(57)【要約】【課題】装置の大型化を生じることなく、低コストで冷却性能の向上した電力変換装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、電力変換装置は、冷却面１８ａを有する冷却器１２と、半導体素子および少なくとも２つの電力端子４６ａ、４６ｂを含み、前記冷却器の冷却面上に設置された半導体装置１６と、それぞれ前記半導体装置の電力端子に接続される複数の接続端子２４を有し、前記冷却器上に設置された主回路バスバーと、を備え、前記半導体装置の各電力端子は、冷却器の冷却面に対してほぼ垂直方向に延びる接触部４７ａと、接触部の一部に形成され前記垂直方向に弾性変形するばね部４８ａと、を有している。各電力端子の接触部は、前記主回路バスバーの接続端子に接合され、前記ばね部が圧縮方向に弾性変形している。【選択図】図７
2014160717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却面を有する冷却器と、
半導体素子および少なくとも２つの電力端子を含み、前記冷却器の冷却面上に設置された半導体装置と、
それぞれ前記半導体装置の電力端子に接続される複数の接続端子を有し、前記冷却器上に設置された主回路バスバーと、を備え、
前記半導体装置の各電力端子は、前記冷却器の冷却面に対してほぼ垂直方向に延びる接触部と、前記接触部の一部に形成され前記垂直方向に弾性変形するばね部と、を有し、
前記各電力端子の接触部は、前記主回路バスバーの接続端子に接合され、前記ばね部が圧縮方向に弾性変形していることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記半導体モジュールの電力端子は、前記ばね部の加圧力の作用方向と交差する方向に突出し、前記接続端子に係合する係合突起を有することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記ばね部は、前記電力端子の一部を折り曲げた折曲げ部により構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記半導体モジュールは、前記半導体素子の両面に接合されているとともに、前記電力端子にそれぞれ接続された第１導電体および第２導電体と、前記半導体体素子、第１および第２導電体を封止したモールド樹脂により形成された絶縁体と、前記第１および第２導電体が露出した平坦な底面と、を備え、前記半導体モジュールの底面が前記冷却面上に設置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
半導体素子と、少なくとも２つの電力端子と、冷却器上に設置される底面とを備え、
前記電力端子は、前記底面に対してほぼ垂直方向に延びる接触部と、前記接触部の一部に形成され前記垂直方向に弾性変形するばね部と、を有することを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施形態は、ハイブリッド自動車または電気自動車用の電力変換装置および半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の燃費向上を目的とし、内燃機関とモーターを併用したハイブリッド車の普及が急速に進んでいる。また一方で、モーターだけで走行可能な電気自動車の製品化も進んでいる。これら自動車を実現するためには、電池とモーター間に、直流電力から交流電力への変換および交流電力から直流電力への変換を行なう電力変換装置が必要となる。
【０００３】
このような電力変換装置には、ＩＧＢＴ素子を用いた半導体モジュールが使用されている。半導体モジュールは、電流を通電している時に発熱を生じるため、冷却器に伝熱材を介して固定することが良く知られている。半導体モジュールの冷却器への固定方法としては、半導体モジュールに貫通穴を設置し、ボルトで固定する方法がある。また、半導体モジュール上に設置された板ばねによる加圧力を利用して冷却器に固定する構造が提案されている。  
近年では、低コストで高い熱性能を持ち、かつ小型な電力変換装置が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９１４２０９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、従来使用されているボルト固定方法では、半導体モジュールにボルト挿通用の貫通孔を設置する必要があり、冷却器にもメネジを設ける必要があるなど、複雑な構造となり、小型化への障害となる。
【０００６】
また、板ばねによる加圧力を利用して半導体モジュールを冷却器に固定する構造では、導電体である板ばねを使用していることから、絶縁距離を確保するための空間距離が必要となるり、装置が大型化する。同時に、板ばね自体が大型化し、装置の重量増加を招くという問題がある。
【０００７】
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その課題は、装置の大型化を生じることなく、低コストで熱性能の向上した電力変換装置および半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、電力変換装置は、冷却面を有する冷却器と、半導体素子および少なくとも２つの電力端子を含み、前記冷却器の冷却面上に設置された半導体装置と、それぞれ前記半導体装置の電力端子に接続される複数の接続端子を有し、前記冷却器上に設置された主回路バスバーと、を備え、前記半導体装置の各電力端子は、前記冷却器の冷却面に対してほぼ垂直方向に延びる接触部と、前記接触部の一部に形成され前記垂直方向に弾性変形するばね部と、を有し、前記各電力端子の接触部は、前記主回路バスバーの接続端子に接合され、前記ばね部が圧縮方向に弾性変形している。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る半導体電力変換装置を、制御回路基板を取り外して示す斜視図。
【図２】図２は、前記半導体電力変換装置の支持フレームおよび冷却器を示す斜視図。
【図３】図３は、制御回路基板を含む半導体電力変換装置全体を示す斜視図。
【図４】図４は、前記半導体電力変換装置の半導体モジュールを示す斜視図。
【図５】図５は、前記半導体モジュールを底面側から見た斜視図。
【図６】図６は、前記半導体モジュールのモールド樹脂体を透視して内部構造を示す斜視図。
【図７】図７は、冷却器上に設置され接続端子に接続された状態の前記半導体モジュールを示す正面図。
【図８】図８は、第１変形例に係る半導体モジュールの電力端子を示す斜視図。
【図９】図９は、第２変形例に係る半導体モジュールの電力端子を示す斜視図。
【図１０】図１０は、第２変形例に係る半導体モジュールの設置状態を示す断面図。
【図１１】図１１は、第２の実施形態に係る半導体モジュールの電力端子を示す斜視図。
【図１２】図１２は、第２の実施形態に係る半導体モジュールの設置状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照しながら、実施形態に係る半導体電力変換装置ついて詳細に説明する。なお、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。
【００１１】
（第１の実施形態）  
図１は、制御回路基板を取り外して示す第１の実施形態に係る半導体電力変換装置の斜視図、図２は、半導体電力変換装置の支持フレームおよび冷却器を示す斜視図、図３は、制御回路基板を含む半導体電力変換装置全体を示す斜視図である。  
図１ないし図３に示すように、半導体電力変換装置１０は、冷却器１２、冷却器１２上に固定された支持フレーム１４、および、冷却器１２上に載置され、支持フレームにより支持された複数の半導体モジュール（半導体装置）１６を備えている。冷却器１２は、平坦な矩形状の受熱面（冷却面）１８ａを有する扁平な直方体形状の冷却ブロック１８を有している。冷却ブロック１８は、例えば、アルミニウムで形成されている。また、冷却ブロック１８内には、水等の冷却媒体を流す冷媒流路２０が形成されている。
【００１２】
支持フレーム１４は、受熱面１８ａに対応する大きさの矩形状の外枠と、外枠間を延びる互いに平行な複数の連結梁とを一体に有し、これら外枠および連結梁により例えば、４列に並んだ、それぞれ矩形状の設置空間部２２を形成している。また、支持フレーム１４には、後述する半導体モジュール１６に電気的に接続される複数の接続端子２４を有する複数の主回路バスバー（主回路導体）２６、複数の入力端子２８、および２組の３相の出力端子３０が設けられている。主回路バスバー２６の接続端子２４は、各設置空間部２２の各側縁に沿って、複数個ずつ間隔を置いて並んで配置されている。また、各接続端子２４は、受熱面１８ａに対してほぼ垂直に延びている。接続端子２４は、例えば、無酸素銅で形成される。支持フレーム１４は、例えば、インサートモールドにより、主回路バスバー２６および複数の端子と一体に樹脂により成形されている。また、支持フレーム１４は、例えば、複数のねじにより冷却ブロック１８の受熱面１８ａ上に固定されている。
【００１３】
図１に示すように、半導体モジュール１６は、例えば、６個ずつ、４列に並んで支持フレーム１４に設置されている。各列において、６個の半導体モジュール１６は、支持フレーム１４の設置空間部２２内に配置され、各半導体モジュールの底面は、後述する高熱伝導材料（絶縁材料）を介して冷却器１２の受熱面１８ａ上に設置されている。各半導体モジュール１６の電力端子は、バスバー２６の接続端子２４に接触し、主回路バスバー２６に電気的に接続されている。また、各半導体モジュール１６の複数の信号端子５０は、上方へ突出している。
【００１４】
図３に示すように、半導体電力変換装置１０は、半導体モジュール１６および装置全体の入出力および動作を制御する制御回路基板３２を備えている。制御回路基板３２は、支持フレーム１４とほぼ等しい大きさの矩形状に形成されている。制御回路基板３２は、半導体モジュール１６上に重ねて設置され、図示しない固定ねじ等により支持フレーム１４に取り付けられている。各半導体モジュール１６の信号端子５０は、制御回路基板３２に電気的に接続されている。
【００１５】
次に、半導体電力変換装置を構成する半導体モジュール（半導体装置）１６について詳細に説明する。  
図４および図５は、半導体モジュールを示す斜視図、図６は、半導体モジュールのモールド樹脂体を透視して内部構造を示す斜視図、図７は、半導体モジュールを冷却器１２の受熱面１８ａ上に設置した状態を示す側面図である。
【００１６】
図４ないし図６に示すように、半導体モジュール１６は、いわゆる両面放熱型および垂直実装型の電力変換装置として構成されている。すなわち、半導体モジュール１６は、例えば、銅により形成された角柱形状の第１導電体（コレクタ）３４と、同じく、銅により形成された角柱形状の第２導電体（エミッタ）３６と、これら第１および第２導電体間に挟まれてこれらの導電体に接合された第１半導体素子３８および第２半導体素子４０と、を備えている。
【００１７】
第１導電体３４は、１つの主面（側面）が矩形状の接合面（第１接合面）３４ａを構成し、更に、この接合面３４ａと直交する底面（第１底面）３４ｂが放熱面を構成している。第２導電体３６は、長さが第１導電体３４とほぼ等しく、厚さ（幅）が第１導電体３４よりも小さく、例えば、約３分の１程度に形成され、更に、高さが、第１導電体３４の高さよりも低く形成されている。第２導電体３６は、１つの主面（側面）が矩形状の接合面（第２接合面）３６ａを構成し、更に、この接合面と直交する底面（第２底面）３６ｂが放熱面を構成している。第２導電体３６は、その接合面３６ａが第１導電体３４の接合面３４ａと平行に対向し、かつ、底面３６ｂが第１導電体３４の底面３４ｂと同一平面上に位置するように配置されている。なお、第１および第２導電体３４、３６において、接合面と底面とは直交するように、すなわち、互いに垂直に形成されているが、これに限らず、直角以外の異なる角度で交差するように形成することも可能である。
【００１８】
第１半導体素子３８は、パワー半導体素子、例えば、ＩＧＢＴ(insulated gate bipolar transistor)であり、第２半導体素子４０は、ダイオードを用いている。第１半導体素子３８は、矩形板状に形成され、表面および裏面に異なる電極を構成している。また、第１半導体素子３８の一方の表面に、複数、例えば、４つの接続端子が形成されている。そして、第１半導体素子３８の表面および裏面は、電極部分および接続端子部分を除いて、絶縁膜、例えば、ポリイミドのフィルムで覆われている。
【００１９】
第２半導体素子４０は、矩形板状に形成され、表面および裏面に異なる電極を構成している。第２半導体素子３８の表面および裏面は、矩形状の電極部分を除いて、絶縁膜、例えば、ポリイミドのフィルムで覆われている。
【００２０】
第１半導体素子３８は、第１導電体３４の接合面３４ａと平行に配置され、一方の電極が、例えば、矩形状の半田シートにより第１導電体３４の接合面３４ａに接合されている。第２半導体素子４０は、第１導電体３４の接合面３４ａと平行に配置され、更に、第１導電体３４の長手方向に隙間を置いて第１半導体素子３８と並んで配置されている。第２半導体素子４０は、一方の電極が、例えば、矩形状の半田シートにより第１導電体３４の接合面３４ａに接合されている。
【００２１】
このように、第１半導体素子３８および第２半導体素子４０は、第１導電体３４の接合面３４ａと平行に、かつ、第１導電体の底面３４ｂに対して垂直に配置されている。  
第１半導体素子３８の他方の電極は、図示しない凸型導電体を介して、第２導電体３６の接合面３６ａに電気的に接合されている。同様に、第２半導体素子４０の他方の電極は、図示しない凸型導電体を介して、第２導電体３６の接合面３６ａに電気的に接合されている。
【００２２】
図４ないし図６に示すように、半導体モジュール１６は、導電性金属板でそれぞれ構成された第１電力端子４６ａ、第２電力端子４６ｂ、および、複数、例えば、５本の信号端子５０を備えている。第１電力端子４６ａは、独立して形成され、その基端部が半田シートにより第１導電体３４の接合面３４ａに接合されている。第２電力端子４６ｂは、その基端部が第２導電体３６に連結されている。
【００２３】
信号端子５０は、モジュールから上方に突出し、第１導電体３４の接合面３４ａと平行に延びている。４本の信号端子５０の基端は、ボンディングワイヤ５３により、第１半導体素子３８の接続端子に接続されている。
【００２４】
図４ないし図６に示すように、半導体モジュール１６は、上述した構成部材を被覆した絶縁材、例えば、モールド樹脂体（絶縁体）５２を備えている。モールド樹脂体５２は、ほぼ直方体形状に形成されている。モールド樹脂体５２は、第１および第２半導体素子３８、４０対して垂直に延びているとともに第１導電体３４の底面３４ｂおよび第２導電体３６の底面３６ｂが露出した平坦な底面５２ｃと、底面５２ｃに対して垂直に延びる平坦な第１側面５２ａと、底面５２ｃに対して垂直に延びているとともに第１側面５２ａと平行に対向する第２側面５２ｂと、第１側面および第２側面間に位置し底面５２ｃと対向する天井面５２ｄと、底面５２ｃおよび第１、第２側面の一端と交差して延びる第１端面５２ｅと、底面５２ｃおよび第１、第２側面の他端と交差して延びる第２端面５２ｅと、を有している。本実施形態において、第１および第２側面５２ａ、５２ｂは、第１および第２導電体３４、３６の接合面２３ａ、３６ａと平行に位置している。
【００２５】
モールド樹脂体５２は、成形型を型抜きする際に形成されるパーティングライン５４を有している。このパーティングライン５４は、モールド樹脂体５２の第１端面５２ｅ、天井面５２ｄ、第２端面５２ｅに亘って形成され、第１および第２側面５２ａ、５２ｂと平行に延びている。また、パーティングライン５４は、第１および第２電力端子４６ａ、４６ｂの基端部（本体）を含む平面内に位置している。
【００２６】
図４ないし図６に示すように、第１電力端子４６ａは、パーティングライン５４の位置でモールド樹脂体５２の一方の端面５２ｅからモールド樹脂体の長手方向外方に突出し、第１側面５２ａと平行に位置する本体と、本体から延出する平坦な矩形板状の接触部４７ａと、を一体に有している。接触部４７ａは、本体に対して第１側面５２ａ側へ所定角度、例えば、直角に折曲げられ、モールド樹脂体５２の第１端面５２ｅと隙間をおいて対向している。すなわち、接触部４７ａは、モールド樹脂体５２の底面５２ｃに対して（冷却器１２の受熱面１８ａに対して）ほぼ垂直方向に延びている。また、接触部４７ａの高さ方向の中途部は、モールド樹脂体５２側に突出するように例えば、半円弧状に折曲げられ、ばね部４８ａを構成している。ばね部４８ａは、モジュールの底面に対して（冷却器１２の受熱面１８ａに対して）ほぼ垂直方向に弾性変形可能に形成されている。ばね部４８ａは、上記の垂直方向に圧縮されることにより、モールド樹脂体５２の底面５２ｃ、つまり、冷却器１２の受熱面１８ａに向かう加圧力（受熱面にほぼ垂直な押圧力）を半導体モジュール１６に印加する。
【００２７】
第２電力端子４６ｂは、パーティングライン５４の位置でモールド樹脂体５２の第２端面５２ｅからモールド樹脂体の長手方向外方に突出し、第１側面５２ａと平行に位置する本体と、本体から延出する平坦な矩形板状の接触部４７ｂと、を一体に有している。接触部４７ｂは、本体に対して第１側面５２ａ側へ角度、例えば、直角に第１側面５２ａ側に折曲げられ、モールド樹脂体５２の第２端面５２ｅと隙間をおいて対向している。すなわち、接触部４７ｂは、モールド樹脂体５２の底面５２ｃに対して（冷却器１２の受熱面１８ａに対して）ほぼ垂直に延びている。また、接触部４７ｂの高さ方向の中途部は、モールド樹脂体５２側に突出するように例えば、半円弧状に折曲げられ、ばね部４８ｂを構成している。ばね部４８ｂは、モールド樹脂体５２の底面５２ｃに対して垂直な方向に圧縮されることにより、モールド樹脂体５２の底面５２ｃ、つまり、冷却器１２の受熱面１８ａに向かう加圧力を半導体モジュール１６に印加する。  
第１および第２電力端子４６ａ、４６ｂは、導電性とばね性に優れた材料、例えば、リン青銅、洋白、ばね用ベリリウム銅、銅−チタン合金等で構成される。
【００２８】
５本の信号端子５０は、細長い棒状に形成され、パーティングライン５４の位置でモールド樹脂体５２の天井面５２ｄから上方に突出している。５本の信号端子５０は、互いに平行に延びている。各信号端子５０は、天井面５２ｄ上においてパーティングライン５４の位置から第１側面５２ａと平行に延出する基端部と、基端部に対して長手方向に離間した２箇所で折曲げられ折曲げ部と、折曲げ部から延出する接続端部５０ａとを有している。信号端子５０の少なくとも接続端部５０ａの外面に、図示しない導電膜が形成されている。
【００２９】
以上のように構成された半導体モジュール１６は、図１および図７に示すように、支持フレーム１４の設置空間部２２内に配置され、半導体モジュールの底面５２ｃは、高熱伝導材（絶縁材料）５５を介して冷却器１２の受熱面１８ａ上に設置されている。これにより、第１および第２導電体３４、３６は、冷却器１２に熱的に接続され、第１および第２半導体素子３８、４０で発生した熱を第１および第２導電体３４、３６を介して冷却器１２に放熱することができる。なお、高熱伝導材５５は、シリコングリス等のグリスで代用してもよい。
【００３０】
図７に示すように、半導体モジュール１６の第１および第２電力端子４６ａ、４６ｂの接触部４７ａ、４７ｂは、それぞれ主回路バスバー２６の接続端子２４に面接触し、更に、各電力端子の先端および接続端子の先端の接合部６０が溶接により互いに接合されている。これにより、半導体モジュール１６は、第１および第２電力端子４６ａ、４６ｂおよび接続端子２４を介して主回路バスバー２６に電気的に接続されている。前記溶接には、ＴＩＧ溶接やレーザ溶接が用いられる。また、本実施形態において、第１および第２電力端子４６ａ、４６ｂは、ばね部４８ａ、４８ｂを受熱面１８ａと垂直な方向に圧縮し加圧力（付勢力）が生じた状態で、接続端子２４に溶接固定している。これにより、ばね部４８ａ、４８ｂは、加圧力を保持し、冷却器１２に向かって受熱面１８ａと垂直な方向の加圧力を半導体モジュール１６に印加する。このように、半導体モジュール１６に冷却器１２と垂直方向の加圧力を印加することで、半導体モジュール１６の底面５２ｃが高熱伝導材５５を介して冷却器１２の受熱面１８ａに密着する。これにより、半導体モジュール１６の底面と冷却器１２との熱抵抗を低減し、半導体モジュールの冷却性能を向上することができる。
【００３１】
図１に示すように、一列に並んだ複数の半導体モジュール１６において、隣合う２つの半導体モジュールは、モールド樹脂体５２の側面同志が隣接対向して、あるいは、互いに当接した状態で配置されている。隣合う２つの半導体モジュール１６の内、一方は、他方に対して１８０度反転した向きで配置してもよい。いずれの向きで配置した場合でも、半導体モジュールの第１および第２電力端子４６ａ、４６ｂは、主回路バスバー２６の接続端子２４に確実に係合する。また、各半導体モジュール１６の複数の信号端子５０は、上方へ突出している。
【００３２】
いずれの向きで配置した場合でも、半導体モジュール１６の信号端子５０は、モールド樹脂体５２の厚さ方向中央部に位置し、制御回路基板３２に対して所定位置に配置される。図３に示すように、制御回路基板３２を半導体モジュール１６上に設置することにより、各半導体モジュール１６の信号端子５０の端部は、制御回路基板３２に形成されたスルーホールに挿通され、図示しない半田等により制御回路基板に電気的に接続される。
【００３３】
以上のように構成された半導体電力変換装置および半導体モジュール（半導体装置）によれば、半導体モジュールのばね部を有する電力端子を主回路バスバーの接続端子に接合することで、ばね部の加圧力を利用して半導体モジュールを冷却器の受熱面に押付けることができ、半導体モジュール１６の底面（放熱面）を冷却器１２の受熱面１８ａに密着させることができる。これにより、半導体モジュール１６と冷却器１２との熱抵抗を低減し、半導体モジュールの冷却性能を向上する。また、半導体モジュールを押圧するための独立した板ばね等を設ける必要がなく、更に、半導体モジュールにねじ止め用のねじ孔あるいは透孔を設ける必要がなく、半導体モジュールの小型化、および電力変換装置全体の甲型化を図ることができる。以上のことから、装置の大型化を生じることなく、低コストで熱性能の向上した電力変換装置および半導体装置が得られる。
【００３４】
次に、変形例および他の実施形態に係る電力変換装置について説明する。以下に述べる変形例および他の実施形態において、上述した第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略し、異なる部分を中心に詳細に説明する。
【００３５】
（第１変形例）  
図８は、第１変形例に係る電力変換装置の半導体モジュール（半導体装置）の電力端子部分を示す斜視図である。電力端子のばね部４８ａは、冷却器の受熱面に対して垂直方向へ弾性変形可能な、すなわち、加圧力を得られる形状であればよく、前述した円弧形状、Ｓ字形状、あるいは、図８に示すように、Ｖ字状に屈曲した形状としてもよい。
【００３６】
（第２変形例）  
図９は、第２変形例に係る電力変換装置の半導体モジュール（半導体装置）の電力端子部分を示す斜視図、図１０は、半導体モジュールを冷却器１２の受熱面１８ａ上に設置した状態を示す側面図である。第２変形例によれば、電力端子４６ａの接触部４７ａは、一旦、半導体モジュール１６の底面５２ｃ方向に延出した後、上方に折り返され、半導体モジュール１６の底面５２ｃおよび冷却器１２の受熱面１８ａに垂直な方向に延びている。そして、Ｕ字形状の折返し部によりばね部４８ａを構成している。
【００３７】
図１０に示すように、半導体モジュール１６を冷却器１２の受熱面上に設置した状態において、電力端子４６ａの接触部４７ａは、接続端子２４に面接触し、更に、接合部６０で接続端子２４に溶接される。この際、電力端子４６ａの接触部４７ａを受熱面１８ａに対して垂直方向下方に押し下げ、ばね部４８ａに受熱面１８ａにほぼ垂直な方向の加圧力を発生させた状態で、接触部４７ａを接続端子２４に固定している。これにより、電力端子４６ａのばね部４８ａは、加圧力を保持し、冷却器１２に向かって受熱面１８ａと垂直な方向の加圧力を半導体モジュール１６に印加する。  
このように構成された第２変形例においても、前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３８】
（第２の実施形態）  
図１１は、第２の実施形態に係る電力変換装置の半導体モジュール（半導体装置）の電力端子部分および接続端子を示す斜視図、図１２は、半導体モジュールを冷却器１２の受熱面１８ａ上に設置した状態を示す側面図である。第２の実施形態によれば、半導体モジュール１６の電力端子および冷却器１２側の接続端子２４は、溶接ではなく、係合突起と係合孔との係合により、電力端子を接続端子に固定する構造を有している。
【００３９】
図１１および図１２に示すように、半導体モジュール１６の第１および第２電力端子（第１電力端子を代表して図示する）は、冷却器１２の受熱面１８ａに垂直な方向に延びる接触部４７ａと、接触部４７ａの高さ方向の中途部を折り曲げて構成されたばね部４８ａと、更に、ばね部４８ａの上方で接触部４７ａから接続端子２４に向かって突出する、すなわち、ばね部４８ａの加圧力の作用方向と交差する方向に突出する係合突起５７と、を有している。この係合突起５７は、例えば、接触部４７ａの一部を切起して形成されている。また、接続端子２４には、係合突起５７が係合可能な係合孔５８が設けられている。
【００４０】
図１２に示すように、半導体モジュール１６を冷却器１２の受熱面上に設置した状態において、電力端子４６ａの接触部４７ａは、接続端子２４に面接触し、接続端子に電気的に接続される。この際、ばね部４８を圧縮し、ばね部４８ａに受熱面１８ａにほぼ垂直な方向の加圧力（付勢力）を発生させた状態で、係合突起５７を接続端子２４の係合孔５８に差し込むことにより、ばね部４８ａの加圧力により係合突起５７が係合孔５８の上端縁で接続端子２４に押付けられ、接続端子と係合する。これにより、電力端子４６ａの接触部４７ａは、ばね部４８ａの加圧力を保持した状態で、すなわち、ばね部４８ａを垂直方向に弾性変形させた状態で、接続端子２４に固定される。従って、電力端子４６ａのばね部４８ａは、冷却器１２に向かって受熱面１８ａと垂直な方向の加圧力を半導体モジュール１６に印加し、半導体モジュール１６の底面５２ｃは、高熱伝導材５５を介して冷却器１２の受熱面１８ａに押付けられ密着する。
【００４１】
以上のように構成された第２の実施形態においても、前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、端子間の溶接作業を無くすことができ、組み立て性の向上を図ることができる。なお、第２の実施形態において、接続端子側に係合突起を設け、半導体モジュールの電力端子側に係合孔を設ける構成としてもよい。
【００４２】
この発明は上記実施形態および変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。  
例えば、半導体装置の構成部材の寸法、形状、材質等は、前述した実施形態に限定されることなく、設計に応じて種々変更可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１０…半導体電力変換装置、１２…冷却器、１４…支持フレーム、
１６…半導体モジュール、１８…冷却ブロック、１８ａ…受熱面（冷却面）、
２４…接続端子、２６…主回路バスバー、３２…制御回路基板、
３４…第１導電体、３４ａ…接合面、３４ｂ…底面、３６…第２導電体、
３６ａ…接合面、３６ｂ…底面、３８…第１半導体素子、４０…第２半導体素子、
４６ａ…第１電力端子、４６ｂ…第２電力端子、４７ａ、４７ｂ…接触部、  
４８ａ、４８ｂ…ばね部、５７…係合突起、５８…係合孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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