(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を内蔵した本体部と、
金属板からなり、上記本体部から突出するとともに、上記半導体素子に電気的に接続したパワー端子とを備え、
該パワー端子は、バスバーと重ね合わせて溶接するための第１溶接部と、該第１溶接部と上記バスバーとの間に溶接不良が発生した場合に、該第１溶接部の代わりに上記バスバーと重ね合わせて溶接するための第２溶接部とを有し、
上記第１溶接部は、上記第２溶接部及び上記本体部から切離可能に構成され、
上記パワー端子には、上記溶接不良が発生した場合に上記第１溶接部を切断するための分離予定線が、該第１溶接部と上記第２溶接部との間に定められており、その分離予定線の一部にスリットが形成され、
上記第１溶接部は、上記パワー端子のうち上記本体部に近接する部位である根元部と、上記第２溶接部の先端部との間から分岐し、上記第１溶接部の先端部と上記第２溶接部の先端部とは、上記スリットを介して隣り合っており、
上記第１溶接部の先端部と上記第２溶接部の先端部との２つの先端部が配列した方向である幅方向において、上記根元部の長さは、上記２つの先端部と上記スリットとを合わせた長さよりも短いことを特徴とする半導体モジュール。
【請求項２】
請求項１において、上記パワー端子は、上記分離予定線上に、相対向する２個の上記スリットを有することを特徴とする半導体モジュール。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の半導体モジュールと、該半導体モジュールの上記パワー端子に溶接する上記バスバーとからなる端子接続構造であって、上記第１溶接部を、上記バスバーとともに切離できるよう構成されていることを特徴とする端子接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワー端子を有する半導体モジュール及び、パワー端子とバスバーとの端子接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体素子を内蔵し、該半導体素子と導通したパワー端子を備える半導体モジュールが知られている（下記特許文献参照）。この半導体モジュールのパワー端子をバスバーに接続することにより、電力変換回路等の回路を構成する。
【０００３】
従来の半導体モジュールの一例を図１０に示す。同図に示すごとく、従来の半導体モジュール９０は、パワー端子９１とバスバー９３とが金属板から構成されており、これらパワー端子９１とバスバー９３に貫通孔９４が形成されていた。パワー端子９１とバスバー９３を接続する際には、これらを重ね合わせ、端部９７を溶接していた。
端部９７の溶接作業は順調に進めば良いが、失敗する場合もある。従来の半導体モジュール９０は、端部９７に溶接不良が発生した場合に、端部９７を切断して、貫通孔９４にボルト９５を挿入していた。そして、ボルト９５とナット９６とを締結して、パワー端子９１とバスバー９３を接続していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４１２３０９８号公報
【特許文献２】特許４１９２３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら従来の半導体モジュール９０は、ボルト９５とナット９６とを締結すると作業工数が増えてしまい、この作業工数の増加が問題となっていた。また、ボルト９５とナット９６を使って接続する場合と比較して、溶接した方が接続信頼性が高い。そのため、パワー端子９１とバスバー９３との間に溶接不良が発生した場合でも、ボルト９５とナット９６を締結しなくてすみ、再度、溶接を容易に行える構造にしたいという要求があった。
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、パワー端子とバスバーとの間に溶接不良が発生した場合でも、再度、溶接を容易に行うことができる半導体モジュール及び、パワー端子とバスバーとの端子接続構造を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、半導体素子を内蔵した本体部と、
金属板からなり、上記本体部から突出するとともに、上記半導体素子に電気的に接続したパワー端子とを備え、
該パワー端子は、バスバーと重ね合わせて溶接するための第１溶接部と、該第１溶接部と上記バスバーとの間に溶接不良が発生した場合に、該第１溶接部の代わりに上記バスバーと重ね合わせて溶接するための第２溶接部とを有し、
上記第１溶接部は、上記第２溶接部及び上記本体部から切離可能に構成され、
上記パワー端子には、上記溶接不良が発生した場合に上記第１溶接部を切断するための分離予定線が、該第１溶接部と上記第２溶接部との間に定められており、その分離予定線の一部にスリットが形成され、
上記第１溶接部は、上記パワー端子のうち上記本体部に近接する部位である根元部と、上記第２溶接部の先端部との間から分岐し、上記第１溶接部の先端部と上記第２溶接部の先端部とは、上記スリットを介して隣り合っており、
上記第１溶接部の先端部と上記第２溶接部の先端部との２つの先端部が配列した方向である幅方向において、上記根元部の長さは、上記２つの先端部と上記スリットとを合わせた長さよりも短いことを特徴とする半導体モジュールにある（請求項１）。
【０００８】
第２の発明は、上記半導体モジュールと、該半導体モジュールの上記パワー端子に溶接する上記バスバーとからなる端子接続構造であって、上記第１溶接部を、上記バスバーとともに切離できるよう構成されていることを特徴とする端子接続構造にある（請求項３）。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明の作用効果につき説明する。本発明は、パワー端子に上記第１溶接部と第２溶接部とを形成した。そして、第１溶接部を、第２溶接部及び本体部から切離可能に構成した。
このようにすると、パワー端子とバスバーの溶接作業が失敗した場合でも、再度、溶接作業を容易に行うことができる。すなわち、本発明の半導体モジュールのパワー端子をバスバーと接続する際には、これらを重ね合わせ、第１溶接部において溶接を行うことができる。仮にこの溶接が失敗して、溶接不良が発生した場合には、この第１溶接部を第２溶接部及び本体部から切り離し、第２溶接部において溶接を行うことができる。これにより、従来のようにボルトとナットを使った締結作業を行わずにすむため、工数を大幅に削減することができる。また、パワー端子とバスバーを溶接により接続できるので、接続信頼性を高めることができる。
【００１０】
なお、第１溶接部に溶接不良が発生した場合に、該第１溶接部を切り離すことが望ましい。それは、以下の理由による。すなわち、溶接不良が発生すると、溶接に伴って溶解し、固化した金属がパワー端子とバスバーの間に挟まってしまい、パワー端子とバスバーの表面が密着しなくなることがある。そのため、溶接不良が発生した第１溶接部を切断しないで第２溶接部に溶接工程を行うと、パワー端子とバスバーが密着せず、しっかりと接続することができなくなるおそれがある。そのため、第１溶接部を第２溶接部および本体部から切り離しておくことで、第２溶接部をバスバーに溶接したとき、パワー端子とバスバーとを確実に密着させて、良好な接続を図ることができる。
【００１１】
次に、第２の発明の作用効果を説明する。本発明の端子接続構造は、第１溶接部を、バスバーとともに切離できるよう構成した。
このようにすると、第１溶接部の切断作業を容易に行うことが可能となる。すなわち、仮にバスバーが切断できなかったとすると、溶接不良が発生した後に、パワー端子をバスバーから一旦引き離し、その後、第１溶接部を切断する必要が生じる。しかしながら、上述のように第１溶接部をバスバーとともに切断できるよう構成すれば、パワー端子をバスバーから引き離す必要が無くなる。そのため、第１溶接部における溶接が失敗したときの処置を大幅に効率化することができる。
【００１２】
以上のごとく、本発明によれば、パワー端子とバスバーとの間に溶接不良が発生した場合でも、再度、溶接を容易に行うことができる半導体モジュール及び、パワー端子とバスバーとの端子接続構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における、半導体モジュールの平面図。
【図２】図１の半導体モジュールの側面図。
【図３】実施例１における、半導体モジュールとバスバーの分解斜視図。
【図４】実施例１における、半導体モジュールとバスバーとを接続した状態の斜視図。
【図５】実施例１における、半導体モジュールの平面図であって、分離予定線を記載したもの。
【図６】実施例１における、第１溶接部を切断した半導体モジュールの斜視図。
【図７】実施例１における、半導体モジュールを積層した状態の分解斜視図。
【図８】実施例２における、３個の溶接部を有する半導体モジュールの平面図。
【図９】実施例３における、半導体モジュールの平面図。
【図１０】従来例における、半導体モジュールの（Ａ）平面図（Ｂ）分解側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
第１の発明において、上記パワー端子は、上記溶接不良が発生した場合に上記第１溶接部を切断するための分離予定線が、該第１溶接部と上記第２溶接部との間に定められており、その分離予定線の一部にスリットが形成されている。
そのため、第１溶接部を容易に切断することができる。すなわち、上記構成によると、パワー端子の分離予定線の一部にスリットが形成されているため、比較的短い長さを切断するだけで、第１溶接部を第２溶接部および本体部から切り離すことができる。
【００１５】
また、上記パワー端子は、上記分離予定線上に、相対向する２個の上記スリットを有することが好ましい（請求項２）。
このようにすると、第１溶接部を更に容易に切断することが可能になる。すなわち、上記構成によると、パワー端子の分離予定線上に相対向する２個のスリットが形成されているため、この２個のスリット間の短い距離を切断するだけで、第１溶接部を第２溶接部および本体部から切り離すことができる。
【実施例】
【００１６】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる半導体モジュール及び端子接続構造につき、図１〜図８を用いて説明する。
図１〜図３に示すごとく、本例の半導体モジュール１は、半導体素子（図示しない）を内蔵した本体部２を備える。
また、半導体モジュール１は、金属板からなり、本体部２から突出するとともに、半導体素子に電気的に接続したパワー端子３を備える。
パワー端子３は、バスバー４と重ね合わせて溶接するための第１溶接部３１と、該第１溶接部３１とバスバー４との間に溶接不良が発生した場合に、第１溶接部３１の代わりにバスバー４と重ね合わせて溶接するための第２溶接部３２とを有する。
そして、第１溶接部３１は、第２溶接部３２及び本体部２から切離可能に構成されている。
以下、詳説する。
【００１７】
本例の半導体モジュール１は、上記半導体素子として、ＩＧＢＴ素子等のスイッチング素子を内蔵している。この半導体モジュール１と、バスバー４と、リアクトルやコンデンサ等の他の電子部品とによって、車両用の電力変換回路を構成している。電力変換装置は、車両に搭載された直流電源の直流電力を交流に変換する装置である。この電力変換装置によって得られた交流電力で三相交流モータを駆動して、車両を走行させる。
【００１８】
半導体モジュール１には大電流が流れるので、パワー端子３とバスバー４との接続信頼性を高くする必要がある。本例では、図４に示すごとく、パワー端子３とバスバー４の主面を重ね合わせ、端面１００を溶接することにより、その接続部分に大電流を流すことができ、かつ接続信頼性の高い端子接続構造１０を得ている。
【００１９】
一方、図５に示すごとく、パワー端子３は、溶接不良が発生した場合に第１溶接部３１を切断するための分離予定線５が、第１溶接部３１と第２溶接部３２との間に定められており、その分離予定線５の一部にスリット６が形成されている。
【００２０】
図４に示す半導体モジュール１の、第１溶接部３１を分離予定線５に沿ってバスバー４とともに切離すると、図６に示す状態になる。
図４、図６に示すごとく、本例の端子接続構造１０は、半導体モジュール１と、該半導体モジュール１のパワー端子３に溶接するバスバー４とからなり、第１溶接部３１を、バスバー４とともに切離できるよう構成されている。
【００２１】
また、図６では、２箇所の第１溶接部３１を切断しているが、２個のパワー端子３ａ，３ｂのうち、一方のパワー端子のみ溶接不良が発生した場合は、そのパワー端子の第１溶接部３１のみを切断すればよい。
【００２２】
一方、図４に示すごとく、バスバー４は、パワー端子３と重なり合う部分において、該パワー端子３と同一の外周形状を有している。バスバー４は、パワー端子３のスリット６と同じ位置に、バスバー側スリット６０が形成されている。パワー端子３とバスバー４を切断する際には、スリット６とバスバー側スリット６０の延長線上を切断する。
なお、パワー端子３とバスバー４を切断するには、例えばグラインダーやニッパー、レーザ等を用いる。
【００２３】
次に、複数の半導体モジュール１を用いた例を図７に示す。同図に示すごとく、本例では半導体モジュール１と冷却チューブ７とを交互に複数個、積層している。冷却チューブ７は半導体モジュール１を冷却するためのもので、内部に冷媒が流れている。また、隣り合う冷却チューブ７ａと冷却チューブ７ｂの間には、２個の半導体モジュール１ａ，１ｂが介在している。
図７には、４個のパワー端子３ａ〜３ｄのうち、２個のパワー端子３ａ，３ｂに接続するバスバー４ａ，４ｂのみ描いてある。その他のパワー端子３ｃ，３ｄにもバスバーが接続されるが、省略する。
【００２４】
図７に示すごとく、バスバー４は、パワー端子３ａ，３ｂと重なり合う部分が、該パワー端子３ａ，３ｂと同一の外周形状をしている。また、個々のバスバー４は、冷却チューブ７と平行に配置されている。パワー端子３ａ，３ｂをバスバー４に接続する際には、第１溶接部３１及び第２溶接部３２とバスバー４の第１溶接部４１及び第２溶接部４２を重ね合わせ、端面１００と端面１０１とを溶接する。溶接不良が発生した場合は、第１溶接部３１を切断し、パワー端子３の第２溶接部３２とバスバー４の第２溶接部４２とを重ね合わせ、これらの端面を溶接する。
【００２５】
なお、本例では図４、図６に示すごとく、２個のパワー端子３ａ，３ｂを有する半導体モジュール１の例を示したが、３個以上のパワー端子を有する半導体モジュールにも、本発明を同様に適用できる。
【００２６】
本例の作用効果について説明する。
本例の半導体モジュール１は、図１〜図３に示すごとく、パワー端子３に第１溶接部３１と第２溶接部３２とを形成した。そして、第１溶接部３１を、第２溶接部３２及び本体部２から切離可能に構成した。
このようにすると、パワー端子３とバスバー４の溶接作業が失敗した場合でも、再度、溶接作業を容易に行うことができる。すなわち、本例によると、図３、図４に示すごとく、パワー端子３をバスバー４と接続する際に、これらを重ね合わせ、第１溶接部３１において溶接を行うことができる。仮にこの溶接が失敗して、溶接不良が発生した場合には、図６に示すごとく、第１溶接部３１を第２溶接部３２及び本体部２から切り離し、第２溶接部３２において溶接を行うことができる。これにより、従来（図１０参照）のようにボルトとナットを使った締結作業を行わずにすむため、工数を大幅に削減することができる。また、パワー端子３とバスバー４を溶接により接続できるので、接続信頼性を高めることができる。
【００２７】
なお、第１溶接部３１に溶接不良が発生した場合に、第１溶接部３１を切り離すことが望ましい。それは、以下の理由による。すなわち、溶接不良が発生すると、溶接に伴って溶解し、固化した金属がパワー端子３とバスバー４の間に挟まってしまい、パワー端子３とバスバー４の表面が密着しなくなることがある。そのため、溶接不良が発生した第１溶接部３１を切断しないで第２溶接部３２に溶接工程を行うと、パワー端子３とバスバー４が密着せず、しっかりと接続することができなくなるおそれがある。そのため、第１溶接部３１を第２溶接部３２および本体部２から切り離しておくことで、第２溶接部３２をバスバーに溶接したとき、パワー端子３とバスバー４とを確実に密着させて、良好な接続を図ることができる。
【００２８】
また、図５に示すごとく、本例のパワー端子３は、溶接不良が発生した場合に第１溶接部３１を切断するための分離予定線５が、第１溶接部３１と第２溶接部３２との間に定められており、その分離予定線５の一部にスリット６が形成されている。
このようにすると、第１溶接部３１を容易に切断することができる。すなわち、上記構成によると、パワー端子３の分離予定線５の一部にスリット６が形成されているため、比較的短い長さを切断するだけで、第１溶接部３１を第２溶接部３２および本体部２から切り離すことができる。
【００２９】
また、図４、図６に示すごとく、本例の端子接続構造１０は、第１溶接部３１を、バスバー４とともに切離できるよう構成した。
このようにすると、第１溶接部３１の切断作業を容易に行うことが可能となる。すなわち、仮にバスバー４が切断できなかったとすると、溶接不良が発生した後に、パワー端子３をバスバー４から一旦引き離し、その後、第１溶接部３１を切断する必要が生じる。しかしながら、上述のように第１溶接部３１をバスバー４とともに切断できるよう構成すれば、パワー端子３をバスバー４から引き離す必要が無くなる。そのため、第１溶接部３１における溶接が失敗したときの処置を大幅に効率化することができる。
【００３０】
以上のごとく、本例によれば、パワー端子３とバスバー４との間に溶接不良が発生した場合でも、再度、溶接を容易に行うことができる半導体モジュール１及び、パワー端子３とバスバー４との端子接続構造１０を提供することができる。
【００３１】
（実施例２）
本例は、パワー端子３の溶接部の数を変更した例である。図８に示すごとく、この半導体モジュール１のパワー端子３は、第１溶接部３１、第２溶接部３２、第３溶接部３３の、合計３個の溶接部を有する。第１溶接部３１と第２溶接部３２との間には第１スリット６ａが形成されており、第２溶接部３２と第３溶接部３３との間には第２スリット６ｂが形成されている。
このパワー端子３をバスバー４と接続する際には、まず第１溶接部３１において溶接作業を行う。溶接不良が発生した場合は、第１溶接部３１を切断し、第２溶接部３２において溶接作業を行う。ここで再度、溶接不良が発生した場合は、第２溶接部３２を切断し、第３溶接部３３において溶接作業を行う。
その他、実施例１と同様の構成を有する。
【００３２】
本例の作用効果について説明する。本例では、パワー端子３がそれぞれ３個の溶接部３１〜３３を有しているので、１個のパワー端子３について２回、溶接作業のやり直しをすることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００３３】
（実施例３）
本例は、パワー端子３の形状を変更した例である。図９に示すごとく、本例のパワー端子３は、第１溶接部３１と第２溶接部３２との間に分離予定線５が定められており、この分離予定線５上に、相対向する２個のスリット６が形成されている。第１溶接部３１は第２溶接部３２および本体部２から切離可能に構成されている。
その他、実施例１と同様の構成を有する。
【００３４】
本例の作用効果について説明する。上記構成にすると、第１溶接部３１を更に容易に切断することが可能になる。すなわち、図９に示すごとく、本例では、パワー端子３の分離予定線５上に相対向する２個のスリット６が形成されているため、この２個のスリット６間の短い距離を切断するだけで、第１溶接部３１を第２溶接部３２および本体部２から切り離すことができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【符号の説明】
【００３５】
１  半導体モジュール
１０  端子接続構造
２  本体部
３  パワー端子
３１  第１溶接部
３２  第２溶接部
４  バスバー
５  分離予定線
６  スリット
【図１】
0005397159.tif 000002
【図２】
0005397159.tif 000003
【図３】
0005397159.tif 000004
【図４】
0005397159.tif 000005
【図５】
0005397159.tif 000006
【図６】
0005397159.tif 000007
【図７】
0005397159.tif 000008
【図８】
0005397159.tif 000009
【図９】
0005397159.tif 000010
【図１０】
0005397159.tif 000011