JP6693430B2 - 半導体モジュール - Google Patents

Description

本発明は、半導体モジュールに関するものである。

半導体モジュールにおいて、半導体素子が実装された基板が樹脂製ハウジングに配置され、半導体素子に対向するように制御基板が配置された構成としたものが知られている。特許文献１等においてはシャント抵抗の両端がボンディングワイヤを介して電圧検出ピンに接続され、シャント抵抗の両端の電圧差を検出している。

特開２０１３−９８４２５号公報

ところで、半導体モジュールの構成として、半導体素子の裏面電極電圧をモニタするため素子裏面電極から制御基板まで配線する必要がある。一般的な半導体モジュール構造では、半導体素子の下面電極と接合される配線パターンを広げてワイヤボンディングにより端子を経由して制御基板に接続している。電圧モニタすべくワイヤボンディングを行う場合には配線パターンを広げることになり、体格が大きくなる。

本発明の目的は、小型化を図ることができる半導体モジュールを提供することにある。

請求項１に記載の発明では、配線パターンに半導体素子が実装された実装基板と、信号端子が固定された樹脂部と、前記半導体素子に電気的に接続されるバスバーと、前記信号端子を介して前記半導体素子を制御する制御基板と、を備え、前記バスバーは、バスバー本体から分岐するセンシング部を有し、前記制御基板は、前記センシング部と接続されていることを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、バスバーは、バスバー本体から分岐するセンシング部を有しており、制御基板はセンシング部と接続されているので、半導体モジュールにおいて、半導体素子の電極電圧を、ボンディングワイヤを介することなく制御基板でモニタすることができる。その結果、小型化を図ることができる。

請求項２に記載のように、請求項１に記載の半導体モジュールにおいて、中継端子を有し、前記中継端子は、前記センシング部と前記制御基板の間に接続され、一部が前記樹脂部に固定されているとよい。この場合、応力緩和を図ることができる。

請求項３に記載のように、請求項１又は２に記載の半導体モジュールにおいて、前記バスバーが、前記実装基板及び前記半導体素子と対向するように配置されているとよい。この場合、より小型化を図ることができる。

請求項４に記載のように、請求項２に記載の半導体モジュールにおいて、前記センシング部と前記中継端子との接続部、及び、前記バスバーと前記半導体素子側の端子との接続部は、共に、前記バスバーの反実装基板側において接合されているとよい。この場合、接合工程の共通化を図ることができる。

本発明によれば、小型化を図ることができる。

実施形態における三相インバータ装置の斜視図。 回路基板を取り外した状態での三相インバータ装置の斜視図。 三相インバータ装置の分解斜視図。 第２の絶縁層、積層体及び絶縁層を示す分解斜視図。 三相インバータ装置の電気的構成図。 （ａ）は三相インバータ装置の一部概略平面図、（ｂ）は三相インバータ装置の一部概略断面図。 三相インバータ装置の一部を模式的に示す図。 三相インバータ装置の要部を模式的に示す図。 別例の三相インバータ装置の要部を模式的に示す図。 別例の三相インバータ装置の要部を模式的に示す図。 別例の三相インバータ装置の要部を模式的に示す図。 （ａ）は比較のための三相インバータ装置の一部概略平面図、（ｂ）は比較のための三相インバータ装置の一部概略断面図。

以下、本発明を三相インバータ装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
三相インバータ装置の電気的構成について、図５を用いて説明する。
図５に示すように、三相インバータ装置は、インバータ回路Ｃ１と回路基板３０を有する。回路基板３０は、コントローラ４０と駆動回路４１を有する。

インバータ回路Ｃ１は、６個の半導体素子（パワースイッチング素子）Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を有する。各半導体素子Ｑ１〜Ｑ６には、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタ）が使用されている。各半導体素子Ｑ１〜Ｑ６には、それぞれ帰還ダイオードＤが逆並列接続されている。

インバータ回路Ｃ１において、第１及び第２の半導体素子Ｑ１，Ｑ２、第３及び第４の半導体素子Ｑ３，Ｑ４、第５及び第６の半導体素子Ｑ５，Ｑ６がそれぞれ直列に接続されている。第１、第３及び第５の半導体素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５がＰ極端子と接続され、Ｐ極端子がバッテリの正極と接続される。また、第２、第４及び第６の半導体素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６がＮ極端子と接続され、Ｎ極端子がバッテリの負極と接続される。

Ｕ相用の上下のアームを構成する半導体素子Ｑ１，Ｑ２の間の接続点はＵ相出力端子に接続されている。また、Ｖ相用の上下のアームを構成する半導体素子Ｑ３，Ｑ４の間の接続点はＶ相出力端子に接続されている。さらに、Ｗ相用の上下のアームを構成する半導体素子Ｑ５，Ｑ６の間の接続点はＷ相出力端子に接続されている。Ｕ相出力端子、Ｖ相出力端子及びＷ相出力端子は、三相交流モータに接続される。

各半導体素子Ｑ１〜Ｑ６のゲートは回路基板３０に接続されている。回路基板３０のコントローラ４０は駆動回路４１を介して半導体素子Ｑ１〜Ｑ６をオン・オフ制御する。半導体素子Ｑ１〜Ｑ６がスイッチング制御されることにより、インバータ回路Ｃ１はバッテリから供給される直流を適宜の周波数の三相交流に変換して３相交流モータの各相の巻線に供給する。即ち、半導体素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチング動作により三相交流モータの各相の巻線が通電されて三相交流モータを駆動することができる。

Ｐ極端子には正極端子板２１が接続されており、第１、第３及び第５の半導体素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５が正極端子板２１を経由してＰ極端子と接続されている。Ｎ極端子には負極端子板２２が接続されており、第２、第４及び第６の半導体素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６が負極端子板２２を経由してＮ極端子と接続されている。正極端子板２１は正極電圧モニタラインＬ１を通して回路基板３０に接続されている。回路基板３０のコントローラ４０は駆動回路４１を介して、正極電圧モニタラインＬ１を通した正極端子板２１の電圧、即ち、正極電圧を検知している。また、負極端子板２２は負極電圧モニタラインＬ２を通して回路基板３０に接続されている。回路基板３０のコントローラ４０は駆動回路４１を介して、負極電圧モニタラインＬ２を通した負極端子板２２の電圧、即ち、負極電圧を検知している。正極電圧モニタラインＬ１は正極端子板のセンシング部７２及び中継端子８０（後記する図７の模式図参照）を用いて構成されている。負極電圧モニタラインＬ２は負極端子板のセンシング部７４及び中継端子８１（後記する図７の模式図参照）を用いて構成されている。

次に、三相インバータ装置の構造について、図１〜図８を用いて説明する。
図１に示すように、三相インバータ装置１０は、モジュール化されており、半導体モジュールＭｓを具備している。半導体モジュールＭｓは、配線パターン１２ｃに半導体素子１１が実装された実装基板１２（図６参照）と、信号端子１５が固定された樹脂部としてのハウジング１３（図３参照）を備える。さらに、半導体モジュールＭｓは、半導体素子１１に電気的に接続されるバスバーとしての正極端子板２１及び負極端子板２２（図４参照）と、信号端子１５を介して半導体素子１１を制御する制御基板としての回路基板３０（図３参照）を備える。端子板２１，２２は銅板よりなる。

図３に示すように、実装基板１２は６つであり、各実装基板１２には図１の半導体素子Ｑ１〜Ｑ６が１つ実装されている。ハウジング１３は矩形枠状をなす。
図６（ａ），（ｂ）に示すように、実装基板１２は、金属基板１２ａの上面に絶縁膜１２ｂを介して配線パターン１２ｃが形成されている。配線パターン１２ｃの上には、半導体素子１１を構成する縦型トランジスタチップ１２ｄ及びダイオードを構成するチップ１２ｅが隣接する状態で、はんだ付けにて実装されている。配線パターン１２ｃは縦型トランジスタチップ１２ｄの下面のコレクタ電極と接合されている。縦型トランジスタチップ１２ｄは上面においてエミッタ電極１２ｆ及びゲート電極１２ｇを有する。配線パターン１２ｃはダイオードを構成するチップ１２ｅの下面電極と接合されている。ダイオードを構成するチップ１２ｅは上面に電極１２ｈを有する。配線部材（符号１２ｉ）を用いて電極１２ｆと電極１２ｈとの接続等が行われている。ゲート電極１２ｇはボンディングワイヤＷ１により信号端子１５の一端と接続される。信号端子１５はＬ字状に屈曲形成されている。信号端子１５はハウジング１３に埋設されている。信号端子１５における水平方向に延びる部位の先端においてボンディングワイヤＷ１の一端が接合されている。信号端子１５における上方に延びる部位は、上端において回路基板３０を貫通する。

図３に示すように、実装基板１２は、図示しない絶縁層を介してヒートシンク１４上に載置される。また、ハウジング１３はヒートシンク１４上に載置されている。
ハウジング１３は樹脂製である。ハウジング１３には、平面視矩形状の収容孔１３ｈが複数（本実施形態では３つ）形成されている。各収容孔１３ｈ内には、実装基板１２が２つずつ配置されている。ハウジング１３におけるヒートシンク１４とは反対側の端面であって、且つ各収容孔１３ｈの周りには、複数（本実施形態では１０個）のボス部１３ｂが突設されている。また、ハウジング１３の長手方向において、ハウジング１３における隣り合うボス部１３ｂ同士の間には、実装基板１２に電気的に接続される信号端子１５が複数突設されている。実装基板１２には、積層体２０が各半導体素子１１に重なった状態で配置されている。

図４に示すように、積層体２０は、各半導体素子１１に電気的に接続される正極端子板２１及び負極端子板２２が２枚の絶縁紙により形成される第１の絶縁層２３を介して積層されてなる。正極端子板２１及び負極端子板２２は、実装基板１２における半導体素子１１と重なる領域Ｚ１（図４において二点鎖線で囲まれた領域）を含む略矩形平板状に形成されている。

負極端子板２２は、積層体２０の積層方向において、正極端子板２１よりも実装基板１２寄りに位置している。なお、「積層体２０の積層方向」とは、正極端子板２１、負極端子板２２及び第１の絶縁層２３の重なり方向のことである。

正極端子板２１は、電源の正極端子に接続される正極側電源端子２１ｅを有する。正極側電源端子２１ｅは、正極端子板２１における短側縁から正極端子板２１の面方向に沿って突出している。また、負極端子板２２は、電源の負極端子に接続される負極側電源端子２２ｅを有する。負極側電源端子２２ｅは、負極端子板２２における短側縁から負極端子板２２の面方向に沿って突出している。正極側電源端子２１ｅ及び負極側電源端子２２ｅは、正極端子板２１及び負極端子板２２の短手方向においてずれた位置に配置されており、互いに重なっていない。

図３に示すように、各収容孔１３ｈ内に収容された２つの実装基板１２同士は直列に接続されている。また、三相インバータ装置１０は、各収容孔１３ｈ内に収容された２つの実装基板１２の一方の半導体素子１１のコレクタ電極と電気的に接続されるとともに正極端子板２１に電気的に接続される半導体素子側の端子としての正極電極接合板１１ａを有する。各正極電極接合板１１ａは薄板状であるとともに、積層体２０の積層方向における実装基板１２とは反対側へ延びている。さらに、三相インバータ装置１０は、各収容孔１３ｈ内に収容された２つの実装基板１２の他方の半導体素子１１のエミッタ電極と電気的に接続されるとともに負極端子板２２に電気的に接続される半導体素子側の端子としての負極電極接合板１１ｂを有する。各負極電極接合板１１ｂは薄板状であるとともに、積層体２０の積層方向における実装基板１２とは反対側へ延びている。

三相インバータ装置１０は、各収容孔１３ｈ内に収容された２つの実装基板１２同士を電気的に接続する薄板状の接続端子１１ｃを有する。各接続端子１１ｃの一端は２つの実装基板１２に電気的に接続されるとともに、他端は積層体２０の積層方向における実装基板１２とは反対側へ延びている。そして、各接続端子１１ｃは、各出力端子２４を介して負荷（モータ）に接続される。各出力端子２４は、その一部がハウジング１３に埋設されている。そして、各出力端子２４の一端は積層体２０の積層方向における実装基板１２とは反対側へ延びるとともに、他端はＵ，Ｖ，Ｗの各相の出力端子として負荷に接続される。

図４に示すように、負極端子板２２には、負極端子板２２の本体７３から積層体２０の積層方向における実装基板１２とは反対側へ一体的に延びる負極端子部２２ａが３つ突設されている。各負極端子部２２ａは、負極端子板２２の長手方向に沿って所定の間隔を置いて配置されている。また、負極端子板２２には、各負極電極接合板１１ｂが貫通可能な開口２２ｈが、各負極端子部２２ａに連続するように形成されている。さらに、負極端子板２２には、各正極電極接合板１１ａが貫通可能な開口２２ｂが形成されている。また、負極端子板２２には、各接続端子１１ｃ及び各出力端子２４の一端が貫通可能な切欠２２ｋが形成されている。負極端子板２２には、中継端子８０，８１の一端が貫通可能な切欠２２ｍが形成されている。

正極端子板２１には、正極端子板２１の本体７１から積層体２０の積層方向における実装基板１２とは反対側へ一体的に延びる正極端子部２１ａが３つ突設されている。各正極端子部２１ａは、正極端子板２１の長手方向に沿って所定の間隔を置いて配置されている。各正極端子部２１ａは、各負極端子部２２ａに対して、正極端子板２１及び負極端子板２２の短手方向においてずれた位置に配置されている。また、正極端子板２１には、各正極電極接合板１１ａが貫通可能な開口２１ｈが、各正極端子部２１ａに連続するように形成されている。さらに、正極端子板２１には、各負極電極接合板１１ｂ及び各負極端子部２２ａが貫通可能な開口２１ｂが形成されている。また、正極端子板２１には、各接続端子１１ｃ及び各出力端子２４の一端が貫通可能な切欠２１ｋが形成されている。正極端子板２１には、中継端子８０，８１の一端及びセンシング部７４が貫通可能な切欠２１ｍが形成されている。

正極端子板（バスバー）２１は、バスバー本体７１から分岐する帯板状のセンシング部７２を有する。回路基板３０は、図７に模式的に示すように、中継端子８０を介してセンシング部７２と接続される。図４に示すように、負極端子板（バスバー）２２は、バスバー本体７３から分岐する帯板状のセンシング部７４を有する。回路基板３０は、図７に模式的に示すように、中継端子８１を介してセンシング部７４と接続される。中継端子８０，８１は銅製の帯板よりなる。

図４に示すように、正極端子板２１における回路基板３０に接続されるセンシング部７２は、正極端子板２１のバスバー本体７１における長側縁から積層体２０の積層方向における実装基板１２とは反対側へ延びている。即ち、センシング部７２は正極端子板２１のバスバー本体７１の面方向に直交し、かつ、反実装基板側に突出している。また、負極端子板２２における回路基板３０に接続されるセンシング部７４は、負極端子板２２のバスバー本体７３における長側縁から積層体２０の積層方向における実装基板１２とは反対側へ延びている。即ち、センシング部７４は負極端子板２２のバスバー本体７３の面方向に直交し、かつ、反実装基板側に突出している。センシング部７２及びセンシング部７４は、正極端子板２１のバスバー本体７１及び負極端子板２２のバスバー本体７３の短手方向においてずれた位置に配置されており、互いに重なっていない。

第１の絶縁層２３には、各正極電極接合板１１ａが貫通可能な開口２３ａが形成されている。さらに、第１の絶縁層２３には、各負極電極接合板１１ｂ及び各負極端子部２２ａが貫通可能な開口２３ｂが形成されている。また、第１の絶縁層２３には、各接続端子１１ｃ及び各出力端子２４の一端が貫通可能な切欠２３ｋが形成されている。第１の絶縁層２３には、中継端子８０，８１の一端及びセンシング部７２，７４が貫通可能な切欠２３ｍが形成されている。

積層体２０における実装基板１２側には、２枚の絶縁紙により形成される絶縁層１６が接着されている。絶縁層１６には、各正極電極接合板１１ａが貫通可能な開口１６ａが形成されるとともに、各負極電極接合板１１ｂが貫通可能な開口１６ｂが形成されている。また、絶縁層１６には、各接続端子１１ｃ及び各出力端子２４の一端が貫通可能な切欠１６ｋが形成されている。絶縁層１６には、中継端子８０，８１の一端及びセンシング部７２，７４が貫通可能な切欠１６ｍが形成されている。

積層体２０における実装基板１２とは反対側には、２枚の絶縁紙により形成される第２の絶縁層２５が接着されている。第２の絶縁層２５には、各正極電極接合板１１ａ及び各正極端子部２１ａが貫通可能な開口２５ａが形成されるとともに、各負極電極接合板１１ｂ及び各負極端子部２２ａが貫通可能な開口２５ｂが形成されている。また、第２の絶縁層２５には、各接続端子１１ｃ及び各出力端子２４の一端が貫通可能な切欠２５ｋが形成されている。第２の絶縁層２５には、中継端子８０，８１の一端及びセンシング部７２，７４が貫通可能な切欠２５ｍが形成されている。

図２に示すように、積層体２０における実装基板１２とは反対側には、第２の絶縁層２５を介してシールド板２６が接着されている。シールド板２６は鉄製である。シールド板２６は、第２の絶縁層２５を介して正極端子板２１における実装基板１２とは反対側の面に接着されている。なお、シールド板２６は接地されている。

シールド板２６には、各正極端子部２１ａ及び各正極電極接合板１１ａが貫通可能な貫通部２６ａが形成されている。各貫通部２６ａは、シールド板２６が厚み方向に打ち抜かれた貫通孔である。また、シールド板２６には、各負極端子部２２ａ及び各負極電極接合板１１ｂが貫通可能な貫通部２６ｂが形成されている。各貫通部２６ｂは、シールド板２６が厚み方向に打ち抜かれた貫通孔である。また、シールド板２６には、各接続端子１１ｃ及び各出力端子２４の一端が貫通可能な切欠２６ｋが形成されている。シールド板２６には、中継端子８０，８１の一端及びセンシング部７２，７４が貫通可能な切欠２６ｍが形成されている。シールド板２６は、領域Ｚ１に重なる領域Ｚ２（図２において二点鎖線で囲まれた領域）を含んでいる。即ち、シールド板２６は、実装基板１２における半導体素子１１と重なる領域Ｚ２を含む略矩形平板状に形成されている。

各正極電極接合板１１ａは、絶縁層１６の各開口１６ａ、負極端子板２２の各開口２２ｂ、第１の絶縁層２３の各開口２３ａ、正極端子板２１の各開口２１ｈ、第２の絶縁層２５の各開口２５ａ、及びシールド板２６の各貫通部２６ａを貫通して、シールド板２６における積層体２０とは反対側に突出している。各負極電極接合板１１ｂは、絶縁層１６の各開口１６ｂ、負極端子板２２の各開口２２ｈ、第１の絶縁層２３の各開口２３ｂ、正極端子板２１の各開口２１ｂ、第２の絶縁層２５の各開口２５ｂ、及びシールド板２６の各貫通部２６ｂを貫通して、シールド板２６における積層体２０とは反対側に突出している。各正極端子部２１ａは、第２の絶縁層２５の各開口２５ａ、及びシールド板２６の各貫通部２６ａを貫通して、シールド板２６における積層体２０とは反対側に突出している。各負極端子部２２ａは、第１の絶縁層２３の各開口２３ｂ、正極端子板２１の各開口２１ｂ、第２の絶縁層２５の各開口２５ｂ、及びシールド板２６の各貫通部２６ｂを貫通して、シールド板２６における積層体２０とは反対側に突出している。

そして、各正極端子部２１ａと各正極電極接合板１１ａとは、シールド板２６における積層体２０とは反対側で金属接合されている。また、各負極端子部２２ａと各負極電極接合板１１ｂとは、シールド板２６における積層体２０とは反対側で金属接合されている。

各接続端子１１ｃ及び各出力端子２４の一端は、絶縁層１６の各切欠１６ｋ、負極端子板２２の各切欠２２ｋ、第１の絶縁層２３の各切欠２３ｋ、正極端子板２１の各切欠２１ｋ、第２の絶縁層２５の各切欠２５ｋ、シールド板２６の各切欠２６ｋを貫通して、シールド板２６における積層体２０とは反対側に突出している。そして、各接続端子１１ｃと各出力端子２４の一端とは、シールド板２６における積層体２０とは反対側で金属接合されている。また、中継端子８０，８１一端及びセンシング部７２，７４は、絶縁層１６の切欠１６ｍ、負極端子板２２の切欠２２ｍ、第１の絶縁層２３の切欠２３ｍ、正極端子板２１の切欠２１ｍ、第２の絶縁層２５の切欠２５ｍ、シールド板２６の切欠２６ｍを貫通して、シールド板２６における積層体２０とは反対側に突出している。そして、中継端子８０，８１の一端とセンシング部７２，７４とは、シールド板２６における積層体２０とは反対側で金属接合されている。

図３に示すように、実装基板１２と対向する位置には回路基板３０が配置されている。即ち、回路基板３０は、シールド板２６と重なっている。回路基板３０には、ボルト３１が挿通可能なボルト挿通孔３０ｈが複数（本実施形態では１０個）形成されている。そして、回路基板３０は、各ボルト挿通孔３０ｈに挿通された各ボルト３１が、ハウジング１３の各ボス部１３ｂにねじ込まれることにより、図１に示すように、ハウジング１３に組み付けられている。また、図３に示すように、回路基板３０には、信号端子１５が挿通される挿通孔３０ａが複数形成されている。そして、信号端子１５が挿通孔３０ａに挿入されて、図１に示すように、信号端子１５が回路基板３０に、はんだ付けされることにより、回路基板３０と実装基板１２とが電気的に接続されている。これにより、回路基板３０は、半導体素子１１を駆動する。

また、図３に示すように、回路基板３０には、中継端子８０，８１が挿通される挿通孔３０ｉが２つ形成されている。そして、中継端子８０，８１が挿通孔３０ｉに挿入されて、図１に示すように、中継端子８０，８１が回路基板３０に、はんだ付けされることにより、回路基板３０と端子板２１，２２とが電気的に接続されている。これにより、回路基板３０は、半導体素子１１の電極電圧をモニタすることができる。

図７，８の模式図を用いて、中継端子８０，８１を用いた端子板２１，２２におけるバスバー本体７１，７３から分岐するセンシング部７２，７４と回路基板３０との接続構造について説明する。なお、図７，８において各収容孔１３ｈ内の構造は図示を省略している。

中継端子８０はＪの字状をなし、下部が樹脂部としてのハウジング１３に埋設されている。中継端子８１はＪの字状をなし、下部が樹脂部としてのハウジング１３に埋設されている。中継端子８０は、センシング部７２と回路基板３０の間に接続され、一部がハウジング１３に固定されている。同様に、中継端子８１は、センシング部７４と回路基板３０の間に接続され、一部がハウジング１３に固定されている。

端子板２１，２２が、実装基板１２及び半導体素子１１と対向するように配置されている。立設するセンシング部７２と、中継端子８０における一端側の立設部とは、各種の溶接により接合されている。中継端子８０における他端側の立設部は回路基板３０を貫通する状態で回路基板３０に、はんだ付けされている。同様に、立設するセンシング部７４と、中継端子８１における一端側の立設部とは、各種の溶接により接合されている。中継端子８１における他端側の立設部は回路基板３０を貫通する状態で回路基板３０に、はんだ付けされている。

図２に示すように、端子板２１のセンシング部７２と中継端子８０との接続部、及び、端子板２１の正極端子部２１ａと半導体素子１１側の端子である正極電極接合板１１ａとの接続部は、共に、端子板２１の反実装基板側において接合されている。同様に、端子板２２のセンシング部７４と中継端子８１との接続部、及び、端子板２２の負極端子部２２ａと半導体素子１１側の端子である負極電極接合板１１ｂとの接続部は、共に、端子板２２の反実装基板側において接合されている。

次に、三相インバータ装置１０の製造工程について説明する。
まず、複数の半導体素子１１が実装された実装基板１２を、図示しない絶縁層を介してヒートシンク１４上に載置する。続いて、各半導体素子１１と、各正極電極接合板１１ａ、各負極電極接合板１１ｂ及び各接続端子１１ｃとを、はんだ付けする。さらに、ヒートシンク１４上にハウジング１３を接着する。続いて、半導体素子１１と信号端子１５とのワイヤボンディングが行われる。

続いて、各半導体素子１１が樹脂により封止される。続いて、絶縁層１６、第２の絶縁層２５及びシールド板２６が接着された積層体２０を実装基板１２に装着し、各正極端子部２１ａと各正極電極接合板１１ａとを金属接合するとともに、各負極端子部２２ａと各負極電極接合板１１ｂとを金属接合し、さらには、各接続端子１１ｃと各出力端子２４の一端とを金属接合する。また、センシング部７２，７４と中継端子８０，８１の一端とを金属接合する。このとき、正極端子部２１ａと正極電極接合板１１ａとの接合、負極端子部２２ａと負極電極接合板１１ｂとの接合、接続端子１１ｃと出力端子２４の一端との接合、及び、センシング部７２，７４と中継端子８０，８１の一端との接合が同一工程において一斉に行われる。

そして、回路基板３０が、各ボルト３１によってハウジング１３に組み付けられる。最後に、回路基板３０に信号端子１５及び中継端子８０，８１が、はんだ付けされることで、三相インバータ装置１０が製造される。

次に、本実施形態の作用について説明する。
三相インバータ装置１０は、正極端子板２１及び負極端子板２２を、第１の絶縁層２３を介して積層した積層体２０を用いることで、正極端子板２１を流れる電流の向きと、負極端子板２２を流れる電流の向きとが逆になる。これによれば、正極端子板２１に電流が流れることによって発生する磁束と、負極端子板２２に電流が流れることによって発生する磁束とが、相互誘導作用によって打ち消され、インダクタンスが低減される。また、実装基板１２と対向する位置に回路基板３０が配置される場合であっても、各半導体素子１１からの電磁ノイズが回路基板３０に伝わってしまうことがシールド板２６によって抑制される。

回路基板３０において電圧をモニタすべく端子板２１，２２から配線することでワイヤボンディングレス化が実現される。また、ワイヤボンディング代の削減により小型化が図られる。

詳しく説明する。図１２（ａ），（ｂ）は比較例である。
半導体素子１１の裏面電極の電圧をモニタすべく半導体素子１１の裏面電極から回路基板３０まで配線する必要がある。そのために、半導体素子１１の裏面電極につながる配線パターン１２ｃを広げて配線パターン１２ｃと端子１００とをボンディングワイヤＷ１００で繋いで端子１００を経由して回路基板３０へ接続する。この場合には、電圧モニタ用のワイヤボンディングを実施するために配線パターンの幅を広げる必要があることから、体格が大きくなる。より具体的には、電圧モニタ配線用ワイヤボンディング代（追加の配線パターン幅Ｗ５０）が必要となり、かつ、三相分ではその３倍（＝３×Ｗ５０）必要となる。

これに対し、図６（ａ），（ｂ）に示す本実施形態においては、配線パターン１２ｃと端子板２１が等電位なので、端子板２１，２２から配線することで実装基板においてワイヤボンディングを実施する必要が無くなる。ワイヤボンディングレス化によりワイヤボンディング代を削減でき、これにより小型化を図ることができる。特に、三相分（３列並んで）配置する場合には、全体として３倍小型化できる。

また、端子板２１，２２における電源端子２１ｅ，２２ｅのねじ孔Ｈ１，Ｈ２（図１参照）に、ねじを通してねじ締結する際において、中継端子８０，８１がハウジング１３に固定されているため、ねじ締結による応力がセンシング部７２，７４と中継端子８０，８１を介して回路基板３０との、はんだ付け部に加わることを防ぐことができる。即ち、端子板２１，２２をねじ締結する際に発生する歪みがハウジング１３で止められて、はんだ付け部まで歪みが伝播しないので、はんだ付け部に応力が発生しない。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）半導体モジュールＭｓの構成として、配線パターン１２ｃに半導体素子１１が実装された実装基板１２と、信号端子１５が固定された樹脂部としてのハウジング１３を備えている。さらに、半導体素子１１に電気的に接続されるバスバーとしての端子板２１，２２と、信号端子１５を介して半導体素子１１を制御する制御基板としての回路基板３０を備えている。端子板２１，２２は、バスバー本体７１，７３から分岐するセンシング部７２，７４を有し、回路基板３０は、センシング部７２，７４と接続されている。よって、半導体モジュールにおいて、半導体素子１１の電極電圧を、ボンディングワイヤを介することなく回路基板３０でモニタすることができる。その結果、小型化を図ることができる。

（２）中継端子８０，８１を有し、中継端子８０，８１は、センシング部７２，７４と回路基板３０の間に接続され、一部がハウジング１３に固定されている。よって、回路基板３０へのはんだ付け部に発生する応力緩和を図ることができる。

（３）端子板２１，２２が、実装基板１２及び半導体素子１１と対向するように配置されている。よって、より小型化を図ることができる。
（４）センシング部７２，７４と中継端子８０，８１との接続部、及び、端子板２１，２２と半導体素子１１側の端子との接続部（端子部２１ａ，２２ａと接合板１１ａ，１１ｂとの接続部）は、共に、端子板２１，２２の反実装基板側において接合されている。よって、接合工程の共通化を図ることができる。即ち、同一工程で、センシング部７２，７４と中継端子８０，８１との接合、及び、端子板２１，２２と半導体素子１１側の端子との接合を行うことができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 端子板（バスバー）２１，２２のセンシング部７２，７４と中継端子８０，８１との接合は各種溶接に代わり、はんだ付けでもよい。

○ センシング部７２，７４と中継端子８０，８１との接続は、図８に示した溶接接合以外でもよい。例えば、図９や図１０や図１１に示す構成としてもよい。
図９においては、センシング部７２（７４）と中継端子８０（８１）とを重ね合わせた状態でカシメによる嵌合で接合している。

図１０においては、センシング部７２（７４）と中継端子８０（８１）とを重ね合わせた状態でコネクタＣ１００を用いて挟持している。
図１１においては、バスバーとしての端子板２１，２２は、バスバー本体から分岐するセンシング部９０が、制御基板としての回路基板３０まで延在し、センシング部９０が直接、回路基板３０に接合されている。即ち、バスバーとしての端子板２１，２２から直接、回路基板３０に接続されている。なお、図１１においては、端子板２２はバスバー本体７３から分岐するセンシング部９０を有し、センシング部９０が回路基板３０まで延在する状態を示したが、端子板２１についても同様であり、バスバー本体７１から分岐するセンシング部（９０）を有し、センシング部（９０）が回路基板３０まで延在するようにすればよい。

○ バスバーとしての端子板２１，２２は絶縁層２３を介して積層されていたがこれに限ることなく、バスバーとしての端子板２１，２２は積層されていなくてもよい。
○ 実装基板１２の上に、バスバーとしての端子板２１，２２が対向するように配置されるとともに端子板２１，２２の上に、制御基板としての回路基板３０が対向するように配置される場合について説明したが、これに限らない。例えば、実装基板１２に対し、バスバーとしての端子板２１，２２が対向していない状態で配置されていてもよいし、端子板２１，２２に対し、制御基板としての回路基板３０が対向していない状態で配置されていてもよい。

○ インバータ装置に適用したが、他の電力変換装置、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ等に適用してもよく、さらに、電力変換装置以外の機器に適用してもよい。

１１…半導体素子、１１ａ…正極電極接合板（半導体素子側の端子）、１１ｂ…負極電極接合板（半導体素子側の端子）、１２…実装基板、１２ｃ…配線パターン、１３…ハウジング（樹脂部）、１５…信号端子、２１…正極端子板（バスバー）、２２…負極端子板（バスバー）、３０…回路基板（制御基板）、７１…バスバー本体、７２…センシング部、７３…バスバー本体、７４…センシング部、８０…中継端子、８１…中継端子、９０…センシング部、Ｍｓ…半導体モジュール。

Claims (3)

1. 配線パターンに半導体素子が実装された実装基板と、
   信号端子が固定された樹脂部と、
   前記半導体素子に電気的に接続されるバスバーと、
   前記信号端子を介して前記半導体素子を制御する制御基板と、
   を備え、
   前記バスバーは、バスバー本体から分岐するセンシング部を有し、
   前記制御基板は、前記センシング部と接続されており、
   中継端子を有し、
   前記中継端子は、前記センシング部と前記制御基板の間に接続され、一部が前記樹脂部に固定されていることを特徴とする半導体モジュール。
2. 前記バスバーが、前記実装基板及び前記半導体素子と対向するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
3. 前記センシング部と前記中継端子との接続部、及び、前記バスバーと前記半導体素子側の端子との接続部は、共に、前記バスバーの反実装基板側において接合されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体モジュール。
   

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