JP2021129381A - 電力変換器 - Google Patents

Abstract

【課題】チップ−バスバー間の接合部の信頼性を高める。【解決手段】半導体素子（Ｑ１、Ｄ１１等）をそれぞれ含む１つ以上の半導体チップ（１１）と、１つ以上のチップに接合される第１バスバー（１４、１４Ｂ）とを備え、第１バスバーは、その長手方向で１つ以上のチップのうちの少なくとも１つを挟む位置に、該位置に隣接する周辺部位よりも剛性が低い低剛性部位（１４４、１４４Ｂ）を有する、電力変換器（１０）が開示される。【選択図】図７Ａ

Description

本開示は、電力変換器に関する。

半導体素子を含むチップにバスバーを接合してなる電力変換器が知られている。

国際公開公報ＷＯ２０１９／０６５１８４号

しかしながら、電力変換器の製造工程では、半導体素子を含むチップにバスバーを接合する工程中やその後の各種の工程において、チップ−バスバー間の接合部等に、温度変化に起因した熱応力が発生しやすい。このため、チップ−バスバー間の接合部の信頼性を高めることが難しい。

そこで、１つの側面では、本発明は、チップ−バスバー間の接合部の信頼性を高めることを目的とする。

１つの側面では、１つ以上の半導体チップと、
前記１つ以上の半導体チップに接合される第１バスバーとを備え、
前記第１バスバーは、その長手方向で前記１つ以上の半導体チップのうちの少なくとも１つを挟む位置に、該位置に隣接する周辺部位よりも剛性が低い低剛性部位を有する、電力変換器が提供される。

１つの側面では、本発明によれば、チップ−バスバー間の接合部の信頼性を高めることが可能となる。

電動車両用モータ駆動システムの全体構成の一例を示す図である。 インバータモジュールの斜視図である。 インバータモジュールの内部（樹脂モールド部が除去された状態）の斜視図である。 一のチップと負極バスバー、出力バスバーとの間の接合箇所の断面図である。 図４のＰ１部の拡大図である。 インバータモジュールの実装状態の一例の説明図である。 実施例１による正極バスバーのＺ方向Ｚ１側から視た平面図である。 実施例１による正極バスバーの図７ＡのラインＢ−Ｂに沿った断面図である。 比較例による正極バスバーの変形状態の説明図である。 応力集中の発生原理の説明図である。 本実施例による正極バスバーの変形状態の説明図である。 実施例２による正極バスバーを示す断面図である。 実施例１による正極バスバーにおける電流の流れの説明図である。 実施例２による正極バスバーにおける電流の流れの説明図である。

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。

以下では、本実施例による電力変換器の説明に先立って、まず、本実施例による電力変換器が適用されるのが好適な電動車両用モータ駆動システム１について説明する。なお、電動車両用モータ駆動システム１に関する図１の説明において、特に言及しない限り、各種の要素間の“接続”という用語は、“電気的な接続”を意味する。

図１は、電動車両用モータ駆動システム１の全体構成の一例を示す図である。モータ駆動システム１は、高圧バッテリ２の電力を用いて走行用モータ５を駆動することにより車両を駆動させるシステムである。なお、電動車両は、電力を用いて走行用モータ５を駆動して走行するものであれば、その方式や構成の詳細は任意である。電動車両は、典型的には、動力源がエンジンと走行用モータ５であるハイブリッド自動車や、動力源が走行用モータ５のみである電気自動車を含む。以下、車両とは、特に言及しない限り、モータ駆動システム１が搭載される車両を指す。

モータ駆動システム１は、図１に示すように、高圧バッテリ２、平滑コンデンサ３と、インバータ４、走行用モータ５、及びインバータ制御装置６を備える。

高圧バッテリ２は、電力を蓄積して直流電圧を出力する任意の蓄電装置であり、ニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリや電気２重層キャパシタ等の容量性素子を含んでよい。高圧バッテリ２は、典型的には、定格電圧が１００Ｖを超えるバッテリであり、定格電圧が例えば２８８Ｖである。

インバータ４は、正極ラインと負極ラインとの間に互いに並列に配置されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各アームを含む。Ｕ相アームはスイッチング素子（本例ではＩＧＢＴ：Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）Ｑ１、Ｑ２の直列接続を含み、Ｖ相アームはスイッチング素子（本例ではＩＧＢＴ）Ｑ３、Ｑ４の直列接続を含み、Ｗ相アームはスイッチング素子（本例ではＩＧＢＴ）Ｑ５、Ｑ６の直列接続を含む。また、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のコレクタ−エミッタ間には、それぞれ、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すようにダイオードＤ１１〜Ｄ１６が配置される。なお、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、ＭＯＳＦＥＴ（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のような、ＩＧＢＴ以外の他のスイッチング素子であってもよい。

走行用モータ５は、例えば３相の交流モータであり、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の３つのコイルの一端が中性点で共通接続される。Ｕ相コイルの他端は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の中点Ｍ１に接続され、Ｖ相コイルの他端は、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の中点Ｍ２に接続され、Ｗ相コイルの他端は、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６の中点Ｍ３に接続される。スイッチング素子Ｑ１のコレクタと負極ラインとの間には、平滑コンデンサ３が接続される。

インバータ制御装置６には、走行用モータ５を流れる電流を検出する電流センサ（図示せず）等の各種センサが接続される。インバータ制御装置６は、各種センサからのセンサ情報に基づいて、インバータ４を制御する。インバータ制御装置６は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、メインメモリ（全て図示せず）などを含み、インバータ制御装置６の各種機能は、ＲＯＭ等に記録された制御プログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵにより実行されることによって実現される。インバータ４の制御方法は、任意であるが、基本的には、Ｕ相に係る２つのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２が互いに逆相でオン／オフし、Ｖ相に係る２つのスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４が互いに逆相でオン／オフし、Ｗ相に係る２つのスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６が互いに逆相でオン／オフする。

なお、図１に示す例では、モータ駆動システム１は、単一の走行用モータ５を備えているが、追加のモータ（発電機を含む）を備えてもよい。この場合、追加のモータ（複数も可）は、対応するインバータと共に、走行用モータ５及びインバータ４と並列な関係で、高圧バッテリ２に接続されてもよい。また、図１に示す例では、モータ駆動システム１は、ＤＣ／ＤＣコンバータを備えていないが、高圧バッテリ２とインバータ４の間にＤＣ／ＤＣコンバータを備えてもよい。

高圧バッテリ２と平滑コンデンサ３との間には、図１に示すように、高圧バッテリ２から電力供給を遮断するための遮断用スイッチＳＷ１が設けられる。遮断用スイッチＳＷ１は、半導体スイッチやリレー等で構成されてもよい。遮断用スイッチＳＷ１は、常態でオン状態であり、例えば車両の衝突検出時等にオフとされる。なお、遮断用スイッチＳＷ１のオン／オフの切換はインバータ制御装置６により実現されてもよいし、他の制御装置により実現されてもよい。

次に、図２から図６を参照して、インバータ４に関連するモジュール構成（以下、「インバータモジュール１０」と称する）について概説する。なお、図２以降では、見易さのために、複数存在する同一属性の部位には、一部のみしか参照符号が付されていない場合がある。

図２は、インバータモジュール１０（電力変換器の一例）の斜視図であり、図３は、インバータモジュール１０の内部（樹脂モールド部１９が除去された状態）の斜視図である。なお、図２及び図３等には、Ｚ方向（及びＺ方向Ｚ１側、Ｚ方向Ｚ２側）が定義されている。図２及び図３には、制御配線１３（図６参照）に係る端子等の図示が省略されている。

インバータモジュール１０は、インバータ４に係るモジュールである。なお、本実施例では、一例として、スイッチング素子Ｑ１（スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ６についても同様）はダイオードＤ１１を内蔵したチップの形態で実現され、「チップ１１」とも称する。

インバータモジュール１０は、図２及び図３に示すように、正極バスバー１４（第１バスバーの一例）と、負極バスバー１５（第１バスバーの一例）と、複数の出力バスバー１６、１７、１８（第２バスバーの一例）とを備える。正極バスバー１４、負極バスバー１５、及び出力バスバー１６、１７、１８は、それぞれ、板金部材等により形成される。正極バスバー１４は、高圧バッテリ２の正極側からの正極ラインを形成し、負極バスバー１５は、負極ラインを形成する。また、出力バスバー１６、１７、１８は、インバータ４と走行用モータ５との間を接続する（図１参照）。

本実施例では、一例として、正極バスバー１４は、上アームに係る３つのチップ１１にわたって直線状に延在する本体部１４１と、本体部１４１の両側に端部１４２とを含む。なお、図３に示す例では、端部１４２は、本体部１４１から略９０度Ｚ方向Ｚ１側に屈曲してＺ方向Ｚ１側へと延在し、Ｚ方向Ｚ１側の端面が樹脂モールド部１９から露出する。これは、負極バスバー１５についても同様である。なお、負極バスバー１５は、端部１５２が本体部１５１から略９０度Ｚ方向Ｚ２側に屈曲してＺ方向Ｚ２側へと延在し、Ｚ方向Ｚ２側の端面が樹脂モールド部１９から露出する。なお、負極バスバー１５の本体部１５１は、チップ１１と接合しない側の表面が樹脂モールド部１９におけるＺ方向Ｚ１側表面から露出される。

また、本実施例では、一例として、正極バスバー１４の本体部１４１と負極バスバー１５の本体部１５１は、平行に同一方向に延在し、出力バスバー１６、１７、１８は、正極バスバー１４の本体部１４１（及びそれに伴い負極バスバー１５の本体部１５１）に交差する態様で延在する。出力バスバー１６、１７、１８は、それぞれ、長手方向の一端側でＺ方向Ｚ１側から正極バスバー１４にＺ方向で対向する。Ｚ方向で出力バスバー１６、１７、１８のそれぞれと正極バスバー１４との間には、上アームに係る３つのチップ１１が設けられる。上アームに係る３つのチップ１１は、正極バスバー１４のＺ方向Ｚ１側の表面と、出力バスバー１６、１７、１８のうちの対応する１つのＺ方向Ｚ２側の表面とに、面沿いに接合される。同様に、出力バスバー１６、１７、１８は、それぞれ、長手方向の他端側でＺ方向Ｚ２側から負極バスバー１５にＺ方向で対向する。Ｚ方向で出力バスバー１６、１７、１８のそれぞれと負極バスバー１５との間には、下アームに係る３つのチップ１１が設けられる。下アームに係る３つのチップ１１は、負極バスバー１５のＺ方向Ｚ２側の表面と、出力バスバー１６、１７、１８のうちの対応する１つのＺ方向Ｚ１側の表面とに、面沿いに接合される。

なお、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のそれぞれに係るチップ１１、正極バスバー１４、負極バスバー１５、及び出力バスバー１６、１７、１８は、図２に示すように、例えばモールド樹脂からなる樹脂モールド部１９に少なくとも部分的に埋め込まれた状態で一体化されてよい。樹脂モールド部１９からは、各チップ１１からの制御配線１３（図２及び図３には図示せず、図６参照）と、正極バスバー１４、負極バスバー１５、及び出力バスバー１６、１７、１８のそれぞれの接続端子部分とが突出される。

図４は、一のチップ１１と負極バスバー１５、出力バスバー１８との間の接合箇所の断面図であり、図３のラインＡ−Ａに沿った断面の一部を示す。図５は、図４のＰ１部の拡大図である。なお、代表として、一のチップ１１と負極バスバー１５、出力バスバー１８との間の接合に関する構成を説明するが、他のチップ１１についても同様であってよい。

図４及び図５に示すように、負極バスバー１５及び出力バスバー１８は、それぞれ、チップ１１に接合材（接合層９０により図示）を介して接合される。接合材は、任意の導電性材料であってよいが、例えば銀ナノ粒子を含む接合材であってよい。

図６は、インバータモジュール１０の実装状態の一例の説明図である。なお、図６は、模式図であり、インバータモジュール１０との関係で、他の要素（コンデンサケース３０等）をＺ方向で離して図示している。

インバータモジュール１０は、例えば、図６に示すように、コンデンサケース３０のＺ方向Ｚ１側に支持されてもよい。コンデンサケース３０は、コンデンサモジュール２０を収容する。なお、コンデンサモジュール２０は、平滑コンデンサ３を構成する複数のコンデンサ素子を有する。コンデンサケース３０は、例えば、熱伝導率が高い材料（例えば銅やアルミニウム等）で形成されてよい。コンデンサケース３０は、冷媒流路を形成する流路形成部３８を一体的に含んでもよい。流路形成部３８は、コンデンサケース３０のＺ方向Ｚ１側に形成される。この場合、流路形成部３８のＺ方向Ｚ１側の表面上にインバータモジュール１０が支持されることで、インバータモジュール１０を効果的に冷却できる。

なお、図６に示す例においては、インバータモジュール１０は、コンデンサモジュール２０（平滑コンデンサ３に係るモジュール）やコンデンサケース３０とともに一体化されたユニットとして構成されてもよい。

インバータモジュール１０のＺ方向Ｚ１側には、例えば、図６に示すように、制御基板４０がシールドプレート５０を介して配置されてもよい。制御基板４０は、インバータ制御装置６を実現してよい。インバータモジュール１０は、制御配線１３を介して制御基板４０上のコネクタ４２に接続されてよい。すなわち、制御配線１３は、各チップ１１とインバータ制御装置６とを接続する。なお、制御配線１３は、リード線やボンディングワイヤ等を含んで実現されてもよいし、フレキシブル回路基板上の配線により実現されてもよい。

次に、図７Ａ以降を参照して、正極バスバー１４における応力低減構造について説明する。以下では、主に、代表として、正極バスバー１４における応力低減構造について説明するが、負極バスバー１５についても同様であってよい。なお、図３及び図４には、負極バスバー１５の応力低減構造（低剛性部位１５４）が図示されている。

図７Ａは、Ｚ方向Ｚ１側から視た正極バスバー１４の平面図（Ｚ方向に視た図）であり、図７Ｂは、図７ＡのラインＢ−Ｂに沿った断面図である。

正極バスバー１４は、図７Ａにて一点鎖線で示すように、本体部１４１におけるＺ方向Ｚ１側の表面に、接合領域６１０（図５に示す出力バスバー１８の接合領域６１０も参照）を有する。接合領域６１０は、チップ１１と接合される領域である。接合領域６１０の範囲は、チップ１１側の接合領域１１０（図５参照）の範囲に対応する。なお、接合領域６１０は、周辺領域との境界に溝等が形成されてもよいし、及び／又は、周辺領域の表面よりもわずかにＺ方向Ｚ１側に突出されてもよい。

正極バスバー１４は、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、その長手方向（以下、単に「バスバー長手方向」とも称する）で各接合領域６１０の両側に低剛性部位１４４を有する。すなわち、低剛性部位１４４は、バスバー長手方向でチップ１１の両側に設けられる。

低剛性部位１４４は、バスバー長手方向でその両側の部位（周辺部位１４１１Ａ）よりも剛性が低い。なお、ここでいう剛性は、バスバー長手方向を含む面内の曲げ剛性（例えば、バスバー長手方向とバスバー厚み方向を含む面内の曲げに対する剛性）である。従って、低剛性部位１４４は、バスバー長手方向に直角な平面で切断した際の断面二次モーメントは、その周辺部位１４１１Ａ（特に接合領域６１０を供する部位）よりも有意に小さい。
本実施例では、低剛性部位１４４は、スリット（有底の溝）により実現される。スリットは、正極バスバー１４におけるチップ１１が接合される側（Ｚ方向Ｚ１側）に設けられ、Ｚ方向Ｚ２側に凹む有底の凹部の形態である。

低剛性部位１４４は、正極バスバー１４に曲げ変形を生じさせるような力が正極バスバー１４に作用するときに、局所的な変形部を形成することで、熱応力に起因したチップ１１の接合部（図示せず）へのダメージを低減する機能を有する。すなわち、低剛性部位１４４がその周辺部位１４１１Ａよりも断面二次モーメントが小さいことから、低剛性部位１４４での局所的な曲げ変形が促進され、その結果、低剛性部位１４４が設けられない部位（例えばチップ１１との各接合領域６１０を供する部位）での応力を低減できる。以下、このような低剛性部位１４４の機能を、「チップ接合部での応力低減機能」とも称する。

ここで、図８から図１０を参照して、低剛性部位１４４によるチップ接合部での応力低減機能を更に説明する。

図８及び図９は、比較例による正極バスバー１４’の変形状態の説明図であり、図９は、図８における一のチップ１１（例えば中央のチップ１１）に係る応力集中の説明図である。図１０は、本実施例による正極バスバー１４の変形状態の説明図である。なお、図１０（図８においても同様）では、正極バスバー１４上の３つのチップ１１に接合する３つの出力バスバー１６、１７、１８についても併せて図示されている。なお、図８から図９は、あくまで説明図であるので、変形状態等は誇張して図示されている。

比較例による正極バスバー１４’は、本実施例による正極バスバー１４に対して、低剛性部位１４４を有さない点が異なる。すなわち、正極バスバー１４’は、本体部１４１が基本的に一定断面（バスバー長手方向に垂直な平面で切断した際の断面、及び／又は、バスバー長手方向を含む平面で切断した際の断面）を有する。

ところで、インバータモジュール１０の製造工程では、チップ１１に各種バスバー（正極バスバー１４等）を接合する工程中やその後の各種の工程において、チップ−バスバー間の接合部等に、比較的大きい温度変化に起因した熱応力が発生しやすい。例えば、比較的大きい温度変化は、接合工程や、その後の制御配線１３の実装工程、樹脂モールド部１９によるモールド工程等において生じやすい。

このような比較的大きい温度変化が生じると、バスバーと各チップ１１との間の接合部（接合層９０）に応力集中する場合がある。例えば、工程中又は工程前後の熱膨張や熱収縮等に起因して、図８に示すように正極バスバー１４’が、バスバー長手方向の両端が節となり中央部が腹となる態様で、変形する変形モードを想定する。この場合、バスバー長手方向でチップ１１の両側で、正極バスバー１４’がＺ方向Ｚ２側へと接合層９０から離れる向きに変形するので（正極バスバー１４’からチップ１１が引き剥がされる方向に変形するので）、接合層９０は、バスバー長手方向の両側でＺ方向Ｚ２側かつ外向きの力（矢印Ｒ９１参照）を正極バスバー１４’から受ける。他方、正極バスバー１４’上の各チップ１１は、Ｚ方向Ｚ１側が出力バスバー１６、１７、１８に接合されているので、正極バスバー１４’の変形にそのまま追従することは、できない。従って、接合層９０は、バスバー長手方向の両側でＺ方向Ｚ１側かつ外向きの力（矢印Ｒ９０参照）を、出力バスバー１６、１７、１８から受ける。このようにして、比較的大きい温度変化が生じると、接合層９０には、Ｚ方向の引張りが生じ、応力集中が生じやすくなる。このような応力集中が生じると、接合層９０の信頼性が低下しやすくなる。

この点、本実施例によれば、例えば、正極バスバー１４が、バスバー長手方向の両端が節となり中央部が腹となる態様で、変形する変形モードにおいても、図１０に模式的に示すように、低剛性部位１４４で応力集中が生じやすくなる。すなわち、正極バスバー１４は、低剛性部位１４４で局所的に変形するので、バスバー長手方向で低剛性部位１４４間の部位（例えば接合層９０が形成される部位）は、上述した比較例のような変形が生じ難くなる。この結果、比較例において生じやすい接合層９０での応力集中が低減され、接合層９０の信頼性の低下を防止できる。このようにして、本実施例によれば、正極バスバー１４に低剛性部位１４４を設けることで、製造工程中において比較的大きい温度変化が生じる場合でも、正極バスバー１４とチップ１１との間の接合層９０に生じうる応力集中を低減できる。その結果、正極バスバー１４とチップ１１との間の接合層９０（チップ−バスバー間の接合部の一例）の信頼性を高めることができる。

なお、ここでは、正極バスバー１４がバスバー長手方向の両端が節となり中央部が腹となる変形モードについて説明したが、他の変形モードについても同様であり、低剛性部位１４４で応力集中が生じやすくなることで接合層９０に生じうる応力集中を低減できる。

なお、本実施例では、正極バスバー１４に設けられる３つのチップ１１のそれぞれについて、バスバー長手方向で１つずつチップ１１を挟む態様で、４つの低剛性部位１４４が形成されるが、これに限られない。

例えば、変形例では、正極バスバー１４に設けられる３つのチップ１１のうちの、１つ（例えばバスバー長手方向で中央の１つ）だけに対してバスバー長手方向でその両側に、低剛性部位１４４が設けられてもよい。より具体的には、図７Ａ及び図７Ｂに示す４つの低剛性部位１４４のうちの、任意の１つ又は２つは省略されてもよい。このように、正極バスバー１４は、３つのチップ１１（正極バスバー１４に接合する３つのチップ１１）のうちの少なくとも１つをバスバー長手方向で挟む位置に、低剛性部位１４４を有する限り、低剛性部位１４４の数や場所は任意である。ただし、好ましくは、正極バスバー１４は、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、３つのチップ１１（正極バスバー１４に接合する３つのチップ１１）のそれぞれを、バスバー長手方向で１つずつ挟む位置に、低剛性部位１４４を有する。この場合、３つのチップ１１のそれぞれに係る接合層９０の信頼性を高めることができる。

また、本実施例では、低剛性部位１４４は、スリット（有底の溝）により実現されているが、これに限られない。例えば、低剛性部位１４４は、切り欠きや孔等により実現されてもよい。すなわち、低剛性部位１４４は、スリットによって周辺部位１４１１Ａよりも板厚が低減された部位に代えて、周辺部位１４１１Ａには存在しない切り欠き又は孔を有する部位により実現されてもよい。

また、本実施例において、低剛性部位１４４に係るスリットの深さや長さ、幅等は、チップ接合部での応力低減機能が適切に実現されるように適合されてよい。例えば、低剛性部位１４４に係るスリットは、正極バスバー１４の幅方向の全長にわたり形成されなくてもよく、正極バスバー１４の幅方向の端部を除く中央部のみに形成されてもよいし、正極バスバー１４の幅方向の一端側又は両端のみに形成されてもよい。

また、本実施例では、低剛性部位１４４に係るスリットは、正極バスバー１４におけるチップ１１が接合される側に設けられるが、これに限られない。すなわち、低剛性部位１４４に係るスリットは、正極バスバー１４におけるチップ１１が接合される側とは異なる側（すなわちＺ方向Ｚ２側）に形成されてもよい。

また、本実施例では、低剛性部位１４４に係るスリットは、バスバー長手方向に対して直角な方向（すなわち正極バスバー１４の幅方向）に延在するが、バスバー長手方向に対して斜め方向に交差する方向に延在してもよい。

また、本実施例では、低剛性部位１４４に係るスリットは、バスバー長手方向で複数本隣接する態様で形成されてもよい。

また、本実施例において、低剛性部位１４４に係るスリットのすべてのうちの、一部は、組み付けの際の位置決め用に利用されてもよいし、いずれも、位置決め用に利用されなくてもよい。

次に、上述した実施例（以下、区別のため、「実施例１」と称する）に代えて実現されてもよい他の実施例（以下、「実施例２」と称する）を説明する。なお、以下でも、主に、代表として、正極バスバー１４Ｂにおける応力低減構造について説明するが、負極バスバーについても同様であってよい。

図１１は、実施例２による正極バスバー１４Ｂを示す断面図であり、図７Ｂに示す断面と同様の断面方向（図７ＡのラインＢ−Ｂ参照）の断面図である。

実施例２による正極バスバー１４Ｂは、上述した実施例による正極バスバー１４に対して、低剛性部位１４４が低剛性部位１４４Ｂで置換された点が異なる。実施例２の説明において、上述した実施例１と同様であってよい構成要素については、図１１に同一の参照符号を付して説明を省略する場合がある。

低剛性部位１４４Ｂは、上述した実施例１による低剛性部位１４４に対して、一の低剛性部位１４４Ｂが、バスバー長手方向における比較的短い区間（例えばバスバー長手方向でのチップ１１間のピッチよりも短い区間）内の複数のスリット１４４１、１４４２の組み合わせにより実現されている点が異なる。

スリット１４４１（第１凹部の一例）は、正極バスバー１４におけるチップ１１が接合される側（Ｚ方向Ｚ１側）に設けられ、Ｚ方向Ｚ２側に凹む有底の凹部の形態である。従って、スリット１４４１は、上述した実施例１による正極バスバー１４に係るスリットと同様の形態である。

スリット１４４１は、有底の凹条の形態で、正極バスバー１４Ｂの幅方向に延在する。例えば、スリット１４４１は、正極バスバー１４Ｂの幅方向の全長にわたり延在する。ただし、上述した実施例１による正極バスバー１４に係るスリットと同様、スリット１４４１は、正極バスバー１４Ｂの幅方向の全長にわたり形成されなくてもよく、正極バスバー１４Ｂの幅方向の端部を除く中央部のみに形成されてもよいし、正極バスバー１４Ｂの幅方向の一端側又は両端のみに形成されてもよい。

ただし、スリット１４４１は、好ましくは、角部に比較的大きい角Ｒが付与される。例えば、スリット１４４１は、開口に係る断面形状が半円状である。すなわち、スリット１４４１は、正極バスバー１４Ｂの幅方向に視て、半円状の形態である。これにより、スリット１４４１での過度な応力集中（例えばスリット１４４１の角部での応力集中）を防止できる。なお、同様の観点から、スリット１４４１は、半円状の端部（正極バスバー１４のＺ方向Ｚ１側の表面側）においても角Ｒが付与されてもよい。

スリット１４４２（第２凹部の一例）は、正極バスバー１４Ｂにおけるチップ１１が接合される側とは逆側（Ｚ方向Ｚ２側）に設けられ、Ｚ方向Ｚ１側に凹む有底の凹部の形態である。スリット１４４２は、スリット１４４１に対して、形成される位置と凹む向きが異なる以外は、同じであってよい。

スリット１４４２は、Ｚ方向に視て、スリット１４４１に対して重ならない位置に設けられる。すなわち、スリット１４４２は、Ｚ方向に視て、スリット１４４１に対してバスバー長手方向で所定距離だけオフセットする。所定距離は、任意であるが、半円状（幅方向に視たスリット１４４１の形態に係る半円状）の直径程度の長さであってよい。本実施例では、スリット１４４２は、Ｚ方向に視て、バスバー長手方向でスリット１４４１の近傍位置に設けられる。すなわち、スリット１４４２及びスリット１４４１は、Ｚ方向に視て、バスバー長手方向で隣接する（ただし、上述したように正極バスバー１４Ｂにおける異なる表面に形成される）。なお、近傍とは、上述した所定距離が０よりも大きくかつ半円状の直径以下である態様であってよい。例えば、Ｚ方向に視て、バスバー長手方向のスリット１４４１の縁部に係る幅方向の直線と、バスバー長手方向のスリット１４４２の縁部に係る幅方向の直線とは、略重なってよい。

本実施例２によっても、上述した実施例１と同様の効果が得られる。特に、本実施例２によれば、低剛性部位１４４Ｂは、複数のスリット１４４１、１４４２の組み合わせにより実現されるので、低剛性部位１４４Ｂへの過度な応力集中を効果的に抑制できる。

ところで、上述した実施例１による低剛性部位１４４や実施例２による低剛性部位１４４Ｂは、ともに、正極バスバー１４、１４Ｂの断面積（バスバー長手方向に垂直な平面で切断した際の断面積）を局所的に低減させる部位である。従って、低剛性部位１４４、１４４Ｂは、正極バスバー１４、１４Ｂの本来の機能（電流を流す機能）を損なうことがないように、形成されることが望ましい。

この点、上述した実施例１による低剛性部位１４４では、図１２Ａに模式的に電流の流れを矢印Ｒ１２０、Ｒ１２１、Ｒ１２２で示すように、低剛性部位１４４に係る厚みｄ１が過度に小さくなると、かかる電流の流れを有意に阻害しやすくなる（許容電流が低下されやすくなる）。低剛性部位１４４に係る厚みｄ１が小さいほど、低剛性部位１４４の剛性は小さくなる。従って、電流の流れを確保する観点から、低剛性部位１４４に係る厚みｄ１を大きくすると、低剛性部位１４４の剛性が比較的高くなる関係となる。このため、正極バスバー１４において、必要な電流の流れを実現する機能と、チップ接合部での応力低減機能との両立が難しい場合が生じうる。

この点、本実施例２による低剛性部位１４４Ｂによれば、図１２Ｂに矢印Ｒ１２０、Ｒ１２１、Ｒ１２２で模式的に示す電流の流れを有意に阻害することなく、低剛性部位１４４Ｂの剛性を効果的に低下させることができる。具体的には、複数のスリット１４４１、１４４２がＺ方向に視て重ならない位置に設けられるので、図１２Ｂで示すラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３に沿って必要な厚み（すなわち、電流の流れを確保する観点から必要な厚み）が確保されるように複数のスリット１４４１、１４４２を形成しやすくなる。また、複数のスリット１４４１、１４４２の組み合わせにより低剛性部位１４４Ｂの剛性を低下できるので、複数のスリット１４４１、１４４２のそれぞれの深さを過度に大きくすることなく、チップ接合部での応力低減機能を高めることが容易である。すなわち、正極バスバー１４Ｂにおいて、必要な電流の流れを実現する機能と、チップ接合部での応力低減機能との両立が比較的容易となる。

また、本実施例２では、一の低剛性部位１４４Ｂは、１つのスリット１４４１と２つのスリット１４４２の組み合わせにより実現される。この場合、２つのスリット１４４１と１つのスリット１４４２の組み合わせにより実現される場合に比べて、正極バスバー１４Ｂにおけるチップ１１が接合される側におけるスリット数を低減できる。これにより、バスバー長手方向での複数のチップ１１の配置のピッチ（間隔）を比較的小さくすることも可能となり、設計自由度を高めることができる。ただし、変形例では、一の低剛性部位１４４Ｂは、２つのスリット１４４１と１つのスリット１４４２の組み合わせにより実現されてもよいし、他の個数の組み合わせにより実現されてもよい。

なお、本実施例２では、スリット１４４１とスリット１４４２とは、形態自体は同じであるが、それぞれが異なる形態で実現されてもよい。例えば、スリット１４４１とスリット１４４２は、幅方向に視て、ともに半円状の形態であるが、直径が異なってもよい。

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

例えば、上述した実施例では、出力バスバー１６、１７、１８には、低剛性部位１４４、１４４Ｂのような低剛性部位が設けられないが、これに限られない。出力バスバー１６、１７、１８のうちの少なくともいずれかにも、低剛性部位１４４、１４４Ｂのような低剛性部位が設けられてもよい。

＜付記＞
以上の実施例に関し、更に以下を開示する。なお、以下で記載する効果のうちの、一の形態に対する追加的な各形態に係る効果は、当該追加的な各形態に起因した付加的な効果である。

（１）一の形態は、半導体素子（Ｑ１，Ｄ１１等）をそれぞれ含む１つ以上の半導体チップ（１１）と、
前記１つ以上の半導体チップに接合される第１バスバー（１４、１４Ｂ、１５）とを備え、
前記第１バスバーは、その長手方向で前記１つ以上の半導体チップのうちの少なくとも１つを挟む位置に、該位置に隣接する周辺部位（１４１１Ａ）よりも剛性が低い低剛性部位（１４４、１４４Ｂ、１５４）を有する、電力変換器（１０）である。

本形態によれば、製造工程中等において温度変化が生じる場合でも、第１バスバーは低剛性部位で局所的に変形できるので、チップ−バスバー間の接合部への応力集中を低減できる。これにより、チップ−バスバー間の接合部の信頼性を高めることができる。

（２）また、本形態においては、好ましくは、前記剛性は、前記長手方向を含む面内の曲げ剛性である。

この場合、製造工程中等において温度変化が生じる場合に、第１バスバーは、低剛性部位で局所的に、長手方向を含む面内で曲げ変形しやすくなる。これにより、長手方向を含む面内の曲げ変形を起こすような力が第１バスバーに作用する場合でも、チップ−バスバー間の接合部への応力集中を効果的に低減できる。

（３）また、本形態においては、好ましくは、前記低剛性部位は、前記周辺部位よりも板厚が低減された部位、又は、前記周辺部位には存在しない切り欠き又は孔を有する部位である。

この場合、簡易な構造で適切な低剛性部位を実現できる。

（４）また、本形態においては、好ましくは、前記低剛性部位は、前記長手方向で、前記１つ以上の半導体チップのそれぞれを１つずつ挟む態様で設けられる。

この場合、長手方向で、１つ以上の半導体チップのそれぞれに係る接合部間に、低剛性部位が配置されることになるので、１つ以上の半導体チップのそれぞれに係る接合部について、信頼性を高めることができる。

（５）また、本形態においては、好ましくは、前記第１バスバーは、前記１つ以上の半導体チップが接合される側に、厚み方向に凹む第１凹部（１４４１）を有し、かつ、前記１つ以上の半導体チップが接合される側とは逆側であって、前記長手方向で前記第１凹部の近傍位置に、厚み方向に凹む第２凹部（１４４２）を有し、
前記第１凹部と前記第２凹部は、前記低剛性部位を実現する。

この場合、第１バスバーを通る電流の流れを阻害しない態様で、第１凹部と第２凹部との組み合わせにより所望の剛性を有する低剛性部位を実現できる。

（６）また、本形態においては、好ましくは、前記第１凹部及び前記第２凹部の少なくともいずれか一方は、前記第１バスバーの幅方向に視て、半円状の形態である。

この場合、第１バスバーの低剛性部位での過度な応力集中を防止できる。

（７）また、本形態においては、好ましくは、前記長手方向に交差する方向にそれぞれ延在し、前記１つ以上の半導体チップのそれぞれに別々に接合する１つ以上の第２バスバー（１６、１７、１８）を更に備え、
前記第１バスバーは、前記１つ以上の半導体チップの一方側の表面に接合され、前記１つ以上の第２バスバーは、前記１つ以上の半導体チップの他方側の表面に接合される。

この場合、第１バスバーと第２バスバーとの間に１つ以上の半導体チップを接合する構成においても、チップ−バスバー間の接合部の信頼性を高めることができる。なお、第１バスバーと第２バスバーとの間に１つ以上の半導体チップを接合する構成では、第１バスバーと第２バスバーとが異なる態様で変形すると、半導体チップの接合部に応力集中しやすくなるため、低剛性部位を有することによる上述した効果が顕著となる。

１ 電動車両用モータ駆動システム
２ 高圧バッテリ
３ 平滑コンデンサ
４ インバータ
５ 走行用モータ
６ インバータ制御装置
１０ インバータモジュール
１１ チップ
１３ 制御配線
１４、１４Ｂ 正極バスバー
１４１ 本体部
１４２ 端部
１４４、１４４Ｂ 低剛性部位
１４４１ スリット
１４４２ スリット
１５ 負極バスバー
１５１ 本体部
１５２ 端部
１６ 出力バスバー
１７ 出力バスバー
１８ 出力バスバー
１９ 樹脂モールド部
２０ コンデンサモジュール
３０ コンデンサケース
３８ 流路形成部
４０ 制御基板
４２ コネクタ
５０ シールドプレート
９０ 接合層
６１０ 接合領域

Claims (7)

1. １つ以上の半導体チップと、
   前記１つ以上の半導体チップに接合される第１バスバーとを備え、
   前記第１バスバーは、その長手方向で前記１つ以上の半導体チップのうちの少なくとも１つを挟む位置に、該位置に隣接する周辺部位よりも剛性が低い低剛性部位を有する、電力変換器。
2. 前記剛性は、前記長手方向を含む面内の曲げ剛性である、請求項１に記載の電力変換器。
3. 前記低剛性部位は、前記周辺部位よりも板厚が低減された部位、又は、前記周辺部位には存在しない切り欠き又は孔を有する部位である、請求項２に記載の電力変換器。
4. 前記低剛性部位は、前記長手方向で、前記１つ以上の半導体チップのそれぞれを１つずつ挟む態様で設けられる、請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の電力変換器。
5. 前記第１バスバーは、厚み方向の一方に第１凹部を有し、かつ、他方に第２凹部を有し、
   前記第１凹部と前記第２凹部は、前記低剛性部位となる、請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の電力変換器。
6. 前記第１凹部及び前記第２凹部の少なくともいずれか一方は、前記第１バスバーの幅方向に視て、半円状の形態である、請求項５に記載の電力変換器。
7. 前記長手方向に交差する方向にそれぞれ延在し、前記１つ以上の半導体チップのそれぞれに別々に接合する１つ以上の第２バスバーを更に備え、
   前記第１バスバーは、前記１つ以上の半導体チップの一方側の面に接合され、前記１つ以上の第２バスバーは、前記１つ以上の半導体チップの他方側の面に接合される、請求項１から６のうちのいずれか１項に記載の電力変換器。

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