JP2009142000A

JP2009142000A - Power conversion equipment

Info

Publication number: JP2009142000A
Application number: JP2007313209A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Oyama; 佳彦大山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-12-04
Filing date: 2007-12-04
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2027-12-04
Also published as: JP4962290B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide power conversion equipment which is superior in reliability on connection between a semiconductor module and a bus bar and is easy of manufacture. <P>SOLUTION: The power conversion equipment 1 is constituted by stacking a plurality of semiconductor modules 2, which have semiconductor elements within and further have power terminals 21, and a plurality of cooling tubes 3, which cool the semiconductor modules 2, and it is equipped with bus bars 4, which constitute power lines that connect the power terminals 21 of the plurality of semiconductor modules 2. The power terminal 21 of the semiconductor module 2 has a junction surface 211 which parallels the direction X of stacking between the plurality of semiconductor modules 2 and the plurality of cooling tubes 3, and also it is joined with the bus bar 4, at the junction surface 211. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は，パワー端子を有する複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する複数の冷却管と、上記パワー端子に接続されるバスバーとを備えた電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power converter including a plurality of semiconductor modules having power terminals, a plurality of cooling pipes for cooling the semiconductor modules, and a bus bar connected to the power terminals.

従来より、図１７、図１８に示すごとく、複数の半導体モジュール９２と、該半導体モジュール９２を冷却する複数の冷却管９３と、上記半導体モジュール９２のパワー端子９２１に接続されるバスバー９４とを備えた電力変換装置９がある（特許文献１参照）。 Conventionally, as shown in FIGS. 17 and 18, a plurality of semiconductor modules 92, a plurality of cooling pipes 93 for cooling the semiconductor modules 92, and a bus bar 94 connected to the power terminals 921 of the semiconductor modules 92 are provided. There is a power converter 9 (see Patent Document 1).

該電力変換装置９においては、複数の半導体モジュール９２と複数の冷却管９３とを交互に積層してなると共に、複数の半導体モジュール９２のそれぞれのパワー端子９２１をバスバー９４に接合してなる。ここで、パワー端子９２１は、半導体モジュール９２の主面と平行な板状体となっており、その主面は、半導体モジュール９２と冷却管９３との積層方向Ｘに直交する。それ故、パワー端子９２１とバスバー９４とを接合する際には、積層方向Ｘに直交するパワー端子９２１の主面においてバスバー９４と接合することとなる。そのため、バスバー９４は、その長手方向（積層方向Ｘ）に直交する接合端９４１を複数設けた櫛歯形状に形成してある。 In the power conversion device 9, a plurality of semiconductor modules 92 and a plurality of cooling pipes 93 are alternately stacked, and power terminals 921 of the plurality of semiconductor modules 92 are joined to a bus bar 94. Here, the power terminal 921 is a plate-like body parallel to the main surface of the semiconductor module 92, and the main surface is orthogonal to the stacking direction X of the semiconductor module 92 and the cooling pipe 93. Therefore, when the power terminal 921 and the bus bar 94 are joined, the bus bar 94 is joined on the main surface of the power terminal 921 orthogonal to the stacking direction X. Therefore, the bus bar 94 is formed in a comb-teeth shape in which a plurality of joining ends 941 perpendicular to the longitudinal direction (stacking direction X) are provided.

特開２００５−１８５０６３号公報JP-A-2005-185063

しかしながら、上記のような櫛歯形状のバスバー９４を用いる場合、上記接合端９４１の位置が固定されている、すなわち接合端９４１の形成ピッチが固定されているため、複数の半導体モジュール９２のパワー端子９２１の位置が、バスバー９４の接合端９４１の位置に拘束されることとなる。そのため、半導体モジュール９２の本体部の位置が設計どおりの位置からずれると、パワー端子９２１とバスバー９４の接合端９４１との接合が困難となる。 However, when the comb-shaped bus bar 94 as described above is used, the positions of the joint ends 941 are fixed, that is, the formation pitch of the joint ends 941 is fixed. The position of 921 is restrained by the position of the joining end 941 of the bus bar 94. Therefore, if the position of the main body portion of the semiconductor module 92 is deviated from the designed position, it becomes difficult to join the power terminal 921 and the joining end 941 of the bus bar 94.

特に、上記のごとく、複数の半導体モジュール９２と複数の冷却管９３とを積層した構造をとると、個々の半導体モジュール９２の厚みの公差や冷却管９３の厚みの公差、更には、両者の間に介在させる絶縁層の厚みの公差などが積み重なる。この場合、すべての半導体モジュール９２のパワー端子９２１をバスバー９４の接合端９４１の位置に合わせることは、極めて困難となる。 In particular, as described above, when a structure in which a plurality of semiconductor modules 92 and a plurality of cooling pipes 93 are stacked is taken, the tolerance of the thickness of each semiconductor module 92, the tolerance of the thickness of the cooling pipe 93, and further between them The tolerance of the thickness of the insulating layer interposed in the stacks. In this case, it is extremely difficult to align the power terminals 921 of all the semiconductor modules 92 with the positions of the joining ends 941 of the bus bars 94.

また、このような状態で、無理矢理パワー端子９２１をバスバー９４に接合すると、例えば、パワー端子９２１を強制的に変形させたりすることとなり、引き剥がし方向の応力が作用した状態で接合されることとなる。その結果、接続信頼性を充分に得ることが困難となるおそれがある。 Further, if the power terminal 921 is forcibly joined to the bus bar 94 in such a state, for example, the power terminal 921 is forcibly deformed, and the joining is performed in a state where the stress in the peeling direction is applied. Become. As a result, it may be difficult to obtain sufficient connection reliability.

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、半導体モジュールとバスバーとの接続信頼性に優れた製造容易な電力変換装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide an easily manufactured power conversion device excellent in connection reliability between a semiconductor module and a bus bar.

本発明は、半導体素子を内蔵してなると共にパワー端子を有する複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する複数の冷却管とを積層配置してなり、上記複数の半導体モジュールの上記パワー端子を接続する電力ラインを構成するバスバーを備えた電力変換装置であって、
上記半導体モジュールの上記パワー端子は、上記複数の半導体モジュールと上記複数の冷却管との積層方向に沿った接合面を有すると共に、該接合面において、上記バスバーと接合されていることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。 According to the present invention, a plurality of semiconductor modules each including a semiconductor element and having a power terminal and a plurality of cooling pipes for cooling the semiconductor module are stacked, and the power terminals of the plurality of semiconductor modules are arranged. A power conversion device including a bus bar constituting a power line to be connected,
The power terminal of the semiconductor module has a joint surface along a stacking direction of the plurality of semiconductor modules and the plurality of cooling pipes, and is joined to the bus bar at the joint surface. It exists in a power converter device (Claim 1).

次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記半導体モジュールの上記パワー端子は、上記積層方向に沿った接合面を有すると共に、該接合面において上記バスバーと接合されている。そのため、上記半導体モジュールが所定の位置から上記積層方向にずれて配置されても、上記パワー端子の接合面は、その面に沿った方向にずれるのみである。それゆえ、パワー端子とバスバーとの接合に支障を来たすことはない。したがって、半導体モジュールの位置が積層方向にずれても、パワー端子とバスバーとを容易に接合することができる。その結果、製造容易な電力変換装置を得ることができる。 Next, the effects of the present invention will be described.
The power terminal of the semiconductor module has a joint surface along the stacking direction, and is joined to the bus bar at the joint surface. For this reason, even if the semiconductor module is arranged to be shifted from the predetermined position in the stacking direction, the joint surface of the power terminal is only shifted in the direction along the surface. Therefore, there is no problem in joining the power terminal and the bus bar. Therefore, even if the position of the semiconductor module is shifted in the stacking direction, the power terminal and the bus bar can be easily joined. As a result, an easily manufactured power conversion device can be obtained.

また、上記のごとく、半導体モジュールの位置が積層方向にずれても、パワー端子とバスバーとの接合面は、略同一平面内においてずれるのみであるため、パワー端子を変形させるなどすることなくバスバーに接合することができる。すなわち、パワー端子とバスバーとの接合を無理に行う必要がない。そのため、接合後の状態においても、パワー端子とバスバーとの接合部に無理な応力が作用することはなく、その接続信頼性を向上させることができる。 In addition, as described above, even if the position of the semiconductor module is shifted in the stacking direction, the joint surface between the power terminal and the bus bar only shifts in substantially the same plane, so the bus terminal can be formed without deforming the power terminal. Can be joined. That is, it is not necessary to forcefully join the power terminal and the bus bar. For this reason, even in a state after joining, an unreasonable stress does not act on the joint between the power terminal and the bus bar, and the connection reliability can be improved.

以上のごとく、本発明によれば、半導体モジュールとバスバーとの接続信頼性に優れた製造容易な電力変換装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an easily manufactured power conversion device excellent in connection reliability between a semiconductor module and a bus bar.

本発明（請求項１）において、「上記複数の半導体モジュールと上記複数の冷却管との積層方向に沿った接合面」は、上記接合面が上記積層方向に平行である場合の他に、これに準ずる場合、例えば上記接合面が上記積層方向に対して２°以下となる場合も含まれる。 In the present invention (Claim 1), the “joint surface along the stacking direction of the plurality of semiconductor modules and the plurality of cooling pipes” is not limited to the case where the joint surface is parallel to the stacking direction. For example, the case where the bonding surface is 2 ° or less with respect to the stacking direction is also included.

また、上記接合面は、上記半導体モジュールにおける上記パワー端子の立設方向に平行であることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記パワー端子と上記バスバーとの接合部の端部を、パワー端子の立設方向の先端側に配置することができる。これにより、この立設方向の先端側に配された接合部の端部を溶接等によって接合する作業を容易に行うことができる。 Moreover, it is preferable that the said joint surface is parallel to the standing direction of the said power terminal in the said semiconductor module (Claim 2).
In this case, the end portion of the joint portion between the power terminal and the bus bar can be disposed on the leading end side in the standing direction of the power terminal. Thereby, the operation | work which joins the edge part of the junction part distribute | arranged to the front end side of this standing direction by welding etc. can be performed easily.

また、上記パワー端子は、上記半導体モジュールの本体部から立設した立設部と、該立設部の先端部の側方から上記積層方向へ向かって屈曲した屈曲部とからなり、該屈曲部に上記接合面が形成されていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記接合面を容易に形成することができる。 The power terminal includes a standing part standing from the main body part of the semiconductor module and a bending part bent from the side of the front end of the standing part toward the stacking direction. It is preferable that the joint surface is formed on the surface.
In this case, the joint surface can be easily formed.

また、上記パワー端子は、長方形状の板状体に側方から切込を入れると共に該切込よりも先端側部分を折り曲げることにより、上記立設部と上記屈曲部とを形成してなることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記長方形状の板状体から上記立設部と上記屈曲部とを形成することができるため、材料費を低減することができる。 In addition, the power terminal is formed by forming the upright portion and the bent portion by making a cut into the rectangular plate-like body from the side and bending the tip side portion with respect to the cut. (Claim 4).
In this case, since the standing portion and the bent portion can be formed from the rectangular plate-like body, the material cost can be reduced.

また、上記半導体モジュールの組付け前の状態において、上記屈曲部は、上記立設部に対して鈍角となる状態に屈曲しており、上記半導体モジュールの組付け後の状態において、上記屈曲部は、上記バスバーを押圧する方向に付勢されていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記パワー端子の上記屈曲部を、上記バスバーに容易かつ確実に接触させることができる。 Further, in the state before the assembly of the semiconductor module, the bent portion is bent at an obtuse angle with respect to the standing portion, and in the state after the semiconductor module is assembled, the bent portion is It is preferable that the bus bar is urged in a pressing direction.
In this case, the bent portion of the power terminal can be easily and reliably brought into contact with the bus bar.

また、上記パワー端子は、上記立設部と上記屈曲部との間の折り曲げ線の一部に沿って、スリットを形成してなることが好ましい（請求項６）。
この場合には、上記屈曲部の形成を容易に行うことができると共に、上記屈曲部の付勢力が大きくなりすぎることを防ぐことができる。 Further, it is preferable that the power terminal is formed with a slit along a part of a fold line between the standing portion and the bent portion.
In this case, it is possible to easily form the bent portion and to prevent the urging force of the bent portion from becoming too large.

また、上記バスバーは、上記パワー端子の一部を挿通することができる開口部を複数設けてなり、該開口部の内側面に、上記パワー端子の上記接合面が接合されていてもよい（請求項７）。
この場合にも、半導体モジュールとバスバーとの接続信頼性に優れた製造容易な電力変換装置を得ることができる。 The bus bar may include a plurality of openings through which a part of the power terminal can be inserted, and the joint surface of the power terminal may be joined to the inner surface of the opening (claim). Item 7).
Also in this case, an easily manufactured power conversion device having excellent connection reliability between the semiconductor module and the bus bar can be obtained.

また、上記パワー端子と上記バスバーとは互いに溶接によって接合されており、その接合部における溶融池は上記バスバーに形成されていることが好ましい（請求項８）。
この場合には、上記パワー端子と上記バスバーとの接合信頼性をより高くすることができる。すなわち、溶融池を上記バスバーに設けることにより、上記パワー端子を溶融させ過ぎることなくバスバーとパワー端子とを接合することができる。これにより、一般的に厚みの小さいパワー端子が溶融しすぎて接合信頼性が低下することを防ぐことができる。 Preferably, the power terminal and the bus bar are joined to each other by welding, and a molten pool at the joint is formed on the bus bar.
In this case, the joining reliability between the power terminal and the bus bar can be further increased. That is, by providing the molten pool in the bus bar, the bus bar and the power terminal can be joined without melting the power terminal excessively. As a result, it is possible to prevent a power terminal having a small thickness from being excessively melted and reducing the bonding reliability.

（実施例１）
本発明の実施例にかかる電力変換装置につき、図１〜図６を用いて説明する。
本例の電力変換装置１は、図１に示すごとく、半導体素子を内蔵してなると共にパワー端子２１を有する複数の半導体モジュール２と、該半導体モジュール２を冷却する複数の冷却管３とを積層配置してなり、上記複数の半導体モジュール２のパワー端子２１を接続する電力ラインを構成するバスバー４を備えている。 (Example 1)
A power converter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the power conversion device 1 of this example includes a plurality of semiconductor modules 2 having a built-in semiconductor element and having a power terminal 21, and a plurality of cooling pipes 3 for cooling the semiconductor module 2. The bus bar 4 which comprises and arrange | positions and comprises the electric power line which connects the power terminal 21 of the said several semiconductor module 2 is provided.

半導体モジュール２のパワー端子２１は、複数の半導体モジュール２と複数の冷却管３との積層方向Ｘに沿った接合面２１１を有すると共に、該接合面２１１において、バスバー４と接合されている。
図３に示すごとく、接合面２１１は、半導体モジュール２におけるパワー端子２１の立設方向に平行である。 The power terminal 21 of the semiconductor module 2 has a joint surface 211 along the stacking direction X of the plurality of semiconductor modules 2 and the plurality of cooling tubes 3, and is joined to the bus bar 4 at the joint surface 211.
As shown in FIG. 3, the bonding surface 211 is parallel to the standing direction of the power terminal 21 in the semiconductor module 2.

パワー端子２１は、半導体モジュール２の本体部２０から立設した立設部２１２と、該立設部２１２の先端部の側方から積層方向Ｘへ向かって屈曲した屈曲部２１３とからなる。そして、屈曲部２１３に上記接合面２１１が形成されている。パワー端子２１は、例えば厚み０．５ｍｍ程度の銅からなる薄い板を折り曲げ加工してなる。 The power terminal 21 includes a standing portion 212 erected from the main body portion 20 of the semiconductor module 2 and a bent portion 213 bent in the stacking direction X from the side of the tip portion of the erected portion 212. The joint surface 211 is formed at the bent portion 213. The power terminal 21 is formed by bending a thin plate made of copper having a thickness of about 0.5 mm, for example.

図３に示すごとく、半導体モジュール２は、半導体素子を内蔵する本体部２０を有する。本体部２０は、一対の主面２０１と二対の端面２０２とを有するカード状の直方体形状を有する。そして、対向する一対の端面２０２のうちの一方から２本のパワー端子２１が立設されており、他方から５本の制御端子２２が立設されている。また、一対の主面２０１には、放熱板２３が露出している。 As shown in FIG. 3, the semiconductor module 2 has a main body 20 that contains a semiconductor element. The main body 20 has a card-like rectangular parallelepiped shape having a pair of main surfaces 201 and two pairs of end surfaces 202. Then, two power terminals 21 are erected from one of a pair of opposed end faces 202, and five control terminals 22 are erected from the other. Further, the heat sink 23 is exposed on the pair of main surfaces 201.

図１、図５に示すごとく、電力変換装置１においては、半導体モジュール２の一対の主面２０１に密着するように冷却管３が配設されており、半導体モジュール２と冷却管３とが交互に積層されている。また、隣り合う一対の冷却管３の間には、二個の半導体モジュール２が並列的に配置されている。 As shown in FIGS. 1 and 5, in the power conversion device 1, the cooling pipe 3 is disposed so as to be in close contact with the pair of main surfaces 201 of the semiconductor module 2, and the semiconductor module 2 and the cooling pipe 3 are alternately arranged. Are stacked. Two semiconductor modules 2 are arranged in parallel between a pair of adjacent cooling pipes 3.

また、隣り合う冷却管３同士は、それらの長手方向の両端部において、連結管３１によって連結されている。また、図１に示すごとく、積層方向Ｘの一端に配される冷却管３には、その長手方向Ｙの両端部に、冷媒導入管３２１と冷媒排出管３２２とがそれぞれ接続されている。これらの冷媒導入管３２１、冷媒排出管３２２、連結管３１、及び冷却管３には、それぞれ冷却媒体を流通させる冷媒流路が形成されている。 Adjacent cooling pipes 3 are connected by connecting pipes 31 at their longitudinal ends. Further, as shown in FIG. 1, a refrigerant introduction pipe 321 and a refrigerant discharge pipe 322 are connected to both ends of the longitudinal direction Y of the cooling pipe 3 arranged at one end in the stacking direction X, respectively. The refrigerant introduction pipe 321, the refrigerant discharge pipe 322, the connection pipe 31, and the cooling pipe 3 are respectively formed with refrigerant flow paths through which a cooling medium flows.

これにより、冷媒導入管３２１から導入された冷却媒体が連結管３１を通じて、複数の冷却管３にそれぞれ供給される。そして、該冷却管３に放熱板２３を密着させるように配された半導体モジュール２が、冷却媒体との間で熱交換を行うことにより冷却される。半導体モジュール２から受熱した冷却媒体は、冷却管３から連結管３１、冷媒排出管３２２を介して排出される。そして、この冷却媒体は外部の冷却手段によって冷却された後、再び冷却導入管３２１から導入され、同様に冷却管３内を循環する。 Thereby, the cooling medium introduced from the refrigerant introduction pipe 321 is supplied to the plurality of cooling pipes 3 through the connection pipe 31. Then, the semiconductor module 2 arranged so that the heat radiating plate 23 is brought into close contact with the cooling pipe 3 is cooled by exchanging heat with the cooling medium. The cooling medium that has received heat from the semiconductor module 2 is discharged from the cooling pipe 3 through the connecting pipe 31 and the refrigerant discharge pipe 322. The cooling medium is cooled by an external cooling means and then introduced again from the cooling introduction pipe 321 and circulates in the cooling pipe 3 in the same manner.

図５に示すごとく、半導体モジュール２におけるパワー端子２１及び制御端子２２は、積層方向Ｘから見たとき、冷却管３の長手方向に直交する方向に、冷却管３の外形から両側に突き出ている。半導体モジュール２に設けた二本のパワー端子２１は、何れも上述した接合面２１１を有している。この接合面２１１を構成する屈曲部２１３は、各パワー端子２１の立設部２１２における、他方のパワー端子２１とは反対側の側方から屈曲されている。 As shown in FIG. 5, the power terminal 21 and the control terminal 22 in the semiconductor module 2 protrude from the outer shape of the cooling pipe 3 to both sides in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the cooling pipe 3 when viewed from the stacking direction X. . Each of the two power terminals 21 provided on the semiconductor module 2 has the above-described bonding surface 211. The bent portion 213 constituting the joint surface 211 is bent from the side opposite to the other power terminal 21 in the standing portion 212 of each power terminal 21.

そして、複数の半導体モジュール２を複数の冷却管３と共に積層配置したとき、複数の半導体モジュール２は、積層方向Ｘに二列、直線的に並ぶ。このとき、各列における半導体モジュール２の二本のパワー端子２１の接合面２１１は、それぞれ同一平面上に配される。
このように同一平面上に配された複数の接合面２１１に、厚みを有する板棒状の導体からなるバスバー４の側面４１を当接させる。バスバー４は、例えば厚みが２ｍｍ程度の銅からなる板棒状体からなる。半導体モジュール２における冷却管３の長手方向の中央側に位置するパワー端子２１は、上記長手方向の中央に配されたバスバー４ａの側面４１に接合される。このバスバー４ａは、両方の側面４１にそれぞれ半導体モジュール２のパワー端子２１が接合されている。 When the plurality of semiconductor modules 2 are stacked together with the plurality of cooling pipes 3, the plurality of semiconductor modules 2 are linearly arranged in two rows in the stacking direction X. At this time, the joint surfaces 211 of the two power terminals 21 of the semiconductor modules 2 in each row are arranged on the same plane.
In this way, the side surface 41 of the bus bar 4 made of a plate bar-like conductor having a thickness is brought into contact with the plurality of joining surfaces 211 arranged on the same plane. The bus bar 4 is made of, for example, a plate bar made of copper having a thickness of about 2 mm. The power terminal 21 located on the center side in the longitudinal direction of the cooling pipe 3 in the semiconductor module 2 is joined to the side surface 41 of the bus bar 4a arranged at the center in the longitudinal direction. In the bus bar 4a, the power terminals 21 of the semiconductor module 2 are joined to both side surfaces 41, respectively.

また、半導体モジュール２における冷却管３の長手方向Ｙの両端側に位置するパワー端子２１は、上記長手方向Ｙの両端にそれぞれ配されたバスバー４ｂの側面４１に接合される。このバスバー４ｂは、一方の側面４１にのみ半導体モジュール２のパワー端子２１が接合されている。
また、バスバー４の側面４１は、積層方向Ｘに沿って、直線状に形成されている。
また、図６に示すごとく、パワー端子２１とバスバー４とは互いに溶接によって接合されており、その接合部における溶融池１１はバスバー４に形成されている。 Further, the power terminals 21 positioned on both ends in the longitudinal direction Y of the cooling pipe 3 in the semiconductor module 2 are joined to the side surfaces 41 of the bus bars 4b respectively disposed on both ends in the longitudinal direction Y. In the bus bar 4b, the power terminal 21 of the semiconductor module 2 is bonded only to one side surface 41.
Further, the side surface 41 of the bus bar 4 is formed linearly along the stacking direction X.
As shown in FIG. 6, the power terminal 21 and the bus bar 4 are joined to each other by welding, and the molten pool 11 at the joint is formed on the bus bar 4.

本例の電力変換装置１を組み立てるに当っては、図５に示すごとく、まず、複数の半導体モジュール２と複数の冷却管３とを交互に積層した状態の積層体１０を構成する。
次いで、半導体モジュール２と冷却管３との密着性を確保するために、積層体１０を積層方向Ｘに加圧する。これにより、積層体１０における半導体モジュール２の位置が、それぞれ移動し、所定の位置で固定される。このとき、図１に示すごとく、冷媒導入管３２１及び冷媒排出管３２２を取り付けた第１段目の冷却管３の外側の主面３ａが固定される固定面を基準とした場合、積層体１０の最後段の冷却管３の外側の主面３ｂ側に行くに従って各冷却管３及び半導体モジュール２の積層方向Ｘにおける厚み寸法公差が積上げられ、半導体モジュール２のパワー端子２１の積層方向Ｘにおける位置は、当初設計した所定位置に対して公差分大きくずれることになる。 In assembling the power conversion apparatus 1 of this example, as shown in FIG. 5, first, a laminated body 10 in a state in which a plurality of semiconductor modules 2 and a plurality of cooling pipes 3 are alternately laminated is configured.
Next, the stacked body 10 is pressurized in the stacking direction X in order to ensure adhesion between the semiconductor module 2 and the cooling pipe 3. Thereby, the position of the semiconductor module 2 in the laminated body 10 moves and is fixed at a predetermined position. At this time, as shown in FIG. 1, when the fixed surface to which the outer main surface 3 a of the first-stage cooling pipe 3 to which the refrigerant introduction pipe 321 and the refrigerant discharge pipe 322 are attached is used as a reference, the laminate 10 is used. The thickness dimensional tolerances in the stacking direction X of the cooling tubes 3 and the semiconductor modules 2 are increased as they go to the outer main surface 3b side of the cooling tube 3 at the last stage, and the position of the power terminals 21 of the semiconductor modules 2 in the stacking direction X Will greatly deviate the tolerance with respect to the initially designed predetermined position.

加圧した後に、バスバー４を、半導体モジュール２のパワー端子２１に、アーク溶接によって接合する。このアーク溶接は、パワー端子２１の当接面２１１を構成する屈曲部２１３の上端部と、バスバー４の側面４１の上端部との接触部において行う。そして、図６に示すごとく、アークの照射は、上記接触部近傍のバスバー４に対して行い、この部分に溶融池１１が形成されるようにする。これにより、バスバー４の一部が溶融して、その溶融金属がパワー端子２１を覆うような状態となり、パワー端子２１は溶融金属の熱で徐々に溶融されるため、アークの直接照射の様に溶融し過ぎること無くバスバー４とパワー端子２１の接合部が形成される。 After pressurization, the bus bar 4 is joined to the power terminal 21 of the semiconductor module 2 by arc welding. This arc welding is performed at the contact portion between the upper end portion of the bent portion 213 constituting the contact surface 211 of the power terminal 21 and the upper end portion of the side surface 41 of the bus bar 4. And as shown in FIG. 6, irradiation of an arc is performed with respect to the bus-bar 4 near the said contact part, and the molten pool 11 is formed in this part. As a result, a part of the bus bar 4 is melted and the molten metal covers the power terminal 21, and the power terminal 21 is gradually melted by the heat of the molten metal. The joined portion between the bus bar 4 and the power terminal 21 is formed without being melted excessively.

また、積層体１０における上記バスバー４を配置した側と反対側には、半導体モジュール２のスイッチングを制御するための制御回路を形成した制御回路基板１２を配置し、該制御回路基板１２を半導体モジュール２の制御端子２２に接続する。すなわち、制御回路基板１２に設けたスルーホール１２１に制御端子２２を挿通すると共に半田によって接合する。
なお、制御端子２２は、細い端子であって充分な可撓性を有するため、積層体１０の加圧によって半導体モジュール２の位置が設計どおりの位置から多少ずれても、制御回路基板１２との接続に支障を来たすことはない。 A control circuit board 12 on which a control circuit for controlling the switching of the semiconductor module 2 is formed is arranged on the opposite side of the laminated body 10 to the side where the bus bar 4 is arranged, and the control circuit board 12 is arranged in the semiconductor module. 2 to the control terminal 22. That is, the control terminal 22 is inserted into the through hole 121 provided in the control circuit board 12 and joined by soldering.
Since the control terminal 22 is a thin terminal and has sufficient flexibility, even if the position of the semiconductor module 2 is slightly deviated from the designed position due to pressurization of the stacked body 10, the control terminal 22 is connected to the control circuit board 12. The connection will not be hindered.

次に、本例の作用効果につき説明する。
上記半導体モジュール２のパワー端子２１は、上記積層方向Ｘに沿った接合面２１１を有すると共に、該接合面２１１においてバスバー４と接合されている。そのため、半導体モジュール２が所定の位置から積層方向Ｘにずれて配置されても、パワー端子２１の接合面２１１は、その面に沿った方向にずれるのみである。それゆえ、パワー端子２１とバスバー４との接合に支障を来たすことはない。したがって、半導体モジュール２の位置が積層方向Ｘにずれても、パワー端子２１とバスバー４とを容易に接合することができる。その結果、製造容易な電力変換装置１を得ることができる。 Next, the function and effect of this example will be described.
The power terminal 21 of the semiconductor module 2 has a joint surface 211 along the stacking direction X, and is joined to the bus bar 4 at the joint surface 211. For this reason, even if the semiconductor module 2 is arranged so as to be shifted from the predetermined position in the stacking direction X, the bonding surface 211 of the power terminal 21 is only shifted in the direction along the surface. Therefore, there is no problem in joining the power terminal 21 and the bus bar 4. Therefore, even if the position of the semiconductor module 2 is shifted in the stacking direction X, the power terminal 21 and the bus bar 4 can be easily joined. As a result, an easily manufactured power conversion device 1 can be obtained.

また、上記のごとく、半導体モジュール２の位置が積層方向Ｘにずれても、パワー端子２１とバスバー４との接合面２１１は、略同一平面内においてずれるのみであるため、パワー端子２１を変形させるなどすることなくバスバー４に接合することができる。すなわち、パワー端子２１とバスバー４との接合を無理に行う必要がない。そのため、接合後の状態においても、パワー端子２１とバスバー４との接合部に無理な応力が作用することはなく、その接続信頼性を向上させることができる。 In addition, as described above, even if the position of the semiconductor module 2 is shifted in the stacking direction X, the joint surface 211 between the power terminal 21 and the bus bar 4 is only displaced in substantially the same plane, so that the power terminal 21 is deformed. It is possible to join the bus bar 4 without doing so. That is, it is not necessary to forcefully join the power terminal 21 and the bus bar 4. For this reason, even in a state after joining, an unreasonable stress does not act on the joint between the power terminal 21 and the bus bar 4, and the connection reliability can be improved.

また、接合面２１１は、半導体モジュール２におけるパワー端子２１の立設方向に平行であるため、図２、図４に示すごとく、パワー端子２１とバスバー４との接合部の端部１３を、パワー端子２１の立設方向の先端側に配置することができる。これにより、この立設方向の先端側に配された接合部の端部１３を溶接等によって接合する作業を容易に行うことができる。
また、パワー端子２１は、立設部２１２と屈曲部２１３とからなり、該屈曲部２１３に接合面２１１が形成されているため、接合面２１１を容易に形成することができる。 Further, since the joining surface 211 is parallel to the standing direction of the power terminal 21 in the semiconductor module 2, the end portion 13 of the joining portion between the power terminal 21 and the bus bar 4 is connected to the power as shown in FIGS. The terminal 21 can be disposed on the tip side in the standing direction. Thereby, the operation | work which joins the edge part 13 of the junction part distribute | arranged to the front end side of this standing direction by welding etc. can be performed easily.
In addition, the power terminal 21 includes the standing portion 212 and the bent portion 213, and the bonding surface 211 is formed on the bent portion 213. Therefore, the bonding surface 211 can be easily formed.

また、図６に示すごとく、パワー端子２１とバスバー４とは互いに溶接によって接合されており、その接合部における溶融池１１はバスバー４に形成されている。これにより、パワー端子２１とバスバー４との接合信頼性をより高くすることができる。すなわち、溶融池１１をバスバー４に設けることにより、パワー端子２１を溶融させ過ぎることなくバスバー４とパワー端子２１とを接合することができる。これにより、一般的に厚みの小さいパワー端子２１が溶融しすぎて接合信頼性が低下することを防ぐことができる。 As shown in FIG. 6, the power terminal 21 and the bus bar 4 are joined to each other by welding, and the molten pool 11 at the joint is formed on the bus bar 4. Thereby, the joining reliability of the power terminal 21 and the bus bar 4 can be made higher. That is, by providing the molten pool 11 on the bus bar 4, the bus bar 4 and the power terminal 21 can be joined without melting the power terminal 21 excessively. Thereby, it can prevent that the power terminal 21 with a small thickness generally melts too much, and joining reliability falls.

以上のごとく、本例によれば、半導体モジュールとバスバーとの接続信頼性に優れた製造容易な電力変換装置を提供することができる。 As described above, according to this example, it is possible to provide an easily manufactured power conversion device that is excellent in connection reliability between a semiconductor module and a bus bar.

（実施例２）
本例は、図７に示すごとく、板棒状のバスバー４を、その主面４２において半導体モジュール２のパワー端子２１の接合面２１１に接合した例である。
すなわち、実施例１においては、図４に示すごとく、バスバー４の端面４１をパワー端子２１の接合面２１１に接合した例を示したが、本例においては、バスバー４の主面４２を、パワー端子２１の立設方向と平行にした状態にして、接合面２１１に接合している。
その他は、実施例１と同様である。 (Example 2)
In this example, as shown in FIG. 7, the plate bar-like bus bar 4 is joined to the joint surface 211 of the power terminal 21 of the semiconductor module 2 on the main surface 42.
That is, in Example 1, as shown in FIG. 4, the example which joined the end surface 41 of the bus-bar 4 to the joining surface 211 of the power terminal 21 was shown, but in this example, the main surface 42 of the bus-bar 4 is made into power. It is joined to the joining surface 211 in a state parallel to the standing direction of the terminal 21.
Others are the same as in the first embodiment.

本例の場合には、バスバー４とパワー端子２１との接触面積を大きく確保することができるため、半導体モジュール２とバスバー４との接続信頼性をより向上させることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。 In the case of this example, since a large contact area between the bus bar 4 and the power terminal 21 can be ensured, the connection reliability between the semiconductor module 2 and the bus bar 4 can be further improved.
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.

（実施例３）
本例は、図８〜図１０に示すごとく、パワー端子２１が、長方形状の板状体に側方から切込２１４を入れると共に該切込２１４よりも先端側部分を折り曲げることにより、上記立設部２１２と屈曲部２１３とを形成してなる例である。
そして、図９、図１０に示すごとく、この屈曲部２１３に形成される接合面２１１に、バスバー４を接合する。ここで、実施例１と同様に、接合面２１１には、図９に示すごとく、バスバー４の側面４１を当接させてもよいし、図１０に示すごとく、主面４２を当接させてもよい。
その他は、実施例１と同様である。 (Example 3)
In this example, as shown in FIGS. 8 to 10, the power terminal 21 is formed by making a cut 214 from a side into a rectangular plate-like body and bending the front end side portion from the cut 214. In this example, the installation portion 212 and the bent portion 213 are formed.
Then, as shown in FIGS. 9 and 10, the bus bar 4 is joined to the joining surface 211 formed in the bent portion 213. As in the first embodiment, the side surface 41 of the bus bar 4 may be brought into contact with the joining surface 211 as shown in FIG. 9, or the main surface 42 may be brought into contact with the joining surface 211 as shown in FIG. Also good.
Others are the same as in the first embodiment.

本例の場合には、長方形状の板状体から立設部２１２と屈曲部２１３とを形成することができるため、材料費を低減することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。 In the case of this example, the standing portion 212 and the bent portion 213 can be formed from a rectangular plate-like body, so that the material cost can be reduced.
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.

（実施例４）
本例は、図１１〜図１４に示すごとく、バスバー４に、パワー端子４の一部を挿通することができる開口部４３を複数設け、開口部４３の内側面４３１に、パワー端子２１の接合面２１１を接合した例である。
図１１に示すごとく、バスバー４には、四角形状の開口部４３を複数、バスバー４の長手方向に並べて形成してある。この開口部４３の大きさは、図１３に示すごとく、パワー端子４の先端部を遊嵌可能な大きさであって、バスバー４の長手方向に沿った開口部４３の長さは、半導体モジュール２が積層方向Ｘにずれたときにも充分に屈曲部２１３を挿嵌することができる程度の遊びが形成できる程度の長さとする。 Example 4
In this example, as shown in FIGS. 11 to 14, the bus bar 4 is provided with a plurality of openings 43 through which a part of the power terminal 4 can be inserted, and the power terminal 21 is joined to the inner side surface 431 of the opening 43. This is an example in which the surface 211 is joined.
As shown in FIG. 11, the bus bar 4 is formed with a plurality of rectangular openings 43 arranged in the longitudinal direction of the bus bar 4. As shown in FIG. 13, the size of the opening 43 is such that the tip of the power terminal 4 can be loosely fitted, and the length of the opening 43 along the longitudinal direction of the bus bar 4 is the semiconductor module. The length is such that a play can be formed so that the bent portion 213 can be sufficiently inserted even when 2 is displaced in the stacking direction X.

また、図１４に示すごとく、本例の電力変換装置１において、各半導体モジュール２における冷却管３の長手方向Ｙの中央側に位置するパワー端子２１は、上記長手方向Ｙの中央に配されたバスバー４ａに接合される。そして、この中央のバスバー４ａは、開口部４３を二列形成している。
その他は、実施例１と同様である。 As shown in FIG. 14, in the power conversion device 1 of this example, the power terminal 21 located on the center side in the longitudinal direction Y of the cooling pipe 3 in each semiconductor module 2 is arranged in the center in the longitudinal direction Y. Joined to the bus bar 4a. The central bus bar 4a forms the openings 43 in two rows.
Others are the same as in the first embodiment.

本例の場合にも、半導体モジュール２とバスバー４との接続信頼性に優れた製造容易な電力変換装置１を得ることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。 Also in the case of this example, it is possible to obtain an easily manufactured power conversion device 1 having excellent connection reliability between the semiconductor module 2 and the bus bar 4.
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.

（実施例５）
本例は、図１５、図１６に示すごとく、半導体モジュール２の組付け前の状態において、屈曲部２１３は、立設部２１２に対して鈍角となる状態に屈曲している例である。そして、図１６（Ｂ）に示すごとく、半導体モジュール２の組付け後の状態において、屈曲部２１３は、バスバー４を押圧する方向に付勢されている。 (Example 5)
In this example, as shown in FIGS. 15 and 16, the bent portion 213 is bent to an obtuse angle with respect to the standing portion 212 in a state before the semiconductor module 2 is assembled. As shown in FIG. 16B, the bent portion 213 is urged in the direction in which the bus bar 4 is pressed in a state after the semiconductor module 2 is assembled.

また、図１５に示すごとく、パワー端子２１は、立設部２１２と屈曲部２１３との間の折り曲げ線の一部に沿って、スリット２１４を形成してなる。
図１６（Ａ）に示すごとく、組付け前の状態の半導体モジュール２のパワー端子２１は、立設部２１２と屈曲部２１３とのなす角度θが鈍角であり、より好ましくは、θは１３５°以下の鈍角とする。 As shown in FIG. 15, the power terminal 21 is formed with a slit 214 along a part of a fold line between the standing portion 212 and the bent portion 213.
As shown in FIG. 16A, in the power terminal 21 of the semiconductor module 2 before assembly, the angle θ formed by the standing portion 212 and the bent portion 213 is an obtuse angle, and more preferably θ is 135 °. The obtuse angle is as follows.

そして、図１６（Ｂ）に示すごとく、この状態のパワー端子２１の屈曲部２１３に、バスバー４の側面４２を当接させると共に押圧する。これにより、バスバー４に屈曲部２１３の反力を受けながら、屈曲部２１３を、立設部２１２とのなす角度が小さくなる方向に変形させる。そして、立設部２１２と屈曲部２１３とのなす角度θ１が９０°に近い角度となる。この角度θ１は、必ずしも９０°である必要はなく、例えば、鈍角であってもよい。ただし、θ１＜θを満たす。
その他は、実施例１と同様である。 Then, as shown in FIG. 16B, the side face 42 of the bus bar 4 is brought into contact with and pressed against the bent portion 213 of the power terminal 21 in this state. As a result, the bent portion 213 is deformed in a direction in which the angle formed with the standing portion 212 becomes smaller while the bus bar 4 receives the reaction force of the bent portion 213. And angle (theta) 1 which the standing part 212 and the bending part 213 make becomes an angle close | similar to 90 degrees. The angle θ1 is not necessarily 90 °, and may be an obtuse angle, for example. However, θ1 <θ is satisfied.
Others are the same as in the first embodiment.

本例の場合には、上記角度θが鈍角であることにより、パワー端子２１の屈曲部２１３を、バスバー４に容易かつ確実に接触させることができる。
また、パワー端子２１が上記スリット２１４を形成してなるため、屈曲部２１３の形成を容易に行うことができると共に、屈曲部２１３の付勢力が大きくなりすぎることを防ぐことができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。 In the case of this example, since the angle θ is an obtuse angle, the bent portion 213 of the power terminal 21 can be easily and reliably brought into contact with the bus bar 4.
Further, since the power terminal 21 is formed with the slit 214, the bent portion 213 can be easily formed and the urging force of the bent portion 213 can be prevented from becoming too large.
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.

実施例１における、電力変換装置の平面図。The top view of the power converter device in Example 1. FIG. 図１のＡ−Ａ線矢視断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1. 実施例１における、半導体モジュールの斜視図。1 is a perspective view of a semiconductor module in Embodiment 1. FIG. 実施例１における、パワー端子とバスバーとの接合部の斜視図。The perspective view of the junction part of the power terminal and bus bar in Example 1. FIG. 実施例１における、電力変換装置の展開斜視図。FIG. 3 is an exploded perspective view of the power conversion device according to the first embodiment. 実施例１における、溶融池の形成位置を示す電力変換装置の平面説明図。The plane explanatory view of the power converter in Example 1 which shows the formation position of a molten pool. 実施例２における、パワー端子とバスバーとの接合部の斜視図。The perspective view of the junction part of the power terminal and bus bar in Example 2. FIG. 実施例３における、半導体モジュールの斜視図。FIG. 10 is a perspective view of a semiconductor module in Example 3. 実施例３における、パワー端子とバスバーの側面との接合部の斜視図。The perspective view of the junction part of the power terminal and the side surface of a bus bar in Example 3. FIG. 実施例３における、パワー端子とバスバーの主面との接合部の斜視図。The perspective view of the junction part of the power terminal and the main surface of a bus bar in Example 3. FIG. 実施例４における、バスバーの斜視図。The perspective view of the bus bar in Example 4. FIG. 実施例４における、パワー端子とバスバーとの接合部の斜視図。The perspective view of the junction part of the power terminal and bus bar in Example 4. FIG. 実施例４における、パワー端子とバスバーとの接合部の平面図。The top view of the junction part of the power terminal and bus bar in Example 4. FIG. 実施例４における、電力変換装置の展開斜視図。The expansion perspective view of the power converter in Example 4. FIG. 実施例５における、パワー端子の斜視図。The perspective view of the power terminal in Example 5. FIG. 実施例５における、（Ａ）バスバーを当接する前のパワー端子の説明図、（Ｂ）バスバーを当接させた状態のパワー端子の説明図。In Example 5, (A) Explanatory drawing of the power terminal before contact | abutting a bus-bar, (B) Explanatory drawing of the power terminal of the state which contact | abutted the bus-bar. 従来例における、電力変換装置の部分平面図。The partial top view of the power converter device in a prior art example. 図１７のＢ−Ｂ線矢視断面図。FIG. 18 is a cross-sectional view taken along line B-B in FIG. 17.

Explanation of symbols

１電力変換装置
２半導体モジュール
２１パワー端子
２１１接合面
３冷却管
４バスバー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power converter 2 Semiconductor module 21 Power terminal 211 Joint surface 3 Cooling pipe 4 Bus bar

Claims

A power line that includes a plurality of semiconductor modules that have built-in semiconductor elements and have power terminals and a plurality of cooling pipes that cool the semiconductor modules, and that connects the power terminals of the plurality of semiconductor modules. A power conversion device including a bus bar that constitutes
The power terminal of the semiconductor module has a joint surface along a stacking direction of the plurality of semiconductor modules and the plurality of cooling pipes, and is joined to the bus bar at the joint surface. Power conversion device.

The power conversion device according to claim 1, wherein the joint surface is parallel to a standing direction of the power terminal in the semiconductor module.

In claim 2, the power terminal comprises a standing part erected from the main body part of the semiconductor module, and a bent part bent toward the stacking direction from the side of the tip part of the erected part, The power conversion device, wherein the joint surface is formed at the bent portion.

The power terminal according to claim 3, wherein the power terminal forms the standing portion and the bent portion by making a cut into the rectangular plate-like body from the side and bending the tip side portion with respect to the cut. The power converter characterized by comprising.

5. The semiconductor module according to claim 3, wherein the bent portion is bent at an obtuse angle with respect to the standing portion in a state before the semiconductor module is assembled, and in a state after the semiconductor module is assembled. The power converter is characterized in that the bent portion is biased in a direction of pressing the bus bar.

6. The power converter according to claim 5, wherein the power terminal is formed with a slit along a part of a fold line between the standing portion and the bent portion.

7. The bus bar according to claim 2, wherein the bus bar is provided with a plurality of openings through which a part of the power terminal can be inserted, and the joint of the power terminal is formed on an inner surface of the opening. The power converter characterized by the surface being joined.

The power converter according to any one of claims 1 to 7, wherein the power terminal and the bus bar are joined to each other by welding, and a molten pool at the joint is formed in the bus bar. .