JP2021057139A - バスバーアッセンブリ及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】同一平面内に間隙を存する状態で並列配置された第1及び第2バスバーと、前記間隙に充填された間隙充填部並びに第1及び第2バスバーの上面に設けられた上面積層部を含む絶縁性樹脂層とを備え、第1及び第2バスバー間の良好な絶縁性を維持しつつ、第1及び/又は第2バスバーに装着される半導体素子の集約配置を可能とするバスバーアッセンブリの提供を目的とする。【解決手段】本発明のバスバーアッセンブリは、同一平面内において間隙を存しつつ並列配置された第1及び第2バスバーと、間隙充填部及び上面積層部を含む絶縁性樹脂層とを備え、上面積層部には、第1バスバー及び間隙充填部の上面のうち両者の境界を跨いだ所定領域を露出させる第1バスバー側上面開口と、第2バスバー及び間隙充填部の上面のうち両者の境界を跨いだ所定領域を露出させる第2バスバー側上面開口とが設けられ、上面積層部のうち第1及び第2バスバー側上面開口の間に位置する部分が仕切壁を形成している。【選択図】図5

Description

本発明は、第1及び第2バスバーが電気的には絶縁状態で且つ機械的には連結されてなるバスバーアッセンブリ及びその製造方法に関する。
互いに対して電気的には絶縁状態で且つ機械的には連結されている複数のバスバーを備えたバスバーアッセンブリが提案され、種々の分野において利用されている。
例えば、一の平板状バスバーと他の平板状バスバーとが互いに対して平行状態で上下に積層されてなる積層型のバスバーアッセンブリが提案されている(下記特許文献1及び2参照)。
前記積層型バスバーアッセンブリは、一の平板状バスバーの対向平面と他の平板状バスバーの対向平面とが絶縁性樹脂層を挟んで全面的に対向配置されている為、絶縁性に関する信頼性を十分には確保し難いという問題がある。
特に、上下方向に関し小型化を図る為に前記一の平板状バスバーと前記他の平板状バスバーとの間の絶縁性樹脂層の厚みを薄くすると、両バスバー間にリーク電流が流れる恐れがある。
前記積層型バスバーアッセンブリの問題点を解決する為に、本願出願人は、導電性金属平板の第1及び第2バスバーが同一平面内で並列配置されている平面型バスバーアッセンブリに関する出願を行っている(下記特許文献3及び4参照)。
図21(a)に、前記平面型バスバーアッセンブリ500の一例の平面図を示す。
また、図21(b)に、図21(a)におけるXXI(b)−XXI(b)線に沿った断面図を示す。
図21(a)及び(b)に示すように、前記平面型バスバーアッセンブリ500は、導電性金属平板の第1バスバー510(1)と、前記第1バスバー510(1)との間に間隙515を存しつつ前記第1バスバー510(1)と同一平面内に配置された導電性金属平板の第2バスバー510(2)と、前記第1及び第2バスバー510(1)、510(2)を電気的には絶縁状態で且つ機械的には連結する絶縁性樹脂層520とを備えている。
前記絶縁性樹脂層520は、前記間隙515内に充填された間隙充填部525と、前記第1及び第2バスバー510(1)、510(2)が前記間隙充填部525によって連結されてなるバスバー連結体の表面上に積層された表面積層部530とを有している。
前記表面積層部530は、前記バスバー連結体の厚み方向一方側の上面及び厚み方向他方側の下面をそれぞれ覆う上面積層部530及び下面積層部540と、前記バスバー連結体の外側面を覆い、前記上面積層部530及び前記下面積層部540を連結する側面積層部550とを有している。
前記上面積層部530には、前記第1及び第2バスバー510(1)、510(2)のそれぞれの上面の所定部分を露出させて第1及び第2露出領域を形成する第1及び第2開口532(1)、532(2)が設けられている。
図21(c)に、前記バスバーアッセンブリ500にLED等の半導体素子110が装着されてなる半導体モジュール600の縦断面図を示す。
図21(c)に示すように、前記半導体素子110は、第1電極層(下側電極層)が前記第1及び第2露出領域の一方(図21(c)においては前記第1露出領域)に、例えば、メッキ層(図示せず)を介して機械的且つ電気的に接続され、且つ、第2電極層(上側電極層)が前記第1及び第2露出領域の他方(図21(c)においては前記第2露出領域)にワイヤボンディング120を介して電気的に接続される。
前記平面型バスバーアッセンブリ500は、上下方向に関し小型化を図り得る点において有用であるが、装着される半導体素子110の集約配置という観点においては改善の余地があった。
即ち、前記半導体素子110の集約配置の限度は、前記第1及び第2開口532(1)、532(2)の対向エッジ同士の離間幅L2(図21(b)参照)によって画され、前記平面型バスバーアッセンブリ500においては、L2は前記第1及び第2バスバー510(1)、510(2)の間の前記間隙の幅L1以上となる。
斯かる構成の平面型バスバーアッセンブリ500において、L2の狭小化を図る為には前記間隙L1を狭める必要があるが、前記第1及び第2バスバー510(1)、510(2)の間の絶縁性確保の観点から、前記間隙の幅L1を狭めるには限界がある。
特許第4432913号公報 特許第6487769号公報 特開2019−042678号公報 特開2019−050090号公報
本発明は、斯かる従来技術に鑑みなされたものであり、互いの間に間隙が存する状態で同一平面内に配置され且つ前記間隙内に充填された間隙充填部を含む絶縁性樹脂層によって絶縁状態で連結された第1及び第2バスバーを有するバスバーアッセンブリであって、前記第1及び第2バスバー間の絶縁性を良好に維持しつつ、前記第1バスバー及び/又は前記第2バスバーに装着される半導体素子の集約配置を可能とするバスバーアッセンブリの提供を第1の目的とする。
また、本発明は、前記バスバーアッセンブリを効率的に製造し得る製造方法の提供を第2の目的とする。
本発明は、前記第1の目的を達成するために、導電性平板状部材によって形成され、互いの間に間隙が存する状態で同一平面内に配置された第1及び第2バスバーと、前記間隙内に充填された間隙充填部並びに前記第1及び第2バスバーが前記間隙充填部によって連結されてなるバスバー連結体の厚み方向一方側の上面に設けられた上面積層部を含む絶縁性樹脂層とを備え、前記上面積層部には、前記第1バスバー及び前記間隙充填部の上面のうち両者の境界を跨いだ所定領域を露出させる第1バスバー側上面開口と、前記第2バスバー及び前記間隙充填部の上面のうち両者の境界を跨いだ所定領域を露出させる第2バスバー側上面開口とが設けられ、前記上面積層部のうち前記第1及び第2バスバー側上面開口の間に位置する部分が仕切壁を形成しているバスバーアッセンブリを提供する。
好ましくは、前記第1及び第2バスバー側上面開口は、前記間隙の長手方向に関し前記第1及び第2バスバーの中央に設けられる。
一形態においては、前記絶縁性樹脂層は、前記バスバー連結体の厚み方向他方側の下面に設けられた下面積層部と、前記バスバー連結体の側面に設けられ、前記上面積層部及び前記下面積層部を連結する側面積層部とを有するものとされ、前記下面積層部には、前記第1及び第2バスバーの下面の所定領域を露出させる下面開口が設けられる。
前記第1及び第2バスバーは、前記上面と、厚み方向他方側の下面と、前記間隙に面する第1側面と、前記間隙とは反対側を向く第2側面と、前記上面、前記下面、前記第1側面及び前記第2側面における前記間隙の長手方向一方側の端部同士を連結する第3側面と、前記上面、前記下面、前記第1側面及び前記第2側面における前記間隙の長手方向一方側の端部同士を連結する第4側面とを有する。
他形態においては、前記第1側面は、前記上面から厚み方向他方側へ延びる上面隣接部と、前記上面隣接部の厚み方向他方側の端部から前記第2側面に近接する方向へ延びる段部と、前記段部における前記第2側面に近接する側の端部から厚み方向他方側へ延びて前記下面に到達する下面隣接部とを有するものとされ、前記第2側面は、前記上面から厚み方向他方側へ延びる上面隣接部と、前記上面隣接部の厚み方向他方側の端部から前記第1側面に近接する方向へ延びる段部と、前記段部における前記第1側面に近接する側の端部から厚み方向他方側へ延びて前記下面に到達する下面隣接部とを有するものとされる。
この場合、前記絶縁性樹脂層は、前記上面積層部に加えて、前記第1及び第2バスバーの下面を露出させつつ前記バスバー連結体の側面を覆うように、前記上面積層部に一体形成された側面積層部を有するものとされ、前記第1及び第2バスバーの下面は開放される。
本発明に係るバスバーアッセンブリは、さらに、平面視において前記バスバー連結体の外形状に対応した外形状を有し且つ平面視中央に前記第1及び第2バスバー側上面開口を囲む中央孔が設けられた所定厚みの枠体本体並びに前記枠体本体の外周を覆う絶縁性樹脂層を有する枠体を備え得る。
前記枠体は、平面視において前記第1及び第2バスバー側上面開口を囲むように前記バスバー連結体の上面の周縁に固着される。
また、本発明は、前記第2の目的を達成する為に、導電性平板状部材によって形成され、互いの間に間隙が存する状態で同一平面内に配置された第1及び第2バスバーと、前記間隙内に充填された間隙充填部並びに前記第1及び第2バスバーが前記間隙充填部によって連結されてなるバスバー連結体の厚み方向一方側の上面に設けられた上面積層部を含む絶縁性樹脂層とを備え、前記上面積層部には、前記第1バスバー及び前記間隙充填部の上面のうち両者の境界を跨いだ所定領域を露出させる第1バスバー側上面開口と、前記第2バスバー及び前記間隙充填部の上面のうち両者の境界を跨いだ所定領域を露出させる第2バスバー側上面開口とが設けられ、前記上面積層部のうち前記第1及び第2バスバー側上面開口の間に位置する部分が仕切壁を形成しているバスバーアッセンブリの製造方法であって、前記第1及び第2バスバーを形成するバスバーアッセンブリ形成領域を有するバスバー用導電性金属平板を用意する工程と、前記バスバーアッセンブリ形成領域に、厚み方向一方側の上面及び厚み方向他方側の下面の間を貫通し且つ前記間隙と同一幅を有するスリットを形成して、前記第1及び第2バスバーに対応した第1及び第2バスバー形成部位を画するスリット形成工程と、前記スリット内及び前記バスバーアッセンブリ形成領域の上面の全域に絶縁性樹脂層材を設ける工程と、前記絶縁性樹脂材を硬化させて、前記間隙充填部及び前記上面積層部を有する前記絶縁性樹脂層を形成する工程と、前記上面積層部の上面のうち前記第1及び第2バスバー側上面開口に相当する領域にレーザー光を照射して前記第1及び第2バスバー側上面開口を形成するレーザー光照射工程と、前記バスバーアッセンブリ形成領域を前記バスバー用導電性金属平板から切断する切断工程とを含み、前記レーザー光照射工程は、前記対応する領域の全体に大パルス幅のパルスレーザーを照射する大パルス幅レーザー照射処理と、前記対応する領域の全体に小パルス幅のパルスレーザーを照射する小パルス幅レーザー照射処理とを、複数回繰り返し行うように構成されたバスバーアッセンブリの製造方法を提供する。
好ましくは、前記バスバー用導電性金属平板は、前記スリットの長手方向に沿った第1方向に直列配置された複数の前記バスバーアッセンブリ形成領域と、隣接する前記バスバーアッセンブリ形成領域を連結する連結領域とを一体的に有するものとされる。
この場合、一のバスバーアッセンブリ形成領域に形成されたスリットは、長手方向一端側が当該一のバスバーアッセンブリ形成領域の第1方向一方側に連接された連結領域内へ延び且つ長手方向他端側が当該一のバスバーアッセンブリ形成領域の第1方向他方側に連接された連結領域内へ延びるものとされる。
本発明に係るバスバーアッセンブリの製造方法は、平面視において前記バスバーアッセンブリ形成領域に対応した外形状の枠体形成領域を有する枠体用導電性金属平板を用意する工程と、前記枠体形成領域に、平面視において前記第1及び第2バスバー側上面開口を囲む中央孔を形成し、枠体本体形成部位を形成する工程と、前記枠体本体形成部位の外周面に絶縁性樹脂材を設ける工程と、前記絶縁性樹脂材を硬化させて、前記枠体本体形成部位の外周を覆う絶縁性樹脂層を設ける工程と、前記枠体用導電性金属平板を前記バスバー用金属平板に重合させた状態で固着させる金属平板固着工程とを備え得る。
この場合、前記切断工程は、前記金属平板固着工程の後に行われる。
本発明に係るバスバーアッセンブリによれば、互いの間に間隙が存する状態で同一平面内に配置された第1及び第2バスバー間の絶縁性を良好に維持しつつ、前記第1バスバー及び/又は前記第2バスバーに装着される半導体素子の集約配置を可能とすることができる。
また、本発明に係るバスバーアッセンブリの製造方法によれば、互いの間に間隙が存する状態で同一平面内に配置された第1及び第2バスバー間の絶縁性を良好に維持しつつ、前記第1バスバー及び/又は前記第2バスバーに装着される半導体素子の集約配置を可能とするバスバーアッセンブリを効率的に製造することができる。
図1は、本発明の一実施の形態に係るバスバーアッセンブリの斜視図である。 図2は、前記実施の形態に係るバスバーアッセンブリの平面図である。 図3は、前記実施の形態に係るバスバーアッセンブリの底面図である。 図4は、図2におけるIV−IV線に沿った縦断正面図である。 図5は、図2におけるIV−IV線に沿った縦断斜視図である。 図6は、図4におけるVI部拡大図である。 図7(a)及び(b)は、それぞれ、前記実施の形態に係るバスバーアッセンブリに半導体素子が装着されてなる半導体モジュールの一例及び他例の縦断面図である。 図8は、前記実施の形態の変形例に係るバスバーアッセンブリの縦断正面図である。 図9は、前記変形例に係るバスバーアッセンブリの縦断斜視図である。 図10は、前記実施の形態に係るバスバーアッセンブリの製造方法の一例において用いられるバスバー用導電性金属平板の平面図である。 図11(a)は、図10におけるXI(a)部拡大図であり、図11(b)は、図11(a)におけるXI(b)-XI(b)線に沿った断面図である。 図12は、前記製造方法における絶縁性樹脂層の設置工程後の状態の前記バスバー用導電性金属平板の平面図である。 図13(a)は、図12におけるXIII(a)部拡大図であり、図13(b)は、図13(a)におけるXIII(b)−XIII(b)線に沿った断面図である。 図14(a)及び(b)は、図13(a)におけるXIV部拡大図であり、それぞれ、前記製造方法におけるレーザー光照射工程において、大パルス幅レーザー照射処理及び小パルス幅レーザー照射処理を行った後の状態を示している。 図15は、前記レーザー光照射工程及び下面側へのレーザー照射工程を行った後の状態の前記バスバー用導電性金属平板の平面図である。 図16(a)は、図15におけるXVI(a)部拡大図であり、図16(b)は、図16(a)におけるXVI(b)−XVI(b)線に沿った断面図である。 図17は、前記製造方法における枠体形成処理において用いられる枠体用導電性金属平板の平面図である。 図18(a)は、図17におけるXVII(a)部拡大図であり、図18(b)は、図18(a)におけるXVIII(b)−XVIII(b)線に沿った断面図である。 図19は、前記製造方法における一工程である固着工程において、前記バスバー用導電性金属平板及び前記枠体用導電性金属平板が固着された状態の平面図である。 図20は、図19におけるXX-XX線に沿った断面図である。 図21(a)は、従来の平面型バスバーアッセンブリの平面図であり、図21(b)は、図21(a)におけるXXI(b)−XXI(b)線に沿った断面図であり、図21(c)は、前記従来の平面型バスバーアッセンブリに半導体素子が装着されてなる半導体モジュールの断面図である。
以下、本発明に係るバスバーアッセンブリの一実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図1〜図3に、それぞれ、本実施の形態に係るバスバーアッセンブリ1の斜視図、平面図及び底面図を示す。
また、図4及び図5に、それぞれ、図2におけるIV−IV線に沿った縦断正面図及び縦断斜視図を示す。
さらに、図6に、図4におけるVI部拡大図を示す。
図1〜図6に示すように、前記バスバーアッセンブリ1は、導電性平板状部材によって形成された第1及び第2バスバー10(1)、10(2)であって、互いに対向する側面間に間隙19が存する状態で同一平面内に配置された第1及び第2バスバー10(1)、10(2)と、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)に固着された絶縁性樹脂層30とを有している。
なお、本実施の形態に係る前記バスバーアッセンブリ1は、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)の2つのバスバーのみを有しているが、当然ながら、本発明に係るバスバーアッセンブリは、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)を含む3つ以上のバスバーを有することも可能である。
前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)は、Cu等の導電性金属によって形成される。
図4〜図6に示すように、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)は、厚み方向一方側の上面11と、厚み方向他方側の下面12と、前記間隙19に面する第1側面13aと、前記間隙19とは反対側を向く第2側面13bと、前記上面11、前記下面12、前記第1側面13a及び前記第2側面13bにおける前記間隙19の長手方向一方側の端部同士を連結する第3側面13cと、前記上面11、前記下面12、前記第1側面13a及び前記第2側面13bにおける前記間隙19の長手方向他方側の端部同士を連結する第4側面13dとを有している。
図1〜図6に示すように、前記絶縁性樹脂層30は、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)の対向側面13a間の前記間隙19に充填されて前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)を電気的には絶縁状態で機械的に連結する間隙充填部31と、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)が前記間隙充填部31によって連結されてなるバスバー連結体の上面に設けられた上面積層部40とを有している。
前記絶縁性樹脂層30は、耐熱性及び絶縁性を有する絶縁性樹脂材によって形成される。
前記絶縁性樹脂材としては、例えば、インシュリード(登録商標)が好適に利用される。
前記上面積層部40には、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)の上面11の一部をそれぞれ露出させる第1及び第2バスバー側上面開口42(1)、42(2)が設けられている。
図1〜図2及び図4〜図6に示すように、前記第1バスバー側上面開口42(1)は、前記第1バスバー10(1)の上面11及び前記間隙充填部31の上面のうち両者の境界を跨いだ所定領域を露出させるように形成されている。
前記第1バスバー側上面開口42(1)によって形成される空間は、前記第1バスバー10(1)に半導体素子110(下記図7(a)及び(b)参照)を装着させる為の半導体素子装着空間又は前記第1バスバー10(1)を他の電気接続部材に電気的に接続する為の電気接続空間として作用する。
前記第2バスバー側上面開口42(2)は、前記第1バスバー側上面開口42(1)との間に前記上面積層部40の一部を残存させつつ、前記第2バスバー10(2)の上面11及び前記間隙充填部31の上面のうち両者の境界を跨いだ所定領域を露出させるように形成されている。
前記第2バスバー側上面開口42(2)は、前記第2バスバー10(2)に半導体素子110(下記図7(a)及び(b)参照)を装着させる為の半導体素子装着空間又は前記第2バスバー10(2)を他の電気接続部材に電気的に接続する為の電気接続空間として作用する。
図7(a)に、前記バスバーアッセンブリ1にLED等の半導体素子110が装着されてなる半導体モジュールの一例100Aの縦断面図を示す。
前記半導体モジュール100Aにおいては、前記第1バスバー側上面開口42(1)(図4及び図5等参照)によって形成される空間が半導体素子110を装着させる為の半導体素子装着空間として利用され、前記第2バスバー側上面開口42(2)(図4及び図5等参照)によって形成される空間が電気接続空間として利用されている。
この場合、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)は、一方が正極側電極として作用し、他方が負極側電極として作用する。
即ち、図7(a)に示すように、前記半導体素子110は、厚み方向一方側の下面及び厚み方向他方側の上面にそれぞれ第1及び第2電極層111、112を有し、前記第1及び第2電極層111、112の間に素子本体115を有している。
前記半導体モジュール100Aにおいては、前記半導体素子110は、第1電極層111が前記一方のバスバー(図示の例においては第1バスバー10(1))の上面11のうち対応する上面開口(図示の例においては第1バスバー側上面開口42(1)(図4及び図5等参照))によって露出された部分に電気的に接続された状態で、当該対応する上面開口(図示の例においては第1バスバー側上面開口42(1)(図4及び図5等参照))によって形成された空間を利用して当該一方のバスバー(図示の例においては第1バスバー10(1))の上面11に固着されている。
そして、前記半導体素子110の第2電極層112は、ワイヤボンディング等の電気接続部材120を介して他方のバスバー(図示の例においては第2バスバー10(2))の上面11のうち対応する上面開口(図示の例においては第2バスバー側上面開口42(2)(図4及び図5等参照))によって露出された部分に電気的に接続されている。
なお、好ましくは、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)の上面にはメッキ層(図示せず)が設けられる。
図7(a)中の符号130は、前記バスバーアッセンブリ1に装着された前記半導体素子110及び前記電気接続部材120等の部品を保護する為に、前記バスバーアッセンブリ1の第1面11に固着される封止樹脂層である。
前記封止樹脂層130は、例えば、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ等の透明樹脂が用いられる。
前記封止樹脂層130は、枠体60によって画される領域に設けられる。
即ち、図7(a)に示すように、本実施の形態に係るバスバーアッセンブリ1は、さらに、前記バスバー連結体の上面の中央を開放しつつ、当該バスバー連結体の上面の周縁に固着された前記枠体60を有している。
前記枠体60が、前記封止樹脂層130を設ける際の堰き止め構造として作用する。
即ち、前記封止樹脂層130は、前記半導体素子110及び前記電気接続部材120等の部品を囲繞するように当該封止樹脂層130を形成する樹脂を前記バスバーアッセンブリ1の上面に塗布して、硬化させることによって設けられるが、その際に、当該樹脂が流れ出ることを防止する堰き止め構造を備える必要がある。
前記枠体60は、平面視において前記バスバー連結体の外形状に対応した外形状を有し且つ平面視中央に前記第1及び第2バスバー側上面開口42(1)、42(2)を囲む中央孔61が設けられた所定厚みの枠体本体65と、前記枠体本体65の外周を覆う絶縁性樹脂層70とを有している。
前記枠体本体60は、例えば、当該枠体本体60の厚みに応じた厚みを有する金属平板を用い、前記金属平板に対してプレス加工によって前記中央孔61を形成することにより、形成され得る。
前記枠体側絶縁性樹脂層65は、例えば、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ等の絶縁性樹脂材を用いて形成される。
前記枠体60は、平面視において前記第1及び第2バスバー側上面開口42(1)、42(2)を囲むように前記バスバー連結体の上面の周縁に、接着剤等によって固着される。
図7(b)に、前記バスバーアッセンブリ1にLED等の半導体素子110が装着されてなる半導体モジュールの他の例100Bの縦断面図を示す。
なお、図中、図7(a)におけると同一部材には同一符号を付している。
前記半導体モジュール100Bにおいては、前記第1バスバー側上面開口42(1)(図4及び図5等参照)によって形成される空間及び前記第2バスバー側上面開口42(2)(図4及び図5等参照)によって形成される空間の双方共に、半導体素子110を装着させる為の半導体素子装着空間として利用されている。
この場合、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)にそれぞれ装着される第1及び第2半導体素子110(1)、110(2)は電気的に並列接続される。
即ち、前記第1半導体素子110(1)の第1電極層111が電気的に接続される前記第1バスバー10(1)及び前記第2半導体素子110(2)の第1電極層111が電気的に接続される前記第2バスバー10(2)は共に正極側電極又は負極側電極の一方(例えば、正極側電極)として作用する。
そして、前記第1及び第2半導体素子110(1)、110(2)の第2電極層112は、正極側電極又は負極側電極の他方(例えば、負極側電極。図示せず)にワイヤボンディング等の電気接続部材(図示せず)を介して電気的に接続される。
本実施の形態に係る前記バスバーアッセンブリ1によれば、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)が同一平面内に配置されているので、上下方向(厚み方向)に関し可及的に小型化を図ることができる。
また、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)は前記第1側面13aにおいて対向するように配置されているので、複数のバスバーが上下に積層されている積層型バスバーアッセンブリに比して、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)が互いに対して対向する面積を可及的に小さくすることができ、これにより、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)間にリーク電流が流れることを有効に防止乃至は低減することができる。
さらに、本実施の形態に係る前記バスバーアッセンブリ1によれば、図4及び図6に示すように、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)間の前記間隙19の幅L1を無理に狭めることなく、第1及び第2バスバー側上面開口42(1)、42(2)の対向エッジ同士の離間幅L2の狭小化を図ることができる。
従って、図7(a)及び(b)に示すように、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)間の絶縁性を良好に確保しつつ、前記第1バスバー10(1)及び/又は前記第2バスバー10(2)に装着される半導体素子110の可及的な集約配置を行うことができる。
また、前記上面積層部40のうち前記第1及び第2バスバー側上面開口42(1)、42(2)の間に位置する部分が、前記第1バスバー側上面開口42(1)を介して露出する前記第1バスバー10(1)の露出領域(以下、第1バスバー露出領域という)と前記第2バスバー側上面開口42(2)を介して露出する前記第2バスバー10(2)の露出領域(以下、第2バスバー露出領域という)との間の仕切壁43として作用するので、前記第1及び第2バスバー露出領域間の短絡を有効に防止することができる。
さらに、前記仕切壁43は、前記半導体素子110を装着させる際の位置合わせ部材としても作用させることができ、前記半導体素子110の装着位置の精度を高めることができる。
なお、本実施の形態においては、図2等に示すように、前記第1及び第2バスバー側上面開口42(1)、42(2)は、前記間隙19の長手方向に関し前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)の中央に設けられている。
図4及び図5等に示すように、本実施の形態においては、前記絶縁性樹脂層30は、さらに、前記バスバー連結体の厚み方向他方側の下面に設けられた下面積層部50と、前記バスバー連結体の側面に設けられ、前記上面積層部40及び前記下面積層部50の周縁を連結する側面積層部55とを有している。
図3〜図6に示すように、本実施の形態においては、前記下面積層部50には、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)の下面12の所定領域をそれぞれ露出させる第1及び第2バスバー側下面開口52(1)、52(2)が設けられている。
なお、前記第1及び第2バスバー側下面開口52(1)、52(2)に代えて、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)の下面12の所定領域の双方を一体的に露出させる単一の下面開口を形成することも可能である。
図8及び図9に、それぞれ、本実施の形態の変形例に係るバスバーアッセンブリ1'の縦断正面図及び縦断斜視図を示す。
なお、図中、本実施の形態におけると同一部材には同一符号を付している。
前記変形例1'は、本実施の形態に比して、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)の代わりに第1及び第2バスバー10'(1)、10'(2)を有し、且つ、前記絶縁性樹脂層30の代わりに絶縁性樹脂層30'を有している。
前記第1及び第2バスバー10'(1)、10'(2)は、前記上面11及び前記下面12と、前記間隙19に面する第1側面13a'と、前記間隙19とは反対側を向く第2側面13b'と、前記上面11、前記下面12、前記第1側面13a'及び前記第2側面13b'における前記間隙19の長手方向一方側の端部同士を連結する第3側面(図示せず)と、前記上面11、前記下面12、前記第1側面13a'及び前記第2側面13b'における前記間隙19の長手方向他方側の端部同士を連結する第4側面(図示せず)とを有している。
前記第1側面13a'は、前記上面11から厚み方向他方側へ延びる上面隣接部13a'-1、前記上面隣接部13a'-1の厚み方向他方側の端部から前記第2側面13b'に近接する方向へ延びる段部13a'-2と、前記段部13a'-2における前記第2側面13b'に近接する側の端部から厚み方向他方側へ延びて前記下面12に到達する下面隣接部13a'-3とを有している。
同様に、前記第2側面13b'は、前記上面11から厚み方向他方側へ延びる上面隣接部13b'-1と、前記上面隣接部13b'-1の厚み方向他方側の端部から前記第1側面13a'に近接する方向へ延びる段部13b'-2と、前記段部13b'-2における前記第1側面13a'に近接する側の端部から厚み方向他方側へ延びて前記下面12に到達する下面隣接部13b'-3とを有している。
前記絶縁性樹脂層30'は、前記間隙充填部31及び前記上面積層部40を有し、さらに、前記第1及び第2バスバー10'(1)、10'(2)の下面12を露出させつつ前記バスバー連結体の側面を覆うように、前記上面積層部40に一体形成された側面積層部55'を有している。
次に、前記バスバーアッセンブリ1の製造方法について説明する。
図10に、前記製造方法において用いられるバスバー用導電性金属平板200の平面図を示す。
また、図11(a)に、図10におけるXI(a)部拡大図を、図11(b)に、図11(a)におけるXI(b)-XI(b)線に沿った断面図を、それぞれ示す。
図10及び図11に示すように、前記製造方法は、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)を形成するバスバーアッセンブリ形成領域210を有するバスバー用導電性金属平板200を用意する工程と、前記バスバーアッセンブリ形成領域210に、厚み方向一方側の上面211及び厚み方向他方側の下面212の間を貫通するスリット215を形成するスリット形成工程とを有している。
図10及び図11は、前記スリット形成工程完了後の状態を示している。
前記バスバー用導電性金属平板200は、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)と同一厚みを有するものとされ、前記バスバーアッセンブリ形成領域210は、前記バスバー連結体と平面視同一形状を有するものとされる。
前記スリット215は、前記間隙19と同一幅を有し、且つ、前記間隙19と同一又は前記間隙19よりも長いものとされ、前記バスバーアッセンブリ形成領域210を、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)にそれぞれ対応した第1及び第2バスバー形成部位220(1)、220(2)に区画する。
なお、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)に加えて他のバスバーを含む3つ以上のバスバーが並列配置されたバスバーアッセンブリを製造する場合には、バスバーの数量から1を減算した数のスリットが形成される。
即ち、例えば、3つのバスバーが並列配置されてなるバスバーアッセンブリを製造する際には、2つのスリットが形成される。
図10及び図11に示すように、本実施の形態においては、前記バスバー用導電性金属平板200は、当該導電性金属平板200が位置するX−Y平面内のX方向に沿って直列配列された複数の前記バスバーアッセンブリ形成領域210と、X方向に隣接するバスバーアッセンブリ形成領域210の間を連結する連結領域230とを含むバスバー列205を有しており、前記複数のバスバーアッセンブリ形成領域210に対して加工処理を同時に行えるようになっている。
本実施においては、前記バスバー用導電性金属平板200は、さらに、前記バスバー列205の長手方向(X方向)一方側及び他方側にそれぞれ連結された一対の把持片207を有しており、前記一対の把持片207には位置合わせ孔208が設けられている。
なお、複数の前記バスバー列205をY方向に並列配置させ、Y方向に並列配置された複数のバスバー列205を前記一対の把持片207、207によって一体的に保持することも可能である。
かかる変形構成によれば、より多くのバスバーアッセンブリ1を同時に製造することができる。
前記バスバーアッセンブリ形成領域210は、X方向長さが前記間隙19の長手方向に沿った前記バスバーアッセンブリ1の長さ同一とされ、且つ、Y方向長さが前記間隙19の幅方向に沿った前記バスバーアッセンブリ1の長さと同一とされている。
前記スリット215は、前記バスバーアッセンブリ1における前記間隙19を形成するものであり、前記間隙19と同一幅とされる。
なお、前記間隙19の幅は、前記バスバーアッセンブリ1の仕様に応じて定まる。
本実施の形態においては、一のバスバーアッセンブリ形成領域210に形成されたスリット215は、長手方向(X方向)一方側が当該一のバスバーアッセンブリ形成領域210の長手方向(X方向)一方側に連結された一の連結領域230内へ延び、且つ、長手方向(X方向)他方側が当該一のバスバーアッセンブリ形成領域230の長手方向(X方向)他方側に連結された他の連結領域230内へ延びている。
この場合、前記スリット形成工程後の状態において、前記一のバスバーアッセンブリ形成領域210に形成されたスリット215を介して対向する第1及び第2バスバー形成部位220(1)、220(2)は、前記一の連結領域230及び前記他の連結領域230を介して、互いに対して繋がった状態に維持される。
従って、前記スリット215(前記間隙19)を精度良く形成することができる。
前記製造方法は、前記スリット形成工程後に、前記スリット215内及び前記バスバー形成領域210の外表面に、前記絶縁性樹脂層30を形成する絶縁性樹脂材240を設け、これを硬化させて前記絶縁性樹脂層30を設ける工程を有している。
図12に、前記絶縁性樹脂層30を設けた状態の前記バスバー用導電性金属平板200の平面図を示す。
また、図13(a)に、図12におけるXIII(a)部拡大図を、図13(b)に、図13(a)におけるXIII(b)−XIII(b)線に沿った断面図を、それぞれ示す。
前記絶縁性樹脂材240は、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ等の耐熱性及び絶縁性を有する絶縁性樹脂とされ、好適には、インシュリード(登録商標)が用いられる。
前記絶縁性樹脂材240の設置は、例えば、当該絶縁性樹脂材240を含む塗料を電着塗装することによって行うことができる。
これに代えて、前記絶縁性樹脂材240の粉体を静電粉体塗装することも可能である。
若しくは、前記スリット215内への樹脂の充填性を十分に担保できる場合には、前記絶縁性樹脂材240を含む塗料をスプレー塗装することも可能である。
前記絶縁性樹脂材240の硬化は、例えば、前記絶縁性樹脂材240を所定温度及び所定時間で加熱処理することによって行われる。
前記製造方法は、その後に、前記上面積層部40の上面のうち前記第1及び第2バスバー側上面開口42(1)、42(2)に相当する領域にレーザー光を照射して前記第1及び第2バスバー側上面開口42(1)、42(2)を形成するレーザー光照射工程を有している。
前記レーザー光照射工程は、前記対応する領域の全体に大パルス幅のパルスレーザーを照射する大パルス幅レーザー照射処理と、前記対応する領域の全体に小パルス幅のパルスレーザーを照射する小パルス幅レーザー照射処理とを、複数回繰り返し行うものとされる。
図14(a)及び(b)に図13(a)におけるXIV部拡大図を示す。
図14(a)及び(b)は、それぞれ、前記第1バスバー側上面開口42(1)に対応する領域に大パルス幅レーザー照射処理及び小パルス幅レーザー照射処理を行った後の状態を示している。
図14(a)及び(b)中の符号245及び246は、それぞれ、大パルス幅のパルスレーザー及び小パルス幅のパルスレーザーの照射スポットである。
ここで、前記レーザー光照射工程におけるレーザー光は、前記絶縁性樹脂層30を熔融させ得る限り、種々の波長とされ、例えば、波長1064nmとされる。
前記大パルス幅のパルスレーザーは、ピーク出力は弱まる反面、被照射体となる前記絶縁性樹脂層30の上面積層部40への照射時間が長くなる為、前記上面積層部40における熱の拡散度合いが強まり、照射ピッチ(前記上面積層部40に開けられる穿孔径)は大きくなる。
一方、前記小パルス幅のパルスレーザーは、被照射体となる前記絶縁性樹脂層30の上面積層部40への照射時間が短くなる為、前記上面積層部40における熱の拡散度合いは弱まり、照射ピッチ(前記上面積層部40に開けられる穿孔径)が小さくなる反面、ピーク出力は強まる為、鋭利な穿孔エッジを形成することが可能となる。
従って、大パルス幅レーザー照射処理及び小パルス幅レーザー照射処理を複数回繰り返し行うことによって、前記第1及び第2バスバー側上面開口42(1)、42(2)を、綺麗なエッジ状態で形成することができる。
なお、前述の通り、前記第1バスバー側上面開口42(1)は、平面視において前記第1バスバー10(1)及び前記間隙充填部31の境界を跨いだ所定領域を含むものとされており、前記第2バスバー側上面開口42(2)は、平面視において前記第2バスバー10(2)及び前記間隙充填部31の境界を跨いだ所定領域を含むものとされている。
即ち、前記レーザー光照射工程によって熔融させる前記上面積層部40の一部の直下には、前記間隙充填部31が存在する。
ここで、前記レーザー光照射工程における前記レーザー光の大パルス幅及び小パルス幅、繰返し周波数、パルスエネルギー、ピーク出力を含むレーザーパラメータは、前記間隙充填部31上に位置する前記上面積層部40は熔融させつつ、前記間隙充填部31は熔融させないように設定される。
このレーザーパラメータの設定値は、被照射体となる前記絶縁性樹脂層30の種類や厚みに応じて、実験に基づき知ることができる。
なお、前記製造方法は、前記第1及び第2バスバー側上面開口42(1)、42(2)を形成するレーザー光照射工程に加えて、前記下面積層部50の所定領域にレーザー光を照射して前記第1及び第2バスバー側下面開口52(1)、52(2)を形成する下面側レーザー光照射工程を備えている。
図15に、前記レーザー光照射工程及び前記下面側レーザー光照射工程後の前記バスバー用導電性金属平板200の平面図を示す。
また、図16(a)に、図15におけるXVI(a)部拡大図を、図16(b)に、図16(a)におけるXVI(b)−XVI(b)線に沿った断面図を、それぞれ示す。
前記製造方法は、前記バスバー用導電性金属平板200を用意する工程から前記レーザー光照射工程までの間の任意タイミング、又は、前記バスバー用導電性金属平板200を用意する工程の前、又は、前記レーザー光照射工程の後に、前記枠体60を形成する枠体形成処理を行うように構成されている。
図17に、前記枠体形成処理において用いられる枠体用導電性金属平板300の平面図を示す。
さらに、図18(a)に、図17におけるXVII(a)部拡大図を、図18(b)に、図18(a)におけるXVIII(b)−XVIII(b)線に沿った断面図を、それぞれ示す。
図17及び図18に示すように、前記枠体形成処理は、前記枠体本体65の厚みと同一厚みを有し且つ平面視において前記バスバーアッセンブリ形成領域210に対応した外形状の枠体形成領域310を有する枠体用導電性金属平板300を用意する工程と、前記枠体形成領域310における枠体本体形成部位320が残るように前記枠体形成領域310の中央を打ち抜く打ち抜き工程と、前記枠体本体形成部位320の外周面に絶縁性樹脂層70を形成する絶縁性樹脂材270を塗布し、これを硬化させて前記絶縁性樹脂層70を設ける工程とを備えている。
図17は、前記枠体本体形成部位320の外周面に前記絶縁性樹脂層70を設ける工程後の状態を示している。
前記枠体用導電性金属平板300は、前記バスバー用導電性金属平板200に重合させた際に、前記枠体形成領域310が前記バスバーアッセンブリ形成領域210に位置合わせされるように構成されている。
詳しくは、前述の通り、前記バスバー用導電性金属平板200は、X方向に沿って直列配列された複数の前記バスバーアッセンブリ形成領域210と、X方向に隣接するバスバーアッセンブリ形成領域210の間を連結する連結領域230とを含むバスバー列205を有している。
従って、前記枠体用導電性金属平板300は、図17に示すように、前記複数のバスバーアッセンブリ形成領域210と同一ピッチでX方向に直列配置された複数の前記枠体形成領域310と、X方向に隣接する枠体形成領域310の間を連結する連結領域330とを含む枠体列305を有している。
なお、前述の通り、前記バスバー用導電性金属平板200は、前記バスバー列205の長手方向(X方向)一方側及び他方側にそれぞれ連結された一対の把持片207を有しており、前記一対の把持片207には位置合わせ孔208が設けられている。
これに応じて、図17に示すように、前記枠体用導電性金属平板300にも、前記枠体列305の長手方向(X方向)一方側及び他方側にそれぞれ連結された一対の把持片307が設けられ、前記一対の把持片307には前記位置合わせ孔208に対応した位置合わせ孔308が設けられている。
前記打ち抜き工程において打ち抜かれる中央領域は、前記枠体形成領域310を前記バスバーアッセンブリ形成領域210に重合させた際に、前記枠体本体形成部位320が前記第1面側第1中央開口41a及び前記第1面側第2中央開口41bを囲繞する大きさとされる。
前記枠体本体形成部位320への絶縁性樹脂材270の設置は、例えば、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ等の耐熱性及び絶縁性を有する絶縁性樹脂を含む塗料を電着塗装することによって行うことができる。
これに代えて、前記絶縁性樹脂材270の粉体を静電粉体塗装することも可能である。
若しくは、前記絶縁性樹脂材270を含む塗料をスプレー塗装することも可能である。
好ましくは、前記枠体本体形成部位320に絶縁性樹脂材270を設ける工程は、前記バスバー形成領域210に絶縁性樹脂材240を設ける工程と同時に同一方法で行うことができる。
即ち、前記バスバー形成領域210に電着塗装によって絶縁性樹脂材240を設ける場合には、前記枠体本体形成部位320にも電着塗装によって絶縁性樹脂材270を設けることができ、前記バスバー形成領域210に静電粉体塗装によって絶縁性樹脂材240を設ける場合には、前記枠体本体形成部位320にも静電粉体塗装によって絶縁性樹脂材270を設けることができる。
斯かる構成によれば、製造効率の向上を図ることができる。
前記製造方法は、さらに、前記絶縁性樹脂層30が設けられた前記バスバー用導電性金属平板200の上面に、前記第1及び第2バスバー側上面開口42(1)、42(2)を囲むように、前記絶縁性樹脂層70が設けられた前記枠体用導電性金属平板300を接着剤によって固着させる工程を備えている。
図19に、前記固着工程後の前記バスバー用導電性金属平板200及び前記枠体用導電性金属平板300の平面図を示す。
図20に、図19におけるXX-XX線に沿った断面図を示す。
そして、前記製造方法は、前記固着工程の後に、重合状態の前記バスバー用導電性金属平板200及び前記枠体用導電性金属平板300を前記バスバーアッセンブリ形成領域210のX方向一方側及び他方側のエッジにそれぞれ沿った切断線C1、C2で切断して、前記バスバーアッセンブリ形成領域210及び前記枠体形成領域310を取り出す切断工程を有している。
斯かる構成を備えた製造方法によれば、本実施の形態に係る前記バスバーアッセンブリ1を効率良く製造することができる。
1、1' バスバーアッセンブリ
10(1)、10(2) 第1及び第2バスバー
11 上面
12 下面
13a、13a’ 第1側面
13a’−1 上面隣接部
13a’−2 段部
13a’−3 下面隣接部
13b、13b’ 第2側面
13b’−1 上面隣接部
13b’−2 段部
13ab−3 下面隣接部
13c 第3側面
13d 第4側面
19 間隙
30 絶縁性樹脂層
31 間隙充填部
40 上面積層部
42(1)、42(2) 第1及び第2バスバー側上面開口
43 仕切壁
50 下面積層部
52(1)、52(2) 第1及び第2バスバー側下面開口
55 側面積層部
60 枠体
61 中央孔
65 枠体本体
70 絶縁性樹脂層
200 バスバー用導電性金属平板
210 バスバーアッセンブリ形成領域
215 スリット
220(1)、220(2) 第1及び第2バスバー形成部位
230 連結領域
240、270 絶縁性樹脂材
300 枠体用導電性金属平板
310 枠体形成領域
320 枠体本体形成部位
本発明は、第1及び第2バスバーが電気的には絶縁状態で且つ機械的には連結されてなるバスバーアッセンブリ及びその製造方法に関する。
互いに対して電気的には絶縁状態で且つ機械的には連結されている複数のバスバーを備えたバスバーアッセンブリが提案され、種々の分野において利用されている。
例えば、一の平板状バスバーと他の平板状バスバーとが互いに対して平行状態で上下に積層されてなる積層型のバスバーアッセンブリが提案されている(下記特許文献1及び2参照)。
前記積層型バスバーアッセンブリは、一の平板状バスバーの対向平面と他の平板状バスバーの対向平面とが絶縁性樹脂層を挟んで全面的に対向配置されている為、絶縁性に関する信頼性を十分には確保し難いという問題がある。
特に、上下方向に関し小型化を図る為に前記一の平板状バスバーと前記他の平板状バスバーとの間の絶縁性樹脂層の厚みを薄くすると、両バスバー間にリーク電流が流れる恐れがある。
前記積層型バスバーアッセンブリの問題点を解決する為に、本願出願人は、導電性金属平板の第1及び第2バスバーが同一平面内で並列配置されている平面型バスバーアッセンブリに関する出願を行っている(下記特許文献3及び4参照)。
図21(a)に、前記平面型バスバーアッセンブリ500の一例の平面図を示す。
また、図21(b)に、図21(a)におけるXXI(b)−XXI(b)線に沿った断面図を示す。
図21(a)及び(b)に示すように、前記平面型バスバーアッセンブリ500は、導電性金属平板の第1バスバー510(1)と、前記第1バスバー510(1)との間に間隙515を存しつつ前記第1バスバー510(1)と同一平面内に配置された導電性金属平板の第2バスバー510(2)と、前記第1及び第2バスバー510(1)、510(2)を電気的には絶縁状態で且つ機械的には連結する絶縁性樹脂層520とを備えている。
前記絶縁性樹脂層520は、前記間隙515内に充填された間隙充填部525と、前記第1及び第2バスバー510(1)、510(2)が前記間隙充填部525によって連結されてなるバスバー連結体の表面上に積層された表面積層部530とを有している。
前記表面積層部530は、前記バスバー連結体の厚み方向一方側の上面及び厚み方向他方側の下面をそれぞれ覆う上面積層部530及び下面積層部540と、前記バスバー連結体の外側面を覆い、前記上面積層部530及び前記下面積層部540を連結する側面積層部550とを有している。
前記上面積層部530には、前記第1及び第2バスバー510(1)、510(2)のそれぞれの上面の所定部分を露出させて第1及び第2露出領域を形成する第1及び第2開口532(1)、532(2)が設けられている。
図21(c)に、前記バスバーアッセンブリ500にLED等の半導体素子110が装着されてなる半導体モジュール600の縦断面図を示す。
図21(c)に示すように、前記半導体素子110は、第1電極層(下側電極層)が前記第1及び第2露出領域の一方(図21(c)においては前記第1露出領域)に、例えば、メッキ層(図示せず)を介して機械的且つ電気的に接続され、且つ、第2電極層(上側電極層)が前記第1及び第2露出領域の他方(図21(c)においては前記第2露出領域)にワイヤボンディング120を介して電気的に接続される。
前記平面型バスバーアッセンブリ500は、上下方向に関し小型化を図り得る点において有用であるが、装着される半導体素子110の集約配置という観点においては改善の余地があった。
即ち、前記半導体素子110の集約配置の限度は、前記第1及び第2開口532(1)、532(2)の対向エッジ同士の離間幅L2(図21(b)参照)によって画され、前記平面型バスバーアッセンブリ500においては、L2は前記第1及び第2バスバー510(1)、510(2)の間の前記間隙の幅L1以上となる。
斯かる構成の平面型バスバーアッセンブリ500において、L2の狭小化を図る為には前記間隙L1を狭める必要があるが、前記第1及び第2バスバー510(1)、510(2)の間の絶縁性確保の観点から、前記間隙の幅L1を狭めるには限界がある。
特許第4432913号公報 特許第6487769号公報 特開2019−042678号公報 特開2019−050090号公報
本発明は、斯かる従来技術に鑑みなされたものであり、互いの間に間隙が存する状態で同一平面内に配置され且つ前記間隙内に充填された間隙充填部を含む絶縁性樹脂層によって絶縁状態で連結された第1及び第2バスバーを有するバスバーアッセンブリであって、前記第1及び第2バスバー間の絶縁性を良好に維持しつつ、前記第1バスバー及び/又は前記第2バスバーに装着される半導体素子の集約配置を可能とするバスバーアッセンブリの提供を第1の目的とする。
また、本発明は、前記バスバーアッセンブリを効率的に製造し得る製造方法の提供を第2の目的とする。
本発明は、前記第1の目的を達成するために、導電性平板状部材によって形成され、互いの間に間隙が存する状態で同一平面内に配置された第1及び第2バスバーと、前記間隙内に充填された間隙充填部並びに前記第1及び第2バスバーが前記間隙充填部によって連結されてなるバスバー連結体の厚み方向一方側の上面に設けられた上面積層部を含む絶縁性樹脂層とを備え、前記絶縁性樹脂層は、さらに、前記バスバー連結体の厚み方向他方側の下面に設けられた下面積層部と、前記バスバー連結体の側面に設けられ、前記上面積層部及び前記下面積層部を連結する側面積層部とを有し、前記上面積層部には、前記第1バスバー及び前記間隙充填部の上面のうち両者の境界を跨いだ所定領域を露出させる第1バスバー側上面開口と、前記第2バスバー及び前記間隙充填部の上面のうち両者の境界を跨いだ所定領域を露出させる第2バスバー側上面開口とが設けられ、前記上面積層部のうち前記第1及び第2バスバー側上面開口の間に位置する部分が仕切壁を形成し、前記下面積層部には、前記第1及び第2バスバーの下面の所定領域を露出させる下面開口が設けられているバスバーアッセンブリを提供する。
また、本発明は、前記第1の目的を達成するために、導電性平板状部材によって形成され、互いの間に間隙が存する状態で同一平面内に配置された第1及び第2バスバーと、前記間隙内に充填された間隙充填部並びに前記第1及び第2バスバーが前記間隙充填部によって連結されてなるバスバー連結体の厚み方向一方側の上面に設けられた上面積層部を含む絶縁性樹脂層とを備え、
前記上面積層部には、前記第1バスバー及び前記間隙充填部の上面のうち両者の境界を跨いだ所定領域を露出させる第1バスバー側上面開口と、前記第2バスバー及び前記間隙充填部の上面のうち両者の境界を跨いだ所定領域を露出させる第2バスバー側上面開口とが設けられ、前記上面積層部のうち前記第1及び第2バスバー側上面開口の間に位置する部分が仕切壁を形成し、前記第1及び第2バスバーは、前記上面と、厚み方向他方側の下面と、前記間隙に面する第1側面と、前記間隙とは反対側を向く第2側面と、前記上面、前記下面、前記第1側面及び前記第2側面における前記間隙の長手方向一方側の端部同士を連結する第3側面と、前記上面、前記下面、前記第1側面及び前記第2側面における前記間隙の長手方向一方側の端部同士を連結する第4側面とを有し、前記第1側面は、前記上面から厚み方向他方側へ延びる上面隣接部と、前記上面隣接部の厚み方向他方側の端部から前記第2側面に近接する方向へ延びる段部と、前記段部における前記第2側面に近接する側の端部から厚み方向他方側へ延びて前記下面に到達する下面隣接部とを有し、
前記第2側面は、前記上面から厚み方向他方側へ延びる上面隣接部と、前記上面隣接部の厚み方向他方側の端部から前記第1側面に近接する方向へ延びる段部と、前記段部における前記第1側面に近接する側の端部から厚み方向他方側へ延びて前記下面に到達する下面隣接部とを有し、前記絶縁性樹脂層は、さらに、前記第1及び第2バスバーの下面を露出させつつ前記バスバー連結体の側面を覆うように、前記上面積層部に一体形成された側面積層部を有しているバスバーアッセンブリを提供する。
好ましくは、前記第1及び第2バスバー側上面開口は、前記間隙の長手方向に関し前記第1及び第2バスバーの中央に設けられる。
本発明に係るバスバーアッセンブリは、さらに、平面視において前記バスバー連結体の外形状に対応した外形状を有し且つ平面視中央に前記第1及び第2バスバー側上面開口を囲む中央孔が設けられた所定厚みの枠体本体並びに前記枠体本体の外周を覆う絶縁性樹脂層を有する枠体を備え得る。
前記枠体は、平面視において前記第1及び第2バスバー側上面開口を囲むように前記バスバー連結体の上面の周縁に固着される。
また、本発明は、前記第2の目的を達成する為に、導電性平板状部材によって形成され、互いの間に間隙が存する状態で同一平面内に配置された第1及び第2バスバーと、前記間隙内に充填された間隙充填部前記第1及び第2バスバーが前記間隙充填部によって連結されてなるバスバー連結体の厚み方向一方側の上面に設けられた上面積層部、前記バスバー連結体の厚み方向他方側の下面に設けられた下面積層部並びに前記バスバー連結体の側面に設けられ、前記上面積層部及び前記下面積層部の周縁を連結する側面積層部を含む絶縁性樹脂層とを備え、前記上面積層部には、前記第1バスバー及び前記間隙充填部の上面のうち両者の境界を跨いだ所定領域を露出させる第1バスバー側上面開口と、前記第2バスバー及び前記間隙充填部の上面のうち両者の境界を跨いだ所定領域を露出させる第2バスバー側上面開口とが設けられ、前記上面積層部のうち前記第1及び第2バスバー側上面開口の間に位置する部分が仕切壁を形成し、前記下面積層部には、前記第1及び第2バスバーの下面の所定領域を露出させる下面開口が設けられているバスバーアッセンブリの製造方法であって、前記第1及び第2バスバーを形成するバスバーアッセンブリ形成領域を有するバスバー用導電性金属平板を用意する工程と、前記バスバーアッセンブリ形成領域に、厚み方向一方側の上面及び厚み方向他方側の下面の間を貫通し且つ前記間隙と同一幅を有するスリットを形成して、前記第1及び第2バスバーに対応した第1及び第2バスバー形成部位を画するスリット形成工程と、前記スリット内及び前記バスバーアッセンブリ形成領域の上面の全域に絶縁性樹脂層材を設ける工程と、前記絶縁性樹脂材を硬化させて、前記間隙充填部及び前記上面積層部を有する前記絶縁性樹脂層を形成する工程と、前記上面積層部のうち前記第1及び第2バスバー側上面開口に相当する領域にレーザー光を照射して前記第1及び第2バスバー側上面開口を形成するレーザー光照射工程と、前記下面積層部のうち前記下面開口に相当する領域にレーザー光を照射して前記下面開口を形成する下面側レーザー光照射工程と、前記バスバーアッセンブリ形成領域を前記バスバー用導電性金属平板から切断する切断工程とを含み、前記レーザー光照射工程は、前記対応する領域の全体に大パルス幅のパルスレーザーを照射する大パルス幅レーザー照射処理と、前記対応する領域の全体に小パルス幅のパルスレーザーを照射する小パルス幅レーザー照射処理とを、複数回繰り返し行うように構成されたバスバーアッセンブリの製造方法を提供する。
好ましくは、前記バスバー用導電性金属平板は、前記スリットの長手方向に沿った第1方向に直列配置された複数の前記バスバーアッセンブリ形成領域と、隣接する前記バスバーアッセンブリ形成領域を連結する連結領域とを一体的に有するものとされる。
この場合、一のバスバーアッセンブリ形成領域に形成されたスリットは、長手方向一端側が当該一のバスバーアッセンブリ形成領域の第1方向一方側に連接された連結領域内へ延び且つ長手方向他端側が当該一のバスバーアッセンブリ形成領域の第1方向他方側に連接された連結領域内へ延びるものとされる。
本発明に係るバスバーアッセンブリの製造方法は、平面視において前記バスバーアッセンブリ形成領域に対応した外形状の枠体形成領域を有する枠体用導電性金属平板を用意する工程と、前記枠体形成領域に、平面視において前記第1及び第2バスバー側上面開口を囲む中央孔を形成し、枠体本体形成部位を形成する工程と、前記枠体本体形成部位の外周面に絶縁性樹脂材を設ける工程と、前記絶縁性樹脂材を硬化させて、前記枠体本体形成部位の外周を覆う絶縁性樹脂層を設ける工程と、前記枠体用導電性金属平板を前記バスバー用金属平板に重合させた状態で固着させる金属平板固着工程とを備え得る。
この場合、前記切断工程は、前記金属平板固着工程の後に行われる。
本発明に係るバスバーアッセンブリによれば、互いの間に間隙が存する状態で同一平面内に配置された第1及び第2バスバー間の絶縁性を良好に維持しつつ、前記第1バスバー及び/又は前記第2バスバーに装着される半導体素子の集約配置を可能とすることができる。
また、本発明に係るバスバーアッセンブリの製造方法によれば、互いの間に間隙が存する状態で同一平面内に配置された第1及び第2バスバー間の絶縁性を良好に維持しつつ、前記第1バスバー及び/又は前記第2バスバーに装着される半導体素子の集約配置を可能とするバスバーアッセンブリを効率的に製造することができる。
図1は、本発明の一実施の形態に係るバスバーアッセンブリの斜視図である。 図2は、前記実施の形態に係るバスバーアッセンブリの平面図である。 図3は、前記実施の形態に係るバスバーアッセンブリの底面図である。 図4は、図2におけるIV−IV線に沿った縦断正面図である。 図5は、図2におけるIV−IV線に沿った縦断斜視図である。 図6は、図4におけるVI部拡大図である。 図7(a)及び(b)は、それぞれ、前記実施の形態に係るバスバーアッセンブリに半導体素子が装着されてなる半導体モジュールの一例及び他例の縦断面図である。 図8は、前記実施の形態の変形例に係るバスバーアッセンブリの縦断正面図である。 図9は、前記変形例に係るバスバーアッセンブリの縦断斜視図である。 図10は、前記実施の形態に係るバスバーアッセンブリの製造方法の一例において用いられるバスバー用導電性金属平板の平面図である。 図11(a)は、図10におけるXI(a)部拡大図であり、図11(b)は、図11(a)におけるXI(b)-XI(b)線に沿った断面図である。 図12は、前記製造方法における絶縁性樹脂層の設置工程後の状態の前記バスバー用導電性金属平板の平面図である。 図13(a)は、図12におけるXIII(a)部拡大図であり、図13(b)は、図13(a)におけるXIII(b)−XIII(b)線に沿った断面図である。 図14(a)及び(b)は、図13(a)におけるXIV部拡大図であり、それぞれ、前記製造方法におけるレーザー光照射工程において、大パルス幅レーザー照射処理及び小パルス幅レーザー照射処理を行った後の状態を示している。 図15は、前記レーザー光照射工程及び下面側へのレーザー照射工程を行った後の状態の前記バスバー用導電性金属平板の平面図である。 図16(a)は、図15におけるXVI(a)部拡大図であり、図16(b)は、図16(a)におけるXVI(b)−XVI(b)線に沿った断面図である。 図17は、前記製造方法における枠体形成処理において用いられる枠体用導電性金属平板の平面図である。 図18(a)は、図17におけるXVII(a)部拡大図であり、図18(b)は、図18(a)におけるXVIII(b)−XVIII(b)線に沿った断面図である。 図19は、前記製造方法における一工程である固着工程において、前記バスバー用導電性金属平板及び前記枠体用導電性金属平板が固着された状態の平面図である。 図20は、図19におけるXX-XX線に沿った断面図である。 図21(a)は、従来の平面型バスバーアッセンブリの平面図であり、図21(b)は、図21(a)におけるXXI(b)−XXI(b)線に沿った断面図であり、図21(c)は、前記従来の平面型バスバーアッセンブリに半導体素子が装着されてなる半導体モジュールの断面図である。
以下、本発明に係るバスバーアッセンブリの一実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図1〜図3に、それぞれ、本実施の形態に係るバスバーアッセンブリ1の斜視図、平面図及び底面図を示す。
また、図4及び図5に、それぞれ、図2におけるIV−IV線に沿った縦断正面図及び縦断斜視図を示す。
さらに、図6に、図4におけるVI部拡大図を示す。
図1〜図6に示すように、前記バスバーアッセンブリ1は、導電性平板状部材によって形成された第1及び第2バスバー10(1)、10(2)であって、互いに対向する側面間に間隙19が存する状態で同一平面内に配置された第1及び第2バスバー10(1)、10(2)と、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)に固着された絶縁性樹脂層30とを有している。
なお、本実施の形態に係る前記バスバーアッセンブリ1は、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)の2つのバスバーのみを有しているが、当然ながら、本発明に係るバスバーアッセンブリは、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)を含む3つ以上のバスバーを有することも可能である。
前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)は、Cu等の導電性金属によって形成される。
図4〜図6に示すように、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)は、厚み方向一方側の上面11と、厚み方向他方側の下面12と、前記間隙19に面する第1側面13aと、前記間隙19とは反対側を向く第2側面13bと、前記上面11、前記下面12、前記第1側面13a及び前記第2側面13bにおける前記間隙19の長手方向一方側の端部同士を連結する第3側面13cと、前記上面11、前記下面12、前記第1側面13a及び前記第2側面13bにおける前記間隙19の長手方向他方側の端部同士を連結する第4側面13dとを有している。
図1〜図6に示すように、前記絶縁性樹脂層30は、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)の対向側面13a間の前記間隙19に充填されて前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)を電気的には絶縁状態で機械的に連結する間隙充填部31と、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)が前記間隙充填部31によって連結されてなるバスバー連結体の上面に設けられた上面積層部40とを有している。
前記絶縁性樹脂層30は、耐熱性及び絶縁性を有する絶縁性樹脂材によって形成される。
前記絶縁性樹脂材としては、例えば、インシュリード(登録商標)が好適に利用される。
前記上面積層部40には、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)の上面11の一部をそれぞれ露出させる第1及び第2バスバー側上面開口42(1)、42(2)が設けられている。
図1〜図2及び図4〜図6に示すように、前記第1バスバー側上面開口42(1)は、前記第1バスバー10(1)の上面11及び前記間隙充填部31の上面のうち両者の境界を跨いだ所定領域を露出させるように形成されている。
前記第1バスバー側上面開口42(1)によって形成される空間は、前記第1バスバー10(1)に半導体素子110(下記図7(a)及び(b)参照)を装着させる為の半導体素子装着空間又は前記第1バスバー10(1)を他の電気接続部材に電気的に接続する為の電気接続空間として作用する。
前記第2バスバー側上面開口42(2)は、前記第1バスバー側上面開口42(1)との間に前記上面積層部40の一部を残存させつつ、前記第2バスバー10(2)の上面11及び前記間隙充填部31の上面のうち両者の境界を跨いだ所定領域を露出させるように形成されている。
前記第2バスバー側上面開口42(2)は、前記第2バスバー10(2)に半導体素子110(下記図7(a)及び(b)参照)を装着させる為の半導体素子装着空間又は前記第2バスバー10(2)を他の電気接続部材に電気的に接続する為の電気接続空間として作用する。
図7(a)に、前記バスバーアッセンブリ1にLED等の半導体素子110が装着されてなる半導体モジュールの一例100Aの縦断面図を示す。
前記半導体モジュール100Aにおいては、前記第1バスバー側上面開口42(1)(図4及び図5等参照)によって形成される空間が半導体素子110を装着させる為の半導体素子装着空間として利用され、前記第2バスバー側上面開口42(2)(図4及び図5等参照)によって形成される空間が電気接続空間として利用されている。
この場合、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)は、一方が正極側電極として作用し、他方が負極側電極として作用する。
即ち、図7(a)に示すように、前記半導体素子110は、厚み方向一方側の下面及び厚み方向他方側の上面にそれぞれ第1及び第2電極層111、112を有し、前記第1及び第2電極層111、112の間に素子本体115を有している。
前記半導体モジュール100Aにおいては、前記半導体素子110は、第1電極層111が前記一方のバスバー(図示の例においては第1バスバー10(1))の上面11のうち対応する上面開口(図示の例においては第1バスバー側上面開口42(1)(図4及び図5等参照))によって露出された部分に電気的に接続された状態で、当該対応する上面開口(図示の例においては第1バスバー側上面開口42(1)(図4及び図5等参照))によって形成された空間を利用して当該一方のバスバー(図示の例においては第1バスバー10(1))の上面11に固着されている。
そして、前記半導体素子110の第2電極層112は、ワイヤボンディング等の電気接続部材120を介して他方のバスバー(図示の例においては第2バスバー10(2))の上面11のうち対応する上面開口(図示の例においては第2バスバー側上面開口42(2)(図4及び図5等参照))によって露出された部分に電気的に接続されている。
なお、好ましくは、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)の上面にはメッキ層(図示せず)が設けられる。
図7(a)中の符号130は、前記バスバーアッセンブリ1に装着された前記半導体素子110及び前記電気接続部材120等の部品を保護する為に、前記バスバーアッセンブリ1の第1面11に固着される封止樹脂層である。
前記封止樹脂層130は、例えば、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ等の透明樹脂が用いられる。
前記封止樹脂層130は、枠体60によって画される領域に設けられる。
即ち、図7(a)に示すように、本実施の形態に係るバスバーアッセンブリ1は、さらに、前記バスバー連結体の上面の中央を開放しつつ、当該バスバー連結体の上面の周縁に固着された前記枠体60を有している。
前記枠体60が、前記封止樹脂層130を設ける際の堰き止め構造として作用する。
即ち、前記封止樹脂層130は、前記半導体素子110及び前記電気接続部材120等の部品を囲繞するように当該封止樹脂層130を形成する樹脂を前記バスバーアッセンブリ1の上面に塗布して、硬化させることによって設けられるが、その際に、当該樹脂が流れ出ることを防止する堰き止め構造を備える必要がある。
前記枠体60は、平面視において前記バスバー連結体の外形状に対応した外形状を有し且つ平面視中央に前記第1及び第2バスバー側上面開口42(1)、42(2)を囲む中央孔61が設けられた所定厚みの枠体本体65と、前記枠体本体65の外周を覆う絶縁性樹脂層70とを有している。
前記枠体本体60は、例えば、当該枠体本体60の厚みに応じた厚みを有する金属平板を用い、前記金属平板に対してプレス加工によって前記中央孔61を形成することにより、形成され得る。
前記枠体側絶縁性樹脂層65は、例えば、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ等の絶縁性樹脂材を用いて形成される。
前記枠体60は、平面視において前記第1及び第2バスバー側上面開口42(1)、42(2)を囲むように前記バスバー連結体の上面の周縁に、接着剤等によって固着される。
図7(b)に、前記バスバーアッセンブリ1にLED等の半導体素子110が装着されてなる半導体モジュールの他の例100Bの縦断面図を示す。
なお、図中、図7(a)におけると同一部材には同一符号を付している。
前記半導体モジュール100Bにおいては、前記第1バスバー側上面開口42(1)(図4及び図5等参照)によって形成される空間及び前記第2バスバー側上面開口42(2)(図4及び図5等参照)によって形成される空間の双方共に、半導体素子110を装着させる為の半導体素子装着空間として利用されている。
この場合、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)にそれぞれ装着される第1及び第2半導体素子110(1)、110(2)は電気的に並列接続される。
即ち、前記第1半導体素子110(1)の第1電極層111が電気的に接続される前記第1バスバー10(1)及び前記第2半導体素子110(2)の第1電極層111が電気的に接続される前記第2バスバー10(2)は共に正極側電極又は負極側電極の一方(例えば、正極側電極)として作用する。
そして、前記第1及び第2半導体素子110(1)、110(2)の第2電極層112は、正極側電極又は負極側電極の他方(例えば、負極側電極。図示せず)にワイヤボンディング等の電気接続部材(図示せず)を介して電気的に接続される。
本実施の形態に係る前記バスバーアッセンブリ1によれば、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)が同一平面内に配置されているので、上下方向(厚み方向)に関し可及的に小型化を図ることができる。
また、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)は前記第1側面13aにおいて対向するように配置されているので、複数のバスバーが上下に積層されている積層型バスバーアッセンブリに比して、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)が互いに対して対向する面積を可及的に小さくすることができ、これにより、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)間にリーク電流が流れることを有効に防止乃至は低減することができる。
さらに、本実施の形態に係る前記バスバーアッセンブリ1によれば、図4及び図6に示すように、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)間の前記間隙19の幅L1を無理に狭めることなく、第1及び第2バスバー側上面開口42(1)、42(2)の対向エッジ同士の離間幅L2の狭小化を図ることができる。
従って、図7(a)及び(b)に示すように、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)間の絶縁性を良好に確保しつつ、前記第1バスバー10(1)及び/又は前記第2バスバー10(2)に装着される半導体素子110の可及的な集約配置を行うことができる。
また、前記上面積層部40のうち前記第1及び第2バスバー側上面開口42(1)、42(2)の間に位置する部分が、前記第1バスバー側上面開口42(1)を介して露出する前記第1バスバー10(1)の露出領域(以下、第1バスバー露出領域という)と前記第2バスバー側上面開口42(2)を介して露出する前記第2バスバー10(2)の露出領域(以下、第2バスバー露出領域という)との間の仕切壁43として作用するので、前記第1及び第2バスバー露出領域間の短絡を有効に防止することができる。
さらに、前記仕切壁43は、前記半導体素子110を装着させる際の位置合わせ部材としても作用させることができ、前記半導体素子110の装着位置の精度を高めることができる。
なお、本実施の形態においては、図2等に示すように、前記第1及び第2バスバー側上面開口42(1)、42(2)は、前記間隙19の長手方向に関し前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)の中央に設けられている。
図4及び図5等に示すように、本実施の形態においては、前記絶縁性樹脂層30は、さらに、前記バスバー連結体の厚み方向他方側の下面に設けられた下面積層部50と、前記バスバー連結体の側面に設けられ、前記上面積層部40及び前記下面積層部50の周縁を連結する側面積層部55とを有している。
図3〜図6に示すように、本実施の形態においては、前記下面積層部50には、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)の下面12の所定領域をそれぞれ露出させる第1及び第2バスバー側下面開口52(1)、52(2)が設けられている。
なお、前記第1及び第2バスバー側下面開口52(1)、52(2)に代えて、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)の下面12の所定領域の双方を一体的に露出させる単一の下面開口を形成することも可能である。
図8及び図9に、それぞれ、本実施の形態の変形例に係るバスバーアッセンブリ1'の縦断正面図及び縦断斜視図を示す。
なお、図中、本実施の形態におけると同一部材には同一符号を付している。
前記変形例1'は、本実施の形態に比して、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)の代わりに第1及び第2バスバー10'(1)、10'(2)を有し、且つ、前記絶縁性樹脂層30の代わりに絶縁性樹脂層30'を有している。
前記第1及び第2バスバー10'(1)、10'(2)は、前記上面11及び前記下面12と、前記間隙19に面する第1側面13a'と、前記間隙19とは反対側を向く第2側面13b'と、前記上面11、前記下面12、前記第1側面13a'及び前記第2側面13b'における前記間隙19の長手方向一方側の端部同士を連結する第3側面(図示せず)と、前記上面11、前記下面12、前記第1側面13a'及び前記第2側面13b'における前記間隙19の長手方向他方側の端部同士を連結する第4側面(図示せず)とを有している。
前記第1側面13a'は、前記上面11から厚み方向他方側へ延びる上面隣接部13a'-1、前記上面隣接部13a'-1の厚み方向他方側の端部から前記第2側面13b'に近接する方向へ延びる段部13a'-2と、前記段部13a'-2における前記第2側面13b'に近接する側の端部から厚み方向他方側へ延びて前記下面12に到達する下面隣接部13a'-3とを有している。
同様に、前記第2側面13b'は、前記上面11から厚み方向他方側へ延びる上面隣接部13b'-1と、前記上面隣接部13b'-1の厚み方向他方側の端部から前記第1側面13a'に近接する方向へ延びる段部13b'-2と、前記段部13b'-2における前記第1側面13a'に近接する側の端部から厚み方向他方側へ延びて前記下面12に到達する下面隣接部13b'-3とを有している。
前記絶縁性樹脂層30'は、前記間隙充填部31及び前記上面積層部40を有し、さらに、前記第1及び第2バスバー10'(1)、10'(2)の下面12を露出させつつ前記バスバー連結体の側面を覆うように、前記上面積層部40に一体形成された側面積層部55'を有している。
次に、前記バスバーアッセンブリ1の製造方法について説明する。
図10に、前記製造方法において用いられるバスバー用導電性金属平板200の平面図を示す。
また、図11(a)に、図10におけるXI(a)部拡大図を、図11(b)に、図11(a)におけるXI(b)-XI(b)線に沿った断面図を、それぞれ示す。
図10及び図11に示すように、前記製造方法は、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)を形成するバスバーアッセンブリ形成領域210を有するバスバー用導電性金属平板200を用意する工程と、前記バスバーアッセンブリ形成領域210に、厚み方向一方側の上面211及び厚み方向他方側の下面212の間を貫通するスリット215を形成するスリット形成工程とを有している。
図10及び図11は、前記スリット形成工程完了後の状態を示している。
前記バスバー用導電性金属平板200は、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)と同一厚みを有するものとされ、前記バスバーアッセンブリ形成領域210は、前記バスバー連結体と平面視同一形状を有するものとされる。
前記スリット215は、前記間隙19と同一幅を有し、且つ、前記間隙19と同一又は前記間隙19よりも長いものとされ、前記バスバーアッセンブリ形成領域210を、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)にそれぞれ対応した第1及び第2バスバー形成部位220(1)、220(2)に区画する。
なお、前記第1及び第2バスバー10(1)、10(2)に加えて他のバスバーを含む3つ以上のバスバーが並列配置されたバスバーアッセンブリを製造する場合には、バスバーの数量から1を減算した数のスリットが形成される。
即ち、例えば、3つのバスバーが並列配置されてなるバスバーアッセンブリを製造する際には、2つのスリットが形成される。
図10及び図11に示すように、本実施の形態においては、前記バスバー用導電性金属平板200は、当該導電性金属平板200が位置するX−Y平面内のX方向に沿って直列配列された複数の前記バスバーアッセンブリ形成領域210と、X方向に隣接するバスバーアッセンブリ形成領域210の間を連結する連結領域230とを含むバスバー列205を有しており、前記複数のバスバーアッセンブリ形成領域210に対して加工処理を同時に行えるようになっている。
本実施においては、前記バスバー用導電性金属平板200は、さらに、前記バスバー列205の長手方向(X方向)一方側及び他方側にそれぞれ連結された一対の把持片207を有しており、前記一対の把持片207には位置合わせ孔208が設けられている。
なお、複数の前記バスバー列205をY方向に並列配置させ、Y方向に並列配置された複数のバスバー列205を前記一対の把持片207、207によって一体的に保持することも可能である。
かかる変形構成によれば、より多くのバスバーアッセンブリ1を同時に製造することができる。
前記バスバーアッセンブリ形成領域210は、X方向長さが前記間隙19の長手方向に沿った前記バスバーアッセンブリ1の長さ同一とされ、且つ、Y方向長さが前記間隙19の幅方向に沿った前記バスバーアッセンブリ1の長さと同一とされている。
前記スリット215は、前記バスバーアッセンブリ1における前記間隙19を形成するものであり、前記間隙19と同一幅とされる。
なお、前記間隙19の幅は、前記バスバーアッセンブリ1の仕様に応じて定まる。
本実施の形態においては、一のバスバーアッセンブリ形成領域210に形成されたスリット215は、長手方向(X方向)一方側が当該一のバスバーアッセンブリ形成領域210の長手方向(X方向)一方側に連結された一の連結領域230内へ延び、且つ、長手方向(X方向)他方側が当該一のバスバーアッセンブリ形成領域230の長手方向(X方向)他方側に連結された他の連結領域230内へ延びている。
この場合、前記スリット形成工程後の状態において、前記一のバスバーアッセンブリ形成領域210に形成されたスリット215を介して対向する第1及び第2バスバー形成部位220(1)、220(2)は、前記一の連結領域230及び前記他の連結領域230を介して、互いに対して繋がった状態に維持される。
従って、前記スリット215(前記間隙19)を精度良く形成することができる。
前記製造方法は、前記スリット形成工程後に、前記スリット215内及び前記バスバー形成領域210の外表面に、前記絶縁性樹脂層30を形成する絶縁性樹脂材240を設け、これを硬化させて前記絶縁性樹脂層30を設ける工程を有している。
図12に、前記絶縁性樹脂層30を設けた状態の前記バスバー用導電性金属平板200の平面図を示す。
また、図13(a)に、図12におけるXIII(a)部拡大図を、図13(b)に、図13(a)におけるXIII(b)−XIII(b)線に沿った断面図を、それぞれ示す。
前記絶縁性樹脂材240は、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ等の耐熱性及び絶縁性を有する絶縁性樹脂とされ、好適には、インシュリード(登録商標)が用いられる。
前記絶縁性樹脂材240の設置は、例えば、当該絶縁性樹脂材240を含む塗料を電着塗装することによって行うことができる。
これに代えて、前記絶縁性樹脂材240の粉体を静電粉体塗装することも可能である。
若しくは、前記スリット215内への樹脂の充填性を十分に担保できる場合には、前記絶縁性樹脂材240を含む塗料をスプレー塗装することも可能である。
前記絶縁性樹脂材240の硬化は、例えば、前記絶縁性樹脂材240を所定温度及び所定時間で加熱処理することによって行われる。
前記製造方法は、その後に、前記上面積層部40の上面のうち前記第1及び第2バスバー側上面開口42(1)、42(2)に相当する領域にレーザー光を照射して前記第1及び第2バスバー側上面開口42(1)、42(2)を形成するレーザー光照射工程を有している。
前記レーザー光照射工程は、前記対応する領域の全体に大パルス幅のパルスレーザーを照射する大パルス幅レーザー照射処理と、前記対応する領域の全体に小パルス幅のパルスレーザーを照射する小パルス幅レーザー照射処理とを、複数回繰り返し行うものとされる。
図14(a)及び(b)に図13(a)におけるXIV部拡大図を示す。
図14(a)及び(b)は、それぞれ、前記第1バスバー側上面開口42(1)に対応する領域に大パルス幅レーザー照射処理及び小パルス幅レーザー照射処理を行った後の状態を示している。
図14(a)及び(b)中の符号245及び246は、それぞれ、大パルス幅のパルスレーザー及び小パルス幅のパルスレーザーの照射スポットである。
ここで、前記レーザー光照射工程におけるレーザー光は、前記絶縁性樹脂層30を熔融させ得る限り、種々の波長とされ、例えば、波長1064nmとされる。
前記大パルス幅のパルスレーザーは、ピーク出力は弱まる反面、被照射体となる前記絶縁性樹脂層30の上面積層部40への照射時間が長くなる為、前記上面積層部40における熱の拡散度合いが強まり、照射ピッチ(前記上面積層部40に開けられる穿孔径)は大きくなる。
一方、前記小パルス幅のパルスレーザーは、被照射体となる前記絶縁性樹脂層30の上面積層部40への照射時間が短くなる為、前記上面積層部40における熱の拡散度合いは弱まり、照射ピッチ(前記上面積層部40に開けられる穿孔径)が小さくなる反面、ピーク出力は強まる為、鋭利な穿孔エッジを形成することが可能となる。
従って、大パルス幅レーザー照射処理及び小パルス幅レーザー照射処理を複数回繰り返し行うことによって、前記第1及び第2バスバー側上面開口42(1)、42(2)を、綺麗なエッジ状態で形成することができる。
なお、前述の通り、前記第1バスバー側上面開口42(1)は、平面視において前記第1バスバー10(1)及び前記間隙充填部31の境界を跨いだ所定領域を含むものとされており、前記第2バスバー側上面開口42(2)は、平面視において前記第2バスバー10(2)及び前記間隙充填部31の境界を跨いだ所定領域を含むものとされている。
即ち、前記レーザー光照射工程によって熔融させる前記上面積層部40の一部の直下には、前記間隙充填部31が存在する。
ここで、前記レーザー光照射工程における前記レーザー光の大パルス幅及び小パルス幅、繰返し周波数、パルスエネルギー、ピーク出力を含むレーザーパラメータは、前記間隙充填部31上に位置する前記上面積層部40は熔融させつつ、前記間隙充填部31は熔融させないように設定される。
このレーザーパラメータの設定値は、被照射体となる前記絶縁性樹脂層30の種類や厚みに応じて、実験に基づき知ることができる。
なお、前記製造方法は、前記第1及び第2バスバー側上面開口42(1)、42(2)を形成するレーザー光照射工程に加えて、前記下面積層部50の所定領域にレーザー光を照射して前記第1及び第2バスバー側下面開口52(1)、52(2)を形成する下面側レーザー光照射工程を備えている。
図15に、前記レーザー光照射工程及び前記下面側レーザー光照射工程後の前記バスバー用導電性金属平板200の平面図を示す。
また、図16(a)に、図15におけるXVI(a)部拡大図を、図16(b)に、図16(a)におけるXVI(b)−XVI(b)線に沿った断面図を、それぞれ示す。
前記製造方法は、前記バスバー用導電性金属平板200を用意する工程から前記レーザー光照射工程までの間の任意タイミング、又は、前記バスバー用導電性金属平板200を用意する工程の前、又は、前記レーザー光照射工程の後に、前記枠体60を形成する枠体形成処理を行うように構成されている。
図17に、前記枠体形成処理において用いられる枠体用導電性金属平板300の平面図を示す。
さらに、図18(a)に、図17におけるXVII(a)部拡大図を、図18(b)に、図18(a)におけるXVIII(b)−XVIII(b)線に沿った断面図を、それぞれ示す。
図17及び図18に示すように、前記枠体形成処理は、前記枠体本体65の厚みと同一厚みを有し且つ平面視において前記バスバーアッセンブリ形成領域210に対応した外形状の枠体形成領域310を有する枠体用導電性金属平板300を用意する工程と、前記枠体形成領域310における枠体本体形成部位320が残るように前記枠体形成領域310の中央を打ち抜く打ち抜き工程と、前記枠体本体形成部位320の外周面に絶縁性樹脂層70を形成する絶縁性樹脂材270を塗布し、これを硬化させて前記絶縁性樹脂層70を設ける工程とを備えている。
図17は、前記枠体本体形成部位320の外周面に前記絶縁性樹脂層70を設ける工程後の状態を示している。
前記枠体用導電性金属平板300は、前記バスバー用導電性金属平板200に重合させた際に、前記枠体形成領域310が前記バスバーアッセンブリ形成領域210に位置合わせされるように構成されている。
詳しくは、前述の通り、前記バスバー用導電性金属平板200は、X方向に沿って直列配列された複数の前記バスバーアッセンブリ形成領域210と、X方向に隣接するバスバーアッセンブリ形成領域210の間を連結する連結領域230とを含むバスバー列205を有している。
従って、前記枠体用導電性金属平板300は、図17に示すように、前記複数のバスバーアッセンブリ形成領域210と同一ピッチでX方向に直列配置された複数の前記枠体形成領域310と、X方向に隣接する枠体形成領域310の間を連結する連結領域330とを含む枠体列305を有している。
なお、前述の通り、前記バスバー用導電性金属平板200は、前記バスバー列205の長手方向(X方向)一方側及び他方側にそれぞれ連結された一対の把持片207を有しており、前記一対の把持片207には位置合わせ孔208が設けられている。
これに応じて、図17に示すように、前記枠体用導電性金属平板300にも、前記枠体列305の長手方向(X方向)一方側及び他方側にそれぞれ連結された一対の把持片307が設けられ、前記一対の把持片307には前記位置合わせ孔208に対応した位置合わせ孔308が設けられている。
前記打ち抜き工程において打ち抜かれる中央領域は、前記枠体形成領域310を前記バスバーアッセンブリ形成領域210に重合させた際に、前記枠体本体形成部位320が前記第1面側第1中央開口41a及び前記第1面側第2中央開口41bを囲繞する大きさとされる。
前記枠体本体形成部位320への絶縁性樹脂材270の設置は、例えば、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ等の耐熱性及び絶縁性を有する絶縁性樹脂を含む塗料を電着塗装することによって行うことができる。
これに代えて、前記絶縁性樹脂材270の粉体を静電粉体塗装することも可能である。
若しくは、前記絶縁性樹脂材270を含む塗料をスプレー塗装することも可能である。
好ましくは、前記枠体本体形成部位320に絶縁性樹脂材270を設ける工程は、前記バスバー形成領域210に絶縁性樹脂材240を設ける工程と同時に同一方法で行うことができる。
即ち、前記バスバー形成領域210に電着塗装によって絶縁性樹脂材240を設ける場合には、前記枠体本体形成部位320にも電着塗装によって絶縁性樹脂材270を設けることができ、前記バスバー形成領域210に静電粉体塗装によって絶縁性樹脂材240を設ける場合には、前記枠体本体形成部位320にも静電粉体塗装によって絶縁性樹脂材270を設けることができる。
斯かる構成によれば、製造効率の向上を図ることができる。
前記製造方法は、さらに、前記絶縁性樹脂層30が設けられた前記バスバー用導電性金属平板200の上面に、前記第1及び第2バスバー側上面開口42(1)、42(2)を囲むように、前記絶縁性樹脂層70が設けられた前記枠体用導電性金属平板300を接着剤によって固着させる工程を備えている。
図19に、前記固着工程後の前記バスバー用導電性金属平板200及び前記枠体用導電性金属平板300の平面図を示す。
図20に、図19におけるXX-XX線に沿った断面図を示す。
そして、前記製造方法は、前記固着工程の後に、重合状態の前記バスバー用導電性金属平板200及び前記枠体用導電性金属平板300を前記バスバーアッセンブリ形成領域210のX方向一方側及び他方側のエッジにそれぞれ沿った切断線C1、C2で切断して、前記バスバーアッセンブリ形成領域210及び前記枠体形成領域310を取り出す切断工程を有している。
斯かる構成を備えた製造方法によれば、本実施の形態に係る前記バスバーアッセンブリ1を効率良く製造することができる。
1、1' バスバーアッセンブリ
10(1)、10(2) 第1及び第2バスバー
11 上面
12 下面
13a、13a’ 第1側面
13a’−1 上面隣接部
13a’−2 段部
13a’−3 下面隣接部
13b、13b’ 第2側面
13b’−1 上面隣接部
13b’−2 段部
13ab−3 下面隣接部
13c 第3側面
13d 第4側面
19 間隙
30 絶縁性樹脂層
31 間隙充填部
40 上面積層部
42(1)、42(2) 第1及び第2バスバー側上面開口
43 仕切壁
50 下面積層部
52(1)、52(2) 第1及び第2バスバー側下面開口
55 側面積層部
60 枠体
61 中央孔
65 枠体本体
70 絶縁性樹脂層
200 バスバー用導電性金属平板
210 バスバーアッセンブリ形成領域
215 スリット
220(1)、220(2) 第1及び第2バスバー形成部位
230 連結領域
240、270 絶縁性樹脂材
300 枠体用導電性金属平板
310 枠体形成領域
320 枠体本体形成部位

Claims (8)

  1. 導電性平板状部材によって形成され、互いの間に間隙が存する状態で同一平面内に配置された第1及び第2バスバーと、前記間隙内に充填された間隙充填部並びに前記第1及び第2バスバーが前記間隙充填部によって連結されてなるバスバー連結体の厚み方向一方側の上面に設けられた上面積層部を含む絶縁性樹脂層とを備え、
    前記上面積層部には、前記第1バスバー及び前記間隙充填部の上面のうち両者の境界を跨いだ所定領域を露出させる第1バスバー側上面開口と、前記第2バスバー及び前記間隙充填部の上面のうち両者の境界を跨いだ所定領域を露出させる第2バスバー側上面開口とが設けられ、
    前記上面積層部のうち前記第1及び第2バスバー側上面開口の間に位置する部分が仕切壁を形成していることを特徴とするバスバーアッセンブリ。
  2. 前記第1及び第2バスバー側上面開口は、前記間隙の長手方向に関し前記第1及び第2バスバーの中央に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のバスバーアッセンブリ。
  3. 前記絶縁性樹脂層は、前記バスバー連結体の厚み方向他方側の下面に設けられた下面積層部と、前記バスバー連結体の側面に設けられ、前記上面積層部及び前記下面積層部を連結する側面積層部とを有し、
    前記下面積層部には、前記第1及び第2バスバーの下面の所定領域を露出させる下面開口が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載のバスバーアッセンブリ。
  4. 前記第1及び第2バスバーは、前記上面と、厚み方向他方側の下面と、前記間隙に面する第1側面と、前記間隙とは反対側を向く第2側面と、前記上面、前記下面、前記第1側面及び前記第2側面における前記間隙の長手方向一方側の端部同士を連結する第3側面と、前記上面、前記下面、前記第1側面及び前記第2側面における前記間隙の長手方向一方側の端部同士を連結する第4側面とを有し、
    前記第1側面は、前記上面から厚み方向他方側へ延びる上面隣接部と、前記上面隣接部の厚み方向他方側の端部から前記第2側面に近接する方向へ延びる段部と、前記段部における前記第2側面に近接する側の端部から厚み方向他方側へ延びて前記下面に到達する下面隣接部とを有し、
    前記第2側面は、前記上面から厚み方向他方側へ延びる上面隣接部と、前記上面隣接部の厚み方向他方側の端部から前記第1側面に近接する方向へ延びる段部と、前記段部における前記第1側面に近接する側の端部から厚み方向他方側へ延びて前記下面に到達する下面隣接部とを有し、
    前記絶縁性樹脂層は、前記第1及び第2バスバーの下面を露出させつつ前記バスバー連結体の側面を覆うように、前記上面積層部に一体形成された側面積層部を有していることを特徴とする請求項1又は2に記載のバスバーアッセンブリ。
  5. 平面視において前記バスバー連結体の外形状に対応した外形状を有し且つ平面視中央に前記第1及び第2バスバー側上面開口を囲む中央孔が設けられた所定厚みの枠体本体並びに前記枠体本体の外周を覆う絶縁性樹脂層を有する枠体を備え、
    前記枠体は、平面視において前記第1及び第2バスバー側上面開口を囲むように前記バスバー連結体の上面の周縁に固着されていることを特徴とする請求項1から4の何れかに記載のバスバーアッセンブリ。
  6. 導電性平板状部材によって形成され、互いの間に間隙が存する状態で同一平面内に配置された第1及び第2バスバーと、前記間隙内に充填された間隙充填部並びに前記第1及び第2バスバーが前記間隙充填部によって連結されてなるバスバー連結体の厚み方向一方側の上面に設けられた上面積層部を含む絶縁性樹脂層とを備え、前記上面積層部には、前記第1バスバー及び前記間隙充填部の上面のうち両者の境界を跨いだ所定領域を露出させる第1バスバー側上面開口と、前記第2バスバー及び前記間隙充填部の上面のうち両者の境界を跨いだ所定領域を露出させる第2バスバー側上面開口とが設けられ、前記上面積層部のうち前記第1及び第2バスバー側上面開口の間に位置する部分が仕切壁を形成しているバスバーアッセンブリの製造方法であって、
    前記第1及び第2バスバーを形成するバスバーアッセンブリ形成領域を有するバスバー用導電性金属平板を用意する工程と、
    前記バスバーアッセンブリ形成領域に、厚み方向一方側の上面及び厚み方向他方側の下面の間を貫通し且つ前記間隙と同一幅を有するスリットを形成して、前記第1及び第2バスバーに対応した第1及び第2バスバー形成部位を画するスリット形成工程と、
    前記スリット内及び前記バスバーアッセンブリ形成領域の上面の全域に絶縁性樹脂層材を設ける工程と、
    前記絶縁性樹脂材を硬化させて、前記間隙充填部及び前記上面積層部を有する前記絶縁性樹脂層を形成する工程と、
    前記上面積層部の上面のうち前記第1及び第2バスバー側上面開口に相当する領域にレーザー光を照射して前記第1及び第2バスバー側上面開口を形成するレーザー光照射工程と、
    前記バスバーアッセンブリ形成領域を前記バスバー用導電性金属平板から切断する切断工程とを含み、
    前記レーザー光照射工程は、前記対応する領域の全体に大パルス幅のパルスレーザーを照射する大パルス幅レーザー照射処理と、前記対応する領域の全体に小パルス幅のパルスレーザーを照射する小パルス幅レーザー照射処理とを、複数回繰り返し行うことを特徴とするバスバーアッセンブリの製造方法。
  7. 前記バスバー用導電性金属平板は、前記スリットの長手方向に沿った第1方向に直列配置された複数の前記バスバーアッセンブリ形成領域と、隣接する前記バスバーアッセンブリ形成領域を連結する連結領域とを一体的に有しており、
    一のバスバーアッセンブリ形成領域に形成されたスリットは、長手方向一端側が当該一のバスバーアッセンブリ形成領域の第1方向一方側に連接された連結領域内へ延び且つ長手方向他端側が当該一のバスバーアッセンブリ形成領域の第1方向他方側に連接された連結領域内へ延びていることを特徴とする請求項6に記載のバスバーアッセンブリの製造方法。
  8. 平面視において前記バスバーアッセンブリ形成領域に対応した外形状の枠体形成領域を有する枠体用導電性金属平板を用意する工程と、
    前記枠体形成領域に、平面視において前記第1及び第2バスバー側上面開口を囲む中央孔を形成し、枠体本体形成部位を形成する工程と、
    前記枠体本体形成部位の外周面に絶縁性樹脂材を設ける工程と、
    前記絶縁性樹脂材を硬化させて、前記枠体本体形成部位の外周を覆う絶縁性樹脂層を設ける工程と、
    前記枠体用導電性金属平板を前記バスバー用金属平板に重合させた状態で固着させる金属平板固着工程とを備え、
    前記切断工程は、前記金属平板固着工程の後に行われることを特徴とする請求項6又は7に記載のバスバーアッセンブリの製造方法。
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