JP6859860B2

JP6859860B2 - 電力変換装置、及びその製造方法

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Publication number: JP6859860B2
Application number: JP2017116015A
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Inventors: 幸憲水野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-06-13
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2021-04-14
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Description

本発明は、半導体素子を内蔵した半導体モジュールと、半導体素子の動作制御をする制御基板と、該制御基板に接続した電子部品とを備える電力変換装置、及びその製造方法に関する。

直流電力と交流電力との間で電力変換を行う電力変換装置として、半導体素子を内蔵した半導体モジュールと、上記半導体素子の動作制御をする制御基板とを備えたものが知られている（下記特許文献１参照）。この電力変換装置では、半導体素子をスイッチング動作させることにより、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換している。

また、電力変換装置は、電流センサ等の電子部品を備える。この電子部品は、上記制御基板に電気接続している。上記半導体モジュール、制御基板、電子部品は、ケースに収容されている。

上記電力変換装置では、制御基板と電子部品とにそれぞれコネクタを設けてあり、これらのコネクタをワイヤによって接続してある（図２６参照）。これにより、電子部品を制御基板に電気接続してある。

しかしながら、上記電力変換装置は、外部から振動が加わると、ワイヤが揺動してコネクタに応力が加わり、コネクタが低寿命化する可能性が考えられる。そのため、電力変換装置の耐振性をより高めることが検討されている。例えば、制御基板に貫通孔を形成し、電子部品から信号端子を延出させて、上記貫通孔に挿入することが検討されている。このようにすると、電子部品と制御基板とを、剛性が高い信号端子によって接続できるため、耐振性を向上できると考えられる。

また、近年、電力変換装置をより小型化することが望まれている。そのため、上記信号端子の先端を、ケースの開口部よりも、開口方向におけるケース内側に位置させることが検討されている（図１参照）。このようにすると、信号端子の先端が開口部からケース外側に突出しなくなるため、電力変換装置を小型化できる。

特開２０１５−１４６２９０号公報

しかしながら、電子部品の信号端子を制御基板の貫通孔に挿入する場合、電力変換装置の製造時に、信号端子を貫通孔に対して位置合わせする必要が生じる。そのため製造時に、位置決め用の治具をケース外側からケース内側に、上記開口方向に直交する方向から挿入して、信号端子を貫通孔に位置合わせする工程が必要になる。しかしながら、上述したように、信号端子の先端をケースの開口部よりも開口方向におけるケース内側に位置させた場合、治具をケース外から挿入しようとしても、ケースの側壁が邪魔になって挿入できない。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、耐振性を向上でき、より小型化が可能な電力変換装置と、その製造方法を提供しようとするものである。

本発明の第１の態様は、半導体素子（２０）を内蔵したモジュール本体部（２１）と、該モジュール本体部から突出したモジュール制御端子（２２）とを備える半導体モジュール（２）と、
上記モジュール制御端子に接続し上記半導体素子のスイッチング動作を制御する制御基板（３）と、
該制御基板に接続した電子部品（４）と、
上記半導体モジュールと上記制御基板と上記電子部品とを収容したケース（５）とを備え、
上記電子部品は、部品本体部（４１）と、該部品本体部から上記モジュール制御端子の突出方向（Ｚ）に突出した複数の信号端子（４２）とを備え、該複数の信号端子は、上記突出方向に直交する配列方向（Ｘ）に配列しており、
上記制御基板には複数の貫通孔（３０）が形成され、個々の貫通孔に上記信号端子を挿入してあり、
上記ケースには、上記突出方向に開口した開口部（５０）が形成され、上記信号端子の先端（４２０）は、上記開口部よりも上記突出方向におけるケース内側に位置しており、
上記複数の貫通孔からなる貫通孔群（３００）の、上記配列方向に隣り合う位置には、上記突出方向における上記制御基板よりも上記部品本体部側の空間（Ｓ１）と、その反対側の空間（Ｓ２）とを連通する連通空間（Ｓ）が形成されており、
上記配列方向における上記貫通孔群の長さをａ、上記配列方向における上記貫通孔群と上連通空間との間隔をｂとした場合、上記配列方向における上記連通空間の長さ（Ｌ_X）はａ＋ｂより長い、電力変換装置（１）にある。

本発明の第２の態様は、上記電力変換装置の製造方法であって、
上記ケースに上記半導体モジュールと上記電子部品とを収容し、上記制御基板を、上記突出方向において上記半導体モジュール及び上記電子部品に隣り合う位置に配置する基板配置工程と、
上記配列方向に延びる治具本体部（８１）と、治具本体部に形成され上記信号端子に係合する位置決め係合部（８２）と、上記治具本体部から上記突出方向に延びる支持部（８３）とを備える治具を、ケース外側から上記連通空間に上記突出方向へ挿入し、上記治具本体部を上記突出方向における上記制御基板よりも上記部品本体部側の空間に位置させ、その後、上記治具を上記配列方向に移動させ、次いで上記治具を、上記突出方向と上記配列方向との双方に直交する直交方向に移動させることにより、上記位置決め係合部に上記信号端子を係合させ、該信号端子を上記貫通孔に位置合わせする位置合わせ工程と、
上記制御基板を上記突出方向に移動させることにより、上記信号端子を上記貫通孔に挿入する挿入工程と、
を行う、電力変換装置の製造方法にある。

上記電力変換装置では、信号端子の先端を、ケースの上記開口部よりも上記突出方向におけるケース内側に位置させている。
そのため、信号端子が開口部よりもケース外側に突出しなくなり、電力変換装置をより小型化することができる。

また、上記電力変換装置では、上記信号端子を、制御基板の貫通孔に挿入してある。
そのため、電子部品と制御基板とを、剛性が高い信号端子によって接続することができる。そのため、電力変換装置の耐振性を向上できる。

このように、信号端子を貫通孔に挿入する場合、電力変換装置の製造時に、信号端子を貫通孔に対して位置合わせする必要が生じる。そのため本態様では、上記連通空間を形成してある。このようにすると、信号端子の位置決め用の治具を、ケース外側から、連通空間を介してケース内側へ突出方向に挿入し（図７、図８参照）、その後、治具を配列方向に移動させ（図９、図１０参照）、さらに上記直交方向に移動させる（図１３、図１４参照）ことができる。したがって、治具によって信号端子を位置合わせでき、信号端子を制御基板の貫通孔に挿入する作業を容易に行うことが可能になる。

また、本態様では、連通空間の、配列方向における長さを、ａ＋ｂより長くしてある。このようにすると、電力変換装置の製造時に、全ての信号端子の位置決めを行うために必要な長さの治具（すなわち、配列方向における長さがａ＋ｂ以上である治具）を、ケース外側から、連通空間を介してケース内側に挿入できる。そのため、全ての信号端子を、治具によって位置決めすることができ、信号端子を上記貫通孔に挿入する作業を容易に行うことができる。

なお、本形態では上述したように、信号端子の先端が、ケースの開口部よりも突出方向におけるケース内側に位置している。そのため、治具をケース外から、配列方向又は直交方向に挿入しようとしても、ケースの側壁が邪魔になって挿入できない。しかしながら、上記連通空間を形成すれば、治具を突出方向から挿入できる。そして、さらに治具を配列方向に移動させ、その後、直交方向へ移動させることにより、ケースの側壁が邪魔になることなく、治具を用いて信号端子の位置決めを行うことができる。

また、本発明の第２の態様における、電力変換装置の製造方法では、上記基板配置工程と、上記位置合わせ工程と、上記挿入工程とを行う。位置合わせ工程では、治具を突出方向に挿入し、その後、配列方向に移動させ、さらに直交方向に移動させる。そのため、ケースの側壁が邪魔になることなく、治具を用いて信号端子の位置決めを容易に行うことができる。

以上のごとく、上記態様によれば、耐振性を向上でき、より小型化が可能な電力変換装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１における、電力変換装置の断面図であって、図２のI-I断面図。図１のII-II断面図。図２のIII-III断面図。図３から制御基板を取り除き、積層体等を省略して描いた図。図２のV-V断面図。実施形態１における、基板配置工程の説明図。実施形態１における、位置合わせ工程の説明図であって、図８のVII-VII断面図。図７のVIII矢視図。図７に続く図。図９のX矢視図。図１０のXI-XI断面図。図１１のXII-XII断面図。図１１に続く図。図１３のXIV-XIV断面図。実施形態１における、電力変換装置の回路図。実施形態２における、電力変換装置の断面図。図１６の要部拡大図。実施形態２における、電力変換装置の製造工程説明図。図１８に続く図。図１９のXX-XX断面図。実施形態３における、電力変換装置の断面図。実施形態３における、電力変換装置の製造工程説明図。実施形態４における、電力変換装置の製造工程説明図。実施形態５における、電力変換装置の製造工程説明図。実施形態６における、電力変換装置の断面図。比較形態における、電力変換装置の要部拡大断面図。

（実施形態１）
上記電力変換装置に係る実施形態について、図１〜図１５を参照して説明する。図１〜図３に示すごとく、本形態の電力変換装置１は、半導体モジュール２と、制御基板３と、電子部品４と、ケース５とを備える。半導体モジュール２は、半導体素子２０を内蔵したモジュール本体部２１と、該モジュール本体部２１から突出したモジュール制御端子２２とを備える。

制御基板３は、モジュール制御端子２２に接続している。制御基板３は、半導体素子２０のスイッチング動作を制御する。
電子部品４は、制御基板３に接続している。電子部品４は、半導体モジュール２とは別に設けられている。本形態の電子部品４は、電流センサ４_Iである。
半導体モジュール２と制御基板３と電子部品４とは、ケース５に収容されている。

電子部品４は、部品本体部４１と、複数の信号端子４２とを備える。部品本体部４１は、ホール素子等の電子素子４９（図１５参照）を内蔵している。信号端子４２は、部品本体部４１から、モジュール制御端子２２の突出方向（Ｚ方向）に突出している。複数の信号端子４２は、Ｚ方向に直交する配列方向（Ｘ方向）に配列している。個々の信号端子４２は、モジュール制御端子２２よりも長い。

制御基板３には複数の貫通孔３０が形成されている。個々の貫通孔３０に信号端子４２を挿入してある。
ケース５には、Ｚ方向に開口した開口部５０が形成されている。信号端子４２の先端４２０は、開口部５０よりもＺ方向におけるケース内側に位置している。

図２、図３に示すごとく、複数の貫通孔３０からなる貫通孔群３００の、Ｘ方向に隣り合う位置には、Ｚ方向における制御基板３よりも部品本体部４側の空間Ｓ１と、その反対側の空間Ｓ２とを連通する連通空間Ｓが形成されている。

図８に示すごとく、Ｘ方向における貫通孔群３００の長さをａ、Ｘ列方向における貫通孔群３００と連通空間Ｓとの間隔をｂとした場合、連通空間Ｓの、Ｘ方向における長さＬ_Xはａ＋ｂより長い。

より詳しくは、連通空間Ｓの、Ｘ方向における長さＬ_Xは、ａ＋ｂ＋４（ｍｍ）以上とされている。また、貫通孔３０の直径をｃとした場合、Ｘ方向とＺ方向との双方に直交する直交方向（Ｙ方向）における連通空間Ｓの長さＬ_Yは、３ｃ以上とされている。

図８に示すごとく、本形態では複数の貫通孔３０を、２列に配列してある。すなわち、制御基板３に、第１貫通孔群３００_aと第２貫通孔群３００_bとの、２つの貫通孔群３００を形成してある。第１貫通孔群３００_aに隣り合う位置に、第１連通空間Ｓ_aが形成されている。また、第２貫通孔群３００_bに隣り合う位置に、第２連通空間Ｓ_bが形成されている。これら２つの連通空間_a，Ｓ_bは連結している。

本形態の電力変換装置１は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載するための、車載用電力変換装置である。図１５に示すごとく、本形態の電力変換装置１は、複数の半導体モジュール２と、昇圧用のリアクトル１５と、フィルタコンデンサ１４１と、平滑コンデンサ１４２とを備える。個々の半導体モジュール２には、半導体素子２０（ＩＧＢＴ）が内蔵されている。リアクトル１５と、フィルタコンデンサ１４１と、一部の半導体モジュール２_aとによって、昇圧回路１０１を構成してある。また、他の一部の半導体モジュール２_bと、平滑コンデンサ１４２とによって、インバータ回路１０２を構成してある。昇圧回路１０１を用いて、直流電源１６の電圧を昇圧し、インバータ回路１０２を用いて、昇圧後の直流電力を交流電力に変換している。これにより、交流モータ９を駆動し、上記車両を走行させている。

半導体モジュール２と交流モータ９とを繋ぐ交流バスバー１２（１２_U，１２_V，１２_Ｗ）には、ホール素子４９_H（電子素子４１）が取り付けられている。個々のホール素子４９_Hを用いて、交流バスバー１２を流れる電流を測定している。また、リアクトル１５と半導体モジュール２_aとの間にもホール素子４９_HAが取り付けられている。このホール素子４９_HAを用いて、昇圧前の電流を測定している。さらに、インバータ回路１０２にもホール素子４９_HBが取り付けられている。このホール素子４９_HBを用いて、昇圧後の電流を測定している。これらのホール素子４９_Hは、上述した電子部品４（電流センサ４_I）の部品本体部４１に内蔵されている。このように、本形態の電子部品４は、複数個のホール素子４９_Hを内蔵しているため、制御基板３に接続するための信号端子４２を複数本、備えている（図２、図５参照）。

図１に示すごとく、半導体モジュール２は、半導体素子２０を内蔵したモジュール本体部２１と、該モジュール本体部２１から突出したモジュール制御端子２２と、複数のパワー端子２３とを備える。パワー端子２３は、Ｚ方向における、モジュール制御端子２２の突出側とは反対側に突出している。制御基板３には、複数のモジュール用貫通孔３８が形成されている。個々のモジュール用貫通孔３８に、モジュール制御端子２２が挿入されている。モジュール制御端子２２の長さは短いため、電力変換装置１を製造する際に、治具８（図７参照）を用いて位置合わせしなくても、モジュール制御端子２２をモジュール用貫通孔３８に挿入することができる。

パワー端子２３には、交流モータ９に電気接続される交流端子２３_Aと、直流電圧が加わる正極端子２３_P及び負極端子２３_Nがある。交流端子２３_Aには上記交流バスバー１２が接続されており、この交流バスバー１２に、電子部品４(電流センサ４_I)が取り付けられている。

図１に示すごとく、本形態では、電力変換装置１を交流モータ９に取り付けてある。そのため、電力変換装置１には高い耐振性が要求される。また、ケース５には、隔壁部５８が形成されている。この隔壁部５８に、制御基板３を支持するための支柱５７を複数本（図４参照）形成してある。これにより、制御基板３を隔壁部５８に強固に保持し、耐振性を高めている。

また、制御基板３は、ケース５の開口部５０よりも、Ｚ方向におけるケース内側に配されている。開口部５０は、カバー５９によって塞がれている。このカバー５９の内部にも、図示しない別の部品が配される。

図５に示すごとく、本形態では、複数の半導体モジュール２と、該半導体モジュール２を冷却する冷却管７とを積層して、積層体７を形成してある。Ｘ方向に隣り合う２本の冷却管７は、連結管７１によって連結されている。連結管７１は、Ｙ方向における冷却管７の両端に配されている。また、Ｘ方向における一端に位置する端部冷却管７_aには、冷媒７４を導入するための導入管７２と、冷媒７４を導出するための導出管７３とが取り付けられている。導入管７２から冷媒７４を導入すると、冷媒７４は連結管７１を通って全ての冷却管７を流れ、導出管７３から導出される。これにより、半導体モジュール２を冷却している。

また、ケース５内にはコンデンサモジュール１４が配されている。コンデンサモジュール１４は、上述したフィルタコンデンサ１４１及び平滑コンデンサ１４２を内蔵している。このコンデンサモジュール１４と積層体１１との間に、加圧部材１３（板ばね）を配置してある。この加圧部材１３によって積層体をケース５の側壁５１に向けて加圧している。これによって、冷却管７と半導体モジュール２との接触圧を確保すると共に、積層体１１をケース５内に固定してある。

次に、電力変換装置１の製造方法について説明する。本形態では、電力変換装置１を製造する際に、基板配置工程（図６参照）と、位置合わせ工程（図７〜１４参照）と、挿入工程（図２参照）とを行う。
図６に示すごとく、基板配置工程では、ケース５に半導体モジュールと電子部品４とを収容する。そして、制御基板３を、Ｚ方向において半導体モジュール２及び電子部品４に隣り合う位置に配置する。

図７、図８に示すごとく、本形態の治具８は、治具本体部８１と、位置決め係合部８２と、支持部８３とを備える。治具本体部８１はＸ方向に延出している。この治具本体部８１に、位置決め係合部８２が形成されている。支持部８３は、治具本体部８１からＺ方向に延出している。

図７、図８に示すごとく、位置決め工程では治具８を、ケース外側から、連通空間ＳにＺ方向へ挿入し、治具本体部８１をＺ方向における制御基板３よりも部品本体部４１側の空間Ｓ１に位置させる。その後、図９、図１０に示すごとく、治具８をＸ方向に移動させ、制御基板の側面３９に支持部８３を当接させる。次いで、図１１〜図１４に示すごとく、治具８をＹ方向に移動させる。これにより、位置決め係合部８２に信号端子４２を係合させ、信号端子４２を貫通孔３０に位置合わせする。

その後、制御基板３をＺ方向に移動させる。これにより、図２に示すごとく、個々の信号端子４２を貫通孔３０に挿入する。

図１０に示すごとく、本形態では、複数の信号端子４２を２列に配列している。各列の信号端子４２は、図１０〜図１４に示すごとく、それぞれ一対の治具８によって挟持される。

治具８は、上述したように、治具本体部８１と、位置決め係合部８２と、支持部８３とを備える。図１２に示すごとく、位置決め係合部８２は、三角形状に切り欠かれた形状に形成されている。図１１に示すごとく、信号端子４２を挟持する一対の治具８は、Ｚ方向における位置が互いに異なる。

図１３、図１４に示すごとく、各治具８をＹ方向に移動させると、信号端子４２が位置決め係合部８２に係合する。また、一対の治具８によって信号端子４２が挟持される。そのため、信号端子４２のＸ方向位置、およびＹ方向位置がそれぞれ定まる。この状態で、制御基板３をＺ方向に移動させ、信号端子４２を貫通孔３０に挿入する（図２参照）。その後、信号端子４２と制御基板３とをはんだ付けする。

本形態の作用効果について説明する。図１、図２に示すごとく、本形態では、信号端子４２の先端４２０が、ケース５の開口部５０よりも、Ｚ方向におけるケース内側に位置している。
そのため、信号端子４２が開口部５０からケース外側に突出しなくなり、電力変換装置１をより小型化することができる。

また、本形態では上記信号端子４２を、制御基板３の貫通孔３０に挿入してある。
そのため、電子部品４と制御基板３とを、剛性が高い信号端子４２によって接続することができる。したがって、電力変換装置１の耐振性を向上できる。すなわち、仮に図２６に示すごとく、電子部品４と制御基板３とにそれぞれコネクタ９７，９８を設け、ワイヤ９９及びコネクタ９７，９８を介して、電子部品４と制御基板３とを電気接続したとすると、外部から振動が加わったときにワイヤ９９が揺動し、コネクタ９７，９８に応力が加わる可能性が考えられる。そのため、コネクタ９７，９８が低寿命化する可能性が考えられる。しかしながら、本形態のように剛性が高い信号端子４２を用いれば、外部から振動が加わっても信号端子４２は揺動しにくいため、制御基板３等に応力が加わることを抑制できる。そのため、電力変換装置１の耐振性を向上できる。

なお、本形態のように、信号端子４２を貫通孔３０に挿入する場合、電力変換装置１の製造時に、信号端子４２を貫通孔３０に対して位置合わせする必要がある。そのため本形態では、上記連通空間Ｓを形成してある。このようにすると、信号端子４２の位置決め用の治具８を、ケース外側から、連通空間Ｓを介してケース内側にＺ方向へ挿入し（図７、図８参照）、その後、治具８をＸ方向に移動させ（図９、図１０参照）、さらにＹ方向に移動させる（図１３、図１４参照）ことができる。したがって、治具８によって信号端子４２を位置合わせでき、信号端子４２を制御基板３の貫通孔３０に挿入する作業を容易に行うことが可能になる。

また、本態様では、連通空間Ｓの、Ｘ方向における長さＬ_Xを、ａ＋ｂより長くしてある。このようにすると、電力変換装置１の製造時に、全ての信号端子４２の位置決めを行うために必要な長さの治具（すなわち、Ｘ方向における長さがａ＋ｂ以上である治具８）を、ケース外側から、連通空間Ｓを介してケース内側に挿入できる。そのため、全ての信号端子４２を、治具８によって位置決めすることができ、信号端子を上記貫通孔に挿入する作業を容易に行うことができる。
すなわち、仮に、連通空間ＳのＸ方向長さＬ_Xがａ＋ｂより短かったとすると、治具本体部８１の長さは少なくともａ＋ｂは必要であるため、治具８を連通空間Ｓに挿入できなくなる。しかしながら、連通空間ＳのＸ方向長さＬ_Xをａ＋ｂより長くしておけば、治具８を連通空間Ｓに挿入できる。

なお、本形態では上述したように、信号端子４２の先端４２０が、ケース５の開口部５０よりもＺ方向におけるケース内側に位置している。そのため、治具８をケース外から、Ｘ方向又はＹ方向に挿入しようとしても、ケース５の側壁５１が邪魔になって挿入できない。しかしながら、連通空間Ｓを形成すれば、図７、図８に示すごとく、治具８をＺ方向から挿入できる。そして、さらに治具８をＸ方向に移動させ（図９、図１０参照）、その後、Ｙ方向へ移動させる（図１３、図１４）ことにより、ケース５の側壁５１が邪魔になることなく、治具８を用いて信号端子４２の位置決めを容易に行うことができる。

また、本形態における電力変換装置の製造方法では、上記基板配置工程（図６参照）と、上記位置合わせ工程（図７〜図１４参照）と、上記挿入工程（図２参照）とを行う。位置合わせ工程では、治具をＺ方向に挿入し、その後、Ｘ方向に移動させ、さらにＹ方向に移動させる。そのため、ケース５の側壁５１が邪魔になることなく、治具８を用いて信号端子４２の位置決めを容易に行うことができる。

また、本形態では、連通空間Ｓの、Ｘ方向における長さＬ_Xをａ＋ｂ＋４（ｍｍ）以上としてある。
この場合、治具８によって信号端子４２の位置決めを確実に行うことができる。すなわち、図８に示すごとく、治具本体部８１のＸ方向長さは少なくともａ＋ｂ必要である。また、支持部８３のＸ方向長さは、加工精度の関係から、４ｍｍ以上必要になることが多い。したがって、連通空間ＳのＸ方向長さＬ_Xをａ＋ｂ＋４（ｍｍ）以上とすれば、治具本体部８１のＸ方向長さをａ＋ｂとし、支持部８３のＸ方向長さを４ｍｍとした場合でも、治具８を連通空間Ｓに挿入することができる。そのため、治具８を用いて、信号端子４２の位置合わせ作業を確実に行うことができる。

また、本形態では、個々の連通空間ＳのＹ方向長さＬ_Yを３ｃ以上としてある。
そのため、信号端子４２の位置合わせ作業をより確実に行うことができる。すなわち、仮に、連通空間ＳのＹ方向長さＬ_Yが３ｃ未満であったとすると、治具８をＸ方向に移動させたときに（図１０参照）、治具８が信号端子４２に当接する可能性が考えられる。しかしながら、Ｙ方向長さＬ_Yを３ｃ以上にしておけば、治具８を信号端子４２からＹ方向に充分に離すことができるため、このような不具合を抑制できる。

また、図３に示すごとく、本形態の連通空間Ｓは、制御基板３の側面３９とケース５の側壁５１との間に形成されている。
後述するように、連通空間Ｓは、制御部３に貫通形成（図１６参照）することも可能であるが、この場合、制御基板３の加工が困難になる可能性が考えられる。しかしながら、制御基板３の側面３９と側壁５１との間に連通空間Ｓを形成すれば、制御基板３をより容易に製造できる。

また、図８に示すごとく、本形態では、複数の貫通孔群３００がＹ方向に隣り合うように形成されている。Ｙ方向に隣り合う２つの貫通孔３０の間隔Ｄは３ｃ以上とされている。
そのため、各貫通孔３０に挿入される、信号端子４２のＹ方向間隔を充分に広げることができる。したがって、治具８をＸ方向に移動させたときに、治具８がＹ方向において隣に配された信号端子４２に当接する不具合を抑制できる。

また、本形態では、信号端子４２を制御基板３にはんだ接続してある。
そのため、制御基板３をより小型化できる。すなわち、信号端子４２を貫通孔３０に挿入し、その後、図示しないコネクタを挿し込むことにより、信号端子４２を制御基板３に電気接続することも可能であるが、この場合、コネクタを挿し込んだときに生じる力によって、制御基板３が撓み、貫通孔３０の近傍に搭載した抵抗やマイコン等の搭載部品に応力が加わる可能性がある。そのため、貫通孔３０の近傍に搭載部品を配置できず、制御基板３が大型化しやすくなる。しかしながら、本形態のように信号端子４２を制御基板３にはんだ付けすれば、制御基板３に応力が加わる不具合を抑制でき、貫通孔３０の近傍に上記搭載部品を配置できる。そのため、制御基板３を小型化できる。
本形態では図３に示すごとく、貫通孔群３００の近傍に連通空間Ｓを形成してあるため、この、連通空間Ｓを形成した位置には、制御基板３を支持する支柱５７を配置できない。したがって、上記コネクタ用いると、コネクタ挿入時に制御基板３が撓み、信号端子４２の近傍に配置した搭載部品に応力が加わる問題が特に生じやすい。しかしながら、信号端子４２と制御基板３とをはんだ付けすれば、制御基板３が撓む不具合を抑制でき、上記問題を抑制できる。

また、図１５に示すごとく、本形態では、半導体素子２０によって構成された電力変換回路１０を用いて交流モータ９を駆動している。そして、図１に示すごとく、この交流モータ９に電力変換装置１のケース５を取り付けてある。
この場合、交流モータ９から電力変換装置１に大きな振動が伝わるため、電力変換装置１の耐振性を高める必要性が特に高い。したがって、電子部品４と制御基板３とを、剛性が高い信号端子４２を介して接続し、耐振性を高めたことによる効果は大きい。

また、図１に示すごとく、本形態では、信号端子４２が、モジュール制御端子２２よりも長くなっている。
そのため、電力変換装置１を製造する際に、信号端子４２の変位が大きく、信号端子４２の位置決め作業を行う必要性が特に高い。したがって、上記連結空間Ｓを形成し、位置決め用の治具８を挿入できるようにした効果は大きい。

以上のごとく、本形態によれば、耐振性を向上でき、より小型化が可能な電力変換装置を提供することができる。

なお、本形態では、電子部品４として電流センサ４_Iを用いたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、例えば平滑コンデンサ１４２（図１５参照）の電圧を測定する電圧センサを、電子部品４として用いることもできる。

以下の実施形態については、図面に用いた符号のうち、実施形態１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施形態１と同様の構成要素等を表す。

（実施形態２）
本形態は、連通空間Ｓの構成を変更した例である。図１６に示すごとく、本形態では、連通空間Ｓを、制御基板３に貫通形成してある。また、本形態の制御基板３は、２個の連通空間Ｓ（Ｓ_a，Ｓ_b）と、２個の貫通孔群３００（３００_a，３００_b）とを備える。個々の連通空間Ｓは、各貫通孔群３００の、Ｘ方向に隣り合う位置に形成されている。

図１７に示すごとく、連通空間Ｓと制御基板３との境界線３６の一部は、複数の貫通孔３０の中心を通る直線Ｍ上に位置している。連通空間ＳのＸ方向長さＬ_Xは、実施形態１と同様に、ａ＋ｂ＋４（ｍｍ）以上とされている。また、連通空間ＳのＹ方向長さＬ_Yは、３ｃ以上となっている。

電力変換装置１を製造する際には、実施形態１と同様に、基板配置工程と、位置合わせ工程と、挿入工程とを行う。本形態の治具８は、実施形態１と同様に、治具本体部８１と、位置決め係合部８２と、支持部８３とを備える。また、本形態では図１８〜図２０に示すごとく、個々の信号端子４２を、それぞれ一個の治具８によって位置決めする。位置合わせ工程を行う前に、図１８に示すごとく、個々の信号端子４２に力を加え、信号端子４２を、Ｙ方向における連通空間Ｓ側に変位させておく。

位置合わせ工程では、図１８に示すごとく、まず、治具８をＺ方向に移動させ、連通空間Ｓからケース５内に挿入する。その後、図１９に示すごとく、治具８をＸ方向に移動させ、さらに、図２０に示すごとく、Ｙ方向へ移動させる。これにより、信号端子４２を位置決め係合部８２に係合させ、信号端子４２の位置合わせをする。次いで、制御基板３をＺ方向に移動させ、信号端子４２を貫通孔３０に挿入する。

本形態の作用効果について説明する。図１７に示すごとく、本形態では、Ｚ方向から見たとき、連通空間Ｓと制御基板３との境界線３６の一部が、複数の貫通孔３０の中心を通る直線Ｍ上に位置している。すなわち、連通空間Ｓを、Ｙ方向において、直線Ｍの一方側にのみ形成してある。
そのため、連通空間Ｓの面積を最小限にすることができ、連通空間Ｓの近傍に他の部品を搭載することができる。したがって、制御基板４を小型化しやすい。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施形態３）
本形態は、連通空間Ｓの構成を変更した例である。図２１、図２２に示すごとく、本形態では実施形態２と同様に、連通空間Ｓを、制御基板３に貫通形成してある。また、第１貫通孔群３００_aに隣り合う位置に形成された第１連通空間Ｓ_aと、第２貫通孔群３００_bに隣り合う位置に形成された第２連通空間Ｓ_bとを連結してある。

実施形態２と同様に、連通空間Ｓと制御基板３との境界線３６の一部は、複数の貫通孔３０の中心を通る直線Ｍ上に位置している。また、本形態では、実施形態１と同様に、各連通空間Ｓ_a，Ｓ_bのＸ方向長さＬ_Xをａ＋ｂ＋４（ｍｍ）以上とし、Ｙ方向長さＬ_Yを３ｃ以上としてある。

個々の信号端子４２は、１個の治具８によって位置決めされる。位置合わせ工程を行う前に、信号端子４２に力を加え、個々の信号端子４２を、Ｙ方向において貫通孔３０よりも連通空間Ｓ側に変位させておく。そして、位置合わせ工程において、治具８を用いて、信号端子４２をＹ方向に変位させ、信号端子４２を貫通孔３０に対して位置決めする。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施形態４）
本形態は、貫通孔群３００の構成を変更した例である。図２３に示すごとく、本形態では、制御基板３に１つの貫通孔群３００しか形成していない。Ｘ方向において貫通孔群３００に隣り合う位置に、連通空間Ｓを形成してある。連通空間Ｓは、制御基板３に貫通形成されている。また、本形態では実施形態２と同様に、連通空間Ｓと制御基板３との境界線３６の一部は、複数の貫通孔３０の中心を通る直線Ｍ上に位置している。また、実施形態１と同様に、連通空間ＳのＸ方向長さＬ_Xはａ＋ｂ＋４（ｍｍ）以上とされており、Ｙ方向長さＬ_Yは３ｃ以上とされている。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施形態５）
本形態は、貫通孔群３００の構成を変更した例である。図２４に示すごとく、本形態では、第１貫通孔群３００_aと第２貫通孔群３００_bとが平行になっていない。すなわち、第１貫通孔群３００_aを構成する複数の貫通孔３０の配列方向Ｘ１と、第２貫通孔群３００_bを構成する複数の貫通孔３０の配列方向Ｘ２とは、互いに平行にされていない。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施形態６）
本形態は、電子部品４（電流センサ４_I）の構成を変更した例である。図２５に示すごとく、本形態では、部品本体部４１の全ての部位が、Ｚ方向において、冷却管７よりも交流モータ９側に配されている。

このように構成した場合、信号端子４２が特に長くなりやすい。そのため、電力変換装置１を製造する際、信号端子４２の変位が大きく、信号端子４２を貫通孔３０に挿入しにくい。したがって、連通空間Ｓ（図３参照）を形成し、治具８を用いて信号端子４２を貫通孔３０に位置合わせできるようにした効果は大きい。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

１電力変換装置
２半導体モジュール
２２モジュール制御端子
３制御基板
３０貫通孔
４電子部品
４２信号端子
５ケース
Ｓ連通空間

Claims

半導体素子（２０）を内蔵したモジュール本体部（２１）と、該モジュール本体部から突出したモジュール制御端子（２２）とを備える半導体モジュール（２）と、
上記モジュール制御端子に接続し上記半導体素子のスイッチング動作を制御する制御基板（３）と、
該制御基板に接続した電子部品（４）と、
上記半導体モジュールと上記制御基板と上記電子部品とを収容したケース（５）とを備え、
上記電子部品は、部品本体部（４１）と、該部品本体部から上記モジュール制御端子の突出方向（Ｚ）に突出した複数の信号端子（４２）とを備え、該複数の信号端子は、上記突出方向に直交する配列方向（Ｘ）に配列しており、
上記制御基板には複数の貫通孔（３０）が形成され、個々の貫通孔に上記信号端子を挿入してあり、
上記ケースには、上記突出方向に開口した開口部（５０）が形成され、上記信号端子の先端（４２０）は、上記開口部よりも上記突出方向におけるケース内側に位置しており、
上記複数の貫通孔からなる貫通孔群（３００）の、上記配列方向に隣り合う位置には、上記突出方向における上記制御基板よりも上記部品本体部側の空間（Ｓ１）と、その反対側の空間（Ｓ２）とを連通する連通空間（Ｓ）が形成されており、
上記配列方向における上記貫通孔群の長さをａ、上記配列方向における上記貫通孔群と上連通空間との間隔をｂとした場合、上記配列方向における上記連通空間の長さ（Ｌ_X）はａ＋ｂより長い、電力変換装置（１）。
個々の上記貫通孔の直径をｃとした場合、上記連通空間の上記配列方向における長さはａ＋ｂ＋４（ｍｍ）以上であり、配列方向と上記突出方向との双方に直交する直交方向（Ｙ）における上記連通空間の長さ（Ｌ_Y）は３ｃ以上である、請求項１に記載の電力変換装置。
複数の上記貫通孔群が上記直交方向に隣り合うように形成されており、上記直交方向に隣り合う２つの上記貫通孔の間隔（Ｄ）は３ｃ以上とされている、請求項２に記載の電力変換装置。
上記突出方向から見たとき、上記連通空間と上記制御基板との境界線（３６）の一部は、上記貫通孔群を構成する上記複数の貫通孔の中心を通る直線（Ｍ）上に位置している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
上記連通空間は、上記制御基板の側面（３９）と上記ケースの側壁（５１）との間に形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
上記信号端子は上記制御基板にはんだ接続されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
上記半導体素子によって構成された電力変換回路（１０）を用いて交流モータ（９）を駆動しており、上記ケースは上記交流モータに取り付けられている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
請求項１〜７のいずれか一項に記載の電力変換装置の製造方法であって、
上記ケースに上記半導体モジュールと上記電子部品とを収容し、上記制御基板を、上記突出方向において上記半導体モジュール及び上記電子部品に隣り合う位置に配置する基板配置工程と、
上記配列方向に延びる治具本体部（８１）と、治具本体部に形成され上記信号端子に係合する位置決め係合部（８２）と、上記治具本体部から上記突出方向に延びる支持部（８３）とを備える治具を、ケース外側から上記連通空間に上記突出方向へ挿入し、上記治具本体部を上記突出方向における上記制御基板よりも上記部品本体部側の空間に位置させ、その後、上記治具を上記配列方向に移動させ、次いで上記治具を、上記突出方向と上記配列方向との双方に直交する直交方向に移動させることにより、上記位置決め係合部に上記信号端子を係合させ、該信号端子を上記貫通孔に位置合わせする位置合わせ工程と、
上記制御基板を上記突出方向に移動させることにより、上記信号端子を上記貫通孔に挿入する挿入工程と、
を行う、電力変換装置の製造方法。