コネクタユニット
【課題】
小型化と電気的及び熱的な接続信頼性の向上とをともに実現することができる、コネクタユニットを提供することを目的とする。
【解決手段】
回転電機に接続可能なコネクタユニットであって、コネクタユニットには、外方に延びる直流電源用端子と、回転電機のハウジングの内部空間側に延びる三相交流電源用端子と、直流−三相交流の変換を行う電力変換部が設けられている。このコネクタユニット内に設けられた電力変換部は半導体チップと配線部材との間に半導体チップの熱膨張率と配線部材の熱膨張率の中間の値である熱膨張係数を有する熱応力緩和導電部材を備えている。また、このコネクタユニット内に設けられた電力変換部は配線部材とヒートシンクとの間に配線部材の熱膨張係数とヒートシンク熱膨張係数の中間の値である熱膨張係数を有する熱応力緩和伝熱部材とを備えている。
小型化と電気的及び熱的な接続信頼性の向上とをともに実現することができる、コネクタユニットを提供することを目的とする。
【解決手段】
回転電機に接続可能なコネクタユニットであって、コネクタユニットには、外方に延びる直流電源用端子と、回転電機のハウジングの内部空間側に延びる三相交流電源用端子と、直流−三相交流の変換を行う電力変換部が設けられている。このコネクタユニット内に設けられた電力変換部は半導体チップと配線部材との間に半導体チップの熱膨張率と配線部材の熱膨張率の中間の値である熱膨張係数を有する熱応力緩和導電部材を備えている。また、このコネクタユニット内に設けられた電力変換部は配線部材とヒートシンクとの間に配線部材の熱膨張係数とヒートシンク熱膨張係数の中間の値である熱膨張係数を有する熱応力緩和伝熱部材とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用回転電機と電力を供給するケーブルとを接続するコネクタユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料の高騰や、地球温暖化防止のためのＣＯ２排出量の規制などを背景に、電気自動車やハイブリッド自動車（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）が注目を集めている。まず、ＨＥＶ駆動に用いられるモータおよび電力変換部について説明する。図２０は、従来のＨＥＶの電気系統の例を示すブロック回路図である。同図に示すように、従来のＨＥＶの車体５００内には、エンジン５０１と、エンジン用ラジエータ５０２と、車両駆動用のモータ５０３と、モータ５０３を駆動するための三相交流電源を生成する電源生成部５１０とが設けられている。電源生成部５１０には、モータ５０３の駆動用三相交流電源を供給するインバータ５０５と、インバータ５０５に直流電源を供給するバッテリ５０６と、直流電源の電圧を変換するためのコンバータ５０７とがまとめられて配置されている。
【０００３】
図２０に示す電源生成部５１０において、バッテリ５０６に蓄えられた電力がコンバータ５０７で所望の電圧に変換され、インバータ５０５に直流電源が供給される。インバータ５０５は、ＩＧＢＴなどのパワーデバイスを内蔵した電力変換部の一部によって構成され、このインバータ５０５において直流電源から三相交流電源が生成される。このように、電源生成部５１０で生成された三相交流電源は、三相交流電源線５０８を経てコネクタ５１１によってモータ５０８に接続され送られる。そして、三相交流電源によってモータ５０３が回転され、エンジン５０１を駆動することになる。コンバータ５０７，インバータ５０５，バッテリ５０６は、個別のケースに収納されて、外部配線によって電気的に接続されている。たとえば、特許文献１には、パワー制御ユニットと、モータとが隔離して配置された構造が開示されている。この文献の構造では、バッテリ５０６が、電源生成部５１０とは独立して配置されている。
上記のように、モータを搭載する自動車では、電気配線が多く用いられる。電気配線は、通常、組み配線と呼ばれるワイヤーハーネスによってなされるが、原料に用いられる銅の比重が高く、この製造コストが増大する傾向にあり、これを低減することが求められている。
【０００４】
他の電力変換部の配置構造例として、装置の小型化を目指してモータと一体化した車両用エアコンの冷凍サイクル装置のインバータ一体型電動コンプレッサが開示されている（特許文献２）。制御回路、インバータ回路を含む電力変換部が、収納箱に収納され、収納箱ごとモータハウジングに外付けされる。樹脂モールドされたパワー半導体デバイスは、絶縁シートを介してモータハウジング外周の台座面に直に固定される。この収納箱内には、エバポレータから排出される低圧冷媒ガスが導入され、電力変換部を含めた収納箱内が冷却される。また、バッテリから直流電源が直流電源線により送付され、コネクタによって電力変換部の端子に接続されている。これによって、小型化が可能な車両用インバータ一体型モータを得ることができる。
【特許文献１】特開２００６−７４９３１号公報
【特許文献２】特開２００３−３２４９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、制御部を含めて電機モータと一体化する方式（特許文献２）では、制御部及び電力変換部と一体化された電機モータの全体が所定サイズを超え、車両等への搭載に支障をきたし、空間利用効率がかえって低下する場合を多く生じる。
さらに、電力変換部の大容量化、小型化、処理の高速化などに伴い、半導体デバイスから発生する熱量も大きくなり、放熱経路の各部材の熱膨張係数の相違に起因して、放熱経路内に大きな熱応力が生じる問題が深刻化している。熱応力は、放熱経路内に反りや剥離を生じ、放熱経路を遮断することになる。
このように、電力変換部を電機モータに一体化し小型化が実現できても、熱応力の低減が実現できなければ電力変換部内の電気的及び熱的接続信頼性が低下し、電気容量の小さいシステムでしか利用できないことになる。
従って上述の配線コストを含めて、モータ搭載の自動車の製造コストを抑えつつ、車両等への搭載性と熱応力の低減は重要である。
【０００６】
本発明は、製造コストを抑えつつ、小型化と、電気的及び熱的な接続信頼性の向上とを実現することができる、電力変換部を備えたコネクタユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のコネクタユニットは、直流電源用端子と、三相交流電源用端子と、直流電力と交流電力との電力変換を行うための電力変換部とを備え、回転電機のハウジングに連結可能なコネクタユニットであって、前記電力変換部は、半導体チップと、前記半導体チップに熱応力緩和導電部材を介して接続された配線部材とを備え、前記熱応力緩和導電部材の熱膨張係数は、前記半導体チップの熱膨張係数と前記配線部材の熱膨張係数の中間の値にある熱応力緩和導電部材を設けたものである。
【０００８】
電力変換部内に、半導体チップの熱膨張係数と配線部材の熱膨張係数の中間の値にある熱膨張係数を有する熱応力緩和導電部材が介在しているので、半導体チップと配線部材の熱膨張差が小さくなり、この熱膨張差に起因する熱応力が緩和され、反りや剥離を防止することができる。特に、電力変換部がコネクタユニット内に組み込まれるため、モータやエンジンの熱的影響を受けてより高温になりやすいが、このような状況下であっても、熱応力の緩和により、接合部の信頼性の高いコネクタユニットを提供することができる。なお、ここでいう回転電機とはモータ及び発電機の両方を意味する。
【０００９】
前記半導体チップを主に構成する材料（構成する材料のうち熱膨張係数に支配的な材料をいう）を第１の材料、前記配線部材を主に構成する材料（構成する材料のうち熱膨張係数に支配的な材料をいう）を第２の材料、とした場合に、前記熱応力緩和導電部材を主に構成する材料は、第１の材料又は第２の材料であることが好ましい。これにより、熱応力緩和導電部材の熱膨張係数を半導体チップの熱膨張係数と配線部材の熱膨張係数の中間の値に近づけることが容易となる。なお、半導体チップ及び配線部材は、主に構成する材料（熱膨張係数に支配的な材料をいう）以外にも、他の材料が含まれていてもよい。また、ここでいう支配的な材料とは、材料そのものの熱膨張係数を決定する上で最も影響度の大きい材料をいう。
【００１０】
この場合、前記熱応力緩和導電部材を主に構成する材料の含有量は、前記熱応力緩和導電部材全体の３０〜８０体積％であることが好ましい。これにより、熱応力緩和導電部材の導電性を損なわない範囲で、熱膨張係数を調整することができる。
【００１１】
前記熱応力緩和導電部材は、前記半導体チップに面する側である第１領域と前記配線部材に面する側である第２領域で異なる熱膨張係数を有し、第１領域の熱膨張係数は前記半導体チップの熱膨張係数と第２領域の熱膨張係数の中間の値であることにより、熱膨張による伸縮が緩和されるので、半導体チップと配線部材との間の熱膨張差に起因する熱応力を緩和させることができる。すなわち、熱応力緩和導電部材内で厚み方向に熱膨張係数差を傾斜させることで（段階的、直線的、曲線的、その他いずれであってもよい）、さらに熱応力を緩和できることになる。
【００１２】
前記熱応力緩和導電部材を主に構成する材料以外の材料は、Ｓｉ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ｗ、Ｍｏ又はＦｅ３２Ｎｉ５Ｃｏ（インバー合金）からなる群より選ばれた少なくとも１種の材料によって構成されていることが好ましい。導電性を有しつつ、熱膨張係数を半導体チップと配線部材の熱膨張係数の間の値となるように調整することができるからである。これにより、半導体チップと配線部材の熱膨張係数差に起因する熱応力をより緩和することができ、接合信頼性を高めることができる。
【００１３】
前記熱応力緩和導電部材は前記第１の材料と前記第２の材料とから構成されていることにより、熱膨張係数をコントロールしやすくなり、半導体チップと配線部材の熱膨張係数差に起因する熱応力をさらに緩和することができ、接合信頼性を高めることができる。
【００１４】
前記熱応力緩和導電部材は、前記第１領域と前記第２領域で異なる熱膨張係数を有し、前記第１領域の熱膨張係数は前記半導体チップの熱膨張係数と前記第２領域の熱膨張係数の中間の値であることにより、半導体チップと配線部材との熱膨張係数差に起因する熱応力をさらに緩和することが可能になるので、接合部の信頼性がより高くなる。
【００１５】
前記熱応力緩和導電部材は溶射法によって形成されていることにより、複合材料の形成が困難な材料同士であっても、比較的低温の処理によって、容易に複合化された熱応力緩和導電部材が実現する。また、低温で形成されるので、形成される電力変換部の部材間の熱応力が低減される。従って、熱応力の低減による接合信頼性の高い電力変換部を備えたコネクタユニットが得られる。
【００１６】
さらにヒートシンクが絶縁樹脂層を介して前記配線部材に接続されていることにより、電力変換部の構造が簡素化され、部品コストが大きく低減された電力変換部を備えたコネクタユニットを提供することができる。また、前記ヒートシンクは前記コネクタユニットのケースの全部又は一部を兼ねていてもよい。
【００１７】
また、本発明のコネクタユニットは、直流電源用端子と、三相交流電源用端子と、直流電力と交流電力との電力変換を行うための電力変換部とを備え、回転電機のハウジングに連結可能なコネクタユニットであって、前記電力変換部は、半導体チップと、前記半導体チップに接続された配線部材と、前記配線部材に熱応力緩和伝熱部材を介して接続されたヒートシンクとを備え、前記熱応力緩和伝熱部材の熱膨張係数は、前記配線部材の熱膨張係数と前記ヒートシンクの熱膨張係数の中間の値である熱応力緩和伝熱部材を設けたものである。
【００１８】
電力変換部内に、配線部材の熱膨張係数とヒートシンクの熱膨張係数の中間の値にある熱膨張係数を有する熱応力緩和導電部材が介在しているので、配線部材とヒートシンクの熱膨張差が小さくなり、この熱膨張差に起因する熱応力が緩和され、反りや剥離を防止することができる。特に、電力変換部がコネクタユニット内に組み込まれるため、モータやエンジンの熱的影響を受けてより高温になりやすいが、このような状況下であっても、熱応力の緩和により、接合部の信頼性の高いコネクタユニットを提供することができる。
【００１９】
前記配線部材を主に構成する材料（構成する材料のうち熱膨張係数に支配的な材料をいう）を第３の材料、前記ヒートシンクを主に構成する材料（構成する材料のうち熱膨張係数に支配的な材料をいう）を第４の材料、とした場合に、前記熱応力緩和伝熱部材を主に構成する材料は、第３の材料又は第４の材料であることが好ましい。これにより、熱応力緩和伝熱部材の熱膨張係数を配線部材の熱膨張係数とヒートシンクの熱膨張係数の中間の値に制御することが容易となる。なお、配線部材及びヒートシンクは、主に構成する材料（熱膨張係数に支配的な材料をいう）以外にも、他の材料が含まれていてもよい。また、ここでいう支配的な材料とは、材料そのものの熱膨張係数を決定する上で最も影響度の大きい材料をいう。
【００２０】
前記熱応力緩和伝熱部材内では、前記配線部材に面する側である第１領域と前記ヒートシンクに面する側である第２領域で異なる熱膨張係数を有し、第１領域の熱膨張係数は前記配線部材の熱膨張係数と第２領域の熱膨張係数の中間の値であることにより、熱膨張による伸縮が緩和されるので、配線部材とヒートシンクとの間の熱膨張差に起因する熱応力を緩和させることができる。すなわち、熱応力緩和導電部材内で厚み方向に熱膨張係数差を傾斜させることで（段階的、直線的、曲線的いずれであってもよい）、さらに熱応力を緩和できることになる。
【００２１】
前記熱応力緩和伝熱部材は、前記第３の材料と前記第４の材料とから構成されていることにより、熱膨張係数をコントロールしやすくなり、配線部材とヒートシンクの熱膨張係数差に起因する熱応力をさらに低減することができ、接合信頼性を高めることができる。
【００２２】
前記熱応力緩和伝熱部材では、前記第１領域と前記第２領域で異なる熱膨張係数を有し、前記第１領域の熱膨張係数は前記配線部材の熱膨張係数と前記第２領域の熱膨張係数の中間の値であることにより、配線部材とヒートシンクとの熱膨張係数差に起因する熱応力をより緩和することが可能になるので、接合部の信頼性がより高くなる。
【００２３】
前記配線部材はＣｕ又はＣｕ合金で構成されており、前記ヒートシンクはＡｌ又はＡｌ合金で構成されていることが好ましい。これにより、配線部材とヒートシンクの熱膨張係数差に起因する熱応力をより低減することができ、接合信頼性を高めることができる。
【００２４】
前記熱応力緩和伝熱部材は溶射法によって形成されていることにより、複合材料の形成が困難な材料同士であっても、比較的低温の処理によって、容易に複合化された熱応力緩和伝熱部材が実現する。また、低温で形成されるので、形成される電力変換部の部材間の熱応力が低減される。従って、熱応力の低減による接合信頼性の高い電力変換部を備えたコネクタユニットが得られる。
【００２５】
さらに前記配線部材と前記熱応力緩和伝熱部材の間にさらに絶縁樹脂層を備えていることにより、電力変換部の構造が簡素化され、部品コストが大きく低減された電力変換部を備えたコネクタユニットを提供することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、電力変換部とコネクタを一体化することで、小型化と電気的及び熱的な接続信頼性の向上とをともに実現することができる、コネクタユニットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（実施の形態１）
−電気系統の構成−
図１は、実施の形態１に係るハイブリッド車の車体内部の電気系統の構成を概略的に示すブロック図である。同図においては、主として本発明に関係のある部材が表示されている。同図に示すように、ハイブリッド車の車体９内には、エンジン１と、エンジン用ラジエータ２と、エンジンに併設されたモータ３と、モータ３を駆動するための三相交流電源を生成するインバータを内蔵するコネクタユニット５と、コネクタユニット５内のインバータに直流電源を供給するバッテリ６と、直流電源の電圧を変換するためのコンバータ７とが配置されている。ここで、本実施の形態では、インバータを内蔵したコネクタユニット５が、モータ３のモータハウジングに連結されており、コネクタユニット５と、コンバータ７との間は、直流電源用配線８によって接続されている。
【００２８】
本実施の形態では、バッテリ６に蓄えられた電力がコンバータ７で所望の電圧に変換され、コネクタユニット５内のインバータに直流電源が供給される。インバータ内には、後述するように、ＩＧＢＴなどのパワーデバイスを内蔵した電力変換部が配置されていて、電力変換部で直流電源から三相交流電源が生成される。そして、三相交流電源によってモータ３が回転され、車両を駆動することになる。
【００２９】
本実施の形態では、バッテリ６及びコンバータ７は、トランクに配置され、コネクタユニット５は、エンジンルームに配置されているので、１対の直流電源用配線８を介して、コンバータ７からコネクタユニット５内のインバータに直流電源が供給される。従って電力変換部をコネクタユニットと一体化することで長い三相交流電源配線は不要となり、大電力を供給するための太い配線の使用量を低減することができ、部品コストの削減を図ることができる。
【００３０】
図２は、バッテリ６からモータ３までの回路構成を示す電気回路図である。同図において、コンバータ、コンデンサ等の部材の図示は省略されている。後述するように、コネクタユニット５には、直流電源用配線８が接続されるソケット２８が設けられており、コネクタユニット５内には、ソケット２８から延びる直流電源用配線部材２３ａ、２３ｂを介して直流電源が供給される。
【００３１】
また、図１においては、図示を省略したが、ハイブリッド車の車体９内には、図２に示すモータ制御ユニット８０が配置されており、モータ制御ユニット８０から制御信号用配線８１が延びている。一方、コネクタユニット５には、制御信号用配線８１が接続されるソケット２９が設けられており、コネクタユニット５内には、ソケット２９から延びる制御信号用配線８３を介して制御信号が供給される。
【００３２】
図２に示すように、コネクタユニット５内には、並列に配置されたＩＧＢＴ及びダイオードからなる計６個のスイッチング回路を備えた電力変換部１０が配置されている。また、コネクタユニット５内には、コネクタユニット内の各スイッチング回路の動作を制御するためのデバイス駆動回路１６が配置されている。デバイス駆動回路１６は、ソケット２９から延びる制御信号用配線８３からの入力信号を受け、制御信号用配線１７を介して各スイッチング回路に制御信号を出力する。
【００３３】
コネクタユニット内において、各スイッチング回路には、直流電源用配線部材２３ａ、２３ｂを介して直流電源が供給され、デバイス駆動回路１６の制御信号に応じてスイッチング回路が駆動されて、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電力信号が生成され、この電力信号は三相交流電源用配線部材２３ｕ、２３ｖ、２３ｗからモータ３に出力される。
【００３４】
モータ３は、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流によって駆動されるものであり、モータ３のステータには、コイル３ａに接続されるバスバー６３ｕ、６３ｖ、６３ｗが設けられている。各バスバー６３ｕ、６３ｖ、６３ｗは、それぞれコネクタユニット５の三相交流電源用配線２３ｕ、２３ｖ、２３ｗに接続されており、バスバー６３ｕ、６３ｖ、６３ｗに入力される三相交流電源に応じてモータ３内のロータが回転し、これにより、モータ３が駆動される。
【００３５】
−コネクタユニット及びモータハウジングの接続構造−
図３は、モータ３の一部を破断して示す斜視図である。図４は、モータの一部及びコネクタユニットの断面図である。ただし、図３においては、ロータの図示が省略されている。図３及び図４に示すように、モータハウジング本体６０内には、ステータ６１と、ステータ６１のコイルに流れる電流に応じて回転駆動されるロータ６５とが設けられている。ステータ６１は、コイルが巻き付けられた分割コアをリング状に組み立ててなるコア部６２と、リング状に組み立てられた分割コアを締結・固定するためのリング部６４とを備えている。そして、リング部６４と、コア部６２の内周部とに沿って、各分割コアに巻かれたコイルにつながる３相のバスバー６３、６６が配置されている。
各バスバー６３、６６は、各分割コアに巻回された各コイルに接続されているが、図３及び図４においては、各バスバー６３、６６と各コイルとの接続構造の図示は省略されている。図４においては、外周側のバスバー６３が実際よりも拡大して、かつ、絶縁被覆層を削除して表示されている。
【００３６】
モータハウジング本体６０には、開口部６０ａが設けられており、開口部６０ａを囲む側筒６０ｃの縁部６０ｂに、コネクタユニット５が取付ネジ３１によって固定されている。外周側のバスバー６３（６３ｕ、６３ｖ、６３ｗ）は、各リング部６３ｕ１、６３ｖ１、６３ｗ１と、各リング部６３ｕ１、６３ｖ１、６３ｗ１から開口部６０ａに近接するように突出するモータ側端子６３ｕ２、６３ｖ２、６３ｗ２とを有している。
【００３７】
一方、コネクタユニット５には、後述するように、モータハウジングの外部に向かって突出する直流電源用端子２３ａ２、２３ｂ２と、モータハウジングの内部に向かって突出する三相交流電源用端子２３ｕ２、２３ｖ２、２３ｗ２とが設けられている。そして、本実施の形態において、コネクタユニット５がモータハウジング本体６０に装着された状態では、コネクタユニット５の三相交流電源用端子２３ｕ２、２３ｖ２、２３ｗ２と、ステータ６１のモータ側端子６３ｕ２、６３ｖ２、６３ｗ２とが、直接接触した状態でボルト等により固定される。
【００３８】
−コネクタユニットの構造−
次に、コネクタユニット５の構造について説明する。図５は、コネクタユニット５を主面側から見た斜視図であり、図６は、コネクタユニット５を裏面側から見た斜視図であって、図５を図中縦方向の中心線回りに反転させた状態を表示している。
【００３９】
図５に示すように、コネクタユニット５の各部材は、ヒートシンク２１の上に搭載されている。そして、最上部にデバイス駆動回路等を搭載したプリント配線板３３が設けられていて、プリント配線板３３上で、外部端子を除く全部材はエポキシ樹脂等（図示せず）によって樹脂封止されている。プリント配線板３３には、第１開口部３３ａ、スリット部３３ｂ及び第２開口部３３ｃが設けられている。第１開口部３３ａには、パワーデバイスであるＩＧＢＴが形成されたＩＧＢＴチップ１１ａと、パワーデバイスであるダイオードが形成されたダイオードチップ１１ｂとが配置されている。第２開口部３３ｃには制御信号用配線８３が配置されている。また、三相交流電源用端子２３ｕ２、２３ｖ２、２３ｗ２が、スリット部３３ｂを貫通して突出している。
【００４０】
一方、図６に示すように、ヒートシンク２１の裏面側からみると、ヒートシンク２１は、平板部２１ａと、平板部２１ａから外方に突出する多数のフィン（図示せず）が形成されたフィン部２１ｂと、各々ソケット２８、２９によって囲まれた第１、第２開口部２１ｃ、２１ｄとを有している。そして、第１開口部２１ｃには直流電源用端子２３ａ２、２３ｂ２が配置され、第２開口部２１ｄには、制御信号用配線８３の端子部が配置されている。
【００４１】
次に、コネクタユニット５のヒートシンク上に積層されている各部材の構造について説明する。図７は、ヒートシンク２１上の配線部材以外の各層を透視して示す斜視図である。図８は、ヒートシンク２１上の各層を分離して表示する斜視図である。
図７及び図８に示すように、ヒートシンク２１とプリント配線板３３との間には、下方から順に、絶縁樹脂層２６と、配線部材２３と、絶縁層３５とが積層されている。配線部材２３は、直流電源を供給する直流電源用配線部材２３ａ、２３ｂと、三相交流電源を供給する三相交流電源用配線部材２３ｕ、２３ｖ、２３ｗとを有している。
【００４２】
直流電源用配線部材２３ａ、２３ｂは、横方向に延びる平板状の平板部２３ａ１、２３ｂ１と、平板部２３ａ１、２３ｂ１から折り曲げられて図中下方に延びる直流電源用端子２３ａ２、２３ｂ２とを有している。つまり、直流電源用金属配線２３ａ，２３ｂがほぼＬ字状の断面形状を有している。
また、三相交流電源用配線部材２３ｕ、２３ｖ、２３ｗは、横方向に延びる平板状の平板部２３ｕ１、２３ｖ１、２３ｗ１ と、平板部２３ｕ１、２３ｖ１、２３ｗ１から折り曲げられて図中上方に延びる三相交流電源用端子２３ｕ２、２３ｖ２、２３ｗ２とを有している。つまり、三相交流電源用金属配線２３ｕ，２３ｖ，２３ｗがほぼＬ字状の断面形状を有している。
【００４３】
以上の各平板部２３ａ２、２３ｂ２、２３ｕ１、２３ｖ１、２３ｗ１により、本発明の配線部材が構成されている。
そして、本実施の形態では、配線部材の第１の部分である平板部２３ａ１、２３ｂ１は、直流電源用端子２３ａ２、２３ｂ２とそれぞれ共通の金属板（本実施の形態では、Ｃｕ板又はＣｕ合金板）によって構成されている。また、配線部材の第２の部分である平板部２３ｕ１、２３ｖ１、２３ｗ１は、三相交流電源用端子２３ｕ２、２３ｖ２、２３ｗ２とそれぞれ共通の金属板（本実施の形態では、Ｃｕ板又はＣｕ合金板）によって構成されている。
【００４４】
そして、直流電源用端子２３ａ２、２３ｂ２は、絶縁樹脂層２６の第１開口部２６ａ及びヒートシンク２１の平板部２１ａの第１開口部２１ｃを挿通してソケット２８内まで延びている（図６参照）。また、三相交流電源用端子２３ｕ２、２３ｖ２、２３ｗ２は、絶縁層３５のスリット部３５ｂ及びプリント配線板３３のスリット部３３ｂを挿通して、プリント配線板３３の上方に突出している（図５参照）。さらに、制御信号用配線８３の端部は、下方に折り曲げられて、絶縁樹脂層２６の第２開口部２６ｂ及びヒートシンク２１の平板部２１ａの第２開口部２１ｄを挿通してソケット２９内まで延びている。
本実施の形態では、直流電源用端子２３ａ２，２３ｂ２は、ヒートシンク２１の平板部２１ａの第１開口部２１ｃを挿通して主面側から裏面側まで延びているが、ヒートシンク２１の第１開口部２１ｃに代えて平板部２１ａの端面を切り欠いた側溝を形成して、直流電源用端子２３ａ２，２３ｂ２が、側溝を挿通して裏面側に達する構造としてもよい。
【００４５】
−電力変換部の構造−
図９は、実施の形態１に係るコネクタユニットの、図７に示すIＶ-IＶ線における断面図である。図１０は、実施の形態１に係るコネクタユニットの主要部を拡大して示す断面図である。
以下、図９及び図１０を参照しつつ、電力変換部を備えたコネクタユニットの構造を説明する。
【００４６】
電力変換部１０は、ＩＧＢＴチップ１１ａ及びダイオードチップ１１ｂを併せて表示する半導体チップ１１と、半導体チップ１１内の半導体素子と外部部材とを電気的に接続するための配線部材（２３ａ２、２３ｂ２、２３ｕ１、２３ｖ１、２３ｗ１）とを備えている。配線部材のうち図９に示す断面には、直流電源用配線部材２３ａ、２３ｂの各平板部２３ａ１、２３ａ２と、三相交流電源用配線部材２３ｗの平板部２３ｗ１とが現れている。また、配線部材の各平板部２３ａ１、２３ａ２、２３ｗ１と半導体チップ１１とを接合する、Ｐｂフリー半田を含む半田層１４と、配線部材の各平板部２３ａ１、２３ｗ１上に形成された熱応力緩和導電部材４１と、半田層と半導体チップ１１で発生した熱を外方に放出するためのヒートシンク２１と、配線部材の各平板部２３ａ１、２３ａ２、２３ｗ１をヒートシンク２１に固着する絶縁樹脂層２６と、半導体チップ１１とを備えている。図１０によれば（図９には図示せず）半導体チップ１１の上面及び下面には、それぞれ、ＩＧＢＴ、ダイオードの活性領域に接続される上面電極１２及び裏面電極１３が設けられており、裏面電極１３は、半田層１４によって、配線部材に導通状態で接合されている。
【００４７】
また、半導体チップ１１の上面電極（ＩＧＢＴチップの上面電極又はダイオードチップの上面電極）と、配線部材の各平板部（図９に示す断面においては、２３ｗ２及び２３ｂ１）とは、大電流用配線１８によって電気的に接続されている。さらに、半導体チップ１１において、ＩＧＢＴチップの上面電極−ダイオードチップの上面電極間も大電流配線１８によって電気的に接続されている。
【００４８】
ヒートシンク２１は、平板部２１ａと、平板部２１ａの裏面側から突出するフィン部２１ｂとを有している。そして、平板部２１ａは、モータハウジング本体６０の開口部６０ａの側筒６０ｃの縁部６０ｂに、取付ネジ３１によって取り付けられている。ヒートシンク２１の平板部２１ａは、配線部材や半導体チップ１１を支持する支持部材として機能する。そして、ヒートシンク２１は、放熱構造体として機能するとともに、モータハウジングの一部としても機能している。つまり、モータハウジング本体６０ａ及びヒートシンク２１により、モータハウジングが構成されている。
【００４９】
本実施の形態では、ヒートシンク２１を自然空冷する構成としているが、フィン部２１ｂを囲む容器５０（破線参照）を別途設けて、空気又は液体を強制的に循環させて、強制冷却する構成としてもよい。ただし、フィン部２１ｂは必ずしも必要ではなく、また、フィン部２１ｂに代えて、他の放熱用部材を備えていてもよい。
【００５０】
また、ヒートシンク２１の第１開口部２１ａには、ソケット２８が設けられており、直流電源用配線部材２３ａの平板部２３ａ１から曲げられた直流電源用端子２３ａ２がソケット２８まで延びている。図９に示す断面には現れていないが、一方の直流電源用配線部材２３ｂの平板部２３ｂ１からほぼ直角に曲げられた直流電源用端子２３ｂ２も、ソケット２８まで延びている（図７、図８参照）。つまり、各直流電源用端子２３ａ２、２３ｂ２は、モータハウジング本体６０の外部空間まで延びている。
【００５１】
また、図９に示す断面以外の断面において、三相交流電源用配線部材２３ｗの平板部２３ｗ１からほぼ直角に曲げられた三相交流電源用端子２３ｗ２は、モータハウジング本体６０の内部空間に延びている。そして、三相交流電源用端子２３ｗ２は、取付部材３７により、モータ側端子６３ｗ２に直接接触した状態で固定されている。図９には表示されていないが、他の三相交流電源用配線部材２３ｕ、２３ｖの平板部２３ｕ１、２３ｖ１からほぼ直角に曲げられた三相交流電源用端子２３ｕ２、２３ｖ２も同様の構成となっている。なお、三相交流電源用端子２３ｕ２、２３ｖ２、２３ｗ２やモータ側端子６３ｕ２、６３ｖ２、６３ｗ２は、取付部材３７と共に絶縁樹脂によって被覆されていてもよい。
【００５２】
また、配線部材の上方には、絶縁層３５を介してプリント配線板３３が積層されており、プリント配線板３３の上にデバイス駆動回路１６が配設されている。そして、プリント配線板３３の上に延びる信号用配線（図示せず）と、半導体チップ１１の制御電極（図示せず）との間は、制御信号を供給するための信号用配線１７によって電気的に接続されている。
【００５３】
なお、図９には図示されていないが、ヒートシンク２１の上面側で半導体チップ１１、制御信号用配線１７、大電流用配線１８、プリント配線板３３、絶縁層３５、配線部材、半田層１４、絶縁樹脂層２６などの部材は、それらの端子を除いて、エポキシ樹脂などの樹脂によって封止されている。
【００５４】
本実施の形態では、ヒートシンク２１の材料として、焼結アルミニウム（焼結Ａｌ）が用いられている。ただし、これに限定されるものではない。たとえば、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金などの他の金属、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＢＮ、ＳｉＣ、ＷＣなどのセラミックス、或いは、Ａｌ−ＳｉＣ、Ｃｕ−Ｗ、Ｃｕ−Ｍｏなどの複合材料を用いてもよい。
【００５５】
本実施の形態では、配線部材２３（２３ａ、２３ｂ、２３ｕ、２３ｖ、２３ｗ）の材料として、Ｃｕ又はＣｕ合金を用いているが、これに限定されるものではない。たとえば、Ａｌ、Ａｌ合金や、Ａｌ−ＳｉＣ、Ｃｕ−Ｗ、Ｃｕ−Ｍｏなどの複合材料を用いてもよい。
【００５６】
本実施の形態では、配線部材（各平板部２３ａ１、２３ｂ１、２３ｕ１、２３ｖ１、２３ｗ１）と、外部機器への端子（直流電源用端子２３ａ２、２３ｂ２及び三相交流電源用端子２３ｕ２、２３ｖ２、２３ｗ２）とを１枚の金属板（本実施の形態では、Ｃｕ板又はＣｕ合金板）によって構成しているが、配線部材と端子とを個別に設けて、両者間をＡｌワイヤー等によって接続してもよい。
【００５７】
上述のように、本実施の形態の電力変換部１０においては、Ｐｂフリー半田からなる半田層１４と、絶縁樹脂層２６とを備えている。一般に、Ｐｂフリー半田には、以下のものがある。たとえば、Ｓｎ（液相点２３２℃）、Ｓｎ−３．５％Ａｇ（液相点２２１℃）、Ｓｎ−３．０％Ａｇ（液相点２２２℃）、Ｓｎ−３．５％Ａｇ−０．５５％Ｃｕ（液相点２２０℃）、Ｓｎ−３．０％Ａｇ−０．５％Ｃｕ（液相点２２０℃）、Ｓｎ−１．５％Ａｇ−０．８５％Ｃｕ−２．０Ｂｉ（液相点２２３℃）、Ｓｎ−２．５％Ａｇ−０．５％Ｃｕ−１．０Ｂｉ（液相点２１９℃）、Ｓｎ−５．８Ｂｉ（液相点１３８℃）、Ｓｎ−０．５５％Ｃｕ（液相点２２６℃）、Ｓｎ−０．５５％Ｃｕ−その他（液相点２２６℃）、Ｓｎ−０．５５％Ｃｕ−０．３％Ａｇ（液相点２２６℃）、Ｓｎ−５．０％Ｃｕ（液相点３５８℃）、Ｓｎ−３．０％Ｃｕ−０．３％Ａｇ（液相点３１２℃）、Ｓｎ−３．５％Ａｇ−０．５％Ｂｉ−３．０Ｉｎ（液相点２１６℃）、Ｓｎ−３．５％Ａｇ−０．５％Ｂｉ−４．０Ｉｎ（液相点２１１℃）、Ｓｎ−３．５％Ａｇ−０．５％Ｂｉ−８．０Ｉｎ（液相点２０８℃）、Ｓｎ−８．０％Ｚｎ−３．０％Ｂｉ（液相点１９７℃）等がある。本実施の形態では、液相点が２５０℃以下の低融点のＰｂフリー半田、たとえば、Ｓｎ−３．０％Ａｇ−０．５％Ｃｕ（液相点２２０℃）を用いているが、これに限定されるものではない。ただし、Ｓｎ−５．０％Ｃｕ（液相点３５８℃）、Ｓｎ−３．０％Ｃｕ−０．３％Ａｇ（液相点３１２℃）等の高融点のＰｂフリー半田（液相点が２５０℃を超えるもの）は除くものとする。
【００５８】
絶縁樹脂層２６には、本実施の形態では、金属やセラミクスの充填剤を含むエポキシ樹脂が用いられている。エポキシ樹脂の使用可能温度は、種類によって異なるが、２５０℃を超えるものを選択することは容易であり、本実施の形態では、Ｐｂフリー半田の液相点よりも高いものを用いている。従って、電力変換部の組み立て工程において、絶縁樹脂層２６を形成した後で、Ｐｂフリー半田のリフロー工程を行うことが可能になる。たとえば、エポキシ樹脂に、アルミナ、シリカ、アルミニウム、窒化アルミニウムなどを充填したものを用いることができ、熱伝導率が３．０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上であることが好ましく、５．０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上であることがより好ましい。
【００５９】
絶縁樹脂層２６の厚みは、０．４ｍｍ以下であることが好ましく、０．２ｍｍ以下であることがより好ましい。絶縁樹脂層２６の熱抵抗は、熱伝導率と厚みに依存して定まるが、厚みが薄いほど熱抵抗が小さくなる。従って、厚みが０．４ｍｍ以下であることにより、放熱性能が高くなることになる。
【００６０】
また、電力変換部１０に、パワーデバイスの動作を制御するための制御回路であるデバイス駆動回路１６を搭載したプリント配線板３３を組み込んでいるので、車内部の部材のコンパクト化を図ることができる。
【００６１】
また、配線部材のうち直流電源用配線２３ａ、２３ｂの平板部２３ａ１、２３ｂ１と、直流電源用端子２３ａ２、２３ｂ２とが共通の金属板で構成されていることにより、部品コストの削減とコネクタユニット５のサイズ縮小とを図ることができる。
【００６２】
また、配線部材のうち三相交流電源用配線部材２３ｕ、２３ｖ、２３ｗの平板部２３ｕ１、２３ｖ１、２３ｗ１と、三相交流電源用端子２３ｕ２、２３ｖ２、２３ｗ２とが共通の金属板で構成されていることによっても、部品コストの削減とコネクタユニット５のサイズ縮小とを図ることができる。
【００６３】
また、本実施の形態では、従来用いられていた２つの半田層に代えて、１つの半田層１４と、樹脂接着剤からなる絶縁樹脂層２６とを用いているので、工程の先後に応じて低融点のＰｂフリー半田と高融点のＰｂフリー半田とを用いる必要はなく、低融点のＰｂフリー半田だけで済むことになる。現在、Ｐｂフリー半田として、比較的Ｃｕ組成比の高いＰｂフリー半田（たとえば液相点が３００℃以上のＳｎ−５．０％Ｃｕ、Ｓｎ−３．０％Ｃｕ−０．３％Ａｇ）も開発されているが、確実な接続信頼性を有する高融点のＰｂフリー半田を得ることは困難である。一方、低融点のＰｂフリー半田としては、たとえば液相点が２２０℃のＳｎ−３．０％Ａｇ−０．５％Ｃｕ（ＪＥＩＴＡ推奨合金）などの接続信頼性の高いものが得られている。また、樹脂接着剤としては、使用可能温度が２５０℃を超えるエポキシ樹脂など、低融点のＰｂフリー半田の液相点よりも高温に耐えうるものは容易に得られる。従って、本実施の形態により、半田層１４をＰｂフリー化して、接続信頼性を確保しつつ、Ｐｂフリー化を図ることができるのである。
【００６４】
ここで熱応力緩和導電部材について、図１０を用いて説明する。配線部材２３ａは、第１の材料であるＣｕによって構成されており、熱応力緩和導電部材４１の下地となる配線部材である。そして、熱応力緩和導電部材４１は、上記第１の材料（Ｃｕ）と、第１の材料よりも熱膨張係数の小さい第２の材料（Ｓｉ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ３２Ｎｉ５Ｃｏ（インバー合金）など）を含んでおり、コールドスプレー法を用いて形成されている。後述するように、コールドスプレー法を用いて形成された熱応力緩和導電部材２８ａは、比較的低温（数百℃）で形成される。また、コールドスプレー法を用いて形成された膜は、緻密であることが確認されている。そして、コールドスプレー法では、膜の堆積能率が大きく、製造コストも安価である。半導体チップ１１の厚みは、０．３ｍｍ〜０．５ｍｍであり、熱応力緩和導電部材の厚みは、約０．５ｍｍであり、半田層１４の厚みは約０．１ｍｍであり、配線部材２３ａ１の厚みは、約０．４ｍｍであり、絶縁樹脂層２６の厚みは約０．２ｍｍであり、ヒートシンク２１の平板部２１ａの厚みは約５ｍｍであり、フィン部２１ｂの縦方向の長さは約１５ｍｍであり、フィン部２１ｂのピッチは約１．５ｍｍであり、フィン部２１ｂの横方向の厚みは約１．５ｍｍである。
【００６５】
図１１は、コールドスプレー法の概略を説明する断面図である。コールドスプレー装置１００Ａは、２つの原料供給管１０８Ａ、１０８Ｂから投入される２種類の材料（粒子）を混合するミキサー（ホッパー）１０７と、圧縮空気を加熱するヒータ１０２と、粒子を吹き付けるためのガン１０３と、圧縮空気を供給する配管１０４、１０５とを備えている。そして、ガン１０３から約５〜３０ｍｍ程度離れた位置に、基板が設置されている。なお、圧縮空気に代えて、ヘリウム、窒素などの圧縮ガスを用いてもよい。
【００６６】
ミキサー１０７に、２つの原料供給管１０８Ａ、１０８Ｂから、それぞれ第１の材料（Ｃｕ）と第２の材料（Ｓｉ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ｗ、Ｍｏ及びＦｅ３２Ｎｉ５Ｃｏ（インバー合金）など）の各粒子群（粒径１０〜４０μｍ）が投入されると、ミキサー１０７内で混合された後、配管１０４から送り込まれる圧縮空気によってガン１０３に送られる。一方、配管１０５から送り込まれた圧縮空気はヒータ１０２で３００〜５００℃に熱されて、ガン１０３に送られる。そして、ガン１０３で加熱圧縮空気と各粒子群とが混ざり合った状態で、超音速流で噴射される。各粒子は、５００ｍ／ｓ以上の高速で、基板に衝突し、粒子の運動エネルギーによって粒子が塑性変形し、からみ合った状態で結合されて、熱応力緩和導電部材４１が形成される。ガン１０３は、基板に沿って、繰り返しスイープされる。各粒子の径は、０．１μｍ〜５０μｍ、好ましくは１０μｍ〜５０μｍである。
熱応力緩和導電部材４１を堆積するための基板としては、配線部材２３ａとなるＣｕ板を用い、その後、熱応力緩和導電部材４１をＣｕ板と共にパターニングした後、絶縁樹脂層２６となる接着剤により、ヒートシンク２１に貼り付けて、熱応力緩和導電部材４１及び配線部材２３ａを形成する。なお、図９に示す構造においては、熱応力緩和導電部材４１のうち、半田層を形成する必要のない領域は選択的エッチングなどによって削除されているが、この領域の熱応力緩和導電部材４１をそのまま残しておいてもよい。また、メタルマスクを用いて熱応力緩和導電部材４１をＣｕ板上に形成し、エッチング工程を省略してもよい。
【００６７】
なお、ヒートシンク２１上に絶縁樹脂層２６を介して配線部材２３ａを予め形成しておいて、配線部材２３ａの上に、直接溶射によって熱応力緩和導電部材４１を形成してもよい。
また、ヒートシンク２１上に絶縁樹脂層２６を介して配線部材２３ａを予め形成しておく一方、適当な基板上に溶射法によって熱応力緩和導電部材４１を形成し、その後、基板から熱応力緩和導電部材４１を剥がして、配線部材２３ａに半田、ろう材を用いた接合を行なってもよい。
【００６８】
本実施の形態によると、熱応力緩和導電部材４１の熱膨張係数は、半導体チップ１１と配線部材２３ａとの熱膨張係数の間にある値となる。従って、半導体チップ１１と配線部材２３との熱膨張係数差に起因する熱応力によって半田層１４のクラックの発生を抑制することができる。そして、部材間（配線部材２３ａ−熱応力緩和導電部材４１間、及び、熱応力緩和導電部材４１−半導体チップ１１間）の接合部の信頼性を高く維持することができる。
【００６９】
特に、熱応力緩和導電部材４１の形成工程で、コールドスプレー法を採用することにより、比較的低温で熱応力緩和導電部材を形成することができる。コールドスプレー法では、ヒータ１０２で３００〜４００℃に加熱された圧縮空気を用いるものの、空気の膨張によって急激に冷却されるので、ヒートシンク２１に衝突する際には、室温〜１００℃の低温になっているからである。従って、加工後に配線部材２３ａと熱応力緩和導電部材４１との熱膨張係数差に起因する反りを小さく抑制することができる。そして、コールドスプレー法などの溶射法を用いて形成された膜は、緻密であることが確認されており、特に、コールドスプレー法では、膜の堆積能率が高く、製造コストも安価である。
また、複数の材料を複合化する場合、比重の差、融点の差、などが障害となって、不可能であったり、複合化できる範囲が限られる場合がほとんどである。それに対し、本実施の形態のごとく、溶射法を利用することにより、第１の材料及び第２の材料を含む熱応力緩和導電部材２８を、ほぼ任意の組成範囲で容易に形成することができる。
【００７０】
また、本実施の形態では、図１１に示すコールドスプレーを行う際に、初回のスイープの際には、原料供給管１０８Ｂからの第２の材料の供給は少なく、熱応力緩和導電部材４１の下端部における第２の材料の組成率は２０体積％程度である。そして、２回目、３回目、…と、スイープ回数が進むにつれて、原料供給管１０８Ｂから供給される第２の材料の割合が増加し、最終のスイープ時には、原料供給管１０８Ａからの第２の材料の供給量が増えて、熱応力緩和導電部材４１の上端部における第２の材料の組成率を７０体積％程度にしている。
【００７１】
このような溶射方法により、半導体チップ１１に近いほど第１の材料の組成率が大きく、配線部材２３ａに近いほど第２の材料の組成率が大きい熱応力緩和導電部材４１の組成分布が実現する。このように、熱応力緩和導電部材４１が、半導体チップ１１に近いほど第１の材料の組成率が大きく、配線部材２３ａに近いほど第２の材料の組成率が大きい組成分布を有していることにより、熱応力緩和導電部材４１と半導体チップ１１との熱膨張係数差と、熱応力緩和導電部材４１と配線部材２３ａとの界面における熱膨張係数差とを共に小さくできるので、より効果的に半田層１４に加わる熱応力を低減することができ、半田層１４のクラックの発生を確実に抑制することができる。また、配線部材２３ａから半導体チップ１１に至る部材間の接合の信頼性を高めることができる。
【００７２】
本実施の形態では、熱応力緩和導電部材４１における第１の材料の平均組成率は、３０〜８０体積％である。３０％体積以下の場合、Ｃｕ粉末同士のネットワークが弱くなり、結合力が低下し、熱応力緩和導電部材４１の強度が確保できなくなるおそれがある。電気的な導通を確保するためには、第１の材料の局部的な最大組成率が３０堆積％以上であることが好ましい。なお、初回のスイープの際には、原料供給管１０８Ｂからの第２の材料の供給をせずに、熱応力緩和導電部材４１の下端部における第２の材料の組成率が０％であってもよい。ただし、熱応力緩和導電部材４１全体における第２の材料の平均組成率を３０〜８０％の範囲に収めるようにすることが好ましい。
【００７３】
なお、熱応力緩和導電部材４１における組成分布が、必ずしも本実施の形態のようになっている必要はない。たとえば、Ｃｕと第２の材料との組成比が１：１の均一組成であっても、第２の材料の熱膨張係数がＣｕの熱膨張係数（１７ｐｐｍ／Ｋ）よりも小さければ、Ｃｕの熱膨張係数と、Ｓｉ、ＳｉＣ等の半導体チップ１１を構成する各材料の熱膨張係数（３〜６ｐｐｍ／Ｋ）の間の値になって、半田層１４に加わる熱膨張係数差に起因する熱応力を緩和することができる。
【００７４】
第１の材料がＣｕ又はＣｕ合金で、第２の材料がＳｉ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ３２Ｎｉ５Ｃｏ（インバー合金）などであることにより、以下のような顕著な効果を発揮することができる。
【００７５】
図１５は、Ｃｕに第２の材料（Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ３２Ｎｉ５Ｃｏ（インバー合金））を添加したときの、添加量（Ｖｏｌ％）に対する熱膨張係数の変化を示すグラフである。図１５に示すように、第２の材料の添加量が増すほど、熱応力緩和導電部材４１の熱膨張係数は小さくなる。そして、第２の材料の添加量が２０％以上である場合には、熱応力緩和導電部材４１の熱膨張係数は、１５ｐｐｍ／Ｋ以下である。
【００７６】
図１６は、Ｃｕに第２の材料（Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ３２Ｎｉ５Ｃｏ（インバー合金））を添加したときの、添加量（Ｖｏｌ％）に対する熱伝導率の変化を示すグラフである。図１６に示すように、第２の材料の添加量が増すほど、熱伝導率は小さくなるが、第２の材料の添加量が７０％以下であれば、熱伝導率は１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上と、十分大きな値が得られる。
なお、図１７は、第１及び第２の材料の各種特性を表にして示す図である。
【００７７】
特に、熱応力緩和導電部材４１の熱膨張係数が、１０ｐｐｍ／Ｋ以下であることにより、半導体チップ１１との熱膨張係数差をより小さくできる点で、好ましい。
【００７８】
一方、配線部材２３ａをＣｕ、Ｃｕ合金、Ａｌ又はＡｌ合金によって構成することにより、電気抵抗及び熱伝導率を特に小さくできるので、配線部材としての導電機能と放熱機能とが特に高くなる。従って、本実施の形態により、電力変換部１０の総合的な性能を特に高めつつ、熱応力の低減により、部材間の接合の信頼性を高く維持することができる。ただし、本発明の配線部材２３ａの構成材料は、必ずしもＣｕ、Ｃｕ合金、Ａｌ又はＡｌ合金に限定されるものではない。
【００７９】
また、熱応力緩和導電部材４１は、半導体チップ１１の直下方に位置する領域を含んでいればよく、配線部材２３ａ上に広く形成されている必要はない。
【００８０】
さらに配線部材２３ａを形成する別の溶射法として、ＨＶＡＦ（Ｈｉｇｈ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ａｅｒｏ Ｆｕｅｌ）法を用いることができる。図１２は、ＨＶＡＦ法の概略を説明する断面図である。ＨＶＡＦ装置１００Ｂは、２つの原料供給管１０８Ａ、１０８Ｂから投入される２種類の材料（粒子）を混合するミキサー（ホッパー）１０７と、圧縮空気及び可燃性ガスを加熱するヒータ１０２と、粒子を吹き付けるためのガン１０３と、圧縮空気を供給する配管１０４、１０５と、可燃性ガス（プロパンガスなど）を供給するガス管１０６とを備えている。そして、ガン１０３から約５〜３０ｍｍ程度離れた位置に、基板が設置されている。
【００８１】
ミキサー１０７に、２つの原料供給管１０８Ａ、１０８Ｂから、それぞれ第１の材料（Ｃｕ）と第２の材料（Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ３２Ｎｉ５Ｃｏ（インバー合金））の各粒子群（粒径１０〜４０μｍ）が投入されると、ミキサー１０７内で混合された後、配管１０４から送り込まれる圧縮空気によってガン１０３に送られる。一方、配管１０５、ガス管１０６から送り込まれた圧縮空気及び可燃性ガスは、点火プラグ１０９で燃焼が促進され、ガン１０３に送られる。そして、ガン１０３で燃焼ガス、圧縮空気及び各粒子群が混ざり合った状態で、フレームとともに、超音速流で噴射される。各粒子は、コールドスプレー法とほぼ同じ温度（３００〜５００℃）かつ、より高速（６００〜８００ｍ／ｓ）で、基板に衝突し、粒子の運動エネルギーによって粒子が塑性変形して、からみ合った状態で結合されて、熱応力緩和導電部材４１が形成される。粒子の粒径は、１０〜４０μｍである。
【００８２】
また、ＨＶＯＦ（Ｈｉｇｈ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｏｘｉｇｅｎ Ｆｕｅｌ）法を用いた場合は、供給管１０４、１０５から酸素が供給される点を除いては、図４に示す通りの装置を用いる。その場合、フレーム速度で２０００ｍ／ｓ以上、粒子速度で７５０ｍ／ｓが達成される。
【００８３】
図１３は、ＡＤ（Ａｅｒｏｓｏｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法の概略を説明する断面図である。真空ポンプが付設された成膜室１１１内に、ワークホルダー１１２と、基板１１３と、メタルマスク１１５と、ノズル１１６とが配置されている。また、エアロゾル化室１１８には、原料供給管１１９Ａから第１の材料（Ｃｕ）の粒子群が供給され、原料供給管１１９Ｂから第２の材料（Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ３２Ｎｉ５Ｃｏ（インバー合金））の粒子群が供給され、エアロゾル化室１１８内で各粒子が混合される。各粒子は、空気、Ｈｅ、Ａｒ、窒素などの圧縮ガスボンベから供給されるガス流に乗って、連絡配管１１７からノズル１１６に運ばれ、高速で噴射される。そして、基板１１３上に、第１の材料と第２の材料とを含む熱応力緩和導電部材４１が堆積される。成膜が終了すると、熱応力緩和導電部材４１を基板１１３から剥がして、配線部材２３ａに接合させることにより、図１０に示す構造が形成される。
【００８４】
この方法では、コールドスプレー法と同様に、室温程度の低温で成膜が行われる。粒子の速度は２００〜４００ｍ／ｓ、粒子の粒径は０．０３μｍ〜０．１μｍであり、より緻密な粒子を用いることができる。
【００８５】
形成される複合材料膜の厚みを比較すると、コールドスプレー法、ＨＶＡＦ法、ＨＶＯＦ法では、数十μｍ〜数ｍｍであるが、ＡＤ法では、数μｍ〜数十μｍである。本発明の電力変換部においては、応力緩和できる数十μｍ程度かそれ以上の厚みを有することが重要であり、コールドスプレー法、ＨＶＡＦ法、又はＨＶＯＦ法を用いることが好ましい。
【００８６】
（変形例）
図１４は、上記実施の形態１の製造方法の変形例を説明する図である。上記実施の形態１では、第１の材料の粒子群と、第２の材料の粒子群とを混合してから、１つのノズルから各粒子を噴射したが、本変形例では、個別に各材料の粒子群を噴射する。すなわち、図１４に示すように、ノズルＡから第１の材料（Ｃｕ）の粒子群を噴射し、ノズルＢから第２の材料（Ｓｉ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ３２Ｎｉ５Ｃｏ（インバー合金）など）の粒子群を噴射して、基板上に、第１の材料及び第２の材料を含む熱応力緩和導電部材４１を堆積していく。ノズルＡ、Ｂは、コールドスプレー法、ＨＶＡＦ法、ＨＶＯＦ法又はＡＤ法で使用されるノズルである。
【００８７】
本実施の形態によると、直流電源用端子２３ａ２、２３ｂ２と三相交流用電源端子２３ｕ２、２３ｖ２、２３ｗ２との間に、直流電力を三相交流電力に変換するためのインバータとして機能する電力変換部１０を一体化したコネクタユニット５を設け、コネクタユニット５の一部（本実施の形態では、放熱構造体であるヒートシンク２１）をモータハウジング本体６０に連結可能な構成としている。そのため、従来のインバータとコネクタが離れているものに比べて、直流電源を生成するバッテリ６、コンバータ７と、電力変換部１０との間は、三相交流電源用配線に代えて直流電源用配線を介設すれば済み、大電力用の配線の使用量の低減により部品コストの削減を図ることができる。
また、コネクタと一体化された電力変換部において、半導体チップと配線部材の間に、熱応力が緩和される熱応力緩和導電部材を溶射法により作製し設けることで、コネクタがモータに連結された実使用環境下でも電気的及び熱的な接続信頼性が高いコネクタユニットを比較的安価に提供することができる。
【００８８】
（実施の形態２）
図１８は、実施の形態２に係る電力変換部の、図７に示すＩＶ−ＩＶ線相当の断面における断面図である。図１９は、実施の形態１に係る電力変換部の主要部を拡大して示す断面図である。同図において、実施の形態１と同じ構成を有する部材については、実施の形態１と同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００８９】
本実施の形態では、ヒートシンク２１上に形成された熱応力緩和伝熱部材４２が形成され、その上に絶縁樹脂層２６を介して配線部材２３ａ１、２３ｂ１、２３ｗ１が設置されている。
【００９０】
ここで熱応力緩和伝熱部材について、図１９を用いて説明する。本実施の形態では、熱応力緩和伝熱部材４２は、上記第１の材料（Ｃｕ又はＣｕ合金）と、第２の材料（Ａｌ又はＡｌ合金）とを含んでおり、前述したコールドスプレー法を用いて形成されている。
【００９１】
そして、本実施の形態では、熱応力緩和伝熱部材４２は、下端部では第１の材料（Ｃｕ又はＣｕ合金Ａ）の組成率がほぼ１００％であり、下端部から上端部に向かって、徐々に第２の材料（ｌ又はＡｌ合金）の組成率が大きくなって、上端部では、第２の材料の組成率ほぼ１００％である。
【００９２】
熱応力緩和伝熱部材４２における組成分布が、必ずしも本実施の形態のようになっている必要はない。たとえば、Ｃｕ、Ａｌの組成比が１：１の均一組成であっても、熱膨張係数がＣｕの熱膨張係数（１７ｐｐｍ／Ｋ）とＡｌの膨張率（２３ｐｐｍ／Ｋ）との中間の値になるので、配線部材２３ａ１とヒートシンク２１との熱膨張係数差に起因する熱応力を緩和することができる。
【００９３】
すなわち、本実施の形態では、第１の材料（Ｃｕ又はＣｕ合金）及び第２の材料（Ａｌ又はＡｌ合金）を含む熱応力緩和伝熱部材２８の熱膨張係数は、第１の材料からなる配線部材２３ａ１と、第２の材料からなるヒートシンク２１との熱膨張係数の中間的な値になる。従って、配線部材２３ａ１とヒートシンク２１との熱膨張係数差に起因する熱応力を緩和することができ、部材間（ヒートシンク２１−溶射熱応力緩和伝熱部材２８間、及び、熱応力緩和伝熱部材４２−絶縁樹脂層２６−配線部材２３間）の接合部の信頼性を高く維持することができる。
【００９４】
ただし、熱応力緩和伝熱部材４２は、必ずしも２つの材料によって形成されている必要はなく、複数の材料の溶射によって形成されていればよい。複数の材料を含めることにより、熱膨張係数の調整が容易となる。
また、熱応力緩和伝熱部材４２は、必ずしも、ヒートシンク２１の主成分や、配線部材２３ａ１の主成分を含んでいる必要はなく、複数の材料を混合することによって、平均的な熱膨張係数がヒートシンク２１と配線部材２３ａ１との各熱膨張係数の間の値であればよい。これにより、熱膨張係数差に起因する熱応力を低減することができるからである。
【００９５】
第１の材料は、配線部材２３ａ１の主成分（本実施の形態ではＣｕ）、及び、ヒートシンク２１の主成分（本実施の形態ではＡｌ）から選ばれた１の材料であることが好ましい。その場合には、比較的容易に熱膨張係数を焼成することが容易となる。たとえば、第１の材料がＣｕ（配線部材２３ａ１の主成分）である場合、Ｃｕの粒子群と、熱膨張係数がＣｕよりも大きい他の材料の粒子群とを溶射することで、熱応力緩和伝熱部材４２の熱膨張係数をヒートシンク２１と配線部材２３ａ１との中間の値に調整することが容易である。また、第１の材料がＡｌ（ヒートシンク２１の主成分）である場合には、Ａｌの粒子群と、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３など、Ａｌよりも熱膨張係数が小さい材料の粒子群とを溶射することで、熱応力緩和伝熱部材４２の熱膨張係数をヒートシンク２１と配線部材２３ａ１との中間の値に調整することが容易である。
【００９６】
そして、第１の材料がＣｕ（配線部材２３ａ１の主成分）である場合には、配線部材２３ａ１に近いほど熱応力緩和伝熱部材４２のＣｕの組成率を大きくすることで、熱応力緩和伝熱部材４２−配線部材２３ａ１間の熱膨張係数差を小さくでき、熱応力を低減させることができる。また、第１の材料がＡｌ（ヒートシンク２１の主成分）である場合には、ヒートシンク２１に近いほど熱応力緩和伝熱部材４２のＡｌの組成率を大きくすることにより、熱応力緩和伝熱部材４２−ヒートシンク２１間の熱膨張係数差を小さくでき、熱応力を低減させることができる。
【００９７】
特に、熱応力緩和伝熱部材４２が、配線部材２３ａ１に近いほど第１の材料の組成率が大きく、ヒートシンク２１であるに近いほど第２の材料の組成率が大きい組成分布を有していることにより、配線部材２３ａ１とヒートシンク２１との熱膨張係数差をほとんど吸収できるので、接合部の信頼性がとくに向上する。
【００９８】
第１の材料がＣｕ又はＣｕ合金で、第２の材料がＡｌ又はＡｌ合金の組み合わせに本発明を適用することにより、以下のような顕著な効果を発揮することができる。
【００９９】
一般の融解金属を混合して合金化する場合、ＡｌのＣｕへの最大固溶度は１０％前後であり（アルミニウム青銅）、それ以上Ａｌを添加しても、実用合金を得ることは困難であるが、溶射法を利用することにより、溶射熱応力緩和伝熱部材２８を、ほぼ任意の組成範囲で容易に形成することができる。
そして、ヒートシンク２１がＡｌ又はＡｌ合金によって構成されていることにより、ダイカスト成形や押し出し成形によって微細ピッチのフィンを容易に形成しうるので、ヒートシンクの放熱機能が特に高くなる。一方、配線部材２３ａ１をＣｕ又はＣｕ合金によって構成することにより、電気抵抗を特に小さくできるので、配線部材としての導電機能が特に高くなる。従って、本実施の形態により、ヒートシンク２１と配線部材２３ａ１との総合的な機能を特に高めつつ、熱応力の低減により、部材間の接合の信頼性を高く維持することができる。
ただし、本発明の熱応力緩和伝熱部材は、必ずしもＡｌ又はＡｌ合金と、Ｃｕ又はＣｕ合金との複合材料によって構成されている必要はない。
【０１００】
また、熱応力緩和伝熱部材４２は上述した通り、ＨＶＡＦ法、ＨＶＯＦ法、ＡＤ法によっても同様に形成でき、熱応力の低減により、部材間の接合の信頼性の高い電力変換部が一体化されたコネクタユニットを提供することができる。
【０１０１】
（他の実施の形態）
上記実施の形態では、コネクタユニットの一部をモータハウジングに連結させた構造について開示したが、本発明は、モータだけでなく、コネクタユニットの一部を発電機のハウジングに連結させた構造にも適用することができる。つまり、回転電機や回転電機のハウジングにも適用することができる。
【０１０２】
本発明の電力変換部に配置される半導体素子は、ワイドバンドギャップ半導体（ＳｉＣ、ＧａＮなど）を用いたパワーデバイスでもよいし、Ｓｉを用いたパワーデバイスでもよい。
【０１０３】
上記実施の形態では、電力変換部がＩＧＢＴ及びダイオードを組み合わせたインバータであったが、本発明の電力変換部は、ＭＯＳＦＥＴ用いたインバータであってもよい。
【０１０４】
上記実施の形態では、放熱構造体はヒートシンク２１だけによって構成されていたが、放熱構造体は、ヒートシンクと他の部材とを有するものであってもよい。そして、ヒートシンク以外の他の部材、あるいは、放熱構造体以外の他の部材が回転電機のハウジングに連結されていてもよい。
【０１０５】
上記開示された本発明の実施の形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明のコネクタユニット、回転電機のハウジング、及び回転電機は、ハイブリッド車、電気自動車、冷凍装置のコンプレッサなどのモータや、発電機に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】実施の形態１に係るハイブリッド車の車体内部の電気系統の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】実施の形態１におけるバッテリからモータまでの回路構成を示す電気回路図である。
【図３】モータの一部を破断して示す斜視図である。
【図４】モータの一部及びコネクタユニットの断面図である。
【図５】コネクタユニットを主面側から見た斜視図である。
【図６】コネクタユニットを裏面側から見た斜視図である。
【図７】ヒートシンク上の配線部材以外の各層を透視して示す斜視図である。
【図８】ヒートシンク上の各層を分離して表示する斜視図である。
【図９】実施の形態１に係るコネクタユニットの、図７に示すＩＶ−ＩＶ線における断面図である。
【図１０】実施の形態１に係るコネクタユニットの主要部の拡大断面図である。
【図１１】コールドスプレー法の概略を説明する図である。
【図１２】ＨＶＡＦ法（ＨＶＯＦ法）の概略を説明する図である。
【図１３】ＡＤ法の概略を説明する図である。
【図１４】実施の形態の変形例を示す図である。
【図１５】Ｃｕに第２の材料を添加したときの、添加量(体積％）に対する熱膨張係数の変化を示すグラフである。
【図１６】Ｃｕに第２の材料を添加したときの、添加量(体積％）に対する熱伝導率の変化を示すグラフである。
【図１７】第１及び第２の材料の各種特性を表にして示す図である。
【図１８】実施の形態２に係るコネクタユニットの、図７に示すＩＶ−ＩＶ線における断面図である。
【図１９】実施の形態２に係るコネクタユニットの主要部の拡大断面図である。
【図２０】従来のハイブリッド車の電気系統図の例を示すブロック回路図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１ エンジン
２ ラジエータ
３ モータ
５ コネクタユニット
６ バッテリ
７ コンバータ
８ 直流電源用配線８
１０ 電力変換部
１１ａ ＩＧＢＴチップ
１１ｂ ダイオードチップ
１２ 上面電極
１３ 下面電極
１４ 半田層
１６ デバイス駆動回路
１７ 制御信号用配線
１８ 大電流用配線
２１ ヒートシンク
２１ａ 平板部
２１ｂ フィン部
２１ｃ 第１開口部
２１ｄ 第２開口部
２３ 配線部材
２３ａ 直流電源用配線部材
２３ｂ 直流電源用配線部材
２３ａ１ 平板部
２３ｂ１ 平板部
２３ａ２ 直流電源用端子
２３ｂ２ 直流電源用端子
２３ｕ 三相交流電源用配線部材
２３ｖ 三相交流電源用配線部材
２３ｗ 三相交流電源用配線部材
２３ｕ１ 平板部
２３ｖ１ 平板部
２３ｗ１ 平板部
２３ｕ２ 三相交流電源用端子
２３ｖ２ 三相交流電源用端子
２３ｗ２ 三相交流電源用端子
２６ 絶縁樹脂層
２６ａ 第１開口部
２６ｂ 第２開口部
２８ ソケット
２９ ソケット
３１ 取付ネジ
３３ プリント配線板
３３ａ 第１開口部
３３ｂ スリット部
３３ｃ 第２開口部
３５ 絶縁層
３５ａ 第１開口部
３５ｂ スリット部
３５ｃ 第２開口部
３７ 取付部材
４１ 熱応力緩和導電部材
４２ 熱応力緩和伝熱部材
５０ 容器
６０ モータハウジング本体
６０ａ 開口部
６０ｂ 側筒
６０ｃ 縁部
６３ｕ バスバー
６３ｖ バスバー
６３ｗ バスバー
６３ｕ１ リング部
６３ｖ１ リング部
６３ｗ１ リング部
６３ｕ２ モータ側端子
６３ｖ２ モータ側端子
６３ｗ２ モータ側端子
８０ モータ制御ユニット
８１ 制御信号用配線
８３ 制御信号用配線
１００Ａ コールドスプレー装置
１０２ ヒータ
１０３ ガン
１０４ 配管
１０５ 配管
１０７ ミキサ
１０８Ａ 原料供給管
１０８Ｂ 原料供給管
１０９ 点火プラグ
１１０ ＡＤ装置
１１１ 成膜室
１１２ ワークホルダー
１１３ 基板
１１５ メタルマスク
１１６ ノズル
１１７ 連絡配管
１１８ エアロゾル化室
１１９Ａ 原料供給管
１１９Ｂ 原料供給管
５００ 車体
５０１ エンジン
５０２ エンジン用ラジエータ
５０３ モータ
５０５ インバータ
５０６ バッテリ
５０７ コンバータ
５０８ 三相交流電源線
５１０ 電源生成部
５１１ コネクタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用回転電機と電力を供給するケーブルとを接続するコネクタユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料の高騰や、地球温暖化防止のためのＣＯ２排出量の規制などを背景に、電気自動車やハイブリッド自動車（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）が注目を集めている。まず、ＨＥＶ駆動に用いられるモータおよび電力変換部について説明する。図２０は、従来のＨＥＶの電気系統の例を示すブロック回路図である。同図に示すように、従来のＨＥＶの車体５００内には、エンジン５０１と、エンジン用ラジエータ５０２と、車両駆動用のモータ５０３と、モータ５０３を駆動するための三相交流電源を生成する電源生成部５１０とが設けられている。電源生成部５１０には、モータ５０３の駆動用三相交流電源を供給するインバータ５０５と、インバータ５０５に直流電源を供給するバッテリ５０６と、直流電源の電圧を変換するためのコンバータ５０７とがまとめられて配置されている。
【０００３】
図２０に示す電源生成部５１０において、バッテリ５０６に蓄えられた電力がコンバータ５０７で所望の電圧に変換され、インバータ５０５に直流電源が供給される。インバータ５０５は、ＩＧＢＴなどのパワーデバイスを内蔵した電力変換部の一部によって構成され、このインバータ５０５において直流電源から三相交流電源が生成される。このように、電源生成部５１０で生成された三相交流電源は、三相交流電源線５０８を経てコネクタ５１１によってモータ５０８に接続され送られる。そして、三相交流電源によってモータ５０３が回転され、エンジン５０１を駆動することになる。コンバータ５０７，インバータ５０５，バッテリ５０６は、個別のケースに収納されて、外部配線によって電気的に接続されている。たとえば、特許文献１には、パワー制御ユニットと、モータとが隔離して配置された構造が開示されている。この文献の構造では、バッテリ５０６が、電源生成部５１０とは独立して配置されている。
上記のように、モータを搭載する自動車では、電気配線が多く用いられる。電気配線は、通常、組み配線と呼ばれるワイヤーハーネスによってなされるが、原料に用いられる銅の比重が高く、この製造コストが増大する傾向にあり、これを低減することが求められている。
【０００４】
他の電力変換部の配置構造例として、装置の小型化を目指してモータと一体化した車両用エアコンの冷凍サイクル装置のインバータ一体型電動コンプレッサが開示されている（特許文献２）。制御回路、インバータ回路を含む電力変換部が、収納箱に収納され、収納箱ごとモータハウジングに外付けされる。樹脂モールドされたパワー半導体デバイスは、絶縁シートを介してモータハウジング外周の台座面に直に固定される。この収納箱内には、エバポレータから排出される低圧冷媒ガスが導入され、電力変換部を含めた収納箱内が冷却される。また、バッテリから直流電源が直流電源線により送付され、コネクタによって電力変換部の端子に接続されている。これによって、小型化が可能な車両用インバータ一体型モータを得ることができる。
【特許文献１】特開２００６−７４９３１号公報
【特許文献２】特開２００３−３２４９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、制御部を含めて電機モータと一体化する方式（特許文献２）では、制御部及び電力変換部と一体化された電機モータの全体が所定サイズを超え、車両等への搭載に支障をきたし、空間利用効率がかえって低下する場合を多く生じる。
さらに、電力変換部の大容量化、小型化、処理の高速化などに伴い、半導体デバイスから発生する熱量も大きくなり、放熱経路の各部材の熱膨張係数の相違に起因して、放熱経路内に大きな熱応力が生じる問題が深刻化している。熱応力は、放熱経路内に反りや剥離を生じ、放熱経路を遮断することになる。
このように、電力変換部を電機モータに一体化し小型化が実現できても、熱応力の低減が実現できなければ電力変換部内の電気的及び熱的接続信頼性が低下し、電気容量の小さいシステムでしか利用できないことになる。
従って上述の配線コストを含めて、モータ搭載の自動車の製造コストを抑えつつ、車両等への搭載性と熱応力の低減は重要である。
【０００６】
本発明は、製造コストを抑えつつ、小型化と、電気的及び熱的な接続信頼性の向上とを実現することができる、電力変換部を備えたコネクタユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のコネクタユニットは、直流電源用端子と、三相交流電源用端子と、直流電力と交流電力との電力変換を行うための電力変換部とを備え、回転電機のハウジングに連結可能なコネクタユニットであって、前記電力変換部は、半導体チップと、前記半導体チップに熱応力緩和導電部材を介して接続された配線部材とを備え、前記熱応力緩和導電部材の熱膨張係数は、前記半導体チップの熱膨張係数と前記配線部材の熱膨張係数の中間の値にある熱応力緩和導電部材を設けたものである。
【０００８】
電力変換部内に、半導体チップの熱膨張係数と配線部材の熱膨張係数の中間の値にある熱膨張係数を有する熱応力緩和導電部材が介在しているので、半導体チップと配線部材の熱膨張差が小さくなり、この熱膨張差に起因する熱応力が緩和され、反りや剥離を防止することができる。特に、電力変換部がコネクタユニット内に組み込まれるため、モータやエンジンの熱的影響を受けてより高温になりやすいが、このような状況下であっても、熱応力の緩和により、接合部の信頼性の高いコネクタユニットを提供することができる。なお、ここでいう回転電機とはモータ及び発電機の両方を意味する。
【０００９】
前記半導体チップを主に構成する材料（構成する材料のうち熱膨張係数に支配的な材料をいう）を第１の材料、前記配線部材を主に構成する材料（構成する材料のうち熱膨張係数に支配的な材料をいう）を第２の材料、とした場合に、前記熱応力緩和導電部材を主に構成する材料は、第１の材料又は第２の材料であることが好ましい。これにより、熱応力緩和導電部材の熱膨張係数を半導体チップの熱膨張係数と配線部材の熱膨張係数の中間の値に近づけることが容易となる。なお、半導体チップ及び配線部材は、主に構成する材料（熱膨張係数に支配的な材料をいう）以外にも、他の材料が含まれていてもよい。また、ここでいう支配的な材料とは、材料そのものの熱膨張係数を決定する上で最も影響度の大きい材料をいう。
【００１０】
この場合、前記熱応力緩和導電部材を主に構成する材料の含有量は、前記熱応力緩和導電部材全体の３０〜８０体積％であることが好ましい。これにより、熱応力緩和導電部材の導電性を損なわない範囲で、熱膨張係数を調整することができる。
【００１１】
前記熱応力緩和導電部材は、前記半導体チップに面する側である第１領域と前記配線部材に面する側である第２領域で異なる熱膨張係数を有し、第１領域の熱膨張係数は前記半導体チップの熱膨張係数と第２領域の熱膨張係数の中間の値であることにより、熱膨張による伸縮が緩和されるので、半導体チップと配線部材との間の熱膨張差に起因する熱応力を緩和させることができる。すなわち、熱応力緩和導電部材内で厚み方向に熱膨張係数差を傾斜させることで（段階的、直線的、曲線的、その他いずれであってもよい）、さらに熱応力を緩和できることになる。
【００１２】
前記熱応力緩和導電部材を主に構成する材料以外の材料は、Ｓｉ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ｗ、Ｍｏ又はＦｅ３２Ｎｉ５Ｃｏ（インバー合金）からなる群より選ばれた少なくとも１種の材料によって構成されていることが好ましい。導電性を有しつつ、熱膨張係数を半導体チップと配線部材の熱膨張係数の間の値となるように調整することができるからである。これにより、半導体チップと配線部材の熱膨張係数差に起因する熱応力をより緩和することができ、接合信頼性を高めることができる。
【００１３】
前記熱応力緩和導電部材は前記第１の材料と前記第２の材料とから構成されていることにより、熱膨張係数をコントロールしやすくなり、半導体チップと配線部材の熱膨張係数差に起因する熱応力をさらに緩和することができ、接合信頼性を高めることができる。
【００１４】
前記熱応力緩和導電部材は、前記第１領域と前記第２領域で異なる熱膨張係数を有し、前記第１領域の熱膨張係数は前記半導体チップの熱膨張係数と前記第２領域の熱膨張係数の中間の値であることにより、半導体チップと配線部材との熱膨張係数差に起因する熱応力をさらに緩和することが可能になるので、接合部の信頼性がより高くなる。
【００１５】
前記熱応力緩和導電部材は溶射法によって形成されていることにより、複合材料の形成が困難な材料同士であっても、比較的低温の処理によって、容易に複合化された熱応力緩和導電部材が実現する。また、低温で形成されるので、形成される電力変換部の部材間の熱応力が低減される。従って、熱応力の低減による接合信頼性の高い電力変換部を備えたコネクタユニットが得られる。
【００１６】
さらにヒートシンクが絶縁樹脂層を介して前記配線部材に接続されていることにより、電力変換部の構造が簡素化され、部品コストが大きく低減された電力変換部を備えたコネクタユニットを提供することができる。また、前記ヒートシンクは前記コネクタユニットのケースの全部又は一部を兼ねていてもよい。
【００１７】
また、本発明のコネクタユニットは、直流電源用端子と、三相交流電源用端子と、直流電力と交流電力との電力変換を行うための電力変換部とを備え、回転電機のハウジングに連結可能なコネクタユニットであって、前記電力変換部は、半導体チップと、前記半導体チップに接続された配線部材と、前記配線部材に熱応力緩和伝熱部材を介して接続されたヒートシンクとを備え、前記熱応力緩和伝熱部材の熱膨張係数は、前記配線部材の熱膨張係数と前記ヒートシンクの熱膨張係数の中間の値である熱応力緩和伝熱部材を設けたものである。
【００１８】
電力変換部内に、配線部材の熱膨張係数とヒートシンクの熱膨張係数の中間の値にある熱膨張係数を有する熱応力緩和導電部材が介在しているので、配線部材とヒートシンクの熱膨張差が小さくなり、この熱膨張差に起因する熱応力が緩和され、反りや剥離を防止することができる。特に、電力変換部がコネクタユニット内に組み込まれるため、モータやエンジンの熱的影響を受けてより高温になりやすいが、このような状況下であっても、熱応力の緩和により、接合部の信頼性の高いコネクタユニットを提供することができる。
【００１９】
前記配線部材を主に構成する材料（構成する材料のうち熱膨張係数に支配的な材料をいう）を第３の材料、前記ヒートシンクを主に構成する材料（構成する材料のうち熱膨張係数に支配的な材料をいう）を第４の材料、とした場合に、前記熱応力緩和伝熱部材を主に構成する材料は、第３の材料又は第４の材料であることが好ましい。これにより、熱応力緩和伝熱部材の熱膨張係数を配線部材の熱膨張係数とヒートシンクの熱膨張係数の中間の値に制御することが容易となる。なお、配線部材及びヒートシンクは、主に構成する材料（熱膨張係数に支配的な材料をいう）以外にも、他の材料が含まれていてもよい。また、ここでいう支配的な材料とは、材料そのものの熱膨張係数を決定する上で最も影響度の大きい材料をいう。
【００２０】
前記熱応力緩和伝熱部材内では、前記配線部材に面する側である第１領域と前記ヒートシンクに面する側である第２領域で異なる熱膨張係数を有し、第１領域の熱膨張係数は前記配線部材の熱膨張係数と第２領域の熱膨張係数の中間の値であることにより、熱膨張による伸縮が緩和されるので、配線部材とヒートシンクとの間の熱膨張差に起因する熱応力を緩和させることができる。すなわち、熱応力緩和導電部材内で厚み方向に熱膨張係数差を傾斜させることで（段階的、直線的、曲線的いずれであってもよい）、さらに熱応力を緩和できることになる。
【００２１】
前記熱応力緩和伝熱部材は、前記第３の材料と前記第４の材料とから構成されていることにより、熱膨張係数をコントロールしやすくなり、配線部材とヒートシンクの熱膨張係数差に起因する熱応力をさらに低減することができ、接合信頼性を高めることができる。
【００２２】
前記熱応力緩和伝熱部材では、前記第１領域と前記第２領域で異なる熱膨張係数を有し、前記第１領域の熱膨張係数は前記配線部材の熱膨張係数と前記第２領域の熱膨張係数の中間の値であることにより、配線部材とヒートシンクとの熱膨張係数差に起因する熱応力をより緩和することが可能になるので、接合部の信頼性がより高くなる。
【００２３】
前記配線部材はＣｕ又はＣｕ合金で構成されており、前記ヒートシンクはＡｌ又はＡｌ合金で構成されていることが好ましい。これにより、配線部材とヒートシンクの熱膨張係数差に起因する熱応力をより低減することができ、接合信頼性を高めることができる。
【００２４】
前記熱応力緩和伝熱部材は溶射法によって形成されていることにより、複合材料の形成が困難な材料同士であっても、比較的低温の処理によって、容易に複合化された熱応力緩和伝熱部材が実現する。また、低温で形成されるので、形成される電力変換部の部材間の熱応力が低減される。従って、熱応力の低減による接合信頼性の高い電力変換部を備えたコネクタユニットが得られる。
【００２５】
さらに前記配線部材と前記熱応力緩和伝熱部材の間にさらに絶縁樹脂層を備えていることにより、電力変換部の構造が簡素化され、部品コストが大きく低減された電力変換部を備えたコネクタユニットを提供することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、電力変換部とコネクタを一体化することで、小型化と電気的及び熱的な接続信頼性の向上とをともに実現することができる、コネクタユニットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（実施の形態１）
−電気系統の構成−
図１は、実施の形態１に係るハイブリッド車の車体内部の電気系統の構成を概略的に示すブロック図である。同図においては、主として本発明に関係のある部材が表示されている。同図に示すように、ハイブリッド車の車体９内には、エンジン１と、エンジン用ラジエータ２と、エンジンに併設されたモータ３と、モータ３を駆動するための三相交流電源を生成するインバータを内蔵するコネクタユニット５と、コネクタユニット５内のインバータに直流電源を供給するバッテリ６と、直流電源の電圧を変換するためのコンバータ７とが配置されている。ここで、本実施の形態では、インバータを内蔵したコネクタユニット５が、モータ３のモータハウジングに連結されており、コネクタユニット５と、コンバータ７との間は、直流電源用配線８によって接続されている。
【００２８】
本実施の形態では、バッテリ６に蓄えられた電力がコンバータ７で所望の電圧に変換され、コネクタユニット５内のインバータに直流電源が供給される。インバータ内には、後述するように、ＩＧＢＴなどのパワーデバイスを内蔵した電力変換部が配置されていて、電力変換部で直流電源から三相交流電源が生成される。そして、三相交流電源によってモータ３が回転され、車両を駆動することになる。
【００２９】
本実施の形態では、バッテリ６及びコンバータ７は、トランクに配置され、コネクタユニット５は、エンジンルームに配置されているので、１対の直流電源用配線８を介して、コンバータ７からコネクタユニット５内のインバータに直流電源が供給される。従って電力変換部をコネクタユニットと一体化することで長い三相交流電源配線は不要となり、大電力を供給するための太い配線の使用量を低減することができ、部品コストの削減を図ることができる。
【００３０】
図２は、バッテリ６からモータ３までの回路構成を示す電気回路図である。同図において、コンバータ、コンデンサ等の部材の図示は省略されている。後述するように、コネクタユニット５には、直流電源用配線８が接続されるソケット２８が設けられており、コネクタユニット５内には、ソケット２８から延びる直流電源用配線部材２３ａ、２３ｂを介して直流電源が供給される。
【００３１】
また、図１においては、図示を省略したが、ハイブリッド車の車体９内には、図２に示すモータ制御ユニット８０が配置されており、モータ制御ユニット８０から制御信号用配線８１が延びている。一方、コネクタユニット５には、制御信号用配線８１が接続されるソケット２９が設けられており、コネクタユニット５内には、ソケット２９から延びる制御信号用配線８３を介して制御信号が供給される。
【００３２】
図２に示すように、コネクタユニット５内には、並列に配置されたＩＧＢＴ及びダイオードからなる計６個のスイッチング回路を備えた電力変換部１０が配置されている。また、コネクタユニット５内には、コネクタユニット内の各スイッチング回路の動作を制御するためのデバイス駆動回路１６が配置されている。デバイス駆動回路１６は、ソケット２９から延びる制御信号用配線８３からの入力信号を受け、制御信号用配線１７を介して各スイッチング回路に制御信号を出力する。
【００３３】
コネクタユニット内において、各スイッチング回路には、直流電源用配線部材２３ａ、２３ｂを介して直流電源が供給され、デバイス駆動回路１６の制御信号に応じてスイッチング回路が駆動されて、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電力信号が生成され、この電力信号は三相交流電源用配線部材２３ｕ、２３ｖ、２３ｗからモータ３に出力される。
【００３４】
モータ３は、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流によって駆動されるものであり、モータ３のステータには、コイル３ａに接続されるバスバー６３ｕ、６３ｖ、６３ｗが設けられている。各バスバー６３ｕ、６３ｖ、６３ｗは、それぞれコネクタユニット５の三相交流電源用配線２３ｕ、２３ｖ、２３ｗに接続されており、バスバー６３ｕ、６３ｖ、６３ｗに入力される三相交流電源に応じてモータ３内のロータが回転し、これにより、モータ３が駆動される。
【００３５】
−コネクタユニット及びモータハウジングの接続構造−
図３は、モータ３の一部を破断して示す斜視図である。図４は、モータの一部及びコネクタユニットの断面図である。ただし、図３においては、ロータの図示が省略されている。図３及び図４に示すように、モータハウジング本体６０内には、ステータ６１と、ステータ６１のコイルに流れる電流に応じて回転駆動されるロータ６５とが設けられている。ステータ６１は、コイルが巻き付けられた分割コアをリング状に組み立ててなるコア部６２と、リング状に組み立てられた分割コアを締結・固定するためのリング部６４とを備えている。そして、リング部６４と、コア部６２の内周部とに沿って、各分割コアに巻かれたコイルにつながる３相のバスバー６３、６６が配置されている。
各バスバー６３、６６は、各分割コアに巻回された各コイルに接続されているが、図３及び図４においては、各バスバー６３、６６と各コイルとの接続構造の図示は省略されている。図４においては、外周側のバスバー６３が実際よりも拡大して、かつ、絶縁被覆層を削除して表示されている。
【００３６】
モータハウジング本体６０には、開口部６０ａが設けられており、開口部６０ａを囲む側筒６０ｃの縁部６０ｂに、コネクタユニット５が取付ネジ３１によって固定されている。外周側のバスバー６３（６３ｕ、６３ｖ、６３ｗ）は、各リング部６３ｕ１、６３ｖ１、６３ｗ１と、各リング部６３ｕ１、６３ｖ１、６３ｗ１から開口部６０ａに近接するように突出するモータ側端子６３ｕ２、６３ｖ２、６３ｗ２とを有している。
【００３７】
一方、コネクタユニット５には、後述するように、モータハウジングの外部に向かって突出する直流電源用端子２３ａ２、２３ｂ２と、モータハウジングの内部に向かって突出する三相交流電源用端子２３ｕ２、２３ｖ２、２３ｗ２とが設けられている。そして、本実施の形態において、コネクタユニット５がモータハウジング本体６０に装着された状態では、コネクタユニット５の三相交流電源用端子２３ｕ２、２３ｖ２、２３ｗ２と、ステータ６１のモータ側端子６３ｕ２、６３ｖ２、６３ｗ２とが、直接接触した状態でボルト等により固定される。
【００３８】
−コネクタユニットの構造−
次に、コネクタユニット５の構造について説明する。図５は、コネクタユニット５を主面側から見た斜視図であり、図６は、コネクタユニット５を裏面側から見た斜視図であって、図５を図中縦方向の中心線回りに反転させた状態を表示している。
【００３９】
図５に示すように、コネクタユニット５の各部材は、ヒートシンク２１の上に搭載されている。そして、最上部にデバイス駆動回路等を搭載したプリント配線板３３が設けられていて、プリント配線板３３上で、外部端子を除く全部材はエポキシ樹脂等（図示せず）によって樹脂封止されている。プリント配線板３３には、第１開口部３３ａ、スリット部３３ｂ及び第２開口部３３ｃが設けられている。第１開口部３３ａには、パワーデバイスであるＩＧＢＴが形成されたＩＧＢＴチップ１１ａと、パワーデバイスであるダイオードが形成されたダイオードチップ１１ｂとが配置されている。第２開口部３３ｃには制御信号用配線８３が配置されている。また、三相交流電源用端子２３ｕ２、２３ｖ２、２３ｗ２が、スリット部３３ｂを貫通して突出している。
【００４０】
一方、図６に示すように、ヒートシンク２１の裏面側からみると、ヒートシンク２１は、平板部２１ａと、平板部２１ａから外方に突出する多数のフィン（図示せず）が形成されたフィン部２１ｂと、各々ソケット２８、２９によって囲まれた第１、第２開口部２１ｃ、２１ｄとを有している。そして、第１開口部２１ｃには直流電源用端子２３ａ２、２３ｂ２が配置され、第２開口部２１ｄには、制御信号用配線８３の端子部が配置されている。
【００４１】
次に、コネクタユニット５のヒートシンク上に積層されている各部材の構造について説明する。図７は、ヒートシンク２１上の配線部材以外の各層を透視して示す斜視図である。図８は、ヒートシンク２１上の各層を分離して表示する斜視図である。
図７及び図８に示すように、ヒートシンク２１とプリント配線板３３との間には、下方から順に、絶縁樹脂層２６と、配線部材２３と、絶縁層３５とが積層されている。配線部材２３は、直流電源を供給する直流電源用配線部材２３ａ、２３ｂと、三相交流電源を供給する三相交流電源用配線部材２３ｕ、２３ｖ、２３ｗとを有している。
【００４２】
直流電源用配線部材２３ａ、２３ｂは、横方向に延びる平板状の平板部２３ａ１、２３ｂ１と、平板部２３ａ１、２３ｂ１から折り曲げられて図中下方に延びる直流電源用端子２３ａ２、２３ｂ２とを有している。つまり、直流電源用金属配線２３ａ，２３ｂがほぼＬ字状の断面形状を有している。
また、三相交流電源用配線部材２３ｕ、２３ｖ、２３ｗは、横方向に延びる平板状の平板部２３ｕ１、２３ｖ１、２３ｗ１ と、平板部２３ｕ１、２３ｖ１、２３ｗ１から折り曲げられて図中上方に延びる三相交流電源用端子２３ｕ２、２３ｖ２、２３ｗ２とを有している。つまり、三相交流電源用金属配線２３ｕ，２３ｖ，２３ｗがほぼＬ字状の断面形状を有している。
【００４３】
以上の各平板部２３ａ２、２３ｂ２、２３ｕ１、２３ｖ１、２３ｗ１により、本発明の配線部材が構成されている。
そして、本実施の形態では、配線部材の第１の部分である平板部２３ａ１、２３ｂ１は、直流電源用端子２３ａ２、２３ｂ２とそれぞれ共通の金属板（本実施の形態では、Ｃｕ板又はＣｕ合金板）によって構成されている。また、配線部材の第２の部分である平板部２３ｕ１、２３ｖ１、２３ｗ１は、三相交流電源用端子２３ｕ２、２３ｖ２、２３ｗ２とそれぞれ共通の金属板（本実施の形態では、Ｃｕ板又はＣｕ合金板）によって構成されている。
【００４４】
そして、直流電源用端子２３ａ２、２３ｂ２は、絶縁樹脂層２６の第１開口部２６ａ及びヒートシンク２１の平板部２１ａの第１開口部２１ｃを挿通してソケット２８内まで延びている（図６参照）。また、三相交流電源用端子２３ｕ２、２３ｖ２、２３ｗ２は、絶縁層３５のスリット部３５ｂ及びプリント配線板３３のスリット部３３ｂを挿通して、プリント配線板３３の上方に突出している（図５参照）。さらに、制御信号用配線８３の端部は、下方に折り曲げられて、絶縁樹脂層２６の第２開口部２６ｂ及びヒートシンク２１の平板部２１ａの第２開口部２１ｄを挿通してソケット２９内まで延びている。
本実施の形態では、直流電源用端子２３ａ２，２３ｂ２は、ヒートシンク２１の平板部２１ａの第１開口部２１ｃを挿通して主面側から裏面側まで延びているが、ヒートシンク２１の第１開口部２１ｃに代えて平板部２１ａの端面を切り欠いた側溝を形成して、直流電源用端子２３ａ２，２３ｂ２が、側溝を挿通して裏面側に達する構造としてもよい。
【００４５】
−電力変換部の構造−
図９は、実施の形態１に係るコネクタユニットの、図７に示すIＶ-IＶ線における断面図である。図１０は、実施の形態１に係るコネクタユニットの主要部を拡大して示す断面図である。
以下、図９及び図１０を参照しつつ、電力変換部を備えたコネクタユニットの構造を説明する。
【００４６】
電力変換部１０は、ＩＧＢＴチップ１１ａ及びダイオードチップ１１ｂを併せて表示する半導体チップ１１と、半導体チップ１１内の半導体素子と外部部材とを電気的に接続するための配線部材（２３ａ２、２３ｂ２、２３ｕ１、２３ｖ１、２３ｗ１）とを備えている。配線部材のうち図９に示す断面には、直流電源用配線部材２３ａ、２３ｂの各平板部２３ａ１、２３ａ２と、三相交流電源用配線部材２３ｗの平板部２３ｗ１とが現れている。また、配線部材の各平板部２３ａ１、２３ａ２、２３ｗ１と半導体チップ１１とを接合する、Ｐｂフリー半田を含む半田層１４と、配線部材の各平板部２３ａ１、２３ｗ１上に形成された熱応力緩和導電部材４１と、半田層と半導体チップ１１で発生した熱を外方に放出するためのヒートシンク２１と、配線部材の各平板部２３ａ１、２３ａ２、２３ｗ１をヒートシンク２１に固着する絶縁樹脂層２６と、半導体チップ１１とを備えている。図１０によれば（図９には図示せず）半導体チップ１１の上面及び下面には、それぞれ、ＩＧＢＴ、ダイオードの活性領域に接続される上面電極１２及び裏面電極１３が設けられており、裏面電極１３は、半田層１４によって、配線部材に導通状態で接合されている。
【００４７】
また、半導体チップ１１の上面電極（ＩＧＢＴチップの上面電極又はダイオードチップの上面電極）と、配線部材の各平板部（図９に示す断面においては、２３ｗ２及び２３ｂ１）とは、大電流用配線１８によって電気的に接続されている。さらに、半導体チップ１１において、ＩＧＢＴチップの上面電極−ダイオードチップの上面電極間も大電流配線１８によって電気的に接続されている。
【００４８】
ヒートシンク２１は、平板部２１ａと、平板部２１ａの裏面側から突出するフィン部２１ｂとを有している。そして、平板部２１ａは、モータハウジング本体６０の開口部６０ａの側筒６０ｃの縁部６０ｂに、取付ネジ３１によって取り付けられている。ヒートシンク２１の平板部２１ａは、配線部材や半導体チップ１１を支持する支持部材として機能する。そして、ヒートシンク２１は、放熱構造体として機能するとともに、モータハウジングの一部としても機能している。つまり、モータハウジング本体６０ａ及びヒートシンク２１により、モータハウジングが構成されている。
【００４９】
本実施の形態では、ヒートシンク２１を自然空冷する構成としているが、フィン部２１ｂを囲む容器５０（破線参照）を別途設けて、空気又は液体を強制的に循環させて、強制冷却する構成としてもよい。ただし、フィン部２１ｂは必ずしも必要ではなく、また、フィン部２１ｂに代えて、他の放熱用部材を備えていてもよい。
【００５０】
また、ヒートシンク２１の第１開口部２１ａには、ソケット２８が設けられており、直流電源用配線部材２３ａの平板部２３ａ１から曲げられた直流電源用端子２３ａ２がソケット２８まで延びている。図９に示す断面には現れていないが、一方の直流電源用配線部材２３ｂの平板部２３ｂ１からほぼ直角に曲げられた直流電源用端子２３ｂ２も、ソケット２８まで延びている（図７、図８参照）。つまり、各直流電源用端子２３ａ２、２３ｂ２は、モータハウジング本体６０の外部空間まで延びている。
【００５１】
また、図９に示す断面以外の断面において、三相交流電源用配線部材２３ｗの平板部２３ｗ１からほぼ直角に曲げられた三相交流電源用端子２３ｗ２は、モータハウジング本体６０の内部空間に延びている。そして、三相交流電源用端子２３ｗ２は、取付部材３７により、モータ側端子６３ｗ２に直接接触した状態で固定されている。図９には表示されていないが、他の三相交流電源用配線部材２３ｕ、２３ｖの平板部２３ｕ１、２３ｖ１からほぼ直角に曲げられた三相交流電源用端子２３ｕ２、２３ｖ２も同様の構成となっている。なお、三相交流電源用端子２３ｕ２、２３ｖ２、２３ｗ２やモータ側端子６３ｕ２、６３ｖ２、６３ｗ２は、取付部材３７と共に絶縁樹脂によって被覆されていてもよい。
【００５２】
また、配線部材の上方には、絶縁層３５を介してプリント配線板３３が積層されており、プリント配線板３３の上にデバイス駆動回路１６が配設されている。そして、プリント配線板３３の上に延びる信号用配線（図示せず）と、半導体チップ１１の制御電極（図示せず）との間は、制御信号を供給するための信号用配線１７によって電気的に接続されている。
【００５３】
なお、図９には図示されていないが、ヒートシンク２１の上面側で半導体チップ１１、制御信号用配線１７、大電流用配線１８、プリント配線板３３、絶縁層３５、配線部材、半田層１４、絶縁樹脂層２６などの部材は、それらの端子を除いて、エポキシ樹脂などの樹脂によって封止されている。
【００５４】
本実施の形態では、ヒートシンク２１の材料として、焼結アルミニウム（焼結Ａｌ）が用いられている。ただし、これに限定されるものではない。たとえば、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金などの他の金属、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＢＮ、ＳｉＣ、ＷＣなどのセラミックス、或いは、Ａｌ−ＳｉＣ、Ｃｕ−Ｗ、Ｃｕ−Ｍｏなどの複合材料を用いてもよい。
【００５５】
本実施の形態では、配線部材２３（２３ａ、２３ｂ、２３ｕ、２３ｖ、２３ｗ）の材料として、Ｃｕ又はＣｕ合金を用いているが、これに限定されるものではない。たとえば、Ａｌ、Ａｌ合金や、Ａｌ−ＳｉＣ、Ｃｕ−Ｗ、Ｃｕ−Ｍｏなどの複合材料を用いてもよい。
【００５６】
本実施の形態では、配線部材（各平板部２３ａ１、２３ｂ１、２３ｕ１、２３ｖ１、２３ｗ１）と、外部機器への端子（直流電源用端子２３ａ２、２３ｂ２及び三相交流電源用端子２３ｕ２、２３ｖ２、２３ｗ２）とを１枚の金属板（本実施の形態では、Ｃｕ板又はＣｕ合金板）によって構成しているが、配線部材と端子とを個別に設けて、両者間をＡｌワイヤー等によって接続してもよい。
【００５７】
上述のように、本実施の形態の電力変換部１０においては、Ｐｂフリー半田からなる半田層１４と、絶縁樹脂層２６とを備えている。一般に、Ｐｂフリー半田には、以下のものがある。たとえば、Ｓｎ（液相点２３２℃）、Ｓｎ−３．５％Ａｇ（液相点２２１℃）、Ｓｎ−３．０％Ａｇ（液相点２２２℃）、Ｓｎ−３．５％Ａｇ−０．５５％Ｃｕ（液相点２２０℃）、Ｓｎ−３．０％Ａｇ−０．５％Ｃｕ（液相点２２０℃）、Ｓｎ−１．５％Ａｇ−０．８５％Ｃｕ−２．０Ｂｉ（液相点２２３℃）、Ｓｎ−２．５％Ａｇ−０．５％Ｃｕ−１．０Ｂｉ（液相点２１９℃）、Ｓｎ−５．８Ｂｉ（液相点１３８℃）、Ｓｎ−０．５５％Ｃｕ（液相点２２６℃）、Ｓｎ−０．５５％Ｃｕ−その他（液相点２２６℃）、Ｓｎ−０．５５％Ｃｕ−０．３％Ａｇ（液相点２２６℃）、Ｓｎ−５．０％Ｃｕ（液相点３５８℃）、Ｓｎ−３．０％Ｃｕ−０．３％Ａｇ（液相点３１２℃）、Ｓｎ−３．５％Ａｇ−０．５％Ｂｉ−３．０Ｉｎ（液相点２１６℃）、Ｓｎ−３．５％Ａｇ−０．５％Ｂｉ−４．０Ｉｎ（液相点２１１℃）、Ｓｎ−３．５％Ａｇ−０．５％Ｂｉ−８．０Ｉｎ（液相点２０８℃）、Ｓｎ−８．０％Ｚｎ−３．０％Ｂｉ（液相点１９７℃）等がある。本実施の形態では、液相点が２５０℃以下の低融点のＰｂフリー半田、たとえば、Ｓｎ−３．０％Ａｇ−０．５％Ｃｕ（液相点２２０℃）を用いているが、これに限定されるものではない。ただし、Ｓｎ−５．０％Ｃｕ（液相点３５８℃）、Ｓｎ−３．０％Ｃｕ−０．３％Ａｇ（液相点３１２℃）等の高融点のＰｂフリー半田（液相点が２５０℃を超えるもの）は除くものとする。
【００５８】
絶縁樹脂層２６には、本実施の形態では、金属やセラミクスの充填剤を含むエポキシ樹脂が用いられている。エポキシ樹脂の使用可能温度は、種類によって異なるが、２５０℃を超えるものを選択することは容易であり、本実施の形態では、Ｐｂフリー半田の液相点よりも高いものを用いている。従って、電力変換部の組み立て工程において、絶縁樹脂層２６を形成した後で、Ｐｂフリー半田のリフロー工程を行うことが可能になる。たとえば、エポキシ樹脂に、アルミナ、シリカ、アルミニウム、窒化アルミニウムなどを充填したものを用いることができ、熱伝導率が３．０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上であることが好ましく、５．０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上であることがより好ましい。
【００５９】
絶縁樹脂層２６の厚みは、０．４ｍｍ以下であることが好ましく、０．２ｍｍ以下であることがより好ましい。絶縁樹脂層２６の熱抵抗は、熱伝導率と厚みに依存して定まるが、厚みが薄いほど熱抵抗が小さくなる。従って、厚みが０．４ｍｍ以下であることにより、放熱性能が高くなることになる。
【００６０】
また、電力変換部１０に、パワーデバイスの動作を制御するための制御回路であるデバイス駆動回路１６を搭載したプリント配線板３３を組み込んでいるので、車内部の部材のコンパクト化を図ることができる。
【００６１】
また、配線部材のうち直流電源用配線２３ａ、２３ｂの平板部２３ａ１、２３ｂ１と、直流電源用端子２３ａ２、２３ｂ２とが共通の金属板で構成されていることにより、部品コストの削減とコネクタユニット５のサイズ縮小とを図ることができる。
【００６２】
また、配線部材のうち三相交流電源用配線部材２３ｕ、２３ｖ、２３ｗの平板部２３ｕ１、２３ｖ１、２３ｗ１と、三相交流電源用端子２３ｕ２、２３ｖ２、２３ｗ２とが共通の金属板で構成されていることによっても、部品コストの削減とコネクタユニット５のサイズ縮小とを図ることができる。
【００６３】
また、本実施の形態では、従来用いられていた２つの半田層に代えて、１つの半田層１４と、樹脂接着剤からなる絶縁樹脂層２６とを用いているので、工程の先後に応じて低融点のＰｂフリー半田と高融点のＰｂフリー半田とを用いる必要はなく、低融点のＰｂフリー半田だけで済むことになる。現在、Ｐｂフリー半田として、比較的Ｃｕ組成比の高いＰｂフリー半田（たとえば液相点が３００℃以上のＳｎ−５．０％Ｃｕ、Ｓｎ−３．０％Ｃｕ−０．３％Ａｇ）も開発されているが、確実な接続信頼性を有する高融点のＰｂフリー半田を得ることは困難である。一方、低融点のＰｂフリー半田としては、たとえば液相点が２２０℃のＳｎ−３．０％Ａｇ−０．５％Ｃｕ（ＪＥＩＴＡ推奨合金）などの接続信頼性の高いものが得られている。また、樹脂接着剤としては、使用可能温度が２５０℃を超えるエポキシ樹脂など、低融点のＰｂフリー半田の液相点よりも高温に耐えうるものは容易に得られる。従って、本実施の形態により、半田層１４をＰｂフリー化して、接続信頼性を確保しつつ、Ｐｂフリー化を図ることができるのである。
【００６４】
ここで熱応力緩和導電部材について、図１０を用いて説明する。配線部材２３ａは、第１の材料であるＣｕによって構成されており、熱応力緩和導電部材４１の下地となる配線部材である。そして、熱応力緩和導電部材４１は、上記第１の材料（Ｃｕ）と、第１の材料よりも熱膨張係数の小さい第２の材料（Ｓｉ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ３２Ｎｉ５Ｃｏ（インバー合金）など）を含んでおり、コールドスプレー法を用いて形成されている。後述するように、コールドスプレー法を用いて形成された熱応力緩和導電部材２８ａは、比較的低温（数百℃）で形成される。また、コールドスプレー法を用いて形成された膜は、緻密であることが確認されている。そして、コールドスプレー法では、膜の堆積能率が大きく、製造コストも安価である。半導体チップ１１の厚みは、０．３ｍｍ〜０．５ｍｍであり、熱応力緩和導電部材の厚みは、約０．５ｍｍであり、半田層１４の厚みは約０．１ｍｍであり、配線部材２３ａ１の厚みは、約０．４ｍｍであり、絶縁樹脂層２６の厚みは約０．２ｍｍであり、ヒートシンク２１の平板部２１ａの厚みは約５ｍｍであり、フィン部２１ｂの縦方向の長さは約１５ｍｍであり、フィン部２１ｂのピッチは約１．５ｍｍであり、フィン部２１ｂの横方向の厚みは約１．５ｍｍである。
【００６５】
図１１は、コールドスプレー法の概略を説明する断面図である。コールドスプレー装置１００Ａは、２つの原料供給管１０８Ａ、１０８Ｂから投入される２種類の材料（粒子）を混合するミキサー（ホッパー）１０７と、圧縮空気を加熱するヒータ１０２と、粒子を吹き付けるためのガン１０３と、圧縮空気を供給する配管１０４、１０５とを備えている。そして、ガン１０３から約５〜３０ｍｍ程度離れた位置に、基板が設置されている。なお、圧縮空気に代えて、ヘリウム、窒素などの圧縮ガスを用いてもよい。
【００６６】
ミキサー１０７に、２つの原料供給管１０８Ａ、１０８Ｂから、それぞれ第１の材料（Ｃｕ）と第２の材料（Ｓｉ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ｗ、Ｍｏ及びＦｅ３２Ｎｉ５Ｃｏ（インバー合金）など）の各粒子群（粒径１０〜４０μｍ）が投入されると、ミキサー１０７内で混合された後、配管１０４から送り込まれる圧縮空気によってガン１０３に送られる。一方、配管１０５から送り込まれた圧縮空気はヒータ１０２で３００〜５００℃に熱されて、ガン１０３に送られる。そして、ガン１０３で加熱圧縮空気と各粒子群とが混ざり合った状態で、超音速流で噴射される。各粒子は、５００ｍ／ｓ以上の高速で、基板に衝突し、粒子の運動エネルギーによって粒子が塑性変形し、からみ合った状態で結合されて、熱応力緩和導電部材４１が形成される。ガン１０３は、基板に沿って、繰り返しスイープされる。各粒子の径は、０．１μｍ〜５０μｍ、好ましくは１０μｍ〜５０μｍである。
熱応力緩和導電部材４１を堆積するための基板としては、配線部材２３ａとなるＣｕ板を用い、その後、熱応力緩和導電部材４１をＣｕ板と共にパターニングした後、絶縁樹脂層２６となる接着剤により、ヒートシンク２１に貼り付けて、熱応力緩和導電部材４１及び配線部材２３ａを形成する。なお、図９に示す構造においては、熱応力緩和導電部材４１のうち、半田層を形成する必要のない領域は選択的エッチングなどによって削除されているが、この領域の熱応力緩和導電部材４１をそのまま残しておいてもよい。また、メタルマスクを用いて熱応力緩和導電部材４１をＣｕ板上に形成し、エッチング工程を省略してもよい。
【００６７】
なお、ヒートシンク２１上に絶縁樹脂層２６を介して配線部材２３ａを予め形成しておいて、配線部材２３ａの上に、直接溶射によって熱応力緩和導電部材４１を形成してもよい。
また、ヒートシンク２１上に絶縁樹脂層２６を介して配線部材２３ａを予め形成しておく一方、適当な基板上に溶射法によって熱応力緩和導電部材４１を形成し、その後、基板から熱応力緩和導電部材４１を剥がして、配線部材２３ａに半田、ろう材を用いた接合を行なってもよい。
【００６８】
本実施の形態によると、熱応力緩和導電部材４１の熱膨張係数は、半導体チップ１１と配線部材２３ａとの熱膨張係数の間にある値となる。従って、半導体チップ１１と配線部材２３との熱膨張係数差に起因する熱応力によって半田層１４のクラックの発生を抑制することができる。そして、部材間（配線部材２３ａ−熱応力緩和導電部材４１間、及び、熱応力緩和導電部材４１−半導体チップ１１間）の接合部の信頼性を高く維持することができる。
【００６９】
特に、熱応力緩和導電部材４１の形成工程で、コールドスプレー法を採用することにより、比較的低温で熱応力緩和導電部材を形成することができる。コールドスプレー法では、ヒータ１０２で３００〜４００℃に加熱された圧縮空気を用いるものの、空気の膨張によって急激に冷却されるので、ヒートシンク２１に衝突する際には、室温〜１００℃の低温になっているからである。従って、加工後に配線部材２３ａと熱応力緩和導電部材４１との熱膨張係数差に起因する反りを小さく抑制することができる。そして、コールドスプレー法などの溶射法を用いて形成された膜は、緻密であることが確認されており、特に、コールドスプレー法では、膜の堆積能率が高く、製造コストも安価である。
また、複数の材料を複合化する場合、比重の差、融点の差、などが障害となって、不可能であったり、複合化できる範囲が限られる場合がほとんどである。それに対し、本実施の形態のごとく、溶射法を利用することにより、第１の材料及び第２の材料を含む熱応力緩和導電部材２８を、ほぼ任意の組成範囲で容易に形成することができる。
【００７０】
また、本実施の形態では、図１１に示すコールドスプレーを行う際に、初回のスイープの際には、原料供給管１０８Ｂからの第２の材料の供給は少なく、熱応力緩和導電部材４１の下端部における第２の材料の組成率は２０体積％程度である。そして、２回目、３回目、…と、スイープ回数が進むにつれて、原料供給管１０８Ｂから供給される第２の材料の割合が増加し、最終のスイープ時には、原料供給管１０８Ａからの第２の材料の供給量が増えて、熱応力緩和導電部材４１の上端部における第２の材料の組成率を７０体積％程度にしている。
【００７１】
このような溶射方法により、半導体チップ１１に近いほど第１の材料の組成率が大きく、配線部材２３ａに近いほど第２の材料の組成率が大きい熱応力緩和導電部材４１の組成分布が実現する。このように、熱応力緩和導電部材４１が、半導体チップ１１に近いほど第１の材料の組成率が大きく、配線部材２３ａに近いほど第２の材料の組成率が大きい組成分布を有していることにより、熱応力緩和導電部材４１と半導体チップ１１との熱膨張係数差と、熱応力緩和導電部材４１と配線部材２３ａとの界面における熱膨張係数差とを共に小さくできるので、より効果的に半田層１４に加わる熱応力を低減することができ、半田層１４のクラックの発生を確実に抑制することができる。また、配線部材２３ａから半導体チップ１１に至る部材間の接合の信頼性を高めることができる。
【００７２】
本実施の形態では、熱応力緩和導電部材４１における第１の材料の平均組成率は、３０〜８０体積％である。３０％体積以下の場合、Ｃｕ粉末同士のネットワークが弱くなり、結合力が低下し、熱応力緩和導電部材４１の強度が確保できなくなるおそれがある。電気的な導通を確保するためには、第１の材料の局部的な最大組成率が３０堆積％以上であることが好ましい。なお、初回のスイープの際には、原料供給管１０８Ｂからの第２の材料の供給をせずに、熱応力緩和導電部材４１の下端部における第２の材料の組成率が０％であってもよい。ただし、熱応力緩和導電部材４１全体における第２の材料の平均組成率を３０〜８０％の範囲に収めるようにすることが好ましい。
【００７３】
なお、熱応力緩和導電部材４１における組成分布が、必ずしも本実施の形態のようになっている必要はない。たとえば、Ｃｕと第２の材料との組成比が１：１の均一組成であっても、第２の材料の熱膨張係数がＣｕの熱膨張係数（１７ｐｐｍ／Ｋ）よりも小さければ、Ｃｕの熱膨張係数と、Ｓｉ、ＳｉＣ等の半導体チップ１１を構成する各材料の熱膨張係数（３〜６ｐｐｍ／Ｋ）の間の値になって、半田層１４に加わる熱膨張係数差に起因する熱応力を緩和することができる。
【００７４】
第１の材料がＣｕ又はＣｕ合金で、第２の材料がＳｉ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ３２Ｎｉ５Ｃｏ（インバー合金）などであることにより、以下のような顕著な効果を発揮することができる。
【００７５】
図１５は、Ｃｕに第２の材料（Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ３２Ｎｉ５Ｃｏ（インバー合金））を添加したときの、添加量（Ｖｏｌ％）に対する熱膨張係数の変化を示すグラフである。図１５に示すように、第２の材料の添加量が増すほど、熱応力緩和導電部材４１の熱膨張係数は小さくなる。そして、第２の材料の添加量が２０％以上である場合には、熱応力緩和導電部材４１の熱膨張係数は、１５ｐｐｍ／Ｋ以下である。
【００７６】
図１６は、Ｃｕに第２の材料（Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ３２Ｎｉ５Ｃｏ（インバー合金））を添加したときの、添加量（Ｖｏｌ％）に対する熱伝導率の変化を示すグラフである。図１６に示すように、第２の材料の添加量が増すほど、熱伝導率は小さくなるが、第２の材料の添加量が７０％以下であれば、熱伝導率は１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上と、十分大きな値が得られる。
なお、図１７は、第１及び第２の材料の各種特性を表にして示す図である。
【００７７】
特に、熱応力緩和導電部材４１の熱膨張係数が、１０ｐｐｍ／Ｋ以下であることにより、半導体チップ１１との熱膨張係数差をより小さくできる点で、好ましい。
【００７８】
一方、配線部材２３ａをＣｕ、Ｃｕ合金、Ａｌ又はＡｌ合金によって構成することにより、電気抵抗及び熱伝導率を特に小さくできるので、配線部材としての導電機能と放熱機能とが特に高くなる。従って、本実施の形態により、電力変換部１０の総合的な性能を特に高めつつ、熱応力の低減により、部材間の接合の信頼性を高く維持することができる。ただし、本発明の配線部材２３ａの構成材料は、必ずしもＣｕ、Ｃｕ合金、Ａｌ又はＡｌ合金に限定されるものではない。
【００７９】
また、熱応力緩和導電部材４１は、半導体チップ１１の直下方に位置する領域を含んでいればよく、配線部材２３ａ上に広く形成されている必要はない。
【００８０】
さらに配線部材２３ａを形成する別の溶射法として、ＨＶＡＦ（Ｈｉｇｈ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ａｅｒｏ Ｆｕｅｌ）法を用いることができる。図１２は、ＨＶＡＦ法の概略を説明する断面図である。ＨＶＡＦ装置１００Ｂは、２つの原料供給管１０８Ａ、１０８Ｂから投入される２種類の材料（粒子）を混合するミキサー（ホッパー）１０７と、圧縮空気及び可燃性ガスを加熱するヒータ１０２と、粒子を吹き付けるためのガン１０３と、圧縮空気を供給する配管１０４、１０５と、可燃性ガス（プロパンガスなど）を供給するガス管１０６とを備えている。そして、ガン１０３から約５〜３０ｍｍ程度離れた位置に、基板が設置されている。
【００８１】
ミキサー１０７に、２つの原料供給管１０８Ａ、１０８Ｂから、それぞれ第１の材料（Ｃｕ）と第２の材料（Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ３２Ｎｉ５Ｃｏ（インバー合金））の各粒子群（粒径１０〜４０μｍ）が投入されると、ミキサー１０７内で混合された後、配管１０４から送り込まれる圧縮空気によってガン１０３に送られる。一方、配管１０５、ガス管１０６から送り込まれた圧縮空気及び可燃性ガスは、点火プラグ１０９で燃焼が促進され、ガン１０３に送られる。そして、ガン１０３で燃焼ガス、圧縮空気及び各粒子群が混ざり合った状態で、フレームとともに、超音速流で噴射される。各粒子は、コールドスプレー法とほぼ同じ温度（３００〜５００℃）かつ、より高速（６００〜８００ｍ／ｓ）で、基板に衝突し、粒子の運動エネルギーによって粒子が塑性変形して、からみ合った状態で結合されて、熱応力緩和導電部材４１が形成される。粒子の粒径は、１０〜４０μｍである。
【００８２】
また、ＨＶＯＦ（Ｈｉｇｈ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｏｘｉｇｅｎ Ｆｕｅｌ）法を用いた場合は、供給管１０４、１０５から酸素が供給される点を除いては、図４に示す通りの装置を用いる。その場合、フレーム速度で２０００ｍ／ｓ以上、粒子速度で７５０ｍ／ｓが達成される。
【００８３】
図１３は、ＡＤ（Ａｅｒｏｓｏｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法の概略を説明する断面図である。真空ポンプが付設された成膜室１１１内に、ワークホルダー１１２と、基板１１３と、メタルマスク１１５と、ノズル１１６とが配置されている。また、エアロゾル化室１１８には、原料供給管１１９Ａから第１の材料（Ｃｕ）の粒子群が供給され、原料供給管１１９Ｂから第２の材料（Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ３２Ｎｉ５Ｃｏ（インバー合金））の粒子群が供給され、エアロゾル化室１１８内で各粒子が混合される。各粒子は、空気、Ｈｅ、Ａｒ、窒素などの圧縮ガスボンベから供給されるガス流に乗って、連絡配管１１７からノズル１１６に運ばれ、高速で噴射される。そして、基板１１３上に、第１の材料と第２の材料とを含む熱応力緩和導電部材４１が堆積される。成膜が終了すると、熱応力緩和導電部材４１を基板１１３から剥がして、配線部材２３ａに接合させることにより、図１０に示す構造が形成される。
【００８４】
この方法では、コールドスプレー法と同様に、室温程度の低温で成膜が行われる。粒子の速度は２００〜４００ｍ／ｓ、粒子の粒径は０．０３μｍ〜０．１μｍであり、より緻密な粒子を用いることができる。
【００８５】
形成される複合材料膜の厚みを比較すると、コールドスプレー法、ＨＶＡＦ法、ＨＶＯＦ法では、数十μｍ〜数ｍｍであるが、ＡＤ法では、数μｍ〜数十μｍである。本発明の電力変換部においては、応力緩和できる数十μｍ程度かそれ以上の厚みを有することが重要であり、コールドスプレー法、ＨＶＡＦ法、又はＨＶＯＦ法を用いることが好ましい。
【００８６】
（変形例）
図１４は、上記実施の形態１の製造方法の変形例を説明する図である。上記実施の形態１では、第１の材料の粒子群と、第２の材料の粒子群とを混合してから、１つのノズルから各粒子を噴射したが、本変形例では、個別に各材料の粒子群を噴射する。すなわち、図１４に示すように、ノズルＡから第１の材料（Ｃｕ）の粒子群を噴射し、ノズルＢから第２の材料（Ｓｉ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ３２Ｎｉ５Ｃｏ（インバー合金）など）の粒子群を噴射して、基板上に、第１の材料及び第２の材料を含む熱応力緩和導電部材４１を堆積していく。ノズルＡ、Ｂは、コールドスプレー法、ＨＶＡＦ法、ＨＶＯＦ法又はＡＤ法で使用されるノズルである。
【００８７】
本実施の形態によると、直流電源用端子２３ａ２、２３ｂ２と三相交流用電源端子２３ｕ２、２３ｖ２、２３ｗ２との間に、直流電力を三相交流電力に変換するためのインバータとして機能する電力変換部１０を一体化したコネクタユニット５を設け、コネクタユニット５の一部（本実施の形態では、放熱構造体であるヒートシンク２１）をモータハウジング本体６０に連結可能な構成としている。そのため、従来のインバータとコネクタが離れているものに比べて、直流電源を生成するバッテリ６、コンバータ７と、電力変換部１０との間は、三相交流電源用配線に代えて直流電源用配線を介設すれば済み、大電力用の配線の使用量の低減により部品コストの削減を図ることができる。
また、コネクタと一体化された電力変換部において、半導体チップと配線部材の間に、熱応力が緩和される熱応力緩和導電部材を溶射法により作製し設けることで、コネクタがモータに連結された実使用環境下でも電気的及び熱的な接続信頼性が高いコネクタユニットを比較的安価に提供することができる。
【００８８】
（実施の形態２）
図１８は、実施の形態２に係る電力変換部の、図７に示すＩＶ−ＩＶ線相当の断面における断面図である。図１９は、実施の形態１に係る電力変換部の主要部を拡大して示す断面図である。同図において、実施の形態１と同じ構成を有する部材については、実施の形態１と同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００８９】
本実施の形態では、ヒートシンク２１上に形成された熱応力緩和伝熱部材４２が形成され、その上に絶縁樹脂層２６を介して配線部材２３ａ１、２３ｂ１、２３ｗ１が設置されている。
【００９０】
ここで熱応力緩和伝熱部材について、図１９を用いて説明する。本実施の形態では、熱応力緩和伝熱部材４２は、上記第１の材料（Ｃｕ又はＣｕ合金）と、第２の材料（Ａｌ又はＡｌ合金）とを含んでおり、前述したコールドスプレー法を用いて形成されている。
【００９１】
そして、本実施の形態では、熱応力緩和伝熱部材４２は、下端部では第１の材料（Ｃｕ又はＣｕ合金Ａ）の組成率がほぼ１００％であり、下端部から上端部に向かって、徐々に第２の材料（ｌ又はＡｌ合金）の組成率が大きくなって、上端部では、第２の材料の組成率ほぼ１００％である。
【００９２】
熱応力緩和伝熱部材４２における組成分布が、必ずしも本実施の形態のようになっている必要はない。たとえば、Ｃｕ、Ａｌの組成比が１：１の均一組成であっても、熱膨張係数がＣｕの熱膨張係数（１７ｐｐｍ／Ｋ）とＡｌの膨張率（２３ｐｐｍ／Ｋ）との中間の値になるので、配線部材２３ａ１とヒートシンク２１との熱膨張係数差に起因する熱応力を緩和することができる。
【００９３】
すなわち、本実施の形態では、第１の材料（Ｃｕ又はＣｕ合金）及び第２の材料（Ａｌ又はＡｌ合金）を含む熱応力緩和伝熱部材２８の熱膨張係数は、第１の材料からなる配線部材２３ａ１と、第２の材料からなるヒートシンク２１との熱膨張係数の中間的な値になる。従って、配線部材２３ａ１とヒートシンク２１との熱膨張係数差に起因する熱応力を緩和することができ、部材間（ヒートシンク２１−溶射熱応力緩和伝熱部材２８間、及び、熱応力緩和伝熱部材４２−絶縁樹脂層２６−配線部材２３間）の接合部の信頼性を高く維持することができる。
【００９４】
ただし、熱応力緩和伝熱部材４２は、必ずしも２つの材料によって形成されている必要はなく、複数の材料の溶射によって形成されていればよい。複数の材料を含めることにより、熱膨張係数の調整が容易となる。
また、熱応力緩和伝熱部材４２は、必ずしも、ヒートシンク２１の主成分や、配線部材２３ａ１の主成分を含んでいる必要はなく、複数の材料を混合することによって、平均的な熱膨張係数がヒートシンク２１と配線部材２３ａ１との各熱膨張係数の間の値であればよい。これにより、熱膨張係数差に起因する熱応力を低減することができるからである。
【００９５】
第１の材料は、配線部材２３ａ１の主成分（本実施の形態ではＣｕ）、及び、ヒートシンク２１の主成分（本実施の形態ではＡｌ）から選ばれた１の材料であることが好ましい。その場合には、比較的容易に熱膨張係数を焼成することが容易となる。たとえば、第１の材料がＣｕ（配線部材２３ａ１の主成分）である場合、Ｃｕの粒子群と、熱膨張係数がＣｕよりも大きい他の材料の粒子群とを溶射することで、熱応力緩和伝熱部材４２の熱膨張係数をヒートシンク２１と配線部材２３ａ１との中間の値に調整することが容易である。また、第１の材料がＡｌ（ヒートシンク２１の主成分）である場合には、Ａｌの粒子群と、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３など、Ａｌよりも熱膨張係数が小さい材料の粒子群とを溶射することで、熱応力緩和伝熱部材４２の熱膨張係数をヒートシンク２１と配線部材２３ａ１との中間の値に調整することが容易である。
【００９６】
そして、第１の材料がＣｕ（配線部材２３ａ１の主成分）である場合には、配線部材２３ａ１に近いほど熱応力緩和伝熱部材４２のＣｕの組成率を大きくすることで、熱応力緩和伝熱部材４２−配線部材２３ａ１間の熱膨張係数差を小さくでき、熱応力を低減させることができる。また、第１の材料がＡｌ（ヒートシンク２１の主成分）である場合には、ヒートシンク２１に近いほど熱応力緩和伝熱部材４２のＡｌの組成率を大きくすることにより、熱応力緩和伝熱部材４２−ヒートシンク２１間の熱膨張係数差を小さくでき、熱応力を低減させることができる。
【００９７】
特に、熱応力緩和伝熱部材４２が、配線部材２３ａ１に近いほど第１の材料の組成率が大きく、ヒートシンク２１であるに近いほど第２の材料の組成率が大きい組成分布を有していることにより、配線部材２３ａ１とヒートシンク２１との熱膨張係数差をほとんど吸収できるので、接合部の信頼性がとくに向上する。
【００９８】
第１の材料がＣｕ又はＣｕ合金で、第２の材料がＡｌ又はＡｌ合金の組み合わせに本発明を適用することにより、以下のような顕著な効果を発揮することができる。
【００９９】
一般の融解金属を混合して合金化する場合、ＡｌのＣｕへの最大固溶度は１０％前後であり（アルミニウム青銅）、それ以上Ａｌを添加しても、実用合金を得ることは困難であるが、溶射法を利用することにより、溶射熱応力緩和伝熱部材２８を、ほぼ任意の組成範囲で容易に形成することができる。
そして、ヒートシンク２１がＡｌ又はＡｌ合金によって構成されていることにより、ダイカスト成形や押し出し成形によって微細ピッチのフィンを容易に形成しうるので、ヒートシンクの放熱機能が特に高くなる。一方、配線部材２３ａ１をＣｕ又はＣｕ合金によって構成することにより、電気抵抗を特に小さくできるので、配線部材としての導電機能が特に高くなる。従って、本実施の形態により、ヒートシンク２１と配線部材２３ａ１との総合的な機能を特に高めつつ、熱応力の低減により、部材間の接合の信頼性を高く維持することができる。
ただし、本発明の熱応力緩和伝熱部材は、必ずしもＡｌ又はＡｌ合金と、Ｃｕ又はＣｕ合金との複合材料によって構成されている必要はない。
【０１００】
また、熱応力緩和伝熱部材４２は上述した通り、ＨＶＡＦ法、ＨＶＯＦ法、ＡＤ法によっても同様に形成でき、熱応力の低減により、部材間の接合の信頼性の高い電力変換部が一体化されたコネクタユニットを提供することができる。
【０１０１】
（他の実施の形態）
上記実施の形態では、コネクタユニットの一部をモータハウジングに連結させた構造について開示したが、本発明は、モータだけでなく、コネクタユニットの一部を発電機のハウジングに連結させた構造にも適用することができる。つまり、回転電機や回転電機のハウジングにも適用することができる。
【０１０２】
本発明の電力変換部に配置される半導体素子は、ワイドバンドギャップ半導体（ＳｉＣ、ＧａＮなど）を用いたパワーデバイスでもよいし、Ｓｉを用いたパワーデバイスでもよい。
【０１０３】
上記実施の形態では、電力変換部がＩＧＢＴ及びダイオードを組み合わせたインバータであったが、本発明の電力変換部は、ＭＯＳＦＥＴ用いたインバータであってもよい。
【０１０４】
上記実施の形態では、放熱構造体はヒートシンク２１だけによって構成されていたが、放熱構造体は、ヒートシンクと他の部材とを有するものであってもよい。そして、ヒートシンク以外の他の部材、あるいは、放熱構造体以外の他の部材が回転電機のハウジングに連結されていてもよい。
【０１０５】
上記開示された本発明の実施の形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明のコネクタユニット、回転電機のハウジング、及び回転電機は、ハイブリッド車、電気自動車、冷凍装置のコンプレッサなどのモータや、発電機に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】実施の形態１に係るハイブリッド車の車体内部の電気系統の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】実施の形態１におけるバッテリからモータまでの回路構成を示す電気回路図である。
【図３】モータの一部を破断して示す斜視図である。
【図４】モータの一部及びコネクタユニットの断面図である。
【図５】コネクタユニットを主面側から見た斜視図である。
【図６】コネクタユニットを裏面側から見た斜視図である。
【図７】ヒートシンク上の配線部材以外の各層を透視して示す斜視図である。
【図８】ヒートシンク上の各層を分離して表示する斜視図である。
【図９】実施の形態１に係るコネクタユニットの、図７に示すＩＶ−ＩＶ線における断面図である。
【図１０】実施の形態１に係るコネクタユニットの主要部の拡大断面図である。
【図１１】コールドスプレー法の概略を説明する図である。
【図１２】ＨＶＡＦ法（ＨＶＯＦ法）の概略を説明する図である。
【図１３】ＡＤ法の概略を説明する図である。
【図１４】実施の形態の変形例を示す図である。
【図１５】Ｃｕに第２の材料を添加したときの、添加量(体積％）に対する熱膨張係数の変化を示すグラフである。
【図１６】Ｃｕに第２の材料を添加したときの、添加量(体積％）に対する熱伝導率の変化を示すグラフである。
【図１７】第１及び第２の材料の各種特性を表にして示す図である。
【図１８】実施の形態２に係るコネクタユニットの、図７に示すＩＶ−ＩＶ線における断面図である。
【図１９】実施の形態２に係るコネクタユニットの主要部の拡大断面図である。
【図２０】従来のハイブリッド車の電気系統図の例を示すブロック回路図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１ エンジン
２ ラジエータ
３ モータ
５ コネクタユニット
６ バッテリ
７ コンバータ
８ 直流電源用配線８
１０ 電力変換部
１１ａ ＩＧＢＴチップ
１１ｂ ダイオードチップ
１２ 上面電極
１３ 下面電極
１４ 半田層
１６ デバイス駆動回路
１７ 制御信号用配線
１８ 大電流用配線
２１ ヒートシンク
２１ａ 平板部
２１ｂ フィン部
２１ｃ 第１開口部
２１ｄ 第２開口部
２３ 配線部材
２３ａ 直流電源用配線部材
２３ｂ 直流電源用配線部材
２３ａ１ 平板部
２３ｂ１ 平板部
２３ａ２ 直流電源用端子
２３ｂ２ 直流電源用端子
２３ｕ 三相交流電源用配線部材
２３ｖ 三相交流電源用配線部材
２３ｗ 三相交流電源用配線部材
２３ｕ１ 平板部
２３ｖ１ 平板部
２３ｗ１ 平板部
２３ｕ２ 三相交流電源用端子
２３ｖ２ 三相交流電源用端子
２３ｗ２ 三相交流電源用端子
２６ 絶縁樹脂層
２６ａ 第１開口部
２６ｂ 第２開口部
２８ ソケット
２９ ソケット
３１ 取付ネジ
３３ プリント配線板
３３ａ 第１開口部
３３ｂ スリット部
３３ｃ 第２開口部
３５ 絶縁層
３５ａ 第１開口部
３５ｂ スリット部
３５ｃ 第２開口部
３７ 取付部材
４１ 熱応力緩和導電部材
４２ 熱応力緩和伝熱部材
５０ 容器
６０ モータハウジング本体
６０ａ 開口部
６０ｂ 側筒
６０ｃ 縁部
６３ｕ バスバー
６３ｖ バスバー
６３ｗ バスバー
６３ｕ１ リング部
６３ｖ１ リング部
６３ｗ１ リング部
６３ｕ２ モータ側端子
６３ｖ２ モータ側端子
６３ｗ２ モータ側端子
８０ モータ制御ユニット
８１ 制御信号用配線
８３ 制御信号用配線
１００Ａ コールドスプレー装置
１０２ ヒータ
１０３ ガン
１０４ 配管
１０５ 配管
１０７ ミキサ
１０８Ａ 原料供給管
１０８Ｂ 原料供給管
１０９ 点火プラグ
１１０ ＡＤ装置
１１１ 成膜室
１１２ ワークホルダー
１１３ 基板
１１５ メタルマスク
１１６ ノズル
１１７ 連絡配管
１１８ エアロゾル化室
１１９Ａ 原料供給管
１１９Ｂ 原料供給管
５００ 車体
５０１ エンジン
５０２ エンジン用ラジエータ
５０３ モータ
５０５ インバータ
５０６ バッテリ
５０７ コンバータ
５０８ 三相交流電源線
５１０ 電源生成部
５１１ コネクタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源用端子と、
三相交流電源用端子と、
直流電力と交流電力との電力変換を行うための電力変換部とを備え、回転電機のハウジングに連結可能なコネクタユニットであって、
前記電力変換部は、
半導体チップと、
前記半導体チップに熱応力緩和導電部材を介して接続された配線部材とを備え、
前記熱応力緩和導電部材の熱膨張係数は、前記半導体チップの熱膨張係数と前記配線部材の熱膨張係数の中間の値にあることを特徴とする、コネクタユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のコネクタユニットであって、
前記半導体チップを主に構成する材料（構成する材料のうち熱膨張係数に支配的な材料をいう）を第１の材料、
前記配線部材を主に構成する材料（構成する材料のうち熱膨張係数に支配的な材料をいう）を第２の材料、とした場合に、
前記熱応力緩和導電部材を主に構成する材料は、第１の材料又は第２の材料である、コネクタユニット。
【請求項３】
請求項２に記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和導電部材を主に構成する材料の含有量は、前記熱応力緩和導電部材全体の３０〜８０体積％である、コネクタユニット。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和導電部材は、
前記半導体チップに面する側である第１領域と前記配線部材に面する側である第２領域で異なる熱膨張係数を有し、第１領域の熱膨張係数は前記半導体チップの熱膨張係数と第２領域の熱膨張係数の中間の値である、コネクタユニット。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１つに記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和導電部材を主に構成する材料以外の材料は、Ｓｉ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ｗ、Ｍｏ又はＦｅ３２Ｎｉ５Ｃｏ（インバー合金）からなる群より選ばれた少なくとも１種の材料によって構成されている、コネクタユニット。
【請求項６】
請求項２に記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和導電部材は、前記第１の材料と前記第２の材料とから構成されている、コネクタユニット。
【請求項７】
請求項６に記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和導電部材は、
前記第１領域と前記第２領域で異なる熱膨張係数を有し、前記第１領域の熱膨張係数は前記半導体チップの熱膨張係数と前記第２領域の熱膨張係数の中間の値である、コネクタユニット。
【請求項８】
請求項１〜7のいずれか１つに記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和導電部材は溶射法によって形成されている、コネクタユニット。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載のコネクタユニットであって、
さらにヒートシンクが絶縁樹脂層を介して前記配線部材に接続されている、コネクタユニット。
【請求項１０】
直流電源用端子と、
三相交流電源用端子と、
直流電力と交流電力との電力変換を行うための電力変換部とを備え、回転電機のハウジングに連結可能なコネクタユニットであって、
前記電力変換部は、
半導体チップと、
前記半導体チップに接続された配線部材と、
前記配線部材に熱応力緩和伝熱部材を介して接続されたヒートシンクとを備え、
前記熱応力緩和伝熱部材の熱膨張係数は、前記配線部材の熱膨張係数と前記ヒートシンクの熱膨張係数の中間の値であることを特徴とする、コネクタユニット。
【請求項１１】
請求項１０に記載のコネクタユニットであって、
前記配線部材を主に構成する材料（構成する材料のうち熱膨張係数に支配的な材料をいう）を第３の材料、
前記ヒートシンクを主に構成する材料（構成する材料のうち熱膨張係数に支配的な材料をいう）を第４の材料、とした場合に、
前記熱応力緩和伝熱部材を主に構成する材料は、第３の材料又は第４の材料である、コネクタユニット。
【請求項１２】
請求項１１に記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和伝熱部材は、
前記配線部材に面する側である第１領域と前記ヒートシンクに面する側である第２領域で異なる熱膨張係数を有し、第１領域の熱膨張係数は前記配線部材の熱膨張係数と第２領域の熱膨張係数の中間の値である、コネクタユニット。
【請求項１３】
請求項１１に記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和伝熱部材は、前記第３の材料と前記第４の材料とから構成されている、コネクタユニット。
【請求項１４】
請求項１３に記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和伝熱部材は、
前記第１領域と前記第２領域で異なる熱膨張係数を有し、前記第１領域の熱膨張係数は前記配線部材の熱膨張係数と前記第２領域の熱膨張係数の中間の値である、コネクタユニット。
【請求項１５】
請求項１１〜１４のいずれか１つに記載のコネクタユニットであって、
前記配線部材はＣｕ又はＣｕ合金で構成されており、
前記ヒートシンクはＡｌ又はＡｌ合金で構成されている、コネクタユニット。
【請求項１６】
請求項１０〜１５のいずれか1つに記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和伝熱部材は溶射法によって形成されている、コネクタユニット。
【請求項１７】
請求項１０〜１６のいずれか1つに記載のコネクタユニットであって、
前記配線部材と前記熱応力緩和伝熱部材の間にさらに絶縁樹脂層を備えている、コネクタユニット。
【請求項１】
直流電源用端子と、
三相交流電源用端子と、
直流電力と交流電力との電力変換を行うための電力変換部とを備え、回転電機のハウジングに連結可能なコネクタユニットであって、
前記電力変換部は、
半導体チップと、
前記半導体チップに熱応力緩和導電部材を介して接続された配線部材とを備え、
前記熱応力緩和導電部材の熱膨張係数は、前記半導体チップの熱膨張係数と前記配線部材の熱膨張係数の中間の値にあることを特徴とする、コネクタユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のコネクタユニットであって、
前記半導体チップを主に構成する材料（構成する材料のうち熱膨張係数に支配的な材料をいう）を第１の材料、
前記配線部材を主に構成する材料（構成する材料のうち熱膨張係数に支配的な材料をいう）を第２の材料、とした場合に、
前記熱応力緩和導電部材を主に構成する材料は、第１の材料又は第２の材料である、コネクタユニット。
【請求項３】
請求項２に記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和導電部材を主に構成する材料の含有量は、前記熱応力緩和導電部材全体の３０〜８０体積％である、コネクタユニット。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和導電部材は、
前記半導体チップに面する側である第１領域と前記配線部材に面する側である第２領域で異なる熱膨張係数を有し、第１領域の熱膨張係数は前記半導体チップの熱膨張係数と第２領域の熱膨張係数の中間の値である、コネクタユニット。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１つに記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和導電部材を主に構成する材料以外の材料は、Ｓｉ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ｗ、Ｍｏ又はＦｅ３２Ｎｉ５Ｃｏ（インバー合金）からなる群より選ばれた少なくとも１種の材料によって構成されている、コネクタユニット。
【請求項６】
請求項２に記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和導電部材は、前記第１の材料と前記第２の材料とから構成されている、コネクタユニット。
【請求項７】
請求項６に記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和導電部材は、
前記第１領域と前記第２領域で異なる熱膨張係数を有し、前記第１領域の熱膨張係数は前記半導体チップの熱膨張係数と前記第２領域の熱膨張係数の中間の値である、コネクタユニット。
【請求項８】
請求項１〜7のいずれか１つに記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和導電部材は溶射法によって形成されている、コネクタユニット。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載のコネクタユニットであって、
さらにヒートシンクが絶縁樹脂層を介して前記配線部材に接続されている、コネクタユニット。
【請求項１０】
直流電源用端子と、
三相交流電源用端子と、
直流電力と交流電力との電力変換を行うための電力変換部とを備え、回転電機のハウジングに連結可能なコネクタユニットであって、
前記電力変換部は、
半導体チップと、
前記半導体チップに接続された配線部材と、
前記配線部材に熱応力緩和伝熱部材を介して接続されたヒートシンクとを備え、
前記熱応力緩和伝熱部材の熱膨張係数は、前記配線部材の熱膨張係数と前記ヒートシンクの熱膨張係数の中間の値であることを特徴とする、コネクタユニット。
【請求項１１】
請求項１０に記載のコネクタユニットであって、
前記配線部材を主に構成する材料（構成する材料のうち熱膨張係数に支配的な材料をいう）を第３の材料、
前記ヒートシンクを主に構成する材料（構成する材料のうち熱膨張係数に支配的な材料をいう）を第４の材料、とした場合に、
前記熱応力緩和伝熱部材を主に構成する材料は、第３の材料又は第４の材料である、コネクタユニット。
【請求項１２】
請求項１１に記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和伝熱部材は、
前記配線部材に面する側である第１領域と前記ヒートシンクに面する側である第２領域で異なる熱膨張係数を有し、第１領域の熱膨張係数は前記配線部材の熱膨張係数と第２領域の熱膨張係数の中間の値である、コネクタユニット。
【請求項１３】
請求項１１に記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和伝熱部材は、前記第３の材料と前記第４の材料とから構成されている、コネクタユニット。
【請求項１４】
請求項１３に記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和伝熱部材は、
前記第１領域と前記第２領域で異なる熱膨張係数を有し、前記第１領域の熱膨張係数は前記配線部材の熱膨張係数と前記第２領域の熱膨張係数の中間の値である、コネクタユニット。
【請求項１５】
請求項１１〜１４のいずれか１つに記載のコネクタユニットであって、
前記配線部材はＣｕ又はＣｕ合金で構成されており、
前記ヒートシンクはＡｌ又はＡｌ合金で構成されている、コネクタユニット。
【請求項１６】
請求項１０〜１５のいずれか1つに記載のコネクタユニットであって、
前記熱応力緩和伝熱部材は溶射法によって形成されている、コネクタユニット。
【請求項１７】
請求項１０〜１６のいずれか1つに記載のコネクタユニットであって、
前記配線部材と前記熱応力緩和伝熱部材の間にさらに絶縁樹脂層を備えている、コネクタユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００９−６０７４６（Ｐ２００９−６０７４６Ａ）
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２７３０９（Ｐ２００７−２２７３０９）
【出願日】平成１９年９月３日（２００７．９．３）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月３日（２００７．９．３）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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