JP5205834B2 - 半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明は、インバータ装置などに利用される半導体装置に関し、特に半導体装置に実装される半導体素子を接続するバスターの構造に関するものである。
電気自動車、燃料電池自動車、ハイブリッド自動車などの車両には、直流電力を交流電力に変換するために、インバータ回路を形成する半導体装置が用いられている。このような半導体装置として、たとえば、半導体素子の電極をワイヤボンディングにより電気的に接続した構成を有するものが知られている(特許文献1参照)。
このような半導体装置においては、複数実装された半導体素子のうち一部の素子が破損してしまい、短絡故障が発生すると、モーターの起電力により過大な電流がインバータ回路内に流れることとなる。そして、その結果として、電源と半導体装置を接続するハーネスやコネクタなどが破損してしまう場合がある。
これに対し、特許文献1に記載された半導体装置においては、半導体素子の電極をワイヤボンディングにより接続しているため、素子が破損して短絡することにより過大な電流が流れた際に、ボンディングワイヤが直ちに溶断され、短絡電流が遮断されるようになっている。すなわち、ボンディングワイヤがヒューズとしての役割を担っている。そして、これにより、短絡故障が発生した場合においても、ハーネスやコネクタなどの破損を防止できるようになっている。
一方、特許文献1に記載されているような半導体装置は、ボンディングワイヤを用いているため、小型化に対応できないという問題があった。さらには、このような半導体装置は、大電力化に伴い、配線抵抗および自己インダクタンスの影響が顕著になるため大電力化に対応できないという問題もあった。
特開2001−110985号公報
本発明が解決しようとする課題は、半導体装置に要求されるヒューズ機能を確保しながら、小型化が可能な半導体装置を提供することである。
本発明は、表裏両面に電極が形成された半導体素子と、前記半導体素子の電極面と接続されたバスバーと、前記バスバーの前記半導体素子と接続された面と反対側の面に配置される冷却器と、を有する半導体装置におけるバスバーの構造に関するものである。
本発明に係るバスバーは、電流の流れる方向と垂直な面における断面積が小さくなっている部分であるヒューズ部を有しており、ヒューズ部は、冷却器から離れるように、バスバーの他の部分の厚みよりも、その厚みを薄くすることで、冷却器から離れた状態で形成されていることを特徴とする。
本発明においては、バスバーに、電流の流れる方向と垂直な面における断面積の小さくなっている部分であるヒューズ部が形成されている。そのため、ボンディングワイヤや別部品としてのヒューズ装置を用いることなく、半導体装置にヒューズ機能を持たせることができる。そして、その結果として、半導体装置に要求されるヒューズ機能を確保しながら、半導体装置の小型化が可能となる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の半導体装置の一例を示す全体平面図、図2は図1のII−II線に沿う断面図、図3は本発明の半導体装置の一例を示す電気回路図である。以下に説明する実施形態に係る半導体装置1は、図3に示すように直流電源100からの電力を三相交流電源に変換し、これを交流モーター200に供給するための装置であり、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)2a〜2fおよびダイオード(整流素子)3a〜3fで構成される電力変換回路を有するものとして構成することができる。ただし、本発明の半導体装置1は電力変換回路にのみ限定される趣旨ではなく、半導体素子の電極面がバスバーに接続された構成となっているものであれば本発明を適用することができる。
図1に示すように、本発明の半導体装置1は、バスバー4〜8を備えており、これらバスバー4〜8は、絶縁部材からなる枠部9により挟持されるとともに、ボルト10により固定されている。そして、バスバー4,5がIGBT2a〜2fおよびダイオード3a〜3fの下側電極面と接続し、バスバー6,7,8がIGBT2a〜2fおよびダイオード3a〜3fの上側電極面と接続することにより、図3に示す電力変換回路を形成するものである。ここで、バスバー4はP相バスバーに相当し、バスバー5はN相バスバーに相当する。また、バスバー6,7,8はそれぞれU、VおよびW相バスバーに相当する。
具体的には、図2に示すように、バスバー4はIGBT2aおよびダイオード3aの下側電極面に、バスバー5はIGBT2bおよびダイオード3bの下側電極面に、それぞれ接続されている。一方、バスバー6は、IGBT2a、ダイオード3a、IGBT2bおよびダイオード3bの上側電極面に接続されている。ここで、IGBT2aおよびダイオード3aの下側電極面は、それぞれコレクタ電極、カソード電極となっており、一方、IGBT2bおよびダイオード3bの下側電極面は、それぞれエミッタ電極、アノード電極となっている(IGBT2c〜2fおよびダイオード3c〜3fも同様。)。また、バスバー4〜8と、IGBT2a〜2fおよびダイオード3a〜3fとは、IGBT2a〜2fおよびダイオード3a〜3fの電極面をバスバー4〜8に半田付けすることにより接続されている。
そして、バスバー4,5が端子部40,50を介して直流電源100に、バスバー6,7,8が図示しない端子部を介して交流モーター200の三相配線に、それぞれ接続されることにより、半導体装置1は、直流電源100から供給された電力を三相交流電源に変換できるようになっている。
また、図2に示すように、バスバー4,5は、絶縁層11を介して冷却器12上に配置されており、冷却されるようになっている。冷却器12はその内部を冷媒13が循環できるようになっており、バスバー4,5から絶縁層11を介して伝達された熱が、この冷媒13を介して外部に放熱されることとなる。なお、冷却器12は、バスバー4,5を十分に冷却できるものであれば、水冷式のものであっても、空冷式のものであってもよい。
以上が、以下に説明する実施形態に共通の構成である。以降は、各実施形態の構成および作用効果について説明する。
《第1実施形態》
図4(A)は本発明の半導体装置の第1実施形態を示す平面図であって、図1のA部拡大平面図、図4(B)は図4(A)のIVb−IVb線に沿う断面図、図4(C)は図4(B)における断面図において、過電流が流れた状態を示す断面図である。なお、図4(A)はバスバー4aのみを表した図であり、絶縁層11、冷却器12については省略した(後述する図5(A)、図6(A)、図7(A)、図8(A)、図9(A)においても同様。)。
本実施形態の半導体装置においては、バスバー4aには、図4(A)に示す方向に所定の電流が流れるようになっている。このバスバー4aに流れる電流は、図4(A)に示す方向と逆向きであってもよく、さらには直流電流であっても、あるいは交流電流であってもよい。
本実施形態においては、図4(B)に示すように、バスバー4aには、電流の流れる方向と垂直な面において、他の部分の断面積と比較して、その断面積が小さくなっている部分であるヒューズ部14aが形成されている。具体的には、このヒューズ部14aは、バスバー4aの他の部分の厚みと比較して、その厚みが薄くなるように、冷却器12側に切り欠き部15aを設けることにより形成されている。すなわち、切り欠き部15aを設けることで厚みを薄くすることにより、ヒューズ部14aの断面積を小さくし、これによりヒューズ部となっている。さらには、切り欠き部15aが冷却器12側に設けられることにより、ヒューズ部14aを冷却器12から離れた状態とすることができる。
なお、バスバー4aの材質としては、導電性の良い金属が好ましく、たとば、銅やアルミニウムなどが挙げられる。また、バスバー4aに切り欠き部15aを形成するための方法としては特に限定されないが、たとえば、コイニングプレスにより形成する方法や切削加工により形成する方法等が挙げられる。
ここで、ヒューズ部14aは、バスバー4aの他の部分と比較して断面積が小さいため、通電損失が比較的大きくなってしまうが、図4(B)に示すように、通常の通電時(短絡等の故障が発生していない場合における通電時)においては、ヒューズ部14aの両端が冷却器12により冷却されることとなる。そのため、通常の通電時においては、通電損失により発生する熱を有効に除去することができ、半導体装置1を構成する他の部品等に熱的影響を与えることはない。
一方で、半導体装置1を構成するIGBT2a〜2f、ダイオード3a〜3f等の部品の破損により短絡故障が発生し、ヒューズ部14aに過大な電流が流れると、ヒューズ部14aの温度が上昇し、これにより、ヒューズ部14a付近においてバスバー4aが熱膨張して熱変形する。次いで、熱変形の結果、バスバー4aは、図4(C)に示すように冷却器12と反対側に膨張した状態を経て、最終的には、ヒューズ部14aにおいてバスバー4aは溶断され、これにより過電流が遮断されることとなる。
特に、本実施形態においては、上記構成を採用することにより、次に説明する理由より、過電流が流れた場合におけるヒューズ部14aの温度上昇がより起こり易いものとなっている。すなわち、切り欠き部15aによりヒューズ部14aを形成し、ヒューズ部14aを冷却器12から離れた状態とすることにより、ヒューズ部14aは冷却器12により冷却されないこととなるため、これによりヒューズ部14aは温度上昇し易い構成となっている。さらには、過電流が流れることによりヒューズ部14a付近においてバスバー4aの熱膨張が発生した場合には、図4(C)に示すように、バスバー4aが、ヒューズ部14a付近において冷却器12と反対側に膨張し、バスバー4aのヒューズ部14aの両端が冷却器12から離れた状態となり、これにより、より温度上昇し易い構成となっている。
このように本実施形態によれば、バスバー4aにヒューズ部14aを形成しているため、ボンディングワイヤや、別部品としてのヒューズ装置を用いることなく、半導体装置1にヒューズ機能を持たせることができ、これにより半導体装置1の小型化が可能となる。また、部品点数を減らすことができ、低コスト化も実現できる。
さらには、本実施形態では、上述のように、過電流が流れた場合に、ヒューズ部14aはより温度上昇し易い構成となっているため、その断面積を極端に小さくしなくても、温度上昇が起こり易く、ヒューズ機能を十分に発揮できる。すなわち、ヒューズ部14aの断面積を比較的に大きなものとすることができ、要求される低電気抵抗を満足しながらヒューズ機能が確保することができる。
《第2実施形態》
図5(A)は本発明の半導体装置の第2実施形態を示す平面図であって、図1のA部拡大平面図、図5(B)は図5(A)のVb−Vb線に沿う断面図である。
本実施形態のバスバー4bにおいては、ヒューズ部14bは次のような構成となっている。すなわち、第1実施形態と同様に、バスバー4bの他の部分の厚みと比較して、その厚みが薄くなるように、冷却器12側に切り欠き部15bを設けることによりヒューズ部14bを形成することに加え、本実施形態では、このヒューズ部14bの幅方向において、図5(A)に示すように切り欠き部16bを形成し、これにより、このヒューズ部14bの幅を、バスバー4bの他の部分の幅と比較して狭くなるような構成としている。この切り欠き部16bを形成するための方法としては特に限定されないが、たとえば、平板からプレスで打ち抜いてバスバー4bを製造する際に、このような所定の切り欠きができるように打ち抜く方法等が挙げられる。
ヒューズ部14bをこのような構成にすることにより、ヒューズ部14bの厚みを極端に薄くすることなく、ヒューズ部14bの電流の流れ方向と垂直な面の断面積をより小さいものとすることができ、より小さい電流でヒューズ部として作用させることができる。特に、本実施形態によれば、ヒューズ部14bの厚みを極端に薄くする必要がないため、ヒューズ部14bを、剛性を保ちながら、その断面積をより小さいものとすることができ、比較的に小さい短絡電流が流れた場合でも、ヒューズ機能を発揮させることができる。なお、ヒューズ部14bの溶断をより小さい電流で起こさせたい場合には、切り欠き部16bの深さをより深くすればよい。
《第3実施形態》
図6(A)は本発明の半導体装置の第3実施形態を示す平面図であって、図1のA部拡大平面図、図6(B)は図6(A)のVIb−VIb線に沿う断面図である。
本実施形態のバスバー4cにおけるヒューズ部14cは、図6(A)、図6(B)に示すように、幅方向における切り欠き部16cが、上述の第2実施形態における切り欠き部16bと異なる形状となっている以外は、上述の第2実施形態と同様の構成となっている。本実施形態においては、切り欠き部16cを図6(A)、図6(B)に示すような構成とすることにより、ヒューズ部14cの断面積を、電流の流れ方向において略均一なものとすることができる。なお、本実施形態においても、ヒューズ部14cの溶断をより小さい電流で起こさせたい場合には、切り欠き部16cの深さをより深くすればよい。
《第4実施形態》
図7(A)は本発明の半導体装置の第4実施形態を示す平面図であって、図1のA部拡大平面図、図7(B)は図7(A)のVIIb−VIIb線に沿う断面図、図7(C)は図7(B)における断面図において、過電流が流れた状態を示す断面図である。
図7(A)、図7(B)に示すように、本実施形態のバスバー4dには、複数のヒューズ部14dが、電流の流れ方向に沿って連続的に形成されている。そして、図7(C)に示すように、半導体装置1を構成するIGBT2a〜2f、ダイオード3a〜3f等の部品の破損により短絡故障が発生し、複数のヒューズ部14dに過大な電流が流れると、これらヒューズ部14dの温度が上昇し、これにより、ヒューズ部14d付近においてバスバー4dが熱膨張する。そして、最終的に、各ヒューズ部14dのうち最も温度が高くなるヒューズ部(図7(B)中においては、中央のヒューズ部)においてバスバー4dは溶断され、これにより過電流が遮断される。
本実施形態においては、図7(C)に示すように、複数のヒューズ部14dのうち中央に位置するヒューズ部14dの両端部が、完全に冷却器12から離れた状態となるため、この中央に位置するヒューズ部14dは急激に温度上昇することとなる。すなわち、本実施形態によれば、このように複数のヒューズ部14dを設けることにより、過電流が流れた場合に、より温度上昇が起こり易い構成となっている。そして、より温度上昇が起こり易いため、各ヒューズ部14dの電流の流れ方向と垂直な面における断面積を大きくした場合においても、ヒューズ部として機能させることができる。このため、本実施形態によれば、各ヒューズ部14dの電流の流れ方向と垂直な面における断面積を大きくすることができ、結果として、通常の通電時における各ヒューズ部14dに起因する通電損失を、より軽減することができる。
加えて、本実施形態においては、複数のヒューズ部14dを連続的に形成することにより、第1実施形態と比較して、各ヒューズ部14dの電流の流れ方向における長さを短くしても、十分にヒューズ機能を確保することができる。そして、各ヒューズ部14dの電流の流れ方向における長さを短くできるという点からも、各ヒューズ部14d自体の通電損失を小さくすることができる。
このように、本実施形態によれば、ヒューズ部14dを電流の流れ方向に沿って連続的に形成することにより、第1実施形態と比較して、通常の通電時における、半導体装置1を構成する他の部品等に対する熱的影響をより小さくすることができる。そのため、各ヒューズ部14dの断面積をより大きなものとすることができ、更なる低電気抵抗を実現しながらヒューズ機能が確保することができる。
なお、図7(A)〜図7(C)には、ヒューズ部14dを連続して3個形成した構成を示したが、ヒューズ部14dの形成個数は特に限定されず、半導体装置1の大きさ等を勘案して、適当な数とすればよい。
《第5実施形態》
図8(A)は本発明の半導体装置の第5実施形態を示す平面図であって、図1のA部拡大平面図、図8(B)は図8(A)のVIIIb−VIIIb線に沿う断面図、図8(C)は図8(B)における断面図において、過電流が流れた状態を示す断面図である。
本実施形態のバスバー4eにおいては、ヒューズ部14eは次のような構成となっている。すなわち、ヒューズ部14eは、その幅方向において、図8(A)に示すような切り欠き部16eが形成されることにより、バスバー4eの他の部分と比較して、電流の流れ方向と垂直な面における断面積を小さくすることにより形成されていることに加え、バスバー4eが、ヒューズ部14e付近で冷却器12と反対側に屈曲する屈曲部17eを備えることにより、ヒューズ部14eが冷却器12から離れた構造となっている。
そして、本実施形態においても、ヒューズ部14eに過大な電流が流れると、ヒューズ部14e付近の温度が上昇し、これにより、ヒューズ部14e付近においてバスバー4eが熱膨張して熱変形し、図8(C)に示すように冷却器12と反対側に膨張した状態を経て、最終的には、ヒューズ部14eにおいてバスバー4eは溶断され、これにより過電流を遮断されることとなる。
本実施形態においては、ヒューズ部14eが絶縁層11および冷却器12から離れた位置に設置されているため、過電流が流れ、ヒューズ部14eにおいてバスバー4eが溶断した場合に、溶断した際に発生する熱や衝撃により、絶縁層11を損傷させることがない。そのため、絶縁層11の損傷による、バスバー4eと冷却器12との間における短絡の発生を有効に防止することができる。
《第6実施形態》
図9(A)は本発明の半導体装置の第6実施形態を示す平面図であって、図1のA部拡大平面図、図9(B)は図9(A)のIXb−IXb線に沿う断面図である。
本実施形態のバスバー4fにおいては、ヒューズ部14fは次のような構成となっている。すなわち、ヒューズ部14fは、バスバー4fの他の部分の厚みと比較して、その厚みが薄くなるように、冷却器12側に切り欠き部15fを設けることにより形成されていることに加え、上述の第5実施例と同様に、バスバー4fが、ヒューズ部14f付近で冷却器12と反対側に屈曲する屈曲部17fを設けたことにより、ヒューズ部14fが冷却器12から離れた構造となっている。
本実施形態においては、上述した第5実施形態と比較して、ヒューズ部14fが、絶縁層11および冷却器12から、より離れた構成となっている。そのため、第5実施形態と比較して、過電流が流れた際において、ヒューズ部14fがより温度上昇し易いとともに、ヒューズ部14fにおいてバスバー4fが溶断した場合における熱や衝撃をより緩和することができる。
《第7実施形態》
図10(A)は本発明の半導体装置の第7実施形態を示す平面図であって、図1のA部拡大平面図、図10(B)は図10(A)のXb−Xb線に沿う断面図である。なお、図10(A)はバスバー4a、固定部材21およびネジ22のみを表した図であり、絶縁層11、冷却器12については省略した。
本実施形態においては、図10(A)、図10(B)に示すように、バスバー4aは、ヒューズ部14a付近において、一対の固定部材21をネジ22によりネジ止めすることにより、絶縁層11および冷却器12に固定されている。ここにおいて、バスバー4aには凹部20が形成されており、この凹部20が固定部材21の凸部と嵌合することにより、バスバー4aが電流の流れ方向に伸びないような構成になっている。なお、固定部材21を構成する材料としては、絶縁性を有する材料であれば何でもよく特に限定されないが、たとえば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)やポリスチレン(PS)などの各種樹脂材料を用いることができる。
このようにバスバー4aを固定することにより、ヒューズ部14aに過大な電流が流れ、ヒューズ部14a付近においてバスバー4aが熱膨張して熱変形した際に、ヒューズ部14a付近に応力が集中し易くなり、ヒューズ部14a付近において、冷却器12と反対側に膨張し易くなる。そして、その結果として、ヒューズ部14aがより温度上昇し易いものとなり、ヒューズ部14aの電流の流れ方向と垂直な面における断面積を大きくした場合においても、ヒューズ部として機能させることができる。このため、本実施形態によれば、ヒューズ部14aの電流の流れ方向と垂直な面における断面積を大きくすることができ、更なる低電気抵抗を実現しながらヒューズ機能が確保することができる。
《第8実施形態》
図11(A)は本発明の半導体装置の第8実施形態を示す平面図であって、図1のA部拡大平面図、図11(B)は図11(A)のXIb−XIb線に沿う断面図である。なお、図11(A)はバスバー4aおよび絶縁性ネジ23のみを表した図であり、絶縁層11、冷却器12については省略した。
本実施形態においては、図11(A)、図11(B)に示すように、バスバー4aは、ヒューズ部14a付近において、一対の絶縁性ネジ23によりネジ止めすることにより、絶縁層11および冷却器12に固定されている。
そして、本実施形態においては、バスバー4aを絶縁性ネジ23により固定することにより、より簡便に、上述した第7実施形態と同様の効果を奏することができる。
《第9実施形態》
図12(A)は本発明の半導体装置の第9実施形態を示す断面図であって、図1のA部拡大断面図、図12(B)は図12(A)のXIIb部拡大断面図であって、通常の通電時における拡大断面図、図12(C)は図12(B)における拡大断面図において、過電流が流れた状態を示す拡大断面図である。なお、図12(A)は、第1実施形態の図4(B)に対応する部分の断面図である。
本実施形態においては、図12(A)に示すように、バスバー4aおよび冷却器12との間に、弾性を有する絶縁層11aを配置されており、バスバー4aおよび冷却器12は、弾性を有する絶縁層11aにより互いに固定されている。そして、この弾性を有する絶縁層11aは、図12(A)に示すように、バスバー4aおよび冷却器12により押しつぶされた状態で用いられる。なお、弾性を有する絶縁層11aは、弾性を有し、かつ絶縁性を有する材料であれば何でもよいが、バスバー4aが効率的に冷却されるように伝熱性を有するものが好ましく、たとえば、シリコーンゴムを基材とした絶縁性放熱シート等を好適に用いることができる。
そして、通常の通電時に、バスバー4aに電流が流れた場合、ヒューズ部14aは、他の部分と比較して通電損失が比較的大きく発熱し、図12(B)に示すように、冷却器12と反対側に若干変形することとなる。これに対して、絶縁層11aは弾性を有しており、しかも、押しつぶされた状態で配置されているため、バスバー4aの変形により応力が緩和し、これによりバスバー4aの変形に追従することができる。そして、その結果、バスバー4aが絶縁層11aおよび冷却器12から離れることを防止することができ、通常の通電時における、ヒューズ部14a付近のバスバー4aの発熱を効率的に抑制することができる。
一方で、図12(C)に示すように、ヒューズ部14aに過大な電流が流れると、通常の通電時と比較してバスバー4aの変形が大きくなり、この場合には絶縁層11aは追従することができず、ヒューズ部14a付近においてバスバー4aが、冷却器12と反対側に膨張した状態となる。これによりヒューズ部14aの両端部が冷却器12から離れた状態となり、ヒューズ部14a付近が温度上昇し易くなる構成となっている。
このように本実施形態によれば、弾性を有する絶縁層11aを用いることにより、通常の通電時におけるバスバー4aの発熱を効率的に抑制することができることから、弾性を有する絶縁層11aを用いない場合と比較して、通常の通電時におけるヒューズ部14aに起因する通電損失を、より軽減することができる。
なお、以上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。
たとえば、上述した実施形態においては、バスバー4の図1に示すA部にヒューズ部を形成する態様を例示したが、上述した各ヒューズ部は、バスバー4の他の部分に形成してもよいし、さらには、バスバー5に形成してもよい。さらに、各ヒューズ部は、バスバー4,5の複数の部分に形成してもよいし、バスバー4およびバスバー5の両方に形成してもよい。
また、第7実施形態、第8実施形態においては、ヒューズ部を有するバスバーとして第1実施形態に係るバスバー4aを用いた例を例示したが、第7実施形態、第8実施形態における、固定部材21や絶縁性ネジ23を用いた構成を、他の実施形態(第2〜第6、第9実施形態)の構成に適用できることはもちろんである。さらに、第9実施形態においては、ヒューズ部を有するバスバーとして第1実施形態に係るバスバー4aを用いた例を例示したが、第9実施形態における、弾性を有する絶縁層11aを用いた構成を、他の実施形態(第2〜第8実施形態)の構成に適用できることはもちろんである。
本発明の半導体装置の一例を示す全体平面図である。 図1のII−II線に沿う断面図である。 本発明の半導体装置の一例を示す電気回路図である。 (A)は本発明の半導体装置の第1実施形態を示す平面図であって、図1のA部拡大平面図、(B)は(A)のIVb−IVb線に沿う断面図、(C)は(B)における断面図において、過電流が流れた状態を示す断面図である。 (A)は本発明の半導体装置の第2実施形態を示す平面図であって、図1のA部拡大平面図、(B)は(A)のVb−Vb線に沿う断面図である。 (A)は本発明の半導体装置の第3実施形態を示す平面図であって、図1のA部拡大平面図、(B)は(A)のVIb−VIb線に沿う断面図である。 (A)は本発明の半導体装置の第4実施形態を示す平面図であって、図1のA部拡大平面図、(B)は(A)のVIIb−VIIb線に沿う断面図、(C)は(B)における断面図において、過電流が流れた状態を示す断面図である。 (A)は本発明の半導体装置の第5実施形態を示す平面図であって、図1のA部拡大平面図、(B)は(A)のVIIIb−VIIIb線に沿う断面図、(C)は(B)における断面図において、過電流が流れた状態を示す断面図である。 (A)は本発明の半導体装置の第6実施形態を示す平面図であって、図1のA部拡大平面図、(B)は(A)のIXb−IXb線に沿う断面図である。 (A)は本発明の半導体装置の第7実施形態を示す平面図であって、図1のA部拡大平面図、(B)は(A)のXb−Xb線に沿う断面図である。 (A)は本発明の半導体装置の第8実施形態を示す平面図であって、図1のA部拡大平面図、(B)は(A)のXIb−XIb線に沿う断面図である。 (A)は本発明の半導体装置の第9実施形態を示す断面図であって、図1のA部拡大断面図、(B)は(A)のXIIb部拡大断面図であって、通常の通電状態における拡大断面図、(C)は(B)における拡大断面図において、過電流が流れた状態を示す拡大断面図である。
符号の説明
1…半導体装置
2a,2b,2c,2d,2e,2f…IGBT
3a,3b,3c,3d,3e,3f…ダイオード
4,4a,4b,4c,4d,4e,4f…バスバー(P相バスバー)
5…バスバー(N相バスバー)
6,7,8…バスバー(U、VおよびW相バスバー)
9…枠部
10…ボルト
11,11a…絶縁層
12…冷却器
13…冷媒
14,14a,14b,14c,14d,14e,14f…ヒューズ部
15a,15b,15c,15d,15f,16b,16c,16e…切り欠き部
17e,17f…屈曲部
20…凹部
21…固定部材
22…ネジ
23…絶縁性ネジ

Claims (7)

  1. 表裏両面に電極が形成された半導体素子と、前記半導体素子の電極面と接続されたバスバーと、前記バスバーの前記半導体素子と接続された面と反対側の面に配置される冷却器と、を有する半導体装置であって、
    前記バスバーは、電流の流れる方向と垂直な面における断面積が小さくなっている部分であるヒューズ部を有しており、
    前記ヒューズ部は、前記冷却器から離れるように、前記バスバーの他の部分の厚みよりも、その厚みを薄くすることで、前記冷却器から離れた状態で形成されていることを特徴とする半導体装置。
  2. 前記ヒューズ部は、幅方向に切り欠きを有する請求項に記載の半導体装置。
  3. 前記バスバーには、前記半導体素子が複数接続されており、
    前記ヒューズ部が、隣り合う前記半導体素子間に複数形成されている請求項1または2に記載の半導体装置。
  4. 前記バスバーには、前記ヒューズ部付近に、前記ヒューズ部を前記冷却器から離れた状態とするための屈曲部が形成されている請求項1〜のいずれかに記載の半導体装置。
  5. 前記バスバーは、前記ヒューズ部付近に形成された固定手段により前記冷却器に固定されている請求項1〜のいずれかに記載の半導体装置。
  6. 前記バスバーと前記冷却器との間に、弾性を有する絶縁材料からなる絶縁層が形成されており、前記バスバーおよび前記冷却器は、前記絶縁層に固定されている請求項1〜のいずれかに記載の半導体装置。
  7. 前記半導体素子には、前記ヒューズ部を有するバスバーと接続された電極面と反対側の電極面に、さらに別のバスバーが接続されている請求項1〜のいずれかに記載の半導体装置。
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