JP4579314B2

JP4579314B2 - Semiconductor module

Info

Publication number: JP4579314B2
Application number: JP2008145009A
Authority: JP
Inventors: 浩大塚; 修齋藤; 敦史天野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-06-02
Filing date: 2008-06-02
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2028-06-02
Also published as: JP2009295631A

Description

この発明は、半導体モジュールに関する。 The present invention relates to a semiconductor module.

従来の半導体チップを供えた半導体モジュールの中には、半導体モジュールの信号線を半導体チップに接続する場合に、ワイヤーボンディングによりアルミニウムの細いワイヤにてハンダで接続した構造のものがある（特許文献１参照）。
特開２００６−２９４９７３号公報 Among conventional semiconductor modules provided with a semiconductor chip, there is a structure in which when a signal line of a semiconductor module is connected to a semiconductor chip, it is connected by soldering with a thin aluminum wire by wire bonding (Patent Document 1). reference).
JP 2006-294773 A

しかしながら、上記従来の半導体モジュールにあっては、ワイヤーボンディングにより接続するため、ワイヤー配索のためのスペースが多く必要となり、半導体モジュールの占有面積を大きく確保しなければならないという問題がある。
また、ワイヤを用いている分だけ導通抵抗が増加し、電気的損失が増加するという問題もある。また、製造時間が多くかかり製造コストが嵩むという問題がある。 However, since the conventional semiconductor module is connected by wire bonding, a large space is required for wiring and there is a problem that a large area occupied by the semiconductor module must be secured.
In addition, there is a problem that the conduction resistance increases as much as the wire is used, and the electrical loss increases. Moreover, there is a problem that the manufacturing time is increased and the manufacturing cost is increased.

そこで、この発明は、小型化を可能とし、ワイヤーボンディングに比較して導通損を低減し、短時間で製造することができる半導体モジュールを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor module that can be miniaturized, reduce conduction loss compared to wire bonding, and can be manufactured in a short time.

上記目的を達成するために、請求項１に記載した発明は、一方の面に設けたコレクタ端子（例えば、実施形態におけるコレクタ端子ｃ）又はエミッタ端子（例えば、実施形態におけるエミッタ端子ｅ）と、ゲート端子（例えば、実施形態におけるゲート端子ｇ）とを備えた半導体チップ（例えば、実施形態におけるトランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ）と、導電性の接合材（例えば、実施形態におけるハンダ４７）を介して前記半導体チップの一方の面と導通接合される板状導電部材（例えば、実施形態におけるバスバー４８）とを有する半導体モジュールであって、前記板状導電部材は前記半導体チップのゲート端子が露出するように切欠部（例えば、実施形態における角孔５３）を備え、前記ゲート端子と導通接合される信号配線（例えば、実施形態における信号配線６５）を樹脂モールドして構成された端子台（例えば、実施形態における端子台６３）を有し、前記端子台は、前記切欠部と係合するように前記板状導電部材に配置され、前記切欠部は前記板状導電部材に設けた開口部（例えば、実施形態における角孔５３）であり、前記端子台は前記板状導電部材と積層されるフランジ部（例えば、実施形態におけるフランジ部６４）と、表面に前記信号配線を露出されて前記フランジ部から突出した突出部（例えば、実施形態における突出部６７）を有し、前記突出部が前記開口部と嵌合されることで、前記ゲート端子と前記信号配線とが導通接合されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 includes a collector terminal (for example, a collector terminal c in the embodiment) or an emitter terminal (for example, an emitter terminal e in the embodiment) provided on one surface, A semiconductor chip (for example, the transistors UH, UL, VH, VL, WH, WL in the embodiment) having a gate terminal (for example, the gate terminal g in the embodiment) and a conductive bonding material (for example, in the embodiment) A semiconductor module having a plate-like conductive member (for example, the bus bar 48 in the embodiment) that is conductively joined to one surface of the semiconductor chip via a solder 47), the plate-like conductive member of the semiconductor chip A notch (for example, the square hole 53 in the embodiment) is provided so that the gate terminal is exposed, and is conductively joined to the gate terminal. A terminal block (for example, the terminal block 63 in the embodiment) configured by resin molding of the signal wiring (for example, the signal wiring 65 in the embodiment), and the terminal block is engaged with the notch portion. Arranged on the plate-like conductive member, the notch is an opening provided in the plate-like conductive member (for example, a square hole 53 in the embodiment), and the terminal block is a flange laminated with the plate-like conductive member Part (for example, the flange part 64 in the embodiment) and a protruding part (for example, the protruding part 67 in the embodiment) with the signal wiring exposed on the surface and protruding from the flange part, the protruding part being the opening. The gate terminal and the signal wiring are conductively joined by being fitted to the portion .

請求項１に記載した発明によれば、端子台を切欠部と係合するように板状導電部材に配置してあるため、端子台の信号配線を板状導電部材の切欠部越しに半導体チップのゲート端子に直接接続することができ、したがって、両者間をワイヤーボンディングによりワイヤで接続した場合のように広い占有面積が必要なくなり全体を小型化できると共に、直接接続できるため、導通抵抗を低減でき、電気的損失を低減できる効果がある。
また、板状導電部材の開口部に端子台の突出部を嵌合するだけの作業で両者を接続させることができるため、作業が行い易い効果がある。また、突出部を嵌合するにあたっては、端子台のフランジ部を開口部周縁に突き当てるだけでよいため、作業が簡素化できる効果がある。 According to the first aspect of the present invention, since the terminal block is arranged on the plate-like conductive member so as to engage with the cutout portion, the signal wiring of the terminal block is passed through the cutout portion of the plate-like conductive member. Therefore, it is not necessary to have a large occupied area as in the case where they are connected by wire bonding, so that the whole can be reduced in size and can be directly connected, so that the conduction resistance can be reduced. The electrical loss can be reduced.
Moreover , since both can be connected by the operation | work which only fits the protrusion part of a terminal block to the opening part of a plate-shaped electrically-conductive member, there exists an effect which an operation | work is easy to perform. Moreover, in order to fit the protruding portion, it is only necessary to abut the flange portion of the terminal block against the peripheral edge of the opening portion, so that the operation can be simplified.

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１はハイブリッド車両用のパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）１を含む回路構成を示している。このハイブリッド車両はエンジン（図示せず）と、エンジンの機械的出力により駆動される発電機（ＧＥＮ）２と、発電機２の発電出力により充電される高圧系のバッテリ（ＢＡＴ）３と、バッテリ３の放電出力と発電機２の発電出力の少なくとも一方を用いて駆動輪（図示せず）を駆動するモータ（ＭＯＴ）４を備えている。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a circuit configuration including a power control unit (PCU) 1 for a hybrid vehicle. The hybrid vehicle includes an engine (not shown), a generator (GEN) 2 driven by the mechanical output of the engine, a high-voltage battery (BAT) 3 charged by the power generation output of the generator 2, a battery And a motor (MOT) 4 that drives drive wheels (not shown) using at least one of the discharge output 3 and the power generation output of the generator 2.

パワーコントロールユニット１は、バッテリ３から供給される電力により昇圧回路として機能するコンバータ７を介してモータ４を駆動すると共にモータ４を回生作動させた際の電力を降圧回路として機能するコンバータ７を介してバッテリ３に供給する第１インバータ（Ｔｒ／ＭＰＤＵ）５と、発電機２により発生する電力を降圧回路として機能するコンバータ７を介してバッテリ３に供給し、あるいは発電機２により発生する電力でモータ４を駆動する第２インバータ（ＧＥＮＰＤＵ）６を備えている。
これらコンバータ７、第１インバータ５及び第２インバータ６は、制御基板（ＥＣＵ）８からの制御指令によりゲートドライブ基板（ＧＤＣＢ）９を介して駆動制御される。 The power control unit 1 drives the motor 4 via the converter 7 that functions as a booster circuit by the power supplied from the battery 3 and also uses the converter 7 that functions as a step-down circuit when the motor 4 is regeneratively operated. The first inverter (Tr / M PDU) 5 supplied to the battery 3 and the power generated by the generator 2 are supplied to the battery 3 via the converter 7 functioning as a step-down circuit, or the power generated by the generator 2 A second inverter (GEN PDU) 6 for driving the motor 4 is provided.
The converter 7, the first inverter 5, and the second inverter 6 are driven and controlled through a gate drive substrate (GDCB) 9 according to a control command from a control substrate (ECU) 8.

第１インバータ５は、例えば、トランジスタのスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）を複数用いブリッジ接続してなるブリッジ回路５ａと平滑コンデンサ５ｂとを具備するパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータであって、この第１インバータ５にはモータ４とコンバータ７が接続されている。コンバータ７は、リアクトル７ａと２つのトランジスタのスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）からなるチョッパ回路７ｂとを備え、第１インバータ５の入力側に設けた電圧変換装置であって、このチョッパ回路７ｂの下流側に２次平滑コンデンサ７ｃ、リアクトル７ａの上流側に１次平滑コンデンサ７ｄが各々並列接続されている。 The first inverter 5 is, for example, a PWM inverter using pulse width modulation (PWM) including a bridge circuit 5a formed by bridge connection using a plurality of transistor switching elements (for example, IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor) and a smoothing capacitor 5b. Thus, the motor 4 and the converter 7 are connected to the first inverter 5. The converter 7 includes a reactor 7a and a chopper circuit 7b composed of two transistor switching elements (for example, IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor), and is a voltage converter provided on the input side of the first inverter 5, A secondary smoothing capacitor 7c is connected in parallel to the downstream side of the chopper circuit 7b, and a primary smoothing capacitor 7d is connected in parallel to the upstream side of the reactor 7a.

コンバータ７と第１インバータ５との間には第１インバータ５と同様の構成を備えた第２インバータ６が正極側端子Ｐｔと負極側端子Ｎｔに接続され、この第２インバータ６に発電機２が接続されている。この第２インバータ６は、第１インバータ５と同様に、トランジスタのスイッチング素子を複数用いブリッジ接続してなるブリッジ回路６ａと平滑コンデンサ６ｂとを具備するパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータであって、この第２インバータ６には発電機２とコンバータ７が接続されている。この第２インバータ６は発電機２の出力電圧をコンバータ７により降圧してバッテリ３に充電を行ったり、第１インバータ５を経由してモータ４を駆動する。 Between the converter 7 and the first inverter 5, a second inverter 6 having the same configuration as that of the first inverter 5 is connected to the positive terminal Pt and the negative terminal Nt. Is connected. Like the first inverter 5, the second inverter 6 is a PWM inverter by pulse width modulation (PWM) comprising a bridge circuit 6a formed by bridge connection using a plurality of transistor switching elements and a smoothing capacitor 6b. The generator 2 and the converter 7 are connected to the second inverter 6. The second inverter 6 steps down the output voltage of the generator 2 by the converter 7 to charge the battery 3 or drives the motor 4 via the first inverter 5.

第１インバータ５、第２インバータ６は、各相毎に対をなすハイ側，ロー側Ｕ相トランジスタＵＨ，ＵＬ及びハイ側，ロー側Ｖ相トランジスタＶＨ，ＶＬ及びハイ側，ロー側Ｗ相トランジスタＷＨ，ＷＬをブリッジ接続してなるブリッジ回路５ａ，６ａと、平滑コンデンサ５ｂ，６ｂとを備えている。各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨはコンバータ７の正極側端子Ｐｔに接続されてハイサイドアームを構成し、各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬはコンバータ７の負極側端子Ｎｔに接続されローサイドアームを構成しており、各相毎に対をなす各トランジスタＵＨ，ＵＬ及びＶＨ，ＶＬ及びＷＨ，ＷＬはコンバータ７に対して直列に接続されている。トランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのコレクタ−エミッタ間には、エミッタからコレクタに向けて順方向となるようにして、ダイオードＤＵＨ，ＤＵＬ，ＤＶＨ，ＤＶＬ，ＤＷＨ，ＤＷＬが各々接続されている。 The first inverter 5 and the second inverter 6 include a high-side, low-side U-phase transistor UH, UL and a high-side, low-side V-phase transistor VH, VL, and a high-side, low-side W-phase transistor that are paired for each phase. Bridge circuits 5a and 6a formed by bridge-connecting WH and WL, and smoothing capacitors 5b and 6b are provided. Each transistor UH, VH, WH is connected to the positive terminal Pt of the converter 7 to constitute a high side arm, and each transistor UL, VL, WL is connected to the negative terminal Nt of the converter 7 to constitute a low side arm. The transistors UH, UL and VH, VL and WH, WL that make a pair for each phase are connected in series to the converter 7. Diodes DUH, DUL, DVH, DVL, DWH, and DWL are connected between the collectors and emitters of the transistors UH, UL, VH, VL, WH, and WL, respectively, in a forward direction from the emitter to the collector. ing.

コンバータ７のリアクトル７ａは、一端がバッテリ３に接続されてバッテリ電圧が印加されるものであり、チョッパ回路７ｂはこのリアクトル７ａの他端に接続される第１及び第２のスイッチング素子である第１トランジスタＳ１及び第２トランジスタＳ２から構成されている。トランジスタＳ１，Ｓ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタからコレクタに向けて順方向となるようにして、各々ダイオードＤＳ１，ＤＳ２が接続されている。
そして、リアクトル７ａの一端はバッテリ３の正極側端子に接続され、リアクトル７ａの他端は、第１トランジスタＳ１のコレクタ及び第２トランジスタＳ２のエミッタに接続されている。第１トランジスタＳ１のエミッタはバッテリ３の負極側端子及びコンバータ７の負極側端子Ｎｔに接続されている。また、第２トランジスタＳ２のコレクタはコンバータ７の正極側端子Ｐｔに接続されている。 The reactor 7a of the converter 7 has one end connected to the battery 3 and is applied with a battery voltage, and the chopper circuit 7b is a first and second switching element connected to the other end of the reactor 7a. It is composed of one transistor S1 and a second transistor S2. Diodes DS1 and DS2 are connected between the collectors and emitters of the transistors S1 and S2, respectively, so as to be in the forward direction from the emitter to the collector.
One end of the reactor 7a is connected to the positive terminal of the battery 3, and the other end of the reactor 7a is connected to the collector of the first transistor S1 and the emitter of the second transistor S2. The emitter of the first transistor S1 is connected to the negative terminal of the battery 3 and the negative terminal Nt of the converter 7. Further, the collector of the second transistor S2 is connected to the positive terminal Pt of the converter 7.

ここで、コンバータ７のトランジスタＳ２から第１インバータ５のトランジスタＷＨ間のバス及びこれに接続される第１インバータ５（コンバータ７）の正極側端子Ｐｔから第２インバータ６のトランジスタＷＨ間のバスがＰＯｕｔバスバー２０として構成されている。また、コンバータ７のトランジスタＳ１から第１インバータ５のトランジスタＷＬ間のバス及びこれに接続される第１インバータ５（コンバータ７）の負極側端子Ｎｔから第２インバータ６のトランジスタＷＬ間のバスがＮバスバー２１として構成されている。 Here, a bus between the transistor S2 of the converter 7 and the transistor WH of the first inverter 5 and a bus between the positive terminal Pt of the first inverter 5 (converter 7) connected thereto and the transistor WH of the second inverter 6 are provided. The Pout bus bar 20 is configured. The bus between the transistor S1 of the converter 7 and the transistor WL of the first inverter 5 and the bus between the negative terminal Nt of the first inverter 5 (converter 7) connected thereto and the transistor WL of the second inverter 6 are N. It is configured as a bus bar 21.

また、第１インバータ５からモータ４のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに接続される３本のバスがＯｕｔバスＴｒＵ２２、ＯｕｔバスＴｒＶ２３、ＯｕｔバスＴｒＷ２４を構成し、第２インバータ６から発電機２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに接続される３本のバスがＯｕｔバスＧＥＮＵ２５、ＯｕｔバスＧＥＮＶ２６、ＯｕｔバスＧＥＮＷ２７を構成し、リアクトル７ａからコンバータ７の第１トランジスタＳ１と第２トランジスタＳ２との間に接続されるバスがＰＩＮバスバー２８を構成している。
ＯｕｔバスＴｒＵ２２、ＯｕｔバスＴｒＶ２３、ＯｕｔバスＴｒＷ２４、ＯｕｔバスＧＥＮＵ２５、ＯｕｔバスＧＥＮＶ２６、ＯｕｔバスＧＥＮＷ２７の各々には制御基板８に信号を送る電流センサ３０が接続されている。そして、第１インバータ５、第２インバータ６、コンバータ７の各トランジスタのゲートにゲートドライブ基板９からの信号線が接続されている。 Three buses connected from the first inverter 5 to the U-phase, V-phase, and W-phase coils of the motor 4 constitute an Out bus TrU22, an Out bus TrV23, and an Out bus TrW24. The three buses connected to the U-phase, V-phase, and W-phase coils of the generator 2 constitute an Out bus GENU 25, an Out bus GENV 26, and an Out bus GENW 27, and the reactor 7a to the first transistor S1 of the converter 7 A bus connected to the second transistor S2 constitutes a PIN bus bar 28.
A current sensor 30 that sends a signal to the control board 8 is connected to each of the Out bus TrU22, Out bus TrV23, Out bus TrW24, Out bus GENU25, Out bus GENV26, and Out bus GENW27. A signal line from the gate drive substrate 9 is connected to the gates of the transistors of the first inverter 5, the second inverter 6, and the converter 7.

図２〜図１０はパワーコントロールユニット１のハードウエア構成を示している。パワーコントロールユニット１は、例えばハイブリッド車両のエンジンルームに搭載されるもので、図２に示すように、上部には全体を覆うアルミダイキャスト製のユニットケース３１が設けられ、下部にウォータージャケット３２が設けられている。ユニットケース３１の開口部とウォータージャケット３２の周縁とが後述するベースフレーム５０を挟み込んで付き合わされ、両者がボルトＢにより固定されている。ウォータージャケット３２には冷媒の流入口３３が設けられ（図５参照）、ウォータージャケット３２の前面に冷媒の流出口３４が設けられている。この流入口３３と流出口３４が冷却装置ＣＯのポンプ等の機器類に接続されている。 2 to 10 show the hardware configuration of the power control unit 1. The power control unit 1 is mounted, for example, in an engine room of a hybrid vehicle. As shown in FIG. 2, a unit case 31 made of aluminum die cast is provided at the upper part, and a water jacket 32 is provided at the lower part. Is provided. The opening of the unit case 31 and the peripheral edge of the water jacket 32 are put together by sandwiching a base frame 50 described later, and both are fixed by bolts B. The water jacket 32 is provided with a refrigerant inlet 33 (see FIG. 5), and a refrigerant outlet 34 is provided in front of the water jacket 32. The inflow port 33 and the outflow port 34 are connected to devices such as a pump of the cooling device CO.

図３はユニットケース３１及びウォータージャケット３２を鎖線で示した全体構成図である。同図に示すように、ユニットケース３１内には下から順にリアクトル７ａ、ウォータージャケット３２、７つのパワーモジュール４０ａ〜４０ｇ（図６参照）を固定したベースフレーム５０、複数のバスバー２０〜２８（図１参照）を一体としたバスバープレートコンポーネント２９、シールドプレート１１、ゲートドライブ基板９、制御基板８、コンデンサユニット１２が配置されている。 FIG. 3 is an overall configuration diagram in which the unit case 31 and the water jacket 32 are shown by chain lines. As shown in the figure, in a unit case 31, a reactor 7a, a water jacket 32, a base frame 50 to which seven power modules 40a to 40g (see FIG. 6) are fixed, and a plurality of bus bars 20 to 28 (see FIG. 1), a bus bar plate component 29, a shield plate 11, a gate drive substrate 9, a control substrate 8, and a capacitor unit 12 are arranged.

図４に示すように、基板３５上にはリアクトル７ａが設置され、このリアクトル７ａの上方に、アルミニウム製のウォータージャケット３２が配置されている。
図５に示すように、ウォータージャケット３２の上面のコーナ部には凹部３６が形成され、この凹部３６にリアクトル７ａから延びるＰＩＮバスバー２８用の端子と、Ｎバスバー２１用の端子が引き出されている。ウォータージャケット３２の上面には凹部３６の残りの部分に、蛇行する凹溝３７が形成されている。凹溝３７はまずＵ字状に曲がった後に凹部３６の手前まで折り返すような経路を形成している。経路の始端底部には流入口３３が形成され、経路の終端はケースの流出口３４に連通している。このウォータージャケット３２の蛇行する凹溝３７はベースフレーム５０に装着されたパワーモジュール４０ａ〜４０ｇ（図６参照）の各ヒートシンク４１（図７参照）に対応して、このヒートシンク４１を受け入れるようになっている。 As shown in FIG. 4, the reactor 7a is installed on the board | substrate 35, The aluminum water jacket 32 is arrange | positioned above this reactor 7a.
As shown in FIG. 5, a concave portion 36 is formed in the corner portion of the upper surface of the water jacket 32, and a terminal for the PIN bus bar 28 extending from the reactor 7a and a terminal for the N bus bar 21 are drawn into the concave portion 36. . On the upper surface of the water jacket 32, a meandering concave groove 37 is formed in the remaining portion of the concave portion 36. The concave groove 37 first forms a path that bends to the front of the concave portion 36 after being bent into a U-shape. An inflow port 33 is formed at the bottom of the start end of the path, and the end of the path communicates with the outflow port 34 of the case. The meandering concave groove 37 of the water jacket 32 receives the heat sink 41 corresponding to each heat sink 41 (see FIG. 7) of the power modules 40a to 40g (see FIG. 6) mounted on the base frame 50. ing.

図６はパワーモジュール４０ａ〜４０ｇをベースフレーム５０に装着した斜視図、図７はベースフレーム５０を下側から見た斜視図である。
図６、図７に示すように、ウォータージャケット３２の上方には、アルミダイキャスト製のベースフレーム５０が配置されている。このベースフレーム５０には開口部５１が７つ形成され、この開口部５１に７個のパワーモジュール４０ａ〜４０ｇが樹脂により固定されてモジュールユニットＭＵを構成している。ここで、パワーモジュール４０ａ〜４０ｇをベースフレーム５０に固定する樹脂で樹脂部５５が形成され、この樹脂部５５が縦壁５６を形成し、ウォータージャケット３２との間に冷媒流路５７を形成している。 6 is a perspective view of the power modules 40a to 40g mounted on the base frame 50, and FIG. 7 is a perspective view of the base frame 50 as viewed from below.
As shown in FIGS. 6 and 7, an aluminum die-cast base frame 50 is disposed above the water jacket 32. The base frame 50 is formed with seven openings 51, and seven power modules 40a to 40g are fixed to the opening 51 with resin to constitute a module unit MU. Here, a resin portion 55 is formed of a resin that fixes the power modules 40 a to 40 g to the base frame 50, the resin portion 55 forms a vertical wall 56, and a coolant channel 57 is formed between the water jacket 32. ing.

各パワーモジュール４０ａ〜４０ｇはヒートシンク４１一体型のもので、前述した回路構成におけるコンバータ７の第１トランジスタＳ１と第２トランジスタＳ２を実装した１個のパワーモジュール４０ａと、第２インバータ６において、各々ハイサイド側とローサイド側とで対となったトランジスタＵＨ，ＵＬ、トランジスタＶＨ，ＶＬ、トランジスタＷＨ，ＷＬの３個のパワーモジュール４０ｂ，４０ｃ，４０ｄと、第１インバータ５において、各々ハイサイド側とローサイド側とで対となったトランジスタＵＨ，ＵＬ、トランジスタＶＨ，ＶＬ、トランジスタＷＨ，ＷＬの３個のパワーモジュール４０ｅ，４０ｆ，４０ｇとが図６の手前側から奥側へ順に装着されている。図７に示すように、ヒートシンク４１のフィン４２は冷媒が流れる冷媒流路５７に沿う方向に放熱面が配置されている。 Each of the power modules 40a to 40g is of the heat sink 41 integrated type. In the power inverter 40a and the second inverter 6 in which the first transistor S1 and the second transistor S2 of the converter 7 in the circuit configuration described above are mounted, Three power modules 40b, 40c, and 40d of transistors UH and UL, transistors VH and VL, and transistors WH and WL that are paired on the high side and the low side, and the first inverter 5, Three power modules 40e, 40f, and 40g of transistors UH and UL, transistors VH and VL, and transistors WH and WL that are paired on the low side are mounted in order from the near side to the far side in FIG. As shown in FIG. 7, the fins 42 of the heat sink 41 have heat radiating surfaces arranged in a direction along the refrigerant flow path 57 through which the refrigerant flows.

図８に示すように、ベースフレーム５０の上部には、各々板状のＰＯｕｔバスバー２０、Ｎバスバー２１、３枚のＯｕｔバスＴｒ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）２２，２３，２４と３枚のＯｕｔバスＧＥＮ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）２５，２６，２７、ＰＩＮバスバー２８を樹脂モールドで一体化したバスバープレートコンポーネント２９が配置されている。このバスバープレートコンポーネント２９の上部に、図９に示すように、更にこれを覆うようにシールドプレート１１が配置されている。 As shown in FIG. 8, on the upper part of the base frame 50, each of the plate-like Pout bus bar 20, N bus bar 21, three out buses Tr (U, V, W) 22, 23, 24 and three out buses. A bus bar plate component 29 in which buses GEN (U, V, W) 25, 26, 27 and a PIN bus bar 28 are integrated with a resin mold is disposed. As shown in FIG. 9, the shield plate 11 is disposed on the bus bar plate component 29 so as to cover it.

図１０に示すように、シールドプレート１１の上方にはベースフレーム５０に突出して設けた固定用ボス５２にゲートドライブ基板９が固定され、ゲートドライブ基板９の上部に制御基板８が配置されている。ここで、制御基板８はユニットケース３１（図３参照）側に固定されている。
そして、図３に示すように、制御基板８の上部にはユニットケース３１の内部に装着されるコンデンサユニット１２が配置されている。このコンデンサユニット１２は図１に示す第１インバータ５の平滑コンデンサ５ｂ、第２インバータ６の平滑コンデンサ６ｂ、コンバータ７の１次平滑コンデンサ７ｄ及び２次平滑コンデンサ７ｃをユニット化したもので、樹脂を用いたポッティングによりユニットケース３１内部に固定されている。 As shown in FIG. 10, the gate drive substrate 9 is fixed to a fixing boss 52 protruding from the base frame 50 above the shield plate 11, and the control substrate 8 is disposed above the gate drive substrate 9. . Here, the control board 8 is fixed to the unit case 31 (see FIG. 3) side.
As shown in FIG. 3, the capacitor unit 12 mounted inside the unit case 31 is disposed on the control board 8. This capacitor unit 12 is formed by unitizing the smoothing capacitor 5b of the first inverter 5, the smoothing capacitor 6b of the second inverter 6, the primary smoothing capacitor 7d and the secondary smoothing capacitor 7c of the converter 7 shown in FIG. It is fixed inside the unit case 31 by the potting used.

ここで、図１１はヒートシンク一体型のパワーモジュール、ここでは一例として第１インバータ５のパワーモジュール４０ｆを示している。図１２はパワーモジュール４０ｆの一つのトランジスタＶＬの配置部分における分解状態を示す図１１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図１３は要部分解斜視図、図１４は図１２の組み付け状態の断面図である。 Here, FIG. 11 shows a power module integrated with a heat sink, here a power module 40f of the first inverter 5 as an example. 12 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 11 showing an exploded state of one transistor VL in the power module 40f, FIG. 13 is an exploded perspective view of the main part, and FIG. 14 is a cross-sectional view of the assembled state of FIG. FIG.

図１１〜図１４に示すように、パワーモジュール４０ｆは下部に複数の板状のフィン４２を一方向に配列したヒートシンク４１を備え、ヒートシンク４１の台座４３上にエポキシ樹脂からなる絶縁材４４を塗布し、ベースとなるバスバー４５を載置したものである。ベースとなるバスバー４５の上部には、ハンダ４６を介してトランジスタＶＬが載置され、トランジスタＶＬ上にはハンダ４７を介して板状の導電部材である上部のバスバー４８が積層されている。上部のバスバー４８には端部に接続片４９がＬ字状に立ち上げ形成されている。 As shown in FIGS. 11 to 14, the power module 40 f is provided with a heat sink 41 having a plurality of plate-like fins 42 arranged in one direction at the bottom, and an insulating material 44 made of epoxy resin is applied on a base 43 of the heat sink 41. A bus bar 45 serving as a base is placed. A transistor VL is mounted on the upper portion of the bus bar 45 serving as a base via a solder 46, and an upper bus bar 48 that is a plate-like conductive member is stacked on the transistor VL via a solder 47. A connecting piece 49 is formed at the end of the upper bus bar 48 in an L-shape.

ここで、バスバー４８の中央部には角孔５３が形成されている。この角孔５３はトランジスタＶＬの中央部の上面のゲート端子ｇが露出する位置に形成されている。また、このゲート端子ｇの周囲上面はバスバー４８が接続されエミッタ端子ｅとして構成されている。尚、下面はコレクタ端子ｃとなっている。
角孔５３には絶縁性のある樹脂材で２本の信号配線６５をモールドした端子台６３が挿入固定され、突出部６７の下端に露出する信号配線６５の下端はハンダ６６によりトランジスタＶＬの中央部の上面のゲート端子ｇに接続されている。
端子台６３は下部にバスバー４８に積層されるフランジ部６４を備え、フランジ部６４には下方に突出する突出部６７が設けられている。この突出部６７は、バスバー４８の角孔５３に嵌合されフランジ部６４により挿入規制されるものである。
これらベースとなるバスバー４５、トランジスタＶＬ、上部のバスバー４８が、上部のバスバー４８の接続片４９を露出させた状態で金型内でエポキシ樹脂により鋳ぐるまれたモールド部Ｍを形成し（図１４に鎖線で示す）、ベースフレーム５０の開口部５１に装着されている。 Here, a square hole 53 is formed in the central portion of the bus bar 48. The square hole 53 is formed at a position where the gate terminal g on the upper surface of the central portion of the transistor VL is exposed. Further, a bus bar 48 is connected to the upper peripheral surface of the gate terminal g to form an emitter terminal e. The lower surface is a collector terminal c.
A terminal block 63 in which two signal wirings 65 are molded with an insulating resin material is inserted and fixed in the square hole 53, and the lower end of the signal wiring 65 exposed at the lower end of the protruding portion 67 is soldered to the center of the transistor VL. Connected to the gate terminal g on the upper surface of the portion.
The terminal block 63 includes a flange portion 64 laminated on the bus bar 48 at the lower portion, and the flange portion 64 is provided with a protruding portion 67 protruding downward. The protruding portion 67 is fitted into the square hole 53 of the bus bar 48 and is restricted in insertion by the flange portion 64.
The bus bar 45 serving as the base, the transistor VL, and the upper bus bar 48 form a mold portion M casted with epoxy resin in the mold with the connection piece 49 of the upper bus bar 48 exposed (FIG. 14). And is attached to the opening 51 of the base frame 50.

上記実施形態によれば、端子台６３が角孔５３と係合するようにバスバー４８に配置してあるため、端子台６３の信号配線６５をバスバー４８の角孔５３越しにトランジスタＶＨのゲート端子ｇに直接接続することができ、したがって、信号配線６５とゲート端子ｇをワイヤーボンディングによりワイヤで接続した場合のように広い占有面積が必要なくなり全体を小型化できる。また、信号配線６５をトランジスタＶＬのゲート端子ｇに直接接続できるため、導通抵抗を低減でき、電気的損失を低減できる。
そして、バスバー４８の角孔５３に端子台６３の突出部６７を嵌合するだけの作業で信号配線６５とトランジスタＶＬのゲート端子ｇを接続させることができるため、作業が行い易い。また、突出部６７を嵌合するにあたっては、端子台６３のフランジ部６４を角孔５３の周縁に突き当てるだけでよいため、作業が簡素化できる。 According to the above embodiment, since the terminal block 63 is arranged on the bus bar 48 so as to engage with the square hole 53, the signal wiring 65 of the terminal block 63 passes through the square hole 53 of the bus bar 48 and the gate terminal of the transistor VH. Therefore, a large occupied area is not required as in the case where the signal wiring 65 and the gate terminal g are connected by wire bonding, and the whole can be downsized. Further, since the signal wiring 65 can be directly connected to the gate terminal g of the transistor VL, the conduction resistance can be reduced and the electrical loss can be reduced.
Since the signal wiring 65 and the gate terminal g of the transistor VL can be connected by simply fitting the protruding portion 67 of the terminal block 63 into the square hole 53 of the bus bar 48, the work is easy to perform. Further, when the protrusion 67 is fitted, it is only necessary to abut the flange portion 64 of the terminal block 63 against the peripheral edge of the square hole 53, so that the operation can be simplified.

尚、この発明は上述した実施形態に限られるものではなく、例えば、ハイブリッド車両に限られず、電気自動車の半導体モジュールに適用できる。また、開口部としての角孔５３を例にしたが、バスバー４８に切欠部を設けて、ここに端子台６３を差し込み固定してもよい。 In addition, this invention is not restricted to embodiment mentioned above, For example, it is not restricted to a hybrid vehicle, It can apply to the semiconductor module of an electric vehicle. Further, although the square hole 53 as an opening is taken as an example, a notch portion may be provided in the bus bar 48 and the terminal block 63 may be inserted and fixed therein.

この発明の実施形態の回路図である。It is a circuit diagram of an embodiment of the present invention. この発明のパワーコントロールユニットの斜視図である。It is a perspective view of the power control unit of this invention. 図２の内部構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of FIG. リアクトルの斜視図である。It is a perspective view of a reactor. リアクトル上にウォータージャケットを載置した斜視図である。It is the perspective view which mounted the water jacket on the reactor. ウォータージャケット上にモジュールユニットを載置した斜視図である。It is the perspective view which mounted the module unit on the water jacket. 図３からウォータージャケットを外し下から見た斜視図である。It is the perspective view which removed the water jacket from FIG. 3 and was seen from the bottom. モジュールユニット上にバスバープレートコンポーネントを載置した斜視図である。It is the perspective view which mounted the bus-bar plate component on the module unit. モジュールユニット上にシールドプレートを載置し斜視図である。It is a perspective view which mounts a shield plate on a module unit. シールドプレート上にゲートドライブ基板、制御基板を載置した斜視図である。It is the perspective view which mounted the gate drive board | substrate and the control board on the shield plate. パワーモジュールの斜視図である。It is a perspective view of a power module. 図１４の分解状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the decomposition | disassembly state of FIG. 図１２の要部の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the principal part of FIG. 図１１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line of FIG.

Explanation of symbols

３５角孔（開口部、切欠部）
４７ハンダ（接合材）
４８バスバー（板状導電部材）
６３端子台
６４フランジ部
６５信号配線
６７突出部
ｃコレクタ端子
ｅエミッタ端子
ｇゲート端子
ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬトランジスタ（半導体チップ） 35 square hole (opening, notch)
47 Solder (joining material)
48 Busbar (Plate-shaped conductive member)
63 Terminal block 64 Flange portion 65 Signal wiring 67 Projection portion c Collector terminal e Emitter terminal g Gate terminal UH, UL, VH, VL, WH, WL Transistor (semiconductor chip)

Claims

A semiconductor chip provided with a collector terminal or emitter terminal provided on one surface, and a gate terminal;
A semiconductor module having a plate-like conductive member that is conductively bonded to one surface of the semiconductor chip via a conductive bonding material,
The plate-like conductive member includes a notch so that the gate terminal of the semiconductor chip is exposed,
A terminal block configured by resin molding a signal wiring that is conductively joined to the gate terminal;
The terminal block is disposed on the plate-like conductive member so as to engage with the notch ,
The notch is an opening provided in the plate-like conductive member,
The terminal block has a flange portion that is laminated with the plate-like conductive member, and a protruding portion that protrudes from the flange portion with the signal wiring exposed on the surface,
The semiconductor module, wherein the projecting portion is fitted into the opening, whereby the gate terminal and the signal wiring are conductively joined .