(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換回路を構成する複数のトランジスタと、
前記複数のトランジスタが搭載される基板と、
前記複数のトランジスタが搭載された前記基板を収容するケースと、
前記電力変換回路に入力用電力を供給する第１及び第２の入力端子と、
前記電力変換回路からの出力電力を取り出すための出力端子と、
を備え、
前記ケースの内部空間は、前記基板の厚さ方向に実質的に直交する所定方向に沿って第１領域及び第２領域を有し、
前記第１領域に樹脂部が設けられており、
前記電力変換回路は、前記樹脂部内に埋設されており、
前記第１及び第２の入力端子並びに前記出力端子の一端は、前記ケースにおける前記第２領域側から前記ケースの外部に引き出されており、
前記ケースは、
前記第２領域側に位置しており前記所定方向に交差する第１壁部と、
前記基板における前記複数のトランジスタが搭載される側と対向すると共に、前記第１壁部と交差する第２壁部と、
を有し、
前記第１及び第２の入力端子の一端は、前記第１壁部から前記ケースの外部に引き出されており、
前記出力端子の一端は、前記第２壁部から前記ケースの外部に引き出されている、
半導体モジュール。
【請求項２】
前記基板に熱的に接触しており前記基板に対して前記電力変換回路と反対側に設けられる放熱部材を更に備え、
前記放熱部材の前記基板と反対側は前記ケースから露出している、
請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体モジュールと、
鉛直方向に延在しており、前記半導体モジュールに電気的に接続されるコンデンサと、
を備え、
前記コンデンサは、
前記コンデンサの上端に設けられ前記第１の入力端子に電気的に接続される第１端子と、
前記上端に設けられ前記第２の入力端子に電気的に接続される第２端子と、
を有し、
前記半導体モジュールは、前記所定方向が鉛直方向に実質的に平行な状態で前記コンデンサの側方に配置され、
前記内部空間の前記第１領域は、鉛直方向において前記第２領域より下側に位置している、
半導体モジュールユニット。
【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及び半導体モジュールユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、インバータ等に利用できる半導体モジュール（半導体装置）が開示されている。この半導体モジュールでは、放熱体に筒状の外装ケースが設けられることによって、収容部が形成されている。この収容部内には、セラミックス基板と、セラミックス基板に接している金属部材と、金属部材上に搭載された半導体素子及びチップ部品などの電子部品が設けられており、収容部には、絶縁樹脂が充填されている。上記半導体モジュールでは、電子部品に、電極が接続され、電極は、外装ケースにおいてセラミックス基板と反対側から外装ケース外に引き出されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５１０１９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１記載の半導体モジュールが例えばパワーデバイスとして利用される場合、通常、コンデンサと組み合わせて使用される。パワーデバイスとしての半導体モジュールに利用されるコンデンサは、比較的大きく、一方向に延在しているものが多い。このようなコンデンサと半導体モジュールとを組み合わせる際には、半導体モジュールに含まれるセラミックス基板（又は金属部材）の厚さ方向を鉛直方向に一致させた状態で半導体モジュールをコンデンサの側方に配置することが一般的である。以下、このような配置状態を半導体モジュールの横置き状態と称す。コンデンサの延在方向において、半導体モジュールの厚さは、通常、コンデンサの延在方向の長さより短い。半導体モジュールが有するセラミックス基板には放熱のためにヒートシンクが設けられることから、コンデンサと組み合わされた半導体モジュールの鉛直下方の領域はヒートシンクの配置領域として利用されていた。
【０００５】
近年、半導体モジュールの小型化、薄型化及び効率化が図られている。半導体モジュールの効率化が図られると、半導体モジュールに使用されるヒートシンクのサイズも小型化され得る。
【０００６】
このように半導体モジュールの小型化等が図れても、半導体モジュールを横置きしている限り、半導体モジュールの幅方向に対する半導体モジュールの設置領域は存在するため、省スペース化という観点では、半導体モジュールの小型化及び薄型化のメリットが活かしにくい。
【０００７】
これを解決するためには、半導体モジュールを縦置きすることが考えられる。しかしながら、半導体モジュールを縦置きした状態では、モジュール内の樹脂が、経年劣化により軟化すると、ケースから端子を引き出すスリットなどから軟化した樹脂が漏れ出たりして、半導体モジュールの信頼性が低下する恐れがある。
【０００８】
そこで、本発明は、縦置きにしても信頼性を維持可能な半導体モジュール及び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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面に係る半導体モジュールは、電力変換回路を構成する複数のトランジスタと、上記複数のトランジスタが搭載される基板と、上記複数のトランジスタが搭載された上記基板を収容するケースと、上記電力変換回路に入力用電力を供給する第１及び第２の入力端子と、上記電力変換回路からの出力電力を取り出すための出力端子と、を備え、上記ケースの内部空間は、上記基板の厚さ方向に実質的に直交する所定方向に沿って第１領域及び第２領域を有し、上記第１領域に樹脂部が設けられており、上記電力変換回路は、上記樹脂部内に埋設されており、上記第１及び第２の入力端子並びに上記出力端子の一端は、上記ケースにおける上記第２領域側から上記ケースの外部に引き出されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、縦置きにしても信頼性を維持可能な半導体モジュール及び半導体モジュールユニットを提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、一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ための図面である。
【図２】図２は、図１に示した半導体モジュールユニットを、半導体モジュールユニット側から見た図面である。
【図３】図３（ａ）は、一実施形態に係る半導体モジュールを縦置きした状態の正面図であり図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した半導体モジュールの上面図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）に示した半導体モジュールの側面図である。
【図４】図４は、図３（ｂ）のＩＶ―ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】図５は、図３（ａ）に示した半導体モジュールにおいて、ケースを構成するカバー部を外した状態の模式図である。
【図６】図６は、図５のＶＩ―ＶＩ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図面の説明において、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
［本発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
【００１４】
本発明の一側面に係る半導体モジュールは、電力変換回路を構成する複数のトランジスタと、上記複数のトランジスタが搭載される基板と、上記複数のトランジスタが搭載された上記基板を収容するケースと、上記電力変換回路に入力用電力を供給する第１及び第２の入力端子と、上記電力変換回路からの出力電力を取り出すための出力端子と、を備え、上記ケースの内部空間は、上記基板の厚さ方向に実質的に直交する所定方向に沿って第１領域及び第２領域を有し、上記第１領域に樹脂部が設けられており、上記電力変換回路は、上記樹脂部内に埋設されており、上記第１及び第２の入力端子並びに上記出力端子の一端は、上記ケースにおける上記第２領域側から上記ケースの外部に引き出されている。
【００１５】
上記構成では、第１及び第２の入力端子の一端がケースの外部に引き出されている。よって、ケース内に収容されたトランジスタによって構成される電力変換回路に、入力用電力を供給できる。出力端子の一端もケースの外部に引き出されているので、電力変換回路の出力電力を出力端子から取り出せる。上記ケースの内部空間が有する第１領域に樹脂部が形成されており、上記電力変換回路は、上記樹脂部内に埋設されている。そして、上記第１及び第２の入力端子並びに上記出力端子の一端は、上記ケースにおける上記第２領域側から上記ケースの外部に引き出されている。よって、上記所定方向が鉛直方向に実質的に平行であり、第１領域が鉛直方向において第２領域より下側に位置するように、半導体モジュールを縦置きすれば、樹脂部が仮に経年劣化しても、半導体モジュールから漏れにくい。そのため、半導体モジュールを縦置きしても信頼性を維持可能である。
【００１６】
一形態に係る半導体モジュールは、上記基板に熱的に接触しており上記基板に対して上記電力変換回路と反対側に設けられる放熱部材を更に備え、上記放熱部材の上記基板と反対側は上記ケースから露出していてもよい。これにより、半導体モジュールの放熱性を向上可能である。
【００１７】
上記ケースは、上記第２領域側に位置しており上記所定方向に交差する第１壁部と、上記基板における上記複数のトランジスタが搭載される側と対向すると共に、上記第１壁部と交差する第２壁部と、を有し、上記第１及び第２の入力端子の一端は、上記第１壁部から上記ケースの外部に引き出されており、上記出力端子の一端は、上記第２壁部から上記ケースの外部に引き出されていてもよい。
【００１８】
この構成では、第１及び第２の入力端子の一端と、出力端子の一端とが異なる壁部から引き出されている。そのため、例えば、半導体モジュールが小型化しても、第１及び第２の入力端子の一端と、出力端子との絶縁距離を確保可能である。
【００１９】
本発明の他の側面に係る半導体モジュールユニットは、上記半導体モジュールと、鉛直方向に延在しており、上記半導体モジュールに電気的に接続されるコンデンサと、を備え、上記コンデンサは、上記コンデンサの上端に設けられ上記第１の入力端子に電気的に接続される第１端子と、上記上端に設けられ上記第２の入力端子に電気的に接続される第２端子と、を有し、上記半導体モジュールは、上記所定方向が鉛直方向に実質的に平行な状態で上記コンデンサの側方に配置され、上記内部空間の上記第１領域は、鉛直方向において上記第２領域より下側に位置している。
【００２０】
半導体モジュールとコンデンサを上記のように電気的に接続することで、半導体モジュール内の電力変換回路に対して安定した電力を供給可能である。また、上記構成では、半導体モジュールは、上記所定方向が鉛直方向に実質的に平行である縦置き状態でコンデンサに対して配置されている。このように、縦置きされても、樹脂部が設けられている第１領域が第２領域より鉛直下方に配置されているため、樹脂部が経年劣化しても、樹脂がケースから漏れにくい。その結果、半導体モジュール及びコンデンサを縦置きにしても信頼性を維持可能である。
【００２１】
［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、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及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。図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２２】
図１及び図２に模試的に示した半導体モジュールユニット１は、半導体モジュール２と、コンデンサ３とを備え、インバータ装置といった電力変換装置として機能する。半導体モジュールユニット１は、産業機械、電車、電気自動車及び家電（例えばエアコン）などに利用され得る。半導体モジュール２とコンデンサ３とは、導電部材４で電気的に接続される。導電部材４の形状の例は、板状であるが、半導体モジュール２とコンデンサ３とを電気的に接続できれば限定されない。
【００２３】
半導体モジュール２は、ケース１０を有する。ケース１０内には回路基板（基板）２０が設けられており、回路基板２０上には、電力変換回路を構成する複数のトランジスタＴｒが搭載されている。半導体モジュール２のケース１０からは、上記電力変換回路に入力用電力（例えば、直流電圧）を供給するための第１の入力端子３１及び第２の入力端子３２、電力変換回路Ｃからの出力電力（例えば交流電圧）を出力するための出力端子３３が引き出されている。以下の説明では、入力用電力は、直流電圧であり、出力電力は、交流電圧である。
【００２４】
コンデンサ３は、一方向に延在した柱状を呈する。コンデンサ３の延在方向から見た場合の形状の例は円形であるが、矩形及び正方形といった四角形でもよい。コンデンサ３は、その延在方向が鉛直方向に実質的に一致するように配置されている。コンデンサ３の例は、高耐圧コンデンサである。コンデンサ３は、一対の電極間に誘電体が配置された公知の構成を取り得る。コンデンサ３は、鉛直方向における上端３ａに外部接続用の第１端子４１及び第２端子４２が設けられている。第１端子４１は、上記一対の電極の一方に電気的に接続されており、第２端子４２は、上記一対の電極の他方に電気的に接続されている。本実施形態では、第１端子４１及び第２端子４２には、導電部材４を第１端子４１及び第２端子４２に接続するために、雄ネジ部が形成されている。
【００２５】
以下、説明の便宜のため、コンデンサ３の延在方向をＺ方向と称し、Ｚ方向に直交する２つの方向をＸ方向及びＹ方向と称す。Ｘ方向及びＹ方向は直交している。Ｚ方向が鉛直方向に対応する。
【００２６】
図１及び図２に示したように、半導体モジュール２はコンデンサ３の側方において、回路基板２０の厚さ方向が鉛直方向に直交する状態で配置される。このような半導体モジュール２の配置を、本明細書では、半導体モジュール２の縦置きと称す。半導体モジュール２の第１の入力端子３１と、コンデンサ３の第１端子４１とが導電部材４で接続され、第２の入力端子３２とコンデンサ３の第２端子４２とが導電部材４で接続される。導電部材４の一端部と第１の入力端子３１とはボルトＢ及びナットＮにより締結され得る。同様に、導電部材４の一端部と第２の入力端子３２とはボルトＢ及びナットＮにより締結され得る。導電部材４の他端部と第１端子４１とは、第１端子４１の雄ネジ部にナットＮを螺合させることで締結され得る。同様に、導電部材４の他端部と第２端子４２とは、第２端子４２の雄ネジ部にナットＮを螺合させることで締結され得る。
【００２７】
次に、図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）及び図４〜図６を利用して半導体モジュール２について詳細に説明する。
【００２８】
図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示したように、半導体モジュール２は、回路基板２０と、複数のトランジスタＴｒと、ケース１０と、第１の入力端子３１、第２の入力端子３２、出力端子３３及び制御端子３４，３５を備える。半導体モジュール２は、予備端子３６，３７を備えてもよい。半導体モジュール２は、図３（ｃ）及び図６に示したように放熱部材５０を更に備えてもよい。以下では、断らない限り、予備端子３６，３７及び放熱部材５０を備えた半導体モジュール２について、半導体モジュール２を縦置きした状態に基づいて説明する。
【００２９】
図５及び図６に示したように、回路基板２０は、絶縁基板２１を有する。絶縁基板２１は例えばセラミックス基板である。絶縁基板２１の材料の例は、ＡｌＮ、ＳｉＮ及びＡｌ２Ｏ３を含む。絶縁基板２１の厚さ方向から見た形状は限定されないが、例えば、図５に示したように、矩形である。図５は、回路基板２０及び回路基板２０に搭載された複数のトランジスタＴｒ等を説明するための図面であり、ケース１０が有するカバー部１２（後述）を外した状態であって、樹脂部Ｒ（後述）、第１の入力端子３１、第２の入力端子３２、出力端子３３、制御端子３４，３５及び予備端子３６，３７を省略した状態を示している。
【００３０】
絶縁基板２１の表面には、配線パターン２２が設けられている。配線パターン２２は、複数のトランジスタＴｒの電気的な接続に使用される。配線パターン２２は、互いに絶縁された第１〜第７の導電パターン２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇを含む。絶縁基板２１が矩形である場合、第１〜第７の導電パターン２２ａ〜２２ｇは、例えば、絶縁基板２１の長手方向に延びており、互いに平行に離間して配置され得る。第１〜第７の導電パターン２２ａ〜２２ｇの例は金属層である。第１〜第７の導電パターン２２ａ〜２２ｇの材料は、導電性を有する材料であればよいが、例えば、銅である。
【００３１】
複数のトランジスタＴｒは、回路基板２０上に実装される。トランジスタＴｒの材料の例は、ＳｉＣ及びＧａＮ等のワイドバンドギャップ半導体及びＳｉを含む。トランジスタＴｒの例は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）でもよいし、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）でもよい。以下、断らない限り、トランジスタＴｒは、ＭＯＳＦＥＴである。
【００３２】
トランジスタＴｒは、縦型トランジスタであり、図５及び図６に示したように、第１の上部電極ＳＰと、第２の上部電極ＧＰと、下部電極ＤＰとを有する。第１の上部電極ＳＰ及び下部電極ＤＰのそれぞれは、トランジスタＴｒに電圧を供給するための第１及び第２の主電極である。第２の上部電極ＧＰは、トランジスタＴｒに制御信号（或いは制御電圧）を供給するための制御電極である。トランジスタＴｒは、第２の上部電極ＧＰに印加される制御信号に応じて第１の上部電極ＳＰ及び下部電極ＤＰ間の導通状態が制御される。トランジスタＴｒは横型トランジスタでもよい。
【００３３】
トランジスタＴｒがＭＯＳＦＥＴである場合、第１の上部電極ＳＰ、第２の上部電極ＧＰ及び下部電極ＤＰは、それぞれソース電極、ゲート電極及びドレイン電極に対応する。トランジスタＴｒがＩＧＢＴである場合、第１の上部電極ＳＰ、第２の上部電極ＧＰ及び下部電極ＤＰはそれぞれ、エミッタ電極、ゲート電極及びコレクタ電極に対応する。
【００３４】
複数のトランジスタＴｒは、配線パターン２２を介して適宜電気的に接続されることで、電力変換回路Ｃを構成する。本実施形態において、電力変換回路Ｃは、単層インバータ回路である。複数のトランジスタＴｒのうち、電力変換回路Ｃにおける上アームを構成するトランジスタＴｒを第１のトランジスタＴｒ１と称し、下アームを構成するトランジスタＴｒを第２のトランジスタＴｒ２と称す。本実施形態では、半導体モジュール２が３個の第１のトランジスタＴｒ１及び３個の第２のトランジスタＴｒ２を有する形態について例示しているが、第１のトランジスタＴｒ１及び第２のトランジスタＴｒ２の数は３個に限定されず、それぞれ１個ずつあればよい。
【００３５】
図５に示した形態では、第１のトランジスタＴｒ１は、第１のトランジスタＴｒ１の下部電極ＤＰ（図６参照）が電気的に第１の導電パターン２２ａに接続されるように第１の導電パターン２２ａ上に搭載されており、第２のトランジスタＴｒ２は、第２のトランジスタＴｒ２の下部電極ＤＰが電気的に第２の導電パターン２２ｂに接続されるように第２の導電パターン２２ｂ上に搭載されている。
【００３６】
第１のトランジスタＴｒ１の第１の上部電極ＳＰは、ワイヤＷ１を介して第２の導電パターン２２ｂに接続されている。これにより、第１のトランジスタＴｒ１の第１の上部電極ＳＰと、第２のトランジスタＴｒ２の下部電極ＤＰとが電気的に接続されている。換言すれば、第１及び第２のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２が電気的に直列接続されている。第１のトランジスタＴｒ１の第１の上部電極ＳＰは、第４の導電パターン２２ｄにもワイヤＷ２を介して接続されている。
【００３７】
第２のトランジスタＴｒ２の第１の上部電極ＳＰは、ワイヤＷ３を介して第３の導電パターン２２ｃに接続されていると共に、ワイヤＷ４を介して第５の導電パターン２２ｅにも接続されている。
【００３８】
第１のトランジスタＴｒ１の第２の上部電極ＧＰは、第１のトランジスタＴｒ１の第１の上部電極ＳＰと絶縁されており、ワイヤＷ５を介して第６の導電パターン２２ｆに接続されている。第２のトランジスタＴｒ２の第２の上部電極ＧＰは、第２のトランジスタＴｒ２の第１の上部電極ＳＰと絶縁されており、ワイヤＷ６を介して第７の導電パターン２２ｇに接続されている。
【００３９】
上記配線構造では、複数の第１のトランジスタＴｒ１は並列接続されており、複数の第２のトランジスタＴｒ２は並列接続されている。したがって、電力変換回路Ｃに、大きな電流を流し得る。
【００４０】
図６に示したように、絶縁基板２１の裏面（表面と反対側の面）には、放熱部材５０が設けられる。一実施形態において、裏面と放熱部材５０との間には、放熱層２３が設けられてもよい。放熱層２３の材料の例は、銅である。図６では、ワイヤＷ１〜Ｗ６の図示は省略している。
【００４１】
放熱部材５０は、放熱板５１と、ヒートシンク５２とを有する。放熱板５１及びヒートシンク５２の材料は、熱伝導性が高い材料から構成される。放熱板５１及びヒートシンク５２の材料の例は、銅及びアルミであるが、公知の放熱用の材料であればよい。ヒートシンク５２は、板状の支持体５２ａと、その外面に設けられた複数のフィン５２ｂを有する。複数のフィン５２ｂは、並列に配置されており、ヒートシンク５２は、櫛状を呈する。ヒートシンク５２は、支持体５２ａが放熱板５１に接合されることによって放熱板５１に固定されている。放熱板５１は、絶縁基板２１の裏面に直接又は図６に例示したように放熱層２３を介して絶縁基板２１に固定されている。
【００４２】
複数のトランジスタＴｒが搭載された回路基板２０は、ケース１０に収容されている。ケース１０は、図４に示したように、支持板１１と、カバー部１２とを有する。カバー部１２が支持板１１に取り付けられることによって、複数のトランジスタＴｒが搭載された回路基板２０を収容する内部空間（収容空間）６０が形成されている。
【００４３】
内部空間６０は、第１領域６１と第２領域６２とを有する。第１領域６１及び第２領域６２は、回路基板２０の厚さ方向に直交する所定方向（図４のＺ方向）に沿って第１領域６１及び第２領域６２の順に設けられている。具体的には、半導体モジュール２の縦置き状態で、鉛直方向において、第２領域６２が第１領域６１の上側に位置するように、第１及び第２領域６１，６２は配置される。
【００４４】
支持板１１は回路基板２０を支持するための壁部であり、半導体モジュール２が縦置きにされた状態において半導体モジュール２の側壁に対応する。支持板１１の材料の例は樹脂であり、樹脂の例は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）及びＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などの熱可塑性樹脂である。支持板１１は、図４及び図６に示したように、放熱部材５０において回路基板２０と反対側（すなわち、ヒートシンク５２）をケース１０外部に露出させるために開口部１１ａを有する。本実施形態では、開口部１１ａの内壁面が段差部を有しており、段差部に放熱板５１を固定することで、回路基板２０が支持板１１に支持されている。
【００４５】
図３（ａ）〜図３（ｃ）及び図４に示したように、カバー部１２は、カバー本体部１３と、７個の端子台１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｄ，１４Ｃ，１４Ｅ，１４Ｆ，１４Ｇとを有する。カバー本体部１３及び端子台１４Ａ〜１４Ｇの材料の例は、支持板１１で例示した樹脂と同様の樹脂で有り得る。
【００４６】
カバー本体部１３は、壁板（第２壁部）１３１と、壁板１３１に立設された４つの壁板１３２，１３３，１３４，１３５を有し、有底筒状を呈する。壁板１３１は、その厚さ方向からみた場合、矩形又は正方形といった四角形状を呈し、４つの壁板１３２，１３３，１３４，１３５は、壁板１３１の縁部から立設されている。本実施形態において、壁板（第１壁部）１３２と壁板１３３とは対向しており、壁板１３４と壁板１３５とは対向している。
【００４７】
カバー本体部１３は、カバー本体部１３の開口を支持板１１で塞ぐように、支持板１１に取り付けられている。よって、有底筒状のカバー本体部１３の底部に対応する壁板１３１は、回路基板２０においてトランジスタＴｒが搭載される側及び支持板１１と対向する壁部である。半導体モジュール２の縦置き状態において、壁板１３１，１３４，１３５は、側壁に対応し、壁板１３２は天壁に対応し、壁板１３３は底壁に対応する。カバー本体部１３は、支持板１１に接着剤で支持板１１に取り付けられてもよいし、ネジ止めされてもよい。
【００４８】
端子台１４Ａは、第１の入力端子３１を支持するための部材であり、端子台１４Ｂは、第２の入力端子３２を支持するための部材である。端子台１４Ａ，１４Ｂは、壁板１３２に設けられた開口部１３２ａ，１３２ｂを塞ぐようにカバー部１２に取り付けられている。本実施形態では、開口部１３２ａ，１３２ｂの内壁面に段差部が形成されており、段差部で端子台１４Ａ，１４Ｂを支持している。開口部１３２ａ，１３２ｂは、例えば、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示したように、Ｙ方向に離間して形成されている。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示したＹ方向は、回路基板２０の厚さ方向及び鉛直方向（又は、第１領域６１及び第２領域６２の配置方向）に直交する方向である。端子台１４Ａ，１４Ｂは、カバー本体部１３に接着剤で固定されてもよいし、ネジ止めされてもよい。端子台１４Ａ，１４Ｂの形状は、開口部１３２ａ，１３２ｂに嵌る形状であれば限定されない。
【００４９】
端子台１４Ａ，１４Ｂには、第１及び第２の入力端子３１，３２を通すためのスリットＳ１，Ｓ２が形成されている。スリットＳ１，Ｓ２は、端子台１４Ａ，１４Ｂの厚さ方向（又は壁板１３２の厚さ方向）に端子台１４Ａ，１４Ｂを貫通しており、スリットＳ１，Ｓ２の幅は、第１及び第２の入力端子３１，３２の幅と実質的に同じである。
【００５０】
端子台１４Ｃは、出力端子３３を支持するための部材であり、端子台１４Ｄ，１４Ｅは、制御端子３４，３５を支持するための部材であり、端子台１４Ｆ，１４Ｇは、予備端子３６，３７を支持するための部材である。端子台１４Ｃ〜１４Ｇは、壁板１３１において、第２領域６２を構成する部分（又は第２領域６２側）に、端子台１４Ｃ〜１４Ｇに対応して設けられた開口部１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄ，１３１ｅを塞ぐように壁板１３１に取り付けられている。本実施形態では、開口部１３１ａ〜１３１ｅの内壁面に段差部が形成されており、その段差部で端子台１４Ｃ〜１４Ｇを支持している。開口部１３１ａ〜１３１ｅは、例えば、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示したように、Ｙ方向に離間して形成されている。端子台１４Ｃ〜１４Ｇは、カバー本体部１３に接着剤で固定されてもよいし、ネジ止めされてもよい。端子台１４Ｃ〜１４Ｇの形状は、開口部１３１ａ〜１３１ｅに嵌る形状であれば限定されない。
【００５１】
端子台１４Ｃには、出力端子３３を通すためのスリットＳ３が形成されている。スリットＳ３は、端子台１４Ｃの厚さ方向（又は壁板１３１の厚さ方向）に端子台１４Ｃを貫通しており、スリットＳ３の幅は、出力端子３３の幅と実質的に同じである。
【００５２】
同様に、端子台１４Ｄ，１４Ｅには、制御端子３４，３５を通すためのスリットＳ４，Ｓ５が形成されている。スリットＳ４，Ｓ５は、端子台１４Ｄ，１４Ｅの厚さ方向（又は壁板１３１の厚さ方向）に端子台１４Ｄ，１４Ｅを貫通しており、スリットＳ４，Ｓ５の幅は、対応する制御端子３４，３５の幅と実質的に同じである。
【００５３】
同様に、端子台１４Ｆ，１４Ｇには、予備端子３６，３７を通すためのスリットＳ６，Ｓ７が形成されている。スリットＳ６，Ｓ７は、端子台１４Ｆ，１４Ｇの厚さ方向（又は壁板１３１の厚さ方向）に端子台１４Ｆ，１４Ｇを貫通しており、スリットＳ６，Ｓ７の幅は、対応する予備端子３６，３７の幅と実質的に同じである。
【００５４】
第１及び第２の入力端子３１，３２は、電力変換回路Ｃに直流電圧を供給するための一対の入力端子である。具体的には、第１の入力端子３１及び第２の入力端子３２は正電圧及び負電圧をそれぞれ供給するための端子である。第１及び第２の入力端子３１，３２は、例えば、板状の導電部材である。第１及び第２の入力端子３１，３２の例はバスバーである。
【００５５】
第１及び第２の入力端子３１，３２の一端は、端子台１４Ａ，１４ＢのスリットＳ１，Ｓ２を通ってケース１０外部に引き出されている。第１及び第２の入力端子３１，３２の一端には、ボルトＢを通すための挿通孔が形成されている。第１の入力端子３１の他端は、ケース１０内において、第１の導電パターン２２ａに接続されており、第２の入力端子３２の他端は、ケース１０内において、第３の導電パターン２２ｃに接続されている。これにより、第１の入力端子３１を介して複数の第１のトランジスタＴｒ１の下部電極ＤＰに正電圧を印加できると共に、第２の入力端子３２を介して複数の第２のトランジスタＴｒ２の第１の上部電極ＳＰに負電圧を印加できる。
【００５６】
出力端子３３は、電力変換回路Ｃからの出力電圧を取り出すための端子である。出力端子３３は、第１及び第２の入力端子３１，３２と同様の導電部材（例えば、バスバー）であり得る。出力端子３３の一端は、端子台１４ＣのスリットＳ３を通ってケース１０外部に引き出されている。出力端子３３の一端には、例えば、外部接続のためのボルトを通すための挿通孔が形成されていてもよい。出力端子３３の他端は、ケース１０内において、第２の導電パターン２２ｂに接続されている。これにより、直列接続された第１のトランジスタＴｒ１と第２のトランジスタＴｒ２の接続部から出力電圧を、出力端子３３を介して取り出し得る。
【００５７】
制御端子３４は、複数のトランジスタＴｒのうち上アームを構成する複数の第１のトランジスタＴｒ１の第２の上部電極ＧＰに制御信号を供給するための端子であり、制御端子３５は、複数のトランジスタＴｒのうち下アームを構成する複数の第２のトランジスタＴｒ２の第２の上部電極ＧＰに制御信号を供給するための端子である。すなわち、制御端子３４は、上アーム側の制御信号を電力変換回路Ｃに供給するための端子であり、制御端子３５は、下アーム側の制御信号を電力変換回路Ｃに供給するための端子である。制御端子３４，３５は、第１及び第２の入力端子３１，３２と同様の導電部材（例えば、バスバー）であり得る。
【００５８】
制御端子３４，３５の一端は、端子台１４Ｄ，１４ＥのスリットＳ４，Ｓ５を通ってケース１０外部に引き出されている。制御端子３４，３５の一端には、例えば、外部接続のためのボルトを通すための挿通孔が形成されていてもよい。制御端子３４，３５の他端は、ケース１０内において、第６の導電パターン２２ｆ及び第７の導電パターン２２ｇに接続されている。これにより、制御端子３４を介して複数の第１のトランジスタＴｒ１に制御信号を供給できると共に、制御端子３５を介して複数の第２のトランジスタＴｒ２に制御信号を供給できる。
【００５９】
予備端子３６は、第１のトランジスタＴｒ１の第１の上部電極ＳＰの電圧（或いは電位）を取り出すための端子であり、予備端子３７は、第２のトランジスタＴｒ２の第１の上部電極ＳＰの電圧（或いは電位）を取り出すための端子である。予備端子３６，３７は、第１及び第２の入力端子３１，３２と同様の導電部材（例えば、バスバー）であり得る。予備端子３６，３７から取り出された電圧（或いは電位）は、例えば、第１及び第２のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２に供給する制御信号を生成するために使用される。
【００６０】
予備端子３６，３７の一端は、端子台１４Ｆ，１４ＧのスリットＳ６，Ｓ７を通ってケース１０外部に引き出されている。予備端子３６，３７の一端には、例えば、外部接続のためのボルトを通すための挿通孔が形成されていてもよい。予備端子３６，３７の他端は、ケース１０内において、第４の導電パターン２２ｄ及び第５の導電パターン２２ｅに接続されている。これにより、予備端子３６を介して第１のトランジスタＴｒ１の第１の上部電極ＳＰの電圧（或いは電位）を取り出せ、予備端子３７を介して第２のトランジスタＴｒ２の第１の上部電極ＳＰの電圧（或いは電位）を取り出し得る。
【００６１】
図１及び図２に示した形態では、第１及び第２の入力端子３１，３２の一端は、壁板１３２の厚さ方向に延びているが、第１及び第２の入力端子３１，３２の一端は端子台１４Ａ，１４Ｂの表面側に折り曲げられてもよい。この場合、端子台１４Ａ，１４Ｂの表面には、例えば、ナットＮを収容するための凹部が形成されてもよい。同様に、出力端子３３、制御端子３４，３５及び予備端子３６，３７の一端は、半導体モジュール２を外部接続する際に、対応する端子台１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅ，１４Ｆ，１４Ｇの表面側に折り曲げられてもよく、端子台１４Ｃ〜１４Ｇの表面には、例えば、ナットを収容するための凹部が形成されてもよい。
【００６２】
図４に示したように、半導体モジュール２において、ケース１０の内部空間６０のうち第１領域６１には、樹脂が充填されることによって樹脂部Ｒが形成されている。樹脂部Ｒを構成する樹脂の例は、シリコーンゲルである。樹脂部Ｒは、樹脂硬化物である。樹脂部Ｒは、半導体モジュール２が縦置きされた状態で、スリットＳ３〜Ｓ７より鉛直下方に位置するように形成されている。換言すれば、第１領域６１は、半導体モジュール２が縦置きされた状態で、スリットＳ３〜Ｓ７より鉛直下方の領域である。一方、第２領域６２には樹脂は充填されていない。したがって、半導体モジュール２は、ケース１０内に樹脂部Ｒと非樹脂部とを有し、それらは、回路基板２０の厚さ方向に直交する所定方向（図４のＺ方向）に沿って隣接して配置されている。回路基板２０は、支持板１１において第１領域６１に対応する領域に設けられているので、回路基板２０及び複数のトランジスタＴｒは、樹脂部Ｒに埋設されている。よって、電力変換回路Ｃも樹脂部Ｒに埋設されている。
【００６３】
第１領域６１には樹脂部Ｒが形成されていることから、樹脂部Ｒを形成する際及び半導体モジュール２の使用時などにおいて樹脂が漏れないように、カバー本体部１３は支持板１１に固定されており、放熱板５１も開口部１１ａに固定されている。
【００６４】
上記半導体モジュール２は、例えば、次のようにして製造され得る。まず、回路基板２０上に複数のトランジスタＴｒ（具体的には、複数の第１のトランジスタＴｒ１及び複数の第２のトランジスタＴｒ２）を搭載すると共に、配線を施して電力変換回路Ｃを構成する。
【００６５】
次いで、第１及び第２の入力端子３１，３２、出力端子３３、制御端子３４，３５及び予備端子３６，３７を配線パターン２２に接続する。具体的には、第１の入力端子３１、第２の入力端子３２、出力端子３３、制御端子３４、制御端子３５、予備端子３６及び予備端子３７を、第１〜第７の導電パターン２２ａ〜２２ｇのうち対応する導電パターンに接続する。
【００６６】
その後、放熱板５１を回路基板２０に固定する。放熱板５１の回路基板２０への固定は、第１及び第２の入力端子３１，３２などの回路基板２０への接続前に実施されてもよい。
【００６７】
次いで、放熱板５１が固定された回路基板２０を、支持板１１に固定する。前述したように、支持板１１の開口部１１ａに段差部が形成されている場合、段差部に放熱板５１を固定することで、回路基板２０を支持板１１に固定し得る。その後、カバー本体部１３を支持板１１に固定する。この際、第１及び第２の入力端子３１，３２、出力端子３３、制御端子３４，３５及び予備端子３６，３７の一端を、対応する開口部１３２ａ，１３２ｂ，１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄ，１３１ｅからカバー本体部１３の外側に引き出しておく。
【００６８】
その後、端子台１４ＣのスリットＳ３、端子台１４Ｃ，１４ＤのスリットＳ４，Ｓ５及び端子台１４Ｅ，１４ＦのスリットＳ６，Ｓ７に、対応する端子、すなわち、出力端子３３、制御端子３４，３５及び予備端子３６，３７を通しながら、端子台１４Ｃ〜１４Ｇで開口部１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄ，１３１ｅを塞ぎ端子台１４Ｃ〜１４Ｇをカバー本体部１３に固定する。
【００６９】
続いて、カバー本体部１３の壁板１３３を鉛直下側にした状態で、壁板１３２に形成された開口部１３１ａ，１３１ｂの少なくとも一方から液状樹脂を、カバー本体部１３と支持板１１で規定される空間に供給する。液状樹脂の供給量は、第１領域６１が樹脂で充填される量であればよい。通常、スリットＳ３〜Ｓ７より低く回路基板２０より高い位置に液面が位置するように液状樹脂を、カバー本体部１３と支持板１１で規定される空間に流し込む。このように樹脂を流し込んだ後、樹脂を硬化させて樹脂部Ｒを形成する。樹脂の硬化方法は、樹脂に応じて適宜選択され得る。例えば、樹脂が熱硬化樹脂であれば、樹脂を熱硬化させる。
【００７０】
樹脂部Ｒを形成した後、端子台１４Ａ及び端子台１４ＢのスリットＳ１，Ｓ２に第１の入力端子３１及び第２の入力端子３２を通しながら、端子台１４Ａ及び端子台１４Ｂで対応する開口部１３２ａ，１３２ｂを塞ぎ端子台１４Ａ，１４Ｂをカバー本体部１３に固定する。その後、開口部１１ａのケース１０外側からヒートシンク５２を放熱板５１に固定することで、半導体モジュール２が得られる。
【００７１】
上記のように、半導体モジュール２を製造した後、半導体モジュール２を縦置きした状態で、コンデンサ３の側方に配置し、第１及び第２の入力端子３１，３２と、第１端子４１及び第２端子４２を導電部材４で接続することによって、半導体モジュールユニット１が得られる。
【００７２】
上記半導体モジュール２の製造方法は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で半導体モジュール２を製造できれば、半導体モジュール２の製造方法は限定されない。
【００７３】
半導体モジュール２は、電力変換回路Ｃを内蔵しているため、制御端子３４，３５を介して第１及び第２のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２に供給される制御信号に応じて、第１及び第２の入力端子３１，３２に印加される直流電圧（入力用電力）を、交流電圧（出力電力）に変換して出力端子３３から出力できる。第１及び第２の入力端子３１，３２は、コンデンサ３の第１端子４１及び第２端子４２に接続されているため、第１及び第２の入力端子３１，３２に、コンデンサ３を介して直流電圧を入力できる。そのため、安定した直流電圧を電力変換回路Ｃに供給可能である。
【００７４】
半導体モジュールユニット１では、半導体モジュール２を縦置きに使用している。すなわち、回路基板２０の厚さ方向と、コンデンサ３の延在方向とが直交するように、半導体モジュール２はコンデンサ３の側方に配置されている。これにより、例えば、半導体モジュール２を横置きでコンデンサ３に対して配置する場合、すなわち、回路基板２０の厚さ方向とコンデンサ３の延在方向とが平行な状態でコンデンサ３に対して半導体モジュール２を配置する場合に比べて、半導体モジュールユニット１の図１におけるＹ方向の幅を小さくできる。したがって、半導体モジュールユニット１では、省スペース化が図れている。
【００７５】
従来の半導体モジュールでは、トランジスタが搭載された回路基板を収容するケースにおいて、回路基板と対向する壁板から第１及び第２の入力端子及び出力端子などを引出すと共に、ケースの内部空間全体、或いは、第１及び第２の入力端子及び出力端子などが引き出される壁板側に少し隙間を設けた状態で内部空間内に樹脂部を形成していた。このような従来の半導体モジュールを縦置きにすると、樹脂部が経年劣化で軟化し、それに伴い第１及び第２の入力端子等を壁板から引き出すためのスリットなどから樹脂が漏れでることで半導体モジュール内の樹脂部による絶縁状態を損ない、結果として、半導体モジュールの信頼性が低下する恐れがある。
【００７６】
これに対して、半導体モジュール２では、ケース１０の内部空間６０は、回路基板２０の厚さ方向に直交する所定方向に沿って第１領域６１と第２領域６２とを有し、第１領域６１に樹脂部Ｒが形成されている。そして、第２領域６２側から第１及び第２の入力端子３１，３２などの端子が引き出されている。よって、上記所定方向が鉛直方向であって、第１領域６１側、すなわち、樹脂部Ｒ側が鉛直下側になるように、半導体モジュール２を縦置きすれば、例えば、端子台１４Ａ〜１４ＧのスリットＳ１〜Ｓ７から樹脂が漏れることはない。このように、樹脂の漏れが防止されているため、樹脂部Ｒが経年劣化で軟化したとしても、ケース１０内で樹脂部Ｒの体積を維持できる。よって、回路基板２０及び複数のトランジスタＴｒを樹脂部Ｒで確実に埋設でき、半導体モジュール２内の樹脂部Ｒによる絶縁状態を確保できる。そのため、半導体モジュール２を縦置き状態で長期間使用しても、半導体モジュール２の信頼性の低下が抑制される。また、半導体モジュール２は縦置きしても樹脂漏れが生じにくい構成であるため、図１に示したように、コンデンサ３に対して配置可能である。その結果、半導体モジュールユニット１の省スペース化が図れる。すなわち、半導体モジュール２の構成は、コンデンサ３と組み合わせた際にスペースを有効利用できる構成である。
【００７７】
半導体モジュール２は、電気的に並列接続された複数の第１のトランジスタＴｒ１を有すると共に、電気的に並列接続されたが複数の第２のトランジスタＴｒ２を有する。そのため、前述したように、半導体モジュール２には、より大きな電流を流すことができる。第１及び第２のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の材料に、ＳｉＮ及びＧａＮなどのワイドバンドギャップ半導体を用いれば、耐圧性も向上する。よって、半導体モジュール２は、高耐圧大容量モジュールとし得る。
【００７８】
半導体モジュール２が放熱部材５０を備えている形態では、放熱部材５０により、電力変換回路Ｃを駆動した際に生じる熱を効率的に放熱できる。その結果、樹脂部Ｒが軟化し難い。
【００７９】
半導体モジュール２の小型化或いは薄型化が図られると共に、電力変換効率の向上が図られ、ヒートシンク５２も小型化されると、半導体モジュール２の構成は、半導体モジュールユニット１の省スペース化に更に資する構成である。
【００８０】
第１及び第２の入力端子３１，３２は、第２領域６２を構成するための（或いは第２領域６２側の）壁板１３２から引き出されており、出力端子３３は、壁板１３２と交差する壁板１３１から引き出されている。したがって、例えば、半導体モジュール２の小型化及び薄型化などが図られても、第１及び第２の入力端子３１，３２と、出力端子３３との間の絶縁距離を確保し易い。また、第１及び第２の入力端子３１，３２は、鉛直方向において、コンデンサ３の第１端子４１及び第２端子４２と同じ側から引き出されているので、第１及び第２の入力端子３１，３２と、第１端子４１及び第２端子４２とを接続し易い。
【００８１】
以上、種々の実施形態について説明したが、本発明は、これまで説明した種々の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、第１及び第２の入力端子は、第２領域側から引き出されていれば、壁板１３１から引き出されていてもよい。また、上記実施形態では、第１及び第２の入力端子、出力端子、制御端子及び予備端子が、第２領域側から引き出されている形態を例示したが、例えば、半導体モジュールがケースからスリットなどを介して引き出される他の端子を有する場合、それらも第２領域側から引き出されていればよい。
【００８２】
電力変換回路Ｃは、単相インバータ回路といった単層の電力変換回路に限定されず、二相又は三相の電力変換回路でもよい。カバー本体部１３は、端子台１４Ｃ〜１４Ｇを有さなくもよい。この場合、壁板１３１に開口部１３１ａ〜１３１ｅの代わりにスリットＳ３〜Ｓ７を形成すればよい。
【００８３】
カバー本体部１３は、端子台１４Ａ，１４Ｂを有さなくもよい。この場合、壁板１３２に開口部１３２ａ，１３２ｂの代わりにスリットＳ１，Ｓ２を形成すればよく、半導体モジュールを製造する際には、例えば、スリットＳ１及びスリットＳ２の少なくとも一方から樹脂をカバー本体部と支持板とで規定される空間に流し込めばよい。
【符号の説明】
【００８４】
１…半導体モジュールユニット、２…半導体モジュール、３…コンデンサ、３ａ…上端、１０…ケース、２０…回路基板（基板）、３１…第１の入力端子、３２…第２の入力端子、３３…出力端子、３４，３５…制御端子、４１…第１端子、４２…第２端子、５０…放熱部材、６０…内部空間、６１…第１領域、６２…第２領域、１３１…壁板（第２壁部）、１３２…壁板（第１壁部）、Ｔｒ…トランジスタ、Ｒ…樹脂部。
【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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