JP5205834B2 - 半導体装置 - Google Patents

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１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１〜３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１〜４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１〜５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１〜６のいずれかに記載の半導体装置。

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