JP5126617B2 - 半導体装置及び接続部材 - Google Patents
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Description
また、半導体装置が、例えば振動の多い場所で用いられる場合にも、同様に導体接続部と素子接続部との間の位置関係を変位させることで上記振動を吸収して、導体接続部と導体板との間の接合箇所、及び素子接続部と半導体素子との間の接続箇所に加わる応力を低減させることができる。よって、接続部材を介した導体板と半導体素子との間の電気的接続を適切に維持することができるので、そのような振動の多い場所で用いられる場合にも、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
更に、この構成では、接続部材のうち導体接続部と素子接続部とを連結する部位が重複領域全体に亘って延在することになる。そのため、重複領域内で導体板と導体接続部とがレーザ溶接により接合される際に、素子接続部に加えて当該連結部位もがレーザ接合部位と半導体素子との間を遮蔽する機能を果たすことになる。また、断面略Z字状とすることで接続部材の長さが長くなるので、接続部材の表面積を大きくして放熱効果を上昇させることができる。更に、この場合において、板厚を同等とした場合には接続部材の熱容量が増大するので当該接続部材を介した半導体素子への熱伝導を抑制することができる。従って、半導体素子が熱ダメージを受けることをより一層効果的に抑制することができる。或いは、遮蔽性を確保しつつ、板厚を薄くして軽量化を図ることができる。
また、一つの接続部材を用いて導体板と二つの半導体素子と同時に接続することができるので、構造が簡素化されると共に製造性も良好なものとなる。
本発明の第一の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態においては、本発明に係る半導体装置を、回転電機3を制御するためのインバータ装置7を構成するスイッチングモジュール8に適用した場合を例として説明する。本実施形態では、インバータ装置7は、電動車両やハイブリッド車両に備えられた回転電機3の制御のために用いられている。なお、回転電機3は、電力の供給を受けて動力を発生するモータ(電動機)としての機能と、動力の供給を受けて電力を発生するジェネレータ(発電機)としての双方の機能を果たすことが可能とされている。
まず、インバータ装置7の概略構成について説明する。図1は、本実施形態に係るインバータ装置7の回路構成を模式的に示すブロック図である。図1に示すように、このインバータ回路は、回転電機3の駆動用の回路となっている。本実施形態では、回転電機3は、三相交流で駆動される構成となっており、このインバータ回路はブリッジ回路により構成されている。つまり、電源電圧となる正極P側とグランドとなる負極N側との間に二つのスイッチング素子11が直列に接続され、この直列回路が3回線並列に接続されている。なお、回転電機3のステータコイルU相、V相、W相のそれぞれに一組のスイッチング素子11の直列回路が対応している。
符号11aは、U相の上段側スイッチング素子であり、
符号11bは、V相の上段側スイッチング素子であり、
符号11cは、W相の上段側スイッチング素子であり、
符号11dは、U相の下段側スイッチング素子であり、
符号11eは、V相の下段側スイッチング素子であり、
符号11fは、W相の下段側スイッチング素子である。
これらのスイッチング素子11a〜11fとしては、IGBT(insulated gate bipolar transistor)やMOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistor)等を適用すると好適である。本例では、IGBTを用いた場合の例を示している。
次に、インバータ装置7を構成する各スイッチングモジュール8の具体的構成について説明する。図2は、本実施形態に係るスイッチングモジュール8の断面図であり、図3は、本実施形態に係るスイッチングモジュール8の平面図である。また、図4は、本実施形態に係るスイッチングモジュール8の斜視図である。これらの図に示すように、スイッチングモジュール8は、ベースプレート21と、絶縁基板23と、半導体素子としてのスイッチング素子11及びダイオード素子13と、接続部材31と、バスバー25と、を備えている。ベースプレート21、絶縁基板23、並びにスイッチング素子11及びダイオード素子13は、この順に積層されている。そして、スイッチング素子11とダイオード素子13とを電気的に接続するように接続部材31が配置され、接続部材31に対して更にバスバー25が接続されている。このようなスイッチングモジュール8において、本発明は、スイッチング素子11及びダイオード素子13とバスバー25とを電気的に接続するための接続部材31の構造、及び当該接続部材31とバスバー25との接続構造に特徴を有する。以下、本実施形態に係るスイッチングモジュール8の各部の詳細について説明する。
本発明の第二の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態においても、本発明を、回転電機3を制御するためのインバータ装置7を構成するスイッチングモジュール8に適用している。図5は、本実施形態に係るスイッチングモジュール8の断面図である。本実施形態に係るスイッチングモジュール8は、接続部材31の構造が上記第一の実施形態と一部相違している。それ以外の構成に関しては、基本的には上記第一の実施形態と同様である。以下では、本実施形態に係るスイッチングモジュール8について、上記第一の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、特に明記しない点については、上記第一の実施形態と同様とする。
本発明の第三の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態においても、本発明を、回転電機3を制御するためのインバータ装置7を構成するスイッチングモジュール8に適用している。図6は、本実施形態に係るスイッチングモジュール8の断面図である。本実施形態に係るスイッチングモジュール8は、接続部材31の構造が上記第一及び第二の実施形態と一部相違している。それ以外の構成に関しては、基本的には上記第一及び第二の実施形態と同様である。以下では、本実施形態に係るスイッチングモジュール8について、上記第一及び第二の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、特に明記しない点については、上記第一及び第二の実施形態と同様とする。
(1)上記第一の実施形態においては、接続部材31が、Y軸に直交する面における断面形状が略U字状に屈曲形成された形状を有して構成されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、例えば図7に示すように、接続部材31が、X軸に直交する面における断面形状が略U字状に屈曲形成された形状を有する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合において、第一連結部37aと第二連結部37bとは、Y軸方向において同じ位置に配置されてもいて良いし、異なる位置に配置されていても良い。図7には、第一連結部37aは導体接続部33及びスイッチング素子11のY軸方向の一方側(図7(b)における右側)の端部でこれらを連結し、第二連結部37bは導体接続部33及びダイオード素子13のY軸方向の他方側(図7(b)における左側)の端部でこれらを連結することにより、これらが異なる位置に配置されている場合の例を示している。
11 スイッチング素子(半導体素子)
13 ダイオード素子(半導体素子)
25 バスバー(導体板)
31 接続部材
33 導体接続部
35 素子接続部
35a 第一素子接続部(素子接続部)
35b 第二素子接続部(素子接続部)
37 連結部
37a 第一連結部(連結部)
37b 第二連結部(連結部)
D 重複領域
Claims (6)
- 少なくとも一つの半導体素子と、前記半導体素子を流れる電流の通電経路となる導体板と、前記半導体素子と前記導体板とを電気的に接続する接続部材と、を備えた半導体装置であって、
前記接続部材は、前記導体板に対して略平行に接する板状の導体接続部と、前記半導体素子における前記導体接続部側の面に略平行に接する板状の素子接続部と、を備え、
前記導体板に直交する方向である第一方向から見た平面視で、前記導体接続部と前記素子接続部とが互いに重複する重複領域を有し、
前記重複領域内で、前記導体板と前記導体接続部とがレーザ溶接により接合され、
前記第一方向に直交する方向であって前記導体接続部へ向かって延びる前記導体板の延在方向が第二方向であり、
前記接続部材と前記導体板とは、前記第一方向及び前記第二方向の双方に直交する第三方向の幅が等しく構成されている半導体装置。 - 前記接続部材は、前記導体接続部と前記素子接続部とを連結する連結部を更に備え、
前記導体接続部と前記素子接続部とが互いに略平行に配置されると共に、前記連結部が前記第一方向に弾性変形可能とされている請求項1に記載の半導体装置。 - 前記接続部材は、板状部材を断面略U字状に屈曲形成した形状を有し、互いに略平行な二つの面のうちの一方が前記導体接続部とされ、他方が前記素子接続部とされている請求項1又は2に記載の半導体装置。
- 前記接続部材は、板状部材を断面略Z字状に屈曲形成した形状を有し、互いに略平行な二つの面のうちの一方が前記導体接続部とされ、他方が前記素子接続部とされている請求項1又は2に記載の半導体装置。
- 複数の前記半導体素子を備えると共に、前記接続部材は二つの前記半導体素子を共通に前記導体板に接続するように構成され、
前記接続部材が二つの前記半導体素子にそれぞれ接する二つの前記素子接続部を備えると共に、前記導体接続部が二つの前記素子接続部の間に介在され、当該二つの前記素子接続部を一体的に連結している請求項1から4のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 少なくとも一つの半導体素子と、前記半導体素子を流れる電流の通電経路となる導体板とを電気的に接続する接続部材であって、
前記導体板に対して略平行に接してレーザ溶接により接合される板状の導体接続部と、前記半導体素子における前記導体接続部側の面に略平行に接する板状の素子接続部と、を備え、
前記導体接続部に直交する方向である第一方向から見た平面視で、前記導体接続部と前記素子接続部とが互いに重複する重複領域を有し、
前記導体接続部が前記導体板に接合された状態で、前記第一方向に直交する方向であって前記導体接続部へ向かって延びる前記導体板の延在方向が第二方向であり、
前記第一方向及び前記第二方向の双方に直交する方向が第三方向であり、
前記接続部材の前記第三方向の幅が、前記導体板の前記第三方向の幅に等しく構成されている接続部材。
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