JP2014187818A - 電力変換装置 - Google Patents

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Toshitake Onishi
利武 大西
Yasuhiro Maeda
康宏 前田
Hitoshi Nishio
仁志 西尾
Yoshinobu Suhara
良宣 須原
Ryo Imagawa
良 今川
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Abstract

【課題】電力変換装置において、バスバーとリードとを接続する際に鉛直方向及び水平方向の寸法ばらつきを吸収して確実に接合する。
【解決手段】電力変換装置１０を構成するケーシング１２には、第１バスバー２０と複数の半導体チップ１８ａ、１８ｂとを電気的に接続する接続リード２４が設けられ、該接続リード２４の一端部には、水平方向に対して所定角度だけ下方へと折曲された屈曲部４２が形成され、前記第１バスバー２０の鉛直壁３０に臨むように設けられる。そして、鉛直に形成された第１バスバー２０の鉛直壁３０と屈曲部４２とが鋭角となる接合角度Ｃで半田Ｈによって接合されると共に、前記鉛直壁３０及び屈曲部４２と半田Ｈの接触端部５０とがなす濡れ角Ｄが９０°未満となるように形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、駆動用モータを駆動する駆動回路に用いられ、電力の供給されるバスバーと半導体素子とを接続する電力変換装置に関する。
従来から、電気自動車やハイブリッド自動車等に用いられる駆動用モータに電力を供給する電力変換装置が知られている。このような電力変換装置は、例えば、特許文献１に開示されるように、バスバーを中心として一組のトランジスタ電極及びダイオード電極が対称配置され、前記トランジスタ電極及びダイオード電極が前記バスバーの両端部に半田によって電気的に接続されると共に、前記トランジスタ電極に隣接配置された制御電極と回路基板とが信号線バスバーによって電気的に接続されている。この信号線バスバーは、水平方向に延在する回路基板の下面に当接するバスバー部と、該回路基板と略平行に配置された制御電極に当接する接合部位と、前記バスバー部と前記接合部位とを接続し鉛直方向に延在するリード部とを有している。
そして、バスバー部が回路基板と鉛直方向に重ねられて半田接合され、接合部位が制御電極と鉛直方向に重ねられて半田接合されることで、前記回路基板からバスバーを通じて前記制御電極へと電力が供給される。
特開２００８−２０６３６３号公報
上述したような電力変換装置のように、信号線バスバーにおけるバスバー部及び接合部位を回路基板及び半導体素子に対して半田接合する場合、前記バスバー部、接合部位及び半導体素子にそれぞれ水平方向及び鉛直方向（高さ方向）に寸法ばらつきが生じることが想定される。
例えば、回路基板及び半導体素子に対してバスバー部及び接合部位が所定位置から水平方向にずれた場合には、両者を接合する半田によって寸法ばらつきを吸収することができるが、鉛直方向にずれた場合には、回路基板とバスバー部との隙間、半導体素子と接合部位の隙間が大きくなるため、該隙間を埋めるために半田量を増加させたり、前記回路基板や接合部位の上面に錘を載せることでバスバー側、半導体素子側へそれぞれ押圧して隙間をなくした状態で接合するなどの対応が必要となる。
しかしながら、上述したような寸法ばらつきを考慮して予め半田量を増加させておいた場合には、寸法ばらつきがなく所定の位置で信号線バスバーが接合された場合に、余分な半田が溢れ出し、重力作用下に下方に配置された制御電極等に垂れて付着してしまうことが懸念される。また、錘を載せて対応する場合には、その製造工程（リフロー工程）において電力変換装置を搬送する際に、その重量増加に伴って搬送速度の低下や搬送装置の消費電力が増加してしまうという問題が生じる。
また、信号線バスバーが半導体素子に対して予め設定された所望面積で半田接合されているかどうかを確認する際、前記接合部位の４辺にそれぞれ半田のフィレットが形成されていることを確認する必要があり、その確認作業が煩雑であるという問題がある。
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、バスバーとリードとを接続する際に鉛直方向及び水平方向の寸法ばらつきを吸収して確実に接合することが可能な電力変換装置を提供することを目的とする。
前記の目的を達成するために、本発明は、一端部がバスバーに接続され、他端部が半導体素子に接続されるリードを有し、該リードを通じて前記バスバーから前記半導体素子の電極へと電力供給を行う電力変換装置であって、
前記リードの一端部には、前記バスバーに対して所定間隔離間し、鉛直下方向に所定角度傾斜した屈曲部を有し、前記屈曲部に臨んで鉛直方向に延在する前記バスバーの鉛直壁と該屈曲部とが半田によって互いに接合されると共に、前記鉛直壁と直交する断面において、前記屈曲部と前記鉛直壁とのなす接合角度が鋭角に設定されることを特徴とする。
本発明によれば、リードの一端部をバスバーに接続し、他端部を半導体素子に接続する電力変換装置において、前記リードの一端部に、前記バスバーに対して所定間隔離間して鉛直下方向へ向かって傾斜した屈曲部を設け、前記屈曲部に臨んで鉛直方向に延在する前記バスバーの鉛直壁と該屈曲部とを半田で接合すると共に、前記鉛直壁と直交する断面において、前記屈曲部と前記鉛直壁とのなす0を鋭角に設定している。
従って、バスバーやリードに寸法ばらつきが生じ、互いの相対的な位置関係が鉛直方向にずれた場合に、前記バスバーの鉛直壁と前記リードとの離間距離が変化することがなく半田によって確実に接合できると共に、水平方向にずれた場合でも、鉛直壁と屈曲部とを接合する半田でばらつきを吸収することができる。
その結果、バスバー及びリードが寸法ばらつきに起因して位置ずれした場合でも、鉛直方向及び水平方向の寸法ばらつきを好適に吸収して確実に接合することが可能となり、それに伴って、電力変換装置の信頼性を向上させることができる。
また、バスバーと半田の接触端部とのなす濡れ角を鋭角に設定することにより、前記半田が前記バスバーと前記リードとの間で溶融して流動した際に、その接触端部と前記バスバーとの間にフィレットが形成されるため、該フィレットによって接合状態を目視して確認することが可能となる。その結果、バスバーとリードとの接合状態の確認を容易且つ確実に行うことが可能となる。
さらに、接合角度と濡れ角とが、該接合角度の鋭角が大きくなるに従って前記濡れ角の角度が小さくなる相関関係を有しているとよい。これにより、濡れ角が小さくなり鋭角の範囲内となることで半田の接触端部にフィレットが形成されるため、該フィレットを介してバスバーとリードとの接合状態の確認を目視することができる。
さらにまた、リードには、屈曲部に対して他端部側となる一端部の一部に、該リードの延在方向に沿った水平部を有しているため、前記リードとバスバーとの接合が完了した後に電気的検査をする際、検査用プローブを前記水平部に接触させやすく、検査を行う際の作業性を向上させることができる。
またさらに、屈曲部と鉛直壁との間には、該鉛直壁の延在方向と直交する水平方向に沿って所定間隔の間隙を設けることにより、バスバーとリードとが寸法ばらつきによって互いに接近する方向へと位置ずれした場合でも前記間隙によって接触が好適に回避される。
本発明によれば、以下の効果が得られる。
すなわち、バスバーに接続されるリードの一端部に、該バスバーに対して所定間隔離間して鉛直下方向へ向かって傾斜した屈曲部を設け、前記屈曲部に臨んで鉛直方向に延在する前記バスバーの鉛直壁と該屈曲部とを半田で接合すると共に、前記鉛直壁と直交する断面において、前記屈曲部と前記鉛直壁とのなす接合角度を鋭角に設定することにより、バスバーやリードに寸法ばらつきが生じ、互いの相対的な位置関係がずれた場合でも、半田によって鉛直方向及び水平方向のばらつきを吸収して確実に接合することが可能となる。
本発明の実施の形態に係る電力変換装置の一部平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 図２の電力変換装置における第１バスバーと接続リードとの接合部位近傍を示す拡大断面図である。 図３における第１バスバーと接続リードとが接合される前の状態を示す拡大断面図である。 第１バスバーと接続リードの屈曲部とがなす接合角度と接合端部における濡れ角との関係を示す特性曲線図である。
本発明に係る電力変換装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る電力変換装置を示す。
この電力変換装置１０は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等に用いられる駆動用モータを駆動するためのインバータ装置であり、図１及び図２に示されるように、樹脂製材料からなるケーシング１２と、前記ケーシング１２の下部に設けられるヒートシンク１４と、前記ケーシング１２の内部に収納される回路基板１６と、該回路基板１６の上面に実装される複数の半導体チップ１８ａ、１８ｂと、前記ケーシング１２にモールドされる第１及び第２バスバー２０、２２と、前記半導体チップ１８ａ、１８ｂを前記第１バスバー（バスバー）２０に対して接合する接続リード（リード）２４とを含む。
ケーシング１２は、その中央部に幅方向に沿って延在して断面矩形状に形成された絶縁部２６と、前記絶縁部２６に対して所定間隔離間して略平行に設けられるサイド部２８とからなり、前記絶縁部２６には第１バスバー２０が一体的にモールドされ、サイド部２８にはそれぞれ第２バスバー２２が一体的にモールドされる。
そして、ケーシング１２の下面には、例えば、アルミニウムや銅などの金属製材料からプレート状に形成されたヒートシンク１４が設けられ、該ヒートシンク１４によって前記下面が覆われる。このヒートシンク１４は、その上面に設けられる半導体チップ１８ａ、１８ｂで生じた熱を外部へと放熱する目的で設けられる。
第１バスバー２０は、図２に示されるように、例えば、金属製材料から上方（矢印Ａ１方向）に向かって開口した断面Ｕ字状に形成され、ケーシング１２の絶縁部２６に沿って一直線状に形成されると共に、前記絶縁部２６の側壁２６ａ側となる一対の鉛直壁３０が該絶縁部２６に対してそれぞれ外側に露呈している。なお、この側壁２６ａ及び鉛直壁３０はヒートシンク１４に対して略直交した鉛直面となる。
第２バスバー２２は、金属製材料から断面Ｌ字状に形成され、ケーシング１２のサイド部２８に沿って一直線状に形成されると共に、第１バスバー２０側（矢印Ｂ１方向）に向かって水平方向に延在する端部がボンディングワイヤ３２によって半導体チップ１８ｂと電気的に接続される。
そして、この第１及び第２バスバー２０、２２は、例えば、バッテリー等の直流電源に対してケーブル（図示せず）を介してそれぞれ電気的に直接接続される。
回路基板１６は、ケーシング１２において絶縁部２６とサイド部２８との間に設けられ、ヒートシンク１４の上面に半田３６を介して設置され、該ヒートシンク１４と略平行に設けられる。そして、回路基板１６の上面には、例えば、図示しないトランジスタ電極やダイオード電極の形成された複数の半導体チップ１８ａ、１８ｂが配置され、その下面に塗布された半田３６を介して前記回路基板１６と前記半導体チップ１８ａ、１８ｂとが電気的に接続される。なお、複数の半導体チップ１８ａ、１８ｂは回路基板１６上において互いに所定間隔離間するように配置される。
接続リード２４は、例えば、金属製材料から薄板状に形成され、水平方向（矢印Ｂ方向）に延在する一組の水平部３８ａ、３８ｂと、該水平部３８ａ、３８ｂに対して鉛直下方向（矢印Ａ２方向）にオフセットするように突出した一組のチップ接続部４０ａ、４０ｂと、該接続リード２４の一端部側（矢印Ｂ１方向）に形成され、一方の水平部３８ａに対して所定角度で折曲された屈曲部４２とからなる。この接続リード２４は、例えば、一定厚さの板材をプレス加工することによって形成され、ケーシング１２における絶縁部２６とサイド部２８との間に配置される。
水平部３８ａ、３８ｂは、接続リード２４の長手方向（矢印Ｂ方向）に沿ってそれぞれ所定長さ、且つ、互いに所定間隔離間して形成され、回路基板１６及び半導体チップ１８ａ、１８ｂと略平行に設けられる。
チップ接続部４０ａ、４０ｂは、水平部３８ａ、３８ｂと略平行な平面状に形成され、一方のチップ接続部４０ａは、断面略Ｕ字状に形成され、水平部３８ａと水平部３８ｂとの間に設けられ、他方のチップ接続部４０ｂは、断面略Ｌ字状に形成され、水平部３８ｂの他端部側（矢印Ｂ２方向）に設けられる。そして、チップ接続部４０ａ、４０ｂは、各半導体チップ１８ａ、１８ｂの上面に当接した状態で半田３６によって接続される。これにより、接続リード２４のチップ接続部４０ａ、４０ｂと各半導体チップ１８ａ、１８ｂとが電気的に接続された状態となる。
屈曲部４２は、図２〜図４に示されるように、例えば、一方の水平部３８ａの端部に対してチップ接続部４０ａ、４０ｂの突出方向（矢印Ａ２方向）に向かって所定角度で折曲して形成され、絶縁部２６側（矢印Ｂ１方向）となるように配置される。そして、接続リード２４は、一組のチップ接続部４０ａ、４０ｂが半導体チップ１８ａ、１８ｂにそれぞれ接続された状態で、屈曲部４２が第１バスバー２０の鉛直壁３０に臨むように配置され、該鉛直壁３０との間には間隙４４が設けられる。具体的には、屈曲部４２の先端が、鉛直壁３０の延在方向に沿った略中央部近傍となるように配置される（図３及び図４参照）。
この間隙４４は、鉛直壁３０と直交する水平方向（矢印Ｂ方向）に所定間隔で形成され、前記間隙４４の大きさは、第１バスバー２０及び接続リード２４におけるそれぞれの水平方向への最大寸法公差の合計に基づいて設定される。
すなわち、第１バスバー２０及び接続リード２４が製造時における寸法ばらつきによって互いに接近する方向に位置ずれした場合でも接触することがない距離で間隙４４が設けられる。
この第１バスバー２０の鉛直壁３０と屈曲部４２とがなす接合角度Ｃは、図３及び図４に示されるように鋭角に設定される。
そして、屈曲部４２と第１バスバー２０の鉛直壁３０との間の空間４６は、下方（矢印Ａ２方向）に向かって徐々に先細となる断面略三角形状に形成され、その内部には溶融した半田Ｈからなる接合部４８が形成される。
この接合部４８は、空間４６内において第１バスバー２０及び接続リード２４の屈曲部４２に対して接触する断面略三角形状に形成され、半田Ｈを加熱することで溶融させた後に固化させることで前記屈曲部４２と第１バスバー２０とを電気的に接続している。
また、接合部４８には、第１バスバー２０及び接続リード２４に対する接触端部５０に、該第１バスバー２０及び接続リード２４側に向かってそれぞれ断面円弧状に窪んだフィレット５２ａ、５２ｂが形成される。
さらに、接合部４８は、接触端部５０の表面に引いた接線と第１バスバー２０及び接続リード２４の表面（接触面）とのなす角度である濡れ角Ｄ（接触角）が９０°未満、すなわち、鋭角となるように形成される（Ｄ＜９０°）。
本発明の実施の形態に係る電力変換装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、水平搬送式の連続炉で前記電力変換装置１０を加熱することで、第１バスバー２０に対して接続リード２４を接合する場合について説明する。なお、以下の説明では、ケーシング１２の底面にヒートシンク１４が装着され、該ヒートシンク１４の上面に回路基板１６が半田３６を介して載置され、且つ、前記回路基板１６の上面に塗布された半田３６を介して複数の半導体チップ１８ａ、１８ｂが載置された状態を準備状態として説明する。また、第１バスバー２０は、予めケーシング１２の絶縁部２６にモールドされ、その鉛直壁３０が側方に露呈している状態にある。
この準備状態において、接続リード２４のチップ接続部４０ａ、４０ｂをそれぞれ半田３６を介して半導体チップ１８ａ、１８ｂの上面に配置すると共に、屈曲部４２を第１バスバー２０の鉛直壁３０に臨むように配置する。この際、屈曲部４２の先端と第１バスバー２０の鉛直壁３０との間には所定間隔の間隙４４が設けられるように接続リード２４が配置される。
次に、第１バスバー２０の鉛直壁３０と屈曲部４２とがなす断面略三角形状の空間４６に、図４に示されるように、円柱状の半田Ｈを載置することにより、該半田Ｈの外周面が前記鉛直壁３０及び屈曲部４２に対して線接触した状態で保持される。換言すれば、半田Ｈは、鉛直壁３０及び屈曲部４２の２点によって保持される。なお、用いられる半田Ｈは、上述したように断面円形状の円柱状のものに限定されるものではない。
そして、このように接続リード２４が所定位置に配置された後、電力変換装置１０を図示しない連続炉の搬送路に沿って搬送させ加熱するリフロー工程を行う。この連続炉には、例えば、搬送路を挟んで上方及び下方となる位置にそれぞれヒータが設けられており、ワークとなる電力変換装置１０が搬送路に沿って移動することで前記ヒータによって所定温度に加熱され半田Ｈ及び半田３６が溶融し始める。
これにより、空間４６内に設けられた半田Ｈは、溶融することで液化して重力作用下に自重によって第１バスバー２０の鉛直壁３０及び屈曲部４２に沿って下方（矢印Ａ２方向）へと流動し、該空間４６の一部を満たすように断面略三角形状となると共に、鉛直壁３０及び屈曲部４２に対する接触端部５０には、それぞれ鉛直壁３０及び屈曲部４２側に向かって凹状となる断面円弧状のフィレット５２ａ、５２ｂが形成される。
このフィレット５２ａ、５２ｂは、溶融する前の半田Ｈの外周面と鉛直壁３０及び屈曲部４２との接触点Ｐ（図４参照）を起点として形成され、液化した半田Ｈが隣接する鉛直壁３０及び屈曲部４２との間で生じる表面張力によって形成される。また、同時に、半導体チップ１８ａ、１８ｂの上面及び下面側に設けられた半田３６が溶融する。
そして、電力変換装置１０が搬送路に沿って連続炉から外部へと搬送され取り出されることで、徐々に冷却され半田３６及び半田Ｈが固化していく。これにより、半田Ｈが固化して形成された接合部４８によって第１バスバー２０と接続リード２４の屈曲部４２とが接合され電気的に接続された状態になると共に、半田３６の固化によって半導体チップ１８ａ、１８ｂが回路基板１６及び接続リード２４のチップ接続部４０ａ、４０ｂに対してそれぞれ電気的に接続され実装される。
その結果、接続リード２４が第１バスバー２０に対して電気的に接続され、しかも、チップ接続部４０ａ、４０ｂを介して複数の半導体チップ１８ａ、１８ｂにも電気的に接続された状態となる。なお、半導体チップ１８ａ、１８ｂは、第２バスバー２２に対してボンディングワイヤ３２で電気的に接続される。
また、上述したリフロー工程を行う前の準備状態において、第１バスバー２０に対して接続リード２４を配置する際、前記第１バスバー２０、該第１バスバー２０の設けられるケーシング１２や前記接続リード２４のそれぞれの寸法ばらつき（製造ばらつき）によって、前記第１バスバー２０の鉛直壁３０と前記接続リード２４とが所定の位置ではなく、相対的な位置関係がずれて配置されることがある。
例えば、接続リード２４と第１バスバー２０とが水平方向（矢印Ｂ方向）に位置ずれし、所定の位置に対して屈曲部４２が前記第１バスバー２０に接近・離間した位置に配置された場合には、両者の間の間隙４４の大きさが変化することになるが、空間４６内で溶融した半田Ｈが流動することで好適に屈曲部４２と鉛直壁３０との間を満たすことができる。そのため、第１バスバー２０と接続リード２４との間における水平方向の位置ずれを吸収して確実に接合することが可能となる。
また、上述した寸法ばらつきによって第１バスバー２０と接続リード２４とが相対的に鉛直方向（矢印Ａ方向）に位置ずれした場合には、前記第１バスバー２０の鉛直壁３０が鉛直方向に延在する構成としているため、その鉛直壁３０と前記接続リード２４の屈曲部４２との離間距離（間隙４４）が変化することがなく、空間４６内で溶融した半田Ｈによって両者を確実に接合することができる。
すなわち、第１バスバー２０及び接続リード２４が寸法ばらつきに起因して所定の位置から位置ずれした場合でも、水平方向（矢印Ｂ方向）及び鉛直方向（矢印Ａ方向）のいずれの寸法ばらつきにも容易に対応して確実に接合できる。
最後に、上述したように第１バスバー２０と接続リード２４とが接合され、該接続リード２４を介して第１バスバー２０と半導体チップ１８ａ、１８ｂ、回路基板１６が電気的に接続された後、その接続状態を基板検査装置の検査用プローブ５４（図２参照）によって確認する。
この検査用プローブ５４は、通電部位に接触可能なコンタクトピン５６を有し、前記コンタクトピン５６を接続リード２４の水平部３８ａへと上方から接触させた後、基板検査装置からコンタクトピン５６へと電流及び電圧が供給されることで、前記接続リード２４を含む電力変換装置１０の電気的検査が行われる。このように電気的検査を行う場合に、水平で平面状に形成された接続リード２４の水平部３８ａを利用してコンタクトピン５６を接触させることで、検査作業を容易且つ確実に行うことができる。
なお、この検査用プローブ５４を接触させるための水平部３８ａは、上述した接続リード２４のように、屈曲部４２に隣接し、且つ、最も上方（矢印Ａ１方向）となる位置に形成される場合に限定されるものではなく、例えば、屈曲部４２の端部に対して下方（矢印Ａ２方向）となる位置に形成するようにしてもよい。すなわち、接続リード２４の長手方向（延在方向）に沿って略平行となる平面状に形成されていれば、特に、その位置は限定されるものではない。
次に、第１バスバー２０と接続リード２４の屈曲部４２とがなす接合角度Ｃと、半田Ｈの接触端部５０における濡れ角Ｄ（Ｄ１、Ｄ２）との関係について、図５の特性曲線を参照しながら説明する。なお、図５において、第１バスバー２０側の濡れ角Ｄ１の特性を太い実線で示し、接続リード２４側の濡れ角Ｄ２の特性を細い実線で示している。
この図５から諒解されるように、第１バスバー２０の鉛直壁３０と半田Ｈの接触端部５０とがなす濡れ角Ｄ１は、前記接合角度Ｃが小さいほど大きくなり、該接合角度Ｃが大きくなるのに従って徐々に小さくなる。すなわち、第１バスバー２０側に形成されるフィレット５２ａの濡れ角Ｄ２は、接合角度Ｃと反比例の関係を有している。
一方、第１バスバー２０と接続リード２４とがなす接合角度Ｃに関わらず、その屈曲部４２と半田Ｈの接触端部５０とがなす濡れ角Ｄ２は、該接合角度Ｃが０°〜９０°の範囲内において９０°未満（Ｄ２＜９０°）となる。
この濡れ角Ｄ１が大きくなる理由としては、例えば、接合角度Ｃがα°以下、すなわち、水平部３８ａに対する屈曲部４２の傾斜角度が大きい場合において、溶融した半田Ｈが自重によって下方（矢印Ａ２方向）へと流動する際の速度が速くなり、それに伴って、第１バスバー２０に対する前記半田Ｈの濡れ角Ｄ１が鈍角となるためにフィレット５２ａが形成されない。そのため、第１バスバー２０に対する半田Ｈの接合状態をフィレット５２ａによって目視することができない。
一方、接合角度Ｃを、例えば、β°以上とした場合には、第１バスバー２０側の濡れ角Ｄ１、接続リード２４側の濡れ角Ｄ２が共に９０°未満となるが、空間４６の上方（矢印Ａ１方向）の開口断面積が大きくなるため、半田Ｈを載置してリフロー工程を行う際に該半田Ｈが上方へと飛び出しやすくなる。
その結果、第１バスバー２０と接続リード２４の屈曲部４２とがなす接合角度Ｃは、溶融した半田Ｈによってそれぞれフィレット５２ａ、５２ｂが形成され、しかも、前記半田Ｈを空間４６内に載置する際の作業性を考慮し、α°〜β°の範囲内（α°≦Ｃ≦β°）となる鋭角に設定すると最適である。これにより、溶融した半田Ｈの下方への流動速度が好適に傾斜した屈曲部４２によって緩和され、これにより所望角度となるフィレット５２ａ、５２ｂがそれぞれ形成されるため、接続リード２４の一端部を第１バスバー２０に対して確実に接合し、且つ、その接合状態を作業者が容易に目視で確認できるため、その接合作業の作業効率を向上させることが可能となる。
以上のように、本実施の形態では、電力変換装置１０を構成する接続リード２４の一端部に、半導体チップ１８ａ、１８ｂや回路基板１６の延在方向（矢印Ｂ方向）に対して所定角度傾斜した屈曲部４２を設け、該屈曲部４２を、鉛直方向（矢印Ａ方向）に延在する前記第１バスバー２０の鉛直壁３０に臨むように配置し、前記屈曲部４２と前記鉛直壁３０とがなす断面略三角形状の空間４６に配置された半田Ｈを溶融させることで第１バスバー２０と接続リード２４とを接合して電気的に接続している。
これにより、例えば、第１バスバー２０や接続リード２４に寸法ばらつきが生じ、屈曲部４２が水平方向（矢印Ｂ方向）に位置ずれし、前記第１バスバー２０と前記接続リード２４との間の間隙４４が変化した場合、空間４６内で溶融される半田Ｈによって寸法ばらつきを好適に吸収して前記第１バスバー２０と接続リード２４とを確実に接合することができ、一方、前記寸法ばらつきによって第１バスバー２０と接続リード２４とが鉛直方向（矢印Ａ方向）に位置ずれした場合には、鉛直壁３０が鉛直方向に延在しているため、前記第１バスバー２０と前記接続リード２４との離間距離が変化することがなく、半田Ｈによって該第１バスバー２０と接続リード２４とを確実に接合することができる。
すなわち、第１バスバー２０及び接続リード２４が寸法ばらつきに起因して位置ずれした場合でも、水平方向（矢印Ｂ方向）及び鉛直方向（矢印Ａ方向）のいずれの寸法ばらつきにも容易に対応して確実に接合することが可能となり、電力変換装置１０の製造ばらつきが低減することで信頼性の向上を図ることができる。
換言すれば、第１バスバー２０と接続リード２４の一端部（屈曲部４２）とを鉛直方向（矢印Ａ方向）に重ねることなく配置しているため、寸法ばらつきによって鉛直方向に位置ずれが生じた場合でも半田量を増加させたり、該接続リード２４を錘によって下方へと押し付けることなく互いに接合することができる。
また、第１バスバー２０の鉛直壁３０と屈曲部４２とがなす接合角度Ｃを鋭角とすることで、溶融した半田Ｈが重力作用下に自重によって前記鉛直壁３０及び屈曲部４２に沿って下方（矢印Ｂ方向）へと流動する際の移動速度を緩やかとすることができ、それに伴って、該半田Ｈによって形成されるフィレット５２ａ、５２ｂの濡れ角Ｄ、Ｄ１、Ｄ２（接触角）を９０°未満（Ｄ、Ｄ１、Ｄ２＜９０°）とすることが可能となる。
その結果、第１バスバー２０の鉛直壁３０及び屈曲部４２に対してそれぞれフィレット５２ａ、５２ｂを形成することができるため、該フィレット５２ａ、５２ｂを有した接合部４８によって第１バスバー２０と接続リード２４との接合状態を、作業者が目視によって容易且つ確実に確認することができる。
さらに、接続リード２４には、その一端部に形成される屈曲部４２とチップ接続部４０ａとの間に水平で平面状に形成された水平部３８ａを有しているため、例えば、半導体チップ１８ａ、１８ｂ及び第１バスバー２０に対する前記接続リード２４の接続工程が完了した後、電気的検査をする場合に、検査用プローブ５４におけるピン状のコンタクトピン５６を前記水平部３８ａに接触させやすく、その作業性を向上させることができる。
さらにまた、第１バスバー２０と接続リード２４の屈曲部４２とから形成される断面略三角形状の空間４６は、半田Ｈが溶融して下方（矢印Ａ２方向）へと流動した際に該半田Ｈが溜まる半田溜まりとして機能するため、前記半田Ｈを第１バスバー２０及び接続リード２４に対してより広い面積で密着させ確実に接合することが可能となる。
またさらに、第１バスバー２０の鉛直壁３０と接続リード２４の屈曲部４２との間には水平方向（矢印Ｂ方向）に沿って所定間隔の間隙４４が設けられ、該間隙４４は、第１バスバー２０及び接続リード２４の水平方向（矢印Ｂ方向）への最大寸法公差と略同等、若しくは、大きく設定されるため、前記第１バスバー２０及び接続リード２４が寸法ばらつきによって互いに接近する方向へと位置ずれした場合でも、互いに接触してしまうことが好適に回避される。
なお、本発明に係る電力変換装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
１０…電力変換装置 １２…ケーシング
１４…ヒートシンク １６…回路基板
１８ａ、１８ｂ…半導体チップ ２０…第１バスバー
２２…第２バスバー ２４…接続リード
２６…絶縁部 ３０…鉛直壁
３８ａ、３８ｂ…水平部 ４０ａ、４０ｂ…チップ接続部
４２…屈曲部 ４６…空間
４８…接合部 ５２ａ、５２ｂ…フィレット

Claims (5)

  1. 一端部がバスバーに接続され、他端部が半導体素子に接続されるリードを有し、該リードを通じて前記バスバーから前記半導体素子の電極へと電力供給を行う電力変換装置であって、
    前記リードの一端部には、前記バスバーに対して所定間隔離間し、鉛直下方向に所定角度傾斜した屈曲部を有し、前記屈曲部に臨んで鉛直方向に延在する前記バスバーの鉛直壁と該屈曲部とが半田によって互いに接合されると共に、前記鉛直壁と直交する断面において、前記屈曲部と前記鉛直壁とのなす接合角度が鋭角に設定されることを特徴とする電力変換装置。
  2. 請求項１記載の電力変換装置において、
    前記バスバーと前記半田の接触端部とのなす濡れ角が鋭角に設定されることを特徴とする電力変換装置。
  3. 請求項２記載の電力変換装置において、
    前記接合角度と前記濡れ角とは、該接合角度の鋭角が大きくなるに従って前記濡れ角の角度が小さくなる相関関係を有することを特徴とする電力変換装置。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置において、
    前記リードには、前記屈曲部に対して他端部側となる一端部の一部に、該リードの延在方向に沿った水平部を有することを特徴とする電力変換装置。
  5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置において、
    前記屈曲部と前記鉛直壁との間には、該鉛直壁の延在方向と直交する水平方向に沿って所定間隔の間隙が設けられることを特徴とする電力変換装置。
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