(57)【要約】【課題】インダクタンスの減少と装置の小型化とを両立できるインバータ装置を提供する。【解決手段】円周上に配置されたバスバー３１，３３と、このバスバー３１，３３上の円周方向の複数箇所に配置され、半導体素子が搭載された複数の電子回路ユニット２６とを備え、この電子回路ユニット２６にバスバー３１，３３を介して車載バッテリからの電流を供給するインバータ装置２１であって、各電子回路ユニット２６に上面に開口する円弧状のスリット３８をそれぞれ設け、この各スリット３８にリング状の補助バスバー２７，２８を挿入してバスバー３１，３３の面の上方に配置し、この補助バスバー２７，２８をバスバー３１，３３と共に車載バッテリからの電流供給経路とした。【選択図】      図２
2005005431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周上に配置されたバスバーと、このバスバー上の円周方向の複数箇所に配置され、半導体素子が搭載された複数の電子回路ユニットとを備え、この電子回路ユニットに前記バスバーを介して外部電源からの電流を供給する半導体装置であって、
前記各電子回路ユニットにスリットをそれぞれ設け、この各スリットに補助バスバーを挿入して前記バスバーの面の上方に配置し、この補助バスバーを前記バスバーと共に前記外部電源からの電流供給経路としたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置であって、
前記各電子回路ユニットの上面に搭載部品を固定し、この搭載部品の固定によって前記スリットに挿入された前記補助バスバーを固定したことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置であって、
前記各電子回路ユニット内に前記バスバーに電気的に接続されたユニット内バスバーを敷設し、このユニット内バスバーに前記補助バスバーを前記搭載部品の固定によって圧接したことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばパワートランジスタ等が搭載された大電力型の電子回路ユニットを有する半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の半導体装置としては、例えば自動車の自動変速機の交流モータに駆動信号を出力するインバータ装置がある。図５は本出願人が先に提案したインバータ装置である。
【０００３】
図５に示すように、インバータ装置１は、円環形状のヒートシンク２と、このヒートシンク２上に配置された円弧状のスペーサ３と、このスペーサ３上に配置された偏平円弧形状のバスバー体４と、このバスバー体４の円周方向の複数箇所に配置された円弧状の３組の電子回路ユニット５と、この電子回路ユニット５やヒートシンク２の外周位置に２重に配置された２つの補助バスバー６，７とを備えている。
【０００４】
バスバー体４は、高電圧側バスバーと絶縁層と低電圧側バスバーによる積層構造を有し、高電圧側バスバーと低電圧側バスバーには外周に突出する端子８ａ，９ａが３箇所にそれぞれ設けられている。２つの補助バスバー６，７にも内周に突出する端子６ａ，７ａが３箇所にそれぞれ設けられている。そして、高電圧側バスバーの端子８ａ、一方の補助バスバー６の端子６ａ及び車載バッテリに接続されるプラス側バッテリ端子（図示せず）がコンデンサ１０の一方のピン端子１０ａに共締めされている。低電圧側バスバーの端子９ａ、他方の補助バスバー７の端子７ａ及び車載バッテリに接続されるマイナス側バッテリ端子（図示せず）がコンデンサ１０の他方のピン端子１０ｂに共締めされている。
【０００５】
各電子回路ユニット５は、高電圧側バスバー及び低電圧側バスバーにそれぞれ電気的に接続され、これらバスバーより直流電流が供給されている。そして、電子回路ユニット５内には大電力型のパワートランジスタ等を用いてインバータ回路が形成されている。
【０００６】
以上の構成により、インバータ装置１の小型化とインダクタンスの低減との両立を図っている。つまり、インバータ装置１を小型化すると、それに伴って高電圧側バスバー及び低電圧側バスバーが小型化してインダクタンスが増大する。特に、高電圧側バスバー及び低電圧側バスバーをヒートシンク２の面に積層状態で配置する場合には、ネジ挿入用の孔（図示せず）を適所に形成する必要があり、孔を形成した箇所のインダクタンスが非常に増大する。そこで、車載バッテリからの電力供給を高電圧側バスバーと低電圧側バスバーと共に各補助バスバー６，７を用いて行うことで電流通路の表面積を増大させてインダクタンスの低減を図っている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−３３６００４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のインバータ装置１では、電子回路ユニット５の外側に２重に補助バスバー６，７を配置するため、補助バスバー６，７の配置スペースだけ大型化する。従って、補助バスバー６，７がインバータ装置１の小型化を妨げるという問題が発生した。
【０００９】
本発明は前述した事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、インダクタンスの減少と装置全体の小型化とを両立できる半導体装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、各電子回路ユニットにスリットをそれぞれ設け、この各スリットに補助バスバーを挿入してバスバーの面の上方に配置し、この補助バスバーをバスバーと共に外部電源からの電流供給経路としたことを趣旨とする。
【００１１】
上記構成によれば、電子回路ユニットの外側に突出することなく補助バスバーが配置されるため、補助バスバーが装置の小型化を妨げない。従って、インダクタンスの減少と装置の小型化とを両立できる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、各電子回路ユニットの上面に搭載部品を固定し、この搭載部品の固定によって前記スリットに挿入された補助バスバーを固定した構成としている。
【００１３】
上記構成によれば、搭載部品を固定することにより補助バスバーが固定されるため、補助バスバーの固定手段が必要なく、また、その固定作業を省くことができる。
【００１４】
さらに、請求項３に記載の発明は、各電子回路ユニット内に前記バスバーに電気的に接続されたユニット内バスバーを敷設し、このユニット内バスバーに前記補助バスバーを前記搭載部品の固定によって圧接した構成としている。
【００１５】
上記構成によれば、搭載部品の固定によって補助バスバーがユニット内バスバーに圧接されるため、補助バスバーの電気的接続作業を省くことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具現化した実施形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１〜図４は本発明を半導体装置であるインバータ装置に適用した場合を示し、図１はインバータ装置２１の分解斜視図、図２は交流モータ２２の組み付け前のインバータ装置２１の斜視図、図３は交流モータ２２を組み付けた後のインバータ装置２１の斜視図、図４は電子回路ユニット２６のスリット３８に補助バスバー２７，２８を組み付ける状態の分解斜視図である。
【００１８】
図１に示すように、自動車の自動変速機２０の一端側に収容部が付設され、この収容部にインバータ装置２１及び交流モータ２２が固定されている。そして、インバータ装置２１が出力する３層交流によって交流モータ２２が回転して自動変速機２０のギア比が可変されるようになっている。
【００１９】
図１〜図３に示すように、上記インバータ装置２１は、円環形状のヒートシンク２３と、このヒートシンク２３上に配置された偏平円弧形状のスペーサ２４と、このスペーサ２４上に配置された偏平円弧形状のバスバー体２５と、このバスバー体２５の円周方向の複数箇所に配置された円弧状の３組の電子回路ユニット２６と、この３組の電子回路ユニット２６の後述する各スリット３８に挿入された２つのリング状の補助バスバー２７，２８と、これら補助バスバー２７，２８及び３組の各電子回路ユニット２６の上面に配置された円弧状の搭載部品としての冷却器２９と、３つのコンデンサ３０とを備えている。
【００２０】
ヒートシンク２３は、熱伝導性が非常に良い部材より形成され、スペーサ２４が配置されない個所にはボルト挿通孔２３ａが形成されている。このボルト挿通孔２３ａ等を利用してインバータ装置２１が自動変速機２０に固定されるようになっている。
【００２１】
バスバー体２５は、高電圧側バスバー３１と絶縁層３２と低電圧側バスバー３３とによる積層構造を有し、高電圧側バスバー３１と低電圧側バスバー３３には外周に突出する端子３１ａ，３３ａが３箇所にそれぞれ設けられている。バスバー体２５には、図示しないがネジ挿入用の孔が適所に形成されている。
【００２２】
各電子回路ユニット２６は、図４に示すように、円弧状の箱型のユニットケース３４と、このユニットケース３４の上面を被う上蓋３５（図２に示す）とによって被われている。ユニットケース３４内には、電子基板３６及び該電子基板３６に搭載された大電力型のパワートランジスタ等の半導体素子３７が収容されており、これらによってインバータ回路が形成されている。
【００２３】
また、ユニットケース３４内の左右端部には上面に開口するスリット３８がそれぞれ形成されている。そして、ユニットケース３４内で、且つ、内周側と外周側の各スリット３８上には、高電圧側と低電圧側のユニット内バスバー３９，４０がそれぞれ敷設されている。この各ユニット内バスバー３９，４０にはユニットケース３４の外に突出されたユニット側端子３９ａ，４０ａがそれぞれ延設されている。
【００２４】
高電圧側のユニット側端子３９ａは、高電圧側バスバー３１の端子３１ａ及び車載バッテリに接続されたプラス側バッテリ端子（図示せず）と共にコンデンサ３０の一方のピン端子に共締めされている。低電圧側バスバー３３の端子３３ａは、他方のユニット内バスバー４０の端子４０ａ及び車載バッテリに接続されるマイナス側バッテリ端子（図示せず）と共にコンデンサ３０の他方のピン端子に共締めされている。
【００２５】
２本の補助バスバー２７，２８は、３つのユニットケース３４の２本のスリット３８にそれぞれ挿入されており、バスバー体２５の面の上方に配置されている。各補助バスバー２７，２８の下端面は、冷却器２９に押圧されることによって各ユニット内バスバー３９，４０にそれぞれ圧接されている。
【００２６】
冷却器２９は、冷却液が流通されるパイプ２９ａを内部に有し、３組の電子回路ユニット２６及び２本の補助バスバー２７，２８の上面に配置されている。この冷却器２９には各補助バスバー２７，２８の上端面が接触し、各補助バスバー２７，２８を下方に押圧している。
【００２７】
上記構成において、車載バッテリの電源は、バスバー３１，３３と補助バスバー２７，２８を介して各電子回路ユニット２６に供給され、各電子回路ユニット２６のインバータ回路が直流電流を交流電流に変換する。この３組の電子回路ユニット２６によって３相の交流電流が製造され、この３相の交流電流が交流モータ２２に出力される。ここで、車載バッテリからの電力供給がバスバー３１，３３と共に補助バスバー２７，２８を用いて行うため、電流通路の表面積が増大しインダクタンスの低減が図られる。また、バスバー３１，３３及び補助バスバー２７，２８には大電流が通電されるため発熱するが、バスバー３１，３３の発熱はヒートシンク２３に、補助バスバー２７，２８の発熱は冷却器２９にそれぞれ放熱されることによって有効に抑えられる。
【００２８】
以上、上述したインバータ装置２１によれば、電子回路ユニット２６の外側に突出することなく補助バスバー２７，２８がそれぞれ配置される。このため、補助バスバー２７，２８が装置の小型化を妨げることがない。従って、インダクタンスの減少と装置全体の小型化とを両立できる。
【００２９】
上記実施形態では、各電子回路ユニット２６の上面に搭載部品としての冷却器２９を固定し、この冷却器２９の固定によってスリット２８に挿入された補助バスバー２７，２８を固定した構成としている。従って、冷却器２９を固定することにより補助バスバー２７，２８が固定されるため、補助バスバー２７，２８の固定手段が必要なく、また、その固定作業を省くことができる。
【００３０】
上記実施形態では、各電子回路ユニット２６内にバスバー３１，３３に電気的に接続されたユニット内バスバー３９，４０を敷設し、このユニット内バスバー３９，４０に補助バスバー２７，２８が冷却器２９の固定によって圧接される構成としている。従って、冷却器２９の固定によって補助バスバー２７，２８がユニット内バスバー３９，４０に圧接されるため、補助バスバー２７，２８の電気的接続作業を省くことができる。
【００３１】
尚、この発明は、次のような別の実施形態に具現化することができる。以下の別の実施形態において上記実施形態と同様な作用及び効果を得ることができる。
【００３２】
（１）上記実施形態において、半導体装置がインバータ装置２１である場合について説明したが、本発明は大電流が供給される半導体装置であればインバータ装置２１以外にも同様に適用できる。
【００３３】
（２）上記実施形態において、補助バスバー２７，２８の上面に冷却器２９を配置したが、冷却器２９以外のものを配置しても良いことは勿論である。
【００３４】
（３）上記実施形態において、補助バスバー２７，２８はユニット内バスバー３９，４０に圧接し、ユニット内バスバー３９，４０を介して高電圧側バスバー３１や低電圧側バスバー３３に電気的に接続するように構成した。これに対し、従来例で説明したように、補助バスバー３９，４０に突設する端子を延設し、この端子を高電圧側バスバー３１の端子３１ａや低電圧側バスバー３３の端子３３ａに共締めすることによって電気的に接続しても良い。
【００３５】
更に、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
【００３６】
（イ）請求項１〜請求項３に記載の半導体装置において、電子回路ユニットは３組であり、３組の電子回路ユニットが交流モータの駆動電流を製造することを特徴とする半導体装置。
【００３７】
この構成によれば、インダクタンスの減少と装置の小型化とを両立したインバータ装置を提供できる。
【００３８】
（ロ）請求項２に記載の半導体装置において、搭載品が冷却器であることを特徴とする半導体装置。
【００３９】
この構成によれば、補助バスバーの発熱を冷却器によって有効に抑えることができる。
【００４０】
（ハ）請求項１〜請求項３に記載の半導体装置において、補助バスバーは円環形状であることを特徴とする半導体装置。
【００４１】
この構成によれば、補助バスバーを構造的に強固なものにできる。
【００４２】
（ニ）請求項１〜請求項３に記載の半導体装置において、電子回路ユニットのスリットは、上面に開口したことを特徴とする半導体装置。
【００４３】
この構成によれば、補助バスバーのスリットへの挿入を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示し、インバータ装置の分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態を示し、交流モータの組み付け前のインバータ装置の斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態を示し、交流モータを組み付けた後のインバータ装置の斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態を示し、電子回路ユニットのスリットに補助バスバーを組み付ける状態を示す分解斜視図である。
【図５】本出願人が先に提案したインバータ装置の斜視図である。
【符号の説明】
２１  インバータ装置（半導体装置）
２５  バスバー体
２６  電子回路ユニット
２７，２８  補助バスバー
２９  冷却器（搭載部品）
３１  高電圧側バスバー（バスバー）
３３  低電圧側バスバー（バスバー）
３７  半導体素子
３８  スリット
３９，４０  ユニット内バスバー
【図１】
2005005431.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005005431.tif 000006
【図５】
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