(57)【要約】【課題】本明細書では、半導体モジュールを製作する際の作業負担を従来よりも小さくし得る技術を提供する。【解決手段】本明細書の半導体モジュール２は、巻き付けシート１０の所定位置に第１バスバー５０、第２バスバー８０、縦型の半導体素子７０をそれぞれ設置して、巻き付けシート１０を被巻き付け部材に巻き付けることによって製作される。巻き付けシート１０を冷却器４０に巻き付けると、半導体素子７０の一方の表面と第１バスバー５０とが電気的に接続すると共に、半導体素子７０の他方の表面と第２バスバー８０とが電気的に接続する。そのため、半導体モジュール２を製作する場合、半導体素子７０、第１バスバー、第２バスバー８０の各要素を互いに正確に位置合わせして積層させる必要がない。【選択図】図３
2013105776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻き付けシートと、
前記巻き付けシートが巻き付けられる被巻き付け部材と、
前記巻き付けシートの第１バスバー設置部に設置される第１バスバーと、
前記巻き付けシートの第２バスバー設置部に設置される第２バスバーと、
前記巻き付けシートの素子設置部に設置される縦型の半導体素子と、を備えており、
前記巻き付けシートを前記被巻き付け部材に巻き付けると、前記素子設置部に設置された前記半導体素子の一方の表面と前記第１バスバー設置部に設置された前記第１バスバーとが電気的に接続すると共に、前記素子設置部に設置された前記半導体素子の他方の表面と前記第２バスバー設置部に設置された前記第２バスバーとが電気的に接続し、
前記巻き付けシートは、前記巻き付けシートの表面と裏面とを連通し、前記半導体素子の一方の表面と前記第１バスバー、又は、前記半導体素子の他方の表面と前記第２バスバーとを電気的に接続する連通孔を有している、
半導体モジュール。
【請求項２】
前記第１バスバー設置部と前記第２バスバー設置部は、前記巻き付けシートの一方の表面に設けられる一方で、前記素子設置部は、前記巻き付けシートの他方の表面に設けられており、
前記素子設置部は、前記巻き付けシートを前記被巻き付け部材に巻き付けた際に、前記第１バスバー設置部と対向する位置に設けられ、
前記第２バスバー設置部は、前記素子設置部の裏面側に設けられ、
前記連通孔は、第２バスバー設置部と素子設置部とを連通する位置に設けられ、
前記素子設置部に設置される前記半導体素子の他方の表面と、前記第２バスバーに設置される前記第２バスバーとは、前記連通孔を通じて電気的に接続可能となる、
請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記被巻き付け部材は、冷却器である、
請求項１又は２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、半導体素子と、半導体素子に電気的に接続されたバスバーを有する半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、縦型の半導体チップのドレイン電極がバスバーに半田付けによって接合され、その半導体チップのソース電極に半田付けされた弾性導体を介して他のバスバーに電気的に接続されている半導体モジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１２５２３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の半導体モジュールを製作する際には、半導体チップとバスバーと弾性導体とを正確に位置合わせして積層し、半田付けする必要がある。従って、従来の半導体モジュールを製作する際には、各要素の位置合わせ作業の負担が大きい。
【０００５】
本明細書では、半導体モジュールを製作する際の作業負担を従来よりも小さくし得る技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書で開示する半導体モジュールは、巻き付けシートと、巻き付けシートが巻き付けられる被巻き付け部材と、巻き付けシートの第１バスバー設置部に設置される第１バスバーと、巻き付けシートの第２バスバー設置部に設置される第２バスバーと、巻き付けシートの素子設置部に設置される縦型の半導体素子とを備えている。巻き付けシートを被巻き付け部材に巻き付けると、素子設置部に設置された半導体素子の一方の表面と第１バスバー設置部に設置された第１バスバーとが電気的に接続すると共に、素子設置部に設置された半導体素子の他方の表面と第２バスバー設置部に設置された第２バスバーとが電気的に接続する。巻き付けシートは、巻き付けシートの表面と裏面とを連通し、半導体素子の一方の表面と第１バスバー、又は、半導体素子の他方の表面と第２バスバーとを電気的に接続する連通孔を有している。
【０００７】
上記の半導体モジュールは、第１バスバー設置部に第１バスバーを設置し、第２バスバー設置部に第２バスバーを設置し、素子設置部に縦型の半導体素子を設置して、巻き付けシートを被巻き付け部材に巻き付けることによって製作される。即ち、巻き付けシートを被巻き付け部材に巻き付けると、半導体素子の一方の表面と第１バスバーとが電気的に接続すると共に、半導体素子の他方の表面と第２バスバーとが電気的に接続する。従って、上記の半導体モジュールを製作する場合、半導体素子、第１バスバー、第２バスバーの各要素を互いに正確に位置合わせして積層する必要がない。各要素を正確に位置合わせして積層する必要がある従来の手法と比較して、半導体モジュールを形成する際の作業負担を小さくし得る。また、巻き付けシートを被巻き付け部材に巻き付けた際に、バスバーと半導体素子の間に巻き付けシートが位置する場合があるが、その場合は巻き付けシートに連通孔を形成することで、バスバーと半導体素子とを電気的に接続することができる。その結果、半導体素子と各バスバーとを電気的に接続することができる。
【０００８】
上記の半導体モジュールの一態様では、第１バスバー設置部と第２バスバー設置部は、巻き付けシートの一方の表面に設けられる一方で、素子設置部は、巻き付けシートの他方の表面に設けられていてもよい。素子設置部は、巻き付けシートを被巻き付け部材に巻き付けた際に、第１バスバー設置部と対向する位置に設けられていてもよい。第２バスバー設置部は、素子設置部の裏面側に設けられていてもよい。連通孔は、第２バスバー設置部と素子設置部とを連通する位置に設けられていてもよい。これによって、素子設置部に設置される半導体素子の他方の表面と、第２バスバーに設置される第２バスバーとが、連通孔を通じて電気的に接続可能となっていてもよい。
【０００９】
上記の被巻き付け部材は、冷却器であることが好ましい。この構成によると、冷却器である被巻き付け部材に巻き付けシートを巻き付けることにより、冷却器の表面に半導体素子が配置される。従って、半導体素子を効果的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施例の半導体モジュールの構造を示す平面図であり、冷却器４０に巻き付けシート１０を巻き付ける前の状態を示している。
【図２】第１実施例の半導体モジュールの構造を示す底面図であり、冷却器４０に巻き付けシート１０を巻き付ける前の状態を示している。
【図３】第１実施例の半導体モジュールのIII−III線に沿った断面を示す図であり、冷却器４０に巻き付けシート１０を巻き付けた後の状態を示している。
【図４】第１バスバーを示す正面図。
【図５】半導体素子を示す平面図。
【図６】バネ板を示す正面図。
【図７】巻き付けシートを冷却器に巻き付ける様子を示す断面図。
【図８】第２実施例の半導体モジュールを示す断面図。
【図９】第３実施例の半導体モジュールを示す断面図。
【図１０】第４実施例の半導体モジュールを示す平面図。
【図１１】第５実施例の半導体モジュールを示す平面図。
【図１２】第６実施例の半導体モジュールを示す平面図。
【図１３】第７実施例の半導体モジュールを示す断面図。
【図１４】第８実施例の半導体モジュールを示す断面図。
【図１５】第９実施例の半導体モジュールを示す断面図。
【図１６】第９実施例の半導体モジュールを他の例を示す平面図。
【図１７】第９実施例の半導体モジュールを他の例を示す断面図。
【図１８】第１０実施例の半導体モジュールを示す断面図。
【図１９】第１１実施例の半導体モジュールを示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１実施例）
図１〜図３に示すように、本実施例の半導体モジュール２は、巻き付けシート１０と、冷却器４０と、第１バスバー５０と、４本の信号線６０と、半導体素子７０と、第２バスバー８０と、バネ板９０と、押さえ板９８とを備えている。本実施例では、巻き付けシート１０を冷却器４０に巻き付けることにより、第１バスバー５０と半導体素子７０の表面電極７４（図５参照）とが電気的に接続し、信号線６０と半導体素子７０の信号パッド７６（図５参照）とが電気的に接続し、第２バスバー８０と半導体素子７０の裏面電極（図示省略）とが電気的に接続し、半導体モジュール２が完成する。
【００１２】
図１、図２に示すように、巻き付けシート１０は、帯状の本体１２を有する。本体１２は、第１バスバー設置部１４と、信号線設置部１６と、第２バスバー設置部１８と、素子設置部２２と、バネ板設置部２４と、押さえ板設置部２８とを備える。
【００１３】
本体１２は、絶縁性を有する樹脂製のシート状部材であって、帯状に形成されている。本体１２は、例えば、ポリイミドで形成することができる。
【００１４】
第１バスバー設置部１４は、図１に示すように、設置される第１バスバー５０を保持する。第１バスバー設置部１４は、本体１２の表面に形成されている２個のコーナー保持部１４ａと、バスバー挿通部１４ｂとを含む。本実施例では、第１バスバー５０をバスバー挿通部１４ｂに挿通させ、第１バスバー５０の先端の２個のコーナー部をそれぞれコーナー保持部１４ａで保持することにより、第１バスバー５０を第１バスバー設置部１４に設置する。
【００１５】
信号線設置部１６は、図１に示すように、設置される４本の信号線６０を保持する。信号線設置部１６は、本体１２の表面であって、第１バスバー設置部１４に隣接した位置に形成されている。信号線設置部１６は、信号線６０を挿通可能な４個の筒部を備えている。本実施例では、４本の信号線６０の先端を、信号線設置部１６の筒部に挿通することにより、４本の信号線６０を信号線設置部１６に設置する。信号線設置部１６に設置された信号線６０の先端部は、第１バスバー５０方向に伸びる。
【００１６】
第２バスバー設置部１８は、図１に示すように、設置される第２バスバー８０を保持する。第２バスバー設置部１８は、本体１２の表面であって、第１バスバー設置部１４及び信号線設置部１６に対して巻き付けシート１０の長手方向に所定の間隔を空けた位置に備えられている。第１バスバー設置部１８の構造は、上記の第１バスバー設置部１４とほぼ同様であって、２個のコーナー保持部１８ａと、バスバー挿通部１８ｂとを備えている。
【００１７】
素子設置部２２は、図２に示すように、設置される半導体素子７０を保持する。素子設置部２２は、本体１２の裏面であって、第２バスバー設置部１８の裏側の位置に設けられている。また、素子設置部２２の位置は、巻き付けシート１０を冷却器４０に巻き付けた際に、上記の第１バスバー設置部１４と対向する位置とされている（図３参照）。図２に示すように、素子設置部２２は、半導体素子７０の４個のコーナー部を保持可能なコーナー保持部２２ａを４箇所に備えている。本実施例では、半導体素子７０の４個のコーナー部をそれぞれコーナー保持部２２ａに保持させることにより、半導体素子７０を素子設置部２２に設置する。
【００１８】
第２バスバー設置部１８及び素子設置部２２には、図１に示すように、本体１２の表面に設けられる第２バスバー設置部１８と、本体１２の裏面に設けられる素子設置部２２とを連通する連通孔２０が設けられている。本実施例では、図３に示すように、連通孔２０内には、導電性を有する導電層８２（後述）が配置される。そのため、第２バスバー設置部１８に設置された第２バスバー８０と、素子設置部２２に設置された半導体素子７０の裏面電極とは、導電層８２を介して電気的に接続される。
【００１９】
バネ板設置部２４は、図１に示すように、設置されるバネ板９０を保持する。バネ板設置部２４は、本体１２の表面であって、上記の第２バスバー設置部１８に対して巻き付けシート１０の長手方向に所定の間隔を空けた位置に設けられている。バネ板設置部２４の位置は、巻き付けシート１０を冷却器４０に巻き付けた際に、上記の第２バスバー設置部１８と対向する位置とされている（図３参照）。図１に示すように、バネ板設置部２４は、バネ板９０の４個のコーナー部を保持可能なコーナー保持部２４ａを４箇所に備えている。さらに、図２に示すように、本体１２のうち、バネ板設置部２４の形成位置には、貫通孔２６が設けられている。貫通孔２６には、バネ板９０の凸部９２が嵌合可能となっている。本実施例では、バネ板９０の４個のコーナー部をそれぞれコーナー保持部２４ａに保持させると共に、バネ板９０の凸部９２を貫通孔２６に嵌合させ、凸部９２の先端を本体１２の裏面側に突出させる（図３参照）ことにより、バネ板９０をバネ板設置部２４に設置する。
【００２０】
押さえ板設置部２８は、図２に示すように、設置される押さえ板９８を保持する。押さえ板設置部２８は、本体１２の裏面であって、上記の貫通孔２６に対して巻き付けシート１０の長手方向に所定の間隔を空けた位置に備えられている。押さえ板設置部２８の位置は、巻き付けシート１０を冷却器４０に巻き付けた際に、上記のバネ板設置部２４と対向する位置とされている（図３参照）。図２に示すように、押さえ板設置部２８は、押さえ板９８の４個のコーナー部を保持可能なコーナー保持部２８ａを４箇所に備えている。本実施例では、押さえ板９８の４個のコーナー部をそれぞれコーナー保持部２４ａに保持させることにより、押さえ板９８を押さえ板設置部２８に設置する。
【００２１】
冷却器４０は、図３に示すように、内部に水を流すことができる角型筒状部材である。冷却器４０は、例えばＣｕによって形成することができる。
【００２２】
第１バスバー５０は、図１に示すように、板状の導電部材である。第１バスバー５０は、例えばＣｕにＮｉ又はＡｕをめっきした材料によって形成することができる。本実施例では、図４に示すように、第１バスバー５０の先端部付近の表面には、導電性を有する導電層５２が備えられている。導電層５２には、軟塑性材料（例えば、Ｓｎ）が用いられている。
【００２３】
信号線６０は、図１に示すように、線状の導電性部材である。信号線は、例えばＣｕによって形成することができる。本実施例では、信号線６０は４本設けられている。信号線６０の先端部には、図示しない圧接部が形成されている。
【００２４】
半導体素子７０は、電力用のスイッチング素子であり、本実施例では縦型のＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）が用いられている。半導体素子７０は、例えば、ＳｉＣ等により形成することができる。図５に示すように、半導体素子７０は、平面視すると略矩形状となるように形成されている。
【００２５】
半導体素子７０の表面側には、表面電極７４と、４個の信号パッド７６が形成されている。表面電極７４と信号パッド７６は、Ａｌ等の導電材料によって形成されている。また、半導体素子７０の裏面側には、図示しない裏面電極が形成されている。裏面電極は、例えば、Ｎｉ／Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ等の複数の金属層からなる導電材料によって形成されている。
【００２６】
表面電極７４は、半導体素子７０のセル領域（ＭＯＳＦＥＴが形成されている領域）の上方に形成されている。一方、裏面電極は、半導体素子７０の裏面の全体に形成されている。信号パッド７６は、半導体素子７０の非セル領域（ＭＯＳＦＥＴが形成されていない領域）の上方に形成されている。信号パッド７６は、外部の駆動回路から出力されるゲート信号（小電流の信号）の入力や、半導体素子７０に形成された温度検出素子（図示省略）からの検出信号を出力するため等に用いられる。なお、半導体素子７０の表面のうち、表面電極７４と信号パッド７６の周囲には絶縁層７７が形成されている。絶縁層７７によって、表面電極７４と信号パッド７６とが絶縁されている。
【００２７】
第２バスバー８０は、上記の第１バスバー５０と同様の板状の導電部材である。本実施例では、図１に示すように、第２バスバー８０の裏面には、導電性を有する導電層８２が備えられている。導電層８２には、軟塑性材料（例えば、Ｓｎ）が用いられている。
【００２８】
バネ板９０は、図６に示すように、板状の本体９１と、本体９１の中央部を一方の面側に突出させて形成された凸部９２とを備えている。凸部９２の両側部は開口している。バネ板９０は、Ｃｕ、ＳＵＳ（ステンレス鋼）等で形成することができる。
【００２９】
押さえ板９８は、図２に示すような板状の部材である。押さえ板９８も、Ｃｕ、ＳＵＳ（ステンレス鋼）等で形成することができる。
【００３０】
上記の各要素を用いて図３の半導体モジュール２を製作する方法について説明する。まず、巻き付けシート１０を用意する。次いで、第１バスバー設置部１４に第１バスバー５０を設置し、信号線設置部１６に４本の信号線６０を設置する。次いで、第２バスバー設置部１８に第２バスバー８０を設置する。このとき、第２バスバー８０の裏面に設けられている導電層８２を連通孔２０内に配置する。導電層８２の表面は、連通孔２０から本体１２の裏面側に突出する。さらに、素子設置部２２に半導体素子７０を設置する。このとき、半導体素子７０は、半導体素子７０の裏面側（裏面電極側）が本体１２の裏面と接触するように素子設置部２２に配置される。半導体素子７０が素子設置部２２に設置されると、半導体素子７０の裏面電極（図示省略）は、連通孔２０から本体１２の裏面側に突出する導電層８２と接触する。なお、後述するように、巻き付けシート１０を冷却器４０に巻き付けると、その巻き付け圧力によって、導電層８２は、半導体素子７０の裏面電極に押圧され、塑性変形する。これにより、素子設置部２２に設置された半導体素子７０の裏面電極と、第２バスバー設置部１８に設置された第２バスバー８０とが、導電層８２を介して電気的に接続されることとなる。次いで、バネ板設置部２４にバネ板９０を設置する。このとき、バネ板９０の凸部９２は、貫通孔２６に嵌合する。凸部９２の先端は、貫通孔２６から本体１２の裏面側に突出する。次いで、押さえ板設置部２８に、押さえ板９８を設置する。これにより、図１、図２に示すように、第１バスバー５０、信号線６０、半導体素子７０、第２バスバー８０、バネ板９０、押さえ板９８の各要素が、巻き付けシート１０に保持される。
【００３１】
次いで、巻き付けシート１０を、被巻き付け部材である冷却器４０に巻き付ける。具体的には、まず、図７に示すように、巻き付けシート１０のうち、第１バスバー５０が設置されている側の端部を、冷却器４０の表面に固定する。次いで、巻き付けシート１０の他端側を引っ張って、巻き付けシート１０に図７の矢印方向の引っ張り力を付加しながら、巻き付けシート１０を冷却器４０に巻き付けていく。なお、巻き付けシート１０の巻き付けは、上記のように全部品を設置してから巻き付ける手法には限られず、各部品を設置しつつ少しずつ巻き付ける手法によって行ってもよい。
【００３２】
巻き付けシート１０を冷却器４０に巻き付けると、図３に示すように、まず、冷却器４０の表面に巻き付けシート１０の裏面側が接触する。このとき、冷却器４０の上面の上方に、第１バスバー設置部１４に設置された第１バスバー５０と、信号線設置部１６に設置された４本の信号線６０とが配置される。
【００３３】
さらに巻き付けシート１０を巻き付けると、素子設置部２２に設置された半導体素子７０の表面電極７４と、第１バスバー５０とが対向する。このとき、表面電極７４は、第１バスバー５０の表面に設けられた導電層５２と接触する。巻き付けシート１０を巻き付ける際には、巻き付けシート１０に引っ張り力が付加される。これにより、表面電極７４が導電層５２に押しつけられ、導電層５２が塑性変形する。これにより、半導体素子７０の表面電極７４と第１バスバー５０とが、導電層５２を介して電気的に接続される。また、同時に、半導体素子７０の信号パッド７６が、信号線設置部１６に設置された４本の信号線６０の先端の圧接部に押し付けられ、圧接部が塑性変形する。その結果、半導体素子７０の４個の信号パッド７６は、それぞれ、対応する信号線６０と電気的に接続される。
【００３４】
さらに巻き付けシート１０を巻き付けると、第２バスバー設置部１８に設置された第２バスバーの表面と、貫通孔２６から巻き付けシート１０の裏面側に突出しているバネ板９０の凸部９２とが対向する。巻き付けシート１０に付加される引っ張り力が作用することにより、バネ板９０の凸部９２は、第２バスバー８０の表面に押し付けられる。
【００３５】
さらに巻き付けシート１０を巻き付けると、押さえ板設置部２８に設置された押さえ板９８と、バネ板設置部２４に設置されたバネ板９０の表面とが対向する。巻き付けシート１０に付加される引っ張り力により、押さえ板９８は、バネ板９０の表面に押し付けられる。この結果、押さえ板９８によって、バネ板９０の表面が押圧される。これにより、バネ板９０の弾性力により、第２バスバー８０、半導体素子７０、第１バスバー５０、及び、信号線６０が互いに圧接される。その結果、半導体素子７０の表面電極７４と第１バスバー５０とが確実に電気的に接続される。同様に、半導体素子の信号パッド７６と信号線６０、及び、半導体素子７０の裏面電極と第２バスバー８０も、確実に電気的に接続される。
【００３６】
その状態で、巻き付けシート１０の他端部を固定することにより、図３の半導体モジュール２が完成する。巻き付けシート１０の他端部の固定手段は任意である。半導体モジュール２では、第１バスバー５０と半導体素子７０の表面電極７４が電気的に接続し、信号線６０と半導体素子７０の信号パッド７６が電気的に接続し、第２バスバー８０と半導体素子７０の裏面電極が電気的に接続している。また、冷却器４０は、冷却器４０の上方に配置された第１バスバー５０を冷却することにより、その上方に配置された半導体素子７０を冷却することができる。
【００３７】
以上、第１実施例の半導体モジュール２の構成とその製造方法について説明した。上記の通り、本実施例では、巻き付けシート１０を冷却器４０に巻き付けることにより、半導体素子７０の表面電極７４と第１バスバー５０とが電気的に接続すると共に、半導体素子７０の信号パッド７６と信号線６０とが電気的に接続し、さらに、半導体素子７０の裏面電極と第２バスバー８０とが電気的に接続する。従って、半導体モジュール２を製作する際に、半導体素子７０、第１バスバー５０、信号線６０、第２バスバー８０の各要素を互いに正確に位置合わせして積層し、接合する必要がない。各要素を正確に位置合わせして積層し、接合する必要がある従来の手法と比較して、半導体モジュール２を製造する際の作業負担を小さくすることができる。
【００３８】
また、本実施例の半導体モジュール２では、半導体素子７０、第１バスバー５０、信号線６０、第２バスバー８０の各要素を互いに圧接させることによって電気的に接続させている。即ち、半導体素子７０、第１バスバー５０、信号線６０、第２バスバー８０の各要素を半田付けによって電気的に接続させる必要がない。そのため、半導体モジュール２を製作する際の作業負担をさらに小さくすることができる。また、半田を用いないため、従来の半導体モジュールのように、高温で動作する半導体素子とバスバーとの間の線膨張差によって半田が破損し、その結果、半導体素子の冷却性能が悪化して半導体素子が破損する、という不都合も発生しなくなる。
【００３９】
また、本実施例の半導体モジュール２では、第２バスバー設置部１８が素子設置部２２の裏面側に設けられ、半導体素子７０の裏面電極と第２バスバー８０とが連通孔２０を通じて電気的に接続されている。そのため、後述する第７，第８実施例と比較して、半導体モジュール２を製作する際の冷却器４０への巻き付けシート１０の巻き付け回数を少なくすることができる。
【００４０】
また、本実施例の半導体モジュール２では、第１バスバー５０と第２バスバー８０とを対向させて並行させることができる。そのため、半導体素子７０に電流が流れるときに、対向する第１バスバー５０と第２バスバー８０とに逆向きに電流を流すことができ、その結果、寄生インダクタンスの低減を図ることができる。
【００４１】
また、本実施例の半導体モジュール２では、巻き付けシート１０が絶縁性を有するため、絶縁板を用いることなく各部材間を絶縁することができる。
【００４２】
（第２実施例）
第２実施例の半導体モジュール１０２について、第１実施例と異なる点を中心に説明する。図８に示すように、第２実施例では、四角筒状の冷却器４０の４つの外周面のそれぞれの面の表面側に、半導体素子１７０ａ〜ｄが配置される点が第１実施例と異なる。なお、図８には図示していないが、第１バスバー、信号線、第２バスバー等の各要素も、四角筒状の冷却器４０の４つの外周面のそれぞれの面に設けられる。従って、第２実施例では、四角筒状の冷却器４０の４つの外周面をすべて利用することにより、４個の半導体素子１７０ａ〜ｄを有する半導体モジュールを製作することができる。
【００４３】
（第３実施例）
第３実施例の半導体モジュール２０２は、図９に示すように、冷却器２４０が八角筒状であって、その八角筒状の冷却器２４０の８つの外周面のそれぞれの面の表面側に、半導体素子２７０ａ〜ｈが配置されている。なお、図９には図示していないが、第１バスバー、信号線、第２バスバー等の各要素も、八角筒状の冷却器２４０の８つの外周面のそれぞれの面に設けられる。従って、第３実施例では、八角筒状の冷却器２４０の８つの外周面をすべて利用することにより、８個の半導体素子２７０ａ〜ｈを有する半導体モジュールを製作することができる。
【００４４】
（第４実施例）
第４実施例の半導体モジュール３０２は、図１０に示すように、冷却器４０に、冷却器４０の長手方向に間隔を空けた位置に２枚の巻き付けシート３１０ａ、３１０ｂが巻き付けられている。巻き付けシート３１０ａには、第１バスバー３５０ａ、信号線３６０ａ及び半導体素子、第２バスバー等の各要素（図示省略）が設けられている。同様に、巻き付けシート３１０ｂには、第１バスバー３５０ｂ、信号線３６０ｂ及び半導体素子、第２バスバー等の各要素（図示省略）が設けられている。第１バスバー３５０ａと第１バスバー３５０ｂは、互いに逆方向に伸びるように配置されている。また、信号線３６０ａと信号線３６０ｂも、互いに逆方向に伸びるように配置されている。従って、第４実施例でも、多数の半導体素子を有する半導体モジュールを製作することができる。
【００４５】
（第５実施例）
第５実施例の半導体モジュール４０２も、図１１に示すように、冷却器４０に、２枚の巻き付けシート４１０ａ、４１０ｂが巻き付けられている。ただし、第５実施例では、巻き付けシート４１０ａに備えられている第１バスバー４５０ａ及び第２バスバー（図示省略）は、冷却器４０の上面側に配置されている。一方、巻き付けシート４１０ｂに備えられている第１バスバー４５０ｂ及び第２バスバー（図示省略）は、冷却器４０の側面側に配置されている。第１バスバー４５０ａと第１バスバー４５０ｂとは、同じ方向に伸ばされている。第５実施例では、第１バスバー４５０ａ、４５０ｂが互いに冷却器４０の異なる面に配置されているため、第１バスバー４５０ａ、４５０ｂが互いに干渉しない。第５実施例では、多数の半導体素子を有する半導体モジュールを製作することができると共に、第１バスバー４５０ａ、４５０ｂが同一方向に伸びているため、伸ばされた第１バスバー４５０ａ、４５０ｂへの外部配線の接続を比較的容易に行うことができる。
【００４６】
（第６実施例）
第６実施例の半導体モジュール５０２は、図１２に示すように、巻き付けシート５１０の材質が、場所によって異なる。即ち、第６実施例では、巻き付けシート５１０のうち、第１バスバー５０が配置される領域Ｓ１は、高熱伝導材（例えばＣｕフィルム）で形成されている。さらに、領域Ｓ１のうち、冷却器４０と接する部分には、冷却器４０と第１バスバー５０との間の絶縁性を確保するために、絶縁熱伝導樹脂シートが備えられている。そのため、冷却器４０による第１バスバー５０の冷却効率が良くなり、その結果、半導体素子７０の冷却効率も向上する。また、巻き付けシート５１０のうち、第２バスバー８０、半導体素子７０、バネ板９０が配置される領域Ｓ２は、第１実施例と同様に、絶縁性樹脂（例えばポリイミド）で形成されている。また、第６実施例では、巻き付けシート５１０のうち、押さえ板９８が配置される領域Ｓ３は、バネ板９０に対向する部分が硬度の高い樹脂（例えばエンプラ）で形成されている。そのため、押さえ板９８によって、半導体素子７０、第１バスバー５０、信号線６０、第２バスバー８０の各要素をより強く押圧することができる。従って、半導体素子７０、第１バスバー５０、信号線６０、第２バスバー８０の各要素を確実に接続させることができると共に、各要素同士が位置ずれすることを防ぐこともできる。
【００４７】
（第７実施例）
第７実施例の半導体モジュール６０２も、図１３に示すように、巻き付けシート６１０の構成が第１実施例とは異なる。第１実施例の巻き付けシート１０では、第２バスバー設置部１８が素子設置部２２の表面側に設けられ、半導体素子７０と第２バスバー８０が、巻き付けシート１０の表裏面に重ねて備えられている。これに代えて、第７実施例の巻き付けシート６１０では、図１３に示すように、第２バスバー設置部は、本体６１２の裏面であって、巻き付けシート６１０を冷却器４０に巻き付けた際に、素子設置部２２の表面側に設けられた連通孔２０に対向する位置に形成されている。この場合、巻き付けシート６１０を冷却器４０に巻き付けることにより、第２バスバー８０の裏面に設けられた導電層８２が連通孔２０に入り込んで、半導体素子７０の裏面電極と接触する。これにより、第７実施例でも、半導体素子７０の裏面電極と第２バスバー８０とが電気的に接続される。なお、第７実施例では、バネ板９０の凸部９２は、巻き付けシート６１０の本体６１２のうち、第２バスバー８０が設置された部分の表面側に押し付けられる。
【００４８】
（第８実施例）
第８実施例の半導体モジュール７０２も、図１４に示すように、巻き付けシート７１０の構成が第１実施例とは異なる。第１実施例の巻き付けシート１０では、素子設置部２２が本体１２の裏面側に備えられている。これに代えて、第８実施例の巻き付けシート７１０では、図１４に示すように、素子設置部及び第２バスバー設置部は、いずれも、本体７１２の表面に備えられている。第８実施例では、本体７１２のうち、素子設置部の位置と、第２バスバー設置部の位置には、それぞれ、連通孔７２０、７２５が設けられている。連通孔７２５内には、第２バスバー８０の裏面に備えられている導電層８２が配置され、導電層８２の一部は本体７１２の裏面側に突出している。従って、第８実施例では、巻き付けシート７１０を冷却器４０に巻き付けることにより、第１バスバー５０の表面に設けられた導電層５２が連通孔７２０に入り込んで、半導体素子７０の表面電極７４と接触する。これにより、第８実施例でも、半導体素子７０の表面電極７４と第１バスバー５０とが電気的に接続される。さらに、巻き付けシート７１０を冷却器４０に巻き付けることにより、本体７１２の裏面側に突出した導電層８２が、半導体素子７０の裏面電極と接触する。これにより、第８実施例でも、半導体素子７０の裏面電極と第２バスバー８０とが電気的に接続される。
【００４９】
（第９実施例）
上記の各実施例では、導電層５２は、第１バスバー５０の表面に備えられている（図３、図１３、図１４等参照）。第９実施例では、導電層５２が第１バスバー５０の表面から脱落したり、巻き付けシート１０を巻き付ける際に位置ずれしたりすることを防ぐために、以下に説明する脱落防止加工が施されている。第９実施例では、図１５に示すように、第１バスバー５０の表面に備えられた導電層５２の周囲に粘着材５３が配置されている。粘着材５３は、導電層５２と第１バスバー５０の表面とを仮止めする。これにより、導電層５２が第１バスバー５０の表面から脱落したり、巻き付けシート１０を巻き付ける際に位置ずれしたりすることが抑制される。また、他の例では、第１バスバー５０の表面に、導電層５２の裏面側を収容するための凹部（図示省略）を形成し、その凹部に導電層５２を収容し、凹部に収容された導電層５２の周囲に粘着材５３を配置することもできる。
【００５０】
さらに他の例では、図１６、図１７に示すように、巻き付けシート１０の第１バスバー設置部１４に、コーナー保持部１４ａ、バスバー挿通部１４ｂに加えて、導電層保持部１４ｃを形成する。導電層保持部１４ｃは、バスバー挿通部１４ｂと同様に、第１バスバー５０を挿通可能な筒状に形成されている。導電層保持部１４には、導電層５２の中央部分５２を露出させるための連通孔１４ｄが開口されている。図１７に示すように、この例の導電層５２は、厚みのある中央部分５２ａの周囲に、中央部分５２ａよりも薄く形成された鍔部５２ｂを備えている。この例では、第１バスバー設置部１４に第１バスバー５０を設置した際に、導電層保持部１４ｃによって、導電層５２の鍔部５２ｂの表面が抑えられるとともに、導電層５２の中央部分５２ａが、連通孔１４ｄから表面に露出する。導電層保持部１４ｃによって、導電層５２の鍔部５２ｂの表面が抑えられることにより、導電層５２が第１バスバー５０の表面から脱落したり、巻き付けシート１０を巻き付ける際に位置ずれしたりすることが抑制される。
【００５１】
（第１０実施例）
第１０実施例は、上記の第７実施例の変形例である。上記の第７実施例では、導電層８２は、第２バスバー８０の裏面に備えられている（図１３参照）。この点、第１０実施例では、図１８に示すように、半導体素子７０の裏面電極上に導電層８２を備えている。また、導電層８２は、厚みのある中央部分８２ａの周囲に、中央部分８２ａよりも薄く形成された鍔部８２ｂを備えている。第１０実施例では、導電層８２の鍔部８２ｂが、半導体素子７０の裏面電極と巻き付けシート６１０の本体６１２の裏面との間に挟まれて保持されるとともに、導電層８２の中央部分８２ａが、連通孔２０を通って本体６１２の表面側に突出している。第１０実施例では、巻き付けシート６１０を冷却器４０に巻き付けることにより、本体６１２の表面側に突出した導電層８２の中央部分８２ａが、第２バスバー８０の裏面と接触する。第１０実施例では、導電層８２の鍔部８２ｂが、半導体素子７０の裏面電極と巻き付けシート６１０の本体６１２の裏面との間に挟まれて保持されることにより、導電層８２が半導体素子７０の裏面電極上から脱落したり、巻き付けシート６１０を巻き付ける際に位置ずれしたりすることが抑制される。
【００５２】
（第１１実施例）
第１１実施例は、上記の第８実施例の変形例である。上記の第８実施例では、導電層８２は、第２バスバー８０の裏面に備えられているとともに、導電層８２の一部が、連通孔７２５を通って巻き付けシート７１０の本体７１２の裏面側に突出している（図１４参照）。この点、第１１実施例でも、図１９に示すように、導電層８２は、厚みのある中央部分８２ａの周囲に、中央部分８２ａよりも薄く形成された鍔部８２ｂを備えている。第１１実施例では、導電層８２の鍔部８２ｂが、第２バスバー８０の裏面と巻き付けシート７１０の本体７１２の裏面との間に挟まれて保持されるとともに、導電層８２の中央部分８２ａが、連通孔７２５を通って本体７１２の裏面側に突出している。第１１実施例では、巻き付けシート７１０を冷却器４０に巻き付けることにより、本体７１２の裏面側に突出した導電層８２の中央部分８２ａが、半導体素子７０の裏面電極と接触する。第１０実施例では、導電層８２の鍔部８２ｂが、第２バスバー８０の裏面と巻き付けシート７１０の本体７１２の裏面との間に挟まれて保持されることにより、導電層８２が第２バスバー８０の裏面から脱落したり、巻き付けシート７１０を巻き付ける際に位置ずれしたりすることが抑制される。
【００５３】
上記の各実施例の変形例を以下に列挙する。
（１）冷却器に巻き付けた巻き付けシートの外周に、さらに、Ｃｕ等の金属フィルム又は金属板を巻き付けてもよい。この際、冷却器とモジュールとの間の絶縁が確保できるように巻き付ける。その場合、冷却器のみならず、巻き付けた金属フィルム（金属板）からも放熱を行うことができ、半導体素子の冷却効率が向上する。
（２）冷却器に巻き付けた巻き付けシートの外周に、さらに防滴シートを巻き付けてもよい。これによって、半導体素子等の各要素に水滴が付着することを防止し得る。
（３）巻き付けシートの一部又は全面に粘着材を配置してもよい。これにより、冷却器に巻き付けシートを巻き付ける際に、粘着材で巻き付けシートを固定することにより、冷却器に巻き付けた巻き付けシートの位置ずれを防ぐことができる。
（４）巻き付けシートに配線パターンを形成してもよい。
（５）一つの巻き付けシートに複数の半導体素子を設置してもよい。この場合、設置する複数の半導体素子は、すべて同じものであっても、互いに異なるものであってもよい。
（６）冷却器と巻き付けシートのうちの一方に、位置決め用のピン（突起）を設け、冷却器と巻き付けシートのうちの他方に、巻き付けシートを巻き付けた際に上記ピンが嵌合する位置決め用の穴を設けてもよい。この場合、巻き付けシートを巻き付けた際に、ピンと穴とが嵌合することにより、巻き付けシートが位置決めされる。これにより、巻き付けシートを巻き付けた際の位置ずれを防ぐことができる。
（７）上記の各実施例では、半導体素子としてＭＯＳＦＥＴを使用しているが、半導体素子はこれには限られず、ＩＧＢＴ、ダイオード等、種々の半導体素子を用いることができる。
【００５４】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００５５】
２：半導体モジュール
１０：巻き付けシート
１２：本体
１４：第１バスバー設置部
１４ａ：コーナー保持部
１４ｂ：バスバー挿通部
１４ｃ：導電層保持部
１４ｄ：連通孔
１６：信号線保持部
１８：第２バスバー設置部
１８ａ：コーナー保持部
１８ｂ：バスバー挿通部
２０：連通孔
２２：素子設置部
２４：バネ板設置部
２４ａ：コーナー保持部
２６：貫通孔
２８：押さえ板設置部
２８ａ：コーナー保持部
４０：冷却器
５０：第１バスバー
５２：導電層
５３：粘着材
５４：凹部
６０：信号線
７０：半導体素子
７４：表面電極
７６：信号パッド
７７：絶縁層
８０：第２バスバー
８２：導電層
９０：バネ板
９１：本体
９２：凸部
９８：押さえ板
１０２：半導体モジュール
１７０ａ〜１７０ｄ：半導体素子
２０２：半導体モジュール
２４０：冷却器
２７０ａ〜２７０ｈ：半導体素子
３０２：半導体モジュール
３１０ａ、３１０ｂ：巻き付けシート
３１４ａ、３１４ｂ：第１バスバー設置部
３５０ａ、３５０ｂ：第１バスバー
３６０ａ、３６０ｂ：信号線
４０２：半導体モジュール
４１０ａ、４１０ｂ：巻き付けシート
４５０ａ、４５０ｂ：第１バスバー
５０２：半導体モジュール
５１０：巻き付けシート
６０２：半導体モジュール
６１０：巻き付けシート
６１２：本体
７０２：半導体モジュール
７１０：巻き付けシート
７１２：本体
７２０、７２５：連通孔
【図１】
2013105776.tif 000003
【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】
2013105776.tif 000009
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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