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WO2010147202A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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WO2010147202A1
WO2010147202A1 PCT/JP2010/060336 JP2010060336W WO2010147202A1 WO 2010147202 A1 WO2010147202 A1 WO 2010147202A1 JP 2010060336 W JP2010060336 W JP 2010060336W WO 2010147202 A1 WO2010147202 A1 WO 2010147202A1
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WO
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electrode
power conversion
conductor
terminal
wiring
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2010/060336
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English (en)
French (fr)
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祐 磯部
川波　靖彦
幸久 中林
雅人 樋口
康児 東川
勝志 寺園
佐々木　亮
貴征 森原
青木　隆
徹也 伊藤
小熊　清典
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP2011519850A priority patent/JPWO2010147202A1/ja
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    • H01L2224/29324—Aluminium [Al] as principal constituent
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    • H01L2224/29338—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29339—Silver [Ag] as principal constituent
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    • H01L2224/29338—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29344—Gold [Au] as principal constituent
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    • H01L2224/29338—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29347—Copper [Cu] as principal constituent
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    • H01L2224/29399—Coating material
    • H01L2224/294—Coating material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29401—Coating material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/29411—Tin [Sn] as principal constituent
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    • H01L2224/29438—Coating material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29455—Nickel [Ni] as principal constituent
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    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/30—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of a plurality of layer connectors
    • H01L2224/301—Disposition
    • H01L2224/3018—Disposition being disposed on at least two different sides of the body, e.g. dual array
    • H01L2224/30181—On opposite sides of the body
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    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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    • H01L2224/48838—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Copper (Cu) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections

Definitions

  • the present invention relates to a power converter, and more particularly to a power converter including a semiconductor element for power conversion.
  • Patent Document 1 discloses a semiconductor device provided with an IGBT (semiconductor device for power conversion), a lead frame electrically connected to the IGBT, and a molding resin provided so as to include the IGBT and the lead frame in the inside ( Power converter) is disclosed.
  • the lead frame is formed so as to protrude from the side surface of the molding resin so as to allow electrical connection with the outside.
  • This invention was made in order to solve the above subjects, and one objective of this invention is to provide the power converter device which can attain size reduction.
  • the power conversion device in the first aspect of the present invention is electrically connected to a power conversion semiconductor element having an electrode and an electrode of the power conversion semiconductor element, and is substantially flat with a side surface
  • An electrode conductor having an upper end surface, and a sealing material made of a resin that covers the power conversion semiconductor element and the side surface of the electrode conductor.
  • the sealing material is configured to expose the substantially flat upper end surface of the electrode conductor on the upper surface of the sealing material, and to electrically connect with the outside on the exposed upper surface of the electrode conductor.
  • the upper end surface of the conductor for electrodes of this invention means the end surface on the upper side relatively with respect to the lower surface connected to the semiconductor element.
  • the sealing material is configured to expose the substantially flat upper end surface of the conductor for the electrode on the upper surface of the sealing material. Since the substantially flat upper end face of the conductor is exposed from the sealing material, it is possible to increase the amount of heat released when the heat generated from the power conversion semiconductor element is radiated upward. Further, by electrically connecting with the outside on the upper end surface of the electrode conductor exposed on the upper surface of the sealing material, the electrode is protruded from the side surface of the sealing material to connect the power conversion device and the external wiring. Unlike in the case where the power conversion device is used, it is possible to prevent the power converter from becoming large. As a result, the power converter can be miniaturized.
  • a power conversion device is electrically connected to a power conversion semiconductor element having a plurality of electrodes and a plurality of electrodes of the power conversion semiconductor element, and has a columnar shape extending upward.
  • a plurality of electrode conductors having flat upper end surfaces, a heat dissipation member disposed on the back surface side of the power conversion semiconductor element, and a sealing material made of resin covering the power conversion semiconductor element and the side surface of the electrode conductor Equipped with The sealing material exposes the substantially flat upper end surfaces of the plurality of electrode conductors having a pillar shape on the upper surface of the sealing material, and the electrical connection with the outside is made at the upper end surfaces of the exposed electrode conductors.
  • the sealing material is configured to expose the substantially flat upper end surfaces of the plurality of electrode conductors on the upper surface of the sealing material. Since the substantially flat upper end surfaces of the plurality of electrode conductors are exposed from the sealing material, unlike the case where the surface of the power conversion semiconductor element is covered with the sealing material, it is generated from the power conversion semiconductor element It is possible to increase the amount of heat released when heat is released upward. Further, by electrically connecting with the outside on the upper end surfaces of the plurality of electrode conductors exposed on the upper surface of the sealing material, the electrodes are connected to the side surfaces of the sealing material in order to connect the power converter and the external wiring.
  • the power converter can be miniaturized.
  • the heat radiation amount can be increased by using the column-shaped electrode conductor as compared with the case of using the thin wire-shaped electrode conductor, the heat radiation can be improved.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 1000-1000 of FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line 1100-1100 in FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 1200-1200 of FIG.
  • It is the perspective view seen from the surface side of the power module by 1st Embodiment of this invention. It is the perspective view seen from the back side of the power module by a 1st embodiment of the present invention. It is a perspective view of the drain terminal of the power module by 1st Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a power module according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line 1300-1300 of FIG.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line 1400-1400 in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a power module according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a power module according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a power module according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line 1300-1300 of FIG.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line 1400-1400 in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a power module according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a power module according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a power
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a power module according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of a power module according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of a power module according to an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of a power module according to a ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a plan view of a power module according to a tenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view taken along line 1410-1410 of FIG. 21.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view taken along line 1420-1420 in FIG.
  • FIG. 21 is a plan view of a power module according to an eleventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view taken along line 1430-1430 of FIG. 26.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view taken along line 1440-1440 of FIG. 26. It is the perspective view seen from the surface side of the power module by 11th Embodiment of this invention. It is the perspective view seen from the back surface side of the power module by 11th Embodiment of this invention.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of a power module according to a twelfth embodiment of the present invention. It is the perspective view seen from the surface side of the power module by 12th Embodiment of this invention. It is the perspective view seen from the back surface side of the power module by 12th Embodiment of this invention.
  • FIG. 21 is a plan view of a power module according to a thirteenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 35 is a cross-sectional view of FIG. 34 taken along the line 1500-1500.
  • FIG. 35 is a cross-sectional view of FIG. 34 taken along the line 1600-1600.
  • FIG. 35 is a cross-sectional view of FIG. 34 taken along line 1700-1700.
  • Figure 14 is a cross-sectional view of a power module according to a fourteenth embodiment of the present invention; It is the perspective view seen from the surface side of the power module by 14th Embodiment of this invention. It is the perspective view seen from the back surface side of the power module by 14th Embodiment of this invention.
  • Figure 15 is a cross-sectional view of a power module according to a fifteenth embodiment of the present invention; Figure 15 is a perspective view of a power module according to a fifteenth embodiment of the present invention; It is the perspective view seen from the surface side of the power module by 16th Embodiment of this invention. It is the perspective view seen from the back surface side of the power module by 16th Embodiment of this invention.
  • FIG. 21 is a plan view of a power module according to an eighteenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 52 is a cross-sectional view taken along line 1710-1710 in FIG.
  • FIG. 52 is a cross-sectional view taken along line 1720-1720 of FIG.
  • FIG. 21 is a plan view of a power module according to a nineteenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 51 is a cross-sectional view of FIG. 50 taken along line 1730-1730.
  • FIG. 51 is a cross-sectional view taken along line 1740-1740 of FIG. 50.
  • Figure 20 is a cross-sectional view of a power module according to a twentieth embodiment of the present invention
  • Figure 21 is a plan view of a power module according to a twenty first embodiment of the present invention
  • FIG. 57 is a cross-sectional view taken along line 1750-1750 of FIG. 56.
  • FIG. 57 is a cross-sectional view taken along line 1760-1760 of FIG. 56.
  • Figure 28 is a circuit diagram of a power module according to a twenty-eighth embodiment of the present invention.
  • Figure 28 is a side cross sectional view of a power module according to a twenty eighth embodiment of the present invention;
  • Figure 28 is a longitudinal cross-sectional view of a power module according to a twenty-eighth embodiment of the present invention.
  • Figure 28 is a top perspective view of a power module according to a twenty-eighth embodiment of the present invention; It is sectional drawing of wiring of the power module by 29th Embodiment of this invention.
  • Figure 30 is a cross-sectional view of a wiring of a power module according to a thirtieth embodiment of the present invention; It is sectional drawing of the wiring board of the power module by 31st Embodiment of this invention. It is a top view of the wiring substrate of the power module by 31st Embodiment of this invention. It is a top view of the wiring substrate of the power module by 31st Embodiment of this invention. It is sectional drawing of the wiring board of the power module by 32nd Embodiment of this invention.
  • Figure 34 is a perspective view of a liquid-cooled cooler according to a thirty-fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 35 is an exploded perspective view of a liquid-cooled cooler according to a thirty-fourth embodiment of the present invention.
  • Figure 34 is a perspective view of a liquid cold plate base of a liquid cooled cooler according to a thirty-fourth embodiment of the present invention
  • Figure 35 is a perspective view of a liquid-cooled cooler according to a thirty-fifth embodiment of the present invention
  • FIG. 35 is an exploded perspective view of a liquid-cooled cooler according to a thirty-fifth embodiment of the present invention.
  • Figure 36 is a perspective view of a liquid-cooled cooler according to a thirty-sixth embodiment of the present invention
  • FIG. 36 is an exploded perspective view of a liquid-cooled cooler according to a thirty-sixth embodiment of the present invention.
  • Figure 37 is a perspective view of a liquid-cooled cooler according to a thirty-seventh embodiment of the present invention;
  • FIG. 37 is an exploded perspective view of a liquid-cooled cooler according to a thirty-seventh embodiment of the present invention.
  • Figure 38 is a cross-sectional view of a liquid-cooled cooler according to a thirty-eighth embodiment of the present invention;
  • FIG. 39 is a cross-sectional view of a liquid-cooled cooler according to a thirty-ninth embodiment of the present invention.
  • Figure 40 is a cross-sectional view of a bonding material according to a fortieth embodiment of the present invention; It is sectional drawing for demonstrating the electric current which flows through the joining material by 40th Embodiment of this invention.
  • 41 is a cross-sectional view of a bonding material according to a forty-first embodiment of the present invention. It is sectional drawing for demonstrating the electric current which flows through the joining material by 41st Embodiment of this invention.
  • Figure 42 is a perspective view of a large current terminal block according to the forty-second embodiment of the present invention; It is a perspective view of the back side of the large current terminal block by a 42nd embodiment of the present invention.
  • FIG. 44A is a perspective view of a large current terminal block connected to an inverter unit and a converter unit according to a forty-second embodiment of the present invention.
  • FIG. 44A is a perspective view of the large current terminal block before being connected to the inverter unit and the converter unit according to a forty-second embodiment of the present invention.
  • Figure 43 is a perspective view of the large current terminal block according to the forty-third embodiment of the present invention.
  • FIG. 43D is a bottom view of the connection terminal portion according to the forty-third embodiment of the present invention.
  • FIG. 43D is a back side view of the connection terminal portion according to the forty-third embodiment of the present invention.
  • FIG. 43 is a perspective view of a large current terminal block connected to an inverter unit and a converter unit according to a forty-third embodiment of the present invention. It is a perspective view of a large current terminal block before being connected to an inverter unit and a converter unit according to a forty-third embodiment of the present invention.
  • a power module 100 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8.
  • the power module 100 is an example of the “power conversion device main unit” in the present invention.
  • the power module 100 includes a drain electrode heat sink 1, a semiconductor element 2, a semiconductor element 3, a gate terminal 4 and a source terminal 5.
  • a drain terminal 6 and an anode terminal 7 are provided.
  • the drain electrode heat sink 1, the gate terminal 4, the source terminal 5, the drain terminal 6, and the anode terminal 7 are made of metal such as copper (Cu) or copper molybdenum (CuMo) not containing an insulator.
  • the drain electrode heat sink 1 consists only of the metal plate of 1 sheet.
  • the semiconductor element 2 is formed on a SiC substrate containing silicon carbide (SiC) as a main component, and is formed of a high frequency switchable FET (field effect transistor). Further, as shown in FIG. 2, the semiconductor element 2 has a control electrode 2 a and a source electrode 2 b provided on the main surface of the semiconductor element 2, and a drain electrode 2 c provided on the back surface.
  • the semiconductor element 2 is an example of the “power conversion semiconductor element” or the “voltage drive type transistor element” in the present invention.
  • the control electrode 2a is an example of the “surface electrode” in the present invention.
  • the source electrode 2 b is an example of the “first electrode” and the “surface electrode” in the present invention.
  • the drain electrode 2c is an example of the "second electrode” and the "back electrode” in the present invention.
  • the drain electrode heat sink 1 is an example of the "heat radiating member" of this invention.
  • the semiconductor element 3 is also formed of a fast recovery diode (FRD) having an anode electrode 3a and a cathode electrode 3b.
  • the cathode electrode 3b of the semiconductor element 3 is electrically connected to the drain electrode 2c of the semiconductor element 2, and the semiconductor element 3 has a function as a reflux diode (see FIG. 8).
  • the anode electrode 3a is an example of the "first diode electrode” in the present invention.
  • the cathode electrode 3b is an example of the "second diode electrode” in the present invention.
  • the semiconductor device 3 is an example of the “semiconductor device for power conversion” and the “reflux diode device” in the present invention.
  • the anode electrode 3a and the cathode electrode 3b are examples of the "first diode electrode” and the "second diode electrode” in the present invention respectively.
  • the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 are respectively bonded on the surface of the drain electrode heat sink 1 via a bonding material 8 made of solder.
  • the drain electrode 2 c of the semiconductor element 2 is electrically connected to the drain electrode heat sink 1.
  • the cathode electrode 3 b of the semiconductor element 3 is electrically connected to the drain electrode heat sink 1.
  • the bonding material 8 is formed of solder having high heat resistance such as Au-20Sn, Zn-30Sn, Pb-5Sn or the like.
  • the bonding material 8 is formed of organic layer-coated nano Ag particles or the like having higher heat resistance.
  • the gate terminal 4 is bonded on the surface of the semiconductor element 2 (on the gate electrode 2 a) via the bonding material 8. Further, in the first embodiment, the gate terminal 4 has a columnar shape, and extends from above the surface of the semiconductor element 2 toward the upper side (the direction of the arrow Z1) of the power module 100. Further, the gate terminal 4 is formed to extend toward the outer side (the direction of the arrow X1) of the power module 100.
  • the upper end face 4a of the gate terminal 4 is substantially flat and has a substantially rectangular shape (see FIG. 1) in plan view. Further, the gate terminal 4 has a function of radiating the heat generated by the semiconductor element 2 from the upper end surface 4 a.
  • the gate terminal 4 is an example of the “electrode conductor”, the “first electrode conductor”, the “first transistor electrode conductor”, and the “control electrode conductor” in the present invention.
  • the source terminal 5 is bonded on the surface of the semiconductor element 2 (on the source electrode 2 b) via the bonding material 8. Further, in the first embodiment, the source terminal 5 has a pillar shape, and is formed to extend from above the surface of the semiconductor element 2 toward the upper side (the direction of the arrow Z1) of the power module 100.
  • the upper end surface 5a of the source terminal 5 is substantially flat and has a substantially rectangular shape (see FIG. 1) in plan view.
  • the source terminal 5 has a function of radiating the heat generated by the semiconductor element 2 from the upper end surface 5 a.
  • the source terminal 5 is an example of the “electrode conductor”, the “first electrode conductor”, the “first transistor electrode conductor”, and the “source electrode conductor” in the present invention.
  • the drain terminal 6 (a drain electrode frame 9 described later) is bonded on the surface of the drain electrode heat sink 1 via a bonding material 8. Further, as shown in FIG. 7, the drain terminals 6 have a columnar shape, and six drain terminals 6 are integrally formed with the drain electrode frame 9 formed in a frame shape. Further, one drain terminal 6 is provided at each of four corners of the drain electrode frame 9. Further, one drain terminal 6 is provided in the vicinity of the central portion on the long side of the drain electrode frame 9. Thus, in the first embodiment, the drain terminal 6 is disposed at a position separated from the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3. Also, the drain terminal 6 is disposed in the vicinity of the end of the power module 100 (see FIG. 1).
  • the upper end surface 6a of the drain terminal 6 is substantially flat and has a substantially rectangular shape (see FIG. 1) in plan view. Further, the drain terminal 6 has a function of radiating the heat generated by the semiconductor element 2 from the upper end face 6 a. Further, the heights of the upper end surfaces 6a of the six drain terminals 6 from the surface of the drain electrode frame 9 are substantially the same.
  • the drain terminal 6 is an example of the “electrode conductor”, the “second electrode conductor”, the “second transistor electrode conductor”, and the “drain electrode conductor” in the present invention.
  • the drain terminal 6 is electrically connected to the cathode electrode 3 b of the semiconductor element 3 and also functions as a cathode electrode terminal of the semiconductor element 3. That is, the drain terminal 6 is also an example of the “second diode electrode conductor” in the present invention.
  • the anode terminal 7 is bonded to the surface of the semiconductor element 3 (on the anode electrode 3 a) through the bonding material 8. Further, in the first embodiment, the anode terminal 7 has a pillar shape, and is formed to extend from above the surface of the semiconductor element 3 toward the upper side (the direction of the arrow Z1) of the power module 100.
  • the upper end surface 7a of the anode terminal 7 is substantially flat and has a substantially rectangular shape (see FIG. 1) in plan view.
  • the anode terminal 7 has a function of radiating the heat generated by the semiconductor element 3 from the upper end surface 7 a.
  • the anode terminal 7 is an example of the “electrode conductor”, the “first electrode conductor”, and the “first diode electrode conductor” in the present invention.
  • the upper end surface 4a of the gate terminal 4, the upper end surface 5a of the source terminal 5, the upper end surface 6a of the drain terminal 6, and the upper end surface 7a of the anode terminal 7 have substantially the same height. Is formed.
  • bonding between the semiconductor element and the electrode is performed by wiring such as wire bonding.
  • wiring such as wire bonding since the wiring inductance becomes relatively large, it is difficult to switch the power module at high frequency.
  • the gate terminal 4, the source terminal 5, and the drain terminal 6 (anode terminal 7) of the first embodiment are directly bonded to the semiconductor element 2 (semiconductor element 3) through the bonding material 8 to perform wire bonding. Since the wiring inductance is reduced compared to the case of using it, it is possible to switch the power module 100 at high frequency.
  • the side surfaces of the semiconductor element 2, the semiconductor element 3, the gate terminal 4, the source terminal 5, the drain terminal 6, the anode terminal 7 and the drain electrode heat sink 1 An insulating resin material 10 made of silicon gel or the like is provided to cover it so as to surround it.
  • the resin material 10 forms the outer surface of the power module 100.
  • the resin material 10 has a function as an insulator performing insulation between the semiconductor element 2, the semiconductor element 3, the gate terminal 4, the source terminal 5, the drain terminal 6 and the anode terminal 7, and the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3. It has a function as a sealing material for preventing the infiltration of moisture and the like.
  • the resin material 10 is an example of the “sealing material” in the present invention.
  • the resin material 10 has the upper end face 4 a of the gate terminal 4, the upper end face 5 a of the source terminal 5, the upper end face 6 a of the drain terminal 6, and the upper end face of the anode terminal 7. 7a is provided to be exposed from the top surface.
  • the upper surface of the resin material 10 has substantially the same height as the upper end surface 4 a of the gate terminal 4, the upper end surface 5 a of the source terminal 5, the upper end surface 6 a of the drain terminal 6 and the upper end surface 7 a of the anode terminal 7.
  • upper end surface 4a upper end surface 5a, upper end surface 6a, upper end surface 7a
  • gate terminal 4 source terminal 5, drain terminal 6, anode terminal 7
  • the power module 100 can be suppressed from being enlarged. As a result, the power module 100 can be miniaturized.
  • the upper end faces 7a are configured to have substantially the same height.
  • the gate terminal 4, the source terminal 5, the drain terminal 6 and the anode terminal 7 have a pillar shape extending upward.
  • the upper end face 4a of the gate terminal 4, the upper end face 5a of the source terminal 5, the upper end face 6a of the drain terminal 6, and the upper end face 7a of the anode terminal 7 are substantially flat.
  • gate terminal 4, source terminal 5, drain terminal 6 and anode terminal 7 have a pillar shape, so that gate terminal 4, source terminal 5, drain terminal 6 and anode terminal 7 are, for example, thin wires.
  • the wiring inductance can be reduced.
  • the heat radiation amount can be increased by using the column-shaped gate terminal 4, the source terminal 5, the drain terminal 6, and the anode terminal 7 as compared with the case of using a thin wire conductor, the heat radiation property is improved. Can.
  • the upper end surface 4 a of the gate terminal 4 exposed from the upper surface of the resin material 10, the upper end surface 5 a of the source terminal 5, the upper end surface 6 a of the drain terminal 6, and the anode terminal 7.
  • the upper end surface 7 a is configured to have substantially the same height as the upper surface of the resin material 10.
  • the upper end face 4a, the upper end face 5a, the upper end face 6a and the upper end face 7a become flush with the upper face of the resin material 10 and form a flat surface as a whole.
  • a wiring board or the like can be easily disposed on the end face 6 a and the upper end face 7 a and the resin material 10.
  • the gate terminal 4 extends upward in a state of being connected to the control electrode 2a via the bonding material 8 on the main surface of the semiconductor element 2, and the upper surface of the resin material 10 , And has a substantially flat upper end surface 4a exposed therefrom.
  • the source terminal 5 has a substantially flat upper end surface 5 a exposed from the upper surface of the resin material 10 while extending upward in a state of being connected to the source electrode 2 b through the bonding material 8 on the main surface of the semiconductor element 2.
  • the drain terminal 6 extends upward from a position separated from the semiconductor element 2 in a state of being electrically connected to the drain electrode 2c on the back surface of the semiconductor element 2, and a substantially flat upper end surface exposed from the upper surface of the resin material 10.
  • the anode terminal 7 extends upward in a state of being connected to the anode electrode 3 a via the bonding material 8 on the main surface of the semiconductor element 3 and has a substantially flat upper end surface 7 a exposed from the upper surface of the resin material 10.
  • the drain terminal 6 extends upward from a position separated from the semiconductor element 3 in a state of being electrically connected to the cathode electrode 3 b on the back surface of the semiconductor element 3, and a substantially flat upper end surface exposed from the upper surface of the resin material 10. It has 6a.
  • the upper end surface 4a of the gate terminal 4, the upper end surface 5a of the source terminal 5, the upper end surface 6a of the drain terminal 6, and the upper end surface 7a of the anode terminal 7 are disposed above the power module 100. Can be easily connected.
  • the drain terminal 6 extends upward from a position separated from the semiconductor element 2 in a state of being electrically connected to the drain electrode 2 c on the back surface of the semiconductor element 2. Configure. As a result, since the drain terminal 6 and the semiconductor element 2 are separated, a short circuit between the side surface of the drain terminal 6 and the semiconductor element 2 can be suppressed.
  • the gate terminal 4 and the source terminal 5 are arranged in the center of the power module 100. Since the distance between the drain terminal 6 and the gate terminal 4 and the source terminal 5 can be increased, short circuit between the drain terminal 6 and the gate terminal 4 and the source terminal 5 can be suppressed. it can.
  • the resin material 10 is formed so as to cover the semiconductor element 3 and the side surface of the anode terminal 7. Further, the resin material 10 is formed to expose the substantially flat upper end surface 7 a of the anode terminal 7. Thus, unlike the case where the anode terminal 7 is covered with the resin material 10, the amount of heat released when the heat generated from the semiconductor element 3 is radiated upward from the substantially flat upper end surface 7a of the anode terminal 7 is increased. It can be done. Further, by exposing the substantially flat upper end surface 7 a of the anode terminal 7 on the upper surface of the resin material 10, electrical connection between the reflux diode and the outside can be easily performed on the upper surface of the resin material 10.
  • the resin material 10 so as to constitute the outer surface of the power module 100, the semiconductor element 2, the semiconductor element 3, the gate terminal 4, the source terminal 5, the drain terminal 6, and the anode terminal Since 7 is contained inside the resin material 10, damage to the semiconductor elements 2 and 3 due to an external impact can be suppressed.
  • short circuit between the gate terminal 4, the source terminal 5, the drain terminal 6 and the anode terminal 7 can be suppressed.
  • the upper surface 4 a of the gate terminal 4 exposed from the upper surface of the resin material 10 by providing the drain electrode heat sink 1 disposed on the back surface side of the semiconductor elements 2 and 3.
  • the heat can be dissipated upward from the upper end surface 5 a of the source terminal 5, the upper end surface 6 a of the drain terminal 6, and the upper end surface 7 a of the anode terminal 7. Further, the heat can be dissipated downward from the drain electrode heat sink 1 disposed on the back surface side of the semiconductor elements 2 and 3. Thereby, the amount of heat radiation can be further increased.
  • the drain electrode heat sink 1 is joined to the back surfaces of the semiconductor elements 2 and 3 through the bonding material 8 so that the semiconductor elements 2 and 3 are formed. It can be easily joined to the back of the semiconductor elements 2 and 3
  • the drain electrode heat sink 1 by forming the drain electrode heat sink 1 with a metal plate not containing an insulator, the drain electrode heat sink 1 differs from the case where the insulator 1 is contained, The amount of heat release from the electrode heat sink 1 can be increased.
  • the resin material 10 is disposed so as to surround the drain electrode heat sink 1 and expose the surface of the drain electrode heat sink 1.
  • the amount of heat released from the drain electrode heat sink 1 can be increased.
  • the semiconductor element 2 And 3 can operate at high speed.
  • the semiconductor element 101c made of SiC is joined via the (joining material) 101b.
  • the semiconductor element 101c includes an FET (field effect transistor) (corresponding to the semiconductor element 2) and a Schottky barrier diode (corresponding to the semiconductor element 3).
  • a terminal 101d gate terminal 4, source terminal 5, drain terminal 6, and anode terminal
  • solder (bonding material) 101b made of Pb-10Sn. 7 are joined.
  • an upper surface case 101e made of copper-molybdenum is joined via a solder (joining material) 101b made of Sn—Sb.
  • the copper wiring 102c is joined on the surface of the lower surface case 102a made of copper via the solder 102b made of Pb-5Sn. Further, a SiN substrate 102d is disposed on the surface of the copper wire 102c. In addition, a copper wire 102c is provided on the surface of the SiN substrate 102d. Further, on the surface of the copper wiring 102c, a semiconductor element 102e made of SiC is bonded via a solder (bonding material) 102b made of Pb-5Sn.
  • the thermal resistance of the module 101 according to the first embodiment is the sum of the thermal resistance from the semiconductor element 101c to the lower surface case 101a and the thermal resistance from the semiconductor element 101c to the upper surface case 101e.
  • the thermal resistance of Example 1 was 0.206 (K / W).
  • the thermal resistance of the module 101 in the case where the solder 101 b was not provided between the terminal 101 d and the upper surface case 101 e in the structure of the first embodiment shown in FIG. 9 was also determined. As a result, the thermal resistance was 0.204 (K / W).
  • the thermal resistance from the semiconductor element 102e of the module 102 according to the comparative example 1 to the lower surface case 102a was obtained by simulation.
  • the thermal resistance of the module 102 according to Comparative Example 1 is a value (0.422 (K / W) larger than the thermal resistance (0.206 (0.204) (K / W)) of the module 101 of Example 1. ))Became.
  • the amount of heat released from the semiconductor element 101c of Example 1 of the module 101 corresponding to the first embodiment is larger than the amount of heat released from the semiconductor element 102e of the module 102 according to Comparative Example 1. .
  • Example 2 As a module of Example 2 corresponding to the first embodiment, an FET (field effect transistor) (corresponding to the semiconductor element 2) formed on a SiC substrate containing silicon carbide (SiC) as a main component, a Schottky barrier diode A module including (corresponding to the semiconductor element 3) is assumed. Further, as a module of Comparative Example 2, a module including an IGBT (insulated gate bipolar transistor) formed on a Si substrate containing silicon (Si) as a main component was assumed. Then, in the module of Example 2, the average inductance value and the average resistance value between the source (corresponding to the source terminal 5) and the drain (corresponding to the drain terminal 6) were obtained by simulation.
  • FET field effect transistor
  • the average inductance value and the average resistance value between the emitter and the collector were determined by simulation. As a result, it was found that the average inductance value of the module of Example 2 was 55% of the average inductance value of the module of Comparative Example 2. Also, it was found that the average resistance value of the module of Example 2 corresponding to the first embodiment was 7% of the average resistance value of the module of Comparative Example 2. That is, it was found that the average inductance value and the average resistance value of the module containing SiC as a main component of Example 2 corresponding to the first embodiment are smaller than those of the module containing Si as a main component of Comparative Example 2. .
  • metal terminals are connected to the gate terminal 4, the source terminal 5, the drain terminal 6 and the anode terminal 7.
  • the upper end face 4 a of the gate terminal 4 As shown in FIGS. 11 to 13, in the power module 103 according to the second embodiment, the upper end face 4 a of the gate terminal 4, the upper end face 5 a of the source terminal 5, the upper end face 6 a of the drain terminal 6 and the upper end face of the anode terminal 7
  • a gate metal terminal 4b, a source metal terminal 5b, a drain metal terminal 6b and an anode metal terminal 7b for connection to a wiring substrate (not shown) or the like are connected to 7a, respectively.
  • the gate metal terminal 4b, the source metal terminal 5b, the drain metal terminal 6b and the anode metal terminal 7b are formed in a cylindrical shape (pin shape).
  • Gate metal terminal 4b, source metal terminal 5b, drain metal terminal 6b and anode metal terminal 7b are respectively connected to upper end face 4a, upper end face 5a, upper end face 6a and upper end face 7a by, for example, a bonding material.
  • the gate metal terminal 4b, the source metal terminal 5b, the drain metal terminal 6b and the anode metal terminal 7b may be integrally formed with the gate terminal 4, the source terminal 5, the drain terminal 6 and the anode terminal 7, respectively.
  • the resistance component is reduced because the bonding material is not provided, and the heat resistance can be reduced.
  • the remaining structure and effects of the second embodiment are similar to those of the aforementioned first embodiment.
  • the drain electrode heat sink 1 is provided with a heat sink 104 c.
  • a heat sink 104 c having a plurality of fins 104 b is provided on the lower surface of the drain electrode heat sink 1 via an insulating material 104 a made of a heat conduction sheet or grease. It is provided. Note that the insulating material 104a may have an insulating function and high thermal conductivity.
  • the heat sink 104c is an example of the "cooling structure" in the present invention. The remaining structure of the third embodiment is similar to that of the aforementioned first embodiment.
  • the heat dissipation amount of the heat radiation through the drain electrode heat sink 1 can be further increased by the heat sink 104c. It is possible to further improve the heat dissipation.
  • the drain electrode heat sink 1 is provided with a liquid cooling jacket 105 a.
  • a liquid cooling jacket 105 a is provided on the lower surface of the drain electrode heat sink 1 via an insulating material 104 a made of a heat conduction sheet or grease. .
  • the liquid cooling jacket 105a is provided with a solvent passage 105b for flowing a cooling solvent inside. Then, the heat generated by the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 is dissipated through the cooling solvent circulating in the solvent path 105 b.
  • the liquid cooling jacket 105a is an example of the "cooling structure" in the present invention.
  • the remaining structure of the fourth embodiment is similar to that of the aforementioned first embodiment. Further, in the fourth embodiment, as in the third embodiment, the effect of being able to improve the heat dissipation can be obtained.
  • the power modules 100 (power module main body portions 100 a and 100 b) of the first embodiment are attached to the wiring board 21.
  • the power module main body portions 100a and 100b are attached to the wiring substrate 21 made of glass epoxy, ceramic, polyimide or the like. Further, on the lower surface of the wiring substrate 21, a P-side gate driver IC 22 and an N-side gate driver IC 23 are mounted.
  • the power module 106 constitutes a three-phase inverter circuit.
  • the power module body 100a functions as an upper arm of the three-phase inverter circuit. Further, the power module body 100b functions as a lower arm of the three-phase inverter circuit.
  • the power module body 100 a is attached to the wiring substrate 21 via the P-side gate metal terminal 24, the P-side source metal terminal 25, the P-side drain metal terminal 26 and the P-side anode metal terminal 27.
  • the P-side gate metal terminal 24, the P-side source metal terminal 25, the P-side drain metal terminal 26, and the P-side anode metal terminal 27 are formed in a pin shape (cylindrical shape). That is, in the fifth embodiment, substantially flat upper end face 4a (upper end face 5a, upper end face 5a, upper end face) of gate terminal 4 (source terminal 5, drain terminal 6, anode terminal 7) exposed from the surface of resin material 10 7a) (see FIG.
  • the power module body 100 b is attached to the wiring board 21 via the N-side gate metal terminal 28, the N-side source metal terminal 29, the N-side drain metal terminal 30 and the N-side anode metal terminal 31.
  • the N-side gate metal terminal 28, the N-side source metal terminal 29, the N-side drain metal terminal 30, and the N-side anode metal terminal 31 are formed in a pin shape (cylindrical shape).
  • substantially flat upper end face 4a (upper end face 5a, upper end face 6a, upper end face) of gate terminal 4 (source terminal 5, drain terminal 6, anode terminal 7) exposed from the surface of resin material 10 7a) (see FIG. 1) is electrically connected to the wiring substrate 21 through the N-side gate metal terminal 28 (N-side source metal terminal 29, N-side drain metal terminal 30, N-side anode metal terminal 31) There is.
  • a P-side metal terminal 32 and an N-side metal terminal 33 are provided on one end side of the wiring board 21.
  • the P-side metal terminal 32 is connected to the P-side drain metal terminal 26 of the power module main body 100 a through a bus bar-shaped wire 34 made of a conductive metal plate provided inside the wiring board 21.
  • the P-side source metal terminal 25 and the P-side anode metal terminal 27 of the power module body 100 a are connected to the N-side drain metal terminal 30 of the power module body 100 b via the wiring 34 provided inside the wiring board 21. It is connected to the.
  • the N-side source metal terminal 29 and the N-side anode metal terminal 31 of the power module body 100 b are N-side metal provided on one end side of the wiring board 21 via the wiring 34 provided inside the wiring board 21. It is connected to the terminal 33.
  • the P-side gate driver IC 22 is disposed in the vicinity of the P-side gate metal terminal 24 of the power module body 100 a and between the wiring board 21 and the power module body 100 a. That is, the distance between the wiring board 21 and the power module body 100 a is configured to be larger than the thickness of the P-side gate driver IC 22. Further, the P-side gate driver IC 22 is connected to a P-side control signal terminal 35 provided on one end side of the wiring board 21.
  • the N-side gate driver IC 23 is disposed in the vicinity of the N-side gate metal terminal 28 of the power module body 100 b and between the wiring board 21 and the power module body 100 b. That is, the distance between the wiring board 21 and the power module body 100 b is configured to be larger than the thickness of the N-side gate driver IC 23. Further, the N-side gate driver IC 23 is connected to an N-side control signal terminal 36 provided on one end side of the wiring board 21.
  • the wiring inductance can be reduced by disposing the P-side gate driver IC 22 and the N-side gate driver IC 23 near the metal terminals of the power module body 100a and the power module body 100b, respectively, so that the semiconductor element can be reduced. It is possible to switch 2 and 3 at high frequency.
  • the wiring board 21, the power module main body 100a and the power module main body 100b are disposed at a predetermined distance (space) apart.
  • An insulating resin material 37 having a sealing function is filled so as to fill the space between the wiring board 21 and the power module body 100a and the power module body 100b.
  • the N-side anode metal terminal 31 is an example of the pin-shaped "terminal" of the present invention.
  • the substantially flat upper end face 4a (upper end face 5a,) of the gate terminal 4 (the source terminal 5, the drain terminal 6, and the anode terminal 7) exposed from the upper surface of the resin material 10
  • the upper end face 6a and the upper end face 7a are electrically connected to the wiring board 21 by the pin-like P-side gate metal terminal 24 (P-side source metal terminal 25, P-side drain metal terminal 26, P-side anode metal terminal 27).
  • the metal terminal 29, the N-side drain metal terminal 30, and the N-side anode metal terminal 31) are electrically connected to the wiring board 21.
  • the substantially flat upper end face 4a (upper end face 5a, upper end face 6a, upper end face 7a) of the gate terminal 4 (source terminal 5, drain terminal 6, anode terminal 7) and the wiring board 21 can be easily electrically Can be connected.
  • the power module body 100 b and the power module body 100 a are respectively disposed on the upper surface and the lower surface of the wiring board 21.
  • the length of the wire connecting the power module body 100a and the power module body 100b is longer than that of the fifth embodiment.
  • the wiring inductance can be reduced because As a result, the semiconductor elements 2 and 3 can be switched at high frequency.
  • an insulating resin material 37a is provided to seal between the power module main body portions 100a and 100b and the wiring board 21.
  • the resin material 37a is provided so as to cover the surface of the wiring board 21 and the central portions of the side surfaces of the power module main portions 100a and 100b.
  • the effect of the sixth embodiment is the same as that of the fifth embodiment.
  • the upper surface of the resin material 37b is a power module It is provided to be flush with the upper surfaces of the main body portions 100a and 100b.
  • the insulating resin material 37 b having a sealing function is not provided with the resin material 10 (see FIG. 1) of the power module body portions 100 a and 100 b. It is provided to cover the entire side surface. Thereby, the upper surface of the resin material 37b is flush with the upper surfaces of the power module main body portions 100a and 100b. As a result, the cooler can be easily attached to the upper surfaces (drain electrode heat sink 1) of the power module main body portions 100a and 100b. In addition, the power module main body portions 100a and 100b can be further cooled.
  • an eighth embodiment will be described with reference to FIG. Unlike the fifth embodiment in which the power module body portions 100a and 100b and the wiring board 21 are connected by pin-like terminals in the eighth embodiment, the power module body portions 100a and 100b and the wiring board 21 are different. Are connected by the bump electrode 41.
  • the upper end face 4a (upper end face 5a, 5a, 5b) of the gate terminals 4 (source terminal 5, drain terminal 6 and anode terminal 7) of the power module body 100a and 100b.
  • the upper end face 6 a and the upper end face 7 a) (see FIG. 1) and the wiring board 21 are connected by the bump electrode 41.
  • a resin material 37c is provided between the power module main body portions 100a and 100b and the wiring board 21.
  • the substantially flat upper end surface 4a (upper end surface 5a, upper end surface) of the gate terminal 4 (the source terminal 5, the drain terminal 6, and the anode terminal 7) exposed from the upper surface of the resin material 10 6a and the upper end face 7a) are electrically connected by the wiring board 21 and the bump electrode 41.
  • the distance between the substantially flat upper end face 4a (upper end face 5a, upper end face 6a, upper end face 7a) of the gate terminal 4 (source terminal 5, drain terminal 6, anode terminal 7) and the wiring board 21 is reduced. Therefore, corrosion of the gate terminal 4 (the source terminal 5, the drain terminal 6, the anode terminal 7) and the wiring board 21 can be suppressed.
  • the ninth embodiment Next, a ninth embodiment will be described with reference to FIG. Unlike the sixth embodiment in which the power module body portions 100a and 100b and the wiring board 21 are connected by pin-like terminals in the ninth embodiment, the power module body portions 100a and 100b and the wiring board 21 are different. Are connected by bumps 41.
  • the upper end face 4a (upper end face 5a, the upper end face 5a) of the gate terminal 4 (source terminal 5, drain terminal 6, anode terminal 7) of the power module body 100a and 100b.
  • the upper end face 6 a and the upper end face 7 a) and the wiring board 21 are connected by bumps 41.
  • a resin material 37 d is provided between the power module main body portions 100 a and 100 b and the wiring board 21.
  • the semiconductor element 2 is provided without providing the semiconductor element 3.
  • the upper end face 4a of the gate terminal 4, the upper end face 5a of the source terminal 5, and the upper end face 6a of the drain terminal 6 are exposed from the resin material 10a on the upper surface of the power module 111.
  • the drain electrode heat sink 1 is exposed from the resin material 10 a on the lower surface of the power module 111.
  • an eleventh embodiment will be described with reference to FIGS. 26 to 30. Unlike the first embodiment in which both the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 are provided in the eleventh embodiment, only the semiconductor element 3 is provided.
  • the semiconductor element 3 is provided without providing the semiconductor element 2.
  • the upper end surface 7a of the anode terminal 7 and the upper end surface 6a of the drain terminal 6 are exposed from the resin material 10b.
  • the drain electrode heat sink 1 is exposed from the resin material 10 b on the lower surface of the power module 112.
  • the power module 113 constitutes a P-side three-phase power module.
  • the lower surfaces of the three semiconductor elements 2 are connected to one P potential metal heat sink 113 a via the bonding material 8.
  • the upper end surface 4a of each of the gate terminals 4 of the three semiconductor elements 2 are connected to one P potential metal heat sink 113 a via the bonding material 8.
  • the upper end surface 4a of each of the gate terminals 4 of the three semiconductor elements 2 is connected to one P potential metal heat sink 113 a via the bonding material 8.
  • the upper end surface 4a of each of the gate terminals 4 of the three semiconductor elements 2 are connected to one P potential metal heat sink 113 a via the bonding material 8.
  • the upper end surface 4a of each of the gate terminals 4 of the three semiconductor elements 2 are connected to one P potential metal heat sink 113 a via the bonding material 8.
  • the upper end surface 4a of each of the gate terminals 4 of the three semiconductor elements 2 are connected to one P potential metal heat sink 113 a via the bonding material 8.
  • FIGS. 34 to 37 A thirteenth embodiment will now be described with reference to FIGS. 34 to 37. Unlike the first embodiment in which the drain terminal 6 is provided to surround the gate terminal 4, the source terminal 5 and the anode terminal 7 in the thirteenth embodiment, the gate terminal 4, the drain terminal 114 a and the cathode terminal 114 c are different.
  • the source terminal 114 b is provided to surround the
  • the power module 114 according to the thirteenth embodiment has a structure in which the source terminal 5 and the drain terminal 6 of the power module 100 (see FIG. 1) according to the first embodiment are interchanged. Further, on the surface of the semiconductor element 3, a cathode terminal 114 c is provided via the bonding material 8. The semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 are provided on the surface of the source electrode heat sink 114 d via the bonding material 8.
  • the source electrode heat sink 114 d is an example of the “heat radiating member” in the present invention. Further, on the upper surface of the resin material 10d, the upper end surfaces of the gate terminal 4, the drain terminal 114a, the source terminal 114b, and the cathode terminal 114c are exposed.
  • FIGS. 38 to 40 Fourteenth Embodiment A fourteenth embodiment will now be described with reference to FIGS. 38 to 40.
  • three semiconductor elements 2 constituting an N-side three-phase power module are provided.
  • the power module 115 constitutes an N-side three-phase power module.
  • the lower surfaces of the three semiconductor elements 2 are connected to one N potential metal heat sink 115 a via the bonding material 8.
  • the N potential metal heat sink 115a is exposed from the resin material 10e.
  • the N potential metal heat sink 115 a is an example of the “heat radiating member” in the present invention.
  • a P-side three-phase power module 113 is provided on the lower surface of the wiring board 21. Further, an N-side three-phase power module 115 is provided on the upper surface of the wiring board 21.
  • the source terminal 5 of the power module 113 is connected to the drain terminal 6 of the power module 115 through the wiring 34 provided inside the wiring substrate 21.
  • a P-side metal terminal 32 and a P-side control signal terminal 35 are provided on the lower surface of the wiring board 21. Further, an N-side metal terminal 33 and an N-side control signal terminal 36 are provided on the top surface of the wiring board 21.
  • a free wheeling diode is additionally provided in the power module 113 according to the twelfth embodiment (see FIGS. 31 to 33).
  • a free wheeling diode is provided on the upper surface of the power module 117.
  • the upper end surface 4a of the gate terminal 4 On the upper surface of the power module 117, the upper end surface 4a of the gate terminal 4, the upper end surface 5a of the source terminal 5, the upper end surface 7a of the anode terminal 7 of the reflux diode, and a P potential metal terminal also having a function as a drain terminal and a cathode terminal
  • the upper end face of 117a is exposed from the resin material 10f.
  • the P potential metal heat sink 117b is exposed from the resin material 10f.
  • the P potential metal heat sink 117b is an example of the "heat radiating member" in the present invention.
  • a reflux diode is additionally provided in the power module 115 according to the fourteenth embodiment (see FIGS. 38 to 40).
  • a free wheeling diode is provided. Further, on the upper surface of the power module 118, the upper end surface 4a of the gate terminal 4, the upper end surface 5a of the source terminal 5, the cathode terminal 118a of the free wheeling diode, and the N potential metal terminal 118b also having a function as a drain terminal It is exposed from 10 g of resin material. Further, as shown in FIG. 46, on the lower surface of the power module 118, the N potential metal heat sink 118c is exposed from the resin material 10g.
  • the N potential metal heat sink 118 c is an example of the “heat radiating member” in the present invention.
  • the eighteenth embodiment will now be described with reference to FIGS. 47 to 49.
  • the eighteenth embodiment unlike the first embodiment in which the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 are provided on the surface of the drain electrode heat sink 1 consisting of only one metal plate, the eighteenth embodiment is provided on the surface of the insulating circuit board 119a. The semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 are joined.
  • the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 are bonded on the surface of the insulating circuit board 119a via the bonding material 8.
  • the insulating circuit board 119a has a structure in which a metal plate is attached to both sides of an insulator such as ceramics. The heat generated from the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 is radiated upward from the gate terminal 4, the source terminal 5, the drain terminal 6 and the anode terminal 7. Further, the heat generated from the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 is also dissipated from the lower side of the insulating circuit board 119a.
  • the insulating circuit board 119a is an example of the "heat dissipation member" in the present invention.
  • the remaining structure of the eighteenth embodiment is similar to that of the aforementioned first embodiment.
  • the outer surface is formed by the resin material 10.
  • the outer surface is formed by the case-like lower heat spreader 119b and the case-like upper heat spreader 119c.
  • the case-like lower heat spreader 119 b and the case-like upper heat spreader 119 c are made of a metal having conductivity and thermal conductivity.
  • the semiconductor element 2, the semiconductor element 3 and the drain terminal 6 are joined on the surface of the insulating circuit board 119a via the joining material 8. ing. Further, on the surface of the semiconductor element 2, the gate terminal 4 and the source terminal 5 are bonded via the bonding material 8. Further, on the surface of the semiconductor element 3, the anode terminal 7 is bonded via the bonding material 8.
  • a lower heat spreader 119b having a heat dissipation function is disposed on the lower surface of the insulating circuit board 119a.
  • the lower heat spreader 119b is formed in a box shape (case shape) having a bottom surface and a side surface.
  • the upper heat spreader 119 c is disposed on the lower heat spreader 119 b via the bonding material 8.
  • the upper heat spreader 119c is formed in a box shape (case shape) having an upper surface and a side surface. Further, as shown in FIG. 52, an opening 119d is provided on the upper surface of the upper heat spreader 119c.
  • the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 are housed inside the lower heat spreader 119 b and the upper heat spreader 119 c.
  • the heat generated from the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 is dissipated from the lower surface and the side surface of the lower heat spreader 119b and the upper surface and the side surface of the upper heat spreader 119c.
  • the lower heat spreader 119 b and the upper heat spreader 119 c are examples of the “case portion” in the present invention.
  • resin injection holes 119e are provided on the side surfaces of the lower heat spreader 119b and the upper heat spreader 119c. Then, resin is injected from the resin injection hole 119e, whereby the space between the lower heat spreader 119b and the upper heat spreader 119c, and the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 is filled with the resin material 10h.
  • the upper end surface 4a of the gate terminal 4, the upper end surface 5a of the source terminal 5, the upper end surface 6a of the drain terminal 6, and the upper end surface 7a of the anode terminal 7 are from the upper surface of the resin material 10h (the opening 119d of the upper heat spreader 119c). It is configured to be exposed.
  • the lower heat spreader 119 b and the upper heat spreader so as to cover the side surfaces of the semiconductor element 2, the semiconductor element 3, the gate terminal 4, the source terminal 5, the drain terminal 6, and the anode terminal 7.
  • the resin material 10h is filled in the space 119c.
  • the lower heat spreader 119b and the upper heat spreader 119c are made of resin so that the upper end face 4a of the gate terminal 4, the upper end face 5a of the source terminal 5, the upper end face 6a of the drain terminal 6 and the upper end face 7a of the anode terminal 7 are exposed. Fill material 10h.
  • the semiconductor element 2, the semiconductor element 3, the gate terminal 4, the source terminal 5, the drain terminal 6, and the anode terminal 7 are covered with the resin material 10 h.
  • the resin material 10h is further covered by the lower heat spreader 119b and the upper heat spreader 119c. As a result, damage to the power module 120 due to an external impact can be further suppressed.
  • a heat sink 121 b is provided in the power module 120 according to the nineteenth embodiment.
  • the heat sink 121b is connected via the insulating heat conductive grease 121a so as to cover the side surface and the lower surface of the power module 120 according to the nineteenth embodiment. ing. Further, the heat sink 121b is provided with a plurality of fins 121c. And by providing the heat sink 121b, the thermal resistance of the power module 121 can be made small. Furthermore, thermal saturation due to a rapid temperature rise due to overload or the like can be mitigated. Thereby, the heat dissipation can be further improved.
  • Twenty-first Embodiment A twenty-first embodiment will now be described with reference to FIGS.
  • the semiconductor element 2 and the like are provided on the surface of the insulating circuit board 119a
  • the semiconductor element 2 and the like are provided on the surface of the metal plate 122a. It is provided.
  • the semiconductor element 2, the semiconductor element 3 and the drain terminal 6 are joined on the surface of the metal plate 122a via the joining material 8. There is. Further, on the surface of the semiconductor element 2, the gate terminal 4 and the source terminal 5 are bonded via the bonding material 8. Further, on the surface of the semiconductor element 3, the anode terminal 7 is bonded via the bonding material 8.
  • An upper heat spreader 119 c is provided on the surface of the metal plate 122 a so as to surround the semiconductor element 2, the semiconductor element 3, the gate terminal 4, the source terminal 5, the drain terminal 6, and the anode terminal 7.
  • a space between the upper heat spreader 119c, the semiconductor element 2, the semiconductor element 3, the gate terminal 4, the source terminal 5, the drain terminal 6, and the anode terminal 7 is filled with a resin material 10i.
  • the case-like lower surface heat spreader is not provided, and the lower heat spreader (heat dissipation plate) is formed by the plate-like metal plate 122a.
  • the potentials of the metal plate 122 a and the upper heat spreader 119 c are substantially equal to the potential of the metal plate 122 a side (cathode side) of the semiconductor element 3. This makes it possible to easily electrically connect the external circuit board (not shown) and the semiconductor element 3.
  • each layer includes an insulating substrate 205 made of glass epoxy resin as used for a normal printed circuit board, and fine wiring conductors 206 provided on the surface of the insulating substrate 205. Further, a plurality of (three in FIG. 59) wiring conductors 206 are provided in the same plane (insulating substrate 205).
  • the fine wiring conductor 206 is made of copper or the like, and has a width (thickness) of, for example, about 100 ⁇ m or more and about 200 ⁇ m or less.
  • the width (thickness) of the fine wiring conductor 206 is arbitrarily determined according to the depth from the surface where the high frequency current can flow, which is calculated based on the frequency of the flowing high frequency current and the material of the wiring conductor 206. It is set. Further, the number of wiring conductors 206 in the same layer and the number of layers of the wiring substrate 200 are arbitrarily set according to the electric capacity.
  • the two wiring conductors 206 stacked via the insulating substrate 205 are examples of the “first wiring conductor” and the “second wiring conductor” in the present invention respectively.
  • the wiring conductor 206 is formed to extend along the direction (X direction) of the high frequency current. Further, a plurality of wiring conductors 206 are provided at predetermined intervals, and between the wiring conductors 206, insulating layers 207 made of resin or the like for insulating between the wiring conductors 206 are provided. That is, the wiring conductors 206 and the insulating layers 207 are alternately arranged in the Y direction. The wiring conductors 206 (insulation layers 207) of the respective layers are arranged along the Z direction (vertical direction). Further, the wiring conductors 206 are configured to be electrically at the same potential by through holes and vias (not shown). A fine wiring portion 208 is configured by the wiring conductor 206 and the insulating layer 207.
  • a plurality of fine wiring conductors 206 are formed by etching or the like. Thereafter, resin or the like is injected between the wiring conductors 206 to form the insulating layer 207. Thereby, the first layer 201 is formed. Thereafter, the second layer 202 is formed on the first layer 201 by a press method, a build-up method, or the like. Furthermore, by repeating the same procedure, the layers after the third layer 203 are sequentially formed. Thus, the wiring board 200 is completed.
  • the fine wiring portion 208 is configured by the plurality of fine wiring conductors 206 extending along the direction in which the high frequency current flows.
  • the surface area of the wiring through which the high frequency current flows is larger than in the case where the wiring conductor is constituted by one wiring having a relatively large cross-sectional area, so that heat concentration on the surface of the wiring conductor 206 is suppressed. be able to.
  • the width (thickness) of the wiring can be reduced as the surface area of the wiring through which the high frequency current flows increases, the wiring substrate 200 can be miniaturized.
  • the fine wiring conductor 206 includes the plurality of wiring conductors 206 arranged to be stacked via the insulating layer 207, whereby the wiring conductor 206 has a single layer structure. Since the number of wiring conductors 206 is increased unlike in the case of the above, the resistance of the current flowing through one wiring conductor 206 can be reduced. As a result, the amount of heat generation from the wiring conductor 206 can be reduced.
  • the wiring conductors 206 and the insulating layers 207 are alternately arranged along the Z direction. Further, the order in which the wiring conductor 206 and the insulating layer 207 are arranged along the Z direction is different between the even numbered row and the odd numbered row. Thus, when the wiring conductor 206 and the insulating layer 207 are viewed in the X direction, the wiring conductor 206 and the insulating layer 207 are arranged in a zigzag pattern.
  • the remaining structure of the twenty-third embodiment is similar to that of the aforementioned twenty-second embodiment.
  • a cooling pipe 222 molded so that the outer surface is covered with the resin 221 is arranged between the wiring conductors 206. Further, the wiring conductors 206 (cooling pipes 222) are arranged so as to overlap when viewed from the Z direction (vertical direction). A fine wiring portion 223 is configured by the wiring conductor 206, the resin 221, and the cooling pipe 222.
  • the remaining structure of the twenty-fourth embodiment is similar to that of the twenty-second embodiment.
  • a plurality of fine wiring conductors 206 are formed by etching or the like. Thereafter, the cooling pipe 222 molded in advance by the resin 221 is bonded to the surface of the insulating substrate 205 between the wiring conductors 206. Thereby, the first layer 201 is formed. Thereafter, the second layer 202 is formed on the first layer 201. Furthermore, by repeating the same procedure, the layers after the third layer 203 are sequentially formed. Thus, the wiring substrate 220 is completed.
  • the wiring board 220 is configured to include the cooling pipe 222 disposed between the adjacent wiring conductors 206.
  • heat may be generated locally by thermal interference in the second layer 202 and the third layer 203, which are internal layers, because the wiring conductor 206 is stacked.
  • the cooling pipe 222 can be disposed between the adjacent wiring conductors 206 to positively cool it, heat concentration can be reduced. Further, the wiring substrate 220 can be suppressed from becoming large.
  • the wiring conductors 206 and the cooling pipes 222 are alternately arranged along the Z direction (vertical direction). Further, the order in which the wiring conductors 206 and the cooling pipes 222 are arranged along the Z direction is different between the even numbered rows and the odd numbered rows. As a result, when the wiring conductors 206 and the cooling pipes 222 are viewed from the X direction, the wiring conductors 206 and the cooling pipes 222 are arranged in a staggered pattern.
  • the remaining structure of the twenty-fifth embodiment is similar to that of the aforementioned twenty-fourth embodiment.
  • the wiring conductors 241a and 241b are formed in a mesh shape. Further, an insulator 243 having a large dielectric constant, such as ceramics, silicon nitride, or alumina, is embedded in the mesh portion 242 a of the wiring conductor 241 a and 242 b of the wiring conductor 241 b. In the first layer 201 and the third layer 203, wiring conductors 241a having substantially the same mesh are provided.
  • the wiring conductor 241b having a mesh shifted by half a pitch in the Y direction from the position of the mesh of the first layer 201 and the third layer 203 is provided.
  • the wiring conductors 241 a and 241 b are stacked via the insulating substrate 205.
  • the first layer 201 and the third layer 203 are arranged at a half pitch offset in the Y direction with respect to the second layer 202 and the fourth layer 204.
  • the wiring conductors 241 a and 241 b are electrically connected to each other by vias 244 provided to penetrate the insulating substrate 205.
  • the fine wiring portion 245 is configured by the wiring conductors 241 a and 241 b and the insulator 243.
  • the wiring conductor 241 is an example of the “first wiring conductor” and the “second wiring conductor” in the present invention.
  • the four layers of wiring conductors 241 a and 241 b stacked via the insulating substrate 205 are electrically connected to each other by the via 244 penetrating the insulating substrate 205.
  • the impedances of the four layers of wiring conductors 241a and 241b are substantially equal.
  • the impedances of the wiring conductors 241a and 241b locally increase, and an increase in the amount of heat generation can be suppressed.
  • the twenty-seventh embodiment differs from the twenty-sixth embodiment in which the wiring conductors 241a and 241b having meshes of substantially the same size are provided in each layer, and a wiring conductor 251a having meshes of different sizes in part and 251b is provided.
  • the wiring conductors 241a and 241b provided in the first layer 201 and the second layer 202 are formed in a mesh shape.
  • the third and fourth layers 203 and 204 are also provided with wiring conductors 251 a and 251 b formed in a mesh shape.
  • the size of the mesh of the wiring conductors 251a and 251b provided in the third layer 203 and the fourth layer 204 is half the size of the mesh of the wiring conductors 241a and 241b provided in the first layer 201 and the second layer 202. It is formed to be of the size of.
  • the third layer 203 is disposed at a half pitch in the Y direction from the position of the mesh of the third layer 203 with respect to the fourth layer 204.
  • the wiring conductors 241 a and 241 b and the wiring conductors 251 a and 251 b are connected by a via 252 provided to penetrate the insulating substrate 205.
  • the potentials of the wiring conductors 241a and 241b and the wiring conductors 251a and 251b become substantially equal.
  • the wiring conductor 251 is an example of the “first wiring conductor” and the “second wiring conductor” in the present invention.
  • the power module 100 power module main body 100a
  • the power conversion circuit 300 is an example of the “power conversion device” in the present invention.
  • the power conversion circuit 300 includes a P terminal 301, an N terminal 302, a U terminal 303, a V terminal 304, a W terminal 305, and six power module body portions 100a to 100f. It contains.
  • a three-phase full bridge circuit is configured by connecting six power module body parts 100a to 100f in parallel two by two.
  • the power module body 100a and the power module body 100b are connected in series. Further, the power module body 100c and the power module body 100d are connected in series. Further, the power module body 100e and the power module body 100f are connected in series.
  • the drain side of the power module main body 100 a, 100 c, 100 e is connected to the P terminal 301.
  • the source side of the power module main body 100a, 100c, 100e is connected to the U terminal 303, the V terminal 304, and the W terminal 305, respectively.
  • the drain sides of the power module main body portions 100 b, 100 d, and 100 f are connected to the N terminal 302. Further, the source sides of the power module main body portions 100 b, 100 d, and 100 f are connected to the U terminal 303, the V terminal 304, and the W terminal 305, respectively.
  • three power module main body portions 100 a, 100 c, 100 e are connected to the P potential layer 306.
  • three power module main body portions 100 b, 100 d, and 100 f are connected to the N potential layer 307.
  • the P potential layer 306 and the N potential layer 307 are connected to the output potential layer 308.
  • the P potential layer 306 is composed of two insulating substrates 309 and two fine wiring parts 310.
  • the fine wiring portion of the twenty-second to twenty-seventh embodiments is used as the fine wiring portion 310, for example.
  • the two fine wiring parts 310 are connected by the vias 311 and are electrically at the same potential.
  • connection terminals 312 for connecting the power module main body portions 100a, 100c, and 100e are provided on the upper surface of the insulating substrate 309.
  • a P terminal 301 is provided at one end of the fine wiring portion 310.
  • the N potential layer 307 is composed of two insulating substrates 309 and two fine wiring parts 310.
  • the two fine wiring parts 310 are connected by the vias 311 and are electrically at the same potential.
  • connection terminals 312 for connecting the power module main body portions 100b, 100d, and 100f are provided on the lower surface of the insulating substrate 309.
  • an N terminal 302 is provided at one end of the fine wiring portion 310.
  • the output potential layer 308 includes a U-phase output wire 313, a V-phase output wire 314, a W-phase output wire 315, and two insulating substrates 309 (see FIG. 72).
  • the U-phase output wiring 313, the V-phase output wiring 314, and the W-phase output wiring 315 are disposed so as to be sandwiched between the two insulating substrates 309.
  • a U terminal 303, a V terminal 304, and a W terminal 305 are provided at one end of the U phase output wiring 313, the V phase output wiring 314, and the W phase output wiring 315, respectively.
  • the P potential layer 306 is stacked on the top surface of the output potential layer 308, and the connection terminal 312, the U phase output wiring 313, the V phase output wiring 314 and the W phase output wiring 315 are through. It is electrically connected via the hole 316.
  • N potential layer 307 is stacked on the lower surface of output potential layer 308, and connection terminal 312, U phase output wire 313, V phase output wire 314 and W phase output wire 315 are through through holes 316. It is electrically connected.
  • the P potential layer 306, the N potential layer 307, and the output potential layer 308 constitute a high frequency large current substrate 317.
  • a three phase full bridge circuit shown in FIG. Ru.
  • wiring lines between the P terminal 301 and the N terminal 302 wiring lines between the P terminal 301 and the power module body 100a to 100f through the fine wiring portion 310, A high frequency rectangular current flows according to the switching frequency of the power module bodies 100a to 100f in the wiring line between the N terminal 302 and the power module bodies 100a to 100f via the fine wiring portion 310).
  • the wiring 350 is composed of a conductor 351 extending in the direction in which the high frequency current flows and an insulator 352.
  • the upper surface of the conductor 351 is provided with a plurality of upper surface grooves 353 extending in the direction in which the high frequency current flows.
  • the conductor 351 has a thickness of h 0 .
  • the upper surface groove 353 has a depth of h 1 and a width of w 1 .
  • the pitch between the top groove 353 is p 1.
  • the periphery of the conductor 351 is covered with an insulator 352.
  • the conductor 351 when the thickness h 0 of the conductor 351 is 600 ⁇ m and the driving frequency of the current is 100 kHz, the depth h 1 of the upper surface groove 353 is h 0/3 and the width w 1 is h 0/3 , The groove processing is performed so that the pitch p 1 becomes h 0 .
  • the conductor 351 has an uneven shape.
  • the conductor 351 may be grooved by an etching solution, or may be grooved by mechanical cutting.
  • the entire cross section of the conductor 351 can be used as a current conduction effective region It becomes.
  • the drive frequency is 100 kHz and the thickness h 0 of the conductor 351 is 600 ⁇ m
  • the cross-sectional area of the current conduction effective region is about 30% larger than in the shape without the unevenness (upper surface groove 353). Thereby, the conduction resistance is reduced.
  • the outer surface of the conductor 351 is flat by configuring the wiring 350 to include the conductor 351 having the uneven shape extending along the direction in which the high frequency current flows.
  • the region through which the high frequency current flowing near the outer surface of the conductor 351 can be made larger as the surface area becomes larger, so the resistance of the high frequency current flowing through the conductor 351 can be reduced.
  • the wiring 350 is configured to include the insulator 352 formed so as to surround the periphery of the conductor 351 having the concavo-convex shape, thereby insulating the leakage from the conductor 351. It can be easily suppressed by the body 352.
  • the wiring 360 is composed of a conductor 361 extending in the direction in which the high frequency current flows and an insulator 362.
  • the upper surface of the conductor 361 is provided with a plurality of upper surface grooves 363 extending in the direction in which the high frequency current flows.
  • the lower surface is provided with a plurality of lower surface grooves 364 extending in the direction in which the high frequency current flows.
  • the conductor 361 has a thickness of h 0 .
  • the upper surface groove 363 has a depth of h 1 and a width of w 1 .
  • the pitch between the top groove 363 is p 1.
  • the lower surface groove 364 has a depth of h 2 and a width of w 2 .
  • the pitch between the lower surface groove 364 is p 2.
  • the periphery of the conductor 361 is covered with an insulator 362.
  • Conductor 361 the thickness h 0 of the conductor 361 is 600 .mu.m, when the driving frequency of the current is 100kHz, the depth h 1 of the top groove 363 h 0/3, the width w 1 is h 0/3, the pitch p
  • the groove processing is performed so that 1 becomes h 0 .
  • the conductor 361 has a depth h 2 is h 0/3 of the bottom surface groove 364, the width w 2 is 2h 0/3, grooving so that the pitch p 1 is h 0/2 is performed.
  • the conductor 361 has an uneven shape.
  • the conductor 361 may be grooved by an etching solution, or may be grooved by mechanical cutting.
  • the depth h 1 of the plurality of upper surface grooves 363 are substantially the same, since the depth h 2 of the plurality of lower surface grooves 364 are substantially the same, even for relatively high 100kHz the driving frequency of the current, It is possible to use the entire cross section of the conductor 351 as a current conduction effective region.
  • the driving frequency is 100 kHz and the thickness h 0 of the conductor 351 is 600 ⁇ m
  • the cross-sectional area of the current conduction effective region is about 60% as compared with the shape without the unevenness (upper surface groove 363, lower surface groove 364). growing. Thereby, the conduction resistance is reduced.
  • cooling holes 407 are provided in the wiring board 400.
  • the insulating layer 402 the conductor wiring 403 of the first layer, the conductor wiring 404 of the second layer, the conductor wiring 405 of the third layer, and the electrode 406. It consists of In addition, the power module 100 of the first embodiment is connected to the electrode 406, for example.
  • the conductor wiring 404 of the second layer is disposed on the surface of the conductor wiring 405 of the third layer via the insulating layer 402.
  • the first-layer conductor wiring 403 is disposed via the insulating layer 402.
  • cooling holes 407 are filled with copper, silver, nickel or the like so as to fill the whole holes, and the thermal vias are formed by the cooling holes 407 and the copper (silver, nickel, etc.) filled. .
  • the cooling holes 407 are an example of the “cooling structure” in the present invention.
  • the cooling holes 407 are formed in a circular shape. Further, three cooling holes 407 form one set, and one set of cooling holes 407 are arranged in two rows. Further, as shown in FIG. 79, the conductor wiring 404 of the second layer is provided with a branch wiring portion 408 branched equally to three in plan view. Further, an opening 404 a for avoiding interference with the cooling hole 407 is provided between the adjacent branch wiring portions 408. The opening 404 a is filled with an insulator for insulating the cooling hole 407 filled with copper or the like and the branch wiring portion 408. As a result, contact of the second-layer conductor wiring 404 with copper, silver, and nickel filling the cooling holes 407 is suppressed.
  • the cooling holes 407 are provided in the vicinity of the conductor wiring 403 of the first layer and the conductor wiring 404 of the second layer, so that the heat generated from the power module 100 can be reduced. It is possible to dissipate heat through.
  • a cooling air cooler 412 is provided in the cooling hole 407 of the thirty-first embodiment.
  • air cooling coolers 412 provided with a plurality of fins 411 are provided.
  • the air cooling cooler 412 is an example of the “cooler” in the present invention.
  • the remaining structure of the thirty-second embodiment is similar to that of the aforementioned thirty-first embodiment.
  • the air-cooling cooler 412 connected to the cooling holes 407, the heat generated from the power module 100 connected to the wiring substrate 410 is transmitted through the cooling holes 407. Since the heat is dissipated into the air by the air-cooling cooler 412, the amount of heat dissipation can be increased.
  • a liquid-cooling cooler 421 is provided in the cooling hole 407 of the thirty-first embodiment.
  • a liquid cooling cooler 421 is provided on the lower surface of the cooling hole 407 of the wiring substrate 420 according to the thirty-first embodiment.
  • the liquid cooling cooler 421 is an example of the “cooler” in the present invention.
  • the remaining structure of the thirty-third embodiment is similar to that of the aforementioned thirty-first embodiment.
  • the liquid-cooling cooler 421 connected to the cooling holes 407, the heat generated from the power module 100 connected to the wiring substrate 420 passes through the cooling holes 407. Since the liquid is cooled by the liquid cooling cooler 421 and dissipated, the amount of heat dissipation can be further increased.
  • the branch wiring portion 408 branched equally to three is provided in the second-layer conductor wiring 404.
  • the cooling holes 407 in two rows are disposed in the vicinity of the three branch wiring portions 408 in a state in which the branch wiring portions 408 are avoided.
  • heat can be dispersed due to the branching of the conductor wiring 404 without increasing the resistance of the conductor wiring 404 for conduction, so that the conductor wiring 404 can be effectively cooled by the cooling holes 407.
  • the air-cooling cooler 412 or the liquid-cooling cooler 421 can be miniaturized.
  • the 34th embodiment Next, with reference to FIGS. 82 to 84, a liquid-cooled cooler 500 of a thirty-fourth embodiment will be described.
  • the power module 100 of the first embodiment is disposed on the top surface of the liquid-cooled cooler 500, for example.
  • the liquid-cooled cooler 500 is an example of the “cooling structure” in the present invention.
  • the liquid-cooled cooler 500 includes a cooling plate base 501, a cooling plate lid 502 provided on the upper surface of the cooling plate base 501, and a cooling plate provided on the lower surface.
  • a bottom plate 503 and a pipe 504 provided on the side surface of the cooling plate base 501 are provided.
  • the pipe 504 may be a joint (joint).
  • the cooling plate base 501 and the cooling plate bottom plate 503 are combined by brazing the back surface 501 a of the cooling plate base 501 and the brazing surface 503 a of the cooling plate bottom plate 503.
  • the cooling plate base 501 and the cooling plate lid 502 are combined by insulating and bonding the surface 501 b of the cooling plate base 501 and the insulating adhesive surface 502 a of the cooling plate lid 502.
  • the power module 100 of the said 1st Embodiment provided in the upper surface of the liquid cooling type cooler 500 has the electric potential by having insulated the cold plate base 501 and the cold plate lid 502 by insulation adhesion
  • shorting of the potential of the power module 100 to the cooling plate base 501 is suppressed.
  • a refrigerant flow path 501c is provided on the back surface side of the cooling plate base 501. Further, the refrigerant flow path 501 c and the inside 504 a of the pipe 504 are connected, and the refrigerant flow path of the liquid-cooled cooler 500 is configured.
  • FIGS. 85 and 86 A thirty-fifth embodiment will now be described with reference to FIGS. 85 and 86.
  • the surfaces of the cooling plate base 501 and the cooling plate lid 502 are flat, the surfaces of the cooling plate base 511 and the cooling plate lid 513 are provided with asperities.
  • the liquid cooling cooler 510 is an example of the “cooling structure” in the present invention.
  • the upper surface of the cooling plate base 511 of the liquid-cooled cooler 510 is provided with a plurality of recesses 512 having a rectangular cross section. Further, on the lower surface of the cooling plate lid 513 facing the cooling plate base 511, a plurality of convex portions 514 having a rectangular cross section are provided. The concave portion 512 of the cooling plate base 511 and the convex portion 514 of the cooling plate lid 513 are engaged with each other. As a result, the contact area between the cooling plate base 511 and the cooling plate lid 513 is increased, so that the amount of heat radiation can be increased.
  • the shape of the unevenness is not limited to the rectangular cross section, but may be, for example, a sawtooth cross section as long as the contact area between the cooling plate base 511 and the cooling plate lid 513 is increased.
  • the remaining structure of the thirty-fifth embodiment is similar to that of the aforementioned thirty-fourth embodiment.
  • FIGS. 87 and 88 A thirty-sixth embodiment will now be described with reference to FIGS. 87 and 88.
  • the cooling plate lid 502 is not provided in the liquid cooling cooler 520.
  • the liquid cooling cooler 520 is an example of the “cooling structure” in the present invention.
  • the power module 100 is directly mounted on the upper surface of the cooling plate base 501 of the liquid-cooled cooler 520 according to the thirty-sixth embodiment without the cooling plate lid (see FIG. 82). Multiple are provided. The cooling plate base 501 and the power module 100 are combined by insulation bonding. Thereby, the cooling plate base 501 and the power module 100 are insulated.
  • the remaining structure of the thirty-sixth embodiment is similar to that of the aforementioned thirty-fourth embodiment.
  • a plurality of power modules 100 are directly provided on the top surface of the cooling plate base 501 without providing a cooling plate lid (see FIG. 82).
  • the thermal resistance between the power module 100 and the cooling plate base 501 can be reduced, so the heat dissipation capacity of the liquid-cooled cooler 520 can be improved.
  • FIGS. 89 and 90 A thirty-seventh embodiment will now be described with reference to FIGS. 89 and 90.
  • a recessed portion 512 is provided on the upper surface of the cooling plate base 511.
  • the liquid cooling cooler 530 is an example of the “cooling structure” in the present invention.
  • a recess 512 having a rectangular cross section is provided on the top surface of the cooling plate base 511 of the liquid-cooled cooler 530 according to the thirty-seventh embodiment. Further, on the lower surface (drain electrode heat sink 1) of the power module 100, a convex portion 100g which can be fitted in the concave portion 512 of the cooling plate base 511 and has a rectangular cross section is provided. Then, the concave portion 512 of the cooling plate base 511 and the convex portion 100 g of the power module 100 are fitted.
  • the shape of the unevenness is not limited to the rectangular cross section as long as the contact area between the cooling plate base 511 and the power module 100 is increased. For example, it may be a sawtooth cross section.
  • the remaining structure of the thirty-seventh embodiment is similar to that of the aforementioned thirty-sixth embodiment.
  • the protrusion 100g is formed on the drain electrode heat sink 1 of the power module 100, and the protrusion 100g of the drain electrode heat sink 1 is formed on the upper surface of the cooling plate base 511.
  • Form a recess 512 which can be fitted to the As a result, the contact area between the drain electrode heat sink 1 of the power module 100 and the cooling plate base 511 can be increased, so the amount of heat dissipation from the power module 100 to the cooling plate base 511 can be increased.
  • the 38th embodiment A thirty-eighth embodiment will now be described with reference to FIG.
  • a partition plate 543 is provided inside the cooling plate base 541.
  • the liquid cooling cooler 540 is an example of the “cooling structure” in the present invention.
  • a convex portion 542 is provided on the upper surface of the cooling plate base 541 of the liquid-cooling type cooler 540 according to the thirty-eighth embodiment. Further, on the lower surface of the drain electrode heat sink 1 of the power module 100, a concave portion 100h which can be fitted with the convex portion 542 of the cooling plate base 541 is formed. The recess 100 h of the drain electrode heat sink 1 is provided at a position corresponding to the semiconductor element 2 (semiconductor element 3). Further, a partition plate 543 is provided in a region of the cooling plate base 541 corresponding to the semiconductor element 2 (semiconductor element 3). As a result, the flow of the refrigerant flowing inside the cooling plate base 541 is promoted in the vicinity of the partition plate 543, so that the cooling capacity of the liquid-cooled cooler 540 can be improved.
  • the recess 100 h is formed in the drain electrode heat sink 1 of the power module 100, and the recess 100 h of the drain electrode heat sink 1 is fitted on the top surface of the cooling plate base 541.
  • a compatible convex portion 542 is formed.
  • a via 552 whose upper surface is sealed is provided on the lower surface of the substrate 551 on which the semiconductor element 2 of the power module 100 is provided.
  • the vias (holes) 552 are provided in advance for electrical connection in the substrate 551.
  • the via 552 of the substrate 551 and the convex portion 562 of the cooling plate base 561 of the liquid cooling type cooler 560 are fitted to each other.
  • the power module 100 and the cooling plate base 561 can be fitted together without separately providing the power module 100 with a recess.
  • a partition plate 563 for promoting the flow of the refrigerant is provided in a region corresponding to the semiconductor element 2 (semiconductor element 3) of the cooling plate base 561.
  • the 40th embodiment differs from the first embodiment in which the semiconductor element 2 (semiconductor element 3) and a terminal (gate terminal 4, source terminal 5, drain terminal 6, anode terminal 7) are connected by a bonding material 8.
  • the semiconductor element 602 and the terminal 604 are bonded by the granular bonding material 601.
  • the terminal 604 is, for example, the gate terminal 4, the source terminal 5, the drain terminal 6, and the anode terminal 7 in the first embodiment.
  • the semiconductor element 602 is, for example, the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 of the first embodiment.
  • a semiconductor element 602 is provided on the surface of the electrode 600 with a granular bonding material 601 interposed.
  • the granular bonding material 601 includes metal particles 603 (such as silver particles, gold particles, copper particles, and aluminum particles) having low electric resistance.
  • a nickel film, a tin film, or the like may be provided on the surface of the metal particle 603.
  • a terminal 604 is provided on the surface of the semiconductor element 602 via a granular bonding material 601. Then, a current is caused to flow from the terminal 604 to the electrode 600 through the semiconductor element 602.
  • the granular bonding material 601 is an example of the “bonding material” in the present invention.
  • the metal particles 603 are an example of the “particulate metal” in the present invention.
  • the current When current is supplied from the terminal 604 to the electrode 600 through the semiconductor element 602 at a frequency of 100 kHz or more, the current selectively passes through the surface of the metal particles 603 contained in the granular bonding material 601 by the skin effect.
  • the plurality of metal particles 603 are disposed adjacent to each other, so that current flows from the terminal 604 to the semiconductor element 602 while passing through the surface of the metal particles 603, as shown in FIG. Flow from the semiconductor element 602 to the electrode 600.
  • the terminal 604 is bonded to the semiconductor element 602 through the granular bonding material 601 including the metal particle 603.
  • the high frequency current flows in the vicinity of the surface of the metal particle 603, so the path A through which the high frequency current flows can be increased by the plurality of metal particles 603.
  • a large current can flow through the granular bonding material 601.
  • the particle diameter of the metal particles 603 contained in the granular bonding material 601 the current capacity flowing through the granular bonding material 601 can be adjusted.
  • a semiconductor element 602 is provided on the surface of the electrode 600 with a bonding material 610 in between.
  • the bonding material 610 includes metal particles 611 having a small electric resistance dispersed in the bonding material 610 and a conductive bonding layer 612 which is a portion other than the metal particles 611.
  • the metal particles 611 are made of silver particles, gold particles, copper particles, aluminum particles, and the like.
  • a nickel film, a tin film, or the like may be provided on the surface of the metal particles 611.
  • the bonding layer 612 may be tin-based solder, lead-based solder, a two-dimensional or three-dimensional solder mainly composed of tin or lead, or an Au—Si-based brazing material capable of high-temperature bonding.
  • the metal particles 611 are vertically moved by bonding in a state where the magnetic field is applied from the upper direction to the lower direction. It is arranged in the adjacent state.
  • a terminal 604 is provided on the surface of the semiconductor element 602 through a bonding material 610.
  • the bonding material 610 is an example of the “bonding material” in the present invention.
  • the metal particles 611 are an example of the “particulate metal” in the present invention.
  • the current When current is applied to the electrode 600 from the terminal 604 through the semiconductor element 602 at a frequency of 100 kHz or more (during high frequency operation), the current selectively selects the surface (path A) of the metal particle 611 contained in the bonding material 610 by the skin effect. Pass by.
  • the electrode 600 when the electrode 600 is energized at a frequency of less than 100 kHz from the terminal 604 through the semiconductor element 602 (during low frequency operation), the current does not pass through the metal particles 611 since the effect of the skin effect is small. It flows through the bonding layer 612 of 610 (path B). As described above, it is possible to secure a path having a small current flow resistance both in the high frequency current conduction operation and in the low frequency current conduction operation.
  • the bonding material 610 is configured to include the conductive bonding layer 612 in which the metal particles 611 are dispersed.
  • the metal particles 611 are dispersed.
  • current flows through the metal particles 611.
  • current flows through the bonding layer 612 during low frequency operation.
  • current can flow during both high frequency operation and low frequency operation.
  • the current capacity of the high frequency current and the current capacity of the low frequency current can be adjusted by adjusting the mixing ratio of the metal particles 611 and the conductive bonding layer 612 or the particle diameter of the metal particles 611. .
  • a large current terminal block 700 (Twenty-second embodiment) Next, a large current terminal block 700 according to a forty-second embodiment will be described with reference to FIGS. 97 to 103.
  • an inverter unit 710 and a converter unit 720 provided with the power module 100 of the first embodiment are connected to the large current terminal block 700, for example.
  • the large current terminal block 700 is provided with a connection terminal portion 701 and an insulating resin portion 702. As shown in FIG. 99, the connection terminal portion 701 is provided with two holes 703. Further, as shown in FIG. 100, the connection terminal portion 701 is provided with a plurality of slits 704 so as to penetrate the connection terminal portion 701. Then, when the connection terminal portion 701 and the resin portion 702 are integrally formed by resin formation, the slit 704 of the connection terminal portion 701 is filled with the resin.
  • Connection terminal portion 701 is provided with a connection terminal portion 701 a for connection to inverter portion 710 and a connection terminal portion 701 b for connection to converter portion 720.
  • the large current terminal block 700 is an example of the “terminal block” in the present invention.
  • the resin portion 702 is an example of the “insulation portion” in the present invention.
  • the connection terminal portion 701 a and the connection terminal portion 701 b are examples of the “first connection terminal portion” and the “second connection terminal portion” in the present invention respectively.
  • a step portion 705 is provided in order to secure an insulation distance between two adjacent connection terminal portions 701.
  • the large current terminal block 700 is configured to be connected with the inverter unit 710 and the converter unit 720.
  • power module 100 of the first embodiment is provided in inverter unit 710 and converter unit 720.
  • a terminal 711 capable of flowing a large current at a high frequency and connected to the large current terminal block 700 is provided in the inverter unit 710 and the converter unit 720.
  • the terminal 711 is provided with a hole 712.
  • connection terminal 701a and the connection terminal 701b of the large current terminal block 700 are connected to the terminals 711 of the inverter 710 and the converter 720, respectively, by screws 713, whereby the large current terminal block 700, the inverter 710, and Converter unit 720 is connected.
  • the hole 712 of the terminal 711 is a tap hole
  • the screw 713 and the terminal 711 can be fastened from the back surface of the screw 713 with a nut or the like.
  • large current terminal block 700 includes a plurality of metal connection terminals 701, and a resin resin portion 702 for insulating between adjacent connection terminals 701.
  • a stepped portion 705 is formed at the boundary between the connection terminal portion 701 and the resin portion 702.
  • connection terminal portion 701 of the large current terminal block 700 includes the slit 704, and the slit 704 is filled with the same resin as the resin constituting the resin portion 702.
  • the connection terminal portion 701 can be easily fixed to the large current terminal block 700 by the resin filled in the slit 704.
  • connection terminal portion 701 of the large current terminal block 700 the connection terminal portion 701a to which the inverter unit 710 is connected, and the connection terminal portion 701b to which the converter unit 720 is connected.
  • the inverter unit 710 and the converter unit 720 can be easily connected to the large current terminal block 700 via the connection terminal 701a and the connection terminal 701b, respectively.
  • connection terminal portion 731 is provided with a spring terminal 734.
  • the large current terminal block 730 is provided with a connection terminal portion 731 and a resin portion 732.
  • the connection terminal portion 731 is provided with four groove portions 733.
  • a spring terminal 734 is attached to the groove portion 733 of the connection terminal portion 731.
  • the resin portion 732 is provided with a mounting hole 735.
  • the large current terminal block 730 is an example of the “terminal block” in the present invention.
  • the resin portion 732 is an example of the “insulating portion” in the present invention.
  • the large current terminal block 730 is attached by a screw 736 to a case such as a case covering the inverter unit 710 and the converter unit 720 or a cooler (not shown).
  • the large current terminal block 730 is configured to be in contact (pressed) with the terminals 711 of the inverter unit 710 and the converter unit 720. This eliminates the need for screws for connecting the large current terminal block 730 with the terminals 711 of the inverter unit 710 and the converter unit 720.
  • the large current terminal block 730 and the terminals 711 of the inverter unit 710 and the converter unit 720 are not fixed, the contact pressure between the large current terminal block 730 and the terminals 711 varies.
  • the spring terminal 734 the electrical connection between the large current terminal block 730 and the terminal 711 can be stabilized.
  • the present invention is not limited thereto. It is not limited. In the present invention, at least one substantially flat upper end surface of the gate terminal, the source terminal, the drain terminal and the anode terminal (cathode terminal) may be exposed from the resin material.
  • the substantially flat upper end surfaces of the gate terminal, the source terminal, the drain terminal, and the anode terminal have the same height in the first to 43th embodiments, the present invention is not limited thereto. It is not limited to.
  • the heights of the substantially flat upper end faces of the gate terminal, the source terminal, the drain terminal, and the anode terminal (cathode terminal) may be different from each other.
  • the gate terminal, the source terminal, the drain terminal, and the anode terminal have an example having a pillar shape, but the present invention is not limited to this.
  • the gate terminal, the source terminal, the drain terminal and the anode terminal may have a shape other than a pillar shape.
  • the substantially flat upper end surfaces of the gate terminal, the source terminal, the drain terminal, and the anode terminal have substantially the same height as the upper surface of the resin material.
  • the present invention is not limited to this.
  • substantially flat upper end surfaces of the gate terminal, the source terminal, the drain terminal, and the anode terminal (cathode terminal) may protrude from the upper surface of the resin material.
  • the drain terminal is separated from the gate terminal, the source terminal and the anode terminal.
  • the present invention is not limited to this.
  • the gate terminal, the source terminal, the drain terminal, and the anode terminal may be close to each other.
  • a high frequency switchable FET formed on a SiC substrate containing silicon carbide (SiC) as a main component is used as a semiconductor element, but the present invention is not limited thereto. It is not limited to.
  • a semiconductor element a high-frequency switchable FET formed on a GaN substrate containing gallium nitride (GaN) as a main component may be used.
  • a MOSFET metal oxide film type field effect transistor
  • Si silicon
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • the fast recovery diode is used as the free wheeling diode.
  • the present invention is not limited to this.
  • a Schottky barrier diode SBD
  • SBD Schottky barrier diode
  • other diodes may be used.
  • the bonding material includes Au-20Sn, Zn-30Sn, Pb-5Sn, organic layer coated nano Ag particles, etc., but the present invention is limited thereto. Absent.
  • solder foil or cream solder may be used as a bonding material.
  • the cooling holes are filled with copper, silver, nickel or the like.
  • the present invention is not limited to this. In the present invention, copper, silver, nickel or the like may not be filled, and only the cooling holes may be used.
  • the said 42nd and 43rd embodiment showed the example in which the power module as a power converter is provided in an inverter part and a converter part, this invention is not limited to this.
  • a power module as the power conversion device of the present invention may be provided in electronic devices other than the inverter unit and the converter unit.

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Abstract

　この電力変換装置は、電力変換用半導体素子（２、３）と、略平坦な上端面（４ａ、５ａ、６ａ、７ａ）を有する電極用導体（４、５、６、７）と、封止材（１０）とを備え、封止材は、封止材の上面において、電極用導体の略平坦な上端面を露出させるとともに、露出された電極用導体の上端面において外部との電気的接続が行われるように構成されている。

Description

電力変換装置
　本発明は、電力変換装置に関し、特に、電力変換用半導体素子を備える電力変換装置に関する。
　従来、電力変換用半導体素子を備える電力変換装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
　上記特許文献１には、ＩＧＢＴ（電力変換用半導体素子）と、ＩＧＢＴに電気的に接続されるリードフレームと、ＩＧＢＴとリードフレームとを内部に含むように設けられるモールド樹脂とを備える半導体装置（電力変換装置）が開示されている。この半導体装置では、外部との電気的な接続が可能なように、リードフレームがモールド樹脂の側面から突出してはみ出すように形成されている。
特開２００８－１０３６２３号公報
　しかしながら、上記特許文献１に記載の半導体装置では、半導体装置と外部の配線とを接続するために、リードフレームがモールド樹脂の側面からはみ出しているので、その分半導体装置が大きくなり、その結果、小型化を図ることが困難であるという問題点がある。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、小型化を図ることが可能な電力変換装置を提供することである。
課題を解決するための手段および発明の効果
　上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における電力変換装置は、電極を有する電力変換用半導体素子と、電力変換用半導体素子の電極に電気的に接続され、側面と略平坦な上端面とを有する電極用導体と、電力変換用半導体素子と電極用導体の側面とを覆う樹脂からなる封止材とを備える。封止材は、封止材の上面において、電極用導体の略平坦な上端面を露出させるとともに、露出された電極用導体の上端面において外部との電気的接続が行われるように構成されている。なお、本発明の電極用導体の上端面とは、半導体素子に接続された下面に対して相対的に上側にある端面を意味する。
　この発明の第１の局面による電力変換装置では、上記のように、封止材の上面において、電極用導体の略平坦な上端面を露出させるように封止材を構成することによって、電極用導体の略平坦な上端面が封止材から露出しているので、電力変換用半導体素子から発生する熱を上方へ放熱する際の放熱量を増加させることができる。また、封止材の上面において露出した電極用導体の上端面において外部との電気的接続を行うことにより、電力変換装置と外部の配線とを接続するために電極を封止材の側面からはみ出させる場合と異なり、電力変換装置が大きくなるのを抑制することができる。その結果、電力変換装置の小型化を図ることができる。
　この発明の第２の局面における電力変換装置は、複数の電極を有する電力変換用半導体素子と、電力変換用半導体素子の複数の電極に電気的に接続され、上方に延びる柱形状を有するとともに略平坦な上端面を有する複数の電極用導体と、電力変換用半導体素子の裏面側に配置された放熱部材と、電力変換用半導体素子と電極用導体の側面とを覆う樹脂からなる封止材とを備える。封止材は、封止材の上面において、柱形状を有する複数の電極用導体の略平坦な上端面を露出させるとともに、露出された電極用導体の上端面において外部との電気的接続が行われるように構成されている。電力変換用半導体素子の主表面側に配置された複数の電極用導体の略平坦な上端面と、電力変換用半導体素子の裏面側に配置された放熱部材との両方から電力変換用半導体素子で発生した熱の放熱が可能なように構成されている。
　この発明の第２の局面による電力変換装置では、上記のように、封止材の上面において、複数の電極用導体の略平坦な上端面を露出させるように封止材を構成することによって、複数の電極用導体の略平坦な上端面が封止材から露出しているので、電力変換用半導体素子の表面上が封止材によって覆われている場合と異なり、電力変換用半導体素子から発生する熱を上方へ放熱する際の放熱量を増加させることができる。また、封止材の上面において露出した複数の電極用導体の上端面において外部との電気的接続を行うことにより、電力変換装置と外部の配線とを接続するために電極を封止材の側面からはみ出させる場合と異なり、電力変換装置が大きくなるのを抑制することができる。その結果、電力変換装置の小型化を図ることができる。また、柱形状の電極用導体により、細いワイヤー状の電極用導体を用いる場合よりも放熱量を増加させることができるので、放熱性を向上させることができる。
本発明の第１実施形態によるパワーモジュールの平面図である。 図１の１０００－１０００線に沿った断面図である。 図１の１１００－１１００線に沿った断面図である。 図１の１２００－１２００線に沿った断面図である。 本発明の第１実施形態によるパワーモジュールの表面側から見た斜視図である。 本発明の第１実施形態によるパワーモジュールの裏面側から見た斜視図である。 本発明の第１実施形態によるパワーモジュールのドレイン端子の斜視図である。 本発明の第１実施形態によるパワーモジュールの回路図である。 シミュレーションに用いられる第１実施形態に対応するモジュールの断面図である。 シミュレーションに用いられる比較例に対応するモジュールの断面図である。 本発明の第２実施形態によるパワーモジュールの平面図である。 図１１の１３００－１３００線に沿った断面図である。 図１１の１４００－１４００線に沿った断面図である。 本発明の第３実施形態によるパワーモジュールの断面図である。 本発明の第４実施形態によるパワーモジュールの断面図である。 本発明の第５実施形態によるパワーモジュールの断面図である。 本発明の第６実施形態によるパワーモジュールの断面図である。 本発明の第７実施形態によるパワーモジュールの断面図である。 本発明の第８実施形態によるパワーモジュールの断面図である。 本発明の第９実施形態によるパワーモジュールの断面図である。 本発明の第１０実施形態によるパワーモジュールの平面図である。 図２１の１４１０－１４１０線に沿った断面図である。 図２１の１４２０－１４２０線に沿った断面図である。 本発明の第１０実施形態によるパワーモジュールの表面側から見た斜視図である。 本発明の第１０実施形態によるパワーモジュールの裏面側から見た斜視図である。 本発明の第１１実施形態によるパワーモジュールの平面図である。 図２６の１４３０－１４３０線に沿った断面図である。 図２６の１４４０－１４４０線に沿った断面図である。 本発明の第１１実施形態によるパワーモジュールの表面側から見た斜視図である。 本発明の第１１実施形態によるパワーモジュールの裏面側から見た斜視図である。 本発明の第１２実施形態によるパワーモジュールの断面図である。 本発明の第１２実施形態によるパワーモジュールの表面側から見た斜視図である。 本発明の第１２実施形態によるパワーモジュールの裏面側から見た斜視図である。 本発明の第１３実施形態によるパワーモジュールの平面図である。 図３４の１５００－１５００線に沿った断面図である。 図３４の１６００－１６００線に沿った断面図である。 図３４の１７００－１７００線に沿った断面図である。 本発明の第１４実施形態によるパワーモジュールの断面図である。 本発明の第１４実施形態によるパワーモジュールの表面側から見た斜視図である。 本発明の第１４実施形態によるパワーモジュールの裏面側から見た斜視図である。 本発明の第１５実施形態によるパワーモジュールの断面図である。 本発明の第１５実施形態によるパワーモジュールの斜視図である。 本発明の第１６実施形態によるパワーモジュールの表面側から見た斜視図である。 本発明の第１６実施形態によるパワーモジュールの裏面側から見た斜視図である。 本発明の第１７実施形態によるパワーモジュールの表面側から見た斜視図である。 本発明の第１７実施形態によるパワーモジュールの裏面側から見た斜視図である。 本発明の第１８実施形態によるパワーモジュールの平面図である。 図４７の１７１０－１７１０線に沿った断面図である。 図４７の１７２０－１７２０線に沿った断面図である。 本発明の第１９実施形態によるパワーモジュールの平面図である。 図５０の１７３０－１７３０線に沿った断面図である。 図５０の１７４０－１７４０線に沿った断面図である。 本発明の第１９実施形態によるパワーモジュールの表面側から見た斜視図である。 本発明の第１９実施形態によるパワーモジュールの裏面側から見た斜視図である。 本発明の第２０実施形態によるパワーモジュールの断面図である。 本発明の第２１実施形態によるパワーモジュールの平面図である。 図５６の１７５０－１７５０線に沿った断面図である。 図５６の１７６０－１７６０線に沿った断面図である。 本発明の第２２実施形態によるパワーモジュールの配線基板の斜視図である。 本発明の第２２実施形態によるパワーモジュールの配線基板の断面図である。 本発明の第２３実施形態によるパワーモジュールの配線基板の斜視図である。 本発明の第２３実施形態によるパワーモジュールの配線基板の断面図である。 本発明の第２４実施形態によるパワーモジュールの配線基板の斜視図である。 本発明の第２４実施形態によるパワーモジュールの配線基板の断面図である。 本発明の第２５実施形態によるパワーモジュールの配線基板の斜視図である。 本発明の第２５実施形態によるパワーモジュールの配線基板の断面図である。 本発明の第２６実施形態によるパワーモジュールの配線基板の斜視図である。 本発明の第２６実施形態によるパワーモジュールの配線基板の断面図である。 本発明の第２７実施形態によるパワーモジュールの配線基板の斜視図である。 本発明の第２７実施形態によるパワーモジュールの配線基板の断面図である。 本発明の第２８実施形態によるパワーモジュールの回路図である。 本発明の第２８実施形態によるパワーモジュールの側断面図である。 本発明の第２８実施形態によるパワーモジュールの縦断面図である。 本発明の第２８実施形態によるパワーモジュールの上面透視図である。 本発明の第２９実施形態によるパワーモジュールの配線の断面図である。 本発明の第３０実施形態によるパワーモジュールの配線の断面図である。 本発明の第３１実施形態によるパワーモジュールの配線基板の断面図である。 本発明の第３１実施形態によるパワーモジュールの配線基板の平面図である。 本発明の第３１実施形態によるパワーモジュールの配線基板の平面図である。 本発明の第３２実施形態によるパワーモジュールの配線基板の断面図である。 本発明の第３３実施形態によるパワーモジュールの配線基板の断面図である。 本発明の第３４実施形態による液冷式冷却器の斜視図である。 本発明の第３４実施形態による液冷式冷却器の分解斜視図である。 本発明の第３４実施形態による液冷式冷却器の液冷板ベースの斜視図である。 本発明の第３５実施形態による液冷式冷却器の斜視図である。 本発明の第３５実施形態による液冷式冷却器の分解斜視図である。 本発明の第３６実施形態による液冷式冷却器の斜視図である。 本発明の第３６実施形態による液冷式冷却器の分解斜視図である。 本発明の第３７実施形態による液冷式冷却器の斜視図である。 本発明の第３７実施形態による液冷式冷却器の分解斜視図である。 本発明の第３８実施形態による液冷式冷却器の断面図である。 本発明の第３９実施形態による液冷式冷却器の断面図である。 本発明の第４０実施形態による接合材の断面図である。 本発明の第４０実施形態による接合材を流れる電流を説明するための断面図である。 本発明の第４１実施形態による接合材の断面図である。 本発明の第４１実施形態による接合材を流れる電流を説明するための断面図である。 本発明の第４２実施形態による大電流端子台の斜視図である。 本発明の第４２実施形態による大電流端子台の裏面側の斜視図である。 本発明の第４２実施形態による接続端子部の正面図である。 本発明の第４２実施形態による接続端子部の底面図である。 本発明の第４２実施形態による接続端子部の側面図である。 本発明の第４２実施形態によるインバータ部およびコンバータ部に接続された大電流端子台の斜視図である。 本発明の第４２実施形態によるインバータ部およびコンバータ部に接続される前の大電流端子台の斜視図である。 本発明の第４３実施形態による大電流端子台の斜視図である。 本発明の第４３実施形態による大電流端子台の裏面側の斜視図である。 本発明の第４３実施形態による大電流端子台の接続端子部の斜視図である。 本発明の第４３実施形態による接続端子部の正面図である。 本発明の第４３実施形態による接続端子部の側面図である。 本発明の第４３実施形態による接続端子部の底面図である。 本発明の第４３実施形態による接続端子部の裏面図である。 本発明の第４３実施形態によるインバータ部およびコンバータ部に接続された大電流端子台の斜視図である。 本発明の第４３実施形態によるインバータ部およびコンバータ部に接続される前の大電流端子台の斜視図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
　（第１実施形態）
　まず、図１～図８を参照して、本発明の第１実施形態によるパワーモジュール１００の構成について説明する。なお、第１実施形態では、本発明の電力変換装置をパワーモジュール１００に適用する場合について説明する。なお、パワーモジュール１００は、本発明の「電力変換装置本体部」の一例である。
　図１～図４に示すように、本発明の第１実施形態によるパワーモジュール１００には、ドレイン電極放熱板１と、半導体素子２と、半導体素子３と、ゲート端子４と、ソース端子５と、ドレイン端子６と、アノード端子７とが設けられている。なお、ドレイン電極放熱板１、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７は、絶縁物を含まない銅（Ｃｕ）、銅モリブデン（ＣｕＭｏ）などの金属からなる。また、ドレイン電極放熱板１は、１枚の金属板のみからなる。ここで、第１実施形態では、半導体素子２は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を主成分とするＳｉＣ基板上に形成され、高周波スイッチング可能なＦＥＴ（電界効果トランジスタ）からなる。また、半導体素子２は、図２に示すように、半導体素子２の主表面に設けられる制御電極２ａおよびソース電極２ｂと、裏面に設けられるドレイン電極２ｃとを有する。なお、半導体素子２は、本発明の「電力変換用半導体素子」および「電圧駆動型トランジスタ素子」の一例である。また、制御電極２ａは、本発明の「表面電極」の一例である。また、ソース電極２ｂは、本発明の「第１電極」および「表面電極」の一例である。また、ドレイン電極２ｃは、本発明の「第２電極」および「裏面電極」の一例である。また、ドレイン電極放熱板１は、本発明の「放熱部材」の一例である。
　また、半導体素子３は、アノード電極３ａとカソード電極３ｂとを有するファーストリカバリーダイオード（ＦＲＤ）からなる。なお、半導体素子３のカソード電極３ｂは、半導体素子２のドレイン電極２ｃと電気的に接続されており、半導体素子３は、還流ダイオード（図８参照）としての機能を有する。なお、アノード電極３ａは、本発明の「第１ダイオード電極」の一例である。また、カソード電極３ｂは、本発明の「第２ダイオード電極」の一例である。また、半導体素子３は、本発明の「電力変換用半導体素子」および「還流ダイオード素子」の一例である。また、アノード電極３ａおよびカソード電極３ｂは、それぞれ、本発明の「第１ダイオード電極」および「第２ダイオード電極」の一例である。
　図２に示すように、半導体素子２と、半導体素子３とは、それぞれ、半田からなる接合材８を介してドレイン電極放熱板１の表面上に接合されている。なお、半導体素子２のドレイン電極２ｃがドレイン電極放熱板１に電気的に接続されている。また、半導体素子３のカソード電極３ｂがドレイン電極放熱板１に電気的に接続されている。この種の半導体素子を用いた場合では、接合箇所の温度が約２００℃近くまで上昇する。これにより、接合材８は、耐熱性の高いＡｕ－２０Ｓｎ、Ｚｎ－３０Ｓｎ、Ｐｂ－５Ｓｎなどの半田から形成されている。また、接合箇所の温度が約４００℃近くまで上昇する場合には、接合材８は、さらに耐熱性の高い有機層被覆ナノＡｇ粒子などから形成される。
　ゲート端子４は、接合材８を介して半導体素子２の表面上（ゲート電極２ａ上）に接合されている。また、第１実施形態では、ゲート端子４は、柱形状を有しており、半導体素子２の表面上からパワーモジュール１００の上方（矢印Ｚ１方向）に向かって延びている。また、ゲート端子４は、パワーモジュール１００の外側（矢印Ｘ１方向）に向かって延びるように形成されている。また、ゲート端子４の上端面４ａは、略平坦で、かつ、平面的に見て、略矩形形状（図１参照）を有する。また、ゲート端子４は、半導体素子２が発生する熱を上端面４ａから放熱する機能を有する。なお、ゲート端子４は、本発明の「電極用導体」、「第１電極用導体」、「第１トランジスタ電極用導体」および「制御電極用導体」の一例である。
　ソース端子５は、接合材８を介して半導体素子２の表面上（ソース電極２ｂ上）に接合されている。また、第１実施形態では、ソース端子５は、柱形状を有しており、半導体素子２の表面上からパワーモジュール１００の上方（矢印Ｚ１方向）に向かって延びるように形成されている。また、ソース端子５の上端面５ａは、略平坦で、かつ、平面的に見て、略矩形形状（図１参照）を有する。また、ソース端子５は、半導体素子２が発生する熱を上端面５ａから放熱する機能を有する。なお、ソース端子５は、本発明の「電極用導体」、「第１電極用導体」、「第１トランジスタ電極用導体」および「ソース電極用導体」の一例である。
　ドレイン端子６（後述するドレイン電極フレーム９）は、接合材８を介して、ドレイン電極放熱板１の表面上に接合されている。また、ドレイン端子６は、図７に示すように、柱形状を有しており、枠状に形成されるドレイン電極フレーム９に一体的に６つ形成されている。また、ドレイン端子６は、ドレイン電極フレーム９の４隅にそれぞれ１つずつ設けられている。また、ドレイン端子６は、ドレイン電極フレーム９の長辺上の中央部近傍に１つずつ設けられている。これにより、第１実施形態では、ドレイン端子６は、半導体素子２および半導体素子３から離間した位置に配置されている。また、ドレイン端子６は、パワーモジュール１００の端部近傍（図１参照）に配置される。
　また、ドレイン端子６の上端面６ａは、略平坦で、かつ、平面的に見て、略矩形形状（図１参照）を有する。また、ドレイン端子６は、半導体素子２が発生する熱を上端面６ａから放熱する機能を有する。また、６つのドレイン端子６の上端面６ａのドレイン電極フレーム９の表面からの高さは、それぞれ、略同じである。なお、ドレイン端子６は、本発明の「電極用導体」、「第２電極用導体」、「第２トランジスタ電極用導体」および「ドレイン電極用導体」の一例である。
　また、ドレイン端子６は、半導体素子３のカソード電極３ｂに電気的に接続されており、半導体素子３のカソード電極端子としても機能する。すなわち、ドレイン端子６は、本発明の「第２ダイオード電極用導体」の一例でもある。
　アノード端子７は、接合材８を介して半導体素子３の表面上（アノード電極３ａ上）に接合されている。また、第１実施形態では、アノード端子７は、柱形状を有しており、半導体素子３の表面上からパワーモジュール１００の上方（矢印Ｚ１方向）に向かって延びるように形成されている。また、アノード端子７の上端面７ａは、略平坦で、かつ、平面的に見て、略矩形形状（図１参照）を有する。また、アノード端子７は、半導体素子３が発生する熱を上端面７ａから放熱する機能を有する。なお、アノード端子７は、本発明の「電極用導体」、「第１電極用導体」および「第１ダイオード電極用導体」の一例である。
　ここで、第１実施形態では、ゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、ドレイン端子６の上端面６ａ、およびアノード端子７の上端面７ａは、略同じ高さを有するように形成されている。
　なお、一般的なパワーモジュールでは、半導体素子と電極との間の接合は、ワイヤボンディングなどの配線により行われている。しかしながら、ワイヤボンディングなどの配線では、配線インダクタンスが比較的大きくなるため、パワーモジュールを高周波でスイッチングさせるのが困難である。一方、第１実施形態のゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６（アノード端子７）は、接合材８を介して半導体素子２（半導体素子３）に直接接合されることにより、ワイヤボンディングを用いる場合に比べて、配線インダクタンスが小さくなるので、パワーモジュール１００を高周波でスイッチングさせることが可能となる。
　また、第１実施形態では、図１～図４に示すように、半導体素子２、半導体素子３、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７およびドレイン電極放熱板１の側面を取り囲むように覆うように、シリコンゲルなどからなる絶縁性の樹脂材１０が設けられている。これにより、樹脂材１０は、パワーモジュール１００の外形面を形成する。この樹脂材１０は、半導体素子２、半導体素子３、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７間の絶縁を行う絶縁体としての機能と、半導体素子２および半導体素子３への水分などの浸入を防止する封止材としての機能とを有する。なお、樹脂材１０は、本発明の「封止材」の一例である。
　また、第１実施形態では、図５に示すように、樹脂材１０は、ゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、ドレイン端子６の上端面６ａおよびアノード端子７の上端面７ａが、上面から露出するように設けられる。なお、樹脂材１０の上面は、ゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、ドレイン端子６の上端面６ａおよびアノード端子７の上端面７ａと略同じ高さを有する。そして、樹脂材１０から露出したゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、ドレイン端子６の上端面６ａおよびアノード端子７の上端面７ａにおいて、外部との電気的接続が行われるように構成されている。また、図６に示すように、ドレイン電極放熱板１は、樹脂材１０の裏面から露出している。
　第１実施形態では、上記のように、樹脂材１０の上面において、ゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ａ（上端面５ａ、上端面６ａ、上端面７ａ）を露出させるように樹脂材１０を構成することによって、ゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ａ（上端面５ａ、上端面６ａ、上端面７ａ）が樹脂材１０から露出しているので、半導体素子２および３から発生する熱を上方へ放熱する際の放熱量を増加させることができる。また、樹脂材１０の上面において露出したゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の上端面４ａ（上端面５ａ、上端面６ａ、上端面７ａ）において外部との電気的接続を行うことにより、パワーモジュール１００と外部の配線とを接続するために電極を樹脂材１０の側面からはみ出させる場合と異なり、パワーモジュール１００が大きくなるのを抑制することができる。その結果、パワーモジュール１００の小型化を図ることができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、樹脂材１０の上面から露出されるゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、ドレイン端子６の上端面６ａおよびアノード端子７の上端面７ａを、互いに略同じ高さを有するように構成する。これにより、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７の上面において外部との電気的な接続を行う際に、配線基板や電極などを容易に配置することができるので、外部との電気的な接続を容易に行うことができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７が、上方に延びる柱形状を有する。また、ゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、ドレイン端子６の上端面６ａおよびアノード端子７の上端面７ａが略平坦に形成されている。これにより、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７が柱形状を有しているので、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７がたとえば細いワイヤー状である場合と異なり、配線インダクタンスを小さくすることができる。その結果、配線インダクタンスが大きいことに起因して、半導体素子２および３が高速に動作できなくなるのを抑制することができる。また、柱形状のゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７により、細いワイヤー状の電極用導体を用いる場合よりも放熱量を増加させることができるので、放熱性を向上させることができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、樹脂材１０の上面から露出されるゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、ドレイン端子６の上端面６ａおよびアノード端子７の上端面７ａを、樹脂材１０の上面と略同じ高さを有するように構成する。これにより、上端面４ａ、上端面５ａ、上端面６ａおよび上端面７ａと、樹脂材１０の上面とが面一になり、全体として平坦面形状になるので、上端面４ａ、上端面５ａ、上端面６ａおよび上端面７ａと、樹脂材１０との上に配線基板などを容易に配置することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、ゲート端子４は、半導体素子２の主表面において制御電極２ａに接合材８を介して接続された状態で上方に延びるとともに、樹脂材１０の上面から露出される略平坦な上端面４ａを有する。ソース端子５は、半導体素子２の主表面においてソース電極２ｂに接合材８を介して接続された状態で上方に延びるとともに、樹脂材１０の上面から露出される略平坦な上端面５ａを有する。ドレイン端子６は、半導体素子２の裏面のドレイン電極２ｃに電気的に接続された状態で半導体素子２から離間した位置から上方に延びるとともに、樹脂材１０の上面から露出される略平坦な上端面６ａを有する。また、アノード端子７は、半導体素子３の主表面においてアノード電極３ａに接合材８を介して接続された状態で上方に延びるとともに、樹脂材１０の上面から露出される略平坦な上端面７ａを有する。ドレイン端子６は、半導体素子３の裏面のカソード電極３ｂに電気的に接続された状態で半導体素子３から離間した位置から上方に延びるとともに、樹脂材１０の上面から露出される略平坦な上端面６ａを有する。これにより、ゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、ドレイン端子６の上端面６ａおよびアノード端子７の上端面７ａが、パワーモジュール１００の上方側に配置されるので、外部との電気的接続を容易に行うことができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、ドレイン端子６を、半導体素子２の裏面のドレイン電極２ｃに電気的に接続された状態で、半導体素子２から離間した位置から上方に延びるように構成する。これにより、ドレイン端子６と半導体素子２とが離間しているので、ドレイン端子６の側面と半導体素子２とが短絡するのを抑制することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、ドレイン端子６を、パワーモジュール１００の端部近傍に配置することによって、ゲート端子４およびソース端子５をパワーモジュール１００の中央部に配置することにより、ドレイン端子６と、ゲート端子４およびソース端子５と、の間の距離を大きくすることができるので、ドレイン端子６と、ゲート端子４およびソース端子５と、が短絡するのを抑制することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、樹脂材１０を、半導体素子３と、アノード端子７の側面とを覆うように形成する。また、樹脂材１０を、アノード端子７の略平坦な上端面７ａを露出させるように形成する。これにより、アノード端子７が、樹脂材１０に覆われている場合と異なり、半導体素子３から発熱された熱をアノード端子７の略平坦な上端面７ａから上方へ放熱する際の放熱量を増加させることができる。また、アノード端子７の略平坦な上端面７ａを樹脂材１０の上面において露出させることにより、樹脂材１０の上面において還流ダイオードと外部との電気的な接続を容易に行うことができる。
　また、第１実施形態では、樹脂材１０を、パワーモジュール１００の外形面を構成するように設けることによって、半導体素子２、半導体素子３、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７が樹脂材１０の内部に含まれるので、外部からの衝撃に起因して半導体素子２および３が破損するのを抑制することができる。また、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７が短絡するのを抑制することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、半導体素子２および３の裏面側に配置されたドレイン電極放熱板１を設けることによって、樹脂材１０の上面から露出したゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、ドレイン端子６の上端面６ａおよびアノード端子７の上端面７ａから上方に放熱することができる。また、半導体素子２および３の裏面側に配置されたドレイン電極放熱板１から下方に放熱することができる。これにより、放熱量をより増加させることができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、ドレイン電極放熱板１を、半導体素子２および３の裏面に接合材８を介して接合することによって、ドレイン電極放熱板１を半導体素子２および３の裏面に容易に接合することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、ドレイン電極放熱板１を、絶縁物を含まない金属板により構成することによって、ドレイン電極放熱板１が絶縁物を含んでいる場合と異なり、ドレイン電極放熱板１からの放熱量を増加させることができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、樹脂材１０を、ドレイン電極放熱板１を取り囲むとともにドレイン電極放熱板１の表面を露出させるように配置する。これにより、ドレイン電極放熱板１の表面が樹脂材１０に覆われている場合と異なり、ドレイン電極放熱板１からの放熱量を増加させることができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、半導体素子２および３を、ＳｉＣからなる半導体により形成することによって、半導体素子２および３をＳｉからなる半導体により形成する場合と異なり、半導体素子２および３を高速に動作させることができる。
　次に、図９および図１０を参照して、上記第１実施形態の効果を説明するために行った熱抵抗についてのシミュレーションについて説明する。このシミュレーションでは、第１実施形態に対応する実施例１のモジュール１０１（図９参照）と、比較例１によるモジュール１０２（図１０参照）とについてシミュレーションを行った。
　第１実施形態に対応する実施例１のモジュール１０１では、図９に示すように、銅モリブデンからなる下面ケース１０１ａ（ドレイン電極放熱板１に対応）の表面上に、Ｐｂ－５Ｓｎからなる、半田（接合材）１０１ｂを介して、ＳｉＣからなる半導体素子１０１ｃが接合されている。なお、半導体素子１０１ｃは、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）（半導体素子２に対応）と、ショットキーバリアダイオード（半導体素子３に対応）とを含んでいる。また、半導体素子１０１ｃの表面上には、Ｐｂ－１０Ｓｎからなる半田（接合材）１０１ｂを介して、銅モリブデンからなる端子１０１ｄ（ゲート端子４と、ソース端子５と、ドレイン端子６と、アノード端子７とに対応）が接合されている。また、端子１０１ｄの表面上には、Ｓｎ－Ｓｂからなる半田（接合材）１０１ｂを介して、銅モリブデンからなる上面ケース１０１ｅが接合されている。
　また、図１０に示すように、比較例１によるモジュール１０２では、銅からなる下面ケース１０２ａの表面上に、Ｐｂ－５Ｓｎからなる半田１０２ｂを介して、銅配線１０２ｃが接合されている。また、銅配線１０２ｃの表面上には、ＳｉＮ基板１０２ｄが配置されている。また、ＳｉＮ基板１０２ｄの表面上には、銅配線１０２ｃが設けられている。また、銅配線１０２ｃの表面上には、Ｐｂ－５Ｓｎからなる半田（接合材）１０２ｂを介して、ＳｉＣからなる半導体素子１０２ｅが接合されている。
　そして、上記した実施例１のモジュール１０１および比較例１によるモジュール１０２の熱抵抗をシミュレーションにより求めた。なお、実施例１のモジュール１０１の熱抵抗は、半導体素子１０１ｃから下面ケース１０１ａまでの熱抵抗と、半導体素子１０１ｃから上面ケース１０１ｅまでの熱抵抗との合計である。その結果、実施例１の熱抵抗は、０．２０６（Ｋ／Ｗ）になった。また、図９に示した実施例１の構造において、端子１０１ｄと上面ケース１０１ｅとの間に半田１０１ｂが設けられない場合のモジュール１０１の熱抵抗も求めた。その結果、熱抵抗は、０．２０４（Ｋ／Ｗ）になった。また、比較例１によるモジュール１０２の半導体素子１０２ｅから下面ケース１０２ａまでの熱抵抗をシミュレーションにより求めた。その結果、比較例１によるモジュール１０２の熱抵抗は、実施例１のモジュール１０１の熱抵抗（０．２０６（０．２０４）（Ｋ／Ｗ））よりも大きい値（０．４２２（Ｋ／Ｗ））になった。これにより、第１実施形態に対応するモジュール１０１の実施例１の半導体素子１０１ｃからの放熱量は、比較例１によるモジュール１０２の半導体素子１０２ｅからの放熱量に比べて、多くなることが判明した。
　次に、上記第１実施形態の効果を説明するために行ったインダクタンスおよび抵抗値についてのシミュレーションについて説明する。
　第１実施形態に対応する実施例２のモジュールとして、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を主成分とするＳｉＣ基板上に形成されるＦＥＴ（電界効果トランジスタ）（半導体素子２に対応）と、ショットキーバリアダイオード（半導体素子３に対応）とを含んでいるモジュールを仮定した。また、比較例２のモジュールとして、シリコン（Ｓｉ）を主成分とするＳｉ基板上に形成されるＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を含んでいるモジュールを仮定した。そして、実施例２のモジュールでは、ソース（ソース端子５に対応）とドレイン（ドレイン端子６に対応）との間の平均インダクタンス値および平均抵抗値をシミュレーションにより求めた。また、比較例２のモジュールでは、エミッタとコレクタとの間の平均インダクタンス値および平均抵抗値をシミュレーションにより求めた。その結果、実施例２のモジュールの平均インダクタンス値は、比較例２のモジュールの平均インダクタンス値の５５％の大きさになることが判明した。また、第１実施形態に対応する実施例２のモジュールの平均抵抗値は、比較例２のモジュールの平均抵抗値の７％の大きさになることが判明した。つまり、第１実施形態に対応する実施例２のＳｉＣを主成分とするモジュールの平均インダクタンス値および平均抵抗値は、比較例２のＳｉを主成分とするモジュールに比べて小さくなることが判明した。
　（第２実施形態）
　次に、図１１～図１３を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７に、金属端子が接続されている。
　図１１～図１３に示すように、第２実施形態によるパワーモジュール１０３では、ゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、ドレイン端子６の上端面６ａおよびアノード端子７の上端面７ａには、それぞれ、配線基板（図示せず）などに接続するためのゲート金属端子４ｂ、ソース金属端子５ｂ、ドレイン金属端子６ｂおよびアノード金属端子７ｂが接続されている。なお、ゲート金属端子４ｂ、ソース金属端子５ｂ、ドレイン金属端子６ｂおよびアノード金属端子７ｂは、円柱形状（ピン形状）に形成されている。また、ゲート金属端子４ｂ、ソース金属端子５ｂ、ドレイン金属端子６ｂおよびアノード金属端子７ｂは、それぞれ、たとえば接合材によって、上端面４ａ、上端面５ａ、上端面６ａおよび上端面７ａに接続されている。また、ゲート金属端子４ｂ、ソース金属端子５ｂ、ドレイン金属端子６ｂおよびアノード金属端子７ｂを、それぞれ、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７と一体的に形成してもよい。これにより、接合材が設けられない分、抵抗成分が小さくなるので、熱抵抗を小さくすることが可能となる。その結果、放熱性を向上させることが可能となる。なお、第２実施形態のその他の構成および効果は、上記第１実施形態と同様である。
　（第３実施形態）
　次に、図１４を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、ドレイン電極放熱板１にヒートシンク１０４ｃが設けられている。
　図１４に示すように、第３実施形態によるパワーモジュール１０４では、ドレイン電極放熱板１の下面に、熱伝導シートやグリースなどからなる絶縁材１０４ａを介して、複数のフィン１０４ｂを有するヒートシンク１０４ｃが設けられている。なお、絶縁材１０４ａは、絶縁機能を有するとともに、熱伝導性の高いものであればよい。また、ヒートシンク１０４ｃは、本発明の「冷却構造」の一例である。また、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
　第３実施形態では、上記のように、ドレイン電極放熱板１に接続されたヒートシンク１０４ｃを設けることによって、ドレイン電極放熱板１を介した放熱の放熱量をヒートシンク１０４ｃによりさらに増加させることができるので、放熱性をより向上させることが可能となる。
　また、第３実施形態では、上記のように、ヒートシンク１０４ｃを、ドレイン電極放熱板１に絶縁材１０４ａを介して接続することによって、導電性のドレイン電極放熱板１からヒートシンク１０４ｃに電力が漏れるのを絶縁材１０４ａにより抑制することができる。
　なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
　（第４実施形態）
　次に、図１５を参照して、第４実施形態について説明する。この第４実施形態では、ドレイン電極放熱板１に液冷却ジャケット１０５ａが設けられている。
　図１５に示すように、第４実施形態によるパワーモジュール１０５では、ドレイン電極放熱板１の下面に、熱伝導シートやグリースなどからなる絶縁材１０４ａを介して、液冷却ジャケット１０５ａが設けられている。なお、液冷却ジャケット１０５ａには、内部に冷却溶媒を流すための溶媒路１０５ｂが設けられている。そして、半導体素子２および半導体素子３が発生する熱は、溶媒路１０５ｂ内を循環する冷却溶媒を介して放熱される。なお、液冷却ジャケット１０５ａは、本発明の「冷却構造」の一例である。また、第４実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。また、第４実施形態では、上記第３実施形態と同様、放熱性を向上させることができるという効果を得ることができる。
　（第５実施形態）
　次に、図１６を参照して、第５実施形態について説明する。この第５実施形態では、上記第１実施形態のパワーモジュール１００（パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂ）が配線基板２１に取り付けられている。
　図１６に示すように、第５実施形態によるパワーモジュール１０６では、ガラスエポキシ、セラミクス、ポリイミドなどからなる配線基板２１には、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂが取り付けられている。また、配線基板２１の下面には、Ｐ側ゲートドライバＩＣ２２と、Ｎ側ゲートドライバＩＣ２３とが実装されている。なお、パワーモジュール１０６は、３相インバータ回路を構成している。そして、パワーモジュール本体部１００ａは、３相インバータ回路の上側アームとして機能する。また、パワーモジュール本体部１００ｂは、３相インバータ回路の下側アームとして機能する。
　パワーモジュール本体部１００ａは、Ｐ側ゲート金属端子２４、Ｐ側ソース金属端子２５、Ｐ側ドレイン金属端子２６およびＰ側アノード金属端子２７を介して、配線基板２１に取り付けられている。Ｐ側ゲート金属端子２４、Ｐ側ソース金属端子２５、Ｐ側ドレイン金属端子２６およびＰ側アノード金属端子２７は、ピン状（円柱形状）に形成されている。すなわち、第５実施形態では、樹脂材１０の表面から露出するゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ａ（上端面５ａ、上端面５ａ、上端面７ａ）（図１参照）は、Ｐ側ゲート金属端子２４（Ｐ側ソース金属端子２５、Ｐ側ドレイン金属端子２６、Ｐ側アノード金属端子２７）を介して配線基板２１に電気的に接続されている。また、パワーモジュール本体部１００ｂは、Ｎ側ゲート金属端子２８、Ｎ側ソース金属端子２９、Ｎ側ドレイン金属端子３０およびＮ側アノード金属端子３１を介して、配線基板２１に取り付けられている。Ｎ側ゲート金属端子２８、Ｎ側ソース金属端子２９、Ｎ側ドレイン金属端子３０およびＮ側アノード金属端子３１は、ピン状（円柱形状）に形成されている。すなわち、第５実施形態では、樹脂材１０の表面から露出するゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ａ（上端面５ａ、上端面６ａ、上端面７ａ）（図１参照）は、Ｎ側ゲート金属端子２８（Ｎ側ソース金属端子２９、Ｎ側ドレイン金属端子３０、Ｎ側アノード金属端子３１）を介して配線基板２１に電気的に接続されている。
　また、配線基板２１の一方端側には、Ｐ側金属端子３２およびＮ側金属端子３３が設けられている。Ｐ側金属端子３２は、配線基板２１の内部に設けられる導電性金属板からなるバスバー状の配線３４を介して、パワーモジュール本体部１００ａのＰ側ドレイン金属端子２６に接続されている。また、パワーモジュール本体部１００ａのＰ側ソース金属端子２５とＰ側アノード金属端子２７とは、配線基板２１の内部に設けられる配線３４を介して、パワーモジュール本体部１００ｂのＮ側ドレイン金属端子３０に接続されている。また、パワーモジュール本体部１００ｂのＮ側ソース金属端子２９およびＮ側アノード金属端子３１は、配線基板２１の内部に設けられる配線３４を介して、配線基板２１の一方端側に設けられるＮ側金属端子３３に接続されている。
　また、Ｐ側ゲートドライバＩＣ２２は、パワーモジュール本体部１００ａのＰ側ゲート金属端子２４近傍で、かつ、配線基板２１とパワーモジュール本体部１００ａとの間に配置されている。つまり、配線基板２１とパワーモジュール本体部１００ａとの間の間隔は、Ｐ側ゲートドライバＩＣ２２の厚みよりも大きくなるように構成されている。また、Ｐ側ゲートドライバＩＣ２２は、配線基板２１の一方端側に設けられるＰ側制御信号端子３５に接続されている。
　また、Ｎ側ゲートドライバＩＣ２３は、パワーモジュール本体部１００ｂのＮ側ゲート金属端子２８近傍で、かつ、配線基板２１とパワーモジュール本体部１００ｂとの間に配置されている。つまり、配線基板２１とパワーモジュール本体部１００ｂとの間の間隔は、Ｎ側ゲートドライバＩＣ２３の厚みよりも大きくなるように構成されている。また、Ｎ側ゲートドライバＩＣ２３は、配線基板２１の一方端側に設けられるＮ側制御信号端子３６に接続されている。
　なお、Ｐ側ゲートドライバＩＣ２２およびＮ側ゲートドライバＩＣ２３を、それぞれ、パワーモジュール本体部１００ａおよびパワーモジュール本体部１００ｂの金属端子近傍に配置することにより、配線インダクタンスを小さくすることができるので、半導体素子２および３を高周波でスイッチングさせることが可能となる。
　配線基板２１と、パワーモジュール本体部１００ａおよびパワーモジュール本体部１００ｂとは、所定の距離（空間）を隔てて配置されている。配線基板２１と、パワーモジュール本体部１００ａおよびパワーモジュール本体部１００ｂとの間の空間を埋めるように、封止機能を有する絶縁性の樹脂材３７が充填されている。これにより、配線基板２１と、パワーモジュール本体部１００ａおよびパワーモジュール本体部１００ｂとが固定される。また、配線基板２１と、パワーモジュール本体部１００ａおよびパワーモジュール本体部１００ｂとを接続しているＰ側ゲート金属端子２４、Ｐ側ソース金属端子２５、Ｐ側ドレイン金属端子２６、Ｐ側アノード金属端子２７、Ｎ側ゲート金属端子２８、Ｎ側ソース金属端子２９、Ｎ側ドレイン金属端子３０およびＮ側アノード金属端子３１が腐食するのを抑制することが可能となる。また、絶縁性の樹脂材３７の材質は、半導体素子２および半導体素子３の発熱温度等に応じて適切なものが選択される。また、Ｐ側ゲート金属端子２４、Ｐ側ソース金属端子２５、Ｐ側ドレイン金属端子２６、Ｐ側アノード金属端子２７、Ｎ側ゲート金属端子２８、Ｎ側ソース金属端子２９、Ｎ側ドレイン金属端子３０およびＮ側アノード金属端子３１は、本発明のピン状の「端子」の一例である。
　第５実施形態では、上記のように、樹脂材１０の上面から露出されたゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ａ（上端面５ａ、上端面６ａ、上端面７ａ）に電気的に接続される配線基板２１を設けることによって、容易に、配線基板２１を介してゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）に電力を供給することができる。
　また、第５実施形態では、上記のように、樹脂材１０の上面から露出されたゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ａ（上端面５ａ、上端面６ａ、上端面７ａ）を、ピン状のＰ側ゲート金属端子２４（Ｐ側ソース金属端子２５、Ｐ側ドレイン金属端子２６、Ｐ側アノード金属端子２７）により配線基板２１と電気的に接続する。また、ゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ａ（上端面５ａ、上端面６ａ、上端面７ａ）を、Ｎ側ゲート金属端子２８（Ｎ側ソース金属端子２９、Ｎ側ドレイン金属端子３０、Ｎ側アノード金属端子３１）により配線基板２１と電気的に接続する。これにより、ゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ａ（上端面５ａ、上端面６ａ、上端面７ａ）と、配線基板２１とを、容易に電気的に接続することができる。
　（第６実施形態）
　次に、図１７を参照して、第６実施形態について説明する。この第６実施形態では、上記パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂが配線基板２１の表面上に隣接するように配置されていた上記第５実施形態と異なり、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂが配線基板２１の両面に配置されている。
　図１７に示すように、第６実施形態によるパワーモジュール１０７では、パワーモジュール本体部１００ｂとパワーモジュール本体部１００ａとが、配線基板２１の上面と下面とにそれぞれ配置されている。これにより、パワーモジュール本体部１００ａとパワーモジュール本体部１００ｂとが隣接するように配置される上記第５実施形態と比べて、パワーモジュール本体部１００ａとパワーモジュール本体部１００ｂとを接続する配線の長さが小さくなるので、配線インダクタンスを小さくすることができる。その結果、半導体素子２および３を高周波でスイッチングさせることが可能となる。
　また、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂと、配線基板２１との間を封止するように、絶縁性の樹脂材３７ａが設けられている。なお、樹脂材３７ａは、配線基板２１の表面からパワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂの側面の中央部までを覆うように設けられている。これにより、配線基板２１と、パワーモジュール本体部１００ａおよびパワーモジュール本体部１００ｂとを接続しているＰ側ゲート金属端子２４、Ｐ側ソース金属端子２５、Ｐ側ドレイン金属端子２６、Ｐ側アノード金属端子２７、Ｎ側ゲート金属端子２８、Ｎ側ソース金属端子２９、Ｎ側ドレイン金属端子３０およびＮ側アノード金属端子３１が腐食するのを抑制することが可能となる。
　なお、第６実施形態の効果は、上記第５実施形態と同様である。
　（第７実施形態）
　次に、図１８を参照して、第７実施形態について説明する。この第７実施形態では、上記樹脂材３７ａがパワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂの側面の中央部までを覆うように設けられていた上記第６実施形態と異なり、樹脂材３７ｂの上面が、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂの上面と面一になるように設けられている。
　図１８に示すように、第７実施形態によるパワーモジュール１０８では、封止機能を有する絶縁性の樹脂材３７ｂが、樹脂材１０（図１参照）が設けられないパワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂの側面の全面を覆うように設けられている。これにより、樹脂材３７ｂの上面が、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂの上面と面一になる。その結果、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂの上面（ドレイン電極放熱板１）に、容易に、冷却器を取り付けることが可能になる。また、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂをより冷却することが可能となる。
　また、第７実施形態の効果は、上記第５および第６実施形態と同様である。
　（第８実施形態）
　次に、図１９を参照して、第８実施形態について説明する。この第８実施形態では、上記パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂと配線基板２１とがピン状の端子で接続されていた上記第５実施形態と異なり、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂと配線基板２１とがバンプ電極４１で接続されている。
　図１９に示すように、第８実施形態によるパワーモジュール１０９では、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂのゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の上端面４ａ（上端面５ａ、上端面６ａ、上端面７ａ）（図１参照）と、配線基板２１とがバンプ電極４１で接続されている。なお、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂと配線基板２１との間には、樹脂材３７ｃが設けられている。
　第８実施形態では、上記のように、樹脂材１０の上面から露出されたゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ａ（上端面５ａ、上端面６ａ、上端面７ａ）を、配線基板２１とバンプ電極４１により電気的に接続する。これにより、ゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ａ（上端面５ａ、上端面６ａ、上端面７ａ）と配線基板２１との間の間隔を小さくすることができるので、ゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）や配線基板２１が腐食するのを抑制することができる。
　（第９実施形態）
　次に、図２０を参照して、第９実施形態について説明する。この第９実施形態では、上記パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂと配線基板２１とがピン状の端子で接続されていた上記第６実施形態と異なり、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂと配線基板２１とがバンプ４１で接続されている。
　図２０に示すように、第９実施形態によるパワーモジュール１１０では、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂのゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の上端面４ａ（上端面５ａ、上端面６ａ、上端面７ａ）と、配線基板２１とがバンプ４１で接続されている。なお、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂと配線基板２１との間には、樹脂材３７ｄが設けられている。なお、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂと、配線基板２１とをバンプ４１で接続することにより、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂと配線基板２１との間の間隔が小さくなる。これにより、端子などが腐食するのが抑制されるので、樹脂材３７ｄを設けなくてもよい場合もある。
　（第１０実施形態）
　次に、図２１～図２５を参照して、第１０実施形態について説明する。この第１０実施形態では、上記半導体素子２および半導体素子３の両方が設けられる上記第１実施形態と異なり、半導体素子２のみ、設けられている。
　図２１～図２３に示すように、第１０実施形態によるパワーモジュール１１１では、半導体素子３は設けられずに、半導体素子２のみが設けられている。また、図２４に示すように、パワーモジュール１１１の上面には、ゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、および、ドレイン端子６の上端面６ａが樹脂材１０ａから露出している。また、図２５に示すように、パワーモジュール１１１の下面には、ドレイン電極放熱板１が樹脂材１０ａから露出している。
　（第１１実施形態）
　次に、図２６～図３０を参照して、第１１実施形態について説明する。この第１１実施形態では、上記半導体素子２および半導体素子３の両方が設けられる上記第１実施形態と異なり、半導体素子３のみ、設けられている。
　図２６～図２８に示すように、第１１実施形態によるパワーモジュール１１２では、半導体素子２は設けられずに、半導体素子３のみが設けられている。また、図２９に示すように、パワーモジュール１１２の上面には、アノード端子７の上端面７ａおよびドレイン端子６の上端面６ａが樹脂材１０ｂから露出している。また、図３０に示すように、パワーモジュール１１２の下面には、ドレイン電極放熱板１が樹脂材１０ｂから露出している。
　（第１２実施形態）
　次に、図３１～図３３を参照して、第１２実施形態について説明する。この第１２実施形態では、上記１つの半導体素子２および１つの半導体素子３が設けられる上記第１実施形態と異なり、Ｐ側３相のパワーモジュールを構成する３つの半導体素子２が設けられている。
　図３１に示すように、第１２実施形態によるパワーモジュール１１３では、３つの半導体素子２が設けられている。これにより、パワーモジュール１１３は、Ｐ側３相のパワーモジュールを構成している。なお、３つの半導体素子２の下面は、接合材８を介して、１つのＰ電位金属放熱板１１３ａに接続されている。また、図３２に示すように、パワーモジュール１１３の上面には、３つの半導体素子２のそれぞれのゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、および、ドレイン端子を兼用するＰ電位金属端子１１３ｂの上端面が樹脂材１０ｃから露出している。また、図３３に示すように、パワーモジュール１１３の下面には、Ｐ電位金属放熱板１１３ａが樹脂材１０ｃから露出している。なお、Ｐ電位金属放熱板１１３ａは、本発明の「放熱部材」の一例である。
　（第１３実施形態）
　次に、図３４～図３７を参照して、第１３実施形態について説明する。この第１３実施形態では、上記ゲート端子４、ソース端子５およびアノード端子７を取り囲むようにドレイン端子６が設けられていた上記第１実施形態と異なり、ゲート端子４、ドレイン端子１１４ａおよびカソード端子１１４ｃを取り囲むようにソース端子１１４ｂが設けられている。
　図３４～図３７に示すように、第１３実施形態によるパワーモジュール１１４では、ゲート端子４、ドレイン端子１１４ａおよび後述するカソード端子１１４ｃを取り囲むように、６つのソース端子１１４ｂが設けられている。つまり、第１３実施形態によるパワーモジュール１１４は、第１実施形態によるパワーモジュール１００（図１参照）のソース端子５とドレイン端子６とを入れ替えた構造を有している。また、半導体素子３の表面上には、接合材８を介してカソード端子１１４ｃが設けられている。なお、半導体素子２および半導体素子３は、接合材８を介して、ソース電極放熱板１１４ｄの表面上に設けられている。なお、ソース電極放熱板１１４ｄは、本発明の「放熱部材」の一例である。また、樹脂材１０ｄの上面において、ゲート端子４、ドレイン端子１１４ａ、ソース端子１１４ｂおよびカソード端子１１４ｃの上端面が露出されている。
　（第１４実施形態）
　次に、図３８～図４０を参照して、第１４実施形態について説明する。この第１４実施形態では、Ｎ側３相のパワーモジュールを構成する３つの半導体素子２が設けられている。
　図３８に示すように、第１４実施形態によるパワーモジュール１１５では、３つの半導体素子２が設けられている。これにより、パワーモジュール１１５は、Ｎ側３相のパワーモジュールを構成している。なお、３つの半導体素子２の下面は、接合材８を介して、１つのＮ電位金属放熱板１１５ａに接続されている。また、図３９に示すように、パワーモジュール１１５の上面には、３つの半導体素子２のそれぞれのゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子を兼用するＮ電位金属端子１１５ｂの上端面が樹脂材１０ｅから露出している。また、図４０に示すように、パワーモジュール１１５の下面には、Ｎ電位金属放熱板１１５ａが樹脂材１０ｅから露出している。なお、Ｎ電位金属放熱板１１５ａは、本発明の「放熱部材」の一例である。
　（第１５実施形態）
　次に、図４１および図４２を参照して、第１５実施形態について説明する。この第１５実施形態では、上記第１２実施形態によるＰ側３相のパワーモジュール１１３と、上記第１４実施形態によるＮ側３相のパワーモジュール１１５とが設けられている。
　図４１および図４２に示すように、第１５実施形態によるパワーモジュール１１６では、配線基板２１の下面にＰ側３相のパワーモジュール１１３が設けられている。また、配線基板２１の上面にＮ側３相のパワーモジュール１１５が設けられている。また、パワーモジュール１１３のソース端子５は、配線基板２１の内部に設けられる配線３４を介して、パワーモジュール１１５のドレイン端子６に接続されている。なお、配線基板２１の下面には、Ｐ側金属端子３２およびＰ側制御信号端子３５が設けられている。また、配線基板２１の上面には、Ｎ側金属端子３３およびＮ側制御信号端子３６が設けられている。
　（第１６実施形態）
　次に、図４３および図４４を参照して、第１６実施形態について説明する。この第１６実施形態では、上記第１２実施形態（図３１～図３３参照）によるパワーモジュール１１３に、還流ダイオードを追加的に設けている。
　図４３に示すように、第１６実施形態によるパワーモジュール１１７では、還流ダイオードが設けられている。パワーモジュール１１７の上面には、ゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、還流ダイオードのアノード端子７の上端面７ａおよび、ドレイン端子およびカソード端子としての機能も有するＰ電位金属端子１１７ａの上端面が樹脂材１０ｆから露出している。また、図４４に示すように、パワーモジュール１１７の下面には、Ｐ電位金属放熱板１１７ｂが樹脂材１０ｆから露出している。なお、Ｐ電位金属放熱板１１７ｂは、本発明の「放熱部材」の一例である。
　（第１７実施形態）
　次に、図４５および図４６を参照して、第１７実施形態について説明する。この第１７実施形態では、上記第１４実施形態（図３８～図４０参照）によるパワーモジュール１１５に、還流ダイオードを追加的に設けている。
　図４５に示すように、第１７実施形態によるパワーモジュール１１８では、還流ダイオードが設けられている。また、パワーモジュール１１８の上面には、ゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、還流ダイオードのカソード端子１１８ａおよび、ドレイン端子およびアノード端子としての機能も有するＮ電位金属端子１１８ｂが樹脂材１０ｇから露出している。また、図４６に示すように、パワーモジュール１１８の下面には、Ｎ電位金属放熱板１１８ｃが樹脂材１０ｇから露出している。なお、Ｎ電位金属放熱板１１８ｃは、本発明の「放熱部材」の一例である。
　（第１８実施形態）
　次に、図４７～図４９を参照して、第１８実施形態について説明する。この第１８実施形態では、上記１枚の金属板のみからなるドレイン電極放熱板１の表面上に半導体素子２および半導体素子３が設けられる第１実施形態と異なり、絶縁回路基板１１９ａの表面上に半導体素子２および半導体素子３が接合されている。
　図４７～図４９に示すように、第１８実施形態によるパワーモジュール１１９では、絶縁回路基板１１９ａの表面上に、接合材８を介して半導体素子２および半導体素子３が接合されている。なお、絶縁回路基板１１９ａは、セラミクスなどの絶縁体の両面に金属板が貼り付けられた構造を有する。そして、半導体素子２および半導体素子３から発生した熱は、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７から上方に放熱される。また、半導体素子２および半導体素子３から発生した熱は、絶縁回路基板１１９ａの下方からも放熱される。なお、絶縁回路基板１１９ａは、本発明の「放熱部材」の一例である。また、第１８実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
　（第１９実施形態）
　次に、図５０～図５４を参照して、第１９実施形態について説明する。この第１９実施形態では、上記樹脂材１０により外形面が形成されている第１実施形態と異なり、外形面が、ケース状の下側ヒートスプレッダ１１９ｂおよびケース状の上側ヒートスプレッダ１１９ｃにより形成されている。なお、ケース状の下側ヒートスプレッダ１１９ｂおよびケース状の上側ヒートスプレッダ１１９ｃは、導電性および熱伝導性を有する金属からなる。
　図５０および図５１に示すように、第１９実施形態によるパワーモジュール１２０では、絶縁回路基板１１９ａの表面上に、接合材８を介して半導体素子２、半導体素子３、およびドレイン端子６が接合されている。また、半導体素子２の表面上には、ゲート端子４およびソース端子５が接合材８を介して接合されている。また、半導体素子３の表面上には、接合材８を介してアノード端子７が接合されている。
　また、絶縁回路基板１１９ａの下面には、放熱機能を有する下側ヒートスプレッダ１１９ｂが配置されている。下側ヒートスプレッダ１１９ｂは、底面と側面とを有する箱形状（ケース状）に形成されている。また、下側ヒートスプレッダ１１９ｂ上には、接合材８を介して上側ヒートスプレッダ１１９ｃが配置されている。上側ヒートスプレッダ１１９ｃは、上面と側面とを有する箱形状（ケース状）に形成されている。また、上側ヒートスプレッダ１１９ｃの上面には、図５２に示すように、開口部１１９ｄが設けられている。そして、下側ヒートスプレッダ１１９ｂと上側ヒートスプレッダ１１９ｃとの内部に、半導体素子２および半導体素子３が収納されるように構成されている。これにより、半導体素子２および半導体素子３から発生される熱は、下側ヒートスプレッダ１１９ｂの下面および側面と、上側ヒートスプレッダ１１９ｃの上面および側面とから放熱されるように構成されている。なお、下側ヒートスプレッダ１１９ｂおよび上側ヒートスプレッダ１１９ｃは、本発明の「ケース部」の一例である。
　また、図５３および図５４に示すように、下側ヒートスプレッダ１１９ｂと上側ヒートスプレッダ１１９ｃとの側面には、樹脂注入孔１１９ｅが設けられている。そして、樹脂注入孔１１９ｅから樹脂を注入することにより、下側ヒートスプレッダ１１９ｂおよび上側ヒートスプレッダ１１９ｃと、半導体素子２および半導体素子３との間の空間が、樹脂材１０ｈによって充填される。なお、ゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、ドレイン端子６の上端面６ａおよびアノード端子７の上端面７ａは、樹脂材１０ｈの上面（上側ヒートスプレッダ１１９ｃの開口部１１９ｄ）から露出するように構成されている。
　第１９実施形態では、上記のように、半導体素子２、半導体素子３、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６、および、アノード端子７の側面を覆うように、下側ヒートスプレッダ１１９ｂおよび上側ヒートスプレッダ１１９ｃ内に樹脂材１０ｈを充填する。また、ゲート端子４の上端面４ａ、ソース端子５の上端面５ａ、ドレイン端子６の上端面６ａおよびアノード端子７の上端面７ａを露出させるように、下側ヒートスプレッダ１１９ｂおよび上側ヒートスプレッダ１１９ｃ内に樹脂材１０ｈを充填する。これにより、半導体素子２、半導体素子３、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６、および、アノード端子７が樹脂材１０ｈに覆われる。また、樹脂材１０ｈがさらに下側ヒートスプレッダ１１９ｂおよび上側ヒートスプレッダ１１９ｃに覆われる。これにより、外部からの衝撃に起因してパワーモジュール１２０が破損するのをより抑制することができる。
　（第２０実施形態）
　次に、図５５を参照して、第２０実施形態について説明する。この第２０実施形態では、上記第１９実施形態によるパワーモジュール１２０にヒートシンク１２１ｂが設けられている。
　図５５に示すように、第２０実施形態によるパワーモジュール１２１では、上記第１９実施形態によるパワーモジュール１２０の側面および下面を覆うように、絶縁性の熱伝導グリース１２１ａを介してヒートシンク１２１ｂが接続されている。また、ヒートシンク１２１ｂには、複数のフィン１２１ｃが設けられている。そして、ヒートシンク１２１ｂが設けられることにより、パワーモジュール１２１の熱抵抗を小さくすることができる。さらに、過負荷などに起因する急激な温度上昇による熱的飽和を緩和することができる。これにより、放熱性をより向上させることができる。
　（第２１実施形態）
　次に、図５６～図５８を参照して、第２１実施形態について説明する。この第２１実施形態では、上記絶縁回路基板１１９ａの表面上に、半導体素子２などが設けられる上記第１８実施形態（図４８参照）と異なり、金属板１２２ａの表面上に、半導体素子２などが設けられている。
　図５６～図５８に示すように、第２１実施形態によるパワーモジュール１２２では、金属板１２２ａの表面上に、接合材８を介して半導体素子２、半導体素子３、およびドレイン端子６が接合されている。また、半導体素子２の表面上には、ゲート端子４およびソース端子５が接合材８を介して接合されている。また、半導体素子３の表面上には、接合材８を介してアノード端子７が接合されている。
　また、金属板１２２ａの表面上には、半導体素子２、半導体素子３、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６、および、アノード端子７を取り囲むように、上側ヒートスプレッダ１１９ｃが設けられている。上側ヒートスプレッダ１１９ｃと、半導体素子２、半導体素子３、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６、および、アノード端子７との間の空間は、樹脂材１０ｉが充填されている。この第２１実施形態では、ケース状の下面ヒートスプレッダは設けられておらず、板状の金属板１２２ａにより下側のヒートスプレッダ（放熱板）が形成されている。なお、金属板１２２ａおよび上側ヒートスプレッダ１１９ｃの電位は、半導体素子３の金属板１２２ａ側（カソード側）の電位と略等しい。これにより、外部の回路基板（図示せず）と半導体素子３とを、容易に、電気的に接続することが可能となる。
　（第２２実施形態）
　次に、図５９および図６０を参照して、第２２実施形態について説明する。この第２２実施形態では、上記導電性金属板からなるバスバー状の配線３４が配線基板２１の内部に設けられる上記第５実施形態（図１６参照）と異なり、配線基板２００に微細な配線導体２０６が設けられている。
　図５９および図６０に示すように、第２２実施形態による配線基板２００では、第１層２０１、第２層２０２、第３層２０３および第４層２０４の合計４層から構成されている。各層は、通常のプリント基板に使用されるようなガラスエポキシ樹脂からなる絶縁基板２０５と、絶縁基板２０５の表面上に設けられる微細な配線導体２０６とを含んでいる。また、配線導体２０６は、同一平面（絶縁基板２０５）内において複数（図５９では、３つ）設けられている。なお、微細な配線導体２０６は、銅などからなり、たとえば約１００μｍ以上約２００μｍ以下の幅（厚み）を有する。なお、微細な配線導体２０６の幅（厚み）は、流れる高周波電流の周波数と配線導体２０６の材質とに基づいて算出される高周波電流が流れることが可能な表面からの深さに応じて任意に設定される。また、電気容量に応じて、同一層内の配線導体２０６の数や、配線基板２００の層の数が任意に設定される。なお、絶縁基板２０５を介して積層される２つの配線導体２０６は、それぞれ、本発明の「第１配線導体」および「第２配線導体」の一例である。
　また、配線導体２０６は、高周波電流の向き（Ｘ方向）に沿って延びるように形成されている。また、配線導体２０６は、所定の間隔を隔てて複数設けられており、配線導体２０６間には、配線導体２０６間を絶縁するための樹脂などからなる絶縁層２０７が設けられている。つまり、配線導体２０６と絶縁層２０７とは、Ｙ方向に交互に配置されている。また、各層の配線導体２０６（絶縁層２０７）は、Ｚ方向（上下方向）に沿って並ぶように配置されている。また、配線導体２０６は、スルーホールやビア（図示せず）によって、電気的に同電位になるように構成されている。なお、配線導体２０６と絶縁層２０７とにより、微細配線部２０８が構成されている。
　次に、図５９および図６０を参照して、配線基板２００の製造工程について説明する。
　まず、絶縁基板２０５の表面上に銅箔を接着した後に、エッチング等により複数の微細な配線導体２０６を形成する。その後、配線導体２０６間に樹脂などを注入することにより、絶縁層２０７を形成する。これにより、第１層２０１が形成される。その後、第１層２０１上にプレス方式やビルドアップ方式などにより、第２層２０２が形成される。さらに、同様の手順を繰り返すことにより、第３層２０３以降の層が順次形成される。これにより、配線基板２００が完成される。
　第２２実施形態では、上記のように、高周波電流の流れる方向に沿って延びる複数の微細な配線導体２０６によって微細配線部２０８を構成する。これにより、配線導体を比較的大きな断面積を有する１つの配線により構成する場合と比べて、高周波電流の流れる配線の表面積が大きくなるので、配線導体２０６の表面に熱が集中するのを抑制することができる。また、高周波電流の流れる配線の表面積が大きくなる分、配線の幅（厚み）を小さくすることができるので、配線基板２００を小型化することができる。
　また、第２２実施形態では、上記のように、微細な配線導体２０６は、絶縁層２０７を介して積層するように配置された複数の配線導体２０６を含むことによって、配線導体２０６が、１層である場合と異なり、配線導体２０６の数が増えるので、１つの配線導体２０６を流れる電流の抵抗を小さくすることができる。その結果、配線導体２０６からの発熱量を少なくすることができる。
　（第２３実施形態）
　次に、図６１および図６２を参照して、第２３実施形態について説明する。この第２３実施形態では、上記配線導体２０６がＺ方向（上下方向）に沿って並ぶように配置されている上記第２２実施形態と異なり、配線導体２０６と絶縁層２０７とがＺ方向（上下方向）に沿って交互に配置されている。
　図６１および図６２に示すように、第２３実施形態による配線基板２１０では、配線導体２０６と絶縁層２０７とがＺ方向に沿って交互に配置されている。また、配線導体２０６と絶縁層２０７とがＺ方向に沿って配置される順番は、偶数列と奇数列とで異なっている。これにより、配線導体２０６と絶縁層２０７とをＸ方向から見た場合、配線導体２０６と絶縁層２０７とが千鳥格子状に配置されている。なお、第２３実施形態のその他の構成は、上記第２２実施形態と同様である。
　（第２４実施形態）
　次に、図６３および図６４を参照して、第２４実施形態について説明する。この第２４実施形態では、上記配線導体２０６間に絶縁層２０７が設けられている上記第２２実施形態と異なり、配線導体２０６間に冷却管２２２が設けられている。
　図６３および図６４に示すように、第２３実施形態による配線基板２２０では、配線導体２０６間に樹脂２２１によって外面が覆われるようにモールドされた冷却管２２２が配置されている。また、配線導体２０６（冷却管２２２）は、Ｚ方向（上下方向）から見て重なるように配置されている。なお、配線導体２０６と、樹脂２２１と、冷却管２２２とにより、微細配線部２２３が構成されている。また、第２４実施形態のその他の構成は、上記第２２実施形態と同様である。
　次に、図６３および図６４を参照して、配線基板２２０の製造工程について説明する。
　まず、絶縁基板２０５の表面上に銅箔を接着した後に、エッチング等により複数の微細な配線導体２０６を形成する。その後、予め樹脂２２１によってモールドされている冷却管２２２を配線導体２０６間の絶縁基板２０５の表面に接着する。これにより、第１層２０１が形成される。その後、第１層２０１上に第２層２０２が形成される。さらに、同様の手順を繰り返すことにより、第３層２０３以降の層が順次形成される。これにより、配線基板２２０が完成される。
　第２４実施形態では、上記のように、配線基板２２０を、隣接する配線導体２０６間に配置された冷却管２２２を含むように構成する。配線基板２２０では、配線導体２０６が積層されていることにより、内部の層である第２層２０２および第３層２０３において熱干渉により局所的に熱が発生する場合がある。この場合、熱干渉を避けるためには配線導体２０６間の間隔を大きくすることが考えられる一方、配線導体２０６間の間隔を大きくすると配線基板２２０が大きくなる。そこで、隣接する配線導体２０６間に冷却管２２２を配置して積極的に冷却することができるので、熱集中を軽減することができる。また、配線基板２２０が大きくなるのを抑制することができる。
　（第２５実施形態）
　次に、図６５および図６６を参照して、第２５実施形態について説明する。この第２５実施形態では、上記配線導体２０６（冷却管２２２）がＺ方向（上下方向）から見て重なるように配置されている上記第２４実施形態と異なり、配線導体２０６と冷却管２２２とがＺ方向（上下方向）に沿って交互に配置されている。
　図６５および図６６に示すように、第２３実施形態による配線基板２３０では、配線導体２０６と冷却管２２２とがＺ方向（上下方向）に沿って交互に配置されている。また、配線導体２０６と冷却管２２２とがＺ方向に沿って配置される順番は、偶数列と奇数列とで異なっている。これにより、配線導体２０６と冷却管２２２とをＸ方向から見た場合、配線導体２０６と冷却管２２２とが千鳥格子状に配置されている。なお、第２５施形態のその他の構成は、上記第２４実施形態と同様である。
　（第２６実施形態）
　次に、図６７および図６８を参照して、第２６実施形態について説明する。この第２６実施形態では、上記配線導体２０６がＸ方向に沿って延びるように形成されている第２２実施形態と異なり、配線導体２４１ａおよび２４１ｂが網目状に形成されている。
　図６７に示すように、第２６実施形態による配線基板２４０では、配線導体２４１ａおよび２４１ｂが網目状に形成されている。また、配線導体２４１ａの網目部２４２ａおよび配線導体２４１ｂの２４２ｂ内には、セラミクス、窒化珪素、アルミナ等の誘電率の大きい絶縁体２４３が埋め込まれるように配置されている。また、第１層２０１および第３層２０３には、略同一の網目を有する配線導体２４１ａが設けられている。また、第２層２０２および第４層２０４には、第１層２０１および第３層２０３の網目の位置からＹ方向に半ピッチずれた網目を有する配線導体２４１ｂが設けられている。また、配線導体２４１ａおよび２４１ｂは、絶縁基板２０５を介して積層されている。そして、第１層２０１および第３層２０３は、第２層２０２および第４層２０４に対して、Ｙ方向に半ピッチずれて配置されている。また、配線導体２４１ａおよび２４１ｂは、絶縁基板２０５を貫通するように設けられるビア２４４によって互いに電気的に接続されている。これにより、第１層２０１、第２層２０２、第３層２０３および第４層２０４に設けられる網目状の４層の配線導体２４１ａおよび２４１ｂの電位は略等しくなる。なお、配線導体２４１ａおよび２４１ｂと絶縁体２４３とによって、微細配線部２４５が構成されている。また、配線導体２４１は、本発明の「第１配線導体」および「第２配線導体」の一例である。
　第２６実施形態では、上記のように、絶縁基板２０５を介して積層された４層の配線導体２４１ａおよび２４１ｂを、絶縁基板２０５を貫通するビア２４４によって互いに電気的に接続する。これにより、４層の配線導体２４１ａおよび２４１ｂが電気的に接続されているので、４層の配線導体２４１ａおよび２４１ｂのインピーダンスが略等しくなる。その結果、配線導体２４１ａおよび２４１ｂのインピーダンスが局所的に大きくなり、発熱量が増加するのを抑制することができる。
　（第２７実施形態）
　次に、図６９および図７０を参照して、第２７実施形態について説明する。この第２７実施形態では、上記略同一の大きさの網目を有する配線導体２４１ａおよび２４１ｂが各層に設けられている第２６実施形態と異なり、一部に異なる大きさの網目を有する配線導体２５１ａおよび２５１ｂが設けられる。
　図６９および図７０に示すように、第２７実施形態による配線基板２５０では、第１層２０１および第２層２０２に設けられる配線導体２４１ａおよび２４１ｂが網目状に形成されている。また、第３層２０３および第４層２０４にも、網目状に形成される配線導体２５１ａおよび２５１ｂが設けられている。なお、第３層２０３および第４層２０４に設けられる配線導体２５１ａおよび２５１ｂの網目の大きさは、第１層２０１および第２層２０２に設けられる配線導体２４１ａおよび２４１ｂの網目の大きさの半分の大きさになるように形成されている。そして、第３層２０３は、第４層２０４に対して、第３層２０３の網目の位置からＹ方向に半ピッチずれて配置されている。また、配線導体２４１ａおよび２４１ｂと、配線導体２５１ａおよび２５１ｂとは、絶縁基板２０５を貫通するように設けられるビア２５２によって接続されている。これにより、配線導体２４１ａおよび２４１ｂと配線導体２５１ａおよび２５１ｂとの電位は略等しくなる。なお、配線導体２５１は、本発明の「第１配線導体」および「第２配線導体」の一例である。
　（第２８実施形態）
　次に、図７１～図７４を参照して、第２８実施形態について説明する。この第２８実施形態では、上記たとえば第１実施形態のパワーモジュール１００（パワーモジュール本体部１００ａ）を、インバータなどに採用されている電力変換回路３００に適用する。なお、電力変換回路３００は、本発明の「電力変換装置」の一例である。
　図７１に示すように、第２８実施形態による電力変換回路３００は、Ｐ端子３０１、Ｎ端子３０２、Ｕ端子３０３、Ｖ端子３０４、Ｗ端子３０５、および、６つのパワーモジュール本体部１００ａ～１００ｆを含んでいる。なお、６つのパワーモジュール本体部１００ａ～１００ｆが２つずつ３並列接続されることにより、３相フルブリッジ回路が構成されている。
　具体的には、パワーモジュール本体部１００ａとパワーモジュール本体部１００ｂとは、直列に接続されている。また、パワーモジュール本体部１００ｃとパワーモジュール本体部１００ｄとは、直列に接続されている。また、パワーモジュール本体部１００ｅとパワーモジュール本体部１００ｆとは、直列に接続されている。パワーモジュール本体部１００ａ、１００ｃ、１００ｅのドレイン側は、Ｐ端子３０１に接続されている。また、パワーモジュール本体部部１００ａ、１００ｃ、１００ｅのソース側は、それぞれ、Ｕ端子３０３、Ｖ端子３０４、および、Ｗ端子３０５に接続されている。また、パワーモジュール本体部１００ｂ、１００ｄ、１００ｆのドレイン側は、Ｎ端子３０２に接続されている。また、パワーモジュール本体部１００ｂ、１００ｄ、１００ｆのソース側は、それぞれ、Ｕ端子３０３、Ｖ端子３０４、および、Ｗ端子３０５に接続されている。
　また、具体的な構造としては、図７２に示すように、３つのパワーモジュール本体部１００ａ、１００ｃ、１００ｅが、Ｐ電位層３０６に接続されている。また、３つのパワーモジュール本体部１００ｂ、１００ｄ、１００ｆが、Ｎ電位層３０７に接続されている。また、Ｐ電位層３０６とＮ電位層３０７とは、出力電位層３０８に接続されている。
　Ｐ電位層３０６は、２つの絶縁基板３０９と、２つの微細配線部３１０から構成されている。なお、微細配線部３１０は、たとえば上記第２２実施形態～第２７実施形態の微細配線部が用いられる。２つの微細配線部３１０は、ビア３１１により接続されており、電気的に同電位になっている。また、絶縁基板３０９の上面には、パワーモジュール本体部１００ａ、１００ｃ、１００ｅを接続するための接続端子３１２が設けられている。また、微細配線部３１０の一方端には、Ｐ端子３０１が設けられている。
　Ｎ電位層３０７は、２つの絶縁基板３０９と、２つの微細配線部３１０から構成されている。２つの微細配線部３１０は、ビア３１１により接続されており、電気的に同電位になっている。また、絶縁基板３０９の下面には、パワーモジュール本体部１００ｂ、１００ｄ、１００ｆを接続するための接続端子３１２が設けられている。また、微細配線部３１０の一方端には、Ｎ端子３０２が設けられている。
　出力電位層３０８は、図７４に示すように、Ｕ相出力配線３１３、Ｖ相出力配線３１４、Ｗ相出力配線３１５、および、２つの絶縁基板３０９（図７２参照）からなる。Ｕ相出力配線３１３、Ｖ相出力配線３１４およびＷ相出力配線３１５は、２つの絶縁基板３０９に挟まれるように配置されている。また、Ｕ相出力配線３１３、Ｖ相出力配線３１４およびＷ相出力配線３１５の一方端には、それぞれ、Ｕ端子３０３、Ｖ端子３０４、および、Ｗ端子３０５が設けられている。
　図７２に示すように、出力電位層３０８の上面には、Ｐ電位層３０６が積層され、接続端子３１２と、Ｕ相出力配線３１３、Ｖ相出力配線３１４およびＷ相出力配線３１５とが、スルーホール３１６を介して電気的に接続されている。また、出力電位層３０８の下面には、Ｎ電位層３０７が積層され、接続端子３１２と、Ｕ相出力配線３１３、Ｖ相出力配線３１４およびＷ相出力配線３１５とが、スルーホール３１６を介して電気的に接続されている。そして、Ｐ電位層３０６、Ｎ電位層３０７および出力電位層３０８により、高周波大電流基板３１７が構成される。
　また、パワーモジュール本体部１００ａ～１００ｆのドレイン端子３１８、ゲート端子３１９、ソース端子３２０を、高周波大電流基板３１７の接続端子３１２に接続することにより、図７１に示す３相フルブリッジ回路が構成される。なお、この３相フルブリッジ回路を駆動した場合、Ｐ端子３０１とＮ端子３０２との配線ライン（Ｐ端子３０１から微細配線部３１０を介したパワーモジュール本体部１００ａ～１００ｆまでの間の配線ライン、Ｎ端子３０２から微細配線部３１０を介したパワーモジュール本体部１００ａ～１００ｆまでの間の配線ライン）には、パワーモジュール本体部１００ａ～１００ｆのスイッチング周波数に応じた矩形波状の高周波電流が流れる。
　ここで、近年では、ＳｉＣやＧａＮなどの新材料による電力用半導体素子の開発が進んでいる。これらの新材料を利用した場合のスイッチング周波数は、数１００Ｈｚ～１ＭＨｚになるとも言われており、配線におけるインピーダンスの不均一による配線表面部の熱集中という問題が顕在化する傾向にある。そこで、上記のように、高周波大電流基板３１７に微細配線部３１０を適用することにより、配線のインピーダンスを均一化することが可能となるので、配線表面の熱集中を軽減することが可能となる。その結果、電力変換装置を小型化することが可能となる。
　（第２９実施形態）
　次に、図７５を参照して、第２９実施形態について説明する。この第２９実施形態では、上記配線基板の内部に導電性金属板からなるバスバー状の配線が用いられている上記第５実施形態と異なり、配線基板に上面溝３５３が設けられる導体３５１を含む配線３５０が用いられている。
　図７５に示すように、第２９実施形態による配線３５０は、高周波電流の流れる方向に沿って延びる導体３５１と、絶縁体３５２とから構成されている。導体３５１の上面には、高周波電流の流れる方向に沿って延びる複数の上面溝３５３が設けられている。また、導体３５１は、ｈ０の厚みを有する。また、上面溝３５３は、ｈ１の深さと、ｗ１の幅とを有する。また、上面溝３５３間のピッチは、ｐ１である。
　導体３５１の周囲は、絶縁体３５２に覆われている。また、導体３５１は、導体３５１の厚みｈ０が６００μｍであり、電流の駆動周波数が１００ｋＨｚの場合に、上面溝３５３の深さｈ１がｈ０／３、幅ｗ１がｈ０／３、ピッチｐ１がｈ０となるように溝加工が行われている。これにより、導体３５１は、凹凸形状を有している。なお、導体３５１は、エッチング溶液により溝加工されてもよいし、機械的な切削により溝加工されてもよい。これにより、複数の上面溝３５３の深さｈ１が略同じになるので、電流の駆動周波数が比較的高い１００ｋＨｚの場合でも、導体３５１の断面の全てを電流の通電有効領域として用いることが可能となる。なお、駆動周波数が１００ｋＨｚであり、導体３５１の厚みｈ０が６００μｍである場合、凹凸（上面溝３５３）がない形状に比べて、電流の通電有効領域の断面積が約３０％大きくなる。これにより、導通抵抗が小さくなる。
　第２９実施形態では、上記のように、配線３５０を、高周波電流の流れる方向に沿って延びる凹凸形状を外表面に有する導体３５１を含むように構成することによって、導体３５１の外表面が平坦な場合と比べて、導体３５１の外表面近傍を流れる高周波電流が流れる領域を、表面積が大きくなる分大きくすることができるので、導体３５１を流れる高周波電流の抵抗を小さくすることができる。
　また、第２９実施形態では、上記のように、凹凸形状を有する導体３５１の周囲を取り囲むように形成された絶縁体３５２を含むように配線３５０を構成することによって、導体３５１からの漏電を絶縁体３５２により容易に抑制することができる。
　（第３０実施形態）
　次に、図７６を参照して、第３０実施形態について説明する。この第３０実施形態では、上記導体３５１の上面のみに上面溝３５３が設けられている上記第２９実施形態と異なり、導体３６１の下面にも下面溝３６４が設けられている。
　図７６に示すように、第３０実施形態による配線３６０は、高周波電流の流れる方向に沿って延びる導体３６１と、絶縁体３６２とから構成されている。導体３６１の上面には、高周波電流の流れる方向に沿って延びる複数の上面溝３６３が設けられている。また、下面には、高周波電流の流れる方向に沿って延びる複数の下面溝３６４が設けられている。また、導体３６１は、ｈ０の厚みを有する。また、上面溝３６３は、ｈ１の深さと、ｗ１の幅とを有する。また、上面溝３６３間のピッチは、ｐ１である。また、下面溝３６４は、ｈ２の深さと、ｗ２の幅とを有する。また、下面溝３６４間のピッチは、ｐ２である。
　導体３６１の周囲は、絶縁体３６２に覆われている。導体３６１は、導体３６１の厚みｈ０が６００μｍであり、電流の駆動周波数が１００ｋＨｚの場合に、上面溝３６３の深さｈ１がｈ０／３、幅ｗ１がｈ０／３、ピッチｐ１がｈ０となるように溝加工が行われている。また、導体３６１は、下面溝３６４の深さｈ２がｈ０／３、幅ｗ２が２ｈ０／３、ピッチｐ１がｈ０／２となるように溝加工が行われている。これにより、導体３６１は、凹凸形状を有している。なお、導体３６１は、エッチング溶液により溝加工されてもよいし、機械的な切削により溝加工されてもよい。これにより、複数の上面溝３６３の深さｈ１が略同じになるとともに、複数の下面溝３６４の深さｈ２が略同じになるので、電流の駆動周波数が比較的高い１００ｋＨｚの場合でも、導体３５１の断面の全てを電流の通電有効領域として用いることが可能となる。なお、駆動周波数が１００ｋＨｚであり、導体３５１の厚みｈ０が６００μｍである場合、凹凸（上面溝３６３、下面溝３６４）がない形状に比べて、電流の通電有効領域の断面積が約６０％大きくなる。これにより、導通抵抗が小さくなる。
　（第３１実施形態）
　次に、図７７～図７９を参照して、第３１実施形態について説明する。この第３１実施形態では、配線基板４００に冷却孔４０７が設けられている。
　図７７に示すように、第３１実施形態による配線基板４００には、絶縁層４０２、１層目の導体配線４０３、２層目の導体配線４０４、３層目の導体配線４０５、および、電極４０６から構成されている。なお、電極４０６には、たとえば上記第１実施形態のパワーモジュール１００が接続されている。
　３層目の導体配線４０５の表面上には、絶縁層４０２を介して２層目の導体配線４０４が配置されている。また、２層目の導体配線４０４の表面上には、絶縁層４０２を介して１層目の導体配線４０３が配置されている。２層目の導体配線４０４の上面に設けられる絶縁層４０２、２層目の導体配線４０４、２層目の導体配線４０４の下面に設けられる絶縁層４０２、および、３層目の導体配線４０５を貫通するように冷却孔４０７が設けられている。また、冷却孔４０７には、孔全体を埋めるように、銅、銀、ニッケルなどが充填されており、冷却孔４０７と充填された銅（銀、ニッケルなど）により、サーマルビアが構成されている。なお、冷却孔４０７は、本発明の「冷却構造」の一例である。
　また、図７７および図７８に示すように、冷却孔４０７は、円形状に形成されている。また、冷却孔４０７は、３本で１組とし、１組の冷却孔４０７が２列配置されている。また、図７９に示すように、２層目の導体配線４０４には、平面的に見て、３本に均等に分岐される分岐配線部４０８が設けられている。また、隣接する分岐配線部４０８間に、冷却孔４０７との干渉を避けるための開口部４０４ａが設けられている。開口部４０４ａには、銅などが充填される冷却孔４０７と分岐配線部４０８とを絶縁するための絶縁体が充填されている。これにより、２層目の導体配線４０４が、冷却孔４０７を充填する銅、銀、ニッケルに接触するのが抑制される。
　第３１実施形態では、上記のように、１層目の導体配線４０３、２層目の導体配線４０４の近傍に冷却孔４０７を設けることによって、パワーモジュール１００から発生される熱を、冷却孔４０７を介して放熱することができる。
　（第３２実施形態）
　次に、図８０を参照して、第３２実施形態について説明する。この第３２実施形態では、上記第３１実施形態の冷却孔４０７に空冷用冷却器４１２が設けられている。
　図８０に示すように、第３２実施形態による配線基板４１０の冷却孔４０７の上面および下面には、それぞれ、複数のフィン４１１が設けられる空冷用冷却器４１２が設けられている。なお、空冷用冷却器４１２は、本発明の「冷却器」の一例である。また、第３２実施形態のその他の構成は、上記第３１実施形態と同様である。
　第３２実施形態では、上記のように、冷却孔４０７に接続された空冷用冷却器４１２を設けることによって、配線基板４１０に接続されるパワーモジュール１００から発生する熱が、冷却孔４０７を介して空冷用冷却器４１２により空気中に放熱されるので、放熱量を増加させることができる。
　（第３３実施形態）
　次に、図８１を参照して、第３３実施形態について説明する。この第３３実施形態では、上記第３１実施形態の冷却孔４０７に液冷用冷却器４２１が設けられている。
　図８１に示すように、第３１実施形態による配線基板４２０の冷却孔４０７の下面には、液冷用冷却器４２１が設けられている。なお、液冷用冷却器４２１は、本発明の「冷却器」の一例である。また、第３３実施形態のその他の構成は、上記第３１実施形態と同様である。
　第３３実施形態では、上記のように、冷却孔４０７に接続された液冷用冷却器４２１を設けることによって、配線基板４２０に接続されるパワーモジュール１００から発生する熱が、冷却孔４０７を介して液冷用冷却器４２１により冷却されて放熱されるので、放熱量をより増加させることができる。
　また、上述した第３１～第３３実施形態では、２層目の導体配線４０４に、３本に均等に分岐される分岐配線部４０８を設ける。そして、分岐配線部４０８を避けた状態で、３本の分岐配線部４０８の近傍に２列の冷却孔４０７が配置されている。これにより、導体配線４０４の通電の抵抗を増大させることなく、導体配線４０４の分岐により熱分散が可能となるので、導体配線４０４を冷却孔４０７により効果的に冷却することが可能となる。また、熱分散が可能となる分、空冷用冷却器４１２または液冷用冷却器４２１の単位面積当たりの冷却能力を小さくしても十分に冷却可能となり、その分空冷用冷却器４１２または液冷用冷却器４２１を小型化することができる。
　（第３４実施形態）
　次に、図８２～図８４を参照して、第３４実施形態の液冷式冷却器５００について説明する。なお、液冷式冷却器５００の上面に、たとえば上記第１実施形態のパワーモジュール１００が配置される。なお、液冷式冷却器５００は、本発明の「冷却構造」の一例である。
　図８２および図８３に示すように、第３４実施形態による液冷式冷却器５００は、冷却板ベース５０１と、冷却板ベース５０１の上面に設けられる冷却板フタ５０２と、下面に設けられる冷却板底板５０３と、冷却板ベース５０１の側面に設けられるパイプ５０４とから構成されている。なお、パイプ５０４は、ジョイント（継手）でもよい。冷却板ベース５０１と冷却板底板５０３とは、冷却板ベース５０１の裏面５０１ａと、冷却板底板５０３のロウ付け面５０３ａとがロウ付けされることにより、組み合わされている。また、冷却板ベース５０１と冷却板フタ５０２とは、冷却板ベース５０１の表面５０１ｂと、冷却板フタ５０２の絶縁接着面５０２ａとが、絶縁接着されることにより、組み合わされている。なお、冷却板ベース５０１と冷却板フタ５０２とが絶縁接着により絶縁されていることにより、液冷式冷却器５００の上面に設けられる上記第１実施形態のパワーモジュール１００が電位を持っている場合でも、パワーモジュール１００の電位が冷却板ベース５０１に短絡するのが抑制される。
　また、図８４に示すように、冷却板ベース５０１の裏面側には、冷媒用流路５０１ｃが設けられている。また、冷媒用流路５０１ｃとパイプ５０４の内部５０４ａとは、接続されており、液冷式冷却器５００の冷媒用流路が構成されている。
　（第３５実施形態）
　次に、図８５および図８６を参照して、第３５実施形態について説明する。この第３５実施形態では、上記冷却板ベース５０１および冷却板フタ５０２の表面が平坦な上記第３４実施形態と異なり、冷却板ベース５１１および冷却板フタ５１３の表面に凹凸が設けられている。なお、液冷式冷却器５１０は、本発明の「冷却構造」の一例である。
　図８５および図８６に示すように、第３５実施形態による液冷式冷却器５１０の冷却板ベース５１１の上面には、矩形形状の断面を有する複数の凹部５１２が設けられている。また、冷却板フタ５１３の冷却板ベース５１１と対向する下面には、矩形形状の断面を有する複数の凸部５１４が設けられている。そして、冷却板ベース５１１の凹部５１２と、冷却板フタ５１３の凸部５１４とが嵌合されるように構成されている。これにより、冷却板ベース５１１と冷却板フタ５１３との接触面積が大きくなるので、放熱量を増加させることが可能となる。なお、凹凸の形は、冷却板ベース５１１と冷却板フタ５１３との接触面積を大きくする形状であれば、矩形形状の断面に限らず、たとえばノコギリ波形状の断面でもよい。なお、第３５実施形態のその他の構成は、上記第３４実施形態と同様である。
　（第３６実施形態）
　次に、図８７および図８８を参照して、第３６実施形態について説明する。この第３６実施形態では、上記冷却板フタ５０２が設けられる上記第３４実施形態と異なり、液冷式冷却器５２０に冷却板フタが設けられない。なお、液冷式冷却器５２０は、本発明の「冷却構造」の一例である。
　図８７および図８８に示すように、第３６実施形態による液冷式冷却器５２０の冷却板ベース５０１の上面には、冷却板フタ（図８２参照）は設けられずに、直接パワーモジュール１００が複数設けられている。なお、冷却板ベース５０１とパワーモジュール１００とは、絶縁接着により組み合わされている。これにより、冷却板ベース５０１とパワーモジュール１００とは、絶縁される。なお、第３６実施形態のその他の構成は、上記第３４実施形態と同様である。
　第３６実施形態では、冷却板ベース５０１の上面に、冷却板フタ（図８２参照）を設けずに、直接パワーモジュール１００を複数設ける。これにより、パワーモジュール１００と冷却板ベース５０１との間の熱抵抗を小さくすることができるので、液冷式冷却器５２０の放熱能力を向上させることができる。
　（第３７実施形態）
　次に、図８９および図９０を参照して、第３７実施形態について説明する。この第３７実施形態では、上記冷却板ベース５１１の上面が平坦な上記第３６実施形態と異なり、冷却板ベース５１１の上面に凹部５１２が設けられている。なお、液冷式冷却器５３０は、本発明の「冷却構造」の一例である。
　図８９および図９０に示すように、第３７実施形態による液冷式冷却器５３０の冷却板ベース５１１の上面には、断面が矩形形状の凹部５１２が設けられている。また、パワーモジュール１００の下面（ドレイン電極放熱板１）には、冷却板ベース５１１の凹部５１２に嵌合可能であり、断面が矩形形状の凸部１００ｇが設けられている。そして、冷却板ベース５１１の凹部５１２と、パワーモジュール１００の凸部１００ｇとが嵌合される。なお、凹凸の形は、冷却板ベース５１１とパワーモジュール１００との接触面積を大きくする形状であれば、矩形形状の断面に限らず、たとえばノコギリ波形状の断面でもよい。なお、第３７実施形態のその他の構成は、上記第３６実施形態と同様である。
　第３７実施形態では、上記のように、パワーモジュール１００のドレイン電極放熱板１には、凸部１００ｇが形成されており、冷却板ベース５１１の上面には、ドレイン電極放熱板１の凸部１００ｇに嵌合可能な凹部５１２を形成する。これにより、パワーモジュール１００のドレイン電極放熱板１と、冷却板ベース５１１とが接触する面積を大きくすることができるので、パワーモジュール１００から冷却板ベース５１１への放熱量を増加させることができる。
　（第３８実施形態）
　次に、図９１を参照して、第３８実施形態について説明する。この第３８実施形態では、冷却板ベース５４１の内部に仕切り板５４３が設けられている。なお、液冷式冷却器５４０は、本発明の「冷却構造」の一例である。
　図９１に示すように、第３８実施形態による液冷式冷却器５４０の冷却板ベース５４１の上面には、凸部５４２が設けられている。また、パワーモジュール１００のドレイン電極放熱板１の下面には、冷却板ベース５４１の凸部５４２と嵌合可能な凹部１００ｈが形成されている。なお、ドレイン電極放熱板１の凹部１００ｈは、半導体素子２（半導体素子３）に対応する位置に設けられている。また、冷却板ベース５４１の半導体素子２（半導体素子３）に対応する領域には、仕切り板５４３が設けられている。これにより、冷却板ベース５４１の内部を流れる冷媒の流れが、仕切り板５４３の近傍において促進されるので、液冷式冷却器５４０の冷却能力を向上させることが可能となる。
　第３８実施形態では、上記のように、パワーモジュール１００のドレイン電極放熱板１には、凹部１００ｈが形成されており、冷却板ベース５４１の上面には、ドレイン電極放熱板１の凹部１００ｈに嵌合可能な凸部５４２を形成する。これにより、パワーモジュール１００と冷却板ベース５４１の冷媒との間の距離が小さくなるので、パワーモジュール１００から冷却板ベース５４１への放熱量を増加させることができる。
　（第３９実施形態）
　次に、図９２を参照して、第３９実施形態について説明する。この第３９実施形態では、上記ドレイン電極放熱板１に凹部１００ｈが設けられる上記第３８実施形態と異なり、ビア５５２が設けられている。
　図９２に示すように、第３９実施形態では、パワーモジュール１００の半導体素子２が設けられる基板５５１の下面には、上面が封止されたビア５５２が設けられている。なお、このビア（孔）５５２は、基板５５１内の電気的な接続を取るために予め設けられているものを利用する。そして、基板５５１のビア５５２と、液冷式冷却器５６０の冷却板ベース５６１の凸部５６２とが嵌合するように構成されている。これにより、パワーモジュール１００に別途凹部を設けることなく、パワーモジュール１００と冷却板ベース５６１とを嵌合することが可能となる。また、冷却板ベース５６１の半導体素子２（半導体素子３）に対応する領域には、冷媒の流れを促進するための仕切り板５６３が設けられている。
　（第４０実施形態）
　次に、図９３および図９４を参照して、第４０実施形態について説明する。この第４０実施形態では、上記半導体素子２（半導体素子３）と端子（ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）とが接合材８で接続される第１実施形態と異なり、半導体素子６０２と端子６０４とが、粒状接合材６０１により接合されている。なお、端子６０４は、たとえば、上記第１実施形態のゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７である。また、半導体素子６０２は、たとえば上記第１実施形態の半導体素子２および半導体素子３である。
　図９３に示すように、電極６００の表面上には、粒状接合材６０１を介して、半導体素子６０２が設けられている。なお、粒状接合材６０１は、電気抵抗が小さい金属粒子６０３（銀粒子、金粒子、銅粒子、アルミニウム粒子など）を含む。また、金属粒子６０３の表面に、ニッケル皮膜やスズ皮膜などを設けてもよい。また、半導体素子６０２の表面上には、粒状接合材６０１を介して端子６０４が設けられている。そして、端子６０４から半導体素子６０２を介して電極６００に電流を流すように構成されている。なお、粒状接合材６０１は、本発明の「接合材」の一例である。また、金属粒子６０３は、本発明の「粒状金属」の一例である。
　次に、図９４を参照して、高周波通電動作時の電流の流れる経路Ａについて説明する。
　端子６０４から半導体素子６０２を介して電極６００に周波数１００ｋＨｚ以上で通電する場合、電流は、表皮効果により、粒状接合材６０１に含まれる金属粒子６０３の表面を選択的に通過する。なお、粒状接合材６０１では、複数の金属粒子６０３が隣接するように配置されているので、図９４に示すように、電流は、金属粒子６０３の表面を通過しながら、端子６０４から半導体素子６０２に流れるとともに、半導体素子６０２から電極６００に流れる。
　第４０実施形態では、上記のように、端子６０４を、金属粒子６０３を含む粒状接合材６０１を介して半導体素子６０２に接合する。これにより、高周波電流は金属粒子６０３の表面近傍を流れるので、複数の金属粒子６０３により高周波電流が流れる経路Ａを増やすことができる。その結果、粒状接合材６０１を介して大電流を流すことができる。また、粒状接合材６０１に含まれる金属粒子６０３の粒子径を調整することにより、粒状接合材６０１を流れる電流容量を調整することができる。
　（第４１実施形態）
　次に、図９５および図９６を参照して、第４１実施形態について説明する。この第４１実施形態では、粒状接合材６１１が接合層６１２の中に含まれている。
　図９５に示すように、電極６００の表面上には、接合材６１０を介して、半導体素子６０２が設けられている。なお、接合材６１０は、接合材６１０の中に分散された電気抵抗が小さい金属粒子６１１と、金属粒子６１１以外の部分である導電性の接合層６１２とを含む。なお、金属粒子６１１は、銀粒子、金粒子、銅粒子、アルミニウム粒子などからなる。また、金属粒子６１１の表面に、ニッケル皮膜やスズ皮膜などを設けてもよい。また、接合層６１２は、スズ系半田、鉛系半田、スズや鉛を主成分とする２次元系や３次元系半田でもよいし、高温接合可能なＡｕ－Ｓｉ系のろう材でもよい。なお、電極６００と半導体素子６０２とを、接合材６１０を高温で溶解させることにより接合する工程において、磁場が上方向から下方向にかけられた状態で接合させることにより、金属粒子６１１が上下方向に隣接した状態で配置される。また、半導体素子６０２の表面上には、接合材６１０を介して端子６０４が設けられている。なお、接合材６１０は、本発明の「接合材」の一例である。また、金属粒子６１１は、本発明の「粒状金属」の一例である。
　次に、図９６を参照して、高周波通電動作時の電流の流れる経路Ａと低周波通電動作時の電流の流れる経路Ｂとについて説明する。
　端子６０４から半導体素子６０２を介して電極６００に周波数１００ｋＨｚ以上で通電する場合（高周波動作時）、電流は、表皮効果により、接合材６１０に含まれる金属粒子６１１の表面（経路Ａ）を選択的に通過する。一方、端子６０４から半導体素子６０２を介して電極６００に周波数１００ｋＨｚ未満で通電する場合（低周波動作時）、電流は、表皮効果の影響は小さいので、金属粒子６１１を通過せずに、接合材６１０の接合層６１２を（経路Ｂ）を流れる。このように、高周波通電動作時および低周波通電動作時の両方において通電抵抗が小さい経路を確保することが可能となる。
　第４１実施形態では、上記のように、金属粒子６１１が分散された導電性の接合層６１２を含むように接合材６１０を構成する。これにより、高周波動作時は、電流は、金属粒子６１１を介して流れる。また、低周波動作時には、電流は、接合層６１２を介して流れる。これにより、高周波動作時と低周波動作時との両方の動作時に電流を流すことができる。また、金属粒子６１１と導電性の接合層６１２との混合比、または、金属粒子６１１の粒子径を調整することにより、高周波電流の電流容量と低周波電流の電流容量とを調整することができる。
　（第４２実施形態）
　次に、図９７～図１０３を参照して、第４２実施形態による大電流端子台７００ついて説明する。この第４２実施形態では、大電流端子台７００には、たとえば上記第１実施形態のパワーモジュール１００が設けられるインバータ部７１０およびコンバータ部７２０が接続される。
　図９７および図９８に示すように、大電流端子台７００には、接続端子部７０１と絶縁性の樹脂部７０２とが設けられている。接続端子部７０１には、図９９に示すように、２つの孔７０３が設けられている。また、図１００に示すように、接続端子部７０１には、接続端子部７０１を貫通するように、複数のスリット７０４が設けられている。そして、接続端子部７０１と樹脂部７０２とが、樹脂形成により一体的に形成される際に、接続端子部７０１のスリット７０４に樹脂が充填される。また、接続端子部７０１は、インバータ部７１０と接続するための接続端子部７０１ａと、コンバータ部７２０と接続するための接続端子部７０１ｂとが設けられている。なお、大電流端子台７００は、本発明の「端子台」の一例である。また、樹脂部７０２は、本発明の「絶縁部」の一例である。また、接続端子部７０１ａおよび接続端子部７０１ｂは、それぞれ、本発明の「第１接続端子部」および「第２接続端子部」の一例である。
　また、図９７に示すように、樹脂部７０２には、隣接する２つの接続端子部７０１の絶縁距離を確保するために、段差部７０５が設けられている。
　また、図１０２および図１０３示すように、大電流端子台７００は、インバータ部７１０およびコンバータ部７２０が接続されるように構成されている。なお、インバータ部７１０およびコンバータ部７２０の内部には、たとえば上記第１実施形態のパワーモジュール１００が設けられている。また、インバータ部７１０およびコンバータ部７２０には、大電流でかつ高周波の電流を流すことが可能で、かつ、大電流端子台７００と接続するための端子７１１が設けられている。端子７１１には、孔７１２が設けられている。そして、大電流端子台７００の接続端子部７０１ａおよび接続端子部７０１ｂを、それぞれ、インバータ部７１０およびコンバータ部７２０の端子７１１にネジ７１３によって接続することにより、大電流端子台７００とインバータ部７１０およびコンバータ部７２０とが接続される。なお、端子７１１の孔７１２がタップ孔である場合には、ネジ７１３の裏面よりナットなどでネジ７１３と端子７１１とを締結することが可能である。
　第４２実施形態では、上記のように、大電流端子台７００は、金属製の複数の接続端子部７０１と、隣接する接続端子部７０１間を絶縁するための樹脂製の樹脂部７０２とを含み、接続端子部７０１と樹脂部７０２との境界に段差部７０５を形成する。これにより、接続端子部７０１と樹脂部７０２との間の絶縁距離を段差部７０５により大きくすることができるので、接続端子部７０１間のピッチを小さくすることができる。これにより、大電流端子台７００を小さくすることができる。
　また、第４２実施形態では、上記のように、大電流端子台７００の接続端子部７０１が、スリット７０４を含み、スリット７０４に、樹脂部７０２を構成する樹脂と同じ樹脂を充填することによって、スリット７０４に充填される樹脂により、容易に、接続端子部７０１を大電流端子台７００に固定することができる。
　また、第４２実施形態では、上記のように、大電流端子台７００の接続端子部７０１を、インバータ部７１０が接続される接続端子部７０１ａと、コンバータ部７２０が接続される接続端子部７０１ｂとを含むように構成する。これにより、インバータ部７１０とコンバータ部７２０とを、それぞれ、接続端子部７０１ａと接続端子部７０１ｂとを介して、容易に、大電流端子台７００に接続することができる。
　（第４３実施形態）
　次に、図１０４～図１１２を参照して、第４３実施形態について説明する。この第４３実施形態では、接続端子部７３１にバネ端子７３４が設けられている。
　図１０４～図１０６に示すように、大電流端子台７３０には、接続端子部７３１と樹脂部７３２とが設けられている。接続端子部７３１には、図１０９および図１１０に示すように、４つの溝部７３３が設けられている。そして、図１０６に示すように、接続端子部７３１の溝部７３３には、バネ端子７３４が取り付けられている。なお、図１０４に示すように、樹脂部７３２には、取り付け用の孔７３５が設けられている。また、大電流端子台７３０は、本発明の「端子台」の一例である。また、樹脂部７３２は、本発明の「絶縁部」の一例である。
　また、図１１１および図１１２示すように、大電流端子台７３０は、インバータ部７１０およびコンバータ部７２０を覆うケースや冷却器（図示せず）などの筐体にネジ７３６により取り付けられる。そして、大電流端子台７３０は、インバータ部７１０およびコンバータ部７２０の端子７１１に接触するように（押し付けられるように）構成されている。これにより、大電流端子台７３０とインバータ部７１０およびコンバータ部７２０の端子７１１とを接続するためのネジが不要になる。一方、大電流端子台７３０とインバータ部７１０およびコンバータ部７２０の端子７１１とが固定されていないので、大電流端子台７３０と端子７１１との接触圧がばらつく。しかしながら、バネ端子７３４が設けられることにより、大電流端子台７３０と端子７１１との電気的な接続を安定させることが可能となる。
　なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
　たとえば、上記第１～第４３実施形態では、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子およびアノード端子（カソード端子）の略平坦な上端面が樹脂材から露出する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子およびアノード端子（カソード端子）のうちの少なくとも１つの略平坦な上端面が樹脂材から露出していればよい。
　また、上記第１～第４３実施形態では、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子およびアノード端子（カソード端子）の略平坦な上端面が互いに同じ高さを有する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子およびアノード端子（カソード端子）の略平坦な上端面の高さが互いに異なっていてもよい。
　また、上記第１～第４３実施形態では、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子およびアノード端子（カソード端子）が柱形状を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子およびアノード端子（カソード端子）が柱形状以外の形状を有していてもよい。
　また、上記第１～第４３実施形態では、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子およびアノード端子（カソード端子）の略平坦な上端面が樹脂材の上面と略同じ高さを有する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子およびアノード端子（カソード端子）の略平坦な上端面が樹脂材の上面から突出していてもよい。
　また、上記第１～第４３実施形態では、ドレイン端子が、ゲート端子、ソース端子およびアノード端子から離間している例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子およびアノード端子が近接していてもよい。
　また、上記第１～第４３実施形態では、半導体素子として、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を主成分とするＳｉＣ基板上に形成され、高周波スイッチング可能なＦＥＴを用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、半導体素子として、窒化ガリウム（ＧａＮ）を主成分とするＧａＮ基板上に形成され、高周波スイッチング可能なＦＥＴを用いてもよい。また、半導体素子として、シリコン（Ｓｉ）を主成分とするＳｉ基板上に形成されるＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜型電界効果トランジスタ）を用いてもよい。また、半導体素子として、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を用いてもよい。
　また、上記第１～第４３実施形態では、還流ダイオードとして、ファーストリカバリーダイオード（ＦＲＤ）を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、半導体素子として、ショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）を用いてもよい。さらに、還流ダイオードであれば、その他のダイオードでもよい。
　また、上記第１～第３９実施形態では、接合材が、Ａｕ－２０Ｓｎ、Ｚｎ－３０Ｓｎ、Ｐｂ－５Ｓｎ、有機層被服ナノＡｇ粒子などからなる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、接合材として、半田箔やクリーム半田を用いてもよい。
　また、上記第３１～第３３実施形態では、冷却孔に、銅、銀、ニッケルなどが充填されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、銅、銀、ニッケルなどが充填されずに冷却孔だけでもよい。
　また、上記第４２および第４３実施形態では、インバータ部およびコンバータ部に電力変換装置としてのパワーモジュールが設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、インバータ部およびコンバータ部以外の電子機器に、本発明の電力変換装置としてのパワーモジュールを設けてもよい。

Claims (40)

  1. 　電極を有する電力変換用半導体素子と、
    　前記電力変換用半導体素子の電極に電気的に接続され、側面と略平坦な上端面とを有する電極用導体と、
    　前記電力変換用半導体素子と前記電極用導体の側面とを覆う樹脂からなる封止材とを備え、
    　前記封止材は、前記封止材の上面において、前記電極用導体の略平坦な上端面を露出させるとともに、露出された前記電極用導体の前記上端面において外部との電気的接続が行われるように構成されている、電力変換装置。
  2. 　前記電極用導体は、複数設けられ、
    　前記複数の電極用導体の前記封止材の上面から露出される略平坦な上端面は、互いに略同じ高さを有する、請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 　前記電極用導体は、上方に延びる柱形状を有するとともに、前記柱形状の上端面が略平坦に形成されている、請求項１または２に記載の電力変換装置。
  4. 　前記封止材の上面から露出される前記電極用導体の略平坦な上端面は、前記封止材の上面と略同じ高さを有する、請求項１に記載の電力変換装置。
  5. 　前記電力変換用半導体素子の電極は、前記電力変換用半導体素子の主表面に設けられた表面電極と、前記電力変換用半導体素子の裏面に設けられた裏面電極とを含み、
    　前記電極用導体は、
    　前記電力変換用半導体素子の主表面において前記表面電極に接合材を介して接続された状態で上方に延びるとともに、前記封止材の上面から露出される略平坦な上端面を有する第１電極用導体と、
    　前記電力変換用半導体素子の裏面の前記裏面電極に電気的に接続された状態で前記電力変換用半導体素子から離間した位置から上方に延びるとともに、前記封止材の上面から露出される略平坦な上端面を有する第２電極用導体とを含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  6. 　前記電力変換用半導体素子は、制御電極と第１電極と第２電極とを有する電圧駆動型トランジスタ素子を含み、
    　前記第１電極用導体は、前記電圧駆動型トランジスタ素子の主表面において、前記制御電極および前記第１電極の少なくともいずれかからなる前記表面電極に前記接合材を介して接続された状態で上方に延びるとともに、前記略平坦な上端面を有する第１トランジスタ電極用導体を含み、
    　前記第２電極用導体は、前記電圧駆動型トランジスタ素子の裏面の前記第２電極からなる前記裏面電極に電気的に接続された状態で、前記電圧駆動型トランジスタ素子から離間した位置から上方に延びるとともに、前記略平坦な上端面を有する第２トランジスタ電極用導体を含み、
    　前記封止材は、前記電圧駆動型トランジスタ素子と、前記第１トランジスタ電極用導体および前記第２トランジスタ電極用導体の側面とを覆うとともに、前記封止材の上面において、前記第１トランジスタ電極用導体および前記第２トランジスタ電極用導体の略平坦な上端面を露出させるように形成されている、請求項５に記載の電力変換装置。
  7. 　前記第１電極はソース電極であり、前記第２電極はドレイン電極であり、
    　前記第１トランジスタ電極用導体は、前記電圧駆動型トランジスタ素子の主表面において前記制御電極および前記ソース電極にそれぞれ接続され、上方に延びるとともに、略平坦な上端面を有する制御電極用導体およびソース電極用導体を含み、
    　前記第２トランジスタ電極用導体は、前記電力変換用半導体素子の裏面の前記ドレイン電極に電気的に接続された状態で、前記電圧駆動型トランジスタ素子から離間した位置から上方に延びるとともに、略平坦な上端面を有するドレイン電極用導体を含む、請求項６に記載の電力変換装置。
  8. 　前記封止材は、前記制御電極用導体および前記ソース電極用導体の側面を取り囲むように覆うとともに、前記ドレイン電極用導体の側面の少なくとも一部を覆うように形成されており、
    　前記制御電極用導体、前記ソース電極用導体および前記ドレイン電極用導体の略平坦な上端面は、前記封止材の上面から露出されるように形成されている、請求項７に記載の電力変換装置。
  9. 　前記電圧駆動型トランジスタ素子と前記電極用導体と前記封止材とを含む電力変換装置本体部をさらに備え、
    　前記ドレイン電極用導体は、前記電力変換装置本体部の端部近傍に配置されている、請求項６～８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  10. 　前記電力変換用半導体素子は、第１ダイオード電極および第２ダイオード電極とを有する還流ダイオード素子をさらに含み、
    　前記第１電極用導体は、前記還流ダイオード素子の主表面において前記第１ダイオード電極からなる前記表面電極に前記接合材を介して接続された状態で、上方に延びるとともに、前記略平坦な上端面を有する第１ダイオード電極用導体を含み、
    　前記第２電極用導体は、前記還流ダイオード素子の裏面の前記第２ダイオード電極からなる前記裏面電極に電気的に接続された状態で、前記還流ダイオード素子から離間した位置から上方に延びるとともに、前記略平坦な上端面を有する第２ダイオード電極用導体を含み、
    　前記封止材は、前記還流ダイオード素子と、前記第１ダイオード電極用導体および前記第２ダイオード電極用導体の側面とを覆うとともに、前記封止材の上面において、前記第１ダイオード電極用導体および前記第２ダイオード電極用導体の略平坦な上端面を露出させるように形成されている、請求項５～９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  11. 　前記電力変換用半導体素子と前記電極用導体と前記封止材とを含む電力変換装置本体部をさらに備え、
    　前記封止材は、電力変換装置本体部の外形面を構成するように設けられている、請求項１～１０のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  12. 　前記電力変換用半導体素子および前記電極用導体を取り囲むように設けられたケース部をさらに備え、
    　前記封止材は、前記電力変換用半導体素子と前記電極用導体の側面とを覆うとともに、前記電極用導体の上端面を露出させるように、前記ケース部内に充填されている、請求項１～１０のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  13. 　前記電力変換用半導体素子の裏面側に配置された放熱部材をさらに備える、請求項１～１２のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  14. 　前記放熱部材は、前記電力変換用半導体素子の裏面に接合材を介して接合されている、請求項１３に記載の電力変換装置。
  15. 　前記放熱部材は、絶縁物を含まない金属板により構成されている、請求項１３または１４に記載の電力変換装置。
  16. 　前記封止材は、前記放熱部材を取り囲むとともに前記放熱部材の表面を露出させるように配置されている、請求項１３～１５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  17. 　前記放熱部材に接続された冷却構造をさらに備える、請求項１３～１６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  18. 　前記冷却構造は、前記電力変換用半導体素子の裏面側に配置された放熱部材に絶縁性部材を介して接続されている、請求項１７に記載の電力変換装置。
  19. 　前記冷却構造は、ヒートシンクまたは液冷式冷却器を含む、請求項１７または１８に記載の電力変換装置。
  20. 　前記冷却構造は、液冷式冷却器であり、
    　前記放熱部材の前記冷却構造側の部分には、第１凹凸形状が形成されており、
    　前記液冷式冷却器の前記放熱部材側の部分には、前記放熱部材の第１凹凸形状に嵌合可能な第２凹凸形状が形成されている、請求項１９に記載の電力変換装置。
  21. 　前記冷却構造は、液冷式冷却器であり、
    　前記電力変換用半導体素子の裏面側に配置された前記放熱部材の前記冷却構造側には、凹部が形成されており、
    　前記液冷式冷却器の前記放熱部材側には、前記放熱部材の凹部に嵌合可能な凸部が形成されている、請求項１９に記載の電力変換装置。
  22. 　前記電力変換用半導体素子は、ＳｉＣまたはＧａＮからなる半導体により形成されている、請求項１～２１のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  23. 　前記封止材の上面から露出された前記電極用導体の略平坦な上端面に電気的に接続される配線基板をさらに備える、請求項１～２２のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  24. 　前記封止材の上面から露出された前記電極用導体の略平坦な上端面は、前記配線基板とバンプ電極により電気的に接続されている、請求項２３に記載の電力変換装置。
  25. 　前記封止材の上面から露出された前記電極用導体の略平坦な上端面は、前記配線基板とピン状の端子により電気的に接続されている、請求項２３に記載の電力変換装置。
  26. 　前記配線基板は、冷却構造を有する配線を含む、請求項２３～２５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  27. 　前記冷却構造は、前記配線基板の配線近傍に形成された冷却孔を含む、請求項２６に記載の電力変換装置。
  28. 　前記冷却構造は、前記冷却孔に接続された冷却器をさらに含む、請求項２７に記載の電力変換装置。
  29. 　前記配線基板は、高周波電流の流れる方向に沿って延びる微細な配線導体からなる微細配線部により構成された配線部を含む、請求項２３～２８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  30. 　前記配線導体は、同一平面内で間隔を隔てて隣接するように配置された複数の配線導体を含み、前記配線基板は、隣接する前記配線導体間に配置された冷却管をさらに含む、請求項２９に記載の電力変換装置。
  31. 　前記微細な配線導体からなる微細配線部は、絶縁基板を介して積層するように配置された第１配線導体および第２配線導体を含む、請求項２９または３０に記載の電力変換装置。
  32. 　前記配線基板は、前記絶縁基板を介して積層された前記第１配線導体と前記第２配線導体とを、前記絶縁基板を貫通して互いに電気的に接続する接続配線部をさらに含む、請求項３１に記載の電力変換装置。
  33. 　前記配線基板は、高周波電流の流れる方向に沿って延びる凹凸形状を外表面に有する配線導体を含む、請求項２３に記載の電力変換装置。
  34. 　前記配線基板は、前記凹凸形状を有する配線導体の周囲を取り囲むように形成された絶縁体をさらに含む、請求項３３に記載の電力変換装置。
  35. 　前記電極用導体は、前記電力変換用半導体素子の電極に接合材を介して接合されており、
    　前記接合材は、粒状金属を含む、請求項１～３４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  36. 　前記接合材は、粒状金属が分散された導電性の接合層を含む、請求項３５に記載の電力変換装置。
  37. 　前記電力変換用半導体素子の電極に電気的に接続された端子部と、
    　前記端子部に接続される端子台とをさらに備え、
    　前記端子台は、金属製の複数の接続端子部と、隣接する前記接続端子部間を絶縁するための樹脂製の絶縁部とを含み、
    　前記接続端子部と前記絶縁部との境界には段差部が形成されている、請求項１～３６に記載の電力変換装置。
  38. 　前記端子台の接続端子部は、スリットを含み、
    　前記スリットには、前記絶縁部を構成する樹脂と同じ樹脂が充填されている、請求項３７に記載の電力変換装置。
  39. 　前記電力変換装置は、第１電力変換装置と第２電力変換装置とを含み、
    　前記端子台の接続端子部は、前記第１電力変換装置が接続される第１接続端子部と、前記第２電力変換装置が接続される第２接続端子部とを含む、請求項３７または３８に記載の電力変換装置。
  40. 　複数の電極を有する電力変換用半導体素子と、
    　前記電力変換用半導体素子の複数の電極に電気的に接続され、上方に延びる柱形状を有するとともに略平坦な上端面を有する複数の電極用導体と、
    　前記電力変換用半導体素子の裏面側に配置された放熱部材と、
    　前記電力変換用半導体素子と前記電極用導体の側面とを覆う樹脂からなる封止材とを備え、
    　前記封止材は、前記封止材の上面において、前記柱形状を有する複数の電極用導体の略平坦な上端面を露出させるとともに、露出された前記電極用導体の前記上端面において外部との電気的接続が行われるように構成されており、
    　前記電力変換用半導体素子の主表面側に配置された前記複数の電極用導体の略平坦な上端面と、前記電力変換用半導体素子の裏面側に配置された放熱部材との両方から前記電力変換用半導体素子で発生した熱の放熱が可能なように構成されている、電力変換装置。
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