CN100583430C - 用于半导体设备的连接构件和设有该构件的半导体设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于包括多个排布的半导体模块在内的半导体设备的连接构件和设有该构件的半导体设备。连接器(64)包括信号线(62)嵌合到其中的嵌合孔(65)、形成为将信号线(62)的顶端部分导引到嵌合孔(65)的锥度部分(66)、以及用于将连接器(64)接合到控制衬底(60)的接合部分。锥度部分(66)在信号线(62)插入的那一侧上具有锥度形状。该锥度形状以嵌合孔(65)为中心，在信号线(62)插入的方向上从锥度部分(66)的外周部分向嵌合孔(65)倾斜。
Description
技术领域
本发明涉及连接构件和半导体设备，并具体地涉及用于将多个排布的半导体模块中的每个经由信号线连接到控制设备的连接机构。
背景技术
近年来，诸如混合动力车辆或电动车辆之类的车辆系统已经引起了很多的关注。在这样的车辆系统中，在诸如逆变器和转换器之类的电子部件中使用了许多功率半导体元件。
在这些车辆系统中，从空间节省和有效冷却的角度，多个功率半导体元件和冷却器交替地排布，因此形成上述诸如逆变器或转换器之类的电子部件(此后这样的构造称作“半导体堆(semiconductor stack)”)。
日本专利早期公开No.09-260585公开了一种这样的半导体堆的构造，其中多个从两侧冷却的平坦的半导体元件与冷却剂交替地排布。
该半导体堆被组装成这样，即交替排布的多个功率半导体元件和多个冷却器在功率半导体元件和冷却器排布的方向上从两侧被按压。当将组装半导体堆时，由于各个功率半导体元件和各个冷却器的设计公差，半导体堆内部的各个功率半导体元件在功率半导体元件排布的方向上发生位置偏差。
信号线从多个功率半导体元件中的每个延伸，用于从控制设备接收信号和将信号传输到控制设备。每条信号线都嵌合到与半导体堆相邻布置的控制设备连接器中。
由于半导体堆内各个功率半导体元件在功率半导体元件排布的方向上的位置偏差，信号线不能容易地嵌合到连接器中，这在传统上导致半导体设备的可组装性劣化。
为减小半导体堆内各个功率半导体元件在功率半导体元件排布的方向上的位置偏差，已经构思了例如提高各个功率半导体元件和各个冷却器的尺寸精度，或者使用其他技术来减小各个功率半导体元件的位置公差。但是，位置公差的减小可能引起制造成本的升高。诸如混合动力车辆之类的车辆系统非常需要降低成本降低，因此所期望的是以更简单的技术提高半导体设备的可组装性。
上述日本专利早期公开No.09-260585目标在于减小半导体堆在组装好的状态下的外尺寸。但是，此文件未考虑半导体设备的可组装性这样的问题。
发明内容
为解决以上问题进行了本发明。本发明的一个目的是提供一种连接构件，其能够提高具有半导体堆构造的半导体设备的可组装性。
本发明的另一个目的是提供一种半导体设备，其具有半导体堆的构造并能够用简单技术提高可组装性。
根据本发明，一种连接构件将布置在多个排布的半导体模块与驱动所述多个半导体模块的控制设备之间的多条信号线中的每条连接到所述控制设备和对应的半导体模块中的任一个，且所述连接构件包括：嵌合部分，其形成为嵌合到对应的信号线；和导引部分，其形成为将所述对应的信号线的顶端部分导引到所述嵌合部分。
此外，根据本发明，一种半导体设备包括：多个排布的半导体模块；控制设备，其沿着所述多个排布的半导体模块布置并驱动所述多个半导体模块；多条信号线，其分别布置在所述多个半导体模块与所述控制设备之间；和多个连接构件，其分别将所述多条信号线连接到所述控制设备和所述多个半导体模块中的任一个，且所述多个连接构件中的每个包括形成为嵌合到对应信号线的嵌合部分和形成为将所述对应信号线的顶端部分导引到所述嵌合部分的导引部分。
优选地，所述导引部分具有锥度形状，所述锥度形状形成在所述嵌合部分的外周中并在所述对应的信号线插入的方向上从所述导引部分的外周部分向所述嵌合部分倾斜。
优选地，所述导引部分具有磁化部分，所述磁化部分与所述嵌合部分的外周相邻地形成并对所述对应的信号线的所述顶端部分产生吸引力。
在本发明中，半导体堆由多个排布的半导体模块形成。在半导体堆中，由于多个排布的半导体模块中每个的设计公差以及其他因素，在各个半导体模块中发生在半导体模块排布的方向上的位置偏差。由于各个半导体模块中的位置偏差，当将半导体堆和控制设备组装时，在信号线与信号线所连接到的连接构件的嵌合部分之间发生未对准。
关于在组装具有这种半导体堆构造的半导体设备时信号线与嵌合部分之间的未对准，连接构件的导引部分将对应信号线的顶端部分导引到嵌合部分。因此，根据本发明，可以用简单技术提高具有半导体堆构造的半导体设备的可组装性。
优选地，所述多条信号线中每条的所述顶端部分被磁化以产生对所述磁化部分的吸引力。
在该半导体设备中，进一步增大了导引部分的磁化部分与信号线的顶端部分之间的吸引力。因此，根据该半导体设备，信号线的顶端部分可以更可靠地导引到嵌合部分。
优选地，所述多条信号线中每条的所述顶端部分具有锥度形状。
在该半导体设备中，减小了信号线的顶端部分与连接构件之间的接触部分处的摩擦阻力，从而将信号线的顶端部分平滑地导引到嵌合部分。因此，根据该半导体设备，信号线的顶端部分可以被可靠地导引到嵌合部分。
优选地，所述半导体设备还包括导向部分，其形成为沿着所述对应的信号线插入的方向导引所述对应的信号线的所述顶端部分，所述对应的信号线穿透所述嵌合部分。
在该半导体设备中，连接构件的导向部分沿着信号线插入的方向导引信号线的顶端部分，对应的信号线的顶端部分从连接构件的后侧突出。因此，根据该半导体设备，可以防止信号线的扭曲。
优选地，所述多条信号线中的每条具有至少两个弯曲部分。
在该半导体设备中，一个弯曲部分校正了信号线的顶端部分与嵌合部分之间的未对准，且另一个弯曲部分校正了信号线的顶端部分对信号线插入到嵌合部分中的方向的定向。因此，根据该半导体设备，可以在不引起信号线的任何扭曲的状态下，将信号线的顶端部分嵌合到嵌合部分中。
优选地，所述多条信号线延伸的方向与所述多个排布的半导体模块堆叠的方向不同。
更优选地，所述多条信号线延伸的方向基本垂直于所述多个排布的半导体模块堆叠的方向。
如上所述，根据本发明，提高了在将其上排布有多个半导体模块的半导体堆和控制设备组装时的可组装性。此外，以使用连接构件的简单技术，可以提高具有半导体堆构造的半导体设备的可组装性。
从与附图结合时进行的对本发明的以下详细说明，本发明的前述和其他目的、特征、方面和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是示出根据本发明第一实施例的半导体设备的构造的俯视图。
图2是示意性示出图1所示各个半导体模块的构造的剖视图。
图3是图1所示半导体设备沿着平面III-III的剖视图。
图4是图3所示连接器的放大视图。
图5是图4所示连接器的俯视图。
图6是图1所示半导体设备所应用到的负载驱动设备的示意性框图。
图7是根据本发明第一实施例的第一修改方案的连接器的放大视图。
图8是图7所示连接器的俯视图。
图9是示出本发明第一实施例的第二修改方案中信号线的顶端部分形状的视图。
图10是示出本发明第一实施例的第三修改方案中信号线的顶端部分的视图。
图11是示出根据第一实施例的信号线的修改方案的视图。
图12是示出根据第一实施例的信号线的另一个修改方案的视图。
图13是根据本发明第二实施例的半导体设备的剖视图。
图14是图13所示信号线的放大视图。
图15是根据本发明第二实施例的修改方案的连接器的放大视图。
图16是图15所示连接器的俯视图。
图17是示出根据本发明第二实施例的信号线的修改方案的视图。
图18是示出根据本发明第二实施例的信号线的另一个修改方案的视图。
图19是其中多个半导体模块排布在平面中的半导体设备的侧视图。
图20是其中多个半导体模块排布在平面中的另一种半导体设备的俯视图。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述本发明的实施例。附图中相同或对应的部分设有相同的标号，且其说明将不再重复。
[第一实施例]
图1是示出根据本发明第一实施例的半导体设备的构造的俯视图。如下所述，控制衬底在该附图的前方空间中布置在半导体设备处。但是，为了解释的方便，其在图1中未示出。图3中示出了控制衬底，其将在后面描述。
参考图1，半导体设备1包括半导体模块10-23、冷却器30-37、多个水流管40、板簧42、壳体44、入口46和出口48。
各个半导体模块10-23属于从两侧冷却的半导体模块的类型。在各个半导体模块中，从两侧冷却嵌入在其中的功率半导体元件。排列为两排的半导体模块10-23与冷却器30-37交替地排布。各个半导体模块10-23由与其相邻的冷却器从两侧冷却。
各个冷却器30-37由具有高热传导率的金属构件制成，例如铝。冷却器30-37与半导体模块10-23交替排布，并且冷却器30-37用流过其自身的冷却水从两侧冷却半导体模块10-23。
在冷却器排布的方向上相邻的冷却器之间，多个水流管40布置在排布的半导体模块10-23的两侧上。多个水流管40中的每个都具有在半导体模块10-23和冷却器30-37排布的方向上可伸缩的波纹管结构。多个水流管40是用于允许从入口46取入并从出口48排出的冷却水到达冷却器30-37的水流路径。
板簧42与布置在由半导体模块10-23和冷却器30-37形成的半导体堆的端部处的冷却器30紧密接触，以在半导体堆的部件排布的方向上产生按压力。换言之，在与布置半导体堆的冷却器30处的端部不同的端部处布置的冷却器37与壳体44进行接触，且由板簧42产生的按压力使得半导体堆在半导体堆的部件排布的方向上被按压。壳体44由具有一定刚度的金属构件制成，例如铝或铁。
在半导体设备1中，半导体模块10-23和冷却器30-37交替地排布，并在半导体模块和冷却器排布的方向上由板簧42从两侧按压，以形成半导体堆。因此，各个半导体模块10-23和与其相邻的冷却器紧密接触，这提高了对振动的阻力和半导体设备1的冷却性。
图2是示意性地示出图1所示的各个半导体模块10-23的构造的剖视图。参考图2，各个半导体模块10-23包括半导体元件51、电极52、53、绝缘板54、55以及成型树脂56。
半导体元件51是诸如功率晶体管或二极管之类的功率元件。电极52、53被布置成从两侧将半导体元件51夹在其间。电极52、53由诸如铜之类的具有高热传输性能的导体制成。电极52、53也充当将半导体元件51处产生的热传递到冷却器的散热器。
设置绝缘板54、55以将电极52、53和与其相邻的冷却器(未示出)绝缘。成型树脂56密封半导体元件51、电极52、53以及绝缘板54、55。
图3是图1所示半导体设备1沿着平面III-III的剖视图。在图3中，未示出板簧42和壳体44。参考图3，半导体设备1包括由半导体模块10-23(半导体模块10、12、14、16、18、20和22未示出，下同)和冷却器30-37形成的半导体堆、控制衬底60、多条信号线62和多个连接器64。
控制衬底60是用于控制半导体模块10-23的控制设备。控制衬底60沿着半导体堆的部件排布的方向布置，并经由多个连接器64和多条信号线62连接到半导体堆中的半导体模块10-23。
多条信号线62由诸如铝或铜之类的导体制成。使多条信号线62分别从半导体模块10-23在与半导体模块和冷却器堆叠的方向不同的方向上(即如图所示，在与半导体模块和冷却器堆叠的方向基本垂直的方向上)延伸，并分别连接到多个连接器64。多条信号线62在控制衬底60与半导体模块10-23之间传输控制信号和其他各种信号。
多个连接器64由诸如铜之类的导体制成。多个连接器64在与从半导体堆中的半导体模块10-23延伸的信号线分别相对的指定位置处布置在控制衬底60处。多个连接器64中的每个将已经嵌合到其中的对应信号线62电连接到控制衬底60的配线。
图4是图3所示连接器64的放大视图。图5是图4所示连接器64的俯视图。参考图4和5，连接器64包括嵌合孔65、锥度部分66和接合部分67。嵌合孔65是信号线62的顶端部分插入并嵌合到其中的孔。锥度部分66在信号线62插入的那一侧上具有锥度形状。该锥度形状被制成以嵌合孔65为中心，在信号线62插入的方向上从锥度部分66的外周部分向嵌合孔65倾斜。接合部分67是将连接器64电连接到控制衬底60的指定配线的部分，并用焊接等固定到控制衬底60。
如上所述，因为设计公差、当板簧42按压半导体堆时产生的扭曲等，在半导体模块10-23处相对于半导体模块10-23排布的方向可能发生未对准。由于半导体模块10-23的未对准，在每个都布置在控制衬底60的指定位置处的多个连接器64与从半导体模块10-23延伸的多条信号线62之间也发生未对准。
在连接器64处，形成了上述具有锥度形状的锥度部分66。因此，即使信号线66相对于连接器64的嵌合孔65未对准，锥度部分也允许已经与锥度部分66进行接触的信号线62的顶端部分沿着锥度形状被导引到嵌合孔65。
基于半导体模块10-23的容许位置公差来确定锥度部分66的尺寸。
虽然连接器64的平面形状及其锥度部分已被描述为基本圆形，但是连接器64的平面形状和/或其锥度部分66可以是多边形(例如矩形)。
图6是图1所示半导体设备1所应用到的负载驱动设备的示意性框图。参考图6，负载驱动设备100包括蓄电池B、升压转换器110、逆变器120、130、控制设备140、电容器C1、C2、电源线PL1、PL2以及地线SL。
负载驱动设备100安装到例如混合动力车辆。电动发电机MG1被结合到混合动力车辆中用于充当由发动机(未示出，下同)驱动的发电机，而电动发电机MG2被结合到混合动力车辆中用于充当驱动混合动力车辆的驱动轮(未示出，下同)的电动机。
电动发电机MG1、MG2中的每个都是旋转电机，例如三相交流同步发电机。电动发电机MG1使用发动机的输出以产生三相交流电压，并将所产生的三相交流电压输出到逆变器120。此外，电动发电机MG1从逆变器120接收三相交流电压，从而产生驱动力并启动发动机。电动发电机MG2从逆变器130接收三相交流电压，并从而产生车辆的驱动转矩。此外，电动发电机MG2在车辆的能量回收制动期间产生三相交流电压并将其输出到逆变器130。
作为直流电源的蓄电池B是可充电和可放电的蓄电池，例如镍金属氢化物蓄电池或锂离子蓄电池之类的二次电池。蓄电池B将所产生的直流电压输出到升压转换器110，并通过从升压转换器110输出的直流电压来充电。
升压转换器110包括电抗器L、功率晶体管Q1、Q2以及二极管D1、D2。电抗器L的一端连接到电源线PL1，且另一端连接到功率晶体管Q1、Q2的连接点。功率晶体管Q1、Q2由例如绝缘栅双极晶体管(IGBT)构成。功率晶体管Q1、Q2串联连接在电源线PL2与地线SL之间，并在其基极处从控制设备140接收信号PWC。二极管D1、D2分别连接在功率具体管Q1、Q2的集电极与发射极之间，以使电流从发射极流到集电极。
逆变器120包括U相臂122、V相臂124和W相臂126。U相臂122、V相臂124和W相臂126并联连接在电源线PL2与地线SL之间。U相臂122由串联连接的功率晶体管Q11、Q12构成，V相臂124由串联连接的功率晶体管Q13、Q14构成，且W相臂126由串联连接的功率晶体管Q15、Q16构成。各个功率晶体管Q11-Q16由例如IGBT构成。二极管D11-D16分别连接在功率晶体管Q11-Q16的集电极与发射极之间，以使电流从发射极流到集电极。U、V和W相臂中的功率晶体管的连接点分别连接到电动发电机MG1的U、V和W相线圈的线圈端部，这些线圈端部位于与U、V和W相线圈的中性点相对的那侧上。
逆变器130具有类似于逆变器120的构造，并包括U相臂132、V相臂134和W相臂136。U、V和W相臂中功率晶体管的连接点分别连接到电动发电机MG2的U、V和W相线圈的线圈端部，这些线圈端部位于与U、V和W相线圈的中性点相对的那侧上。
对于升压变换器110的上臂和下臂以及逆变器120、130的U、V和W相臂的上臂和下臂，将升压变换器110和逆变器120、130按照上臂对上臂且下臂对下臂而制成模块。半导体模块和冷却器交替地排布以形成图1所示的半导体堆。
电容器C1连接在电源线PL1与地线SL之间以补偿电源线PL1与地线SL之间的电压波动。电容器C2连接在电源线PL2与地线SL之间以补偿电源线PL2与地线SL之间的电压波动。
升压变换器110增加从蓄电池B通过电源线PL1供应的直流电压并将其输出到电源线PL2。具体地，基于来自控制设备140的信号PWC，升压变换器110通过将根据功率晶体管Q2的开关操作流动的电流作为磁场能存储在电抗器L中而增加来自蓄电池B的直流电压，并与功率晶体管Q2关闭的时刻同步地将增加的电压经由二极管D1输出到电源线PL2。此外，基于来自控制设备140的信号PWC，升压变换器110将从逆变器120和/或130通过电源线PL2接收的直流电压降低到蓄电池B的电压电平以对蓄电池B充电。
基于来自控制设备140的信号PWM1，逆变器120将在电动发动机MG1从发动机接收输出时由电动发电机MG1产生的三相交流电压转换为直流电压，并将已转换的直流电压输出到电源线PL2。此外，基于来自控制设备140的信号PWM1，逆变器120将从电源线PL2供应的直流电压转换为三相交流电压，并驱动电动发电机MG1。从而电动发电机MG1被驱动以产生由转矩命令值指定的转矩。
基于来自控制设备140的信号PWM2，逆变器130将从电源线PL2供应的直流电压转换为三相交流电压以驱动电动发电机MG2。从而电动发电机MG2被驱动以产生由转矩命令值指定的转矩。此外，基于来自控制设备140的信号PWM2，并在混合动力车辆的能量回收制动期间，逆变器130将在电动发动机MG2从驱动轮接收转动力时由电动发电机MG2产生的三相交流电压转换为直流电压，并将已转换的直流电压输出到电源线PL2。
控制设备140对应于图3所示的控制衬底60。基于电动发电机MG1、MG2中每个的转矩命令值和电机转速、正从设置在外部且未示出的电子控制单元(ECU)输出的转矩命令值和电机转速、蓄电池B的蓄电池电压、以及电源线PL2与地线SL之间的电压，控制设备140产生用于驱动升压转换器110的信号PWC。控制设备140接着将所产生的信号PWC经由如图3所示的信号线62输出到升压转换器110。
此外，基于电源线PL2与地线SL之间的电压、以及电动发电机MG1的电机电流和转矩命令值，控制设备140产生用于驱动电动发电机MG1的信号PWM1，并接着将所产生的信号PWM1经由如图3所示的信号线62输出到逆变器120。此外，基于电源线PL2与地线SL之间的电压、以及电动发电机MG2的电机电流和转矩命令值，控制设备140产生用于驱动电动发电机MG2的信号PWM2，并接着将所产生的信号PWM2经由如图3所示的信号线62输出到逆变器130。
[第一实施例的第一修改方案]
图7是根据本发明第一实施例的第一修改方案的连接器的放大视图。图8是图7所示连接器的俯视图。参考图7和8，具有如图3所示连接器64构造的连接64A还包括磁化部分68。
磁化部分68与嵌合孔65的外周相邻地形成。磁化部分68对作为导体的信号线62产生吸引力，以将信号线62的顶端部分导引到嵌合孔62。吸引力允许信号线62的顶端部分被更可靠地导引到嵌合孔65。
可以通过直接将位于锥度部分66的嵌合孔65的外周相邻处的区域磁化，或者通过将诸如永磁体之类的另一构件嵌入到位于锥度部分66的嵌合孔65的外周相邻处的区域中，来形成磁化部分68。
[第一实施例的第二修改方案]
图9是示出根据本发明第一实施例的第二修改方案的信号线的顶端部分形状的视图。参考图9，信号线62A具有顶端部分70，其角部被修整使得顶端部分70形成为凸起形状。
当信号线62A为了被导引到嵌合孔65而与连接器64的锥度部分66进行接触时，凸起形状允许信号线62A的顶端部分被平滑地导引到嵌合孔65。
[第一实施例的第三修改方案]
图10是示出根据本发明第一实施例的第三修改方案的信号线的顶端部分的视图。参考图10，信号线62B具有形成为凸起形状并被磁化的顶端部分72。图7所示的连接器64A被用作对应的连接器。
因此，在信号线62B的磁化顶端部分72与连接器64A的磁化部分68之间产生了由于磁力引起的更强的吸引力，这允许信号线62B的顶端部分72更可靠地导引到嵌合孔65。
作为第一实施例的另一个修改方案，如图11所示的信号线62C中，信号线的顶端部分可以形成为球形，而如图12所示的信号线62D中，信号线的顶端部分可以形成为针状。当信号线62C、62D中每个的顶端部分与连接器64的锥形部分进行接触以被导引到嵌合孔65时，这些形状也允许信号线62C、62D的顶端部分平滑地导引到嵌合孔65。
如上所述，根据第一实施例及其修改方案，即使当组装半导体设备1时在信号线62、62A-62D与嵌合部分65之间发生未对准，信号线62、62A-62D仍可以通过锥度部分66或磁化部分68导引到嵌合部分65。因此，不需要费力地将信号线62、62A-62D导引到嵌合部分65，并因此可以用简单构造提高半导体设备1的可组装性。
[第二实施例]
图13是根据本发明第二实施例的半导体设备的剖视图。图13对应于图3，且同图3一样，未示出在半导体堆的部件排布的方向上按压半导体堆的板簧以及容纳半导体堆的壳体。参考图13，具有如图13所示的半导体设备1构造的半导体设备1A设有代替多条信号线62的多条信号线82。
如同第一实施例中的多条信号线62，多条信号线82也由诸如铝或铜之类的导体制成。使多条信号线82分别从半导体模块10-23(半导体模块10、12、14、16、18、20和22未示出，下同)延伸并分别连接到多个连接器64。多条信号线82在控制衬底60与半导体模块10-23之间传输控制信号和其他各种信号。多条信号线82中的每个具有用于防止自身扭曲的两个弯曲部分。
图14是图13所示信号线82的放大视图。参考图14，信号线82包括弯曲部分84、86。弯曲部分84允许信号线82在预定方向上弯曲，而弯曲部分86允许信号线82在与弯曲部分84允许信号线82弯曲的方向大致相反的方向上弯曲。
弯曲部分84允许信号线弯曲，从而校正了信号线82的顶端部分与连接器64的嵌合部分65(未示出)之间的未对准。弯曲部分86允许信号线82在与弯曲部分84允许信号线82弯曲的方向大致相反的方向上弯曲，从而校正了信号线82的顶端部分对信号线82插入到连接器64的嵌合部分65中的方向的定向。因此，信号线82的顶端部分在信号线82没有任何扭曲的状态下嵌合到嵌合部分62中。
半导体设备1A的其他构造类似于根据第一实施例的半导体设备1的构造。
[第二实施例的修改方案]
图15是根据本发明第二实施例的修改方案的连接器的放大视图。图16是图15所示连接器的俯视图。参考图15和16，具有图3所示连接器64构造的连接器64B还包括导向部分88。
导向部分88与嵌合孔65的外周相邻地设置在与形成锥度部分66处的表面相对的表面处。导向部分88可以迫使信号线82的顶端部分(其嵌合到嵌合孔65中并从连接器64的后表面突出)指向信号线82插入到嵌合孔65中的方向。
换言之，如果不能确保嵌合孔65的足够厚度，且不设置导向部分88，则信号线82在倾斜方向上嵌合到嵌合孔65中并被扭曲。但是在本实施例中，通过导向部分88基本确保了嵌合部分的足够厚度，这防止了信号线82的扭曲。
在以上描述中，信号线82具有两个弯曲部分。但是，信号线82可以具有超过两个弯曲部分。此外，作为第二实施例的其他修改方案，信号线可以具有如图17所示的信号线82A或如图18所示的信号线82B的弹簧结构。换言之，弹簧结构允许信号线以连续方式弯曲，并因此可以认为该信号线实质上具有超过两个弯曲部分。
如上所述，根据第二实施例及其修改方案，弯曲部分84校正了信号线82的顶端部分与嵌合部分65之间的未对准，同时弯曲部分86或导向部分88校正了信号线82的顶端部分对信号线82插入到嵌合部分65中的方向的定向。因此，可以防止信号线82的扭曲。
在以上实施例的每个中，使信号线从半导体模块延伸并通过连接器连接到控制衬底。但是，也可以使用这样的构造，其中连接器设在半导体模块处并用来将从控制衬底延伸出的信号线连接到半导体模块。换言之，本发明的应用范围不限制设置连接器的位置(即控制衬底侧或半导体模块侧)。
根据本发明的半导体设备适于诸如混合动力车辆或电动车辆之类的车辆。如上所述，从空间节省及其他的角度，对于混合动力车辆或电动车辆优选的是具有其中半导体元件和冷却器交替排布的半导体堆构造。当为消费者大规模生产混合动力车辆或电动车辆时，更加需要降低制造成本，并因此需要采取强有力的措施来提高可组装性。根据本发明的半导体设备可以提高半导体堆的可组装性，并可能非常有助于降低混合动力车辆或电动车辆的制造成本。
在上述实施例的每个中，已经描述了具有这样的半导体堆构造的半导体设备，其中多个半导体模块和多个冷却剂交替堆叠。但是，如图19和20所示，本发明可以应用于多个半导体模块排布在平面中的情况。
图19是其中多个半导体模块排布在平面中的半导体设备的侧视图。参考图19，半导体设备2包括多个半导体模块90、冷却器92、控制衬底94、多条信号线96和多个连接器64。
多个半导体模块90在冷却器92上排布在平面中。冷却器92冷却多个半导体模块90。控制衬底94沿着多个半导体模块90布置，并布置在多个半导体模块90上方。使多条信号线96分别从多个半导体模块90的上表面延伸到控制衬底94，并分别连接到多个连接器64。
图20是其中多个半导体模块排布在平面中的另一种半导体设备的俯视图。参考图20，具有如图19所示半导体设备2构造的半导体设备2A允许控制衬底94沿着多个半导体模块90其横向上布置。使多条信号线96分别从多个半导体模块90的侧部延伸到控制衬底94，并分别连接到多个连接器64。
对于多个半导体模块90排布在平面中的情况，由于半导体模块90的设计公差、排布中的位置误差和其他因素，在位于控制衬底94的预定位置处的连接器64与从各个半导体模块90延伸的信号线96之间可能发生未对准。但是，根据半导体设备2、2A，信号线96的顶端部分被导引到对应连接器64的嵌合部分65，从而提高可组装性。可以设置连接器64A、64B来代替连接器64，同时可以设置信号线62A-62D、82、82A和82B来代替信号线96。
在以上描述中，连接器64、64A和64B对应于根据本发明的“连接构件”，且锥度部分66和磁化部分68中的每个对应于根据本发明的“导引部分”。
虽然已经详细解释和描述了本发明，但是应清楚理解到这仅仅作为解释和示例而非限制，本发明的精神和范围仅由所附权利要求的项来限制。
此非临时申请基于2005年3月28日递交给日本专利局的日本专利申请No.2005-091973，其整个内容通过引用而被包含于此。
Claims (10)
1.一种连接构件(64、64A、64B)，其将布置在多个排布的半导体模块(10-23、90)与驱动所述多个半导体模块(10-23、90)的控制设备(60、94、140)之间的多条信号线(62、62A-62D、82、82A、82B、96)中的每条连接到所述控制设备(60、94、140)或者与所述信号线对应的半导体模块，所述连接构件包括：
嵌合部分(65)，其形成为嵌合到对应的信号线；和
导引部分(66、68)，其形成为将所述对应的信号线的顶端部分导引到所述嵌合部分(65)。
2.一种半导体设备，包括：
多个排布的半导体模块(10-23、90)；
控制设备(60、94、140)，其沿着所述多个排布的半导体模块(10-23、90)布置并驱动所述多个半导体模块(10-23、90)；
多条信号线(62、62A-62D、82、82A、82B、96)，其分别布置在所述多个半导体模块(10-23、90)与所述控制设备(60、94、140)之间；和
多个连接构件(64、64A、64B)，其分别将所述多条信号线(62、62A-62D、82、82A、82B、96)连接到所述控制设备(60、94、140)或者所述多个半导体模块(10-23、90)，其中
所述多个连接构件(64、64A、64B)中的每个包括
嵌合部分(65)，其形成为嵌合到对应的信号线；和
导引部分(66、68)，其形成为将所述对应的信号线的顶端部分导引到所述嵌合部分(65)。
3.根据权利要求2所述的半导体设备，其中所述导引部分(66)具有锥度形状，所述锥度形状形成在所述嵌合部分(65)的外周中并在所述对应的信号线插入的方向上从所述导引部分(66)的外周部分向所述嵌合部分(65)倾斜。
4.根据权利要求2所述的半导体设备，其中所述导引部分(68)具有磁化部分(68)，所述磁化部分(68)与所述嵌合部分(65)的外周相邻地形成并对所述对应的信号线的所述顶端部分产生吸引力。
5.根据权利要求4所述的半导体设备，其中所述多条信号线(62B)中每条的所述顶端部分被磁化以产生对所述磁化部分(68)的吸引力。
6.根据权利要求2所述的半导体设备，其中所述多条信号线(62A-62D)中每条的所述顶端部分具有锥度形状。
7.根据权利要求2所述的半导体设备，还包括导向部分(88)，所述导向部分(88)形成为沿着所述对应的信号线插入的方向导引所述对应的信号线的所述顶端部分，所述对应的信号线穿透所述嵌合部分(65)。
8.根据权利要求2所述的半导体设备，其中所述多条信号线(82、82A、82B)中的每条具有至少两个弯曲部分。
9.根据权利要求2所述的半导体设备，其中所述多条信号线(62、62A-62D、82、82A、82B、96)延伸的方向与所述多个排布的半导体模块(10-23、90)堆叠的方向不同。
10.根据权利要求9所述的半导体设备，其中所述多条信号线(62、62A-62D、82、82A、82B、96)延伸的方向垂直于所述多个排布的半导体模块(10-23、90)堆叠的方向。
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