WO2015111211A1 - パワーモジュール及びその製造方法 - Google Patents

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power module
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bus bar
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寛 新谷
英一 井出
佐々木　康二
谷江　尚史
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株式会社日立製作所
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    • H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]

Definitions

  • the present invention relates to a power module including a semiconductor element and a manufacturing method thereof.
  • a power conversion device including a semiconductor element called a power semiconductor chip has been used in automobiles, railways, power equipment, and the like.
  • a high-efficiency power semiconductor chip in a power conversion device, energy loss during power conversion can be reduced.
  • the power semiconductor chip since the power semiconductor chip generates a large amount of heat when energized, it is required to cool the power semiconductor chip and keep it at an appropriate temperature. There is also a demand for miniaturization of power semiconductor chips.
  • Patent Document 1 describes a power conversion device including a semiconductor module incorporating a switching element and a cooling tube for cooling the semiconductor module.
  • a pair of spring members are installed at both ends of a laminated body in which semiconductor modules and cooling tubes are alternately laminated.
  • Patent Document 2 discloses a power semiconductor device including a plurality of pairs of power modules arranged so that mold surfaces come into contact with each other and cooling fins that sandwich the heat radiation surfaces of the pair of power modules from both sides. Are listed.
  • the power conversion device described in Patent Document 1 has a configuration in which a laminated body is fixed to a storage case having an H-shaped cross-sectional view, a control terminal is exposed from one side of the storage case, and a power terminal is exposed from the other side. It has become.
  • an object of the present invention is to provide a power module and the like that achieve low inductance and downsizing. Moreover, this invention makes it a subject to provide the power module etc. which improved the workability
  • a power module includes a semiconductor element, a control terminal connected to the semiconductor element, a power terminal through which a current corresponding to an electric signal to the control terminal flows, and a heat dissipation layer. And a main body part, a cooling part that is arranged so as to be able to exchange heat with the heat radiating layer, cool the main body part, a bus bar connected to the power terminal, and at least a contact point between the bus bar is insulative.
  • a cylindrical body, and a metal member that supports the cylindrical body, and the cylindrical body is in close contact with the metallic member to form a box body that is open on one side.
  • the main body portion and the bus bar are disposed, the control terminal and the power terminal extend from the semiconductor element to the one side, and an insulating sealing material is filled in the box, thereby the main body. Part Wherein the bus bar is sealed.
  • a power module or the like with a reduced inductance and a reduced size.
  • a power module or the like with improved workability during manufacturing can be provided.
  • FIG. 3 is an end view taken along the line CC shown in FIG. 2. It is the disassembled perspective view which looked down at the power module from the right rear.
  • FIG. 2 is an end view taken along line AA shown in FIG.
  • FIG. 3 is an end view taken along line BB shown in FIG. 1.
  • It is a perspective view for demonstrating the manufacturing process of a power module. It is a disassembled perspective view which shows the modification 1 of the power module which concerns on 1st Embodiment of this invention.
  • FIG. 2 is an end view of the power module (corresponding to line AA shown in FIG. 1). It is a disassembled perspective view which shows the modification 1 of the power module which concerns on 2nd Embodiment of this invention. It is a disassembled perspective view which shows the modification 2 of the power module which concerns on 2nd Embodiment of this invention. It is a disassembled perspective view which shows the modification 3 of the power module which concerns on 2nd Embodiment of this invention.
  • FIG. 2 is an end view of the power module (corresponding to line AA shown in FIG. 1).
  • FIG. 9 is an end view (corresponding to the line AA shown in FIG. 1) of a power module according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an end view (corresponding to the line AA shown in FIG. 1) of a power module according to a fifth embodiment of the present invention.
  • It is the perspective view which looked down at the power module concerning a 6th embodiment of the present invention from the right rear.
  • FIG. 20 is an end view taken along line AA shown in FIG. FIG.
  • FIG. 20 is an end view (corresponding to the line AA shown in FIG. 19) showing a first modification of the power module according to the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 29 is an end view (corresponding to the AA line shown in FIG. 19) showing a second modification of the power module according to the sixth embodiment of the present invention. It is the disassembled perspective view which looked down at the power module which concerns on 7th Embodiment of this invention from the right rear.
  • FIG. 20 is an end view of the power module (corresponding to line AA shown in FIG. 19).
  • FIG. 29 is an end view (corresponding to the line AA shown in FIG. 19) showing a first modification of the power module according to the seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 29 is an end view (corresponding to the line AA shown in FIG.
  • FIG. 20 is an end view (corresponding to line AA shown in FIG. 19) of a power module according to an eighth embodiment of the present invention. It is an end view of the power module which concerns on a comparative example.
  • FIG. 1 is a perspective view of the power module according to this embodiment as viewed from the right rear.
  • the power module M is used, for example, in a high-voltage power converter (not shown), and performs a switching operation in response to a command from an external control device (not shown).
  • the power module M includes three main body portions 11 to 13 (see FIG. 4), four cooling portions 21 to 24, a metal member 30, and a cylindrical body W (left wall 41, right wall 42, front wall 43, rear Wall 44), collector connection bus bar 51, and emitter connection bus bar 52.
  • FIG. 2 is a perspective view of the main body.
  • the main body 11 conducts / cuts off the collector terminal 1i and the emitter terminal 1j in accordance with an electric signal input via the control terminal 1b.
  • the main-body part 11 is exhibiting rectangular parallelepiped shape, However, The shape of the main-body part 11 is not limited to this.
  • FIG. 3 is an end view taken along line CC shown in FIG.
  • the main body 11 mainly includes a power semiconductor element 1a, a control terminal 1b (see FIG. 2), wiring layers 1c and 1f, insulating layers 1d and 1g, heat radiation layers 1e and 1h, a collector terminal 1i, And an emitter terminal 1j (see FIG. 2).
  • the power semiconductor element 1 a semiconductor element
  • the power semiconductor element 1 a is, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and is built in the main body 11.
  • the type of the power semiconductor element 1a is not limited to this, and various elements such as a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor), a GTO (Gate Turn-Off thyristor), and a diode can be used.
  • MOSFET Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor
  • GTO Gate Turn-Off thyristor
  • the control terminal 1b shown in FIG. 2 is a terminal for inputting an electric signal input from an external control device (not shown) to the power semiconductor element 1a.
  • the control terminal 1b is connected to the gate electrode of the power semiconductor element 1a and extends upward from the power semiconductor element 1a (see FIG. 2).
  • a collector-side wiring layer 1 c, an insulating layer 1 d, and a heat dissipation layer 1 e are stacked in order from the power semiconductor element 1 a toward the left side surface of the main body 11.
  • an emitter-side wiring layer 1 f, an insulating layer 1 g, and a heat dissipation layer 1 h are stacked in order from the power semiconductor element 1 a toward the right side surface of the main body 11.
  • the collector-side wiring layer 1c, the insulating layer 1d, and the heat dissipation layer 1e will be mainly described, but the same applies to the emitter side.
  • the wiring layer 1c contains a metal having a low electric resistance, such as copper (Cu), aluminum (Al), an alloy of copper and aluminum.
  • a layer (not shown) having high thermal conductivity and low thermal expansion between the wiring layer 1c and the insulating layer 1d.
  • the above-described layer is formed by diffusing molybdenum, tungsten, carbon, or the like on one side (insulating layer 1d side) of the wiring layer 1c. As a result, it is possible to maintain current withstand capability and heat spreadability while relaxing thermal stress applied to the power semiconductor element 1a.
  • the wiring layer 1 c has a thin plate shape, and the surface direction thereof is parallel to the left and right side surfaces of the main body 11. Further, the collector-side wiring layer 1c and the emitter-side wiring layer 1f are arranged so that currents in opposite directions flow. By arranging the wiring layers 1c and 1f in this way, the magnetic fields of the wiring layers 1c and 1f are canceled out and the inductance can be reduced.
  • the power semiconductor element 1a and the wiring layer 1c are electrically bonded using, for example, a bonding material mainly composed of silver oxide (AgO, Ag 2 O) or copper oxide (CuO) particles having a particle size of 50 ⁇ m or less.
  • the collector terminal 1i (power terminal) and the emitter terminal 1j (power terminal: see FIG. 2) are terminals for passing a current according to the voltage between the control terminals 1b.
  • the collector terminal 1i is connected to the collector-side wiring layer 1c (see FIG. 3), and the emitter terminal 1j is connected to the emitter-side wiring layer 1f.
  • the collector terminal 1i and the emitter terminal 1j extend upward from the power semiconductor element 1a.
  • the insulating layer 1d shown in FIG. 3 is a resin in which a high thermal conductive filler such as alumina, aluminum nitride, or boron nitride is dispersed in a sintered plate made of a high thermal conductive material such as alumina, aluminum nitride, or silicon nitride.
  • the heat dissipating layer 1e is provided to release heat generated in the power semiconductor element 1a and the like to the outside, and includes a highly thermally conductive metal made of copper, aluminum, or copper and an aluminum alloy.
  • molybdenum, tungsten, and carbon are diffused in the above-described metal to achieve high thermal conductivity and low thermal expansion.
  • the heat dissipation layers 1e and 1h are exposed from the left and right side surfaces of the power semiconductor element 1a.
  • the exposed surfaces of the heat radiation layers 1e and 1h are preferably flat and parallel to each other. Thereby, the pressure which acts on the thermal radiation layers 1e and 1h from the cooling parts 21 and 22 (refer FIG. 4) is equalized on the above-mentioned exposed surface, and the cooling efficiency of the main-body part 11 can be improved.
  • the resin member 1k is a member that seals each layer including the power semiconductor element 1a by transfer molding.
  • the control terminal 1b, the collector terminal 1i, and the emitter terminal 1j are positioned in the arrangement shown in FIGS.
  • an adhesive resin such as phenol, acrylic, polyimide, polyamideimide, epoxy, silicon, bismaleimide triazine, and cyanate ester can be used.
  • SiO 2, Al 2 O 3 , AlN, and ceramic such as BN, gels, be rubber contained in the resin member 1k preferred.
  • the resin member 1k has a low thermal expansion, and the thermal stress acting on the power semiconductor element 1a and the insulating layers 1d and 1g can be reduced.
  • the heat radiation layers 1e and 1h are exposed from the resin member 1k.
  • the heat radiation layers 1e and 1h are not exposed, for example, it is preferable to expose the heat radiation layers 1e and 1h by grinding a resin member that hides the heat radiation layers 1e and 1h.
  • FIG. 3 by providing the heat radiation layer 1e (1h) outside the insulating layer 1d (1g) and further sealing with the resin member 1k, the insulation and heat conductivity of the main body 11 can be sufficiently secured. .
  • the configuration illustrated in FIG. 3 is an example, and the configuration of the main body 11 is not limited to this.
  • the other main body parts 12 and 13 also have the same configuration.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the power module as viewed from the right rear.
  • the cooling part 21 is for cooling the main body part 11 and the like, and is arranged so as to be able to exchange heat with the heat dissipation layer 1e.
  • the cooling part 21 is a metal member (for example, copper) with high heat conductivity, and its outer shape has a rectangular parallelepiped shape. The same applies to the other cooling units 22 to 24.
  • the main body portions 11 to 13 are collectively referred to as “main body portion 10”
  • the cooling portions 21 to 24 are collectively referred to as “cooling portion 20”.
  • the power module M includes four cooling units 21 to 24. As shown in FIG. 4, the main body 10 and the cooling unit 20 are alternately arranged (laminated) in the left-right direction. In addition, the laminated body K which consists of the main-body part 10 and the cooling part 20 is pressed in the left-right direction with the fastener Q (refer FIG. 7) mentioned later. As a result, the heat dissipation layers 1e and 1h of the main body 10 and the cooling unit 20 are in close contact with each other, and heat generated in the power semiconductor element 1a and the like is radiated to the cooling unit 20 through the heat dissipation layers 1e and 1h.
  • the cooling unit 20 is provided with a flow path H1 (see FIG. 5) through which cold water flows.
  • a cooling pipe P2 is connected to each of the upstream end and the downstream end of the flow path H1 (see FIG. 4).
  • a high heat conductive sheet such as grease or carbon sheet between the main body 10 and the cooling unit 20.
  • a high heat conductive sheet such as grease or carbon sheet
  • a metal member 30 shown in FIG. 4 supports a cylindrical body W which will be described later, and has a thin rectangular parallelepiped shape in the vertical direction.
  • the metal member 30 has a function of releasing the heat absorbed by the cooling unit 20 to the outside, and a function of preventing the insulating sealing material G from leaking by being in close contact with the cylindrical body W.
  • the metal member 30 is preferably formed of a metal that can be easily formed, such as copper (Cu), aluminum (Al), or an alloy of copper and aluminum.
  • the stacked body K including the main body 10 and the cooling unit 20 is placed.
  • a flow path (not shown) for allowing cooling water to flow therethrough is formed inside the metal member 30.
  • the metal member 30 is provided with the cooling water inflow port and the outflow port on the right side surface, and the upper surface is provided with the connection ports (eight pieces) of the cooling pipe P2 (see FIG. 4).
  • the flow path formed inside the metal member 30 divides the cooling water flowing in from the inflow port corresponding to each cooling unit 21 to 24, and merges the cooling water absorbed by the cooling units 21 to 24. It is formed so as to be taken out from the outlet.
  • the cylindrical body W (the left wall 41, the right wall 42, the front wall 43, and the rear wall 44) has a rectangular hole H2 (see FIG. 1) in a plan view, and is in close contact with the metal member 30 described above. Yes.
  • a box B (see FIG. 1) with one side (upper side) opened is formed.
  • the left wall 41 and the right wall 42 are insulating members that fix and support the collector connection bus bar 51 and the emitter connection bus bar 52, and have a thin rectangular parallelepiped shape in the left-right direction. That is, at least the portions (the left wall 41 and the right wall 42) that are in contact with the bus bars 51 and 52 in the cylindrical body W described above have insulating properties.
  • the left wall 41 and the right wall 42 are made of, for example, polyphenylene sulfide resin (Poly Phenylene Sulfide Resin).
  • FIG. 5 is an end view taken along line AA shown in FIG.
  • the left wall 41 has a protrusion 41 a that supports the collector connection bus bar 51 and a protrusion 41 b that supports the emitter connection bus bar 52.
  • Each protrusion 41a, 41b protrudes to the right and extends in the front-rear direction.
  • the protrusions 41a and 41b are formed so as to ensure an insulation distance between the bus bars 51 and 52 in a state where the protrusions 41a and 41b are sealed with an insulating sealing material G described later.
  • the position (height) at which the lower protrusion 41a is provided corresponds to the length of the cooling part 21 in the vertical direction, and the cooling part 21 is fitted into a recess formed by the metal member 30 and the protrusion 41a. Similarly, the cooling unit 24 is fitted into a recess formed by the metal member 30 and the protrusion 42a.
  • the laminated body K which consists of the main-body part 10 and the cooling part 20 can be positioned easily and with high precision.
  • the recessed parts 42c and 42d by which the right end of each bus-bar 51 and 52 is fitted are formed above the projection parts 42a and 42b provided in the right wall 42. As shown in FIG.
  • the front wall 43 and the rear wall 44 are also preferably insulating members (for example, polyphenylene sulfide resin).
  • the collector connection bus bar 51 (bus bar) shown in FIG. 4 is a metal member that is electrically connected to the collector terminal 1i.
  • the collector connection bus bar 51 has a thin plate shape in order to reduce electrical resistance and reduce Joule heat accompanying a large current.
  • the collector connection bus bar 51 includes through holes H3 (six) for drawing the control terminal 1b to the outside, through holes H4 (three) for drawing the emitter terminal 1j upward, the collector terminal 1i and the collector connection bus bar. And connection portions I (three pieces) for connecting to 51 are provided.
  • the hole diameter of the through hole H4 from which the emitter terminal 1j is drawn is set so as to ensure an insulation distance between the emitter terminal 1j and the collector connection bus bar 51 in a state of being sealed with an insulating sealing material G described later. Yes.
  • connection portion I is formed by making a cut at a location corresponding to the collector terminal 1 i in the collector connection bus bar 51 and bending the location upward. Thereby, the hole H5 for pulling out the collector terminal 1i and the connection portion I for connecting the collector terminal 1i and the collector connection bus bar 51 can be formed at the same time, and workability can be improved.
  • FIG. 6 is an end view taken along line BB shown in FIG.
  • the emitter coupling bus bar 52 (bus bar) is a thin plate-like metal member through which current flows through the emitter terminal 1j, and is electrically connected to the emitter terminal 1j.
  • the emitter connection bus bar 52 includes a through hole H3 (6 pieces: see FIG. 4) for drawing out the control terminal 1b, a connection portion J (3 pieces) for connecting the emitter terminal 1j and the emitter connection bus bar 52, Is provided.
  • each bus bar layout / connection As shown in FIGS. 4 to 6, the collector connection bus bar 51 and the emitter connection bus bar 52 are arranged in parallel to each other so that the current flowing in one and the current flowing in the other are opposite to each other. As a result, the magnetic field generated by the current flowing through the bus bars 51 and 52 is canceled out, and the inductance can be reduced. Further, as will be described later, the collector connection bus bar 51 and the emitter connection bus bar 52 are also sealed with the insulating sealing material G. Therefore, even if the distance L1 (see FIG. 5) between the bus bars 51 and 52 is relatively small (that is, the inductance is reduced), there is no possibility that electric discharge occurs.
  • the collector connection bus bar 51 and the emitter connection bus bar 52 are integrally formed by thermocompression bonding or injection molding, and the collector connection bus bar 51 is linear in a side sectional view and exposed from the left wall 41.
  • the emitter connection bus bar 52 and the left wall 41 are integrally formed, and the emitter connection bus bar 52 is exposed from the upper surface of the left wall 41 (that is, the emitter connection bus bar 52 is bent in an L shape in the left wall 41. It was configured. That is, in the space sealed with the insulating sealing material G, the distance L1 between the bus bars 51 and 52 is relatively short, and the distance L2 between the bus bars 51 and 52 is sufficiently long in the air, thereby , 52 is secured.
  • the bus bars 51 and 52 may be separated from the left wall 41 without being integrally formed, and the bus bars 51 and 52 may be installed on the left wall 41 by caulking (not shown).
  • the collector terminals 1i of the main body portions 11, 12, and 13 are connected to the collector connection bus bar 51 (see FIG. 5), and the emitter terminals 1j are connected to the emitter connection bus bar 52 (see FIG. 6). That is, the three main body portions 11, 12, and 13 are electrically connected in parallel.
  • each power semiconductor element 1a see FIG. 3
  • each power semiconductor element 1a is also turned on / off synchronously, and a large current associated therewith is connected to the collector connection bus bar 51 and the emitter connection. It flows to the bus bar 52.
  • the entire power module M functions as one large switching circuit.
  • the application of the power module M is not limited to the above example.
  • FIG. 7 is a perspective view for explaining a manufacturing process of the power module.
  • the main body portions 11 to 13 (main body portion 10) and the cooling portions 21 to 24 (cooling portion 20) are alternately arranged in the left-right direction and positioned in a close contact state (positioning step).
  • the laminated body K composed of the main body 10 and the cooling unit 20 is placed on the metal member 30, a jig (not shown) is installed with the front surface of the metal member 30 as a reference surface, and the main body in the front-rear direction. 10 and the cooling part 20 are positioned.
  • the left wall 41 is pressed from the left side against the cooling unit 21 positioned at the left end
  • the right wall 42 is pressed from the right side against the cooling unit 24 positioned at the right end.
  • the cooling unit 20 is positioned.
  • a left and right groove (not shown) is provided on the upper surface of the metal member 30, and the main body 10, the cooling unit 20, and the cylindrical body W are installed on the basis of this groove. Also good. This eliminates the need for the jig described above, thereby improving workability.
  • the control terminal 1b When the left wall 41 and the right wall 42 are placed on the metal member 30, the control terminal 1b is inserted through the aforementioned through hole H3, the emitter terminal 1j is inserted through the through hole H4, and the hole H5 (FIG. 4). Through the collector terminal 1i. Further, the collector connection bus bar 51 is fitted into the recess 42c of the right wall 42, and the emitter connection bus bar 52 is fitted into the recess 42d of the right wall 42 (see FIG. 5). By supporting the bus bars 51 and 52 in this way, stress acting on the collector terminal 1i and the emitter terminal 1j (stress caused by the weight of the bus bars 51 and 52) can be suppressed.
  • the collector terminal 1i and the collector connection bus bar 51 are welded (for example, spot welding) at the connection portion I (see FIG. 5), and the emitter terminal 1j and the emitter connection bus bar 52 are connected at the connection portion J (see FIG. 6). Weld. Thereby, the main-body part 10 and the bus-bars 51 and 52 are electrically connected (connection process).
  • the laminated body K which consists of the main-body part 10 and the cooling part 20 is pressed, and the thermal radiation layers 1e and 1h (refer FIG. 3) and the cooling part 20 contact
  • the pressing force by the fastener Q is substantially uniform in the front-rear and up-down directions, a substantially uniform pressing force also acts on the heat radiation layers 1e, 1h and the cooling unit 20 in the surface direction. Therefore, the thermal resistance between the main body 10 and the cooling unit 20 can be reduced.
  • one opening of the cooling pipe P2 is connected to the hole H6 provided in the upper surface of the metal member 30, and the cooling pipe P2 is connected to the flow path H1 provided in the cooling unit 20.
  • the cooling pipe P ⁇ b> 2 is curved as viewed from the left-right direction so as not to interfere with the metal member 30.
  • the above-described cylinder W (see FIG. 4) and the metal member 30 are fixed at a plurality of locations by screw members (not shown). Furthermore, a coating material is applied to the interface in a state where the metal member 30 and the cylindrical body W are in close contact with each other (coating process). As a result, a box B (see FIG. 1) whose upper side is opened is formed by the metal member 30 and the cylinder W.
  • the inside of the box B in which the main body part 10, the cooling part 20, the collector connection bus bar 51, and the emitter connection bus bar 52 are arranged is filled with an insulating sealing material G and sealed (sealing process).
  • the insulating sealing material G is in a liquid state at the time of filling, since the interface between the metal member 30 and the cylindrical body W is coated as described above, there is no possibility that the insulating sealing material G leaks to the outside.
  • the insulating sealing material G for example, silicone gel or potting resin can be used.
  • the insulating sealing material G is not limited to the above-described one, and other types of gels or resins may be used.
  • the insulating sealing material G is poured until the liquid level becomes higher than the emitter connection bus bar 52 (see FIGS. 5 and 6). By maintaining the power module M filled with the insulating sealing material G in a predetermined temperature range, the insulating sealing material G is solidified.
  • the laminated body K is accommodated in the box B (see FIG. 1) composed of the metal member 30 and the cylindrical body W (see FIG. 4), and the cooling water is allowed to flow through the cooling unit 20 so that the main body portion. 10 can be dissipated. Moreover, the main body part 10 and the cooling part 20 are brought into close contact with each other by the pressing force of the fastener Q, and the main body part 10 can be cooled with high efficiency. Further, only the upper side of the box B made of the metal member 30 and the cylinder W is opened, and a coating material is applied to the interface.
  • the thin plate-like collector connection bus bar 51 and the emitter connection bus bar 52 are arranged so as to face each other, the magnetic field due to the current flow can be canceled and the inductance between the bus bars 51 and 52 can be reduced. Further, since the bus bars 51 and 52 are sealed by the insulating sealing material G, the distance L1 (see FIG. 5) between the bus bars 51 and 52 in the vertical direction can be made relatively small.
  • FIG. 29 is an end view of a power module according to a comparative example. If the power module M1 is not sealed with the insulating sealing material G, the distance L3 between the bus bars 51 and 52 must be increased in order to secure an insulation distance, and the inductance L increases and the power module M1 increases in size. Invite In addition, when the time change (di / dt) of the current due to switching occurs, a spike voltage having a large L (di / dt) is generated, which may cause a problem in the power semiconductor element 1a (see FIG. 3). Furthermore, in order to secure the insulation distance, the diameter of the through hole H4 must be increased (diameter L4: see FIG. 29), and accordingly, the front-rear width of the collector connection bus bar 51 needs to be increased.
  • etc. Are sealed with the insulation sealing material G, and the bus bars 51 and 52 can be brought close while ensuring the insulation distance. Therefore, the inductance can be greatly reduced, and the spike voltage during switching can be reduced. Accordingly, even if switching is performed in a short time, the power semiconductor element 1a is not damaged, so that the loss per switching can be reduced and the loss of the entire power module M (that is, the amount of generated heat) can be suppressed. Moreover, the power module M can be reduced in size by arranging the bus bars 51 and 52 in parallel and reducing the distance between the bus bars. As described above, according to the present embodiment, the power module M can be reduced in inductance and size, and can be used for high voltage and large current applications.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view showing Modification 1 of the power module according to the first embodiment.
  • the cooling portions 22 and 23 in which the main body portion 10 is disposed on both the left and right sides are more than the cooling portions 21 and 24 in which the main body portion 10 is disposed on only one side.
  • the temperature rises easily. Therefore, the cooling units 22 and 23 may be preferentially cooled as shown in FIG.
  • a flow path for guiding the cooling water flowing in via the supply-side pipes P1 and Pa to the cooling pipe P2 corresponding to the cooling units 22 and 23. Is formed. Further, inside the metal member 30, there are formed flow paths (not shown) for guiding the cooling water from the cooling pipes P2 corresponding to the cooling parts 21 and 24 to the discharge side pipes Pb and P3. .
  • a cooling pipe (not shown) for guiding the cooling water from the cooling unit 22 to the cooling unit 21 and the cooling water from the cooling unit 23 are guided to the cooling unit 24 on the front side (the back side of the drawing) of the main body.
  • a cooling pipe (not shown) is installed.
  • the cooling water divided into the pipe Pa flows into the cooling units 22 and 23 through the cooling pipe P2.
  • the cooling water that has absorbed heat when flowing through the cooling units 22 and 23 flows into the cooling units 21 and 24 via a cooling pipe (not shown) on the back side of the drawing.
  • the cooling water that has further absorbed heat when flowing through the cooling units 21 and 24 merges in the pipe P3 via the pipe Pb. With the configuration shown in FIG. 8, the cooling efficiency of each cooling unit 20 can be increased.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view showing Modification Example 2 of the power module according to the first embodiment.
  • the bus bars 51 and 52 extend in the front-rear direction (in the first embodiment, the bus bars 51 and 52 extend in the left-right direction: see FIG. 4).
  • the bus bars 51, 52 and the left wall 41 and the right wall 42 are provided with a gap in the left-right direction in plan view.
  • the bus bars 51 and 52 do not contact the left wall 41 and the right wall 42. That is, the drag (reaction force) from the bus bars 51 and 52 does not act on the left wall 41 and the right wall 42, and the laminate K can be sufficiently pressed with a relatively small force (tightening with the fastener Q).
  • the bus bars 51 and 52 may be supported by the front wall 43 and the rear wall 44, and the bus bars 51 and 52 may be exposed to the outside through either the left wall 41 or the right wall 42. Even in this case, since the bus bars 51 and 52 do not contact the other of the left wall 41 and the right wall 42, the laminate K can be sufficiently pressed with a relatively small force.
  • Second Embodiment the left wall 41 is divided into an insulating member 411 (see FIG. 10) and a pressure member 412, and the right wall 42 is also divided into an insulating member 421 and a pressure member 422. Otherwise, the rest is the same as in the first embodiment. Therefore, a different part from 1st Embodiment is demonstrated and description is abbreviate
  • FIG. 10 is an exploded perspective view of the power module according to this embodiment as viewed from the right rear.
  • the left wall 41 includes an insulating member 411 on which the bus bars 51 and 52 are installed, and a pressure member 412 that supports the insulating member 411.
  • the right wall 42 includes an insulating member 421 and a pressure member 422.
  • the pair of pressure members 412 and 422 has a rectangular parallelepiped shape, and is disposed on both sides in the stacking direction (left-right direction) of the stacked body K including the main body 10 and the cooling unit 20.
  • the pressing members 412 and 422 are pressed from the left and right by the fastener Q. Thereby, since the laminated body K is pressed so as to be compressed from the left and right, the main body portion 10 and the cooling portion 20 are in close contact with each other. In a state where the pressure members 412 and 422 are fixed to the metal member 30, a coating material is applied to the interface.
  • the pressure members 412 and 422 are preferably made of metal (for example, copper). This is to increase the rigidity of the pressure members 412 and 422 and to reduce the bending deformation caused by the pressure, so that the pressing force is uniformly applied to the left and right side surfaces of the laminate K. Thereby, the efficiency of heat exchange between the main body 10 and the cooling unit 20 can be increased. Further, the heat generated in the bus bars 51 and 52 is easily transmitted to the metal member 30 through the pressure members 412 and 422, and the temperature rise of the insulating members 411 and 421 can be suppressed.
  • metal for example, copper
  • FIG. 11 is an end view of the power module (corresponding to line AA shown in FIG. 1).
  • the pair of insulating members 411 and 421 are installed on the pressure members 412 and 422 described above.
  • the insulating members 411 and 421 are made of, for example, polyphenylene sulfide resin and have a rectangular parallelepiped shape.
  • the left insulating member 411 is integrally formed with the collector connection bus bar 51 and the emitter connection bus bar 52.
  • the insulating members 411 and 421 are formed with protrusions 41b and 42b that support the emitter connection bus bar 52.
  • the insulating members 411 and 421 are installed on the pressure members 412 and 422 in a state where the fastener Q (see FIG. 10) is installed and the pressure members 412 and 422 are pressed from the left and right.
  • the left wall 41 and the right wall 42 (a pair of side walls) are supported by a pair of opposing insulating members 411 and 421 being in close contact with the pair of opposing pressure members 412 and 422. ) Is formed.
  • the front wall 43 and the rear wall 44 are installed on the metal member 30.
  • a coating material is applied to the interface between the “cylindrical body” (pressure members 412 and 422, insulating members 411 and 421, front wall 43 and rear wall 44) and the metal member 30.
  • the “cylinder” and the metal member 30 form a “box” filled with the insulating sealing material G.
  • FIG. 12 is an exploded perspective view showing Modification 1 of the power module according to the present embodiment.
  • the cooling pipe P2 (not shown in FIG. 10, refer to FIG. 4) having a curved shape when viewed from the left-right direction has been described.
  • FIG. Pc and P3 may be installed.
  • the supply-side piping P1 is installed on the rear side (the front side of the sheet) of the stacked body K and extends in the left-right direction.
  • Four pipes Pc are connected to the pipes P1 so that the cooling water is diverted toward the respective cooling units 20.
  • the outlet of each pipe Pc is connected to a hole (not shown) provided in the cooling unit 20.
  • the discharge-side pipe P3 is installed on the front side (the back side of the sheet) of the stacked body K and extends in the left-right direction.
  • Four pipes (not shown) are connected to the pipes P3 so that the cooling waters flowing out from the respective cooling units 20 are merged.
  • the right pressure member 422 is formed with a hole H7 that penetrates the supply-side pipe P1 and a hole H8 that penetrates the discharge-side pipe P3.
  • the pipes P1 and P3 are made to pass through the holes H7 and H8, so that the inlet and the outlet face the outside. In this state, the right pressure member 422 can slide in the left-right direction.
  • the fastener Q see FIG. 10
  • the main body 10 and the cooling unit 20 are brought into close contact with each other.
  • the cooling water When the cooling water is supplied through the supply side pipe P1, the cooling water is divided into four pipes Pc.
  • the cooling water flowing through the cooling unit 20 absorbs heat from the main body unit 10 and flows into a pipe (not shown) located in front of the stacked body K.
  • the cooling water flowing through each pipe joins and is discharged through the discharge pipe P3.
  • FIG. 13 is an exploded perspective view showing Modification Example 2 of the power module according to the present embodiment.
  • the cooling units 22 and 23 located near the center are preferentially cooled rather than the cooling units 21 and 24 located at the left and right ends. Good.
  • the supply-side pipe P1 extending in the left-right direction is connected to the cooling units 22 and 23 via the pipe Pd.
  • the discharge pipe P3 extending in the left-right direction is connected to the cooling units 21 and 24 via the pipe Pe.
  • Piping (not shown) for supplying the cooling water absorbed by the cooling units 22 and 23 to the cooling units 21 and 24 is installed on the front side (the back side of the drawing) of the cooling units 21 to 24.
  • the right pressure member 422 is provided with holes H9 and H10 that allow the pipes P1 and P3 to pass therethrough.
  • the cooling efficiency by the cooling unit 20 can be increased by preferentially cooling the cooling units 22 and 23 that are particularly likely to generate heat.
  • FIG. 14 is an exploded perspective view showing Modification 3 of the power module according to the present embodiment.
  • the front wall 43 and the rear wall 44 made of an insulating material and the pair of left and right insulating members 411 and 421 described in the second embodiment may be integrally molded.
  • the manufacturing cost can be reduced.
  • the interface between the insulating member 411 and the front wall 43 / rear wall 44 and the interface between the insulating member 421 and the front wall 43 / rear wall 44 described in the second embodiment are eliminated, there is no place to apply the coating material. The production efficiency can be increased.
  • the metal member 30 and the pressure members 412 and 422 described in the second embodiment are integrated into a new “metal member 30A”, and the left and right inner portions of the metal member 30A
  • the point from which the spring member R was interposed between the wall surface and the laminated body K differs from 2nd Embodiment. Others are the same as in the second embodiment. Therefore, a different part from 2nd Embodiment is demonstrated and description is abbreviate
  • FIG. 15 is an exploded perspective view of the power module according to the present embodiment as viewed from the right rear.
  • the metal member 30 has a U shape when viewed from the front-rear direction, and is formed so as to be able to accommodate the laminate K.
  • the metal member 30 is formed by, for example, a drawing method or an extrusion method.
  • the metal member 30A can be formed with high accuracy so that the left wall and the right wall of the metal member 30A are parallel to each other.
  • FIG. 16 is an end view of the power module (corresponding to the line AA shown in FIG. 1).
  • the spring member R is a leaf spring, for example.
  • the two spring members R are interposed between the left and right inner wall surfaces of the metal member 30A and the laminate K.
  • the laminated body K is pressed (compressed) from the left and right by the spring member R. .
  • the main body 10 and the cooling unit 20 can be brought into close contact with each other, and the cooling efficiency of the main body 10 can be improved.
  • the laminated body K and the spring member R are accommodated and positioned in the metal member 30A (positioning step), and the laminated body K is pressed from the left and right by the spring member R (pressing step).
  • the collector terminal 1i and the collector connection bus bar 51 are connected, and the emitter terminal 1j and the emitter connection bus bar 52 are connected (connection process).
  • the front wall 43 and the rear wall 44 are fitted and fixed to the metal member 30A having a U-shape in the front-rear direction, and the pair of insulating members 411 and 421 to which the bus bars 51 and 52 are attached are mounted on the metal member 30A.
  • a coating material is applied to the interfaces of the metal member 30A, the front wall 43, the rear wall 44, and the insulating members 411 and 421 (coating process), and then the insulating sealing material G is filled (sealing process).
  • the rigidity of the metal member 30A can be increased compared to the case where these are separate members. . Therefore, even if the spring member R is interposed between the laminate K and the metal member 30A in the left-right direction, the left wall and the right wall of the metal member 30A are not easily deformed. As a result, the pressing force can be applied substantially uniformly in the surface direction of the left and right side surfaces of the laminate K, and the cooling efficiency of the main body 10 can be increased.
  • the fourth embodiment is different from the first embodiment (see FIG. 5) in that the cooling unit 20 and the metal member 30 are integrally formed as a “radiating member 60” and a cooling water circulation member 70 is added. Is the same as in the first embodiment. Therefore, a different part from 1st Embodiment is demonstrated and description is abbreviate
  • FIG. 17 is an end view of the power module according to this embodiment (corresponding to line AA shown in FIG. 1).
  • the heat radiating member 60 is made of metal (for example, copper), and includes a plate-like support portion 61 (metal member) that supports the cylindrical body W, and cooling portions 62a to 62d that extend upward from the support portion 61. is doing.
  • the support portion 61 extends along a horizontal plane and has a rectangular shape in plan view. In the state where the power module M is assembled, the left and right widths of the support portion 61 are set so that the vicinity of both ends protrudes from the left wall 41 and the right wall 42.
  • the support portion 61 is provided with a plurality of screw holes through which the screw member T is inserted.
  • the cooling units 62 (62a to 62d) each have a rectangular parallelepiped shape, and are formed such that the side surface (substantially the entire surface) of the main body unit 10 is in close contact with the side surface.
  • the distance between the cooling units 62 adjacent in the left-right direction corresponds to the left-right width of the main body unit 10. That is, as shown in FIG. 17, the main body 10 is accommodated between the cooling units 62 adjacent in the left-right direction.
  • the cooling portion 62a at the left end and the cooling portion 62d at the right end are provided with cuts along the vertical and front / rear surface directions so that the wedge F can be inserted from above.
  • the heat dissipation member 60 is formed using, for example, a drawing method or an extrusion method.
  • the heat resistance of the cooling unit 62 can be reduced by integrally forming the heat dissipation member 60. That is, the heat absorbed by the cooling unit 62 is easily transmitted toward the support unit 61, and the heat conduction through the cooling unit 62 proceeds smoothly.
  • the cooling water circulating member 70 has a thin rectangular parallelepiped shape in the vertical direction, and a plurality of (four in FIG. 17) flow paths H11 are formed in the inside thereof in the front-rear direction. By allowing the cooling water to flow through the flow path H11, the heat radiated from the main body portion 10 to the cooling portion 62 can be released to the outside.
  • the cooling water circulation member 70 is installed so as to be in close contact with the lower surface of the support portion 61.
  • the heat radiating member 60 is placed on the cooling water circulation member 70, and the heat radiating member 60 is fixed to the metal member 30 by the screw member T (positioning step). By screwing the screw member T in this way, the heat radiating member 60 can be easily positioned in the front-rear and left-right directions.
  • a heat conductive sheet such as grease or carbon sheet between the heat radiating member 60 and the cooling water circulation member 70. Thereby, the dimensional variation (thickness variation) of the heat radiation member 60 and the cooling water circulation member 70 is absorbed by the heat conductive sheet, and the thermal resistance can be reduced.
  • a metal wedge F is inserted into the notch provided in the cooling unit 62 and the laminate K is pressed from the left and right (pressing step).
  • the cooling unit 62 is elastically deformed so as to be pushed left and right.
  • the laminated body K including the cooling unit 62 and the main body 10 is pressed (compressed) in the left-right direction, and the main body 10 and the cooling unit 62 are brought into close contact with each other. Therefore, the thermal resistance between the main body 10 and the cooling unit 62 can be reduced.
  • the left wall 41 and the right wall 42 on which the bus bars 51 and 52 are installed are installed on both sides of the laminate K, and a front wall 43 (not shown) and a rear wall 44 (not shown) are installed.
  • the main body 10 and the bus bars 51 and 52 are electrically connected (connection process).
  • the insulating sealing material G is filled (sealing process).
  • the positioning process with the cooling water circulation member 70 may be performed after the sealing process.
  • the heat radiating member 60 can be easily formed. Further, by fixing the heat radiating member 60 to the cooling water circulation member 70 with the screw member T, the positioning process is easier than in the first embodiment (see FIG. 5) in which positioning is performed using a jig (not shown). Can be done.
  • the stacked body K is pressed from the left and right, and the main body unit 10 and the cooling unit 62 are brought into close contact with each other.
  • the fastener Q (refer FIG. 7) is used like 1st Embodiment, since the laminated body K can be pressed with a simple structure, the production efficiency of the power module M can be improved.
  • the fifth embodiment is different from the fourth embodiment in that a fin 63 is added to the heat radiating member 60 described in the fourth embodiment and is integrally formed to be a new "heat radiating member 60A". This is the same as the fourth embodiment. Therefore, a different part from 4th Embodiment is demonstrated and description is abbreviate
  • FIG. 18 is an end view of the power module according to the present embodiment (corresponding to the AA line shown in FIG. 1).
  • the heat radiating member 60A is made of metal (for example, copper), and includes a plate-like support portion 61 (metal member) extending along a horizontal plane, cooling portions 62a to 62d extending upward from the support portion 61, and the support portion 61. And a fin 63 extending downward. Similar to the fourth embodiment, the support portion 61 protrudes from the left wall 41 and the right wall 42 at both ends, and a plurality of screw holes are formed.
  • the cooling unit 62 (62a to 62d) has a rectangular parallelepiped shape, and is arranged at a predetermined interval (corresponding to the lateral width of the main body unit 10) with another cooling unit 62 adjacent in the left-right direction.
  • the cooling parts 62a and 62d at the left and right ends are provided with cuts into which the wedge F is inserted.
  • the plurality of fins 63 is a thin plate-like metal extending along the front-rear / up-down direction.
  • the heat generated in the main body 10 is radiated by exchanging heat with air through the air cooling fins 63.
  • the main body 10 is accommodated between the cooling units 62 adjacent in the left-right direction, and the wedge F is inserted into the notch provided in the cooling unit 62 (positioning step, pressing step).
  • the left wall 41 and the right wall 42 on which the bus bars 51 and 52 are installed are installed on both sides of the laminated body including the main body 10 and the cooling unit 62, and a front wall 43 (not shown) and a rear wall are installed. 44 (not shown) is installed.
  • the main body portion 10 and the bus bars 51 and 52 are electrically connected.
  • the main body portion 10 and the bus bars 51 and 52 are electrically connected.
  • the insulating sealing material G is filled (sealing process).
  • the support portion 61, the cooling portion 62, and the fin 63 for air cooling are integrally formed to form the heat radiating member 60A, so that the fin 63 is joined to the support portion by caulking or brazing material.
  • the thermal resistance can be reduced and the main body 10 can be efficiently cooled.
  • the manufacturing process of the heat dissipation member 60A can be simplified.
  • the left wall 41 is divided into an insulating member 411 (see FIG. 19) and a pressure member 412, and the right wall 42 is separated from the insulating member 421.
  • positioning of the metal member 30B differ, others are the same as that of 1st Embodiment. Therefore, a different part from 1st Embodiment is demonstrated and description is abbreviate
  • FIG. 19 is a perspective view of the power module according to this embodiment as viewed from the right rear.
  • the power module M includes a main body 10, a cooling unit 20, a metal member 30 ⁇ / b> B that partitions the main body 10 and the cooling unit 20 that are alternately arranged in the left-right direction (see FIGS. 21 and 22), the main body 10 and the cooling.
  • Pressure members 412 and 422 that press the portion 20 from the left and right.
  • FIG. 20 is an exploded perspective view of the power module as viewed from the right rear.
  • Each cooling unit 20 has a rectangular parallelepiped shape, and a flow path for allowing cooling water to flow therethrough is formed.
  • the pressure members 412 and 422 are made of metal, for example, and have a rectangular parallelepiped shape having a height substantially equal to that of the cooling unit 20.
  • the metal member 30B includes, for example, copper or aluminum having high heat conductivity, and includes a thin plate-like plate-like portion 31 and pocket portions 32 (32a, 32b, 32c) that house the main body portion 10. Yes.
  • the plate-like portion 31 has a rectangular shape in plan view and extends along a horizontal plane.
  • the pocket portion 32 is a concave portion formed corresponding to the outer shape (cuboid shape) of the main body portion 10, and is recessed downward from the plate-like portion 31.
  • the distance between the pocket portions 32 adjacent in the left-right direction is substantially equal to the lateral width of the cooling unit 20.
  • the metal member 30B is preferably made of a metal having high thermal conductivity and easy to process, such as copper, aluminum, and alloys thereof.
  • the metal member 30B is formed by, for example, drawing / bending.
  • FIG. 21 is an end view taken along the line AA shown in FIG.
  • the metal member 30 ⁇ / b> B has a bellows-fold shape in a cross-sectional view and functions as a partition plate that partitions the main body 10 and the cooling unit 20.
  • the cooling unit 20 and the main body unit 10 accommodated in the pocket unit 32 are alternately arranged in the left-right direction.
  • the cooling parts 21 and 22 arranged on both sides of the main body part 11 can exchange heat with the main body part 11 via the pocket part 32a.
  • the integrally formed metal member 30B has a function of partitioning the main body 10 and the cooling unit 20 so that heat exchange is possible in a state where the main body 10 and the cooling unit 20 are alternately arranged. .
  • the main body 10 faces the upper side (one side) from the metal member 30B in a state where the main body 10 and the cooling unit 20 are alternately arranged and partitioned by the metal member 30B, and the cooling unit 20 is a metal member. It faces the lower side (the other side) from 30B.
  • the shape of the metal member 30B is not limited to that shown in FIG. 20 or the like, and may be another shape (uneven shape) having the above-described function. Further, the lower surface of the plate-like portion 31 is in contact with the upper surfaces of the cooling portion 20 and the pressure members 412 and 422.
  • the insulating members 411 and 421 shown in FIG. 20 have a thin rectangular parallelepiped shape in the left-right direction.
  • the front wall 43 and the rear wall 44 have a thin rectangular parallelepiped shape in the front-rear direction.
  • the insulating members 411, 421, the front wall 43, and the rear wall 44 are fixed to each other, thereby forming a cylindrical body W having a rectangular hole H2 in plan view.
  • the cylindrical body W is fixed to the plate-like portion 31 in a state where the bus bars 51 and 52 are installed.
  • the cooling unit 20 is arranged at a predetermined interval in the left-right direction, pressure members 412 and 422 are arranged on both sides thereof, and positioning is performed using a jig (not shown) (positioning step). At this time, the cooling units 20 adjacent in the left-right direction are separated by a distance substantially equal to the lateral width of the pocket portion 32 (outer shape).
  • the metal member 30B is installed from above while using the pressure members 412 and 422 as a reference for positioning in the front-rear and left-right directions. Then, the pocket part 32a fits between the cooling parts 21 and 22, the pocket part 32b fits between the cooling parts 22 and 23, and the pocket part 32c fits between the cooling parts 23 and 24 (see FIG. 21).
  • the main body 10 is installed from above with respect to each pocket 32, and the main body 10 is accommodated in the pocket 32.
  • the fastener Q (see FIG. 19) is installed, and the pressure members 412 and 422 are tightened from the left and right (pressing step).
  • the main body portions 10 and the cooling portions 20 that are alternately arranged with the metal members 30B interposed therebetween are pressed (compressed) from the left and right.
  • the cylindrical body W (see FIG. 20) including the insulating members 411, 421, the front wall 43, and the rear wall 44 in a state where the bus bars 51, 52 are installed is placed on the plate-like portion 31.
  • the cylindrical body W described above is supported by the pressure members 412 and 422 through the thin metal member 30B.
  • the above-mentioned cylinder W, the plate-shaped part 31, and the pressurization members 412 and 422 are fixed.
  • these may be fixed using an adhesive, or may be fixed using a fastener such as a bolt.
  • a “box” opened upward by the cylindrical body W and the metal member 30B is formed.
  • the collector connection bus bar 51 and the collector terminal 1i are connected, and the emitter connection bus bar 52 and the emitter terminal 1j are connected (connection process).
  • a coating material is applied to the interface between the plate-shaped portion 31 and the cylindrical body W composed of the left and right insulating members 411, 421, the front wall 43, and the rear wall 44 (coating process).
  • the “box” made of the cylindrical body W and the metal member 30B is filled with the insulating sealing material G, and the main body 10, the bus bars 51, 52, and the like are sealed (sealing step).
  • the metal member 30B that functions as a partition plate, the cooling unit 20, the pressure members 412, 422, the main body unit 10, the insulating members 411, 421, the front wall 43, and the rear wall 44. Can be completely partitioned in the vertical direction. Therefore, leakage of the insulating sealing material G poured into the “box” made of the cylindrical body W and the metal member 30B can be prevented.
  • the metal member 30B according to this embodiment has a thin plate shape (see FIG. 21), and the metal member of the first embodiment (see FIG. 4) in which a cooling water flow path (not shown) is formed. ) And the volume is small. Therefore, the power module M can be reduced in size.
  • the coating material may be applied only to the interfaces of the insulating members 411 and 412, the front wall 43, the rear wall 44, and the metal member 30 ⁇ / b> B forming the “box” described above. Workability can be improved. Further, since there is no possibility that the insulating sealing material G leaks to the outside, it is not necessary to extend the front wall 43 and the rear wall 44 below the metal member 30B shown in FIG. That is, the cooling unit 20 is completely opened in the front-rear direction. Therefore, the configuration and arrangement work of the cooling pipe (not shown) connected to the flow path H1 of the cooling unit 20 can be simplified, and workability at the time of manufacturing can be improved.
  • the metal member 30B exhibits a bellows fold shape in a side sectional view, and therefore has a relatively small rigidity in the left-right direction. Therefore, when the pressing members 412 and 422 are pressed from the left and right by the fastener Q, the metal member 30B is easily deformed accordingly. Accordingly, the clearance between the inner wall surface of the pocket portion 32 and the main body portion 10 and the clearance between the outer wall surface of the pocket portion 32 and the cooling portion 20 are easily absorbed by the metal member 30B.
  • the inner wall surface of the pocket portion 32 and the main body portion 10 are in close contact with each other, the outer wall surface of the pocket portion 32 and the cooling portion 20 are in close contact, and heat exchange between the main body portion 10 and the cooling portion 20 is performed efficiently.
  • a high thermal conductive sheet such as grease or carbon sheet is inserted between the pocket portion 32 and the main body portion 10 or between the pocket portion 32 and the cooling portion 20. By doing so, it is possible to reduce thermal resistance.
  • FIG. 22 is an end view (corresponding to the line AA shown in FIG. 19) showing a first modification of the power module according to the present embodiment.
  • the left pressure member 412, the right pressure member 422, and the bottom wall 45 are integrally formed so as to be U-shaped in cross section.
  • a spring member R plate spring
  • a spring member R is interposed between the cooling portion 21 at the left end and the pressure member 412
  • a spring member R is interposed between the cooling portion 24 at the right end and the pressure member 422.
  • the rigidity of the pressure members 412 and 422 can be increased by integrally molding the pressure members 412 and 422 and the bottom wall 45. Therefore, when the spring member R is installed as shown in FIG. 22, the pressing force from the left and right acts on the main body 10 and the cooling unit 20 substantially uniformly. Therefore, the cooling efficiency of the main body 10 can be increased.
  • FIG. 23 is an end view (corresponding to the line AA shown in FIG. 19) showing a second modification of the power module according to the present embodiment.
  • the pressure member 412 on the left side has an inverted L shape when viewed from the front-rear direction, and has an overhanging portion 412a that projects to the left.
  • the overhanging portion 412a is formed with a screw hole along the vertical direction.
  • screw holes are also formed in the vicinity of both left and right ends of the metal member 30B, and screw holes to be screwed with the screw member T are also formed in the left and right insulating members 411 and 421.
  • the front wall 43 (not shown), the rear wall 44 (not shown), and the left and right insulating members 411 and 421 are integrally formed to form a “cylinder” having a rectangular hole in plan view.
  • a “cylinder” having a rectangular hole in plan view.
  • the fastener Q (refer FIG. 19) demonstrated in 6th Embodiment becomes unnecessary, the manufacturing cost of the power module M can be reduced.
  • the front wall 43, the rear wall 44, and the left and right insulating members 411 and 421 are integrally formed, the number of locations to be coated is reduced as compared with the sixth embodiment, so that workability at the time of manufacturing is improved. Can do.
  • the seventh embodiment is different from the sixth embodiment in that the edge of the metal member 30C is raised and the shape / arrangement of the bus bars 51 and 52, but the others are the same as in the sixth embodiment. It is. Therefore, a different part from 6th Embodiment is demonstrated and description is abbreviate
  • FIG. 24 is an exploded perspective view of the power module according to this embodiment as viewed from the right rear.
  • the metal member 30 ⁇ / b> C includes a plate-like portion 31 extending along a horizontal plane, pocket portions 32 (32 a, 32 b, 32 c) that are recessed downward from the plate-like portion 31, and an edge of the plate-like portion 31.
  • a standing portion 33 that rises upward from the top.
  • the standing portion 33 has a rectangular frame shape in plan view.
  • the standing portion 33 surrounds the cylindrical body W.
  • the inner wall surface of the upright part 33 which is square frame shape is adjoining to the outer wall surface of the cylinder W (refer FIG. 25).
  • FIG. 25 is an end view of the power module (corresponding to line AA shown in FIG. 19).
  • the collector connection bus bar 51 and the emitter connection bus bar 52 are integrally formed with the left insulating member 411 and exposed from the upper surface of the insulating member 411.
  • the front and rear widths of the exposed portions of the bus bars 51 and 52 are set so as to ensure an insulation distance in the air.
  • the left insulating member 411 has a protrusion 411a that extends in the front-rear direction and protrudes upward.
  • a length along the wall surface of the exposed portion of the collector connection bus bar 51 and the sealing portion of the emitter connection bus bar 52 (the portion filled with the insulating sealing material G) is secured. And insulation can be improved.
  • the manufacturing process of the power module M is the same as that of 6th Embodiment, description is abbreviate
  • the influence of gravity is applied when the coating material is applied to the interface between the cylindrical member W including the insulating members 411 and 421, the front wall 43, and the rear wall 44, and the metal member 30C.
  • the coating material applied to the interface enters the gap between the outer wall surface of the cylindrical body W and the inner wall surface of the upright portion 33. Therefore, a coating process can be performed easily and workability at the time of manufacturing the power module M can be improved.
  • FIG. 26 is an end view (corresponding to the line AA shown in FIG. 19) showing a first modification of the power module according to the present embodiment.
  • the height at which the rising portion 33 of the metal member 30D is raised may be higher than the liquid level of the insulating sealing material G filled in the “box” (the distance shown in FIG. 26). See L5).
  • the upper end surface of the upright portion 33 with respect to the entire square frame-like upright portion 33 (including the front side and the rear side) rising from the edge of the plate-like portion 31 of the metal member 30D. Is higher than the liquid level of the insulating sealing material G.
  • the metal member 30D By configuring the metal member 30D in this manner, it is assumed that the insulating sealing material G is interposed through a gap between the “cylindrical body” composed of the insulating members 411, 421, the front wall 43, and the rear wall 44 and the metal member 30D. Even if leaks out, there is no possibility that the insulating sealing material G rises beyond the liquid level of the insulating sealing material G shown in FIG. This is because, based on Pascal's principle, a force for equalizing the liquid level of the insulating sealing material G acts by atmospheric pressure. Thus, according to the structure shown in FIG. 26, it can prevent reliably that the insulating sealing material G leaks outside.
  • FIG. 27 is an end view (corresponding to line AA shown in FIG. 19) showing a second modification of the power module according to the present embodiment.
  • the pressure member 412 on the left side has an inverted L shape when viewed from the front-rear direction, and a screw hole is formed along the up-down direction in the overhanging portion 412a that projects to the left. ing. The same applies to the pressure member 422 on the right side.
  • the screw member T As shown in FIG. 27, by installing the screw member T, the pressure members 412 and 422, the metal member 30D, and the cylinder (insulating members 411 and 421, the front wall 43, the rear wall 44) can be easily positioned. Can be fixed.
  • the eighth embodiment is different from the seventh embodiment (Modification 2) in which the cooling water is passed through the cooling unit 20 in that a heat sink 80 (see FIG. 28) is installed in the cooling unit 20.
  • the rest is the same as in the seventh embodiment (Modification 2). Therefore, a different part from 7th Embodiment (modification 2) is demonstrated, and description is abbreviate
  • FIG. 28 is an end view of the power module according to this embodiment (corresponding to line AA shown in FIG. 19).
  • the heat sink 80 is provided to radiate the heat absorbed from the cooling unit 20 to the air.
  • the heat sink 80 includes a metal (for example, aluminum) having high heat conductivity, and includes a base portion 81 and fins 82.
  • Each base portion 81 is a plate-like member that extends downward (on the other side) along the front / rear / up / down surface, and is joined to the lower surface of the cooling portion 20 by caulking or brazing material.
  • the fins 82 are installed on the above-described base portion 81 and extend along the horizontal plane so as not to interfere with other fins 82.
  • the emitted-heat amount of the main-body part 10 is large, it may replace with the heat sink 80 and you may insert the heat pipe (not shown) for cooling in the up-down direction or the front-back direction.
  • the power module M according to the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be changed as appropriate.
  • the present invention is not limited thereto. That is, the number of the main body portions 10 may be appropriately changed according to the energization capacity of the power module M, and the stacked body K may be configured by alternately arranging the main body portions 10 and the cooling portions 20.
  • the laminated body K, the left wall 41, and the right wall 42 can be positioned by using a jig (not shown).
  • the above embodiments can be appropriately combined.
  • the third embodiment (see FIG. 16) may be applied to the fourth embodiment (see FIG. 17). That is, the laminated body K is accommodated in the heat radiating member 60 in which the cooling unit 20 and the metal member 30 are integrally formed, and the spring member R is installed (see FIG. 16). You may make it install in. In this case, there is no need to provide the cooling unit 20 with a flow path for allowing the cooling water to flow, and the configuration of the cooling unit 20 can be simplified.

Abstract

　低インダクタンス化及び小型化を図ったパワーモジュール等を提供する。本体部（１１～１３）と、本体部（１１～１３）を冷却する冷却部（２１～２４）と、本体部（１１～１３）のパワー端子（１ｉ，１ｊ）に接続されるバスバー（５１，５２）と、少なくともバスバー（５１，５２）との接触箇所が絶縁性である筒体（Ｗ）と、筒体（Ｗ）を支持する金属部材（３０）と、を備え、金属部材（３０）に筒体（Ｗ）が密着することで、一方側が開放された箱体が形成され、前記箱体の中に少なくとも本体部（１１～１３）及びバスバー（５１，５２）が配置され、前記箱体の内部に絶縁封止材が充填される。

Description

パワーモジュール及びその製造方法
　本発明は、半導体素子を備えるパワーモジュール及びその製造方法に関する。
　近年、パワー半導体チップと呼ばれる半導体素子を備えた電力変換装置が、自動車、鉄道、電力機器等に用いられている。例えば、高効率のパワー半導体チップを電力変換装置に搭載することで、電力変換を行う際のエネルギ損失を低減できる。
　ところで、パワー半導体チップは通電に伴う発熱量が大きいため、パワー半導体チップを冷却して適温に保つことが要請されている。また、パワー半導体チップの小型化も要請されている。
　例えば、特許文献１には、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュールと、半導体モジュールを冷却するための冷却チューブと、を備えた電力変換装置について記載されている。この電力変換装置では、半導体モジュールと冷却チューブとが交互に積層されてなる積層体の両端に、一対のばね部材が設置される。
　また、特許文献２には、モールド面が互いに当接するように配置される複数対のパワーモジュールと、一対のパワーモジュールの放熱面を両側から挟持する冷却フィンと、を備えた電力用半導体装置について記載されている。
特開２０１１－１８１６８７号公報 特開２００６－１９０９７２号公報
　特許文献１に記載の電力変換装置は、断面視Ｈ字状を呈する収納ケースに積層体を固定し、この収納ケースの一方側から制御端子を露出させ、他方側からパワー端子を露出させる構成になっている。
　ところで、電力変換装置の耐電圧性を向上させる場合、パワー端子間を一定距離以上、離間させて絶縁性を確保することが求められる。一方、インダクタンスを低減させて、スイッチング時の電流の時間的変化に伴うスパイク電圧を抑制するには、パワー端子間の距離を近づけることが求められる。つまり、電力変換装置において、耐電圧性の向上とインダクタンスの低減とはトレードオフの関係にある。
　例えば、特許文献１に記載の電力変換装置においてパワー端子間の距離を大きくして耐電圧性を向上させた場合を考える。この場合、パワー端子間の距離が大きくなる分、インダクタンスが増大してスパイク電圧が発生しやすくなるという問題がある。また、電力変換装置を大型化せざるを得ないという問題もある。
　特許文献２に記載の電力用半導体装置でも、主端子（パワー端子）が露出している。したがって、耐電圧性を向上させようとすると、インダクタンスの増大及び装置の大型化を招いてしまう。さらに、製造時の作業性を向上させたいという要請もある。
　そこで本発明は、低インダクタンス化及び小型化を図ったパワーモジュール等を提供することを課題とする。また、本発明は、製造時の作業性を向上させたパワーモジュール等を提供することを課題とする。
　前記課題を解決するために、本発明に係るパワーモジュールは、半導体素子と、前記半導体素子に接続される制御端子と、前記制御端子への電気信号に応じた電流が流れるパワー端子と、放熱層と、を有する本体部と、前記放熱層と熱交換可能に配置され、前記本体部を冷却する冷却部と、前記パワー端子に接続されるバスバーと、少なくとも前記バスバーとの接触箇所が絶縁性である筒体と、前記筒体を支持する金属部材と、を備え、前記金属部材に前記筒体が密着することで、一方側が開放された箱体が形成され、前記箱体の中に、少なくとも前記本体部及び前記バスバーが配置され、前記制御端子及び前記パワー端子は、前記半導体素子から前記一方側に延びており、前記箱体の内部に絶縁封止材が充填されることで、前記本体部及び前記バスバーが封止されることを特徴とする。
　本発明によれば、低インダクタンス化及び小型化を図ったパワーモジュール等を提供できる。また、本発明によれば、製造時の作業性を向上させたパワーモジュール等を提供できる。
本発明の第１実施形態に係るパワーモジュールを右後方から見下ろした斜視図である。 本体部の斜視図である。 図２に示すＣ－Ｃ線で切断した端面図である。 パワーモジュールを右後方から見下ろした分解斜視図である。 図１に示すＡ－Ａ線で切断した端面図である。 図１に示すＢ－Ｂ線で切断した端面図である。 パワーモジュールの製造工程を説明するための斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るパワーモジュールの変形例１を示す分解斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るパワーモジュールの変形例２を示す分解斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るパワーモジュールを右後方から見下ろした分解斜視図である。 パワーモジュールの端面図（図１に示すＡ－Ａ線に対応）である。 本発明の第２実施形態に係るパワーモジュールの変形例１を示す分解斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るパワーモジュールの変形例２を示す分解斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るパワーモジュールの変形例３を示す分解斜視図である。 本発明の第３実施形態に係るパワーモジュールを右後方から見下ろした分解斜視図である。 パワーモジュールの端面図（図１に示すＡ－Ａ線に対応）である。 本発明の第４実施形態に係るパワーモジュールの端面図（図１に示すＡ－Ａ線に対応）である。 本発明の第５実施形態に係るパワーモジュールの端面図（図１に示すＡ－Ａ線に対応）である。 本発明の第６実施形態に係るパワーモジュールを右後方から見下ろした斜視図である。 パワーモジュールを右後方から見下ろした分解斜視図である。 図１９に示すＡ－Ａ線で切断した端面図である。 本発明の第６実施形態に係るパワーモジュールの変形例１を示す端面図（図１９に示すＡ－Ａ線に対応）である。 本発明の第６実施形態に係るパワーモジュールの変形例２を示す端面図（図１９に示すＡ－Ａ線に対応）である。 本発明の第７実施形態に係るパワーモジュールを右後方から見下ろした分解斜視図である。 パワーモジュールの端面図（図１９に示すＡ－Ａ線に対応）である。 本発明の第７実施形態に係るパワーモジュールの変形例１を示す端面図（図１９に示すＡ－Ａ線に対応）である。 本発明の第７実施形態に係るパワーモジュールの変形例２を示す端面図（図１９に示すＡ－Ａ線に対応）である。 本発明の第８実施形態に係るパワーモジュールの端面図（図１９に示すＡ－Ａ線に対応）である。 比較例に係るパワーモジュールの端面図である。
　本発明の各実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、向きを説明する場合、図１等に示す前後・左右・上下に基づいて説明する。
≪第１実施形態≫
　図１は、本実施形態に係るパワーモジュールを右後方から見下ろした斜視図である。なお、図１では、各端子及び各バスバーを封止する絶縁封止材（ゲル）の図示を省略している。
　パワーモジュールＭは、例えば、高電圧用の電力変換装置（図示せず）に用いられ、外部の制御装置（図示せず）からの指令に応じてスイッチング動作を行うものである。パワーモジュールＭは、三つの本体部１１～１３（図４参照）と、四つの冷却部２１～２４と、金属部材３０と、筒体Ｗ（左壁４１、右壁４２、前壁４３、後壁４４）と、コレクタ連結バスバー５１と、エミッタ連結バスバー５２と、を備えている。
（本体部）
　図２は、本体部の斜視図である。本体部１１は、制御端子１ｂを介して入力される電気信号に応じて、コレクタ端子１ｉ及びエミッタ端子１ｊを導通・遮断するものである。なお、図２に示す例では、本体部１１が直方体状を呈しているが、本体部１１の形状はこれに限定されない。
　図３は、図２に示すＣ－Ｃ線で切断した端面図である。
　本体部１１は、主に、パワー半導体素子１ａと、制御端子１ｂ（図２参照）と、配線層１ｃ，１ｆと、絶縁層１ｄ，１ｇと、放熱層１ｅ，１ｈと、コレクタ端子１ｉと、エミッタ端子１ｊ（図２参照）と、を有している。なお、本体部１１が有するパワー半導体素子１ａの数を、通電容量に対応して増加させてもよい。
　パワー半導体素子１ａ（半導体素子）は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であり、本体部１１に内蔵されている。なお、パワー半導体素子１ａの種類はこれに限定されず、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）、ＧＴＯ（Gate Turn-Off thyristor）、ダイオード等、さまざまな素子を用いることができる。
　図２に示す制御端子１ｂは、外部の制御装置（図示せず）から入力される電気信号をパワー半導体素子１ａに入力するための端子である。制御端子１ｂは、パワー半導体素子１ａのゲート電極に接続されており、パワー半導体素子１ａから上方に延びている（図２参照）。
　図３に示すように、パワー半導体素子１ａから本体部１１の左側面に向かって順に、コレクタ側の配線層１ｃ、絶縁層１ｄ、及び放熱層１ｅが積層されている。同様に、パワー半導体素子１ａから本体部１１の右側面に向かって順に、エミッタ側の配線層１ｆ、絶縁層１ｇ、及び放熱層１ｈが積層されている。
　以下では、主にコレクタ側の配線層１ｃ、絶縁層１ｄ、及び放熱層１ｅについて説明するが、エミッタ側についても同様である。
　配線層１ｃは、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅とアルミニウムの合金等、電気抵抗が小さい金属を含んでいる。なお、配線層１ｃと絶縁層１ｄとの間に、高熱伝導で低熱膨張な層（図示せず）を介在させることが好ましい。例えば、配線層１ｃの一方側（絶縁層１ｄ側）に、モリブデン、タングステン、カーボン等を拡散させることで、前記した層が形成される。これによって、パワー半導体素子１ａに付与される熱応力を緩和しつつ、電流耐量や熱広がり性を維持できる。
　配線層１ｃは、薄板状を呈しており、その面方向が本体部１１の左右側面と平行になっている。また、コレクタ側の配線層１ｃと、エミッタ側の配線層１ｆと、は互いに逆向きの電流が流れるように配置されている。このように配線層１ｃ，１ｆを配置することで、配線層１ｃ，１ｆの磁界が打ち消され、インダクタンスを低減できる。
　パワー半導体素子１ａと配線層１ｃとは、例えば、粒径が５０μｍ以下の酸化銀(ＡｇＯ、Ａｇ2Ｏ)又は酸化銅（ＣｕＯ）の粒子を主体とした接合材料を用いて電気的に接合される。
　コレクタ端子１ｉ（パワー端子）及びエミッタ端子１ｊ（パワー端子：図２参照）は、制御端子１ｂ間の電圧に応じた電流を通流させるための端子である。コレクタ端子１ｉはコレクタ側の配線層１ｃに接続され（図３参照）、エミッタ端子１ｊはエミッタ側の配線層１ｆに接続されている。コレクタ端子１ｉ及びエミッタ端子１ｊは、パワー半導体素子１ａから上方に延びている。
　図３に示す絶縁層１ｄは、アルミナ、窒化アルミ、窒化珪素等の高熱伝導な物質からなる焼結板に、アルミナ、窒化アルミ、窒化ホウ素等の高熱伝導なフィラーを分散させた樹脂である。
　放熱層１ｅは、パワー半導体素子１ａ等で発生する熱を外部に逃がすために設けられ、銅、アルミニウム、又は銅とアルミニウム合金からなる高熱伝導な金属を含んでいる。なお、前記した金属に、モリブデン、タングステン、カーボンを拡散させることで、高熱伝導かつ低熱膨張にすることが好ましい。
　図２、図３に示すように、それぞれの放熱層１ｅ，１ｈは、パワー半導体素子１ａの左右側面から露出している。放熱層１ｅ，１ｈの露出面は平面状を呈するとともに、互いに平行であることが好ましい。これによって、冷却部２１，２２（図４参照）から放熱層１ｅ，１ｈに作用する圧力が、前記した露出面上で均一化され、本体部１１の冷却効率を高めることができる。
　樹脂部材１ｋは、トランスファー成型されることで、パワー半導体素子１ａを含む各層を封止する部材である。トランスファー成型を行う際、制御端子１ｂ、コレクタ端子１ｉ、及びエミッタ端子１ｊが、図２、図３に示す配置で位置決めされる。
　樹脂部材１ｋとして、接着性のあるフェノール系、アクリル系、ポリイミド系、ポリアミドイミド系、エポキシ系、シリコン系、ビスマレイミドトリアジン系、シアネートエステル系等の樹脂を用いることができる。なお、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＢＮ等のセラミックスや、ゲル、ゴムを樹脂部材１ｋに含有させることが好ましい。これによって、樹脂部材１ｋを低熱膨張とし、パワー半導体素子１ａや絶縁層１ｄ，１ｇに作用する熱応力を低減できる。
　樹脂部材１ｋをトランスファー成形する際、この樹脂部材１ｋから放熱層１ｅ，１ｈを露出させる。なお、放熱層１ｅ，１ｈが露出しない場合、例えば、放熱層１ｅ，１ｈを隠している樹脂部材を研削することで放熱層１ｅ，１ｈを露出させることが好ましい。
　図３に示すように、絶縁層１ｄ（１ｇ）の外側に放熱層１ｅ（１ｈ）を設け、さらに樹脂部材１ｋで封止することで、本体部１１の絶縁性・伝熱性を十分に確保できる。なお、図３に示す構成は一例であり、本体部１１の構成はこれに限定されない。また、他の本体部１２，１３（図４参照）も同様の構成を有している。
（冷却部）
　図４は、パワーモジュールを右後方から見下ろした分解斜視図である。
　冷却部２１は、本体部１１等を冷却するためのものであり、前記した放熱層１ｅと熱交換可能に配置されている。冷却部２１は、伝熱性の高い金属部材（例えば、銅）であり、その外形は直方体状を呈している。その他の冷却部２２～２４についても同様である。
　以下では、本体部１１～１３をまとめて「本体部１０」と記載し、冷却部２１～２４をまとめて「冷却部２０」と記すことがあるものとする。
　本実施形態に係るパワーモジュールＭは、４個の冷却部２１～２４を備えている。図４に示すように、左右方向において本体部１０と冷却部２０が密着した状態で交互に配置（積層）されている。なお、本体部１０及び冷却部２０からなる積層体Ｋは、後記する締結具Ｑ（図７参照）によって左右方向で押圧される。これによって、本体部１０の放熱層１ｅ，１ｈと冷却部２０とが密着し、パワー半導体素子１ａ等で発生した熱が放熱層１ｅ，１ｈを介して冷却部２０に放熱される。
　冷却部２０には、冷水を通流させる流路Ｈ１（図５参照）が設けられている。前記した流路Ｈ１の上流端及び下流端には、それぞれ冷却用パイプＰ２が接続される（図４参照）。
　なお、グリース、カーボンシート等の高熱伝導シート（図示せず）を本体部１０と冷却部２０との間に介在させることが好ましい。このように、柔軟で変形しやすい熱伝導シートを設置することで、本体部１０及び冷却部２０の左右方向における寸法バラつきを吸収し、位置決め精度及び熱伝導性を向上させることができる。
（金属部材）
　図４に示す金属部材３０は、後記する筒体Ｗを支持するものであり、上下方向に肉薄の直方体状を呈している。金属部材３０は、冷却部２０で吸熱した熱を外部に逃がす機能と、筒体Ｗに密着することで絶縁封止材Ｇの漏洩を防ぐ機能と、を有している。金属部材３０は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅とアルミニウムの合金等、成形容易な金属で形成されることが好ましい。
　金属部材３０には、前記した本体部１０及び冷却部２０からなる積層体Ｋが載置される。
　金属部材３０の内部には、冷却水を通流させるための流路（図示せず）が形成されている。本実施形態では、金属部材３０に右側面に冷却水の流入口及び流出口を設け、上面に冷却用パイプＰ２（図４参照）の接続口（８個）を設けた。金属部材３０の内部に形成された流路は、前記した流入口から流入する冷却水を各冷却部２１～２４に対応して分流させ、冷却部２１～２４で吸熱した冷却水を合流させて流出口から取り出すように形成されている。
（筒体）
　筒体Ｗ（左壁４１、右壁４２、前壁４３、後壁４４）は、平面視で矩形状の孔Ｈ２（図１参照）を有しており、前記した金属部材３０に密着している。金属部材３０に筒体Ｗが密着することで、一方側（上側）が開放された箱体Ｂ（図１参照）が形成される。
　左壁４１及び右壁４２は、コレクタ連結バスバー５１及びエミッタ連結バスバー５２を固定・支持する絶縁部材であり、左右方向に肉薄の直方体状を呈している。つまり、前記した筒体Ｗのうち、少なくともバスバー５１，５２と接触する箇所（左壁４１及び右壁４２）は、絶縁性を有している。左壁４１及び右壁４２は、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂（Poly Phenylene Sulfide Resin）から形成される。
　図５は、図１に示すＡ－Ａ線で切断した端面図である。
　左壁４１は、コレクタ連結バスバー５１を支持する突起部４１ａと、エミッタ連結バスバー５２を支持する突起部４１ｂと、を有している。各突起部４１ａ，４１ｂは右方に向かって突出しており、前後方向に延びている。突起部４１ａ，４１ｂは、後記する絶縁封止材Ｇで封止された状態において、バスバー５１，５２の絶縁距離を確保できるように形成されている。なお、右壁４２に形成された突起部４２ａ，４２ｂについても同様である。
　下方の突起部４１ａが設けられる位置（高さ）は、冷却部２１の上下方向の長さに対応しており、金属部材３０及び突起部４１ａによってできる凹部に冷却部２１が嵌め込まれる。同様に、金属部材３０及び突起部４２ａによってできる凹部に冷却部２４が嵌め込まれる。これによって、本体部１０及び冷却部２０からなる積層体Ｋを容易かつ高精度に位置決めできる。
　なお、右壁４２に設けられた突起部４２ａ、４２ｂの上方には、各バスバー５１，５２の右端が嵌め込まれる凹部４２ｃ，４２ｄが形成されている。
　図４に示す前壁４３及び後壁４４は、前後方向に肉薄の直方体状を呈している。なお、コレクタ連結バスバー５１とエミッタ連結バスバー５２との絶縁性を確保するため、前壁４３及び後壁４４も絶縁部材（例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂）であることが好ましい。
（コレクタ連結バスバー）
　図４に示すコレクタ連結バスバー５１（バスバー）は、コレクタ端子１ｉと電気的に接続される金属部材である。コレクタ連結バスバー５１は、電気抵抗を小さくし、大電流に伴うジュール熱を低減するために、薄板状を呈している。
　コレクタ連結バスバー５１には、制御端子１ｂを外部に引きだすための貫通孔Ｈ３（６個）と、エミッタ端子１ｊを上方に引き出すための貫通孔Ｈ４（３個）と、コレクタ端子１ｉとコレクタ連結バスバー５１とを接続するための接続部Ｉ（３個）と、が設けられている。
　特に、エミッタ端子１ｊが引き出される貫通孔Ｈ４の孔径は、後記する絶縁封止材Ｇで封止された状態で、エミッタ端子１ｊとコレクタ連結バスバー５１との絶縁距離を確保できるように設定されている。
　接続部Ｉは、コレクタ連結バスバー５１においてコレクタ端子１ｉに対応する箇所に切込みを入れ、当該箇所を上方に折り曲げることで形成される。これによって、コレクタ端子１ｉを引き出すための孔Ｈ５と、コレクタ端子１ｉとコレクタ連結バスバー５１とを接続するための接続部Ｉと、を同時に形成でき、作業性を高めることができる。
（エミッタ連結バスバー）
　図６は、図１に示すＢ－Ｂ線で切断した端面図である。
　エミッタ連結バスバー５２（バスバー）は、エミッタ端子１ｊを介して電流が流れる薄板状の金属部材であり、エミッタ端子１ｊと電気的に接続される。エミッタ連結バスバー５２には、制御端子１ｂを引き出すための貫通孔Ｈ３（６個：図４参照）と、エミッタ端子１ｊとエミッタ連結バスバー５２とを接続するための接続部Ｊ（３個）と、が設けられている。
（各バスバーの配置・接続関係）
　図４～図６に示すように、コレクタ連結バスバー５１とエミッタ連結バスバー５２とは、互いに平行に配置され、一方に流れる電流と他方に流れる電流とが逆向きになるように配置されている。これによって、各バスバー５１，５２に流れる電流によって発生する磁界が打ち消され、インダクタンスを低減できる。
　また、後記するように、コレクタ連結バスバー５１及びエミッタ連結バスバー５２も、絶縁封止材Ｇで封止される。したがって、バスバー５１，５２との距離Ｌ１（図５参照）を比較的小さくしても（つまり、インダクタンスを低減させても）、放電が起こるおそれはない。
　なお、コレクタ連結バスバー５１とエミッタ連結バスバー５２とを絶縁するために、空気中では各バスバー５１，５２間の距離Ｌ２（図５参照）を十分に確保することが好ましい。本実施形態では、熱圧着又は射出成形によってコレクタ連結バスバー５１と左壁４１とを一体形成し、コレクタ連結バスバー５１を側断面視で直線状とし、左壁４１から露出させる構成にした。
　同様に、エミッタ連結バスバー５２と左壁４１とを一体形成し、エミッタ連結バスバー５２を左壁４１の上面から露出させる（つまり、左壁４１の中でエミッタ連結バスバー５２がＬ字状に折れ曲がっている）構成にした。つまり、絶縁封止材Ｇで封止されている空間ではバスバー５１，５２間の距離Ｌ１を比較的短くし、空気中ではバスバー５１，５２間の距離Ｌ２を十分に長くすることで、バスバー５１，５２間の絶縁性を確保するようにした。
　なお、バスバー５１，５２を左壁４１と一体成形せずに別体とし、かしめ（図示せず）によってバスバー５１，５２を左壁４１に設置するようにしてもよい。
　前記したように、本体部１１，１２，１３のコレクタ端子１ｉはコレクタ連結バスバー５１に接続され（図５参照）、エミッタ端子１ｊはエミッタ連結バスバー５２に接続される（図６参照）。つまり、三個の本体部１１，１２，１３は、電気的に並列接続される。
　例えば、同期した制御信号が各制御端子１ｂから入力されると、各パワー半導体素子１ａ（図３参照）も同期してオン／オフ動作し、これに伴う大電流がコレクタ連結バスバー５１及びエミッタ連結バスバー５２に流れる。この場合、パワーモジュールＭ全体が、一つの大きなスイッチング回路として機能する。なお、パワーモジュールＭの用途は、前記した例に限定されない。
＜パワーモジュールの製造工程＞
　図７は、パワーモジュールの製造工程を説明するための斜視図である。
　まず、本体部１１～１３（本体部１０）と冷却部２１～２４（冷却部２０）とを左右方向で交互に配置し、密着させた状態で位置決めする（位置決め工程）。例えば、本体部１０及び冷却部２０からなる積層体Ｋを金属部材３０の上に載置し、金属部材３０の前面を基準面として治具（図示せず）を設置し、前後方向で本体部１０及び冷却部２０を位置決めする。
　次に、左端に位置する冷却部２１に対して左側から左壁４１を押し当て、右端に位置する冷却部２４に対して右側から右壁４２を押し当てることで、左右方向で本体部１０及び冷却部２０を位置決めする。
　なお、位置決めを容易にするため、金属部材３０の上面に左右方向の溝（図示せず）を設け、この溝を基準として本体部１０、冷却部２０、及び筒体Ｗを設置するようにしてもよい。これよって前記した治具が不要になるため、作業性を高めることができる。
　左壁４１及び右壁４２を金属部材３０に載置する際、前記した貫通孔Ｈ３を介して制御端子１ｂを挿通し、貫通孔Ｈ４を介してエミッタ端子１ｊを挿通し、孔Ｈ５（図４参照）を介してコレクタ端子１ｉを挿通する。
　また、コレクタ連結バスバー５１を右壁４２の凹部４２ｃに嵌め込み、エミッタ連結バスバー５２を右壁４２の凹部４２ｄに嵌め込む（図５参照）。このようにバスバー５１，５２を支持することで、コレクタ端子１ｉ及びエミッタ端子１ｊに作用する応力（バスバー５１，５２の重量に伴って生じる応力）を抑制できる。
　次に、接続部Ｉ（図５参照）においてコレクタ端子１ｉとコレクタ連結バスバー５１とを溶接し（例えば、スポット溶接）、接続部Ｊ（図６参照）においてエミッタ端子１ｊとエミッタ連結バスバー５２とを溶接する。これによって、本体部１０とバスバー５１，５２とが電気的に接続される（接続工程）。
　次に、例えば、４組の締結具Ｑを左壁４１及び右壁４２に設置してボルト締めし、左壁４１及び右壁４２を左右から圧縮するように押圧する（押圧工程）。これによって、本体部１０及び冷却部２０からなる積層体Ｋが押圧され、放熱層１ｅ，１ｈ（図３参照）と冷却部２０とが密着する。
　なお、前後・上下方向において締結具Ｑによる押圧力が略均一であるため、放熱層１ｅ，１ｈと冷却部２０にも、その面方向において略均一な押圧力が作用する。したがって、本体部１０と冷却部２０との間の熱抵抗を低減できる。
　次に、図７に示すように、金属部材３０の上面に設けられた孔Ｈ６に冷却用パイプＰ２の一方の開口を接続し、冷却部２０に設けられた流路Ｈ１に冷却用パイプＰ２の他方の開口を接続する（パイプ設置工程）。冷却用パイプＰ２は、金属部材３０に干渉しないように、左右方向から視て湾曲している。
　なお、前記した接続工程、押圧工程、パイプ設置工程の順序を適宜入れ替えてもよい。
　次に、前記した筒体Ｗ（図４参照）と、金属部材３０と、をネジ部材（図示せず）によって複数個所で固定する。さらに、金属部材３０と筒体Ｗとを密着させた状態で、その界面にコーティング材を塗布する（コーティング工程）。その結果、金属部材３０と筒体Ｗとによって、上側のみが開放された箱体Ｂ（図１参照）が形成される。
　次に、本体部１０、冷却部２０、コレクタ連結バスバー５１、及びエミッタ連結バスバー５２が配置された箱体Ｂの内部に絶縁封止材Ｇを充填して封止する（封止工程）。充填時において絶縁封止材Ｇは液状であるが、前記したように、金属部材３０と筒体Ｗとの界面がコーティングされているため、絶縁封止材Ｇが外部に漏れるおそれはない。
　絶縁封止材Ｇとして、例えば、シリコーンゲル、ポッティングレジンを用いることができる。なお、絶縁封止材Ｇは前記したものに限定されず、他の種類のゲル又はレジンを用いてもよい。
　絶縁封止材Ｇは、その液面がエミッタ連結バスバー５２よりも高くなるまで注ぎ込まれる（図５、図６参照）。絶縁封止材Ｇが充填されたパワーモジュールＭを所定の温度範囲で維持することによって、絶縁封止材Ｇが固相化する。
＜効果＞
　本実施形態によれば、金属部材３０及び筒体Ｗ（図４参照）からなる箱体Ｂ（図１参照）に積層体Ｋを収容し、冷却部２０に冷水を通流させることで本体部１０を放熱させることができる。また、締結具Ｑによる押圧力によって本体部１０と冷却部２０とを密着させ、本体部１０を高効率で冷却できる。
　また、金属部材３０及び筒体Ｗからなる箱体Ｂは上方のみが開放され、その界面にはコーティング材が塗布される。したがって、箱体Ｂの収容空間に注ぎ込まれる絶縁封止材Ｇが外部に漏れるおそれはなく、コレクタ端子１ｉ、エミッタ端子１ｊ、及びバスバー５１，５２を絶縁封止材Ｇで適切に封止できる。
　また、前記した各製造工程では複雑な作業を要しないため、製造時の作業性を向上させることができる。
　また、薄板状のコレクタ連結バスバー５１及びエミッタ連結バスバー５２を対向させて略平行に配置することで電流の流れに伴う磁界を打ち消し、バスバー５１，５２間のインダクタンスを低減できる。また、絶縁封止材Ｇによってバスバー５１，５２が封止されるため、上下方向においてバスバー５１，５２間の距離Ｌ１（図５参照）を比較的小さくすることができる。
　図２９は、比較例に係るパワーモジュールの端面図である。
　仮に、絶縁封止材ＧでパワーモジュールＭ１を封止しない場合、絶縁距離を確保するためにバスバー５１，５２間の距離Ｌ３を大きくせざるを得ず、インダクタンスＬの増加及びパワーモジュールＭ１の大型化を招く。なお、スイッチングによる電流の時間変化（ｄｉ／ｄｔ）が生じると、Ｌ（ｄｉ／ｄｔ）の大きなスパイク電圧が発生し、パワー半導体素子１ａ（図３参照）に不具合が生じるおそれがある。さらに、絶縁距離を確保するために貫通孔Ｈ４の径を大きくせざるを得ず（径Ｌ４：図２９参照）、これに伴ってコレクタ連結バスバー５１の前後幅を大きくする必要が生じる。
　これに対して、本実施形態では、バスバー５１，５２等を絶縁封止材Ｇで封止することで、絶縁距離を確保しつつバスバー５１，５２間を近付けることができる。したがって、インダクタンスを大幅に低減でき、スイッチング時のスパイク電圧を低減できる。これによって、スイッチングを短時間で行ってもパワー半導体素子１ａを損傷させることがないため、１スイッチングあたりの損失を低減でき、パワーモジュールＭ全体の損失（つまり、発熱量）を抑制できる。また、各バスバー５１，５２を平行に配置するとともに、各バスバーの距離を小さくすることで、パワーモジュールＭを小型化できる。
　このように本実施形態によれば、パワーモジュールＭの低インダクタンス化及び小型化を図り、高電圧・大電流用途でも対応可能にすることができる。
≪第１実施形態：変形例１≫
　図８は、第１実施形態に係るパワーモジュールの変形例１を示す分解斜視図である。
　それぞれの本体部１０の発熱量が略同一である場合、左右両側に本体部１０が配置される冷却部２２，２３の方が、片側のみに本体部１０が配置される冷却部２１，２４よりも昇温しやすい。そこで、図８に示すように冷却部２２，２３を優先的に冷却するようにしてもよい。
　図８に示す金属部材３０の内部には、供給側の配管Ｐ１，Ｐａを介して流入する冷却水を、冷却部２２，２３に対応する冷却用パイプＰ２に導く流路（図示せず）が形成されている。また、金属部材３０の内部には、冷却部２１，２４に対応する冷却用パイプＰ２からの冷却水を排出側の配管Ｐｂ，Ｐ３に導く流路（図示せず）と、が形成されている。
　なお、本体部の前側（紙面奥側）には、冷却部２２からの冷却水を冷却部２１に導く冷却用パイプ（図示せず）と、冷却部２３からの冷却水を冷却部２４に導く冷却用パイプ（図示せず）と、が設置されている。
　配管Ｐａに分流した冷却水は、冷却用パイプＰ２を介して冷却部２２，２３に流入する。冷却部２２，２３を通流する際に吸熱した冷却水は、紙面奥側の冷却パイプ（図示せず）を介して冷却部２１，２４に流入する。冷却部２１，２４を通流する際にさらに吸熱した冷却水は、配管Ｐｂを介して配管Ｐ３で合流する。
　図８に示す構成によって、各冷却部２０の冷却効率を高めることができる。
≪第１実施形態：変形例２≫
　図９は、第１実施形態に係るパワーモジュールの変形例２を示す分解斜視図である。
　図９に示す例では、バスバー５１，５２が前後方向に延びている（第１実施形態では、バスバー５１，５２が左右方向に延びていた：図４参照）。なお、バスバー５１，５２と、左壁４１及び右壁４２と、は平面視において左右方向で隙間が設けられている。
　このようにバスバー５１，５２の設置方向を変えることで、締結具Ｑによって左壁４１及び右壁４２を押圧する際、バスバー５１，５２が左壁４１及び右壁４２に接触しなくなる。つまり、バスバー５１，５２からの抗力（反力）が左壁４１及び右壁４２に作用せず、比較的小さな力（締結具Ｑによる締め付け）で積層体Ｋを十分に押圧できる。
　なお、前壁４３及び後壁４４によってバスバー５１，５２を支持し、左壁４１及び右壁４２のいずれか一方を介してバスバー５１，５２を外部に露出させるようにしてもよい。この場合でも、左壁４１及び右壁４２のうち他方にバスバー５１，５２が接触しないため、比較的小さな力で積層体Ｋを十分に押圧できる。
　このように、バスバー５１，５２を取り出す方向を選択可能にすることで、複数のパワーモジュールＭを備える（つまり、複数のバスバーが電気的に接続される）装置において、レイアウトの自由度を高めることができ、ひいてはこの装置全体を小型化できる。
≪第２実施形態≫
　第２実施形態は、左壁４１を絶縁部材４１１（図１０参照）と加圧部材４１２とに分割し、右壁４２も絶縁部材４２１と加圧部材４２２とに分割した点が第１実施形態と異なるが、その他は第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
＜パワーモジュールの構成＞
　図１０は、本実施形態に係るパワーモジュールを右後方から見下ろした分解斜視図である。左壁４１は、バスバー５１，５２が設置される絶縁部材４１１と、この絶縁部材４１１を支持する加圧部材４１２と、を有している。右壁４２も同様に、絶縁部材４２１と、加圧部材４２２と、を有している。
　一対の加圧部材４１２，４２２は、直方体状を呈しており、本体部１０及び冷却部２０からなる積層体Ｋの積層方向（左右方向）の両側に配置される。また、加圧部材４１２，４２２は、締結具Ｑによって左右から押圧される。これによって、積層体Ｋが左右から圧縮されるように押圧されるため、本体部１０と冷却部２０とが密着する。
　加圧部材４１２，４２２が金属部材３０に固定された状態において、その界面にコーティング材が塗布される。
　なお、加圧部材４１２，４２２は、金属製（例えば、銅）であることが好ましい。加圧部材４１２，４２２の剛性を高め、加圧による曲げ変形を小さくすることで、積層体Ｋの左右側面に対して押圧力を均一に作用させるためである。これによって、本体部１０と冷却部２０との熱交換の効率を高めることができる。また、バスバー５１，５２で発生した熱が加圧部材４１２，４２２を介して金属部材３０に伝わりやすくなり、絶縁部材４１１，４２１の温度上昇を抑制できる。
　図１１は、パワーモジュールの端面図（図１に示すＡ－Ａ線に対応）である。図１１に示すように、一対の絶縁部材４１１，４２１は、前記した加圧部材４１２，４２２の上に設置される。絶縁部材４１１，４２１は、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂からなり、直方体状を呈している。左側の絶縁部材４１１は、コレクタ連結バスバー５１及びエミッタ連結バスバー５２と一体成型されている。また、絶縁部材４１１，４２１には、エミッタ連結バスバー５２を支持する突起部４１ｂ，４２ｂが形成されている。
＜パワーモジュールの製造工程＞
　締結具Ｑ（図１０参照）を設置して加圧部材４１２，４２２を左右から押圧した状態で、絶縁部材４１１，４２１を加圧部材４１２，４２２の上に設置する。図１１に示すように、相対する一対の絶縁部材４１１，４２１が、相対する一対の加圧部材４１２，４２２に密着した状態で支持されることで、左壁４１及び右壁４２（一対の側壁）が形成される。
　次に、図１０に示すように、前壁４３及び後壁４４（別の側壁）を金属部材３０に設置する。そして、「筒体」（加圧部材４１２，４２２、絶縁部材４１１，４２１、前壁４３、後壁４４）と金属部材３０との界面にコーティング材を塗布する。前記した「筒体」と金属部材３０とによって、絶縁封止材Ｇが充填される「箱体」が形成される。
＜効果＞
　本実施形態によれば、締結具Ｑによって加圧部材４１２，４２２が左右方向で押圧された場合、バスバー５１，５２からの抗力（反力）によって、前記した押圧が妨げられることがない。締結具Ｑの設置時、絶縁部材４１１，４２１は加圧部材４１２，４２２に固定されていないからである。したがって、比較的小さな力で積層体Ｋを適切に押圧できる。
　また、バスバー５１，５２による抗力を受けないため、締結具Ｑによる左右方向の押圧力が積層体Ｋの左右側面に対して均一に作用する。したがって、本体部１０と冷却部２０とを密着させ、両者が熱交換する際の熱抵抗を低減できる。
≪第２実施形態：変形例１≫
　図１２は、本実施形態に係るパワーモジュールの変形例１を示す分解斜視図である。
　第１、第２実施形態では、左右方向から視て湾曲状を呈する冷却用パイプＰ２（図１０では図示省略、図４参照）を用いる場合について説明したが、図１２に示すように配管Ｐ１，Ｐｃ，Ｐ３を設置してもよい。
　供給側の配管Ｐ１は、積層体Ｋの後側（紙面手前側）に設置され、左右方向に延びている。配管Ｐ１には、それぞれの冷却部２０に向けて冷却水を分流させるように、４本の配管Ｐｃが接続されている。それぞれの配管Ｐｃの流出口は、冷却部２０に設けられた孔（図示せず）に接続されている。
　同様に、排出側の配管Ｐ３は、積層体Ｋの前側（紙面奥側）に設置され、左右方向に延びている。配管Ｐ３には、それぞれの冷却部２０から流出する冷却水を合流させるように、４本の配管（図示せず）が接続されている。
　右側の加圧部材４２２には、供給側の配管Ｐ１を貫通させる孔Ｈ７と、排出側の配管Ｐ３を貫通させる孔Ｈ８と、が形成されている。
　前記した孔Ｈ７，Ｈ８を介して配管Ｐ１，Ｐ３を貫通させ、その流入口及び流出口が外部に臨むようにする。この状態において、右側の加圧部材４２２は左右方向でスライド可能である。加圧部材４１２，４２２に締結具Ｑ（図１０参照）を設置して左右から押圧することで、本体部１０と冷却部２０とが密着する。
　供給側の配管Ｐ１を介して冷却水が供給されると、この冷却水は４本の配管Ｐｃに分流する。冷却部２０を通流する冷却水は本体部１０から吸熱し、積層体Ｋの前方に位置する配管（図示せず）に流入する。各配管を通流する冷却水は排出用の配管Ｐ３で合流し、排出される。
　図１２に示すように各配管を配置することで、金属部材３０の内部に流路を設ける必要がなくなり、金属部材３０を製造する際の手間を省くことができる。
≪第２実施形態：変形例２≫
　図１３は、本実施形態に係るパワーモジュールの変形例２を示す分解斜視図である。
　第１実施形態の変形例１（図８参照）と同様に、左右両端に位置する冷却部２１，２４よりも、中央付近に位置する冷却部２２，２３を優先的に冷却するようにしてもよい。
　図１３に示すように、左右方向に延びる供給側の配管Ｐ１は、配管Ｐｄを介して冷却部２２，２３に接続されている。左右方向に延びる排出用の配管Ｐ３は、配管Ｐｅを介して冷却部２１，２４に接続されている。冷却部２１～２４の前側（紙面奥側）には、冷却部２２，２３で吸熱した冷却水を冷却部２１，２４に供給するための配管（図示せず）が設置されている。右側の加圧部材４２２には、配管Ｐ１，Ｐ３を貫通させる孔Ｈ９，Ｈ１０が設けられている。
　このように、特に発熱しやすい冷却部２２，２３を優先的に冷却することで、冷却部２０による冷却効率を高めることができる。
≪第２実施形態：変形例３≫
　図１４は、本実施形態に係るパワーモジュールの変形例３を示す分解斜視図である。
　図１４に示すように、絶縁材料で構成された前壁４３及び後壁４４と、第２実施形態で説明した左右一対の絶縁部材４１１，４２１と、を一体成型してもよい。
　パワーモジュールＭをこのように構成することで、製造コストを低減できる。また、第２実施形態で説明した絶縁部材４１１と前壁４３・後壁４４との界面、絶縁部材４２１と前壁４３・後壁４４との界面がなくなるため、コーティング材を塗布すべき箇所が少なくなり、生産効率を高めることができる。
≪第３実施形態≫
　第３実施形態は、第２実施形態で説明した金属部材３０と加圧部材４１２，４２２とを一体化させて、新たに「金属部材３０Ａ」とした点と、この金属部材３０Ａの左右の内壁面と積層体Ｋとの間にバネ部材Ｒを介在させた点が、第２実施形態とは異なる。なお、その他は第２実施形態と同様である。したがって、第２実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
＜パワーモジュールの構成＞
　図１５は、本実施形態に係るパワーモジュールを右後方から見下ろした分解斜視図である。図１５に示すように、金属部材３０は、前後方向から視てＵ字状を呈しており、積層体Ｋを収容可能に形成されている。金属部材３０は、例えば、引き抜き法や押し出し法によって成型される。これによって、金属部材３０Ａの左壁と右壁とが互いに平行となるように、高精度で金属部材３０Ａを形成できる。
　図１６は、パワーモジュールの端面図（図１に示すＡ－Ａ線に対応）である。バネ部材Ｒは、例えば、板バネである。二つのバネ部材Ｒは、金属部材３０Ａの左右の内壁面と、積層体Ｋと、の間に介在している。金属部材３０Ａの底面に積層体Ｋを横置きで載置し、さらに積層体Ｋの左右両側にバネ部材Ｒを設置した状態において、積層体Ｋはバネ部材Ｒによって左右から押圧（圧縮）される。これによって、本体部１０と冷却部２０を密着させ、本体部１０の冷却効率を高めることができる。
＜パワーモジュールの製造工程＞
　まず、金属部材３０Ａに積層体Ｋ及びバネ部材Ｒを収容して位置決めし（位置決め工程）、バネ部材Ｒによって積層体Ｋを左右から押圧する（押圧工程）。次に、コレクタ端子１ｉとコレクタ連結バスバー５１とを接続し、エミッタ端子１ｊとエミッタ連結バスバー５２とを接続する（接続工程）。
　続いて、前後方向でＵ字状を呈する金属部材３０Ａに前壁４３及び後壁４４を嵌め込んで固定し、バスバー５１，５２が取り付けられた一対の絶縁部材４１１，４２１を金属部材３０Ａの上に固定する。次に、金属部材３０Ａ、前壁４３、後壁４４、及び絶縁部材４１１，４２１の界面にコーティング材を塗布した後（コーティング工程）、絶縁封止材Ｇを充填する（封止工程）。
＜効果＞
　本実施形態によれば、金属部材３０Ａの左壁、底壁、及び右壁が一体形成されているため、これらが別部材である場合と比較して、金属部材３０Ａの剛性を高めることができる。したがって、左右方向で積層体Ｋと金属部材３０Ａとの間にバネ部材Ｒを介在させても、金属部材３０Ａの左壁及び右壁が変形しにくくなる。その結果、積層体Ｋの左右側面の面方向において押圧力を略均一に作用させ、本体部１０の冷却効率を高めることができる。
≪第４実施形態≫
　第４実施形態は、冷却部２０及び金属部材３０を一体形成して「放熱部材６０」とし、さらに冷却水循環部材７０を追加した点が第１実施形態（図５参照）とは異なるが、その他は第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
＜パワーモジュールの構成＞
　図１７は、本実施形態に係るパワーモジュールの端面図（図１に示すＡ－Ａ線に対応）である。放熱部材６０は、金属製（例えば、銅）であり、筒体Ｗを支持する板状の支持部６１（金属部材）と、この支持部６１から上方に延びる冷却部６２ａ～６２ｄと、を有している。支持部６１は、水平面に沿って延びており、平面視で矩形状を呈している。パワーモジュールＭを組み立てた状態で、その両端付近が左壁４１及び右壁４２から突出するように、支持部６１の左右幅が設定されている。支持部６１には、ネジ部材Ｔを挿通させるためのネジ孔が複数設けられている。
　冷却部６２（６２ａ～６２ｄ）はそれぞれ、直方体状を呈しており、その側面に本体部１０の側面（略全面）が密着するように形成されている。左右方向で隣り合う冷却部６２の距離は、本体部１０の左右幅に対応している。つまり、図１７に示すように左右方向で隣り合う冷却部６２の間に本体部１０が収容される。左端の冷却部６２ａ、及び右端の冷却部６２ｄには、上方からクサビＦを差し込めるように、上下・前後の面方向に沿う切込みが設けられている。
　放熱部材６０は、例えば、引き抜き法や押し出し法を用いて形成される。このように放熱部材６０を一体形成することで、冷却部６２の熱抵抗を小さくすることができる。つまり、冷却部６２で吸熱した熱が支持部６１に向けて伝わりやすくなり、冷却部６２を介した熱伝導がスムーズに進む。
　なお、本実施形態では、冷却水を通流させる流路を冷却部６２に設ける必要はなく、冷却部６２の製造工程を簡単化できる。
　冷却水循環部材７０は、上下方向に肉薄の直方体状を呈しており、その内部には前後方向に沿って複数（図１７では４つ）の流路Ｈ１１が形成されている。この流路Ｈ１１を介して冷却水を通流させることで、本体部１０から冷却部６２に放熱された熱を外部に逃がすことができる。冷却水循環部材７０は、支持部６１の下面に密着するように設置される。
＜パワーモジュールの製造工程＞
　冷却水循環部材７０の上に放熱部材６０を載置し、ネジ部材Ｔによって放熱部材６０を金属部材３０に固定する（位置決め工程）。このようにネジ部材Ｔを螺合することで、前後・左右方向において放熱部材６０を容易に位置決めできる。
　なお、放熱部材６０と冷却水循環部材７０との間にグリース、カーボンシート等の熱伝導シート（図示せず）を介在させることが好ましい。これによって、放熱部材６０及び冷却水循環部材７０の寸法バラつき（厚さバラつき）を熱伝導シートで吸収し、熱抵抗を低減できる。
　次に、冷却部６２に設けられた切込みに、金属製のクサビＦを差し込んで積層体Ｋを左右から押圧する（押圧工程）。このようにクサビＦが差し込まれることで、冷却部６２が左右に押し広げられるように弾性変形する。その結果、冷却部６２及び本体部１０からなる積層体Ｋが左右方向で押圧（圧縮）され、本体部１０と冷却部６２とが密着する。したがって、本体部１０と冷却部６２との間の熱抵抗を低減できる。
　次に、バスバー５１，５２が設置された左壁４１及び右壁４２を積層体Ｋの両脇に設置し、さらに前壁４３（図示せず）及び後壁４４（図示せず）を設置し、本体部１０とバスバー５１，５２とを電気的に接続する（接続工程）。
　次に、支持部６１、左壁４１、右壁４２、前壁４３、及び後壁４４の界面にコーティング材を塗布した後（コーティング工程）、絶縁封止材Ｇを充填する（封止工程）。
　なお、冷却水循環部材７０との位置決め工程は、封止工程の後でも構わない。これによって、パワーモジュールＭを単体で製造することが可能となり、生産性を向上させることができる。
＜効果＞
　本実施形態によれば、放熱部材６０に冷却水の流路を設ける必要がないため、放熱部材６０を容易に成形できる。また、ネジ部材Ｔによって放熱部材６０を冷却水循環部材７０に固定することで、治具（図示せず）を用いて位置決めする第１実施形態（図５参照）と比較して、位置決め工程を容易に行うことができる。
　また、冷却部６２ａ，６２ｄに設けられた切込みにクサビＦを差し込むことで積層体Ｋを左右から押圧し、本体部１０と冷却部６２とを密着させる。これによって、第１実施形態のように締結具Ｑ（図７参照）を用いる場合と比較して、簡単な構成で積層体Ｋを押圧できるため、パワーモジュールＭの生産効率を高めることができる。
≪第５実施形態≫
　第５実施形態は、第４実施形態で説明した放熱部材６０にフィン６３を追加して一体形成し、新たに「放熱部材６０Ａ」とした点が第４実施形態とは異なるが、その他は第４実施形態と同様である。したがって、第４実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
＜パワーモジュールの構成＞
　図１８は、本実施形態に係るパワーモジュールの端面図（図１に示すＡ－Ａ線に対応）である。放熱部材６０Ａは、金属製（例えば、銅）であり、水平面に沿って延びる板状の支持部６１（金属部材）と、支持部６１から上側に延びる冷却部６２ａ～６２ｄと、支持部６１から下側に延びるフィン６３と、を有している。
　第４実施形態と同様に、支持部６１は、その両端付近が左壁４１及び右壁４２から突出しており、複数のネジ孔が形成されている。冷却部６２（６２ａ～６２ｄ）は、直方体状を呈しており、左右方向において隣り合う他の冷却部６２と所定間隔（本体部１０の横幅に対応）を空けて配置されている。左右両端の冷却部６２ａ，６２ｄには、クサビＦが差し込まれる切込みが設けられている。
　複数のフィン６３は、前後・上下方向に沿って延びる薄板状の金属である。本体部１０で発生した熱は、空冷用のフィン６３を介して空気と熱交換し、放熱される。
＜パワーモジュールの製造工程＞
　左右方向において隣り合う冷却部６２の間に本体部１０を収容し、冷却部６２に設けられた切込みにクサビＦを差し込む（位置決め工程、押圧工程）。次に、バスバー５１，５２が設置された左壁４１及び右壁４２を、本体部１０及び冷却部６２からなる積層体の両脇に設置し、さらに前壁４３（図示せず）及び後壁４４（図示せず）を設置する。
　次に、ネジ部材Ｔによって、筒体（左壁４１、右壁４２、前壁４３、後壁４４）を支持部６１に固定した後、本体部１０とバスバー５１，５２とを電気的に接続する（接続工程）。
　次に、支持部６１、左壁４１、右壁４２、前壁４３、及び後壁４４の界面にコーティング材を塗布した後（コーティング工程）、絶縁封止材Ｇを充填する（封止工程）。
＜効果＞
　本実施形態によれば、支持部６１、冷却部６２、及び空冷用のフィン６３を一体形成して放熱部材６０Ａとすることで、かしめ又はろう材で支持部にフィン６３を接合する場合と比較して熱抵抗を低減し、本体部１０を効率的に冷却できる。また、冷却水を通流させるための流路を放熱部材６０Ａに設ける必要がないため、放熱部材６０Ａの製造工程を簡単化できる。
≪第６実施形態≫
　第６実施形態は、第１実施形態（図４参照）と比較して、左壁４１を絶縁部材４１１（図１９参照）と加圧部材４１２とに分割し、右壁４２を絶縁部材４２１と加圧部材４２２とに分割した点、及び金属部材３０Ｂの構成・配置が異なるが、その他については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
＜パワーモジュールの構成＞
　図１９は、本実施形態に係るパワーモジュールを右後方から見下ろした斜視図である。
　パワーモジュールＭは、本体部１０と、冷却部２０と、左右方向で交互に配置された本体部１０及び冷却部２０を仕切る金属部材３０Ｂと（図２１、図２２参照）、本体部１０及び冷却部２０を左右から押圧する加圧部材４１２，４２２と、を備えている。
　図２０は、パワーモジュールを右後方から見下ろした分解斜視図である。
　それぞれの冷却部２０は、直方体状を呈しており、冷却水を通流させるための流路が形成されている。加圧部材４１２，４２２は、例えば、金属製であり、冷却部２０と略等しい高さの直方体状を呈している。
　金属部材３０Ｂは、例えば、伝熱性の高い銅又はアルミニウムを含んでおり、薄板状の板状部３１と、本体部１０を収容するポケット部３２（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）と、を有している。板状部３１は、平面視で矩形状を呈しており、水平面に沿って延びている。ポケット部３２は、本体部１０の外形（直方体状）に対応して形成される凹部であり、板状部３１から下方に凹んでいる。左右方向で隣り合うポケット部３２の距離は、冷却部２０の横幅に略等しい。
　金属部材３０Ｂは、例えば、銅、アルミニウム、これらの合金等、熱伝導率が高く加工が容易な金属を用いることが好ましい。金属部材３０Ｂは、例えば、絞り加工・曲げ加工によって形成される。
　図２１は、図１９に示すＡ－Ａ線で切断した端面図である。図２１に示すように、金属部材３０Ｂは、断面視で蛇腹折状を呈しており、本体部１０と冷却部２０とを仕切る仕切り板として機能する。また、冷却部２０と、ポケット部３２に収容された本体部１０と、は左右方向において交互に配置されている。例えば、本体部１１の両側に配置される冷却部２１，２２は、ポケット部３２ａを介して本体部１１と熱交換可能になっている。つまり、一体的に形成された金属部材３０Ｂは、本体部１０と冷却部２０とが交互に配置された状態で、本体部１０と冷却部２０とを熱交換可能に仕切る機能を有している。
　また、本体部１０と冷却部２０とが交互に配置され、かつ、金属部材３０Ｂによって仕切られた状態で、本体部１０は金属部材３０Ｂから上側（一方側）に臨み、冷却部２０は金属部材３０Ｂから下側（他方側）に臨んでいる。なお、金属部材３０Ｂの形状は図２０等に示すものに限定されず、前記した機能を有する別の形状（凹凸状）としてもよい。
　また、板状部３１の下面は、冷却部２０及び加圧部材４１２，４２２の上面に当接している。
　図２０に示す絶縁部材４１１，４２１は、左右方向に肉薄の直方体状を呈している。前壁４３及び後壁４４は、前後方向に肉薄の直方体状を呈している。絶縁部材４１１，４２１、前壁４３、及び後壁４４が互いに固着されることで、平面視で矩形状の孔Ｈ２を有する筒体Ｗが形成される。この筒体Ｗは、バスバー５１，５２が設置された状態で板状部３１に固定される。
＜パワーモジュールの製造工程＞
　まず、左右方向で所定間隔を空けて冷却部２０を配置し、その両脇に加圧部材４１２，４２２を配置し、治具（図示せず）を用いて位置決めする（位置決め工程）。このとき、左右方向で隣り合う冷却部２０を、ポケット部３２（外形）の横幅と略等しい距離だけ離しておく。
　次に、前後・左右方向の位置決めをする際の基準として加圧部材４１２，４２２を用いつつ、金属部材３０Ｂを上方から設置する。そうすると、冷却部２１，２２の間にポケット部３２ａが、冷却部２２，２３の間にポケット部３２ｂが、冷却部２３，２４の間にポケット部３２ｃが嵌まり込む（図２１参照）。
　次に、それぞれのポケット部３２に対して上方から本体部１０を設置し、本体部１０をポケット部３２に収容する。次に、締結具Ｑ（図１９参照）を設置し、加圧部材４１２，４２２を左右から締め付ける（押圧工程）。これによって、金属部材３０Ｂを介在させた状態で交互に配置された本体部１０及び冷却部２０が左右から押圧（圧縮）される。
　次に、バスバー５１，５２を設置した状態の絶縁部材４１１，４２１、前壁４３、及び後壁４４からなる筒体Ｗ（図２０参照）を板状部３１に載置する。この状態において、前記した筒体Ｗは、薄板状の金属部材３０Ｂを介して加圧部材４１２，４２２によって支持されている。
　そして、前記した筒体Ｗ、板状部３１、及び加圧部材４１２，４２２を固定する。例えば、接着剤を用いてこれらを固着させてもよいし、ボルト等の締結具を用いて固定してもよい。その結果、筒体Ｗと、金属部材３０Ｂと、によって上方に開放された「箱体」が形成される。
　次に、コレクタ連結バスバー５１とコレクタ端子１ｉとを接続し、エミッタ連結バスバー５２とエミッタ端子１ｊとを接続する（接続工程）。続いて、左右の絶縁部材４１１，４２１、前壁４３、及び後壁４４からなる筒体Ｗと、板状部３１との界面にコーティング材を塗布する（コーティング工程）。
　次に、前記した筒体Ｗ及び金属部材３０Ｂからなる「箱体」に絶縁封止材Ｇを充填し、本体部１０、バスバー５１，５２等を封止する（封止工程）。
＜効果＞
　本実施形態によれば、仕切り板として機能する金属部材３０Ｂを設置することで、冷却部２０・加圧部材４１２，４２２と、本体部１０・絶縁部材４１１，４２１・前壁４３・後壁４４と、を上下方向において完全に仕切ることができる。したがって、筒体Ｗ及び金属部材３０Ｂからなる「箱体」に注ぎ込まれる絶縁封止材Ｇの漏洩を防止できる。
　また、本実施形態に係る金属部材３０Ｂは薄板状を呈しており（図２１参照）、内部に冷却水の流路（図示せず）が形成される第１実施形態の金属部材（図４参照）と比較して体積が小さい。したがって、パワーモジュールＭを小型化できる。
　また、前記した「箱体」をなす絶縁部材４１１，４１２、前壁４３、後壁４４、及び金属部材３０Ｂの界面のみにコーティング材を塗布すればよく、第１実施形態と比較して製造時の作業性を高めることができる。
　また、絶縁封止材Ｇが外部に漏れるおそれはないため、図２０に示す金属部材３０Ｂよりも下方まで前壁４３及び後壁４４を延ばす必要がない。つまり、前後方向において冷却部２０が完全に開放された状態になる。したがって、冷却部２０の流路Ｈ１に接続される冷却用パイプ（図示せず）の構成及び配設作業を簡単にすることができ、製造時における作業性を高めることができる。
　また、図１２に示すように、配管Ｐ１，Ｐ３を貫通させるための孔Ｈ７，Ｈ８を加圧部材４１２，４２２に設ける必要がなくなる。したがって、コーティング処理を行うべき箇所を少なくして、製造時における作業性を高めることができる。
　また、金属部材３０Ｂは、図２１に示すように、側断面視で蛇腹折状を呈するため、左右方向での剛性が比較的小さい。したがって、加圧部材４１２，４２２が締結具Ｑによって左右から押圧されると、これに伴って金属部材３０Ｂも容易に変形する。
　これによって、ポケット部３２の内壁面と本体部１０とのクリアランスや、ポケット部３２の外壁面と冷却部２０とのクリアランスが金属部材３０Ｂで吸収されやすくなる。その結果、ポケット部３２の内壁面と本体部１０とが密着するとともに、ポケット部３２の外壁面と冷却部２０とが密着し、本体部１０と冷却部２０との熱交換を効率的に行うことができる。
　また、第１実施形態と同様に、ポケット部３２と本体部１０との間や、ポケット部３２と冷却部２０との間に、グリース、カーボンシート等の高熱伝導シート（図示せず）を挿入することで、熱抵抗を低減することが可能である。
≪第６実施形態：変形例１≫
　図２２は、本実施形態に係るパワーモジュールの変形例１を示す端面図（図１９に示すＡ－Ａ線に対応）である。図２２に示す例では、左側の加圧部材４１２、右側の加圧部材４２２、及び底壁４５が、断面視Ｕ字状となるように一体形成されている。また、左端の冷却部２１と加圧部材４１２との間にバネ部材Ｒ（板バネ）が介在し、右端の冷却部２４と加圧部材４２２との間にバネ部材Ｒが介在している。
　なお、本実施形態では、第６実施形態で説明した締結具Ｑ（図１９参照）を設置する必要はない。
　図２２に示すように加圧部材４１２，４２２及び底壁４５を一体成形することで、加圧部材４１２，４２２の剛性を高くすることができる。したがって、図２２に示すようにバネ部材Ｒを設置した場合、本体部１０及び冷却部２０に対して左右からの押圧力が略均一に作用する。したがって、本体部１０の冷却効率を高めることができる。
≪第６実施形態：変形例２≫
　図２３は、本実施形態に係るパワーモジュールの変形例２を示す端面図（図１９に示すＡ－Ａ線に対応）である。図２３に示すように、左側の加圧部材４１２は、前後方向から視て逆Ｌ字状を呈しており、左方に張り出した張出部４１２ａを有している。この張出部４１２ａには、上下方向に沿うネジ孔が形成されている。右側の加圧部材４２２についても同様である。
　また、金属部材３０Ｂの左右両端付近にもネジ孔が形成され、左右の絶縁部材４１１，４２１にもネジ部材Ｔと螺合するネジ穴が形成されている。
　前壁４３（図示せず）、後壁４４（図示せず）、及び左右の絶縁部材４１１，４２１は一体形成され、平面視で矩形状の孔を有する「筒体」になっている。図２３に示すように、ネジ部材Ｔを設置することで、加圧部材４１２，４２２、金属部材３０Ｂ、及び前記した「筒体」を容易に位置決めし、固定できる。また、第６実施形態で説明した締結具Ｑ（図１９参照）が不要になるため、パワーモジュールＭの製造コストを削減できる。
　さらに、前壁４３、後壁４４、及び左右の絶縁部材４１１，４２１が一体形成されることで、第６実施形態と比較してコーティングすべき箇所が減るため、製造時における作業性を高めることができる。
≪第７実施形態≫
　第７実施形態は、第６実施形態と比較して、金属部材３０Ｃの縁が起立している点と、バスバー５１，５２の形状・配置と、が異なるが、その他は第６実施形態と同様である。したがって、第６実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
＜パワーモジュールの構成＞
　図２４は、本実施形態に係るパワーモジュールを右後方から見下ろした分解斜視図である。図２４に示すように、金属部材３０Ｃは、水平面に沿って延びる板状部３１と、板状部３１から下方に凹むポケット部３２（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）と、この板状部３１の縁から上方に起立する起立部３３と、を有している。
　起立部３３は、平面視で四角枠状を呈している。絶縁部材４１１，４２１、前壁４３、後壁４４からなる筒体Ｗを金属部材３０Ｃに設置した状態において、起立部３３は筒体Ｗを囲んでいる。なお、四角枠状である起立部３３の内壁面は、筒体Ｗの外壁面に近接している（図２５参照）。
　図２５は、パワーモジュールの端面図（図１９に示すＡ－Ａ線に対応）である。コレクタ連結バスバー５１及びエミッタ連結バスバー５２は、左側の絶縁部材４１１と一体形成され、この絶縁部材４１１の上面から露出している。なお、本実施形態では、バスバー５１，５２のうち露出している部分の前後幅は、空気中での絶縁距離を確保するように設定されている。
　左側の絶縁部材４１１は、前後方向に延びるとともに上方に突出する突起部４１１ａを有している。このように突起部４１１ａを設けることで、コレクタ連結バスバー５１の露出部分と、エミッタ連結バスバー５２の封止部分（絶縁封止材Ｇが充填される部分）と、の壁面に沿う長さを確保し、絶縁性を高めることができる。
　なお、パワーモジュールＭの製造工程は、第６実施形態と同様であるから説明を省略する。
＜効果＞
　本実施形態によれば、コレクタ連結バスバー５１及びエミッタ連結バスバー５２を左側の絶縁部材４１１の上面から露出させることで、複数のパワーモジュールＭの接続関係を考慮してバスバー５１，５２を横並びで引き出したほうが良い場合にも対応できる。
　また、第６実施形態と比較して、絶縁部材４１１，４２１、前壁４３、及び後壁４４からなる筒体Ｗと、金属部材３０Ｃと、の界面にコーティング材を塗布する際、重力の影響でコーティング材が下方に垂れるおそれがない。この界面に塗布されたコーティング材は、前記した筒体Ｗの外壁面と、起立部３３の内壁面と、の隙間に入り込むからである。したがって、コーティング処理を容易に行うことができ、パワーモジュールＭを製造する際の作業性を高めることができる。
≪第７実施形態：変形例１≫
　図２６は、本実施形態に係るパワーモジュールの変形例１を示す端面図（図１９に示すＡ－Ａ線に対応）である。図２６に示すように、金属部材３０Ｄの起立部３３を立ち上げる高さを、「箱体」に充填される絶縁封止材Ｇの液面よりも高くしてもよい（図２６に示す距離Ｌ５を参照）。なお、図２６の端面図には表れていないが、金属部材３０Ｄの板状部３１の縁から立ち上がる四角枠状の起立部３３全体（前側、後側を含む）に関して、起立部３３の上端面が絶縁封止材Ｇの液面よりも高くなっている。
　このように金属部材３０Ｄを構成することで、仮に、絶縁部材４１１，４２１、前壁４３、及び後壁４４からなる「筒体」と、金属部材３０Ｄとの隙間を介して絶縁封止材Ｇが漏れ出た場合でも、図２６に示す絶縁封止材Ｇの液面高さを超えて、絶縁封止材Ｇが上昇するおそれはない。パスカルの原理から、大気圧によって絶縁封止材Ｇの液面高さを等しくしようとする力が作用するためである。このように、図２６に示す構成によれば、絶縁封止材Ｇが外部に漏れ出ることを確実に防止できる。
≪第７実施形態：変形例２≫
　図２７は、本実施形態に係るパワーモジュールの変形例２を示す端面図（図１９に示すＡ－Ａ線に対応）である。図２７に示すように、左側の加圧部材４１２は、前後方向から視て逆Ｌ字状を呈しており、左方に張り出した張出部４１２ａには、上下方向に沿うネジ孔が形成されている。右側の加圧部材４２２についても同様である。図２７に示すように、ネジ部材Ｔを設置することで、加圧部材４１２，４２２、金属部材３０Ｄ、及び筒体（絶縁部材４１１，４２１、前壁４３、後壁４４）を容易に位置決めし、固定できる。
≪第８実施形態≫
　第８実施形態は、冷却部２０に冷却水を通流させる構成としていた第７実施形態（変形例２）と比較して、冷却部２０にヒートシンク８０（図２８参照）を設置する点が異なるが、その他は第７実施形態（変形例２）と同様である。したがって、第７実施形態（変形例２）と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
＜パワーモジュールの構成＞
　図２８は、本実施形態に係るパワーモジュールの端面図（図１９に示すＡ－Ａ線に対応）である。ヒートシンク８０は、冷却部２０から吸熱した熱を空気に放熱するために設けられる。ヒートシンク８０は、伝熱性の高い金属（例えば、アルミニウム）を含んでおり、基部８１と、フィン８２と、を有している。それぞれの基部８１は、前後・上下方向の面に沿って下方（他方側）に延びる板状部材であり、かしめ又はろう材で冷却部２０の下面に接合される。
　フィン８２は、前記した基部８１に設置され、他のフィン８２に干渉しないように水平面に沿って延びている。なお、図２８に示すように、左右方向で隣り合う基部８１に設置されるフィン８２同士を上下方向で互い違いになるように配置し、その一部を重ねるようにすることが好ましい。これによって、フィン８２の表面積を大きくすることができ、空気との熱交換を効率的に進めることができる。
　なお、本体部１０の発熱量が大きい場合、ヒートシンク８０に代えて、冷却用のヒートパイプ（図示せず）を上下方向又は前後方向に挿入してもよい。
＜効果＞
　本実施形態によれば、冷却水を通流させるための流路を冷却部２０に設ける必要がないため、冷却部２０の製造工程を簡単化できる。また、図２８に示すように多数のフィン８２を設けることで、フィン８２と空気との接触面積を確保し、フィン８２から空気中に放熱する際の伝熱効率を高めることができる。
≪その他の変形例≫
　以上、本発明に係るパワーモジュールＭについて説明したが、本発明は前記した各実施形態に限定されるものではなく、適宜変更できる。
　例えば、前記各実施形態では、パワーモジュールＭが三つの本体部１０を備える場合について説明したが、これに限らない。すなわち、パワーモジュールＭの通電容量等に応じて、本体部１０の数を適宜変更し、本体部１０と冷却部２０とを交互に配置して積層体Ｋを構成するようにしてもよい。
　また、例えば、第１実施形態では、左壁４１が突起部４１ａ，４１ｂ（図５参照）を有し、右壁４２が突起部４２ａ，４２ｂを有する場合について説明したが、各突起部を省略してもよい。この場合でも、治具（図示せず）を用いることで、積層体Ｋ、左壁４１及び右壁４２を位置決めできる。
　また、前記各実施形態は、適宜組み合わせることができる。例えば、第３実施形態（図１６参照）を第４実施形態（図１７参照）に適用してもよい。すなわち、冷却部２０及び金属部材３０を一体形成した放熱部材６０に積層体Ｋを収容してバネ部材Ｒを設置し（図１６参照）、この放熱部材６０に冷却水循環部材７０（図１７参照）に設置するようにしてもよい。この場合、冷却水を通流させるための流路を冷却部２０に設ける必要がなく、冷却部２０の構成を簡単化できる。
　Ｍ　パワーモジュール
　１０，１１，１２，１３　本体部
　１ａ　パワー半導体素子（半導体素子）
　１ｂ　制御端子
　１ｅ，１ｈ　放熱層
　１ｉ　コレクタ端子（パワー端子）
　１ｊ　エミッタ端子（パワー端子）
　２０，２１，２２，２３，２４，６２，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ　冷却部
　３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，４０，　金属部材
　３１　板状部
　３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ　ポケット部
　３３　起立部
　４１　左壁（一対の側壁、筒体）
　４２　右壁（一対の側壁、筒体）
　４３　前壁（別の側壁、筒体）
　４４　後壁（別の側壁、筒体）
　４１２，４２２　加圧部材
　４１１，４２１　絶縁部材
　５１　コレクタ連結バスバー（バスバー）
　５２　エミッタ連結バスバー（バスバー）
　６０，６０Ａ　放熱部材
　６１　支持部
　６３　フィン
　７０　冷却水循環部材
　８０　ヒートシンク
　８１　基部
　８２　フィン
　Ｋ　積層体
　Ｗ　筒体
　Ｂ　箱体
　Ｈ１　流路
　Ｇ　絶縁封止材

Claims (16)

  1. 　半導体素子と、前記半導体素子に接続される制御端子と、前記制御端子への電気信号に応じた電流が流れるパワー端子と、放熱層と、を有する本体部と、
    　前記放熱層と熱交換可能に配置され、前記本体部を冷却する冷却部と、
    　前記パワー端子に接続されるバスバーと、
    　少なくとも前記バスバーとの接触箇所が絶縁性である筒体と、
    　前記筒体を支持する金属部材と、を備え、
    　前記金属部材に前記筒体が密着することで、一方側が開放された箱体が形成され、
    　前記箱体の中に、少なくとも前記本体部及び前記バスバーが配置され、
    　前記制御端子及び前記パワー端子は、前記半導体素子から前記一方側に延びており、
    　前記箱体の内部に絶縁封止材が充填されることで、前記本体部及び前記バスバーが封止されること
    　を特徴とするパワーモジュール。
  2. 　前記本体部と、前記冷却部と、が密着した状態で交互に配置されてなる積層体を備え、
    　前記箱体の中に前記積層体が収容されること
    　を特徴とする請求項１に記載のパワーモジュール。
  3. 　前記筒体は、
    　前記バスバーが設置される絶縁部材と、
    　前記積層体の積層方向の両側に配置され、前記積層体を挟んで加圧する加圧部材と、を備えること
    　を特徴とする請求項２に記載のパワーモジュール。
  4. 　前記加圧部材と、前記加圧部材によって支持される前記絶縁部材と、を有する一対の側壁と、
    　前記一対の側壁に取り付けられることで、当該一対の側壁とともに前記筒体を形成する別の側壁と、を備えること
    　を特徴とする請求項３に記載のパワーモジュール。
  5. 　前記冷却部と、前記金属部材と、が一体形成されてなる放熱部材と、
    　前記放熱部材に設置され、冷却水が通流する流路を有する冷却水循環部材と、を備えること
    　を特徴とする請求項２に記載のパワーモジュール。
  6. 　前記冷却部と、前記金属部材と、空冷用のフィンと、が一体形成されてなる放熱部材を備え、
    　前記フィンは、前記一方側とは反対の他方側に延びていること
    　を特徴とする請求項２に記載のパワーモジュール。
  7. 　前記金属部材は、
    　前記一方側とは反対の他方側に凹み、前記本体部を収容するポケット部を有し、
    　前記冷却部と、前記ポケット部に収容された前記本体部と、が交互に配置され、
    　前記本体部の両側に配置される前記冷却部は、前記ポケット部を介して前記本体部と熱交換可能であること
    　を特徴とする請求項１に記載のパワーモジュール。
  8. 　前記金属部材は、
    　平面視で前記筒体を囲み、前記一方側に向けて立ち上がる起立部を有すること
    　を特徴とする請求項７に記載のパワーモジュール。
  9. 　前記起立部が前記一方側に向けて立ち上がる高さは、前記箱体の中に充填される前記絶縁封止材の液面よりも高いこと
    　を特徴とする請求項８に記載のパワーモジュール。
  10. 　交互に配置される前記本体部及び前記冷却部のうち、両端の前記冷却部を挟んで加圧する加圧部材を備えること
    　を特徴とする請求項７から請求項９のいずれか一項に記載のパワーモジュール。
  11. 　前記冷却部は、
    　自身の内部に冷却水を通流させるための流路を有すること
    　を特徴とする請求項７に記載のパワーモジュール。
  12. 　前記冷却部の前記他方側に設置され、前記冷却部から吸熱した熱を空気に放熱するヒートシンクを備えること
    　を特徴とする請求項７に記載のパワーモジュール。
  13. 　前記絶縁封止材は、ゲル又はレジンであること
    　を特徴とする請求項１に記載のパワーモジュール。
  14. 　半導体素子と、前記半導体素子に接続される制御端子と、前記制御端子への電気信号に応じた電流が流れるパワー端子と、放熱層と、を有する本体部と、
    　前記本体部を冷却する冷却部と、
    　前記本体部と前記冷却部とが交互に配置された状態で、前記本体部と前記冷却部とを熱交換可能に仕切るための、一体的に形成された金属部材と、を備え、
    　前記本体部と前記冷却部とが交互に配置され、かつ、前記金属部材によって仕切られた状態で、
    　前記本体部は、前記金属部材から一方側に臨み、
    　前記冷却部は、前記金属部材から前記一方側とは反対の他方側に臨むこと
    　を特徴とするパワーモジュール。
  15. 　半導体素子と、前記半導体素子に接続される制御端子と、前記制御端子への電気信号に応じた電流が流れるパワー端子と、放熱層と、を有する本体部と、
    　前記放熱層と熱交換可能に配置され、前記本体部を冷却する冷却部と、
    　を密着させた状態で交互に配置して位置決めする位置決め工程と、
    　前記パワー端子と、バスバーと、を接続する接続工程と、
    　少なくとも前記バスバーとの接触箇所が絶縁性である筒体と、前記筒体を支持する金属部材と、を密着させてコーティングし、一方側が開放された箱体を形成するコーティング工程と、
    　前記本体部、前記冷却部、及び前記バスバーが配置された前記箱体の内部に絶縁封止材を充填して封止する封止工程と、を含み、
    　前記制御端子及び前記パワー端子は、前記半導体素子から前記一方側に延びていること
    　を特徴とするパワーモジュールの製造方法。
  16. 　半導体素子と、前記半導体素子に接続される制御端子と、前記制御端子への電気信号に応じた電流が流れるパワー端子と、放熱層と、を有する本体部と、
    　前記放熱層と熱交換可能に配置され、前記本体部を冷却する冷却部と、
    　の間に金属部材を介在させ、前記冷却部と、前記金属部材のポケット部に収容された前記本体部と、を交互に配置して位置決めする位置決め工程と、
    　前記パワー端子と、バスバーと、を接続する接続工程と、
    　少なくとも前記バスバーとの接触箇所が絶縁性である筒体と、前記筒体を支持する前記金属部材と、を密着させてコーティングし、一方側が開放された箱体を形成するコーティング工程と、
    　前記本体部及び前記バスバーが配置された前記箱体の内部に絶縁封止材を充填して封止する封止工程と、を含み、
    　前記制御端子及び前記パワー端子は、前記半導体素子から前記一方側に延びており、
    　前記ポケットは、前記一方側とは反対の他方側に凹んでいること
    　を特徴とするパワーモジュールの製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017098621A1 (ja) * 2015-12-10 2017-06-15 新電元工業株式会社 電子部品ユニット及び熱伝導載置部材
JP2018050398A (ja) * 2016-09-21 2018-03-29 本田技研工業株式会社 電力変換装置
JP2018073884A (ja) * 2016-10-25 2018-05-10 伸▲よし▼ 杉谷 トーテムポール回路のパワー素子接続構造
JP2019140911A (ja) * 2019-05-30 2019-08-22 株式会社デンソー 電力変換装置

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102291151B1 (ko) * 2014-11-03 2021-08-19 현대모비스 주식회사 전력변환장치용 냉각유로모듈 및 이를 구비한 전력변화장치
US10037977B2 (en) * 2015-08-19 2018-07-31 Ford Global Technologies, Llc Power electronics system
DE112016006751B4 (de) * 2016-05-11 2022-04-28 Hitachi Astemo, Ltd. Leistungshalbleitermodul, Leistungsumsetzungsvorrichtung, die es verwendet, und Verfahren zum Herstellen der Leistungsumsetzungsvorrichtung
DE112017002446T5 (de) * 2016-07-08 2019-02-28 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Leistungswandlungsvorrichtung
WO2018063377A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 Intel Corporation Reconfigurable thermal control of high-powered integrated circuitry
US10314207B1 (en) 2018-01-15 2019-06-04 Ford Global Technologies, Llc Power module assembly for a vehicle power inverter
US10405466B1 (en) 2018-06-14 2019-09-03 Ford Global Technologies, Llc Power-module assembly with endcap
JP7151599B2 (ja) * 2019-04-08 2022-10-12 株式会社デンソー 電力変換器

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09121019A (ja) * 1995-10-25 1997-05-06 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2005073342A (ja) * 2003-08-21 2005-03-17 Denso Corp 半導体装置の実装構造
JP2006190972A (ja) 2004-12-08 2006-07-20 Mitsubishi Electric Corp 電力用半導体装置
JP2007329509A (ja) * 2007-09-04 2007-12-20 Toshiba Corp 電力変換回路
JP2010258315A (ja) * 2009-04-28 2010-11-11 Hitachi Automotive Systems Ltd パワーモジュール及び電力変換装置
JP2011155171A (ja) * 2010-01-28 2011-08-11 Denso Corp 半導体モジュール
JP2011181687A (ja) 2010-03-01 2011-09-15 Denso Corp 電力変換装置
JP2012043915A (ja) * 2010-08-18 2012-03-01 Mitsubishi Electric Corp 半導体パワーモジュール
JP2012204576A (ja) * 2011-03-25 2012-10-22 Aisin Aw Co Ltd 半導体装置

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4979909B2 (ja) * 2005-08-19 2012-07-18 株式会社日立製作所 電力変換装置
JP4436843B2 (ja) * 2007-02-07 2010-03-24 株式会社日立製作所 電力変換装置
US8451609B2 (en) * 2008-05-02 2013-05-28 Danfoss Silicon Power Gmbh Cooling device for a plurality of power modules
JP5557441B2 (ja) * 2008-10-31 2014-07-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置および電動車両
JP5241688B2 (ja) * 2009-11-13 2013-07-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP5702988B2 (ja) * 2010-01-29 2015-04-15 株式会社 日立パワーデバイス 半導体パワーモジュール及びそれが搭載される電力変換装置並びに半導体パワーモジュール搭載用水路形成体の製造方法
JP5380376B2 (ja) * 2010-06-21 2014-01-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワー半導体装置
JP5427745B2 (ja) * 2010-09-30 2014-02-26 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワー半導体モジュール及びその製造方法
JP5506741B2 (ja) * 2011-06-02 2014-05-28 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP5520889B2 (ja) * 2011-06-24 2014-06-11 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワー半導体モジュール及びそれを用いた電力変換装置
WO2013005474A1 (ja) * 2011-07-04 2013-01-10 本田技研工業株式会社 半導体装置
JP5506749B2 (ja) * 2011-07-25 2014-05-28 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
US9048721B2 (en) * 2011-09-27 2015-06-02 Keihin Corporation Semiconductor device
JP5673857B2 (ja) * 2011-11-21 2015-02-18 株式会社オートネットワーク技術研究所 Ｄｃ−ｄｃコンバータ
JP2013115322A (ja) * 2011-11-30 2013-06-10 Sanyo Electric Co Ltd 半導体パッケージモジュール
JP5634429B2 (ja) * 2012-03-30 2014-12-03 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワー半導体モジュール
KR101388781B1 (ko) * 2012-06-22 2014-04-23 삼성전기주식회사 전력 모듈용 방열 시스템
JP5941787B2 (ja) * 2012-08-09 2016-06-29 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワーモジュールおよびパワーモジュールの製造方法
JP5738817B2 (ja) * 2012-09-14 2015-06-24 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP5851372B2 (ja) * 2012-09-28 2016-02-03 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP6072492B2 (ja) * 2012-10-09 2017-02-01 日立オートモティブシステムズ株式会社 コンデンサモジュール及び電力変換装置
JP6097557B2 (ja) * 2012-12-26 2017-03-15 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP6161713B2 (ja) * 2013-10-07 2017-07-12 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09121019A (ja) * 1995-10-25 1997-05-06 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2005073342A (ja) * 2003-08-21 2005-03-17 Denso Corp 半導体装置の実装構造
JP2006190972A (ja) 2004-12-08 2006-07-20 Mitsubishi Electric Corp 電力用半導体装置
JP2007329509A (ja) * 2007-09-04 2007-12-20 Toshiba Corp 電力変換回路
JP2010258315A (ja) * 2009-04-28 2010-11-11 Hitachi Automotive Systems Ltd パワーモジュール及び電力変換装置
JP2011155171A (ja) * 2010-01-28 2011-08-11 Denso Corp 半導体モジュール
JP2011181687A (ja) 2010-03-01 2011-09-15 Denso Corp 電力変換装置
JP2012043915A (ja) * 2010-08-18 2012-03-01 Mitsubishi Electric Corp 半導体パワーモジュール
JP2012204576A (ja) * 2011-03-25 2012-10-22 Aisin Aw Co Ltd 半導体装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017098621A1 (ja) * 2015-12-10 2017-06-15 新電元工業株式会社 電子部品ユニット及び熱伝導載置部材
JPWO2017098621A1 (ja) * 2015-12-10 2017-12-07 新電元工業株式会社 電子部品ユニット及び熱伝導載置部材
JP2018050398A (ja) * 2016-09-21 2018-03-29 本田技研工業株式会社 電力変換装置
CN107863891A (zh) * 2016-09-21 2018-03-30 本田技研工业株式会社 电力转换装置
US10284105B2 (en) * 2016-09-21 2019-05-07 Honda Motor Co., Ltd. Power converter
CN107863891B (zh) * 2016-09-21 2020-02-14 本田技研工业株式会社 电力转换装置
JP2018073884A (ja) * 2016-10-25 2018-05-10 伸▲よし▼ 杉谷 トーテムポール回路のパワー素子接続構造
JP2019140911A (ja) * 2019-05-30 2019-08-22 株式会社デンソー 電力変換装置

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Publication number Publication date
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