JP2014232832A - 電源装置およびビームリード - Google Patents

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Abstract

【課題】基板に設置されているパワー素子チップと、ハンダによって基板に接続されているビームリードとを有する電源装置において、ハンダ付けするときのハンダの溶融やビームリードの膨張・収縮によっても、冶具にビームリードが引っかかることが無く、ハンダ付け後における冶具の取り外しが容易である電源装置を提供する。
【解決手段】基板３と、基板に設置されているパワー素子チップ５，７と、被係合部１５を備え、基板に設けられている係合部１３に被係合部が係合することで基板に対する位置決めがなされており、ハンダ１７，１９，２１，２３，２５によって基板に接続されているビームリード９とを有する電源装置１である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源装置およびビームリードに係り、特に、パワー素子チップをビームリードで接続しているものに関する。
従来、図６〜図１２で示すような、インバータ装置の製造方法が知られている。
詳しく説明すると、まず、図１２で示すように、台座３０１に基板３０３を位置決めして設置し、台座３０１に冶具３０５を位置決めして設置する。冶具３０５には、図６や図１１等で示すようなシートハンダ３０７やビームリード３０９を位置決めするための貫通孔３１１が形成されている。
続いて、図６で示すように、シートハンダ３０７（３０７Ａ，３０７Ｂ）を冶具３０５の貫通孔３１１を用いて位置決めして基板３０３に設置する。
続いて、図７で示すように、パワー素子チップ３１３（３１３Ａ，３１３Ｂ）を冶具３０５の貫通孔３１１を用いて位置決めして基板３０３に設置する。この状態では、シートハンダ３０７の上にパワー素子チップ３１３が被さって載置されている。また、パワー素子チップ３１３ＡとしてＩＧＢＴが使用され、パワー素子チップ３１３ＢとしてＦＷＤが使用されている。
続いて、図８で示すように、シートハンダ３０７（３０７Ｃ，３０７Ｄ，３０７Ｅ）を冶具３０５の貫通孔３１１を用いて位置決めして基板３０３に設置する。この状態では、パワー素子チップ３１３の上にシートハンダ３０７（３０７Ｃ，３０７Ｄ）が被さって載置されている。
続いて、図９や図１０で示すビームリード３０９を、図１１で示すように冶具３０５の貫通孔３１１を用いて位置決めして基板３０３に設置する。この状態では、シートハンダ３０７（３０７Ｃ，３０７Ｄ，３０７Ｅ）の上にビームリード３０９の接続部３１５（３１５Ａ，３１５Ｂ，３１５Ｃ）が被さって載置されている。
続いて、シートハンダ３０７を溶融させた後硬化させ、冶具３０５と台座３０１とを取り除くことで、インバータ装置を得ている。
なお、上述した従来の技術に関連する文献として、たとえば、特許文献１を掲げることができる。
特開２０００−６０１４０号公報
ところで、従来のインバータ装置の製造方法では、ハンダ付けするときのハンダ３０７の溶融、ビームリード３０９の膨張・収縮によって、冶具３０５にビームリード３０９が引っかかり、ハンダ付け後における冶具３０５の取り外しが困難になるという問題がある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、基板に設置されているパワー素子チップと、ハンダによって基板に接続されているビームリードとを有する電源装置において、ハンダ付けするときのハンダの溶融やビームリードの膨張・収縮によっても、冶具にビームリードが引っかかることが無く、ハンダ付け後における冶具の取り外しが容易である電源装置を提供することを目的とする。
請求項１に記載の発明は、基板と、前記基板に設置されているパワー素子チップと、被係合部を備え、前記基板に設けられている係合部に前記被係合部が係合することで前記基板に対する位置決めがなされており、ハンダによって前記基板に接続されているビームリードとを有する電源装置である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電源装置において、前記基板に対する前記パワー素子チップの位置決めは、冶具を用いてなされたものであり、前記ビームリードの被係合部は、前記ビームリードの本体部から突出している凸部によって構成されており、前記基板の係合部は、前記基板に設けられた凹部で構成されているか、または、前記ビームリードの被係合部は、前記ビームリードの本体部に設けられた凹部もしくは貫通孔で構成されており、前記基板の係合部は、前記基板から突出している凸部によって構成されている電源装置である。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電源装置において、前記ビームリードの被係合部は、前記ビームリードの本体部から突出している凸部によって構成されており、前記基板の係合部は、前記基板の導電層で形成された凹部で構成されている電源装置である。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の電源装置において、前記ビームリードの本体部は、前記基板に設置されている前記パワー素子チップに接続される第１の接続部と、前記基板に接続される第２の接続部とを備えて構成されており、前記凸部は、前記第２の接続部から突出しており、前記第２の接続部を前記基板に接続するためのシートハンダの位置決めは、前記凸部を用いてなされた電源装置である。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の電源装置において、前記第２の接続部は、矩形な平板状に形成されており、前記凸部は、前記矩形な平板の４つの辺それぞれの中間部から前記第２の接続部の厚さ方向の一方の側に突出しており、前記ビームリードを基板に設置するためのシートハンダは、矩形な平板状に形成されており、第１の接続部をこの厚さ方向から見たときの大きさが、前記ビームリードを基板に設置するためのシートハンダをこの厚さ方向から見たときの大きさよりも大きい電源装置である。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の電源装置において、前記凸部の突出高さの値は、前記凹部の深さの値よりも大きくなっている電源装置である。
請求項７に記載の発明は、基板とこの基板に設置されているパワー素子チップとにハンダによって接合されて使用されるビームリードにおいて、平板状の金属の素材を塑性変形されることで形成されており、凸部を備え、前記基板に設けられている凹部に前記凸部が挿入されることで前記基板に対する位置決めがなされるビームリードである。
本発明によれば、基板に設置されているパワー素子チップと、ハンダによって基板に接続されているビームリードとを有する電源装置において、ハンダ付けするときのハンダの溶融やビームリードの膨張・収縮によっても、冶具にビームリードが引っかかることが無く、ハンダ付け後における冶具の取り外しが容易である電源装置を提供することができるという効果を奏する。
本発明の実施形態に係る電源装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る電源装置のビームリードと、パワー素子チップの位置決めに使用する冶具との関係を示す図である。 図１（ａ）におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であって、シートハンダが溶融する前の状態を示す図である。 図１（ａ）におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であって、シートハンダが一旦溶融した後硬化してビームリードの基板への設置が終了した状態を示す図である。 図１（ａ）におけるＶ部の拡大図である。 従来の冶具を用いた、基板へのシートハンダ、パワー素子チップ、ビームリードの設置手順を示す図である。 従来の冶具を用いた、基板へのシートハンダ、パワー素子チップ、ビームリードの設置手順を示す図である。 従来の冶具を用いた、基板へのシートハンダ、パワー素子チップ、ビームリードの設置手順を示す図である。 従来のビームリードの斜視図である。 （ａ）は従来のビームリードの平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸＢ矢視図である。 従来の冶具を用いた、基板へのシートハンダ、パワー素子チップ、ビームリードの設置手順を示す図である。 従来の冶具を用いた、基板へのシートハンダ、パワー素子チップ、ビームリードの設置手順を示す図である。
本発明の実施形態に係る電源装置（たとえば、インバータ用パワーモジュール）１は、ＥＶやＨＥＶなどの電動車輌に搭載されるインバータに使用されるものであり、たとえば、図１等で示すように、基板３と、第１のパワー素子チップ（たとえば、ＦＷＤ）５と、第２のパワー素子チップ（たとえば、ＩＧＢＴ）７と、ビームリード９とを備えて構成されている。
基板３には配線パターン（回路パターン）１１が設けられており、ＦＷＤ（フリーホイールダイオード；Ｆｒｅｅｗｈｅｅｌ Ｄｉｏｄｅ）５は、基板３の配線パターン１１の第１の所定の部位にハンダ２３（シートハンダ２３Ａ）によって設置されており、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ；Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）７は、基板３の配線パターン１１の第２の所定の部位にハンダ２５（シートハンダ２５Ａ）によって設置されている。
基板３には係合部１３が設けられており、ビームリード９には、被係合部１５が設けられている。そして、係合部１３に被係合部１５が係合することで基板３に対するビームリード９の位置決めがなされている。なお、ビームリード９は、ハンダ１７，１９，２１（シートハンダ１７Ａ，１９Ａ，２１Ａ）によってパワー素子チップ５，７と基板３とに接続（設置；接合）されている。
ビームリード９は、第１の接続部２７と、第２の接続部２９と、第３の接続部３１とを備えて構成されている。第１の接続部２７は、ＩＧＢＴ７にハンダ１９によって直接接続されている。ＩＧＢＴ７はハンダ２５によって基板３の配線パターン１１の所定の部位に直接設置されている。第２の接続部２９は、基板３の配線パターン１１の所定の部位にハンダ２１によって直接接続されている。第３の接続部３１は、ＦＷＤ５にハンダ１７によって直接接続されている。ＦＷＤ５はハンダ２３によって基板３の配線パターン１１の所定の部位に直接設置されている。被係合部１５は、たとえば、第２の接続部２９のところに設けられている。
また、電源装置１では、基板３に対するパワー素子チップ５，７の位置決めが、従来と同様にして、冶具（たとえば、カーボンやアルミニウム等の高熱伝導材料で構成された冶具）３３（図２参照）を用いてなされている。
ビームリード９の被係合部１５は、ビームリード９の本体部３５から突出している凸部３７によって構成されており、基板３の係合部１３は、基板３に設けられた凹部３９で構成されている。そして、凸部３７が凹部３９に入り込む（嵌り込む）ことで、基板３に対するビームリード９の位置決めがなされている。なお、ビームリード９の被係合部１５をビームリード９の本体部３５に設けられた凹部もしくは貫通孔で構成し、基板３の係合部１３を、基板３（基板３の本体部）から突出している凸部によって構成してもよい。
さらに具体的には説明すると、基板３の凹部３９（係合部１３）が、基板３の導電層（配線パターン１１を構成している金属層の一部）で構成されている。
ビームリード９の本体部３５（ビームリード９）は、少なくとも、上述した第１の接続部２７と、第２の接続部２９とを備えて構成されている。
被係合部１５を構成している凸部３７は、第２の接続部２９から突出しており、第２の接続部２９を基板３に接続するためのシートハンダ２１Ａの位置決めは、凸部３７を用いてなされたものである。
ビームリード９の第１の接続部２７は、ビームリード９の第１の接続部２７と基板３に設置されているＩＧＢＴ７とに挟まれたシートハンダ１９Ａを溶融させた後固化させることで（ハンダ１９で）基板３に設置されている。ビームリード９の第２の接続部２９は、ビームリード９の第２の接続部２９と基板３とに挟まれたシートハンダ２１Ａを溶融させた後固化させることで（ハンダ２１で）基板３に設置されている。なお、第３の接続部３１が設けられている場合、ビームリード９の第３の接続部３１は、ビームリード９の第３の接続部３１と、基板３に設置されているＦＷＤ５とに挟まれたシートハンダ１７Ａを溶融させた後固化させることで（ハンダ１７で）基板３に設置されている。
なお、ＩＧＢＴ７は、ＩＧＢＴ７と基板３とに挟まれたシートハンダ２５Ａを溶融させた後固化させることで（ハンダ２５で）基板３に設置されている。また、ＦＷＤ５は、ＦＷＤ５と基板３とに挟まれたシートハンダ２３Ａを溶融させた後固化させることで（ハンダ２３で）基板３に設置されている。
ビームリード９の第２の接続部２９は、矩形な平板状（平板）に形成されており、被係合部１５を構成している凸部３７は、上記矩形な平板の４つの辺それぞれの中間部（たとえば、中央部）から第２の接続部２９の厚さ方向の一方の側に突出している。
ビームリード９を基板３に直接設置するためのシートハンダ（溶融前のシートハンダ）２１Ａは、矩形な平板状（平板）に形成されており、第２の接続部２９をこの厚さ方向から見たときの大きさ（縦横寸法）は、ビームリード９を基板３に直接設置するためのシートハンダ（溶融前のシートハンダ）２１Ａをこの厚さ方向から見たときの大きさ（縦横寸法）よりも大きくなっている。
すなわち、ビームリード９の第２の接続部２９を基板３に設置するために使用されるシートハンダ２１Ａであって溶融前のシートハンダ２１Ａのお互いが対向している一対の辺の間の寸法は、第２の接続部２９の矩形な平板の４つの辺のうちのお互いが対向している一対の辺の間の寸法よりも僅かに小さくなっており、溶融前のシートハンダ２１Ａのお互いが対向している他の一対の辺の間の寸法は、第２の接続部２９の矩形な平板の４つの辺のうちのお互いが対向している他の一対の辺の間の寸法よりも僅かに小さくなっている。
溶融前のシートハンダ２１Ａは、この厚さ方向と第２の接続部２９の厚さ方向とがお互いに一致し、第２の接続部２９の厚さ方向の凸部３７が突出している側の面に接し、各凸部３７の内側に入り込むようにして第２の接続部２９に設置されるものである。
また、電源装置１では、ビームリード９の第２の接続部２９と基板３との間のハンダ（シートハンダ２１Ａを溶融させた後固化させたことで形成されたハンダ）２１の厚さを適正な値にするために、被係合部１５を構成している凸部３７の突出高さ（第２の接続部２９の厚さ方向の一方の面からの凸部３７の突出高さ）の値が、係合部１３を構成している凹部３９の深さの値よりも大きくなっている（図４参照）。
すなわち、電源装置１の完成品において、ビームリード９の第２の接続部２９と基板３との間のハンダ２１の厚さの値は、凸部３７の突出高さの値から凹部３９の深さの値を引き算して得られた値と等しくなっている（図４参照）。
ここで、ビームリード９についてさらに詳しく説明する。ビームリード９では、図１、図２等で示すように、第１の接続部２７と第２の接続部２９と第３の接続部３１とはお互いが所定の距離だけ離れており、第１の接続部２７と第２の接続部２９とがお互いにつながっており（電気的、機械的に接続されており）、第１の接続部２７と第３の接続部３１とがお互いにつながっている。第２の接続部２９と第３の接続部３１とは、直接つながっておらず、第１の接続部２７を間にしてお互いがつながっている。
ビームリード９では、第１の接続部２７と第２の接続部２９とをお互いに結ぶ方向に対して、第１の接続部２７と第３の接続部３１とをお互いに結ぶ方向が交差（たとえば、直交）しており、第１の接続部２７と第２の接続部２９との間および第１の接続部２７と第３の接続部３１との間には、脆弱部（易弾性変形部；容易弾性変形部）４１，４３が設けられている。
脆弱部４１は、この両端に位置している２つの接続部２７，２９同士をお互いに結ぶ方向で２つの接続部２７，２９の間に圧縮力もしくは引っ張り力を加えた場合、２つの接続部２７，２９の間のビームリード９の部位が弾性変形しやすくなるようにするためのものである。脆弱部４３も、脆弱部４１と同様に、２つの接続部２７，３１の間のビームリード９の部位が弾性変形しやすくなるようにするためのものである。
たとえば、第１の接続部２７と第２の接続部２９との間で延伸しているビームリード９の部位の断面形状（延伸方向に対して直交する平面による断面の形状）は一定になっている。また、第１の接続部２７と第２の接続部２９との間で延伸しているビームリード９の部位は、第１の接続部２７と第２の接続部２９との間で曲がって延びている。この曲がりによって脆弱部４１が構成されている。上記断面形状で第１の接続部２７と第２の接続部２９との間が直線的に延びている場合に比べて、第１の接続部２７と第２の接続部２９との間で曲がって延伸しているビームリード９の部位（脆弱部４１）が、引っ張り力や圧縮力に対し、曲げモーメントによる撓みの発生があることで、弾性変形しやすくなっている。ただし、上記断面形状で第１の接続部２７と第２の接続部２９との間が直線的に延びている場合において挫屈の発生は無いものとする。
また、ビームリード９は、平板状の金属材料を塑性変形させることで（たとえば、平板状の銅の素材を、金型を用いて打ち抜き加工し、プレス加工することで）一体成形されている。
各接続部２７，２９，３１は平板状に形成されていて、１つの平面上に存在している（より精確には、各接続部２７，２９，３１の厚さ方向の一方の面が１つの平面上に存在している）。なお、各接続部２７，２９，３１の位置関係が次のようになっていてもよい。
各接続部２７，２９，３１が平板状に形成されている。各接続部２７，２９，３１の厚さ方向がお互いに一致している。各接続部２７，２９，３１のうちの少なくとも１つの接続部（たとえば、第２の接続部２９）が、各接続部２７，２９，３１の厚さ方向で、少なくとも１つの接続部以外の接続部（たとえば、第１の接続部２７と第３の接続部３１）から僅かに離れている。
また、ビームリード９は、各接続部２７，２９，３１の厚さ方向から見ると、「Ｌ」字状に形成されている。
第２の接続部２９は、前記「Ｌ」字の縦方向に延びている画の部位の上端部に形成されており、第１の接続部２７は、前記「Ｌ」字の縦方向に延びている画の部位と前記「Ｌ」字の横方向に延びている画の部位との交差部に形成されており、前記第３の接続部３１は、前記「Ｌ」字の横方向に延びている画の部位の右端部に形成されている。
さらに、前記「Ｌ」字の縦方向に延びている画の部位は、横方向で所定の幅になっており、前記「Ｌ」字の横方向に延びている画の部位も、縦方向で所定の幅になっている。
各脆弱部４１，４３は、各接続部２７，２９，３１の厚さ方向において同じ側に屈曲もしくは湾曲して突出している。
すなわち、平板状の第１の接続部２７と第３の接続部３１の厚さ方向の一方の面が、基板３に設置されているＩＧＢＴ７、ＦＷＤ５の電極（エミッタ４５、アノード４７）と対向し、薄膜状のハンダ１９，１７を介してＩＧＢＴ７、ＦＷＤ５の平面状の電極４５，４７の電極に接続されている。また、平板状の第２の接続部２９の厚さ方向の一方の面が、基板３に設けられている配線パターン１１の平面状の所定の部位と対向し、薄膜状のハンダ２１を介して配線パターン１１の平面状の所定の部位に接続されている。そして、各脆弱部４１，４３は、各接続部２７，２９，３１の厚さ方向の一方の面から他方の面に向かう方向で、各接続部２７，２９，３１から離れるように（基板３から離れるように；上方に）突出している。
電源装置１についてさらに詳しく説明する。
説明の便宜のために、水平な一方向をＸ軸方向とし、水平な他の一方向であってＸ軸方向に対して直交する方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに対して直交する鉛直方向をＺ軸方向とする。
基板３は、セラミック等の絶縁性の材料で矩形な平板状に形成されている基板本体部４９と、上述した配線パターン（銅等の導電性材料で構成された膜状の配線パターン）１１とを備えて構成されている。配線パターン１１は、基板本体部４９の厚さ方向（Ｚ軸方向）の一方の面（上面）に設けられている。
また、基板３の係合部１３を構成する凹部３９は、たとえば、配線パターン１１のみをこの厚さ方向で貫通している凹みで構成されている。
すなわち、図１（ｂ）で示すように、ビームリード９の第２の接続部２９が接続される部位の周辺近傍には、配線パターン１１の肉部が存在しないことで生成された４つの細長い凹みが、第２の接続部２９が接続される部位を囲むように設けられており、４つの細長い凹みで、基板３の係合部１３を構成する凹部３９が形成されている。なお、基板本体部４９には、凹みが設けられていない。
ＦＷＤ５は矩形な平板状に形成されており、厚さ方向がＺ軸方向になって、薄い膜状のハンダ２３によって基板３の配線パターン１１の所定の部位に接合されている。薄い膜状のハンダ２３は、基板３の配線パターン１１の所定の部位と、ＦＷＤ５の電極（カソード）５０に接触している。
ＩＧＢＴ７も矩形な平板状の形成されており、厚さ方向がＺ軸方向になって、薄い膜状のハンダ２５によって基板３の配線パターン１１の所定の部位に接合されている。薄い膜状のハンダ２５は、基板３の配線パターンの所定の部位と、ＩＧＢＴ７の電極（コレクタ）５１に接触している。
ビームリード９は、上述したように、平板状の銅の素材をプレス成形することで生成されており、第２の接続部２９と脆弱部４１と第１の接続部２７と脆弱部４３と第３の接続部３１とがこの順に直列的につながっている。また、ビームリード９は、平面視において（各接続部２９，２７，３１の厚さ方向から見て；Ｚ軸方向から見て）、「Ｌ」字状に形成されている（図１（ａ）等参照）。
平面視すると（Ｚ軸方向から見ると）、第１の接続部２７と脆弱部４１と第２の接続部２９とは、所定の幅（Ｘ軸方向の寸法）でＹ軸方向に延びて細長い矩形状になっている。第１の接続部２７と脆弱部４３と第３の接続部３１とは、所定の幅（Ｙ軸方向の寸法）でＸ軸方向に延びて細長い矩形状になっている。
第１の接続部２７と第２の接続部２９との間の脆弱部４１は、平板状の銅の素材をこの厚さ方向で適宜曲げることで、等脚台形状になっており、第１の接続部２７や第２の接続部２９よりも上方に突出している（図１（ｂ）参照）。
第１の接続部２７と第３の接続部３１との間の脆弱部４３も、平板状の銅の素材をこの厚さ方向で適宜曲げることで、等脚台形状になっており、第１の接続部２７や第３の接続部３１よりも上方に突出している（図１（ｂ）参照）。
第１の接続部２７は、薄い膜状のハンダ１９によってＩＧＢＴ７に接合されている。薄い膜状のハンダ１９は、第１の接続部２７と、ＩＧＢＴ７の電極（エミッタ）４５に接触している。
第３の接続部３１は、薄い膜状のハンダ１７によってＦＷＤ５に接合されている。薄い膜状のハンダ１７は、第３の接続部３１と、ＦＷＤ５の電極（アノード）４７に接触している。
第２の接続部２９は、薄い膜状のハンダ２１によって、基板３の配線パターン１１の所定の部位に接続されている。
なお、第１の接続部２７と第３の接続部３１とは、Ｚ軸方向でほぼ同じところに位置しているが、第２の接続部２９は、ＦＷＤ５やＩＧＢＴ７の厚さ、ハンダ１７やハンダ１９の厚さの分だけ、第１の接続部２７や第３の接続部３１よりも下方に位置している。
第２の接続部２９の凸部３７は、凹部３９の数に応じて４つ設けられている。各凸部３７（３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃ，３７Ｄ）は、平板状の第２の接続部２９の周辺部を（４つの辺それぞれの中央部を）この厚さ方向の９０°折り曲げたことで生成されている。なお、図１（ｂ）に示す参照符号５３は、図１（ｂ）では示されていない凸部３７Ｃを生成するための切り欠きである。
次に、配線パターン１１が設けられている基板３への、ＦＷＤ５、ＩＧＢＴ７、ビームリード９の設置について説明する。
まず、従来のように、台座に基板３を位置決め設置するとともに、上記台座に平板状の冶具３３を設置する（図２参照）。なお冶具３３には、貫通孔５７が設けられている。貫通孔５７は、ＦＷＤ５を基板３に設置するためのシートハンダ２３Ａと、ＩＧＢＴ７を基板３に設置するためのシートハンダ２５Ａと、ＦＷＤ５と、ＩＧＢＴ７とを、基板３に対して位置決めするために使用されるものである。
続いて、シートハンダ２３Ａとシートハンダ２５Ａとを冶具３３を用いて位置決めして基板３に載置する。シートハンダ２３Ａとシートハンダ２５Ａとの位置決めは、シートハンダ２３Ａの外周の所定の部位、シートハンダ２５Ａの外周の所定の部位を、貫通孔５７の内周の所定の部位に当接させることで行う。
続いて、ＦＷＤ５、ＩＧＢＴ７を冶具３３を用いて位置決めし、基板３に載置されているシートハンダ２３Ａ、シートハンダ２５Ａの上に重ねて載置する。ＦＷＤ５、ＩＧＢＴ７の位置決めも、シートハンダ２３Ａ、シートハンダ２５Ａの場合と同様にしてなされる。
続いて、ＦＷＤ５、ＩＧＢＴ７の上にシートハンダ１７Ａ，シートハンダ１９Ａを重ねて載置する。なお、シートハンダ１７Ａ，シートハンダ１９Ａは、ＦＷＤ５、ＩＧＢＴ７よりもサイズ（厚さ方向から見たときのサイズ）が小さいので、冶具３３を用いることなく、目視で位置決めされてＦＷＤ５のアノード４７、ＩＧＢＴ７のエミッタ４５の上に載置される。
続いて、ビームリード９の第２の接続部２９のところ（４つの凸部３７の内側）にシートハンダ２１Ａを設置し、シートハンダ２１Ａが設置されたビームリード９を基板３に設置する。このとき、シートハンダ２１Ａが、４つの凸部３７のうちのお互いが対向している一対の凸部３７（たとえば、凸部３７Ｂと凸部３７Ｄ）の間に嵌り込んでいてもよい。なお、図２で示すように、平面視においては、ビームリード９は冶具３３の貫通孔５７よりも小さく、ビームリード９の位置決めで冶具３３は使用されない。ビームリード９の基板３に対する位置決めは、前述したように、ビームリード９の被係合部１５を構成している凸部３７を、基板３の係合部１３を構成している凹部３９の嵌合させることでなされている。
また、基板３にビームリード９を設置し終えた状態では、シートハンダ１７Ａが第３の接続部３１に接しており、シートハンダ１９Ａが第１の接続部２７に接しており、シートハダ２１Ａが第２の接続部２９に接している。基板３にビームリード９を設置し終えた状態をＺ軸方向から見ると、シートハンダ１７Ａが第３の接続部３１よりも小さく、第３の接続部３１の内側に入っており、シートハンダ１９Ａが第１の接続部２７よりも小さく、第１の接続部２７の内側に入っており、シートハンダ２１Ａが第２の接続部２９よりも小さく、第２の接続部２９の内側に入っている。
さらに、基板３にビームリード９を設置し終えた状態では、Ｚ軸方向では、ビームリード９の第２の接続部２９のところは、図３で示すようになっている。すなわち、基板３と第２の接続部２９とでシートハンダ２１Ａが挟まれており、ビームリード９の第２の接続部２９が基板３に対してＺ軸方向で位置決めされている。なお、Ｘ軸方向およびＹ軸方向では、被係合部１５を構成している凸部３７が係合部１３を構成している凹部３９に入り込むことで、ビームリード９の基板３に対する位置決めがなされている。また、被係合部１５を構成している凸部３７の先端と係合部１３を構成している凹部３９の底との間は、所定の距離だけ離れている。
続いて、加熱して各シートハンダ１７Ａ，１９Ａ，２１Ａ，２３Ａ，２５Ａが溶融し、この後冷却して硬化することで、基板３への、ＦＷＤ５、ＩＧＢＴ７、ビームリード９の設置が終了する。
上記設置が終了した状態では、各ハンダ１７，１９，２１，２３，２５の厚さが、各シートハンダ１７Ａ，１９Ａ，２１Ａ，２３Ａ，２５Ａの厚さよりも薄くなることで、加熱前に比べて、ビームリード９が若干下方に移動している。また、ハンダが横（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に広がることで、各接続部２７，２９，３１の全面が各ハンダ１７，１９，２１に接触している。
また、上記設置が終了した状態では、図４に示すように、被係合部１５を構成している凸部３７の先端が係合部１３を構成している凹部３９の底に当接し、Ｚ軸方向におけるビームリード９の基板３に対する位置決めがなされている。さらに、第２の接続部２９のところでは、第２の接続部２９の周辺部にフィレット５９が形成されている。フィレット５９は、第１の接続部２７、第３の接続部３１の周辺にも当然形成されている。
電源装置１によれば、基板３に設けられている係合部１３にビームリード９の被係合部１５が係合することで基板３に対するビームリード９の位置決めがなされているので、ビームリード９と冶具３３との接触が無い状態にすることができる（図２に示す貫通孔５７を大きくしたことでビームリード９と冶具３３とがお互いに干渉せず、ビームリード９が冶具３３で規制されないようにすることができる）。したがって、ハンダ付けするときのシートハンダ１７Ａ，１９Ａ，２１Ａの溶融やビームリード９の膨張・収縮によっても、ビームリード９が冶具３３に引っかかることが無く、ハンダ付け後における冶具３３の取り外しが容易になる。
また、電源装置１によれば、基板３に対するパワー素子チップ５，７の位置決めが冶具３３を用いてなされているので、ビームリード９のような被係合部１５を設けることが困難であるパワー素子チップ５，７でも、基板３に対する位置決めを的確に行うことができる。
また、電源装置１によれば、ビームリード９の被係合部１５がビームリード９の本体部３５から突出している凸部３７によって構成されており、基板３の係合部１３が基板３の導電層で構成された配線パターン１１の凹部３９で構成されているので、被係合部１５を備えたビームリード９を金型等によって一体成形で容易に得ることができ、また、基板３の凹部３９を加工し難いセラミック製の基板本体部４９を加工することなく、容易に形成することができる。
また、電源装置１によれば、第２の接続部２９を基板３に接続するためのシートハンダ２１Ａの位置決めが、凸部３７を用いてなされるので、凸部３７を凹部３９に差し込むだけで、ビームリード９との干渉を避けた冶具３３ではできないシートハンダ２１Ａの位置決めを、確実にすることができる。
また、電源装置１によれば、第２の接続部２９が矩形な平板状に形成されており、被係合部１５を構成している凸部３７が矩形な平板の４つの辺それぞれの中間部から第２の接続部２９の厚さ方向の一方の側に突出しており、溶融前のシートハンダ２１Ａが矩形な平板状に形成されており、第２の接続部２９の大きさが、溶融前のシートハンダ２１Ａの大きさよりも大きくなっているので、ビームリード９がシートハンダ２１Ａでハンダ付けされたとき、一旦溶融した後硬化したシートハンダ２１Ａ（ハンダ２１）も、冶具３３に干渉することがなく、冶具３３の取り外しが容易になる。
また、電源装置１によれば、被係合部１５を構成している凸部３７が矩形な平板の４つの辺それぞれの中央部から突出しているので、熱応力が最も大きくなる第２の接続部２９の４つの角部のところに、ハンダ２１のフィレット５９が生成されており、熱歪に対する耐久力が向上する。
また、電源装置１によれば、凸部３７の突出高さの値が凹部３９の深さの値よりも大きくなっているので、第２の接続部２９と基板３との間のハンダ２１の厚さを、図４で示すように規制することができる（ハンダ２１の厚さを凸部３７の突出高さの値と凹部３９の深さの値との差と等しくしてハンダ２１の厚さのばらつきを無くすことができる）。これにより熱歪によるハンダ２１の破損を抑制することができるとともに、第２の接続部２９の厚さ方向から見たときに、ハンダ２１が第２の接続部２９の外側に必要以上にはみ出してしまうことを防止することができる。
１ 電源装置
３ 基板
５，７ パワー素子チップ（ＦＷＤ、ＩＧＢＴ）
９ ビームリード
１１ 導電層（配線パターン）
１３ 係合部
１５ 被係合部
１７，１９，２１，２３，２５ ハンダ
２１Ａ シートハンダ
２７ 第１の接続部
２９ 第２の接続部
３３ 冶具
３５ ビームリードの本体部
３７ 凸部
３９ 凹部

Claims (7)

  1. 基板と、
    前記基板に設置されているパワー素子チップと、
    被係合部を備え、前記基板に設けられている係合部に前記被係合部が係合することで前記基板に対する位置決めがなされており、ハンダによって前記基板に接続されているビームリードと、
    を有することを特徴とする電源装置。
  2. 請求項１に記載の電源装置において、
    前記基板に対する前記パワー素子チップの位置決めは、冶具を用いてなされたものであり、
    前記ビームリードの被係合部は、前記ビームリードの本体部から突出している凸部によって構成されており、前記基板の係合部は、前記基板に設けられた凹部で構成されているか、
    または、前記ビームリードの被係合部は、前記ビームリードの本体部に設けられた凹部もしくは貫通孔で構成されており、前記基板の係合部は、前記基板から突出している凸部によって構成されていることを特徴とする電源装置。
  3. 請求項２に記載の電源装置において、
    前記ビームリードの被係合部は、前記ビームリードの本体部から突出している凸部によって構成されており、前記基板の係合部は、前記基板の導電層で形成された凹部で構成されていることを特徴とする電源装置。
  4. 請求項３に記載の電源装置において、
    前記ビームリードの本体部は、前記基板に設置されている前記パワー素子チップに接続される第１の接続部と、前記基板に接続される第２の接続部とを備えて構成されており、
    前記凸部は、前記第２の接続部から突出しており、
    前記第２の接続部を前記基板に接続するためのシートハンダの位置決めは、前記凸部を用いてなされたことを特徴とする電源装置。
  5. 請求項４に記載の電源装置において、
    前記第２の接続部は、矩形な平板状に形成されており、前記凸部は、前記矩形な平板の４つの辺それぞれの中間部から前記第２の接続部の厚さ方向の一方の側に突出しており、
    前記ビームリードを基板に設置するためのシートハンダは、矩形な平板状に形成されており、第１の接続部をこの厚さ方向から見たときの大きさが、前記ビームリードを基板に設置するためのシートハンダをこの厚さ方向から見たときの大きさよりも大きいことを特徴とする電源装置。
  6. 請求項５に記載の電源装置において、
    前記凸部の突出高さの値は、前記凹部の深さの値よりも大きくなっていることを特徴とする電源装置。
  7. 基板とこの基板に設置されているパワー素子チップとにハンダによって接合されて使用されるビームリードにおいて、
    平板状の金属の素材を塑性変形されることで形成されており、
    凸部を備え、前記基板に設けられている凹部に前記凸部が挿入されることで前記基板に対する位置決めがなされることを特徴とするビームリード。
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