JP3797040B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置に関し、特に、組立工数の低減と半導体チップの冷却性能を改善したものである。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
トランジスター、ＩＧＢＴ、サイリスターなどの半導体チップを用いて直流電力を交流電力に変換するインバーターや、交流電力を直流電力に変換するコンバーターなどの半導体装置が知られている。これらの半導体装置では、電力が大きくなるほど半導体チップからの放熱量が多くなり、半導体チップに冷却器を取り付けて冷却を行う必要がある。
【０００３】
図７は、ＩＧＢＴ（Ｔ１〜Ｔ６）とダイオード（Ｄ１〜Ｄ６）を用いて直流Ｐ，Ｎを交流Ｕ，Ｖ，Ｗに変換する電力変換装置、すなわちインバーターの電力変換部の回路を示す。また、図８は、ＩＧＢＴとダイオードから成る半導体チップを冷却器に取り付けたインバーター電力変換部の上面図である。
この例では、一対のＩＧＢＴとダイオードから成る半導体チップ１は銅（またはアルミ）貼絶縁基板３上に形成されてモジュール化され、計６個の半導体モジュールがヒートシンク５に取り付けられている。半導体モジュールの両側には直流Ｐ相バスバー６ｃ、直流Ｎ相バスバー６ｅおよび三相交流Ｕ，Ｖ，Ｗの各バスバー６ｅｃが配置され、それぞれ樹脂モールド１２により絶縁されてヒートシンク５に取り付けられている。各半導体チップ１のＩＧＢＴとダイオードの電極は、ボンディングワイヤー７によりそれぞれバスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃに接続されている。また、ヒートシンク５は冷却ジャケット（筐体）９に取り付けられ、両者の間に放熱グリース８が塗布されている。
【０００４】
図９はインバーター電力変換部の断面図である。なお、この断面図は図８に示すインバーター電力変換部に対応するものではないが、図８に示す構成機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して説明する。
半導体チップ１は高温はんだ２により銅（またはアルミ）貼絶縁基板３に接合され、さらに銅（アルミ）貼絶縁基板３は低温はんだ４によりヒートシンク５に接合されて、ヒートシンク５上に半導体チップ１と銅（アルミ）貼絶縁基板３が積層されている。また、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃは樹脂モールド１２により絶縁されてヒートシンク５に取り付けられている。半導体チップ１は銅（アルミ）貼絶縁基板３によりヒートシンク５と絶縁され、またバスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃはそれぞれ樹脂モールド１２によりヒートシンク５と絶縁されているので、半導体チップ１の一方の電極とバスバー６ｅ、６ｃ、６ｅｃとの間はボンディングワイヤー７により接続されている。
【０００５】
半導体チップ１とバスバー６ｅ、６ｃ、６ｅｃが積層されたヒートシンク５は、ボルト１１により冷却ジャケット（筐体）９に取り付けられる。ヒートシンク５と冷却ジャケット９との間には放熱グリース８が塗布され、熱伝導性が改善されている。冷却ジャケット９には冷媒１０が循環されており、半導体チップ１から発生した熱は絶縁基板３、ヒートシンク５、冷却ジャケット９を介して冷媒１０に吸収される。
【０００６】
このように、従来の半導体装置では、部品管理の手間を省き、組立工数を削減するために、ヒートシンク５上に半導体チップ１やバスバー６ｅ、６ｃ、６ｅｃを接着してモジュール化し、このモジュールを冷却ジャケット９に取り付けている。
【０００７】
しかし、この実装方法によれば、発熱源である半導体チップ１と冷却器である冷却ジャケット９との間に高温はんだ２、銅（アルミ）貼絶縁基板３、低温はんだ４、ヒートシンク５の多数の部材が介在しているので熱抵抗が大きく、半導体チップ１の熱を充分に冷却ジャケット９へ伝えることができないという問題がある。
【０００８】
この問題を解決するために、半導体チップ１と冷却ジャケット９との間に介在する部材をできる限り少なくした、図１０に示すような実装方法が考えられている。なお、図１０に示すインバーター電力変換部の断面図は図８に示すインバーター電力変換部に対応するものではないが、図８に示す構成機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して説明する。
この半導体チップ１の実装方法では、図８および図９に示す実装方法よりも銅（アルミ）貼絶縁基板３の面積を大きくし、この銅（アルミ）貼絶縁基板３上に半導体チップ１をはんだ付けするとともに、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃを樹脂モールド１２で絶縁して銅（アルミ）貼絶縁基板３上に取り付け、ボルト１１により銅（アルミ）貼絶縁基板３を放熱グリース８を介して直接、冷却ジャケット９に取り付けている。この実装方法によれば、半導体チップ１と冷却ジャケット９との間に介在していた低温はんだ４およびヒートシンク５を省くことができ、そのぶんだけ熱抵抗が小さくなって半導体チップ１の熱が冷却ジャケット９へ伝わりやすくなる。
【０００９】
ところが、銅（アルミ）貼絶縁基板３は絶縁基板の表面に銅板またはアルミ板を張り付けたものであり、他の部材に比べて熱抵抗が大きく、低温はんだ４およびヒートシンク５を省いても後者の実装方法では放熱性の改善効果が小さいという問題がある。
【００１０】
さらに、銅（アルミ）貼絶縁基板３はたわみやすく、しかも面積が大きいので、どの部分も均一な接着圧で冷却ジャケット９に密着させるのは困難であり、接着面の熱抵抗が不均一になってしまう。したがって、熱抵抗が大きい部分を基準にして半導体チップ１の容量を制限しなければならず、冷却性能の大きな改善は望めない。
【００１１】
本発明の目的は、半導体装置の組立工数を削減し、冷却性能を向上させることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（１） 発明の第１の実施の形態を示す図２に対応づけて請求項１の発明を説明すると、請求項１の発明は、一方の面に電極を形成した半導体チップ１の前記電極面にバスバー６ｃ、６ｅｃを接合し、半導体チップ１を接合した複数のバスバー６ｃ、６ｅｃを、各バスバーの半導体チップが接合されている側の面の少なくとも一部を除いて樹脂モールドすることにより固定して半導体モジュール１３を形成し、半導体モジュール１３と冷却器９との間に絶縁体１４を挟み、バスバー６ｃ、６ｅｃを絶縁体１４に接触させた状態で半導体モジュール１３に冷却器９を取り付けた半導体装置であって、半導体モジュール１３の冷却器９取り付け面において、バスバー６ｃ、６ｅｃを樹脂モールド部よりも突出させる。
（２） 発明の第２の実施の形態を示す図３に対応づけて請求項２の発明を説明すると、請求項２の発明は、一方の面に電極を形成した半導体チップ１の前記電極面にバスバー６ｃ、６ｅｃを接合し、半導体チップ１を接合した複数のバスバー６ｃ、６ｅｃを樹脂モールド１２により固定して半導体モジュール１３を形成し、半導体モジュール１３に絶縁体１４を挟んで冷却器９を取り付けた半導体装置であって、冷却器９の半導体モジュール１３取り付け面において、バスバー６ｃ、６ｅｃに対向する部分を樹脂モールド部に対向する部分よりも突出させる。
（３） 発明の第２および第３の実施の形態を示す図３および図４に対応づけて請求項３の発明を説明すると、請求項３の発明は、半導体モジュール１３と冷却器９との間に設置する絶縁体１４を、バスバー６ｃ、６ｅｃと冷却器９との間にのみ設置するようにしたものである。
（４） 発明の第４の実施の形態を示す図５に対応づけて請求項４の発明を説明すると、請求項４の発明は、半導体チップ１とバスバー６ｃ、６ｅｃとの間に緩衝材１５を設置したものである。
【００１３】
上述した課題を解決するための手段の項では、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定されるものではない。
【００１４】
【発明の効果】
（１） 請求項１の発明によれば、一方の面に電極を形成した半導体チップの電極面にバスバーを接合し、半導体チップを接合した複数のバスバーを、各バスバーの半導体チップが接合されている側の面の少なくとも一部を除いて樹脂モールドすることにより固定して半導体モジュールを形成する。さらに、半導体モジュールと冷却器との間に絶縁体を挟み、バスバーを絶縁体に接触させた状態で半導体モジュールに冷却器を取り付ける。このとき、半導体モジュールの冷却器取り付け面においてバスバーを樹脂モールド部よりも突出させて半導体モジュールを形成したので、発熱源の半導体チップから冷却器までの間に介在する部材が従来よりも少なくなり、熱抵抗が減少して半導体チップの冷却性能を向上させることができる。また、半導体装置を組み立てる際の部品点数が減少し、部品管理の手間と組立工数を削減することができる。さらに、半導体チップの電極面をバスバーに直接、接合したので、その分だけボンディングワイヤーやバスバーなどの配線材料を省くことができ、組立工数および検査工数を削減することができる。
また、半導体チップを接合したバスバーを樹脂モールドにより固定し、半導体モジュールの冷却器取り付け面において、バスバーを樹脂モールドの部分よりも突出させるようにしたので、半導体モジュールを冷却器に取り付けるときに強く接着しても半導体モジュールの中央部のたわみや反りが少なく、バスバーの突出面で冷却器に接着するため、すべてのバスバーが均一に冷却器に強く密着し、接着面の熱抵抗が均一でしかも小さくなり、半導体チップの冷却性能を向上させることができる。
（２） 請求項２の発明によれば、一方の面に電極を形成した半導体チップの電極面にバスバーを接合し、半導体チップを接合した複数のバスバーを樹脂モールドにより固定して半導体モジュールを形成する。このとき、冷却器の半導体モジュール取り付け面においてバスバーに対向する部分を樹脂モールド部に対向する部分よりも突出させて半導体モジュールを形成し、その半導体モジュールに絶縁体を挟んで冷却器を取り付けたので、発熱源の半導体チップから冷却器までの間に介在する部材が従来よりも少なくなり、熱抵抗が減少して半導体チップの冷却性能を向上させることができる。また、半導体装置を組み立てる際の部品点数が減少し、部品管理の手間と組立工数を削減することができる。さらに、半導体チップの電極面をバスバーに直接、接合したので、その分だけボンディングワイヤーやバスバーなどの配線材料を省くことができ、組立工数および検査工数を削減することができる。
また、半導体チップを接合したバスバーを樹脂モールドにより固定し、冷却器の半導体モジュール取り付け面において、バスバーに対向する部分を樹脂モールド部に対向する部分よりも突出させるようにしたので、半導体モジュールを冷却器に取り付けるときに強く接着しても半導体モジュールの中央部のたわみや反りが少なく、バスバーが冷却ジャケットの突出面に接着するため、すべてのバスバーが均一に冷却器に強く密着し、接着面の熱抵抗が均一でしかも小さくなり、半導体チップの冷却性能を向上させることができる。
（３） 請求項３の発明によれば、半導体モジュールと冷却器との間に設置する絶縁体を、バスバーと冷却器との間にのみ設置するようにしたので、絶縁体の使用量が少なくて済み、装置のコストを削減することができる。
（４） 請求項４の発明によれば、半導体チップとバスバーとの間に緩衝材を設置するようにしたので、半導体チップとはんだなどの接合剤への応力を緩和することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図７に示すインバーターの電力変換部を例に上げて発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
《発明の第１の実施の形態》
図１は第１の実施の形態のインバーター電力変換部の上面図である。また、図２は、図１に示すインバーター電力変換部のＹ−Ｙ’部の断面図である。なお、図７〜図１０に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して説明する。
【００１７】
半導体チップ１の一方の面に電極を形成し、その電極面をはんだ２によりバスバー６ｃ、６ｅｃに接合することによって、半導体チップ１の電極がバスバー６ｃ、６ｅｃに電気的に接続される。また、半導体チップ１の前記電極面と反対の面（表面）に電極を形成し、ボンディングワイヤー７によりバスバー６ｅ、６ｅｃに接続する。
【００１８】
半導体チップ１を接合したバスバー６ｃ、６ｅｃを含む直流Ｐ、Ｎ相と三相交流Ｕ、Ｖ、Ｗ相のバスバー６ｅ、６ｃ、６ｅｃを樹脂モールド１２により固定し、インバーター電力変換部の半導体モジュール１３を形成する。そして、半導体モジュール１３をボルト１１により絶縁体１４を挟んで冷却ジャケット９に取り付ける。
【００１９】
ここで、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃを樹脂モールド１２により固定して半導体モジュール１３を形成する際に、図２に示すように半導体モジュール１３の冷却ジャケット９取り付け面において、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃの最下面、すなわち絶縁体１４を介して冷却ジャケット９に接着する面が、樹脂モールド１２の最下面よりも低くなるように形成する。つまり、半導体モジュール１３の冷却ジャケット９取り付け面において、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃを樹脂モールド部よりも冷却ジャケット９の方に突出させ、半導体モジュール１３を絶縁体１４を挟んで冷却ジャケット９に取り付けるときに、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃの最下面と絶縁体１４との接触が阻害されないようにする。
【００２０】
このように構成されたインバーター電力変換部の半導体モジュール１３を、ボルト１１により絶縁体１４を挟んで冷却ジャケット９に取り付けると、樹脂モールド部より冷却ジャケット９の方に突出したバスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃの最下面が絶縁体１４を介して冷却ジャケット９に接着し、半導体チップ１の熱は高温はんだ２、バスバー６ｃ、６ｅｃおよび絶縁体１４を介して冷却ジャケット９へ伝わり、冷却ジャケット９の内部を循環する冷媒１０により吸収される。
【００２１】
この第１の実施の形態によれば、一方の面に電極を形成した半導体チップ１の電極面にバスバー６ｃ、６ｅｃを接合し、半導体チップ１を接合したバスバーを含む複数のバスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃを樹脂モールド１２により固定して半導体モジュール１３を形成し、この半導体モジュール１３に絶縁体１４を挟んで冷却ジャケット９を取り付けるようにしたので、発熱源の半導体チップ１から冷却器の冷却ジャケット９までの間に介在する部材が従来よりも少なくなり、熱抵抗が減少して半導体チップ１の冷却性能を向上させることができる。また、半導体装置を組み立てる際の部品点数が減少し、部品管理の手間と組立工数を削減することができる。さらに、半導体チップ１の電極面をバスバー６ｃ、６ｅｃに直接、接合したので、その分だけボンディングワイヤーやバスバーなどの配線材料を省くことができ、組立工数および検査工数を削減することができる。
【００２２】
また、半導体チップ１を接合したバスバーを含むすべてのバスバー６ｃ、６ｅｃを樹脂モールド１２により固定し、半導体モジュール１３の冷却ジャケット９取り付け面において、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃを樹脂モールド１２の部分よりも突出させるようにしたので、半導体モジュール１３を冷却ジャケット９に取り付けるときに強く接着しても半導体モジュール１３の中央部のたわみや反りが少なく、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃの突出面で冷却ジャケット９に接着するため、すべてのバスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃが均一に冷却ジャケット９に強く密着し、接着面の熱抵抗が均一でしかも小さくなり、半導体チップ１の冷却性能を向上させることができる。
【００２３】
なお、半導体モジュール１３と冷却ジャケット９との間に設置する絶縁体１４を、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃと冷却ジャケット９との間にのみ設置するようにすれば、絶縁体１４の使用量が少なくて済み、装置のコストを削減することができる。
【００２４】
《発明の第２の実施の形態》
図３は第２の実施の形態のインバーター電力変換部の断面図である。なお、図１、図２、図７〜図１０に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して説明する。
図２に示す第１の実施の形態では、半導体モジュール１３の冷却ジャケット９取り付け面において、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃを樹脂モールド部よりも冷却ジャケット９の方に突出させるようにした。
【００２５】
これに対し第２の実施の形態では、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃを樹脂モールド部よりも突出させる代わりに、図３に示すように冷却ジャケット９の半導体モジュール１３取り付け面において、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃに対向する部分を樹脂モールド部に対向する部分よりも半導体モジュール１３の方へ突出させ、その突出部の上面に絶縁体１４を設置する。
【００２６】
なお、この第２の実施の形態では、冷却ジャケット９の半導体モジュール１３取り付け面の内の、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃに対向する部分を樹脂モールド部に対向する部分よりも突出させているので、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃの最下面が樹脂モールド部の最下面と同一面か、またはバスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃの最下面が樹脂モールド部の最下面よりも高くなるように形成してもよい。ただし、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃの最下面を樹脂モールド部の最下面よりも高くする場合には、半導体モジュール１３を絶縁体１４を挟んで冷却ジャケット９に取り付けたときに、半導体モジュール１３の樹脂モールド部と冷却ジャケット９との間にわずかな隙間が形成されるようにしなければならない。
【００２７】
このように構成されたインバーター電力変換部の半導体モジュール１３を、ボルト１１により絶縁体１４を挟んで冷却ジャケット９に取り付けると、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃの最下面が絶縁体１４を介して冷却ジャケット９の凸部の上面に接着し、半導体チップ１の熱がはんだ２、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃおよび絶縁体１４を介して冷却ジャケット９へ伝わり、冷却ジャケット９の内部を循環する冷媒１０により吸収される。
【００２８】
このように、この第２の実施の形態によれば、一方の面に電極を形成した半導体チップ１の電極面にバスバー６ｃ、６ｅｃを接合し、半導体チップ１を接合したバスバー６ｃ、６ｅｃを含む複数のバスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃを樹脂モールド１２により固定して半導体モジュール１３を形成し、この半導体モジュール１３に絶縁体１４を挟んで冷却ジャケット９を取り付けるようにしたので、発熱源の半導体チップ１から冷却器の冷却ジャケット９までの間に介在する部材が従来よりも少なくなり、熱抵抗が減少して半導体チップ１の冷却性能を向上させることができる。また、半導体装置を組み立てる際の部品点数が減少し、部品管理の手間と組立工数を削減することができる。さらに、半導体チップ１の電極面をバスバー６ｃ、６ｅｃに直接、接合したので、その分だけボンディングワイヤーやバスバーなどの配線材料を省くことができ、組立工数および検査工数を削減することができる。
【００２９】
また、半導体チップ１を接合したバスバー６ｃ、６ｅｃを含むすべてのバスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃを樹脂モールド１２により固定し、冷却ジャケット９の半導体モジュール１３取り付け面において、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃに対向する部分を樹脂モールド部に対向する部分よりも半導体モジュール１３の方へ突出させるようにしたので、半導体モジュール１３を冷却ジャケット９に取り付けるときに強く接着しても半導体モジュール１３の中央部のたわみや反りが少なく、冷却ジャケット９の突出面でバスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃに接着するため、すべてのバスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃが冷却ジャケット９に強く均一に密着し、接着面の熱抵抗が均一でしかも小さくなり、半導体チップ１の冷却性能を向上させることができる。
【００３０】
さらに、半導体モジュール１３と冷却ジャケット９との間に設置する絶縁体１４を、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃと冷却ジャケット９との間にのみ設置するようにしたので、絶縁体１４の使用量が少なくて済み、装置のコストを削減することができる。
【００３１】
《発明の第３の実施の形態》
図４は第３の実施の形態のインバーター電力変換部の断面図である。なお、図１、図２、図７〜図１０に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して説明する。
図２に示す第１の実施の形態では、インバーター電力変換部の半導体モジュール１３と冷却ジャケット９との間に１枚の絶縁体１４を挟み、半導体モジュール１３を冷却ジャケット９に締め付けた。
【００３２】
これに対しこの第３の実施の形態では、冷却ジャケット９との接着面に絶縁膜１４Ａを有するバスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃを用い、バスバー6ｃ、６ｅ、６ｅｃと冷却ジャケット９との間を絶縁する。これにより、絶縁膜１４Ａの使用量が少なくて済み、装置のコストを削減することができる。また、上述した第１および第２の実施の形態に比べ、絶縁体１４をフラットに且つ所定の位置に正確に設置する手間が省かれるため、生産性が向上する。さらに、絶縁体とバスバーとの間の気泡の発生による熱伝導性低下を避けることもできる。
【００３３】
《発明の第４の実施の形態》
図５は第４の実施の形態のインバーター電力変換部の断面図である。なお、なお、図１、図２、図７〜図１０に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して説明する。
この第４の実施の形態と図２に示す第１の実施の形態との相違点は、第１の実施の形態では半導体チップ１の電極面を直接、バスバー６ｃ、６ｅｃにはんだ付けする例を示したが、この第４の実施の形態では、表面に電気伝導性および熱伝導性のよい例えばモリブデンＭoやタングステンＷなどの緩衝材１５を有するバスバー６ｃ、６ｅｃを用い、半導体チップ１の電極面を緩衝材１５を介してバスバー６ｃ、６ｅｃにはんだ付けする。なお、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃを樹脂モールド１２により固定した後に、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃの表面に緩衝材１５を積層するようにしてもよい。
【００３４】
この第４の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態の効果に加え、半導体チップ１とバスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃとの間に設置した緩衝材１５により、半導体チップ１とはんだ２への応力を緩和することができる。
【００３５】
なお、絶縁体１４および絶縁膜１４Ａはシリコンとアルミナの複合材などが考えられるが、機能や信頼性上必要な絶縁性と放熱性を有する限り、アクリル系、エポキシ系、イミド系、セラミック系などのあらゆる材質のものを使用することができる。
【００３６】
上述した各実施の形態では、ボルト１１によりインバーター電力変換部の半導体モジュール１３を絶縁体１４を挟んで冷却ジャケット９に締め付ける例を示したが、リベットやバネ材などにより半導体モジュール１３を冷却ジャケットに接着するようにしてもよい。
【００３７】
また、上述した各実施の形態では、半導体チップ１をはんだ２によりバスバー６ｃ、６ｅｃにダイボンドする例を示したが、はんだ２の代わりに電気伝導性を有する接着剤などでダイボンドしてもよい。
【００３８】
上述した各実施の形態では、冷却ジャケット９内を循環する冷媒１０により半導体チップ１の熱を吸収する例を示したが、図６に示すように、冷却ジャケット９にフィンを設置し、このフィン部に冷却風を吹き付けて半導体チップ１からの熱を吸収するようにしてもよい。
【００３９】
なお、上述したした各実施の形態において、絶縁体１４と冷却ジャケット９との間、および絶縁体１４とバスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃとの間に放熱グリースを塗布することによって、さらに熱伝導性をよくすることができる。
【００４０】
上述したした各実施の形態では、半導体装置としてインバーターの電力変換部を例に上げて説明したが、本発明はインバーター電力変換部に限定されず、インバーター電力変換部以外の半導体装置にも応用することができ、上述したと同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施の形態のインバーター電力変換部の上面図である。
【図２】 第１の実施の形態のインバーター電力変換部の断面図である。
【図３】 第２の実施の形態のインバーター電力変換部の断面図である。
【図４】 第３の実施の形態のインバーター電力変換部の断面図である。
【図５】 第４の実施の形態のインバーター電力変換部の断面図である。
【図６】 冷却ジャケットの冷却方法の変形例を示すインバーター電力変換部の断面図である。
【図７】 インバーターの電力変換部の回路図である。
【図８】 従来のインバーター電力変換部の上面図である。
【図９】 従来のインバーター電力変換部の断面図である。
【図１０】 従来の他のインバーター電力変換部の断面図である。
【符号の説明】
１ 半導体チップ
２ 高温はんだ
３ 銅（またはアルミ）貼絶縁基板
４ 低温はんだ
６ｃ、６ｅ、６ｅｃ バスバー
７ ボンディングワイヤー
９ 冷却ジャケット
１０ 冷媒
１１ ボルト
１２ 樹脂モールド
１３ 半導体モジュール
１４ 絶縁体
１４Ａ 絶縁膜
１５ 緩衝材
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置に関し、特に、組立工数の低減と半導体チップの冷却性能を改善したものである。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
トランジスター、ＩＧＢＴ、サイリスターなどの半導体チップを用いて直流電力を交流電力に変換するインバーターや、交流電力を直流電力に変換するコンバーターなどの半導体装置が知られている。これらの半導体装置では、電力が大きくなるほど半導体チップからの放熱量が多くなり、半導体チップに冷却器を取り付けて冷却を行う必要がある。
【０００３】
図７は、ＩＧＢＴ（Ｔ１〜Ｔ６）とダイオード（Ｄ１〜Ｄ６）を用いて直流Ｐ，Ｎを交流Ｕ，Ｖ，Ｗに変換する電力変換装置、すなわちインバーターの電力変換部の回路を示す。また、図８は、ＩＧＢＴとダイオードから成る半導体チップを冷却器に取り付けたインバーター電力変換部の上面図である。
この例では、一対のＩＧＢＴとダイオードから成る半導体チップ１は銅（またはアルミ）貼絶縁基板３上に形成されてモジュール化され、計６個の半導体モジュールがヒートシンク５に取り付けられている。半導体モジュールの両側には直流Ｐ相バスバー６ｃ、直流Ｎ相バスバー６ｅおよび三相交流Ｕ，Ｖ，Ｗの各バスバー６ｅｃが配置され、それぞれ樹脂モールド１２により絶縁されてヒートシンク５に取り付けられている。各半導体チップ１のＩＧＢＴとダイオードの電極は、ボンディングワイヤー７によりそれぞれバスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃに接続されている。また、ヒートシンク５は冷却ジャケット（筐体）９に取り付けられ、両者の間に放熱グリース８が塗布されている。
【０００４】
図９はインバーター電力変換部の断面図である。なお、この断面図は図８に示すインバーター電力変換部に対応するものではないが、図８に示す構成機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して説明する。
半導体チップ１は高温はんだ２により銅（またはアルミ）貼絶縁基板３に接合され、さらに銅（アルミ）貼絶縁基板３は低温はんだ４によりヒートシンク５に接合されて、ヒートシンク５上に半導体チップ１と銅（アルミ）貼絶縁基板３が積層されている。また、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃは樹脂モールド１２により絶縁されてヒートシンク５に取り付けられている。半導体チップ１は銅（アルミ）貼絶縁基板３によりヒートシンク５と絶縁され、またバスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃはそれぞれ樹脂モールド１２によりヒートシンク５と絶縁されているので、半導体チップ１の一方の電極とバスバー６ｅ、６ｃ、６ｅｃとの間はボンディングワイヤー７により接続されている。
【０００５】
半導体チップ１とバスバー６ｅ、６ｃ、６ｅｃが積層されたヒートシンク５は、ボルト１１により冷却ジャケット（筐体）９に取り付けられる。ヒートシンク５と冷却ジャケット９との間には放熱グリース８が塗布され、熱伝導性が改善されている。冷却ジャケット９には冷媒１０が循環されており、半導体チップ１から発生した熱は絶縁基板３、ヒートシンク５、冷却ジャケット９を介して冷媒１０に吸収される。
【０００６】
このように、従来の半導体装置では、部品管理の手間を省き、組立工数を削減するために、ヒートシンク５上に半導体チップ１やバスバー６ｅ、６ｃ、６ｅｃを接着してモジュール化し、このモジュールを冷却ジャケット９に取り付けている。
【０００７】
しかし、この実装方法によれば、発熱源である半導体チップ１と冷却器である冷却ジャケット９との間に高温はんだ２、銅（アルミ）貼絶縁基板３、低温はんだ４、ヒートシンク５の多数の部材が介在しているので熱抵抗が大きく、半導体チップ１の熱を充分に冷却ジャケット９へ伝えることができないという問題がある。
【０００８】
この問題を解決するために、半導体チップ１と冷却ジャケット９との間に介在する部材をできる限り少なくした、図１０に示すような実装方法が考えられている。なお、図１０に示すインバーター電力変換部の断面図は図８に示すインバーター電力変換部に対応するものではないが、図８に示す構成機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して説明する。
この半導体チップ１の実装方法では、図８および図９に示す実装方法よりも銅（アルミ）貼絶縁基板３の面積を大きくし、この銅（アルミ）貼絶縁基板３上に半導体チップ１をはんだ付けするとともに、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃを樹脂モールド１２で絶縁して銅（アルミ）貼絶縁基板３上に取り付け、ボルト１１により銅（アルミ）貼絶縁基板３を放熱グリース８を介して直接、冷却ジャケット９に取り付けている。この実装方法によれば、半導体チップ１と冷却ジャケット９との間に介在していた低温はんだ４およびヒートシンク５を省くことができ、そのぶんだけ熱抵抗が小さくなって半導体チップ１の熱が冷却ジャケット９へ伝わりやすくなる。
【０００９】
ところが、銅（アルミ）貼絶縁基板３は絶縁基板の表面に銅板またはアルミ板を張り付けたものであり、他の部材に比べて熱抵抗が大きく、低温はんだ４およびヒートシンク５を省いても後者の実装方法では放熱性の改善効果が小さいという問題がある。
【００１０】
さらに、銅（アルミ）貼絶縁基板３はたわみやすく、しかも面積が大きいので、どの部分も均一な接着圧で冷却ジャケット９に密着させるのは困難であり、接着面の熱抵抗が不均一になってしまう。したがって、熱抵抗が大きい部分を基準にして半導体チップ１の容量を制限しなければならず、冷却性能の大きな改善は望めない。
【００１１】
本発明の目的は、半導体装置の組立工数を削減し、冷却性能を向上させることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（１） 発明の第１の実施の形態を示す図２に対応づけて請求項１の発明を説明すると、請求項１の発明は、一方の面に電極を形成した半導体チップ１の前記電極面にバスバー６ｃ、６ｅｃを接合し、半導体チップ１を接合した複数のバスバー６ｃ、６ｅｃを、各バスバーの半導体チップが接合されている側の面の少なくとも一部を除いて樹脂モールドすることにより固定して半導体モジュール１３を形成し、半導体モジュール１３と冷却器９との間に絶縁体１４を挟み、バスバー６ｃ、６ｅｃを絶縁体１４に接触させた状態で半導体モジュール１３に冷却器９を取り付けた半導体装置であって、半導体モジュール１３の冷却器９取り付け面において、バスバー６ｃ、６ｅｃを樹脂モールド部よりも突出させる。
（２） 発明の第２の実施の形態を示す図３に対応づけて請求項２の発明を説明すると、請求項２の発明は、一方の面に電極を形成した半導体チップ１の前記電極面にバスバー６ｃ、６ｅｃを接合し、半導体チップ１を接合した複数のバスバー６ｃ、６ｅｃを樹脂モールド１２により固定して半導体モジュール１３を形成し、半導体モジュール１３に絶縁体１４を挟んで冷却器９を取り付けた半導体装置であって、冷却器９の半導体モジュール１３取り付け面において、バスバー６ｃ、６ｅｃに対向する部分を樹脂モールド部に対向する部分よりも突出させる。
（３） 発明の第２および第３の実施の形態を示す図３および図４に対応づけて請求項３の発明を説明すると、請求項３の発明は、半導体モジュール１３と冷却器９との間に設置する絶縁体１４を、バスバー６ｃ、６ｅｃと冷却器９との間にのみ設置するようにしたものである。
（４） 発明の第４の実施の形態を示す図５に対応づけて請求項４の発明を説明すると、請求項４の発明は、半導体チップ１とバスバー６ｃ、６ｅｃとの間に緩衝材１５を設置したものである。
【００１３】
上述した課題を解決するための手段の項では、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定されるものではない。
【００１４】
【発明の効果】
（１） 請求項１の発明によれば、一方の面に電極を形成した半導体チップの電極面にバスバーを接合し、半導体チップを接合した複数のバスバーを、各バスバーの半導体チップが接合されている側の面の少なくとも一部を除いて樹脂モールドすることにより固定して半導体モジュールを形成する。さらに、半導体モジュールと冷却器との間に絶縁体を挟み、バスバーを絶縁体に接触させた状態で半導体モジュールに冷却器を取り付ける。このとき、半導体モジュールの冷却器取り付け面においてバスバーを樹脂モールド部よりも突出させて半導体モジュールを形成したので、発熱源の半導体チップから冷却器までの間に介在する部材が従来よりも少なくなり、熱抵抗が減少して半導体チップの冷却性能を向上させることができる。また、半導体装置を組み立てる際の部品点数が減少し、部品管理の手間と組立工数を削減することができる。さらに、半導体チップの電極面をバスバーに直接、接合したので、その分だけボンディングワイヤーやバスバーなどの配線材料を省くことができ、組立工数および検査工数を削減することができる。
また、半導体チップを接合したバスバーを樹脂モールドにより固定し、半導体モジュールの冷却器取り付け面において、バスバーを樹脂モールドの部分よりも突出させるようにしたので、半導体モジュールを冷却器に取り付けるときに強く接着しても半導体モジュールの中央部のたわみや反りが少なく、バスバーの突出面で冷却器に接着するため、すべてのバスバーが均一に冷却器に強く密着し、接着面の熱抵抗が均一でしかも小さくなり、半導体チップの冷却性能を向上させることができる。
（２） 請求項２の発明によれば、一方の面に電極を形成した半導体チップの電極面にバスバーを接合し、半導体チップを接合した複数のバスバーを樹脂モールドにより固定して半導体モジュールを形成する。このとき、冷却器の半導体モジュール取り付け面においてバスバーに対向する部分を樹脂モールド部に対向する部分よりも突出させて半導体モジュールを形成し、その半導体モジュールに絶縁体を挟んで冷却器を取り付けたので、発熱源の半導体チップから冷却器までの間に介在する部材が従来よりも少なくなり、熱抵抗が減少して半導体チップの冷却性能を向上させることができる。また、半導体装置を組み立てる際の部品点数が減少し、部品管理の手間と組立工数を削減することができる。さらに、半導体チップの電極面をバスバーに直接、接合したので、その分だけボンディングワイヤーやバスバーなどの配線材料を省くことができ、組立工数および検査工数を削減することができる。
また、半導体チップを接合したバスバーを樹脂モールドにより固定し、冷却器の半導体モジュール取り付け面において、バスバーに対向する部分を樹脂モールド部に対向する部分よりも突出させるようにしたので、半導体モジュールを冷却器に取り付けるときに強く接着しても半導体モジュールの中央部のたわみや反りが少なく、バスバーが冷却ジャケットの突出面に接着するため、すべてのバスバーが均一に冷却器に強く密着し、接着面の熱抵抗が均一でしかも小さくなり、半導体チップの冷却性能を向上させることができる。
（３） 請求項３の発明によれば、半導体モジュールと冷却器との間に設置する絶縁体を、バスバーと冷却器との間にのみ設置するようにしたので、絶縁体の使用量が少なくて済み、装置のコストを削減することができる。
（４） 請求項４の発明によれば、半導体チップとバスバーとの間に緩衝材を設置するようにしたので、半導体チップとはんだなどの接合剤への応力を緩和することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図７に示すインバーターの電力変換部を例に上げて発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
《発明の第１の実施の形態》
図１は第１の実施の形態のインバーター電力変換部の上面図である。また、図２は、図１に示すインバーター電力変換部のＹ−Ｙ’部の断面図である。なお、図７〜図１０に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して説明する。
【００１７】
半導体チップ１の一方の面に電極を形成し、その電極面をはんだ２によりバスバー６ｃ、６ｅｃに接合することによって、半導体チップ１の電極がバスバー６ｃ、６ｅｃに電気的に接続される。また、半導体チップ１の前記電極面と反対の面（表面）に電極を形成し、ボンディングワイヤー７によりバスバー６ｅ、６ｅｃに接続する。
【００１８】
半導体チップ１を接合したバスバー６ｃ、６ｅｃを含む直流Ｐ、Ｎ相と三相交流Ｕ、Ｖ、Ｗ相のバスバー６ｅ、６ｃ、６ｅｃを樹脂モールド１２により固定し、インバーター電力変換部の半導体モジュール１３を形成する。そして、半導体モジュール１３をボルト１１により絶縁体１４を挟んで冷却ジャケット９に取り付ける。
【００１９】
ここで、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃを樹脂モールド１２により固定して半導体モジュール１３を形成する際に、図２に示すように半導体モジュール１３の冷却ジャケット９取り付け面において、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃの最下面、すなわち絶縁体１４を介して冷却ジャケット９に接着する面が、樹脂モールド１２の最下面よりも低くなるように形成する。つまり、半導体モジュール１３の冷却ジャケット９取り付け面において、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃを樹脂モールド部よりも冷却ジャケット９の方に突出させ、半導体モジュール１３を絶縁体１４を挟んで冷却ジャケット９に取り付けるときに、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃの最下面と絶縁体１４との接触が阻害されないようにする。
【００２０】
このように構成されたインバーター電力変換部の半導体モジュール１３を、ボルト１１により絶縁体１４を挟んで冷却ジャケット９に取り付けると、樹脂モールド部より冷却ジャケット９の方に突出したバスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃの最下面が絶縁体１４を介して冷却ジャケット９に接着し、半導体チップ１の熱は高温はんだ２、バスバー６ｃ、６ｅｃおよび絶縁体１４を介して冷却ジャケット９へ伝わり、冷却ジャケット９の内部を循環する冷媒１０により吸収される。
【００２１】
この第１の実施の形態によれば、一方の面に電極を形成した半導体チップ１の電極面にバスバー６ｃ、６ｅｃを接合し、半導体チップ１を接合したバスバーを含む複数のバスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃを樹脂モールド１２により固定して半導体モジュール１３を形成し、この半導体モジュール１３に絶縁体１４を挟んで冷却ジャケット９を取り付けるようにしたので、発熱源の半導体チップ１から冷却器の冷却ジャケット９までの間に介在する部材が従来よりも少なくなり、熱抵抗が減少して半導体チップ１の冷却性能を向上させることができる。また、半導体装置を組み立てる際の部品点数が減少し、部品管理の手間と組立工数を削減することができる。さらに、半導体チップ１の電極面をバスバー６ｃ、６ｅｃに直接、接合したので、その分だけボンディングワイヤーやバスバーなどの配線材料を省くことができ、組立工数および検査工数を削減することができる。
【００２２】
また、半導体チップ１を接合したバスバーを含むすべてのバスバー６ｃ、６ｅｃを樹脂モールド１２により固定し、半導体モジュール１３の冷却ジャケット９取り付け面において、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃを樹脂モールド１２の部分よりも突出させるようにしたので、半導体モジュール１３を冷却ジャケット９に取り付けるときに強く接着しても半導体モジュール１３の中央部のたわみや反りが少なく、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃの突出面で冷却ジャケット９に接着するため、すべてのバスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃが均一に冷却ジャケット９に強く密着し、接着面の熱抵抗が均一でしかも小さくなり、半導体チップ１の冷却性能を向上させることができる。
【００２３】
なお、半導体モジュール１３と冷却ジャケット９との間に設置する絶縁体１４を、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃと冷却ジャケット９との間にのみ設置するようにすれば、絶縁体１４の使用量が少なくて済み、装置のコストを削減することができる。
【００２４】
《発明の第２の実施の形態》
図３は第２の実施の形態のインバーター電力変換部の断面図である。なお、図１、図２、図７〜図１０に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して説明する。
図２に示す第１の実施の形態では、半導体モジュール１３の冷却ジャケット９取り付け面において、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃを樹脂モールド部よりも冷却ジャケット９の方に突出させるようにした。
【００２５】
これに対し第２の実施の形態では、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃを樹脂モールド部よりも突出させる代わりに、図３に示すように冷却ジャケット９の半導体モジュール１３取り付け面において、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃに対向する部分を樹脂モールド部に対向する部分よりも半導体モジュール１３の方へ突出させ、その突出部の上面に絶縁体１４を設置する。
【００２６】
なお、この第２の実施の形態では、冷却ジャケット９の半導体モジュール１３取り付け面の内の、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃに対向する部分を樹脂モールド部に対向する部分よりも突出させているので、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃの最下面が樹脂モールド部の最下面と同一面か、またはバスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃの最下面が樹脂モールド部の最下面よりも高くなるように形成してもよい。ただし、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃの最下面を樹脂モールド部の最下面よりも高くする場合には、半導体モジュール１３を絶縁体１４を挟んで冷却ジャケット９に取り付けたときに、半導体モジュール１３の樹脂モールド部と冷却ジャケット９との間にわずかな隙間が形成されるようにしなければならない。
【００２７】
このように構成されたインバーター電力変換部の半導体モジュール１３を、ボルト１１により絶縁体１４を挟んで冷却ジャケット９に取り付けると、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃの最下面が絶縁体１４を介して冷却ジャケット９の凸部の上面に接着し、半導体チップ１の熱がはんだ２、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃおよび絶縁体１４を介して冷却ジャケット９へ伝わり、冷却ジャケット９の内部を循環する冷媒１０により吸収される。
【００２８】
このように、この第２の実施の形態によれば、一方の面に電極を形成した半導体チップ１の電極面にバスバー６ｃ、６ｅｃを接合し、半導体チップ１を接合したバスバー６ｃ、６ｅｃを含む複数のバスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃを樹脂モールド１２により固定して半導体モジュール１３を形成し、この半導体モジュール１３に絶縁体１４を挟んで冷却ジャケット９を取り付けるようにしたので、発熱源の半導体チップ１から冷却器の冷却ジャケット９までの間に介在する部材が従来よりも少なくなり、熱抵抗が減少して半導体チップ１の冷却性能を向上させることができる。また、半導体装置を組み立てる際の部品点数が減少し、部品管理の手間と組立工数を削減することができる。さらに、半導体チップ１の電極面をバスバー６ｃ、６ｅｃに直接、接合したので、その分だけボンディングワイヤーやバスバーなどの配線材料を省くことができ、組立工数および検査工数を削減することができる。
【００２９】
また、半導体チップ１を接合したバスバー６ｃ、６ｅｃを含むすべてのバスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃを樹脂モールド１２により固定し、冷却ジャケット９の半導体モジュール１３取り付け面において、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃに対向する部分を樹脂モールド部に対向する部分よりも半導体モジュール１３の方へ突出させるようにしたので、半導体モジュール１３を冷却ジャケット９に取り付けるときに強く接着しても半導体モジュール１３の中央部のたわみや反りが少なく、冷却ジャケット９の突出面でバスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃに接着するため、すべてのバスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃが冷却ジャケット９に強く均一に密着し、接着面の熱抵抗が均一でしかも小さくなり、半導体チップ１の冷却性能を向上させることができる。
【００３０】
さらに、半導体モジュール１３と冷却ジャケット９との間に設置する絶縁体１４を、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃと冷却ジャケット９との間にのみ設置するようにしたので、絶縁体１４の使用量が少なくて済み、装置のコストを削減することができる。
【００３１】
《発明の第３の実施の形態》
図４は第３の実施の形態のインバーター電力変換部の断面図である。なお、図１、図２、図７〜図１０に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して説明する。
図２に示す第１の実施の形態では、インバーター電力変換部の半導体モジュール１３と冷却ジャケット９との間に１枚の絶縁体１４を挟み、半導体モジュール１３を冷却ジャケット９に締め付けた。
【００３２】
これに対しこの第３の実施の形態では、冷却ジャケット９との接着面に絶縁膜１４Ａを有するバスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃを用い、バスバー6ｃ、６ｅ、６ｅｃと冷却ジャケット９との間を絶縁する。これにより、絶縁膜１４Ａの使用量が少なくて済み、装置のコストを削減することができる。また、上述した第１および第２の実施の形態に比べ、絶縁体１４をフラットに且つ所定の位置に正確に設置する手間が省かれるため、生産性が向上する。さらに、絶縁体とバスバーとの間の気泡の発生による熱伝導性低下を避けることもできる。
【００３３】
《発明の第４の実施の形態》
図５は第４の実施の形態のインバーター電力変換部の断面図である。なお、なお、図１、図２、図７〜図１０に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して説明する。
この第４の実施の形態と図２に示す第１の実施の形態との相違点は、第１の実施の形態では半導体チップ１の電極面を直接、バスバー６ｃ、６ｅｃにはんだ付けする例を示したが、この第４の実施の形態では、表面に電気伝導性および熱伝導性のよい例えばモリブデンＭoやタングステンＷなどの緩衝材１５を有するバスバー６ｃ、６ｅｃを用い、半導体チップ１の電極面を緩衝材１５を介してバスバー６ｃ、６ｅｃにはんだ付けする。なお、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃを樹脂モールド１２により固定した後に、バスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃの表面に緩衝材１５を積層するようにしてもよい。
【００３４】
この第４の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態の効果に加え、半導体チップ１とバスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃとの間に設置した緩衝材１５により、半導体チップ１とはんだ２への応力を緩和することができる。
【００３５】
なお、絶縁体１４および絶縁膜１４Ａはシリコンとアルミナの複合材などが考えられるが、機能や信頼性上必要な絶縁性と放熱性を有する限り、アクリル系、エポキシ系、イミド系、セラミック系などのあらゆる材質のものを使用することができる。
【００３６】
上述した各実施の形態では、ボルト１１によりインバーター電力変換部の半導体モジュール１３を絶縁体１４を挟んで冷却ジャケット９に締め付ける例を示したが、リベットやバネ材などにより半導体モジュール１３を冷却ジャケットに接着するようにしてもよい。
【００３７】
また、上述した各実施の形態では、半導体チップ１をはんだ２によりバスバー６ｃ、６ｅｃにダイボンドする例を示したが、はんだ２の代わりに電気伝導性を有する接着剤などでダイボンドしてもよい。
【００３８】
上述した各実施の形態では、冷却ジャケット９内を循環する冷媒１０により半導体チップ１の熱を吸収する例を示したが、図６に示すように、冷却ジャケット９にフィンを設置し、このフィン部に冷却風を吹き付けて半導体チップ１からの熱を吸収するようにしてもよい。
【００３９】
なお、上述したした各実施の形態において、絶縁体１４と冷却ジャケット９との間、および絶縁体１４とバスバー６ｃ、６ｅ、６ｅｃとの間に放熱グリースを塗布することによって、さらに熱伝導性をよくすることができる。
【００４０】
上述したした各実施の形態では、半導体装置としてインバーターの電力変換部を例に上げて説明したが、本発明はインバーター電力変換部に限定されず、インバーター電力変換部以外の半導体装置にも応用することができ、上述したと同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施の形態のインバーター電力変換部の上面図である。
【図２】 第１の実施の形態のインバーター電力変換部の断面図である。
【図３】 第２の実施の形態のインバーター電力変換部の断面図である。
【図４】 第３の実施の形態のインバーター電力変換部の断面図である。
【図５】 第４の実施の形態のインバーター電力変換部の断面図である。
【図６】 冷却ジャケットの冷却方法の変形例を示すインバーター電力変換部の断面図である。
【図７】 インバーターの電力変換部の回路図である。
【図８】 従来のインバーター電力変換部の上面図である。
【図９】 従来のインバーター電力変換部の断面図である。
【図１０】 従来の他のインバーター電力変換部の断面図である。
【符号の説明】
１ 半導体チップ
２ 高温はんだ
３ 銅（またはアルミ）貼絶縁基板
４ 低温はんだ
６ｃ、６ｅ、６ｅｃ バスバー
７ ボンディングワイヤー
９ 冷却ジャケット
１０ 冷媒
１１ ボルト
１２ 樹脂モールド
１３ 半導体モジュール
１４ 絶縁体
１４Ａ 絶縁膜
１５ 緩衝材
Claims (4)
- 一方の面に電極を形成した半導体チップの前記電極面にバスバーを接合し、前記半導体チップを接合した複数のバスバーを、各バスバーの前記半導体チップが接合されている側の面の少なくとも一部を除いて樹脂モールドすることにより固定して半導体モジュールを形成し、前記半導体モジュールと冷却器との間に絶縁体を挟み、前記バスバーを前記絶縁体に接触させた状態で前記半導体モジュールに前記冷却器を取り付けた半導体装置であって、
前記半導体モジュールの前記冷却器取り付け面において、前記バスバーを樹脂モールド部よりも突出させることを特徴とする半導体装置。 - 一方の面に電極を形成した半導体チップの前記電極面にバスバーを接合し、前記半導体チップを接合した複数のバスバーを樹脂モールドにより固定して半導体モジュールを形成し、前記半導体モジュールに絶縁体を挟んで冷却器を取り付けた半導体装置であって、
前記冷却器の前記半導体モジュール取り付け面において、前記バスバーに対向する部分を樹脂モールド部に対向する部分よりも突出させることを特徴とする半導体装置。 - 請求項１または請求項２に記載の半導体装置において、
前記半導体モジュールと前記冷却器との間に設置する前記絶縁体を、前記バスバーと前記冷却器との間にのみ設置することを特徴とする半導体装置。 - 請求項１または請求項２に記載の半導体装置において、
前記半導体チップと前記バスバーとの間に緩衝材を設置することを特徴とする半導体装置。
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