JP6639320B2 - 半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置に関するものである。
特許文献１には、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と、還流ダイオードと、これらを封止する樹脂部と、を備え、電力変換装置として使用される半導体装置が開示されている。この半導体装置では、電源端子と出力端子とが樹脂部の側面から引き出されて薄型化が図られている。
特開２０１５−１１５４６４号公報
電力変換装置等の半導体装置は、動作時に発熱するので冷却する必要がある。しかしながら、特許文献１のように、電源端子と出力端子とが樹脂部の側面から引き出された半導体装置を、冷却器の上に載置する場合には、冷却器の表面と各出力との間に所定距離を確保して絶縁する必要がある。特に、半導体装置が小型化・薄型すると、端子と冷却器の距離も近くなることが想定され、両者の絶縁の課題が顕著になる。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、冷却器と端子との絶縁を確保することを目的とする。
本発明のある態様によれば、半導体装置は、半導体素子と、前記半導体素子を包囲する樹脂モールド部と、前記半導体素子に接続されて前記樹脂モールド部から突出する端子と、前記樹脂モールド部が載置され、前記半導体素子を冷却する冷却器と、を備え、前記冷却器において前記樹脂モールドが載置された面には、前記端子と対向する位置から前記樹脂モールド部の端部よりも内側にかけて凹部が形成されており、前記冷却器の前記凹部には、前記端子との間に設けられて前記端子を支持する端子台が設けられることを特徴とする。
上記態様では、樹脂モールド部の底部から半導体素子を冷却する冷却器は、端子と対向する位置から樹脂モールド部の端部よりも内側にかけて凹部を有する。この凹部が設けられることによって、凹部が設けられない場合と比較して、冷却器と端子との間の距離が大きくなる。したがって、冷却器と端子との間の絶縁信頼性を向上させることができる。
図１は、本発明の実施形態に係る半導体装置が適用される電力変換装置の機能を説明するブロック図である。 図２は、電力変換装置の構成を説明する平面の断面図である。 図３は、電力変換装置の構成を説明する側面の断面図である。 図４は、パワーモジュールが冷却器上に配置された状態を説明する斜視図である。 図５は、パワーモジュールの斜視図である。 図６は、パワーモジュールの回路図である。 図７Ａは、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の断面図であり、図４におけるＶＩＩＡ−ＶＩＩＡ線に沿った断面を示す図である。 図７Ｂは、図７Ａに示す半導体装置における冷却器と端子との空間距離を示す図である。 図７Ｃは、図７Ａに示す半導体装置における冷却器と端子との沿面距離を示す図である。 図８Ａは、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の断面図である。 図８Ｂは、図８Ａに示す半導体装置における冷却器と端子との空間距離を示す図である。 図８Ｃは、図８Ａに示す半導体装置における冷却器と端子との沿面距離を示す図である。 図９Ａは、本発明の第２の実施形態の変形例に係る半導体装置の断面図である。 図９Ｂは、図９Ａに示す半導体装置における冷却器と端子との空間距離を示す図である。 図９Ｃは、図９Ａに示す半導体装置における冷却器と端子との沿面距離を示す図である。 図１０Ａは、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の断面図である。 図１０Ｂは、図１０Ａに示す半導体装置における冷却器と端子との空間距離を示す図である。 図１０Ｃは、図１０Ａに示す半導体装置における冷却器と端子との沿面距離を示す図である。 図１１Ａは、本発明の第３の実施形態の変形例に係る半導体装置の断面図である。 図１１Ｂは、図１１Ａに示す半導体装置における冷却器と端子との空間距離を示す図である。 図１１Ｃは、図１１Ａに示す半導体装置における冷却器と端子との沿面距離を示す図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る半導体装置１００，２００，３００が適用される電力変換装置１について説明する。
まず、図１から図３を参照して、電力変換装置１の全体構成について説明する。
図１に示すように、電力変換装置１は、電動自動車又はプラグインハイブリッド自動車（電動車両）に搭載され、バッテリ（蓄電装置）５の直流電力を回転電機としてのモータジェネレータ（負荷）６の駆動に適した交流電力に変換する。モータジェネレータ６は、電力変換装置１から供給される電力により駆動される。
電力変換装置１は、モータジェネレータ６の回生電力（交流電力）を直流電力に変換して、バッテリ５を充電する。また、電力変換装置１は、車両に設けられる充電用の外部コネクタ（図示省略）から急速充電コネクタ６３又は普通充電コネクタ８１を介して電力が供給されることで、バッテリ５を充電する。
バッテリ５は、例えばリチウムイオン二次電池で構成される。バッテリ５は、電力変換装置１に直流電力を供給し、電力変換装置１から供給される直流電力により充電される。バッテリ５の電圧は、例えば２４０Ｖ〜４００Ｖの間で変動し、それよりも高い電圧が入力されることで充電される。
モータジェネレータ６は、例えば永久磁石同期電動機で構成される。モータジェネレータ６は、電力変換装置１から供給される交流電力によって駆動される。モータジェネレータ６は、車両を走行させるときに車両の駆動輪（図示省略）を回転駆動する。モータジェネレータ６は、車両が減速するときには発電機として機能し、回生電力を発生する。
図２及び図３に示すように、電力変換装置１は、底部（設置部）２ｃを有する箱型のケース２を備える。電力変換装置１は、ケース２内に、コンデンサモジュール（平滑コンデンサ）１０，パワーモジュール２０，ＤＣ／ＤＣコンバータ３０，充電装置４０，充電・ＤＣ／ＤＣコントローラ５０，及びインバータコントローラ７０を備える。これらの各部は、バスバー又は配線により電気的に接続される。
図３に示すように、ケース２は、上面が開口する下ケース２ｂと、下ケース２ｂの開口部を閉塞する上ケース２ａと、によって構成される。下ケース２ｂ内には、パワーモジュール２０，ＤＣ／ＤＣコンバータ３０，及び充電装置４０が底部２ｃの冷却面２ｄに接触するように設けられる。
下ケース２ｂは、冷却水流路（冷却媒体流路）４を有する。冷却水流路４には、冷却水（冷却媒体）が流通する。冷却水流路４は、底部２ｃの内部に形成される。冷却水流路４を流通する冷却水は、冷却水流路４の直上の冷却面２ｄに載置されるパワーモジュール２０，ＤＣ／ＤＣコンバータ３０，及び充電装置４０を冷却する。冷却水流路４は、パワーモジュール２０に沿って形成されるパワーモジュール冷却部４ａと、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０に沿って形成されるＤＣ／ＤＣコンバータ冷却部４ｂと、充電装置４０に沿って形成される充電装置冷却部４ｃと、を有する。
下ケース２ｂの底部２ｃの外面は、モータジェネレータ６に臨む。下ケース２ｂの底部２ｃは、後述する出力バスバー（バスバーモジュール）２４が挿通する貫通孔３を有する。貫通孔３は、下ケース２ｂにおける冷却水流路４が形成される領域の外に形成される。よって、冷却水流路４が形成される領域内に貫通孔３を形成する場合と比較して、貫通孔３のためにシール等を設ける必要がないので、下ケース２ｂを小型化できると共に、冷却水の密封性を確保できる。
コンデンサモジュール１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の上方を跨ぐように下ケース２ｂに取り付けられる。図３では、下ケース２ｂに取り付けられるコンデンサモジュール１０の脚部は省略して示している。コンデンサモジュール１０は、複数のコンデンサ素子によって構成される。コンデンサモジュール１０は、例えばバッテリ５から供給される直流電力の電圧やモータジェネレータ６からパワーモジュール２０を介して回生される回生電力の電圧を平滑化する。このように、コンデンサモジュール１０は、電圧を平滑化することで、ノイズの除去や電圧変動の抑制を行う。コンデンサモジュール１０は、第１バスバー１１，第２バスバー１２，及び電力配線１３を備える。
コンデンサモジュール１０の周囲には、パワーモジュール２０，ＤＣ／ＤＣコンバータ３０，及び充電装置４０が配置される。具体的には、コンデンサモジュール１０は、ケース２の内部において、パワーモジュール２０と充電装置４０との間に配置される。コンデンサモジュール１０はＤＣ／ＤＣコンバータ３０に積層され、コンデンサモジュール１０の下方側にＤＣ／ＤＣコンバータ３０が配置される。充電装置４０は充電・ＤＣ／ＤＣコントローラ５０に積層され、充電・ＤＣ／ＤＣコントローラ５０の下方側に充電装置４０が配置される。
第１バスバー１１は、コンデンサモジュール１０の一方の側面から側方に突出し、パワーモジュール２０に接続される。第１バスバー１１には、パワーモジュール２０が直接螺合等によって接続される。第２バスバー１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０，リレー６１，バッテリ５，及び電動コンプレッサ（図示省略）に接続される（図１参照）。電力配線１３は、充電装置４０に接続される。第１バスバー１１，第２バスバー１２，及び電力配線１３は、コンデンサモジュール１０の内部にて、正極と負極とを共用する。
第２バスバー１２は、コンデンサモジュール１０の底面から下方に突出する。第２バスバー１２は、コンデンサモジュール１０の下方に積層して配置されるＤＣ／ＤＣコンバータ３０に直接螺合により接続される。第２バスバー１２は、正側リレー６１ａ及び負側リレー６１ｂに接続される。
図２に示すように、第２バスバー１２は、バッテリ５に接続されるバッテリ側コネクタ５１と、電動コンプレッサに接続されるコンプレッサ側コネクタ５２と、に、バスバー１４を介して接続される。
コンデンサモジュール１０における第１バスバー１１の反対の側面からは、電力配線１３が側方に引き出される。電力配線１３は、可撓性を有する柔軟なケーブルであり、充電装置４０に接続される。充電装置４０は、普通充電コネクタ８１にバスバー４１を介して接続される。
信号線コネクタ６５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０，充電装置４０，充電・ＤＣ／ＤＣコントローラ５０，及びインバータコントローラ７０に接続される信号線５５を、ケース２の外部との間で接続可能にする。
信号線５５は、信号線コネクタ６５と充電・ＤＣ／ＤＣコントローラ５０とを接続する。信号線５５は、充電・ＤＣ／ＤＣコントローラ５０からリレーコントローラ６０に至る信号線６２と同梱されて、コンデンサモジュール１０の上面を通過して充電・ＤＣ／ＤＣコントローラ５０のコネクタ５６に接続される。コンデンサモジュール１０の上面には、信号線５５及び信号線６２を支持する複数のガイド部５８が形成される。
パワーモジュール２０は、複数のパワー素子（半導体素子）としてのＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）２８ｕ，２９ｕ，２８ｖ，２９ｖ，２８ｗ，２９ｗ（図６参照）を有する。パワーモジュール２０は、ＩＧＢＴ２８ｕ〜２９ｗのＯＮ／ＯＦＦをスイッチング制御することにより、バッテリ５の直流電力とモータジェネレータ６の交流電力とを相互に変換する。ＩＧＢＴ２８ｕ〜２９ｗは、パワーモジュール２０に設けられるドライバ基板２１によってＯＮ／ＯＦＦが制御される。パワーモジュール２０の上面には、ドライバ基板２１が積層される。ドライバ基板２１の上方には、インバータコントローラ７０とリレーコントローラ６０とが配置される。
パワーモジュール２０は、コンデンサモジュール１０の第１バスバー１１に接続される。パワーモジュール２０には、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相からなる３相の出力バスバー２４が接続される。
図３に示すように、出力バスバー２４は、パワーモジュール２０に接続されるパワーモジュール端子２５と、モータジェネレータ６に接続されるモータ端子（負荷端子）２６と、出力バスバー２４の電流を検出する電流センサ２２と、を有する。出力バスバー２４は、パワーモジュール２０における第１バスバー１１の反対の側面に接続される。出力バスバー２４は、パワーモジュール２０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれに直接接続され、モータジェネレータ６に３相の交流電力を出力する。
出力バスバー２４において、パワーモジュール端子２５とモータ端子２６とは、互いに交差する方向に形成される。具体的には、モータ端子２６は、出力バスバー２４の下方に配設されるモータジェネレータ６に接続される。パワーモジュール端子２５は、出力バスバー２４の側方に配設されるパワーモジュール２０に接続される。よって、モータ端子２６は、パワーモジュール端子２５に対して直角に交差するように形成される。
出力バスバー２４は、ケース２に収容される。モータ端子２６の先端は、ケース２の底部２ｃの貫通孔３を挿通して外部に露出する。これにより、モータ端子２６がハーネス等（図示省略）を介してモータジェネレータ６に接続可能になる。
図１に示すように、インバータコントローラ７０は、車両のコントローラ（図示省略）からの指示及び電流センサ２２からのＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電流の検出結果に基づいて、パワーモジュール２０を動作させる信号をドライバ基板２１に出力する。ドライバ基板２１は、インバータコントローラ７０からの信号に基づいて、パワーモジュール２０を制御する。これらのインバータコントローラ７０，ドライバ基板２１，パワーモジュール２０，及びコンデンサモジュール１０によって、直流電力と交流電力とを相互に変換するインバータモジュールが構成される。
図２に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、パワーモジュール２０を挟んで出力バスバー２４と対向して設けられる。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、バスバー３１を介して車両側コネクタ８２に接続される。車両側コネクタ８２には、車両の各部にＤＣ／ＤＣコンバータ３０が出力する直流電源を供給するハーネス等が接続される。
ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、車両駆動時（パワーモジュール２０の駆動時）や停止時に、バッテリ５から供給される直流電力の電圧を変換して、他の機器へと供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、バッテリ５の直流電力（例えば４００Ｖ）を１２Ｖの直流電力に降圧する。降圧された直流電力は、車両に設けられるコントローラや、照明，ファン等の電源として供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、第２バスバー１２を介してコンデンサモジュール１０及びバッテリ５に接続される。
充電装置４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を挟んでパワーモジュール２０と対向して設けられる。充電装置４０は、車両に設けられる充電用の外部コネクタから普通充電コネクタ８１を介して供給される外部電源（例えば交流１００Ｖや２００Ｖ）を直流電力（例えば５００Ｖ）に変換する。充電装置４０により変換された直流電力は、電力配線１３からコンデンサモジュール１０を介してバッテリ５に供給される。これによりバッテリ５が充電される。
充電・ＤＣ／ＤＣコントローラ５０は、電力変換装置１によるモータジェネレータ６の駆動及びバッテリ５の充電を制御する。具体的には、充電・ＤＣ／ＤＣコントローラ５０は、車両のコントローラからの指示に基づいて、充電装置４０による普通充電コネクタ８１を介したバッテリ５の充電と、急速充電コネクタ６３を介したバッテリ５の充電と、モータジェネレータ６の駆動と、を制御する。
リレーコントローラ６０は、充電・ＤＣ／ＤＣコントローラ５０によって制御され、リレー６１の断続を制御する。リレー６１は、正側リレー６１ａと負側リレー６１ｂとによって構成される。リレー６１は、車両に設けられる充電用の外部コネクタが急速充電コネクタ６３を介して接続された場合に接続され、急速充電コネクタ６３から供給される直流電力（例えば５００Ｖ）を第２バスバー１２へと供給する。供給された直流電力によりバッテリ５が充電される。
以下、図４から図１１を参照して、本発明の第１から第３の実施形態に係る半導体装置１００，２００，３００について説明する。
（第１の実施形態）
まず、図４から図７Ｃを参照して、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置１００について説明する。
図４に示すように、半導体装置１００は、パワーモジュール２０と、下ケース２ｂの一部に形成されパワーモジュール２０を冷却する冷却器９０と、を備える。
図５及び図６に示すように、パワーモジュール２０は、ＩＧＢＴ２８ｕ〜２９ｗと、ＩＧＢＴ２８ｕ〜２９ｗを包囲する樹脂モールド部２０ｂと、を備える。樹脂モールド部２０ｂは、非導電性樹脂によるトランスファモールドによって成形される。
パワーモジュール２０は、ＩＧＢＴ２８ｕ〜２９ｗに接続されて樹脂モールド部２０ｂの側方に突出する端子としての正側（アッパー側）バスバー２３ａ，負側（ロワー側）バスバー２３ｂ，Ｕ相バスバー２３ｕ，Ｖ相バスバー２３ｖ，Ｗ相バスバー２３ｗを備える。正側バスバー２３ａと負側バスバー２３ｂとは、樹脂モールド部２０ｂの同一の側面から引き出され、第１バスバー１１を介してコンデンサモジュール１０に接続される。Ｕ相バスバー２３ｕとＶ相バスバー２３ｖとＷ相バスバー２３ｗは、樹脂モールド部２０ｂの正側バスバー２３ａと負側バスバー２３ｂとが引き出される側面とは反対側の側面から引き出され、出力バスバー２４のパワーモジュール端子２５に接続される。
図７Ａに示すように、正側バスバー２３ａ，Ｕ相バスバー２３ｕ，Ｖ相バスバー２３ｖ，Ｗ相バスバー２３ｗは、樹脂モールド部２０ｂによって完全に包囲されずに、樹脂モールド部２０ｂの底部に一部の面が露出している。
パワーモジュール２０は、絶縁シート２７を介して冷却器９０上に載置される。絶縁シート２７には、樹脂モールド部２０ｂから露出している正側バスバー２３ａ，Ｕ相バスバー２３ｕ，Ｖ相バスバー２３ｖ，Ｗ相バスバー２３ｗが当接する。絶縁シート２７は、セラミックスや樹脂等の非導電性材料によって形成される。絶縁シート２７が設けられることによって、正側バスバー２３ａ，Ｕ相バスバー２３ｕ，Ｖ相バスバー２３ｖ，Ｗ相バスバー２３ｗが樹脂モールド部２０ｂによって完全に包囲されていなくても、冷却器９０との間の絶縁性を確保することができる。なお、冷却器９０は、アルミ等の金属材料（導電性の材質）で構成されている。
正側バスバー２３ａは、バッテリ５の正極に接続される。負側バスバー２３ｂは、バッテリ５の負極に接続される。正側バスバー２３ａと負側バスバー２３ｂとは、コンデンサモジュール１０に並列接続される。Ｕ相バスバー２３ｕ，Ｖ相バスバー２３ｖ，及びＷ相バスバー２３ｗは、出力バスバー２４を介してモータジェネレータ６のＵ相，Ｖ相，Ｗ相にそれぞれ接続される。
図６に示すように、ＩＧＢＴ２８ｕ〜２９ｗは、逆方向に並列接続される還流ダイオード２０ｃをそれぞれ有する。ＩＧＢＴ２８ｕ〜２９ｗには、スイッチング制御を行うためのゲート信号リード２０ｄと、エミッタ側の基準電圧を検出するエミッタ信号リード２０ｅと、がそれぞれ設けられる。
ＩＧＢＴ２８ｕとＩＧＢＴ２９ｕとは、正側バスバー２３ａと負側バスバー２３ｂとの間にＵ相バスバー２３ｕを挟んで直列に設けられる。Ｕ相バスバー２３ｕは、出力バスバー２４を介して、モータジェネレータ６のＵ相を構成するコイル（図示省略）に接続される。ＩＧＢＴ２８ｖとＩＧＢＴ２９ｖとは、正側バスバー２３ａと負側バスバー２３ｂとの間にＶ相バスバー２３ｖを挟んで直列に設けられる。Ｖ相バスバー２３ｖは、出力バスバー２４を介して、モータジェネレータ６のＶ相を構成するコイル（図示省略）に接続される。ＩＧＢＴ２８ｗとＩＧＢＴ２８ｗとは、正側バスバー２３ａと負側バスバー２３ｂとの間にＷ相バスバー２３ｗを挟んで直列に設けられる。Ｗ相バスバー２３ｗは、出力バスバー２４を介して、モータジェネレータ６のＷ相を構成するコイル（図示省略）に接続される。
パワーモジュール２０は、ＩＧＢＴ２８ｕ〜２９ｗが、ドライバ基板２１によってスイッチング制御されることによって、交流電流を生成してモータジェネレータ６を駆動する。パワーモジュール２０は、ＩＧＢＴ２８ｕ〜２９ｗが、ドライバ基板２１によってスイッチング制御されることによって、モータジェネレータ６からの回生電力を交流から直流に変換してバッテリ５に充電できるようにする。
図７Ａに示すように、冷却器９０は、樹脂モールド部２０ｂの底部からＩＧＢＴ２８ｕ〜２９ｗを冷却する。冷却器９０は、下ケース２ｂの内部に設けられて冷却水が流通する冷却水流路４の一部であるパワーモジュール冷却部４ａを有する。パワーモジュール２０は、パワーモジュール冷却部４ａ内を流通する冷却水との熱交換によって冷却される。
なお、ＩＧＢＴ２８ｕ〜２９ｗは、コレクタを構成する面が冷却器９０に面するように配置される。これにより、コレクタ側からＩＧＢＴ２８ｕ〜２９ｗを冷却することができる。
図４に示すように、冷却器９０は、冷却水が流通してパワーモジュール２０を冷却するパワーモジュール冷却部（第１冷却媒体流路）４ａと、冷却水が流通してパワーモジュール２０とは別のデバイスとしてのＤＣ／ＤＣコンバータ３０を冷却するＤＣ／ＤＣコンバータ冷却部（第２冷却媒体流路）４ｂと、を有する。冷却器９０は、正側バスバー２３ａ，負側バスバー２３ｂ，Ｕ相バスバー２３ｕ，Ｖ相バスバー２３ｖ，Ｗ相バスバー２３ｗと対向する位置にパワーモジュール２０が設置される面から凹状に形成される一対の凹部９１を有する。
図４に示すように、正側バスバー２３ａ，負側バスバー２３ｂと対向する一方の凹部９１は、パワーモジュール冷却部４ａとＤＣ／ＤＣコンバータ冷却部４ｂとの間に溝状に形成される。Ｕ相バスバー２３ｕ，Ｖ相バスバー２３ｖ，Ｗ相バスバー２３ｗと対向する他方の凹部９１は、パワーモジュール冷却部４ａと出力バスバー２４との間に溝状に形成される。よって、冷却水流路４が設けられない部分に凹部９１が形成されるので、底部２ｃのスペースを有効に活用できると共に、冷却水流路４の上に凹部９１が形成される場合と比較すると底部２ｃが厚くなることを防止できる。
図７Ａに示すように、凹部９１の内側の端部９１ａは、樹脂モールド部２０ｂの端部２０ａよりも内側に位置するように形成される。また、凹部９１の外側の端部９１ｂは、正側バスバー２３ａ，負側バスバー２３ｂ，Ｕ相バスバー２３ｕ，Ｖ相バスバー２３ｖ，Ｗ相バスバー２３ｗの先端よりも外側に位置するように形成される。即ち、凹部９１は、正側バスバー２３ａ，負側バスバー２３ｂ，Ｕ相バスバー２３ｕ，Ｖ相バスバー２３ｖ，Ｗ相バスバー２３ｗと対向する位置から樹脂モールド部２０ｂの端部９１ａよりも内側にかけて形成される。
このように、凹部９１が設けられることによって、凹部９１が設けられない場合と比較して、冷却器９０と正側バスバー２３ａ，負側バスバー２３ｂ，Ｕ相バスバー２３ｕ，Ｖ相バスバー２３ｖ，Ｗ相バスバー２３ｗとの間の空間距離及び沿面距離（図７Ｃに破線で示す距離）が大きくなる。したがって、冷却器９０と正側バスバー２３ａ，負側バスバー２３ｂ，Ｕ相バスバー２３ｕ，Ｖ相バスバー２３ｖ，Ｗ相バスバー２３ｗとの空間距離（図７Ｂに破線で示す距離）を確保することができ、電気的絶縁性を向上させることができる。
これにより、上記実施形態のように、パワーモジュール２０を薄型化すると共に、樹脂モールド部２０ｂがトランスファモールドによって成形されて正側バスバー２３ａ，負側バスバー２３ｂ，Ｕ相バスバー２３ｕ，Ｖ相バスバー２３ｖ，Ｗ相バスバー２３ｗが樹脂モールド部２０ｂの側方に突出する場合であっても、電気的絶縁性を確保することができる。
以上の第１の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
樹脂モールド部２０ｂの底部からＩＧＢＴ２８ｕ〜２９ｗを冷却する冷却器９０は、正側バスバー２３ａ，負側バスバー２３ｂ，Ｕ相バスバー２３ｕ，Ｖ相バスバー２３ｖ，Ｗ相バスバー２３ｗと対向する位置から樹脂モールド部２０ｂの端部２０ａよりも内側にかけて凹部９１を有する。この凹部９１が設けられることによって、凹部９１が設けられない場合と比較して、冷却器９０と正側バスバー２３ａ，負側バスバー２３ｂ，Ｕ相バスバー２３ｕ，Ｖ相バスバー２３ｖ，Ｗ相バスバー２３ｗとの間の空間距離及び沿面距離が大きくなる。したがって、冷却器９０と正側バスバー２３ａ，負側バスバー２３ｂ，Ｕ相バスバー２３ｕ，Ｖ相バスバー２３ｖ，Ｗ相バスバー２３ｗとの空間距離を確保することができ、電気的絶縁性を向上させることができる。
（第２の実施形態）
以下、図８Ａから図９Ｃを参照して、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置２００について説明する。以下に示す各実施形態では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の機能を有する構成には同一の符号を付して説明を省略する。
半導体装置２００では、樹脂モールド部２２０ｂの形状が第１の実施形態の樹脂モールド部２０ｂとは異なる。
図８Ａに示すように、樹脂モールド部２２０ｂは、冷却器９０の凹部９１と対向する面から凹状に形成される一対の凹部９２を更に有する。凹部９２は、冷却器９０の凹部９１とそれぞれ対向するように溝状に形成される。
これにより、冷却器９０と正側バスバー２３ａ，負側バスバー２３ｂ，Ｕ相バスバー２３ｕ，Ｖ相バスバー２３ｖ，Ｗ相バスバー２３ｗとの間の沿面距離（図８Ｃに破線で示す距離）が更に大きくなる。したがって、冷却器９０と正側バスバー２３ａ，負側バスバー２３ｂ，Ｕ相バスバー２３ｕ，Ｖ相バスバー２３ｖ，Ｗ相バスバー２３ｗとの空間距離（図８Ｂに破線で示す距離）確保することができ、電気的絶縁性を向上させることができる。
なお、図９Ａに示すように、冷却器９０の凹部９１に、端子台９３を設けてもよい。端子台９３は、凹部９１と正側バスバー２３ａ，負側バスバー２３ｂ，Ｕ相バスバー２３ｕ，Ｖ相バスバー２３ｖ，Ｗ相バスバー２３ｗとの間に設けられて、正側バスバー２３ａ，負側バスバー２３ｂ，Ｕ相バスバー２３ｕ，Ｖ相バスバー２３ｖ，Ｗ相バスバー２３ｗを支持する。正側バスバー２３ａと負側バスバー２３ｂとは、端子台９３の上面にて、第１バスバー１１とボルトで締結される。Ｕ相バスバー２３ｕとＶ相バスバー２３ｖとＷ相バスバー２３ｗとは、端子台９３の上面にて、出力バスバー２４のパワーモジュール端子２５とボルトで締結される。
端子台９３は、樹脂モールド部２２０ｂの凹部９２に挿入される凸部９３ａを有する。この端子台９３が設けられることによって、凸部９３ａが凹部９２に挿入されて、冷却器９０と正側バスバー２３ａ，負側バスバー２３ｂ，Ｕ相バスバー２３ｕ，Ｖ相バスバー２３ｖ，Ｗ相バスバー２３ｗとの間の空間距離（図９Ｂに破線で示す距離）が更に大きくなる。
以上の第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏すると共に、冷却器９０と正側バスバー２３ａ，負側バスバー２３ｂ，Ｕ相バスバー２３ｕ，Ｖ相バスバー２３ｖ，Ｗ相バスバー２３ｗとの間の空間距離及び沿面距離が更に大きくなる。冷却器９０と正側バスバー２３ａ，負側バスバー２３ｂ，Ｕ相バスバー２３ｕ，Ｖ相バスバー２３ｖ，Ｗ相バスバー２３ｗとの電気的絶縁性を更に向上させることができる。
（第３の実施形態）
以下、図１０Ａから図１１Ｃを参照して、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置３００について説明する。
半導体装置３００では、樹脂モールド部３２０ｂの形状が第１及び第２の実施形態の樹脂モールド部２０ｂ，２２０ｂとは異なる。
図１０Ａに示すように、樹脂モールド部３２０ｂは、冷却器９０の凹部９１と対向する面から凹状に形成される一対の凹部３９２を更に有する。凹部９２は、樹脂モールド部３２０ｂの底面の角に、冷却器９０の凹部９１とそれぞれ対向するように切り欠き状に形成される。
これにより、冷却器９０と正側バスバー２３ａ，負側バスバー２３ｂ，Ｕ相バスバー２３ｕ，Ｖ相バスバー２３ｖ，Ｗ相バスバー２３ｗとの間の沿面距離（図１０Ｃに破線で示す距離）が更に大きくなる。したがって、冷却器９０と正側バスバー２３ａ，負側バスバー２３ｂ，Ｕ相バスバー２３ｕ，Ｖ相バスバー２３ｖ，Ｗ相バスバー２３ｗとの空間距離（図１０Ｂに破線で示す距離）を確保することができ、電気的絶縁性を向上させることができる。
なお、図１１Ａに示すように、冷却器９０の凹部９１に、端子台３９３を設けてもよい。端子台３９３は、樹脂モールド部２２０ｂの凹部９２に挿入される凸部３９３ａを有する。この端子台３９３が設けられることによって、凸部３９３ａが凹部９２に挿入されて、冷却器９０と正側バスバー２３ａ，負側バスバー２３ｂ，Ｕ相バスバー２３ｕ，Ｖ相バスバー２３ｖ，Ｗ相バスバー２３ｗとの間の空間距離（図１１Ｂに破線で示す距離）が更に大きくなる。
以上の第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏すると共に、冷却器９０と正側バスバー２３ａ，負側バスバー２３ｂ，Ｕ相バスバー２３ｕ，Ｖ相バスバー２３ｖ，Ｗ相バスバー２３ｗとの間の空間距離及び沿面距離が更に大きくなる。冷却器９０と正側バスバー２３ａ，負側バスバー２３ｂ，Ｕ相バスバー２３ｕ，Ｖ相バスバー２３ｖ，Ｗ相バスバー２３ｗとの電気的絶縁性を更に向上させることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
例えば、図９及び図１１に示す例では、端子台９３，３９３は、下ケース２ｂの底部２ｃとは別体に形成されている。これに代えて、端子台９３，３９３を下ケース２ｂの底部２ｃと一体に樹脂で成形してもよい。
１００，２００，３００ 半導体装置
１ 電力変換装置
２ ケース
２ｃ 底部（設置部）
４ 冷却水流路
４ａ パワーモジュール冷却部（第１冷却媒体流路）
４ｂ ＤＣ／ＤＣコンバータ冷却部（第２冷却媒体流路）
６ モータジェネレータ（回転電機，負荷）
２０ パワーモジュール
２０ｂ，２２０ｂ，３２０ｂ 樹脂モールド部
２３ａ 正側バスバー（端子）
２３ｂ 負側バスバー（端子）
２３ｕ Ｕ相バスバー（端子）
２３ｖ Ｖ相バスバー（端子）
２３ｗ Ｗ相バスバー（端子）
２７ 絶縁シート
２８ｕ，２８ｖ，２８ｗ ＩＧＢＴ（パワー素子，半導体素子）
２９ｕ，２９ｖ，２９ｗ ＩＧＢＴ（パワー素子，半導体素子）
３０ ＤＣ／ＤＣコンバータ
９０ 冷却器
９１ 凹部
９２，３９２ 凹部
９３，３９３ 端子台
９３ａ，３９３ａ 凸部

Claims (4)

  1. 半導体装置であって、
    半導体素子と、
    前記半導体素子を包囲する樹脂モールド部と、
    前記半導体素子に接続されて前記樹脂モールド部から突出する端子と、
    前記樹脂モールド部が載置され、前記半導体素子を冷却する冷却器と、を備え、
    前記冷却器において前記樹脂モールド部が載置された面には、前記端子と対向する位置から前記樹脂モールド部の端部よりも内側にかけて凹部が形成されており、
    前記冷却器の前記凹部には、前記端子との間に設けられて前記端子を支持する端子台が設けられることを特徴とする半導体装置。
  2. 請求項１に記載の半導体装置であって、
    前記樹脂モールド部は、前記冷却器の前記凹部と対向する部分に凹部を有することを特徴とする半導体装置。
  3. 請求項２に記載の半導体装置であって、
    前記端子台は、前記樹脂モールド部の前記凹部に挿入された凸部を有することを特徴とする半導体装置。
  4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の半導体装置であって、
    前記冷却器は、
    冷却媒体が流通して前記半導体素子を冷却する第１冷却媒体流路と、
    冷却媒体が流通して前記半導体素子とは別のデバイスを冷却する第２冷却媒体流路と、を有し、
    前記冷却器の前記凹部は、前記第１冷却媒体流路と前記第２冷却媒体流路との間に位置することを特徴とする半導体装置。
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