【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置、特に、インバータを構成する半導体モジュールとその制御基板との接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インバータは、直流を交流に変換して、例えば三相交流モータを駆動するために用いられる電気回路で、その回路部品としての所要のパワートランジスタ等をパッケージ化した半導体モジュールによって構成することが近時行われている。そして、この半導体モジュールの動作を制御するための信号が制御基板との間で授受されるようになっている。
【０００３】
図３は、このような半導体装置としてのインバータ及び制御基板の接続方法の従来例を示すもので、インバータ３０は、それぞれ２つのパワートランジスタを内蔵した３つの２ ｉｎ １半導体モジュール３１，３２，３３（以下、「半導体モジュール」という）が用いられ、それぞれが止めネジ３４によってヒートシンク３５に取り付けられている。半導体モジュール３１，３２，３３には、それぞれ信号授受用の電極端子として４本の断面角型の接続ピン３７，３８，３９が設けられている。一方、インバータ３０と組み合わされる制御基板４０は一枚の基板からなり、その所定の部位に半導体モジュール３１，３２，３３の各接続ピン３７，３８，３９毎に対応する３個のコネクタ４１，４２，４３が固着されており、半導体モジュール３１，３２，３３の各接続ピン３７，３８，３９と対応するコネクタ４１，４２，４３の各ピン挿入口（図示せず）に挿入することにより、インバータ３０の半導体モジュール３１，３２，３３と制御基板４０とが結線されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような接続方法においては、隣接する半導体モジュール３１，３２，３３同士の各最外側の接続ピン同士の距離Ｌ１が、同様に隣接するコネクタ４１，４２，４３同士の各最外側のピン挿入部同士の距離Ｌ２と一致していなければ、接続ピン３７，３８，３９をコネクタ４１，４２，４３にそれぞれ挿入することができず、無理に挿入しようとすれば、接続ピン３７，３８，３９の変形や破損を生じることになる。そのような挿入を可能とするためには、半導体モジュール３１，３２，３３及びコネクタ４１，４２，４３の各位置決め精度即ち各取り付け精度が高くなければならない訳であるが、この従来例のように半導体モジュール３１，３２，３３をヒートシンク３５に止めネジ３４によって固定する方法では、そのような精度を得るのは困難であり、そのため、止めネジ３４の位置を細かく調整したりコネクタ４１，４２，４３の取り付け位置を修征する作業が必要になって半導体モジュール３１，３２，３３の組み付け作業の効率が悪くなるという問題があった。そこで、これに代わってハーネス・コネクタを用いて半導体モジュール３１，３２，３３と制御基板４０とを結線する方法が考えられるが、この方法によると、コスト高となってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、前記のような問題点を解決するためになされたもので、一つのインバータを構成する半導体モジュールとその動作を制御するための一枚の制御基板との結線を簡単且つ容易に、しかも安価に実現できるような半導体装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
更に、本発明は、前記のような問題点を解決するとともに、半導体モジュールと制御基板との接続用の結線のうち半導体モジュール側における結線部分に対する塵埃等の悪影響をも防止できるような半導体装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【特許文献１】
特開平０６−４５５１７号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平０７−２２６４７７号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開平０８−８８２６４号公報
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る半導体装置は、一つのインバータの構成要素である複数の半導体モジュールに備えられた制御信号授受用の各電極に、フレキシブルフラットケーブルの一方の端部を接合し、他方の端部は前記半導体モジュールの動作を制御するための回路を有する一枚の制御基板に設けた各コネクタにそれぞれ接続するようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項２に係る半導体装置は、一つのインバータの構成要素である複数の半導体モジュールのケース内に収容されている回路基板に、フレキシブルフラットケーブルの一方の端部を接合し、他方の端部は前記半導体モジュールの動作を制御するための回路を有する一枚の制御基板に設けた各コネクタにそれぞれ接続するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第一の実施の形態を示すもので、本発明の半導体装置においては、一つのインバータ１は、３つの２ ｉｎ １半導体モジュール２，３，４及びこれと関連する回路素子及び部品から構成されている。半導体モジュール２，３，４はヒートシンク５に止めネジ６によって固定されている。この半導体モジュール２，３，４においてパワートランジスタ等の部品を収容しているケース８，９，１０の一部には、半導体モジュール２，３，４の制御信号授受用の各電極と接続された端子板１１，１２，１３が設けられており、端子板１１，１２，１３にそれぞれフレキシブルフラットケーブル１４，１５，１６の一方の端部１４Ａ，１５Ａ，１６Ａが例えば半田づけ又は導電性接着剤により接合されている。フレキシブルフラットケーブル１４，１５，１６の他の一方の端部１４Ｂ，１５Ｂ，１６Ｂはそれぞれ次に述べる制御基板１７とのコネクター部として機能するようになっている。即ち、制御基板１７は、一枚の基板上に半導体モジュール２，３，４の動作を制御するための回路を有し、且つ、前記回路と接続された３つのコネクタ１８，１９，２０を備えている。これらのコネクタ１８，１９，２０は半導体モジュール２，３，４に対応しており、フレキシブルフラットケーブル１４，１５，１６の各他の一方の端部１４Ｂ，１５Ｂ，１６Ｂが接続されるのに適した公知の差し込み構造を有している。そして、フレキシブルフラットケーブル１４，１５，１６の各他の一方の端部１４Ｂ，１５Ｂ，１６Ｂにおける各一組の導体１４Ｃ，１５Ｃ，１６Ｃ間のピッチＦ及びコネクタ１８，１９，２０における各前記導体の差し込み部内での対応するピッチは既存の加工技術により正確に得ることができる。
【００１３】
このように構成された半導体装置においては、前述のように、フレキシブルフラットケーブル１４，１５，１６の各他の端部１４Ｂ，１５Ｂ，１６Ｂ及びコネクタ１８，１９，２０における前記各ピッチが正確なうえ、フレキシブルフラットケーブル１４，１５，１６の持つ可撓性ゆえに組付け精度に余裕があり、そのため、フレキシブルフラットケーブル１４，１５，１６の各他の一方の端部１４Ｂ，１５Ｂ，１６Ｂ同士の間の距離Ｌ３が正確でなくても、又は、これらの端部１４Ｂ，１５Ｂ，１６Ｂの位置がそれぞれ前後に（図１中の矢印Ｄ方向）ずれている場合であっても、半導体モジュール２，３，４のヒートシンク５への取り付け位置を調整したりせずに、フレキシブルフラットケーブル１４，１５，１６の可撓性を利用して端部１４Ｂ，１５Ｂ，１６Ｂを全て制御基板１７のコネクタ１８，１９，２０に無理なく差し込んで接続することができる。その結果、一枚の制御基板１７によって３つの半導体モジュール２，３，４を制御することができる。また、フレキシブルフラットケーブル１４，１５，１６が万一破損した場合には、前記一方の端部１４Ａ，１５Ａ，１６Ａを端子板１１，１２，１３から取り外して新しいものを端子板１１，１２，１３に半田付けすればよいので、保守を行うのも簡単である。しかも、フレキシブルフラットケーブルは安価であるから、コストを下げることができる。
【００１４】
図３は、本発明の要部である、半導体モジュールへのフレキシブルフラットケーブルの接合方法について第二の実施の形態として示すものである。前記第一の実施の形態と異なる点についてのみ且つ前述のようなインバータを構成する要素としての３つの半導体モジュールのうち一つについてのみ説明する。図示のように、この第二の実施の形態においては、フレキシブルフラットケーブル２２の一方の端部２２Ａは半導体モジュール２３のケース２４（一部切り欠いて示す）内に収容されている回路基板２５に例えば半田づけ又は導電性接着剤によって接合されている。そして、フレキシブルフラットケーブル２２の他の一方の端部２２Ｂは、ケース２４の外方に導出されて前記第一の実施の形態における半導体装置の場合と同様にコネクタ部として機能する。
【００１５】
このような構成によれば、フレキシブルフラットケーブル２２の一方の端部２２Ａと回路基板２５との接合部分に塵埃等が付着して絶縁状態に悪影響が生じるのを防止することができる。
本発明は、２ｉｎ１タイプの半導体モジュールに限らず、６ｉｎ１，１ｉｎ１タイプ等の半導体モジュールにも適用できる。
【００１６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の請求項１に係る半導体装置によれば、インバータを構成する複数の半導体モジュールの動作を一枚の制御基板によって制御するようにした半導体装置において、前記半導体モジュールにフレキシブルフラットケーブルの一方の端部を接合したことによって前記半導体モジュールと前記制御基板との接続が簡単且つ容易に行えるうえ、半導体モジュールのヒートシンク等への組み付け精度に余裕を持たせることができ、その結果、半導体モジュールのヒートシンク等への組み付けに伴う作業を効率的に行うことができ、更に、フレキシブルフラットケーブルは安価であるから、コストダウンを図ることもできるという効果を奏するものである。また、本発明の請求項２に係る半導体装置によれば、複数の半導体モジュールと制御基板との結線のうち半導体モジュール側における接合部分が半導体モジュールのケース内にあるため、同部分に対する塵埃等の悪影響がなく、従って、回路動作が不安定になるのを防止できるという効果をも奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す一部切り欠き斜視図である。
【図３】従来の半導体装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ インバータ
２，３，４，２３ 半導体モジュール
８，９，１０，２４ ケース
１１，１２，１３ 端子板
１４，１５，１６，２２ フレキシブルフラットケーブル
１４Ａ，１５Ａ，１６Ａ，２２Ａ 一方の端部
１４Ｂ，１５Ｂ，１６Ｂ，２２Ｂ 他の一方の端部
１７ 制御基板
１８，１９，２０ コネクタ
２５ 回路基板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a method for connecting a semiconductor module forming an inverter and a control board thereof.
[0002]
[Prior art]
An inverter is an electric circuit used to convert a direct current to an alternating current and drive, for example, a three-phase alternating current motor. In recent years, an inverter is configured by a semiconductor module in which required power transistors and the like as circuit components are packaged. Is being done. Then, a signal for controlling the operation of the semiconductor module is exchanged with the control board.
[0003]
FIG. 3 shows a conventional example of a method of connecting an inverter and a control board as such a semiconductor device. The inverter 30 includes three 2 in 1 semiconductor modules 31, 32, and 33 each including two power transistors. (Hereinafter, referred to as “semiconductor module”), each of which is attached to a heat sink 35 by a set screw 34. Each of the semiconductor modules 31, 32, and 33 is provided with four connection pins 37, 38, and 39 having square cross sections as electrode terminals for signal transmission and reception. On the other hand, the control board 40 combined with the inverter 30 is formed of one board, and three connectors 41, 42 corresponding to the respective connection pins 37, 38, 39 of the semiconductor modules 31, 32, 33 are provided at predetermined positions. , 43 are fixed, and are inserted into the respective pin insertion holes (not shown) of the connectors 41, 42, 43 corresponding to the respective connection pins 37, 38, 39 of the semiconductor modules 31, 32, 33 to thereby provide an inverter. The 30 semiconductor modules 31, 32, 33 and the control board 40 are connected.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In such a connection method, the distance L1 between the outermost connection pins of the adjacent semiconductor modules 31, 32, and 33 is also the outermost pin insertion portion of the adjacent connectors 41, 42, and 43. If they do not match the distance L2 between them, the connection pins 37, 38, 39 cannot be inserted into the connectors 41, 42, 43, respectively. Deformation and breakage will occur. In order to make such insertion possible, the positioning accuracy of the semiconductor modules 31, 32, 33 and the connectors 41, 42, 43, that is, the mounting accuracy, must be high. In the method of fixing the semiconductor modules 31, 32, and 33 to the heat sink 35 with the set screw 34, it is difficult to obtain such accuracy. Therefore, the position of the set screw 34 is finely adjusted or the connectors 41, 42, and 43 are used. Therefore, there is a problem in that the work for consolidating the mounting positions of the semiconductor modules 31 is required, and the efficiency of the work for assembling the semiconductor modules 31, 32, and 33 is deteriorated. Therefore, a method of connecting the semiconductor modules 31, 32, 33 and the control board 40 by using a harness connector instead of this is conceivable, but this method has a problem that the cost is increased.
[0005]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and the connection between a semiconductor module constituting one inverter and one control board for controlling the operation thereof is simple and easy. It is another object of the present invention to provide a semiconductor device which can be realized at low cost.
[0006]
Furthermore, the present invention solves the above-described problems, and also provides a semiconductor device capable of preventing an adverse effect of dust and the like on a connection portion on the semiconductor module side in connection for connection between the semiconductor module and the control board. It is intended to provide.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-45517
[Patent Document 2]
JP-A-07-226577
[Patent Document 3]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-88264
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to claim 1 of the present invention is configured such that one electrode of a flexible flat cable is connected to each electrode for control signal transmission / reception provided in a plurality of semiconductor modules which are components of one inverter. And the other end is connected to each of the connectors provided on a single control board having a circuit for controlling the operation of the semiconductor module. .
[0011]
Further, the semiconductor device according to claim 2 of the present invention is configured such that one end of a flexible flat cable is joined to a circuit board housed in a case of a plurality of semiconductor modules which are components of one inverter, The other end is connected to each connector provided on one control board having a circuit for controlling the operation of the semiconductor module.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In a semiconductor device of the present invention, one inverter 1 is composed of three 2 in 1 semiconductor modules 2, 3, 4 and a circuit related thereto. It is composed of elements and components. The semiconductor modules 2, 3, 4 are fixed to a heat sink 5 by set screws 6. In the semiconductor modules 2, 3, and 4, parts of the cases 8, 9, and 10, which house components such as power transistors, are connected to respective electrodes for transmitting and receiving control signals of the semiconductor modules 2, 3, and 4. Terminal plates 11, 12, 13 are provided, and one end portions 14A, 15A, 16A of the flexible flat cables 14, 15, 16 are respectively attached to the terminal plates 11, 12, 13 by, for example, soldering or a conductive adhesive. Are joined. The other ends 14B, 15B, 16B of the flexible flat cables 14, 15, 16 each function as a connector to a control board 17 described below. That is, the control board 17 has a circuit for controlling the operation of the semiconductor modules 2, 3, and 4 on one board, and includes three connectors 18, 19, and 20 connected to the circuit. ing. These connectors 18, 19, and 20 correspond to the semiconductor modules 2, 3, and 4, respectively, and are suitable for connecting the other one ends 14B, 15B, and 16B of the flexible flat cables 14, 15, and 16 respectively. It has a well-known insertion structure. Then, the pitch F between each pair of conductors 14C, 15C, 16C at the other one end 14B, 15B, 16B of each of the flexible flat cables 14, 15, 16 and the respective conductors at the connectors 18, 19, 20 are set. The corresponding pitch in the insert can be accurately obtained by existing processing techniques.
[0013]
In the semiconductor device configured as described above, as described above, the pitches at the other ends 14B, 15B, 16B of the flexible flat cables 14, 15, 16 and the connectors 18, 19, 20 are accurate. Since the flexible flat cables 14, 15, 16 have flexibility, there is a margin in assembling accuracy. Therefore, the other ends 14B, 15B, 16B of the flexible flat cables 14, 15, 16 are connected to each other. Even if the distance L3 is not accurate, or even if the positions of these ends 14B, 15B, 16B are shifted back and forth (in the direction of arrow D in FIG. 1), the semiconductor modules 2, 3, Of the flexible flat cables 14, 15, 16 without adjusting the mounting position of the flexible flat cables 14, 15, 16 on the heat sink 5. 4B, 15B, 16B and can be connected by inserting comfortably to the connector 18, 19 and 20 of all the control board 17. As a result, three semiconductor modules 2, 3, and 4 can be controlled by one control board 17. If the flexible flat cables 14, 15, 16 are damaged, the one ends 14A, 15A, 16A are removed from the terminal plates 11, 12, 13 and new ones are replaced with the terminal plates 11, 12, 13. Maintenance can be easily performed. Moreover, since the flexible flat cable is inexpensive, the cost can be reduced.
[0014]
FIG. 3 shows a method of joining a flexible flat cable to a semiconductor module, which is a main part of the present invention, as a second embodiment. Only the points different from the first embodiment and only one of the three semiconductor modules as elements constituting the inverter as described above will be described. As shown, in the second embodiment, one end 22A of the flexible flat cable 22 is connected to a circuit board 25 housed in a case 24 (shown partially cut away) of the semiconductor module 23. For example, they are joined by soldering or a conductive adhesive. The other one end 22B of the flexible flat cable 22 is led out of the case 24 and functions as a connector as in the case of the semiconductor device according to the first embodiment.
[0015]
According to such a configuration, it is possible to prevent dust or the like from adhering to a joint portion between the one end 22A of the flexible flat cable 22 and the circuit board 25, thereby causing an adverse effect on the insulation state.
The present invention can be applied not only to a 2 in 1 type semiconductor module but also to a 6 in 1 1 in 1 type semiconductor module.
[0016]
【The invention's effect】
As described above, according to the semiconductor device according to claim 1 of the present invention, in a semiconductor device in which the operation of a plurality of semiconductor modules constituting an inverter is controlled by a single control board, the semiconductor module is flexible. By joining one end of the flat cable, the connection between the semiconductor module and the control board can be performed easily and easily, and a margin can be given in assembling accuracy of the semiconductor module to a heat sink or the like. In addition, the operation of assembling the semiconductor module to the heat sink or the like can be performed efficiently, and the flexible flat cable is inexpensive, so that the cost can be reduced. Further, according to the semiconductor device of the second aspect of the present invention, since the bonding portion on the semiconductor module side in the connection between the plurality of semiconductor modules and the control board is in the case of the semiconductor module, dust and the like on the same portion are not included. There is no adverse effect, and therefore, it is possible to prevent the circuit operation from becoming unstable.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing a conventional semiconductor device.
[Explanation of symbols]
1 Inverter 2,3,4,23 Semiconductor module 8,9,10,24 Case 11,12,13 Terminal board 14,15,16,22 Flexible flat cable 14A, 15A, 16A, 22A One end 14B, 15B , 16B, 22B One other end 17 Control board 18, 19, 20 Connector 25 Circuit board
