特許 7571673 半導体モジュール、電気部品、および半導体モジュールと電気部品との接続構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-15

(45)【発行日】2024-10-23

(54)【発明の名称】半導体モジュール、電気部品、および半導体モジュールと電気部品との接続構造

(51)【国際特許分類】

   H01L 25/07 20060101AFI20241016BHJP

   H01L 25/18 20230101ALI20241016BHJP

   H01L 23/48 20060101ALI20241016BHJP

   H05K 7/12 20060101ALI20241016BHJP

【ＦＩ】

H01L25/04 C

H01L23/48 G

H05K7/12 E

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2021104329

(22)【出願日】2021-06-23

(65)【公開番号】P2023003257

(43)【公開日】2023-01-11

【審査請求日】2023-08-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】520124752

【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ

(74)【代理人】

【識別番号】110001128

【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石野 寛

(72)【発明者】

【氏名】三瓶 宏和

(72)【発明者】

【氏名】熊谷 克也

(72)【発明者】

【氏名】土居 公司

【審査官】齊藤 健一

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１４／００２４４２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００６－５０７６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平７－４５４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２１０３９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２３／４８

Ｈ０１Ｌ ２５／０７

Ｈ０５Ｋ ７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体モジュールであって、
半導体チップ（１０）を樹脂封止した樹脂モールド部（１９）と、
前記樹脂モールド部から露出した第１端子（１５）および第２端子（１６）と、を備え、
前記第１端子および前記第２端子は、それぞれ板状とされ、互いに積層されており、
前記第２端子は、前記樹脂モールド部の外部に突出しており、
前記第１端子は、前記樹脂モールド部のうち前記第２端子が突出した面とは異なる面に露出している半導体モジュール。

【請求項2】

前記第１端子および前記第２端子は、前記樹脂モールド部に形成された凸部（１９ａ）に覆われ、前記凸部に覆われた部分において互いに積層されており、
前記第２端子は、前記凸部から前記樹脂モールド部の外部に突出しており、
前記第１端子は、前記凸部のうち前記第２端子が突出した面とは異なる面に形成された開口部において前記凸部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】

前記第１端子および前記第２端子は、前記樹脂モールド部に形成された凸部（１９ａ）に覆われ、前記凸部に覆われた部分において互いに積層されており、
前記第２端子は、前記樹脂モールド部から突出した部分が前記樹脂モールド部からの突出方向を長手方向とした板状とされ、前記樹脂モールド部から突出した部分の根元が前記凸部に覆われており、
前記第１端子は、前記凸部のうち前記第２端子が突出した面とは異なる面に形成された開口部において前記凸部から露出しており、
前記開口部のうち少なくとも一部は、前記第１端子および前記第２端子の積層方向に垂直な平面において、前記第２端子のうち該板状とされた部分に重なるように配置されている請求項１に記載の半導体モジュール。

【請求項4】

前記第１端子は、前記樹脂モールド部に覆われた内部端子（１５ａ）、および、前記開口部にて前記内部端子に接合された外部端子（１５ｂ）で構成されており、
前記外部端子は、前記第１端子および前記第２端子の積層方向に垂直な面の形状が、前記第２端子と同じ形状とされている請求項２または３に記載の半導体モジュール。

【請求項5】

前記第２端子は、前記樹脂モールド部から突出した部分が前記樹脂モールド部からの突出方向を長手方向とした板状とされ、前記樹脂モールド部から突出した部分の根元が前記凸部に覆われており、
前記外部端子の先端部のうち少なくとも一部は、前記第１端子および前記第２端子の積層方向に垂直な平面において、前記第２端子のうち該板状とされた部分の先端部に重なるように配置されている請求項４に記載の半導体モジュール。

【請求項6】

前記第１端子は、前記樹脂モールド部によって覆われた部分において、前記第２端子が接続されたリードフレーム（１２）に積層されているか、または、
前記第２端子は、前記樹脂モールド部によって覆われた部分において、前記第１端子が接続されたリードフレーム（１１）に積層されている請求項１ないし５のいずれか１つに記載の半導体モジュール。

【請求項7】

前記第１端子および前記第２端子をそれぞれ２つ備えている請求項１ないし６のいずれか１つに記載の半導体モジュール。

【請求項8】

前記半導体チップを６つ備え、
６つの前記半導体チップは、３列に配置されており、
２つの前記第１端子、および、２つの前記第２端子は、それぞれ、該３列の中央の列に配置された前記半導体チップを挟むように配置されている請求項１ないし７のいずれか１つに記載の半導体モジュール。

【請求項9】

電気部品であって、
筐体（２０）と、
前記筐体から突出した第３端子（２１）および第４端子（２２）と、を備え、
前記第３端子および前記第４端子は、それぞれ板状とされ、互いに積層された状態で前記筐体から突出しており、
前記第３端子のうち前記第４端子とは反対側の面、および、前記第４端子のうち前記第３端子とは反対側の面には、ボルト（２１ａ、２２ａ）が形成されており、
前記第３端子に形成された前記ボルトは、前記第４端子とは反対側に突出しており、
前記第４端子に形成された前記ボルトは、前記第３端子とは反対側に突出している電気部品。

【請求項10】

前記第３端子および前記第４端子の間に配置された絶縁層（２３）を備え、
前記第３端子のうち前記第４端子に対向する面、および、前記第４端子のうち前記第３端子に対向する面は、前記絶縁層に覆われている請求項９に記載の電気部品。

【請求項11】

前記絶縁層は、先端部がクランク状に屈曲している請求項１０に記載の電気部品。

【請求項12】

請求項１ないし８のいずれか１つに記載の半導体モジュールと、
請求項９ないし１１のいずれか１つに記載の電気部品と、の接続構造であって、
前記第１端子と、前記第２端子と、前記第３端子と、前記第４端子とが積層されている半導体モジュールと電気部品との接続構造。

【請求項13】

前記第１端子が前記第３端子に接続されており、
前記第２端子が前記第４端子に接続されており、
前記第１端子および前記第３端子と、前記第２端子および前記第４端子とを結ぶ直線上に、前記樹脂モールド部の一部、または、前記絶縁層の一部が配置されている請求項１２に記載の半導体モジュールと電気部品との接続構造。

【請求項14】

前記第１端子および前記第２端子は、導電性金属で構成されたボルト（２１ａ、２２ａ）およびナット（２６、２７）によって、それぞれ前記第３端子および前記第４端子に接続されている請求項１２または１３に記載の半導体モジュールと電気部品との接続構造。

【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、電気部品、および半導体モジュールと電気部品との接続構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

三相インバータ回路を構成する半導体モジュールと、平滑コンデンサを備えるコンデンサモジュールとの接続構造において、配線インダクタンスの低減が求められている。

【0003】

例えば特許文献１では、半導体モジュールにおいて、上下アームを構成する半導体チップに接続された２つの端子が、積層された状態で樹脂モールド部から突出している。また、コンデンサモジュールにおいて、平滑コンデンサに接続された２つの端子が積層された状態で筐体から突出している。このように、２つの端子を積層することで、配線インダクタンスの低減を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１９０９６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１では、半導体モジュールとコンデンサモジュールにおいて、２つの端子は突出長さが異なっている。具体的には、半導体モジュールにおいて、コンデンサモジュールを介して電源の正極に接続されるＰ端子は、電源の負極に接続されるＮ端子よりも突出長さが長くなっており、Ｐ端子とＮ端子との間には、Ｎ端子を覆うように絶縁紙が配置されている。また、コンデンサモジュールにおいては、Ｐ端子はＮ端子よりも突出長さが短くなっており、Ｐ端子とＮ端子との間には、Ｐ端子を覆うように絶縁紙が配置されている。

【0006】

そして、半導体モジュールとコンデンサモジュールとの接続構造においては、半導体モジュールの２つの端子と、コンデンサモジュールの２つの端子とが対向し、互いのＰ端子同士、Ｎ端子同士が接触するように、各端子が配置されている。

【0007】

このような半導体モジュールの端子構造およびコンデンサモジュールの端子構造では、異電位の２つの端子の絶縁確保が困難である。すなわち、半導体モジュールにおいては、絶縁紙のうちＮ端子から突出した部分の長さがＰ端子とＮ端子との沿面距離となるため、沿面距離の増加が接続構造の体格の増加につながる。また、コンデンサモジュールにおいても、同様に、沿面距離の増加が接続構造の体格の増加につながる。

【0008】

本発明は上記点に鑑みて、インダクタンスを低減しつつ容易に絶縁を確保することができる半導体モジュール、電気部品、および半導体モジュールと電気部品との接続構造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】

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、半導体モジュールであって、半導体チップ（１０）を樹脂封止した樹脂モールド部（１９）と、樹脂モールド部から露出した第１端子（１５）および第２端子（１６）と、を備え、第１端子および第２端子は、それぞれ板状とされ、互いに積層されており、第２端子は、樹脂モールド部の外部に突出しており、第１端子は、樹脂モールド部のうち第２端子が突出した面とは異なる面に露出している。

【0010】

これによれば、第１端子と第２端子とが互いに積層されているため、配線インダクタンスを低減することができる。また、第１端子が樹脂モールド部のうち第２端子が突出した面とは異なる面に露出しているため、例えば第１、第２端子を同じ面から突出させる場合に比べて、第１、第２端子の絶縁距離の確保が容易になる。

【0011】

また、請求項９に記載の発明では、電気部品であって、筐体（２０）と、筐体から突出した第３端子（２１）および第４端子（２２）と、を備え、第３端子および第４端子は、それぞれ板状とされ、互いに積層された状態で筐体から突出しており、第３端子のうち第４端子とは反対側の面、および、第４端子のうち第３端子とは反対側の面には、ボルト（２１ａ、２２ａ）が形成されており、第３端子に形成されたボルトは、第４端子とは反対側に突出しており、第４端子に形成されたボルトは、第３端子とは反対側に突出している。

【0012】

これによれば、第３端子と第４端子とが互いに積層されているため、配線インダクタンスを低減することができる。また、ボルトを設けることで、半導体モジュールの端子をスライドさせるだけで半導体モジュールと電気部品とを接続することができるため、これらの接続が容易になり、絶縁の確保が容易になる。

【0013】

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】三相インバータ回路の回路図である。

【図2】半導体モジュールの内部構造を示す図である。

【図3】半導体モジュールの上面図である。

【図4】外部端子を接合する前の半導体モジュールの底面図である。

【図5】外部端子を接合した後の半導体モジュールの底面図である。

【図6】半導体モジュールの側面図である。

【図7】接続端子周辺の断面図である。

【図8】接続端子周辺の断面図である。

【図9】接続端子周辺の断面図である。

【図10】コンデンサモジュールの上面図である。

【図11】接続端子周辺の側面図である。

【図12】半導体モジュールとコンデンサモジュールとの接続構造の上面図である。

【図13】半導体モジュールとコンデンサモジュールとの接続構造の底面図である。

【図14】ナットを締結する前の接続構造の側面図である。

【図15】ナットを締結した後の接続構造の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

【0016】

（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。本実施形態では、三相交流モータを駆動する三相インバータ回路が備えられた半導体モジュール、および、この三相インバータ回路に接続される平滑コンデンサが備えられたコンデンサモジュールについて説明する。

【0017】

図１に示すように、三相インバータ回路１は、直流電源２に基づいて三相交流モータである負荷３を駆動するためのものである。三相インバータ回路１には平滑コンデンサ４が並列接続されており、スイッチング時のリプルの低減やノイズの影響を抑制して一定な電源電圧が形成できるようにしてある。

【0018】

三相インバータ回路１は、直列接続した上下アーム５１～５６が三相分並列接続された構成とされ、上アーム５１、５３、５５と下アーム５２、５４、５６との各中間電位を負荷３となる三相交流モータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に順番に入れ替えながら印加する。

【0019】

具体的には、上下アーム５１～５６は、それぞれ、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチング素子５１ａ～５６ａと、ＦＷＤなどの還流を目的とした整流素子５１ｂ～５６ｂとを備えている。そして、各相の上下アーム５１～５６の半導体スイッチング素子５１ａ～５６ａがオンオフ制御されることで、三相交流モータに対して周期の異なる三相の交流電流が供給される。これにより、三相交流モータの駆動を可能としている。ＩＧＢＴはInsulated Gate Bipolar Transistorの略である。ＭＯＳＦＥＴはMetal Oxide Semiconductor Field Effect Transistorの略である。ＦＷＤはFree Wheeling Diodeの略である。

【0020】

本実施形態では、三相インバータ回路１を構成する半導体スイッチング素子５１ａ～５６ａおよび整流素子５１ｂ～５６ｂが形成された半導体チップをモジュール化して一体化している。つまり、６つのアームを一体化した６ｉｎ１構造の半導体モジュールとして三相インバータ回路１を構成している。

【0021】

この半導体モジュールの詳細構造について説明する。図２～図７に示す半導体モジュール６は、半導体チップ１０と、リードフレーム１１、１２と、出力端子１３と、制御端子１４と、接続端子１５、１６と、放熱板１７、１８とを備えている。半導体モジュール６が備えるこれらの構成要素は、矩形板状の樹脂モールド部１９によって樹脂封止されている。

【0022】

半導体チップ１０は、上下アーム５１～５６に対応して６つ備えられている。上下アーム５１～５６を構成する半導体チップ１０を、それぞれ半導体チップ１０１～１０６とする。

【0023】

図２に示すように、６つの半導体チップ１０は、３列に並ぶように配置されている。具体的には、上アーム５１、５３、５５を構成する半導体チップ１０１、１０３、１０５は、樹脂モールド部１９の上面に平行な一方向に沿って、半導体チップ１０１、１０３、１０５の順に並んでいる。そして、半導体チップ１０２、１０４、１０６は、半導体チップ１０１、１０３、１０５の並びに沿って、半導体チップ１０２、１０４、１０６の順に並んでいる。

【0024】

上アームの半導体チップ１０１、１０３、１０５は、リードフレーム１１の表面側に搭載されており、下アームの半導体チップ１０２、１０４、１０６は、リードフレーム１２の裏面側に搭載されている。半導体チップ１０１、１０３、１０５は、リードフレーム１１を介して、出力端子１３に接続されている。半導体チップ１０２、１０４、１０６は、リードフレーム１２と、図示しない配線層と、リードフレーム１１とを介して、出力端子１３に接続されている。

【0025】

半導体モジュール６は、３つの出力端子１３を備えている。３つの出力端子１３は、それぞれ負荷３のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に接続される。出力端子１３は、板状の導電性部材で構成されており、樹脂モールド部１９の側面から突出している。

【0026】

半導体チップ１０は、制御端子１４に接続されている。制御端子１４は、棒状の導電性部材で構成されており、一端が半導体チップ１０に接続され、他端が樹脂モールド部１９の側面から突出している。制御端子１４のうち樹脂モールド部１９から露出した部分は、樹脂モールド部１９の上面側に突出するように屈曲している。

【0027】

制御端子１４は、各半導体チップ１０に対して設けられている。上アームの半導体チップ１０１、１０３、１０５に対応する制御端子１４は、樹脂モールド部１９のうち、出力端子１３と同じ側面から突出している。下アームの半導体チップ１０２、１０４、１０６に対応する制御端子１４は、樹脂モールド部１９のうち、出力端子１３とは反対側の側面から突出している。

【0028】

接続端子１５、１６は、半導体チップ１０を後述するコンデンサモジュール７に接続するものである。接続端子１５、１６は、板状とされており、互いに積層された状態で樹脂モールド部１９の側面から突出している。なお、接続端子１５、１６は、互いに離されており、電気的に絶縁されている。

【0029】

接続端子１５は、半導体チップ１０１、１０３、１０５を、コンデンサモジュール７を介して直流電源２の正極に接続する端子である。接続端子１６は、半導体チップ１０２、１０４、１０６を、コンデンサモジュール７を介して直流電源２の負極に接続する端子である。接続端子１５、１６は、それぞれ第１端子、第２端子に相当する。

【0030】

接続端子１５は、樹脂モールド部１９に封止された内部端子１５ａと、樹脂モールド部１９の外部に配置された外部端子１５ｂとで構成されている。内部端子１５ａは、板状の導電性部材で構成されており、リードフレーム１１を介して上アームの半導体チップ１０１、１０３、１０５に接続されている。

【0031】

半導体モジュール６は、２つの接続端子１５を備えている。２つの接続端子１５は、３列に並んだ６つの半導体チップ１０のうち、中央の列に配置された半導体チップ１０３、１０４を挟むように配置されている。具体的には、一方の接続端子１５が備える内部端子１５ａは、半導体チップ１０１、１０３の間と、半導体チップ１０２、１０４の間とを通るように配置されている。そして、他方の接続端子１５が備える内部端子１５ａは、半導体チップ１０３、１０５の間と、半導体チップ１０４、１０６の間とを通るように配置されている。

【0032】

内部端子１５ａは、長手方向の一端で半導体チップ１０１、１０３、１０５に接続されており、他端は樹脂モールド部１９のうち出力端子１３とは反対側の側面から突出している。図３～図７に示すように、樹脂モールド部１９のうち、下アームの制御端子１４が突出した側面には、矩形板状の凸部１９ａが形成されている。内部端子１５ａのうち樹脂モールド部１９の側面から突出した部分は、凸部１９ａに覆われており、凸部１９ａの底面に形成された開口部から露出している。この露出した部分は、超音波接合やろう付け等によって外部端子１５ｂに接合されている。

【0033】

外部端子１５ｂは、板状の導電性部材で構成されており、側面から見てクランク状となるように屈曲している。外部端子１５ｂの屈曲部を挟んだ両端部のうち、一方の端部は内部端子１５ａに接続されており、他方の端部は、凸部１９ａの表面から離された状態で、凸部１９ａの底面に沿って突出している。この他方の端部と凸部１９ａとの距離は、異物の噛み込みを抑制するために、例えば０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下とされる。外部端子１５ｂは、この突出した部分においてコンデンサモジュール７に接続される。

【0034】

接続端子１６は、板状の導電性部材で構成されており、リードフレーム１２を介して下アームの半導体チップ１０に接続されている。接続端子１６は、長手方向の一端で半導体チップ１０２、１０４、１０６に接続されており、他端は樹脂モールド部１９のうち出力端子１３とは反対側の側面から外部端子１５ｂの突出方向と同じ方向に突出している。接続端子１６の根元は、凸部１９ａに覆われている。接続端子１６は、凸部１９ａから露出した部分においてコンデンサモジュール７に接続される。

【0035】

半導体モジュール６は接続端子１６を２つ備えている。また、前述したように、半導体モジュール６は接続端子１５を２つ備えている。図２に示すように、２つの内部端子１５ａは、樹脂モールド部１９によって覆われた部分において、２つの接続端子１６およびリードフレーム１２に積層されている。

【0036】

内部端子１５ａは、樹脂モールド部１９のうち接続端子１６が突出した面とは異なる面に露出している。具体的には、接続端子１６は、凸部１９ａの先端面から突出している。そして、内部端子１５ａは、凸部１９ａの内部において接続端子１６に積層されており、前述したように凸部１９ａの底面に形成された開口部から露出している。

【0037】

内部端子１５ａと接続端子１６との凸部１９ａの表面に沿った沿面距離は、所定の実効電圧の印加時に内部端子１５ａと接続端子１６との絶縁が確保される長さより大きくなるように設計される。

【0038】

図７では凸部１９ａのうち内部端子１５ａが露出する面が平坦面とされているが、この面に、図８に示すような凸部１９ｂや、図９に示すような凹凸部１９ｃを形成してもよい。これにより、内部端子１５ａと接続端子１６との沿面距離を長くすることができる。

【0039】

外部端子１５ｂは、内部端子１５ａおよび接続端子１６の積層方向に垂直な面の形状が、接続端子１６と同じ形状とされている。具体的には、外部端子１５ｂ、接続端子１６のうち凸部１９ａから突出した部分の先端部は、２つに分かれてＵ字状になっている。そして、このＵ字状の部分が、外部端子１５ｂと接続端子１６とで同一または略同一の形状とされており、外部端子１５ｂ、接続端子１６の突出方向において、外部端子１５ｂの突出長さと、接続端子１６の突出長さとが、同一または略同一となっている。

【0040】

外部端子１５ｂの先端部と、接続端子１６の先端部は、後述するボルト２１ａ、２２ａの直径よりも開口幅が大きくされている。また、外部端子１５ｂ、接続端子１６の根元から開口部までの距離は、後述するナット２６、２７の締結作業のための空間が確保されるように設計されている。

【0041】

樹脂モールド部１９のうち出力端子１３とは反対側の側面において、制御端子１４と接続端子１５、１６は、所定の距離を空けて配置されている。例えば、制御端子１４と接続端子１５、１６との距離は、所定のインパルス電圧の印加時に制御端子１４と接続端子１５、１６との絶縁が確保される距離よりも長くなるように設計される。

【0042】

放熱板１７、１８は、ヒートシンクに相当するものであり、一面側が半導体チップ１０に向けられている。半導体チップ１０は、リードフレーム１１、１２を介して放熱板１７、１８に接続されており、放熱板１７、１８のうちリードフレーム１１、１２とは反対側の面は、樹脂モールド部１９から露出している。このように、各半導体チップ１０は放熱板１７、１８に挟み込まれており、半導体モジュール６は、厚さ方向の両側を図示しない冷却機器によって挟み込まれることで、放熱を行いながら負荷３の駆動を行うものとして使用される。

【0043】

平滑コンデンサ４は、図１０、図１１に示すコンデンサモジュール７に備えられている。コンデンサモジュール７は、筐体２０と、接続端子２１、２２と、絶縁紙２３と、接続端子２４、２５とを備えている。コンデンサモジュール７は、電気部品に相当する。

【0044】

平滑コンデンサ４は、樹脂で構成された筐体２０の内部に複数備えられており、接続端子２１、２２、２４、２５は、筐体２０の内部において平滑コンデンサ４に接続されている。接続端子２１、２２は、平滑コンデンサ４を半導体モジュール６に接続するための端子である。

【0045】

接続端子２１、２２は、板状の導電性部材で構成されており、互いに積層された状態で筐体２０から突出している。接続端子２１は、この突出した部分において半導体モジュール６の外部端子１５ｂに接続され、接続端子２２は、この突出した部分において接続端子１６に接続される。接続端子２１、２２は、それぞれ第３端子、第４端子に相当する。

【0046】

接続端子２１、２２は、これらの積層方向に垂直な面の形状が互いに同一または略同一とされており、筐体２０からの突出長さが同一または略同一とされている。これにより、接続端子２１、２２のうち一方の突出長さを他方よりも長くする場合に比べて、絶縁確保を容易にするとともに、後述する接続構造の長さを短くすることができる。

【0047】

筐体２０から突出した部分において、接続端子２１のうち接続端子２２とは反対側の面にはボルト２１ａが形成されており、接続端子２２のうち接続端子２１とは反対側の面にはボルト２２ａが形成されている。ボルト２１ａ、２２ａは、導電性金属で構成されている。

【0048】

ボルト２１ａ、２２ａは、２つの接続端子１５と、２つの接続端子１６とに対応して、それぞれ２つ形成されている。接続端子２１、２２の根元からボルト２１ａ、２２ａまでの距離は、後述するナット２６、２７の締結作業のための空間が確保されるように設計されている。

【0049】

接続端子２１、２２の間には、絶縁紙２３が配置されている。絶縁紙２３は、接続端子２１、２２の接触を抑制して電気的絶縁を維持するためのものであり、例えばノーメックス（登録商標）で構成される。絶縁紙２３は、絶縁層に相当する。

【0050】

絶縁紙２３は、接続端子２１、２２と同様に筐体２０から突出しており、接続端子２１のうち接続端子２２に対向する面、および、接続端子２２のうち接続端子２１に対向する面を覆うように形成されている。すなわち、接続端子２１と接続端子２２とは、筐体２０から突出した部分の全面において、絶縁紙２３を間に挟んで互いに対向している。

【0051】

これにより、接続端子２１、２２の絶縁紙２３に沿った沿面距離は、接続端子２１、２２に対する絶縁紙２３の突出長さの２倍となる。この沿面距離は、所定の実効電圧の印加時に接続端子２１、２２の絶縁が確保される長さより大きくなるように設計される。絶縁紙２３の厚さは、所定のインパルス電圧の印加時に接続端子２１、２２の絶縁が確保される厚さより大きくなるように設計される。

【0052】

図１１に示すように、絶縁紙２３の先端部は、半導体モジュール６の接続端子１５、１６との接触を避けるために、筐体２０の側面から見てクランク状となるように屈曲している。なお、絶縁紙２３と接続端子１５、１６との接触を避けるために、接続端子１５、１６を絶縁テープで保護してもよい。

【0053】

接続端子２４、２５は、筐体２０のうち接続端子２１、２２が突出した面とは反対側の側面から突出している。接続端子２４、２５は、平滑コンデンサ４を直流電源２に接続するためのものである。接続端子２１、２２を半導体モジュール６に接続するとともに、接続端子２４、２５を直流電源２に接続することにより、平滑コンデンサ４と各半導体チップ１０が直流電源２に接続される。

【0054】

半導体モジュール６とコンデンサモジュール７との接続構造について説明する。この接続構造は、半導体モジュール６とコンデンサモジュール７を図１２～図１５に示すように接続することで構成される。

【0055】

すなわち、半導体モジュール６の外部端子１５ｂの先端部、および、接続端子１６の先端部がボルト２１ａ、２２ａに当接するように、外部端子１５ｂ、接続端子１６をスライドさせる。これにより、図１４に示すように、外部端子１５ｂと接続端子１６との間に、接続端子２１、２２および絶縁紙２３が挟まれる。

【0056】

そして、図１２、図１３、図１５に示すように、ボルト２１ａ、２２ａおよびナット２６、２７によって、外部端子１５ｂを接続端子２１に接続し、接続端子１６を接続端子２２に接続する。ナット２６、２７は導電性金属で構成されている。

【0057】

このように、接続構造は、接続端子１５、１６、２１、２２の厚さ方向において、接続端子１５、１６と接続端子２１、２２とが積層された構成とされる。

【0058】

この厚さ方向における外部端子１５ｂと接続端子１６との距離をｔ_ＧＡＰとし、接続端子２１のうち接続端子２２とは反対側の面と、接続端子２２のうち接続端子２１とは反対側の面との距離をｔ_ＣＯとする。距離ｔ_ＧＡＰおよび距離ｔ_ＣＯは、距離ｔ_ＧＡＰの最小値が距離ｔ_ＣＯの最大値以下となるように設計される。

【0059】

図１５に示すように、この接続構造では、外部端子１５ｂおよび接続端子２１と、接続端子１６および接続端子２２とを結ぶ直線上に、樹脂モールド部１９の一部、または、絶縁紙２３の一部が配置されている。具体的には、接続端子２１、２２と凸部１９ａとの間の空間においては、外部端子１５ｂと接続端子１６との間に絶縁紙２３が配置されている。また、外部端子１５ｂの根元と、接続端子１６の根元との間には、凸部１９ａの角部が配置されている。

【0060】

以上説明したように、本実施形態の半導体モジュール６では、接続端子１５、１６は、それぞれ板状とされており、互いに積層されている。そして、接続端子１６は、樹脂モールド部１９の外部に突出しており、接続端子１５の内部端子１５ａは、樹脂モールド部１９の凸部１９ａのうち接続端子１６が突出した面とは異なる面に露出している。

【0061】

このように、接続端子１５、１６を積層することで、磁気相殺により配線インダクタンスを低減することができる。また、内部端子１５ａが樹脂モールド部１９のうち接続端子１６が突出した面とは異なる面に露出しているため、例えば内部端子１５ａと接続端子１６とを同じ面から突出させる場合に比べて、内部端子１５ａと接続端子１６との絶縁距離の確保が容易になる。

【0062】

また、本実施形態のコンデンサモジュール７では、接続端子２１、２２は、それぞれ板状とされており、互いに積層された状態で筐体２０から突出している。そして、接続端子２１のうち接続端子２２とは反対側の面にはボルト２１ａが形成されており、接続端子２２のうち接続端子２１とは反対側の面にはボルト２２ａが形成されている。

【0063】

このように、接続端子２１、２２を積層することで、磁気相殺により配線インダクタンスを低減することができる。また、ボルト２１ａ、２２ａを設けることで、接続端子１５、１６をスライドさせるだけで半導体モジュール６とコンデンサモジュール７とを接続することができるため、これらの接続が容易になり、絶縁の確保が容易になる。

【0064】

また、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。

【0065】

（１）接続端子１５、１６は、樹脂モールド部１９に形成された凸部１９ａに覆われており、凸部１９ａに覆われた部分において互いに積層されている。そして、接続端子１６は、凸部１９ａから樹脂モールド部１９の外部に突出しており、接続端子１５の内部端子１５ａは、凸部１９ａのうち接続端子１６が突出した面とは異なる面に形成された開口部において凸部１９ａから露出している。

【0066】

このように、内部端子１５を凸部１９ａの開口部から露出させることで、絶縁距離の確保がさらに容易になる。また、凸部１９ａの表面に凸部１９ｂや凹凸部１９ｃを形成することで、絶縁距離の確保がさらに容易になる。

【0067】

また、樹脂モールド部１９の表面が離型成分で覆われていれば、吸湿による機械特性および電気特性の低下や、汚れの付着を低減し、沿面絶縁性能の劣化を抑制することができる。例えばトランスファー成形で樹脂モールド部１９を形成した場合には、樹脂モールド部１９の表面は離型成分で覆われるため、凸部１９ａの表面処理等の工程を行わずに上記の効果を得ることができ、半導体モジュール６の製造コストの増加を抑制することができる。

【0068】

（２）外部端子１５ｂは、凸部１９ａの開口部にて内部端子１５ａに接続されている。また、外部端子１５ｂは、内部端子１５ａおよび接続端子１６の積層方向に垂直な面の形状が接続端子１６と同じ形状とされている。すなわち、凸部１９ａの端面からの突出長さが、外部端子１５ｂと接続端子１６とで同一とされている。これによれば、これらの突出長さが異なる場合に比べて、半導体モジュール６とコンデンサモジュール７との接続構造の長さを短くすることが可能となる。また、絶縁確保が容易になる。

【0069】

（３）内部端子１５ａは、樹脂モールド部１９によって覆われた部分において、接続端子１６が接続されたリードフレーム１２に積層されている。これによれば、配線インダクタンスを低減するとともに、半導体モジュール６の厚さ寸法を小さくすることができる。

【0070】

（４）半導体モジュール６は、半導体チップ１０を６つ備え、接続端子１５、１６をそれぞれ２つ備えている。そして、６つの半導体チップ１０は、３列に配置されており、接続端子１５、１６は、該３列の中央の列に配置された半導体チップ１０３、１０４を挟むように配置されている。

【0071】

このように、接続端子１５、１６を並列に引き出すことにより、配線インダクタンスを低減することができる。３組以上の接続端子を並列に引き出してもよく、引き出す組数が多いほど配線インダクタンス低減の効果が大きいが、引き出す接続端子を２組とすることで、配線インダクタンスを低減するとともに、半導体モジュール６の体格の増加を抑制することができる。

【0072】

（６）接続端子２１のうち接続端子２２に対向する面、および、接続端子２２のうち接続端子２１に対向する面は、絶縁紙２３に覆われている。これによれば、絶縁紙２３の沿面距離によって接続端子２１、２２の電気的絶縁が確保されるため、半導体モジュール６とコンデンサモジュール７との接続構造の長さを短くすることができる。

【0073】

（７）半導体モジュール６とコンデンサモジュール７との接続構造において、接続端子１５、１６、２１、２２が積層されている。このように、ボルト締結時の荷重が４つの端子にかかる構造とすることにより、端子の変形や接触不良を抑制することができる。

【0074】

（８）接続端子１５および接続端子２１と、接続端子１６および接続端子２２とを結ぶ直線上に、樹脂モールド部１９の一部、または、絶縁紙２３の一部が配置されている。これによれば、接続構造の体格を小さく抑えるとともに、絶縁確保が容易になる。

【0075】

（９）外部端子１５ｂおよび接続端子１６は、導電性金属で構成されたボルト２１ａ、２２ａおよびナット２６、２７によって、それぞれ接続端子２１および接続端子２２に接続されている。このように、金属で構成されたボルトおよびナットを用いることで、強固な接続や圧接が可能となり、端子間の接続が安定する。

【0076】

（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

【0077】

三相インバータ回路以外の回路を構成する半導体モジュールに本発明を適用してもよい。また、コンデンサモジュール以外の電気部品に本発明を適用してもよい。

【0078】

接続端子１５が下アームの半導体チップ１０２、１０４、１０６に接続され、接続端子１６が上アームの半導体チップ１０１、１０３、１０５に接続されていてもよい。この場合には、例えば、上アームの半導体チップ１０１、１０３、１０５はリードフレーム１２の裏面に搭載され、下アームの半導体チップ１０２、１０４、１０６はリードフレーム１１の表面に搭載される。そして、接続端子１６は、樹脂モールド部１９によって覆われた部分において、接続端子１５が接続されたリードフレーム１１に積層される。

【符号の説明】

【0079】

１５ 接続端子
１６ 接続端子
１９ 樹脂モールド部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】