JP2009266986A - 電力変換装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体モジュールと制御回路基板の接続工程を容易に行える電力変換装置を提供する。
【解決手段】電力変換装置１は、半導体素子２を内蔵した複数の半導体モジュール２０を有する主回路部１３と、半導体モジュール２０を制御する制御回路を形成した制御回路基板８とを備える。半導体モジュール２０と制御回路基板８とは、半導体モジュール２０に突出形成された信号端子２３と、制御回路基板８に設けた接続端子８０とにおいて電気的に接続されている。主回路部１３と制御回路基板８との間には、信号端子２３を挿通する複数の端子貫通孔６０を設けた有孔絶縁部材６を介設してある。そして端子貫通孔６０の少なくとも一部に、開口端に向うほど拡径する形状の拡径部６１が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源と負荷との間に配されて両者の間の電力を変換する電力変換部（主回路部）と、その電力変換部を制御する制御回路部とを有する電力変換装置およびその製造方法に関する。

従来から、インバータやＤＣ−ＤＣコンバータ等の電力変換装置として、半導体素子を内蔵する複数の半導体モジュールと、半導体モジュールを冷却するための冷却器とを交互に積層してなる電力変換装置がある。

半導体モジュールには半導体素子の制御信号が入力される信号端子が設けられ、その信号端子が制御回路基板に電気接続される。電力変換装置は半導体モジュールと冷却器を交互に積層しているため、各々の半導体モジュールと冷却器の厚さばらつきが重なることにより、信号端子が制御回路基板に対して位置ずれしやすくなり、その結果、半導体モジュールと制御回路基板との接続が困難になるという問題が従来からあった。

この問題を解決するために例えば下記特許文献１には、支持ケースに凹部を設け、その凹部に冷却器または半導体モジュールを嵌合させるとともに、これら冷却器と半導体モジュールとを密着させる付勢部材を設けた電力変換装置が開示されている。この発明によると、信号端子の積層方向のピッチが一定にされるため、制御回路基板に接続しやすくなる。

しかしながら、信号端子の位置精度は依然として改良の余地がある。すなわち、位置きめ部を形成すると共に、すべての冷却管に付勢部材を内蔵する必要があり、製造コストが増大する問題が生じる。そこで、半導体モジュールと制御回路基板の接続工程をより容易に行える電力変換装置が望まれていた。

特開２００５−２２８９１９号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、半導体モジュールと制御回路基板の接続工程を容易に行える電力変換装置を提供しようとするものである。

第１の発明は、半導体素子を内蔵した複数の半導体モジュールを有する主回路部と、上記半導体モジュールを制御する制御回路を形成した制御回路基板とを備えた電力変換装置であって、
上記半導体モジュールと上記制御回路基板とは、上記半導体モジュールに突出形成された信号端子と、上記制御回路基板に設けた接続端子とにおいて電気的に接続されており、
上記主回路部と上記制御回路基板との間には、上記信号端子を挿通する複数の端子貫通孔を設けた有孔絶縁部材を介設してあり、
上記端子貫通孔は、上記主回路部側の少なくとも一部に、開口端に向うほど拡径する形状の拡径部を形成してなることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。

次に、第１の発明の作用効果につき説明する。
上記電力変換装置においては、半導体モジュールに突出形成された信号端子が制御回路に接続され、この制御回路と半導体モジュールとの間に、信号端子を挿通する複数の端子貫通孔を有する有孔絶縁部材が介設されている。そして、この端子貫通孔には、開口端に向かうほど孔径が広がる形状の拡径部が形成されている。
すなわち第１の発明では、信号端子と制御回路とを接続する工程において、まず信号端子を端子貫通孔に挿入することになる。この際、端子貫通孔が主回路部側の開口端に向かって拡径した拡径部を有するため、信号端子の位置精度が特に高くなくても、信号端子を端子貫通孔に容易に挿入することができる。このように、信号端子を端子貫通孔に通すことにより、信号端子の位置ずれが矯正され、その結果、有孔絶縁部材の反対側の開口端から突出した信号端子を制御回路に容易に接続することが可能となる。

以上のごとく、上記第１の発明によれば、半導体モジュールと制御回路基板の接続工程を容易に行える電力変換装置を提供することができる。

また、第２の発明は、半導体素子を内蔵した複数の半導体モジュールを有する主回路部と、上記半導体モジュールを制御する制御回路を形成した制御回路基板とを備えた電力変換装置の製造方法であって、
上記主回路部と上記制御回路基板との間に、絶縁材料からなる板状の有孔絶縁部材を配置するとともに、複数の上記半導体モジュールから突出形成された信号端子に各々対応する位置に、上記有孔絶縁部材の厚さ方向へ貫通形成された端子貫通孔を、上記制御回路基板に設けられた接続端子に対して位置合わせする工程と、
上記主回路部側の開口端に向けて拡径する形状に形成された拡径部を有する上記端子貫通孔に、上記信号端子を挿入すると共に、反対側の開口端から突出させる工程と、
上記有孔絶縁部材を上記制御回路基板から離隔させた状態において、上記端子貫通孔を貫通した上記信号端子と上記接続端子とをはんだ付け接合する工程と、
はんだ付けがされた後に上記有孔絶縁部材を上記制御回路基板に接近する向きに移動し、上記制御回路基板に固定する工程と、
を行うことを特徴とする電力変換装置の製造方法にある（請求項５）。

次に、第２の発明の作用効果につき説明する。
上記製造方法によれば、主回路部側の開口端に向かって拡径した拡径部から信号端子を端子貫通孔に挿入するため、信号端子の位置精度が特に高くなくても、信号端子を端子貫通孔に容易に挿入することができる。そして、端子貫通孔に挿入することによって、信号端子の位置ずれが矯正され、その結果、有孔絶縁部材の反対側の開口端から突出した信号端子を制御回路基板に容易に接続することが可能となる。
また、第２の発明では、半導体モジュールを制御回路基板に接続する際に、信号端子を有孔絶縁部材の端子貫通孔に挿通し、その後、有孔絶縁部材を制御回路基板から離隔させた状態で、信号端子と接続端子とのはんだ付けを行う。これにより、有孔絶縁部材がはんだの形成を阻害することを防ぎ、はんだ付けを良好に行うことが可能となる。はんだ付けが完了した後に、有孔絶縁部材を制御回路基板に対して接近移動させ、制御回路基板に固定する。

仮に、有孔絶縁部材を制御回路基板に密着させた状態ではんだ付けを行うと、例えば、はんだが接続端子における主回路部側の面において盛り上がらないなどの不具合のため、接続強度が低下する可能性がある。しかし上述したように、有孔絶縁部材を制御回路基板から離隔した状態ではんだ付けを行うことにより、良好に接続することができる。

以上のごとく、上記第２の発明によれば、半導体モジュールと制御回路基板の接続工程を容易に行える電力変換装置を提供することができる。

上述した各発明における好ましい実施の形態につき説明する。
第１の発明（請求項１）および第２の発明（請求項５）において、上記電力変換装置としては、例えばＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ等がある。また、上記電力変換装置は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の動力源である交流モータに通電する駆動電流の生成に用いることができる。また、上記電力変換装置としては、上記複数の半導体モジュールを複数の冷却管と交互に積層した構成を採用することができる。

また、上記半導体素子としては、例えばスイッチング素子の他に、該スイッチング素子におけるコレクタ−エミッタ間に接続され、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオード、或いは、これら双方の機能を併せ持つ、逆方向導通性を有する半導体素子等がある。
また、上記スイッチング素子としては、例えば、ＩＧＢＴ素子を用いることができる。また、上記ダイオードとしては、例えば、フライホイールダイオードを用いることができる。また、上記逆方向導通性を有する半導体素子としては、例えばＭＯＳＦＥＴ等がある。

さらに上記接続端子としては、例えば、制御回路基板を厚さ方向に貫通形成したスルーホールを採用できる。また、上述の「拡径部」の形状は、貫通孔の中心軸を含む平面による断面が直線状となるものの他、曲線状となるものも含むものとする。

また、上記有孔絶縁部材は、上記制御回路基板側に突出した絶縁凸部を有し、上記制御回路基板は、複数の上記接続端子の間に形成された基板開口部を有し、上記有孔絶縁部材は、上記絶縁凸部を上記基板開口部に貫通させると共に上記制御回路基板の反対側面に突出させた状態で、上記制御回路基板と上記主回路部との間に配設されていることが好ましい（請求項２）。
この場合には、隣接する接続端子の間において、制御回路基板の反対側面から絶縁凸部が突出するため、これら隣接する接続端子間の沿面距離（表面に沿った距離）を長くできる。これにより、接続端子間の絶縁性が向上するので、隣接する信号端子の間の直線距離を小さくでき、電力変換装置を小型化できる。

また、上記主回路部は、上記半導体モジュールを冷却するための冷却器を備えており、上記制御回路基板は、上記主回路部の下方に配置していることが好ましい（請求項３）。
この場合には、冷却器が結露して水滴が生じ、滴下したとしても、有孔絶縁部材によって水滴の侵入が防止されるため、冷却器の下方に配置された制御回路基板に水滴が付着することを防止できる。つまり、水滴によって制御回路基板がショートする等の不具合を防止できる。
電力変換装置には、電源と主回路部とのコネクタが設けられることがあるが、このコネクタは作業性の観点から主回路部の上方に配置され、制御回路基板はその反対側（主回路部の下方）に配置される場合がある。このように構成された場合、仮に有孔絶縁部材がないと、主回路部における結露が制御回路基板に落下するおそれがあるが、上述したように制御回路基板と冷却器との間に有孔絶縁部材を配置しておけば、水滴等の制御回路基板への付着を防止できる。

また、上記有孔絶縁部材を上記主回路部及び上記制御回路部のいずれにも固定せずに両者の間に配置すると共に上記信号端子を上記端子貫通孔に貫通させ、該端子貫通孔を貫通した上記信号端子と上記制御回路基板の上記接続端子とをはんだ付け接合した後に、上記有孔絶縁部材を上記制御回路基板に固定してなることが望ましい（請求項４）。
この場合には、第２の発明と同様の作用効果によって容易かつ確実に製造できる電力変換装置が得られる。すなわち、信号端子と接続端子とをはんだ付けする工程において、有孔絶縁部材と制御回路基板との間に隙間を形成することができるため、はんだが盛り上がりやすくなり、接続不良等が生じにくくなる。

（実施例１）
本発明の実施例にかかる電力変換装置およびその製造方法につき、図１〜図１４を用いて説明する。
本例の電力変換装置１は、図１，図２に示すごとく、半導体素子２を内蔵した複数の半導体モジュール２０を有する主回路部１３と、半導体モジュール２０を制御する制御回路を形成した制御回路基板８とを備える。半導体モジュール２０と制御回路基板８とは、半導体モジュール２０に突出形成された信号端子２３と、制御回路基板８に設けた接続端子８０とにおいて電気的に接続されている。主回路部１３と制御回路基板８との間には、信号端子２３を挿通する複数の端子貫通孔６０を設けた有孔絶縁部材６を介設してある。端子貫通孔６０は、主回路部１３側の少なくとも一部に、開口端６２に向うほど拡径する形状の拡径部６１を形成してある。

また、図１１に示すごとく、有孔絶縁部材６は、制御回路基板８側に突出した絶縁凸部６４を有する。制御回路基板８は、複数の接続端子８０の間に形成された基板開口部８１を有する。有孔絶縁部材６は、絶縁凸部６４を基板開口部８１に貫通させると共に制御回路基板８の反対側面に突出させた状態で、制御回路基板８と主回路部１３との間に配設されている。

また、図１、図２、図１０に示すごとく、主回路部１３は、半導体モジュール２０を冷却するための冷却器３を備えており、制御回路基板８は、主回路部１３の下方に配置している。

また、本例の電力変換装置１は、図１３，図１４に示すごとく、有孔絶縁部材６を主回路部１３及び制御回路部のいずれにも固定せずに両者の間に配置すると共に信号端子２３を端子貫通孔６０に貫通させ、端子貫通孔６０を貫通した信号端子２３と制御回路基板８の接続端子８０とをはんだ付け接合した後に、有孔絶縁部材６を制御回路基板８に固定している。

本例の電力変換装置１は、図１に示すごとく、半導体素子２を内蔵する複数の半導体モジュール２０と、該半導体モジュール２０を冷却するための冷却媒体Ｗを内部に流通させる複数の冷却管３とを交互に積層してなる。

上記冷却管３は、積層方向（Ｘ方向）及び冷却媒体Ｗの流通方向（Ｙ方向）に直交する方向（Ｚ方向）に複数に分割された冷媒流路３１を有する。
隣合う一対の冷却管３の間には、２個の半導体素子２をそれぞれ内蔵した２個の半導体モジュール２０が配設されている。

図１、図２に示すごとく、本例の電力変換装置１は、冷却管３と半導体モジュール２と導入管４と導出管５と制御回路基板８と有孔絶縁基板６を備えている。
冷却管３は、アルミニウム製であって、図１に示すごとく、積層方向（Ｘ方向）に潰れた角筒状を呈している。冷却管３の長手方向両端部には、導入口３２１と導出口３２２とが開設されている。これら導入口３２１と導出口３２２とは、冷却管３内部に区画された冷媒流路３１により連通している。冷媒流路３１は、冷却管３の長手方向に延びる複数の冷却リブにより仕切られている。

図１および図２に示すごとく、冷却管３は、合計１２枚、互いに略平行に配置されている。導入管４は、導入本管４０と導入連通管４１とを備えている。導入連通管４１は、アルミニウム製であって伸縮可能な短軸円筒状を呈している。導入連通管４１は、互いに隣接する冷却管３の導入口３２１同士を連結している。導入連通管４１は、合計１１個、略一直線上に並んで配置されている。

導入本管４０は、アルミニウム製であって導入連通管４１よりも長軸の円筒状を呈している。導入本管４０の一端は、積層方向一端の冷却管３の導入口３２１に接続されている。導入本管４０を介して、図示しない放熱装置から冷却管３に、冷却媒体Ｗが導入される。

導出管５は、導出本管５０と導出連通管５１とを備えている。導出連通管５１は、アルミニウム製であって伸縮可能な短軸円筒状を呈している。導出連通管５１は、互いに隣接する冷却管３の導出口３２２（図１参照）同士を連結している。導出連通管５１は、合計１１個、略一直線上に並んで配置されている。
導出本管５０は、アルミニウム製であって円筒状を呈している。導出本管５０は、導入本管４０に対して、略平行に配置されている。導出本管５０の一端は、積層方向一端の冷却管３の導出口３２２に接続されている。導出本管５０を介して、冷却管３から図示しない放熱装置に、熱交換後の冷却媒体Ｗが導出される。

図３に示すごとく、電力変換装置１は、電源１１と負荷１２との間に配されて両者の間の電力を変換する主回路部１３を有する。
電力変換装置１は、図３に示すごとく、主回路部１３に２２個の半導体モジュール２０を備えている。主回路部３はインバータ部１３ａとコンバータ部１３ｂから構成される。インバータ部１３ａは１８個の半導体モジュール２０を備え、コンバータ部１３ｂは４個の半導体モジュール２０を備えている。
半導体モジュール２０は、半導体素子２としてのＩＧＢＴ（Insurated Gate Bipolar Transistor）２ａとフライホイールダイオード２ｂとを備えている。ＩＧＢＴ２ａに対して、フライホイールダイオード２ｂは、逆方向に並列接続されている。
なお、上記電源１１は高電圧直流電源であり、上記負荷１２は回転電機（三相交流モータージェネレータ）である。

半導体モジュール２０は、インバータ部１３ａにおいて、ハイサイド側、ローサイド側にそれぞれ９個ずつ配置されている。このうち、ハイサイド側の半導体モジュール２０は、電源１１の正極側に接続された正極電源線１０１に接続され、ローサイド側の半導体モジュール２０は、電源１１の負極側に接続された負極電源線１０２に接続されている。そして、ハイサイド側の半導体モジュール２０とローサイド側の半導体モジュール２０とが互いに直列に接続されており、三相のアームを形成している。また、各アームにおける一対の半導体モジュール２０の接続点から、三相交流モータージェネレータである負荷１２の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電極とそれぞれ接続する出力線１０３が配線されている。本例では３個の負荷１２を別々に駆動できるように、９本の出力線１０３が配線されている。

図４、図５に示すごとく、半導体モジュール２０は、半導体素子２としてのＩＧＢＴ（Insurated Gate Bipolar Transistor）２ａ及びフライホイールダイオード２ｂと電極端子２２と信号端子２３と放熱板２４と樹脂モールド２５とを備えている。ＩＧＢＴ２ａとフライホイールダイオード２ｂとは、樹脂モールド２５内部に封入されている。電極端子２２は積層方向に垂直な方向（Ｚ方向）に突出形成され、信号端子２３は電極端子２２と反対方向に突出形成されている。放熱板２４およびスペーサ２６は、導電性および熱伝導性に優れた金属板である。

ＩＧＢＴ２ａとフライホイールダイオード２ｂとは、一対の放熱板２４によって挟持されている。ＩＧＢＴ２ａと一方の放熱板２４との間、及びフライホイールダイオード２ｂと一方の放熱板２４との間には、それぞれスペーサ２６が配設されている。また、ＩＧＢＴ２ａ、フライホイールダイオード２ｂのそれぞれの両面、及びスペーサ２６の両面には、はんだなどの導電性及び熱伝導性を有する接合部材２７が配されている。

一対の導電板２４はそれぞれ一対の電極端子２２と接続されている。また、一方の導電板２４は、ＩＧＢＴ２ａのコレクタ電極及びフライホイールダイオード２ｂのカソードに電気的に接続され、他方の導電板２４は、ＩＧＢＴ２ａのエミッタ電極及びフライホイールダイオード２ｂのアノードに電気的に接続されている。また、ＩＧＢＴ２ａのゲート電極は、ボンディングワイヤ（図示略）を介して信号端子２３に電気的に接続されている。

また、図５に示すごとく、一対の導電板２４は、その一方の表面を、半導体モジュール２０の一対の主面に露出させるようにして配設されている。そして、一対の主面に露出した導電板２４に対して、熱伝導性に優れた絶縁部材（図示略）を介して、冷却管３を接触させている。これにより、半導体モジュール２０は、半導体素子２およびフライホイールダイオード２ｂから発生した熱を、両主面から放熱することができるよう構成されている。

図１に示すごとく、電力変換装置１は半導体モジュール２０を制御する制御回路を形成した制御回路基板８を備えている。制御回路基板８には接続端子として、厚さ方向に貫通したスルーホール８０が設けられ、半導体モジュール２０に突出形成された信号端子２３がスルーホール８０に挿通されるようにして、信号端子２３と接続端子８０とが電気的に接続されている。
制御回路基板８から送られる制御信号により、半導体素子２（２ａ，２ｂ）が制御され、これにより出力線１０３（図３）に交流電流を出力している。この交流電流により、三相交流モータである負荷１２が駆動される。
なお、本例では接続端子８０としてスルーホールを採用している。スルーホールは、制御回路基板８を厚さ方向に貫通するように形成されている。また、図１に示すごとく、制御回路基板８には基板開口部８１が形成されている。

また、図１に示すごとく、主回路部１３と制御回路基板８との間には、信号端子２３を挿通する複数の端子貫通孔６０を設けた有孔絶縁部材６が介設されている。
図６に示すごとく、信号端子２３は端子貫通孔６０および接続端子８０（スルーホール）に挿通され、制御回路基板８の反対側面８４から信号端子２３が突出した状態で、信号端子２３と接続端子８０とが、はんだ８２によって接合されている。

図７に示すごとく、端子貫通孔６０は、主回路部１３側の少なくとも一部に、主回路部側開口端６２に向かうほど拡径する形状の拡径部６１が形成されている。また、端子貫通孔６０は、反対側（制御回路基板８側）にも、開口端６３に向かうほど拡径する制御回路基板側拡径部６７が形成されている。

信号端子２３と接続端子８０との接続工程においては、図８に示すごとく、信号端子２３は挿入予定位置６５よりも積層方向（Ｘ方向）に位置ずれしている。本例では、半導体モジュール２０と冷却管３とを交互に積層しているため、これら半導体モジュール２０と冷却管３との厚さばらつきが重なることにより、信号端子の位置ずれが生じやすくなる。
例えば、積層方向の一端の半導体素子２０の信号端子２３と、他端の半導体モジュール２０の信号端子２３との間隔は、当初の設計値に対してずれが生じやすい。

図８（Ａ）に示すごとく、主回路部側開口端６２における拡径部６１の半径ｒは、積層方向（Ｘ方向）における信号端子２３の最大位置ずれ量ｄよりも大きくなるように形成されている。

図１０に示すごとく、制御回路基板８は、主回路部１３の鉛直方向下方に配置されている。主回路部１３は、電極端子２２（図１参照）のコネクタが鉛直方向上側に設けられる。これは主として、製造時およびメンテナンス時における作業性を向上させることを目的としている。
また、図９，図１０に示すごとく、有孔絶縁部材６は信号端子２３に沿って可動となるように構成されている。

支持ケース７には、内面７ａから主回路部１３側へ突出するように支持凸部７１が形成されている。制御回路基板８は、この支持凸部７１の下面７２に固定されている。

図１１に示すごとく、有孔絶縁部材６が、積層方向（Ｘ方向）に隣接する端子貫通孔６０の間に、主表面６６から制御回路基板８側に突出する絶縁凸部６４を形成している。
上述のごとく、有孔絶縁部材６には、複数個の信号端子２３に各々対応する位置に、端子貫通孔６０が形成されている。

そして、制御回路基板８には、複数の絶縁凸部６４に各々対応する位置に、基板開口部８１が貫通形成されている。さらに、制御回路基板８には、複数の端子貫通孔６０に各々対応する位置に、接続端子８０が貫通形成されている。
有孔絶縁部材６は、絶縁凸部６４を基板開口部８１に貫通させると共に、制御回路基板８の反対側面８４に突出させた状態で、制御回路基板８と主回路部１３との間に配設されている。
図１２に示すごとく、Ｘ方向に隣り合うスルーホール８０の間に必ず基板開口部８１が存在するような配置、大きさで、基板開口部８１が形成されている。そして絶縁凸部６４のＺ方向に直行する断面形状は、基板開口部８１の内周面に沿った形状を有し、Ｘ方向に隣り合うスルーホール８０の間に必ず絶縁凸部６４が存在する。

本例の電力変換装置を製造するにあたっては、以下の各工程を行う。
すなわち、図１３（Ａ）に示すごとく、主回路部１３と制御回路基板８との間に、絶縁材料からなる板状の有孔絶縁部材６を配置するとともに、複数の半導体モジュール２０から突出形成された信号端子２３に各々対応する位置に、有孔絶縁部材６の厚さ方向へ貫通形成された端子貫通孔６０を、制御回路基板８に設けられた接続端子８０に対して位置合わせする工程を行う（位置合わせ工程）。この工程は、例えば、絶縁凸部６４を基板開口部８１に挿入することにより、端子貫通孔６０を接続端子８０に位置合わせする。
次いで図１３（Ｂ）に示すごとく、主回路部１３側の開口端６２に向けて拡径する形状に形成された拡径部６１を有する端子貫通孔６０に、信号端子２３を挿入すると共に、反対側の開口端６３から突出させる工程を行う（挿入工程）。
次いで、図１４（Ａ）に示すごとく、有孔絶縁部材６を制御回路基板８から離隔させた状態において、端子貫通孔６０を貫通した信号端子２３と接続端子８０とをはんだ付け接合する工程を行う（はんだ付け工程）。この工程では、例えばスルーホール８０の反対側開口端８６にはんだ付けを行う。この際、はんだ８２が毛細管現象によりスルーホール８０を通って主回路部側開口端８５まで移動し、盛り上がる。
次いで、図１４（Ｂ）に示すごとく、はんだ付けがされた後に有孔絶縁部材６を制御回路基板８に接近する向きに移動し、制御回路基板８に固定する工程を行う（固定工程）。固定方法としては、例えば図１０に示すように、支持凸部７１の内側に有孔絶縁部材６を嵌入する方法や、接着剤または螺子等で固定する方法を採用できる。

上記位置合わせ工程と挿入工程は、順番を入れ替えてもよい。すなわち、位置合わせをする前に、端子貫通孔６０に信号端子２３を挿入し、その後で位置合わせ工程を行ってもよい。

次に、本例の作用効果につき説明する。
図８（Ａ）に示すごとく、本例の有孔絶縁部材６は拡径部６１を備えているため、信号端子２３がＸ方向へ位置ずれしている場合でも、信号端子２３をスルーホール８０へ挿通する工程を容易に行うことができる。
例えば図８（Ａ）に示すように信号端子２３を挿入した場合、先端部２３ａが拡径部６１に当接し、信号端子２３が変形しつつ端子貫通孔６０内へ案内される。その結果、図８（Ｂ）に示すごとく、信号端子２３が挿入位置６５に近づくように矯正される。これにより、反対側の開口端６３から突出した信号端子２３を、スルーホール８０へ容易に挿入することができる。
また、本例では、拡径部６１の半径ｒが、信号端子２３の最大位置ずれ量ｄよりも大きくなるように構成されているため、信号端子２３が最も大きく位置ずれした場合であっても、確実に信号端子２３をスルーホール８０へ挿通することができる。

また、本例では、図７に示すごとく、端子貫通孔６０に制御回路基板側拡径部６７が形成されているため、主回路部側開口端８５上に盛り上がったはんだを、端子貫通孔６０の制御回路基板側拡径部６７内に配置でき、有孔絶縁部材６を制御回路基板８に対して安定して接触配置することができる。

また、図１１に示すごとく、本例では絶縁凸部６４を、制御回路基板８の反対側面に突出させた状態で、制御基板８と主回路部１３との間に配置しているため、積層方向（Ｘ方向）に隣接する信号端子２３間の沿面距離が長くなり、半導体モジュール２０間のノイズの影響を防止しやすくなる。そのため、積層方向（Ｘ方向）に隣接する信号端子２３の間の直線距離（すなわち、半導体モジュール２０の間隔）を狭くでき、電力変換装置１を小型化できる。
なお、図１２の制御回路基板８では、電池１１（図３参照）の正極に接続された半導体モジュール２０の間には基板開口部８１を形成し、負極に接続された半導体モジュール２０の間には基板開口部８１を形成していない。より詳しくは、負極側に対応する位置には、積層方向（Ｘ方向）における両端位置にのみ基板開口部８１ａ，８１ｂを形成し、その間には形成していない。これは、負極に接続された半導体モジュール２０同士の間では、信号端子２３間における電位差が小さいため、沿面距離を小さくできるからである。

また、本例では、図１０に示すごとく、有孔絶縁部材６を冷却管３の鉛直方向下側に配置しているため、冷却管３が結露した場合でも、制御回路基板８に水滴９０が付着することを防止できる。これにより、水滴９０による制御回路基板８のショート等の不具合を防止できる。

また、本例では、図９、図１０、図１４に示すごとく、有孔絶縁部材６を制御回路基板８から離隔した状態ではんだ付けを行い（はんだ付け工程）、その後、有孔絶縁部材６を制御回路基板８へ接近させ、固定している（固定工程）ため、はんだ８２が主回路部側開口端８５上に盛り上がりやすくなる。その結果、はんだ付けが強固になり、接続不良等が生じにくくなる。

また、本例では、図１３（Ａ）に示すごとく、絶縁凸部６４を基板開口部８１に貫通することにより、端子貫通孔６０と接続端子８０（スルーホール）との位置合わせ工程が容易になるという効果がある。
つまり、本例の絶縁凸部６４は、隣接する信号端子２３間の沿面距離を長くすることにより絶縁性を向上でき、ひいては電力変換装置１を小型化できるという効果と、位置合わせ工程を容易にするという２つの効果を奏する。

以上のごとく、本例の電力変換装置１は、半導体モジュールと制御基板の接続工程をより容易に行える電力変換装置を提供することができる。

（実施例２）
本例は、図１５、図１６に示すごとく、有孔絶縁部材６の貫通孔６０の形状を変更した例である。図１５の貫通孔６０は、主回路部側の開口端６２における拡径部６１が円錐形状（所謂テーパ状）に形成されている。そして、制御回路基板側拡径部６７は形成されていない。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、図７の例と比較して、有孔絶縁部材６を容易に製造することができるというメリットがある。
また、図１６に示す貫通孔６０は、拡径部６１をアール状に形成してある。
なお、本発明の拡径部６１は、上記以外にも種々の形状をとりうる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

実施例１における、電力変換装置の斜視図。 図１の部分拡大図。 実施例１における、電力変換装置の回路図。 実施例１における、半導体モジュールの斜視図。 図４のＡ−Ａ矢視図。 図１のＹ−Ｚ面における、電力変換装置の断面図。 図６の要部拡大図。 実施例１における、（Ａ）位置ずれした信号端子をスルーホールへ挿入する前（Ｂ）挿入後 の状態での、要部拡大図。 実施例１における、有孔絶縁基板を離隔した状態での、電力変換装置の断面図。 実施例１における、有孔絶縁基板を接近した状態での、電力変換装置の断面図。 実施例１における、電力変換装置の断面図。 実施例１における、有孔絶縁部材の正面図。 実施例１における、（Ａ）位置合わせ工程（Ｂ）挿入工程 を表した製造工程図。 実施例１における、（Ａ）はんだ付け工程（Ｂ）固定工程 を表した製造工程図。 実施例２における、端子貫通孔の拡大断面図。 実施例２における、端子貫通孔の拡大断面図。

符号の説明

１ 電力変換装置
３ 冷却器
６ 有孔絶縁部材
８ 制御回路基板
１３ 主回路部
２０ 半導体モジュール
２３ 信号端子
６０ 端子貫通孔
６１ 拡径部
６４ 絶縁凸部
８０ 接続端子（スルーホール）
８１ 基板開口部

Claims (5)

1. 半導体素子を内蔵した複数の半導体モジュールを有する主回路部と、上記半導体モジュールを制御する制御回路を形成した制御回路基板とを備えた電力変換装置であって、
   上記半導体モジュールと上記制御回路基板とは、上記半導体モジュールに突出形成された信号端子と、上記制御回路基板に設けた接続端子とにおいて電気的に接続されており、
   上記主回路部と上記制御回路基板との間には、上記信号端子を挿通する複数の端子貫通孔を設けた有孔絶縁部材を介設してあり、
   上記端子貫通孔は、上記主回路部側の少なくとも一部に、開口端に向うほど拡径する形状の拡径部を形成してなることを特徴とする電力変換装置。
2. 請求項１において、上記有孔絶縁部材は、上記制御回路基板側に突出した絶縁凸部を有し、上記制御回路基板は、複数の上記接続端子の間に形成された基板開口部を有し、上記有孔絶縁部材は、上記絶縁凸部を上記基板開口部に貫通させると共に上記制御回路基板の反対側面に突出させた状態で、上記制御回路基板と上記主回路部との間に配設されていることを特徴とする電力変換装置。
3. 請求項１又は２において、上記主回路部は、上記半導体モジュールを冷却するための冷却器を備えており、上記制御回路基板は、上記主回路部の下方に配置していることを特徴とする電力変換装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項において、上記有孔絶縁部材を上記主回路部及び上記制御回路部のいずれにも固定せずに両者の間に配置すると共に上記信号端子を上記端子貫通孔に貫通させ、該端子貫通孔を貫通した上記信号端子と上記制御回路基板の上記接続端子とをはんだ付け接合した後に、上記有孔絶縁部材を上記制御回路基板に固定してなることを特徴とする電力変換装置。
5. 半導体素子を内蔵した複数の半導体モジュールを有する主回路部と、上記半導体モジュールを制御する制御回路を形成した制御回路基板とを備えた電力変換装置の製造方法であって、
   上記主回路部と上記制御回路基板との間に、絶縁材料からなる板状の有孔絶縁部材を配置するとともに、複数の上記半導体モジュールから突出形成された信号端子に各々対応する位置に、上記有孔絶縁部材の厚さ方向へ貫通形成された端子貫通孔を、上記制御回路基板に設けられた接続端子に対して位置合わせする工程と、
   上記主回路部側の開口端に向けて拡径する形状に形成された拡径部を有する上記端子貫通孔に、上記信号端子を挿入すると共に、反対側の開口端から突出させる工程と、
   上記有孔絶縁部材を上記制御回路基板から離隔させた状態において、上記端子貫通孔を貫通した上記信号端子と上記接続端子とをはんだ付け接合する工程と、
   はんだ付けがされた後に上記有孔絶縁部材を上記制御回路基板に接近する向きに移動し、上記制御回路基板に固定する工程と、
   を行うことを特徴とする電力変換装置の製造方法。

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