JP2006278467A - 接続部材および半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体スタックの構成を有する半導体装置の組付性を向上可能な接続部材を提供する。
【解決手段】 コネクタ６４は、信号線６２が嵌合される嵌合孔６５と、信号線６２の先端部を嵌合孔６５へ誘導するように形成されたテーパ部６６と、コネクタ６４を制御基板６０と接合するための接合部６７とを含む。テーパ部６６は、信号線６２が挿入される側において嵌合孔６５を中心に当該テーパ部６６の周縁部から嵌合孔６５へ向かって信号線６２の差込方向に傾斜したテーパ形状を有する。
【選択図】 図４

Description

この発明は、接続部材および半導体装置に関し、特に、複数連設される半導体モジュールの各々を信号線を介して制御装置と接続する際の接続機構に関する。

近年大きく注目されているハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）や電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などの車両システムにおいては、インバータやコンバータなどの電子部品において多数のパワー半導体素子が用いられている。

これらの車両システムにおいては、省スペース化や効率的な冷却性の観点から、複数のパワー半導体素子は冷却器と交互に連設され、上記のインバータやコンバータなどの電子部品が形成される（以下では、このような構成を「半導体スタック」と称する。）。

特開平９−２６０５８５号公報は、両面冷却型の平型半導体素子が冷却体と交互に複数連設されたこのような半導体スタックの構成を開示する（特許文献１参照）。
特開平９−２６０５８５号公報 特開２００１−３０８２４５号公報 特開２００１−３０８２３７号公報 特開平１１−２３３９１０号公報 特開平５−１９８９８６号公報 特開平１０−１８９１６８号公報

半導体スタックは、交互に連設された複数のパワー半導体素子と複数の冷却器とをその連設方向の両側から押付けることによって組付けられる。ここで、半導体スタックの組付の際、各パワー半導体素子および各冷却器の設計公差により、半導体スタック内において各パワー半導体素子の連設方向の位置にばらつきが発生する。

一方、複数のパワー半導体素子の各々からは、制御装置と信号のやり取りを行なう信号線が延びており、各信号線は、半導体スタックに隣接して配設される制御装置のコネクタに嵌合される。

従来より、半導体スタック内において各パワー半導体素子の連設方向の位置がばらつくことによって、信号線をコネクタに容易に嵌合することができず、半導体装置の組付性が阻害される問題が発生している。

ここで、各パワー半導体素子および各冷却器の寸法精度を高めたり、その他の手法により各パワー半導体素子の位置公差の低減を図るなどして、半導体スタック内における各パワー半導体素子の連設方向のばらつきを抑えることが考えられる。しかしながら、位置公差の低減には、製造コストの増加が見込まれ、低コスト化が強く要求されるハイブリッド自動車等の車両システムにおいては、より簡易な手法で半導体装置の組付性の向上を図ることが望まれている。

上記の特開平９−２６０５８５号公報は、半導体スタックの組立状態での外形を小さくすることを目的とするものであるが、このような半導体装置の組付性の問題については考慮されていない。

そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、半導体スタックの構成を有する半導体装置の組付性を向上可能な接続部材を提供することである。

また、この発明の別の目的は、半導体スタックの構成を有する半導体装置であって、簡易な手法で組付性を向上可能な半導体装置を提供することである。

この発明によれば、接続部材は、連設される複数の半導体モジュールと複数の半導体モジュールを駆動する制御装置との間にそれぞれ配設される複数の信号線の各々を制御装置または対応する半導体モジュールに対して接続する接続部材であって、対応する信号線と嵌合するように形成された嵌合部と、対応する信号線の先端部を嵌合部へ誘導するように形成された誘導部とを備える。

また、この発明によれば、半導体装置は、連設される複数の半導体モジュールと、連設された複数の半導体モジュールに沿って配設され、複数の半導体モジュールを駆動する制御装置と、複数の半導体モジュールと制御装置との間にそれぞれ配設される複数の信号線と、制御装置または複数の半導体モジュールに対して複数の信号線をそれぞれ接続する複数の接続部材とを備え、複数の接続部材の各々は、対応する信号線と嵌合するように形成された嵌合部と、対応する信号線の先端部を嵌合部へ誘導するように形成された誘導部とを含む。

好ましくは、誘導部は、嵌合部の周囲に形成され、当該誘導部の周縁部から嵌合部へ向かって対応する信号線の挿入方向に傾斜したテーパ形状を有する。

好ましくは、誘導部は、嵌合部の周囲近傍に形成され、対応する信号線の先端部に対して吸引力を発生する磁化部を含む。

この発明においては、連設された複数の半導体モジュールによって半導体スタックが形成される。半導体スタックにおいては、連設される複数の半導体モジュールの各々の設計公差などにより、各半導体モジュールの連設方向の位置にばらつきが発生する。そして、この各半導体モジュールの位置のばらつきにより、半導体スタックと制御装置とを組付ける際、信号線とその信号線が接続される接続部材の嵌合部とに位置ずれが発生する。

このような半導体スタックの構成を有する半導体装置を組付ける際の信号線と嵌合部との位置ずれに対して、接続部材の誘導部は、対応する信号線の先端部を嵌合部へ誘導する。したがって、この発明によれば、半導体スタックの構成を有する半導体装置の組付性を簡易な手法で向上することができる。

好ましくは、複数の信号線の各々の先端部は、磁化部に対して吸引力を発生するように磁化される。

この半導体装置においては、誘導部の磁化部と信号線の先端部との吸引力がさらに増大する。したがって、この半導体装置によれば、より強力に信号線の先端部を嵌合部へ誘導することができる。

好ましくは、複数の信号線の各々の先端部は、先細形状を有する。

この半導体装置においては、信号線の先端部と接続部材との接触箇所の摩擦抵抗が低減され、信号線の先端部が嵌合部へ滑らかに誘導される。したがって、この半導体装置によれば、信号線の先端部を嵌合部へ確実に誘導することができる。

好ましくは、半導体装置は、嵌合部を貫通した対応する信号線の先端部をその対応する信号線の挿入方向に沿って誘導するように形成されたガイド部をさらに備える。

この半導体装置においては、接続部材のガイド部は、接続部材の裏側に突出した信号線の先端部をその信号線の挿入方向に沿って誘導する。したがって、この半導体装置によれば、信号線の反り返りを防止することができる。

好ましくは、複数の信号線の各々は、少なくとも２箇所の曲折部を有する。

この半導体装置においては、１つの曲折部によって信号線の先端部と嵌合部との位置ずれが修正され、他の曲折部によって信号線の先端部の向きが嵌合部の挿入方向に修正される。したがって、この半導体装置によれば、信号線に反りを発生させることなく、信号線の先端部を嵌合部へ嵌合させることができる。

好ましくは、複数の信号線の延線方向は、連設される複数の半導体モジュールの積層方向と異なる。

さらに好ましくは、複数の信号線の延線方向は、連設される複数の半導体モジュールの積層方向と略垂直である。

この発明によれば、複数の半導体モジュールが連設された半導体スタックと制御装置とを組付ける際の組付性が向上する。また、半導体スタックの構成を有する半導体装置の組付性を接続部材を用いた簡易な手法で向上することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による半導体装置の構成を示す平面図である。なお、後述するように、この半導体装置には、紙面手前方向に制御基板が配設されているが、図１では、説明の関係上、制御基板については示されていない。なお、制御基板については、後述の図３に示される。

図１を参照して、この半導体装置１は、半導体モジュール１０〜２３と、冷却器３０〜３７と、複数の流水パイプ４０と、板ばね４２と、筐体４４と、流入口４６と、流出口４８とを備える。

半導体モジュール１０〜２３の各々は、内蔵されるパワー半導体素子が両面から冷却される両面冷却型の半導体モジュールである。半導体モジュール１０〜２３は、２列に整列されて冷却器３０〜３７と交互に連設される。そして、半導体モジュール１０〜２３の各々は、隣接する冷却器によって両面から冷却される。

冷却器３０〜３７の各々は、熱伝導度の高い金属部材からなり、たとえばアルミなどからなる。冷却器３０〜３７は、半導体モジュール１０〜２３と交互に連設され、内部に流される冷却水によって半導体モジュール１０〜２３を両面から冷却する。

複数の流水パイプ４０は、連設される半導体モジュール１０〜２３の両側において、連設方向に隣接する冷却器間にそれぞれ配設される。そして、複数の流水パイプ４０の各々は、半導体モジュール１０〜２３および冷却器３０〜３７の連設方向に伸縮可能なベローズ構造を有する。この複数の流水パイプ４０は、流入口４６から流入されて流出口４８から流出される冷却水を冷却器３０〜３７に行き渡らせるための流水路である。

板ばね４２は、半導体モジュール１０〜２３および冷却器３０〜３７によって形成される半導体スタックの端部に配設される冷却器３０と密接し、半導体スタックの連設方向に押付力を発生する。すなわち、半導体スタックの冷却器３０と異なる端部に配設される冷却器３７は筐体４４と接しており、板ばね４２が発生する押付力によって、半導体スタックはその連設方向に押付けられる。筐体４４は、一定の剛性を有する金属部材からなり、たとえばアルミや鉄などからなる。

この半導体装置１においては、半導体モジュール１０〜２３および冷却器３０〜３７が交互に連設され、板ばね４２によって連設方向の両側から押付けられることによって半導体スタックが形成される。これにより、半導体モジュール１０〜２３の各々とそれに隣接する冷却器とが密着し、半導体装置１の耐振動性や冷却性が向上する。

図２は、図１に示した半導体モジュール１０〜２３の各々の構成を概略的に示す断面図である。図２を参照して、半導体モジュール１０〜２３の各々は、半導体素子５１と、電極５２，５３と、絶縁板５４，５５と、モールド樹脂５６とを含む。

半導体素子５１は、パワートランジスタやダイオードなどのパワー素子である。電極５２，５３は、半導体素子５１を両側から挟み込むように配設される。この電極５２，５３は、高伝熱性の導体からなり、たとえば銅からなる。電極５２，５３は、半導体素子５１からの熱を冷却器へ伝熱するヒートシンクとしても機能する。

絶縁板５４，５５は、電極５２，５３を隣接する冷却器（図示せず）と絶縁するために設けられる。モールド樹脂５６は、半導体素子５１、電極５２，５３、および絶縁板５４，５５を封止する。

図３は、図１に示した半導体装置１の断面ＩＩＩ−ＩＩＩの断面図である。なお、この図３では、板ばね４２および筐体４４については図示を省略している。図３を参照して、半導体装置１は、半導体モジュール１０〜２３（半導体モジュール１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２については図示せず、以下同じ。）および冷却器３０〜３７からなる半導体スタックと、制御基板６０と、複数の信号線６２と、複数のコネクタ６４とを備える。

制御基板６０は、半導体モジュール１０〜２３を制御するための制御装置である。制御基板６０は、半導体スタックの連設方向に沿って配設され、複数のコネクタ６４および複数の信号線６２を介して半導体スタックの半導体モジュール１０〜２３と接続される。

複数の信号線６２は、導体からなり、たとえばアルミや銅などからなる。複数の信号線６２は、半導体モジュールおよび冷却器の積層方向と異なる方向（たとえば、図に示されるような略垂直方向）に半導体モジュール１０〜２３からそれぞれ延線され、複数のコネクタ６４にそれぞれ接続される。そして、複数の信号線６２は、制御基板６０と半導体モジュール１０〜２３との間で制御信号その他各種信号の伝達を行なう。

複数のコネクタ６４は、導体からなり、たとえば銅などからなる。複数のコネクタ６４は、制御基板６０において、半導体スタックの半導体モジュール１０〜２３からの信号線と対向する所定の位置にそれぞれ配設される。そして、複数のコネクタ６４の各々は、嵌合された対応する信号線６２を制御基板６０の配線と電気的に接続する。

図４は、図３に示したコネクタ６４の拡大図である。また、図５は、図４に示したコネクタ６４の平面図である。図４，図５を参照して、コネクタ６４は、嵌合孔６５と、テーパ部６６と、接合部６７とを含む。嵌合孔６５は、信号線６２の先端部が挿入されて嵌合される孔である。テーパ部６６は、信号線６２が挿入される側において、嵌合孔６５を中心に当該テーパ部６６の周縁部から嵌合孔６５へ向かって信号線６２の差込方向に傾斜したテーパ形状を有する。接合部６７は、コネクタ６４を制御基板６０の所定の配線と電気的に接続する部分であり、半田などによって制御基板６０に固定される。

既に述べたように、半導体モジュール１０〜２３については、設計公差や半導体スタックを板ばね４２で押付けた際の歪みなどにより、半導体モジュール１０〜２３の連設方向に対して位置ずれが発生し得る。そして、この半導体モジュール１０〜２３の位置ずれにより、制御基板６０の所定位置に配設されている複数のコネクタ６４と半導体モジュール１０〜２３からの複数の信号線６２との間で位置のずれが発生する。

ここで、このコネクタ６４においては、上述したテーパ形状を有するテーパ部６６が形成されている。そして、このテーパ形状により、コネクタ６４の嵌合孔６５に対して信号線６２の位置がずれていても、信号線６２の先端部は、テーパ部６６に接した後、テーパ形状に沿って嵌合孔６５に誘導される。

なお、テーパ部６６の大きさについては、許容し得る半導体モジュール１０〜２３の位置公差に基づいて決定される。

また、上記においては、コネクタ６４およびそのテーパ部６６の平面形状は、略円形としたが、コネクタ６４および／またはそのテーパ部６６の平面形状は、多角形（たとえば四角形）であってもよい。

図６は、図１に示した半導体装置１が適用された負荷駆動装置の概略ブロック図である。図６を参照して、この負荷駆動装置１００は、バッテリＢと、昇圧コンバータ１１０と、インバータ１２０，１３０と、制御装置１４０と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、電源ラインＰＬ１，ＰＬ２と、接地ラインＳＬとを備える。

この負荷駆動装置１００は、たとえばハイブリッド自動車に搭載される。そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン（図示せず、以下同じ。）によって駆動される発電機として動作するものとしてハイブリッド自動車に組み込まれ、モータジェネレータＭＧ２は、ハイブリッド自動車の駆動輪（図示せず、以下同じ。）を駆動する電動機としてハイブリッド自動車に組み込まれる。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、回転電機であり、たとえば、３相交流同期電動発電機からなる。そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジンの出力を用いて３相交流電圧を発生し、その発生した３相交流電圧をインバータ１２０へ出力する。また、モータジェネレータＭＧ１は、インバータ１２０から受ける３相交流電圧によって駆動力を発生し、エンジンの始動も行なう。モータジェネレータＭＧ２は、インバータ１３０から受ける３相交流電圧によって車両の駆動トルクを発生する。また、モータジェネレータＭＧ２は、車両の回生制動時、３相交流電圧を発生してインバータ１３０へ出力する。

直流電源であるバッテリＢは、充放電可能な電池であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池からなる。バッテリＢは、発生した直流電圧を昇圧コンバータ１１０へ出力し、また、昇圧コンバータ１１０から出力される直流電圧によって充電される。

昇圧コンバータ１１０は、リアクトルＬと、パワートランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬは、電源ラインＰＬ１に一端が接続され、パワートランジスタＱ１，Ｑ２の接続点に他端が接続される。パワートランジスタＱ１，Ｑ２は、たとえばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）からなる。パワートランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列に接続され、制御装置１４０からの信号ＰＷＣをベースに受ける。そして、各パワートランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続される。

インバータ１２０は、Ｕ相アーム１２２、Ｖ相アーム１２４およびＷ相アーム１２６を含む。Ｕ相アーム１２２、Ｖ相アーム１２４およびＷ相アーム１２６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。Ｕ相アーム１２２は、直列に接続されたパワートランジスタＱ１１，Ｑ１２からなり、Ｖ相アーム１２４は、直列に接続されたパワートランジスタＱ１３，Ｑ１４からなり、Ｗ相アーム１２６は、直列に接続されたパワートランジスタＱ１５，Ｑ１６からなる。各パワートランジスタＱ１１〜Ｑ１６は、たとえばＩＧＢＴからなる。各パワートランジスタＱ１１〜Ｑ１６のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１１〜Ｄ１６がそれぞれ接続される。そして、各相アームにおける各パワートランジスタの接続点は、モータジェネレータＭＧ１の各相コイルの中性点と反対側のコイル端にそれぞれ接続される。

インバータ１３０も、インバータ１２０と同様の構成からなり、Ｕ相アーム１３２、Ｖ相アーム１３４およびＷ相アーム１３６を含む。そして、各相アームにおける各パワートランジスタの接続点は、モータジェネレータＭＧ２の各相コイルの中性点と反対側のコイル端にそれぞれ接続される。

そして、昇圧コンバータ１１０およびインバータ１２０，１３０は、昇圧コンバータ１１０の上下各アームおよびインバータ１２０，１３０のＵ，Ｖ，Ｗ各相アームの上下各アームごとにモジュール化され、各半導体モジュールが冷却器と交互に連設されて図１に示した半導体スタックが形成される。

コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間に接続され、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間の電圧変動を平滑化する。コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に接続され、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間の電圧変動を平滑化する。

昇圧コンバータ１１０は、バッテリＢから電源ラインＰＬ１を介して供給される直流電圧を昇圧して電源ラインＰＬ２へ出力する。具体的には、昇圧コンバータ１１０は、制御装置１４０からの信号ＰＷＣに基づいて、パワートランジスタＱ２のスイッチング動作に応じて流れる電流をリアクトルＬに磁場エネルギーとして蓄積することによってバッテリＢからの直流電圧を昇圧し、その昇圧した昇圧電圧をパワートランジスタＱ２がオフされたタイミングに同期してダイオードＤ１を介して電源ラインＰＬ２へ出力する。また、昇圧コンバータ１１０は、制御装置１４０からの信号ＰＷＣに基づいて、電源ラインＰＬ２を介してインバータ１２０および／または１３０から受ける直流電圧をバッテリＢの電圧レベルに降圧してバッテリＢを充電する。

インバータ１２０は、エンジンからの出力を受けてモータジェネレータＭＧ１が発電した３相交流電圧を制御装置１４０からの信号ＰＷＭ１に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインＰＬ２へ出力する。また、インバータ１２０は、制御装置１４０からの信号ＰＷＭ１に基づいて、電源ラインＰＬ２から供給される直流電圧を３相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１を駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ１は、トルク指令値によって指定されたトルクを発生するように駆動される。

インバータ１３０は、制御装置１４０からの信号ＰＷＭ２に基づいて、電源ラインＰＬ２から供給される直流電圧を３相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ２を駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、トルク指令値によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ３０は、ハイブリッド自動車の回生制動時、駆動輪からの回転力を受けてモータジェネレータＭＧ２が発電した３相交流電圧を制御装置１４０からの信号ＰＷＭ２に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインＰＬ２へ出力する。

制御装置１４０は、図３に示した制御基板６０に対応する。制御装置１４０は、外部に設けられる図示されないＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）から出力されたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値およびモータ回転数、バッテリＢのバッテリ電圧、ならびに電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間の電圧に基づいて、昇圧コンバータ１１０を駆動するための信号ＰＷＣを生成し、その生成した信号ＰＷＣを図３に示した信号線６２を介して昇圧コンバータ１１０へ出力する。

また、制御装置１４０は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間の電圧、ならびにモータジェネレータＭＧ１のモータ電流およびトルク指令値に基づいて、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための信号ＰＷＭ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１を図３に示した信号線６２を介してインバータ１２０へ出力する。さらに、制御装置１４０は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間の電圧、ならびにモータジェネレータＭＧ２のモータ電流およびトルク指令値に基づいて、モータジェネレータＭＧ２を駆動するための信号ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ２を図３に示した信号線６２を介してインバータ１３０へ出力する。

［実施の形態１の変形例１］
図７は、この発明の実施の形態１の変形例１によるコネクタの拡大図であり、図８は、図７に示したコネクタの平面図である。図７，図８を参照して、このコネクタ６４Ａは、図３に示したコネクタ６４の構成において、磁化部６８をさらに含む。

磁化部６８は、嵌合孔６５の周囲近傍に設けられる。そして、磁化部６８は、導体の信号線６２に対して吸引力を発生し、信号線６２の先端部を嵌合孔６５に誘導する。この吸引力により、信号線６２の先端部を嵌合孔６５へより強力に誘導することができる。

なお、磁化部６８は、テーパ部６６の嵌合孔６５周囲近傍を直接磁化してもよいし、永久磁石などの別部材をテーパ部６６の嵌合孔６５周囲近傍に埋め込むことによって形成してもよい。

［実施の形態１の変形例２］
図９は、この発明の実施の形態１の変形例２における信号線の先端部の形状を示した図である。図９を参照して、この信号線６２Ａにおいては、先端部７０の角がそり落とされ、凸形状に加工される。

この凸形状により、信号線６２Ａがコネクタ６４のテーパ部６６に接触して嵌合孔６５に誘導される際、信号線６２Ａの先端部７０が嵌合孔６５へ滑らかに誘導される。

［実施の形態１の変形例３］
図１０は、この発明の実施の形態１の変形例３における信号線の先端部を示した図である。図１０を参照して、この信号線６２Ｂにおいては、先端部７２が凸形状に加工されたうえ、さらに磁化される。そして、対応するコネクタには、図７に示したコネクタ６４Ａが用いられる。

したがって、磁化された信号線６２Ｂの先端部７２とコネクタ６４Ａの磁化部６８との間に磁力によるより強力な吸引力が発生し、信号線６２の先端部７２を嵌合孔６５へさらに強力に誘導することができる。

なお、実施の形態１のその他の変形例として、図１１に示す信号線６２Ｃのように、信号線６２Ｃの先端部を球形に加工してもよいし、図１２に示す信号線６２Ｄのように、信号線６２Ｄの先端部を針形に加工してもよい。これらの形状によっても、信号線６２Ｃ，６２Ｄの先端部がコネクタ６４のテーパ部６６に接触して嵌合孔６５に誘導される際、信号線６２Ｃ，６２Ｄの先端部が嵌合孔６５へ滑らかに誘導される。

以上のように、この実施の形態１およびその変形例によれば、半導体装置１を組付ける際に信号線６２，６２Ａ〜６２Ｄと嵌合部６５との位置ずれが発生しても、テーパ部６６または磁化部６８が信号線６２，６２Ａ〜６２Ｄを嵌合部６５へ誘導する。したがって、人為的に信号線６２，６２Ａ〜６２Ｄを嵌合部６５へ誘導する必要がなく、簡易な構成で半導体装置１の組付性を向上することができる。

［実施の形態２］
図１３は、この発明の実施の形態２による半導体装置の断面図である。なお、この図１３は、図３に対応し、図３と同様に、半導体スタックを連設方向に押付ける板ばねおよび半導体スタックを格納する筐体については図示を省略している。図１３を参照して、この半導体装置１Ａは、図３に示した半導体装置１の構成において、複数の信号線６２に代えて複数の信号線８２を備える。

複数の信号線８２も、実施の形態１における複数の信号線６２と同様に導体からなり、たとえばアルミや銅などからなる。複数の信号線８２は、半導体モジュール１０〜２３（半導体モジュール１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２については図示せず、以下同じ。）からそれぞれ延線され、複数のコネクタ６４にそれぞれ接続される。そして、複数の信号線８２は、制御基板６０と半導体モジュール１０〜２３との間で制御信号その他各種信号の伝達を行なう。ここで、この複数の信号線８２の各々は、信号線の反り返りを防止するために曲折部を２箇所有している。

図１４は、図１３に示した信号線８２の拡大図である。図１４を参照して、この信号線８２は、曲折部８４，８６を含む。曲折部８４は、信号線８２を所定の方向に曲折させ、曲折部８６は、曲折部８４による曲折方向と略反対方向に信号線８２を曲折させる。

曲折部８４は、信号線８２を曲折させることにより、信号線８２の先端部とコネクタ６４（図示せず）の嵌合部６５との位置ずれを修正する。そして、曲折部８６は、曲折部８４による曲折方向と略反対方向に信号線８２を曲折させることにより、信号線８２の先端部の向きをコネクタ６４の嵌合部６５への挿入方向に修正する。これにより、信号線８２に反りを発生させることなく、信号線８２の先端部が嵌合部６５に嵌合される。

なお、半導体装置１Ａのその他の構成は、実施の形態１による半導体装置１の構成と同じである。

［実施の形態２の変形例］
図１５は、この発明の実施の形態２の変形例によるコネクタの拡大図であり、図１６は、図１５に示したコネクタの平面図である。図１５，図１６を参照して、このコネクタ６４Ｂは、図３に示したコネクタ６４の構成において、ガイド部８８をさらに含む。

ガイド部８８は、テーパ部６６が形成される面の裏面側であって、かつ、嵌合孔６５の周囲近傍に設けられる。そして、ガイド部８８は、信号線８２が嵌合孔６５に嵌合されてコネクタ６４の裏面側に突出した信号線８２の先端部の方向を、嵌合孔６５への信号線８２の挿入方向に強制する。

すなわち、嵌合孔６５の厚みを十分に確保できない場合、ガイド部８８が設けられていないと、信号線８２が嵌合孔６５に斜めに嵌合され、信号線８２が反り返ってしまうところ、この実施の形態では、ガイド部８８が実質的に嵌合部の厚みを確保し、信号線８２の反り返りを防止する。

なお、上記においては、信号線８２は、曲折部を２箇所有するものとしたが、曲折部は、２箇所より多くてもよい。また、実施の形態２のその他の変形例として、図１７に示す信号線８２Ａや、図１８に示す信号線８２Ｂのように、信号線がバネ構造を有するものであってもよい。すなわち、このバネ構造は、連続的な曲折を可能とするものであり、実質的に２箇所以上の曲折部を有しているものとみなすことができる。

以上のように、この実施の形態２およびその変形例によれば、曲折部８４によって信号線８２の先端部と嵌合部６５との位置ずれが修正され、曲折部８６またはガイド部８８によって信号線８２の先端部の向きが嵌合部６５の挿入方向に修正される。したがって、信号線８２の反り返りを防止することができる。

なお、上記の各実施の形態においては、信号線は、半導体モジュールから延線され、コネクタによって信号線を制御基板に接続するものとしたが、半導体モジュール側にコネクタを設け、制御基板から延線される信号線をコネクタによって半導体モジュールに接続する構成であってもよい。すなわち、この発明の適用範囲は、コネクタの配設箇所（制御基板側か半導体モジュール側か）によって限定されるものではない。

また、この発明による半導体装置は、ハイブリッド自動車や電気自動車などの車両に好適である。ハイブリッド自動車や電気自動車においては、上述のように、省スペース化などの観点から、半導体素子を冷却器と交互に連設した半導体スタックの構成が好ましい。そして、ハイブリッド自動車や電気自動車においては、消費者に向けて大量生産されるところ、製造コストの低減が極めて強く要求され、組付性の向上を徹底的に図る必要がある。この発明による半導体装置は、半導体スタックの組付性を向上できるものであり、ハイブリッド自動車や電気自動車の製造コスト低減に大きく寄与することができる。

また、上記の各実施の形態においては、複数の半導体モジュールが複数の冷却体と交互に積層される半導体スタックの構成を有する半導体装置について説明したが、図１９，図２０に示されるように、複数の半導体モジュールが平面的に連設される場合についても適用可能である。

図１９は、複数の半導体モジュールが平面的に連設された半導体装置の側面図である。図１９を参照して、この半導体装置２は、複数の半導体モジュール９０と、冷却器９２と、制御基板９４と、複数の信号線９６と、複数のコネクタ６４とを備える。

複数の半導体モジュール９０は、冷却器９２上に平面的に配設される。冷却器９２は、複数の半導体モジュール９０を冷却する。制御基板９４は、複数の半導体モジュール９０の上方に複数の半導体モジュール９０に沿って配設される。複数の信号線９６は、複数の半導体モジュール９０の上面から制御基板９４に向かってそれぞれ延線され、複数のコネクタ６４にそれぞれ接続される。

図２０は、複数の半導体モジュールが平面的に連設された他の半導体装置の平面図である。図２０を参照して、この半導体装置２Ａにおいては、図１９に示した半導体装置２の構成において、制御基板９４は、複数の半導体モジュール９０に沿って複数の半導体モジュール９０の側方に配設される。そして、複数の信号線９６は、複数の半導体モジュール９０の側面から制御基板９４に向かってそれぞれ延線され、複数のコネクタ６４にそれぞれ接続される。

このように複数の半導体モジュール９０が平面的に連設される場合においても、半導体モジュール９０の設計公差や配設位置の誤差などにより、制御基板９４の所定位置に配設されているコネクタ６４と半導体モジュール９０からの信号線９６との間で位置のずれが発生し得る。しかしながら、これらの半導体装置２，２Ａによれば、信号線９６の先端部は対応するコネクタ６４の嵌合部６５に誘導される。したがって、組付性が向上する。なお、コネクタ６４に代えてコネクタ６４Ａ，６４Ｂを設けてもよく、信号線９６に代えて信号線６２Ａ〜６２Ｄ，８２，８２Ａ，８２Ｂを設けてもよい。

なお、上記において、コネクタ６４，６４Ａ，６４Ｂは、この発明による「接続部材」に対応し、テーパ部６６および磁化部６８の各々は、この発明による「誘導部」に対応する。

今回開示された実施の形態は、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、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、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ことが意図される。

この発明の実施の形態１による半導体装置の構成を示す平面図である。 図１に示す半導体モジュールの各々の構成を概略的に示す断面図である。 図１に示す半導体装置の断面ＩＩＩ−ＩＩＩの断面図である。 図３に示すコネクタの拡大図である。 図４に示すコネクタの平面図である。 図１に示す半導体装置が適用された負荷駆動装置の概略ブロック図である。 この発明の実施の形態１の変形例１によるコネクタの拡大図である。 図７に示すコネクタの平面図である。 この発明の実施の形態１の変形例２における信号線の先端部の形状を示した図である。 この発明の実施の形態１の変形例３における信号線の先端部を示した図である。 実施の形態１における信号線の変形例を示す図である。 実施の形態１における信号線のその他の変形例を示す図である。 この発明の実施の形態２による半導体装置の断面図である。 図１３に示す信号線の拡大図である。 この発明の実施の形態２の変形例によるコネクタの拡大図である。 図１５に示すコネクタの平面図である。 実施の形態２における信号線の変形例を示す図である。 実施の形態２における信号線のその他の変形例を示す図である。 複数の半導体モジュールが平面的に連設された半導体装置の側面図である。 複数の半導体モジュールが平面的に連設された他の半導体装置の平面図である。

符号の説明

１，１Ａ，２，２Ａ 半導体装置、１０〜２３，９０ 半導体モジュール、３０〜３７，９２ 冷却器、４０ 流水パイプ、４２ 板ばね、４４ 筐体、４６ 流入口、４８ 流出口、５１ 半導体素子、５２，５３ 電極、５４，５５ 絶縁板、５６ モールド樹脂、６０，９４ 制御基板、６２，６２Ａ〜６２Ｄ，８２，８２Ａ，８２Ｂ，９６ 信号線、６４，６４Ａ，６４Ｂ コネクタ、６５ 嵌合孔、６６ テーパ部、６７ 接合部、６８ 磁化部、７０，７２ 先端部、８４，８６ 曲折部、８８ ガイド部、１００ 負荷駆動装置、１１０ 昇圧コンバータ、１２０，１３０ インバータ、１２２，１３２ Ｕ相アーム、１２４，１３４ Ｖ相アーム、１２６，１３６ Ｗ相アーム、１４０ 制御装置、Ｂ バッテリ、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６ パワートランジスタ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６ ダイオード、Ｌ リアクトル、ＰＬ１，ＰＬ２ 電源ライン、ＳＬ 接地ライン、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ。

Claims (10)

1. 連設される複数の半導体モジュールと前記複数の半導体モジュールを駆動する制御装置との間にそれぞれ配設される複数の信号線の各々を前記制御装置または対応する半導体モジュールに対して接続する接続部材であって、
   対応する信号線と嵌合するように形成された嵌合部と、
   前記対応する信号線の先端部を前記嵌合部へ誘導するように形成された誘導部とを備える接続部材。
2. 連設される複数の半導体モジュールと、
   前記連設された複数の半導体モジュールに沿って配設され、前記複数の半導体モジュールを駆動する制御装置と、
   前記複数の半導体モジュールと前記制御装置との間にそれぞれ配設される複数の信号線と、
   前記制御装置または前記複数の半導体モジュールに対して前記複数の信号線をそれぞれ接続する複数の接続部材とを備え、
   前記複数の接続部材の各々は、
   対応する信号線と嵌合するように形成された嵌合部と、
   前記対応する信号線の先端部を前記嵌合部へ誘導するように形成された誘導部とを含む、半導体装置。
3. 前記誘導部は、前記嵌合部の周囲に形成され、当該誘導部の周縁部から前記嵌合部へ向かって前記対応する信号線の挿入方向に傾斜したテーパ形状を有する、請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記誘導部は、前記嵌合部の周囲近傍に形成され、前記対応する信号線の先端部に対して吸引力を発生する磁化部を含む、請求項２または請求項３に記載の半導体装置。
5. 前記複数の信号線の各々の先端部は、前記磁化部に対して吸引力を発生するように磁化される、請求項４に記載の半導体装置。
6. 前記複数の信号線の各々の先端部は、先細形状を有する、請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置。
7. 前記嵌合部を貫通した前記対応する信号線の先端部を前記対応する信号線の挿入方向に沿って誘導するように形成されたガイド部をさらに備える、請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の半導体装置。
8. 前記複数の信号線の各々は、少なくとも２箇所の曲折部を有する、請求項２から請求項７のいずれか１項に記載の半導体装置。
9. 前記複数の信号線の延線方向は、前記連設される複数の半導体モジュールの積層方向と異なる、請求項２から請求項８のいずれか１項に記載の半導体装置。
10. 前記複数の信号線の延線方向は、前記連設される複数の半導体モジュールの積層方向と略垂直である、請求項９に記載の半導体装置。

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