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JP2014216458A - ビームリードおよび電源装置 - Google Patents

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一夫 多田
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Abstract

【課題】パワー素子チップの電極にハンダによって接続されるビームリードにおいて、温度変化によってハンダ（ハンダ層）に発生する応力を極力小さくする。【解決手段】パワー素子チップ５，７の電極１９，２１にハンダ４５，４７によって接続されるビームリード９であって、パワー素子チップに接続される接続部１３，１５には、ハンダに発生する応力を緩和するための切り欠き部２９、貫通孔２７の少なくともいずれかが設けられているビームリードである。【選択図】図１

Description

本発明は、ビームリードおよび電源装置に係り、特に、ハンダ付けされるビームリードの部位で発生する応力が緩和されるものに関する。
従来、図１２で示すように、ビームリード３０３の接続部３０５をチップ３０７の電極３０９に近い形にして、接続部３０５を電極３０９にハンダによって接合している電力変換装置３０１が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２０００−６０１４０号公報
しかしながら、上記従来の電力変換装置３０１では、ビームリード３０３の接続部３０５とチップ３０７の電極３０９とが広い面積でお互いにハンダ接合されている（ハンダ層を介して接合されている）ので、通電等による温度上昇があると、ビームリード３０３の熱膨張率とチップ３０７の熱膨張率との違いによって、ハンダ層に大きな応力が発生するという問題がある。
なお、上記応力は、せん断応力だけではなく、ビームリード３０３の熱膨張率とチップ３０７の熱膨張率との違いによって発生する基板（チップ３０７やビームリード３０３が設置されている基板）３１１の反りによって、部分的に発生する圧縮応力と引っ張り応力を含む組み合わせ応力の形態になっている。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、パワー素子チップの電極にハンダによって接続されるビームリードにおいて、温度変化によってハンダ（ハンダ層）に発生する応力を極力小さくすることを目的とする。
請求項１に記載の発明は、パワー素子チップの電極にハンダによって接続されるビームリードであって、
前記パワー素子チップに接続される接続部には、前記ハンダに発生する応力を緩和するための切り欠き部、貫通孔の少なくともいずれかが設けられているビームリードである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のビームリードにおいて、前記パワー素子チップに接続される接続部に前記切り欠き部、前記貫通孔の少なくともいずれかが設けられていることで、前記パワー素子チップに接続された状態を前記パワー素子チップの電極に対して直交する方向から見ると、前記パワー素子チップの電極の一部のみを前記パワー素子チップに接続される接続部が覆うように構成されているとともに、前記パワー素子チップの電極の他の部位には前記ハンダのハンダ層が設けられているビームリードである。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のビームリードにおいて、前記パワー素子チップに接続される接続部は、前記パワー素子チップの電極に対して直交する方向から見ると、前記パワー素子チップの電極の外周部もしくはこの近傍の全周もしくは外周部もしくはこの近傍の一部を覆うように構成されているビームリードである。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のビームリードにおいて、前記パワー素子チップに接続される接続部は、第１の接続部と第２の接続部とを備えて構成されており、前記パワー素子チップが設置されている基板の配線パターンの所定の部位にハンダによって接続される接続部としての第３の接続部を備えており、前記第１の接続部と前記第２の接続部とをお互いに結ぶ方向に対して、前記第２の接続部と前記第３の接続部とをお互いに結ぶ方向が交差しており、前記第１の接続部と前記第２の接続部との間および前記第２の接続部と前記第３の接続部との間には、脆弱部が設けられているビームリードである。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のビームリードにおいて、平板状の金属材料を塑性変形させることで生成されており、前記第１の接続部と前記第２の接続部と前記第３の接続部とは平板状に形成されていて１つの平面上に存在しているか、もしくは、前記第１の接続部と前記第２の接続部と前記第３の接続部とは平板状に形成されており、前記第１の接続部と前記第２の接続部と前記第３の接続部はこれらの厚さ方向がお互いに一致しており、前記第１の接続部と前記第２の接続部と前記第３の接続部のうちの少なくとも１つの接続部は、これらの厚さ方向で、前記少なくとも１つの接続部以外の接続部から僅かに離れており、前記第１の接続部と前記第２の接続部と前記第３の接続部はこの厚さ方向から見ると、「Ｌ」字状になっており、前記第１の接続部は、前記「Ｌ」字の縦方向に延びている画の部位の上端部に形成されており、前記第２の接続部は、前記「Ｌ」字の縦方向に延びている画の部位と前記「Ｌ」字の横方向に延びている画の部位との交差部に形成されており、前記第の接続部は、前記「Ｌ」字の横方向に延びている画の部位の右端部に形成されており、前記脆弱部は、前記前記第１の接続部と前記第２の接続部と前記第３の接続部の厚さ方向で同じ側で屈曲もしくは湾曲して突出しているビームリードである。
請求項６に記載の発明は、配線パターンが設けられている基板と、前記基板の配線パターンの所定の部位に設置されているパワー素子チップと、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のビームリードとを有し、前記ビームリードの接続部が、ハンダによって前記パワー素子チップの電極に設置されている電源装置である。
本発明によれば、パワー素子チップの電極にハンダによって接続されるビームリードにおいて、温度変化によってハンダ（ハンダ層）に発生する応力を極力小さくすることができるという効果を奏する。
本発明の実施形態に係る電源装置が冷却器に設置された状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る電源装置の分解斜視図である。 本発明の実施形態に係るビームリードの斜視図である。 本発明の実施形態に係るビームリードにシートハンダを設置した状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る電源装置が冷却器に設置された状態を示す平面図である。 図５におけるＶＩ―ＶＩ断面図である。 図６におけるＶＩＩ部の拡大図である。 図７に対応した図であって、シートハンダが溶融して硬化することで、パワー素子チップの基板への設置、ビームリードのパワー素子チップへの設置が終了した状態を示す図である。 変形例に係るビームリードの斜視図である。 変形例に係るビームリードにシートハンダを設置した状態を示す斜視図である。 変形例に係るビームリードの斜視図である。 従来の電力変換装置を示す図である。
本発明の実施形態に係る電源装置（たとえば、インバータ用パワーモジュール）１は、ＥＶやＨＥＶなどの電動車輌に搭載されるインバータに使用されるものであり、たとえば、図１等で示すように、基板３と、第１のパワー素子チップ（たとえば、ＦＷＤ）５と、第２のパワー素子チップ（たとえば、ＩＧＢＴ）７と、ビームリード９とを備えて構成されている。
基板３には配線パターン（回路パターン）１１が設けられており、ＦＷＤ（フリーホイールダイオード；Ｆｒｅｅｗｈｅｅｌ Ｄｉｏｄｅ）５は、基板３の第１の所定の部位に設置されており、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ；Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）７は、基板３の第２の所定の部位に設置されている。なお、第２の所定の部位は第１の所定の部位から所定の距離だけ離れている。
ビームリード９は、第１の接続部（第１の接続点）１３と、第２の接続部（第２の接続点）１５と、第３の接続部１７とを備えて構成されている。第１の接続部１３はＦＷＤ５の電極（カソード）１９にハンダによって接続されており、第２の接続部１５はＩＧＢＴの電極（エミッタ）２１にハンダによって接続されており、第３の接続部１７は基板３の配線パターン１１の所定の部位（第３の所定の部位）にハンダによって接続されている。基板３の第３の所定の部位は、第１の所定の部位と第２の所定の部位から所定の距離だけ離れている。
また、基板３は、冷却器２２に設置されており、これにより、ＦＷＤ５やＩＧＢＴ７の発熱による温度上昇を抑制している。
ここで、ビームリード９についてさらに詳しく説明する。
ビームリード９は、たとえば、一体で成形されており、基板３に設置されたＦＷＤ５の電極１９に接続される第１の接続部１３と、基板３に設置されたＩＧＢＴ７の電極２１に接続される第２の接続部１５と、基板３の第３の所定の部位に接続される第３の接続部１７とを備えて構成されている。
第１の接続部１３と第２の接続部１５と第３の接続部１７とはお互いが所定の距離だけ離れており、第１の接続部１３と第２の接続部１５とがお互いにつながっており（電気的、機械的に接続されており）、第２の接続部１５と第３の接続部１７とがお互いにつながっている。第１の接続部１３と第３の接続部１７とは、直接つながっておらず、第２の接続部１５を間にしてお互いがつながっている。
ビームリード９では、第１の接続部１３と第２の接続部１５とをお互いに結ぶ方向に対して、第２の接続部１５と第３の接続部１７とをお互いに結ぶ方向が交差（たとえば、直交）しており、第１の接続部１３と第２の接続部１５との間および第２の接続部１５と第３の接続部１７との間には、脆弱部（易弾性変形部；容易弾性変形部）２３，２５が設けられている。
なお、ビームリード９では、第１の接続部１３と第２の接続部１５との間の部位全体が脆弱部２３を構成しているが、第１の接続部１３と第２の接続部１５との間の部位の一部が、脆弱部２３を構成していてもよい。また、同様に、第２の接続部１５と第３の接続部１７との間の部位全体が脆弱部２５を構成しているが、第２の接続部１５と第３の接続部１７との間の部位の一部が、脆弱部２５を構成していてもよい。
ビームリード９には、たとえば、上述した３つの接続部１３，１５，１７のみが設けられている。そして、ビームリード９は、第１の接続部１３、第２の接続部１５、第３の接続部１７が、この順で、脆弱部２３，２５を間にし、電気的に直列接続されている。また、ビームリード９は、金属（たとえば、銅）等の導電性材料で構成されており、「Ｌ」字状になっている。
脆弱部２３は、この両端に位置している２つの接続部１３，１５同士をお互いに結ぶ方向で２つの接続部１３，１５の間に圧縮力もしくは引っ張り力を加えた場合、２つの接続部１３，１５の間のビームリード９の部位が弾性変形しやすくなるようにするためのものである。脆弱部２５も、脆弱部２３と同様に、２つの接続部１５，１７の間のビームリード９の部位が弾性変形しやすくなるようにするためのものである。
たとえば、第１の接続部１３と第２の接続部１５との間で延伸しているビームリード９の部位の断面形状（延伸方向に対して直交する平面による断面の形状）は一定になっている。また、第１の接続部１３と第２の接続部１５との間で延伸しているビームリード９の部位は、第１の接続部１３と第２の接続部１５との間で曲がって延びている。この曲がりによって脆弱部２３が構成されている。上記断面形状で第１の接続部１３と第２の接続部１５との間が直線的に延びている場合に比べて、第１の接続部１３と第２の接続部１５との間で曲がって延伸しているビームリード９の部位（脆弱部２３）が、引っ張り力や圧縮力に対し、曲げモーメントによる撓みの発生があることで、弾性変形しやすくなっている。ただし、上記断面形状で第１の接続部１３と第２の接続部１５との間が直線的に延びている場合において挫屈の発生は無いものとする。
ビームリード９は、平板状の金属材料を塑性変形させることで（たとえば、平板状の銅の素材を、金型を用いて打ち抜き加工し、プレス加工することで）生成されている。
各接続部１３，１５，１７は平板状に形成されていて、１つの平面上に存在している（より精確には、各接続部１３，１５，１７の厚さ方向の一方の面が１つの平面上に存在している）。なお、各接続部１３，１５，１７の位置関係が次のようになっていてもよい。
平板状に形成されている各接続部１３，１５，１７の厚さ方向がお互いに一致している。各接続部１３，１５，１７のうちの少なくとも１つの接続部（たとえば、第３の接続部１７）が、各接続部１３，１５，１７の厚さ方向で、少なくとも１つの接続部以外の接続部（たとえば、第１の接続部１３と第２の接続部１５）から僅かに離れている。
また、ビームリード９は、各接続部１３，１５，１７の厚さ方向から見ると、「Ｌ」字状に形成されている。
第１の接続部１３は、前記「Ｌ」字の縦方向に延びている画の部位の上端部に形成されており、第２の接続部１５は、前記「Ｌ」字の縦方向に延びている画の部位と前記「Ｌ」字の横方向に延びている画の部位との交差部に形成されており、前記第３の接続部１７は、前記「Ｌ」字の横方向に延びている画の部位の右端部または左端部に形成されている。
さらに、前記「Ｌ」字の縦方向に延びている画の部位は、横方向で所定の幅になっており、前記「Ｌ」字の横方向に延びている画の部位も、縦方向で所定の幅になっている。
各脆弱部２３，２５は、各接続部１３，１５，１７の厚さ方向において同じ側に屈曲もしくは湾曲して突出している。
すなわち、平板状の第１の接続部１３と第２の接続部１５の厚さ方向の一方の面が、基板３に設置されているＦＷＤ５、ＩＧＢＴ７の電極１９，２１と対向し、薄膜状のハンダ４５，４７（図１、図７等参照）を介してＦＷＤ５、ＩＧＢＴ７の平面状の電極１９，２１の部位に接続されている。また、平板状の第３の接続部１７の厚さ方向の一方の面が、基板３に設けられている配線パターン１１の平面状の所定の部位と対向し、薄膜状のハンダ４９（図１、図５参照）を介して配線パターン１１の平面状の所定の部位に接続されている。各脆弱部２３，２５は、各接続部１３，１５，１７の厚さ方向の一方の面から他方の面に向かう方向で、各接続部１３，１５，１７から離れるように（基板３から離れるように；上方に）突出している。
また、ビームリード９のパワー素子チップ５，７に接続される接続部１３，１５には、図２や図３で示すように、ハンダ４５，４７（図１、図７等参照）に発生する応力（主に熱応力）を緩和するための貫通孔２７が設けられている。なお、貫通孔２７に代えてもしくは加えて、切り欠き部２９が設けられていてもよい（図９参照）。すなわち、貫通孔２７、切り欠き部２９の少なくともいずれかが設けられていればよい。
また、パワー素子チップ５，７に接続される接続部１３，１５の両方に貫通孔２７や切り欠き部２９が設けられている必要は無く、いずれか一方に設けられていてもよいし、第３の接続部１７にハンダ４９に発生する応力を緩和するための貫通孔や切り欠きが設けられていてもよい。
また、ビームリード９では、パワー素子チップ５，７に接続される接続部１３，１５に貫通孔２７（切り欠き部２９）が設けられていることで、パワー素子チップ５，７に接続された状態をパワー素子チップ５，７の平面状の電極（接続面）１９，２１に対して直交する方向から見ると、図５等で示すように、パワー素子チップ５，７の電極１９，２１の一部のみを、パワー素子チップ５，７に接続される接続部１３，１５が覆うように構成されている。さらに、パワー素子チップ５，７の電極１９，２１の他の部位にはハンダ４５，４７のハンダ層が設けられている（ハンダ層で覆われている）。
また、パワー素子チップ５，７の平面状の電極１９，２１に対して直交する方向から見ると、パワー素子チップ５，７に接続される接続部（ビームリード９の接続部）１３，１５で覆われている部位（パワー素子チップ５，７の電極１９，２１の部位）の面積は、ビームリード９の接続部１３，１５で覆われていない部位（パワー素子チップ５，７の電極１９，２１のハンダ層４５，４７で覆われているの部位）の面積よりも小さくなっている。また、ビームリード９の接続部１３，１５とパワー素子チップ５，７の電極１９，２１との間にもハンダ（たとえば、ごく薄い膜状のハンダ）が存在している（図８参照）。
ビームリード９のパワー素子チップ５，７に接続される接続部１３，１５は、パワー素子チップ５，７の平面状の電極１９，２１に対して直交する方向から見ると、パワー素子チップ５，７の電極１９，２１の外周部の全周もしくは外周部近傍の全周、または、外周部の一部もしくは外周部の近傍の一部を覆うように構成されている。
ビームリード９の接続部１３，１５がパワー素子チップ５，７の電極１９，２１の外周部の全周を覆うようになっている場合、ビームリード９の接続部１３，１５は環状（たとえば、「ロ」字状）に形成されている（図３等参照）。また、ビームリード９の接続部１３，１５がパワー素子チップ５，７の電極１９，２１の外周部の一部を覆うようになっている場合、ビームリード９の接続部１３，１５は一部が切り欠かれた環状（たとえば、「コ」字状）に形成されている（図９等参照）。
ここで、電源装置１についてさらに詳しく説明する。
説明の便宜のために、水平な一方向をＸ軸方向とし、水平な他の一方向であってＸ軸方向に対して直交する方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに対して直交する鉛直方向をＺ軸方向とする。
冷却器２２は、たとえば、Ｙ軸方向で所定の幅を有し、Ｘ軸方向に長く延びた矩形な平板状に形成されており、厚さ方向がＺ軸方向になっている。
基板３は、図７等で示すように、セラミック等の絶縁性の材料で矩形な平板状に形成されている基板本体部３１と、上述した配線パターン（銅等の導電性材料で構成された薄膜状の配線パターン）１１とを備えて構成されている。配線パターン１１は、基板本体部３１の厚さ方向（Ｚ軸方向）の一方の面（上面）に設けられている。なお、基板本体部３１の厚さ方向（Ｚ軸方向）の他方の面（下面）にも、配線パターン１１と同様な配線パターン３３が設けられている。
基板３は、冷却器２２の上面にハンダ３５によって一体的に設置されている。冷却器２２の厚さ方向と基板３の厚さ方向とはおたがいに一致している。
ＦＷＤ５は矩形な平板状に形成されており、厚さ方向がＺ軸方向になって、薄い膜状のハンダ３７によって基板３の配線パターン１１の所定の部位に接合されている。薄い膜状のハンダ３７は、基板３の配線パターン１１の所定の部位と、ＦＷＤ５の電極（カソード）３９に接触している。
ＩＧＢＴ７も矩形な平板状の形成されており、厚さ方向がＺ軸方向になって、薄い膜状のハンダ４１によって基板３の配線パターン１１の所定の部位に接合されている。薄い膜状のハンダ４１は、基板３の配線パターン１１の所定の部位と、ＩＧＢＴ７の電極（コレクタ）４３に接触している。
ビームリード９は、上述したように、平板状の銅の素材をプレス成形することで生成されており、第１の接続部１３と脆弱部２３と第２の接続部１５と脆弱部２５と第３の接続部１７とがこの順に直列的につながっている。また、ビームリード９は、平面視において（各接続部１３，１５，１７の厚さ方向から見て；Ｚ軸方向から見て）、「Ｌ」字状に形成されている（図５参照）。
平面視すると、第１の接続部１３と脆弱部２３と第２の接続部１５とは、所定の幅（Ｘ軸方向の寸法）でＹ軸方向に延びて細長い矩形状になっている。第２の接続部１５と脆弱部２５と第３の接続部１７とは、所定の幅（Ｙ軸方向の寸法）でＸ軸方向に延びて細長い矩形状になっている。
第１の接続部１３の中心と第２の接続部１５の中心とをお互いに結ぶ方向がＸ軸方向になっており、第２の接続部１５の中心と第３の接続部１７の中心とをお互いに結ぶ方向がＹ軸方向になっている。
第１の接続部１３と第２の接続部１５との間の脆弱部２３は、平板状の銅の素材をこの厚さ方向で適宜曲げることで、等脚台形状になっており、第１の接続部１３や第２の接続部１５よりも上方に突出している（図３等参照）。
第２の接続部１５と第３の接続部１７との間の脆弱部２５も、平板状の銅の素材をこの厚さ方向で適宜曲げることで、等脚台形状になっており、第２の接続部１５や第３の接続部１７よりも上方に突出している（図３等参照）。
第１の接続部１３は、図７等で示すように、薄い膜状のハンダ４５によってＦＷＤ５に接合されている。薄い膜状のハンダ４５は、第１の接続部１３と、ＦＷＤ５の電極（アノード）１９に接触している。
第２の接続部１５は、薄い膜状のハンダ４７によってＩＧＢＴ７に接合されている。薄い膜状のハンダ４７は、第２の接続部１５と、ＩＧＢＴ７の電極（エミッタ）２１に接触している。
第３の接続部１７は、図５等で示すように、薄い膜状のハンダ４９によって、基板３の配線パターン１１の所定の部位に接続されている。
なお、第１の接続部１３と第２の接続部１５とは、Ｚ軸方向でほぼ同じところに位置しているが、第３の接続部１７は、ＦＷＤ５やＩＧＢＴ７の厚さ、ハンダ４５やハンダ４７の厚さの分だけ、第１の接続部１３や第２の接続部１５よりも下方に位置している。また、平面視すると、上述したように、第１の接続部１３に貫通孔２７（切り欠き部２９）が設けられていることで、第１の接続部１３がＦＷＤ５の一部を覆っており、第２の接続部１５に貫通孔２７（切り欠き部２９）が設けられていることで、第２の接続部１５がＩＧＢＴ７の一部を覆っている。
また、切り欠き部２９が設けられている場合、図９で示すように、第２の接続部１５の矩形状の切り欠き部２９は、Ｙ軸方向で、第３の接続部１７とは反対側に開口しており、第１の接続部１３の矩形状の切り欠き部２９も、Ｙ軸方向で、第３の接続部１７とは反対側に開口している。
なお、第２の接続部１５の矩形状の切り欠き部２９が、Ｘ軸方向で、第１の接続部１３とは反対側に開口してもよいし、第１の接続部１３の矩形状の切り欠き部２９が、Ｘ軸方向で、第２の接続部１５とは反対側に開口していてもよい。
次に、冷却器２２への、基板３、ＦＷＤ５、ＩＧＢＴ７、ビームリード９の設置について説明する。
まず、冷却器２２の上にハンダシート（ハンダ層３５になるハンダシート）を設置し、その上に基板３を設置する。
続いて、基板３の所定の部位に、シートハンダ（ハンダ３７になるシートハンダ）を載置し、このシートハンダの上にＦＷＤ５を載置し、基板３の他の所定の部位に、シートハンダ（ハンダ４１になるシートハンダ）を載置し、このシートハンダの上にＩＧＢＴ７を載置する。また、基板３のさらなる他の所定の部位に、シートハンダ（ハンダ４９になるシートハンダ）を載置する。
続いて、ビームリード９の貫通孔２７にシートハンダ５１を設置する（図４参照）。なお、シートハンダ５１は、貫通孔２７と同じ形状に形成されており、隙間無く貫通孔２７に嵌り込んでいる。換言すれば、貫通孔２７がシートハンダ５１で蓋されている。また、図７で示すように、第２の接続部１５の厚さ方向とシートハンダ５１の厚さ方向とはお互いに一致しており、第２の接続部１５でのビームリード９の厚さに比べて、シートハンダ５１の厚さは、ほぼ等しいが僅かに薄くなっている。また、シートハンダ５１は、第２の接続部１５よりも下方に僅かに突出している。
なお、図４では、第２の接続部１５にのみ貫通孔２７を設け、この貫通孔２７にシートハンダ５１を設置してあるが、実際には、第１の接続部１３に貫通孔２７を設け、この貫通孔２７にシートハンダ５１を設置してある。
また、切り欠き部２９へのシートハンダ５１の設置も、貫通孔２７へのシートハンダ５１の設置と同様にしてなされる（図１０参照）。
続いて、第１の接続部１３に設置されたシートハンダ５１がＦＷＤ５に接し、第２の接続部１５に設置されたシートハンダ５１がＩＧＢＴ７に接し、第３の接続部１７がシートハンダ（ハンダ４９になるシートハンダ）に接するようにして、ビームリード９を基板３（ＦＷＤ５、ＩＧＢＴ７、シートハンダ）の上に載置する。
続いて、加熱して各シートハンダを溶融させ、その後、冷却してハンダを固化させることで、冷却器２２への、基板３、ＦＷＤ５、ＩＧＢＴ７、ビームリード９の設置が終了する。
なお、ＩＧＢＴ７へのビームリード９の設置が終了した状態では、図８で示すうように、ＩＧＢＴ７と基板３の配線パターン１１との間のハンダ３７には、フィレット５３が形成されている。また、シートハンダ５１は、溶融したときに貫通孔２７の外側に広がり、第２の接続部１５の外周のところにフィレット５５が形成されており、貫通孔２７の内周のところ（第２の接続部１５の内周のところ）にもフィレット５７が形成されている。
ＦＷＤ５へのビームリード９の設置が終了した状態も、図８で示す状態と同様になっている。
電源装置１のビームリード９によれば、パワー素子チップ５，７に接続される接続部１３，１５に、ハンダ４５，４７に発生する応力を緩和するための貫通孔２７や切り欠き部２９が設けられているので、換言すれば、接続部１３，１５の剛性が小さくなっているので、温度変化があったとき、接続部１３，１５が従来のものよりも大きく弾性変形し、これにより、ハンダ４５，４７に発生する応力が低減される。そして、熱疲労によるハンダ４５，４７の破損を防止することができる。また、同様にして、ハンダ３７，４１，４９の破損を防止することができる。
また、電源装置１のビームリード９によれば、パワー素子チップ５，７の電極１９，２１の一部のみをパワー素子チップ５，７に接続される接続部１５，１７が覆うように構成されており、パワー素子チップ５，７の電極１９，２１の他の部位にはハンダ４５，４７が設けられるように構成されているので、パワー素子チップ５，７に接続されるビームリード９の接続部１３，１５に貫通孔２７や切り欠き部２９が設けられていても、パワー素子チップ５，７とビームリード９との間の電気抵抗が大きくなることは無い。
また、電源装置１のビームリード９によれば、パワー素子チップ５，７に接続されるビームリード９の接続部１３，１５が、パワー素子チップ５，７の電極１９，２１の外周部の全周もしくは外周部の一部を覆うように構成されているので、ビームリード９をパワー素子チップ５，７に接合させるべくシートハンダ５１を溶融させたとき、パワー素子チップ５，７の電極１９，２１の他の部位を覆うハンダが、パワー素子チップ５，７の電極１９，２１の外側に流れ出ることを防止することができる。
また、電源装置１のビームリード９によれば、第１の接続部１３と第２の接続部１５と第３の接続部１７とが１列にならんではおらず、ビームリード９が基板３とパワー素子チップ５，７とに接合されるときにおける温度変化によっても、第１の接続部１３と第２の接続部１５と第３の接続部１７とが１列にならんでいるときのように応力が加算されることがなくなる。これにより、ビームリード９が基板３とパワー素子チップ５，７とに接合されるときの温度変化による基板３の反り量を低減することができる。また、第１の接続部１３と第２の接続部１５との間および第２の接続部１５と第３の接続部１７との間には、脆弱部２３，２５が設けられているので、これらの脆弱部２３，２５により応力が緩和され、ビームリード９が基板３とパワー素子チップ５，７とに接合されるときの温度変化による基板３の反り量を少なくすることができる。
また、電源装置１のビームリード９によれば、各接続部１３，１５，１７の厚さ方向（Ｚ軸方向）から見ると、「Ｌ」字状に形成されていることで、第１の接続部１３と第２の接続部１５とをお互いに結ぶ方向に対して、第２の接続部１５と第３の接続部１７とをお互いに結ぶ方向が、直交している。これにより、ビームリード９が基板３とパワー素子チップ５，７とに接合されるときの温度変化による基板３の反り量を一層低減することができる。
また、電源装置１のビームリード９によれば、各脆弱部２３，２５が、各接続部１３，１５，１７の厚さ方向において同じ側に屈曲もしくは湾曲して突出しているので、ビームリード９を基板３に設置するとき、簡素な構成でビームリード９と基板３との干渉を避けることができる。
ところで、ビームリード９の第２の接続部１５に設ける貫通孔２７や切り欠き部２９の形態を適宜変更してもよい。
たとえば、図１１（ａ）で示すように、同形状の矩形状の切り欠き部２９Ａを複数（たとえば、２つ）ならべて設けてもよいし、図１１（ｂ）で示すように、同形状の矩形状の貫通孔２７Ａを複数（たとえば、２つ）ならべて設けてもよいし、さらに、図１１（ｃ）で示すうように、切り欠き部２９の開口部に突起５９を一対設け、第２の接続部１５を「Ｃ」字状に形成してもよい。
また、第２の接続部１５の肉厚を薄くするような（Ｚ軸方向の寸法）切り欠き部（図示せず）を形成してもよい。さらに、ビームリード９の第１の接続部１３に設ける貫通孔２７や切り欠き部２９の形態を、第２の接続部１５と同様に適宜変更してもよい。
１ 電源装置
３ 基板
５、７ パワー素子チップ
９ ビームリード
１１ 配線パターン
１３ 第１の接続部
１５ 第２の接続部
１７ 第３の接続部
１９、２１ 電極
２３、２５ 脆弱部
２７ 貫通孔
２９ 切り欠き部
４５、４７、４９ ハンダ

Claims (6)

  1. パワー素子チップの電極にハンダによって接続されるビームリードであって、
    前記パワー素子チップに接続される接続部には、前記ハンダに発生する応力を緩和するための切り欠き部、貫通孔の少なくともいずれかが設けられていることを特徴とするビームリード。
  2. 請求項１に記載のビームリードにおいて、
    前記パワー素子チップに接続される接続部に前記切り欠き部、前記貫通孔の少なくともいずれかが設けられていることで、前記パワー素子チップに接続された状態を前記パワー素子チップの電極に対して直交する方向から見ると、前記パワー素子チップの電極の一部のみを前記パワー素子チップに接続される接続部が覆うように構成されているとともに、前記パワー素子チップの電極の他の部位には前記ハンダのハンダ層が設けられていることを特徴とするビームリード。
  3. 請求項２に記載のビームリードにおいて、
    前記パワー素子チップに接続される接続部は、前記パワー素子チップの電極に対して直交する方向から見ると、前記パワー素子チップの電極の外周部もしくはこの近傍の全周もしくは外周部もしくはこの近傍の一部を覆うように構成されていることを特徴とするビームリード。
  4. 請求項３に記載のビームリードにおいて、
    前記パワー素子チップに接続される接続部は、第１の接続部と第２の接続部とを備えて構成されており、
    前記パワー素子チップが設置されている基板の配線パターンの所定の部位にハンダによって接続される接続部としての第３の接続部を備えており、
    前記第１の接続部と前記第２の接続部とをお互いに結ぶ方向に対して、前記第２の接続部と前記第３の接続部とをお互いに結ぶ方向が交差しており、前記第１の接続部と前記第２の接続部との間および前記第２の接続部と前記第３の接続部との間には、脆弱部が設けられていることを特徴とするビームリード。
  5. 請求項４に記載のビームリードにおいて、
    平板状の金属材料を塑性変形させることで生成されており、
    前記第１の接続部と前記第２の接続部と前記第３の接続部とは平板状に形成されていて１つの平面上に存在しているか、もしくは、前記第１の接続部と前記第２の接続部と前記第３の接続部とは平板状に形成されており、前記第１の接続部と前記第２の接続部と前記第３の接続部はこれらの厚さ方向がお互いに一致しており、前記第１の接続部と前記第２の接続部と前記第３の接続部のうちの少なくとも１つの接続部は、これらの厚さ方向で、前記少なくとも１つの接続部以外の接続部から僅かに離れており、
    前記第１の接続部と前記第２の接続部と前記第３の接続部はこの厚さ方向から見ると、「Ｌ」字状になっており、
    前記第１の接続部は、前記「Ｌ」字の縦方向に延びている画の部位の上端部に形成されており、前記第２の接続部は、前記「Ｌ」字の縦方向に延びている画の部位と前記「Ｌ」字の横方向に延びている画の部位との交差部に形成されており、前記第の接続部は、前記「Ｌ」字の横方向に延びている画の部位の右端部に形成されており、
    前記脆弱部は、前記前記第１の接続部と前記第２の接続部と前記第３の接続部の厚さ方向で同じ側で屈曲もしくは湾曲して突出していることを特徴とするビームリード。
  6. 配線パターンが設けられている基板と、
    前記基板の配線パターンの所定の部位に設置されているパワー素子チップと、
    請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のビームリードと、
    を有し、前記ビームリードの接続部が、ハンダによって前記パワー素子チップの電極に設置されていることを特徴とする電源装置。
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