JP6255236B2

JP6255236B2 - パワー半導体モジュール構造

Info

Publication number: JP6255236B2
Application number: JP2013264357A
Authority: JP
Inventors: 寛規平岡
Original assignee: Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2017-12-27
Anticipated expiration: 2033-12-20
Also published as: JP2015122365A

Description

この発明は、パワー半導体素子等が樹脂基体内に封入され、樹脂基体側端部にブスバーを接続するための端子部が設けられたパワー半導体モジュール構造に関する。

パワー半導体モジュールは、例えば、パワー半導体素子を１個ないし複数個を樹脂基体内に封入したもので構成され、このパワー半導体モジュールを複数個組み合わせてブリッジ回路などの各種回路を構成する。

パワー半導体モジュールを組み合わせるときは、同じモジュールを複数個並設して、各モジュールの側端部に設けられている端子間を銅製の導通板（ブスバー）で接続する。

従来のパワー半導体モジュールは、複数の端子が同一平面上に設けられており、パワー半導体モジュールを組み合わせるときに、隣接するモジュール間の各端子をブスバーで接続する（例えば、特許文献１参照）。図１は、複数の端子を同一平面上に設けた従来のパワー半導体モジュール例の斜視図を示している。矩形状の樹脂基体１は、その内部に２個のパワー半導体素子を備えており、左右の側端部には端子２〜５が設けられている。この例では、端子２がＰ端（＋側端子）、端子３がＮ端（−側端子）、端子４、５が出力端子である。このパワー半導体モジュールを２つ以上並設して、それぞれの端子２同士と３同士をブスバーで接続し、それぞれの端子４，５をブスバーで接続することで、フルブリッジ回路を構成することが出来る。

特開２００４−２２１３６６号公報

しかし、特許文献１や上記図１に示すような従来のパワー半導体モジュールでは、各端子が同一平面上に位置することから、並設したモジュール間の端子同士を接続するときに、ブスバー同士が当たらないようにするため、いずれかのブスバーを折り曲げる必要があった。このことを、図１で説明すると、２つ以上のパワー半導体モジュールでフルブリッジ回路を構成するとき、並設した２つ以上のモジュール端子２間を接続する第１のブスバーと、モジュール端子３間を接続する第２のブスバーとが必要になるが、第１のブスバーと第２のブスバーとが干渉（交差）しないように、いずれかのブスバーを上下方向に折り曲げることが必要であった。

このため、ブスバーを上下方向に折り曲げる工程が必要であり、また、折り曲げることによってブスバーのインピーダンスが大きくなったりするなど電気的特性が悪くなり、さらに、折り曲げたブスバーと折り曲げていないブスバーの２種類のブスバーを用意しなければならず管理が面倒などの不都合があった。また、図１に示すパワー半導体モジュールは平面的に左右対称形状であるため、２つ以上のパワー半導体モジュールを組み付けるときに、各モジュールの取り付け方向を間違う可能性があった。

この発明の目的は、パワー半導体モジュールの端子形状を工夫することで上記不都合を解消する構造を提供することにある。

この発明のパワー半導体モジュール構造は、矩形状の樹脂基体の側端部にブスバーが接続される複数の端子を設けたパワー半導体モジュールにおいて、前記複数の端子間に前記ブスバーの板厚以上の段差を設けたことを特徴とする。端子間に段差があることにより、並設されたパワー半導体モジュールにおいて上下方向に同じ位置の端子同士を相互に干渉することなくブスバーで接続することが可能である。

上記形態において、前記複数の端子は第１の端子と第２の端子で構成され、第１の端子は下部に前記ブスバーが通過可能な切欠き部を備えることを特徴とする。

ブスバーは切欠き部を通過するので、ブスバーを直線形状にできる。

この発明では、ブスバーの上下方向の干渉が生じないため、ブスバーを上下方向に折り曲げる必要がなく、ブスバーは全て同じ形状のもので良い。ブスバーを上下方向に折り曲げることによる電気的特性や機械的特性の悪化もない。また、端子間に段差があるため、平面的に左右対称形状のモジュールを組み付けるときに、モジュールの配置方向を間違うことがない。

従来のパワー半導体モジュールの斜視図を示す。この発明の参考例のパワー半導体モジュールの斜視図を示す。上記パワー半導体モジュールを２つ並設して、それぞれをブスバーで接続したパワー半導体モジュール接続構造体の斜視図を示す。パワー半導体モジュール接続構造体で構成されるフルブリッジ回路の回路図を示す。この発明の実施形態のパワー半導体モジュールの斜視図を示す。上記実施形態のパワー半導体モジュールを２つ並設して、それぞれをブスバーで接続したパワー半導体モジュール接続構造体の斜視図を示す。

図２は、この発明の参考例のパワー半導体モジュールの斜視図を示す。

矩形状の樹脂基体１は、その内部に直列接続した２個のパワー半導体素子（図示略）を備えており、左右の側端部には端子２〜５が設けられている。この例では、端子２がＰ端（＋側端子）、端子３がＮ端（−側端子）、端子４、５が各パワー半導体素子の出力端子である。

構造として、図１に示す従来のパワー半導体モジュールと相違する点は、端子２，３間に段差Ｈを設けた点である。この段差Ｈは、樹脂基体１を形成するときに、端子３の位置を下げることで設けられる。段差Ｈの高さは、後述のブスバーの板厚以上に設定される。なお、端子４，５は同一に高さである。

図３は、上記のパワー半導体モジュールを二つ並設して端子間をブスバーで接続したパワー半導体モジュール接続構造体を示す。

第１のパワー半導体モジュール１０と第２のパワー半導体モジュール１１とを、並設し、その配置状態で、各モジュールの端子２間同士を第１のブスバー６で接続し、各モジュール端子の端子３間同士を第２のブスバー７で接続する。各ブスバーはＣ形状の銅製平板で構成され、第一のブスバー６の下面と第2のブスバー７の上面のように、ブスバー同士が対向する面は絶縁フィルム等でラミネートされている。これらは絶縁フィルム等のラミネートに限らず、ブスバー同士の間に絶縁材を挟み込むなどの方法でもよい。また、端子４，５は各パワー半導体モジュールにおいて、ブスバー８，９により接続されている。図３のパワー半導体モジュール接続構造体は、図４に示すフルブリッジ回路を構成する。

図３から明らかなように、第１のブスバー６と第２のブスバー７は上下方向に干渉しない。このため、第１のブスバー６と第２のブスバー７は折り曲げる必要はなく同じ形状で良い。また、第１のパワー半導体モジュール１０と第２のパワー半導体モジュール１１とを並設する必要があるが、各パワー半導体モジュールの左側側端部の端子に段差が形成され、右側側端部の端子には段差がないため、左右を間違って配置することはない。また、第１のブスバーと第２のブスバーの対向する面に絶縁フィルム等でラミネートをしなくても、両者の間に絶縁材を挟むだけでもよく、ブスバー間の距離が充分にあれば、絶縁材を省くことも可能である。

図５は、この発明の実施形態のパワー半導体モジュールの斜視図を示す。

このパワー半導体モジュールは、第１の端子２の下部にブスバーが通過可能な切欠き部１２を設けている。図６は、この実施形態のパワー半導体モジュールを２つ並設して、それぞれをブスバーで接続したパワー半導体モジュール接続構造体の斜視図を示す。

第１のブスバー６は、２つのパワー半導体モジュール１０，１１の第１の端子２間を接続し、第２のブスバー７は、２つのパワー半導体モジュール１０，１１の第２の端子３間を接続するが、第２のブスバー７は、パワー半導体モジュール１１の端子２の下部に設けられている切欠き部１２を通過する。このため、第１のブスバー６、第２のブスバー７とも直線形状で良く、全体の形状が小さくなる利点がある。また、ブスバーの長さが最短となるため、インピーダンス値も小さくなり導電性が良くなる利点がある。

なお、２つのパワー半導体モジュールを併設した例を示したが、２つ以上のパワー半導体モジュールを併設する場合にも適用出来る。図５においては、第１の端子２の下部にブスバーが通過可能な切欠き部１２を設けたが、この切欠き部１２は、ブスバーが貫通可能な孔であっても良い。

１−樹脂基体
２−第１の端子
３−第２の端子
６−第１のブスバー
７−第２のブスバー

Claims

矩形状の樹脂基体の側端部にブスバーが接続される複数の端子を設けたパワー半導体モジュールにおいて、
前記複数の端子間に前記ブスバーの板厚以上の段差を設け、
前記複数の端子は第１の端子と第２の端子で構成され、第１の端子は下部に前記ブスバーが通過可能な切欠き部を備えるパワー半導体モジュール構造。
請求項１のパワー半導体モジュール構造の２つ以上のパワー半導体モジュールを並設し、それぞれの第１の端子間と第２の端子間をブスバーで接続したパワー半導体モジュール接続構造体。