷却体块的平面图，（b）是电容器模块用冷却体块的正面图，（c）是电容器模块用冷却体块的侧面图。
图28是示出应用于第三实施方式的冷却构造体的冷却体块的概略结构的图，（a）是沿着图27（a）的VIIa-VIIa线的电容器模块用冷却体块的示意性剖面构造图，（b）是沿着图27（a）的VIIb-VIIb线的电容器模块用冷却体块的示意性剖面构造图。
图29是示出应用了第四实施方式的冷却构造体的电动汽车的功率控制单元的主要部分的块结构图。
图30是示出应用了第四实施方式的冷却构造体的混合动力汽车的功率控制单元的主要部分的块结构图。
图31（a）是能够应用于实施方式的功率模块装置的、功率模块的平面图，图31（b）是示出能够应用于实施方式的功率模块装置的、功率模块的内部构造的平面图案结构图。
具体实施方式
接着，参照附图来对实施方式进行说明。在以下说明的附图的记载中，对同一或类似的部分标注同一或类似的附图标记。其中，平面图、侧面图、底面图、剖面图等为示意性的图，应该留意到各结构部件的厚度与平面尺寸的关系等与现实的关系不同。因此，关于具体的厚度或尺寸，应该参考以下的说明来进行判断。此外，当然包含在附图的相互间彼此的尺寸的关系或比率也不同的部分。
此外，以下所示的实施方式例示出用于将技术思想具体化的装置或方法，并不特别指定各结构部件的材质、形状、构造、配置等。关于实施方式，能够在权利要求的范围内添加各种变更。
[第一实施方式]
（功率模块装置）
第一实施方式的功率模块装置10的平面构造如图1（a）所示那样表示，功率模块装置10的侧面（正面）构造如图1（b）所示那样表示。再有，图1（b）例示出从图示箭头A（输出端子电极O）侧观察的情况。
如图1（a）、（b）所示那样，功率模块装置10由具备水冷（或者，也称为液冷）式的冷却装置30的功率模块100和冷却装置30构成。
即，第一实施方式的功率模块装置10具备功率模块100、以及冷却装置（冷却体）30，所述功率模块100具有：包含对后述的半导体器件的外围进行密封的封装（密封体）110的半导体封装装置112、与封装110的下表面接合的散热器40、以及在封装110的上表面装载的栅极驱动基板20，所述冷却装置（冷却体）30具有冷却水道33并且经由散热器40装配功率模块100。
在功率模块装置10中，功率模块100以将散热器40装配于在冷却装置30的上表面部形成的开口部的形式安装，由螺钉或螺栓等固定工具104固定。
在此，在应用于第一实施方式的功率模块装置10的功率模块100中，如图2所示那样，在利用封装110将安装的半导体器件（芯片）的外围成形（mold）为方形状的半导体封装装置112的、该封装110的上表面装载有栅极驱动基板20，并且，在封装110的下表面具备经由接合材料102接合的散热器40。再有，图2示意性地示出沿着图1（a）的I-I线的功率模块100的剖面构造，省略了封装110内的详细的构造。在以下所示的其他的剖面图中也是同样的。
栅极驱动基板20为利用例如成形树脂将用于对作为芯片应用的功率元件等的驱动进行控制的栅极驱动用的控制电路封装后的基板，具有将引线端子以向上方折弯的状态插通的插通孔22。栅极驱动基板20通过向插通孔22内的引线端子的插通进行与引线端子的连接。
栅极驱动基板20经由例如散热树脂片材等配置在半导体封装装置112的封装110的上表面也可。
散热器40具备：也作为散热片（heat sink）发挥作用的安装部40a、以及在安装部40a的下表面（背面）侧以具有阶梯部40d的方式配置的多个冷却片（cooling fin）（散热片或平板片）40c。散热器40以收纳有阶梯部40d的方式装配于在后述的冷却装置30的上表面的装配部31a开口的开口部35，由此，将冷却片40c露出到冷却水道33内。
如图3（a）、（b）所示那样，半导体封装装置112例如具备：二极管DI1·DI4、半导体器件Q1·Q4、板状电极（图示省略）、以及由成形树脂构成的封装110等。再有，在应用于第一实施方式的功率模块装置10的功率模块100中，半导体封装装置112的外观构造（平面结构）如图3（a）所示那样表示，半导体封装装置112的内部构造（平面图案结构）如图3（b）所示那样表示。
在半导体封装装置112中，沿着封装110的第一边设置的漏极端子电极P和接地电位端子电极N、在与第一边相对的第三边设置的输出端子电极O、以及沿着与第一、第三边正交的第二、第四边设置的引线端子（G1·S1、G4·S4）分别向封装110的外部延伸。
在半导体封装装置112中，在配置于陶瓷基板120的表面上的第一·第二图案D（K1）·D（K4）上2个芯片2个芯片地配置半导体器件Q1·Q4并将它们并联连接。即，在半导体器件Q1中，2个芯片的栅极电极与栅极信号端子电极（引线端子）G1引线接合（wirebonding）连接，2个芯片的源极感测（source sense）电极与源极信号端子电极（引线端子）S1引线接合连接，2个芯片的漏极电极经由各芯片的背面电极连接于第一图案D（K1），2个芯片的源极电极经由在未图示的芯片上表面设置的布线连接于输出端子电极O。同样地，在半导体器件Q4中，2个芯片的栅极电极与栅极信号端子电极（引线端子）G4引线接合连接，2个芯片的源极感测电极与源极信号端子电极（引线端子）S4引线接合连接，2个芯片的漏极电极经由各芯片的背面电极连接于第二图案D（K4），2个芯片的源极电极经由在未图示的芯片上表面上设置的布线连接于在陶瓷基板120的表面上配置的第三图案EP。
第一图案D（K1）连接于漏极端子电极P，第二图案D（K4）连接于输出端子电极O，进而第三图案EP连接于接地电位端子电极N。在第三图案EP上配置有布线兼CTE（Coefficientof Thermal Expansion，热膨胀系数）调整用的柱状电极也可。
再有，虽然未图示，但是，在2个芯片的半导体器件Q1和二极管DI1上经由柱状电极配置有第一上表面板状电极，同样地，在2个芯片的半导体器件Q4和二极管DI4上经由柱状电极配置有第二上表面板状电极。
此外，在接合有图2所示的散热器40的半导体封装装置112的背面侧的封装110中，通过连接于陶瓷基板120来作为均热片（heat spreader）发挥作用的铜平板（plate）层（图示省略）露出。
再有，在图3（b）中，作为模块例示了二合一（2合1）类型。
在此，在应用于第一实施方式的功率模块装置10的功率模块100中，散热器40的下表面侧的俯视结构例如如图4所示那样表示。
在散热器40的安装部40a中，在其上表面上经由接合材料102接合从半导体封装装置112的背面侧的封装110露出的铜平板层（图示省略），并且，在与该接合面相对的面（非接合面）侧设置有阶梯部40d、将阶梯部40d配置为基端部FB的多个冷却片40c、以及以包围阶梯部40d的周围的方式形成的O形环（O ring）用的沟部40e。此外，在安装部40a的四角设置插通有螺钉或螺栓等固定工具104的贯通孔40b。
再有，散热器40被配置为各冷却片40c的方向与在冷却装置30的冷却水道33内流动的冷却水的流水方向一致，冷却片40c不会妨碍冷却水的流动。此外，对细节在后面进行叙述，但是，散热器40被安装为在图2中由虚线示出的冷却片40c的基端部（非接合面）FB与冷却装置30的冷却水道33的最上部（装配部31a的内壁面）为大致同一面，不会使用安装部分妨碍在冷却水道33内流动的冷却水的流动。
作为接合材料102，优选具有0.5W/mK~300W/mK的热导率的接合材料，能够以单体使用例如环氧树脂、丙烯酸树脂、硅树脂、聚氨酯树脂或聚酰亚胺等任一个有机物。此外，也可以为在上述的任一个有机物中混合金属粉或各种陶瓷粉后的合成树脂。或者，也可以将加热固化而使用的各种焊锡或烧结银等用作接合材料102。
散热器40也可以为将例如热传导性高的金属整体形成后的散热器，也能够通过在将安装部40a和冷却片40c另外形成之后接合来形成。
（第一变形例）
作为能够应用于第一实施方式的第一变形例的功率模块装置10的功率模块100A，如图5所示那样，散热器42也可以为具备以下部分的结构：也作为散热片发挥作用的安装部42a、插通有固定工具104的贯通孔42b、在安装部42a的下表面（背面）侧以具有阶梯部42d的方式配置的多个冷却针（cooling pin）（散热针）42c、以及O形环用的沟部42e。
即，在应用于第一实施方式的第一变形例的功率模块装置10的功率模块100A中，散热器42的下表面侧的俯视结构例如如图6所示那样表示。
在散热器42的安装部42a中，在其上表面上经由接合材料102接合从半导体封装装置112的背面侧的封装110露出的铜平板层（图示省略），并且，在与该接合面相对的面（非接合面）侧设置有阶梯部42d、将阶梯部42d配置为基端部PB的多个冷却针42c、以及以包围阶梯部42d的周围的方式形成的O形环用的沟部42e。此外，在安装部42a的四角设置插通有螺钉或螺栓等固定工具104的贯通孔42b。
再有，散热器42被配置为多个冷却针42c形成方格花纹。此外，对细节在后面进行叙述，但是，散热器42被安装为冷却针42c的基端部（非接合面）PB与冷却装置30的冷却水道33的最上部（装配部31a的内壁面）为大致同一面。
应用于包含该第一变形例的第一实施方式的功率模块装置10的、冷却装置30的平面构造如图7（a）所示那样表示，沿着图7（a）的II-II线的冷却装置30的剖面构造如图7（b）所示那样表示。
即，冷却装置30使冷却水从冷却装置30的外部在内部的冷却水道33内循环，利用该冷却水经由冷却片40c或冷却针42c对功率模块100·100A进行冷却，具有例如具有箱型的长方体形状的冷却体部31，并且，具备：设置在该冷却体部31的一个侧面并且将冷却水导入到冷却水道33内的导入口（入口）32、以及设置在与该一个侧面相对的另一个侧面并且将冷却水道33内的冷却水导出的导出口（出口）34。导入口32被配置在沿着冷却水的流水方向的冷却水道33的一个侧壁的延长线上，导出口34被配置在沿着冷却水的流水方向的冷却水道33的另一个侧壁的延长线上。
此外，在构成冷却装置30的冷却体部31且装配有功率模块100·100A的装配部（上表面部）31a的大致中央部中，用于以使冷却片40c或冷却针42c露出到冷却水道33内的方式安装的、与散热器40·42的阶梯部40d·42d的尺寸对应的开口部35被开口。进而，在装配部31a中以包围开口部35的周围的方式形成有O形环106用的沟部36。
再有，在图7中，使导入口（入口）32和导出口（出口）34的大小比冷却水道33的宽度大幅度小而难以引起冷却水泄漏，但是，也可以为与冷却水道33的宽度相同程度的宽度。
再有，作为冷却水，例如使用水或者以各50%的比例将水和乙二醇混合后的混合液。
在第一实施方式的第一变形例的功率模块装置10中，例如如图8（a）所示那样，以在冷却体部31的沟部36与散热器42的沟部42e之间设置O形环106的状态在冷却装置30上装配功率模块100A，进而利用固定工具104固定散热器42的安装部42a，由此，以不透水的状态紧贴功率模块100A与冷却装置30。
在该装配时，使冷却体部31的开口部35处的装配部31a的厚度与散热器42的阶梯部42d的厚度为相同程度，由此，能够相对于冷却装置30以冷却针42c的基端部PB与装配部31a的内壁面为大致同一面的方式安装散热器42。
即，安装散热器42，以使在图8（a）中从冷却水道33的最下部33B到最上部33T（高度ha）与从冷却水道33的最下部33B到冷却针42c的基端部PB（高度hb）为实质上相同的高度（ha≈hb），换言之，从冷却水道的存在开口部的一侧的内表面到与存在开口部的一侧相反侧的内表面的高度、与从冷却水道的与存在开口部的一侧相反侧的内表面到散热器的与密封体的接合面所相对的面的高度、实质上相同，由此，该第一实施方式的第一变形例的功率模块装置10能够对冷却水的流动被安装部分妨碍进行抑制，能够利用在冷却水道33内流动的冷却水均匀地对冷却针42c的整体进行冷却。因此，根据该第一实施方式的第一变形例的功率模块装置10，也能够高效率地冷却将散热器42装配于在冷却装置30的上表面部形成的开口部35的功率模块100A，能够抑制由于过热造成的劣化。
（比较例）
相对于此，比较例的功率模块装置200如图8（b）所示那样在安装部43a的非接合面没有阶梯部，因此，由散热器43的冷却针43c的基端部与开口部35处的装配部31a的厚度的阶梯差妨碍冷却水的流动，特别是在冷却针43c的基端部中在冷却水道33内流动的冷却水容易堵塞，因此，容易变得不能高效率地进行冷却。
再有，并不限于第一变形例的功率模块装置10的情况，在第一实施方式的功率模块装置10的情况下，也同样地能够相对于冷却装置30以冷却片40c的基端部FB与冷却水道33的最上部为大致同一面的方式安装散热器40。由此，能够抑制冷却水的流动被妨碍，并且，能够利用在冷却水道33内流动的冷却水均匀地对冷却片40c的整体进行冷却，其结果是，也能够高效率地冷却将散热器40装配于在冷却装置30的上表面部形成的开口部35的功率模块100，能够抑制由于过热造成的劣化。
（第二变形例）
此外，如图9所示那样，在应用于第一实施方式的第二变形例的功率模块装置10的功率模块100B中，也可以使散热器44为具备以下部分的结构：也作为散热片发挥作用的安装部44a、插通有固定工具104的贯通孔44b、在安装部44a的下表面（背面）侧设置的阶梯部44d、以及包围阶梯部44d的O形环用的沟部44e。即，在使散热器44为不具备多个冷却片或多个冷却针的结构的情况下，也同样地相对于冷却装置30以阶梯部44d的基端部（非接合面）HB与冷却水道33的最上部为大致同一面的方式安装散热器44，由此，能够抑制冷却水的流动被妨碍，因此，也能够高效率地冷却将散热器44装配于在冷却装置30的上表面部形成的开口部35的功率模块100B，能够抑制由于过热造成的劣化。
（功率模块）
接着，对能够应用于第一实施方式的功率模块装置10的、功率模块100·100A·100B的具体例（分割引线框构造）进行说明。
在此，说明能够应用于第一实施方式的功率模块装置10的功率模块100，即，将2个半导体器件Q1·Q4成形在1个封装110内的半导体封装装置112、所谓的2合1类型的模块。
作为半导体器件Q1·Q4而应用了SiC MOSFET（Silicon Carbide Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor，碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管）的2合1模块112a的电路结构例如如图10（a）所示那样表示。
即，2合1模块112a如图10（a）所示那样具备将2个SiC MOSFET Q1·Q4内置为1个模块的、半桥内置模块的结构。
在此，将模块的各SiC MOSFET Q1·Q4分别记载为1个晶体管，但是，也可以将多个芯片并联连接。此外，存在在模块中内置多组晶体管电路的情况。即，在模块中存在1合1（一合一）、2合1、4合1（四合一）、6合1（六合一）等，例如，在1个模块上，内置有2个的量的晶体管（芯片）的模块被称为2合1，内置有2组2合1的模块被称为4合1，内置有3组2合1的模块被称为6合1。
如图10（a）所示那样，在2合1模块112a中，将2个SiC MOSFET Q1·Q4、以及与SiCMOSFET Q1·Q4逆并联连接的二极管DI1·DI4内置为1个模块。G1为SiC MOSFET Q1的栅极信号端子电极，S1为SiC MOSFET Q1的源极信号端子电极。G4为SiC MOSFET Q4的栅极信号端子电极，S4为SiC MOSFET Q4的源极感测用的源极信号端子电极。P为正侧电源输入端子（漏极端子电极），N为负侧电源输入端子（接地电位端子电极），O为输出端子电极。
此外，能够应用于第一实施方式的功率模块装置10的功率模块100、即作为半导体器件Q1·Q4而应用了IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管）的2合1模块112b的电路结构如图10（b）所示那样表示。
如图10（b）所示那样，在2合1模块112b中，将2个IGBT Q1·Q4、以及与IGBT Q1·Q4逆并联连接的二极管DI1·DI4内置为1个模块。G1为IGBT Q1的栅极信号端子电极，E1为IGBT Q1的发射极端子电极。G4为IGBT Q4的栅极信号端子电极，E4为IGBT Q4的发射极端子电极。P为正侧电源输入端子，N为负侧电源输入端子，O为输出端子电极。
（半导体器件）
能够应用于第一实施方式的功率模块装置10的功率模块100、即作为半导体器件Q1·Q4而应用的、SiC MOSFET 112A的示意性剖面构造如图11（a）所示那样表示，IGBT 112B的示意性剖面构造如图11（b）所示那样表示。
如图11（a）所示那样，SiC MOSFET 112A具备：由n-高电阻层构成的半导体基板226、在半导体基板226的表面侧形成的p体（body）区域228、在p体区域228的表面形成的源极区域230、在p体区域228间的半导体基板226的表面上配置的栅极绝缘膜232、在栅极绝缘膜232上配置的栅极电极238、与源极区域230和p体区域228连接的源极电极234、在半导体基板226的与表面相反侧的背面配置的n+漏极区域224、以及与n+漏极区域224连接的漏极电极236。在1个芯片内形成多个这样的SiC MOSFET 112A并将它们并联连接。
在图11（a）中，SiC MOSFET 112A由平面栅型的n沟道纵向SiC MOSFET构成，但是，如后述的图15所示那样，由n沟道纵向SiC T（Trench，沟槽） MOSFET 112C等构成也可。
或者，作为在能够应用于第一实施方式的功率模块装置10的功率模块100中应用的半导体器件Q1·Q4，也能够采用GaN类FET等来代替SiC MOSFET 112A。也就是说，作为在能够应用于第一实施方式的功率模块装置10的功率模块100中应用的半导体器件Q1·Q4，能够采用SiC类、GaN类的任一个功率元件。
进而，对于在能够应用于第一实施方式的功率模块装置10的功率模块100中应用的半导体器件Q1·Q4，能够使用带隙能量（band gap energy）例如为1.1eV~8eV的半导体，在使用GaN或金刚石等被称为宽禁带半导体（wide band gap semiconductor）的半导体的情况下发热量变大的情况较多，因此，是特别有效的。
同样地，能够应用于第一实施方式的功率模块装置10的功率模块100、即作为半导体器件Q1·Q4而应用的、IGBT 112B如图11（b）所示那样具备：由n-高电阻层构成的半导体基板226、在半导体基板226的表面侧形成的p体区域228、在p体区域228的表面形成的发射极区域230E、在p体区域228间的半导体基板226的表面上配置的栅极绝缘膜232、在栅极绝缘膜232上配置的栅极电极238、与发射极区域230E和p体区域228连接的发射极电极234E、在半导体基板226的与表面相反侧的背面配置的p+集电极区域224P、以及与p+集电极区域224P连接的集电极电极236C。
在图11（b）中，IGBT 112B由平面栅型的n沟道纵向IGBT构成，但是，由沟槽栅型的n沟道纵向IGBT等构成也可。
在能够应用于第一实施方式的功率模块装置10的功率模块100中应用的半导体器件Q1·Q4的例子即包含源极焊盘电极SP、栅极焊盘电极GP的SiC MOSFET 112A的示意性剖面构造如图12所示那样表示。
栅极焊盘电极GP连接于在栅极绝缘膜232上配置的栅极电极238，源极焊盘电极SP连接于与源极区域230和p体区域228连接的源极电极234。此外，栅极焊盘电极GP和源极焊盘电极SP如图12所示那样被配置在将SiC MOSFET 112A的表面覆盖的钝化用的层间绝缘膜244上。
再有，在栅极焊盘电极GP和源极焊盘电极SP的下方的半导体基板226内，虽然未图示，但是，与图11（a）的中央部同样地形成有微细构造的晶体管构造也可。
进而，如图12所示那样，在中央部的晶体管构造中，也可以将源极焊盘电极SP延伸配置在钝化用的层间绝缘膜244上。
在能够应用于第一实施方式的功率模块装置10的功率模块100中应用的半导体器件Q1·Q4的例子即包含源极焊盘电极SP、栅极焊盘电极GP的IGBT 112B的示意性剖面构造如图13所示那样表示。
栅极焊盘电极GP连接于在栅极绝缘膜232上配置的栅极电极238，发射极焊盘电极EP连接于与发射极区域230E和p体区域228连接的发射极电极234E。此外，栅极焊盘电极GP和发射极焊盘电极EP如图13所示那样被配置在将IGBT 112B的表面覆盖的钝化用的层间绝缘膜244上。
再有，在栅极焊盘电极GP和发射极焊盘电极EP的下方的半导体基板226内，虽然未图示，但是，与图11（b）的中央部同样地形成有微细构造的IGBT构造也可。
进而，如图13所示那样，在中央部的IGBT构造中，也可以将发射极焊盘电极EP延伸配置在钝化用的层间绝缘膜244上。
作为半导体器件 Q1·Q4，能够应用SiC DI（Double Implanted，双注入） MOSFET、SiC T（Trench，沟槽） MOSFET等SiC类功率器件、或者GaN类高电子迁移率晶体管（HEMT：High Electron Mobility Transistor）等GaN类功率器件。此外，根据情况，也能够应用Si类MOSFET或IGBT等功率器件。
-SiC DI（Double Implanted，双注入） MOSFET-
作为能够应用于第一实施方式的功率模块装置10的功率模块100而应用的半导体器件Q1·Q4的例子、即SiC DI MOSFET 112D的示意性剖面构造如图14所示那样表示。
如图14所示那样，在能够应用于第一实施方式的功率模块装置10的功率模块100中应用的SiC DI MOSFET 112D具备：由n-高电阻层构成的半导体基板226、在半导体基板226的表面侧形成的p体区域228、在p体区域228的表面形成的n+源极区域230、在p体区域228间的半导体基板226的表面上配置的栅极绝缘膜232、在栅极绝缘膜232上配置的栅极电极238、与源极区域230和p体区域228连接的源极电极234、在半导体基板226的与表面相反侧的背面配置的n+漏极区域224、以及与n+漏极区域224连接的漏极电极236。
在图14中，在SiC DI MOSFET 112D中，p体区域228和在p体区域228的表面形成的n+源极区域230通过双离子注入（DI）形成，源极焊盘电极SP连接于与源极区域230和p体区域228连接的源极电极234。
栅极焊盘电极GP虽然省略了图示但是连接于在栅极绝缘膜232上配置的栅极电极238。此外，源极焊盘电极SP和栅极焊盘电极GP如图14所示那样被配置在钝化用的层间绝缘膜244上，以使覆盖SiC DI MOSFET 112D的表面。
在SiC DI MOSFET中，如图14所示那样，在被p体区域228夹着的由n-高电阻层构成的半导体基板226内形成由虚线示出那样的耗尽层，因此，形成伴随着结型FET（JFET）效果的沟道电阻RJFET。此外，在p体区域228/半导体基板226间如图14所示那样形成有体二极管（body diode）BD。
-SiC T MOSFET-
作为能够应用于第一实施方式的功率模块装置10的功率模块100而应用的半导体器件Q1·Q4的例子、即SiC T MOSFET的示意性剖面构造如图15所示那样表示。
如图15所示那样，在能够应用于第一实施方式的功率模块装置10的功率模块100中应用的SiC T MOSFET 112C具备：由n层构成的半导体基板226N、在半导体基板226N的表面侧形成的p体区域228、在p体区域228的表面形成的n+源极区域230、在贯通P体区域228且形成到半导体基板226N的沟槽内经由栅极绝缘膜232和层间绝缘膜244U·244B形成的沟槽栅电极238TG、与源极区域230和p体区域228连接的源极电极234、在半导体基板226N的与表面相反侧的背面配置的n+漏极区域224、以及与n+漏极区域224连接的漏极电极236。
在图15中，在SiC T MOSFET 112C中，在贯通P体区域228且形成到半导体基板226N的沟槽内经由栅极绝缘膜232和层间绝缘膜244U·244B形成沟槽栅电极238TG，源极焊盘电极SP连接于与源极区域230和p体区域228连接的源极电极234。
栅极焊盘电极GP虽然省略了图示但是连接于在栅极绝缘膜232上配置的沟槽栅电极238TG。此外，源极焊盘电极SP和栅极焊盘电极GP如图15所示那样被配置在钝化用的层间绝缘膜244U上，以使覆盖SiC T MOSFET 112C的表面。
在SiC T MOSFET 112C中，不会形成SiC DI MOSFET 112D那样的伴随着结型FET（JFET）效果的沟道电阻RJFET。此外，在p体区域228/半导体基板226N间与图14同样地形成有体二极管BD。
再有，省略详细的说明，但是，在能够应用于第一实施方式的第一·第二变形例的功率模块装置10的、功率模块100A·100B的情况下，也只有散热器42·44的构造不同，与上述的功率模块100的情况相同。
[第二实施方式]
（功率模块装置）
第二实施方式的功率模块装置10A的平面构造如图16（a）所示那样表示，沿着图16（a）的III-III线的功率模块装置10A的示意性剖面构造如图16（b）所示那样表示。此外，能够应用于第二实施方式的功率模块装置10A的、冷却装置30A的平面构造如图17所示那样表示。
在冷却装置30A中，如图17所示那样，冷却体部31A被形成为在平面视中示出的长方形（矩形）形状，并且，在其装配部（上表面部）31Aa侧，在冷却水的导入口32与导出口34之间呈直线状地配置有分别使冷却水道33A露出并且具有O形环用的沟部36A的3个开口部35A。
能够应用于第二实施方式的功率模块装置10A的功率模块100与上述的第一实施方式的功率模块100基本上相同，省略详细的说明。
即，第二实施方式的功率模块装置10A为如图16（a）、（b）所示那样在冷却装置30A上装配做成相同的结构的3个2合1类型的功率模块100·100·100来形成3相交流逆变器（three-phase alternating inverter）（6合1类型的功率模块）的情况下的例子，在该例子的情况下，在各功率模块100中，也安装散热器40，以使从冷却水道33A的最下部到最上部的高度（ha）与从冷却水道33A的最下部到基端部FB的高度（hb）为实质上相同的高度，由此，也能够高效率地冷却分别将散热器40装配于在冷却装置30A的上表面部形成的多个开口部35A的功率模块100，能够抑制由于过热造成的劣化。
再有，作为能够应用于第二实施方式的功率模块装置10A的功率模块100，也能够采用使各功率模块100所具备的栅极驱动基板20整体化后的结构（整体型栅极驱动基板）。
此外，并不限于功率模块100，在功率模块100A·100B的情况下也能够同样地应用。
（应用例）
在使用第二实施方式的功率模块装置10A来构成的3相交流逆变器140中，作为半导体器件而应用SiC MOSFET并且在电源端子PL·接地端子NL间连接有缓冲电容器（snubber capacitor）C的电路结构例如图18（a）所示那样表示。
同样地，在使用第二实施方式的功率模块装置10A来构成的3相交流逆变器140A中，作为半导体器件而应用IGBT并且在电源端子PL·接地端子NL间连接有缓冲电容器C的电路结构例如图18（b）所示那样表示。
在将第二实施方式的功率模块装置10A与电源E连接时，SiC MOSFET或IGBT的开关速度快，因此，通过连接线所具有的电感L产生较大的浪涌电压（surge voltage）Ldi/dt。例如，当假设电流变化di=300A并且假设伴随着开关的时间变化dt=100nsec时，为di/dt=3×109（A/s）。
浪涌电压Ldi/dt的值根据电感L的值发生变化，但是，向电源E叠加该浪涌电压Ldi/dt。能够利用在电源端子PL·接地端子NL间连接的缓冲电容器C吸收或抑制该浪涌电压Ldi/dt。
（具体例）
接着，参照图19来说明使用作为半导体器件而应用了SiC MOSFET的第二实施方式的功率模块装置10A来构成的3相交流逆变器应用电路140。
如图19所示那样，3相交流逆变器应用电路140具备：栅极驱动基板20、与栅极驱动基板20连接的功率模块装置10A、以及3相交流电动机部154。在功率模块装置10A中，与3相交流电动机部154的U相、V相、W相对应地连接有U相、V相、W相的逆变器。
在此，来自栅极驱动基板20的各输出分别连接于SiC MOSFET Q1·Q4、SiC MOSFETQ2·Q5、以及SiC MOSFET Q3·Q6的各栅极电极。
功率模块装置10A连接于连接有电源或蓄电池（E）146的变流器（converter）148的正端子（+）与负端子（-）之间，具备逆变器结构的SiC MOSFET Q1·Q4、Q2·Q5、以及Q3·Q6。此外，在SiC MOSFET Q1~Q6的源极·漏极间分别逆并联连接有飞轮二极管（free wheeldiode）DI1~DI6。
接着，参照图20来说明使用作为半导体器件而应用了IGBT的第二实施方式的功率模块装置10A来构成的3相交流逆变器应用电路140A。
如图20所示那样，3相交流逆变器应用电路140A具备：栅极驱动基板20、与栅极驱动基板（控制电路基板）20连接的功率模块装置10A、以及3相交流电动机部154A。在功率模块装置10A中，与3相交流电动机部154A的U相、V相、W相对应地连接有U相、V相、W相的逆变器。
在此，来自栅极驱动基板20的各输出分别连接于IGBT Q1·Q4、IGBT Q2·Q5、以及IGBT Q3·Q6的各栅极电极。
功率模块装置10A连接于连接有蓄电池（E）146A的变流器148A的正端子（+）与负端子（-）之间，具备逆变器结构的IGBT Q1·Q4、Q2·Q5、以及Q3·Q6。此外，在IGBT Q1~Q6的发射极·集电极间分别逆并联连接有飞轮二极管DI1~DI6。
[第三实施方式]
（冷却构造体）
第三实施方式的冷却构造体1的俯视构造如图21所示那样表示。此外，沿着图21的IV-IV线的冷却构造体1的示意性剖面构造如图22所示那样表示。
如图21所示那样，第三实施方式的冷却构造体1为将具备冷却装置而分别单元化后的、例如多个功率模块和冷却体块（冷却体单元）立体地组合后的构造体，连结冷却体块的相互，以使将冷却水道彼此连结。
即，第三实施方式的冷却构造体1如图22所示那样具有将4个冷却体块3A~3D组装成四边框状后的结构。在该情况下，在冷却体块3A~3D中，如图23所示那样，例如，冷却体块3A的导出口334a与冷却体块3D的导入口332a连结，冷却体块3D的导出口334a与冷却体块3B的导入口332a连结，冷却体块3B的导出口334a与冷却体块3C的导入口332a连结，冷却体块3C的导出口334a与冷却体块3A的导入口332a连结。在各冷却体块3A·3B·3C·3D间，分别利用O形环108不透水地连结导出口334a与导入口332a之间。
为了使连结为更坚固的连结，也可以使用例如L字型的缔结工具（图示省略）等来分别固定冷却体块3A与冷却体块3D的连结部、冷却体块3D与冷却体块3B的连结部、冷却体块3B与冷却体块3C的连结部、以及冷却体块3C与冷却体块3A的连结部。
此外，在冷却体块3A中设置有用于将冷却水向冷却水道333内注入的注水口（注入口）7，在相对的冷却体块3B中设置有用于将在冷却水道333内流动的冷却水排出的排水口（排出口）9。
由此，从冷却体块3A的注水口7注入的冷却水如在图22中由箭头示出那样从冷却体块3A的冷却水道333通过冷却体块3C的冷却水道333和/或冷却体块3D的冷却水道333，经过冷却体块3B的冷却水道333，之后，从冷却体块3B的排水口9排出。在冷却水通过冷却体块3A、3B、3C、3D的各冷却水道333时，进行来自各功率模块100等的发热的吸收。
再有，第三实施方式的冷却构造体1如图21所示那样具备以覆盖冷却体块3A~3D的方式设置的侧面盖（cover）5。在冷却体块3A~3D的组装后安装侧面盖5。
例如，在使用第三实施方式的冷却构造体1来构成3相交流逆变器的情况下，冷却体块3B~3D为功率模块用，冷却体块3A为电容器模块用。
构成第三实施方式的冷却构造体1的冷却体块（功率模块用）3B的平面结构如图24（a）所示那样表示，冷却体块3B的图示箭头A方向的侧面结构如图24（b）所示那样表示，冷却体块3B的图示箭头B方向的侧面结构如图24（c）所示那样表示。此外，沿着图24（a）的Va-Va线的示意性剖面构造如图25（a）所示那样表示，沿着图24（a）的Vb-Vb线的示意性剖面构造如图25（b）所示那样表示。
如图24和图26所示那样，在冷却体块3B中，冷却装置330B具备：设置于具备冷却水道333的具有箱型的长方体形状的冷却体部331的、装配功率模块100的装配部（上表面部）331a并且将用于向冷却水道333供给的冷却水导入的导入口332a、以及具有O形环用的沟部336的开口部335。此外，在冷却体部331的与相邻的冷却体块3C的接合面部331c设置有与冷却体块3C的导入口332a连结的导出口334a。在导入口332a的内周面设置有O形环108用的沟部108a，在导出口334a的外周面设置有O形环108用的沟部108a。
而且，在冷却体部331的与装配部331a相对的面331b设置有用于将冷却水道333内的冷却水排出的排水口9。
再有，其他的结构与在上述的第一实施方式中示出的功率模块装置10相同，因此，省略详细的说明。
此外，冷却体块3C、3D的冷却装置330C、330D除了不具备排水口9之外为与冷却体块3B的冷却装置330B同样的结构，因此，省略详细的说明。
此外，在图25（b）所示的剖面中，冷却体部331的壁厚只有侧面的一部分变厚，但是，也可以以在全部部分成为同样的方式形成冷却水道333的壁厚。
构成第三实施方式的冷却构造体1的冷却体块（电容器模块用）3A的平面结构如图27（a）所示那样表示，冷却体块3A的图示箭头A方向的侧面结构如图27（b）所示那样表示，冷却体块3A的图示箭头B方向的侧面结构如图27（c）所示那样表示。此外，沿着图27（a）的VIIa-VIIa线的示意性剖面构造如图28（a）所示那样表示，沿着图27（a）的VIIb-VIIb线的示意性剖面构造如图28（b）所示那样表示。
如图27和图28所示那样，在冷却体块3A中，冷却装置330A具备：设置于具备冷却水道333的具有箱型的长方体形状的冷却体部331的装配部331a并且将用于向冷却水道333供给的冷却水导入的导入口332a。此外，在冷却体部331的与相邻的冷却体块3D的接合面部331c设置有与冷却体块3D的导入口332a连结的导出口334a。在导入口332a的内周面设置有O形环108用的沟部108a，在导出口334a的外周面设置有O形环108用的沟部108a。
而且，在冷却体部331的与装配部331a相对的面331b设置有用于将冷却水注入到冷却水道333内的注水口7。
在装配部331a中安装有将U相、V相、W相用的各端子向壳体的外部引出的电容器模块300，但是，只要与功率模块用同样地设置开口部来安装，则能够更加有效果地进行冷却，并且，能够适当变更电容值。
该冷却体块（第四单元）3A在例如使用冷却体块（第一~第三单元）3B~3D来将6合1模块构成为四边形状时成为剩余，因此，用于功率芯片以外的、需要冷却的其他的电子部件等的装配是优选的。
作为电容器模块300，不仅装载有与U相、V相、W相对应的电容器，而且装载有功率模块用的缓冲电容器也可。
此外，在图28（a）、（b）所示的剖面中，以冷却体部331的壁厚为同样的方式形成冷却水道333也可。
在构成3相交流逆变器的情况下，在冷却构造体1中，将具有冷却水道333并且装配功率模块100的多个功率模块用的冷却装置330B、330C、330D以将冷却水道333彼此连结的方式立体地组装。
此外，冷却构造体1还具备：具有冷却水道333并且装配电容器模块300的电容器模块用的冷却装置330A，以将冷却水道333彼此连结的方式立体地组装该电容器模块用的冷却装置330A与功率模块用的3个冷却装置330B、330C、330D。
像这样，第三实施方式的冷却构造体1通过使装配于冷却体块3B~3D的功率模块100为2合1类型而能够构成内置有3组2合1模块的6合1类型的3相交流逆变器。由此，如在上述中说明那样，在各功率模块100中，安装散热器40，以使从冷却水道333的最下部到最上部的高度（ha）与从冷却水道333的最下部到基端部FB的高度（hb）为实质上相同的高度，由此，也能够高效率地冷却将散热器40装配于在冷却装置330B·330C·330D的上表面部形成的开口部335的功率模块100，能够抑制由于过热造成的劣化。
而且，也能够使电容器模块300等需要散热的其他的电子部件装配于冷却体块3B~3D以外的冷却体块3A，因此，能够格外地提高作为冷却构造体1的冷却性能。
特别地，根据第三实施方式的冷却构造体1，能够将3相交流逆变器配置于与配置第一实施方式的功率模块装置10的情况下的空间大致同等的空间，因此，与在平面上配置的情况相比，能够实现配置面积的大幅度的缩小化。
再有，代替功率模块100，也能够应用第一变形例的功率模块100A。
此外，在第三实施方式的冷却构造体1中，冷却装置330A·330B·330C·330D也可以为相同的结构。例如，在仅使用冷却装置330B来构成的情况下，在除了冷却体块3A之外的冷却体块3C·3D中只要使排水口9闭塞即可，在冷却体块3A中只要将排水口9用作注水口7并且使开口部335闭塞即可。即，根据应用的冷却体块3A~3D分开使用注水口7、排水口9和开口部335，由此，能够使用相同形状的冷却装置330B来构成第三实施方式的冷却构造体1。
此外，在图9所示的第二变形例的功率模块100B的情况下，能够仅使用冷却装置330A来构成。
[第四实施方式]
（电动汽车）
在能够应用于第四实施方式的电动汽车的功率控制单元500的、冷却构造体1中，包含模块用冷却系统14的冷却机构部12的电路块结构如图29所示那样表示。
如图29所示那样，能够应用于第四实施方式的电动汽车的功率控制单元500的、冷却机构部12被构成为使用模块用冷却系统14来对冷却构造体1进行冷却，所述冷却构造体1构成为向例如成为汽车用发动机的电动机504供给3相的驱动电流的3相交流逆变器。
在冷却机构部12中，模块用冷却系统14具有散热装置（radiator）16和泵18。散热装置16使通过从冷却构造体1吸收热而上升的冷却水的温度降低到某个温度。泵18将由散热装置16保持为固定的温度的冷却水向冷却构造体1的冷却水道333重复供给。
在例如电动汽车的功率控制单元500中利用对电动机504的驱动等进行控制的ECU（Engine Control Unit，发动机控制单元）502控制具备这样的结构的冷却机构部12也可，不论ECU502的控制总是能够冷却冷却构造体1也可。
再有，在将该冷却机构部12应用于在电动机504之外装载有汽车用发动机的混合动力汽车的功率控制单元510的情况下，如图30所示那样，并不限于利用模块用冷却系统14对冷却构造体1进行冷却的情况，也可以使用具有用以发动机冷却而装载的发动机用散热装置516和泵518的混合用冷却系统514来进行冷却。在能够利用混合用冷却系统514对冷却构造体1进行冷却的混合动力汽车中，能够当然构成为能够利用ECU512切换由模块用冷却系统14进行的冷却和由混合用冷却系统514进行的冷却，也能够省略冷却机构部12中的模块用冷却系统14的装载。
在电动汽车的功率控制单元500或混合动力汽车的功率控制单元510中，并不限于冷却构造体1，能够应用上述的任一个实施方式的功率模块装置10·10A，但是，在考虑了配置于汽车这样的被限制的空间的情况下，能够将配置面积大幅度地缩小的冷却构造体1的应用特别有效。
如以上说明那样，根据本实施方式，在将散热器的一部分嵌入到冷却装置的上表面的结构的功率模块装置中，能够通过嵌入散热器来抑制冷却水的流动被妨碍。因此，能够抑制芯片由于过热而被破坏或布线被熔断，能够提供可靠性更高的功率模块装置、以及用于安装其的冷却构造体、以及装载有冷却构造体的电动汽车或混合动力汽车。
再有，在本实施方式中，作为能够应用于功率模块的半导体封装装置，并不限于1个1个地具备端子电极P·N·O的构造的半导体封装装置，也可以为例如如图31所示那样具备多个输出端子电极O那样的构造的半导体封装装置600等。
在此，在半导体封装装置600中，形成封装602后的平面结构（外观构造）如图31（a）所示那样表示，形成封装602前的平面图案结构（内部构造）如图31（b）所示那样表示。
即，半导体封装装置600如图31（a）、（b）所示那样具备内置有由多个组成的2组SiCMOSFET Q1·Q4的半桥内置模块的结构。在图31（b）中，示出了将SiC MOSFET Q1·Q4分别配置成4芯片并联的例子。例如，SiC MOSFET Q1·Q4能够装载有最大为5个的晶体管（芯片），也能够将5个芯片的一部分用作二极管DI用。
半导体封装装置600具备：在被封装602包覆的陶瓷基板604的第一边配置的正侧电源输入端子P（D1）和负侧电源输入端子N（S4）、在与第一边邻接的第二边配置的栅极端子（栅极信号端子电极）GT1·源极感测端子（源极信号端子电极）SST1、在与第一边相对的第三边配置的输出端子电极O（S1）·O（D4）、以及在与第二边相对的第四边配置的栅极端子GT4·源极感测端子SST4。
如图31（b）所示那样，栅极端子GT1·源极感测端子SST1连接于SiC MOSFET Q1的栅极信号电极图案GL1·源极信号电极图案SL1，栅极端子GT4·源极感测端子SST4连接于SiC MOSFET Q4的栅极信号电极图案GL4·源极信号电极图案SL4。
从SiC MOSFET Q1·Q4朝向在信号基板6241·6244上配置的栅极信号电极图案GL1·GL4和源极信号电极图案SL1·SL4连接有栅极用线GW1·GW4和源极感测用线SSW1·SSW4。此外，通过焊接等将外部导出用的栅极端子GT1·GT4和源极感测端子SST1·SST4连接于栅极信号电极图案GL1·GL4和源极信号电极图案SL1·SL4。
配置成4芯片并联的SiC MOSFET Q1·Q4的源极S1·S4由上表面板电极6221·6224共同连接。
再有，在图31（a）中，省略了图示，但是，如在图18等中说明那样，在SiC MOSFETQ1·Q4的漏极D1·源极S1间以及漏极D4·源极S4间逆并联连接有二极管也可。
此外，作为能够应用于本实施方式的功率模块装置的功率模块的、半导体器件，并不限于SiC类功率器件，也能够采用GaN类或Si类的功率器件。
此外，并不限于被树脂成形的半导体封装装置，也能够应用于由壳体型的封装封装后的半导体封装装置。
此外，能够应用于内置的功率元件为1个或多个的各种功率模块。
进而，在将功率模块装配于冷却装置的情况下，也可以使用硅等导热膏（thermalcompound）或焊锡等接合材料。
[其他的实施方式]
如上述那样，与变形例一起记载了实施方式，但是，形成本公开的一部分的论述和附图是例示性，不应该理解为限定实施方式。根据本公开，对于本领域技术人员来说，各种代替实施方式、实施例和运用技术变得明显。
像这样，本实施方式包含在此未记载的各种实施方式等。
产业上的可利用性
本实施方式的功率模块装置能够用于IGBT模块、二极管模块、MOS模块（Si、SiC、GaN）等半导体模块制作技术，能够应用于面向HEV（Hybrid Electric Vehicle，混合动力汽车）/EV（Electric Car，电动汽车）的逆变器、面向产业的逆变器、转换器等广泛的应用领域。
附图标记的说明
1…冷却构造体
10、10A…功率模块装置
3A~3D…冷却体块（冷却体单元）
5…侧面盖
7…注水口（注入口）
9…排水口（排出口）
12…冷却机构部
14…模块用冷却系统
16…散热装置
18…泵
20…栅极驱动基板
22…插通孔
30、30A、330A、330B、330C、330D…冷却装置（冷却体）
31、31A、331…冷却体部
31a、31Aa、331a…装配部
32、332a…导入口
33、33A、333…冷却水道
33B…最下部
33T…最上部
34、334a…导出口
35、35A、335…开口部
36、36A、108a、336…沟部
40、42、44…散热器
40a、42a、44a…安装部
40b、42b、44b…贯通孔
40c…冷却片（散热片或平板片）
40d、42d、44d…阶梯部
40e、42e、44e…沟部
42c…冷却针（散热针）
100、100A、100B…功率模块
102…接合材料
104…固定工具
106、108…O形环
110、602…封装（密封体）
112、600…半导体封装装置
112a、112b…2合1模块
112A…SiC MOSFET
112B…IGBT
112C…SiC T MOSFET
112D…SiC DI MOSFET
120、604…陶瓷基板
140、140A…3相交流逆变器
146、146A…电源或蓄电池
148…变流器
154…3相交流电动机部
224…n+漏极区域
224P…p+集电极区域
226、226N…半导体基板
228…p体区域
230…源极区域
230E…发射极区域
232…栅极绝缘膜
234…源极电极
234E…发射极电极
236…漏极电极
236C…集电极电极
238…栅极电极
238TG…沟槽栅电极
244、244U、244B…层间绝缘膜
300…电容器模块
331c…接合面部
500、510…功率控制单元
502、512…ECU
504…电动机
514…混合用冷却系统
516…发动机用散热装置
518…泵
6241、6244…信号基板
6221、6224…上表面板电极
Q1~Q6…半导体器件（SiC MOSFET、IGBT）
FB、PB…基端部。

Claims (19)

1.一种功率模块装置，其特征在于，具备：
功率模块，具有：进行功率的开关的半导体器件、对所述半导体器件的外围进行密封的密封体、和与所述密封体的一个表面接合的散热器；以及
冷却装置，在内表面具有冷却水流动的冷却水道，在设置于所述冷却水道的中途的开口部装配所述功率模块的所述散热器，
在所述冷却装置的所述开口部装配所述功率模块的所述散热器，以使所述冷却装置的存在所述开口部的一侧的内表面到与存在所述开口部的一侧相反侧的内表面的高度、与从所述冷却装置的与存在所述开口部的一侧相反侧的内表面到所述散热器的与所述密封体的接合面所相对的面的高度、实质上相同，
所述功率模块具备与所述半导体器件的电源端子或者输出端子连接的第一端子组和与所述半导体器件的控制端子或者感测端子连接的第二端子组，
所述第一端子组以从所述密封体的侧面在与所述接合面平行的方向即水平方向露出而从所述冷却水道露出的方式延伸，所述第二端子组在所述水平方向延伸后在与所述散热器分离的方向即垂直方向延伸。
2.根据权利要求1所述的功率模块装置，其特征在于，
所述冷却装置具有箱型的长方体形状，并且，还具备：
导入口，设置在所述长方体形状的一个面，将冷却水导入到所述冷却水道内；以及
导出口，设置在所述长方体形状的所述一个面或另一个面，将所述冷却水从所述冷却水道内导出。
3.根据权利要求1或2所述的功率模块装置，其特征在于，在所述冷却装置中配置有1个或多个所述开口部。
4.根据权利要求1所述的功率模块装置，其特征在于，所述散热器在与所述密封体的接合面所相对的面具备多个冷却片或多个冷却针。
5.根据权利要求1所述的功率模块装置，其特征在于，在所述散热器与所述冷却水道的接触面形成有用于保持不透水的O形环装配用的沟。
6.根据权利要求1所述的功率模块装置，其特征在于，所述功率模块具备IGBT、二极管、Si类MOSFET、SiC类MOSFET、GaN类FET任一个元件或者多个元件。
7.根据权利要求1所述的功率模块装置，其特征在于，在所述密封体的与所述散热器的接合面相反侧的面还装载有用于对所述功率模块的开关进行控制的控制电路基板。
8.一种功率模块装置，其特征在于，分别具备多个：
功率模块，具有：进行功率的开关的半导体器件、对所述半导体器件的外围进行密封的密封体、和与所述密封体的一个表面接合的散热器；以及
功率模块用的冷却装置，具有：导入口和导出口、冷却水从所述导入口向所述导出口流动的冷却水道、以及设置在所述冷却水道的中途并且用于装配所述散热器的开口部，
以将所述冷却水道的所述导入口和所述导出口彼此连结的方式立体地组装多个冷却装置而成，
所述多个冷却装置具有相同的形状，所述相同的形状还具备用于将冷却水注入到所述冷却水道内的注入口、以及用于排出在所述冷却水道内流动的所述冷却水的排出口，
除了所述多个冷却装置的任一个之外的其他的冷却装置的所述注入口被闭塞，
除了所述多个冷却装置的另任一个之外的其他的冷却装置的所述排出口被闭塞。
9.根据权利要求8所述的功率模块装置，其特征在于，还具备：
电容器模块，收纳于壳体内；以及
电容器模块用的冷却装置，具有：将冷却水导入到所述冷却水道内的导入口和将所述冷却水从所述冷却水道内导出的导出口、以及所述冷却水从所述导入口向所述导出口流动的电容器模块用的冷却水道，在所述电容器模块用的冷却水道的一个表面配置所述电容器模块，
被组入到所述冷却水道的连结的一部分而成。
10.根据权利要求8或9所述的功率模块装置，其特征在于，
所述冷却装置具有箱型的长方体形状，
通过在与形成所述导入口的面和形成所述导出口的面相对的面以外将相互相邻的所述冷却装置的、一个冷却装置的所述导入口与另一个冷却装置的所述导出口彼此连结而成为立体的结构。
11.根据权利要求8所述的功率模块装置，其特征在于，所述散热器在与所述密封体的接合面所相对的面具备多个冷却片或冷却针。
12.根据权利要求8所述的功率模块装置，其特征在于，
将4个所述冷却装置连结形成为环状而成，
所述冷却水以在从1个所述注入口注入之后在所述冷却水道中向2个方向分流而之后进行合流而从1个所述排出口排出的方式流动。
13.根据权利要求8所述的功率模块装置，其特征在于，在所述功率模块用的冷却装置的所述开口部装配所述功率模块的所述散热器，以使所述冷却水道的存在所述开口部的一侧的内表面到与存在所述开口部的一侧相反侧的内表面的高度、与从所述冷却水道的与存在所述开口部的一侧相反侧的内表面到所述散热器的与所述密封体的接合面所相对的面的高度、实质上相同。
14.根据权利要求8所述的功率模块装置，其特征在于，所述功率模块具备IGBT、二极管、Si类MOSFET、SiC类MOSFET、GaN类FET任一个元件或者多个元件。
15.根据权利要求8所述的功率模块装置，其特征在于，在所述密封体的与所述散热器的接合面相反侧的面还装载有用于对所述功率模块的开关进行控制的栅极驱动基板。
16.根据权利要求9所述的功率模块装置，其特征在于，具备：
第一~第三单元，所述功率模块以构成二合一模块的方式被装配在所述功率模块用的冷却装置上；以及
第四单元，所述电容器模块被装配在所述电容器模块用的冷却装置上，
将所述第一~所述第四单元立体地组装成四边框状，构成六合一模块类型的逆变器。
17.一种电动汽车或混合动力汽车，其特征在于，装载有根据权利要求1~16的任一项所述的功率模块装置、以及对所述功率模块装置的工作进行控制的ECU装置。
18.根据权利要求17所述的电动汽车或混合动力汽车，其特征在于，具备冷却系统，所述冷却系统用于导入由于所述功率模块装置而温度上升后的所述冷却水，降低导入后的所述冷却水的温度，将冷却后的所述冷却水向所述冷却装置送出。
19.根据权利要求18所述的电动汽车或混合动力汽车，其特征在于，所述冷却系统由专用的散热装置和泵构成。
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