(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電気部品の第１端子と、
前記第１端子と接合する第２端子と、
前記第１端子の反対側で前記第２端子から所定の絶縁距離を確保した状態で配置される周辺部品とを備え、
前記第１端子の第１先端部と前記第２端子の第２先端部とが、前記第１端子及び前記第２端子の延在方向にずれており、
前記第１端子と前記第２端子は、接合部により接合されており、
前記接合部は、前記第２先端部から前記第１先端部にむけて垂れ下がる形状であり、かつ、前記第１端子の前記反対側に形成されていない
ことを特徴とする電子部品。
【請求項２】
前記第１端子は、第１本体部と前記第１本体部から延在する第１突起部を有し、
前記第２端子は、第２本体部と前記第２本体部から延在する第２突起部を有し、
前記第１の突起部の長さは、前記第２の突起部の長さより短いことを特徴とする請求項１記載の電子部品。
【請求項３】
前記第１端子は、第１本体部と前記第１本体部から延在する第１突起部を有し、
前記第２端子は、第２本体部と前記第２本体部から延在する第２突起部を有し、
前記第１本体部の長さは、前記第２本体部の長さより短いことを特徴とする請求項１記載の電子部品。
【請求項４】
前記第１端子は、第１本体部と前記第１本体部から延在する複数の第１突起部を有し、
前記第２端子は、第２本体部と、前記第２本体部から延在し、前記複数の第１突起部にそれぞれ対応する複数の第２突起部を有し、
前記それぞれの第１突起部の長さは、前記複数の第１突起部に対応する前記それぞれの第２突起部の長さより短いことを特徴とする請求項１記載の電子部品。
【請求項５】
前記第１端子は、第１本体部と前記第１本体部から延在する複数の第１突起部を有し、
前記第２端子は、第２本体部と、前記第２本体部から延在し、前記複数の第１突起部にそれぞれ対応する複数の第２突起部を有し、
前記それぞれの第１突起部の幅は、前記複数の第１突起部に対応する前記それぞれの第２突起部の幅より狭いことを特徴とする請求項１記載の電子部品。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子部品を備えたインバータ装置。
【請求項７】
第１電気部品の第１端子の第１先端部の位置と、第２電気部品の第２端子の第２先端部の位置とを、前記第１端子及び前記第２端子の延在方向にずらして配設する工程と、
前記第１端子の反対側で前記第２端子から所定の絶縁距離を確保した状態で周辺部品を配置する工程と、
前記第１先端部と前記第２先端部とを接合部で接合する工程とを含み、
前記接合部は、前記第２先端部から前記第１先端部にむけて垂れ下がる形状であり、かつ、前記第１端子の前記反対側に形成されていない
ことを特徴とする電子部品の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品の端子の接合方法、接合構造及びその接合構造を備えたインバータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体モジュールの接続端子と導通バスバーの先端部分に、複数の突起部をそれぞれ形成し、複数の突起部を一括して溶接にて接合することにより、半導体モジュールと導電バスバーとを接合する接続方法が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１９３９２８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、半導体モジュールの接続端子の突起部と導通バスバーの先端部分の突起部とを溶接する際、溶接部材が膨張し、当該半導体モジュール又は当該導通バスバーの周辺に配設される部品との絶縁距離が確保できない可能性があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、電子部品の接続端子と、当該電子部品の周辺に配設される部品との絶縁距離を確保する、電子部品の接合構造又は接合方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１電気部品の第１端子の第１先端部と第２電気部品の第２端子の第２先端部が、前記第１端子及び前記第２端子の延在方向にずれている接合構造により上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、第１電気部品の第１端子の第１先端部と第２電気部品の第２端子の第２先端部とを前記第１端子及び前記第２端子の延在方向にずらすことにより、接合の際、接合部材が第２の先端部から第１の先端部に向けて溶着されるため、第２の電気部品と周辺の部品との絶縁距離を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】発明の実施形態に係る接合構造により接合される、第１電気部品と第２電気部品の側面図である。
【図２】図１の端子の部分斜視図である。
【図３】図１の端子の部分平面図である。
【図４】図１の端子の部分側面図である。
【図５】従来例の端子の部分平面図である。
【図６】図５の端子の部分側面図である。
【図７】従来例の接合構造の端子の部分平面図である。
【図８】図７のＡ部分の拡大図である。
【図９】従来例における、接合前の端子及び周辺部品の配置を表す平面図である。
【図１０】従来例における、接合後の端子及び周辺部品の配置を表す平面図である。
【図１１】発明の実施形態に係る接合構造における、端子の部分平面図である。
【図１２】図１１のＢ部分の拡大図である。
【図１３】図１の接合構造における、端子及び周辺部品の配置を表す平面図である。
【図１４】発明の他の実施形態に係る接合構造により接合される、第１端子及び第２端子を説明するための平面図を示す。
【図１５】発明の他の実施形態に係る接合構造により接合される、第１端子及び第２端子の平面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
《第１実施形態》
本例の電気部品の接合構造について、図１〜図４を用いて説明する。図１は本例の接合構造により接続される、第１電気部品と第２電気部品の側面図を示し、図２は第１端子及び第２端子の部分斜視図を示し、図３は第１端子及び第２端子の部分平面図を示し、図４は第１端子及び第２端子の部分側面図を示す。
【００１１】
本例の接合構造は、例えば車両用のインバータ装置に備えられる、複数の半導体モジュールの端子の接合部分に用いられる。また本例の接合構造は、インバータ装置であれば、パワーモジュールや平滑コンデンサ等の電気部品を電気的に接合する際に用いられ、特に溶接接合の際に用いられる。これら強電部材の電気部品は、パワーモジュールや平滑コンデンサからバスバーが端子として伸びており、本例は複数のバスバー端子を溶接により接合する際にも用いられる。なお、本例の接合構造又は接合方法は、車両のインバータ装置に限らず、他の電子部品における端子の接合部分に用いてもよい。
【００１２】
本例の電気部品の接続構造は、２個の半導体モジュールの接続構造である。第１電子部品１は、一方の半導体モジュールであり、基板１００上に設けられ、第１端子１０とモジュール本体部１９とを備える。また第２電子部品２は、他方の半導体モジュールであり、基板１００上に設けられ、第２端子２０とモジュール本体部２９とを備える。第１端子１０及び第２端子２０は、溶接によって溶接される母材であり、例えば銅により形成される。
【００１３】
第１端子１０は、モジュール本体部１９から水平方向に導出し、垂直方向に９０度曲げられる。また第２端子２０も、モジュール本体部２９から水平方向に導出し、垂直方向に９０度曲げられる。第１端子１０は、第２端子２０より短く形成されている。そして、第１端子１０の水平部分と第２端子２０の水平部分は同じ長さで形成されるため、第１端子１０において、曲げた部分から先端までの長さは、第２端子２０において、曲げた部分から先端までの長さより、短く形成されている。
【００１４】
図２及び３に示すように、第１端子１０は、薄型の板状の端子であって、第１本体部１３と、当該第１本体部１３から垂直方向に延在する第１突起部１２を備える。第１端子１０の先端部分は複数に分割され、当該先端部分に第１突起部１２が形成される。第１突起部１２は、第１本体部の端部から延出され、３個の突起部分により形成される。第１先端部１１は、第１端子１０の先端であり、第１突起部１２の先端となる。また第１先端部１１は、後述する第２先端部２１と接合される前は、第１端子１０の端面に相当する。
【００１５】
第２端子２０は、薄型の板状の端子であって、第２本体部２３と、当該第２本体部２３から垂直方向に延在する第２突起部２２を備える。第２端子２０の先端部分は複数に分割され、当該先端部分に第２突起部２２が形成される。第２突起部２２は、第２本体部の端部から延出され、３個の突起部分により形成される。第２先端部２１は、第２端子２０の先端であり、第２突起部２２の先端となる。また第２先端部２１は、第１先端部１１と接合される前は、第１端子２０の端面に相当する。
【００１６】
第１先端部１１及び第２先端部２２には、Ｃ面処理が施されている。これにより、後述する、溶接による接合部の生成を安定化させて、端子同士が抱き分かれるように溶けることを防ぐ。
【００１７】
図２〜図４に示すように、垂直方向（言い換えると、上記の延出方向）において、第１本体部１３の長さ及び第２本体部２３の長さは同じ長さであるが、第１突起部１２の長さは、第２突起部２２の長さより短い。そのため、第１先端部１１と第２先端部２１は、第１端子１０及び第２端子２０の延出方向に対して、ずれて形成されており、第１先端部１１の位置は、第２先端部２１の端子の位置より低い位置に形成される。
【００１８】
ところで、図５及び図６に示す、従来の端子の接合構造では、溶接により接合すると、溶接ナゲットが熱膨張し、周囲の電子部品との絶縁距離を確保できない可能性があった。ここで、従来の接合構造について、図５及び６を用いて説明する。図５は、本例の図３に対する、従来例の第１端子及び第２端子の部分平面図を示し、図６は、本例の図４に対する、従来例の第１端子及び第２端子の部分側面図を示す。
【００１９】
従来の端子の接合構造では、第１端子１０の第１先端部１１と、第２端子２０の第２端子部２１が、第１端子１０及び第２端子２０の延出方向に対して、同位置であり、ずれていない。
【００２０】
次に、図５及び図６に示す端子を溶接により接合された接合構造について、図７〜図１０を用いて説明する。図７は溶接により接合された端子の接合構造の部分平面図を示し、図８は図７の点線Ａ部分の拡大図を示し、図９は溶接による接合前の端子及び周辺部品の配置を表す平面図を示し、図１０は溶接による接合後の端子及び周辺部品の配置を表す平面図を示す。
【００２１】
第１端子１０及び第２端子２０がＴＩＧ溶接やＭＩＧ溶接等の溶接方法により、接合されると、母材である第１端子１０及び第２端子２０と例えば溶加材（図示しない）が溶解され、図７及び図８に示すように、溶接ナゲット３０が形成される。溶接ナゲット３０は、第１端子１０及び第２端子２０の先端部分に形成され、溶接ナゲット３０の厚さは、第１端子１０及び第２端子２０を合わせた厚さより大きくなる。そのため、溶接ナゲット３０が、第１端子１０及び第２端子２０のそれぞれの外側の側面からはみ出してしまう。
【００２２】
次に、図９及び図１０を用いて、第１端子１０及び第２端子２０と周辺部品との絶縁距離について説明する。図９に示すように、第２端子２０の周辺部品である電子部品４０と第２端子２０との間には、絶縁性を確保するための距離Ｄ（以下、絶縁距離Ｄと称す。）が確保されている。そして、図１０に示すように、第１端子１０及び第２端子２０が溶接により接合されると、溶接ナゲット３０が、第２端子２０の側面のうち、電子部品４０側の側面から、長さＬ分、はみ出してしまう。そして、第１端子１０と電子部品４０との間の距離は、Ｄ−Ｌとなり、絶縁距離Ｄを確保することができない。そのため、従来の接合構造では、絶縁不良になるおそれがあった。
【００２３】
そこで、本例は上記のとおり、第１先端部１１と第２先端部２１とを、第１端子１０及び第２端子２０の延出方向に対して、ずらして形成する。図１１及び１２を用いて、本例の接合構造を説明する。図１１は本例の接合構造の部分平面図を示し、図１２は図１１の点線Ｂ部分の拡大図であり、本例の接合構造の部分側面図を示す。
【００２４】
第１端子１０と第２端子２０を接合するために、図示しない溶接装置のトーチを接合部分に近づけ、第１端子１０及び第２端子２０を図示しないチャックにより狭持した状態で、当該トーチと第１端子１０及び第２端子２０との間にアークを発生させる。そして、アークによる熱により、図示しない溶加材及び端子が溶解され、第１端子１０及び第２端子２０は、溶接ナゲット５０により接合される。本例では、図１１に示すように、３個の第２突起部２２と、当該第２突起部２２に対応する、３個の第１突起部１２の先端部分が溶接される。
【００２５】
溶接では、最初、トーチから母材の最も近い位置にアークが照射されるため、本例では、第１先端部１１及び第２先端部２１のうち、第２先端部２１の方に、最初にアークが照射される。そして、第２先端部２１が、第１先端部１１より先に溶融状態となり、第２先端部２１及び溶加材、又は、溶加材のみが、第２先端部２１から、高さの低い第１先端部１１へ覆い被さるように溶着し、接合部である溶接ナゲット５０が形成される。図１２に示すように、溶接ナゲット５０は、第２先端部２１から第１先端部１１に向けて垂れた形状をしている。また溶接ナゲット５０は、第２端子２０を基準として、第１端子１０と反対側に形成されず、言い換えると、第２端子２０の両側面のうち、第１端子１０と反対側の側面側に形成されない。
【００２６】
次に、本例の接合構造における、周囲の電子部品との絶縁距離について、図１３を用いて説明する。図１３は、本例の接合構造及び周辺部品の配置を表す平面図を示す。
【００２７】
図１３に示すように、本例の溶接ナゲット５０は、第２端子２０を基準として、第１端子１０と反対側に形成されないため、溶接ナゲット５０が第２端子２０と電子部品４０との間の絶縁距離Ｄを侵すことなく、絶縁距離Ｄが確保される。
【００２８】
次に、本例による接合方法について説明する。まず、図１に示すように、電子部品１及び電子部品２を、図示しない基板１００の上に載せ、図２〜図４に示すように、第１先端部１１の位置と第２先端部２１の位置を、第１端子１０及び第２端子２０の延在方向にずらして配設する。本例では、第２先端部２１の位置が第１先端部１１の位置より高くなるよう配設される。そして、上記の通り、第１先端部１１と第２先端部２１とを、ＴＩＧ溶接やＭＩＧ溶接等の溶接により接合する。本例では、溶接ナゲット３０が、第２の先端部２１から第１の先端部１１へ垂れ下がることにより、第１端子１０及び第２端子２０が接合される。
【００２９】
上記のように、本例の接合構造は、第１端子と第２端子とを接合する端子の接合構造であって、第１先端部１１と第２先端部２１とが、第１端子１０及び第２端子２０の延在方向にずれている。これにより、溶加材等の溶接部材が、第２先端部２１から第１先端部１１へ覆い被さることにより、溶接部材に表面張力が働き、当該溶接部材が第１端子１０側に偏るため、本例の端子の近くに配設される電気部品との絶縁距離を確保することができ、絶縁不良の可能性を低減させることができる。
【００３０】
また本例は、端子の接合の際に、径の大きなボルトやネジ等の締結部材を必要とせず、締結スペースを設けなくてよいため、接合部分を含めた電子部品の配置スペースの小型化を図ることができる。
【００３１】
また本例において、溶接ナゲット５０は、第２端子２０を基準に、第１端子１０と反対側に形成されないため、第２端子２０と電子部品４０との絶縁距離を確保することができる。また本例において、溶接ナゲット５０が、第１端子１０及び第２端子２０の厚さより大きくなることを見越して、電子部品４０の絶縁距離を余分に確保する必要がないため、本例の接合構造を含む各種部品を配置するためのスペースの小型化を図ることができる。
【００３２】
また、本例の第１端子１０及び第２端子２０は、第１本体部１３及び第２本体部２３の延在方向に、第１突起部１２及び第２突起部２２を備えるため、溶接する際、溶接部分の熱容量を小さくすることができ、小さな出力で溶接を行うことができる。また、第１突起部１２及び第２突起部２２の周辺部分が、高温になり溶けることを抑制することができる。
【００３３】
また本例において、複数の第１突起部１２と複数の第２突起部２２とが対応させて設けられており、当該複数の第２の突起部２２の長さが、それぞれ対応する、当該複数の第１突起部１２の長さより短い。これにより、複数の第１突起部１２と複数の第２突起部２２とを、それぞれ接合する際、全ての第１先端部１１及び第２先端部２１において、溶加材等の溶接部材が、第２先端部２１から第１先端部１１へ覆い被さることにより、当該溶接部材が第１端子１０側に偏るため、本例の端子の近くに配設される電気部品との絶縁距離を確保することができ、絶縁不良の可能性を低減させることができる。
【００３４】
なお、本例の接合方法又は接合構造は、必ずしも溶加材等の溶接部材を用いる必要はなく、母材のみを溶解させて端子を接合してもよい。また第１突起部１２及び第２突起部２２は、必ず設ける必要はなく、突起部分の数は任意の数でよい。
【００３５】
また第１先端部１１及び第２先端部２１は、必ずしも水平面である必要ない。また第１先端部１１及び第２先端部２１について、溶接された接合構造において、溶接ナゲット５０は第２端子２０の先端部分の所定の第２の位置を基準として、第１端子１０の先端部分の所定の第１の位置に垂れ下がるため、第２先端部２１は当該第２の位置に相当し、第１先端部１１は当該第１の所定の位置に相当する。
【００３６】
なお、本例は、垂直方向に対して、高さの高い第２端子２０と高さの低い第１端子１０を設けるが、水平方向に、第１端子１０及び第２端子２０を設けてもよい。
【００３７】
また本例は、図１に示すように、基板１００に対して、同じ高さの位置で、第１端子１０及び第２端子１０を曲げるが、曲げる位置を変えることにより、第１先端部１１と第２先端部２１とをずらしてもよい。これにより、第１端子１０及び第２端子２０が同じ長さの場合でも、第１先端部１１と第２先端部２１とをずらすことができる。また本例は、第１端子１０及び第２端子２０の設置位置を調整することにより、第１先端部１１と第２先端部２１とをずらしてもよい。
【００３８】
《第２実施形態》
本例は上述した第１実施形態に対して、第１突起部１２、第１本体部１３、第２突起部２２及び第２本体部２３の長さが異なる。これ以外の構成で上述した第１実施形態と同じ構成及び効果は、その記載を適宜、援用する。図１４は、第１端子１０及び第２端子２０を説明するための平面図を示し、説明のために、それぞれの端子の平面図を並べて図示している。実際は、図２と同様に、第１端子１０及び第２端子２０を配置する。
【００３９】
図１４に示すように、第１端子１０の長さは、第２端子２０の長さより短く形成されている。延在方向において、第１突起部１２の長さ及び第２突起部２２の長さは同じであるが、第１本体部１３の長さは第２本体部２３の長さより短い。これにより、第１先端部１１及び第２先端部２１は、延在方向にずれており、第１先端部１１の高さが、第２先端部２１の高さより低くなる。
【００４０】
上記のように、本例は、第１本体部１３の長さを第２本体部２３の長さより短くすることにより、第第１先端部１１と第２先端部２１とを、延在方向に対してずらす。これにより、溶加材等の溶接部材が、第２先端部２１から第１先端部１１へ覆い被さることにより、溶接部材に表面張力が働き、当該溶接部材が第１端子１０側に偏るため、本例の端子の近くに配設される電気部品との絶縁距離を確保することができ、絶縁不良の可能性を低減させることができる。また第１突起部１２及び第２突起部２２の長さが同じ長さである場合において、第１先端部１１と第２先端部２１とを、延在方向に対してずらすことができる。
【００４１】
なお、本例は、第１突起部１２及び第２突起部２２の長さを同じ長さにするが、第１突起部１２の長さを第２突起部２２の長さより長くしても、第２本体部２３に対する第１本体部１３の長さを規定することにより、第１先端部１１と第２先端部２１とを、延在方向に対してずらしてもよい。
【００４２】
《第３実施形態》
本例は上述した第１実施形態に対して、第１突起部１２、第１本体部１３、第２突起部２２及び第２本体部２３の幅が異なる。これ以外の構成で上述した第１実施形態と同じ構成及び効果は、その記載を適宜、援用する。図１５は、第１端子１０及び第２端子２０の部分平面図を示す。
【００４３】
図１５に示すように、第１突起部１２の幅（延在方向に対して垂直方向の長さ）は、第２突起部２２の幅より狭い。また第１本体部１３の幅は第２本体部２３の幅より狭い。これにより、第１端子１０及び第２端子２０の面方向において、第１突起部１２の大きさは、対応する第２突起部２２の大きさより小さくなる。
【００４４】
上記のように、本例は第１突起部１２の幅を第２突起部２２の幅より狭くする。第１突起部１２及び第２突起部２２の幅が同程度であり、第１端子１０及び第２端子２０の主面に沿う方向にズレが生じる場合、一方の端子側だけが溶融し、他方の端子は溶融する熱量を得ることができず、溶接が不充分になる可能性がある。しかし、本例は、第１突起部１２の幅を第２突起部２２の幅より狭くするため、当該ズレが生じる場合でも、溶接の際、両端子に熱量を与えることができ、第１端子１０及び第２端子２０を溶融させ、接合させることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１…第１電子部品
１０…第１端子
１１…第１先端部
１２…第１突起部
１３…第１本体部
１９…モジュール本体部
２…第１電子部品
２０…第１端子
２１…第１先端部
２２…第１突起部
２３…第１本体部
２９…モジュール本体部
３０、５０…溶接ナゲット
４０…電子部品
１００…基板
【図１】
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【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】
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【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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