JP2020089034A - スイッチング素子ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチング素子ユニットの各部の寸法のばらつきが大きい場合であっても適切にスイッチング素子と導電体とを接合することができる構造を実現する。【解決手段】スイッチング素子ユニットは、直流電源に接続される第１導電体１及び第２導電体２と、出力用導電体５とを備える。第１導電体１及び出力用導電体５に接続される第１スイッチング素子３１と、第２導電体２及び出力用導電体５に接続される第２スイッチング素子３２とは、第１方向Ｘに並んで配置される。出力用導電体５は、第１スイッチング素子３１に接する第１接合部５１と、第２スイッチング素子３２に接する第２接合部５２と、第１接合部５１と第２接合部５２とを接続する接続部５３とを有して第１方向Ｘに沿って配置される。第１接合部５１及び第２接合部５２は、板状部材で構成され、接続部５３は、可撓性を有する導電性部材で構成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、インバータ回路を構成するためのスイッチング素子組と、直流電源の正極及び負極にそれぞれ接続される導電体と、交流機器に接続される出力用導電体とを備えたスイッチング素子ユニットに関する。

直流と複数相の交流との間で電力を変換するために、インバータ装置が用いられている。インバータ装置は、複数のスイッチング素子と正極及び負極の導電体と複数の出力用導電体とがモジュール化されたスイッチング素子ユニットを含んで構成される場合がある。このようなスイッチング素子ユニットの一例が、国際公開第２０１３／０８７３８２号に開示されている（以下、背景技術及び発明の概要において括弧内に付す符号は参照する文献のもの。）。この文献のＦｉｇ．１及びＦｉｇ．２等に示されているように、このスイッチング素子ユニット（１）では、階段状に屈曲した板状の出力用導電体（１３）の異なる段の面上に、それぞれ上段側及び下段側のスイッチング素子（３，４）が接合されている。また、それぞれのスイッチング素子（３，４）の出力用導電体（１３）に接続されていない側は、それぞれ正極及び負極の導電体（１０，１１）に接合されている。

国際公開第２０１３／０８７３８２号

スイッチング素子（３，４）は、出力用導電体（１３）と正極の導電体（１０又は１１）との間、及び、出力用導電体（１３）と負極の導電体（１１又は１０）との間に配置されている。スイッチング素子（３，４）が配置される場所の大きさ、つまり、出力用導電体（１３）と正極の導電体（１０又は１１）との間の距離、及び、出力用導電体（１３）と負極の導電体（１１又は１０）との間の距離は、階段状に屈曲した出力用導電体（１３）の段差部によって規定されている。多くの場合、スイッチング素子（３，４）と導電体（１０，１１，１３）とは、半田や金属ペースト（銀ペースト）等の接合材料を介して接合される。出力用導電体（１３）は、通常、高い剛性を有して形成されている。そのため、例えば製造時における接合材料の厚みのばらつきが大きい場合や、スイッチング素子（３，４）の寸法公差が大きい場合等には、その変動幅を吸収することが困難であり、導電体（１０，１１，１３）とスイッチング素子（３，４）との接合不良等を招く可能性があった。そのため、接合材料の厚みの変動やスイッチング素子（３，４）及び出力用導電体（１３）の寸法公差を小さく抑える必要があり、製造コストが増加する要因となっていた。

上記背景に鑑みて、スイッチング素子と導電体とを接合させて構成されるスイッチング素子ユニットにおいて、スイッチング素子ユニットの各部の寸法のばらつきが大きい場合であっても適切にスイッチング素子と導電体とを接合することができる構造の実現が望まれる。

上記に鑑みたスイッチング素子ユニットは、１つの態様として、インバータ回路を構成するためのスイッチング素子組と、直流電源の正極及び負極の一方に接続される第１導電体と、前記直流電源の正極及び負極の他方に接続される第２導電体と、交流機器に接続される出力用導電体と、を備え、前記スイッチング素子組は、前記第１導電体及び前記出力用導電体に接続される第１スイッチング素子と、前記第２導電体及び前記出力用導電体に接続される第２スイッチング素子と、を含み、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とは、第１方向に並んで配置され、前記出力用導電体は、前記第１スイッチング素子における前記第１導電体に接する面とは反対側の面に接する第１接合部と、前記第２スイッチング素子における前記第２導電体に接する面とは反対側の面に接する第２接合部と、前記第１接合部と前記第２接合部とを接続する接続部とを有して、前記第１方向に沿って配置され、前記第１接合部及び前記第２接合部は、板状部材で構成され、前記接続部は、可撓性を有する導電性部材で構成されている。

第１スイッチング素子は、第１導電体と、出力用導電体の第１接合部との間に配置され、第２スイッチング素子は、第２導電体と、出力用導電体の第２接合部との間に配置される。第１接合部と第２接合部との間には接続部が位置しているので、第１導電体と第１接合部との間の距離、及び、第２導電体と第２接合部との間の距離は、接続部の長さに依存する。これらの距離が固定的であると、導電体（第１導電体、第２導電体、及び出力用導電体）の寸法のばらつき、スイッチング素子（第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子）の寸法のばらつき、導電体とスイッチング素子とを接合する接合材料の量（厚み）のばらつきなどによって、導電体とスイッチング素子とが充分に接合されず、スイッチング素子ユニットの信頼性が低下する場合がある。しかし、本構成によれば、接続部が可撓性を有する導電性部材によって構成されるので、接続部の変形によって、第１導電体と第１接合部との間の距離、及び、第２導電体と第２接合部との間の距離の少なくとも一方の距離を変動させることができる。従って、上述したようなばらつきがある場合でも、導電体とスイッチング素子とを適切に接合することができる。つまり、本構成によれば、スイッチング素子ユニットの各部の寸法のばらつきが大きい場合であっても適切にスイッチング素子と導電体とを接合することができる。

スイッチング素子ユニットのさらなる特徴と利点は、図面を参照して説明する実施形態についての以下の記載から明確となる。

スイッチング素子ユニットが樹脂モールドされた形態の一例を示す斜視図 スイッチング素子ユニットの一例を示す斜視図 スイッチング素子ユニットの分解斜視図 樹脂モールドされた状態のスイッチング素子ユニットの断面図 インバータ回路を含む電気系統の一例を示す回路ブロック図 出力用導電体の他の形態の一例を示す断面図 出力用導電体の他の形態の一例を示す斜視図 出力用導電体の他の形態の一例を示す斜視図 出力用導電体の他の形態の一例を示す斜視図 出力用導電体の他の形態の一例を示す斜視図 出力用導電体の他の形態の一例を示す斜視図 出力用導電体の他の形態の一例を示す斜視図

以下、スイッチング素子ユニットの実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下の説明において、各部材についての寸法、配置方向、配置位置等に関する用語は、誤差（製造上許容され得る程度の誤差）による差異を有する状態を含むものである。

本実施形態では、スイッチング素子ユニット１００は、直流電源６及び交流の回転電機８（交流機器）に接続されて、直流と交流との間で電力変換を行うインバータ回路３０（図５参照）に用いられる。回転電機８は、例えば、電動車両やハイブリッド車両等において車両（車輪）の駆動力源として用いられる。直流電源６は、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池（バッテリ）や、電気二重層キャパシタなどにより構成されている。回転電機８は、電動機としても発電機としても機能することができる。つまり、回転電機８は、インバータ回路３０を介して直流電源６からの電力を動力に変換する（力行）。或いは、回転電機８は、車輪等から伝達される回転駆動力を電力に変換し、インバータ回路３０を介して直流電源６を充電する（回生）。直流電源６とインバータ回路３０との間には、インバータ回路３０の直流側の電圧（直流リンク電圧）を平滑化する直流リンクコンデンサ４（平滑コンデンサ）が設けられている。

図５に示すように、インバータ回路３０は、ブリッジ回路により構成される。本実施形態では、このブリッジ回路は、複数相の交流に対応する数のアームが電気的に並列接続されて構成されている。本実施形態では、回転電機８は、３相の交流回転電機であり、ブリッジ回路は、３つのアームが電気的に並列接続されて構成されている。１つのアームは、上段側スイッチング素子３１と下段側スイッチング素子３２とが直列接続されたスイッチング素子組３により構成される。尚、それぞれのスイッチング素子には、フリーホイールダイオード３３が並列接続されている。スイッチング素子には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やパワーＭＯＳＦＥＴ（Power Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ（Silicon Carbide Metal Oxide Semiconductor FET）やＳｉＣ−ＳＩＴ（Silicon Carbide Static Induction Transistor）、ＧａＮ−ＭＯＳＦＥＴ（Gallium Nitride MOSFET）などの高周波での動作が可能なパワー半導体素子を適用すると好適である。

１つのスイッチング素子組３、つまり１つのアームの正極側の端部は、直流電源６の正極Ｐに接続され、負極側の端部は、直流電源６の負極Ｎに接続される。１つのスイッチング素子組３における上段側スイッチング素子３１と下段側スイッチング素子３２との接続点（アームの中間点）は、回転電機８の対応する相（例えばＵ相、Ｖ相、Ｗ相）のステータコイル８１に電気的に接続されている。

図２から図５等に示すように、スイッチング素子ユニット１００は、インバータ回路３０を構成するためのスイッチング素子組３と、直流電源６の正極Ｐ及び負極Ｎの一方に接続される第１導電体１と、直流電源６の正極Ｐ及び負極Ｎの他方に接続される第２導電体２と、回転電機８（ステータコイル８１）に接続される出力用導電体５とを備えている。また、スイッチング素子組３は、第１導電体１及び出力用導電体５に接続される第１スイッチング素子と、第２導電体２及び出力用導電体５に接続される第２スイッチング素子とを含む。

以下の説明においては、直流電源６の正極Ｐに接続される導電体を第１導電体１とし、直流電源６の負極Ｎに接続される導電体を第２導電体２として説明する。また、直流電源６の正極Ｐに接続される第１導電体１及びステータコイル８１に接続される出力用導電体５に接続される上段側スイッチング素子３１を第１スイッチング素子、直流電源６の負極Ｎに接続される第２導電体２及びステータコイル８１に接続される出力用導電体５に接続される下段側スイッチング素子３２を第２スイッチング素子として説明する。当然ながら、直流電源６の正極Ｐに接続される導電体が第２導電体２であり、直流電源６の負極Ｎに接続される導電体が第１導電体１であってもよい。この場合、下段側スイッチング素子３２が第１スイッチング素子に対応し、上段側スイッチング素子３１が第２スイッチング素子に対応する。

図５に示すように、インバータ回路３０は、インバータ制御装置２０（INV-CTRL）により制御される。インバータ制御装置２０は、マイクロコンピュータ等の論理回路を中核部材として構築されている。例えば、インバータ制御装置２０は、車両制御装置９０（VHL-CTRL）等の他の制御装置等から提供される回転電機８の目標トルクに基づいて、ベクトル制御法を用いた電流フィードバック制御を行って、インバータ回路３０を介して回転電機８を制御する。回転電機８の各相のステータコイル８１を流れる実電流は不図示の電流センサにより検出され、回転電機８のロータの各時点での磁極位置は、レゾルバなどの不図示の回転センサにより検出される。インバータ制御装置２０は、これらのセンサの検出結果を用いて、電流フィードバック制御を実行する。

インバータ回路３０などの回転電機８を駆動するための高圧系回路（直流電源６に接続された系統）と、マイクロコンピュータなどを中核とするインバータ制御装置などの低圧系回路（３．３ボルトから５ボルト程度の動作電圧の系統）とは、動作電圧（回路の電源電圧）が大きく異なる。このため、図５に示すように、インバータ回路３０を構成する各スイッチング素子の制御端子（ＩＧＢＴやＦＥＴの場合はゲート端子）は、ドライブ回路４０（DRV-CCT）を介してインバータ制御装置に接続されており、それぞれ個別にスイッチング制御される。ドライブ回路４０は、各スイッチング素子に対する駆動信号（スイッチング制御信号）の駆動能力（例えば電圧振幅や出力電流など、後段の回路を動作させる能力）をそれぞれ高めて中継する。

尚、図５に示す例とは異なり、直流電源６の正負極間の電圧が、コンバータ等によって昇圧されて、インバータ回路３０の直流側に印加される構成とすることもできる。つまり、直流リンク電圧は、コンバータ等による昇圧後の電圧となる。正極Ｐ及び負極Ｎは、直流リンク電圧の正極及び負極を示すものであり、この場合、直流電源６は、コンバータを含む構成となり、正極Ｐ及び負極Ｎはコンバータを介したインバータ回路３０の側の直流電圧に対応する。

上述したように、スイッチング素子ユニット１００は、スイッチング素子組３と、第１導電体１と、第２導電体２と、出力用導電体５とを備えている（図２参照）。スイッチング素子ユニット１００は、図１に示すように、さらに樹脂等のモールド材料によるモールド部９を備えて構成されると好適である。この場合、スイッチング素子組３は、モールド部９に内包され、モールド部９によりスイッチング素子が環境変化（汚れや機械的負荷）から保護される。また、スイッチング素子及び導電体がモールド部９により保持されることにより、スイッチング素子と導電体との接合箇所も機械的負荷などの環境変化から保護され、スイッチング素子ユニット１００の信頼性を向上させることができる。

図２から図４に示すように、それぞれのスイッチング素子組３において、上段側スイッチング素子３１と下段側スイッチング素子３２とは、第１方向Ｘに並んで配置されている。また、図３及び図４に示すように、出力用導電体５は、第１接合部５１と、第２接合部５２と、接続部５３とを有している。第１接合部５１は、上段側スイッチング素子３１における第１導電体１に接する面とは反対側の面に接する部分である。第２接合部５２は、下段側スイッチング素子３２における第２導電体２に接する面とは反対側の面に接する部分である。接続部５３は、第１接合部５１と第２接合部５２とを接続する部分である。第１接合部５１と、第２接合部５２と、接続部５３とは、第１方向Ｘに沿って配置されている。本実施形態では、第１接合部５１と、接続部５３と、第２接合部５２とは、第１方向第１側Ｘ１から第１方向第２側Ｘ２に向かって記載の順に並んで配置されている。

本実施形態では、スイッチング素子ユニット１００は、スイッチング素子組３を複数（ここでは３つ）備えると共に、複数のスイッチング素子組３のそれぞれに対応するように複数の出力用導電体５を備えている。複数の上段側スイッチング素子３１は、第１方向Ｘに交差する第２方向Ｙに並んで配置され、複数の下段側スイッチング素子３２も、第２方向Ｙに並んで配置されている。それぞれのスイッチング素子組３の上段側スイッチング素子３１と下段側スイッチング素子３２とを接続する複数の出力用導電体５も、複数のスイッチング素子組３の配置に対応して、第２方向Ｙに並んで配置されている。例えば、３相交流の回転電機８のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に応じて、第２方向第１側Ｙ１から第２方向第２側Ｙ２に向かってＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順に、スイッチング素子組３及び出力用導電体５が配置されている。また、複数の上段側スイッチング素子３１を接続する第１導電体１、及び複数の下段側スイッチング素子３２を接続する第２導電体２のそれぞれは、第２方向Ｙに沿って配置されている。

図２から図４に示すように、上段側スイッチング素子３１及び下段側スイッチング素子３２は、フリーホイールダイオード３３を内蔵したチップ型素子である。このチップ型素子は、矩形平板状に形成されている。下段側スイッチング素子３２は、エミッタ又はソースが第２導電体２に接続されるように、半田や銀ペースト（金属ペースト）などの接合材料により第２導電体２上に実装されている。下段側スイッチング素子３２のコレクタ又はドレインは、同様に接合材料を用いて出力用導電体５の第２接合部５２に接続される。第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに直交する第３方向Ｚに見て、第２導電体２と下段側スイッチング素子３２と出力用導電体５の第２接合部５２とは少なくとも一部が重複するように配置されている。具体的には、第３方向第１側Ｚ１から第３方向第２側Ｚ２に向かって、第２導電体２と、下段側スイッチング素子３２と、出力用導電体５の第２接合部５２とは、記載の順に並んで配置されている。

上段側スイッチング素子３１は、エミッタ又はソースが出力用導電体５に接続されるように、接合材料により出力用導電体５の第１接合部５１上に実装されている。下段側スイッチング素子３２のコレクタ又はドレインは、同様に接合材料を用いて第１導電体１に接続される。第３方向Ｚに見て、出力用導電体５の第１接合部５１と第１導電体１と上段側スイッチング素子３１とは少なくとも一部が重複するように配置されている。具体的には、第３方向第１側Ｚ１から第３方向第２側Ｚ２に向かって、出力用導電体５の第１接合部５１と、上段側スイッチング素子３１と、第１導電体１とは、記載の順に並んで配置されている。

換言すれば、下段側スイッチング素子３２は、第２導電体２と出力用導電体５の第２接合部５２との間に、半田や銀ペースト（金属ペースト）などの接合材料を介して配置され、上段側スイッチング素子３１は、出力用導電体５の第１接合部５１と第１導電体１との間に、接合材料を介して配置されている。

ここで、第２導電体２と出力用導電体５の第２接合部５２との間の距離に柔軟性がない場合、それぞれの導電体の第３方向Ｚにおける厚みのばらつき、チップ型素子としての下段側スイッチング素子３２の実装状態における第３方向Ｚにおける厚みのばらつき、接合材料の第３方向Ｚにおけるばらつきによっては、第２導電体２と出力用導電体５の第２接合部５２との間に、適切な接合強度を有して下段側スイッチング素子３２が配置されず、電気的接続が不充分となる場合がある。特に、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴやＳｉＣ−ＳＩＴは、耐熱性に優れており、より融点の高い接合材料（例えば銀ペースト等）を用いて接合される場合がある。このような融点の高い接合材料は、相対的に融点の低い半田等に比べて接合箇所の厚みが薄くなる傾向がある。このため、接合材料によって第２導電体２と第２接合部５２との間の距離のばらつきを吸収することが困難となる場合がある。

上述したように、第３方向第１側Ｚ１から第３方向第２側Ｚ２に向かって、第２導電体２と、下段側スイッチング素子３２と、出力用導電体５の第２接合部５２とが、記載の順に並んで配置されている。また、図４を参照して後述するように、出力用導電体５の第１接合部５１における上段側スイッチング素子３１に接する面（第１接合部第１面５１ａ）とは反対側の面（第１接合部第２面５１ｂ）と、第２導電体２の下段側スイッチング素子３２に接する面（第２導電体第１面２ａ）とは反対側の面（第２導電体第２面２ｂ）とは、共通の基準面ＳＲに接するように配置されている。第３方向Ｚにおいて、第２接合部５２は接続部５３を介して第１接合部５１と離間している。従って、第２導電体２と第２接合部５２との間の距離は、接続部５３の第３方向Ｚに沿った長さによって定まる。

同様に、出力用導電体５の第１接合部５１と第１導電体１との間の距離に柔軟性がない場合、それぞれの導電体の第３方向Ｚにおける厚みのばらつき、チップ型素子としての上段側スイッチング素子３１の実装状態における第３方向Ｚにおける厚みのばらつき、接合材料の第３方向Ｚにおけるばらつきによっては、出力用導電体５の第１接合部５１と第１導電体１との間に、適切な接合強度を有して上段側スイッチング素子３１が配置されず、電気的接続が不充分となる場合がある。但し、本実施形態では、第３方向第１側Ｚ１から第３方向第２側Ｚ２に向かって、出力用導電体５の第１接合部５１と、上段側スイッチング素子３１と、第１導電体１とが記載の順に並んで配置されており、第１接合部５１に対する第３方向Ｚに沿った第１導電体１の位置は比較的柔軟である。

一方、上述したように、第２導電体２と第２接合部５２との間の距離は、接続部５３の第３方向Ｚに沿った長さによって定まるから、第２導電体２と第２接合部５２との間の距離は、第１接合部５１と第１導電体１との間の距離に比べて柔軟性が低い。従って、下段側スイッチング素子３２の電気的接続が不充分となる可能性は、上段側スイッチング素子３１の電気的接続が不充分となる可能性に比べて高くなる。

このため、本実施形態では、上述したようなばらつきが生じても、下段側スイッチング素子３２の電気的接続が不充分となることを抑制できるように、接続部５３の第３方向Ｚに沿った長さが柔軟性を有するように、出力用導電体５が形成されている。つまり、出力用導電体５は、第１接合部５１及び第２接合部５２が板状部材で構成され、接続部５３が可撓性を有する導電性部材で構成されている。第１接合部５１及び第２接合部５２と、接続部５３とは、別体として形成された後に接合されても良いが、本実施形態では、接続部５３は、第１接合部５１及び第２接合部５２と同じ材質で、第１接合部５１及び第２接合部５２と一体的に形成されている。このように、出力用導電体５が一体的に形成されると、出力用導電体５を比較的高い生産性を有して生産することができる。また、接続部５３が、第１接合部５１及び第２接合部５２と同じ材質で形成されることにより、可撓性を有する接続部５３を設けても、出力用導電体５の電気的特性を損なうことが抑制される。尚、出力用導電体５は、一体成型やプレス加工による打ち抜き、切削等によって一体的に生産することができる。

接続部５３が可撓性を有する場合、第２導電体２と出力用導電体５の第２接合部５２との間の距離を伸縮するように、接続部５３を変形させることができる。さらに、上述したように、モールド部９が形成されると、変形した接続部５３をその状態で維持し易くなる。

本実施形態では、接続部５３は、第１接合部５１及び第２接合部５２よりも板厚が薄い薄板状の導体で形成されている。つまり、図４に示すように、第１接合部５１の板厚（第１板厚Ｔ１）及び第２接合部５２の板厚（第２板厚Ｔ２）に比べて、接続部５３の板厚（第３板厚Ｔ３）が薄くなるように、接続部５３が形成されている。尚、スイッチング素子組３が接合される第１接合部５１及び第２接合部５２は、スイッチング素子に生じた熱を放熱させるためのヒートシンクとしての機能も有する。このため、導電性よりも熱伝導性を考慮した板厚を有するように形成されている。接続部５３については、ヒートシンクの機能を持たせても良いが、少なくとも導電性を確保すれば良いので、第１板厚Ｔ１及び第２板厚Ｔ２よりも薄い第３板厚Ｔ３で形成することができる。このように接続部５３が導電性を確保すれば良い点については、図６から図１２を参照して後述する他の形態の接続部５３についても同様である。

本実施形態では、図４に示すように、出力用導電体５の第１接合部５１における上段側スイッチング素子３１に接する面（第１接合部第１面５１ａ）とは反対側の面（第１接合部第２面５１ｂ）と、第２導電体２の下段側スイッチング素子３２に接する面（第２導電体第１面２ａ）とは反対側の面（第２導電体第２面２ｂ）とは、第２平面Ｓ２（基準面ＳＲ）に位置する。第２平面Ｓ２（基準面ＳＲ）には、例えば冷媒が循環する冷却部材２００も配置されている。第１接合部第２面５１ｂと第２導電体第２面２ｂとが、基準面ＳＲに配置されることによって、冷却部材２００によって適切にスイッチング素子ユニット１００を冷却することができる。

上述したように、接続部５３が、第１接合部５１及び第２接合部５２よりも板厚が薄い薄板状の導体で形成されることにより、接続部５３は可撓性を有することができる。このため、第２接合部５２及び第２導電体２の厚みのばらつき、下段側スイッチング素子３２の厚みのばらつきにより、第２導電体２と第２接合部５２との間の距離が長くなったり、下段側スイッチング素子３２と導電体（５２，２）との間の接合材料の厚みが薄かったりしても、適切な接合強度を有して下段側スイッチング素子３２が配置され、電気的接続を確保することができる。そして、第１接合部第２面５１ｂと第２導電体第２面２ｂとが、基準面ＳＲに接するように配置されることによって、冷却性が良好に確保される。

尚、本実施形態では、図４に示すように、第１接合部第２面５１ｂと第２導電体第２面２ｂとが、基準面ＳＲに配置される形態を例示しているが、出力用導電体５の第２接合部５２における下段側スイッチング素子３２に接する面（第２接合部第１面５２ａ）とは反対側の面（第２接合部第２面５２ｂ）と、第１導電体１の上段側スイッチング素子３１に接する面（第１導電体第１面１ａ）とは反対側の面（第１導電体第２面１ｂ）とが、共に第１平面Ｓ１に配置され、当該第１平面Ｓ１が基準面ＳＲであってもよい。当然ながら、第１平面Ｓ１に冷却部材２００が配置されてもよい。

即ち、出力用導電体５の第１接合部５１における上段側スイッチング素子３１に接する面（第１接合部第１面５１ａ）とは反対側の面（第１接合部第２面５１ｂ）と、第２導電体２の下段側スイッチング素子３２に接する面（第２導電体第１面２ａ）とは反対側の面（第２導電体第２面２ｂ）との組、及び、出力用導電体５の第２接合部５２における下段側スイッチング素子３２に接する面（第２接合部第１面５２ａ）とは反対側の面（第２接合部第２面５２ｂ）と、第１導電体１の上段側スイッチング素子３１に接する面（第１導電体第１面１ａ）とは反対側の面（第１導電体第２面１ｂ）との組、の少なくとも一方の組が、共通の基準面ＳＲに接するように配置されていると好適である。

上記においては、出力用導電体５が階段状に形成される形態、つまり、接続部５３が第３方向Ｚに沿って真っ直ぐに形成される形態を例示した。しかし、接続部５３は、図６に示すように、第１方向Ｘに対して傾斜するように形成されて、第１方向Ｘにおいて第２接合部５２の側を向く第１接合部５１の第１端面５１ｔと、第１方向Ｘにおいて第１接合部５１の側を向く第２接合部５２の第２端面５２ｔとを接続する形態であってもよい。尚、図２から図４に例示した形態においても、図４に示すように、仮想的な第１端面５１ｔ及び第２端面５２ｔを設定することができる。従って、図２から図４に例示した形態の接続部５３も、第１端面５１ｔと第２端面５２ｔとを接続しているということができる。

また、接続部５３が第３方向Ｚに沿って真っ直ぐに形成される場合においても、図７に例示するように第１端面５１ｔと第２端面５２ｔとを接続するような薄板状の導体によって接続部５３が形成されてもよい。

また、図７に示すような薄板状ではなく、図８に示すように、第１端面５１ｔと第２端面５２ｔとを接続するようにメッシュ状に形成された導体によって接続部５３が形成されてもよい。接続部５３がメッシュ状に形成されることにより、薄板状の接続部５３よりも可撓性を高くすることができる。

また、接続部５３は、図９に示すように、第１端面５１ｔと第２端面５２ｔとを接続するように並列配置された複数本の導体線によって形成されてもよい。この場合も、複数本の導体線によって形成された接続部５３は、薄板状の接続部５３よりも可撓性を高くすることができる。

また、接続部５３は、第１端面５１ｔと第２端面５２ｔとを接続する形態に限らず、図１０に示すように、第１接合部第１面５１ａと第２接合部第２面５２ｂとを接続するボンディングワイヤー等によって形成されてもよい。

また、図９には、複数本の導体線が１列に並列配置された形態の接続部５３を例示したが、導体線は、図１１に示すように、複数列（ここでは２列）に並列配置された形態であってもよい。また、接続部５３がボンディングワイヤーによって形成される場合においても、図１０に例示したように、１列に並列配置された形態ではなく、図１２に示すように、複数列（ここでは２列）に並列配置された形態であってもよい。

〔その他の実施形態〕
以下、その他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記においては、図１から図５を参照して、スイッチング素子ユニット１００が、スイッチング素子組３を複数備え、複数のスイッチング素子組３のそれぞれに対応するように複数の出力用導電体５を備える形態を例示して説明した。しかし、スイッチング素子ユニット１００は、１つのスイッチング素子組３と、１つの出力用導電体５とを備える形態であってもよい。

（２）上記においては、交流機器として回転電機８を例示して説明した。しかし、交流機器は、変圧器や照明機器等であってもよい。

〔実施形態の概要〕
以下、上記において説明したスイッチング素子ユニット（１００）の概要について簡単に説明する。

１つの態様として、スイッチング素子ユニット（１００）は、インバータ回路（３０）を構成するためのスイッチング素子組（３）と、直流電源（６）の正極（Ｐ）及び負極（Ｎ）の一方に接続される第１導電体（１）と、前記直流電源（６）の正極（Ｐ）及び負極（Ｎ）の他方に接続される第２導電体（２）と、交流機器（８）に接続される出力用導電体（５）と、を備え、前記スイッチング素子組（３）は、前記第１導電体（１）及び前記出力用導電体（５）に接続される第１スイッチング素子（３１）と、前記第２導電体（２）及び前記出力用導電体（５）に接続される第２スイッチング素子（３２）と、を含み、前記第１スイッチング素子（３１）と前記第２スイッチング素子（３２）とは、第１方向（Ｘ）に並んで配置され、前記出力用導電体（５）は、前記第１スイッチング素子（３１）における前記第１導電体（１）に接する面とは反対側の面に接する第１接合部（５１）と、前記第２スイッチング素子（３２）における前記第２導電体（２）に接する面とは反対側の面に接する第２接合部（５２）と、前記第１接合部（５１）と前記第２接合部（５２）とを接続する接続部（５３）とを有して、前記第１方向（Ｘ）に沿って配置され、前記第１接合部（５１）及び前記第２接合部（５２）は、板状部材で構成され、前記接続部（５３）は、可撓性を有する導電性部材で構成されている。

第１スイッチング素子（３１）は、第１導電体（１）と、出力用導電体（５）の第１接合部（５１）との間に配置され、第２スイッチング素子（３２）は、第２導電体（２）と、出力用導電体（５）の第２接合部（５２）との間に配置される。第１接合部（５１）と第２接合部（５２）との間には接続部（５３）が位置しているので、第１導電体（１）と第１接合部（５１）との間の距離、及び、第２導電体（２）と第２接合部（５２）との間の距離は、接続部（５３）の長さに依存する。これらの距離が固定的であると、導電体（第１導電体（１）、第２導電体（２）、及び出力用導電体（５））の寸法のばらつき、スイッチング素子（第１スイッチング素子（３１）及び第２スイッチング素子（３２））の寸法のばらつき、導電体とスイッチング素子とを接合する接合材料の量（厚み）のばらつきなどによって、導電体とスイッチング素子とが充分に接合されず、スイッチング素子ユニット（１００）の信頼性が低下する場合がある。しかし、本構成によれば、接続部（５３）が可撓性を有する導電性部材によって構成されるので、接続部（５３）の変形によって、第１導電体（１）と第１接合部（５１）との間の距離、及び、第２導電体（２）と第２接合部（５２）との間の距離の少なくとも一方の距離を変動させることができる。従って、上述したようなばらつきがある場合でも、導電体とスイッチング素子とを適切に接合することができる。つまり、本構成によれば、スイッチング素子ユニット（１００）の各部の寸法のばらつきが大きい場合であっても適切にスイッチング素子と導電体とを接合することができる。

ここで、前記出力用導電体（５）の前記第１接合部（５１）における前記第１スイッチング素子（３１）に接する面（５１ａ）とは反対側の面（５１ｂ）と前記第２導電体（２）の前記第２スイッチング素子（３２）に接する面（２ａ）とは反対側の面（２ｂ）との組、及び、前記出力用導電体（５）の前記第２接合部（５２）における前記第２スイッチング素子（３２）に接する面（５２ａ）とは反対側の面（５２ｂ）と前記第１導電体（１）の前記第１スイッチング素子（３１）に接する面（１ａ）とは反対側の面（１ｂ）との組、の少なくとも一方が、共通の基準面（ＳＲ）に接するように配置されていると好適である。

この構成では、スイッチング素子ユニット（１００）の各部材の基準面（ＳＲ）に直交する方向の位置が基準面（ＳＲ）によって規制されるため、スイッチング素子ユニットの各部の寸法のばらつきを出力用導電体（５）の接続部（５３）の変形により吸収する必要性が高い。よって、上記のような出力用導電体（５）を備えた構成が特に適している。また、基準面（ＳＲ）に例えば冷却装置（９０）等を配置することにより、第１スイッチング素子（３１）の熱を第１接合部（５１）又は第１導電体（１）を介して冷却装置（９０）へ伝達させ、第２スイッチング素子（３２）の熱を第２接合部（５２）又は第２導電体（２）を介して冷却装置（９０）へ伝達させて、両スイッチング素子を適切に冷却することができる。

また、前記接続部（５３）は、前記第１接合部（５１）及び前記第２接合部（５２）と同じ材質で、前記第１接合部（５１）及び前記第２接合部（５２）と一体的に形成されていると好適である。

出力用導電体５が一体的に形成されると、出力用導電体５を比較的高い生産性を有して生産することができる。また、接合部（５２）が、第１接合部（５１）及び第２接合部（５２）と同じ材質で形成されることにより、可撓性を有する接続部（５３）を設けても、出力用導電体（５）の電気的特性を損なうことが抑制される。

また、前記接続部（５３）は、前記第１方向（Ｘ）において前記第２接合部（５２）の側を向く前記第１接合部（５１）の第１端面（５１ｔ）と、前記第１方向（Ｘ）において前記第１接合部（５１）の側を向く前記第２接合部（５２）の第２端面（５２ｔ）とを接続していると好適である。

この構成によれば、出力用導電体（５）の第１接合部（５１）における第１スイッチング素子（３１）に接する面（５１ａ）とは反対側の面（５１ｂ）、出力用導電体（５）の第２接合部（５２）における第２スイッチング素子（３２）に接する面（５２ａ）とは反対側の面（５２ｂ）に接続部（５３）が配置されることがなく、第１接合部（５１）、第１スイッチング素子（３１）、第１導電体（１）が並ぶ方向（Ｚ）、及び、第２接合部（５２）、第２スイッチング素子（３２）、第２導電体（２）が並ぶ方向（Ｚ）において、スイッチング素子ユニット（１００）の寸法が大きくなることが抑制される。また、第１接合部（５１）における第１スイッチング素子（３１）に接する面（５１ａ）とは反対側の面（５１ｂ）、第２接合部（５２）における第２スイッチング素子（３２）に接する面（５２ａ）とは反対側の面（５２ｂ）に突起を生じさせることがないので、これらの面（５１ｂ，５２ｂ）を例えば冷却部材（９０）等に適切に接触させて、スイッチング素子を冷却し易くなる。また、出力用導電体（５）の第１接合部（５１）における第１スイッチング素子（３１）に接する面（５１ａ）、出力用導電体（５）の第２接合部（５２）における第２スイッチング素子（３２）に接する面（５２ａ）にも、接続部（５３）が配置されることがない。従って、第１スイッチング素子（３１）と第１接合部（５１）とを接合する際、及び第２スイッチング素子（３２）と第２接合部（５２）とを接合する際にも、接続部（５３）が妨げにならないようにでき、スイッチング素子ユニット（１００）の寸法が大きくなることが抑制される。

前記接続部（５３）は、前記第１接合部（５１）及び前記第２接合部（５２）よりも板厚が薄い薄板状の導体、メッシュ状に形成された導体、及び、並列配置された複数本の導体線、の少なくとも一つを備えている。

接続部５３が薄板状の導体を備えていることにより、可撓性を有した接続部５３を適切に形成することができる。また、接続部５３がメッシュ状に形成された導体を備えていることにより、薄板状の導体よりもさらに可撓性を有した接続部５３を適切に形成することができる。同様に、接続部５３が並列配置された複数本の導体線を備えていることにより、薄板状の導体よりもさらに可撓性を有した接続部５３を適切に形成することができる。

また、スイッチング素子ユニット（１００）は、前記スイッチング素子組（３）を複数備えると共に、複数の前記スイッチング素子組（３）のそれぞれに対応するように複数の前記出力用導電体（５）を備え、複数の前記第１スイッチング素子（３１）が、前記第１方向（Ｘ）に交差する第２方向（Ｙ）に並んで配置され、複数の前記第２スイッチング素子（３２）が、前記第２方向（Ｙ）に並んで配置され、複数の前記出力用導電体（５）が、複数の前記スイッチング素子組（３）の配置に対応して、前記第２方向（Ｙ）に並んで配置され、 前記第１導電体（１）及び前記第２導電体（２）のそれぞれが前記第２方向（Ｙ）に沿って配置されていると好適である。

交流機器（８）は、単相の交流に限らず、複数相の交流によって駆動される場合がある。本構成によれば、複数相の交流によって駆動される交流機器（８）に接続されるスイッチング素子ユニット（１００）においても、適切に導電体とスイッチング素子とを接合することができる。

１ ：第１導電体
１ａ ：第１導電体第１面（第１導電体の第１スイッチング素子に接する面）
１ｂ ：第１導電体第２面（第１スイッチング素子に接する面とは反対側の面）
２ ：第２導電体
２ａ ：第２導電体第１面（第２導電体の第２スイッチング素子に接する面）
２ｂ ：第２導電体第２面（第２スイッチング素子に接する面とは反対側の面）
３ ：スイッチング素子組
５ ：出力用導電体
６ ：直流電源
８ ：回転電機（交流機器）
３０ ：インバータ回路
３１ ：上段側スイッチング素子（第１スイッチング素子）
３２ ：下段側スイッチング素子（第２スイッチング素子）
５１ ：第１接合部
５１ａ ：第１接合部第１面（第１接合部における第１スイッチング素子に接する面）
５１ｂ ：第１接合部第２面（第１スイッチング素子に接する面とは反対側の面）
５１ｔ ：第１端面
５２ ：第２接合部
５２ａ ：第２接合部第１面（第２接合部における第２スイッチング素子に接する面）
５２ｂ ：第２接合部第２面（第２スイッチング素子に接する面とは反対側の面）
５２ｔ ：第２端面
５３ ：接続部
１００ ：スイッチング素子ユニット
Ｎ ：負極
Ｐ ：正極
ＳＲ ：基準面
Ｔ１ ：第１板厚（第１接合部の板厚）
Ｔ２ ：第２板厚（第２接合部の板厚）
Ｔ３ ：第３板厚（接続部の板厚）
Ｘ ：第１方向
Ｙ ：第２方向

Claims (6)

1. インバータ回路を構成するためのスイッチング素子組と、直流電源の正極及び負極の一方に接続される第１導電体と、前記直流電源の正極及び負極の他方に接続される第２導電体と、交流機器に接続される出力用導電体と、を備えたスイッチング素子ユニットであって、
   前記スイッチング素子組は、前記第１導電体及び前記出力用導電体に接続される第１スイッチング素子と、前記第２導電体及び前記出力用導電体に接続される第２スイッチング素子と、を含み、
   前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とは、第１方向に並んで配置され、
   前記出力用導電体は、前記第１スイッチング素子における前記第１導電体に接する面とは反対側の面に接する第１接合部と、前記第２スイッチング素子における前記第２導電体に接する面とは反対側の面に接する第２接合部と、前記第１接合部と前記第２接合部とを接続する接続部とを有して、前記第１方向に沿って配置され、
   前記第１接合部及び前記第２接合部は、板状部材で構成され、
   前記接続部は、可撓性を有する導電性部材で構成されている、スイッチング素子ユニット。
2. 前記出力用導電体の前記第１接合部における前記第１スイッチング素子に接する面とは反対側の面と前記第２導電体の前記第２スイッチング素子に接する面との組、及び、前記出力用導電体の前記第２接合部おける前記第２スイッチング素子に接する面とは反対側の面と前記第１導電体の前記第１スイッチング素子に接する面とは反対側の面との組、の少なくとも一方が、共通の基準面に接するように配置されている、請求項１に記載のスイッチング素子ユニット。
3. 前記接続部は、前記第１接合部及び前記第２接合部と同じ材質で、前記第１接合部及び前記第２接合部と一体的に形成されている、請求項１又は２に記載のスイッチング素子ユニット。
4. 前記接続部は、前記第１方向において前記第２接合部の側を向く前記第１接合部の第１端面と、前記第１方向において前記第１接合部の側を向く前記第２接合部の第２端面とを接続している、請求項１から３の何れか一項に記載のスイッチング素子ユニット。
5. 前記接続部は、前記第１接合部及び前記第２接合部よりも板厚が薄い薄板状の導体、メッシュ状に形成された導体、及び、並列配置された複数本の導体線、の少なくとも一つを備えている、請求項１から４の何れか一項に記載のスイッチング素子ユニット。
6. 前記スイッチング素子組を複数備えると共に、複数の前記スイッチング素子組のそれぞれに対応するように複数の前記出力用導電体を備え、
   複数の前記第１スイッチング素子が、前記第１方向に交差する第２方向に並んで配置され、
   複数の前記第２スイッチング素子が、前記第２方向に並んで配置され、
   複数の前記出力用導電体が、複数の前記スイッチング素子組の配置に対応して、前記第２方向に並んで配置され、
   前記第１導電体及び前記第２導電体のそれぞれが前記第２方向に沿って配置されている、請求項１から５の何れか一項に記載のスイッチング素子ユニット。

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