(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品に設けられた端子電極と、
孔部が設けられた軸部を有する雄部と、
前記軸部が挿通される複数の孔部が設けられた雌部と、
前記雌部と前記雄部との間に挟み込まれ、前記雌部によって前記端子電極と電気的に接続された導体と、
を備え、
前記導体は、前記雄部における孔部をかしめることによって固定され、
複数の孔部が設けられた前記雌部は、前記導体と前記端子電極との間に設けられたこと
を特徴とする端子接続構造。
【請求項２】
電子部品に設けられた端子電極と、
孔部が設けられた複数の軸部を有する雄部と、
前記軸部が挿通される孔部が設けられた雌部と、
前記雌部と前記雄部との間に挟み込まれ、前記雄部によって前記端子電極と電気的に接続された導体と、
を備え、
前記導体は、前記雄部における孔部をかしめることによって固定されたこと
を特徴とする端子接続構造。
【請求項３】
前記雄部は、断面円形の台座部と、前記台座部に立設され前記台座部の断面よりも小径の円形断面を有する前記軸部と、によって構成されること
を特徴とする請求項１に記載の端子接続構造。
【請求項４】
前記雄部は、断面が横長形状の台座部と、断面が円形形状に形成されて前記台座部に立設された複数の前記軸部と、によって構成されること
を特徴とする請求項１又は２に記載の端子接続構造。
【請求項５】
前記雄部に設けられた複数の前記軸部は、複数の前記雌部に挿通されること
を特徴とする請求項２に記載の端子接続構造。
【請求項６】
前記雌部は、複数の孔部が設けられていること
を特徴とする請求項２に記載の端子接続構造。
【請求項７】
前記導体を前記電子部品に固定するために前記雄部に挿通された締結部材を備えたこと
を特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の端子接続構造。
【請求項８】
前記端子電極がＬ字形状であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の端子接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、導体と電子部品における少なくとも一つの端子電極との間を電気的に接続するための端子接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】  導体を電子部品の端子電極との間を電気的に接続する端子接続構造として、パワーデバイスの端子電極の近くに絶縁体と導体とを交互に重ね合わせた積層導体によって、パワーデバイスの端子間を接続する端子接続構造が知られている（例えば特許文献１）。【０００３】  特許文献１では、積層導体中の導体および絶縁体に設けた接触端子挿入孔に挿入される雄部と、接触端子挿入孔よりも大径に形成された雌部とをカシメによって密着させる端子接続構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１９３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  上記特許文献１に開示された端子接続構造は、カシメ部がカシメをしやすいように円形形状に形成されている。一方、最近のパワーデバイスとして、大電流用途のパワー半導体モジュールでは、モジュール側の一つの端子電極に複数の締結点を有するものが登場してきている。複数の締結点は、例えば横方向に連なって配置されるので、モジュール端子の形状は締結点を連ねて例えば長方形状に形成される。【０００６】  このような、長方形状のモジュール端子に追従するため、従来技術によるカシメ構造も長方形状にすることが考えられる。しかしながら、カシメ構造を長方形状にした場合、カシメ力を長方形状の全周に渡って均等にすることが困難であり、採用が難しかった。【０００７】  したがって、複数の締結点を有するモジュール端子の場合、一つの締結点ごとに円形形状のカシメ部を有するようになるが、複数の締結点を連ねた端子電極の占有面積とカシメ部における導体との接触面積との比である接触面積比が小さくなる。複数の締結点を有するパワーモジュールは大電流用途で使用されることが多いため、接触面積比が小さくなることは接触部の温度上昇の問題があり、導体と端子電極との接触面積比を高めることができる端子接続構造が求められていた。【０００８】  本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、導体と端子電極との接触面積比を高めることができる端子接続構造を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る端子接続構造は、電子部品に設けられた端子電極と、孔部が設けられた軸部を有する雄部と、軸部が挿通される複数の孔部が設けられた雌部と、雌部と雄部との間に挟み込まれ、雌部によって端子電極と電気的に接続された導体と、を備え、導体は、雄部における孔部をかしめることによって固定され、複数の孔部が設けられた雌部は、導体と端子電極との間に設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】  本発明によれば、導体とモジュール端子電極との接触面積比を高めることができ、接触部の温度上昇を小さくすることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態１に係る端子接続構造の説明に好適なパワーモジュールの概略形状を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示したパワーモジュールの回路図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係る端子接続構造の構成要素である部品の外形形状を示す斜視図である。
【図４】図４は、実施の形態１に係る端子接続構造によって導体をかしめた場合の一例を示す一部断面斜視図である。
【図５】図５は、図４の例を図４のＡ方向から視認した場合の斜視図である。
【図６】図６は、図４の例を図４のＢ方向から視認した場合の斜視図である。
【図７】図７は、実施の形態１に係る端子接続構造でのカシメを説明する図である。
【図８】図８は、実施の形態１に係る端子接続構造を用いてパワーモジュールを締結する場合の一例を示す斜視図である。
【図９】図９は、実施の形態１の端子接続構造による効果を説明する図である。
【図１０】図１０は、実施の形態２に係る端子接続構造を示す断面図である。
【図１１】図１１は、実施の形態３に係る端子接続構造を示す断面図である。
【図１２】図１２は、実施の形態４に係る端子接続構造を示す断面図である。
【図１３】図１３は、実施の形態５に係る端子接続構造を説明するためのパワーモジュールの端子形状を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】  以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態に係る端子接続構造について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１３】実施の形態１．  まず、図１および図２を参照して、実施の形態１に係る端子接続構造の接続対象である電子部品について説明する。図１は、実施の形態１に係る端子接続構造の説明に好適なパワーモジュールの概略形状を示す斜視図であり、図２は、図１に示したパワーモジュールの回路図である。なお、図１および図２に示すパワーモジュールは電子部品の一例であり、パワーモジュール以外の電子部品が接続されてもよいことは言うまでもない。
【００１４】  パワーモジュール１は、図１および図２に示すように、スイッチング素子として動作するＭＯＳＦＥＴと、所謂フライホイールダイオードとして動作するダイオード（以下「ＦＷＤ」と表記）とが逆並列に接続された２つの素子対である第１の素子対１０および第２の素子対１２がモジュール筐体であるパッケージ２内に収容されている。
【００１５】  第１の素子対１０では、ＭＯＳＦＥＴのドレインとＦＷＤのカソードとがモジュール内で電気的に接続され、当該電気的に接続された接続部１０ａから引き出された端子部が第１端子電極Ｍ１を形成し、ＭＯＳＦＥＴのソースとＦＷＤのアノードとがモジュール内で電気的に接続され、当該電気的に接続された接続部１０ｂから引き出された端子部が第２端子電極Ｍ２を形成する。第２の素子対１２では、ＭＯＳＦＥＴのソースとＦＷＤのアノードとがモジュール内で電気的に接続され、当該電気的に接続された接続部１２ａから引き出された端子部が第３端子電極Ｍ３を形成し、ＭＯＳＦＥＴのドレインとＦＷＤのカソードとがモジュール内で電気的に接続され、当該電気的に接続された接続部１２ｂが第２端子電極Ｍ２に電気的に接続される。
【００１６】  これら第１端子電極Ｍ１、第２端子電極Ｍ２および第３端子電極Ｍ３は、夫々が長方形状に形成され、パッケージ２における一方の主面側に設けられている。第１端子電極Ｍ１および第３端子電極Ｍ３は、パッケージ２の中央部において、夫々の長手方向がパッケージ２の長手方向に平行となり、配列の並びが長手方向に直交する方向に配列されている。一方、第２端子電極Ｍ２は、パッケージ２の長手方向における一方の端部側に配置され、長手方向がパッケージ２の長手方向に直交する方向に配列されている。第１端子電極Ｍ１、第２端子電極Ｍ２および第３端子電極Ｍ３のそれぞれには３つの穴３２が設けられ、これらの穴３２のそれぞれには締結部材であるナット３４が設けられている。これら穴３２およびナット３４は、パワーモジュール１の端子電極である第１端子電極Ｍ１、第２端子電極Ｍ２および第３端子電極Ｍ３における締結点を構成する。なお、ナット３４の機能については後述する。
【００１７】  つぎに、図３から図８を参照して、実施の形態１に係る端子接続構造について説明する。図３は、実施の形態１に係る端子接続構造の構成要素である部品の外形形状を示す斜視図である。図４は、実施の形態１に係る端子接続構造によって導体をかしめた場合の一例を示す一部断面斜視図である。図５は、図４の例を図４のＡ方向から視認した場合の斜視図である。図６は、図４の例を図４のＢ方向から視認した場合の斜視図である。図７は、実施の形態１に係る端子接続構造でのかしめを説明する図である。図８は、実施の形態１に係る端子接続構造を用いてパワーモジュール１を締結する場合の一例を示す斜視図である。
【００１８】  実施の形態１に係る端子接続構造の構成要素は、図３（ａ）に示す雄部２１と、図３（ｂ）に示す雌部２２である。雄部２１は、台座部２１ａと、台座部２１ａに立設される軸部２１ｂとを有し、台座部２１ａと軸部２１ｂとの結合体の軸心に、後述する締結部材を挿通するための孔部２１ｃが設けられる構成である。台座部２１ａは断面が円形である。軸部２１ｂも断面が円形であるが、台座部２１ａよりも小径である。
【００１９】  雌部２２は、図３（ｂ）に示すように長方形状もしくは楕円形状（以下、両者を総称する場合に「横長形状」と称する）の断面を有すると共に、雄部２１の軸部２１ｂが挿通される孔部２２ａが、図１に示すパワーモジュール１の端子電極の構造に合わせて３個設けられている。すなわち、３個の孔部２２ａを有する構造は図１の構成に合わせた一例であり、２個以上の孔部２２ａを有する構成は本発明の要旨を成すものである。
【００２０】  図３（ｂ）は、孔部２２ａに２個の雄部２１が挿入されている状態を示しているが、実装状態では、図５および図６に示すように雌部２２と台座部２１ａとの間に導体２５が挟み込まれ、図４および図７に示すように、パワーモジュール１側に位置する雄部２１の孔部２１ｃをかしめることにより導体２５を固定する。
【００２１】  雄部２１の軸部２１ｂと雌部２２との間のカシメは、例えば図７に示すように、雄部２１の軸部２１ｂ側からカシメ工具４１を挿入し、孔部２１ｃを広げることで行うことができる。なお、カシメ自体の手法は、公知であり、ここに示す以外の手法を用いてもよいことは言うまでもない。
【００２２】  かしめられた導体２５をパワーモジュール１に締結するには、図８に示すように、雄部２１の孔部２１ｃに締結部材であるボルト３６を挿通し、第１端子電極Ｍ２、第２端子電極Ｍ２および第３端子電極Ｍ３に設けられた締結機構であるナット３４（図１参照）を使用して締結することにより、導体２５をパワーモジュール１に固定する。なお、実施の形態１では、ボルト３６とナット３４とを使用して、導体２５をパワーモジュール１に固定する例を示したが、第１端子電極Ｍ１、第２端子電極Ｍ２および第３端子電極Ｍ３にあけられた穴３２をネジ構造とすれば、ナット３４は不要となる。
【００２３】  つぎに、実施の形態１に係る端子接続構造を用いることによる効果について、図９の図面を参照して説明する。図９は、実施の形態１の端子接続構造による効果を説明する図である。
【００２４】  図９（ａ）において、ｄ１は楕円形状である雌部２２の長手方向の長さであり、ｄ２は雌部２２の長手方向に直交する方向の長さである。また、ハッチングで示す部位は、導体２５との接触部位を表している。図９（ａ）に示すように、ボルト３６を挿通させる孔部２２ａの占有部分を除く残りの部位で導体２５との接触が得られている。
【００２５】  これに対し、図９（ｂ）は、特許文献１のように、円形形状のカシメ部材を一つの接続端子ごとに用いた場合の接触部位を示している。なお、図示に際し、実施の形態１で用いた図３に示すものと同一条件となるように、台座部２１ａの外径直径、軸部２１ｂの外径直径および各接続端子間の間隔ｄ３を等しくしている。
【００２６】  図９（ａ）と図９（ｂ）との比較から明らかなように、実施の形態１の端子接続構造を用いることにより、導体２５との接触面積を大きくすることができる。「発明が解決しようとする課題」の項でも説明したが、複数の締結点を有するパワーモジュールは大電流用途で使用されることが多いため、接触面積比が小さくなることは単位面積当たり電流、すなわち電流密度が大きくなる。電流密度が大きいと、接触部の温度上昇が大きくなるという問題が生じ、設計への影響が大となる。
【００２７】  一方、実施の形態１の端子接続構造では、導体２５と接触する部位のうちのパワーモジュール１側に位置する部位である雌部を横長形状に形成したので、導体２５との間の接触面積を従来よりも大きくすることができ、電流密度を小さくすることが可能となる。
【００２８】  以上説明したように、実施の形態１に係る端子接続構造によれば、締結部材を挿通させる孔部が設けられた雄部と、雄部を挿通させパワーモジュールの接続端子の数と同数の孔部が設けられた雌部との間に導体を挟み込み、雄部における孔部をかしめることによって導体を固定し、雄部の孔部に挿通された締結部材と、接続端子に設けられた締結機構とによってパワーモジュールを導体に固定することとしたので、カシメ力を低下させることなく、導体とモジュール端子電極との接触面積比を高めることができ、接触部の温度上昇を小さくすることが可能となる。
【００２９】  また、実施の形態１に係る端子接続構造によれば、複数の接続端子に対し一つの雌部を用いるので、カシメ作業を一度に連続して行うことができ、カシメ作業を効率よく行うことが可能となる。
【００３０】実施の形態２．  図１０は、実施の形態２に係る端子接続構造を示す断面図である。実施の形態１では、例えば図７に示すようにパワーモジュール側が雌部、締結部材側が雄部となる構造であったが、実施の形態２では、図１０に示すように、パワーモジュール側が雄部、締結部材側が雌部となる構造である。具体的に説明すると、パワーモジュール側では、Ａ１方向から見た断面が横長形状の台座部５１ａに、Ａ１方向から見た断面が円形形状である軸部５１ｂが立設され、実施の形態１と同様に締結部材が挿通される３つの孔部５１ｃが設けられた雄部５１が構成される。なお、孔部５１ｃの個数は、図１に示すパワーモジュール１の構成に合わせて３としている。
【００３１】  一方、締結部材側では、雄部５１における軸部５１ｂが挿通される孔部５２ａを有し、Ａ１方向から見た断面が円形形状に形成された雌部５２が構成される。実施の形態１とは異なり、雌部５２は３つに分離された構成となる。なお、実施の形態１では、図７に示すように、パワーモジュール側からカシメ工具４１を挿入してカシメを行う構成であったが、実施の形態２では、締結部材側からカシメ工具４１を挿入してカシメを行えばよい。
【００３２】  以上のように構成された実施の形態２に係る端子接続構造によれば、実施の形態１の構造に対し、雄部と雌部とを入れ替えた構成としたので、挟み込む導体に近い側がカシメ側となり、実施の形態１より小さなカシメ力で導体を固定することが可能となる。
【００３３】実施の形態３．  図１１は、実施の形態３に係る端子接続構造を示す断面図である。実施の形態２では、パワーモジュール１の端子電極の構成に合わせるため、３つの雌部５２を有する構成であったが、実施の形態３では、図１１に示すように、３つの雌部を連結させて横長形状に形成した雌部５４を有する構成である。なお、図１１において、図１０と同一もしくは同等の部位には、同一符号を付して重複する説明は省略する。なお、カシメを行う位置は、実施の形態２と同様である。
【００３４】  以上のように構成された実施の形態３に係る端子接続構造によれば、実施の形態１の構造に対し、雄部と雌部とを入れ替えた構成としたので、挟み込む導体に近い側がカシメ側となり、実施の形態１より小さなカシメ力で導体を固定することが可能となる。
【００３５】  また、実施の形態３に係る端子接続構造によれば、複数の接続端子に対し一つの雌部を用いるので、カシメ作業を一度に連続して行うことができ、カシメ作業を効率よく行うことが可能となる。
【００３６】実施の形態４．  図１２は、実施の形態４に係る端子接続構造を示す断面図である。実施の形態１では、パワーモジュール１の端子電極の構成に合わせるため、図３に示すように、３つの雄部２１を有する構成であったが、実施の形態４では、図１２に示すように、３つの雄部を連結させて横長形状に形成した雄部２１Ａを有する構成である。なお、図１２において、図３と同一もしくは同等の部位には、同一符号を付して重複する説明は省略する。なお、カシメを行う位置は、実施の形態１と同様である。
【００３７】  以上のように構成された実施の形態４に係る端子接続構造によれば、実施の形態１と同等の構成であり、実施の形態１と同様な効果を得ることができる。
【００３８】  また、実施の形態４に係る端子接続構造によれば、複数の接続端子に対し一つの雌部および一つの雄部を用いるので、カシメ作業を一度に連続して行うことができ、カシメ作業を効率よく行うことが可能となる。
【００３９】実施の形態５．  実施の形態１では、図１に示すように、パワーモジュール１の端子電極が横長形状の場合について説明したが、実施の形態５では、横長形状以外の例として、図１３に示すようなＬ字形状の例を示したものである。このようなＬ字形状の場合、当該形状に合わせて雌部あるいは雄部の形状もＬ字形状に形成すればよい。よって、この手法を拡張すれば、任意の形状に応用することが可能である。
【００４０】  なお、以上の実施の形態１から実施の形態５では、パワーモジュールを一例として説明したが、導体との電気的な接続が必要となる電子部品への適用が可能である。
【００４１】  また、以上の実施の形態１から５に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４２】  以上のように、本発明は、電子部品の端子と導体との間を電気的に接続するための端子接続構造として有用である。
【符号の説明】
【００４３】  １  パワーモジュール、２  パッケージ、１０  第１の素子対、１０ａ  接続部、１０ｂ  接続部、１２  第２の素子対、１２ａ，１２ｂ  接続部、２１，２１Ａ，５１  雄部、２１ａ  台座部、２１ｂ，５１ｂ  軸部、２１ｃ，５１ｃ  孔部（雄部）、２２，５２，５４  雌部、２２ａ，５２ａ  孔部（雌部）、２５  導体、３２  穴、３４  ナット（締結機構）、３６  ボルト（締結部材）、４１  カシメ工具。
【要約】  導体と電子部品における少なくとも一つの端子電極との間を電気的に接続するための端子接続構造であって、端子電極には複数の接続端子が設けられ、締結部材を挿通させる孔部（２１ｃ）が設けられた雄部（２１）と、雄部（２１）を挿通させ、接続端子の数と同数の孔部（２２ａ）が設けられた雌部（２２）と、を有し、雌部（２２）と雄部（２１）との間に導体を挟み込み、雄部（２１）における孔部（２１ｃ）をかしめることによって導体を固定し、雄部（２１）の孔部（２１ｃ）に挿通された締結部材と、各接続端子の夫々に設けられた締結機構とによって導体を電子部品に固定する。【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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