JP2019047676A - 半導体モジュールの接合構造及び接合方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体モジュールの接合構造4aは、半導体素子12と、半導体素子12に電気的に接続された板状のパワー端子としての正極端子12pと、を有する半導体モジュール11と、半導体モジュール11の正極端子12pに接合された板状の接合部7を有するバスバーとしての主Pバスバー6と、を備え、半導体モジュール11の正極端子12pと主Pバスバー6の接合部7は、相対的に板厚の小さい方である正極端子12pの板幅が相対的に板厚の大きい方である接合部7の板幅を上回るように構成され、且つそれぞれの板厚方向が互いに直交するように配置された状態で溶融溶接によって接合されている。
【選択図】図4
Description
半導体素子(12)と、上記半導体素子に電気的に接続された板状のパワー端子(12p,12n)と、を有する半導体モジュール(11)と、
上記半導体モジュールの上記パワー端子に接合される板状の接合部(7,9)を有するバスバー(6,8)と、
を備え、
上記半導体モジュールの上記パワー端子と上記バスバーの上記接合部は、相対的に板厚の小さい方の板幅が相対的に板厚の大きい方の板幅を上回るように構成され、且つそれぞれの板厚方向が互いに直交するように配置された状態で溶融溶接によって接合されている、半導体モジュールの接合構造(4a,4b,104a,204a)、
にある。
半導体モジュール(11)において半導体素子(12)に電気的に接続された板状のパワー端子(12p,12n)と、バスバー(6,8)の板状の接合部(7,9)と、を接合する、半導体モジュールの接合方法であって、
上記半導体モジュール及び上記バスバーを、上記パワー端子と上記接合部のうち相対的に板厚の小さい方の板幅が相対的に板厚の大きい方の板幅を上回るように寸法設定して準備する準備ステップ(S101)と、
上記準備ステップで準備した上記半導体モジュール及び上記バスバーにおいて、上記パワー端子及び上記接合部をそれぞれの板厚方向が互いに直交するように配置して接触させた状態で双方の境界部分を溶融溶接によって接合する接合ステップ(S102,S103)と、
を含む、半導体モジュールの接合方法、
にある。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
図1に示されるように、実施形態1にかかる電力変換装置1は、直流電力と交流電力との間で電力変換を行うための装置であり、半導体積層ユニット10、電子部品20,21,22及び制御回路基板30を含む複数の要素を備えている。これら複数の要素は上部ケース2、下部ケース2a及びカバー2bによって区画された空間に収容されている。
なお、これらのバスバー5p,5n,6,8の素材として、必要に応じて無酸素銅以外の金属材料を使用することもできる。
なお、これらの端子12p,12n,13,14の素材として、必要に応じて無酸素銅以外の金属材料を使用することもできる。
なお、レーザー照射による溶融溶接に代えて、気体中の放電現象(アーク放電)を利用して金属材料同士をつなぎ合わせる溶接法であるアーク溶接を用いることもできる。
これにより、正極端子12p及び接合部7の双方を溶融させるために境界部分に溶接入熱が過剰に付与されるのを防ぐことができ、双方の溶融溶接のためのエネルギーコストが増大するのを防止できる。
これにより、負極端子12n及び接合部9の双方を溶融させるために境界部分に溶接入熱が過剰に付与されるのを防ぐことができ、双方の溶融溶接のためのエネルギーコストが増大するのを防止できる。
図13に示されるように、実施形態2の、半導体モジュール11の接合構造104aは、主Pバスバー6が第2突出部7aに相当する部位を有していない点で、実施形態1の、半導体モジュール11の接合構造4aと相違している。
その他は、実施形態1と同様である。
その他、実施形態1と同様の作用効果を奏する。
図14に示されるように、実施形態3の、半導体モジュール11の接合構造204aは、主Pバスバー6が貫通穴6aに代えて切欠き206aを有する点で、実施形態1の、半導体モジュール11の接合構造4aと相違している。
その他は、実施形態1と同様である。
その他、実施形態1と同様の作用効果を奏する。
同様に、負極端子12nの板厚A2が主Nバスバー8の接合部9の板厚B2よりも小さい場合について例示したが、これに代えて、負極端子12nの板厚A2が接合部9の板厚B2よりも大きい構造を採用することもできる。この場合、負極端子12nの板幅C2が接合部9の板幅D2を上回るように寸法設定すればよい。
4a,4b,104a,204a 半導体モジュールの接合構造
6 主Pバスバー(バスバー)
6a,8a 貫通穴
6b,8b 開口縁
6c,8c 縮幅部
7,9 接合部(第1突出部)
7a,9a 第2突出部
8 主Nバスバー(バスバー)
11 半導体モジュール
12 半導体素子
12p 正極端子(パワー端子)
12n 負極端子(パワー端子)
A1,A2,B1,B2 板厚
C1,C2,D1,D2 板幅
E1,E2 開口寸法
S101 準備ステップ
S102,S103 接合ステップ
Claims (8)
- 半導体素子(12)と、上記半導体素子に電気的に接続された板状のパワー端子(12p,12n)と、を有する半導体モジュール(11)と、
上記半導体モジュールの上記パワー端子に接合される板状の接合部(7,9)を有するバスバー(6,8)と、
を備え、
上記半導体モジュールの上記パワー端子と上記バスバーの上記接合部は、相対的に板厚の小さい方の板幅が相対的に板厚の大きい方の板幅を上回るように構成され、且つそれぞれの板厚方向が互いに直交するように配置された状態で溶融溶接によって接合されている、半導体モジュールの接合構造(4a,4b,104a,204a)。 - 上記パワー端子の板厚(A1,A2)が上記接合部の板厚(B1,B2)よりも小さく、且つ上記パワー端子の板幅(C1,C2)が上記接合部の板幅(D1,D2)を上回るように構成されている、請求項1に記載の、半導体モジュールの接合構造。
- 上記バスバーは、上記パワー端子を挿入可能であり且つ上記パワー端子の板幅方向に沿って延びる貫通穴(6a,8a)を有し、上記貫通穴の内側に上記接合部を備える、請求項1または2に記載の、半導体モジュールの接合構造。
- 上記バスバーは、上記貫通穴の開口縁(6b,8b)が内方へ突出した突出部(7,9)を有し、この突出部によって上記接合部が構成されている、請求項3に記載の、半導体モジュールの接合構造。
- 上記バスバーの上記貫通穴は、上記パワー端子の板厚方向の開口寸法(E1,E2)が上記接合部に相当する縮幅部(6c,8c)おいて最小となるように構成されている。請求項4に記載の、半導体モジュールの接合構造。
- 上記バスバーは、上記突出部を第1突出部(7,9)としたとき、上記第1突出部とは別に上記貫通穴の開口縁が内方へ突出してなる第2突出部(7a,9a)を有し、上記第1突出部と上記第2突出部は、上記パワー端子の板厚方向に対向配置されている、請求項4または5に記載の、半導体モジュールの接合構造。
- 上記第1突出部及び上記第2突出部は、上記パワー端子の板幅方向の板幅(B2)が概ね一致している、請求項6に記載の、半導体モジュールの接合構造。
- 半導体モジュール(11)において半導体素子(12)に電気的に接続された板状のパワー端子(12p,12n)と、バスバー(6,8)の板状の接合部(7,9)と、を接合する、半導体モジュールの接合方法であって、
上記半導体モジュール及び上記バスバーを、上記パワー端子と上記接合部のうち相対的に板厚の小さい方の板幅が相対的に板厚の大きい方の板幅を上回るように寸法設定して準備する準備ステップ(S101)と、
上記準備ステップで準備した上記半導体モジュール及び上記バスバーにおいて、上記パワー端子及び上記接合部をそれぞれの板厚方向が互いに直交するように配置して接触させた状態で双方の境界部分を溶融溶接によって接合する接合ステップ(S102,S103)と、
を含む、半導体モジュールの接合方法。
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