(57)【要約】【課題】接触対象間で確実かつ良好な導通を実現することができるとともに、小型化に好適な接続端子および接続ユニットを提供すること。【解決手段】帯状をなし、端部側で回路基板１０と接触する第１接触部、端部側で他方の基板と接触する第２接触部、および略平板状に延び、第１および第２接触部を連結する連結部を有する導通部と、延伸する方向に沿った長さが、導通部が延びる方向に沿った長さと比して大きく、第２接触部の端部のうち連結部との連結側と異なる側の端部から延び、他の部材に取り付けられて支持される支持部と、を有する接続端子２０と、接続端子２０を保持する接続端子ホルダ１２と、を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワーモジュールに用いられ、異なる基板間を接続する接続端子であって、
帯状をなし、端部側で一方の基板と接触する第１接触部、端部側で他方の基板と接触する第２接触部、および略平板状に延び、前記第１および第２接触部を連結する連結部を有する導通部と、
前記第２接触部の端部のうち前記連結部との連結側と異なる側の端部から延び、他の部材に取り付けられて支持される支持部と、
を備えたことを特徴とする接続端子。
【請求項２】
前記支持部は、延伸する方向に沿った長さが、前記導通部が延びる方向に沿った長さと比して大きいことを特徴とする請求項１に記載の接続端子。
【請求項３】
前記第２接触部は、前記他方の基板と接触する側の端部が弧状に湾曲した端面をなすことを特徴とする請求項１または２に記載の接続端子。
【請求項４】
前記第１接触部は、前記一方の基板と接触する側の端部が弧状に湾曲した端面をなすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の接続端子。
【請求項５】
前記第１接触部は、前記一方の基板と接触する側の端部が平板状をなすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の接続端子。
【請求項６】
前記支持部は、一または複数の湾曲部分を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の接続端子。
【請求項７】
前記支持部は、前記第１接触部と接する第１の平面と、前記第１の平面と平行であって、前記第２接触部と接する第２の平面との間に位置することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の接続端子。
【請求項８】
パワーモジュールに用いられ、異なる基板間を接続する接続ユニットであって、
帯状をなし、端部側で一方の基板と接触する第１接触部、端部側で他方の基板と接触する第２接触部、および略平板状に延び、前記第１および第２接触部を連結する連結部を有する導通部と、前記第２接触部の端部のうち前記連結部との連結側と異なる側の端部から延び、他の部材に取り付けられて支持される支持部と、を有する接続端子と、
前記接続端子を保持する接続端子ホルダと、
を備えたことを特徴とする接続ユニット。
【請求項９】
前記接続端子ホルダは、複数の前記接続端子を所定位置にそれぞれ収容して保持する収容部を有することを特徴とする請求項８に記載の接続ユニット。
【請求項１０】
前記支持部は、一または複数の湾曲部分を有し、
前記収容部は、前記湾曲部分のうちのいずれかの湾曲部分と係合して前記接続端子を固定する固定部を有することを特徴とする請求項９に記載の接続ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーモジュールに用いられる接続端子および接続ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、産業用、自動車用などの電力制御からモータ制御まで、幅広い分野に使用される省エネルギー化のキーデバイスとして、パワーモジュールが挙げられる。このパワーモジュールは、複数の半導体チップが積載された基板と、その基板の各半導体チップにそれぞれ接続されて電力の入出力を行う複数の接続端子を保持する接続端子ホルダを有する接続ユニットとを備える。
【０００３】
接続ユニットにおいては、接続端子による外部の回路基板とパワーモジュールの基板との間の確実な電気的導通が求められる。この要望に対し、スプリング端子（接続端子）を用いて、外部の回路基板とパワーモジュールの基板との間を弾性力によって電気的に導通することが可能な接続ユニットが開示されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６５４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述したパワーモジュールでは大電流を流して使用するため、接続ユニットにおいても、その大電流の導通に対応しなければならない。しかしながら、従来の接続端子では、例えば接続端子１本で２０〜３０Ａ程度の電流を導通させるに過ぎず、１００Ａの電流を流す必要がある場合は、接続端子を５本要していた。これにより、接続端子を配設する数および領域が拡大してしまい、接続ユニットの大型化によって、パワーモジュールが大型化してしまうという問題があった。
【０００６】
また、特許文献１が開示する接続端子では、バネ性を確保するためにスプリングの巻回数を調節しなければならない。これによって端子自体が長くなると、端子間を流れる電流の導通経路も長くなってしまうため、電気的導通の効率が下がるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、接触対象間で確実かつ良好な導通を実現することができるとともに、小型化に好適な接続端子および接続ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる接続端子は、パワーモジュールに用いられ、異なる基板間を接続する接続端子であって、帯状をなし、端部側で一方の基板と接触する第１接触部、端部側で他方の基板と接触する第２接触部、および略平板状に延び、前記第１および第２接触部を連結する連結部を有する導通部と、前記第２接触部の端部のうち前記連結部との連結側と異なる側の端部から延び、他の部材に取り付けられて支持される支持部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明にかかる接続端子は、上記の発明において、前記支持部は、延伸する方向に沿った長さが、前記導通部が延びる方向に沿った長さと比して大きいことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかる接続端子は、上記の発明において、前記第２接触部は、前記他方の基板と接触する側の端部が弧状に湾曲した端面をなすことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかる接続端子は、上記の発明において、前記第１接触部は、前記一方の基板と接触する側の端部が弧状に湾曲した端面をなすことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる接続端子は、上記の発明において、前記第１接触部は、前記一方の基板と接触する側の端部が平板状をなすことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかる接続端子は、上記の発明において、前記支持部は、一または複数の湾曲部分を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明にかかる接続端子は、上記の発明において、前記支持部は、前記第１接触部と接する第１の平面と、前記第１の平面と平行であって、前記第２接触部と接する第２の平面との間に位置することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明にかかる接続ユニットは、パワーモジュールに用いられ、異なる基板間を接続する接続ユニットであって、帯状をなし、端部側で一方の基板と接触する第１接触部、端部側で他方の基板と接触する第２接触部、および略平板状に延び、前記第１および第２接触部を連結する連結部を有する導通部と、前記第２接触部の端部のうち前記連結部との連結側と異なる側の端部から延び、他の部材に取り付けられて支持される支持部と、を有する接続端子と、前記接続端子を保持する接続端子ホルダと、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明にかかる接続ユニットは、上記の発明において、前記接続端子ホルダは、複数の前記接続端子を所定位置にそれぞれ収容して保持する収容部を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明にかかる接続ユニットは、上記の発明において、前記支持部は、一または複数の湾曲部分を有し、前記収容部は、前記湾曲部分のうちのいずれかの湾曲部分と係合して前記接続端子を固定する固定部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明にかかる接続端子および接続ユニットは、帯状の部材を用いて接続端子を形成して導通部に流れる電流値を大きくし、同一接続端子内で電気的導通を行なう部分とバネ性を有する部分とを異なる形状としたので、接触対象間で確実かつ良好な導通を実現することができるとともに、小型化に好適であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態にかかるパワーモジュールの構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示すパワーモジュールの要部の構成を示す断面図である。
【図３】図３は、図１に示すパワーモジュールの要部の構成を示す断面斜視図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態にかかるパワーモジュールの接続端子を示す斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態にかかるパワーモジュールの接続端子を示す側面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態にかかるパワーモジュールの要部の構成を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態にかかるパワーモジュールの要部の構成を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態の変形例１にかかる接続端子を示す側面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態の変形例２にかかる接続端子を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。なお、以下の説明では、接続端子および接続ユニットの例としてパワーモジュールを説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態にかかるパワーモジュールの構成を示す斜視図である。図２は、図１に示すパワーモジュールの要部の構成を示す断面図である。また、図３は、図１に示すパワーモジュールの要部の構成を示す断面斜視図である。図１に示すパワーモジュール１は、複数の半導体チップが積載された基板１０と、基板１０の各半導体にそれぞれ接続されて電力の入出力を行う複数の接続端子２０をそれぞれ保持する保持部としての接続端子ホルダ１２を有する接続ユニット１１とを備える。
【００２２】
基板１０は、絶縁性の樹脂、またはシリコン、セラミックスなどの絶縁性材料を用いて形成され、所定の機能を有する複数の半導体チップおよびこの半導体チップに接続される電極１０ａを有する。
【００２３】
電極１０ａは、銅等を用いてパターニングすることによって、基板１０に積載された半導体チップなどに対して電気信号を伝達させるための回路パターンを形成する。
【００２４】
半導体チップは、ダイオード、トランジスタ、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等の半導体素子によって実現される。なお、半導体チップは、使用の目的に合わせて基板１０上に複数個設けられる。
【００２５】
接続端子ホルダ１２は、樹脂、マシナブルセラミック、シリコンなどの絶縁性材料を用いて形成され、接続端子２０を所定パターンで保持するための収容部１３を有する。収容部１３は、略矩形状の断面を有する柱状空間であって、配設する接続端子２０に対応して設けられ、接続端子２０の先端が接続端子ホルダ１２の上面から突出するように接続端子２０を内部で保持する。また、収容部１３は、収容部１３の表面積が大きい方の側面を繋ぐ柱状をなし、接続端子２０と係合して固定する固定部１３ａを有する。固定部１３ａは、収容部１３の表面積の小さい方の側面から所定間隔離れて設けられる。上記の所定間隔は、帯状をなす接続端子２０の厚み以上であればよい。また、固定部１３ａは、絶縁性材料を用いて形成される。図２に示すように、固定部１３ａは、接続端子２０と係合するとともに、接続端子２０の端部を収容部１３の壁面との間に収容して保持する。
【００２６】
図４は、本実施の形態にかかるパワーモジュールの接続端子を示す斜視図である。図５は、本実施の形態にかかるパワーモジュールの接続端子を示す側面図である。また、図６は、図１に示すパワーモジュール１の要部の構成を示す断面図である。図４，５に示す接続端子２０は、帯状をなして、主面に沿って湾曲され、両端で電極１０ａおよび回路基板１００の電極１０１とそれぞれ接触することによって電極１０ａと電極１０１との間を電気的に導通させる導通部２１と、導通部２１の一方の端部から延び、固定部１３ａに取り付けられて支持される支持部２２と、を有する。接続端子２０は、銅、ニッケル、鉄、タングステン等の合金を用いて形成される。
【００２７】
導通部２１は、弧状に湾曲して、湾曲面で電極１０ａと接触する第１接触部２１ａと、弧状に湾曲して支持部２２に連なり、湾曲面で回路基板１００の電極１０１と接触する第２接触部２１ｂと、略平板状に延び、第１接触部２１ａおよび第２接触部２１ｂを連結する連結部２１ｃと、を有する。
【００２８】
支持部２２は、第２接触部２１ｂの端部のうち、連結部２１ｃとの連結側と異なる側の端部から連結部２１ｃと略平行な方向に延びている。支持部２２が延びる方向に沿った長さは、導通部２１が延びる方向に沿った長さと比して大きい。また、支持部２２は、連結部２１ｃと略平行な方向に沿って往復しながら湾曲している。この湾曲部分のうち、第２接触部２１ｂと異なる端部側の湾曲部分は、固定部１３ａと係合する係合部２２ａである。
【００２９】
上述した長さの関係により、導通部２１は、支持部２２と比して優先的に電流が導通する。また、支持部２２は、導通部２１と比して、接続端子２０に加わる荷重に対して弾性変形を生じやすい。なお、接続端子２０に荷重が加わった際に、支持部２２の湾曲形状により支持部２２が優先的に弾性変形可能であれば、上記の長さの関係に限定されることはなく、支持部２２の長さが導通部２１の長さと比して小さくてもよい。
【００３０】
また、支持部２２は、第１接触部２１ａと接する第１の平面Ｓ１と、第１の平面Ｓ１に平行であって、第２接触部２１ｂと接する第２の平面Ｓ２との間に位置する。すなわち、支持部２２は、第２の平面Ｓ２から、支持部２２の第２の平面Ｓ２に最も遠い点までの距離ｄ２が、第１の平面Ｓ１と第２の平面Ｓ２との間の距離ｄ１より小さくなるように湾曲されて形成される。
【００３１】
これにより、例えば支持部２２の形成領域を含む領域において上方から回路基板１００が接近した場合であっても、支持部２２と回路基板１００とが接触することなく、電極間の接続を行うことが可能となる。
【００３２】
係合部２２ａは、弧状に湾曲することによって向かい合う平面間の距離Ｗ（図５参照）が、固定部１３ａの収容部１３の連通方向に垂直な方向の距離と同等となるように湾曲されてなる。係合部２２ａは、この向かい合う板面で固定部１３ａを狭持する。これにより、接続端子２０が収容部１３内に保持される。
【００３３】
接続端子２０（導通部２１）が帯状の部材を用いて形成されることによって、一つの接続端子２０で、４０Ａ以上の電流を流すことが可能となる。例えば、導通部２１の板厚（主面に直交する方向の長さ）を０．２ｍｍ、幅（主面の長手方向に直交する方向の長さ）を３．０ｍｍとすることによって４０Ａ以上の電流を流すことができる。なお、上述した電流を流すことが可能であれば、円柱状の部材（線材）を用いて接続端子を形成してもよい。
【００３４】
ここで、接続端子２０の第２接触部２１ｂは、図６に示すように、接続端子ホルダ１２の上面から突出するように各収容部１３に保持されている。このため、接続端子２０の上方から回路基板１００を近づけた際に、回路基板１００の電極１０１と第２接触部２１ｂとを接触させることができる。
【００３５】
なお、基板１０と接続端子ホルダ１２とは、ネジ等によって接続されてもよく、接着剤またはシール部材によって接着されてもよい。すなわち、基板１０と接続端子ホルダ１２との接続形態は、電極１０ａと接続端子２０との接触を妨げなければ、如何なる接続形態でもよい。
【００３６】
図７は、第１接触部２１ａまたは第２接触部２１ｂに荷重が加わった状態を示す部分断面図である。図７に示すように、第２接触部２１ｂが回路基板１００の電極１０１と接触して荷重が加わると、支持部２２の湾曲部分が弾性変形する。ここで、破線Ｐ０は、回路基板１００から荷重が加わっていない状態での接続端子２０の位置を示している（図６参照）。
【００３７】
第２接触部２１ｂに外部からの荷重が加わると、導通部２１はほとんど弾性変形することなく、荷重に応じて電極１０ａ、電極１０１と当接しながら移動する。また、支持部２２は、第２接触部２１ｂを介して伝達される荷重に応じて弾性変形を生ずる。なお、このときに流れる電流の大部分は、導通部２１を流れる。
【００３８】
ここで、第１接触部２１ａおよび第２接触部２１ｂは、回路基板１００から加わる荷重に応じて、電極１０ａおよび電極１０１の形成面に沿って接触箇所がそれぞれ移動する。接触箇所が移動する際、第１接触部２１ａと電極１０ａとの接触面で摩擦が生じ、電極１０ａの接触面上に形成された酸化皮膜を除去することが可能となる。
【００３９】
上述した実施の形態によれば、帯状の部材を用いて接続端子を形成して導通部に流れる電流値を大きくし、同一接続端子内で電気的導通を行なう部分とバネ性を有する部分とを異なる形状としたので、接触対象間で確実かつ良好な導通を実現することができるとともに、小型化に好適である。また、本実施の形態によれば、バネ性の確保によって電気的な導通経路が長くなることなく、接続端子の設計を行なうことができる。
【００４０】
また、大部分の電流が導通部を流れる一方で、通電によって発生した熱は、導通部に加えて支持部にも伝達し、支持部からも放熱させることができるため、導通部の熱による電気抵抗の増大を抑制し、導通部の導電性の低下を抑制させることができる。
【００４１】
図８は、本実施の形態の変形例１にかかる接続端子を示す側面図である。なお、上述したパワーモジュールにかかる構成と同一の箇所には、同一の符号が付してある。図８に示す接続端子２０ａは、帯状をなして、主面に沿って湾曲され、端部で電極１０ａと接触し、弧状に湾曲した端面で回路基板１００の電極１０１と接触することによって電極１０ａと電極１０１との間を電気的に導通させる導通部２３と、導通部２３の一方の端部から延び、図２，３に示す固定部１３ａに取り付けられて支持される支持部２２と、を有する。接続端子２０ａは、接続端子２０と同様、銅、ニッケル、鉄、タングステン等の合金を用いて形成される。
【００４２】
導通部２３は、端部で電極１０ａと接触する第１接触部２３ａと、弧状に湾曲して支持部２２に連なり、湾曲面で回路基板１００の電極１０１と接触する第２接触部２３ｂと、略平板状に延び、第１接触部２３ａおよび第２接触部２３ｂを連結する連結部２３ｃと、を有する。第１接触部２３ａは、連結部２３ｃから平板状に延びている。変形例１においても、第２の平面Ｓ２から、支持部２２の第２の平面Ｓ２に最も遠い点までの距離ｄ３が、第１の平面Ｓ１と第２の平面Ｓ２との間の距離ｄ１より小さくなるように湾曲されて形成される。
【００４３】
変形例１によれば、平板状をなす端部が電極と接触することによって、接触部と電極との接触箇所が移動する際に、接触面での摩擦を一層大きくすることができるため、電極の接触面上に形成された酸化皮膜を一段と確実に除去することが可能となる。
【００４４】
図９は、本実施の形態の変形例２にかかる接続端子を示す側面図である。なお、上述したパワーモジュールにかかる構成と同一の箇所には、同一の符号が付してある。図９に示す接続端子２０ｂは、帯状をなして、主面に沿って湾曲され、上述した導通部２１と、導通部２１の一方の端部から延び、図２，３に示す固定部１３ａに固定されて導通部２１を支持する支持部２４と、を有する。接続端子２０ｂは、接続端子２０と同様、銅、ニッケル、鉄、タングステン等の合金を用いて形成される。
【００４５】
支持部２４は、第２接触部２１ｂの連結部２１ｃとの連結側と異なる側の端部から凹凸が逆の湾曲部分を繰り返してジグザグ状に延びている。支持部２４は、連結部２１ｃと略平行な方向に往復して、連結部２１ｃと略垂直な方向に延びる形状をなす。支持部２４は、上述した湾曲部分のうち、第２接触部２１ｂ側と異なる端部側の湾曲部分を係合部２４ａとして、図２，３に示す固定部１３ａと係合する。また、係合部２４ａは、弧状に湾曲することによって向かい合う平面間の距離Ｗが、固定部１３ａの収容部１３の連通方向に垂直な方向の距離と同等となるように湾曲されてなる。
【００４６】
変形例２においても、第２の平面Ｓ２から、支持部２４の第２の平面Ｓ２に最も遠い点までの距離ｄ４が、第１の平面Ｓ１と第２の平面Ｓ２との間の距離ｄ１より小さくなるように湾曲されて形成される。
【００４７】
変形例２によれば、支持部を延伸させることによって固定部からの導通部の突出位置を調節することができる。この場合であっても、導通電流の主な導通部分は導通部２１となるため、導電性を低下させることなく、配置の調整を行うことが可能である。また、支持部をジグザグ状に延伸することによって、支持部を一段と弾性変形しやすいものにすることができる。なお、係合部２４ａが、第２接触部２１ｂ側と異なる端部側の湾曲部分であるものとして説明したが、固定部１３ａと係合可能な湾曲形状であれば、係合部はこれに限定するものではない。
【００４８】
以上のように、本発明にかかる接続端子および接続ユニットは、パワーモジュールに対応した大電流の電気的導通を効率的に行なうことができるとともに、小型化する場合に有用である。
【符号の説明】
【００４９】
１  パワーモジュール
１０  基板
１０ａ，１０１  電極
１１  接続ユニット
１２  接続端子ホルダ
１３  収容部
１３ａ  固定部
２０，２０ａ，２０ｂ  接続端子
２１，２３  導通部
２１ａ，２３ａ  第１接触部
２１ｂ，２３ｂ  第２接触部
２１ｃ，２３ｃ  連結部
２２，２４  支持部
２２ａ，２４ａ  係合部
１００  回路基板
【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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