(57)【要約】【課題】小型化に適した構成を有するとともにバスバーの組付性に配慮した半導体モジュールを提供する。【解決手段】バスバー６５は、筐体の上面３０よりも筐体内部側に設けられ、導出端子２２の延びる方向と交差する方向に筐体外部へ延びる。導出端子２１は、筐体の上面３０を通じて筐体外部へ引き出される。バスバー６５は、筐体に対して着脱可能に構成され、筐体に取り付けられたときに筐体内部において導出端子２２と電気的に接触する。バスバー６５は段差６６を有し、蓋体３１の支持体６３に形成される部位６７に段差６６が当接することによって、筐体に対するバスバー６５の位置決めが行なわれる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの半導体チップと、
前記少なくとも１つの半導体チップを収容する筐体と、
前記少なくとも１つの半導体チップに電気的に接続され、前記筐体内において前記筐体の第１の面へ向けて延びる第１および第２の端子と、
前記第１の面よりも筐体内部側に設けられ、前記第１および第２の端子の延びる方向と交差する方向に筐体外部へ延びるバスバーとを備え、
前記第１の端子は、前記第１の面を通じて筐体外部へ引き出され、
前記バスバーは、前記筐体に対して着脱可能に構成され、前記筐体に取り付けられたときに筐体内部において前記第２の端子と電気的に接触し、さらに
前記筐体に対する前記バスバーの取り付け位置を決定するための位置決め部を備える、半導体モジュール。
【請求項２】
前記バスバーは、
第１の方向に延びる第１の延在部と、
前記第１の方向とは反対方向の第２の方向に延び、前記第１の延在部と段差を有する第２の延在部とを含み、
前記位置決め部は、前記筐体の内部において、前記バスバーが前記筐体に取り付けられたときに前記段差が当接する部分である、請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記位置決め部は、前記バスバーが前記筐体に取り付けられたときに前記第２の端子が前記バスバーの所定の位置に当接するように前記バスバーに形成された凹部を含む、請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記筐体には、開口が形成され、
前記半導体モジュールは、前記開口に設けられる蓋体をさらに備え、
前記バスバーは、前記蓋体によって前記筐体に固定され、前記筐体に対する前記蓋体の固定を解除することによって前記筐体に対して取り外し可能に構成される、請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記開口は、前記筐体の第１の面に形成され、
前記バスバーは、前記蓋体が前記筐体に取り付けられたときに前記第２の端子と電気的に接触するように設けられる、請求項４に記載の半導体モジュール。
【請求項６】
前記少なくとも１つの半導体チップは、ワイドバンドギャップ半導体を含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体モジュール。
【請求項７】
前記少なくとも１つの半導体チップは、パワー半導体チップを含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュールに関し、特に、ワイドバンドギャップ半導体に代表される半導体デバイスを含む半導体モジュールの小型化技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体モジュールは、一般的に、少なくとも１つの半導体チップと、複数の端子と、筐体（ケース）とを備えている。たとえばパワー半導体モジュールの場合、複数の端子は、筐体の１つの表面上に一次元的または二次元的に配置される。非特許文献１には、このような構成を有する半導体モジュールが記載されている（非特許文献１のｐ１４２，ｐ１５０等参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】今井孝二監修、「パワーエレクトロニクスハンドブック」、株式会社Ｒ＆Ｄプランニング、２００２年２月２０日、ｐ１４２，ｐ１５０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ワイドバンドギャップ半導体に代表される近年の半導体デバイスの小型化に伴ない、半導体モジュールの小型化が検討されている。しかしながら、上記の非特許文献１に記載された半導体モジュールのように複数の端子を筐体上面に平面的に配置する構成では、半導体モジュールを小型化する場合に端子間の沿面距離あるいは空間距離を十分に確保することができず、半導体モジュールの小型化の制約となる。
【０００５】
そこで複数の端子を筐体上面に引き出すのではなく、一部の端子については、筐体内部でバスバーと接触させて筐体の側面からバスバーを引き出すことが考えられる。このようなバスバーの構造を採用する場合、半導体モジュールに対するバスバーの組付性が悪化しないように必要がある。
【０００６】
それゆえに、本発明の目的は、小型化に適した構成を有するとともにバスバーの組付性に配慮した半導体モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの局面に係る半導体モジュールは、少なくとも１つの半導体チップと、筐体と、第１および第２の端子と、バスバーと、位置決め部とを備える。筐体は、少なくとも１つの半導体チップを収容する。第１および第２の端子は、少なくとも１つの半導体チップに電気的に接続され、筐体内において筐体の第１の面へ向けて延びる。バスバーは、上記第１の面よりも筐体内部側に設けられ、第１および第２の端子の延びる方向と交差する方向に筐体外部へ延びる。第１の端子は、上記第１の面を通じて筐体外部へ引き出される。バスバーは、筐体に対して着脱可能に構成され、筐体に取り付けられたときに筐体内部において第２の端子と電気的に接触する。位置決め部は、筐体に対するバスバーの取り付け位置を決定する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、バスバーの組付性に優れた小型の半導体モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体モジュールの平面図である。
【図２】図１に示す半導体モジュールの側面図である。
【図３】図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図１中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】図１中のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】図１に示す半導体モジュールの内部を概略的に示した平面図である。
【図７】複数の半導体モジュールが複数連結される様子を示した図である。
【図８】半導体モジュールの組み立て後の断面図である。
【図９】バスバーと導出端子との接触箇所近傍の拡大図である。
【図１０】蓋体の固定が解除された様子を示した図である。
【図１１】半導体モジュールからバスバーが取り出された様子を示した図である。
【図１２】Ｖ相用の半導体モジュールの断面図である。
【図１３】Ｕ相用の半導体モジュールの断面図である。
【図１４】Ｗ相用の半導体モジュールの断面図である。
【図１５】半導体モジュールの等価回路図である。
【図１６】本発明の実施の形態による半導体モジュールの小型化の効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施形態を列記して説明する。
【００１１】
（１）本発明の実施形態に係る半導体モジュールは、少なくとも１つの半導体チップと、筐体と、第１および第２の端子と、バスバーと、位置決め部とを備える。筐体は、少なくとも１つの半導体チップを収容する。第１および第２の端子は、少なくとも１つの半導体チップに電気的に接続され、筐体内において筐体の第１の面へ向けて延びる。バスバーは、上記第１の面よりも筐体内部側に設けられ、第１および第２の端子の延びる方向と交差する方向に筐体外部へ延びる。第１の端子は、上記第１の面を通じて筐体外部へ引き出される。バスバーは、筐体に対して着脱可能に構成され、筐体に取り付けられたときに筐体内部において第２の端子と電気的に接触する。位置決め部は、筐体に対するバスバーの取り付け位置を決定する。
【００１２】
この半導体モジュールにおいては、第１の端子は、第１の面を通じて筐体外部へ引き出される。一方、第２の端子は、第１の面を通じて筐体外部へ引き出されるのではなく、上記のバスバーを介して筐体外部と電気的に接続される。バスバーは筐体に対して着脱可能に構成され、筐体に対するバスバーの取り付け位置を決定するための位置決め部が設けられるので、たとえば、性能検査後にモジュールタイプを変更する等の理由でバスバーを着脱する必要がある場合に、バスバーを再度取り付ける作業を容易に行なうことができる。したがって、この半導体モジュールによれば、バスバーの組付性に優れた小型の半導体モジュールを提供することができる。
【００１３】
第１および第２の端子の極性は、特に限定されない。第１および第２の端子は、それぞれ正極端子および負極端子であってもよいし、それぞれ負極端子および正極端子であってもよい。
【００１４】
第１および第２の端子ならびにバスバーの断面形状は、特に限定されない。これらの断面形状は、矩形であってもよく、円形や楕円形であってもよい。
【００１５】
筐体の第１の面は、特に限定されない。第１および第２の端子が筐体内において第１の面へ向けて延び、第１の面を通じて第１の端子が筐体外部へ引き出されていればよい。
【００１６】
バスバーが第１および第２の端子の延びる方向と交差するとは、第１および第２の端子の延びる方向に対してバスバーが直交または実質的に直交していることを意味する。実質的に直交するとは、直交している状態からたとえば±１０°以下の範囲でずれた状態で交差している場合を含む。バスバーは、最適には、第１および第２の端子の延びる方向に対して９０°の角度で交差しているとよい。
【００１７】
（２）好ましくは、バスバーは、第１および第２の延在部を含む。第１の延在部は、第１の方向に延びる。第２の延在部は、第１の方向とは反対方向の第２の方向に延び、第１の延在部と段差を有する。位置決め部は、筐体の内部において、バスバーが筐体に取り付けられたときに段差が当接する部分である。
【００１８】
このような構成により、簡易な構成で筐体に対するバスバーの位置決めを行なうことができる。また、第１の延在部と第２の延在部とに段差を設けることにより、第１の延在部を、第１の方向に配設される他の半導体モジュールから延びるバスバーの第２の延在部に容易に接続し、また、第２の延在部を、第２の方向に配設される他の半導体モジュールから延びるバスバーの第１の延在部に容易に接続することができる。
【００１９】
（３）好ましくは、位置決め部は、バスバーが筐体に取り付けられたときに第２の端子がバスバーの所定の位置に当接するようにバスバーに形成された凹部を含む。
【００２０】
このような構成により、簡易な構成で筐体に対するバスバーの位置決めを行なうことができる。また、第２の端子とバスバーとの接触状態もより良好になり得る。
【００２１】
（４）好ましくは、筐体には、開口が形成される。半導体モジュールは、蓋体をさらに備える。蓋体は、上記開口に設けられる。バスバーは、蓋体によって筐体に固定され、筐体に対する蓋体の固定を解除することによって筐体に対して取り外し可能に構成される。
【００２２】
さらに好ましくは、上記開口は、筐体の第１の面に形成される。バスバーは、蓋体が筐体に取り付けられたときに第２の端子と電気的に接触するように設けられる。
【００２３】
このような構成により、蓋体を筐体に固定することで同時にバスバーが筐体に固定され、一方、筐体に対する蓋体の固定を解除するだけでバスバーを取り外すことができる。したがって、この半導体モジュールによれば、筐体に対して着脱可能なバスバーを簡易な構成で実現することができる。
【００２４】
なお、第１の面に形成される開口の形状および大きさは、特に限定されない。第１の面の一部に開口が形成されていてもよいし、第１の面全体に開口が形成されていてもよい。
【００２５】
蓋体とは、筐体の第１の面に形成される開口を塞ぐように構成されるものであり、筐体とは別部材で構成される。
【００２６】
（５）好ましくは、少なくとも１つの半導体チップは、ワイドバンドギャップ半導体を含む。
【００２７】
このような構成により、同じ電流駆動能力を有するシリコン系の半導体素子に比べてチップ面積を縮小することができる。したがって、この半導体モジュールによれば、半導体チップの実装面積を削減することにより半導体モジュールを小型化することができる。
【００２８】
（６）好ましくは、少なくとも１つの半導体チップは、パワー半導体チップを含む。
この構成により、パワー半導体モジュールの小型化を実現することができる。
【００２９】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一または対応する要素には同一の符号を付して、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００３０】
図面中に示したＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに直交する軸である。Ｘ軸およびＹ軸によって定まる平面をＸＹ平面と称する。ＸＹ平面は、本発明の実施の形態に係る半導体モジュールが設置される面として定義される。１つの例では、ＸＹ平面は水平面である。しかしながら、ＸＹ平面は水平面に限定されない。たとえば、ＸＹ平面は鉛直面であってもよい。
【００３１】
図１から図６を用いて、本発明の実施の形態に係る半導体モジュールの構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る半導体モジュールの平面図であり、図２は、図１に示す半導体モジュールの側面図である。図３は、図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。図４は、図１中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図であり、図５は、図１中のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。図６は、図１に示す半導体モジュールの内部を概略的に示した平面図である。なお、図６では、半導体モジュールの蓋体が外された状態が示される。
【００３２】
図１から図６を参照して、この実施の形態に係る半導体モジュール１０１は、たとえばインバータ回路等に適用されるパワー半導体モジュールである。半導体モジュール１０１は、半導体チップ１，２，３，４と、基板６と、ソース端子１４ａ，１５ａと、ゲート端子１４ｂ，１５ｂと、出力端子１６と、導出端子２１，２２とを備える。また、半導体モジュール１０１は、筐体１０と、蓋体３１と、バスバー６５とをさらに備える。
【００３３】
この実施の形態において、半導体チップ１〜４の各々は、ワイドバンドギャップ半導体を含む。ワイドバンドギャップ半導体は、ＳｉＣ（シリコンカーバイド），ＧａＮ（窒化ガリウム）、あるいはダイヤモンド等によって構成される。
【００３４】
ワイドバンドギャップ半導体素子は、シリコン半導体素子に比べて、高耐圧、低オン抵抗、および高温環境での安定動作等を特徴とする。半導体チップ１〜４の各々をワイドバンドギャップ半導体によって構成することにより、同じ電流駆動能力を有するシリコン系の半導体素子に比べてチップ面積を縮小することができる。したがって、この実施の形態によれば、半導体チップの実装面積（基板６の面積）を削減することができ、これにより半導体モジュール１０１を小型化することができる。
【００３５】
インバータ回路は、一般的には、ＦＥＴ（Field  Effect  Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）等のスイッチング素子と、そのスイッチング素子に逆並列に接続されたダイオードとにより構成される。このダイオードは「フリーホイールダイオード」とも称される。シリコン系の半導体素子によってインバータ回路を構成する場合、スイッチング素子とフリーホイールダイオードとは、一般的に別個の半導体チップとして構成される。
【００３６】
この実施の形態では、半導体チップ１〜４の各々は、たとえばＳｉＣによって作成されたパワー半導体チップである。１つの実施の形態において、半導体チップ１〜４の各々は、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor  FET）である。ＳｉＣによって形成されたＭＯＳＦＥＴの場合、ＭＯＳＦＥＴに内蔵されるダイオードをフリーホイールダイオードとして利用することができる。したがって、この実施の形態によれば、筐体１０に収容される半導体チップの数を削減することができる。
【００３７】
図３から図６に示されるように、基板６は、絶縁板７と、電極パターン８ａ〜８ｅと、電極パターン９とを含む。電極パターン８ａ〜８ｄは、絶縁板７の一方の主表面に配置される。電極パターン９は、絶縁板７の他方の主表面に配置される。
【００３８】
半導体チップ１〜４の各々（ＭＯＳＦＥＴ）は、ドレイン電極と、ソース電極と、ゲート電極とを有する。この実施の形態では、ドレイン電極は、半導体チップの裏面に形成される。ソース電極およびゲート電極は、半導体チップの表側の面に形成される。ゲート電極は、信号を受けるための入力電極に相当する。
【００３９】
半導体チップ１，２の各々のドレイン電極（図示せず）は、はんだ等の導電材（図示せず）を介して電極パターン８ａに電気的に接続される。半導体チップ１のゲート電極１ｂおよび半導体チップ２のゲート電極２ｂは、ワイヤによって互いに接続される。ゲート電極１ｂは、ワイヤによって電極パターン８ｄに接続される。電極パターン８ｄは、ワイヤによってゲート端子１４ｂに接続される。
【００４０】
半導体チップ１のソース電極１ａおよび半導体チップ２のソース電極２ａは、ワイヤによって互いに接続される。ソース電極１ａは、ワイヤによって電極パターン８ｃに接続される。電極パターン８ｃは、ワイヤによってソース端子１４ａに接続される。
【００４１】
半導体チップ３，４の各々のドレイン電極（図示せず）は、はんだ等の導電材（図示せず）を介して電極パターン８ｃに電気的に接続される。半導体チップ３のゲート電極３ｂおよび半導体チップ４のゲート電極４ｂは、ワイヤによって互いに接続される。ゲート電極３ｂは、ワイヤによってゲート端子１５ｂに接続される。
【００４２】
半導体チップ３のソース電極３ａおよび半導体チップ４のソース電極４ａは、ワイヤによって互いに接続される。ソース電極３ａ，４ａは、ワイヤによって電極パターン８ｂに接続される。
【００４３】
なお、図６に示す電極パターンは一例である。したがって、電極パターンの形状および半導体チップ１〜４の配置は、図６に示されるものに限定されるものではない。
【００４４】
筐体１０は、半導体チップ１〜４が搭載された基板６を収容する。図３から図５に示されるように、筐体１０は、ベース１１と、枠体１２とを有する。
【００４５】
ベース１１は、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）等の金属を含む金属ベースであり得る。ベース１１は、基板６の電極パターン９に電気的に接続される。ベース１１は、半導体チップ１〜４が発生させた熱を筐体１０の外部に放出するための放熱板として機能し得る。ベース１１は、さらにグラウンド電極としても利用され得る。
【００４６】
枠体１２は、絶縁体（たとえば樹脂）により形成される。枠体１２は、ベース１１を取り囲むように形成されて、筐体１０の側壁を構成する。枠体１２およびベース１１は、半導体チップ１〜４が実装された基板６を収容する。基板６は、筐体１０の内部において、封止樹脂２８によって封止される。
【００４７】
枠体１２のベース１１と対向する側には、開口部２０（図６）が形成される。開口部２０には、蓋体３１が設けられる。枠体１２には、蓋体３１を支持するための支持部１８ａ，１８ｂが設けられており、ネジ穴４１ａ，４１ｂが支持部１８ａに形成されるとともに、ネジ穴４１ｃ，４１ｄが支持部１８ｂに形成される。ネジ４０ａ〜４０ｄが蓋体３１に通されて、ネジ穴４１ａ〜４１ｄによってそれぞれ固定される。これにより、蓋体３１が枠体１２に取り付けられて、蓋体３１は筐体１０の開口部２０を閉じる。
【００４８】
蓋体３１は、上面３０と、支持体６２，６３とを含む。上面３０は、蓋体３１が筐体１０に取り付けられたときに半導体モジュール１０１の外面の一部を構成し、筐体１０の主表面（第１の面）の少なくとも一部を形成する。支持体６２は、上面３０よりも筐体外部側に厚みを有するように形成され、導出端子２１の延在部２１ａ（後述）を支持する。なお、支持体６２は設けなくてもよい。
【００４９】
支持体６３は、上面３０よりも筐体内部側に厚みを有するように形成され、バスバー６５を支持する。支持体６３には、バスバー６５へ通じる開口６４が形成されており、蓋体３１が筐体１０に取り付けられたときに、開口６４を通じて支持体６３に導入される導出端子２２がバスバー６５と接触する。
【００５０】
導出端子２１は、Ｌ字形状を有する。具体的には、導出端子２１は、延在部２１ａと引出部２１ｂとを有する。引出部２１ｂは、電極パターン８ａに電気的に接続される。引出部２１ｂは、筐体１０内においてＺ軸方向に延び、蓋体３１を通じて筐体１０の内部から筐体１０の外部へと引き出される。延在部２１ａは、筐体１０の外部において、引出部２１ｂと交差する方向（ここではＸ軸方向）に沿って延在する。
【００５１】
延在部２１ａの上部には、Ｙ軸方向に延びるバスバー５１が配置される（図１，図４）。ネジ２６を締めることによって、バスバー５１と導出端子２１の延在部２１ａとが蓋体３１の支持体６２上に固定される（図２から図４）。
【００５２】
導出端子２２は、電極パターン８ｂに電気的に接続され、筐体１０内においてＺ軸方向に延びる。導出端子２２は、蓋体３１の支持体６３に形成された開口６４を通じて支持体６３に導入され、バスバー６５に接触する。
【００５３】
バスバー６５は、蓋体３１の支持体６３に設けられる。バスバー６５は、隣接する半導体モジュール間を接続する導体である。バスバー６５は、蓋体３１の上面３０（筐体１０の主表面（第１の面））よりも筐体内部側に設けられ、導出端子２２の延びる方向（Ｚ軸方向）と交差する方向（ここではＹ軸方向）に筐体外部へ延びる。一例として、この実施の形態では、バスバー６５は、蓋体３１の上面３０に沿って支持体６３を貫通するように設けられる。バスバー６５は、支持体６３に設けられる開口６４に導入される導出端子２２と接触する。
【００５４】
バスバー６５と導出端子２２との接触は、蓋体３１が筐体１０に取り付けられることによって確保される。すなわち、バスバー６５は、蓋体３１に設けられるとともに導出端子２２の延びる方向（Ｚ軸方向）と交差する方向（Ｙ軸方向）に延びているので、ネジ４０ａ〜４０ｄによって蓋体３１が筐体１０に取り付けられたときに、蓋体３１によってバスバー６５が導出端子２２に押し付けられる。
【００５５】
バスバー６５は、筐体１０の両側（Ｙ軸方向）に延びるように設けられる（図１，図５）。バスバー６５は、第１の延在部６５ａと、第２の延在部６５ｂとを有する。第１の延在部６５ａは、Ｙ軸負方向に向かって延びる。第２の延在部６５ｂは、Ｙ軸正方向に向かって延びる。第１の延在部６５ａと、第２の延在部６５ｂとは、段差６６を有している。
【００５６】
蓋体３１には、バスバー６５が半導体モジュール１０１に取り付けられたときにバスバー６５の段差６６の部分が当接する部位６７が設けられる（図５）。段差６６の部分が部位６７に当接するとは、段差６６の部分が部位６７に当たって接した状態となることを意味する。これにより、筐体１０に対してバスバー６５の位置決めが行なわれる。すなわち、バスバー６５の段差６６の部分が当接する部位６７は、筐体１０に対するバスバー６５の取り付け位置を決定するための位置決め部となる。このような位置決め部を備えることで、半導体モジュール１０１は、バスバー６５の組付性に優れる。バスバー６５の良好な組付性は、後述するように、たとえば、性能検査後の半導体モジュール１０１のタイプ変更（半導体モジュール１０１を三相インバータ回路の各相モジュールとして用いる場合に、たとえばＶ相用のモジュールをＵ相用やＷ相用のモジュールに変更すること）を容易にし、製品の歩留まり向上に寄与する。
【００５７】
また、第１の延在部６５ａと第２の延在部６５ｂとが段差６６を有することによって、複数の半導体モジュール１０１が連結されるときに、第１の延在部６５ａ（または第２の延在部６５ｂ）と、隣接する他の半導体モジュール１０１の第２の延在部６５ｂ（または第１の延在部６５ａ）とを容易に連結することが可能となる。
【００５８】
なお、バスバー６５は、蓋体３１の上面３０よりも筐体内部側に設けられるので、筐体１０の枠体１２には、バスバー６５の第１の延在部６５ａを通すためのスリット６８ａ、および第２の延在部６５ｂを通すためのスリット６８ｂが設けられる（図２，図５）。
【００５９】
なお、この実施の形態では、バスバー６５は、蓋体３１の支持体６３を貫通するように設けられるものとしているが、蓋体３１の下面（筐体内部側の面）に沿うように配置されてもよい。この場合にも、バスバー６５の段差６６が当接する部位６７が段差６６の形状に応じて適宜設けられる。
【００６０】
この実施の形態では、バスバー６５の段差６６が当接する部位６７は、蓋体３１に設けられるものとしたが、そのような部位は、筐体１０に設けられてもよい。特に図示しないが、たとえば、筐体１０の枠体１２から筐体内部へ向かってバスバー６５を案内する案内路を枠体１２から延設し、その案内路に部位６７に相当する位置決め部を形成してもよい。
【００６１】
また、この実施の形態では、導出端子２１が蓋体３１の上部に引き出され、導出端子２２が筐体内部においてバスバー６５と接触するものとしたが、導出端子２１と導出端子２２とを入替えてもよい。すなわち、導出端子２２が蓋体３１の上部に引き出され、導出端子２１が筐体内部においてバスバー６５と接触するようにしてもよい。
【００６２】
筐体１０は、第２の面１２ａと、第３の面１２ｂとを有する。第２の面１２ａおよび第３の面１２ｂの各々は、筐体１０の周縁の一部に設けられ、一例として、この実施の形態では、第２の面１２ａは、蓋体３１のＸ軸正方向側に設けられ、第３の面１２ｂは、蓋体３１のＸ軸負方向側に設けられる。第２の面１２ａおよび第３の面１２ｂの各々は、筐体１０の第１の面（蓋体３１の上面３０）との間で段差を形成する。
【００６３】
筐体１０の第２の面１２ａ上に、出力端子１６が配置される。出力端子１６は筐体１０の内部において、電極パターン８ｅに電気的に接続される。電極パターン８ｅは、ワイヤによって、電極パターン８ｃに接続される。一方、筐体１０の第３の面１２ｂ上には、ソース端子１４ａ，１５ａおよびゲート端子１４ｂ，１５ｂが配置される。
【００６４】
蓋体３１の上面３０（筐体１０の主表面）に正極および負極双方の導出端子を引き出し、上面３０に沿ってバスバーが並設されるような従来レイアウトの場合には、筐体１０の主表面の面積を大きくしなければならない。この実施の形態においては、導出端子２２は、蓋体３１の上面３０に引き出されるのではなく、筐体内部において、導出端子２２の延びる方向と交差する方向に筐体外部に延びるバスバー６５と接触する。これにより、筐体１０の主表面の面積を縮小することができ、小型化された半導体モジュール１０１を実現することができる。
【００６５】
図７は、複数の半導体モジュール１０１が連結される様子を示した図である。この図７では、一例として、半導体モジュール１０１が３つ連結されることにより三相インバータ回路が構成される場合が示される。
【００６６】
図７とともに図１，図５を参照して、３つの半導体モジュール１０１は、Ｙ軸方向に沿って配設される。バスバー５１も、Ｙ軸方向に沿って配設され、３つの半導体モジュール１０１は、共通のバスバー５１に接続される。
【００６７】
Ｕ相に対応する半導体モジュール１０１（Ｕ相）のバスバー６５の第２の延在部６５ｂは、Ｖ相に対応する半導体モジュール１０１（Ｖ相）のバスバー６５の第１の延在部６５ａとネジ７０によって連結される。図５に示されるように、半導体モジュール１０１において、バスバー６５の第１の延在部６５ａと第２の延在部６５ｂとは、段差６６を有しているので、半導体モジュール１０１（Ｕ相）の第２の延在部６５ｂと、半導体モジュール１０１（Ｖ相）の第１の延在部６５ａとを重ね合わせることで容易に接続することができる。
【００６８】
同様に、半導体モジュール１０１（Ｖ相）のバスバー６５の第２の延在部６５ｂは、Ｗ相に対応する半導体モジュール１０１（Ｗ相）のバスバー６５の第１の延在部６５ａとネジ７０によって連結される。第１の延在部６５ａと第２の延在部６５ｂとは段差６６を有しているので、半導体モジュール１０１（Ｖ相）の第２の延在部６５ｂと、半導体モジュール１０１（Ｗ相）の第１の延在部６５ａとを重ね合わせることで容易に接続することができる。
【００６９】
図示されるように、Ｕ相用の半導体モジュール１０１と、Ｖ相用の半導体モジュール１０１と、Ｗ相用の半導体モジュール１０１とは、バスバー６５の構成が異なる。すなわち、Ｕ相用の半導体モジュール１０１とＷ相用の半導体モジュール１０１との間に接続されるＶ相用の半導体モジュール１０１については、第１の延在部６５ａおよび第２の延在部６５ｂの双方が筐体外部へ延びている。これに対して、Ｕ相用の半導体モジュール１０１については、第２の延在部６５ｂのみが筐体外部へ延びており、Ｗ相用の半導体モジュール１０１については、第１の延在部６５ａのみが筐体外部へ延びている。
【００７０】
したがって、半導体モジュール１０１について電気特性の検査等を行なった後、Ｕ相用、Ｖ相用およびＷ相用の各半導体モジュールの製品グループ間で良品数にばらつきが生じた場合に、バスバー６５を他相用のものに変更することによって半導体モジュール１０１のタイプを容易に変更可能であることが望ましい。この実施の形態では、蓋体３１の固定を解除することによってバスバー６５を取り外し可能に構成し、かつ、バスバー６５の位置決め部を設けることによってバスバー６５を容易に取り付け可能とすることで、半導体モジュール１０１のタイプを容易に変更可能としている。以下に、半導体モジュール１０１のタイプを変更する際の工程について説明する。
【００７１】
図８は、半導体モジュール１０１の組み立て後の断面図である。なお、この断面図は、図５の断面図に相当するものであるが、図５よりも概略的に示されている。図８を参照して、蓋体３１およびバスバー６５が組み付けられた後、導出端子２１の延在部２１ａは、蓋体３１に沿って折り曲げないでおく。蓋体３１は、ネジ４０ａ〜４０ｄ（図示せず）によって筐体の枠体１２に固定される。したがって、バスバー６５は、導出端子２２と接触している。
【００７２】
図９は、バスバー６５と導出端子２２との接触箇所近傍の拡大図である。図９を参照して、バスバー６５は、段差６６を有し、筐体に取り付けられた蓋体３１の部位６７に段差６６が当接している。バスバー６５が導出端子２２と接触する箇所には、導出端子２２の断面形状に合わせて凹部６９が形成されている。この凹部６９も、蓋体３１の部位６７と同様に、バスバー６５の取り付け位置を決定するための位置決め部を構成する。すなわち、バスバー６５の凹部６９に導出端子２２が嵌合することで、筐体に対するバスバー６５の取り付け位置が決まる。
【００７３】
再び図８を参照して、この状態で、半導体モジュール１０１の電気特性が測定され、製品検査が行なわれる。検査後、本半導体モジュール１０１は良品であるけれども、タイプ毎（すなわち、Ｕ相用、Ｖ相用、Ｗ相用）の良品数がばらついたために本半導体モジュール１０１を他のタイプに変更する必要が生じたものとする。
【００７４】
図１０は、蓋体３１の固定が解除された様子を示した図である。なお、この図１０は、上記の図８に対応するものである。図１０を参照して、ネジ４０ａ〜４０ｄ（図示せず）を外すことによって、蓋体３１の固定を解除し、蓋体３１を枠体１２から取り外すことができる。固定が解除された蓋体３１をＺ軸方向に動かすことによって、バスバー６５と導出端子２２との接触が解除される。
【００７５】
図１１は、半導体モジュール１０１からバスバー６５が取り出された様子を示した図である。なお、この図１１も、上記の図８に対応するものである。図１１を参照して、固定が解除された蓋体３１をＺ軸方向に動かしてバスバー６５と導出端子２２との接触を解除することによって、筐体からバスバー６５をＹ軸方向に抜き出すことができる。
【００７６】
半導体モジュール１０１の外部に取り出されたバスバー６５を、図のＰ１において切断し、その後半導体モジュール１０１に再び組み付けることによって、図７に示したＶ相用の半導体モジュール１０１をＵ相用の半導体モジュール１０１に変更することができる。また、半導体モジュール１０１の外部に取り出されたバスバー６５を、図のＰ２において切断し、その後半導体モジュール１０１に再び組み付けることによって、図７に示したＶ相用の半導体モジュール１０１をＷ相用の半導体モジュール１０１に変更することができる。
【００７７】
図１２は、Ｖ相用の半導体モジュール１０１の断面図である。図１３は、Ｕ相用の半導体モジュール１０１の断面図である。図１４は、Ｗ相用の半導体モジュール１０１の断面図である。図１２から図１４を参照して、各相モジュール用に成形されたバスバー６５が筐体に挿入され、ネジ４０ａ〜４０ｄ（図示せず）を締めることによって蓋体３１が枠体１２に固定される。その後、導出端子２１の延在部２１ａを蓋体３１に沿って折り曲げることによって、半導体モジュール１０１の組み立てが完成する。
【００７８】
図１５は、半導体モジュール１０１の等価回路図である。図１５を参照して、半導体モジュール１０１は、ＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、ソース端子１４ａ，１５ａと、ゲート端子１４ｂ，１５ｂと、導出端子２１，２２と、出力端子１６とを含む。
【００７９】
ＭＯＳトランジスタＭ１およびダイオードＤ１は、図６に示す半導体チップ１，２の等価的表現である。半導体チップ１，２の各々は、ＭＯＳトランジスタと、そのＭＯＳトランジスタに内蔵されるダイオードとを有する。図６に示されるように、半導体チップ１，２は電気的に並列に接続される。したがって、ＭＯＳトランジスタＭ１は、並列に接続された２つのＭＯＳトランジスタを表している。ダイオードＤ１は、２つのＭＯＳトランジスタにそれぞれ内蔵されるダイオードを表している。
【００８０】
ＭＯＳトランジスタＭ２およびダイオードＤ２は、図６に示す半導体チップ３，４の等価的表現である。半導体チップ３，４の構成は半導体チップ１，２の構成と同じであるので以後の説明は繰り返さない。
【００８１】
ＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２は、導出端子２１と導出端子２２との間に電気的に直列に接続される。導出端子２１は、ＭＯＳトランジスタＭ１のドレイン電極に電気的に接続される。導出端子２２は、ＭＯＳトランジスタＭ２のソース電極に電気的に接続される。導出端子２１および導出端子２２は、それぞれ正極および負極に相当する。
【００８２】
出力端子１６は、ＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２の接続点に接続される。なおＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２の接続点とは、図６に示される電極パターン８ｃに相当する。
【００８３】
さらに、ソース端子１４ａ，１５ａは、ＭＯＳトランジスタＭ１のソース電極およびＭＯＳトランジスタＭ２のソース電極にそれぞれ接続される。ゲート端子１４ｂ，１５ｂは、ＭＯＳトランジスタＭ１のゲート電極およびＭＯＳトランジスタＭ２のゲート電極にそれぞれ接続される。
【００８４】
半導体チップ１，３（または半導体チップ２，４）のみによって図１５に示す回路を構成することも可能である。また、半導体モジュール１０１に含まれる回路（図１５に示す回路）の数が複数でもよい。たとえば図１５に示す回路の数が２つであれば、半導体モジュール１０１は単相インバータ回路を実現することができる。たとえば図１５に示す回路の数が３つであれば、半導体モジュール１０１は三相インバータ回路を実現することもできる。
【００８５】
図１６は、本発明の実施の形態による半導体モジュール１０１の小型化の効果を説明するための図である。図１６を参照して、半導体モジュール２０１は、筐体２１０と、導出端子２２１，２２２と、出力端子２１６と、入力端子２１４とを有する。導出端子２２１，２２２、出力端子２１６、および入力端子２１４は、それぞれ本発明の実施の形態に係る半導体モジュール１０１の導出端子２１，２２、出力端子１６、およびゲート端子１４ｂに対応する。
【００８６】
半導体モジュール２０１では、導出端子２２１，２２２および出力端子２１６が平面的に配置される。導出端子２２１，２２２および出力端子２１６がＸ軸に沿って筐体２１０の主表面に並べられる。
【００８７】
半導体モジュール２０１の筐体２１０の主表面は、導出端子２２１，２２２の各々にバスバーを接続するためのスペースを確保するだけの面積を有する必要がある。したがって、半導体チップの面積の縮小、あるいは半導体チップの数の削減によって、半導体チップの実装面積（基板６の面積）の縮小が可能であっても、半導体モジュール２０１の場合には、筐体２１０のサイズを小さくすることが難しい。
【００８８】
一方、本発明の実施の形態によれば、導出端子２２は、筐体内部においてバスバー６５と接触するように設けられ、筐体１０に設けられるスリットを通じてバスバー６５が筐体外部へ引き出される。したがって、筐体１０の主表面の面積を小さくすることができ、その結果、半導体モジュール１０１の小型化を実現することができる。
【００８９】
なお、上記の実施の形態においては、筐体１０に対するバスバー６５の取り付け位置を決定するものとして、バスバー６５の段差６６が当接する部位６７と、バスバー６５に形成される凹部６９とが設けられるものとしたが、部位６７および凹部６９のいずれか一方のみを設けるようにしてもよい。
【００９０】
なお、特に図示しないが、上記の実施の形態において、筐体１０の主表面に引き出される導出端子２１と、出力端子１６との空間距離および沿面距離が確保される場合には、第２の面１２ａを形成することなく、筐体１０の主表面に出力端子１６を引き出してもよい。同様に、筐体１０の主表面に引き出される導出端子２１と、ソース端子１４ａ，１５ａおよびゲート端子１４ｂ，１５ｂとの空間距離および沿面距離が確保される場合には、第３の面１２ｂを形成することなく、ソース端子１４ａ，１５ａおよびゲート端子１４ｂ，１５ｂを筐体１０の主表面に引き出してもよい。
【００９１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９２】
１〜４  半導体チップ、１ａ，２ａ，３ａ，４ａ  ソース電極、１ｂ，２ｂ，３ｂ，４ｂ  ゲート電極、６  基板、７  絶縁板、８ａ〜８ｅ，９  電極パターン、１０，２１０  筐体、１１  ベース、１２  枠体、１２ａ  第２の面、１２ｂ  第３の面、１４ａ，１５ａ  ソース端子、１４ｂ，１５ｂ  ゲート端子、１６，２１６  出力端子、１８ａ，１８ｂ  支持部、２０  開口部、２１，２２１，２２，２２２  導出端子、２１ａ  延在部、２１ｂ  引出部、２６，４０ａ〜４０ｄ，７０  ネジ、２８  封止樹脂、３０  上面、３１  蓋体、４１ａ〜４１ｄ  ネジ穴、５１，６５  バスバー、６２，６３  支持体、６４  開口、６５ａ  第１の延在部、６５ｂ  第２の延在部、６６  段差、６７  部位、６８ａ，６８ｂ  スリット、６９  凹部、１０１，２０１  半導体モジュール、２１４  入力端子、Ｄ１，Ｄ２  ダイオード、Ｍ１，Ｍ２  ＭＯＳトランジスタ。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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