(57)【要約】      （修正有）【課題】信号端子を固定するケースを省スペース化することにより、小型化する電力変換装置を提供する。【解決手段】パワーモジュールケース２と、パワー半導体素子を含むパワーモジュール３と、複数の電極接続端子と、信号端子５と、信号配線によりパワー半導体素子と電気的に接続される回路基板と、冷却器と、を備える電力変換装置であって、前記信号端子の位置を外部装置により検出させると共に、前記信号端子における前記信号配線との接続部に設けられる識別部２ｅを備える。【選択図】図３
2020022234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワー半導体素子と、信号配線により前記パワー半導体素子と電気的に接続される信号端子と、前記信号端子と電気的に接続される回路基板とを備える電力変換装置であって、
前記信号端子の位置を外部装置により検出させると共に、前記信号端子における前記信号配線との接続部に設けられる識別部を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記識別部は、前記信号端子と異なる素材により形成されることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記信号端子が固定される樹脂材料の端子ケースを備え、
前記信号端子は、前記識別部が設けられる位置に貫通孔を有し、
前記識別部は、前記端子ケースの一部とされると共に前記貫通孔に埋設される
ことを特徴とする請求項１または２記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記貫通孔は、前記信号配線と接続される面に向けて拡径されて形成されることを特徴とする請求項３記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記貫通孔は、円形開口であることを特徴とする請求項３または４記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記信号端子には、前記識別部が前記信号配線と接続される接続領域を挟んで複数設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置においては、パワー半導体素子と、回路基板とを接続する信号端子が設けられている。この信号端子とパワー半導体素子とは、ワイヤボンディングにより接続されている。例えば、特許文献１には、信号端子とパワー半導体素子とを自動でワイヤボンダによりワイヤボンディングするために、信号端子の位置を識別させる認識部（貫通孔）がケースにおける信号端子近傍に設けられている。ワイヤボンダは、このような認識部を画像認識することで、信号端子を認識し、ワイヤボンディングする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−８６００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の構成は、一列に並べられた複数の信号端子の両側を挟んで認識部を設けるため、信号端子の両側に認識部のためのスペースが必要となる。これは、結果として信号端子を固定するケースを大型化させ、さらには電力変換装置自体の大型化を招く。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、信号端子を固定するケースを省スペース化することにより、電力変換装置を小型化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の手段として、パワー半導体素子と、信号配線により前記パワー半導体素子と電気的に接続される信号端子と、前記信号端子と電気的に接続される回路基板とを備える電力変換装置であって、前記信号端子の位置を外部装置により検出させると共に、前記信号端子における前記信号配線との接続部に設けられる識別部を備える、という構成を採用する。
【０００７】
第２の手段として、上記第１の手段において、前記識別部は、前記信号端子と異なる素材により形成される、という構成を採用する。
【０００８】
第３の手段として、上記第１または２の手段において、前記信号端子が固定される樹脂材料の端子ケースを備え、前記信号端子は、前記識別部が設けられる位置に貫通孔を有し、前記識別部は、前記端子ケースの一部とされると共に前記貫通孔に埋設される、という構成を採用する。
【０００９】
第４の手段として、上記第３の手段において、前記貫通孔は、前記信号配線と接続される面に向けて拡径されて形成される、という構成を採用する。
【００１０】
第５の手段として、上記第３または４の手段において、前記貫通孔は、円形開口である、という構成を採用する。
【００１１】
第６の手段として、上記第１〜５のいずれかの手段において、前記信号端子には、前記識別部が前記信号配線と接続される接続領域を挟んで複数設けられる、という構成を採用する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る電力変換装置によれば、信号端子に識別部を設けることにより、識別部を別途、端子ケース等に設ける必要がない。これにより、端子ケースの省スペース化を図ることが可能である。したがって、電力変換装置全体においても、小型化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る電力変換装置の一部を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電力変換装置の一部を拡大した斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態における識別部を含む部分を拡大した模式図である。
【図４】本発明の一実施形態における識別部の変形例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明に係る電力変換装置の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る電力変換装置１は、ハイブリッド車や電気自動車等、モータを動力源として走行する車両に搭載される。
【００１５】
本実施形態に係る電力変換装置１は、モータ（負荷）を駆動するパワーモジュールを備える。また、電力変換装置１は、図１に示すように、パワーモジュールケース２（端子ケース）と、パワーモジュール３（図２参照）と、複数の電極接続端子４と、信号端子５と、回路基板６と、冷却器７とを備えている。また、電力変換装置１は、パワーモジュールケース２、パワーモジュール３、複数の電極接続端子４、信号端子５、及び回路基板６を収容するケース（不図示）を備えている。パワーモジュール３とモータとは、電極接続端子４及びケースに設けられる複数の電力線を介して接続されている。
【００１６】
パワーモジュールケース２は、パワーモジュール３を収容する樹脂製のケースである。また、パワーモジュールケース２は、上面２ｂから立設される壁部２ｃを有しており、壁部２ｃにより区切られた各空間にパワーモジュール３が配置されている。また、パワーモジュールケース２の上面２ｂ縁部には、上面２ｂから上方へと突出した端子台２ｄが形成されている。また、パワーモジュールケース２の下面には、冷却器７が設けられている。また、パワーモジュールケース２は、後述する識別部２ｅを有している。
【００１７】
パワーモジュール３は、パワー半導体素子３ａを含む電力変換回路である。このようなパワーモジュール３は、信号端子５とワイヤボンディング（不図示）により電気的に接続されている。
【００１８】
電極接続端子４は、パワーモジュール３と電力線とを接続する金属板（例えば銅板）である。本実施形態においては、３つの電極接続端子４が１組として設けられている。電極接続端子４の一端は、パワーモジュールケース２内においてパワーモジュール３と接続される。電極接続端子４の他端は、パワーモジュールケース２の側面２ａに設けられる接続端子４ａとされる。本実施形態においては、３つの接続端子４ａが１組として、側面２ａに所定の間隔を開けて配列される。
【００１９】
なお、電力変換装置１の設置姿勢は特に限定されない。ただし、以下の説明においては、説明の便宜上、接続端子４ａの配列方向を電力変換装置１の左右方向と、側面２ａに平行かつ接続端子４ａの配列方向に直交する方向（図１の上下方向）を電力変換装置１の上下方向と定義する。
【００２０】
信号端子５は、図１及び２に示すように、パワーモジュールケース２に一部が埋設されて固定された金属部品である。信号端子５は、一端５ａが端子台２ｄから突出して設けられた細長状とされ、他端５ｂ（接続部）が上面２ｂ上に露出している。すなわち、信号端子５は、中央部が屈曲されると共にパワーモジュールケース２にモールドされて固定されている。信号端子５の一端５ａは、先細形状とされ、回路基板６と電気的に接続されている。また、信号端子５の他端５ｂは、上面２ｂより露出する面（接続部）を有しており、該面における接続領域において、パワー半導体素子３ａにボンディングワイヤ（信号配線・不図示）により接続されている。信号端子５の他端５ｂ（上面２ｂ上に配置される部位）の先端には、円形の貫通孔５ｃが形成されている。貫通孔５ｃは、他端５ｂの露出している面、すなわち、ボンディングワイヤと接続している面に向けて徐々に拡径するように設けられている。そして、この貫通孔５ｃには、図３（ｂ）に示すように、パワーモジュールケース２の樹脂が充填されている。すなわち、貫通孔５ｃに充填された樹脂が、本発明における識別部２ｅを構成している。これにより、信号端子５は、パワー半導体素子３ａと回路基板６とを電気的に接続している。
【００２１】
回路基板６は、パワーモジュールケース２の上面に固定配置されている。回路基板６には、不図示の制御回路が実装される。回路基板６（制御回路）は、所定の通信ケーブルなどを介してモータＥＣＵ等の上位制御装置と接続されており、上位制御装置から入力される制御指令に基づいて車両に搭載される昇降圧コンバータ、インバータ等を制御する。
【００２２】
冷却器７は、冷媒入口７ａ及び冷媒出口７ｂを有する扁平な容器状とされている。冷却器７の内部には、冷媒が流通し、パワー半導体素子３ａ等から伝えられる熱を冷媒へと伝達することにより、パワー半導体素子３ａ等を冷却している。
【００２３】
このような電力変換装置１は、バッテリから供給される電力を、直流から交流へと変換すると共にモータへと伝える装置であり、モータへの供給電力を制御する。
【００２４】
そして、このような構成を有する本実施形態の電力変換装置１を組み立てる場合には、信号端子５は、パワーモジュールケース２のモールド時に埋設状態で固定される。そして、パワーモジュールケース２にパワーモジュール３が設置された後、パワーモジュール３と信号端子５とがワイヤボンディングにより接続される。
【００２５】
ワイヤボンディングの際には、パワーモジュールケース２、パワーモジュール３及び信号端子５は、ワイヤボンダ等の全自動ワイヤボンディング装置（外部装置）に載置される。この全自動ワイヤボンディング装置は、照射部と受光部と処理部とを備えている。そして、全自動ワイヤボンディング装置は、パワーモジュールケース２、パワーモジュール３及び信号端子５に照射部から光を照射し、パワーモジュールケース２、パワーモジュール３及び信号端子５からの反射光を受光部において受光する。そして、全自動ワイヤボンディング装置は、処理部において受光部によって受光した光の明暗から識別部２ｅ（本実施形態においては貫通孔５ｃに充填された樹脂材料）を識別する。これにより、全自動ワイヤボンディング装置は、ワイヤボンディング対象の領域、すなわち信号端子５におけるボンディングワイヤとの接続領域を検出し、ワイヤボンディングを行う。
【００２６】
本実施形態に係る電力変換装置１によれば、信号端子５に識別部２ｅを設けることにより、識別部２ｅを別途、パワーモジュールケース２等に設ける必要がない。これにより、パワーモジュールケース２の省スペース化を図ることが可能である。したがって、電力変換装置１全体においても、小型化が可能である。
【００２７】
また、本実施形態に係る電力変換装置１によれば、信号端子５と識別部２ｅ（樹脂）とは異なる素材により構成されている。これにより、信号端子５と識別部２ｅとの反射光の明るさが異なるため、識別が容易となる。
【００２８】
また、貫通孔５ｃに樹脂を充填することで、信号端子５をより確実にパワーモジュールケース２に対して固定することが可能である。これにより、ワイヤボンディングされる接続領域がパワーモジュールケース２に確実に固定され、ワイヤボンディングの接続信頼性を向上させることが可能である。
【００２９】
また、本実施形態に係る電力変換装置１によれば、貫通孔５ｃがボンディングワイヤと接続する面に向けて拡径するように形成されている。これにより、ワイヤボンディングされる接続領域がパワーモジュールケース２により強固に固定される。
【００３０】
また、本実施形態に係る電力変換装置１によれば、貫通孔５ｃが円形開口とされている。これにより、貫通孔５ｃの加工が容易であると共に、全自動ワイヤボンディング装置による識別が容易である。
【００３１】
また、識別部２ｅを先端部に設けることにより、全自動ワイヤボンディング装置によって光が照射された際に、識別部２ｅが影となることがなく、認識が容易となる。また、識別部２ｅを先端部に設けることにより、信号端子５の接続領域の先端部が固定されるため、ワイヤボンディング時の接続領域をより安定させ、正確にワイヤボンディングすることが可能である。
【００３２】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３３】
例えば、図４（ａ）に示すように、識別部２ｅは、信号端子５に対して複数形成された貫通孔５ｃのそれぞれに樹脂が充填されることにより構成されるものとしてもよい。このような構成とすることにより、識別部２ｅを複数設けることができるため、全自動ワイヤボンディング装置による識別がより容易となる。また、信号端子５をより確実にパワーモジュールケース２に対して固定することが可能である。
【００３４】
また、図４（ｂ）に示すように、識別部２ｅは、接続領域を挟んで２か所に設けられるものとしてもよい。この場合、接続領域の有効面積を確保しつつ、信号端子５をより強固にパワーモジュールケース２に対して固定することが可能である。
【００３５】
また、上記実施形態においては、識別部２ｅは、パワーモジュールケース２の一部として形成されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、識別部は、貫通孔５ｃに注入された別の樹脂等としてもよい。また、識別部は、信号端子５に印刷により設けられるものとしてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１……電力変換装置
２……パワーモジュールケース
２ａ……側面
２ｂ……上面
２ｃ……壁部
２ｄ……端子台
２ｅ……識別部
３……パワーモジュール
３ａ……パワー半導体素子
５……信号端子
５ａ……一端
５ｂ……他端
５ｃ……貫通孔
【図１】
2020022234.tif 000003
【図２】
2020022234.tif 000004
【図３】
2020022234.tif 000005
【図４】
2020022234.tif 000006