JP2009060746A - Connector unit - Google Patents

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睦 伊藤
Masayuki Kato
雅幸 加藤
Takuji Kozu
卓司 神頭
Kazuhiko Futai
和彦 二井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a connector unit capable of reducing size, improving and realizing electric and thermal connection liability. <P>SOLUTION: This is the connector unit 5 which can be connected to an electric rotating machine, and includes a terminal for a DC power supply extending outward, a terminal for a three-phase AC power source extending toward an internal area of a housing of the electric rotating machine, and a power conversion part 10 which converts DC-three phase AC. A power conversion part provided in the connector unit has a thermal stress relaxing conductive member having a thermal expansion coefficient which is a middle value of a thermal expansion ratio of a semiconductor tip and the thermal expansion ratio of a wiring member between the semiconductor tip and the wiring member. Besides, the power converting part 10 provided in the connector unit has a thermal stress relaxing heat transfer member having a thermal expansion coefficient which is the middle value of the thermal expansion coefficient of the wiring member and the heat sink thermal expansion coefficient between the wiring member and a heat sink 21. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両用回転電機と電力を供給するケーブルとを接続するコネクタユニットに関する。   The present invention relates to a connector unit that connects a rotating electrical machine for a vehicle and a cable that supplies electric power.

化石燃料の高騰や、地球温暖化防止のためのCO排出量の規制などを背景に、電気自動車やハイブリッド自動車(HEV:Hybrid Electric Vehicle)が注目を集めている。まず、HEV駆動に用いられるモータおよび電力変換部について説明する。図20は、従来のHEVの電気系統の例を示すブロック回路図である。同図に示すように、従来のHEVの車体500内には、エンジン501と、エンジン用ラジエータ502と、車両駆動用のモータ503と、モータ503を駆動するための三相交流電源を生成する電源生成部510とが設けられている。電源生成部510には、モータ503の駆動用三相交流電源を供給するインバータ505と、インバータ505に直流電源を供給するバッテリ506と、直流電源の電圧を変換するためのコンバータ507とがまとめられて配置されている。 Background Electric vehicles and hybrid electric vehicles (HEVs) are attracting attention against the background of soaring fossil fuels and regulations on CO 2 emissions to prevent global warming. First, a motor and a power converter used for HEV driving will be described. FIG. 20 is a block circuit diagram showing an example of a conventional HEV electrical system. As shown in the figure, an engine 501, an engine radiator 502, a vehicle driving motor 503, and a power source for generating a three-phase AC power source for driving the motor 503 are included in a conventional HEV vehicle body 500. A generation unit 510 is provided. The power generation unit 510 includes an inverter 505 that supplies three-phase AC power for driving the motor 503, a battery 506 that supplies DC power to the inverter 505, and a converter 507 that converts the voltage of the DC power. Are arranged.

図20に示す電源生成部510において、バッテリ506に蓄えられた電力がコンバータ507で所望の電圧に変換され、インバータ505に直流電源が供給される。インバータ505は、IGBTなどのパワーデバイスを内蔵した電力変換部の一部によって構成され、このインバータ505において直流電源から三相交流電源が生成される。このように、電源生成部510で生成された三相交流電源は、三相交流電源線508を経てコネクタ511によってモータ508に接続され送られる。そして、三相交流電源によってモータ503が回転され、エンジン501を駆動することになる。コンバータ507,インバータ505,バッテリ506は、個別のケースに収納されて、外部配線によって電気的に接続されている。たとえば、特許文献1には、パワー制御ユニットと、モータとが隔離して配置された構造が開示されている。この文献の構造では、バッテリ506が、電源生成部510とは独立して配置されている。
上記のように、モータを搭載する自動車では、電気配線が多く用いられる。電気配線は、通常、組み配線と呼ばれるワイヤーハーネスによってなされるが、原料に用いられる銅の比重が高く、この製造コストが増大する傾向にあり、これを低減することが求められている。
In the power generation unit 510 illustrated in FIG. 20, the power stored in the battery 506 is converted into a desired voltage by the converter 507, and DC power is supplied to the inverter 505. The inverter 505 is configured by a part of a power conversion unit incorporating a power device such as an IGBT, and the inverter 505 generates a three-phase AC power source from the DC power source. As described above, the three-phase AC power generated by the power generator 510 is connected to the motor 508 by the connector 511 via the three-phase AC power line 508 and sent. Then, the motor 503 is rotated by the three-phase AC power source, and the engine 501 is driven. Converter 507, inverter 505, and battery 506 are housed in individual cases and are electrically connected by external wiring. For example, Patent Document 1 discloses a structure in which a power control unit and a motor are separated from each other. In the structure of this document, the battery 506 is disposed independently of the power generation unit 510.
As described above, electric wiring is often used in an automobile equipped with a motor. The electrical wiring is usually made by a wire harness called assembly wiring, but the specific gravity of copper used as a raw material is high, and this manufacturing cost tends to increase, and it is required to reduce this.

他の電力変換部の配置構造例として、装置の小型化を目指してモータと一体化した車両用エアコンの冷凍サイクル装置のインバータ一体型電動コンプレッサが開示されている(特許文献2)。制御回路、インバータ回路を含む電力変換部が、収納箱に収納され、収納箱ごとモータハウジングに外付けされる。樹脂モールドされたパワー半導体デバイスは、絶縁シートを介してモータハウジング外周の台座面に直に固定される。この収納箱内には、エバポレータから排出される低圧冷媒ガスが導入され、電力変換部を含めた収納箱内が冷却される。また、バッテリから直流電源が直流電源線により送付され、コネクタによって電力変換部の端子に接続されている。これによって、小型化が可能な車両用インバータ一体型モータを得ることができる。
特開2006−74931号公報 特開2003−324903号公報
As another example of the arrangement structure of the power conversion unit, an inverter-integrated electric compressor of a refrigeration cycle apparatus for a vehicle air conditioner integrated with a motor for the purpose of downsizing the apparatus is disclosed (Patent Document 2). A power conversion unit including a control circuit and an inverter circuit is stored in a storage box, and the entire storage box is externally attached to the motor housing. The resin-molded power semiconductor device is directly fixed to the pedestal surface on the outer periphery of the motor housing via an insulating sheet. Low-pressure refrigerant gas discharged from the evaporator is introduced into the storage box, and the interior of the storage box including the power conversion unit is cooled. Further, a DC power source is sent from the battery via a DC power source line, and is connected to a terminal of the power conversion unit by a connector. As a result, an inverter-integrated motor for a vehicle that can be reduced in size can be obtained.
JP 2006-74331 A JP 2003-324903 A

しかしながら、制御部を含めて電機モータと一体化する方式(特許文献2)では、制御部及び電力変換部と一体化された電機モータの全体が所定サイズを超え、車両等への搭載に支障をきたし、空間利用効率がかえって低下する場合を多く生じる。
さらに、電力変換部の大容量化、小型化、処理の高速化などに伴い、半導体デバイスから発生する熱量も大きくなり、放熱経路の各部材の熱膨張係数の相違に起因して、放熱経路内に大きな熱応力が生じる問題が深刻化している。熱応力は、放熱経路内に反りや剥離を生じ、放熱経路を遮断することになる。
このように、電力変換部を電機モータに一体化し小型化が実現できても、熱応力の低減が実現できなければ電力変換部内の電気的及び熱的接続信頼性が低下し、電気容量の小さいシステムでしか利用できないことになる。
従って上述の配線コストを含めて、モータ搭載の自動車の製造コストを抑えつつ、車両等への搭載性と熱応力の低減は重要である。
However, in the system integrated with the electric motor including the control unit (Patent Document 2), the entire electric motor integrated with the control unit and the power conversion unit exceeds a predetermined size, which hinders mounting on a vehicle or the like. However, there are many cases where the space utilization efficiency is lowered.
Furthermore, as the capacity of the power conversion unit increases, the size is reduced, and the processing speed increases, the amount of heat generated from the semiconductor device also increases, resulting in differences in the thermal expansion coefficient of each member of the heat dissipation path. The problem of generating large thermal stress is becoming serious. The thermal stress causes warping and peeling in the heat dissipation path, and interrupts the heat dissipation path.
As described above, even if the power conversion unit can be integrated with the electric motor and downsized, if the thermal stress cannot be reduced, the electrical and thermal connection reliability in the power conversion unit is lowered, and the electric capacity is small. It can only be used in the system.
Therefore, it is important to reduce the mounting stress on the vehicle and the thermal stress while suppressing the manufacturing cost of the motor-equipped automobile including the wiring cost described above.

本発明は、製造コストを抑えつつ、小型化と、電気的及び熱的な接続信頼性の向上とを実現することができる、電力変換部を備えたコネクタユニットを提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the connector unit provided with the power converter part which can implement | achieve size reduction and the improvement of electrical and thermal connection reliability, restraining manufacturing cost.

本発明のコネクタユニットは、直流電源用端子と、三相交流電源用端子と、直流電力と交流電力との電力変換を行うための電力変換部とを備え、回転電機のハウジングに連結可能なコネクタユニットであって、前記電力変換部は、半導体チップと、前記半導体チップに熱応力緩和導電部材を介して接続された配線部材とを備え、前記熱応力緩和導電部材の熱膨張係数は、前記半導体チップの熱膨張係数と前記配線部材の熱膨張係数の中間の値にある熱応力緩和導電部材を設けたものである。   The connector unit of the present invention includes a DC power supply terminal, a three-phase AC power supply terminal, and a power conversion unit for performing power conversion between DC power and AC power, and a connector connectable to a housing of a rotating electrical machine The power conversion unit includes a semiconductor chip and a wiring member connected to the semiconductor chip via a thermal stress relaxation conductive member, and the thermal expansion coefficient of the thermal stress relaxation conductive member is the semiconductor A thermal stress relaxation conductive member having an intermediate value between the thermal expansion coefficient of the chip and the thermal expansion coefficient of the wiring member is provided.

電力変換部内に、半導体チップの熱膨張係数と配線部材の熱膨張係数の中間の値にある熱膨張係数を有する熱応力緩和導電部材が介在しているので、半導体チップと配線部材の熱膨張差が小さくなり、この熱膨張差に起因する熱応力が緩和され、反りや剥離を防止することができる。特に、電力変換部がコネクタユニット内に組み込まれるため、モータやエンジンの熱的影響を受けてより高温になりやすいが、このような状況下であっても、熱応力の緩和により、接合部の信頼性の高いコネクタユニットを提供することができる。なお、ここでいう回転電機とはモータ及び発電機の両方を意味する。   Since a thermal stress relaxation conductive member having a thermal expansion coefficient that is intermediate between the thermal expansion coefficient of the semiconductor chip and the thermal expansion coefficient of the wiring member is interposed in the power conversion unit, the thermal expansion difference between the semiconductor chip and the wiring member , The thermal stress due to this difference in thermal expansion is relaxed, and warping and peeling can be prevented. In particular, since the power converter is built into the connector unit, it tends to become hotter due to the thermal effects of the motor and engine. A highly reliable connector unit can be provided. Here, the rotating electric machine means both a motor and a generator.

前記半導体チップを主に構成する材料(構成する材料のうち熱膨張係数に支配的な材料をいう)を第1の材料、前記配線部材を主に構成する材料(構成する材料のうち熱膨張係数に支配的な材料をいう)を第2の材料、とした場合に、前記熱応力緩和導電部材を主に構成する材料は、第1の材料又は第2の材料であることが好ましい。これにより、熱応力緩和導電部材の熱膨張係数を半導体チップの熱膨張係数と配線部材の熱膨張係数の中間の値に近づけることが容易となる。なお、半導体チップ及び配線部材は、主に構成する材料(熱膨張係数に支配的な材料をいう)以外にも、他の材料が含まれていてもよい。また、ここでいう支配的な材料とは、材料そのものの熱膨張係数を決定する上で最も影響度の大きい材料をいう。   A material that mainly constitutes the semiconductor chip (referred to as a material dominant in the thermal expansion coefficient among the constituent materials) is a first material, and a material that mainly constitutes the wiring member (a thermal expansion coefficient among the constituent materials) The material mainly constituting the thermal stress relaxation conductive member is preferably the first material or the second material. This makes it easy to bring the thermal expansion coefficient of the thermal stress relaxation conductive member closer to an intermediate value between the thermal expansion coefficient of the semiconductor chip and the thermal expansion coefficient of the wiring member. In addition, the semiconductor chip and the wiring member may contain other materials in addition to the main constituent material (referred to as a material dominant to the thermal expansion coefficient). The dominant material here refers to a material having the greatest influence in determining the thermal expansion coefficient of the material itself.

この場合、前記熱応力緩和導電部材を主に構成する材料の含有量は、前記熱応力緩和導電部材全体の30〜80体積%であることが好ましい。これにより、熱応力緩和導電部材の導電性を損なわない範囲で、熱膨張係数を調整することができる。   In this case, the content of the material mainly constituting the thermal stress relaxation conductive member is preferably 30 to 80% by volume of the entire thermal stress relaxation conductive member. Thereby, a thermal expansion coefficient can be adjusted in the range which does not impair the electroconductivity of a thermal-stress relaxation electrically-conductive member.

前記熱応力緩和導電部材は、前記半導体チップに面する側である第1領域と前記配線部材に面する側である第2領域で異なる熱膨張係数を有し、第1領域の熱膨張係数は前記半導体チップの熱膨張係数と第2領域の熱膨張係数の中間の値であることにより、熱膨張による伸縮が緩和されるので、半導体チップと配線部材との間の熱膨張差に起因する熱応力を緩和させることができる。すなわち、熱応力緩和導電部材内で厚み方向に熱膨張係数差を傾斜させることで(段階的、直線的、曲線的、その他いずれであってもよい)、さらに熱応力を緩和できることになる。   The thermal stress relaxation conductive member has a different thermal expansion coefficient between a first region that faces the semiconductor chip and a second region that faces the wiring member, and the thermal expansion coefficient of the first region is Since the expansion and contraction due to the thermal expansion is alleviated by being an intermediate value between the thermal expansion coefficient of the semiconductor chip and the thermal expansion coefficient of the second region, the heat caused by the difference in thermal expansion between the semiconductor chip and the wiring member Stress can be relaxed. That is, the thermal stress can be further relaxed by inclining the thermal expansion coefficient difference in the thickness direction in the thermal stress relaxation conductive member (which may be stepwise, linear, curvilinear, or the like).

前記熱応力緩和導電部材を主に構成する材料以外の材料は、Si、Al、SiC、Si、SiO、AlN、W、Mo又はFe32NiCo(インバー合金)からなる群より選ばれた少なくとも1種の材料によって構成されていることが好ましい。導電性を有しつつ、熱膨張係数を半導体チップと配線部材の熱膨張係数の間の値となるように調整することができるからである。これにより、半導体チップと配線部材の熱膨張係数差に起因する熱応力をより緩和することができ、接合信頼性を高めることができる。 The material other than the material mainly constituting the thermal stress relaxation conductive member is made of Si, Al 2 O 3 , SiC, Si 3 N 4 , SiO 2 , AlN, W, Mo, or Fe 32 Ni 5 Co (Invar alloy). It is preferable that it is composed of at least one material selected from the group consisting of: This is because the thermal expansion coefficient can be adjusted to a value between the thermal expansion coefficients of the semiconductor chip and the wiring member while having conductivity. Thereby, the thermal stress resulting from the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor chip and the wiring member can be further relaxed, and the bonding reliability can be improved.

前記熱応力緩和導電部材は前記第1の材料と前記第2の材料とから構成されていることにより、熱膨張係数をコントロールしやすくなり、半導体チップと配線部材の熱膨張係数差に起因する熱応力をさらに緩和することができ、接合信頼性を高めることができる。   Since the thermal stress relaxation conductive member is composed of the first material and the second material, it becomes easy to control the thermal expansion coefficient, and heat caused by the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor chip and the wiring member. The stress can be further relaxed, and the bonding reliability can be improved.

前記熱応力緩和導電部材は、前記第1領域と前記第2領域で異なる熱膨張係数を有し、前記第1領域の熱膨張係数は前記半導体チップの熱膨張係数と前記第2領域の熱膨張係数の中間の値であることにより、半導体チップと配線部材との熱膨張係数差に起因する熱応力をさらに緩和することが可能になるので、接合部の信頼性がより高くなる。   The thermal stress relaxation conductive member has different thermal expansion coefficients in the first region and the second region, and the thermal expansion coefficient of the first region is the thermal expansion coefficient of the semiconductor chip and the thermal expansion of the second region. The intermediate value of the coefficient makes it possible to further alleviate the thermal stress caused by the difference in the thermal expansion coefficient between the semiconductor chip and the wiring member, so that the reliability of the joint becomes higher.

前記熱応力緩和導電部材は溶射法によって形成されていることにより、複合材料の形成が困難な材料同士であっても、比較的低温の処理によって、容易に複合化された熱応力緩和導電部材が実現する。また、低温で形成されるので、形成される電力変換部の部材間の熱応力が低減される。従って、熱応力の低減による接合信頼性の高い電力変換部を備えたコネクタユニットが得られる。   Since the thermal stress relaxation conductive member is formed by a thermal spraying method, even if it is difficult to form a composite material, the thermal stress relaxation conductive member can be easily combined by a relatively low temperature treatment. Realize. Moreover, since it forms at low temperature, the thermal stress between the members of the power conversion part formed is reduced. Therefore, a connector unit having a power conversion unit with high bonding reliability by reducing thermal stress can be obtained.

さらにヒートシンクが絶縁樹脂層を介して前記配線部材に接続されていることにより、電力変換部の構造が簡素化され、部品コストが大きく低減された電力変換部を備えたコネクタユニットを提供することができる。また、前記ヒートシンクは前記コネクタユニットのケースの全部又は一部を兼ねていてもよい。   Furthermore, by providing a heat sink connected to the wiring member via an insulating resin layer, the structure of the power conversion unit is simplified, and a connector unit having a power conversion unit with greatly reduced component costs is provided. it can. The heat sink may also serve as all or part of the case of the connector unit.

また、本発明のコネクタユニットは、直流電源用端子と、三相交流電源用端子と、直流電力と交流電力との電力変換を行うための電力変換部とを備え、回転電機のハウジングに連結可能なコネクタユニットであって、前記電力変換部は、半導体チップと、前記半導体チップに接続された配線部材と、前記配線部材に熱応力緩和伝熱部材を介して接続されたヒートシンクとを備え、前記熱応力緩和伝熱部材の熱膨張係数は、前記配線部材の熱膨張係数と前記ヒートシンクの熱膨張係数の中間の値である熱応力緩和伝熱部材を設けたものである。   The connector unit of the present invention includes a DC power supply terminal, a three-phase AC power supply terminal, and a power conversion unit for performing power conversion between DC power and AC power, and can be connected to a housing of a rotating electrical machine. The power conversion unit includes a semiconductor chip, a wiring member connected to the semiconductor chip, and a heat sink connected to the wiring member via a thermal stress relaxation heat transfer member, The thermal expansion coefficient of the thermal stress relaxation heat transfer member is provided with a thermal stress relaxation heat transfer member that is an intermediate value between the thermal expansion coefficient of the wiring member and the thermal expansion coefficient of the heat sink.

電力変換部内に、配線部材の熱膨張係数とヒートシンクの熱膨張係数の中間の値にある熱膨張係数を有する熱応力緩和導電部材が介在しているので、配線部材とヒートシンクの熱膨張差が小さくなり、この熱膨張差に起因する熱応力が緩和され、反りや剥離を防止することができる。特に、電力変換部がコネクタユニット内に組み込まれるため、モータやエンジンの熱的影響を受けてより高温になりやすいが、このような状況下であっても、熱応力の緩和により、接合部の信頼性の高いコネクタユニットを提供することができる。   A thermal stress relaxation conductive member having a thermal expansion coefficient that is intermediate between the thermal expansion coefficient of the wiring member and the thermal expansion coefficient of the wiring member is interposed in the power conversion unit, so that the thermal expansion difference between the wiring member and the heat sink is small. Thus, the thermal stress resulting from this difference in thermal expansion is relaxed, and warping and peeling can be prevented. In particular, since the power converter is built into the connector unit, it tends to become hotter due to the thermal effects of the motor and engine. A highly reliable connector unit can be provided.

前記配線部材を主に構成する材料(構成する材料のうち熱膨張係数に支配的な材料をいう)を第3の材料、前記ヒートシンクを主に構成する材料(構成する材料のうち熱膨張係数に支配的な材料をいう)を第4の材料、とした場合に、前記熱応力緩和伝熱部材を主に構成する材料は、第3の材料又は第4の材料であることが好ましい。これにより、熱応力緩和伝熱部材の熱膨張係数を配線部材の熱膨張係数とヒートシンクの熱膨張係数の中間の値に制御することが容易となる。なお、配線部材及びヒートシンクは、主に構成する材料(熱膨張係数に支配的な材料をいう)以外にも、他の材料が含まれていてもよい。また、ここでいう支配的な材料とは、材料そのものの熱膨張係数を決定する上で最も影響度の大きい材料をいう。   The material mainly constituting the wiring member (referred to as a material dominant in the thermal expansion coefficient among the constituent materials) is the third material, and the material mainly constituting the heat sink (in the thermal expansion coefficient among the constituent materials). When the fourth material is a dominant material), the material mainly constituting the thermal stress relaxation heat transfer member is preferably the third material or the fourth material. Thereby, it becomes easy to control the thermal expansion coefficient of the thermal stress relaxation heat transfer member to an intermediate value between the thermal expansion coefficient of the wiring member and the thermal expansion coefficient of the heat sink. In addition, the wiring member and the heat sink may contain other materials in addition to the main constituent material (referred to as a material dominant to the thermal expansion coefficient). The dominant material here refers to a material having the greatest influence in determining the thermal expansion coefficient of the material itself.

前記熱応力緩和伝熱部材内では、前記配線部材に面する側である第1領域と前記ヒートシンクに面する側である第2領域で異なる熱膨張係数を有し、第1領域の熱膨張係数は前記配線部材の熱膨張係数と第2領域の熱膨張係数の中間の値であることにより、熱膨張による伸縮が緩和されるので、配線部材とヒートシンクとの間の熱膨張差に起因する熱応力を緩和させることができる。すなわち、熱応力緩和導電部材内で厚み方向に熱膨張係数差を傾斜させることで(段階的、直線的、曲線的いずれであってもよい)、さらに熱応力を緩和できることになる。   Within the thermal stress relaxation heat transfer member, the first region which is the side facing the wiring member and the second region which is the side facing the heat sink have different thermal expansion coefficients, and the thermal expansion coefficient of the first region Is an intermediate value between the thermal expansion coefficient of the wiring member and the thermal expansion coefficient of the second region, so that expansion and contraction due to thermal expansion is alleviated, so that heat caused by the thermal expansion difference between the wiring member and the heat sink is reduced. Stress can be relaxed. That is, the thermal stress can be further relaxed by inclining the thermal expansion coefficient difference in the thickness direction in the thermal stress relaxation conductive member (which may be stepwise, linear, or curvilinear).

前記熱応力緩和伝熱部材は、前記第3の材料と前記第4の材料とから構成されていることにより、熱膨張係数をコントロールしやすくなり、配線部材とヒートシンクの熱膨張係数差に起因する熱応力をさらに低減することができ、接合信頼性を高めることができる。   Since the thermal stress relaxation heat transfer member is composed of the third material and the fourth material, it is easy to control the thermal expansion coefficient, which results from the difference in thermal expansion coefficient between the wiring member and the heat sink. Thermal stress can be further reduced, and bonding reliability can be increased.

前記熱応力緩和伝熱部材では、前記第1領域と前記第2領域で異なる熱膨張係数を有し、前記第1領域の熱膨張係数は前記配線部材の熱膨張係数と前記第2領域の熱膨張係数の中間の値であることにより、配線部材とヒートシンクとの熱膨張係数差に起因する熱応力をより緩和することが可能になるので、接合部の信頼性がより高くなる。   In the thermal stress relaxation heat transfer member, the first region and the second region have different thermal expansion coefficients, and the thermal expansion coefficient of the first region is the thermal expansion coefficient of the wiring member and the heat of the second region. By being an intermediate value of the expansion coefficient, it becomes possible to further relax the thermal stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between the wiring member and the heat sink, so that the reliability of the joint becomes higher.

前記配線部材はCu又はCu合金で構成されており、前記ヒートシンクはAl又はAl合金で構成されていることが好ましい。これにより、配線部材とヒートシンクの熱膨張係数差に起因する熱応力をより低減することができ、接合信頼性を高めることができる。   The wiring member is preferably made of Cu or a Cu alloy, and the heat sink is preferably made of Al or an Al alloy. Thereby, the thermal stress resulting from the thermal expansion coefficient difference of a wiring member and a heat sink can be reduced more, and joining reliability can be improved.

前記熱応力緩和伝熱部材は溶射法によって形成されていることにより、複合材料の形成が困難な材料同士であっても、比較的低温の処理によって、容易に複合化された熱応力緩和伝熱部材が実現する。また、低温で形成されるので、形成される電力変換部の部材間の熱応力が低減される。従って、熱応力の低減による接合信頼性の高い電力変換部を備えたコネクタユニットが得られる。   Since the thermal stress relaxation heat transfer member is formed by a thermal spraying method, even if it is difficult to form a composite material, the thermal stress relaxation heat transfer member is easily combined by relatively low temperature processing. The member is realized. Moreover, since it forms at low temperature, the thermal stress between the members of the power conversion part formed is reduced. Therefore, a connector unit having a power conversion unit with high bonding reliability by reducing thermal stress can be obtained.

さらに前記配線部材と前記熱応力緩和伝熱部材の間にさらに絶縁樹脂層を備えていることにより、電力変換部の構造が簡素化され、部品コストが大きく低減された電力変換部を備えたコネクタユニットを提供することができる。   Further, by further including an insulating resin layer between the wiring member and the thermal stress relaxation heat transfer member, the connector having the power conversion unit in which the structure of the power conversion unit is simplified and the component cost is greatly reduced. Units can be provided.

本発明によれば、電力変換部とコネクタを一体化することで、小型化と電気的及び熱的な接続信頼性の向上とをともに実現することができる、コネクタユニットを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the connector unit which can implement | achieve both size reduction and an improvement of electrical and thermal connection reliability can be provided by integrating a power converter and a connector.

(実施の形態1)
−電気系統の構成−
図1は、実施の形態1に係るハイブリッド車の車体内部の電気系統の構成を概略的に示すブロック図である。同図においては、主として本発明に関係のある部材が表示されている。同図に示すように、ハイブリッド車の車体9内には、エンジン1と、エンジン用ラジエータ2と、エンジンに併設されたモータ3と、モータ3を駆動するための三相交流電源を生成するインバータを内蔵するコネクタユニット5と、コネクタユニット5内のインバータに直流電源を供給するバッテリ6と、直流電源の電圧を変換するためのコンバータ7とが配置されている。ここで、本実施の形態では、インバータを内蔵したコネクタユニット5が、モータ3のモータハウジングに連結されており、コネクタユニット5と、コンバータ7との間は、直流電源用配線8によって接続されている。
(Embodiment 1)
-Electrical system configuration-
1 is a block diagram schematically showing a configuration of an electric system inside a vehicle body of a hybrid vehicle according to Embodiment 1. FIG. In the figure, members mainly related to the present invention are displayed. As shown in the figure, in a vehicle body 9 of a hybrid vehicle, an engine 1, an engine radiator 2, a motor 3 attached to the engine, and an inverter that generates a three-phase AC power source for driving the motor 3 , A battery 6 for supplying DC power to an inverter in the connector unit 5, and a converter 7 for converting the voltage of the DC power supply are arranged. Here, in the present embodiment, the connector unit 5 incorporating the inverter is coupled to the motor housing of the motor 3, and the connector unit 5 and the converter 7 are connected by the DC power supply wiring 8. Yes.

本実施の形態では、バッテリ6に蓄えられた電力がコンバータ7で所望の電圧に変換され、コネクタユニット5内のインバータに直流電源が供給される。インバータ内には、後述するように、IGBTなどのパワーデバイスを内蔵した電力変換部が配置されていて、電力変換部で直流電源から三相交流電源が生成される。そして、三相交流電源によってモータ3が回転され、車両を駆動することになる。   In the present embodiment, electric power stored in the battery 6 is converted into a desired voltage by the converter 7, and DC power is supplied to the inverter in the connector unit 5. As will be described later, a power conversion unit incorporating a power device such as an IGBT is arranged in the inverter, and a three-phase AC power source is generated from the DC power source in the power conversion unit. Then, the motor 3 is rotated by the three-phase AC power source to drive the vehicle.

本実施の形態では、バッテリ6及びコンバータ7は、トランクに配置され、コネクタユニット5は、エンジンルームに配置されているので、1対の直流電源用配線8を介して、コンバータ7からコネクタユニット5内のインバータに直流電源が供給される。従って電力変換部をコネクタユニットと一体化することで長い三相交流電源配線は不要となり、大電力を供給するための太い配線の使用量を低減することができ、部品コストの削減を図ることができる。   In the present embodiment, the battery 6 and the converter 7 are arranged in the trunk, and the connector unit 5 is arranged in the engine room. Therefore, the connector unit 5 is connected from the converter 7 via a pair of DC power supply wires 8. DC power is supplied to the inverter inside. Therefore, integrating the power converter with the connector unit eliminates the need for long three-phase AC power supply wiring, reduces the amount of thick wiring used to supply large power, and reduces component costs. it can.

図2は、バッテリ6からモータ3までの回路構成を示す電気回路図である。同図において、コンバータ、コンデンサ等の部材の図示は省略されている。後述するように、コネクタユニット5には、直流電源用配線8が接続されるソケット28が設けられており、コネクタユニット5内には、ソケット28から延びる直流電源用配線部材23a、23bを介して直流電源が供給される。   FIG. 2 is an electric circuit diagram showing a circuit configuration from the battery 6 to the motor 3. In the figure, illustration of members such as a converter and a capacitor is omitted. As will be described later, the connector unit 5 is provided with a socket 28 to which the DC power supply wiring 8 is connected. The connector unit 5 has DC power supply wiring members 23 a and 23 b extending from the socket 28. DC power is supplied.

また、図1においては、図示を省略したが、ハイブリッド車の車体9内には、図2に示すモータ制御ユニット80が配置されており、モータ制御ユニット80から制御信号用配線81が延びている。一方、コネクタユニット5には、制御信号用配線81が接続されるソケット29が設けられており、コネクタユニット5内には、ソケット29から延びる制御信号用配線83を介して制御信号が供給される。   Although not shown in FIG. 1, the motor control unit 80 shown in FIG. 2 is arranged in the body 9 of the hybrid vehicle, and a control signal wiring 81 extends from the motor control unit 80. . On the other hand, the connector unit 5 is provided with a socket 29 to which a control signal wiring 81 is connected, and a control signal is supplied into the connector unit 5 through a control signal wiring 83 extending from the socket 29. .

図2に示すように、コネクタユニット5内には、並列に配置されたIGBT及びダイオードからなる計6個のスイッチング回路を備えた電力変換部10が配置されている。また、コネクタユニット5内には、コネクタユニット内の各スイッチング回路の動作を制御するためのデバイス駆動回路16が配置されている。デバイス駆動回路16は、ソケット29から延びる制御信号用配線83からの入力信号を受け、制御信号用配線17を介して各スイッチング回路に制御信号を出力する。   As shown in FIG. 2, in the connector unit 5, a power conversion unit 10 including a total of six switching circuits including IGBTs and diodes arranged in parallel is arranged. In the connector unit 5, a device driving circuit 16 for controlling the operation of each switching circuit in the connector unit is disposed. The device drive circuit 16 receives an input signal from the control signal wiring 83 extending from the socket 29, and outputs a control signal to each switching circuit via the control signal wiring 17.

コネクタユニット内において、各スイッチング回路には、直流電源用配線部材23a、23bを介して直流電源が供給され、デバイス駆動回路16の制御信号に応じてスイッチング回路が駆動されて、3相(U相、V相、W相)の電力信号が生成され、この電力信号は三相交流電源用配線部材23u、23v、23wからモータ3に出力される。   In the connector unit, each switching circuit is supplied with DC power via DC power supply wiring members 23a and 23b, and the switching circuit is driven in accordance with a control signal from the device driving circuit 16 to provide three-phase (U-phase). , V phase, W phase) power signal is generated, and this power signal is output to the motor 3 from the three-phase AC power supply wiring members 23u, 23v, 23w.

モータ3は、三相(U相、V相、W相)の交流によって駆動されるものであり、モータ3のステータには、コイル3aに接続されるバスバー63u、63v、63wが設けられている。各バスバー63u、63v、63wは、それぞれコネクタユニット5の三相交流電源用配線23u、23v、23wに接続されており、バスバー63u、63v、63wに入力される三相交流電源に応じてモータ3内のロータが回転し、これにより、モータ3が駆動される。   The motor 3 is driven by three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) AC, and the stator of the motor 3 is provided with bus bars 63u, 63v, 63w connected to the coil 3a. . Each bus bar 63u, 63v, 63w is connected to the three-phase AC power supply wirings 23u, 23v, 23w of the connector unit 5, respectively, and the motor 3 according to the three-phase AC power input to the bus bars 63u, 63v, 63w. The inner rotor rotates, and thereby the motor 3 is driven.

−コネクタユニット及びモータハウジングの接続構造−
図3は、モータ3の一部を破断して示す斜視図である。図4は、モータの一部及びコネクタユニットの断面図である。ただし、図3においては、ロータの図示が省略されている。図3及び図4に示すように、モータハウジング本体60内には、ステータ61と、ステータ61のコイルに流れる電流に応じて回転駆動されるロータ65とが設けられている。ステータ61は、コイルが巻き付けられた分割コアをリング状に組み立ててなるコア部62と、リング状に組み立てられた分割コアを締結・固定するためのリング部64とを備えている。そして、リング部64と、コア部62の内周部とに沿って、各分割コアに巻かれたコイルにつながる3相のバスバー63、66が配置されている。
各バスバー63、66は、各分割コアに巻回された各コイルに接続されているが、図3及び図4においては、各バスバー63、66と各コイルとの接続構造の図示は省略されている。図4においては、外周側のバスバー63が実際よりも拡大して、かつ、絶縁被覆層を削除して表示されている。
-Connector unit and motor housing connection structure-
FIG. 3 is a perspective view showing a part of the motor 3 in a broken state. FIG. 4 is a cross-sectional view of a part of the motor and the connector unit. However, the rotor is not shown in FIG. As shown in FIGS. 3 and 4, the motor housing body 60 is provided with a stator 61 and a rotor 65 that is rotationally driven in accordance with a current flowing through the coil of the stator 61. The stator 61 includes a core portion 62 formed by assembling a split core around which a coil is wound in a ring shape, and a ring portion 64 for fastening and fixing the split core assembled in a ring shape. And along the ring part 64 and the inner peripheral part of the core part 62, the three-phase bus-bars 63 and 66 connected to the coil wound around each division | segmentation core are arrange | positioned.
Each bus bar 63, 66 is connected to each coil wound around each divided core. However, in FIGS. 3 and 4, the connection structure between each bus bar 63, 66 and each coil is not shown. Yes. In FIG. 4, the bus bar 63 on the outer peripheral side is enlarged and displayed without the insulating coating layer.

モータハウジング本体60には、開口部60aが設けられており、開口部60aを囲む側筒60cの縁部60bに、コネクタユニット5が取付ネジ31によって固定されている。外周側のバスバー63(63u、63v、63w)は、各リング部63u1、63v1、63w1と、各リング部63u1、63v1、63w1から開口部60aに近接するように突出するモータ側端子63u2、63v2、63w2とを有している。   The motor housing body 60 is provided with an opening 60 a, and the connector unit 5 is fixed to the edge 60 b of the side tube 60 c surrounding the opening 60 a by the mounting screw 31. The outer peripheral bus bar 63 (63u, 63v, 63w) includes ring portions 63u1, 63v1, 63w1, and motor side terminals 63u2, 63v2, protruding from the ring portions 63u1, 63v1, 63w1 so as to be close to the opening 60a, 63w2.

一方、コネクタユニット5には、後述するように、モータハウジングの外部に向かって突出する直流電源用端子23a2、23b2と、モータハウジングの内部に向かって突出する三相交流電源用端子23u2、23v2、23w2とが設けられている。そして、本実施の形態において、コネクタユニット5がモータハウジング本体60に装着された状態では、コネクタユニット5の三相交流電源用端子23u2、23v2、23w2と、ステータ61のモータ側端子63u2、63v2、63w2とが、直接接触した状態でボルト等により固定される。   On the other hand, as will be described later, the connector unit 5 includes DC power supply terminals 23a2 and 23b2 protruding toward the outside of the motor housing, and three-phase AC power supply terminals 23u2 and 23v2 protruding toward the inside of the motor housing. 23w2 is provided. In the present embodiment, when the connector unit 5 is mounted on the motor housing body 60, the three-phase AC power terminals 23u2, 23v2, 23w2 of the connector unit 5 and the motor side terminals 63u2, 63v2, of the stator 61, 63w2 is fixed with a bolt or the like in a direct contact state.

−コネクタユニットの構造−
次に、コネクタユニット5の構造について説明する。図5は、コネクタユニット5を主面側から見た斜視図であり、図6は、コネクタユニット5を裏面側から見た斜視図であって、図5を図中縦方向の中心線回りに反転させた状態を表示している。
-Connector unit structure-
Next, the structure of the connector unit 5 will be described. FIG. 5 is a perspective view of the connector unit 5 as viewed from the main surface side, and FIG. 6 is a perspective view of the connector unit 5 as viewed from the back surface side, and FIG. The reversed state is displayed.

図5に示すように、コネクタユニット5の各部材は、ヒートシンク21の上に搭載されている。そして、最上部にデバイス駆動回路等を搭載したプリント配線板33が設けられていて、プリント配線板33上で、外部端子を除く全部材はエポキシ樹脂等(図示せず)によって樹脂封止されている。プリント配線板33には、第1開口部33a、スリット部33b及び第2開口部33cが設けられている。第1開口部33aには、パワーデバイスであるIGBTが形成されたIGBTチップ11aと、パワーデバイスであるダイオードが形成されたダイオードチップ11bとが配置されている。第2開口部33cには制御信号用配線83が配置されている。また、三相交流電源用端子23u2、23v2、23w2が、スリット部33bを貫通して突出している。   As shown in FIG. 5, each member of the connector unit 5 is mounted on the heat sink 21. A printed wiring board 33 on which a device drive circuit or the like is mounted is provided on the top, and all members except for external terminals are sealed with epoxy resin or the like (not shown) on the printed wiring board 33. Yes. The printed wiring board 33 is provided with a first opening 33a, a slit 33b, and a second opening 33c. In the first opening 33a, an IGBT chip 11a in which an IGBT as a power device is formed and a diode chip 11b in which a diode as a power device is formed are arranged. A control signal wiring 83 is disposed in the second opening 33c. In addition, three-phase AC power supply terminals 23u2, 23v2, and 23w2 project through the slit portion 33b.

一方、図6に示すように、ヒートシンク21の裏面側からみると、ヒートシンク21は、平板部21aと、平板部21aから外方に突出する多数のフィン(図示せず)が形成されたフィン部21bと、各々ソケット28、29によって囲まれた第1、第2開口部21c、21dとを有している。そして、第1開口部21cには直流電源用端子23a2、23b2が配置され、第2開口部21dには、制御信号用配線83の端子部が配置されている。   On the other hand, as shown in FIG. 6, when viewed from the back side of the heat sink 21, the heat sink 21 has a flat plate portion 21a and a fin portion formed with a large number of fins (not shown) protruding outward from the flat plate portion 21a. 21b and first and second openings 21c and 21d surrounded by sockets 28 and 29, respectively. Then, DC power supply terminals 23a2 and 23b2 are arranged in the first opening 21c, and a terminal part of the control signal wiring 83 is arranged in the second opening 21d.

次に、コネクタユニット5のヒートシンク上に積層されている各部材の構造について説明する。図7は、ヒートシンク21上の配線部材以外の各層を透視して示す斜視図である。図8は、ヒートシンク21上の各層を分離して表示する斜視図である。
図7及び図8に示すように、ヒートシンク21とプリント配線板33との間には、下方から順に、絶縁樹脂層26と、配線部材23と、絶縁層35とが積層されている。配線部材23は、直流電源を供給する直流電源用配線部材23a、23bと、三相交流電源を供給する三相交流電源用配線部材23u、23v、23wとを有している。
Next, the structure of each member laminated on the heat sink of the connector unit 5 will be described. FIG. 7 is a perspective view showing the layers other than the wiring member on the heat sink 21 as seen through. FIG. 8 is a perspective view showing the layers on the heat sink 21 separately.
As shown in FIGS. 7 and 8, an insulating resin layer 26, a wiring member 23, and an insulating layer 35 are stacked in order from the bottom between the heat sink 21 and the printed wiring board 33. The wiring member 23 includes DC power supply wiring members 23a and 23b that supply DC power, and three-phase AC power supply wiring members 23u, 23v, and 23w that supply three-phase AC power.

直流電源用配線部材23a、23bは、横方向に延びる平板状の平板部23a1、23b1と、平板部23a1、23b1から折り曲げられて図中下方に延びる直流電源用端子23a2、23b2とを有している。つまり、直流電源用金属配線23a,23bがほぼL字状の断面形状を有している。
また、三相交流電源用配線部材23u、23v、23wは、横方向に延びる平板状の平板部23u1、23v1、23w1 と、平板部23u1、23v1、23w1から折り曲げられて図中上方に延びる三相交流電源用端子23u2、23v2、23w2とを有している。つまり、三相交流電源用金属配線23u,23v,23wがほぼL字状の断面形状を有している。
The DC power supply wiring members 23a and 23b have flat plate portions 23a1 and 23b1 extending in the horizontal direction, and DC power supply terminals 23a2 and 23b2 which are bent from the flat plate portions 23a1 and 23b1 and extend downward in the drawing. Yes. That is, the DC power supply metal wires 23a and 23b have a substantially L-shaped cross-sectional shape.
Further, the three-phase AC power supply wiring members 23u, 23v, 23w are formed by three-phase extending upward in the drawing by being bent from the flat plate portions 23u1, 23v1, 23w1 extending in the horizontal direction and the flat plate portions 23u1, 23v1, 23w1. It has AC power supply terminals 23u2, 23v2, and 23w2. That is, the three-phase AC power supply metal wires 23u, 23v, and 23w have a substantially L-shaped cross-sectional shape.

以上の各平板部23a2、23b2、23u1、23v1、23w1により、本発明の配線部材が構成されている。
そして、本実施の形態では、配線部材の第1の部分である平板部23a1、23b1は、直流電源用端子23a2、23b2とそれぞれ共通の金属板(本実施の形態では、Cu板又はCu合金板)によって構成されている。また、配線部材の第2の部分である平板部23u1、23v1、23w1は、三相交流電源用端子23u2、23v2、23w2とそれぞれ共通の金属板(本実施の形態では、Cu板又はCu合金板)によって構成されている。
The above-described flat plate portions 23a2, 23b2, 23u1, 23v1, and 23w1 constitute the wiring member of the present invention.
In the present embodiment, the flat plate portions 23a1 and 23b1 which are the first portions of the wiring members are the same metal plates as the DC power supply terminals 23a2 and 23b2, respectively (in this embodiment, a Cu plate or a Cu alloy plate). ). Further, the flat plate portions 23u1, 23v1, 23w1, which are the second part of the wiring member, are respectively the same metal plates as the three-phase AC power supply terminals 23u2, 23v2, 23w2 (in this embodiment, a Cu plate or a Cu alloy plate). ).

そして、直流電源用端子23a2、23b2は、絶縁樹脂層26の第1開口部26a及びヒートシンク21の平板部21aの第1開口部21cを挿通してソケット28内まで延びている(図6参照)。また、三相交流電源用端子23u2、23v2、23w2は、絶縁層35のスリット部35b及びプリント配線板33のスリット部33bを挿通して、プリント配線板33の上方に突出している(図5参照)。さらに、制御信号用配線83の端部は、下方に折り曲げられて、絶縁樹脂層26の第2開口部26b及びヒートシンク21の平板部21aの第2開口部21dを挿通してソケット29内まで延びている。
本実施の形態では、直流電源用端子23a2,23b2は、ヒートシンク21の平板部21aの第1開口部21cを挿通して主面側から裏面側まで延びているが、ヒートシンク21の第1開口部21cに代えて平板部21aの端面を切り欠いた側溝を形成して、直流電源用端子23a2,23b2が、側溝を挿通して裏面側に達する構造としてもよい。
The DC power supply terminals 23a2 and 23b2 extend into the socket 28 through the first opening 26a of the insulating resin layer 26 and the first opening 21c of the flat plate portion 21a of the heat sink 21 (see FIG. 6). . Further, the three-phase alternating current power supply terminals 23u2, 23v2, and 23w2 are inserted through the slit portion 35b of the insulating layer 35 and the slit portion 33b of the printed wiring board 33 and protrude above the printed wiring board 33 (see FIG. 5). ). Further, the end portion of the control signal wiring 83 is bent downward and extends into the socket 29 through the second opening portion 26 b of the insulating resin layer 26 and the second opening portion 21 d of the flat plate portion 21 a of the heat sink 21. ing.
In the present embodiment, the DC power supply terminals 23a2 and 23b2 extend from the main surface side to the back surface side through the first opening portion 21c of the flat plate portion 21a of the heat sink 21, but the first opening portion of the heat sink 21 Instead of 21c, a side groove in which the end face of the flat plate portion 21a is cut out may be formed so that the DC power supply terminals 23a2 and 23b2 pass through the side groove and reach the back surface side.

−電力変換部の構造−
図9は、実施の形態1に係るコネクタユニットの、図7に示すIV-IV線における断面図である。図10は、実施の形態1に係るコネクタユニットの主要部を拡大して示す断面図である。
以下、図9及び図10を参照しつつ、電力変換部を備えたコネクタユニットの構造を説明する。
-Structure of power converter-
9 is a cross-sectional view of the connector unit according to Embodiment 1 taken along the line IV-IV shown in FIG. FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the connector unit according to the first embodiment.
Hereinafter, the structure of the connector unit including the power conversion unit will be described with reference to FIGS. 9 and 10.

電力変換部10は、IGBTチップ11a及びダイオードチップ11bを併せて表示する半導体チップ11と、半導体チップ11内の半導体素子と外部部材とを電気的に接続するための配線部材(23a2、23b2、23u1、23v1、23w1)とを備えている。配線部材のうち図9に示す断面には、直流電源用配線部材23a、23bの各平板部23a1、23a2と、三相交流電源用配線部材23wの平板部23w1とが現れている。また、配線部材の各平板部23a1、23a2、23w1と半導体チップ11とを接合する、Pbフリー半田を含む半田層14と、配線部材の各平板部23a1、23w1上に形成された熱応力緩和導電部材41と、半田層と半導体チップ11で発生した熱を外方に放出するためのヒートシンク21と、配線部材の各平板部23a1、23a2、23w1をヒートシンク21に固着する絶縁樹脂層26と、半導体チップ11とを備えている。図10によれば(図9には図示せず)半導体チップ11の上面及び下面には、それぞれ、IGBT、ダイオードの活性領域に接続される上面電極12及び裏面電極13が設けられており、裏面電極13は、半田層14によって、配線部材に導通状態で接合されている。   The power conversion unit 10 includes a semiconductor chip 11 that displays the IGBT chip 11a and the diode chip 11b together, and a wiring member (23a2, 23b2, 23u1) for electrically connecting a semiconductor element in the semiconductor chip 11 and an external member. 23v1, 23w1). In the cross section shown in FIG. 9 among the wiring members, the flat plate portions 23a1 and 23a2 of the DC power supply wiring members 23a and 23b and the flat plate portion 23w1 of the three-phase AC power supply wiring member 23w appear. In addition, the solder layer 14 including Pb-free solder that joins the flat plate portions 23a1, 23a2, and 23w1 of the wiring member and the semiconductor chip 11, and thermal stress relaxation conductivity formed on the flat plate portions 23a1 and 23w1 of the wiring member. A member 41, a heat sink 21 for releasing heat generated in the solder layer and the semiconductor chip 11, an insulating resin layer 26 for fixing the flat plate portions 23a1, 23a2, and 23w1 of the wiring member to the heat sink 21, and a semiconductor Chip 11. According to FIG. 10 (not shown in FIG. 9), the top surface and the bottom surface of the semiconductor chip 11 are respectively provided with a top surface electrode 12 and a back surface electrode 13 connected to the active region of the IGBT and the diode. The electrode 13 is joined to the wiring member in a conductive state by the solder layer 14.

また、半導体チップ11の上面電極(IGBTチップの上面電極又はダイオードチップの上面電極)と、配線部材の各平板部(図9に示す断面においては、23w2及び23b1)とは、大電流用配線18によって電気的に接続されている。さらに、半導体チップ11において、IGBTチップの上面電極−ダイオードチップの上面電極間も大電流配線18によって電気的に接続されている。   Further, the upper surface electrode of the semiconductor chip 11 (the upper surface electrode of the IGBT chip or the upper surface electrode of the diode chip) and each flat plate portion of the wiring member (23w2 and 23b1 in the cross section shown in FIG. 9) are the large current wiring 18. Are electrically connected. Further, in the semiconductor chip 11, the upper surface electrode of the IGBT chip and the upper surface electrode of the diode chip are also electrically connected by the large current wiring 18.

ヒートシンク21は、平板部21aと、平板部21aの裏面側から突出するフィン部21bとを有している。そして、平板部21aは、モータハウジング本体60の開口部60aの側筒60cの縁部60bに、取付ネジ31によって取り付けられている。ヒートシンク21の平板部21aは、配線部材や半導体チップ11を支持する支持部材として機能する。そして、ヒートシンク21は、放熱構造体として機能するとともに、モータハウジングの一部としても機能している。つまり、モータハウジング本体60a及びヒートシンク21により、モータハウジングが構成されている。   The heat sink 21 includes a flat plate portion 21a and a fin portion 21b protruding from the back surface side of the flat plate portion 21a. The flat plate portion 21 a is attached to the edge portion 60 b of the side tube 60 c of the opening 60 a of the motor housing main body 60 by the mounting screw 31. The flat plate portion 21 a of the heat sink 21 functions as a support member that supports the wiring member and the semiconductor chip 11. The heat sink 21 functions as a heat dissipation structure and also functions as a part of the motor housing. That is, the motor housing is configured by the motor housing body 60 a and the heat sink 21.

本実施の形態では、ヒートシンク21を自然空冷する構成としているが、フィン部21bを囲む容器50(破線参照)を別途設けて、空気又は液体を強制的に循環させて、強制冷却する構成としてもよい。ただし、フィン部21bは必ずしも必要ではなく、また、フィン部21bに代えて、他の放熱用部材を備えていてもよい。   In the present embodiment, the heat sink 21 is naturally air-cooled. However, a container 50 (see the broken line) surrounding the fin portion 21b may be separately provided to forcibly circulate air or liquid for forced cooling. Good. However, the fin part 21b is not necessarily required, and other heat radiating members may be provided instead of the fin part 21b.

また、ヒートシンク21の第1開口部21aには、ソケット28が設けられており、直流電源用配線部材23aの平板部23a1から曲げられた直流電源用端子23a2がソケット28まで延びている。図9に示す断面には現れていないが、一方の直流電源用配線部材23bの平板部23b1からほぼ直角に曲げられた直流電源用端子23b2も、ソケット28まで延びている(図7、図8参照)。つまり、各直流電源用端子23a2、23b2は、モータハウジング本体60の外部空間まで延びている。   A socket 28 is provided in the first opening 21 a of the heat sink 21, and a DC power supply terminal 23 a 2 bent from the flat plate portion 23 a 1 of the DC power supply wiring member 23 a extends to the socket 28. Although not shown in the cross section shown in FIG. 9, the DC power supply terminal 23b2 bent substantially at a right angle from the flat plate portion 23b1 of one DC power supply wiring member 23b also extends to the socket 28 (FIGS. 7 and 8). reference). That is, each DC power supply terminal 23 a 2, 23 b 2 extends to the external space of the motor housing body 60.

また、図9に示す断面以外の断面において、三相交流電源用配線部材23wの平板部23w1からほぼ直角に曲げられた三相交流電源用端子23w2は、モータハウジング本体60の内部空間に延びている。そして、三相交流電源用端子23w2は、取付部材37により、モータ側端子63w2に直接接触した状態で固定されている。図9には表示されていないが、他の三相交流電源用配線部材23u、23vの平板部23u1、23v1からほぼ直角に曲げられた三相交流電源用端子23u2、23v2も同様の構成となっている。なお、三相交流電源用端子23u2、23v2、23w2やモータ側端子63u2、63v2、63w2は、取付部材37と共に絶縁樹脂によって被覆されていてもよい。   Further, in a cross section other than the cross section shown in FIG. 9, the three-phase AC power supply terminal 23 w 2 bent substantially at a right angle from the flat plate portion 23 w 1 of the three-phase AC power supply wiring member 23 w extends into the internal space of the motor housing body 60. Yes. The three-phase AC power supply terminal 23w2 is fixed by the attachment member 37 in a state of being in direct contact with the motor side terminal 63w2. Although not shown in FIG. 9, the three-phase AC power supply terminals 23u2 and 23v2 bent substantially at right angles from the flat plate portions 23u1 and 23v1 of the other three-phase AC power supply wiring members 23u and 23v have the same configuration. ing. Note that the three-phase AC power terminals 23u2, 23v2, 23w2 and the motor side terminals 63u2, 63v2, 63w2 may be covered with an insulating resin together with the mounting member 37.

また、配線部材の上方には、絶縁層35を介してプリント配線板33が積層されており、プリント配線板33の上にデバイス駆動回路16が配設されている。そして、プリント配線板33の上に延びる信号用配線(図示せず)と、半導体チップ11の制御電極(図示せず)との間は、制御信号を供給するための信号用配線17によって電気的に接続されている。   Further, a printed wiring board 33 is laminated above the wiring member via an insulating layer 35, and the device driving circuit 16 is disposed on the printed wiring board 33. A signal wiring 17 for supplying a control signal is electrically connected between a signal wiring (not shown) extending on the printed wiring board 33 and a control electrode (not shown) of the semiconductor chip 11. It is connected to the.

なお、図9には図示されていないが、ヒートシンク21の上面側で半導体チップ11、制御信号用配線17、大電流用配線18、プリント配線板33、絶縁層35、配線部材、半田層14、絶縁樹脂層26などの部材は、それらの端子を除いて、エポキシ樹脂などの樹脂によって封止されている。   Although not shown in FIG. 9, on the upper surface side of the heat sink 21, the semiconductor chip 11, the control signal wiring 17, the high current wiring 18, the printed wiring board 33, the insulating layer 35, the wiring member, the solder layer 14, Members such as the insulating resin layer 26 are sealed with a resin such as an epoxy resin except for their terminals.

本実施の形態では、ヒートシンク21の材料として、焼結アルミニウム(焼結Al)が用いられている。ただし、これに限定されるものではない。たとえば、Al、Al合金、Cu、Cu合金などの他の金属、AlN、SiN、BN、SiC、WCなどのセラミックス、或いは、Al−SiC、Cu−W、Cu−Moなどの複合材料を用いてもよい。   In the present embodiment, sintered aluminum (sintered Al) is used as the material of the heat sink 21. However, it is not limited to this. For example, using other metals such as Al, Al alloy, Cu, and Cu alloy, ceramics such as AlN, SiN, BN, SiC, and WC, or composite materials such as Al—SiC, Cu—W, and Cu—Mo. Also good.

本実施の形態では、配線部材23(23a、23b、23u、23v、23w)の材料として、Cu又はCu合金を用いているが、これに限定されるものではない。たとえば、Al、Al合金や、Al−SiC、Cu−W、Cu−Moなどの複合材料を用いてもよい。   In the present embodiment, Cu or Cu alloy is used as the material of the wiring member 23 (23a, 23b, 23u, 23v, 23w), but is not limited to this. For example, you may use Al, Al alloy, and composite materials, such as Al-SiC, Cu-W, and Cu-Mo.

本実施の形態では、配線部材(各平板部23a1、23b1、23u1、23v1、23w1)と、外部機器への端子(直流電源用端子23a2、23b2及び三相交流電源用端子23u2、23v2、23w2)とを1枚の金属板(本実施の形態では、Cu板又はCu合金板)によって構成しているが、配線部材と端子とを個別に設けて、両者間をAlワイヤー等によって接続してもよい。   In the present embodiment, wiring members (each flat plate portion 23a1, 23b1, 23u1, 23v1, 23w1) and terminals to external devices (DC power supply terminals 23a2, 23b2 and three-phase AC power supply terminals 23u2, 23v2, 23w2) Are configured by a single metal plate (in this embodiment, a Cu plate or a Cu alloy plate), but a wiring member and a terminal may be provided separately, and both may be connected by an Al wire or the like. Good.

上述のように、本実施の形態の電力変換部10においては、Pbフリー半田からなる半田層14と、絶縁樹脂層26とを備えている。一般に、Pbフリー半田には、以下のものがある。たとえば、Sn(液相点232℃)、Sn−3.5%Ag(液相点221℃)、Sn−3.0%Ag(液相点222℃)、Sn−3.5%Ag−0.55%Cu(液相点220℃)、Sn−3.0%Ag−0.5%Cu(液相点220℃)、Sn−1.5%Ag−0.85%Cu−2.0Bi(液相点223℃)、Sn−2.5%Ag−0.5%Cu−1.0Bi(液相点219℃)、Sn−5.8Bi(液相点138℃)、Sn−0.55%Cu(液相点226℃)、Sn−0.55%Cu−その他(液相点226℃)、Sn−0.55%Cu−0.3%Ag(液相点226℃)、Sn−5.0%Cu(液相点358℃)、Sn−3.0%Cu−0.3%Ag(液相点312℃)、Sn−3.5%Ag−0.5%Bi−3.0In(液相点216℃)、Sn−3.5%Ag−0.5%Bi−4.0In(液相点211℃)、Sn−3.5%Ag−0.5%Bi−8.0In(液相点208℃)、Sn−8.0%Zn−3.0%Bi(液相点197℃)等がある。本実施の形態では、液相点が250℃以下の低融点のPbフリー半田、たとえば、Sn−3.0%Ag−0.5%Cu(液相点220℃)を用いているが、これに限定されるものではない。ただし、Sn−5.0%Cu(液相点358℃)、Sn−3.0%Cu−0.3%Ag(液相点312℃)等の高融点のPbフリー半田(液相点が250℃を超えるもの)は除くものとする。   As described above, the power conversion unit 10 of the present embodiment includes the solder layer 14 made of Pb-free solder and the insulating resin layer 26. In general, Pb-free solder includes the following. For example, Sn (liquid phase point 232 ° C.), Sn-3.5% Ag (liquid phase point 221 ° C.), Sn-3.0% Ag (liquid phase point 222 ° C.), Sn-3.5% Ag-0 .55% Cu (liquid phase point 220 ° C.), Sn-3.0% Ag-0.5% Cu (liquid phase point 220 ° C.), Sn-1.5% Ag-0.85% Cu-2.0 Bi (Liquid phase point 223 ° C.), Sn-2.5% Ag-0.5% Cu-1.0 Bi (liquid phase point 219 ° C.), Sn-5.8 Bi (liquid phase point 138 ° C.), Sn-0. 55% Cu (liquid phase point 226 ° C.), Sn-0.55% Cu—others (liquid phase point 226 ° C.), Sn-0.55% Cu-0.3% Ag (liquid phase point 226 ° C.), Sn -5.0% Cu (liquidus point 358 ° C), Sn-3.0% Cu-0.3% Ag (liquidus point 312 ° C), Sn-3.5% Ag-0.5% Bi-3 .0In (Liquid phase point 16 ° C.), Sn-3.5% Ag-0.5% Bi-4.0In (liquid phase point 211 ° C.), Sn-3.5% Ag-0.5% Bi-8.0In (liquid phase point) 208 ° C.), Sn-8.0% Zn-3.0% Bi (liquid phase point 197 ° C.), and the like. In this embodiment, a low melting point Pb-free solder having a liquidus point of 250 ° C. or lower, for example, Sn-3.0% Ag-0.5% Cu (liquidus point 220 ° C.) is used. It is not limited to. However, high melting point Pb-free solder (liquid phase point is Sn-5.0% Cu (liquid phase point 358 ° C.), Sn-3.0% Cu-0.3% Ag (liquid phase point 312 ° C.), etc.) Excluding those exceeding 250 ° C).

絶縁樹脂層26には、本実施の形態では、金属やセラミクスの充填剤を含むエポキシ樹脂が用いられている。エポキシ樹脂の使用可能温度は、種類によって異なるが、250℃を超えるものを選択することは容易であり、本実施の形態では、Pbフリー半田の液相点よりも高いものを用いている。従って、電力変換部の組み立て工程において、絶縁樹脂層26を形成した後で、Pbフリー半田のリフロー工程を行うことが可能になる。たとえば、エポキシ樹脂に、アルミナ、シリカ、アルミニウム、窒化アルミニウムなどを充填したものを用いることができ、熱伝導率が3.0(W/m・K)以上であることが好ましく、5.0(W/m・K)以上であることがより好ましい。   In the present embodiment, an epoxy resin containing a metal or ceramic filler is used for the insulating resin layer 26. Although the usable temperature of the epoxy resin varies depending on the type, it is easy to select a temperature exceeding 250 ° C. In this embodiment, a temperature higher than the liquid phase point of Pb-free solder is used. Therefore, in the process of assembling the power conversion unit, it is possible to perform a reflow process of Pb-free solder after the insulating resin layer 26 is formed. For example, an epoxy resin filled with alumina, silica, aluminum, aluminum nitride, or the like can be used, and the thermal conductivity is preferably 3.0 (W / m · K) or more, and 5.0 ( W / m · K) or more is more preferable.

絶縁樹脂層26の厚みは、0.4mm以下であることが好ましく、0.2mm以下であることがより好ましい。絶縁樹脂層26の熱抵抗は、熱伝導率と厚みに依存して定まるが、厚みが薄いほど熱抵抗が小さくなる。従って、厚みが0.4mm以下であることにより、放熱性能が高くなることになる。   The thickness of the insulating resin layer 26 is preferably 0.4 mm or less, and more preferably 0.2 mm or less. The thermal resistance of the insulating resin layer 26 is determined depending on the thermal conductivity and thickness, but the thermal resistance decreases as the thickness decreases. Therefore, heat dissipation performance will become high because thickness is 0.4 mm or less.

また、電力変換部10に、パワーデバイスの動作を制御するための制御回路であるデバイス駆動回路16を搭載したプリント配線板33を組み込んでいるので、車内部の部材のコンパクト化を図ることができる。   Moreover, since the printed wiring board 33 which mounts the device drive circuit 16 which is a control circuit for controlling the operation | movement of a power device is integrated in the power converter 10, compactization of the member inside a vehicle can be achieved. .

また、配線部材のうち直流電源用配線23a、23bの平板部23a1、23b1と、直流電源用端子23a2、23b2とが共通の金属板で構成されていることにより、部品コストの削減とコネクタユニット5のサイズ縮小とを図ることができる。   Further, the flat plate portions 23a1, 23b1 of the DC power supply wires 23a, 23b and the DC power supply terminals 23a2, 23b2 of the wiring members are formed of a common metal plate, thereby reducing the component cost and the connector unit 5. Can be reduced in size.

また、配線部材のうち三相交流電源用配線部材23u、23v、23wの平板部23u1、23v1、23w1と、三相交流電源用端子23u2、23v2、23w2とが共通の金属板で構成されていることによっても、部品コストの削減とコネクタユニット5のサイズ縮小とを図ることができる。   Further, among the wiring members, the flat plate portions 23u1, 23v1, 23w1 of the three-phase AC power supply wiring members 23u, 23v, 23w and the three-phase AC power supply terminals 23u2, 23v2, 23w2 are formed of a common metal plate. As a result, it is possible to reduce the component cost and the size of the connector unit 5.

また、本実施の形態では、従来用いられていた2つの半田層に代えて、1つの半田層14と、樹脂接着剤からなる絶縁樹脂層26とを用いているので、工程の先後に応じて低融点のPbフリー半田と高融点のPbフリー半田とを用いる必要はなく、低融点のPbフリー半田だけで済むことになる。現在、Pbフリー半田として、比較的Cu組成比の高いPbフリー半田(たとえば液相点が300℃以上のSn−5.0%Cu、Sn−3.0%Cu−0.3%Ag)も開発されているが、確実な接続信頼性を有する高融点のPbフリー半田を得ることは困難である。一方、低融点のPbフリー半田としては、たとえば液相点が220℃のSn−3.0%Ag−0.5%Cu(JEITA推奨合金)などの接続信頼性の高いものが得られている。また、樹脂接着剤としては、使用可能温度が250℃を超えるエポキシ樹脂など、低融点のPbフリー半田の液相点よりも高温に耐えうるものは容易に得られる。従って、本実施の形態により、半田層14をPbフリー化して、接続信頼性を確保しつつ、Pbフリー化を図ることができるのである。   In this embodiment, since one solder layer 14 and the insulating resin layer 26 made of a resin adhesive are used in place of the two solder layers that have been conventionally used, depending on the process before and after the process. It is not necessary to use a low melting point Pb-free solder and a high melting point Pb free solder, and only a low melting point Pb free solder is required. Currently, Pb-free solder having a relatively high Cu composition ratio (for example, Sn-5.0% Cu having a liquidus point of 300 ° C. or higher, Sn-3.0% Cu-0.3% Ag) is also used as Pb-free solder Although being developed, it is difficult to obtain a high melting point Pb-free solder having reliable connection reliability. On the other hand, as the low melting point Pb-free solder, for example, a solder having a high connection reliability such as Sn-3.0% Ag-0.5% Cu (JEITA recommended alloy) having a liquidus point of 220 ° C. is obtained. . As the resin adhesive, an epoxy resin having a usable temperature exceeding 250 ° C. can easily be obtained that can withstand a higher temperature than the liquid phase point of the low melting point Pb-free solder. Therefore, according to the present embodiment, the solder layer 14 can be made Pb-free, and connection reliability can be ensured while ensuring the connection reliability.

ここで熱応力緩和導電部材について、図10を用いて説明する。配線部材23aは、第1の材料であるCuによって構成されており、熱応力緩和導電部材41の下地となる配線部材である。そして、熱応力緩和導電部材41は、上記第1の材料(Cu)と、第1の材料よりも熱膨張係数の小さい第2の材料(Si、Al、SiC、Si、SiO、AlN、W、Mo、Fe32NiCo(インバー合金)など)を含んでおり、コールドスプレー法を用いて形成されている。後述するように、コールドスプレー法を用いて形成された熱応力緩和導電部材28aは、比較的低温(数百℃)で形成される。また、コールドスプレー法を用いて形成された膜は、緻密であることが確認されている。そして、コールドスプレー法では、膜の堆積能率が大きく、製造コストも安価である。半導体チップ11の厚みは、0.3mm〜0.5mmであり、熱応力緩和導電部材の厚みは、約0.5mmであり、半田層14の厚みは約0.1mmであり、配線部材23a1の厚みは、約0.4mmであり、絶縁樹脂層26の厚みは約0.2mmであり、ヒートシンク21の平板部21aの厚みは約5mmであり、フィン部21bの縦方向の長さは約15mmであり、フィン部21bのピッチは約1.5mmであり、フィン部21bの横方向の厚みは約1.5mmである。 Here, the thermal stress relaxation conductive member will be described with reference to FIG. The wiring member 23 a is made of Cu, which is a first material, and is a wiring member that serves as a foundation for the thermal stress relaxation conductive member 41. The thermal stress relaxation conductive member 41 includes the first material (Cu) and a second material (Si, Al 2 O 3 , SiC, Si 3 N 4 , which has a smaller thermal expansion coefficient than the first material, SiO 2 , AlN, W, Mo, Fe 32 Ni 5 Co (Invar alloy), etc.), and is formed using a cold spray method. As will be described later, the thermal stress relaxation conductive member 28a formed by the cold spray method is formed at a relatively low temperature (several hundred degrees Celsius). In addition, it has been confirmed that the film formed using the cold spray method is dense. In the cold spray method, the deposition efficiency of the film is large, and the manufacturing cost is low. The thickness of the semiconductor chip 11 is 0.3 mm to 0.5 mm, the thickness of the thermal stress relaxation conductive member is about 0.5 mm, the thickness of the solder layer 14 is about 0.1 mm, and the wiring member 23a1 The thickness is about 0.4 mm, the thickness of the insulating resin layer 26 is about 0.2 mm, the thickness of the flat plate portion 21a of the heat sink 21 is about 5 mm, and the length of the fin portion 21b in the vertical direction is about 15 mm. The pitch of the fin portions 21b is about 1.5 mm, and the lateral thickness of the fin portions 21b is about 1.5 mm.

図11は、コールドスプレー法の概略を説明する断面図である。コールドスプレー装置100Aは、2つの原料供給管108A、108Bから投入される2種類の材料(粒子)を混合するミキサー(ホッパー)107と、圧縮空気を加熱するヒータ102と、粒子を吹き付けるためのガン103と、圧縮空気を供給する配管104、105とを備えている。そして、ガン103から約5〜30mm程度離れた位置に、基板が設置されている。なお、圧縮空気に代えて、ヘリウム、窒素などの圧縮ガスを用いてもよい。   FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining the outline of the cold spray method. The cold spray apparatus 100A includes a mixer (hopper) 107 that mixes two kinds of materials (particles) introduced from two raw material supply pipes 108A and 108B, a heater 102 that heats compressed air, and a gun for spraying the particles. 103 and pipes 104 and 105 for supplying compressed air. A substrate is installed at a position about 5 to 30 mm away from the gun 103. Instead of compressed air, a compressed gas such as helium or nitrogen may be used.

ミキサー107に、2つの原料供給管108A、108Bから、それぞれ第1の材料(Cu)と第2の材料(Si、Al、SiC、Si、SiO、AlN、W、Mo及びFe32NiCo(インバー合金)など)の各粒子群(粒径10〜40μm)が投入されると、ミキサー107内で混合された後、配管104から送り込まれる圧縮空気によってガン103に送られる。一方、配管105から送り込まれた圧縮空気はヒータ102で300〜500℃に熱されて、ガン103に送られる。そして、ガン103で加熱圧縮空気と各粒子群とが混ざり合った状態で、超音速流で噴射される。各粒子は、500m/s以上の高速で、基板に衝突し、粒子の運動エネルギーによって粒子が塑性変形し、からみ合った状態で結合されて、熱応力緩和導電部材41が形成される。ガン103は、基板に沿って、繰り返しスイープされる。各粒子の径は、0.1μm〜50μm、好ましくは10μm〜50μmである。
熱応力緩和導電部材41を堆積するための基板としては、配線部材23aとなるCu板を用い、その後、熱応力緩和導電部材41をCu板と共にパターニングした後、絶縁樹脂層26となる接着剤により、ヒートシンク21に貼り付けて、熱応力緩和導電部材41及び配線部材23aを形成する。なお、図9に示す構造においては、熱応力緩和導電部材41のうち、半田層を形成する必要のない領域は選択的エッチングなどによって削除されているが、この領域の熱応力緩和導電部材41をそのまま残しておいてもよい。また、メタルマスクを用いて熱応力緩和導電部材41をCu板上に形成し、エッチング工程を省略してもよい。
The first material (Cu) and the second material (Si, Al 2 O 3 , SiC, Si 3 N 4 , SiO 2 , AlN, W, Mo are respectively supplied to the mixer 107 from the two raw material supply pipes 108A and 108B. And Fe 32 Ni 5 Co (invar alloy), etc. (particle size 10 to 40 μm) are introduced, mixed in the mixer 107 and then sent to the gun 103 by compressed air fed from the pipe 104. It is done. On the other hand, the compressed air sent from the pipe 105 is heated to 300 to 500 ° C. by the heater 102 and sent to the gun 103. Then, in a state where the heated compressed air and each particle group are mixed with each other by the gun 103, the jet is injected in a supersonic flow. Each particle collides with the substrate at a high speed of 500 m / s or more, the particles are plastically deformed by the kinetic energy of the particles, and are joined in an entangled state to form the thermal stress relaxation conductive member 41. The gun 103 is repeatedly swept along the substrate. The diameter of each particle is 0.1 μm to 50 μm, preferably 10 μm to 50 μm.
As a substrate for depositing the thermal stress relaxation conductive member 41, a Cu plate that becomes the wiring member 23a is used. After that, the thermal stress relaxation conductive member 41 is patterned together with the Cu plate, and then an adhesive that becomes the insulating resin layer 26 is used. The thermal stress relaxation conductive member 41 and the wiring member 23a are formed by being attached to the heat sink 21. In the structure shown in FIG. 9, a region of the thermal stress relaxation conductive member 41 in which the solder layer is not required is deleted by selective etching or the like, but the thermal stress relaxation conductive member 41 in this region is removed. You may leave it as it is. Further, the thermal stress relaxation conductive member 41 may be formed on the Cu plate using a metal mask, and the etching process may be omitted.

なお、ヒートシンク21上に絶縁樹脂層26を介して配線部材23aを予め形成しておいて、配線部材23aの上に、直接溶射によって熱応力緩和導電部材41を形成してもよい。
また、ヒートシンク21上に絶縁樹脂層26を介して配線部材23aを予め形成しておく一方、適当な基板上に溶射法によって熱応力緩和導電部材41を形成し、その後、基板から熱応力緩和導電部材41を剥がして、配線部材23aに半田、ろう材を用いた接合を行なってもよい。
Alternatively, the wiring member 23a may be formed in advance on the heat sink 21 via the insulating resin layer 26, and the thermal stress relaxation conductive member 41 may be formed on the wiring member 23a by direct thermal spraying.
In addition, the wiring member 23a is previously formed on the heat sink 21 via the insulating resin layer 26, while the thermal stress relaxation conductive member 41 is formed on a suitable substrate by a thermal spraying method. The member 41 may be peeled off and the wiring member 23a may be joined using solder or brazing material.

本実施の形態によると、熱応力緩和導電部材41の熱膨張係数は、半導体チップ11と配線部材23aとの熱膨張係数の間にある値となる。従って、半導体チップ11と配線部材23との熱膨張係数差に起因する熱応力によって半田層14のクラックの発生を抑制することができる。そして、部材間(配線部材23a−熱応力緩和導電部材41間、及び、熱応力緩和導電部材41−半導体チップ11間)の接合部の信頼性を高く維持することができる。   According to the present embodiment, the thermal expansion coefficient of the thermal stress relaxation conductive member 41 is a value between the thermal expansion coefficients of the semiconductor chip 11 and the wiring member 23a. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the solder layer 14 due to the thermal stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor chip 11 and the wiring member 23. And the reliability of the junction part between members (between the wiring member 23a and the thermal stress relaxation conductive member 41 and between the thermal stress relaxation conductive member 41 and the semiconductor chip 11) can be maintained high.

特に、熱応力緩和導電部材41の形成工程で、コールドスプレー法を採用することにより、比較的低温で熱応力緩和導電部材を形成することができる。コールドスプレー法では、ヒータ102で300〜400℃に加熱された圧縮空気を用いるものの、空気の膨張によって急激に冷却されるので、ヒートシンク21に衝突する際には、室温〜100℃の低温になっているからである。従って、加工後に配線部材23aと熱応力緩和導電部材41との熱膨張係数差に起因する反りを小さく抑制することができる。そして、コールドスプレー法などの溶射法を用いて形成された膜は、緻密であることが確認されており、特に、コールドスプレー法では、膜の堆積能率が高く、製造コストも安価である。
また、複数の材料を複合化する場合、比重の差、融点の差、などが障害となって、不可能であったり、複合化できる範囲が限られる場合がほとんどである。それに対し、本実施の形態のごとく、溶射法を利用することにより、第1の材料及び第2の材料を含む熱応力緩和導電部材28を、ほぼ任意の組成範囲で容易に形成することができる。
In particular, by adopting a cold spray method in the process of forming the thermal stress relaxation conductive member 41, the thermal stress relaxation conductive member can be formed at a relatively low temperature. In the cold spray method, compressed air heated to 300 to 400 ° C. by the heater 102 is used. However, since it is rapidly cooled by the expansion of air, when it collides with the heat sink 21, it becomes a low temperature of room temperature to 100 ° C. Because. Accordingly, it is possible to suppress warping caused by the difference in thermal expansion coefficient between the wiring member 23a and the thermal stress relaxation conductive member 41 after processing. A film formed using a thermal spraying method such as the cold spray method has been confirmed to be dense. In particular, the cold spray method has a high film deposition efficiency and a low manufacturing cost.
Further, when a plurality of materials are combined, a difference in specific gravity, a difference in melting point, or the like becomes an obstacle, and in most cases, the range that can be combined is limited. On the other hand, as in the present embodiment, the thermal stress relaxation conductive member 28 including the first material and the second material can be easily formed in an almost arbitrary composition range by using the thermal spraying method. .

また、本実施の形態では、図11に示すコールドスプレーを行う際に、初回のスイープの際には、原料供給管108Bからの第2の材料の供給は少なく、熱応力緩和導電部材41の下端部における第2の材料の組成率は20体積%程度である。そして、2回目、3回目、…と、スイープ回数が進むにつれて、原料供給管108Bから供給される第2の材料の割合が増加し、最終のスイープ時には、原料供給管108Aからの第2の材料の供給量が増えて、熱応力緩和導電部材41の上端部における第2の材料の組成率を70体積%程度にしている。   Further, in the present embodiment, when the cold spray shown in FIG. 11 is performed, there is little supply of the second material from the raw material supply pipe 108B during the first sweep, and the lower end of the thermal stress relaxation conductive member 41 is reduced. The composition ratio of the second material in the part is about 20% by volume. Then, as the number of sweeps proceeds, such as the second time, the third time,..., The ratio of the second material supplied from the raw material supply pipe 108B increases. At the time of the final sweep, the second material from the raw material supply pipe 108A is increased. To increase the composition ratio of the second material at the upper end of the thermal stress relaxation conductive member 41 to about 70% by volume.

このような溶射方法により、半導体チップ11に近いほど第1の材料の組成率が大きく、配線部材23aに近いほど第2の材料の組成率が大きい熱応力緩和導電部材41の組成分布が実現する。このように、熱応力緩和導電部材41が、半導体チップ11に近いほど第1の材料の組成率が大きく、配線部材23aに近いほど第2の材料の組成率が大きい組成分布を有していることにより、熱応力緩和導電部材41と半導体チップ11との熱膨張係数差と、熱応力緩和導電部材41と配線部材23aとの界面における熱膨張係数差とを共に小さくできるので、より効果的に半田層14に加わる熱応力を低減することができ、半田層14のクラックの発生を確実に抑制することができる。また、配線部材23aから半導体チップ11に至る部材間の接合の信頼性を高めることができる。   By such a thermal spraying method, the composition distribution of the thermal stress relaxation conductive member 41 is realized such that the composition ratio of the first material increases as it is closer to the semiconductor chip 11 and the composition ratio of the second material increases as it is closer to the wiring member 23a. . Thus, the thermal stress relaxation conductive member 41 has a composition distribution in which the composition ratio of the first material is larger as it is closer to the semiconductor chip 11 and the composition ratio of the second material is larger as it is closer to the wiring member 23a. As a result, both the thermal expansion coefficient difference between the thermal stress relaxation conductive member 41 and the semiconductor chip 11 and the thermal expansion coefficient difference at the interface between the thermal stress relaxation conductive member 41 and the wiring member 23a can be reduced. The thermal stress applied to the solder layer 14 can be reduced, and the occurrence of cracks in the solder layer 14 can be reliably suppressed. Moreover, the reliability of joining between members extending from the wiring member 23a to the semiconductor chip 11 can be enhanced.

本実施の形態では、熱応力緩和導電部材41における第1の材料の平均組成率は、30〜80体積%である。30%体積以下の場合、Cu粉末同士のネットワークが弱くなり、結合力が低下し、熱応力緩和導電部材41の強度が確保できなくなるおそれがある。電気的な導通を確保するためには、第1の材料の局部的な最大組成率が30堆積%以上であることが好ましい。なお、初回のスイープの際には、原料供給管108Bからの第2の材料の供給をせずに、熱応力緩和導電部材41の下端部における第2の材料の組成率が0%であってもよい。ただし、熱応力緩和導電部材41全体における第2の材料の平均組成率を30〜80%の範囲に収めるようにすることが好ましい。   In the present embodiment, the average composition ratio of the first material in the thermal stress relaxation conductive member 41 is 30 to 80% by volume. If the volume is 30% or less, the network between the Cu powders becomes weak, the bonding force decreases, and the strength of the thermal stress relaxation conductive member 41 may not be ensured. In order to ensure electrical continuity, it is preferable that the local maximum composition ratio of the first material is 30 deposition% or more. In the first sweep, the composition ratio of the second material at the lower end portion of the thermal stress relaxation conductive member 41 is 0% without supplying the second material from the raw material supply pipe 108B. Also good. However, it is preferable to keep the average composition ratio of the second material in the entire thermal stress relaxation conductive member 41 in the range of 30 to 80%.

なお、熱応力緩和導電部材41における組成分布が、必ずしも本実施の形態のようになっている必要はない。たとえば、Cuと第2の材料との組成比が1:1の均一組成であっても、第2の材料の熱膨張係数がCuの熱膨張係数(17ppm/K)よりも小さければ、Cuの熱膨張係数と、Si、SiC等の半導体チップ11を構成する各材料の熱膨張係数(3〜6ppm/K)の間の値になって、半田層14に加わる熱膨張係数差に起因する熱応力を緩和することができる。   The composition distribution in the thermal stress relaxation conductive member 41 does not necessarily have to be as in the present embodiment. For example, even if the composition ratio of Cu and the second material is a uniform composition of 1: 1, if the thermal expansion coefficient of the second material is smaller than the thermal expansion coefficient (17 ppm / K) of Cu, The heat caused by the difference between the thermal expansion coefficient and the thermal expansion coefficient applied to the solder layer 14 is a value between the thermal expansion coefficient and the thermal expansion coefficient (3 to 6 ppm / K) of each material constituting the semiconductor chip 11 such as Si or SiC. Stress can be relaxed.

第1の材料がCu又はCu合金で、第2の材料がSi、Al、SiC、Si、SiO、AlN、W、Mo、Fe32NiCo(インバー合金)などであることにより、以下のような顕著な効果を発揮することができる。 The first material is Cu or Cu alloy, the second material is Si, Al 2 O 3 , SiC, Si 3 N 4 , SiO 2 , AlN, W, Mo, Fe 32 Ni 5 Co (Invar alloy), etc. As a result, the following remarkable effects can be exhibited.

図15は、Cuに第2の材料(Al、SiC、SiO、AlN、W、Mo、Fe32NiCo(インバー合金))を添加したときの、添加量(Vol%)に対する熱膨張係数の変化を示すグラフである。図15に示すように、第2の材料の添加量が増すほど、熱応力緩和導電部材41の熱膨張係数は小さくなる。そして、第2の材料の添加量が20%以上である場合には、熱応力緩和導電部材41の熱膨張係数は、15ppm/K以下である。 FIG. 15 shows the amount of addition (Vol%) when a second material (Al 2 O 3 , SiC, SiO 2 , AlN, W, Mo, Fe 32 Ni 5 Co (Invar alloy)) is added to Cu. It is a graph which shows the change of a thermal expansion coefficient. As shown in FIG. 15, the thermal expansion coefficient of the thermal stress relaxation conductive member 41 decreases as the amount of the second material added increases. When the addition amount of the second material is 20% or more, the thermal expansion coefficient of the thermal stress relaxation conductive member 41 is 15 ppm / K or less.

図16は、Cuに第2の材料(Al、SiC、SiO、AlN、W、Mo、Fe32NiCo(インバー合金))を添加したときの、添加量(Vol%)に対する熱伝導率の変化を示すグラフである。図16に示すように、第2の材料の添加量が増すほど、熱伝導率は小さくなるが、第2の材料の添加量が70%以下であれば、熱伝導率は100W/m・K以上と、十分大きな値が得られる。
なお、図17は、第1及び第2の材料の各種特性を表にして示す図である。
FIG. 16 shows the amount of addition (Vol%) when a second material (Al 2 O 3 , SiC, SiO 2 , AlN, W, Mo, Fe 32 Ni 5 Co (Invar alloy)) is added to Cu. It is a graph which shows the change of thermal conductivity. As shown in FIG. 16, the thermal conductivity decreases as the addition amount of the second material increases. However, if the addition amount of the second material is 70% or less, the thermal conductivity is 100 W / m · K. A sufficiently large value can be obtained as described above.
FIG. 17 is a table showing various characteristics of the first and second materials.

特に、熱応力緩和導電部材41の熱膨張係数が、10ppm/K以下であることにより、半導体チップ11との熱膨張係数差をより小さくできる点で、好ましい。   In particular, it is preferable that the thermal expansion coefficient of the thermal stress relaxation conductive member 41 is 10 ppm / K or less because the difference in thermal expansion coefficient from the semiconductor chip 11 can be further reduced.

一方、配線部材23aをCu、Cu合金、Al又はAl合金によって構成することにより、電気抵抗及び熱伝導率を特に小さくできるので、配線部材としての導電機能と放熱機能とが特に高くなる。従って、本実施の形態により、電力変換部10の総合的な性能を特に高めつつ、熱応力の低減により、部材間の接合の信頼性を高く維持することができる。ただし、本発明の配線部材23aの構成材料は、必ずしもCu、Cu合金、Al又はAl合金に限定されるものではない。   On the other hand, when the wiring member 23a is made of Cu, Cu alloy, Al, or Al alloy, the electrical resistance and the thermal conductivity can be particularly reduced, so that the conductive function and the heat dissipation function as the wiring member are particularly enhanced. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to maintain high reliability of joining between members by reducing thermal stress while particularly improving the overall performance of the power conversion unit 10. However, the constituent material of the wiring member 23a of the present invention is not necessarily limited to Cu, Cu alloy, Al, or Al alloy.

また、熱応力緩和導電部材41は、半導体チップ11の直下方に位置する領域を含んでいればよく、配線部材23a上に広く形成されている必要はない。   Further, the thermal stress relaxation conductive member 41 only needs to include a region located directly below the semiconductor chip 11 and does not need to be widely formed on the wiring member 23a.

さらに配線部材23aを形成する別の溶射法として、HVAF(High Velocity Aero Fuel)法を用いることができる。図12は、HVAF法の概略を説明する断面図である。HVAF装置100Bは、2つの原料供給管108A、108Bから投入される2種類の材料(粒子)を混合するミキサー(ホッパー)107と、圧縮空気及び可燃性ガスを加熱するヒータ102と、粒子を吹き付けるためのガン103と、圧縮空気を供給する配管104、105と、可燃性ガス(プロパンガスなど)を供給するガス管106とを備えている。そして、ガン103から約5〜30mm程度離れた位置に、基板が設置されている。   Furthermore, as another thermal spraying method for forming the wiring member 23a, an HVAF (High Velocity Aero Fuel) method can be used. FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining the outline of the HVAF method. The HVAF apparatus 100B sprays particles by a mixer (hopper) 107 that mixes two kinds of materials (particles) introduced from two raw material supply pipes 108A and 108B, a heater 102 that heats compressed air and combustible gas, and particles. For this purpose, a pipe 104 and 105 for supplying compressed air, and a gas pipe 106 for supplying a combustible gas (such as propane gas). A substrate is installed at a position about 5 to 30 mm away from the gun 103.

ミキサー107に、2つの原料供給管108A、108Bから、それぞれ第1の材料(Cu)と第2の材料(Al、SiC、SiO、AlN、W、Mo、Fe32NiCo(インバー合金))の各粒子群(粒径10〜40μm)が投入されると、ミキサー107内で混合された後、配管104から送り込まれる圧縮空気によってガン103に送られる。一方、配管105、ガス管106から送り込まれた圧縮空気及び可燃性ガスは、点火プラグ109で燃焼が促進され、ガン103に送られる。そして、ガン103で燃焼ガス、圧縮空気及び各粒子群が混ざり合った状態で、フレームとともに、超音速流で噴射される。各粒子は、コールドスプレー法とほぼ同じ温度(300〜500℃)かつ、より高速(600〜800m/s)で、基板に衝突し、粒子の運動エネルギーによって粒子が塑性変形して、からみ合った状態で結合されて、熱応力緩和導電部材41が形成される。粒子の粒径は、10〜40μmである。 The first material (Cu) and the second material (Al 2 O 3 , SiC, SiO 2 , AlN, W, Mo, Fe 32 Ni 5 Co (from the two raw material supply pipes 108A and 108B) are supplied to the mixer 107, respectively. When each particle group (particle size: 10 to 40 μm) of Invar alloy) is introduced, it is mixed in the mixer 107 and then sent to the gun 103 by compressed air sent from the pipe 104. On the other hand, the compressed air and the combustible gas sent from the pipe 105 and the gas pipe 106 are accelerated by the ignition plug 109 and sent to the gun 103. Then, in a state where the combustion gas, compressed air, and each particle group are mixed with each other by the gun 103, the gun 103 and the flame are injected in supersonic flow. Each particle collided with the substrate at approximately the same temperature (300 to 500 ° C.) and higher speed (600 to 800 m / s) as in the cold spray method, and the particles were entangled by plastic deformation due to the kinetic energy of the particles. The thermal stress relaxation conductive member 41 is formed by being coupled in a state. The particle size of the particles is 10 to 40 μm.

また、HVOF(High Velocity Oxigen Fuel)法を用いた場合は、供給管104、105から酸素が供給される点を除いては、図4に示す通りの装置を用いる。その場合、フレーム速度で2000m/s以上、粒子速度で750m/sが達成される。   In the case of using the HVOF (High Velocity Oxygen Fuel) method, an apparatus as shown in FIG. 4 is used except that oxygen is supplied from the supply pipes 104 and 105. In that case, a frame speed of 2000 m / s or more and a particle speed of 750 m / s are achieved.

図13は、AD(Aerosol Deposition)法の概略を説明する断面図である。真空ポンプが付設された成膜室111内に、ワークホルダー112と、基板113と、メタルマスク115と、ノズル116とが配置されている。また、エアロゾル化室118には、原料供給管119Aから第1の材料(Cu)の粒子群が供給され、原料供給管119Bから第2の材料(Al、SiC、SiO、AlN、W、Mo、Fe32NiCo(インバー合金))の粒子群が供給され、エアロゾル化室118内で各粒子が混合される。各粒子は、空気、He、Ar、窒素などの圧縮ガスボンベから供給されるガス流に乗って、連絡配管117からノズル116に運ばれ、高速で噴射される。そして、基板113上に、第1の材料と第2の材料とを含む熱応力緩和導電部材41が堆積される。成膜が終了すると、熱応力緩和導電部材41を基板113から剥がして、配線部材23aに接合させることにより、図10に示す構造が形成される。 FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining the outline of the AD (Aerosol Deposition) method. A work holder 112, a substrate 113, a metal mask 115, and a nozzle 116 are disposed in a film forming chamber 111 provided with a vacuum pump. The aerosol generation chamber 118 is supplied with a particle group of the first material (Cu) from the raw material supply pipe 119A, and from the raw material supply pipe 119B to the second material (Al 2 O 3 , SiC, SiO 2 , AlN, A group of particles of W, Mo, Fe 32 Ni 5 Co (Invar alloy)) is supplied, and the particles are mixed in the aerosol chamber 118. Each particle rides on a gas flow supplied from a compressed gas cylinder such as air, He, Ar, or nitrogen, is carried from the connecting pipe 117 to the nozzle 116, and is ejected at a high speed. Then, the thermal stress relaxation conductive member 41 including the first material and the second material is deposited on the substrate 113. When the film formation is completed, the thermal stress relaxation conductive member 41 is peeled off from the substrate 113 and bonded to the wiring member 23a, thereby forming the structure shown in FIG.

この方法では、コールドスプレー法と同様に、室温程度の低温で成膜が行われる。粒子の速度は200〜400m/s、粒子の粒径は0.03μm〜0.1μmであり、より緻密な粒子を用いることができる。   In this method, as in the cold spray method, the film is formed at a low temperature of about room temperature. The particle speed is 200 to 400 m / s, and the particle diameter is 0.03 μm to 0.1 μm, so that finer particles can be used.

形成される複合材料膜の厚みを比較すると、コールドスプレー法、HVAF法、HVOF法では、数十μm〜数mmであるが、AD法では、数μm〜数十μmである。本発明の電力変換部においては、応力緩和できる数十μm程度かそれ以上の厚みを有することが重要であり、コールドスプレー法、HVAF法、又はHVOF法を用いることが好ましい。   Comparing the thickness of the composite material film to be formed, it is several tens μm to several mm in the cold spray method, HVAF method, and HVOF method, but several μm to several tens μm in the AD method. In the power conversion unit of the present invention, it is important to have a thickness of several tens of μm or more that can relieve stress, and it is preferable to use a cold spray method, an HVAF method, or an HVOF method.

(変形例)
図14は、上記実施の形態1の製造方法の変形例を説明する図である。上記実施の形態1では、第1の材料の粒子群と、第2の材料の粒子群とを混合してから、1つのノズルから各粒子を噴射したが、本変形例では、個別に各材料の粒子群を噴射する。すなわち、図14に示すように、ノズルAから第1の材料(Cu)の粒子群を噴射し、ノズルBから第2の材料(Si、Al、SiC、Si、SiO、AlN、W、Mo、Fe32NiCo(インバー合金)など)の粒子群を噴射して、基板上に、第1の材料及び第2の材料を含む熱応力緩和導電部材41を堆積していく。ノズルA、Bは、コールドスプレー法、HVAF法、HVOF法又はAD法で使用されるノズルである。
(Modification)
FIG. 14 is a diagram for explaining a modification of the manufacturing method of the first embodiment. In the first embodiment, the first material particle group and the second material particle group are mixed, and then each particle is ejected from one nozzle. The particle group is sprayed. That is, as shown in FIG. 14, a particle group of the first material (Cu) is ejected from the nozzle A, and the second material (Si, Al 2 O 3 , SiC, Si 3 N 4 , SiO 2 is ejected from the nozzle B. , AlN, W, Mo, Fe 32 Ni 5 Co (Invar alloy), etc.) are ejected to deposit a thermal stress relaxation conductive member 41 including the first material and the second material on the substrate. To go. The nozzles A and B are nozzles used in the cold spray method, the HVAF method, the HVOF method, or the AD method.

本実施の形態によると、直流電源用端子23a2、23b2と三相交流用電源端子23u2、23v2、23w2との間に、直流電力を三相交流電力に変換するためのインバータとして機能する電力変換部10を一体化したコネクタユニット5を設け、コネクタユニット5の一部(本実施の形態では、放熱構造体であるヒートシンク21)をモータハウジング本体60に連結可能な構成としている。そのため、従来のインバータとコネクタが離れているものに比べて、直流電源を生成するバッテリ6、コンバータ7と、電力変換部10との間は、三相交流電源用配線に代えて直流電源用配線を介設すれば済み、大電力用の配線の使用量の低減により部品コストの削減を図ることができる。
また、コネクタと一体化された電力変換部において、半導体チップと配線部材の間に、熱応力が緩和される熱応力緩和導電部材を溶射法により作製し設けることで、コネクタがモータに連結された実使用環境下でも電気的及び熱的な接続信頼性が高いコネクタユニットを比較的安価に提供することができる。
According to the present embodiment, a power converter that functions as an inverter for converting DC power into three-phase AC power between DC power terminals 23a2, 23b2 and three-phase AC power terminals 23u2, 23v2, 23w2. 10 is provided so that a part of the connector unit 5 (in this embodiment, the heat sink 21 as a heat dissipation structure) can be connected to the motor housing body 60. For this reason, the DC power supply wiring is replaced with the three-phase AC power supply wiring between the battery 6, the converter 7 and the power conversion unit 10 that generate the DC power supply, as compared with the conventional inverter and the connector separated from each other. Therefore, the cost of parts can be reduced by reducing the amount of high-power wiring used.
In addition, in the power conversion unit integrated with the connector, the connector is connected to the motor by producing and providing a thermal stress relaxation conductive member that reduces thermal stress between the semiconductor chip and the wiring member by a thermal spraying method. A connector unit having high electrical and thermal connection reliability even in an actual usage environment can be provided at a relatively low cost.

(実施の形態2)
図18は、実施の形態2に係る電力変換部の、図7に示すIV−IV線相当の断面における断面図である。図19は、実施の形態1に係る電力変換部の主要部を拡大して示す断面図である。同図において、実施の形態1と同じ構成を有する部材については、実施の形態1と同じ符号を付して、その説明を省略する。
(Embodiment 2)
18 is a cross-sectional view of the power conversion unit according to the second embodiment, taken along the line IV-IV shown in FIG. FIG. 19 is an enlarged cross-sectional view illustrating a main part of the power conversion unit according to the first embodiment. In the figure, members having the same configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and description thereof is omitted.

本実施の形態では、ヒートシンク21上に形成された熱応力緩和伝熱部材42が形成され、その上に絶縁樹脂層26を介して配線部材23a1、23b1、23w1が設置されている。   In the present embodiment, the thermal stress relaxation heat transfer member 42 formed on the heat sink 21 is formed, and the wiring members 23a1, 23b1, 23w1 are installed on the insulating resin layer 26 thereon.

ここで熱応力緩和伝熱部材について、図19を用いて説明する。本実施の形態では、熱応力緩和伝熱部材42は、上記第1の材料(Cu又はCu合金)と、第2の材料(Al又はAl合金)とを含んでおり、前述したコールドスプレー法を用いて形成されている。   Here, the thermal stress relaxation heat transfer member will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the thermal stress relaxation heat transfer member 42 includes the first material (Cu or Cu alloy) and the second material (Al or Al alloy), and the above-described cold spray method is used. It is formed using.

そして、本実施の形態では、熱応力緩和伝熱部材42は、下端部では第1の材料(Cu又はCu合金A)の組成率がほぼ100%であり、下端部から上端部に向かって、徐々に第2の材料(l又はAl合金)の組成率が大きくなって、上端部では、第2の材料の組成率ほぼ100%である。   In the present embodiment, the thermal stress relaxation heat transfer member 42 has a composition ratio of the first material (Cu or Cu alloy A) of approximately 100% at the lower end, and from the lower end toward the upper end. The composition ratio of the second material (l or Al alloy) gradually increases, and the composition ratio of the second material is almost 100% at the upper end.

熱応力緩和伝熱部材42における組成分布が、必ずしも本実施の形態のようになっている必要はない。たとえば、Cu、Alの組成比が1:1の均一組成であっても、熱膨張係数がCuの熱膨張係数(17ppm/K)とAlの膨張率(23ppm/K)との中間の値になるので、配線部材23a1とヒートシンク21との熱膨張係数差に起因する熱応力を緩和することができる。   The composition distribution in the thermal stress relaxation heat transfer member 42 does not necessarily have to be as in the present embodiment. For example, even if the composition ratio of Cu and Al is 1: 1, the coefficient of thermal expansion is an intermediate value between the coefficient of thermal expansion of Cu (17 ppm / K) and the coefficient of expansion of Al (23 ppm / K). Therefore, the thermal stress resulting from the difference in thermal expansion coefficient between the wiring member 23a1 and the heat sink 21 can be relaxed.

すなわち、本実施の形態では、第1の材料(Cu又はCu合金)及び第2の材料(Al又はAl合金)を含む熱応力緩和伝熱部材28の熱膨張係数は、第1の材料からなる配線部材23a1と、第2の材料からなるヒートシンク21との熱膨張係数の中間的な値になる。従って、配線部材23a1とヒートシンク21との熱膨張係数差に起因する熱応力を緩和することができ、部材間(ヒートシンク21−溶射熱応力緩和伝熱部材28間、及び、熱応力緩和伝熱部材42−絶縁樹脂層26−配線部材23間)の接合部の信頼性を高く維持することができる。   That is, in the present embodiment, the thermal expansion coefficient of the thermal stress relaxation heat transfer member 28 including the first material (Cu or Cu alloy) and the second material (Al or Al alloy) is made of the first material. This is an intermediate value of the thermal expansion coefficient between the wiring member 23a1 and the heat sink 21 made of the second material. Therefore, the thermal stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between the wiring member 23a1 and the heat sink 21 can be relaxed, and between the members (between the heat sink 21 and the thermal spray thermal stress relaxation heat transfer member 28 and the thermal stress relaxation heat transfer member). 42-between the insulating resin layer 26 and the wiring member 23), the reliability of the joint portion can be maintained high.

ただし、熱応力緩和伝熱部材42は、必ずしも2つの材料によって形成されている必要はなく、複数の材料の溶射によって形成されていればよい。複数の材料を含めることにより、熱膨張係数の調整が容易となる。
また、熱応力緩和伝熱部材42は、必ずしも、ヒートシンク21の主成分や、配線部材23a1の主成分を含んでいる必要はなく、複数の材料を混合することによって、平均的な熱膨張係数がヒートシンク21と配線部材23a1との各熱膨張係数の間の値であればよい。これにより、熱膨張係数差に起因する熱応力を低減することができるからである。
However, the thermal stress relaxation heat transfer member 42 is not necessarily formed of two materials, and may be formed by thermal spraying of a plurality of materials. By including a plurality of materials, the thermal expansion coefficient can be easily adjusted.
Further, the thermal stress relaxation heat transfer member 42 does not necessarily include the main component of the heat sink 21 and the main component of the wiring member 23a1, and an average thermal expansion coefficient can be obtained by mixing a plurality of materials. Any value between the thermal expansion coefficients of the heat sink 21 and the wiring member 23a1 may be used. This is because the thermal stress due to the difference in thermal expansion coefficient can be reduced.

第1の材料は、配線部材23a1の主成分(本実施の形態ではCu)、及び、ヒートシンク21の主成分(本実施の形態ではAl)から選ばれた1の材料であることが好ましい。その場合には、比較的容易に熱膨張係数を焼成することが容易となる。たとえば、第1の材料がCu(配線部材23a1の主成分)である場合、Cuの粒子群と、熱膨張係数がCuよりも大きい他の材料の粒子群とを溶射することで、熱応力緩和伝熱部材42の熱膨張係数をヒートシンク21と配線部材23a1との中間の値に調整することが容易である。また、第1の材料がAl(ヒートシンク21の主成分)である場合には、Alの粒子群と、SiO、Alなど、Alよりも熱膨張係数が小さい材料の粒子群とを溶射することで、熱応力緩和伝熱部材42の熱膨張係数をヒートシンク21と配線部材23a1との中間の値に調整することが容易である。 The first material is preferably one material selected from the main component (Cu in the present embodiment) of the wiring member 23a1 and the main component (Al in the present embodiment) of the heat sink 21. In that case, it becomes easy to fire the thermal expansion coefficient relatively easily. For example, when the first material is Cu (the main component of the wiring member 23a1), thermal stress relaxation is achieved by thermal spraying a group of Cu particles and a group of other materials having a thermal expansion coefficient larger than that of Cu. It is easy to adjust the thermal expansion coefficient of the heat transfer member 42 to an intermediate value between the heat sink 21 and the wiring member 23a1. When the first material is Al (the main component of the heat sink 21), a group of Al particles and a group of particles having a smaller thermal expansion coefficient than Al, such as SiO 2 and Al 2 O 3 , are used. By thermal spraying, it is easy to adjust the thermal expansion coefficient of the thermal stress relaxation heat transfer member 42 to an intermediate value between the heat sink 21 and the wiring member 23a1.

そして、第1の材料がCu(配線部材23a1の主成分)である場合には、配線部材23a1に近いほど熱応力緩和伝熱部材42のCuの組成率を大きくすることで、熱応力緩和伝熱部材42−配線部材23a1間の熱膨張係数差を小さくでき、熱応力を低減させることができる。また、第1の材料がAl(ヒートシンク21の主成分)である場合には、ヒートシンク21に近いほど熱応力緩和伝熱部材42のAlの組成率を大きくすることにより、熱応力緩和伝熱部材42−ヒートシンク21間の熱膨張係数差を小さくでき、熱応力を低減させることができる。   When the first material is Cu (the main component of the wiring member 23a1), the closer to the wiring member 23a1, the larger the Cu composition ratio of the thermal stress relaxation heat transfer member 42, so that the thermal stress relaxation transfer is increased. The difference in thermal expansion coefficient between the thermal member 42 and the wiring member 23a1 can be reduced, and the thermal stress can be reduced. When the first material is Al (the main component of the heat sink 21), the thermal stress relaxation heat transfer member is increased by increasing the Al composition ratio of the thermal stress relaxation heat transfer member 42 closer to the heat sink 21. The difference in thermal expansion coefficient between 42 and the heat sink 21 can be reduced, and the thermal stress can be reduced.

特に、熱応力緩和伝熱部材42が、配線部材23a1に近いほど第1の材料の組成率が大きく、ヒートシンク21であるに近いほど第2の材料の組成率が大きい組成分布を有していることにより、配線部材23a1とヒートシンク21との熱膨張係数差をほとんど吸収できるので、接合部の信頼性がとくに向上する。   In particular, the thermal stress relaxation heat transfer member 42 has a composition distribution in which the composition ratio of the first material is larger as it is closer to the wiring member 23 a 1 and the composition ratio of the second material is larger as it is closer to the heat sink 21. As a result, the difference in thermal expansion coefficient between the wiring member 23a1 and the heat sink 21 can be almost absorbed, so that the reliability of the joint is particularly improved.

第1の材料がCu又はCu合金で、第2の材料がAl又はAl合金の組み合わせに本発明を適用することにより、以下のような顕著な効果を発揮することができる。   By applying the present invention to a combination of the first material being Cu or Cu alloy and the second material being Al or Al alloy, the following remarkable effects can be exhibited.

一般の融解金属を混合して合金化する場合、AlのCuへの最大固溶度は10%前後であり(アルミニウム青銅)、それ以上Alを添加しても、実用合金を得ることは困難であるが、溶射法を利用することにより、溶射熱応力緩和伝熱部材28を、ほぼ任意の組成範囲で容易に形成することができる。
そして、ヒートシンク21がAl又はAl合金によって構成されていることにより、ダイカスト成形や押し出し成形によって微細ピッチのフィンを容易に形成しうるので、ヒートシンクの放熱機能が特に高くなる。一方、配線部材23a1をCu又はCu合金によって構成することにより、電気抵抗を特に小さくできるので、配線部材としての導電機能が特に高くなる。従って、本実施の形態により、ヒートシンク21と配線部材23a1との総合的な機能を特に高めつつ、熱応力の低減により、部材間の接合の信頼性を高く維持することができる。
ただし、本発明の熱応力緩和伝熱部材は、必ずしもAl又はAl合金と、Cu又はCu合金との複合材料によって構成されている必要はない。
When alloying by mixing general molten metals, the maximum solid solubility of Al in Cu is around 10% (aluminum bronze), and it is difficult to obtain a practical alloy even if more Al is added. However, by using a thermal spraying method, the thermal spray thermal stress relaxation heat transfer member 28 can be easily formed in an almost arbitrary composition range.
Since the heat sink 21 is made of Al or an Al alloy, fins with fine pitch can be easily formed by die casting or extrusion, so that the heat dissipation function of the heat sink is particularly enhanced. On the other hand, when the wiring member 23a1 is made of Cu or a Cu alloy, the electrical resistance can be particularly reduced, so that the conductive function as the wiring member is particularly enhanced. Therefore, according to the present embodiment, the overall function of the heat sink 21 and the wiring member 23a1 can be particularly enhanced, and the reliability of bonding between the members can be maintained high by reducing the thermal stress.
However, the thermal stress relaxation heat transfer member of the present invention does not necessarily need to be composed of a composite material of Al or Al alloy and Cu or Cu alloy.

また、熱応力緩和伝熱部材42は上述した通り、HVAF法、HVOF法、AD法によっても同様に形成でき、熱応力の低減により、部材間の接合の信頼性の高い電力変換部が一体化されたコネクタユニットを提供することができる。   Further, as described above, the thermal stress relaxation heat transfer member 42 can be similarly formed by the HVAF method, the HVOF method, and the AD method, and the power conversion unit with high reliability of bonding between the members is integrated by reducing the thermal stress. Connector units can be provided.

(他の実施の形態)
上記実施の形態では、コネクタユニットの一部をモータハウジングに連結させた構造について開示したが、本発明は、モータだけでなく、コネクタユニットの一部を発電機のハウジングに連結させた構造にも適用することができる。つまり、回転電機や回転電機のハウジングにも適用することができる。
(Other embodiments)
In the above embodiment, a structure in which a part of the connector unit is connected to the motor housing has been disclosed. Can be applied. That is, the present invention can also be applied to a rotating electrical machine and a housing of the rotating electrical machine.

本発明の電力変換部に配置される半導体素子は、ワイドバンドギャップ半導体(SiC、GaNなど)を用いたパワーデバイスでもよいし、Siを用いたパワーデバイスでもよい。   The semiconductor element disposed in the power conversion unit of the present invention may be a power device using a wide band gap semiconductor (SiC, GaN, etc.) or a power device using Si.

上記実施の形態では、電力変換部がIGBT及びダイオードを組み合わせたインバータであったが、本発明の電力変換部は、MOSFET用いたインバータであってもよい。   In the said embodiment, although the power conversion part was an inverter which combined IGBT and a diode, the inverter using MOSFET may be sufficient as the power conversion part of this invention.

上記実施の形態では、放熱構造体はヒートシンク21だけによって構成されていたが、放熱構造体は、ヒートシンクと他の部材とを有するものであってもよい。そして、ヒートシンク以外の他の部材、あるいは、放熱構造体以外の他の部材が回転電機のハウジングに連結されていてもよい。   In the said embodiment, although the heat radiating structure was comprised only by the heat sink 21, the heat radiating structure may have a heat sink and another member. A member other than the heat sink or a member other than the heat dissipation structure may be coupled to the housing of the rotating electrical machine.

上記開示された本発明の実施の形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。   The structure of the embodiment of the present invention disclosed above is merely an example, and the scope of the present invention is not limited to the scope of these descriptions. The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.

本発明のコネクタユニット、回転電機のハウジング、及び回転電機は、ハイブリッド車、電気自動車、冷凍装置のコンプレッサなどのモータや、発電機に利用することができる。   The connector unit, the housing of the rotating electrical machine, and the rotating electrical machine of the present invention can be used for a motor such as a hybrid vehicle, an electric vehicle, a compressor of a refrigeration apparatus, or a generator.

実施の形態1に係るハイブリッド車の車体内部の電気系統の構成を概略的に示すブロック図である。1 is a block diagram schematically showing a configuration of an electric system inside a vehicle body of a hybrid vehicle according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1におけるバッテリからモータまでの回路構成を示す電気回路図である。FIG. 3 is an electric circuit diagram showing a circuit configuration from the battery to the motor in the first embodiment. モータの一部を破断して示す斜視図である。It is a perspective view which fractures | ruptures and shows a part of motor. モータの一部及びコネクタユニットの断面図である。It is sectional drawing of a part of motor and a connector unit. コネクタユニットを主面側から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the connector unit from the main surface side. コネクタユニットを裏面側から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the connector unit from the back side. ヒートシンク上の配線部材以外の各層を透視して示す斜視図である。It is a perspective view seeing through each layer other than the wiring member on a heat sink. ヒートシンク上の各層を分離して表示する斜視図である。It is a perspective view which isolate | separates and displays each layer on a heat sink. 実施の形態1に係るコネクタユニットの、図7に示すIV−IV線における断面図である。It is sectional drawing in the IV-IV line shown in FIG. 7 of the connector unit which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係るコネクタユニットの主要部の拡大断面図である。3 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the connector unit according to Embodiment 1. FIG. コールドスプレー法の概略を説明する図である。It is a figure explaining the outline of the cold spray method. HVAF法(HVOF法)の概略を説明する図である。It is a figure explaining the outline of HVAF method (HVOF method). AD法の概略を説明する図である。It is a figure explaining the outline of AD method. 実施の形態の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of embodiment. Cuに第2の材料を添加したときの、添加量(体積%)に対する熱膨張係数の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the thermal expansion coefficient with respect to addition amount (volume%) when adding a 2nd material to Cu. Cuに第2の材料を添加したときの、添加量(体積%)に対する熱伝導率の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the heat conductivity with respect to addition amount (volume%) when the 2nd material is added to Cu. 第1及び第2の材料の各種特性を表にして示す図である。It is a figure which shows the various characteristics of a 1st and 2nd material by a table | surface. 実施の形態2に係るコネクタユニットの、図7に示すIV−IV線における断面図である。It is sectional drawing in the IV-IV line shown in FIG. 7 of the connector unit which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係るコネクタユニットの主要部の拡大断面図である。6 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a connector unit according to Embodiment 2. FIG. 従来のハイブリッド車の電気系統図の例を示すブロック回路図である。It is a block circuit diagram which shows the example of the electric system diagram of the conventional hybrid vehicle.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン
2 ラジエータ
3 モータ
5 コネクタユニット
6 バッテリ
7 コンバータ
8 直流電源用配線8
10 電力変換部
11a IGBTチップ
11b ダイオードチップ
12 上面電極
13 下面電極
14 半田層
16 デバイス駆動回路
17 制御信号用配線
18 大電流用配線
21 ヒートシンク
21a 平板部
21b フィン部
21c 第1開口部
21d 第2開口部
23 配線部材
23a 直流電源用配線部材
23b 直流電源用配線部材
23a1 平板部
23b1 平板部
23a2 直流電源用端子
23b2 直流電源用端子
23u 三相交流電源用配線部材
23v 三相交流電源用配線部材
23w 三相交流電源用配線部材
23u1 平板部
23v1 平板部
23w1 平板部
23u2 三相交流電源用端子
23v2 三相交流電源用端子
23w2 三相交流電源用端子
26 絶縁樹脂層
26a 第1開口部
26b 第2開口部
28 ソケット
29 ソケット
31 取付ネジ
33 プリント配線板
33a 第1開口部
33b スリット部
33c 第2開口部
35 絶縁層
35a 第1開口部
35b スリット部
35c 第2開口部
37 取付部材
41 熱応力緩和導電部材
42 熱応力緩和伝熱部材
50 容器
60 モータハウジング本体
60a 開口部
60b 側筒
60c 縁部
63u バスバー
63v バスバー
63w バスバー
63u1 リング部
63v1 リング部
63w1 リング部
63u2 モータ側端子
63v2 モータ側端子
63w2 モータ側端子
80 モータ制御ユニット
81 制御信号用配線
83 制御信号用配線
100A コールドスプレー装置
102 ヒータ
103 ガン
104 配管
105 配管
107 ミキサ
108A 原料供給管
108B 原料供給管
109 点火プラグ
110 AD装置
111 成膜室
112 ワークホルダー
113 基板
115 メタルマスク
116 ノズル
117 連絡配管
118 エアロゾル化室
119A 原料供給管
119B 原料供給管
500 車体
501 エンジン
502 エンジン用ラジエータ
503 モータ
505 インバータ
506 バッテリ
507 コンバータ
508 三相交流電源線
510 電源生成部
511 コネクタ
1 Engine 2 Radiator 3 Motor 5 Connector Unit 6 Battery 7 Converter 8 DC Power Supply Wiring 8
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Power conversion part 11a IGBT chip 11b Diode chip 12 Upper surface electrode 13 Lower surface electrode 14 Solder layer 16 Device drive circuit 17 Control signal wiring 18 High current wiring 21 Heat sink 21a Flat plate part 21b Fin part 21c 1st opening part 21d 2nd opening Part 23 Wiring member 23a DC power supply wiring member 23b DC power supply wiring member 23a1 Flat plate part 23b1 Flat plate part 23a2 DC power supply terminal 23b2 DC power supply terminal 23u Three-phase AC power supply wiring member 23v Three-phase AC power supply wiring member 23w Three Phase AC power supply wiring member 23u1 Flat plate portion 23v1 Flat plate portion 23w1 Flat plate portion 23u2 Three-phase AC power supply terminal 23v2 Three-phase AC power supply terminal 23w2 Three-phase AC power supply terminal 26 Insulating resin layer 26a First opening portion 26b Second opening portion 28 socket 29 socket G 31 Mounting screw 33 Printed wiring board 33a First opening 33b Slit 33c Second opening 35 Insulating layer 35a First opening 35b Slit 35c Second opening 37 Mounting member 41 Thermal stress relaxation conductive member 42 Thermal stress relaxation Heat transfer member 50 Container 60 Motor housing body 60a Opening 60b Side tube 60c Edge 63u Bus bar 63v Bus bar 63w Bus bar 63u1 Ring portion 63v1 Ring portion 63w1 Ring portion 63u2 Motor side terminal 63v2 Motor side terminal 63w2 Motor side terminal 80 Motor control unit 80 Motor control unit 80 Control signal wiring 83 Control signal wiring 100A Cold spray device 102 Heater 103 Gun 104 Piping 105 Piping 107 Mixer 108A Raw material supply pipe 108B Raw material supply pipe 109 Spark plug 110 AD equipment DESCRIPTION OF SYMBOLS 111 Deposition chamber 112 Work holder 113 Substrate 115 Metal mask 116 Nozzle 117 Communication piping 118 Aerosolization chamber 119A Raw material supply pipe 119B Raw material supply pipe 500 Car body 501 Engine 502 Engine radiator 503 Motor 505 Inverter 506 Battery 507 Converter 508 Three-phase AC power supply Line 510 Power generation unit 511 connector

Claims (17)

直流電源用端子と、
三相交流電源用端子と、
直流電力と交流電力との電力変換を行うための電力変換部とを備え、回転電機のハウジングに連結可能なコネクタユニットであって、
前記電力変換部は、
半導体チップと、
前記半導体チップに熱応力緩和導電部材を介して接続された配線部材とを備え、
前記熱応力緩和導電部材の熱膨張係数は、前記半導体チップの熱膨張係数と前記配線部材の熱膨張係数の中間の値にあることを特徴とする、コネクタユニット。
A DC power supply terminal;
A three-phase AC power supply terminal;
A power conversion unit for performing power conversion between DC power and AC power, and a connector unit connectable to a housing of a rotating electrical machine,
The power converter is
A semiconductor chip;
A wiring member connected to the semiconductor chip via a thermal stress relaxation conductive member,
The thermal expansion coefficient of the thermal stress relaxation conductive member is an intermediate value between the thermal expansion coefficient of the semiconductor chip and the thermal expansion coefficient of the wiring member.
請求項1に記載のコネクタユニットであって、
前記半導体チップを主に構成する材料(構成する材料のうち熱膨張係数に支配的な材料をいう)を第1の材料、
前記配線部材を主に構成する材料(構成する材料のうち熱膨張係数に支配的な材料をいう)を第2の材料、とした場合に、
前記熱応力緩和導電部材を主に構成する材料は、第1の材料又は第2の材料である、コネクタユニット。
The connector unit according to claim 1,
A material that mainly constitutes the semiconductor chip (refers to a material that is dominant in the coefficient of thermal expansion among the constituent materials) is a first material,
When the material mainly constituting the wiring member (referred to as the material dominant in the thermal expansion coefficient among the constituent materials) is the second material,
The connector unit, wherein a material mainly constituting the thermal stress relaxation conductive member is a first material or a second material.
請求項2に記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和導電部材を主に構成する材料の含有量は、前記熱応力緩和導電部材全体の30〜80体積%である、コネクタユニット。
The connector unit according to claim 2,
Content of the material which mainly comprises the said thermal stress relaxation electrically-conductive member is a connector unit which is 30-80 volume% of the said whole thermal stress relaxation electrically-conductive member.
請求項2又は請求項3に記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和導電部材は、
前記半導体チップに面する側である第1領域と前記配線部材に面する側である第2領域で異なる熱膨張係数を有し、第1領域の熱膨張係数は前記半導体チップの熱膨張係数と第2領域の熱膨張係数の中間の値である、コネクタユニット。
The connector unit according to claim 2 or claim 3,
The thermal stress relaxation conductive member is
The first region that faces the semiconductor chip and the second region that faces the wiring member have different thermal expansion coefficients, and the thermal expansion coefficient of the first region is different from the thermal expansion coefficient of the semiconductor chip. A connector unit that is an intermediate value of the thermal expansion coefficient of the second region.
請求項2〜4のいずれか1つに記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和導電部材を主に構成する材料以外の材料は、Si、Al、SiC、Si、SiO、AlN、W、Mo又はFe32NiCo(インバー合金)からなる群より選ばれた少なくとも1種の材料によって構成されている、コネクタユニット。
The connector unit according to any one of claims 2 to 4,
The material other than the material mainly constituting the thermal stress relaxation conductive member is made of Si, Al 2 O 3 , SiC, Si 3 N 4 , SiO 2 , AlN, W, Mo, or Fe 32 Ni 5 Co (Invar alloy). A connector unit comprising at least one material selected from the group consisting of:
請求項2に記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和導電部材は、前記第1の材料と前記第2の材料とから構成されている、コネクタユニット。
The connector unit according to claim 2,
The thermal stress relaxation conductive member is a connector unit made of the first material and the second material.
請求項6に記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和導電部材は、
前記第1領域と前記第2領域で異なる熱膨張係数を有し、前記第1領域の熱膨張係数は前記半導体チップの熱膨張係数と前記第2領域の熱膨張係数の中間の値である、コネクタユニット。
The connector unit according to claim 6,
The thermal stress relaxation conductive member is
The first region and the second region have different thermal expansion coefficients, and the thermal expansion coefficient of the first region is an intermediate value between the thermal expansion coefficient of the semiconductor chip and the thermal expansion coefficient of the second region. Connector unit.
請求項1〜7のいずれか1つに記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和導電部材は溶射法によって形成されている、コネクタユニット。
The connector unit according to any one of claims 1 to 7,
The connector unit, wherein the thermal stress relaxation conductive member is formed by a thermal spraying method.
請求項1〜8のいずれか1つに記載のコネクタユニットであって、
さらにヒートシンクが絶縁樹脂層を介して前記配線部材に接続されている、コネクタユニット。
The connector unit according to any one of claims 1 to 8,
Further, a connector unit in which a heat sink is connected to the wiring member via an insulating resin layer.
直流電源用端子と、
三相交流電源用端子と、
直流電力と交流電力との電力変換を行うための電力変換部とを備え、回転電機のハウジングに連結可能なコネクタユニットであって、
前記電力変換部は、
半導体チップと、
前記半導体チップに接続された配線部材と、
前記配線部材に熱応力緩和伝熱部材を介して接続されたヒートシンクとを備え、
前記熱応力緩和伝熱部材の熱膨張係数は、前記配線部材の熱膨張係数と前記ヒートシンクの熱膨張係数の中間の値であることを特徴とする、コネクタユニット。
A DC power supply terminal;
A three-phase AC power supply terminal;
A power conversion unit for performing power conversion between DC power and AC power, and a connector unit connectable to a housing of a rotating electrical machine,
The power converter is
A semiconductor chip;
A wiring member connected to the semiconductor chip;
A heat sink connected to the wiring member via a thermal stress relaxation heat transfer member;
The thermal expansion coefficient of the thermal stress relaxation heat transfer member is an intermediate value between the thermal expansion coefficient of the wiring member and the thermal expansion coefficient of the heat sink.
請求項10に記載のコネクタユニットであって、
前記配線部材を主に構成する材料(構成する材料のうち熱膨張係数に支配的な材料をいう)を第3の材料、
前記ヒートシンクを主に構成する材料(構成する材料のうち熱膨張係数に支配的な材料をいう)を第4の材料、とした場合に、
前記熱応力緩和伝熱部材を主に構成する材料は、第3の材料又は第4の材料である、コネクタユニット。
The connector unit according to claim 10,
A material mainly constituting the wiring member (referred to as a material dominant in the thermal expansion coefficient among the constituent materials) is a third material,
When the material that mainly constitutes the heat sink (referred to as the material dominant in the thermal expansion coefficient among the constituent materials) is the fourth material,
The connector unit, wherein a material mainly constituting the thermal stress relaxation heat transfer member is a third material or a fourth material.
請求項11に記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和伝熱部材は、
前記配線部材に面する側である第1領域と前記ヒートシンクに面する側である第2領域で異なる熱膨張係数を有し、第1領域の熱膨張係数は前記配線部材の熱膨張係数と第2領域の熱膨張係数の中間の値である、コネクタユニット。
The connector unit according to claim 11,
The thermal stress relaxation heat transfer member is
The first region which is the side facing the wiring member and the second region which is the side facing the heat sink have different thermal expansion coefficients, and the thermal expansion coefficient of the first region is different from the thermal expansion coefficient of the wiring member. A connector unit that is an intermediate value of the thermal expansion coefficients of the two regions.
請求項11に記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和伝熱部材は、前記第3の材料と前記第4の材料とから構成されている、コネクタユニット。
The connector unit according to claim 11,
The thermal stress relaxation heat transfer member is a connector unit composed of the third material and the fourth material.
請求項13に記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和伝熱部材は、
前記第1領域と前記第2領域で異なる熱膨張係数を有し、前記第1領域の熱膨張係数は前記配線部材の熱膨張係数と前記第2領域の熱膨張係数の中間の値である、コネクタユニット。
The connector unit according to claim 13,
The thermal stress relaxation heat transfer member is
The first region and the second region have different thermal expansion coefficients, and the thermal expansion coefficient of the first region is an intermediate value between the thermal expansion coefficient of the wiring member and the thermal expansion coefficient of the second region. Connector unit.
請求項11〜14のいずれか1つに記載のコネクタユニットであって、
前記配線部材はCu又はCu合金で構成されており、
前記ヒートシンクはAl又はAl合金で構成されている、コネクタユニット。
The connector unit according to any one of claims 11 to 14,
The wiring member is made of Cu or Cu alloy,
The heat sink is a connector unit made of Al or Al alloy.
請求項10〜15のいずれか1つに記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和伝熱部材は溶射法によって形成されている、コネクタユニット。
The connector unit according to any one of claims 10 to 15,
The thermal stress relaxation heat transfer member is a connector unit formed by a thermal spraying method.
請求項10〜16のいずれか1つに記載のコネクタユニットであって、
前記配線部材と前記熱応力緩和伝熱部材の間にさらに絶縁樹脂層を備えている、コネクタユニット。
The connector unit according to any one of claims 10 to 16, wherein
A connector unit further comprising an insulating resin layer between the wiring member and the thermal stress relaxation heat transfer member.
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