(57)【要約】【課題】電気的な信頼性の高い優れた電力変換装置を効率良く製造する方法を提供すること。【解決手段】一対の電力端子１５０及び一組の制御端子１６０を備えた平板状の電力用半導体モジュール１０と扁平管形状の冷却チューブ２０とを交互に積層してなる半導体積層ユニット２と、電力端子１５０と電気的に接続した電力バスバー３０と、制御端子１６０と電気的に接続した制御基板とを含む電力変換装置１を製造する方法である。この製造方法では、半導体積層ユニット２の電力端子１５０に、電力バスバー３０を溶融接合する電力端子接続工程と、電力端子接続工程を実施した後、制御基板４０における所定の接続箇所に、半導体積層ユニット２の各制御端子１６０をはんだ接合する制御端子接続工程とを行う。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を流動させる扁平管形状の冷却チューブと制御電流を通電する電力端子及び制御信号を取り込むための複数の制御端子を備えた平板状の電力用半導体モジュールとを積層して上記半導体積層ユニットを作製するユニット積層工程と、
上記半導体積層ユニットの上記電力端子に、電力バスバーを溶融接合する電力端子接続工程と、
該電力端子接続工程を実施した後、制御回路素子を搭載した制御基板における所定の接続箇所に、上記半導体積層ユニットの上記各制御端子をはんだ接合する制御端子接続工程とを有することを特徴とする電力変換装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、上記ユニット積層工程では、上記半導体積層ユニットは、１個又は２個以上の上記電力用半導体モジュールを並列して配置したモジュール配設層を２層以上積層して作製されることを特徴とする電力変換装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記電力端子接続工程では、上記各制御端子に保護部材を装着した状態で上記電力端子の溶融接合を行うことを特徴とする電力変換装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３において、上記保護部材は、上記各制御端子の間を短絡する短絡部材であることを特徴とする電力変換装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４において、上記ユニット積層工程では、複数の上記電力用半導体モジュールが積層され、上記電力端子接続工程では、互いに電気的に絶縁された複数の上記短絡部材が上記電力用半導体モジュールごとに装着された状態で上記電力端子の溶融接合を行うことを特徴とする電力変換装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかにおいて、上記ユニット積層工程では、上記電力用半導体モジュールと上記冷却チューブとは、上記半導体積層ユニットの第１側面に上記電力端子を延出させ、上記半導体積層ユニットの上記第１側面と反対の第２側面に上記制御端子を延出させて積層され、
上記電力端子接続工程では、上記電力端子を上方向へ向けた状態で上記電力端子の溶融接合を行うことを特徴とする電力変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力用半導体モジュールの電力端子に電極板としての電力バスバーを溶融接合した電力変換装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路やインバータ回路等の電力変換回路は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の動力源である交流モータに通電する駆動電流を生成するのに用いられることがある。一般に、電気自動車やハイブリッド自動車等では、その交流モータから大きな駆動トルクを得る必要があるため、大きな駆動電流を供給する必要がある。
そのため、交流モータに供給する駆動電流を生成する上記電力変換回路においては、該電力変換回路を構成するＩＧＢＴ等の電力用半導体素子を含む電力用半導体モジュールからの発熱が大きくなる傾向にある。
【０００３】
そこで、電力変換回路を構成する複数の電力用半導体モジュールを均一性高く冷却できるように、冷却用媒体（冷媒）の供給及び排出を担う一対のヘッダ間に多数の扁平冷却チューブを配置し、該扁平冷却チューブの間に電力用半導体モジュールを挟持した冷却チューブ並列型の電力変換装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
そして、上記のように構成された電力変換装置では、複数の電力用半導体モジュールの入出力電流をまとめて通電するために、各電力用半導体モジュールの電力端子を、例えば、電力バスバー等の共通の電極板と電気的に接続する場合がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２６２１５号公報
【０００５】
しかしながら、上記従来の電力変換装置では、次のような問題がある。すなわち、大電流を通電する電力バスバーでは、上記電力端子との接合箇所に、熱や振動等のストレスが繰り返し作用するおそれがある。そのため、上記電力変換装置では、電力バスバーと電力端子とを信頼性高く接合する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、電力バスバーと電力端子との接合信頼性が高い優れた品質の電力変換装置を効率良く製造する方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、冷媒を流動させる扁平管形状の冷却チューブと制御電流を通電する電力端子及び制御信号を取り込むための複数の制御端子を備えた平板状の電力用半導体モジュールとを積層して上記半導体積層ユニットを作製するユニット積層工程と、
上記半導体積層ユニットの上記電力端子に、電力バスバーを溶融接合する電力端子接続工程と、
該電力端子接続工程を実施した後、制御回路素子を搭載した制御基板における所定の接続箇所に、上記半導体積層ユニットの上記各制御端子をはんだ接合する制御端子接続工程とを有することを特徴とする電力変換装置の製造方法にある（請求項１）。
【０００８】
本発明の電力変換装置の製造方法では、上記ユニット積層工程により作製した上記半導体積層ユニットについて、その上記電力端子に上記電力バスバーを溶融接合する電力端子接続工程を実施し、その後、上記制御基板における所定の接続箇所に上記各制御端子をはんだ接合する制御端子接続工程を実施する。
【０００９】
上記電力変換装置の製造方法では、上記電力端子接続工程を実施した後に、上記制御端子接続工程を実施する。そのため、電力バスバーを溶融接合する際の大電流、高電圧といった高エネルギーが制御基板に悪影響を及ぼすおそれがない。それ故、上記制御基板に電気的なトラブルを生じるおそれがない。
したがって、本発明の製造方法で作製した電力変換装置は、電気的な初期トラブルの少ない優れた品質のものとなる。
【００１０】
さらに、上記の電力変換装置の製造方法のように、上記ユニット積層工程により上記半導体積層ユニットを形成した後に、上記電力バスバー及び上記制御基板を組み付ければ、非常に生産効率良く上記電力変換装置を製造することができる。
【００１１】
以上のように、本発明の電力変換装置の製造方法は、優れた品質の電力変換装置を効率良く製造し得るものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明においては、上記ユニット積層工程では、上記半導体積層ユニットは、１個又は２個以上の上記電力用半導体モジュールを並列して配置したモジュール配設層を２層以上積層して作製されることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記半導体積層ユニットを構成する上記電力用半導体モジュールの個数が多くなるため、本発明の作用効果が特に有効になる。さらに、上記の場合には、上記電力バスバーに通電される制御対象としての電流が大きくなり、それ故、上記電力バスバーと上記電力端子とを溶融接合する必要性が高くなるため、本発明の作用効果が特に有効になる。
【００１３】
また、上記電力端子接続工程では、上記各制御端子に保護部材を装着した状態で上記電力端子の溶融接合を行うことが好ましい（請求項３）。
また、上記保護部材は、上記各制御端子の間を短絡する短絡部材であることが好ましい（請求項４）。
【００１４】
また、上記ユニット積層工程では、複数の上記電力用半導体モジュールが積層され、上記電力端子接続工程では、互いに電気的に絶縁された複数の上記短絡部材が上記電力用半導体モジュールごとに装着された状態で上記電力端子の溶融接合を行うことが好ましい（請求項５）。
上記各短絡部材は、電気的に独立であって、かつ、他の短絡部材との電気的な絶縁状態を確保してある。ここで、上記短絡部材が電気的に独立であるとは、上記半導体積層ユニットや、上記電力端子接続工程を実施する溶接装置等のいずれに対しても、短絡部材が電気的に接触していない状態を意味している。例えば、溶融接合を行う溶融装置のアースポイント等から上記一組の制御端子を電気的に絶縁しておけば、上記一組の制御端子を経由して上記アースポイントに向けて高電圧が印加されたり、大電流が通電されるおそれを抑制できる。また、各短絡部材と他の短絡部材との電気的な絶縁状態を確保しておけば、溶融のための高電圧や大電流が、複数の電力用半導体モジュールを経由して通電されるおそれを抑制できる。
【００１５】
以上のように、上記短絡部材を用いて上記一組の制御端子の各制御端子を相互に短絡させると共に各短絡部材と他の短絡部材との電気的な絶縁状態を確保しながら、上記電力端子接続工程を実施すれば、溶接時の高電圧や大電流といった高エネルギーにより上記電力用半導体モジュールが損傷するおそれを少なくできる。そして、上記のごとく電力端子接続工程を実施した後、上記制御基板の所定の接続箇所に上記制御端子を半田接合すれば、電力用半導体モジュールの初期不良を抑制して生産効率良く上記電力変換装置を製造できる。
【００１６】
また、上記短絡部材は、上記各制御端子と接触する面のみが電気的な導電性を呈し、それ以外の外周面が電気的な絶縁性を呈することが好ましい。
この場合には、相互に短絡した上記一組の制御端子について、電気的な絶縁状態を確実性高く確保することができる。
また、上記短絡部材としては、上記各制御端子を挿入する複数の挿入孔を設け、該各挿入孔の内周面を電気的な導電性を呈するように形成すると共に、それ以外の外周面を電気的な絶縁性を呈するように形成するのが良い。
この場合には、上記一組の制御端子に対して、上記短絡部材を確実性高く保持することができる。さらに、外周面に、電気的な絶縁性を備えた上記短絡部材を用いれば、相互に短絡した上記一組の制御端子を覆うことで、その電気的な絶縁状態を確実性高く確保できる。
【００１７】
また、上記ユニット積層工程では、上記電力用半導体モジュールと上記冷却チューブとは、上記半導体積層ユニットの第１側面に上記電力端子を延出させ、上記半導体積層ユニットの上記第１側面と反対の第２側面に上記制御端子を延出させて積層され、
上記電力端子接続工程では、上記電力端子を上方向へ向けた状態で上記電力端子の溶融接合を行うことが好ましい（請求項６）。
【００１８】
また、上記電力端子接続工程では、上記電力端子と上記電力バスバーとをＴＩＧ溶接により溶融接合することができる。
ＴＩＧ溶接により上記電力端子と上記電力バスバーとの溶融接合を行う場合には、両者を確実性高く接合し得るものの、溶融接合時に印加される電圧あるいは通電すべき電流が大きくなる。それ故、上記電力用半導体モジュールに電気的なトラブルを生じるおそれが高くなるため、本発明の電力変換装置の製造方法が特に有効となる。
電力端子の溶融接合には、アーク溶接、抵抗溶接といった電気的な溶接方法の他、レーザ溶接、電子ビーム溶接、あるいは火炎による溶接など、電力端子とバスバーとを大電流に耐えうる程度の高い強度をもって溶融接合する手法を用いることができる。
【実施例】
【００１９】
（実施例１）
本例の電力変換装置１の製造方法について、図１〜図１１を用いて説明する。
本例の電力変換装置１の製造方法は、図１〜図３に示すごとく、制御電流及び入力電流を通電する一対の電力端子１５０及び制御信号を取り込むための複数の端子よりなる一組の制御端子１６０を備えた平板状の電力用半導体モジュール１０と冷媒を流動させる扁平管形状の冷却チューブ２０とを交互に積層してなる半導体積層ユニット２と、上記電力端子１５０と電気的に接続した電力バスバー３０と、上記制御端子１６０と電気的に接続した制御基板４０とを含む電力変換装置１を製造する方法である。
【００２０】
この製造方法では、冷却チューブ２０と電力用半導体モジュール１０（図４及び図５）とを積層して半導体積層ユニット２（図６、図７参照。）を作製するユニット積層工程と、半導体積層ユニット２の電力端子１５０に、電力バスバー３０を溶融接合する電力端子接続工程と、該電力端子接続工程を実施した後、制御基板４０における所定の接続箇所に、半導体積層ユニット２の各制御端子１６０をはんだ接合する制御端子接続工程とを行う。
以下に、この内容について詳しく説明する。
【００２１】
まず、本例の電力変換装置１について説明する。この電力変換装置１は、図１〜図３に示すごとく、例えば、電気自動車用の走行モータ（図示略）に通電する駆動電流を生成するための装置である。そして、この電力変換装置１は、上記のごとく制御基板４０及び電力バスバー３０を組み付けた半導体積層ユニット２のほか、コンデンサやリアクトル等から構成される図示しない電力回路等を有してなる。
【００２２】
上記電力変換装置１では、上記のごとく図１〜図３に示すように、半導体積層ユニット２の表面２０１に当たる側面に電力端子１５０が突出している。そして、半導体積層ユニット２の裏面２０２に当たる側面には制御端子１６０が突出している。上記表面２０１に当たる側面には、図３に示すごとく、一組の電力バスバー３０を配置してあり、該各電力バスバー３０を所定の電力端子１５０と溶融接合してある。複数の電力バスバー３０は、四角い箱状の外観を呈する半導体積層ユニット２の一方の主平面としての表面２０１と平行に配置されている。半導体積層ユニット２の表面２０１からは、その表面と垂直方向に向けて複数の電力端子１５０が延び出している。複数の電力端子１５０は、半導体積層ユニット２における電力用半導体モジュール１０と冷却チューブ２０との積層方向に沿って並らべられ、電力端子列をなしている。しかも、複数の電力端子１５０は、複数の列をなしている。この実施例では、４列の電力端子列が形成される。複数の電力バスバー３０のそれぞれは、これら複数の電力端子列と平行に延びる棒状に形成されている。複数の電力バスバー３０のそれぞれからは、複数のターミナル部が電力端子に向けて延びだしている。各ターミナルには、電力端子を位置決めする接続部としての凹部又は穴が形成される。
【００２３】
複数の電力端子１５０は、それぞれが平板状である。複数の電力端子１５０は、半導体積層ユニット２における電力用半導体モジュール１０と冷却チューブ２０との積層方向と直交する面方向に広がる平面を有している。すなわち、複数の電力端子１５０は、平板状の電力用半導体モジュール１０の平板としての平面方向に平行に広がる平面を有している。ひとつの電力端子列に属する複数の電力端子１５０は、互いに平行に配列されている。また、複数の電力用半導体モジュール１０がひとつの冷却チューブ２０と平行に並べて配置される結果、これらの電力用半導体モジュール１０に属する複数の電力端子１５０は、積層方向と直交する方向に関して一直線に並べられている。
【００２４】
この実施例では、３本の電力バスバー３０が設けられる。電力端子列の間に配置された中央の電力バスバー３０は、その両側に複数のターミナルを備える。端の電力端子列のさらに外側に配置された左右の電力バスバー３０は、その片側に複数のターミナルを備える。複数の電力バスバー３０は、すのこ状に組み立てられ、バスバー組立体を構成する。バスバー組立体は、半導体積層ユニット２の表面２０１から延び出す複数の電力端子１５０のすべてを覆う範囲にわたって広がっている。
【００２５】
該各電力バスバー３０は、溶融接合する電力端子１５０を挿入するための複数の端子孔３００を形成してなる銅製の板状の部材である。本例では、側端部に開口するスリット状の切り欠きにより上記端子孔３００を形成してある。
複数の制御端子１６０は、それぞれが平板状である。複数の制御端子１６０は、半導体積層ユニット２における電力用半導体モジュール１０と冷却チューブ２０との積層方向と直交する面方向に広がる平面を有している。すなわち、複数の制御端子１６０は、平板状の電力用半導体モジュール１０の平板としての平面方向に平行に広がる平面を有している。すべての制御端子１６０は、互いに平行に配列されている。複数の電力用半導体モジュール１０が冷却チューブ２０と交互に積層されるため、この積層方向に沿って延びる複数の列をなして複数の制御端子１６０は配列される。また、複数の電力用半導体モジュール１０がひとつの冷却チューブ２０と平行に並べて配置される結果、これらの電力用半導体モジュール１０に属する複数の制御端子１６０は、積層方向と直交する方向に関して一直線に並べられている。
【００２６】
また、上記裏面２０２に当たる側面には制御基板４０を配置してある。制御基板４０には、複数の電力用半導体モジュール１０への制御信号を発生するための制御回路を構成する抵抗、ＩＣなどの回路素子が搭載されている。制御基板４０は、単一の回路基板であって、半導体積層ユニット２から延び出す複数の制御端子１６０のすべてが接続される。制御基板４０は、四角い箱状の外観を呈する半導体積層ユニット２の反対側の主平面としての裏面２０２と平行に配置されている。制御基板４０は、裏面２０２から延び出す複数の制御端子１６０のすべてを覆う範囲にわたって広がっている。制御基板４０は、複数の回路基板によって提供されることができる。該制御基板４０には、各制御端子１６０を挿入するスルーホールを形成してあり、該各スルーホールに所定の制御端子１６０を挿入し、半田付け接合してある。
この実施例の電力変換装置１は、半導体積層ユニット２をその主平面方向を水平にして、例えば、車両に搭載され、使用状態におかれる。制御基板４０を半導体積層ユニット２の重力方向に関する上側に配置し、複数のバスバー３０を半導体積層ユニット２の重力方向下側に配置して、電力変換装置１は使用状態に置かれることができる。
【００２７】
本例の電力用半導体モジュール１０は、図４及び図５に示すごとく、電力用半導体素子であるＩＧＢＴ素子１１と、モータの回転を滑らかにするために必要なフライホイールダイオード素子１２とを相互に対面する一対の電極放熱板１５の間に配置したモジュールである。そして、この電力用半導体モジュール１０は、モールド樹脂１３を用いて、一対の電極放熱板１５と上記各素子１１、１２とを一体的に成形し、モジュール化してなる。本例では、電力用半導体モジュール１０の両面側に電極放熱板１５が露出するように樹脂成形してあり、この露出した電極放熱板１５を放熱面として利用している。
【００２８】
上記電力用半導体モジュール１０は、同図に示すごとく、その外部端子として、各電極放熱板１５と一体的に形成された電力端子１５０と、モールド樹脂１３中に埋設して保持した制御端子１６０とを有してなる。そして、本例の電力用半導体モジュール１０では、電極放熱板１５と平行な面内において、電力端子１５０と制御端子１６０とを対向配置してある。
そのため、図６及び図７に示すごとく、この電力用半導体モジュール１０を用いた本例の半導体積層ユニット２では、その表面２０１側に電力端子１５０が突出すると共に、裏面２０２側に制御端子１６０が突出している。
【００２９】
上記半導体積層ユニット２は、図６及び図７に示すごとく、冷媒の流路をなす扁平管形状の冷却チューブ２０と、平板状の電力用半導体モジュール１０とを交互に積層してなる多層積層構造のものである。本例の半導体積層ユニット２では、隣り合わせで積層した冷却チューブ２０の間隙に、それぞれ２個の電力用半導体モジュール１０を並列配置してある。
【００３０】
冷却チューブ２０は、内部を冷媒の流路を有する扁平管形状をなす中空管（図１参照。）である。本例では、アルミ合金材料の押し出し材により上記冷却チューブ２０を形成してある。この冷却チューブ２０は、図６に示すごとく、その両端部付近の扁平表面２１０に、ヘッダ管２４０を接続するための貫通穴（図示略）を穿孔してなる。
【００３１】
本例の半導体積層ユニット２は、図６及び図７に示すごとく、上記冷媒の供給、排出のための冷媒ヘッダとして供給用のヘッダ部２４１と排出用のヘッダ部２４２とを有している。本例では、長さ方向に伸縮可能なアルミ材よりなる上記ベローズ管状のヘッダ管２４０を隣り合う冷却チューブ２０の間隙に配置し、略同一直線上に配置した複数のヘッダ管２４０により各ヘッダ部２４１、２４２を形成してある。各ヘッダ管２４０は、冷却チューブ２０の貫通穴に嵌入した両端部をろう付け接合することにより、各冷却チューブ２０に接続してある。なお、各冷却チューブ２０の端部は、キャップ状を呈する封止部材２３を用いて封止してある。
【００３２】
なお、本例の電力変換装置１は、相互に対面する保持プレート及び挟圧プレートを有する図示しない支持構造を有してなる。この支持構造では、保持プレートと挟圧プレートとの間で積層方向の荷重を作用した状態で半導体積層ユニット２を保持するように構成してある。このように半導体積層ユニット２に対して積層方向の荷重を作用させると、冷却チューブ２０と電力用半導体モジュール１０との間に適切な当接荷重を作用できる。そして、冷却チューブ２０と電力用半導体モジュール１０との間で接触面積を確保して、両者間の熱伝導を促進することができる。
【００３３】
さらに、本例の半導体積層ユニット２では、相互に密着させた冷却チューブ２０と電力用半導体モジュール１０との間には、図示しないセラミック板とシリコングリス層を配置してある。このセラミック板は、両者間の電気的な絶縁性を確保するのに有効であり、上記シリコングリス層は、熱伝導率を向上するために役立つ。
【００３４】
したがって、本例の電力変換装置１では、電力用半導体モジュール１０と冷却チューブ２０との間の熱の移動が容易となり、電力用半導体モジュール１０を効率良く冷却することができる。特に、本例の電力変換装置１では、電力用半導体モジュール１０の両面側に冷却チューブ２０が当接する構造を有するため、該電力用半導体モジュール１０を冷却する性能が非常に高いのである。
【００３５】
次に、上記の電力変換装置１を製造する方法について説明する。
まず、図６及び図７に示すごとく、冷却チューブ２０と電力用半導体モジュール１０とを積層して半導体積層ユニット２を作製する上記ユニット積層工程について、簡単に説明する。
この工程では、予め、ヘッダ管２４０を用いて冷却チューブ２０をはしご状に組み立てると共に、各冷却チューブ２０の両端に封止部材２３を装着する。そして、冷却チューブ２０に対して、ヘッダ管２４０及び封止部材２３をろう付け接合する。その後、同図に示すごとく、隣り合う冷却チューブ２０の間隙に電力用半導体モジュール１０を配置するに当たっては、まず、各ヘッダ部２４１、２４２を形成するベローズ状のヘッダ管２４０を積層方向に伸ばしておき、その間隙を拡げた状態で電力用半導体モジュール１０を冷却チューブ２０間に配置する。その後、積層方向の圧縮荷重を作用させてヘッダ管２４０を積層方向に縮めることにより、冷却チューブ２０と電力用半導体モジュール１０とを密着させる。
【００３６】
そして、上記ユニット積層工程により作製した半導体積層ユニット２について、図８及び図９に示すごとく、上記電力端子接続工程を実施する。この工程では、半導体積層ユニット２を構成する各電力用半導体モジュール１０の電力端子１５０に電力バスバー３０を溶融接合する。
特に、本例の電力端子接続工程では、半導体積層ユニット２の制御端子１６０について、各電力用半導体モジュール１０毎に相互に電気的に短絡し、かつ、相互に短絡した制御端子１６０について、電力用半導体モジュール１０毎に電気的な絶縁状態を確保しながら電力端子１５０と電力バスバー３０との溶融接合を順次、実施する。
【００３７】
本例の電力端子接続工程では、まず、図８及び図９に示すごとく、各端子孔３００に、各電力端子１５０を挿入して、溶融接合する電力バスバー３０を半導体積層ユニット２に取り付ける。
一方、半導体積層ユニット２における制御端子１６０が突出する裏面２０２側では、全ての電力用半導体モジュール１０について、該各電力用半導体モジュール１０の５本一組の制御端子１６０に短絡部材５を装着する。短絡部材５は、電力端子１５０を溶融接合させる間に、制御端子１６０を機械的に、さらには電気的に保護する保護部材として機能しうる。特に、本例では、各電力用半導体モジュール１０に装着した各短絡部材５は、他のいずれの短絡部材５とも、冷却チューブ２０とも、溶融接合を行う装置等のいずれとも接触しないように配設でき、その電気的な絶縁状態を確保できるようにしてある。
【００３８】
本例の短絡部材５は、図１０に示すごとく、導電性ウレタンよりなり、導電性を備え、かつ、高い柔軟性を呈するスポンジ状の部材である。そして、本例の短絡部材５は、制御端子１６０を挿入するための５箇所の挿入孔５０を形成してなる。このスポンジ状の短絡部材５によれば、上記各制御端子１６０を挿入孔５０に挿入するよう柔軟に変形し得る。それ故、上記短絡部材５は、各電力用半導体モジュール１０の個体差として生じ得る、制御端子１６０の間隔の大小や、制御端子１６０の突出長さの長短を柔軟に吸収しながら、各制御端子１６０との電気的な接続状態を確実性高く確保することができる。なお、上記短絡部材５としては、本例のスポンジ状のものに代えて、金属線を丸めて形成した金属たわし状のものとするのも良い。
【００３９】
そして、図８及び図９に示すごとく、溶融接合する電力バスバー３０及び短絡部材５を半導体積層ユニット２に取り付けた状態で、電力バスバー３０の各端子孔３００から突出した各電力端子１５０を順番に溶融接合する。ここでは、溶融接合する電力バスバー３０を、図示しない溶接装置のアースポイント３３３に電気的に接続した状態で、図８に示すごとく、各端子孔３００から突出した電力端子１５０の上端面に溶接アークを供給する。なお、本例では、ＴＩＧ溶接による溶融接合を実施した。
【００４０】
このように端子孔３００から突出する各電力端子１５０を順番に溶融接合すると共に、溶接装置のアースポイント３３３に結線する電力バスバー３０を切り替えながら、各電力バスバー３０と電力端子１５０とを溶融接合する。そしてその後、各電力用半導体モジュール１０の制御端子１６０に保持した短絡部材５を取り外して上記電力端子接続工程を終える（図１１参照。）。
【００４１】
なお、本例では、各電力バスバー３０と電力端子１５０との溶融接合を各電力端子１５０毎に行ったが、これに代えて、各電力バスバー３０に溶融接合すべき全ての電力端子１５０を同時に溶融接合するのも良い。さらに、本例では、電力バスバー３０を順番に溶融接合したが、全ての電力バスバー３０に対して全ての電力端子１５０を同時に溶融接合することもできる。
【００４２】
上記電力端子接続工程の後、上記制御端子接続工程を実施する。この工程では、まず、スルーホールを形成した制御基板４０（図１参照。）の各スルーホールに制御端子１６０を挿入することにより、制御基板４０を半導体積層ユニット２に保持する。そして、半導体積層ユニット２に制御基板４０を保持した状態で、各制御端子１６０の半田付け接合を行う。
【００４３】
以上のように、本例の電力変換装置１の製造方法では、上記電力端子接続工程を実施した後に、上記制御端子接続工程を実施する。そのため、電力バスバー３０を溶融接合する際の溶接電圧あるいは溶接電流といった高エネルギーが、制御基板４０に悪影響を及ぼすおそれがない。それ故、制御基板４０に電気的なトラブルを生じるおそれがない。
したがって、本発明の製造方法で作製した電力変換装置１は、電気的な初期トラブルの少ない優れた品質のものとなる。また、上記の電力変換装置１の製造方法のように、上記ユニット積層工程により半導体積層ユニット２を形成した後に、電力バスバー３０及び制御基板４０を組み付ければ、非常に生産効率良く電力変換装置１を製造することができる。
【００４４】
さらにまた、本例の製造方法では、上記電力端子接続工程において電力端子１５０と電力バスバー３０とを溶融接合する際、半導体積層ユニット２を構成する全ての電力用半導体モジュール１０について、各電力用半導体モジュール１０毎に、その一組の制御端子１６０を相互に短絡し、かつ、相互に短絡した一組の制御端子１６０について、電力用半導体モジュール１０毎に電気的に絶縁状態を確保しておく。
【００４５】
そのため、本例の電力端子接続工程では、溶融接合する際に各電力端子１５０に供給する高電圧あるいは大電流が、電力端子１５０から制御端子１６０に印加され、あるいは通電するおそれが少ないのである。それ故、本例の電力端子接続工程では、電力端子１５０を溶融接合する際、電力用半導体モジュール１０の内部回路等にトラブルを生じるおそれが少ないのである。
【００４６】
そして、上記のごとく電力用半導体モジュール１０を電気的に保護しながら電力端子１５０を電力バスバー３０に溶融接合した後、電力用半導体モジュール１０の制御端子１６０を制御基板４０に半田接合すれば、電力用半導体モジュール１０にトラブルを生じるおそれを抑制しながら、生産効率良く上記電力変換装置１を製造することができる。
したがって、本例で製造する電力変換装置１は、効率良く製造でき、低コストであって、かつ、優れた品質を有するものとなるのである。
【００４７】
なお、上記電力用半導体モジュール１０内部の電気回路構成によっては、一組の制御端子１６０に短絡部材５を保持しないで上記電力端子接続工程を実施し、その後、制御端子接続工程を実施することもできる。
この場合には、上記ユニット積層工程により形成した半導体積層ユニット２に対して短絡部材５を取り付ける手間を省いて電力端子接続工程を実施でき、生産効率良く電力変換装置１を作製できる。短絡部材５を省略し得る電力用半導体モジュール１０としては、内部の回路構成上、電力端子接続工程の高電圧あるいは大電流によって破壊されるおそれが少ないもの等がある。
【００４８】
（実施例２）
図１２は、電力用半導体モジュール１０の一組の制御端子１６０を相互に短絡しないで、電力バスバー３０と電力端子１５０との溶融接合を行う実施例である。
実施例２では、図１２に示すごとく、各電力用半導体モジュール１０の制御端子１６０を相互に短絡しないで電力端子１５０に溶接アークを供給する。このようにしてすべての電力端子１５０と電力バスバー３０とを溶融接続した後に、裏面側においてすべての制御端子１６０と制御基板４０とのはんだ接続を行う。この実施例２においても、電力端子１５０の溶融接続に要する高電圧、大電流、高温といった高エネルギーが制御回路を搭載した制御基板４０へ悪影響を及ぼすことを防止できる。ただし、この実施例２の製造方法では、電力用半導体モジュール１０の内部構造によっては、電力用半導体素子１０を制御する内部回路から延設された各制御端子１６０間に過大な電位差を生じるなど、電力端子１５０の溶融接合時の高エネルギーが電力用半導体モジュール１０の内部回路に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００４９】
特に、溶融接合する電力端子１５０と、電力バスバー３０との電気的な接触面積が不足するような場合、このようなトラブルを生じ易くなる。かかる電力用半導体モジュール１０に起因する不具合を防止するために、電力用半導体モジュール１０の内部構造を予めその電力端子１５０の溶融接合方法に耐える構成とする対策を講じることが望ましい。また、実施例１のような対策を講じてもよい。実施例１のように電力用半導体モジュール１０の制御端子１６０を、短絡部材５を介して相互に電気的に短絡（図８及び図９参照。）してあれば、上記内部回路等の損傷を未然に防止できるのである。
【００５０】
図１３は、溶融接合を実施する電力用半導体モジュール１０の制御端子１６０のいずれかが、既に溶融接合を施した電力用半導体モジュール１０の制御端子１６０と電気的に短絡した状態で、溶融接合を行った状態を示す。図１３に示すごとく、溶融接合を行う電力用半導体モジュール１０の制御端子１６０と、溶融接合済みの電力端子１５０を有する電力用半導体モジュール１０の制御端子１６０とが電気的に短絡（例えば、短絡経路Ａが形成されている場合。）している場合について説明する。この場合には、溶融接合しようとする電力端子１５０に供給した溶接アークによる大電流が、この電力用半導体モジュール１０の制御端子１６０を介し、さらに、溶融接合済みの電力用半導体モジュール１０を経由（同図中、例えば、経路Ａ１で示す電気的な経路。）して溶接装置のアースポイント３３３に向けて通電するおそれがある。それ故、溶融接合しようとする電力用半導体モジュール１０の内部回路等に大電流が通電され、損傷を受けるおそれが高いのである。
【００５１】
特に、溶融接合する電力端子１５０と、電力バスバー３０との電気的な接触面積が不足するような場合、このようなトラブルを生じ易くなる。従って、上記のような通電経路が形成されないように絶縁部材を配置するなどした状態で電力端子１５０の溶融接合を行うことが望ましい。なお、実施例１のように溶融接合しようとする電力用半導体モジュール１０の一組の制御端子１６０の電気的に絶縁状態が確保してあれば、接合済みの電力用半導体モジュール１０を経由して大電流が通電されるおそれが少ない。
【００５２】
図１４は、電力用半導体モジュール１０の制御端子１６０のいずれかが、溶接装置のアースポイント３３３と電気的に短絡している状態で、電力バスバー３０と電力端子１５０との溶融接合を行った状態を示す。図１４に示すごとく、溶融接合を行う電力用半導体モジュール１０の制御端子１６０が、冷却チューブ２０や、電力変換装置１の構造部材等を介在して、溶接装置のアースポイント３３３と電気的に接続されている場合（例えば、短絡経路Ｂが形成されているような場合。）について説明する。この場合、溶融接合しようとする電力端子１５０に供給した溶接アークによる大電流が、この電力用半導体モジュール１０の制御端子１６０を経由（同図中、例えば、経路Ｂ１で示す電気的な経路。）して溶接装置のアースポイント３３３に向けて通電する。そのため、溶融接合しようとする電力用半導体モジュール１０の内部回路等に大電流が通電され、損傷を受けるおそれが高いのである。
【００５３】
特に、溶融接合する電力端子１５０と、電力バスバー３０との電気的な接触面積が不足するような場合、このようなトラブルを生じ易くなる。従って、上記のような通電経路が形成されないように絶縁部材を配置するなどした状態で電力端子１５０の溶融接合を行うことが望ましい。なお、実施例１のように溶融接合しようとする電力用半導体モジュール１０の一組の制御端子１６０の電気的な絶縁状態が十分確保してあれば、溶融接合済みの電力用半導体モジュール１０を介在して大電流が通電されるおそれが少ない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施例１における、電力変換装置の断面図。
【図２】実施例１における、電力変換装置の上面図。
【図３】実施例１における、電力変換装置の正面図。
【図４】実施例１における、半導体モジュールを示す上面図。
【図５】実施例１における、半導体モジュールの断面構造を示す断面図（図４におけるＡ−Ａ線矢視断面図。）。
【図６】実施例１における、半導体積層ユニットの電力端子が突出する側の側面を示す側面図。
【図７】実施例１における、半導体積層ユニットの制御端子が突出する側の側面を斜め上方から観た斜視図。
【図８】電力端子接続工程を実施する様子を説明する側面図。
【図９】電力端子接続工程を実施する様子を説明する断面図。
【図１０】実施例１における、短絡部材を示す斜視図。
【図１１】実施例１における、電力バスバーを溶融接合した半導体積層ユニットを示す断面図。
【図１２】実施例２における、電力端子と電力バスバーとの溶融接合を行う様子を示す側面図。
【図１３】実施例２における、電力端子と電力バスバーとの溶融接合を行う様子を示す断面図。
【図１４】実施例２における、電力端子と電力バスバーとの溶融接合を行う様子を示す側面図。
【符号の説明】
【００５５】
１  電力変換装置
１０  電力用半導体モジュール
１１  ＩＧＢＴ素子
１２  フライホイールダイオード素子
１５０  電力端子
１６０  制御端子
２  半導体積層ユニット
２０  冷却チューブ
２３  封止部材
２４０  ヘッダ管
２４１、２４２  ヘッダ部
３０  電力バスバー
３００  端子孔
４０  制御基板
５  短絡部材
５０  挿入孔
【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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