JP6708190B2 - 半導体モジュールの接合構造及び接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体モジュールを接合する技術に関する。

電気自動車、ハイブリッド自動車等の車両は、直流電力と交流電力との間で電力変換を行う電力変換装置を搭載している。この電力変換装置は、半導体素子を内蔵した半導体モジュールを備えており、半導体モジュールのパワー端子がバスバーモジュールを介して電源に電気的に接続されるように構成されている。

下記の特許文献１には、この種のバスバーモジュールが開示されている。このバスバーモジュールを構成する、導体としてのバスバーは、その平面部が半導体モジュールのパワー端子の平面部に溶融溶接によって接合されている。これにより、半導体モジュールと電源との間の通電経路が形成されている。

特開２０１２−３４５６６号公報

ところで、半導体モジュールのパワー端子とバスバーとの溶接時において、これらの境界部分に外部から与えられた溶接入熱が双方へ移動する現象、所謂「熱引き」が生じる。このとき、パワー端子とバスバーとの間で溶接入熱の移動バランスに偏りが生じる場合、例えばバスバー側へ移動する熱量が大きい場合には、パワー端子及びバスバーの双方を溶融させるためにこれらの境界部分に溶接入熱を過剰に付与する必要がある。その結果、溶融溶接のためのエネルギーコストが増大する。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、半導体モジュールのパワー端子とバスバーを溶接によって接合するときの溶接入熱量を低く抑えるのに有効な技術を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、
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。

また、本発明の別態様は、
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。

上記の半導体モジュールの接合構造及び接合方法によれば、半導体モジュールのパワー端子の板厚とバスバーの接合部との板厚が異なる場合であっても、双方の形状を工夫し互いの板厚の大小関係に応じて板幅の大小関係を適宜に設定することによって、溶融溶接時の単位体積当たりの溶接入熱量をパワー端子とバスバーの接合部との間でバランスさせることができる。これにより、パワー端子及び接合部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る。

以上のごとく、上記の各態様によれば、半導体モジュールのパワー端子とバスバーを溶接によって接合するときの溶接入熱量を低く抑えることができる。
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。

実施形態１にかかる電力変換装置の概要を示す断面図。 図１中の半導体モジュールの平面図。 電力変換装置のインバータ回路図。 図１中の半導体モジュールの正極端子と主Ｐバスバーとの接合構造の斜視図。 図４中の主Ｐバスバーの斜視図。 図４のＰ領域の平面図。 図６のVII−VII線矢視断面図。 図１中の半導体モジュールの負極端子と主Ｎバスバーとの接合構造の斜視図。 図８中の主Ｎバスバーの斜視図。 図８のＱ領域の平面図。 図１０のXI−XI線矢視断面図。 実施形態１にかかる半導体モジュールの正極端子と主Ｐバスバーとの接合方法のフローチャート。 実施形態２にかかる電力変換装置において、実施形態１の図６に相当する平面図。 実施形態３にかかる電力変換装置において、実施形態１の図６に相当する平面図。

以下、半導体モジュールを備える電力変換装置の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

なお、本明細書の図面では、特に断わらない限り、半導体モジュールの積層方向である第１方向を矢印Ｘで示し、半導体モジュールの幅方向である第２方向を矢印Ｙで示し、第１方向及び第２方向の双方と直交する第３方向を矢印Ｚで示すものとする。

（実施形態１）
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。

この電力変換装置１は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載され、直流電力を駆動用モータの駆動に必要な交流電力に変換するインバータとして用いられる。

半導体積層ユニット１０は、複数（本実施形態では８つ）の半導体モジュール１１と、複数の冷却管１５と、を備えている。この半導体積層ユニット１０において、複数の半導体モジュール１１と複数の冷却管１５とが第１方向Ｘに交互に積層配置され、且つ互いに密着するように加圧部材１６によって加圧されている。即ち、各半導体モジュール１１は、隣り合う２つの冷却管１５，１５によって第１方向Ｘの両側面から挟持されている。

冷却管１５は、流入管１５ａを通じて流入した冷媒が流通した後に流出管１５ｂを通じて流出するように構成されている。このとき、半導体モジュール１１で生じた熱が冷却管１５を流れる冷媒側へと移動することによって、半導体モジュール１１が冷却される。

電子部品２０は、インダクタを利用して電気エネルギーを磁気エネルギーに変換するリアクトル（以下、「リアクトル２０」という。）である。このリアクトル２０は、半導体モジュール１１への入力電圧を昇圧するための昇圧回路の一部を構成している。

電子部品２１は、ノイズ電圧を除去するためのフィルタコンデンサ（以下、単に「コンデンサ２１」という。）である。このコンデンサ２１は、リアクトル２０と同様に、半導体モジュール１１への入力電圧を昇圧するための昇圧回路の一部を構成している。

電子部品２２は、入力電圧又は昇圧した電圧を平滑化する平滑コンデンサ（以下、単に「コンデンサ２２」という。）である。このコンデンサ２２は、直流電力を交流電力に変換する変換回路の一部を構成している。

電力変換装置１は、直流電源３（図３参照）と半導体モジュール１１との間の電源供給経路を構成するバスバーモジュール４を備えている。このバスバーモジュール４は、入力Ｐバスバー５ｐ、入力Ｎバスバー５ｎ、主Ｐバスバー６、主Ｎバスバー８と、を備えている。これらのバスバー５ｐ，５ｎ，６，８はいずれも、無酸素銅からなる金属製の板材によって構成されている。
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。

入力Ｐバスバー５ｐは、直流電源３の正極３ｐと、リアクトル２０と、コンデンサ２１の正極端子２１ｐと、コンデンサ２２の正極端子２２ｐと、主Ｐバスバー６と、制御回路基板３０と、のそれぞれに電気的に接続されている。

入力Ｎバスバー５ｎは、直流電源３の負極３ｎと、コンデンサ２１の負極端子２１ｎと、コンデンサ２２の負極端子２２ｎと、主Ｎバスバー８と、制御回路基板３０と、のそれぞれに電気的に接続されている。

図２に示されるように、半導体モジュール１１は、直流電力を交流電力に変換するＩＧＢＴ等の２つの半導体素子１２を内蔵する２ｉｎ１型の半導体モジュールである。この半導体モジュール１１は、いずれもパワー端子としての正極端子１２ｐ、負極端子１２ｎ及び出力端子１３と、複数の制御端子１４と、を備えている。これらの端子１２ｐ，１２ｎ，１３，１４はいずれも、無酸素銅からなる金属製の板材の表面にＮｉ−Ｐのメッキ処理が施された板状部材として構成されている。
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。

半導体モジュール１１の正極端子１２ｐは、半導体素子１２及び主Ｐバスバー６のそれぞれに電気的に接続されている。半導体モジュール１１の負極端子１２ｎは、半導体素子１２及び主Ｎバスバー８のそれぞれに電気的に接続されている。出力端子１３は、車両走行用の三相交流モータＭ（図３参照）に電気的に接続されている。制御端子１４は、制御回路基板３０に電気的に接続されている。

図３に示されるように、電力変換装置１のインバータ回路１Ａにおいて、各半導体モジュール１１に内蔵されている半導体素子１２のスイッチング動作（オンオフ動作）が制御回路基板３０によって制御されて、直流電源５の直流電力が交流電力に変換される。

本実施形態では、リアクトル２０及び半導体モジュール１１ａによって、インバータ回路１Ａの昇圧部が構成されている。この昇圧部は、直流電源５の電圧を昇圧する機能を有する。

一方で、平滑コンデンサ２２及び半導体モジュール１１ｂによって、インバータ回路１Ａの変換部が構成されている。この変換部は、昇圧部で昇圧された後の直流電力を交流電力に変換する機能を有する。この変換部で得られた交流電力によって三相交流モータＭが駆動される。

次に、上記のバスバーモジュール４の特徴部分である半導体モジュール１１の２つの接合構造４ａ，４ｂについて説明する。

図４に示されるように、接合構造４ａは、半導体モジュール１１の正極端子１２ｐと主Ｐバスバー６との接合構造であり、半導体モジュール１１と、半導体モジュール１１のパワー端子としての正極端子１２ｐに接合される板状の接合部７を有する主Ｐバスバー６と、を備える。この接合構造４ａは、正極端子１２ｐと接合部７との境界部分が溶融固化した溶接部７ｂを有する。

なお、主Ｐバスバー６は、半導体モジュール１１の正極端子１２ｐとの接合のために、板状の接合部７を少なくとも有していれば、バスバー全体の形状については適宜に変更が可能である。

図５に示されるように、主Ｐバスバー６は、正極端子１２ｐを挿入可能であり且つこの正極端子１２ｐの板幅方向である第２方向Ｙに沿って延びる複数（半導体モジュール１１の数と同数）の貫通穴６ａを有し、各貫通穴６ａの内側に接合部７を備える。特に、この接合部７は、貫通穴６ａの開口縁６ｂが内方へ突出した突出部によって構成されている。本構成において、正極端子１２ｐは、主Ｐバスバー６の貫通穴６ａに挿入された状態で接合部７に溶融溶接される。

この溶融溶接のために、主Ｐバスバー６の貫通穴６ａは、正極端子１２ｐを挿入可能な開口幅（第１方向Ｘの開口寸法）及び開口長さ（第２方向Ｙの開口寸法）を有する。また、互いに隣接する２つの貫通穴６ａ，６ａの間隔は、半導体モジュール１１のうち互いに隣接する２つの正極端子１２ｐ，１２ｐの間隔と一致するように構成されている。更に、貫通穴６ａは、正極端子１２ｐの板厚方向である第１方向Ｘの開口寸法Ｅ１が接合部７に相当する縮幅部６ｃおいて最小となるように構成されている。

また、主Ｐバスバー６は、接合部７を第１突出部７としたとき、この第１突出部７とは別に貫通穴６ａの開口縁６ｂが内方へ突出してなる第２突出部７ａを有し、第１突出部７と第２突出部７ａは、正極端子１２ｐの板厚方向である第１方向Ｘに対向配置されている

図６に示されるように、第１突出部７と第２突出部７ａは、正極端子１２ｐの板厚方向である第１方向Ｘに延在する仮想線Ｌ１上に配置されているとともに、正極端子１２ｐの板幅方向である第２方向Ｙの板幅Ｂ２が概ね一致している。

また、図６及び図７に示されるように、正極端子１２ｐの板厚Ａ１が接合部７の板厚Ｂ１よりも小さく、且つ正極端子１２ｐの板幅Ｃ１が接合部７の板幅Ｄ１を上回るように構成されている。即ち、接合構造４ａにおいて、正極端子１２ｐと接合部７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ている。

そして、これらの正極端子１２ｐと接合部７は、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。この場合、正極端子１２ｐの板厚方向である第１方向Ｘと、接合部７の板厚方向である第３方向Ｚは、互いに直交している（図７参照）。

図８に示されるように、接合構造４ｂは、半導体モジュール１１の負極端子１２ｎと主Ｎバスバー８との接合構造であり、半導体モジュール１１と、半導体モジュール１１のパワー端子としての負極極端子１２ｐに接合される板状の接合部９を有する主Ｎバスバー８と、を備える。この接合構造４ｂは、負極端子１２ｎと接合部９との境界部分が溶融固化した溶接部９ｂを有する。

なお、主Ｎバスバー８は、半導体モジュール１１の負極端子１２ｎとの接合のために、板状の接合部９を少なくとも有していれば、バスバー全体の形状については適宜に変更が可能である。

図９に示されるように、主Ｎバスバー８は、負極端子１２ｎを挿入可能であり且つこの負極端子１２ｎの板幅方向である第２方向Ｙに沿って延びる複数（半導体モジュール１１の数と同数）の貫通穴８ａを有し、各貫通穴８ａの内側に接合部９を備える。特に、この接合部９は、貫通穴８ａの開口縁８ｂが内方へ突出した突出部によって構成されている。本構成において、負極端子１２ｎは、主Ｎバスバー８の貫通穴８ａに挿入された状態で接合部９に溶融溶接される。

この溶融溶接のために、主Ｎバスバー８の貫通穴８ａは、負極端子１２ｎを挿入可能な開口幅（第１方向Ｘの開口寸法）及び開口長さ（第２方向Ｙの開口寸法）を有する。また、互いに隣接する２つの貫通穴８ａ，８ａの間隔は、半導体モジュール１１のうち互いに隣接する２つの負極端子１２ｎ，１２ｎの間隔と一致するように構成されている。更に、貫通穴８ａは、負極端子１２ｎの板厚方向である第１方向Ｘの開口寸法Ｅ２が接合部９に相当する縮幅部８ｃおいて最小となるように構成されている。

また、主Ｎバスバー８は、接合部９を第１突出部９としたとき、この第１突出部９とは別に貫通穴８ａの開口縁８ｂが内方へ突出してなる第２突出部９ａを有し、第１突出部９と第２突出部９ａは、負極端子１２ｎの板厚方向である第１方向Ｘに対向配置されている

図１０に示されるように、第１突出部９と第２突出部９ａは、負極端子１２ｎの板厚方向である第１方向Ｘに延在する仮想線Ｌ２上に配置されているとともに、負極端子１２ｎの板幅方向である第２方向Ｙの板幅Ｂ２が概ね一致している。

また、図１０及び図１１に示されるように、負極端子１２ｎの板厚Ａ２が接合部９の板厚Ｂ２よりも小さく、且つ負極端子１２ｎの板幅Ｃ２が接合部９の板幅Ｄ２を上回るように構成されている。即ち、接合構造４ｂにおいて、負極端子１２ｎと接合部９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ている。

そして、これらの負極端子１２ｎと接合部９は、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。この場合、負極端子１２ｎの板厚方向である第１方向Ｘと、接合部９の板厚方向である第３方向Ｚは、互いに直交している（図１１参照）。

次に、上記の半導体モジュール１１の接合方法について図１２にフローチャートを参照しつつ説明する。

なお、本実施形態では、先ず接合構造４ａにおいて半導体モジュール１１の正極端子１２ｐと主Ｐバスバー６の接合部７とが接合され、その後に接合構造４ｂにおいて半導体モジュール１１の負極端子１２ｎと主Ｎバスバー８の接合部９とが接合される。

ここで、接合構造４ａと接合構造４ｂのそれぞれにおける接合方法自体は同様である。このため、以下では、便宜上、接合構造４ａにおける接合方法についてのみ説明し、接合構造４ｂにおける接合方法についての説明は省略する。

図１２に示されるように、この接合方法には、ステップＳ１０１からステップＳ１０３までのステップが含まれている。必要に応じて各ステップが複数のステップに分割されてもよいし、或いは別のステップが追加されてもよい。

ステップ１０１は、半導体モジュール１１及び主Ｐバスバー６を準備するための準備ステップである。このステップＳ１０１によれば、正極端子１２ｐと接合部７のうち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寸法設定された、半導体モジュール１１及び主Ｐバスバー６が準備される。

ステップ１０２及びステップＳ１０３はいずれも、半導体モジュール１１及び主Ｐバスバー６を接合するための接合ステップである。

ステップ１０２は、ステップ１０１の後に、半導体モジュール１１の正極端子１２ｐを第３方向Ｚに移動させて主Ｐバスバー６の貫通穴６ａに挿入するステップである。このステップ１０２によれば、ステップ１０１で準備した半導体モジュール１１及び主Ｐバスバー６において、半導体モジュール１１の正極端子１２ｐが主Ｐバスバー６の貫通穴６ａに挿入される。

正極端子１２が貫通穴６ａの縮幅部６ｃに挿入された状態で、この正極端子１２と貫通穴６ａの開口縁６ｂとの間に微小隙間が形成される。このため、正極端子１２が貫通穴６ａにおいて容易に保持される。

このとき、主Ｐバスバー６は貫通穴６ａの内側に接合部７を備えているため、この貫通穴６ａに挿入した正極端子１２ｐを主Ｐバスバー６の接合部７に押し当て易く、正極端子１２ｐと接合部７との接合作業が楽になる。

特に、貫通穴６ａは第１方向Ｘの開口寸法Ｅ１が接合部７に相当する縮幅部６ｃにおいて最小となるように構成されているため、正極端子１２が貫通穴６ａの縮幅部６ｃに挿入された状態で、この正極端子１２と貫通穴６ａの開口縁６ｂとの間の隙間を小さく抑えることができる。このため、正極端子１２ｐと接合部７との接合作業の際に、正極端子１２ｐが接合部７に対して過剰に動くのを規制することができる。

また、貫通穴６ａの内側に設けられた接合部である第１突出部７と第２突出部７ａとを第１方向Ｘに対向配置することによって、特に２つの突出部７，７ａを仮想線Ｌ１上に配置することによって、正極端子１２が貫通穴６ａの開口縁６ｂのうち接合部７以外の部位に接触するのを防ぐことができる。また、このような配置によれば、作業者は接合部７の位置がわかりやすい。

特に、第１突出部７と第２突出部７ａの第２方向Ｙの板幅Ｂ２を概ね一致させることによって、貫通穴６ａに挿入された状態の正極端子１２ｐが第３方向Ｚの仮想軸を中心に左右に傾く動作について、左右で傾き角度が変わるのを防ぐことができる。このため、作業者は、貫通穴６ａ内での正極端子１２ｐの動きを見極めることで正極端子１２ｐと接合部７との接合作業を円滑に行うことができる。

更に、主Ｐバスバー６の接合部７は、貫通穴６ａの開口縁６ｂを内方へ突出させた突出部によって構成されているため、即ち貫通穴６ａの開口縁６ｂの一部を利用して形成されているため、主Ｐバスバー６の構造を簡素化できる。

ステップ１０３は、ステップ１０２の後に、正極端子１２ｐを主Ｐバスバー６の接合部７に押し当てて境界部分にレーザー照射するステップである。このステップ１０３によれば、ステップ１０２で主Ｐバスバー６の貫通穴６ａに挿入された正極端子１２ｐと、主Ｐバスバー６の接合部７との双方がレーザー照射によって溶融固化することによって、溶融溶接される。その結果、正極端子１２ｐと接合部７との境界部分に溶接部７ｂが形成される。

ここで、レーザー照射による溶融溶接は、レーザー光を熱源として集光した状態で金属材料に照射し、この金属材料を局部的に溶融固化させることによって接合する接合法である。
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。

次に、上記の電力変換装置１の作用効果について説明する。

半導体モジュール１１の接合構造４ａ及びその接合方法によれば、半導体モジュール１１の正極端子１２ｐの板厚Ａ１が主Ｐバスバー６の接合部７の板厚Ｂ１よりも小さい場合に、双方の形状を工夫し互いの板厚の大小関係に応じて板幅の大小関係を設定することによって、具体的には正極端子１２ｐの板幅Ｃ１が接合部７の板幅Ｄ１を上回るように構成することによって、単位体積当たりの溶接入熱量を正極端子１２ｐと主Ｐバスバー６の接合部７との間でバランスさせることができる。この溶接入熱量は、溶融溶接の際に正極端子１２ｐと接合部７の境界部分に外部から与えられる熱量として定義される。
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。

また、半導体モジュール１１の接合構造４ｂ及びその接合方法によれば、半導体モジュール１１の負極端子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、双方の形状を工夫し互いの板厚の大小関係に応じて板幅の大小関係を設定することによって、具体的には負極端子１２ｎの板幅Ｃ２が接合部９の板幅Ｄ２を上回るように構成することによって、単位体積当たりの溶接入熱量を負極端子１２ｎと主Ｎバスバー８の接合部９との間でバランスさせることができる。この溶接入熱量は、溶融溶接の際に負極端子１２ｎと接合部９の境界部分に外部から与えられる熱量として定義される。
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。

従って、半導体モジュール１１のパワー端子である２つの端子１２ｐ，１２ｎのそれぞれと２つのバスバー６，８のそれぞれを溶融溶接によって接合するときの溶接入熱量を低く抑えることが可能になる。

なお、上記の実施形態１の変更例として、２つの接合構造４ａ，４ｂのいずれか一方に別の接合構造を用いることもできる。

以下、上記の実施形態１に関連する他の実施形態について図面を参照しつつ説明する。他の実施形態において、実施形態１の要素と同一の要素には同一の符号を付しており、当該同一の要素についての説明は省略する。

（実施形態２）
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。

この実施形態２によれば、主Ｐバスバー６の貫通穴６ａの構造を簡素化できる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。

なお、実施形態１の接合構造４ｂの変更例として、実施形態２の接合構造１０４ａと同様の構造を採用することもできる。即ち、主Ｎバスバー８において第２突出部９ａに相当する部位を省略することもできる。

（実施形態３）
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。

この実施形態２によれば、正極端子１２ｐを主Ｐバスバー６の接合部７に接合させるときに、主Ｐバスバー６に対してこの正極端子１２ｐを第３方向Ｚに移動させる動作と第２方向Ｙにスライドさせる動作の双方を利用することができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。

なお、実施形態１の接合構造４ｂの変更例として、実施形態３の接合構造２０４ａと同様の構造を採用することもできる。即ち、主Ｎバスバー８に貫通穴８ａに代えて切欠き２０６ａと同形状の切欠きを設けることもできる。

本発明は、上記の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記の実施形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

上記の実施形態では、正極端子１２ｐの板厚Ａ１が接合部７の板厚Ｂ１よりも小さい場合について例示したが、これに代えて、正極端子１２ｐの板厚Ａ１が主Ｐバスバー６の接合部７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、正極端子１２ｐの板幅Ｃ１が接合部７の板幅Ｄ１を上回るように寸法設定すればよい。
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。

上記の実施形態では、主Ｐバスバー６の接合部７が貫通穴６ａの開口縁６ｂの一部を利用して形成される場合について例示したが、これに代えて、主Ｐバスバー６に接合部７に相当する別部材を接合するようにしてもよい。同様に、主Ｎバスバー８の接合部９が貫通穴８ａの開口縁８ｂの一部を利用して形成される場合について例示したが、これに代えて、主Ｎバスバー８に接合部９に相当する別部材を接合するようにしてもよい。

１ 電力変換装置
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)

1. 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）。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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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