WO2019073630A1 - 半導体モジュールユニット - Google Patents

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WO2019073630A1
WO2019073630A1 PCT/JP2018/021870 JP2018021870W WO2019073630A1 WO 2019073630 A1 WO2019073630 A1 WO 2019073630A1 JP 2018021870 W JP2018021870 W JP 2018021870W WO 2019073630 A1 WO2019073630 A1 WO 2019073630A1
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semiconductor module
substrate
fitted
convex
module unit
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充晃 森本
英一郎 大石
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矢崎総業株式会社
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    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor module unit.
  • an electric vehicle a hybrid vehicle (HEV), a plug-in hybrid vehicle (PHEV) and the like equipped with a motor as a drive source of a vehicle
  • a vehicle is equipped with an inverter that converts DC power supplied from a high voltage battery into AC power.
  • Power semiconductors are being adopted for inverters. Since a power semiconductor passes a large current, a module-type large package (semiconductor module) is employed instead of a normal size package. It is not uncommon for a semiconductor module to customize its shape depending on the application used, and for example, there is one having a structure that facilitates heat dissipation (see, for example, Patent Document 1).
  • the semiconductor module in assembling a semiconductor module unit, the semiconductor module is fixed to a heat dissipation member or the like, and after alignment of the control substrate for controlling the semiconductor module is performed, the electrical connection between the semiconductor module and the control substrate is soldered It is going on. Therefore, there is room for improvement in the assembling workability of the semiconductor module unit.
  • the distance between the semiconductor module and the control substrate is increased in order to ensure assembly workability, the electric path becomes long, and noise may be generated due to an increase in the inductor component.
  • An object of the present invention is to provide a semiconductor module unit capable of improving assembling workability and reducing the occurrence of noise.
  • a semiconductor module unit includes a semiconductor module configured to include at least a semiconductor element, and a driver circuit that outputs a drive signal to the semiconductor module, and controls the semiconductor module
  • a control substrate the control substrate is separated from the main substrate, the sub substrate on which the driver circuit is mounted, and has flexibility, and the main substrate and the sub
  • the sub-substrate has a fitting portion to be fitted to the fitting portion of the semiconductor module, and the semiconductor module includes the fitting portion. It is electrically connected with the said driver circuit in the state fitted in the said to-be-fitted part.
  • the fitting portion is provided on a convex portion formed in a convex shape protruding outward from an outer peripheral end of the sub substrate, and the connecting portion of the fitting portion is provided.
  • a connecting portion electrically connected to the portion, and the fitting portion is a concave portion formed in a concave shape corresponding to the convex portion, and the convex portion being fitted to the concave portion It is preferable to have the to-be-connected part arrange
  • the fitting portion is a recess and a protrusion formed on a portion of the outer peripheral end of the sub substrate in a recess and a protrusion, and the connection portion of the fitting portion is disposed on the recess and protrusion And the connection portion electrically connected to the connection portion, and the fitting portion is a recess and a recess formed corresponding to the recess and protrusion, and the recess and protrusion are fitted to the recess In the state, it is preferable to have the to-be-connected part arrange
  • connection portion and the connection portion are elastically deformable in a direction in which the connection portion and the connection portion face each other.
  • the assembling workability can be improved, and the generation of noise can be reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a semiconductor module unit according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the semiconductor module unit according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the main part of the semiconductor module unit according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a side view of the main part of the semiconductor module unit according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a schematic configuration of a semiconductor module unit according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a semiconductor module unit according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the semiconductor module unit according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a semiconductor module unit according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the semiconductor module unit according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the main part
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view of the semiconductor module unit according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a partial cross-sectional view of a semiconductor module unit according to a modification of the second embodiment.
  • FIG. 10 is a partial cross-sectional view of a semiconductor module unit according to a modification of the second embodiment.
  • FIG. 11 is a perspective view showing a schematic configuration of a semiconductor module unit according to a third embodiment.
  • FIG. 12 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a semiconductor module unit according to the third embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a semiconductor module unit according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the semiconductor module unit according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the main part of the semiconductor module unit according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a side view of the main part of the semiconductor module unit according to the first embodiment.
  • FIGS. 1 and 3 (as well as FIGS. 5, 8, 10, and 11) are diagrams showing a state in which the control substrate is assembled to the semiconductor module. Further, in FIGS. 1 to 4 (same as in FIGS.
  • the X direction in FIGS. 1 to 4 is the width direction of the semiconductor module unit in the present embodiment.
  • the Y direction is a depth direction of the semiconductor module unit in the present embodiment, and is a direction orthogonal to the width direction.
  • the Z direction is the vertical direction of the semiconductor module unit in the present embodiment, and is a direction orthogonal to the width direction and the depth direction.
  • the Z1 direction is upward, and the Z2 direction is downward.
  • the semiconductor module unit 1A constitutes a part of an inverter mounted on a vehicle such as, for example, an electric vehicle (EV), a hybrid vehicle (HEV), and a plug-in hybrid vehicle (PHEV).
  • the inverter converts, for example, DC power of a battery mounted on a vehicle into AC power.
  • the semiconductor module unit 1A is configured to include a control substrate 2 and a semiconductor module 3A, as shown in FIGS.
  • the control board 2 is a so-called rigid flexible printed circuit board (Rigid Flexible Printed Circuit Board), and is a circuit board on which a control circuit for controlling at least the semiconductor module 3A is mounted.
  • the control board 2 has a driver circuit 52 that outputs a drive signal to the semiconductor module 3A.
  • the control substrate 2 is composed of a main substrate 4, a sub substrate 5 A, and a flexible substrate 6. In the control substrate 2, the main substrate 4 is electrically connected to the sub substrate 5 ⁇ / b> A via the flexible substrate 6.
  • the main substrate 4 is a so-called rigid substrate, on which various electronic components (not shown) are mounted and which constitutes a control circuit for electrically connecting these.
  • the electronic component is, for example, a capacitor, a relay, a resistor, a transistor, an Intelligent Power Switch (IPS), an electronic control unit including a microcomputer, or the like.
  • the main substrate 4 has a wiring pattern (print pattern) printed with a conductive material such as copper on an insulating layer made of an insulating material such as epoxy resin, glass epoxy resin, paper epoxy resin, or ceramic.
  • the main substrate 4 may be a multilayer formed by laminating a plurality of insulating layers on which a wiring pattern is printed (that is, a multilayer substrate).
  • the main substrate 4 is fixed to, for example, a housing (not shown) or the like that constitutes a part of the inverter.
  • the housing is made of, for example, an insulating resin member or the like.
  • the main substrate 4 of the present embodiment is at a position parallel to the width direction of the semiconductor module 3A, and is disposed on the upper side from the upper surface of the semiconductor module 3A.
  • the sub substrate 5A is a rigid substrate, which is a portion separated from the main substrate 4 and on which the driver circuit 52 is mounted.
  • the driver circuit 52 outputs a drive signal for driving the semiconductor module 3A.
  • the driver circuit 52 is electrically connected to the control circuit on the main substrate 4 via the flexible substrate 6, and outputs a drive signal to the semiconductor module 3A according to a control signal from the control circuit.
  • the sub-substrate 5A has a substrate body 51 and a fitting portion 53 to be fitted to the fitting portion 23 of the semiconductor module 3A.
  • the substrate body 51 has, for example, a configuration similar to that of the main substrate 4 described above, and is a portion on which the driver circuit 52 is mounted. As shown in FIGS.
  • the fitting portion 53 has a convex portion 53 a formed in a convex shape that protrudes outward from the outer peripheral end of the sub substrate 5 ⁇ / b> A.
  • the convex portion 53 a is formed at the outer peripheral end in the direction opposite to the connection portion of the flexible substrate 6 in the width direction of the substrate body 51.
  • the fitting portion 53 includes a connection portion 54 which is disposed on the convex portion 53 a and is electrically connected to the connection receiving portion 24 of the receiving portion 23.
  • the connection portion 54 is a so-called pad or land provided on the sub substrate 5A, and is electrically connected to the driver circuit 52 from a pad or the like through a copper foil pattern.
  • the pad or the like is, for example, a portion which is formed on a copper foil pattern and to which an electronic component or the like is soldered.
  • the flexible substrate 6 is a so-called flexible printed circuit (FPC), is flexible, and is a portion that electrically connects the main substrate 4 and the sub substrate 5A.
  • the flexible substrate 6 has, for example, a structure in which an adhesive layer is formed on a thin-film insulator (base film), and a conductor foil is further adhered thereon.
  • the semiconductor module 3A is, for example, for conducting or interrupting the high voltage circuit in the inverter.
  • the semiconductor module 3A is formed in a rectangular shape, and is fixed to a heat dissipation member (not shown) such as a heat dissipation plate.
  • the heat dissipation member may be, for example, configured to be held by a housing that fixes the main substrate 4.
  • the semiconductor module 3 ⁇ / b> A includes a semiconductor element (not shown), an insulating resin member 21, an electrode plate 22, a fitted portion 23, and a connected portion 24.
  • the semiconductor element is a switching element composed of a power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor), an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or the like.
  • the semiconductor element is turned on or off by a control signal input from the driver circuit 52 via the connected portion 24.
  • the resin member 21 seals the semiconductor element, the electrode plate 22 and the connected portion 24 and forms the fitted portion 23.
  • the resin member 21 is made of, for example, an epoxy resin, a silicone resin, or the like.
  • the electrode plate 22 is a metal plate having one end electrically connected to the semiconductor element and the other end exposed from the resin member 21.
  • the electrode plate 22 is exposed from the outer surface in the width direction of the semiconductor module 3A.
  • the fitted portion 23 is a portion to be fitted to the fitting portion 53 of the sub substrate 5A.
  • the fitted portion 23 has a concave portion 23a formed in a concave shape corresponding to the convex portion 53a of the sub substrate 5A.
  • the recess 23 a is formed to open in a rectangular shape on the upper surface of the semiconductor module 3 A, and extends from the upper direction to the lower direction.
  • the fitted portion 23 has the connected portion 24 disposed at a position facing the connection portion 54 in a state where the convex portion 53a of the sub substrate 5A is fitted to the concave portion 23a.
  • the connected portion 24 is a control terminal for controlling the semiconductor element in the semiconductor module 3A.
  • the connected portion 24 is electrically connected to the semiconductor element, and the other end is exposed from the resin member 21.
  • the to-be-connected portion 24 is disposed at a position facing the connection portion 54 on the sub substrate 5A side in a state in which the fitting portion 53 is fitted to the fitting portion 23.
  • the connected portion 24 has elasticity and is configured to be elastically deformable in the direction opposite to the connecting portion 54.
  • the connected portion 24 of this embodiment is formed of a flat conductive member, and as shown in FIG. 3, the portion extending in the upper direction of the semiconductor module 3A is folded back halfway in the middle and in the lower direction The extending end is bent at an obtuse angle toward one side in the width direction.
  • the worker fixes, for example, the semiconductor module 3A to the heat dissipation member or the like.
  • the worker assembles the sub board 5A to the semiconductor module 3A.
  • the worker fits the fitting portion 53 of the sub substrate 5 ⁇ / b> A into the fitting portion 23 of the semiconductor module 3 ⁇ / b> A.
  • the connection portion 54 of the fitting portion 53 is pressed toward the connection portion 54 in the width direction by the elastic force of the connected portion 24, and the sub-substrate 5A is formed on the semiconductor module 3A by the elastic deformation of the connected portion 24. It is fixed.
  • the control substrate 2 has the main substrate 4 and the sub substrate 5A separated from the main substrate 4 and has flexibility and the main substrate 4 And the sub-substrate 5A.
  • the conventional assembly operation of soldering the semiconductor module 3A and the main substrate 4 after the semiconductor module 3A is fixed to the heat dissipation member and the alignment of the main substrate 4 is performed can be omitted. Workability can be improved.
  • the sub-substrate 5A has the fitting portion 53 in which the fitting portion 23 of the semiconductor module 3A is fitted, and the fitting portion 53 of the semiconductor module 3A is fitted In the state of being fitted in the joint portion 23, the driver circuit 52 is electrically connected.
  • the driver circuit 52 can be installed in the vicinity of the semiconductor module 3A.
  • the fitting portion 53 has the connection portion 54 disposed on the convex portion 53a, and the fitting portion 23 is a fitting of the convex portion 53a and the concave portion 23a. It has the to-be-connected part 24 arrange
  • the connected portion 24 has elasticity and is configured to be elastically deformable in the direction facing the connecting portion 54.
  • the connection portion 54 is pressed by the elastic force of the connected portion 24, and the sub-substrate 5A is fixed to the semiconductor module 3A by the elastic deformation of the connected portion 24.
  • the fitting portion 23 is formed such that the recess 23a is opened in a rectangular shape on the upper surface of the semiconductor module 3A, but the present invention is not limited to this.
  • the opening may be formed on the side surface of the semiconductor module 3A.
  • it may be formed on the side opposite to the main substrate 4 of the semiconductor module 3A.
  • the sub-substrate 5A is fixed to the semiconductor module 3A by the elastic force of the connected portion 24.
  • the present invention is not limited to this.
  • the recess 23a may be tapered so as to narrow downward from the opening, and the sub-substrate 5A may be press-fit into the semiconductor module 3A.
  • An adhesive or the like may be filled in the gap with the fitting portion 23 and fixed.
  • the main substrate 4 is located parallel to the width direction of the semiconductor module 3A, and is disposed outside the upper surface of the semiconductor module 3A. It is not limited to this.
  • the main substrate 4 may be located below the top surface of the semiconductor module 3A at a position along the width direction of the semiconductor module 3A, as indicated by an alternate long and short dash line in FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a schematic configuration of a semiconductor module unit according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a semiconductor module unit according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the semiconductor module unit according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view of the semiconductor module unit according to the second embodiment.
  • the semiconductor module unit 1B according to the second embodiment is the semiconductor module unit according to the first embodiment in that the shapes of the fitting portion 33 of the semiconductor module 3B and the fitting portion 63 of the sub substrate 5B are different from each other. Different from 1A.
  • the semiconductor module unit 1B according to the second embodiment has the same basic configuration and basic operation as the semiconductor module unit 1A according to the first embodiment. The description is omitted or simplified.
  • the semiconductor module unit 1B in the second embodiment is configured to include the control substrate 2 and the semiconductor module 3B, as shown in FIGS.
  • the control substrate 2 is composed of a main substrate 4, a sub substrate 5 B, and a flexible substrate 6.
  • the main substrate 4 is electrically connected to the sub substrate 5 ⁇ / b> B via the flexible substrate 6.
  • the sub substrate 5B is a rigid substrate, which is separated from the main substrate 4 and on which the driver circuit 52 is mounted.
  • the driver circuit 52 outputs a drive signal for driving the semiconductor module 3B.
  • the driver circuit 52 is electrically connected to a control circuit (not shown) on the main substrate 4 via the flexible substrate 6, and outputs a drive signal to the semiconductor module 3B in accordance with a control signal from the control circuit.
  • the sub-substrate 5B has a substrate body 61 and a fitting portion 63 to be fitted to the fitting portion 33 of the semiconductor module 3B.
  • the substrate body 61 has a configuration similar to that of the main substrate 4 and is a portion on which the driver circuit 52 is mounted. As shown in FIG.
  • the fitting portion 63 has a concavo-convex portion 63a formed in a concavo-convex shape on a part of the outer peripheral end of the sub substrate 5B.
  • the concavo-convex portion 63 a is formed on the outer peripheral end in the direction opposite to the connection portion of the flexible substrate 6 in the width direction of the substrate main body 61.
  • the fitting portion 63 includes a connection portion 64 which is disposed in the uneven portion 63 a and is electrically connected to the connection receiving portion 34 of the receiving portion 33.
  • the connection portion 64 is a pad or the like provided on the sub substrate 5B, and is electrically connected to the driver circuit 52 through the copper foil pattern from the pad or the like.
  • the sub substrate 5B of the present embodiment is fixed to the semiconductor module 3B by the two male screws 11 in a state where the fitting portion 63 is fitted to the fitting portion 33.
  • the semiconductor module 3 ⁇ / b> B performs, for example, energization or cutoff of the high voltage circuit in the inverter.
  • the semiconductor module 3B is formed in a rectangular shape, and is fixed to a heat dissipation member such as a heat dissipation plate.
  • the semiconductor module 3 ⁇ / b> B includes a semiconductor element (not shown), an insulating resin member 21, an electrode plate 22, a fitted portion 33, and a connected portion 34.
  • the fitted portion 33 is a portion to be fitted with the fitting portion 63 of the sub substrate 5B.
  • the fitted portion 33 has a convex and concave portion 33 a formed in a convex and concave shape corresponding to the concave and convex portion 63 a of the sub substrate 5 ⁇ / b> B.
  • the convex and concave portions 33a are provided on the steps 35 formed in the semiconductor module 3B.
  • the step 35 includes a first side surface 35a formed along the depth direction of the semiconductor module 3B, and a second side surface 35b adjacent to the first side surface 35a and formed at a position facing each other in the depth direction. It is comprised by the bottom face 35c extended to the edge part of the width direction.
  • the convex portion extends from the first side surface 35a along the width direction, and extends from the bottom surface 35c upward.
  • the fitted portion 33 has a connected portion 34 disposed at a position facing the connection portion 64 in a state in which the concavo-convex portion 63a of the fitting portion 63 is fitted to the convex-concave portion 33a.
  • the connected portion 34 is a control terminal for controlling the semiconductor element in the semiconductor module 3B.
  • One end of the connection portion 34 is electrically connected to the semiconductor element, and the other end is exposed from the resin member 21.
  • the to-be-connected portion 34 is disposed at a position facing the connection portion 64 on the sub substrate 5B side in a state where the fitting portion 63 is fitted to the fitting portion 33.
  • the connected portion 34 has elasticity and is configured to be elastically deformable in the direction opposite to the connecting portion 64.
  • the connected portion 34 of the present embodiment is formed of a flat conductive member, and as shown in FIG. 7, a portion extending in one width direction of the semiconductor module 3B is folded back halfway in the width direction, The other end extending in the width direction is bent at an obtuse angle upward.
  • the worker fixes, for example, the semiconductor module 3B to the heat dissipation member or the like.
  • the worker assembles the sub substrate 5B to the semiconductor module 3B.
  • the worker fits the fitting portion 63 of the sub substrate 5B into the fitting portion 33 of the semiconductor module 3B.
  • the worker screws and tightens the two male screws 11 into the screw holes provided on the semiconductor module 3B side.
  • the connected portion 34 of the fitted portion 33 is pressed downward by the connecting portion 64 and elastically deformed to increase the degree of adhesion with the connecting portion 64 and increase the axial force of the male screw 11. be able to.
  • the semiconductor module unit 1B according to the present embodiment exhibits the same effects as the semiconductor module unit 1A and, for example, since the sub substrate 5B is screwed to the semiconductor module 3B, vibration is generated. It is possible to prevent a connection failure between the semiconductor module 3B and the sub substrate 5B due to the above. Further, in the semiconductor module unit 1B according to the present embodiment, since the concavo-convex part 63a is formed in the fitting part 63 of the sub substrate 5B and the concavo-convex part 33a is formed in the fitting part 33 of the semiconductor module 3B, In the state in which the mating portion 63 is fitted to the fitted portion 33, positional deviation between the semiconductor module 3B and the sub substrate 5B can be prevented.
  • the sub-substrate 5B does not protrude in the upper direction of the semiconductor module 3B in a state in which the fitting portion 63 is fitted to the fitting portion 33, and the unit is compact. It is possible to achieve
  • the fitting portion 63 has the connection portion 64 disposed in the concavo-convex portion 63a, and the fitted portion 33 includes the concavo-convex portion 63a and the convex-concave portion 33a. It has the to-be-connected part 34 arrange
  • the connected portion 34 has elasticity and is configured to be elastically deformable in the direction facing the connecting portion 64.
  • the connecting portion 64 is pressed by the elastic force of the connecting portion 34, and the connecting portion 34 and the connecting portion are elastically deformed by the elastic deformation of the connecting portion 34.
  • the degree of adhesion with 64 is increased, the axial force of the male screw 11 can be increased.
  • connection portion 74 is elastically deformable in the direction opposite to the connecting portion 64, but the present invention is not limited to this.
  • FIG.9 and FIG.10 is a fragmentary sectional view of the semiconductor module unit concerning the modification of a 2nd embodiment.
  • the connection portion 74 may be a conductive member having elasticity.
  • the connection portion 74 is, for example, a terminal obtained by bending a metal plate.
  • the connecting portion 74 is configured to be elastically deformable in the direction facing the connected portion 44.
  • connection portion 74 as shown in FIG. 9, a portion extending along one of the extension directions of sub substrate 5B is folded back halfway to the other in the extension direction and extends in the other in the extension direction.
  • connection portion 74 is soldered to a pad or the like formed on the sub substrate 5B, and is electrically connected to the driver circuit 52 from the pad or the like through a copper foil pattern.
  • the connected portion 44 is a control terminal for controlling the semiconductor element inside the semiconductor module 3B.
  • One end of the connection portion 44 is electrically connected to the semiconductor element, and the other end is exposed from the resin member 21.
  • the to-be-connected portion 44 is disposed at a position facing the connection portion 74 on the sub substrate 5B side in a state where the fitting portion 63 is fitted to the fitting portion 33.
  • connection portion 74 of the sub-substrate 5B is configured to be elastically deformable in the direction facing the connected portion 44, the connected portion 44 on the semiconductor module 3B side is processed into an elastically deformable configuration. There is no need for this, and the manufacturing cost of the semiconductor module 3B can be reduced. Further, in a state where the fitting portion 63 is fitted to the fitting portion 33, the connecting portion 44 is pressed by the elastic force of the connecting portion 74, and the connecting portion 74 and the connecting portion 74 are elastically deformed by the elastic deformation of the connecting portion 74. The axial force of the male screw 11 can be increased as the degree of adhesion of
  • FIG. 11 is a perspective view showing a schematic configuration of a semiconductor module unit according to a third embodiment.
  • FIG. 12 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a semiconductor module unit according to the third embodiment.
  • the semiconductor module unit 1C according to the third embodiment has the semiconductor module unit 1B according to the second embodiment in that the control substrate 7 does not include the flexible substrate 6 and is constituted by the main substrate 4 and the projecting portion 8. It is different.
  • the semiconductor module unit 1C according to the third embodiment has the same basic configuration and basic operation as the semiconductor module unit 1B according to the second embodiment. The description is omitted or simplified.
  • the semiconductor module unit 1C in the third embodiment is configured to include a control board 7 and a semiconductor module 3B, as shown in FIGS.
  • the control board 7 is a so-called rigid board, and is a circuit board on which a control circuit that controls at least the semiconductor module 3B is mounted.
  • the control board 7 has a driver circuit 52 that outputs a drive signal to the semiconductor module 3B.
  • the control substrate 7 is composed of the main substrate 4 and the projecting portion 8.
  • the control substrate 7 has a protrusion 8 which protrudes along a direction in which the main substrate 4 extends from a part of the outer peripheral end thereof.
  • the protrusion 8 is a portion on which the driver circuit 52 is mounted.
  • the driver circuit 52 outputs a drive signal for driving the semiconductor module 3B.
  • the driver circuit 52 is electrically connected to the control circuit on the main substrate 4 and outputs a drive signal to the semiconductor module 3B in accordance with a control signal from the control circuit.
  • the protrusion 8 has a fitting portion 63 that fits into the fitting portion 33 of the semiconductor module 3B. As shown in FIG. 11, the fitting portion 63 has an uneven portion 63 a formed in an uneven shape at the end of the protruding portion 8.
  • the uneven portion 63a is formed at an end portion in the direction opposite to the main substrate 4 side in the width direction.
  • the fitting portion 63 includes a connection portion 64 which is disposed in the uneven portion 63 a and is electrically connected to the connection receiving portion 34 of the receiving portion 33.
  • the connection portion 64 is a pad or the like formed on the main substrate 4 and is electrically connected to the driver circuit 52 through a copper foil pattern.
  • the projecting portion 8 is fixed to the semiconductor module 3B by the two male screws 11 in a state where the fitting portion 63 is fitted to the fitting portion 33.
  • the fitted portion 33 is a portion to be fitted with the fitting portion 63 of the projecting portion 8.
  • the fitted portion 33 has a connected portion 34 disposed at a position facing the connection portion 64 in a state in which the concavo-convex portion 63a of the fitting portion 63 is fitted to the convex-concave portion 33a.
  • the worker fixes the semiconductor module 3B to the heat dissipation member or the like.
  • the worker fixes the control board 7 and assembles the protrusion 8 into the semiconductor module 3B.
  • the worker fixes the main substrate 4 and fits the fitting portion 63 of the projecting portion 8 to the fitting portion 33 of the semiconductor module 3B.
  • the worker screws and tightens the two male screws 11 into the screw holes provided on the semiconductor module 3B side.
  • the connected portion 34 of the fitted portion 33 is pressed downward by the connecting portion 64 and elastically deformed to increase the degree of adhesion with the connecting portion 64 and increase the axial force of the male screw 11. be able to.
  • the semiconductor module unit 1C since the main substrate 4 and the sub substrate 5B are integrated without the flexible substrate 6 interposed, the number of parts can be reduced and the manufacturing cost can be reduced. It is possible to reduce.
  • the flexible substrate 6 is formed of an FPC, but is not limited to this, and may be a flexible cable including a flexible flat cable. This makes it possible to reduce the cost more than the flexible substrate 6.
  • connection portions 24 and 34 and the connection portion 74 are configured to have elasticity by bending a flat plate-like conductive member, but the present invention is not limited to this. Absent.
  • the configuration may be such that a protrusion is provided.

Abstract

半導体モジュールユニット（１Ａ）は、半導体モジュール（３Ａ）と、半導体モジュール（３Ａ）に駆動信号を出力するドライバ回路（５２）を有し、半導体モジュール（３Ａ）を制御する制御基板（２）とを備える。制御基板（２）は、メイン基板（４）と、メイン基板（４）から分離され、かつドライバ回路（５２）が実装されるサブ基板（５Ａ）と、可撓性を有し、かつメイン基板（４）とサブ基板（５Ａ）とを電気的に接続するフレキシブル基板（６）とで構成される。サブ基板（５Ａ）は、半導体モジュール（３Ａ）の被嵌合部（２３）に嵌合する嵌合部（５３）を有する。半導体モジュール（３Ａ）は、嵌合部（５３）が被嵌合部（２３）に嵌合した状態で、ドライバ回路（５２）と電気的に接続される。上記構成により、半導体モジュールユニット１Ａは、組み付け作業性を向上し、かつノイズの発生を低減することができる。

Description

半導体モジュールユニット
　本発明は、半導体モジュールユニットに関する。
　従来、車両の駆動源としてモータを備えた電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）等が知られている。このような車両には、高電圧バッテリから供給される直流電力を交流電力に変換するインバータが搭載されている。インバータには、パワー半導体の採用が進んでいる。パワー半導体は、大電流を通電するため、通常サイズのパッケージではなく、モジュール型の大型パッケージ（半導体モジュール）が採用される。半導体モジュールは、使用するアプリケーションによって形状をカスタム化することも珍しくなく、例えば、放熱をしやすい構造を有するものがある（例えば、特許文献１参照）。
　また、特許文献２には、フレキシブル基板の余長によって、光素子モジュールと信号生成回路との間で送受される電気信号に帯域劣化が生じ、光送信モジュールの伝送特性が悪化する場合がある点が記載されている。
特開２０１４－１６１２２７号公報 特開２００９－１９４３１７号公報
　従来、半導体モジュールユニットの組み付け作業では、半導体モジュールを放熱部材等に固定し、当該半導体モジュールを制御する制御基板の位置合わせを行った後に、半導体モジュールと制御基板との電気的な接続を半田付けで行っている。そのため、半導体モジュールユニットの組み付け作業性に改善の余地がある。一方、組み付け作業性を確保するために、半導体モジュールと制御基板との距離を長くすると電路が長くなり、インダクタ成分の増加によりノイズが発生するおそれがある。
　本発明は、組み付け作業性を向上し、かつノイズの発生を低減することができる半導体モジュールユニットを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明に係る半導体モジュールユニットは、少なくとも半導体素子を含んで構成される半導体モジュールと、前記半導体モジュールに駆動信号を出力するドライバ回路を有し、前記半導体モジュールを制御する制御基板と、を備え、前記制御基板は、メイン基板と、前記メイン基板から分離され、かつ前記ドライバ回路が実装されるサブ基板と、可撓性を有し、かつ前記メイン基板と前記サブ基板とを電気的に接続するフレキシブル基板と、で構成され、前記サブ基板は、前記半導体モジュールの被嵌合部に嵌合する嵌合部を有し、前記半導体モジュールは、前記嵌合部が前記被嵌合部に嵌合した状態で、前記ドライバ回路と電気的に接続される、ことを特徴とする。
　上記半導体モジュールユニットにおいて、前記嵌合部は、前記サブ基板の外周端から外側に突出する凸状に形成された凸部と、前記凸部に配設され、かつ前記被嵌合部の被接続部と電気的に接続される接続部と、を有し、前記被嵌合部は、前記凸部に対応して凹状に形成された凹部と、前記凸部が前記凹部に嵌合した状態で、前記接続部と対向する位置に配置される被接続部と、を有することが好ましい。
　上記半導体モジュールユニットにおいて、前記嵌合部は、前記サブ基板の外周端の一部に凹凸状に形成された凹凸部と、前記凹凸部に配設され、かつ前記被嵌合部の被接続部と電気的に接続される接続部と、を有し、前記被嵌合部は、前記凹凸部に対応して凸凹状に形成された凸凹部と、前記凹凸部が前記凸凹部に嵌合した状態で、前記接続部と対向する位置に配置される被接続部と、を有することが好ましい。
　上記半導体モジュールユニットにおいて、前記接続部および前記被接続部のいずれか一方は、前記接続部と前記被接続部とが対向する方向に弾性変形可能に構成される、ことが好ましい。
　本発明に係る半導体モジュールユニットによれば、組み付け作業性を向上し、かつノイズの発生を低減することができる、という効果を奏する。
図１は、第１実施形態に係る半導体モジュールユニットの概略構成を示す斜視図である。 図２は、第１実施形態に係る半導体モジュールユニットの概略構成を示す分解斜視図である。 図３は、第１実施形態に係る半導体モジュールユニットの要部の縦断面図である。 図４は、第１実施形態に係る半導体モジュールユニットの要部の側面図である。 図５は、第２実施形態に係る半導体モジュールユニットの概略構成を示す斜視図である。 図６は、第２実施形態に係る半導体モジュールユニットの概略構成を示す分解斜視図である。 図７は、第２実施形態に係る半導体モジュールユニットの部分断面図である。 図８は、第２実施形態に係る半導体モジュールユニットの部分断面図である。 図９は、第２実施形態の変形例に係る半導体モジュールユニットの部分断面図である。 図１０は、第２実施形態の変形例に係る半導体モジュールユニットの部分断面図である。 図１１は、第３実施形態に係る半導体モジュールユニットの概略構成を示す斜視図である。 図１２は、第３実施形態に係る半導体モジュールユニットの概略構成を示す分解斜視図である。
　以下に、本発明に係る半導体モジュールユニットの実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、下記の実施形態における構成要素は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。
 ［第１実施形態］
　図１は、第１実施形態に係る半導体モジュールユニットの概略構成を示す斜視図である。図２は、第１実施形態に係る半導体モジュールユニットの概略構成を示す分解斜視図である。図３は、第１実施形態に係る半導体モジュールユニットの要部の縦断面図である。図４は、第１実施形態に係る半導体モジュールユニットの要部の側面図である。なお、図１、図３（図５、図８、図１０、図１１も同様）は、半導体モジュールに制御基板を組み付けた状態を示す図である。また、図１～図４（図５～図１２も同様）は、半導体モジュールユニットを構成するメイン基板の一部を省略すると共に、メイン基板に実装される電子部品等を省略している。また、図１～図４（図５～図１２も同様）は、半導体モジュールおよび制御基板を固定する部材を省略している。ここで、図１～図４（図５～図１２も同様）のＸ方向は、本実施形態における半導体モジュールユニットの幅方向である。Ｙ方向は、本実施形態における半導体モジュールユニットの奥行き方向であり、幅方向と直交する方向である。Ｚ方向は、本実施形態における半導体モジュールユニットの上下方向であり、幅方向および奥行き方向と直交する方向である。Ｚ１方向は上方向とし、Ｚ２方向は下方向とする。
　本実施形態に係る半導体モジュールユニット１Ａは、例えば電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）等の車両に搭載されるインバータの一部を構成するものである。インバータは、例えば、車両に搭載されるバッテリの直流電力を交流電力に変換するものである。半導体モジュールユニット１Ａは、図１、図２に示すように、制御基板２と、半導体モジュール３Ａとを含んで構成される。
　制御基板２は、いわゆるリジッドフレキシブルプリント回路基板（Rigid　Flexible　Printed　Circuit　Board）であり、少なくとも半導体モジュール３Ａを制御する制御回路が実装される回路基板である。制御基板２は、半導体モジュール３Ａに駆動信号を出力するドライバ回路５２を有する。制御基板２は、メイン基板４と、サブ基板５Ａと、フレキシブル基板６とで構成される。制御基板２は、メイン基板４がフレキシブル基板６を介してサブ基板５Ａに電気的に接続されている。
　メイン基板４は、いわゆるリジッド基板であり、種々の電子部品（不図示）が実装され、これらを電気的に接続する制御回路を構成する部分である。電子部品は、例えば、コンデンサ、リレー、抵抗、トランジスタ、ＩＰＳ（Intelligent　Power　Switch）、マイコンを含む電子制御ユニット等である。メイン基板４は、例えば、エポキシ樹脂、ガラスエポキシ樹脂、紙エポキシ樹脂やセラミック等の絶縁性の材料からなる絶縁層に銅等の導電性の材料によって配線パターン（プリントパターン）が印刷されている。メイン基板４は、配線パターンが印刷された絶縁層を複数枚積層させ多層化されたもの（すなわち、多層基板）であってもよい。メイン基板４は、例えば、インバータの一部を構成する筐体（不図示）等に固定される。筐体は、例えば絶縁性の樹脂部材等で構成される。本実施形態のメイン基板４は、半導体モジュール３Ａの幅方向と平行な位置にあって、当該半導体モジュール３Ａの上面から上側に配置されている。
　サブ基板５Ａは、リジッド基板であり、メイン基板４から分離され、ドライバ回路５２が実装される部分である。ドライバ回路５２は、半導体モジュール３Ａを駆動するための駆動信号を出力する。ドライバ回路５２は、フレキシブル基板６を介してメイン基板４上の制御回路に電気的に接続され、当該制御回路からの制御信号に応じて、半導体モジュール３Ａに駆動信号を出力する。サブ基板５Ａは、基板本体５１と、半導体モジュール３Ａの被嵌合部２３に嵌合する嵌合部５３とを有する。基板本体５１は、例えば、上述したメイン基板４と同様の構成を有し、ドライバ回路５２が実装される部分である。嵌合部５３は、図２、図３に示すように、サブ基板５Ａの外周端から外側に突出する凸状に形成された凸部５３ａを有する。凸部５３ａは、基板本体５１の幅方向におけるフレキシブル基板６の接続部と反対方向の外周端に形成されている。また、嵌合部５３は、凸部５３ａに配設され、かつ被嵌合部２３の被接続部２４と電気的に接続される接続部５４を有する。接続部５４は、サブ基板５Ａに設けられた、いわゆるパッドまたはランドであり、パッド等から銅箔パターンを介してドライバ回路５２に電気的に接続される。パッド等は、例えば、銅箔パターン上に形成され、電子部品等を半田付けする部分である。
　フレキシブル基板６は、いわゆるフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Flexible　Printed　Circuits）であり、可撓性を有し、メイン基板４とサブ基板５Ａとを電気的に接続する部分である。フレキシブル基板６は、例えば、薄膜状の絶縁体（ベースフィルム）上に接着層が形成され、さらにその上に導体箔が貼りあわされた構造を有する。
　半導体モジュール３Ａは、例えば、インバータにおける高電圧回路の通電または遮断を行うものである。半導体モジュール３Ａは、矩形状に形成されており、放熱板等の放熱部材（不図示）に固定される。この放熱部材は、例えば、メイン基板４を固定する筐体が保持する構成であってもよい。半導体モジュール３Ａは、半導体素子（不図示）と、絶縁性の樹脂部材２１と、電極板２２と、被嵌合部２３と、被接続部２４とを含んで構成される。
　半導体素子は、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal　Oxide　Semiconductor　Field-Effect　Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated　Gate　Bipolar　Transistor）等で構成されるスイッチング素子である。半導体素子は、ドライバ回路５２から被接続部２４を介して入力される制御信号によりＯＮまたはＯＦＦされる。
　樹脂部材２１は、半導体素子、電極板２２、及び被接続部２４を封止すると共に、被嵌合部２３を形成する。樹脂部材２１は、例えば、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂等で構成される。
　電極板２２は、一端が半導体素子と電気的に接続され、他端が樹脂部材２１から露出した金属板である。電極板２２は、半導体モジュール３Ａの幅方向の外側面から露出している。
　被嵌合部２３は、サブ基板５Ａの嵌合部５３と嵌合する部分である。被嵌合部２３は、サブ基板５Ａの凸部５３ａに対応して凹状に形成された凹部２３ａを有する。凹部２３ａは、半導体モジュール３Ａの上方向の面に矩形状に開口して形成され、上方向から下方向に向けて延在する。また、被嵌合部２３は、サブ基板５Ａの凸部５３ａが凹部２３ａに嵌合した状態で、接続部５４と対向する位置に配置される被接続部２４を有する。被接続部２４は、半導体モジュール３Ａ内部の半導体素子を制御するための制御端子である。被接続部２４は、一端が半導体素子と電気的に接続され、他端が樹脂部材２１から露出している。被接続部２４は、嵌合部５３が被嵌合部２３に嵌合した状態で、サブ基板５Ａ側の接続部５４と対向する位置に配置される。被接続部２４は、弾性を有し、接続部５４と対向する方向に弾性変形可能に構成される。本実施形態の被接続部２４は、平板状の導電部材で構成され、図３に示すように、半導体モジュール３Ａの上方向に延在する部分が途中で下方向に折り返され、かつ下方向に延在する端部が幅方向の一方に向けて鈍角に折り曲げ加工がなされている。
　次に、本実施形態に係る半導体モジュールユニット１Ａの組み立て手順について図４を参照して簡単に説明する。まず、作業員は、例えば、半導体モジュール３Ａを放熱部材等に固定する。次に、作業員は、制御基板２のメイン基板４を固定した後、サブ基板５Ａを半導体モジュール３Ａに組付ける。具体的には、作業員は、メイン基板４を固定した後、サブ基板５Ａの嵌合部５３を、半導体モジュール３Ａの被嵌合部２３に嵌合する。このとき、嵌合部５３の接続部５４は、被接続部２４の弾性力により幅方向の接続部５４側に押圧され、被接続部２４が弾性変形することにより半導体モジュール３Ａにサブ基板５Ａが固定される。
　以上説明したように、本実施形態に係る半導体モジュールユニット１Ａは、制御基板２が、メイン基板４と、メイン基板４から分離されたサブ基板５Ａと、可撓性を有し、かつメイン基板４とサブ基板５Ａとを電気的に接続するフレキシブル基板６とで構成される。これにより、半導体モジュール３Ａを放熱部材に固定してメイン基板４の位置合わせを行った後に、半導体モジュール３Ａとメイン基板４との半田付けを行うという従来の組み付け作業を行わずに済むので、組み付け作業性を向上させることができる。また、本実施形態に係る半導体モジュールユニット１Ａは、サブ基板５Ａが、半導体モジュール３Ａの被嵌合部２３に嵌合する嵌合部５３を有し、半導体モジュール３Ａの嵌合部５３が被嵌合部２３に嵌合した状態で、ドライバ回路５２と電気的に接続される。これにより、半導体モジュール３Ａとサブ基板５Ａとの間の接続にコネクタや電線を使用する必要がないため、部品点数の削減に寄与すると共に、ユニットの小型化を図ることができる。また、ドライバ回路５２が実装されるサブ基板５Ａを直接半導体モジュール３Ａに接続するため、半導体モジュール３Ａの近傍にドライバ回路５２を設置することができる。このように、半導体モジュール３Ａとドライバ回路５２との間の電路を短くすることで、電路に生じるインダクタンス成分を減らし、リンギングやノイズの発生を低減することができる。
　また、本実施形態に係る半導体モジュールユニット１Ａは、嵌合部５３が、凸部５３ａに配設された接続部５４を有し、被嵌合部２３が、凸部５３ａと凹部２３ａとが嵌合状態で、接続部５４と対向して配置される被接続部２４とを有する。これにより、半導体モジュール３Ａとサブ基板５Ａとの位置合わせを容易に行うことができ、組み付け作業性を向上させることができる。
　また、本実施形態に係る半導体モジュールユニット１Ａは、被接続部２４が、弾性を有し、接続部５４と対向する方向に弾性変形可能に構成される。これにより、被接続部２４の弾性力で接続部５４が押圧され、被接続部２４の弾性変形で半導体モジュール３Ａにサブ基板５Ａが固定される。
　なお、上記第１実施形態では、被嵌合部２３は、凹部２３ａが半導体モジュール３Ａの上方向の面に矩形状に開口して形成されているが、これに限定されるのもではなく、半導体モジュール３Ａの側面に開口して形成されてもよい。例えば、半導体モジュール３Ａのメイン基板４に対向する側面に形成されてもよい。この場合、嵌合部５３が被嵌合部２３に嵌合した状態で、半導体モジュール３Ａの上方向にサブ基板５Ａが突出することがなく、ユニットの小型化を図ることが可能となる。
　また、上記第１実施形態では、サブ基板５Ａは、被接続部２４の弾性力により半導体モジュール３Ａに固定されるが、これに限定されるものではない。例えば、凹部２３ａを開口から下方向に向けて狭くなるようにテーパー状に形成し、サブ基板５Ａを半導体モジュール３Ａに圧入する構成であってもよいし、嵌合状態の嵌合部５３と被嵌合部２３との隙間に接着剤等を充填して固定してもよい。
　また、上記第１実施形態では、メイン基板４は、図３に示すように、半導体モジュール３Ａの幅方向と平行な位置にあって、当該半導体モジュール３Ａの上面から外側に配置されているが、これに限定されるものではない。例えば、メイン基板４は、図４の一点鎖線に示すように、半導体モジュール３Ａの幅方向に沿った位置にあって、当該半導体モジュール３Ａの上面から下側に配置されていてもよい。
 ［第２実施形態］
　次に、本発明の第２実施形態に係る半導体モジュールユニットについて図５～図８を参照して説明する。図５は、第２実施形態に係る半導体モジュールユニットの概略構成を示す斜視図である。図６は、第２実施形態に係る半導体モジュールユニットの概略構成を示す分解斜視図である。図７は、第２実施形態に係る半導体モジュールユニットの部分断面図である。図８は、第２実施形態に係る半導体モジュールユニットの部分断面図である。
　第２実施形態に係る半導体モジュールユニット１Ｂは、半導体モジュール３Ｂの被嵌合部３３、及び、サブ基板５Ｂの嵌合部６３の形状がそれぞれに異なる点で上記第１実施形態に係る半導体モジュールユニット１Ａと異なる。なお、第２実施形態に係る半導体モジュールユニット１Ｂは、上記第１実施形態に係る半導体モジュールユニット１Ａと比較して、基本的構成および基本的動作が共通しているので、同一符号部分に関しては、省略あるいは簡略化して説明する。
　第２実施形態における半導体モジュールユニット１Ｂは、図５、図６に示すように、制御基板２と、半導体モジュール３Ｂとを含んで構成される。制御基板２は、メイン基板４と、サブ基板５Ｂと、フレキシブル基板６とで構成される。制御基板２は、メイン基板４がフレキシブル基板６を介してサブ基板５Ｂに電気的に接続されている。
　サブ基板５Ｂは、リジッド基板であり、メイン基板４から分離され、ドライバ回路５２が実装される部分である。ドライバ回路５２は、半導体モジュール３Ｂを駆動するための駆動信号を出力する。ドライバ回路５２は、フレキシブル基板６を介してメイン基板４上の制御回路（不図示）に電気的に接続され、当該制御回路からの制御信号に応じて、半導体モジュール３Ｂに駆動信号を出力する。サブ基板５Ｂは、基板本体６１と、半導体モジュール３Ｂの被嵌合部３３に嵌合する嵌合部６３とを有する。基板本体６１は、メイン基板４と同様の構成を有し、ドライバ回路５２が実装される部分である。嵌合部６３は、図６に示すように、サブ基板５Ｂの外周端の一部に凹凸状に形成された凹凸部６３ａを有する。凹凸部６３ａは、基板本体６１の幅方向におけるフレキシブル基板６の接続部と反対方向の外周端に形成されている。嵌合部６３は、凹凸部６３ａに配設され、かつ被嵌合部３３の被接続部３４と電気的に接続される接続部６４を有する。接続部６４は、サブ基板５Ｂに設けられたパッド等であり、このパッド等から銅箔パターンを介してドライバ回路５２に電気的に接続される。本実施形態のサブ基板５Ｂは、嵌合部６３が被嵌合部３３に嵌合した状態で、２つの雄ネジ１１により半導体モジュール３Ｂに固定される。
　半導体モジュール３Ｂは、例えば、インバータにおける高電圧回路の通電または遮断を行うものである。半導体モジュール３Ｂは、矩形状に形成されており、放熱板等の放熱部材に固定される。半導体モジュール３Ｂは、半導体素子（不図示）と、絶縁性の樹脂部材２１と、電極板２２と、被嵌合部３３と、被接続部３４とを含んで構成される。
　被嵌合部３３は、サブ基板５Ｂの嵌合部６３と嵌合する部分である。被嵌合部３３は、サブ基板５Ｂの凹凸部６３ａに対応して凸凹状に形成された凸凹部３３ａを有する。凸凹部３３ａは、半導体モジュール３Ｂに形成された段差３５に設けられている。段差３５は、半導体モジュール３Ｂの奥行き方向に沿って形成される第一側面３５ａと、当該第一側面３５ａに隣接し、奥行き方向に向かって互いに対向する位置に形成される第二側面３５ｂと、幅方向の端部まで延設された底面３５ｃとで構成される。凸凹部３３ａは、凸部が第一側面３５ａから幅方向に沿って延在し、かつ底面３５ｃから上方向に沿って延在する。
　被嵌合部３３は、嵌合部６３の凹凸部６３ａが凸凹部３３ａに嵌合した状態で、接続部６４と対向する位置に配置される被接続部３４を有する。被接続部３４は、半導体モジュール３Ｂ内部の半導体素子を制御するための制御端子である。被接続部３４は、一端が半導体素子と電気的に接続され、他端が樹脂部材２１から露出している。被接続部３４は、嵌合部６３が被嵌合部３３に嵌合した状態で、サブ基板５Ｂ側の接続部６４と対向する位置に配置される。被接続部３４は、弾性を有し、接続部６４と対向する方向に弾性変形可能に構成される。本実施形態の被接続部３４は、平板状の導電部材で構成され、図７に示すように、半導体モジュール３Ｂの幅方向の一方に延在する部分が途中で幅方向の他方に折り返され、かつ幅方向の他方に延在する端部が上方向に向けて鈍角に折り曲げ加工がなされている。
　次に、本実施形態に係る半導体モジュールユニット１Ｂの組み立て手順について図７、図８を参照して簡単に説明する。まず、作業員は、例えば、半導体モジュール３Ｂを放熱部材等に固定する。次に、作業員は、制御基板２のメイン基板４を固定した後、サブ基板５Ｂを半導体モジュール３Ｂに組付ける。具体的には、作業員は、メイン基板４を固定した後、サブ基板５Ｂの嵌合部６３を、半導体モジュール３Ｂの被嵌合部３３に嵌合する。次に、作業員は、２つの雄ネジ１１を半導体モジュール３Ｂ側に設けられたネジ穴にねじ込んで締め付ける。このとき、被嵌合部３３の被接続部３４は、接続部６４により下方向に押圧され、弾性変形することにより接続部６４との密着度が増加すると共に、雄ネジ１１の軸力を高めることができる。
　以上説明したように、本実施形態に係る半導体モジュールユニット１Ｂは、上記半導体モジュールユニット１Ａと同様の効果を奏すると共に、例えば、半導体モジュール３Ｂに対してサブ基板５Ｂをネジ止めしているので、振動等による半導体モジュール３Ｂとサブ基板５Ｂとの接続不良を防止することができる。また、本実施形態に係る半導体モジュールユニット１Ｂは、サブ基板５Ｂの嵌合部６３に凹凸部６３ａが形成され、半導体モジュール３Ｂの被嵌合部３３に凸凹部３３ａが形成されているので、嵌合部６３が被嵌合部３３に嵌合した状態で、半導体モジュール３Ｂとサブ基板５Ｂとの位置ずれを防止することができる。また、本実施形態に係る半導体モジュールユニット１Ｂは、嵌合部６３が被嵌合部３３に嵌合した状態で、半導体モジュール３Ｂの上方向にサブ基板５Ｂが突出することがなく、ユニットの小型化を図ることが可能となる。
　また、本実施形態に係る半導体モジュールユニット１Ｂは、嵌合部６３が、凹凸部６３ａに配設された接続部６４を有し、被嵌合部３３が、凹凸部６３ａと凸凹部３３ａとが嵌合状態で、接続部６４と対向して配置される被接続部３４とを有する。これにより、半導体モジュール３Ｂとサブ基板５Ｂとの位置合わせを容易に行うことができ、組み付け作業性を向上させることができる。
　また、本実施形態に係る半導体モジュールユニット１Ｂは、被接続部３４が、弾性を有し、接続部６４と対向する方向に弾性変形可能に構成される。これにより、嵌合部６３が被嵌合部３３に嵌合した状態で、被接続部３４の弾性力で接続部６４が押圧され、被接続部３４の弾性変形で被接続部３４と接続部６４との密着度が増加すると共に、雄ネジ１１の軸力を高めることができる。
　なお、上記第２実施形態では、被接続部３４は、接続部６４と対向する方向に弾性変形可能に構成されるが、これに限定されるものではない。図９及び図１０は、第２実施形態の変形例に係る半導体モジュールユニットの部分断面図である。図９及び図１０に示すように、接続部７４が、弾性を有する導電部材であってもよい。接続部７４は、例えば、金属板を折り曲げて加工した端子である。接続部７４は、被接続部４４と対向する方向に弾性変形可能に構成されている。接続部７４は、図９に示すように、サブ基板５Ｂの延在方向の一方に沿って延在する部分が途中で延在方向の他方に折り返され、かつ延在方向の他方に延在する端部が外側に向けて鈍角に折り曲げ加工がなされている。接続部７４は、サブ基板５Ｂに形成されたパッド等に半田付けされており、パッド等から銅箔パターンを介してドライバ回路５２に電気的に接続される。被接続部４４は、半導体モジュール３Ｂ内部の半導体素子を制御するための制御端子である。被接続部４４は、一端が半導体素子と電気的に接続され、他端が樹脂部材２１から露出している。被接続部４４は、嵌合部６３が被嵌合部３３に嵌合した状態で、サブ基板５Ｂ側の接続部７４と対向する位置に配置される。このように、サブ基板５Ｂの接続部７４が、被接続部４４と対向する方向に弾性変形可能に構成されているので、半導体モジュール３Ｂ側の被接続部４４を弾性変形可能な構成に加工する必要がなく、半導体モジュール３Ｂの製造コストを低減することができる。また、嵌合部６３が被嵌合部３３に嵌合した状態で、接続部７４の弾性力で被接続部４４が押圧され、接続部７４の弾性変形で被接続部４４と接続部７４との密着度が増加すると共に、雄ネジ１１の軸力を高めることができる。
 ［第３実施形態］
　次に、本発明の第３実施形態に係る半導体モジュールユニットについて図１１、図１２を参照して説明する。図１１は、第３実施形態に係る半導体モジュールユニットの概略構成を示す斜視図である。図１２は、第３実施形態に係る半導体モジュールユニットの概略構成を示す分解斜視図である。
　第３実施形態に係る半導体モジュールユニット１Ｃは、制御基板７が、フレキシブル基板６を含まず、メイン基板４と突出部８で構成されている点で上記第２実施形態に係る半導体モジュールユニット１Ｂと異なる。なお、第３実施形態に係る半導体モジュールユニット１Ｃは、上記第２実施形態に係る半導体モジュールユニット１Ｂと比較して、基本的構成および基本的動作が共通しているので、同一符号部分に関しては、省略あるいは簡略化して説明する。
　第３実施形態における半導体モジュールユニット１Ｃは、図１１、図１２に示すように、制御基板７と、半導体モジュール３Ｂとを含んで構成される。制御基板７は、いわゆるリジッド基板であり、少なくとも半導体モジュール３Ｂを制御する制御回路が実装される回路基板である。制御基板７は、半導体モジュール３Ｂに駆動信号を出力するドライバ回路５２を有する。制御基板７は、メイン基板４と、突出部８とで構成される。制御基板７は、メイン基板４の外周端の一部に延在方向に沿って突出する突出部８を有する。
　突出部８は、ドライバ回路５２が実装される部分である。ドライバ回路５２は、半導体モジュール３Ｂを駆動するための駆動信号を出力する。ドライバ回路５２は、メイン基板４上の制御回路に電気的に接続され、当該制御回路からの制御信号に応じて、半導体モジュール３Ｂに駆動信号を出力する。突出部８は、半導体モジュール３Ｂの被嵌合部３３に嵌合する嵌合部６３を有する。嵌合部６３は、図１１に示すように、突出部８の端部に凹凸状に形成された凹凸部６３ａを有する。凹凸部６３ａは、幅方向におけるメイン基板４側と反対方向の端部に形成されている。嵌合部６３は、凹凸部６３ａに配設され、かつ被嵌合部３３の被接続部３４と電気的に接続される接続部６４を有する。接続部６４は、メイン基板４に形成されたパッド等であり、銅箔パターンを介してドライバ回路５２に電気的に接続される。本実施形態のメイン基板４は、嵌合部６３が被嵌合部３３に嵌合した状態で、突出部８が２つの雄ネジ１１により半導体モジュール３Ｂに固定される。被嵌合部３３は、突出部８の嵌合部６３と嵌合する部分である。被嵌合部３３は、嵌合部６３の凹凸部６３ａが凸凹部３３ａに嵌合した状態で、接続部６４と対向する位置に配置される被接続部３４を有する。
　次に、本実施形態に係る半導体モジュールユニット１Ｃの組み立て手順について図１２を参照して簡単に説明する。まず、作業員は、半導体モジュール３Ｂを放熱部材等に固定する。次に、作業員は、制御基板７を固定し、突出部８を半導体モジュール３Ｂに組付ける。具体的には、作業員は、メイン基板４を固定しつつ、突出部８の嵌合部６３を、半導体モジュール３Ｂの被嵌合部３３に嵌合する。次に、作業員は、２つの雄ネジ１１を半導体モジュール３Ｂ側に設けられたネジ穴にねじ込んで締め付ける。このとき、被嵌合部３３の被接続部３４は、接続部６４により下方向に押圧され、弾性変形することにより接続部６４との密着度が増加すると共に、雄ネジ１１の軸力を高めることができる。
　以上説明したように、本実施形態に係る半導体モジュールユニット１Ｃは、メイン基板４とサブ基板５Ｂとがフレキシブル基板６を介さずに一体化されているので、部品点数を削減すると共に、製造コストを低減することが可能となる。
 ［変形例］
　なお、上記第１および第２実施形態では、フレキシブル基板６は、ＦＰＣで構成されているが、これに限定されるものではなく、フレキシブルフラットケーブルを含むフレキシブルケーブルであってもよい。これにより、フレキシブル基板６よりもコストを低減することが可能となる。
　また、上記第１～第３実施形態では、被接続部２４，３４、及び接続部７４が、平板状の導電部材を折り曲げ加工して弾性を有する構成としているが、これに限定されるものではない。例えば、突起を設ける構成であってもよい。
　１Ａ，１Ｂ，１Ｃ　半導体モジュールユニット
　２，７　制御基板
　３Ａ，３Ｂ　半導体モジュール
　４　メイン基板
　５Ａ，５Ｂ　サブ基板
　６　フレキシブル基板
　８　突出部
　１１　雄ネジ
　２１　樹脂部材
　２２　電極板
　２３，３３　被嵌合部
　２４，３４，４４　被接続部
　２３ａ　凹部
　３３ａ　凸凹部
　３５　段差
　３５ａ　第一側面
　３５ｂ　第二側面
　３５ｃ　底面
　５１，６１　基板本体
　５２　ドライバ回路
　５３，６３　嵌合部
　５３ａ　凸部
　５４，６４，７４　接続部
　６３ａ　凹凸部

Claims (4)

  1. 　少なくとも半導体素子を含んで構成される半導体モジュールと、
    　前記半導体モジュールに駆動信号を出力するドライバ回路を有し、前記半導体モジュールを制御する制御基板と、
    　を備え、
    　前記制御基板は、
    　メイン基板と、
    　前記メイン基板から分離され、かつ前記ドライバ回路が実装されるサブ基板と、
    　可撓性を有し、かつ前記メイン基板と前記サブ基板とを電気的に接続するフレキシブル基板と、
    　で構成され、
    　前記サブ基板は、
    　前記半導体モジュールの被嵌合部に嵌合する嵌合部を有し、
    　前記半導体モジュールは、
    　前記嵌合部が前記被嵌合部に嵌合した状態で、前記ドライバ回路と電気的に接続される、
    　ことを特徴とする半導体モジュールユニット。
  2. 　前記嵌合部は、
    　前記サブ基板の外周端から外側に突出する凸状に形成された凸部と、
    　前記凸部に配設され、かつ前記被嵌合部の被接続部と電気的に接続される接続部と、を有し、
    　前記被嵌合部は、
    　前記凸部に対応して凹状に形成された凹部と、
    　前記凸部が前記凹部に嵌合した状態で、前記接続部と対向する位置に配置される被接続部と、を有する、
    　請求項１に記載の半導体モジュールユニット。
  3. 　前記嵌合部は、
    　前記サブ基板の外周端の一部に凹凸状に形成された凹凸部と、
    　前記凹凸部に配設され、かつ前記被嵌合部の被接続部と電気的に接続される接続部と、を有し、
    　前記被嵌合部は、
    　前記凹凸部に対応して凸凹状に形成された凸凹部と、
    　前記凹凸部が前記凸凹部に嵌合した状態で、前記接続部と対向する位置に配置される被接続部と、を有する、
    　請求項１に記載の半導体モジュールユニット。
  4. 　前記接続部および前記被接続部のいずれか一方は、
    　前記接続部と前記被接続部とが対向する方向に弾性変形可能に構成される、
    　請求項２または３に記載の半導体モジュールユニット。
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