(57)【要約】【課題】装置を小型化してＨＥＶへの搭載を容易化し得るパワーモジュールを得る。【解決手段】半導体チップ１ａ〜１ｃは、端子板４０Ｈの表面上の所定の箇所に実装されている。半導体チップ２ａ〜２ｃは、バスバー１１ｕ〜１１ｗの表面上の所定の箇所に実装されている。半導体チップ１ａ〜１ｃの各ソース電極Ｓは、半田付け又はロウ付けによってバスバー１１ｕ〜１１ｗの各裏面にそれぞれ接合される。半導体チップ２ａ〜２ｃの各ソース電極Ｓは、半田付け又はロウ付けによって端子板４０Ｌの裏面に接合される。半導体チップ１ａ〜１ｃ，２ａ〜２ｃを実装するためのプリント基板が不要となるため、全体として装置の小型化を図ることができる。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電源電圧と第２の電源電圧との間で直列に接続された第１及び第２のパワー素子を有し、モータを駆動するためのインバータ回路と、
前記第１のパワー素子と前記第２のパワー素子との接続点と、前記モータの電極とを接続する環状導体と
を備え、
前記第１のパワー素子が作り込まれた第１の縦型半導体チップが、前記第１の電源電圧を供給する第１の端子板と前記環状導体とによって挟み込まれることにより、前記第１の端子板と前記環状導体とが前記第１の半導体チップを介して接続され、
前記第２のパワー素子が作り込まれた第２の縦型半導体チップが、前記環状導体と前記第２の電源電圧を供給する第２の端子板とによって挟み込まれることにより、前記環状導体と前記第２の端子板とが前記第２の半導体チップを介して接続される、パワーモジュール。
【請求項２】
前記第１及び第２の縦型半導体チップは、電流流入電極が形成された裏面と、電流流出電極が形成された表面とをそれぞれ有し、
前記第１の縦型半導体チップの前記裏面と前記第１の端子板の表面とが互いに接触するように、前記第１の縦型半導体チップが前記第１の端子板上に実装されており、
前記第２の縦型半導体チップの前記裏面と前記環状導体の表面とが互いに接触するように、前記第２の縦型半導体チップが前記環状導体上に実装されており、
前記第１の縦型半導体チップの前記電流流出電極は、前記環状導体の裏面に接合され、
前記第２の縦型半導体チップの前記電流流出電極は、前記第２の端子板の裏面に接合される、請求項１に記載のパワーモジュール。
【請求項３】
所定の位置決め構造が形成された筐体をさらに備え、
前記第１の端子板、前記環状導体、及び前記第２の端子板が、前記筐体の所定の位置に嵌め込まれることにより、前記第１の端子板、前記環状導体、及び前記第２の端子板の相互の位置関係が規定される、請求項２に記載のパワーモジュール。
【請求項４】
前記筐体の内部は絶縁性の封止材によって封止されている、請求項３に記載のパワーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーモジュールに関し、特に、電機モータを駆動するためのインバータ回路を備えるパワーモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境意識の高まりから、ガソリンエンジンと電機モータとの双方を動力源として用いるハイブリッド自動車（ＨＥＶ）が注目されている。ＨＥＶにおいては、複数のパワースイッチング素子を備えるインバータ回路を用いて直流電源をスイッチングすることによって、電機モータが交流駆動されている。スイッチング素子のオン／オフは、制御回路によって制御される。
【０００３】
従来のパワーモジュールの構成例として、インバータ回路と、制御回路と、電機モータとが一体化して構成されたパワーモジュールが、例えば下記特許文献１に開示されている。かかる従来のパワーモジュールでは、モータハウジングの周壁外周面にプリント基板が固定され、プリント基板上にインバータ回路と制御回路とが実装されている。
【０００４】
なお、リング状のバスバーを備える車両用ブラシレスモータに関する技術が、例えば下記特許文献２に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３２４９０３号公報
【特許文献２】特開２００３−１３４７２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に開示された従来のパワーモジュールによると、インバータ回路、制御回路、及び電機モータの全てが一体化して構成されているため、装置が大型化する。しかも、熱源が集中しており、複雑な放熱構造が必要となるため、さらに装置が大型化する。従って、かかるパワーモジュールをＨＥＶに搭載することを考えると、大型のパワーモジュールを搭載するための大きなスペースを車両内に確保する必要があるため、ＨＥＶへの搭載が困難である。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みて成されたものであり、装置を小型化してＨＥＶへの搭載を容易化し得るパワーモジュールを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明に係るパワーモジュールは、第１の電源電圧と第２の電源電圧との間で直列に接続された第１及び第２のパワー素子を有し、モータを駆動するためのインバータ回路と、前記第１のパワー素子と前記第２のパワー素子との接続点と、前記モータの電極とを接続する環状導体とを備え、前記第１のパワー素子が作り込まれた第１の縦型半導体チップが、前記第１の電源電圧を供給する第１の端子板と前記環状導体とによって挟み込まれることにより、前記第１の端子板と前記環状導体とが前記第１の半導体チップを介して接続され、前記第２のパワー素子が作り込まれた第２の縦型半導体チップが、前記環状導体と前記第２の電源電圧を供給する第２の端子板とによって挟み込まれることにより、前記環状導体と前記第２の端子板とが前記第２の半導体チップを介して接続されることを特徴とする。
【０００９】
第２の発明に係るパワーモジュールは、第１の発明に係るパワーモジュールにおいて特に、前記第１及び第２の縦型半導体チップは、電流流入電極が形成された裏面と、電流流出電極が形成された表面とをそれぞれ有し、前記第１の縦型半導体チップの前記裏面と前記第１の端子板の表面とが互いに接触するように、前記第１の縦型半導体チップが前記第１の端子板上に実装されており、前記第２の縦型半導体チップの前記裏面と前記環状導体の表面とが互いに接触するように、前記第２の縦型半導体チップが前記環状導体上に実装されており、前記第１の縦型半導体チップの前記電流流出電極は、前記環状導体の裏面に接合され、前記第２の縦型半導体チップの前記電流流出電極は、前記第２の端子板の裏面に接合されることを特徴とする。
【００１０】
第３の発明に係るパワーモジュールは、第２の発明に係るパワーモジュールにおいて特に、所定の位置決め構造が形成された筐体をさらに備え、前記第１の端子板、前記環状導体、及び前記第２の端子板が、前記筐体の所定の位置に嵌め込まれることにより、前記第１の端子板、前記環状導体、及び前記第２の端子板の相互の位置関係が規定されることを特徴とする。
【００１１】
第４の発明に係るパワーモジュールは、第３の発明に係るパワーモジュールにおいて特に、前記筐体の内部は絶縁性の封止材によって封止されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明に係るパワーモジュールによれば、第１の縦型半導体チップが第１の端子板と環状導体とによって挟み込まれることにより、第１の端子板と環状導体とが第１の半導体チップを介して接続される。また、第２の縦型半導体チップが環状導体と第２の端子板とによって挟み込まれることにより、環状導体と第２の端子板とが第２の半導体チップを介して接続される。つまり、第１の縦型半導体チップは第１の端子板と環状導体との間に直接実装され、第２の縦型半導体チップは環状導体と第２の端子板との間に直接実装される。従って、第１及び第２の縦型半導体チップを実装するための基板が不要となるため、全体として装置の小型化を図ることができる。
【００１３】
第２の発明に係るパワーモジュールによれば、第１の縦型半導体チップは第１の端子板上に直接実装されており、第２の縦型半導体チップは環状導体上に直接実装されている。従って、第１及び第２の縦型半導体チップを実装するための基板が不要となるため、全体として装置の小型化を図ることができる。
【００１４】
第３の発明に係るパワーモジュールによれば、第１の端子板、環状導体、及び第２の端子板が、筐体の所定の位置に嵌め込まれることにより、相互の位置関係が規定される。従って、第１の端子板、環状導体、及び第２の端子板の位置決め作業の容易化を図ることができる。
【００１５】
第４の発明に係るパワーモジュールによれば、筐体の内部は絶縁性の封止材によって封止されている。従って、第１及び第２の端子板間の放電や各相の環状導体間の放電を効果的に防止できるとともに、防塵効果や防水効果等の耐環境性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、異なる図面において同一又は相応する符号を付した要素は、同一又は相応する要素を示すものとする。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態に係るパワーモジュールの構成を示す回路図である。図１には、パワースイッチング素子として、パワーＭＯＳＦＥＴ１ａ〜１ｃ，２ａ〜２ｃが用いられた例が示されている。本実施の形態に係るパワーモジュールは、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電機モータ４と、電機モータ４を駆動するためのインバータ回路８と、インバータ回路８が有するパワーＭＯＳＦＥＴ１ａ〜１ｃ，２ａ〜２ｃを制御するための制御回路７とを備えている。なお、本発明の本質に影響しないので図示は省略しているが、パワーＭＯＳＦＥＴ１ａ〜１ｃ，２ａ〜２ｃのそれぞれのデバイス内には、ドレイン−ソース間に寄生ダイオードがあり、転流時の電流がこの寄生ダイオードに流れる。
【００１８】
パワーＭＯＳＦＥＴ１ａ，２ａは、正の直流電源電圧ＶＨと負の直流電源電圧ＶＬとの間で、ノード６ｕを介して直列に接続されている。具体的に、パワーＭＯＳＦＥＴ１ａのドレイン電極は電源電圧ＶＨに接続され、ソース電極はノード６ｕに接続されている。また、パワーＭＯＳＦＥＴ２ａのドレイン電極はノード６ｕに接続され、ソース電極は電源電圧ＶＬに接続されている。同様に、パワーＭＯＳＦＥＴ１ｂ，２ｂは、電源電圧ＶＨと電源電圧ＶＬとの間でノード６ｖを介して直列に接続されており、パワーＭＯＳＦＥＴ１ｃ，２ｃは、電源電圧ＶＨと電源電圧ＶＬとの間でノード６ｗを介して直列に接続されている。
【００１９】
パワーＭＯＳＦＥＴ１ａ〜１ｃ，２ａ〜２ｃの各ゲート電極は、制御回路７に接続されている。制御回路７は、パワーＭＯＳＦＥＴ１ａ〜１ｃ，２ａ〜２ｃの各ゲート電極に電圧パルスを印加することにより、パワーＭＯＳＦＥＴ１ａ〜１ｃ，２ａ〜２ｃをそれぞれ駆動する。
【００２０】
ノード６ｕ，６ｖ，６ｗは、電機モータ４の各相の電極５ｕ，５ｖ，５ｗにそれぞれ接続されている。制御回路７によってパワーＭＯＳＦＥＴ１ａ〜１ｃ及びパワーＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｃのいずれを駆動するかによって、電機モータ４が備える電磁コイル３に流れる電流の向きを制御することができる。また、制御回路７からパワーＭＯＳＦＥＴ１ａ〜１ｃ，２ａ〜２ｃの各ゲート電極に印加される電圧パルスのパルス幅によって、電磁コイル３に流れる電流の大きさを制御することができる。
【００２１】
なお、図１には、パワースイッチング素子としてパワーＭＯＳＦＥＴ１ａ〜１ｃ，２ａ〜２ｃが用いられた例が示されているが、パワーＭＯＳＦＥＴの代わりにＩＧＢＴ等の他のパワースイッチング素子を用いてもよい。なお、ＩＧＢＴでは寄生ダイオードがないので、転流ダイオードを逆並列に接続しておく必要がある。あるいは、ＳｉＣ，ＧａＮ，Ｃ等のワイドバンドギャップ半導体を用いた、大電力制御可能かつ高温動作可能なトランジスタを使用してもよい。ワイドバンドギャップデバイスを用いた場合には、電機モータ４と同様に高温環境で動作可能なインバータ回路を実現することができる。
【００２２】
また、図１には、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相のハイサイド及びローサイドに各１個のパワーＭＯＳＦＥＴのみが用いられた例が示されているが、電流容量に応じて、それぞれ複数個のパワーＭＯＳＦＥＴを用いて構成してもよい。
【００２３】
図２は、本実施の形態に係るパワーモジュールが備えるバスバー１１の構造の一部を示す上面図である。電機モータ４（図２には示さない）の外周に沿って、リング状のバスバー１１が配設されている。バスバー１１は、電機モータ４のＵ相に対応するバスバー１１ｕと、Ｖ相に対応するバスバー１１ｖと、Ｗ相に対応するバスバー１１ｗとに分割されている。バスバー１１ｕは図１に示したノード６ｕと電極５ｕとの間を接続し、バスバー１１ｖはノード６ｖと電極５ｖとの間を接続し、バスバー１１ｗはノード６ｗと電極５ｗとの間を接続する。バスバー１１ｕ〜１１ｗは、打ち抜き加工された銅板の表面にスズ又はニッケル等のメッキ処理が施されることによって形成されている。
【００２４】
バスバー１１ｕ〜１１ｗは、筐体１０内に収納されている。筐体１０は、ＰＰＳ等の耐熱性樹脂によって構成されている。但し、筐体１０は、強度を高めるために、金属部材によって強化されていてもよい。筐体１０の内部には、内壁１０ａ，１０ｂによって規定される溝が形成されており、その溝部分にバスバー１１ｕ〜１１ｗが嵌め込まれている。また、筐体１０が形成されていない領域５０が部分的に設けられており、この領域５０においてはバスバー１１ｕ〜１１ｗが露出している。
【００２５】
図３は、領域５０におけるバスバー１１ｕ〜１１ｗの構造を具体的に示す斜視図である。図３では、リング状のバスバー１１ｕ〜１１ｗを直線状に近似して図示している。バスバー１１ｕの表面上には、図１に示したパワーＭＯＳＦＥＴ２ａの半導体チップ（以下、パワーＭＯＳＦＥＴと同一の符号を用いる）２ａが実装されている。バスバー１１ｕの表面上の所定の箇所に、チップを実装すべき位置を示すマーキングを刻印しておくことにより、その所定の箇所に半導体チップ２ａを実装することができる。同様に、バスバー１１ｖ，１１ｗの表面上の所定の箇所には、パワーＭＯＳＦＥＴ２ｂ，２ｃの半導体チップ２ｂ，２ｃがそれぞれ実装されている。また、バスバー１１ｕ，１１ｖ，１１ｗには、それぞれ所定の箇所に切り欠き２０ｕ，２０ｖ，２０ｗが形成されている。
【００２６】
図４は、図３に示した半導体チップ２ａの構造を示す上面図であり、図５は、図４に示したラインV−Vに沿った位置に関する断面構造を示す断面図である。図４，５を参照して、半導体チップ２ａは、いわゆる縦型パワーＭＯＳチップであり、半導体チップ２ａの表面にはゲート電極（制御電極）Ｇ及びソース電極（電流流出電極）Ｓが形成されており、裏面にはドレイン電極（電流流入電極）Ｄが形成されている。
【００２７】
図３を参照して、半導体チップ２ｂ，２ｃは、半導体チップ２ａと同様の構造を有している。つまり、半導体チップ２ｂ，２ｃの各表面にはゲート電極Ｇ及びソース電極Ｓがそれぞれ形成されており、各裏面にはドレイン電極Ｄがそれぞれ形成されている。半導体チップ２ａ〜２ｃの各ドレイン電極Ｄは、半田付け又はロウ付けによって、バスバー１１ｕ〜１１ｗの各表面にそれぞれ直接的に接合されている。
【００２８】
図６は、本実施の形態に係るパワーモジュールが備える筐体３０の構造を示す斜視図である。筐体３０は、ＰＰＳ等の耐熱性樹脂によって構成されている。筐体３０の側壁には、位置決め構造として複数の溝３１ｕ，３１ｖ，３１ｗ，３２Ｈ，３２Ｌが形成されている。溝３２Ｈは溝３１ｕ〜３１ｗよりも深く形成されており、溝３２Ｌは溝３１ｕ〜３１ｗよりも浅く形成されている。また、溝３２Ｈと溝３２Ｌとの間には開口部３３が形成されている。
【００２９】
図３，６を参照して、互いに隣接する溝３１ｕ〜３１ｗ同士の間隔は、切り欠き２０ｕ〜２０ｗが形成されている箇所における、互いに隣接するバスバー１１ｕ〜１１ｗ同士の間隔に等しい。また、溝３１ｕ〜３１ｗが形成されている側壁同士の間隔は、バスバー１１ｕ〜１１ｗが延在する方向において互いに隣接する切り欠き２０ｕ同士の間隔に等しい。
【００３０】
図７〜１２は、本実施の形態に係るパワーモジュールの組立工程を順に示す斜視図である。まず、図７を参照して、図６に示した筐体３０の溝３２Ｈ内に、端子板４０Ｈを嵌め込む。端子板４０Ｈは、図１に示した電源電圧ＶＨを供給するためのものであり、銅板の表面にスズ又はニッケル等のメッキ処理が施されることによって形成されている。端子板４０Ｈには所定の箇所に切り欠き２０Ｈが形成されており、この切り欠き２０Ｈを溝３２Ｈの側壁に嵌合させることによって、筐体３０と端子板４０Ｈとの位置決めがなされる。
【００３１】
端子板４０Ｈの表面上の所定の箇所には、図１に示したパワーＭＯＳＦＥＴ１ａ〜１ｃの半導体チップ１ａ〜１ｃが予め実装されている。端子板４０Ｈの表面上の所定の箇所に、チップを実装すべき位置を示すマーキングを刻印しておくことにより、その所定の箇所に半導体チップ１ａ〜１ｃを実装することができる。
【００３２】
半導体チップ１ａ〜１ｃは、図３に示した半導体チップ２ａ〜２ｃと同様の構造を有している。つまり、半導体チップ１ａ〜１ｃの各表面にはゲート電極Ｇ及びソース電極Ｓがそれぞれ形成されており、各裏面にはドレイン電極Ｄがそれぞれ形成されている。また、半導体チップ１ａ〜１ｃの各ドレイン電極Ｄは、半田付け又はロウ付けによって、端子板４０Ｈの表面にそれぞれ直接的に接合されている。
【００３３】
筐体３０から外部に突出している端子板４０Ｈの端部には、電力供給用の高圧ケーブルの一端が接続される。高圧ケーブルの他端は、バッテリ又は昇圧コンバータに接続される。
【００３４】
次に、図８を参照して、筐体３０の溝３１ｕ〜３１ｗ内に、バスバー１１ｕ〜１１ｗをそれぞれ嵌め込む。具体的には、図７に示した構造を図３に示したバスバー１１ｕ，１１ｖ，１１ｗの下方に位置させた後、溝３１ｕ〜３１ｗと切り欠き２０ｕ〜２０ｗとをそれぞれ嵌合させながら、図７に示した構造を上方に持ち上げる。これにより、図８に示すように、半導体チップ１ａ〜１ｃの各ソース電極Ｓが、バスバー１１ｕ〜１１ｗの各裏面にそれぞれ接触する。その際、半田付け又はロウ付けによって、半導体チップ１ａ〜１ｃの各ソース電極Ｓを、バスバー１１ｕ〜１１ｗの各裏面にそれぞれ接合する。
【００３５】
次に、図９を参照して、筐体３０の溝３２Ｌ内に、端子板４０Ｌを嵌め込む。端子板４０Ｌは、図１に示した電源電圧ＶＬを供給するためのものであり、銅板の表面にスズ又はニッケル等のメッキ処理が施されることによって形成されている。端子板４０Ｌには所定の箇所に切り欠き２０Ｌが形成されており、この切り欠き２０Ｌを溝３２Ｌの側壁に嵌合させることによって、筐体３０と端子板４０Ｌとの位置決めがなされる。
【００３６】
これにより、図９に示すように、半導体チップ２ａ〜２ｃの各ソース電極Ｓが、端子板４０Ｌの裏面に接触する。その際、半田付け又はロウ付けによって、半導体チップ２ａ〜２ｃの各ソース電極Ｓを端子板４０Ｌの裏面に接合する。
【００３７】
筐体３０から外部に突出している端子板４０Ｌの端部には、電力供給用の高圧ケーブルの一端が接続される。高圧ケーブルの他端は、バッテリ又は昇圧コンバータに接続される。
【００３８】
次に、図１０を参照して、筐体３０の開口部３３にコネクタ６０を嵌め込み、ネジ止め等によって固定する。コネクタ６０は複数の端子６２を有しており、端子６２は筐体３０内に突出している。コネクタ６０には、端子６２に電気的に接続された信号線６１の一端が接続されている。信号線６１の他端は、図１に示した制御回路７に接続される。
【００３９】
次に、図１１を参照して、コネクタ６０の端子６２と、半導体チップ１ａ〜１ｃ，２ａ〜２ｃの各ゲート電極Ｇとを、ボンディングワイヤ７０によってそれぞれ接続する。これにより、図１に示した制御回路７と、半導体チップ１ａ〜１ｃ，２ａ〜２ｃの各ゲート電極Ｇとが、信号線６１、端子６２、及びボンディングワイヤ７０を介して、それぞれ電気的に接続される。
【００４０】
なお、筐体３０内に所望のセンサ等を配設してもよく、この場合は、上記のゲート電極Ｇと同様に、センサの出力端子とコネクタ６０の端子６２とをボンディングワイヤ７０によって接続することにより、センサの出力信号をコネクタ６０から筐体３０の外部に取り出すことができる。
【００４１】
次に、図１２を参照して、図１１に示した筐体３０の内部を樹脂等の絶縁性の封止材によって封止した後、カバー８０を筐体３０の上面に固定する。カバー８０の材質は、例えば筐体３０の材質と同一である。以上の工程により、本実施の形態に係るパワーモジュールの組立が完了する。
【００４２】
なお、以上の説明では、筐体１０と筐体３０とが別個の部材として構成されている例について述べたが、筐体３０は筐体１０と同一部材として一体的に形成されていても良い。筐体１０，３０を一体的に形成することにより、両筐体の隙間から水等が侵入してバスバーを劣化させるという事態を回避することができる。
【００４３】
このように本実施の形態に係るパワーモジュールによれば、筐体３０内にはパワーＭＯＳＦＥＴ１ａ〜１ｃ，２ａ〜２ｃが実装されており、図１に示した制御回路７は、筐体３０内に実装されるのではなく、筐体３０の外部に配設されている。つまり、本実施の形態に係るパワーモジュールにおいては、インバータ回路８及び電機モータ４が一体化して構成され、制御回路７は別体として構成されている。従って、インバータ回路８、制御回路７、及び電機モータ４の全てが一体化して構成されているパワーモジュールと比較すると、全体として装置の小型化を図ることができる。
【００４４】
また、インバータ回路８と電機モータ４とが一体化して構成されていることにより、インバータ回路８と電機モータ４とを互いに接続するための大電流量の配線ケーブルが不要となるため、配線の簡素化を図ることもできる。
【００４５】
さらに、本実施の形態に係るパワーモジュールによれば、図１１に示したように、半導体チップ１ａ〜１ｃは端子板４０Ｈとバスバー１１ｕ〜１１ｗとの間に直接実装され、半導体チップ２ａ〜２ｃはバスバー１１ｕ〜１１ｗと端子板４０Ｌとの間に直接実装される。従って、半導体チップ１ａ〜１ｃ，２ａ〜２ｃを実装するためのプリント基板が不要となるため、全体として装置の小型化を図ることができる。
【００４６】
また、半導体チップ１ａ〜１ｃの各ソース電極Ｓは、半田付け又はロウ付けによってバスバー１１ｕ〜１１ｗの各裏面にそれぞれ接合され、半導体チップ２ａ〜２ｃの各ソース電極Ｓは、半田付け又はロウ付けによって端子板４０Ｌの裏面に接合される。従って、半導体チップ１ａ〜１ｃとバスバー１１ｕ〜１１ｗとを、及び、半導体チップ２ａ〜２ｃと端子板４０Ｌとを、信頼性高くかつ簡便に接続することができる。
【００４７】
さらに、端子板４０Ｈ、バスバー１１ｕ〜１１ｗ、及び端子板４０Ｌが、筐体３０の溝３２Ｈ，３１ｕ〜３１ｗ，３２Ｌにそれぞれ嵌め込まれることにより、相互の位置関係が規定される。従って、端子板４０Ｈ、バスバー１１ｕ〜１１ｗ、及び端子板４０Ｌの位置決め作業の容易化を図ることができる。
【００４８】
しかも、筐体３０の内部は絶縁性の封止材によって封止されている。従って、端子板４０Ｈ，４０Ｌ間やバスバー１１ｕ〜１１ｗ間の放電を効果的に防止できるとともに、防塵効果や防水効果等の耐環境性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態に係るパワーモジュールの構成を示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るパワーモジュールが備えるバスバー１１の構造の一部を示す上面図である。
【図３】領域５０におけるバスバー１１ｕ〜１１ｗの構造を具体的に示す斜視図である。
【図４】図３に示した半導体チップ２ａの構造を示す上面図である。
【図５】図４に示したラインV−Vに沿った位置に関する断面構造を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るパワーモジュールが備える筐体３０の構造を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るパワーモジュールの組立工程を順に示す斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るパワーモジュールの組立工程を順に示す斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態に係るパワーモジュールの組立工程を順に示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係るパワーモジュールの組立工程を順に示す斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係るパワーモジュールの組立工程を順に示す斜視図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係るパワーモジュールの組立工程を順に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ａ〜１ｃ，２ａ〜２ｃ  パワーＭＯＳＦＥＴ（半導体チップ）
４  電機モータ
５ｕ〜５ｗ  電極
８  インバータ回路
１１ｕ〜１１ｗ  バスバー
３０  筐体
３１ｕ〜３１ｗ，３２Ｈ，３２Ｌ  溝
４０Ｈ，４０Ｌ  端子板
【図１】
2007143222.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007143222.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007143222.tif 000007
【図６】
2007143222.tif 000008
【図７】
2007143222.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007143222.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年7月27日(2006.7.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電源電圧と第２の電源電圧との間で直列に接続された第１及び第２のパワー素子と、
前記第１のパワー素子と前記第２のパワー素子との接続点と、被駆動機器の電極とを接続する導体部品と
を備え、
前記第１のパワー素子が作り込まれた第１の縦型半導体チップが、前記第１の電源電圧を供給する第１の端子板と前記導体部品とによって挟み込まれることにより、前記第１の端子板と前記導体部品とが前記第１の半導体チップを介して接続され、
前記第２のパワー素子が作り込まれた第２の縦型半導体チップが、前記導体部品と前記第２の電源電圧を供給する第２の端子板とによって挟み込まれることにより、前記導体部品と前記第２の端子板とが前記第２の半導体チップを介して接続される、パワーモジュール。
【請求項２】
前記第１及び第２の縦型半導体チップは、電流流入電極が形成された裏面と、電流流出電極が形成された表面とをそれぞれ有し、
前記第１の縦型半導体チップの前記裏面と前記第１の端子板の表面とが互いに接触するように、前記第１の縦型半導体チップが前記第１の端子板上に実装されており、
前記第２の縦型半導体チップの前記裏面と前記導体部品の表面とが互いに接触するように、前記第２の縦型半導体チップが前記導体部品上に実装されており、
前記第１の縦型半導体チップの前記電流流出電極は、前記導体部品の裏面に接合され、
前記第２の縦型半導体チップの前記電流流出電極は、前記第２の端子板の裏面に接合される、請求項１に記載のパワーモジュール。
【請求項３】
所定の位置決め構造が形成された筐体をさらに備え、
前記第１の端子板、前記導体部品、及び前記第２の端子板が、前記筐体の所定の位置に嵌め込まれることにより、前記第１の端子板、前記導体部品、及び前記第２の端子板の相互の位置関係が規定される、請求項２に記載のパワーモジュール。
【請求項４】
前記筐体の内部は絶縁性の封止材によって封止されている、請求項３に記載のパワーモジュール。
【請求項５】
前記導体部品が、前記被駆動機器としてのモータに接続される環状導体であって、
前記環状導体の所定の領域が前記筐体中に収容される、請求項３または請求項４に記載のパワーモジュール。
【請求項６】
請求項１のパワーモジュールを組み立てる方法であって、
前記第１の縦型半導体チップの裏面が前記第１の端子板の表面に接合されてなる第１接合体と、前記第２の縦型半導体チップの裏面が前記導体部品の表面に接合されてなる第２接合体とを準備する準備工程と、
前記第１接合体を所定の位置に位置決めする第１工程と、
前記第１接合体上に前記第２接合体を配置し、前記第１の縦型半導体チップの表面に前記導体部品の裏面を電気的に接触させる第２工程と、
前記第２接合体上に前記第２の端子板を配置し、前記第２の縦型半導体チップの表面に前記第２の端子板の裏面を電気的に接触させる第３工程と、
を備える、パワーモジュールの組み立て方法。
【請求項７】
前記第１工程においては、前記第１の端子板が、所定の筐体に形成された第１の溝に嵌め込まれることによって前記第１接合体の位置決めがなされ、
前記第２工程においては、前記導体部品が、前記筐体に前記第１の溝よりも浅く形成された第２の溝に嵌め込まれることによって前記第２接合体の位置めがなされ、
前記第３工程においては、前記第２の端子板が、前記筐体に前記第２の溝よりも浅く形成された第３の溝に嵌め込まれることによって位置決めがなされる、請求項６に記載のパワーモジュールの組み立て方法。
【請求項８】
前記第３工程の後に前記筐体の内部を絶縁性の封止材によって封止する第４工程、
をさらに備える、請求項７に記載のパワーモジュールの組み立て方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
第１の発明に係るパワーモジュールは、第１の電源電圧と第２の電源電圧との間で直列に接続された第１及び第２のパワー素子と、前記第１のパワー素子と前記第２のパワー素子との接続点と、被駆動機器の電極とを接続する導体部品とを備え、前記第１のパワー素子が作り込まれた第１の縦型半導体チップが、前記第１の電源電圧を供給する第１の端子板と前記導体部品とによって挟み込まれることにより、前記第１の端子板と前記導体部品とが前記第１の半導体チップを介して接続され、前記第２のパワー素子が作り込まれた第２の縦型半導体チップが、前記導体部品と前記第２の電源電圧を供給する第２の端子板とによって挟み込まれることにより、前記導体部品と前記第２の端子板とが前記第２の半導体チップを介して接続されることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
第２の発明に係るパワーモジュールは、第１の発明に係るパワーモジュールにおいて特に、前記第１及び第２の縦型半導体チップは、電流流入電極が形成された裏面と、電流流出電極が形成された表面とをそれぞれ有し、前記第１の縦型半導体チップの前記裏面と前記第１の端子板の表面とが互いに接触するように、前記第１の縦型半導体チップが前記第１の端子板上に実装されており、前記第２の縦型半導体チップの前記裏面と前記導体部品の表面とが互いに接触するように、前記第２の縦型半導体チップが前記導体部品上に実装されており、前記第１の縦型半導体チップの前記電流流出電極は、前記導体部品の裏面に接合され、前記第２の縦型半導体チップの前記電流流出電極は、前記第２の端子板の裏面に接合されることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
第３の発明に係るパワーモジュールは、第２の発明に係るパワーモジュールにおいて特に、所定の位置決め構造が形成された筐体をさらに備え、前記第１の端子板、前記導体部品、及び前記第２の端子板が、前記筐体の所定の位置に嵌め込まれることにより、前記第１の端子板、前記導体部品、及び前記第２の端子板の相互の位置関係が規定されることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
第４の発明に係るパワーモジュールは、第３の発明に係るパワーモジュールにおいて特に、前記筐体の内部は絶縁性の封止材によって封止されていることを特徴とする。
第５の発明に係るパワーモジュールは、第３の発明または第４の発明に係るパワーモジュールにおいて特に、前記導体部品が、前記被駆動機器としてのモータに接続される環状導体であって、前記環状導体の所定の領域が前記筐体中に収容されることを特徴とする。
また、第６の発明は、第１の発明のパワーモジュールを組み立てる方法として構成されており、前記第１の縦型半導体チップの裏面が前記第１の端子板の表面に接合されてなる第１接合体と、前記第２の縦型半導体チップの裏面が前記導体部品の表面に接合されてなる第２接合体とを準備する準備工程と、前記第１接合体を所定の位置に位置決めする第１工程と、前記第１接合体上に前記第２接合体を配置し、前記第１の縦型半導体チップの表面に前記導体部品の裏面を電気的に接触させる第２工程と、前記第２接合体上に前記第２の端子板を配置し、前記第２の縦型半導体チップの表面に前記第２の端子板の裏面を電気的に接触させる第３工程とを備えることを特徴とする。
第７の発明に係るパワーモジュールの組み立て方法は、第６の発明に係る組み立て方法において特に、前記第１工程においては、前記第１の端子板が、所定の筐体に形成された第１の溝に嵌め込まれることによって前記第１接合体の位置決めがなされ、前記第２工程においては、前記導体部品が、前記筐体に前記第１の溝よりも浅く形成された第２の溝に嵌め込まれることによって前記第２接合体の位置めがなされ、前記第３工程においては、前記第２の端子板が、前記筐体に前記第２の溝よりも浅く形成された第３の溝に嵌め込まれることによって位置決めがなされることを特徴とする。
第８の発明に係るパワーモジュールの組み立て方法は、第７の発明に係る組み立て方法において、前記第１から第３の工程の後に前記筐体の内部を絶縁性の封止材によって封止する第４工程をさらに備えることを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
第１の発明に係るパワーモジュールによれば、第１の縦型半導体チップが第１の端子板と導体部品とによって挟み込まれることにより、第１の端子板と導体部品とが第１の半導体チップを介して接続される。また、第２の縦型半導体チップが導体部品と第２の端子板とによって挟み込まれることにより、導体部品と第２の端子板とが第２の半導体チップを介して接続される。つまり、第１の縦型半導体チップは第１の端子板と導体部品との間に直接実装され、第２の縦型半導体チップは導体部品と第２の端子板との間に直接実装される。従って、第１及び第２の縦型半導体チップを実装するための基板が不要となるため、全体として装置の小型化を図ることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
第２の発明に係るパワーモジュールによれば、第１の縦型半導体チップは第１の端子板上に直接実装されており、第２の縦型半導体チップは導体部品上に直接実装されている。従って、第１及び第２の縦型半導体チップを実装するための基板が不要となるため、全体として装置の小型化を図ることができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
第３の発明に係るパワーモジュールによれば、第１の端子板、導体部品、及び第２の端子板が、筐体の所定の位置に嵌め込まれることにより、相互の位置関係が規定される。従って、第１の端子板、導体部品、及び第２の端子板の位置決め作業の容易化を図ることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
第４の発明に係るパワーモジュールによれば、筐体の内部は絶縁性の封止材によって封止されている。従って、第１及び第２の端子板間の放電や各相の導体部品間の放電を効果的に防止できるとともに、防塵効果や防水効果等の耐環境性を高めることができる。
第５の発明に係るパワーモジュールによれば、モータを被駆動機器とする場合に、第１及び第２の縦型半導体チップと環状導体とを基板を介さずに接続可能であり、全体として装置の小型化を図ることができる。
第６の発明に係るパワーモジュールの組み立て方法によれば、あらかじめ前記第１の縦型半導体チップの裏面が前記第１の端子板の表面に接合されてなる第１接合体と、前記第２の縦型半導体チップの裏面が前記導体部品の表面に接合されてなる第２接合体とが準備され、これらと第２の端子板とを順次に積層するプロセスによって、第１の発明のパワーモジュールを信頼性高くかつ簡便に得ることができる。
第７の発明に係るパワーモジュールの組み立て方法によれば、所定の筐体に形成された第１から第３の溝を利用して位置決めを行うため、各端子板および導体部品の位置決め作業の容易化を図ることができる。
第８の発明に係るパワーモジュールの組み立て方法によれば、前記第３工程の後に筐体の内部を絶縁性の封止材によって封止することにより、それまでに得られた構造の位置関係や電気的接続関係を保持した状態で、耐環境性を高めることができる。