專利名稱：電力變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將直流電力變換為交流電力、或?qū)⒔涣麟娏ψ儞Q為直流電力的電力變
換裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)作為電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)工作的旋轉(zhuǎn)電機(jī)供給交流電力、或從旋轉(zhuǎn)電機(jī)接受交流電 力的電力變換裝置有時(shí)在嚴(yán)峻的環(huán)境下使用。例如，當(dāng)搭載于汽車而使用時(shí)，有時(shí)在高溫下 等嚴(yán)峻的環(huán)境下使用。另外，電力變換裝置所變換的電力也具有增大的傾向。例如，有可能 在流過(guò)幾百安培的電流的狀況下所使用。在以下的專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了關(guān)于僅僅減少電感的技術(shù)。另外，在 專利文獻(xiàn)3中公開(kāi)了關(guān)于僅僅進(jìn)行冷卻的技術(shù)。專利文獻(xiàn)1 特開(kāi)2001-268942號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)2 特開(kāi)2001-332688號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)3 特開(kāi)2005-259748號(hào)公報(bào)(圖1)。在嚴(yán)峻的環(huán)境下所使用的電力變換裝置需要維持高可靠性。尤其在搭載于汽車而 使用時(shí)，在溫度高的環(huán)境或處理數(shù)百伏特?cái)?shù)百安培的大電力時(shí)、電力變換裝置的故障有可 能引發(fā)汽車的重大事故。從而要求高可靠性。在電力變換裝置中除了提高可靠性之外，還重要的是避免電力變換裝置的電路部 件在異常的溫度下使用，從而重要的是與電力變換裝置的溫度有關(guān)的改善。從異常的高溫 狀態(tài)中保護(hù)電力變換裝置時(shí)，重要的是采用優(yōu)良的冷卻結(jié)構(gòu)的同時(shí)采用抑制發(fā)熱的結(jié)構(gòu)。在電力變換裝置中來(lái)自電力變換裝置所具有的逆變器(inverter)的發(fā)熱大， 需要抑制逆變器的發(fā)熱的同時(shí)還需要有效地進(jìn)行逆變器器等的冷卻。逆變器在開(kāi)關(guān) (switching)動(dòng)作時(shí)發(fā)熱量大，能夠通過(guò)縮短開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)的動(dòng)作時(shí)間，來(lái)抑制發(fā)熱量。但是， 具有要處理的電流量增大的傾向，例如如果短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通或斷開(kāi)數(shù)百安培的電流，則電感 的電壓發(fā)生增大現(xiàn)象，如果僅僅縮短開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)的動(dòng)作時(shí)間，則因高電壓而導(dǎo)致可靠性的 降低。因此，不易縮短開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)的動(dòng)作時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
因此，從有效地冷卻電力變換裝置并且減少發(fā)熱的觀點(diǎn)出發(fā)，希望減小電感。由 此，能夠提供可靠性高的電力變換裝置。為了解決本發(fā)明的課題，本發(fā)明的一個(gè)特征在于，電力變換裝置具備功率模塊， 其具有將直流電流變換為交流電流的功率半導(dǎo)體元件；電容器模塊，其具有對(duì)直流電流進(jìn) 行平滑化的電容器元件；導(dǎo)體，其將功率模塊和電容器模塊電連接；和水路形成體，其形成致冷劑流動(dòng)用的流路；功率模塊配置在水路形成體的第一面，電容器模塊按照與第一面夾 持流路的方式配置在相反側(cè)的水路形成體的第二面，導(dǎo)體具有在正極導(dǎo)體與負(fù)極導(dǎo)體之間 夾持了絕緣薄板的層疊構(gòu)造，并且，導(dǎo)體配置成從電容器元件與水路形成體的第二面之間 的空間經(jīng)由水路形成體的側(cè)部到達(dá)功率模塊。本發(fā)明的另一個(gè)特征在于，具有將構(gòu)成電力變換裝置的逆變器的功率半導(dǎo)體的芯 片設(shè)置在金屬基底的一個(gè)面，對(duì)上述金屬基底的另一個(gè)面進(jìn)行冷卻的構(gòu)造，將上述逆變器 的直流端子與電容器模塊的上述直流端子利用第一寬幅導(dǎo)體及第二寬幅導(dǎo)體電連接，使上 述第一寬幅導(dǎo)體和上述第二寬幅導(dǎo)體成為層疊構(gòu)造。雖然除此之外還具有其他很多特征，但是在以下的實(shí)施方式中詳細(xì)地說(shuō)明其他特 征。(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明能夠提供一種可靠性高的電力變換裝置。


圖1是表示具備本發(fā)明的電力變換裝置的電動(dòng)汽車的一實(shí)施例的系統(tǒng)圖。圖2是本發(fā)明的電力變換裝置的分解立體圖。圖3是本發(fā)明的電力變換裝置的分解立體圖，是從與圖2的情況不同的方向觀察 的圖。圖4是本發(fā)明的電力變換裝置的分解立體圖，是從與圖2或圖3的情況不同的方 向觀察的圖。圖5是表示本發(fā)明的電力變換裝置的一實(shí)施例的外觀立體圖。圖6是從正面壁面?zhèn)扔^察本發(fā)明的電力變換裝置的圖。圖7是表示本發(fā)明的電力變換裝置的一實(shí)施例的側(cè)視圖，是從安裝有端子盒的側(cè) 觀察的圖。圖8是圖5的I-I線的剖面圖。圖9是表示在本發(fā)明的電力變換裝置中在其外殼的內(nèi)部配置有功率模塊和開(kāi)關(guān) 驅(qū)動(dòng)電路基板的狀態(tài)的圖。圖10是表示在本發(fā)明的電力變換裝置中在其外殼的內(nèi)部配置有電容器模塊的狀 態(tài)的圖。圖11是表示在本發(fā)明的電力變換裝置中在上述外殼的內(nèi)部配置有旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制 電路基板的圖。圖12是表示在本發(fā)明的電力變換裝置中拆卸上述外殼的水路形成體的蓋后從低 側(cè)觀察上部的圖。圖13(A)是表示上述水路形成體的蓋的圖，是蓋的俯視圖。圖13(B)是表示上述水路形成體的蓋的圖，是蓋的側(cè)視圖。圖14是圖12的II-II剖面圖。圖15是圖14的III-III剖面圖。圖16是拆卸本實(shí)施例中的功率模塊的樹脂蓋的圖。圖17是從本實(shí)施例中的功率模塊的散熱片側(cè)觀察的圖。
圖18是圖16的IV-IV剖面圖。圖19是表示圖18的其他實(shí)施例的功率模塊的剖面圖。圖20㈧是本實(shí)施例中的功率模塊的外觀圖，是俯視圖。圖20⑶是本實(shí)施例中的功率模塊的外觀圖，是側(cè)視圖。圖20 (C)是本實(shí)施例中的功率模塊的外觀圖，是主視圖。圖21是本實(shí)施例中的功率模塊的配置圖。圖22是本實(shí)施例中的電路圖。圖23是表示本發(fā)明的第二實(shí)施例所涉及的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖24是第二實(shí)施例的電力變換裝置的水路的上部的俯視圖。圖25是第二實(shí)施例的電力變換裝置的側(cè)視圖。圖26是第二實(shí)施例的電力變換裝置的側(cè)視圖。圖27是第二實(shí)施例的電力變換裝置的側(cè)視圖。圖28是表示本實(shí)施例中的半導(dǎo)體功率模塊的內(nèi)部構(gòu)造的圖。圖29(A)是圖28的半導(dǎo)體功率模塊的局部放大圖。圖29 (B)是表示拆卸了圖29 (A)中的殼體的狀態(tài)的局部放大圖。圖29 (C)是直流端子部的剖面圖。圖30(A)是表示本實(shí)施例中的端子構(gòu)造的圖。圖30(B)是表示本實(shí)施例中的端子構(gòu)造的其他實(shí)施方式的圖。圖30(C)是表示本實(shí)施例中的端子構(gòu)造的其他實(shí)施方式的圖。圖31 (A)是表示本實(shí)施例中的半導(dǎo)體功率模塊的其他實(shí)施方式的局部放大圖。圖31 (B)是直流端子部的剖面圖。圖32(A)是表示本實(shí)施例中的半導(dǎo)體功率模塊與電容器之間的連接部的圖。圖32(B)是連接部的主要部分剖面圖。圖32(C)是連接部的其他實(shí)施方式的主要部分剖面圖。圖32(D)是連接部的其他實(shí)施方式的主要部分剖面圖。圖32(E)是連接部的其他實(shí)施方式的主要部分剖面圖。圖32(F)是連接部的其他實(shí)施方式的主要部分剖面圖。圖32(G)是連接部的其他實(shí)施方式的主要部分剖面圖。圖33(A)是表示本實(shí)施例中的電力變換裝置的其他實(shí)施方式的分解圖。圖33(B)是表示圖33(A)的實(shí)施方式的一體結(jié)構(gòu)圖。圖33(C)是圖33(B)的電力變換裝置的剖面圖。圖34是表示本實(shí)施例中的端子構(gòu)造的其他實(shí)施方式的圖。圖35(A)是表示本實(shí)施例中的層疊構(gòu)造的其他實(shí)施方式的圖。圖35(B)是表示本實(shí)施例中的層疊構(gòu)造的其他另一實(shí)施方式的圖。圖36(A)是表示功率模塊的直流端子對(duì)的其他實(shí)施方式的立體圖。圖36 (B)是圖36 (A)的分解圖。圖36(C)是在圖36(A)的C-C’切斷的剖面圖。圖中10_上部殼體；11-第一基底；12-第二基底；13-下部殼體；22、956_絕緣 基板；23、944_金屬基底；24-樹脂殼體；100-電動(dòng)汽車；180-電池；200-電力變換裝置；218,219-開(kāi)口 ；300-電容器模塊；502,504-功率模塊；506,507-散熱片；922,926-水路； 924-折回通路；948-焊劑材料；958、962_焊料；1288-絕緣物；1289-絕緣薄板。
具體實(shí)施例方式在以下說(shuō)明的實(shí)施例的方式中，構(gòu)成為在半導(dǎo)體模塊設(shè)置散熱片，由該散熱片有 效地冷卻半導(dǎo)體模塊。通過(guò)構(gòu)成為進(jìn)一步用冷卻水來(lái)有效地冷卻電力變換裝置，由此成為 將平滑用的電容器模塊的溫度上升抑制為降低的構(gòu)造。另外，通過(guò)構(gòu)成為減小上述逆變器 與上述電容器模塊之間的電路的電感，將發(fā)熱抑制為減少。即通過(guò)使上述電路作為低電感， 可將開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間尤其從構(gòu)成逆變器的功率模塊(power module)的導(dǎo)通狀態(tài)變化到斷開(kāi) 狀態(tài)時(shí)的動(dòng)作時(shí)間設(shè)定為較短，可通過(guò)該動(dòng)作時(shí)間縮短而減小逆變器的發(fā)熱。另外，在以下說(shuō)明的實(shí)施例中，具有能夠以高精度來(lái)維持半導(dǎo)體模塊的金屬基底 (base)即散熱基板的平面度，同時(shí)容易制造的效果。另外，以將具備多個(gè)半導(dǎo)體芯片的絕緣 基板與多個(gè)公共金屬基底粘接的構(gòu)造來(lái)可制造，絕緣基板的粘接的可靠性高，另外能夠提 高半導(dǎo)體模塊的散熱效率。在以下的實(shí)施例中，能夠?qū)⒃陔娙萜髂K與半導(dǎo)體功率模塊之間的電感抑制為較 小。除了能夠減小電容器模塊與半導(dǎo)體功率模塊之間的導(dǎo)體的電感，還能減小上述導(dǎo)體與 上述半導(dǎo)體功率模塊的端子的連接部的電感。另外，能夠減小半導(dǎo)體功率模塊的直流側(cè)端 子的部分的電感。以作業(yè)性良好的構(gòu)造來(lái)實(shí)現(xiàn)它們。另外，除此以外能夠減小電容器模塊 內(nèi)的電感。在第一和第二實(shí)施例中，致冷劑和半導(dǎo)體模塊的熱傳導(dǎo)效率高、進(jìn)而能夠進(jìn)行可 靠性高的冷卻，能夠以高可靠性來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)熱的減少和有效的散熱。在第一及第二實(shí)施例中，作為致冷劑可利用發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水，從而提高車載的搭 載性，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單。為了可使用發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水，在以下的實(shí)施例中改善 了冷卻水路與散熱片之間的構(gòu)造。另外，改善了冷卻通路和平滑電容器安裝的構(gòu)造。另外，根據(jù)與以下說(shuō)明的具有對(duì)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行控制的功能的電力變換裝置有 關(guān)的第一及第二實(shí)施例，裝置整體的構(gòu)造簡(jiǎn)單且可得到進(jìn)一步高的冷卻效率。另外，該裝置 具有容易制造的構(gòu)造。(實(shí)施例1)《電動(dòng)汽車100》圖1是表示具備本發(fā)明的電力變換裝置的混合動(dòng)力(hybrid)型電動(dòng)汽車的一實(shí) 施例的結(jié)構(gòu)圖。此外，本發(fā)明的電力變換裝置200既可適用于純粹的電動(dòng)汽車、也可適用于 混合動(dòng)力型電動(dòng)汽車，但是以下以混合動(dòng)力型電動(dòng)汽車的實(shí)施例為代表進(jìn)行說(shuō)明。在混合動(dòng)力型電動(dòng)汽車100搭載有發(fā)動(dòng)機(jī)120、第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)130、第二旋轉(zhuǎn)電機(jī) 140、向上述第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)130和第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)140供給高電壓的直流電力的電池180。還 搭載有供給低電壓電力(14伏特系電力)的電池，其向以下說(shuō)明的控制電路供給直流電力， 但省略圖示?；诎l(fā)動(dòng)機(jī)120和第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)130及第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)140的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩傳遞到變速 機(jī)150和差速齒輪(differential gear) 160，而傳遞到前輪110。對(duì)上述變速機(jī)150進(jìn)行控制的變速機(jī)控制裝置154、對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)120進(jìn)行控制的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置124、對(duì)電力變換裝置200進(jìn)行控制的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700的上述旋轉(zhuǎn)電 機(jī)控制電路、對(duì)鋰離子(lithium ion)電池等電池180進(jìn)行控制的電池控制裝置184與綜 合控制裝置170，分別通過(guò)通信線路174連接。上述綜合控制裝置170經(jīng)由通信線路174從下位的控制裝置即變速機(jī)控制裝置 154、發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置124、電力變換裝置200和電池控制裝置184收取表示各自的狀態(tài)的信 息。基于這些信息，由上述綜合控制裝置170對(duì)各控制裝置的控制指令進(jìn)行運(yùn)算后，從上述 綜合控制裝置170經(jīng)由上述通信線路174向各個(gè)控制裝置發(fā)送對(duì)各控制裝置的控制指令。 例如，上述電池控制裝置184向綜合控制裝置170報(bào)告鋰離子電池即電池180的放電狀況 或構(gòu)成鋰離子電池的各單位單元(cell)電池的狀態(tài)作為電池180的狀態(tài)。上述綜合控制 裝置170根據(jù)上述報(bào)告若判斷為上述電池180需要充電，則向電力變換裝置200發(fā)出發(fā)電 運(yùn)轉(zhuǎn)的指示。綜合控制裝置170還管理發(fā)動(dòng)機(jī)120或第一或第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)130、140的輸出 轉(zhuǎn)矩，并且對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和上述第一或第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)130、140的輸出轉(zhuǎn)矩的綜合轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)矩分 配比進(jìn)行運(yùn)算處理，向變速機(jī)控制裝置154或發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置124或電力變換裝置200發(fā) 送基于處理結(jié)果的控制指令?；谵D(zhuǎn)矩指令，電力變換裝置200對(duì)第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)130和第 二旋轉(zhuǎn)電機(jī)140進(jìn)行控制，按照以某一方的旋轉(zhuǎn)電機(jī)或雙方的旋轉(zhuǎn)電機(jī)來(lái)發(fā)生指令的轉(zhuǎn)矩 輸出或發(fā)電電力的方式對(duì)這些旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行控制。上述電力變換裝置200為了基于來(lái)自綜合控制裝置170的指令，來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)第一旋轉(zhuǎn) 電機(jī)130和第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)140，從而對(duì)構(gòu)成逆變器的功率半導(dǎo)體的開(kāi)關(guān)動(dòng)作進(jìn)行控制。通過(guò) 這些功率半導(dǎo)體的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)130和第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)140作為電動(dòng)機(jī)或者發(fā)電 機(jī)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)作為電動(dòng)機(jī)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)來(lái)自高電壓的電池180的直流電力施加到上述電力變 換裝置200的逆變器，通過(guò)對(duì)構(gòu)成逆變器的功率半導(dǎo)體的開(kāi)關(guān)動(dòng)作進(jìn)行控制，由此將直流 電力變換為三相交流電流后，提供給上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)130或140。另一方面，當(dāng)作為發(fā)電機(jī)進(jìn) 行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)130或140的轉(zhuǎn)子利用來(lái)自外部的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并基于該旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 矩在上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子繞組發(fā)生三相交流電力。將所發(fā)生的三相交流電力由上述電力變 換裝置200轉(zhuǎn)換為直流電力后，提供給上述高電壓的電池180，由直流電力來(lái)充電上述電池 180。如圖1所示，電力變換裝置200包括具有抑制直流電源的電壓變動(dòng)的多個(gè)平滑 用的電容器的電容器模塊300 ；內(nèi)置多個(gè)功率半導(dǎo)體的功率模塊500 ；基板(以下為開(kāi)關(guān)驅(qū) 動(dòng)電路基板)600，其具備對(duì)該功率模塊500的開(kāi)關(guān)動(dòng)作進(jìn)行控制的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路；和基板 (以下稱作旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板)700，其具備旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路，該旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路 發(fā)生上述開(kāi)關(guān)動(dòng)作的時(shí)間幅度的信號(hào)即進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制的控制的PWM信號(hào)。上述高電壓 的電池180是鋰離子電池或鎳氫電池(nickel hydride battery)等的2次電池，輸出250 伏特到600伏特、或者其以上的高電壓的直流電力。《電力變換裝置的整體結(jié)構(gòu)》圖2、圖3和圖4是上述電力變換裝置200的分解立體圖，示意性地表示該電力變 換裝置200的整體性結(jié)構(gòu)。圖2、圖3和圖4是從各個(gè)不同方向觀察上述電力變換裝置200 的分解立體圖。電力變換裝置200具有形成箱體的形狀的外殼(housing) 210，在該外殼210的底部設(shè)置有水路形成體220，該水路形成體220在內(nèi)部具有冷卻水循環(huán)的冷卻通路即冷卻水 路216。在上述外殼210的底部，用于向上述冷卻水路216供給冷卻水的入口管212和出口 管214向該外殼210的外側(cè)突出。水路形成體220具有作為形成冷卻通路的冷卻通路形成 體的功能，在該實(shí)施例中將發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水用作致冷劑，結(jié)構(gòu)220具有作為冷卻水形成體的 功能。圖1的功率模塊500由并列設(shè)置在上述外殼210內(nèi)的第一功率模塊502和第二功 率模塊504來(lái)構(gòu)成。在第一功率模塊502和第二功率模塊504分別設(shè)置有冷卻用的散熱片 506,507.另一方面，在上述水路形成體220設(shè)置有開(kāi)口 218、219。通過(guò)將上述第一及第二 功率模塊502、504固定于水路形成體220，以使上述冷卻用的散熱片506、507分別從上述開(kāi) 口 218、219向水路216的內(nèi)部突出。將上述開(kāi)口 218、219利用散熱片506、507的周邊的金 屬壁封閉，從而按照形成冷卻水路的同時(shí)不泄漏冷卻水的方式封閉上述開(kāi)口。該第一及第二功率模塊502和504以與外殼210的形成有冷卻水的入口管212和 冷卻水的出口管214的側(cè)壁面正交的虛擬的線段為界分別左右配置。在上述水路形成體 220的內(nèi)部所形成的冷卻水路，從冷卻水的入口管212沿著外殼底部的長(zhǎng)邊方向延伸至另 一端，在該另一端部以U字狀折回，而再次沿著外殼底部的長(zhǎng)邊方向延伸至出口管214。沿 著上述長(zhǎng)邊方向的并行的兩組水路形成于上述水路形成體220內(nèi)，在上述水路形成體220 形成有與各個(gè)水路貫通的形狀的上述開(kāi)口 218和219。沿著上述通路在上述水路形成體220 固定第一功率模塊502和第二功率模塊504。通過(guò)設(shè)置于第一及第二功率模塊502、504的 散熱片向水路突出而實(shí)現(xiàn)有效的冷卻，并且通過(guò)金屬制造的上述水路形成體220與第一及 第二功率模塊502、504的散熱面密接而能夠?qū)崿F(xiàn)有效的散熱構(gòu)造。再有，上述開(kāi)口 218、219 由第一及第二功率模塊502、504的散熱面分別被封閉，所以使構(gòu)造小型化的同時(shí)冷卻效果 提尚。第一驅(qū)動(dòng)電路基板602和第二驅(qū)動(dòng)電路基板604在上述第一功率模塊502和第二 功率模塊504分別層疊而并列設(shè)置地配置。上述第一驅(qū)動(dòng)電路基板602和第二驅(qū)動(dòng)電路基 板604構(gòu)成用圖1所說(shuō)明的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路基板600。配置于上述第一功率模塊502的上方的第一驅(qū)動(dòng)電路基板602在對(duì)其以平面視角 進(jìn)行觀察時(shí)，形成為比該第一功率模塊502小一些。同樣，配置于上述第二功率模塊504的 上方的第二驅(qū)動(dòng)電路基板604在對(duì)其也以平面視角進(jìn)行觀察時(shí)，形成為比該第二功率模塊 504小一些。在上述外殼210的側(cè)面設(shè)置有上述冷卻水的入口管212和出口管214，在該側(cè)面 還形成有孔260，在該孔260配置有信號(hào)用的連接器282。該連接器282的安裝位置的該外 殼210內(nèi)部配置有靠近該信號(hào)用的連接器282而固定的噪聲除去基板560和第二放電基 板520。按照使上述噪聲除去基板560和第二放電基板520的安裝面與上述第一功率模塊 502、第二功率模塊504等的安裝面平行的方式安裝它們。在上述多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路基板602和604的上方配置有具有平滑用的多個(gè)電容器的電 容器模塊300，該電容器模塊300具有第一電容器模塊302和第二電容器模塊304，各第一 電容器模塊302和第二電容器模塊304分別配置于第一驅(qū)動(dòng)電路基板602和第二驅(qū)動(dòng)電路 基板604的上方。在第一電容器模塊302和第二電容器模塊304的上方配置有平板狀的保持板320，該平板狀的保持板320其周邊與上述外殼210的內(nèi)壁面密接而固定。該保持板320在上述 功率模塊側(cè)的面支撐上述第一電容器模塊302和第二電容器模塊304，并且在其相反側(cè)的 面保持旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700而加以固定。而且，該保持板320由金屬材料構(gòu)成，使上 述電容器模塊302和304以及旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700所發(fā)出的熱流到上述外殼210而 加以散熱。如上所述，將上述功率模塊500、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路基板600、噪聲除去基板560、第二 放電基板520、電容器模塊300、保持板320和旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700收納在外殼210 內(nèi)，外殼210的上部的開(kāi)口由金屬制造的罩290 (cover)被封閉。另外，當(dāng)將外殼210的設(shè)置有上述冷卻水的入口管212和出口管214的側(cè)壁作 為正面時(shí)，在該側(cè)壁安裝配置有端子盒(boX)800。在該端子盒800設(shè)置有用于從上述 電池180供給直流電力的直流電力用端子812和在其內(nèi)部所設(shè)置的直流電力用的端子座 (臺(tái))810 ；以及，與第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)130及第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)140連接的交流電力用端子822和在 其內(nèi)部所設(shè)置的交流用的端子座820。直流電力用的端子座810經(jīng)由匯流線(bus bar)與上述第一電容器模塊302和第 二電容器模塊304的電極電連接，交流用的端子座820經(jīng)由匯流線分別與構(gòu)成上述功率模 塊500的多個(gè)功率模塊502和504的端子電連接。此外，該端子盒800構(gòu)成為在其本體840安裝底板部844和罩部846，在該底板部 844配置有上述直流電力用的端子座810。這是為了容易組裝該端子盒800的緣故。上述 電力變換裝置200形成為如圖5所示的緊湊的(compact)形狀《電力變換裝置200的各結(jié)構(gòu)構(gòu)件》接下來(lái)，說(shuō)明上述圖2至圖7所示的電力變換裝置200的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)?！赐鈿?10>圖8表示圖5的I-I線的剖面。外殼210由金屬材料例如鋁制作，是大致方形狀 的箱體。在外殼210的底部具有具備冷卻水路的水路形成體220，上部則開(kāi)口。外殼210的 底部的冷卻水路通過(guò)在出入口的相反部分折回，而并列設(shè)置兩個(gè)冷卻水路，將這些冷卻水 路構(gòu)成為使冷卻水循環(huán)。上述折回的冷卻水路具備水路形成體220，該水路形成體220由在 中央隔著該冷卻水流過(guò)的空間部的雙重構(gòu)造來(lái)構(gòu)成。在上述水路形成體220的上側(cè)板，如 圖所示那樣沿著水路形成有開(kāi)口 218和開(kāi)口 219。在外殼210的下部配置有由第一功率模塊502和第二功率模塊504構(gòu)成的一對(duì)功 率模塊，各第一功率模塊502、第二功率模塊504每一個(gè)配置在水路形成體220的上方而加 以固定。在各第一功率模塊502和第二功率模塊504的散熱面具備多個(gè)并列設(shè)置的散熱片 506和507。該散熱片506和507分別向上述水路形成體220的開(kāi)口 218和219的內(nèi)部突 出。再有，上述開(kāi)口分別由散熱片506和507的周圍的功率模塊502和504的散熱面被關(guān) 閉，由此防止漏水，進(jìn)而形成密閉的水路216。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，可有效地冷卻第一功率模塊502和第二功率模塊504。另外，通過(guò) 構(gòu)成為使各第一功率模塊502和第二功率模塊504的各散熱片506和507沿著上述開(kāi)口 218和219插入，由此具有各第一功率模塊502和第二功率模塊504相對(duì)外殼210的定位的效果。在外殼210將較小的孔262和具有較大的面積的孔264依次并列設(shè)置地形成(參照?qǐng)D3)。在外殼210的側(cè)壁部配置有端子盒800，該端子盒800內(nèi)的直流電力用的端子座 810經(jīng)過(guò)上述孔262與外殼210內(nèi)的第一電容器模塊302和第二電容器模塊304電連接，該 端子盒800內(nèi)的交流用的端子座820經(jīng)過(guò)上述孔264由匯流線860和862與外殼210內(nèi)的 第一功率模塊502和第二功率模塊504電連接。在圖8中表示上述匯流線的一部分。<功率模塊500和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路基板600>圖9是表示在上述外殼210的內(nèi)部配置了功率模塊500和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路基板600 的狀態(tài)的俯視圖。構(gòu)成功率模塊500的第一及第二功率模塊502和504在上述外殼210的內(nèi)部中， 與旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制基板700或第一及第二電容器模塊303和304相比在更靠近冷卻水路側(cè)配 置。第一及第二功率模塊502和504沿著冷卻水路并列配置。第一功率模塊502和第二功率模塊504在按照使各自的直流端子ITl和IT2以及 交流端子OTl和0T2成為相同方向的方式配置的狀態(tài)下，在幾何學(xué)上也由同一結(jié)構(gòu)構(gòu)成，并 且通過(guò)相對(duì)一方的第一功率模塊502使另一方的第二功率模塊504旋轉(zhuǎn)180度而進(jìn)行配 置，由此將這些直流端子IT1、IT2配置成在中央部相互對(duì)置，交流端子OTl和0Τ2相互配置 在上述外殼210的側(cè)壁側(cè)。第一功率模塊502和第二功率模塊504，對(duì)各自的直流端子使 在ΙΤ1、ΙΤ2中所對(duì)應(yīng)的端子彼此靠近配置，因此第一及第二功率模塊502和504配置成在 長(zhǎng)邊方向上相互稍微錯(cuò)開(kāi)。在圖9中由于第一功率模塊502和第二功率模塊504分別與開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路基板 602和604重疊配置，因此上述直流端子ITl和ΙΤ2以及交流端子OTl和0Τ2處于在開(kāi)關(guān)驅(qū) 動(dòng)電路基板602和604的短邊方向的兩側(cè)被目視的狀態(tài)。第一功率模塊502和第二功率模塊504的直流端子ITl和ΙΤ2與上述電容器模塊 302和304的各端子電連接，各第一功率模塊502和第二功率模塊504的交流端子OTl和 0Τ2與上述端子盒800內(nèi)的交流用的端子座820連接。第一功率模塊502的交流端子OTl由與U相、V相、W相對(duì)應(yīng)的各端子0Tlu、0Tlv、 OTlw構(gòu)成，這些各端子OTlu、OTlv, OTlw分別其配置處沿著并列設(shè)置的各功率模塊502和 504的一方的短邊側(cè)引出后經(jīng)由在外殼210的側(cè)壁部234的側(cè)并列設(shè)置的匯流線860u、 860v和860w，經(jīng)過(guò)在上述外殼210的主側(cè)壁部234所形成的孔264而引出到突出的引出端 子0Llu、0Llv、0Llw。在本實(shí)施例中匯流線860u、860v和860w迂回與水路的出入口相反的 側(cè)。第二功率模塊504的交流端子0T2由與U相、V相、W相對(duì)應(yīng)的各端子0T2u、0T2v、 0T2w構(gòu)成，這些各端子0T2u、0T2v、0T2w分別從其配置處經(jīng)由在外殼210的側(cè)壁部234的側(cè) 立設(shè)的匯流線862u、862v和862w通過(guò)上述孔264引出到突出的引出端子0L2u、0L2v、0L2w。在各功率模塊502和504或開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路基板602和604的上方，配置有電容器 模塊302、304以及旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700。上述各功率模塊502和504在其周邊部形成有螺絲孔，經(jīng)過(guò)該螺絲孔在外殼的底 部的水路形成體220由螺絲SCl而被固定。另外，在功率模塊502和504的上方所配置的 驅(qū)動(dòng)電路基板602和604由螺絲SC2固定于該功率模塊502和504。另外，在圖9中第一驅(qū)動(dòng)電路基板602和第二驅(qū)動(dòng)電路基板604，如上所述那樣構(gòu) 成為分別向第一功率模塊502和第二功率模塊504供給開(kāi)關(guān)信號(hào)的電路基板。在這些第一
10驅(qū)動(dòng)電路基板602和第二驅(qū)動(dòng)電路基板604上，經(jīng)由在其主表面所設(shè)置的連接器CN引出線 束(harness)·，該線束HN與旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700連接?！措娙萜髂K300>圖10是表示將具備多個(gè)平滑電容器的電容器模塊300配置在上述外殼210內(nèi)部 的狀態(tài)的俯視圖。上述電容器模塊300具有第一電容器模塊302和第二電容器模塊304，將 第一電容器模塊302和第二電容器模塊304制作成例如在由樹脂材料制造的長(zhǎng)方體狀的殼 體分別收納例如5或6個(gè)薄膜(film)電容器(電容器單元)。如圖8或圖10所示，第一電容器模塊302和第二電容器模塊304分別并列配置， 第一電容器模塊302配置在上述第一驅(qū)動(dòng)電路基板602的上方，第二電容器模塊304配置 在上述第二驅(qū)動(dòng)電路基板604的上方。第一及第二電容器模塊302和304與第一及第二功 率模塊502和504的直流端子通過(guò)連接部JN (包括JNl和JN2)而電連接。此外，第一電容器模塊302和第二電容器模塊304構(gòu)成為與功率模塊500中的U 相橋臂(arm)中的一對(duì)直流端子、V相橋臂中的一對(duì)直流端子、W相橋臂中的一對(duì)直流端子 分別連接。從而，第一功率模塊502、第二功率模塊504的電連接如圖10所示那樣對(duì)于第一 電容器模塊302和第二電容器模塊304的每一個(gè)各連接6處，電容器模塊與功率模塊之間 的連接成為在寬幅金屬導(dǎo)體之間夾持寬幅絕緣體的層疊構(gòu)造。根據(jù)該構(gòu)造，能夠減小電容 器模塊與功率模塊之間的電路的電感。通過(guò)減小電感，具有抑制因功率模塊的開(kāi)關(guān)動(dòng)作而 導(dǎo)致的電壓的暫時(shí)性升壓的效果，與此對(duì)應(yīng)地縮短開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間，能夠?qū)崿F(xiàn)可減少發(fā)熱的 控制。在圖10中第一及第二電容器模塊302和304分別具備與直流電力用的端子座810 連接的一對(duì)電極TMl和電極TM2，經(jīng)由該電極與外部的直流電源連接。第一電容器模塊302 和第二電容器模塊304的各自的電極TMl和TM2均配置在外殼210的水路出入口側(cè)。這是 通過(guò)配置成與在端子盒800內(nèi)配置的直流電力用的端子座810所配置的側(cè)相同側(cè)，使得與 外部的直流電源即高電壓電池之間的布線變得容易，作業(yè)性提高。在圖10中第一電容器模塊302和第二電容器模塊304分別在其四個(gè)角落中形成 有嵌入螺母的固定用孔rai和ra2，由經(jīng)過(guò)上述保持板320的與上述固定用孔rai、FH2對(duì) 應(yīng)的孔而擰接于該固定用孔rai、H12的螺絲SC4(參照?qǐng)D11)，第一電容器模塊302和第二 電容器模塊304固定于保持板320。即，各第一電容器模塊302和第二電容器模塊304在懸 掛于保持板320的狀態(tài)下所固定?！幢３职?20>圖11是表示在上述外殼210的內(nèi)部配置了保持板320的狀態(tài)的俯視圖，表示搭 載于該保持板320的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700。保持板320構(gòu)成為具備旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電 路基板700的控制基板托架(bracket)，在上述外殼210的內(nèi)部中，在位于上述電容器模塊 300的上側(cè)的狀態(tài)下固定于上述外殼210。在外殼210的內(nèi)側(cè)面沿著其周邊方向以大致等間隔形成有多個(gè)突起體I3R(參照 圖9和圖10)，該突起體PR的上端面在其周邊支撐上述保持板320，由經(jīng)過(guò)形成于該保持板 320的螺絲孔而擰接于上述突起體ra的端面的螺絲SC4來(lái)固定保持板320。由此以設(shè)置 于周邊的數(shù)目多的上述突起體的上面的大面積來(lái)承受上述保持板，所以外殼210與保持板 320之間處于良好的熱傳導(dǎo)狀態(tài)。保持板320為了提高其機(jī)械強(qiáng)度，由熱傳導(dǎo)與外殼210同樣良好的金屬材料，例如由鋁材料制作。另外，在載置有上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700的 面形成有被圖案化的凹凸面。保持板320的上述凹面形成于與上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700的該保持板320 側(cè)的面中的布線層等的形成區(qū)域?qū)χ玫牟糠种校纱?，能夠防止上述布線層等與作為金屬 材料的保持板320接觸，能夠防止在該布線層發(fā)生電短路。尤其設(shè)置有功率模塊502和504 的交流端子OTl和0T2的部分形成為凹陷的凹形狀。另外，在直流電源的連接部也形成有 凹陷的凹形狀。在上述保持板320的與上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700對(duì)置的面的上述凹 面內(nèi)如圖3所示那樣形成有多個(gè)分散分布的隆起部(boss)BS，由在該隆起部中經(jīng)過(guò)形成于 上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700的螺絲孔而擰接的螺絲SC6(參照?qǐng)D16)，將該旋轉(zhuǎn)電機(jī)控 制電路基板700固定于保持板320。如上所述，上述保持板320由經(jīng)過(guò)形成于該保持板320的螺絲孔而擰接于在上述 第一電容器模塊302和第二電容器模塊304的四個(gè)角落所設(shè)置的固定用孔rai、ra2的螺絲 SC4，對(duì)在該保持板320下方所配置的上述第一電容器模塊302和第二電容器模塊304進(jìn)行 固定的方法與上述的方法相同。這樣，由于各第一電容器模塊302和第二電容器模塊304構(gòu)成為被固定于與外殼 210對(duì)接而配置的保持板320，因此從該第一電容器模塊302和第二電容器模塊304所發(fā)生 的熱經(jīng)過(guò)保持板320容易地向殼體210傳導(dǎo)，成為散熱效果優(yōu)良的結(jié)構(gòu)。另外，由于外殼 210由冷卻水路進(jìn)行冷卻，因此能夠?qū)⑸鲜鲭娙萜髂K302和304的溫度上升抑制為降低。<旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700>圖11是表示在上述外殼210內(nèi)的保持板320上所搭載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板 700的俯視圖。該旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700將小信號(hào)用的電子部件與連接器CN—起搭 載。該連接器CN經(jīng)由線束HN與例如搭載于上述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路基板602和604的連接器CN 連接。該旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700在其周邊的四個(gè)角落的各區(qū)域、還有在除了該周邊的 中央部的區(qū)域即避開(kāi)搭載有各部件的區(qū)域及形成有連接這些部件的布線層的區(qū)域，形成螺 絲孔，由經(jīng)過(guò)這些螺絲孔而擰接于上述保持板320的螺絲SC6，被固定于該保持板320。上述 旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700例如與只有其周緣部固定于框架(frame)的構(gòu)造的情況相比， 能夠避免因振動(dòng)等而導(dǎo)致中央彎曲的弊害。如上所述，由于該旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700 構(gòu)成為載置于與外殼210對(duì)接而配置的保持板320，因此從該旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700所 發(fā)生的熱經(jīng)過(guò)保持板320容易地向殼體210傳導(dǎo)，成為散熱效果優(yōu)良的結(jié)構(gòu)?！凑?90>罩290在上述外殼210的內(nèi)部依次收納上述第一功率模塊502、第二功率模塊 504、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路基板602、604、第一電容器模塊302和第二電容器模塊304、保持板320、 旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700之后，閉塞該外殼210的開(kāi)口的蓋材料構(gòu)成。<第一及第二功率模塊502和504的冷卻構(gòu)造>如上所述，電力變換裝置200的一方的面?zhèn)?，在底部形成有冷卻水路。圖12是從 外殼210的底部往上觀察的構(gòu)造圖，表示底部的水路形成體220的一部分即水路保持構(gòu)件 902。上述水路保持構(gòu)件902具有其他水路形成體220即用于安裝底板934的外周部904，在 外周部904設(shè)置有多個(gè)螺絲固定用的孔SC9。只對(duì)一部分標(biāo)注符號(hào)，而對(duì)其他省略符號(hào)。在 外周部904的內(nèi)側(cè)設(shè)置有用于防止漏水的密封溝906，在上述密封溝906的內(nèi)側(cè)的上述水路保持構(gòu)件902，在兩側(cè)設(shè)置有外側(cè)區(qū)域部912，還設(shè)置有在上述附圖中作為冷卻水路216所 說(shuō)明的第一及第二水路922及926以及中央部908。通過(guò)在上述密封溝嵌入0型圈(0-ring) 或橡膠等密封構(gòu)件，并且用螺絲來(lái)擰緊螺絲孔SC9，從而具有密封功能。向水路922 (前面作 為216進(jìn)行說(shuō)明)的入口部916供給冷卻水，冷卻水在箭頭方向上流過(guò)第一水路922，在折 回通路924中冷卻水的流動(dòng)變?yōu)閁字狀，在箭頭方向上流過(guò)第二水路926，從水路926的出 口部918排出。在第一及第二水路922和926設(shè)置有作為孔的開(kāi)口 218和219。通過(guò)安裝 以下說(shuō)明的圖13所記載的底板934，來(lái)形成水路922和926，并且開(kāi)口 218和219成為對(duì)上 述水路的開(kāi)口構(gòu)造。在設(shè)置于第一水路922和第二水路926之間的上述中央部908和設(shè)置于第一水路 922與外周部904之間以及設(shè)置于第二水路926與外周部904之間的外側(cè)區(qū)域部912，分別 設(shè)置有用于使鋁壓鑄(die casting)的厚度變薄的凹陷932。圖13㈧和⑶表示封閉圖12所示的外殼210的底的底板934。底板934和上述 水路保持構(gòu)件902是形成水路的水路形成體，水如圖13(A)的箭頭所示那樣流動(dòng)。在底板 934設(shè)置有多個(gè)螺絲孔SC9，經(jīng)由上述水路保持構(gòu)件902的外周部904的螺絲孔SC9用螺絲 擰緊。在底板934設(shè)置有第一凸部935和第二凸部936，該凸部935插入到水路922，凸部 936插入到水路926。此外，凹陷938為了使鋁壓鑄的厚度變薄而被設(shè)置。圖14表示沿著圖12的II-II剖面的水路922的剖面，此外，水路926也大致相同 形狀。在圖12、圖13和圖14中，在水路保持構(gòu)件902設(shè)置有并列配置的多個(gè)水路922和 926。冷卻水從入口管212 (在圖12中省略記載)導(dǎo)入到入口部916。在水路的入口部916 設(shè)置有與外殼210 —體的由金屬構(gòu)件所形成的頂棚(天井)882，在水路的兩旁設(shè)置有以圖 15的側(cè)壁988和990所示的與外殼210 —體的金屬構(gòu)件。水路如圖12所示那樣入口管的 后水路的寬度逐漸變寬，一方水路的深度逐漸變淺，從而冷卻水的流動(dòng)變得流暢且不易產(chǎn) 生漩渦，并且流體阻力小。水從入口部開(kāi)始被引導(dǎo)到具有開(kāi)口部的水路。在具有開(kāi)口部的水 路中，通過(guò)在水路的底設(shè)置圖13所示的凸部935，使得水路的底凸起，成為水路的深度比散 熱片的高度稍微深的形狀。散熱片的高度為6毫米到8毫米，水路的深度為10毫米以下、 優(yōu)選為9毫米以下。在水路形成體220的上述凸部935的相反側(cè)制作有開(kāi)口 218，使設(shè)置于功率模塊 502的金屬基底944的散熱片506向該開(kāi)口 218突出，并且將功率模塊502由螺絲SCl來(lái)固 定。在雖然省略圖示但并列配置的其他水路926所形成的水路形成體220的開(kāi)口，固定有 功率模塊504。通過(guò)這種方式，散熱片與冷卻介質(zhì)即水之間的熱交換效率提高。另外，并列 設(shè)置的水路922與926之間的接頭即折回部與散熱片突出的部分相比水路形成得較深，從 而減小流體阻力且改善冷水的流動(dòng)。由于功率模塊504以與以下說(shuō)明的功率模塊502同樣的構(gòu)造來(lái)大致相同地固定， 因此以功率模塊502為代表進(jìn)行說(shuō)明。多個(gè)散熱片506 (在該實(shí)施例中3個(gè)散熱片)從水 路922的上述開(kāi)口 218向水路突出。散熱片506設(shè)置在金屬的金屬基底944的一個(gè)面上， 在金屬的金屬基底944的另一個(gè)面設(shè)置有半導(dǎo)體芯片。上述半導(dǎo)體芯片用樹脂殼體946被 密封。該結(jié)構(gòu)在功率模塊504與水路926之間的關(guān)系下也相同。如圖9或圖14所示，功率模塊502與金屬板982 —起由螺絲SCl固定于形成水路 的水路形成體。在該實(shí)施例中被固定于與外殼210—體形成的水路罩882。由功率模塊502的因螺絲固定而在功率模塊502的散熱面封閉上述水路992的開(kāi)口 218。功率模塊502的 散熱面與上述開(kāi)口周邊的水路形成體之間設(shè)置有密閉構(gòu)件例如0型圈(0-ring)986，成為 能夠防止漏水的構(gòu)造。與上述金屬板982對(duì)置而設(shè)置有由金屬或熱傳導(dǎo)性優(yōu)良的較軟的樹脂構(gòu)成的散 熱板984，并且與該散熱板984對(duì)置而設(shè)置有驅(qū)動(dòng)電路基板602。驅(qū)動(dòng)電路基板602的熱經(jīng) 由散熱板984傳遞到水路形成體，并傳遞給冷卻水，由此能夠?qū)Ⅱ?qū)動(dòng)電路基板602的溫度上 升抑制為降低。以上的結(jié)構(gòu)和作用效果對(duì)于功率模塊504和驅(qū)動(dòng)電路基板604也相同。圖15表示圖14的III-III剖面的局部放大圖。在用于形成水路922的水路形成 體220的底部設(shè)置有底板934。水路的兩側(cè)部由與外殼210 —體設(shè)置的側(cè)板988和990來(lái) 形成。上述側(cè)板988和990與水路形成體220的底部之間的密閉由密閉構(gòu)件例如由0型圈 或比0型圈的寬度寬的密封墊(gasket)等構(gòu)成的密封構(gòu)件986來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，水路922的 上部的開(kāi)口 218如上所述那樣由功率模塊502的金屬制基底944的散熱面所密閉。為了進(jìn) 行該密閉，設(shè)置有密閉構(gòu)件例如0型圈或密封墊等的密封構(gòu)件986。在上述金屬基底944的 相反面固定有多個(gè)半導(dǎo)體芯片，用樹脂殼體946進(jìn)行密閉。在功率模塊502上如上所述那 樣夾持散熱板982和散熱板984而由螺絲SC2來(lái)固定上述驅(qū)動(dòng)電路基板602。在上述說(shuō)明中，如圖14所示那樣在水路的入口部和出口部以及折回部中使水路 加深，散熱片的插入部成為與上述水路位置相比更淺的形狀。散熱片插入部的水路的深度 為比散熱片的高度方向的長(zhǎng)度稍微長(zhǎng)的尺寸的深度。在該實(shí)施例中如上所述，散熱片高度 為6毫米 8毫米，水路的深度是10毫米以下、優(yōu)選為9毫米以下。以上的結(jié)構(gòu)或作用、效 果在功率模塊504和包括其水路的水路形成體中也相同?！垂β誓K〉圖17表示從風(fēng)扇側(cè)觀察了功率模塊502或504的狀態(tài)，圖16表示拆卸了功率模 塊502或504的樹脂殼體946的狀態(tài)。另外，在圖1 8中表示圖16的IV-IV剖面。在實(shí)際 的剖面圖中表示3個(gè)半導(dǎo)體部分的剖面，但是為了易于理解說(shuō)明，對(duì)半導(dǎo)體芯片的3個(gè)中的 2個(gè)省略對(duì)其說(shuō)明，只對(duì)半導(dǎo)體芯片的一個(gè)進(jìn)行比實(shí)際更大的放大后記載。如圖17所示，在 金屬基底944的散熱面設(shè)置有如圖17所示的3組散熱片506A、506B、506C。在上述散熱片 的外周的散熱面設(shè)置有0型圈或密封墊作為防止水路的冷卻水的泄漏的密封構(gòu)件86。通過(guò) 將上述金屬基底板的散熱面向水路的開(kāi)口部用螺絲等強(qiáng)行推入，由此用上述金屬基底944 來(lái)封閉水路922(216)或926(216)的開(kāi)口，成為能夠由上述密封構(gòu)件986來(lái)防止水路內(nèi)的 冷卻水的漏水的構(gòu)造。如圖18所示，散熱片由焊劑構(gòu)件(口一材)948而被固定。該硬釬焊(口 一付汁) 例如在攝氏600度到700度下進(jìn)行。如圖18所示，與上述3組散熱片對(duì)應(yīng)地絕緣基板956 由第二焊料(半田)層962粘接于上述金屬基底944的相反面。上述金屬基底944為以銅為主成分并在該該銅中摻雜雜質(zhì)的合金。在散熱片506 的硬釬焊之后優(yōu)選硬度為HV50以上且優(yōu)選熱傳導(dǎo)率為200W/mK以上。該金屬基底的厚度 在2毫米 4毫米的范圍內(nèi)。另外，在各絕緣基板的范圍或用固定螺絲孔978所包圍的范 圍內(nèi)最佳平面度為0. Imm以下、優(yōu)選平面度為0. 2mm以下。再有，在構(gòu)成逆變器的半導(dǎo)體芯 片的范圍即6個(gè)絕緣基板的范圍內(nèi)最佳平面度為0. 3mm以下、優(yōu)先平面度為確保0. 4mm以 下的平面度。如果在銅中摻雜比銅硬的雜質(zhì)，則隨著其比例的增加而硬度增大。但是，由于
14上述雜質(zhì)的熱傳導(dǎo)率一般比銅低，所以整體的熱傳導(dǎo)率下降。從而，作為優(yōu)選通過(guò)調(diào)整雜質(zhì) 的比例，能夠維持上述硬度和上述熱傳導(dǎo)率。另外，優(yōu)選對(duì)上述金屬基底實(shí)施厚度大約3 9μπι的鎳鍍敷。如圖18所示那樣在一方對(duì)散熱片506進(jìn)行硬釬焊，在另一方對(duì)半導(dǎo)體芯片 的絕緣基板956進(jìn)行軟釬焊(半田付K )。在該情況下有可能在銅的面上有缺陷，因此通過(guò) 實(shí)施適當(dāng)厚度的鍍敷，能夠適宜地維持表面粗糙度。在該實(shí)施例中，優(yōu)選至少絕緣基板的搭 載范圍和0型圈接觸的范圍的表面粗糙度滿足Ra = 3. 2。〈半導(dǎo)體模塊的制造〉在圖18中在滿足上述條件的以銅為主成分的合金的基底板在攝氏600度到700 度下對(duì)金屬制的散熱片506進(jìn)行硬釬焊。根據(jù)情況有可能成為800度至900度。如果金屬 基底軟，則在該硬釬焊作業(yè)中平面度變差，難以進(jìn)行其后的絕緣基板956的粘接。通過(guò)適 度地選定雜質(zhì)的含有比例，硬釬焊作業(yè)后的特性對(duì)于硬度而言為HV50以上，另外硬釬焊作 業(yè)后的熱傳導(dǎo)率能夠確保200W/mK以上的特性。如圖16所示，在該作業(yè)中對(duì)3個(gè)散熱片 506A 506C進(jìn)行硬釬焊。另外，在其他的作業(yè)工序中，在絕緣基板956用高溫焊料來(lái)粘接半導(dǎo)體芯片952。 第一焊料層958在該工序中所制作的層將半導(dǎo)體芯片952與絕緣基板固接。該焊料層是高 溫焊料的層，從而在第二焊料層962即低溫焊料的粘接作業(yè)中不會(huì)熔解。如圖16所示，在 一個(gè)絕緣基板956粘接各3組二極管芯片954和IGBP芯片952。為了避免煩雜，只對(duì)一個(gè) 絕緣基板956表示參照符號(hào)，而其他則省略。將具有3組二極管芯片954和IGBP芯片952 的一個(gè)絕緣基板以對(duì)置兩個(gè)的方式并列配置，由此與UVW相內(nèi)的1相對(duì)應(yīng)，與粘接于金屬基 底944的背面的一個(gè)散熱片對(duì)應(yīng)。圖16的金屬基底944由于構(gòu)成三相用的逆變器，因此具 有3組上述對(duì)置并列配置的絕緣基板。各絕緣基板具有相同的構(gòu)造。在上述作業(yè)后，按照使粘接了 3組半導(dǎo)體芯片952的6個(gè)絕緣基板956與具有3 個(gè)散熱片的506的金屬基底944滿足圖16和圖17所示的位置關(guān)系的方式，用低溫焊料即 焊料962來(lái)進(jìn)行粘接。即，對(duì)于兩個(gè)絕緣基板以在金屬基底944的相反面對(duì)一個(gè)散熱片進(jìn) 行硬釬焊的位置關(guān)系來(lái)進(jìn)行粘接。在圖18中散熱片506與金屬基底944之間的粘接溫度 最高，使用焊劑材料進(jìn)行粘接。溫度次高的粘接為，半導(dǎo)體芯片952與絕緣基板956之間的 粘接且使用高溫焊料而進(jìn)行。溫度最低的粘接是絕緣基板956與絕緣基底之間的粘接且 使用低溫焊料而進(jìn)行。由于上述焊劑材料的散熱片506的粘接溫度高，因此如果金屬基底 944的金屬不采用比純銅更硬的金屬，則因硬釬焊而金屬基底944的相反面的平面度降低， 從而難以粘接絕緣基板。如上所述，如果增加作為雜質(zhì)的金屬的含有量，則容易地維持平面 度，但是熱傳導(dǎo)率下降，絕緣基板956的冷卻效果下降。兼顧兩方的特性的條件為上述的、 硬釬焊作業(yè)后的特性對(duì)硬度而言為HV50以上且硬釬焊后的熱傳導(dǎo)率為200W/mK以上的特 性。另外，在各絕緣基板956的區(qū)域中的最佳平面度為0. Imm以下、優(yōu)選平面度為0. 2mm以 下。另外，作為優(yōu)選能夠較高地維持金屬基底944的粘接有6個(gè)絕緣基板的區(qū)域的平面度， 粘接有6個(gè)絕緣基板的區(qū)域(在全部絕緣基板的粘接區(qū)域)中最佳平面度為0. 3mm以下， 優(yōu)選平面度為與此相近的0. 4mm以下。作為其他方案，在用安裝螺絲孔978劃分的區(qū)域內(nèi)最佳平面度為0. Imm以上、優(yōu)選 平面度為0. 2mm以下。在本實(shí)施例中在金屬基底944配置多個(gè)絕緣基板956，在這些各絕緣基板956內(nèi)使多個(gè)半導(dǎo)體芯片分別維持耐高電壓的配置關(guān)系。這樣，在具有多個(gè)例如接受300伏特以上 的直流電力后變換為交流電力的半導(dǎo)體芯片的絕緣基板956中，絕緣基板的面積變寬，在 各絕緣基板956的粘接的范圍內(nèi)優(yōu)選平面度分別維持為0. 2mm以下，最佳平面度為0. Imm 以下。在圖16中粘接于一個(gè)絕緣基板的3組半導(dǎo)體芯片在該實(shí)施例中為 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)芯片和二極管芯片，圖 18 的芯片 952 為 IGBT 芯片。另外，與IGBT芯片相鄰的二極管芯片954以與圖18的構(gòu)造相同的構(gòu)造且相同的制 造方法粘接于絕緣基板956，不同點(diǎn)在于由二極管芯片954來(lái)取代半導(dǎo)體芯片952。針對(duì)絕 緣基板用高溫焊料粘接3個(gè)IGBT芯片952和3個(gè)二極管芯片954，6個(gè)具備這些6個(gè)芯片 的絕緣基板956以圖16所示的排列用低溫焊料被粘接于金屬基底944。在上述實(shí)施例中，對(duì)半導(dǎo)體芯片952采用了 IGBT芯片，但是也可采用MOS晶體管 的芯片。在該情況下，不需要二極管芯片954。在圖16、圖17和圖18中孔978是用于將半導(dǎo)體模塊安裝于通路形成體220的螺絲孔。圖19是圖18的其他實(shí)施例，其中將散熱片506的形狀作為銷(pin)形狀。與圖 18的波形狀的散熱片506同樣由焊劑材料對(duì)金屬基底944進(jìn)行硬釬焊。由焊劑材料948 將金屬的基底板和銷形狀的散熱片粘接。在該實(shí)施例中散熱片即銷的高度為距基底面6mm 至8mm的高度。圖14中的插入有散熱片的位置的水路的深度為IOmm以下、優(yōu)選為9mm以 下。各風(fēng)扇的區(qū)域、圖17的散熱片506A的區(qū)域中的銷的數(shù)目為300個(gè)到700個(gè)。銷的粗 細(xì)為在硬釬焊部中直徑3mm到5mm、其高度為0. 5mm到1. 5mm,并且比它們高的部分的直徑 為2mm 3mm。這些銷以鋸齒狀配置。圖20㈧至(C)是功率模塊502或504的外觀圖。圖20㈧是功率模塊502或 504的俯視圖、圖20(B)是側(cè)視圖、圖20(C)是正視圖。如上所述，圖16和圖17所記載的功 率模塊是拆卸圖20的的功率模塊的樹脂殼體后的構(gòu)造。在圖20(A)所示的俯視圖中，在一 方端設(shè)置有與旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接的交流用端子OTlu、OTlv, OTlw。在相反側(cè)即另一端部設(shè)置有 3組與直流電源連接的直流用端子ITlN和IT1P。這些端子如圖9所示那樣配置，與電容器 的端子連接。此外，端子ITlN與直流電源的負(fù)側(cè)連接，端子ITlP與直流電源的正側(cè)連接。 對(duì)圖20的3組直流端子ITlN和ITlP而言正側(cè)端子之間及負(fù)側(cè)端子之間分別并聯(lián)電連接?；鶞?zhǔn)銷992為了固定于功率模塊502或504的驅(qū)動(dòng)電路602或604的定位而設(shè)置。圖21表示在將功率模塊502或504的散熱片向水路922或926的開(kāi)口 218或219 突出而固定的狀態(tài)下的功率模塊502與功率模塊504的位置關(guān)系。箭頭表示水路的水流方 向。將2個(gè)功率模塊502和504并列配置并且使直流用端子成為內(nèi)側(cè)。通過(guò)該配置，在中 央部能夠與電容器端子連接，裝置整體變?yōu)楹?jiǎn)單的構(gòu)造。另外，能夠以短布線且使直流的正 側(cè)與負(fù)側(cè)對(duì)置而以層疊構(gòu)造與電容器模塊302或304連接，從而能夠減小該布線部的電感， 能夠?qū)⒁蚬β誓K502與504之間的開(kāi)關(guān)動(dòng)作而產(chǎn)生的電壓的跳變抑制為較低。另外，在本裝置中功率模塊的直流端子的正極ITlP與IT2P彼此連接，直流端子的 負(fù)極ITlN與IT2N彼此連接。如圖21所示，通過(guò)使功率模塊502或504稍微錯(cuò)開(kāi)而并列配 置，能夠?qū)⑾嗤螤畹墓β誓K用作功率模塊502或504。還具有連接距離縮短、能夠減小 上述電感的效果。將功率模塊502或504的負(fù)極即N端子彼此靠近地配置，將正極即P端子彼此靠近地配置。由此，連接線的配置滿足整齊的關(guān)系，提高生產(chǎn)性即配設(shè)作業(yè)。再有， 能夠減小電感。連接于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的交流端子OTl和0T2分別配置在并列配置的功率模塊502或 504的外側(cè)，因此成為容易地配置將交流端子OTl和0T2與不同的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的端子連接的匯 流線的構(gòu)造。裝置整體的構(gòu)造簡(jiǎn)單且作業(yè)性也提高。<電路的說(shuō)明>圖22是本實(shí)施例的電力變換裝置200的電路圖，在電力變換裝置200設(shè)置有構(gòu) 成逆變器裝置的第一功率模塊502 ；構(gòu)成逆變器裝置的第二功率模塊504 ；電容器模塊300 ； 安裝于逆變器裝置的第一驅(qū)動(dòng)電路基板602的驅(qū)動(dòng)電路92 ；安裝于逆變器裝置的第二驅(qū)動(dòng) 電路基板604的驅(qū)動(dòng)電路94 ；安裝于旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700的控制電路93 ；安裝于連 接器基板72的對(duì)連接器73及電容器模塊300的放電電路(未圖示)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電路 91 ；和電流傳感器95和96。此外，在圖22中為了容易區(qū)別電源系統(tǒng)和信號(hào)系統(tǒng)，用實(shí)線來(lái)圖示電源系統(tǒng)、而 用虛線來(lái)表示信號(hào)系統(tǒng)。第一功率模塊502和第二功率模塊504構(gòu)成對(duì)應(yīng)逆變器裝置的電力變換用主電 路，如圖16所示，具備多個(gè)開(kāi)關(guān)用功率半導(dǎo)體元件。第一功率模塊502和第二功率模塊504 分別利用從對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路92和94輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)而動(dòng)作，將從高電壓電池180供給的 直流電力變換為三相交流電力，將該電力供給到對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)130或140的電樞繞組。主 電路是圖22所示的三相橋電路，構(gòu)成為對(duì)應(yīng)三相的串聯(lián)電路分別在電池180的正極側(cè)與負(fù) 極側(cè)之間并聯(lián)電連接。該串聯(lián)電路由圖16所示的粘接于對(duì)置配置的絕緣基板956的半導(dǎo) 體芯片952構(gòu)成。圖22所示的上述第一功率模塊502和第二功率模塊504的半導(dǎo)體芯片 配置為如圖16所示。<第二功率模塊504的說(shuō)明>第一功率模塊502與第二功率模塊504如圖22所示那樣電路結(jié)構(gòu)相同，從而以第二功率模塊504為代表進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施例中將IGBT (絕緣柵型雙極晶體管)21用作開(kāi) 關(guān)用功率半導(dǎo)體元件。IGBT21具備集電極、發(fā)射極和柵電極這3個(gè)電極。在IGBT21的集電 極與發(fā)射極之間電連接有二極管38。二極管38具備陰極和陽(yáng)極這兩個(gè)電極，按照從IGBT21 的發(fā)射極向集電極的方向成為正向的方式，陰極與IGBT21的集電極電連接，陽(yáng)極與IGBT21 的發(fā)射極電連接。上述IGBT21的芯片與圖16、圖18和圖19的半導(dǎo)體芯片952對(duì)應(yīng)，二極 管38與上述圖的二極管芯片954對(duì)應(yīng)。如以上所述，作為開(kāi)關(guān)用功率半導(dǎo)體元件也可使用 MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體型場(chǎng)效應(yīng)晶體管)。MOSFET具備漏電極、源電極和柵電極這三個(gè) 電極。此外，MOSFET在源電極與漏電極之間具備從漏電極向源電極的方向成為正向的寄生 二極管。因此，如IGBT那樣無(wú)需另外設(shè)置二極管。各相的橋臂構(gòu)成為使IGBT21的源電極與IGBT21的漏電極并聯(lián)電連接。此外，在 本實(shí)施例中只表示了一個(gè)各相的各上下橋臂的IGBT，但是所控制的電流容量大，因此構(gòu)成 為使多個(gè)IGBT并聯(lián)電連接。在圖22所示的實(shí)施例中，各相的各上下橋臂分別由三個(gè)IGBT 構(gòu)成。各相的各上橋臂的IGBT21的漏電極與電池180的正極側(cè)電連接、各相的各下橋臂的 IGBT21的源電極與電池180的負(fù)極側(cè)電連接。在圖20或圖21中將應(yīng)當(dāng)與電池180的正 極側(cè)連接的上述功率模塊502和504的端子作為ITlP或IT2P來(lái)表示。另外，在圖20或圖21中將應(yīng)當(dāng)與電池180的負(fù)極側(cè)連接的上述功率模塊502和504的端子作為ITlN或IT2N
來(lái)表不。各相的各橋臂的中點(diǎn)(上橋臂側(cè)IGBT的源電極和下橋臂側(cè)的IGBT的漏電極電極 之間的連接部分)與對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)130或140的對(duì)應(yīng)相的電樞繞組電連接。該中點(diǎn)在圖20 或圖 21 中表示為端子 OTlu、OTlv, OTlw, 0T2u、0T2v、0T2w。驅(qū)動(dòng)電路92、94構(gòu)成對(duì)應(yīng)逆變器裝置的驅(qū)動(dòng)部，基于從控制電路93輸出的控制信 號(hào)，發(fā)生用于驅(qū)動(dòng)IGBT21的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在各個(gè)電路92或94中所發(fā)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到對(duì) 應(yīng)第一功率模塊502或第二功率模塊504。驅(qū)動(dòng)電路92、94由將與各相的各上下橋臂對(duì)應(yīng) 的多個(gè)電路集成在一個(gè)電路的、將驅(qū)動(dòng)6個(gè)IGBT的電路收容在一個(gè)塊(block)中的集成電 路來(lái)構(gòu)成。作為與各相的各上下橋臂對(duì)應(yīng)的電路包括接口電路、門(gate)電路、異常檢測(cè) 電路等?？刂齐娐?3構(gòu)成各逆變器裝置的控制部，由對(duì)用于使多個(gè)開(kāi)關(guān)用功率半導(dǎo)體元 件動(dòng)作(接通 斷開(kāi))的控制信號(hào)(控制值)進(jìn)行運(yùn)算的微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成。在控制電路93 中被輸入來(lái)自上位控制裝置的轉(zhuǎn)矩指令信號(hào)(轉(zhuǎn)矩指令值)、搭載于電流傳感器95、96和旋 轉(zhuǎn)電機(jī)130或140的旋轉(zhuǎn)傳感器所檢測(cè)出的信號(hào)(傳感器輸出)。控制電路93基于這些輸 入信號(hào)來(lái)運(yùn)算控制值，向驅(qū)動(dòng)電路92或94輸出用于控制開(kāi)關(guān)定時(shí)的控制信號(hào)。連接器73用于將電力變換裝置200與外部的控制裝置之間電連接，經(jīng)由圖1的通 信線路174與其他裝置進(jìn)行信息的收發(fā)。電容器模塊300包括圖10的電容器模塊302和304，用于構(gòu)成對(duì)因IGBT2 1的開(kāi) 關(guān)動(dòng)作而產(chǎn)生的直流電壓的變動(dòng)進(jìn)行抑制用的平滑電路，與第一功率模塊502、第二功率模 塊504的直流側(cè)端子并聯(lián)電連接。驅(qū)動(dòng)電路91用于驅(qū)動(dòng)為了將電容器模塊300所蓄積的 電荷放電而設(shè)置的放電電路(未圖示)。(實(shí)施例2)接下來(lái)，采用圖23至圖28，說(shuō)明第二實(shí)施例。第二實(shí)施例與前面所說(shuō)明的圖22所 示的電路圖、圖16至圖21所示的功率模塊的構(gòu)造和用圖12至圖15所說(shuō)明的冷卻水路的 基本構(gòu)造，在基本的方案上相同，且具有相同的作用和效果。不同點(diǎn)在于，在第一實(shí)施例中 在逆變器裝置200的底部具備冷卻水路922和926，與此相反在第二實(shí)施例中在逆變器裝置 200的中段設(shè)置了冷卻水路。在第二實(shí)施例中在冷卻水路的形成體的兩面能夠裝配功率模 塊502、504或電容器模塊302或304等應(yīng)當(dāng)冷卻的電部件，能夠利用兩面進(jìn)行冷卻。例如， 構(gòu)成為在冷卻水路形成體的一個(gè)面裝配半導(dǎo)體模塊即功率模塊502和504并對(duì)它們進(jìn)行冷 卻，并且在上述冷卻水路形成體的另一個(gè)面對(duì)電容器模塊302和304進(jìn)行冷卻。以下，說(shuō)明電力變換裝置的第二實(shí)施例。電力變換裝置200，以在下部殼體13上層 疊第二基底12、在第二殼體12上層疊第一基底11、在第一殼體11上層疊上部殼體10的配 置而固定。上述層疊而固定的外殼也就是逆變器裝置200的外觀的形狀為拐角部帶有圓角 (丸A )而整體上為長(zhǎng)方體的形狀。上述外殼的構(gòu)成部件由鋁材料等熱傳導(dǎo)性優(yōu)良的材料 來(lái)制作。該外殼基本上具有在第一實(shí)施例中所說(shuō)明的外殼210的功能，上述外殼具備下部 殼體13和上部殼體10。在由這些殼體構(gòu)成的外殼的中央部固定有由第一殼體11和第二殼 體12構(gòu)成的水路形成體，在該水路形成體的兩面裝配以下說(shuō)明的功率模塊或電容器模塊 等電部件。
上述外殼由于被鋁等熱傳導(dǎo)性優(yōu)良的構(gòu)件包圍整個(gè)周圍(周壁、頂棚壁、低壁)， 并且將上述第一及第二基底11和12的冷卻水路以熱傳導(dǎo)良好的構(gòu)造來(lái)固定于上述外殼， 因此上述外殼自身被良好地冷卻。在上述外殼內(nèi)部通過(guò)由上述第一及第二基底11和12構(gòu) 成的水路形成體而在其內(nèi)部形成冷卻水路，并且在外殼內(nèi)在水路形成體的上和下分別形成 室。上述水路形成體并列形成用于使致冷劑即冷卻水流動(dòng)的兩個(gè)冷卻水路922和926。通 過(guò)上述結(jié)構(gòu)，上述兩個(gè)室由上述冷卻水路而熱隔離，能夠抑制從一方的室到另一方的室的 熱影響。再有，各個(gè)部屋和部屋的壁被冷卻。在水路形成體的上部的室，第一功率模塊502和第二功率模塊504沿著外殼的長(zhǎng) 邊方向如圖24所示那樣并列設(shè)置。如用圖12和圖13所說(shuō)明那樣在上述冷卻水路922和 926分別形成有開(kāi)口 218和219，功率模塊502和504的散熱片從該開(kāi)口向水路內(nèi)突出。另 外，開(kāi)口 218和219由上述功率模塊502和504的金屬基底23的散熱面被封閉，由此第一 功率模塊502和第二功率模塊504有效地被冷卻。另外，能夠抑制從第一功率模塊502和 第二功率模塊504放出的熱給下部的室?guī)?lái)熱影響。如圖27所示，在外殼的長(zhǎng)邊方向的一側(cè)面設(shè)置有與冷卻水路922或926連通的入 口管121和出口管214。冷卻水路922和926的每一個(gè)沿著外殼的長(zhǎng)邊方向平行地延伸，在 彼此外殼的長(zhǎng)邊方向的另一端部中以U字狀折回而連通。用圖12 圖14所說(shuō)明的水路的 形狀和第二實(shí)施例的水路的形狀大致相同。第一基底11的冷卻水路922或926的每一個(gè)上如上所述那樣設(shè)置有開(kāi)口 218和 219，并且在功率模塊502和第二功率模塊504設(shè)置的散熱片從該開(kāi)口 218和219向水路內(nèi) 突出，上述開(kāi)口 218和219由功率模塊502和第二功率模塊504的金屬基底23被封閉。上 述散熱片由致冷劑被直接冷卻，上述金屬基底23由流過(guò)水路922或926的致冷劑而有效地 被冷卻。上述金屬基底23與用圖18或圖19所說(shuō)明的金屬基底944具有相同的形狀和作 用效果，由以銅為主成分的熱傳導(dǎo)性優(yōu)良的金屬構(gòu)件材料構(gòu)成，向水路922或926的內(nèi)部突 出的散熱片設(shè)置在該致冷劑流路側(cè)的面。散熱片與用圖18或圖19所說(shuō)明的散熱片506或 507具有相同的構(gòu)造，由致冷劑所帶來(lái)的實(shí)質(zhì)性的冷卻面積增加，能夠提高致冷劑的冷卻效^ ο如圖14所示，在第二實(shí)施例中從入口管212供給的冷卻水在第一水路922的入口 部中也變深后，在散熱片506突出之處第一水路922變淺。在第一水路922和第二水路926 之間的連接部分即水路的折回部中與上述散熱片506突出的部分相比水路再次變深，在第 二水路926的散熱片507突出的部分變淺。在第二水路926的出口部中與散熱片突出的部 分相比水路變深，與出口管214連接。該水路的形狀和作用效果與用12或圖13、圖14所說(shuō) 明的形狀相同，在散熱片突出之處整體冷卻水能夠盡量有效地與散熱片進(jìn)行熱交換，對(duì)無(wú) 散熱片的部分盡量減小流體阻力，提高整體冷卻系統(tǒng)的冷卻效率。功率模塊502或504的金屬制的金屬基底23設(shè)置為分別封閉水路的開(kāi)口，在上述 金屬基底23的上面設(shè)置有用圖15至圖21所說(shuō)明的樹脂殼體24。圖23 圖27的樹脂殼 體24與圖14或圖15及圖20的樹脂殼體946相同。此外，在圖23或圖24中為了能夠理 解第一功率模塊502的內(nèi)部，故意拆卸原來(lái)所設(shè)置的第一功率模塊502的樹脂殼體24的上 蓋。另外，在圖24的右側(cè)的列所示的第一功率模塊502的6個(gè)絕緣基板22上所粘接的半
19導(dǎo)體芯片和布線構(gòu)造只對(duì)中央的兩個(gè)進(jìn)行具體的記載，而其他四個(gè)省略了粘接于絕緣基板 22的半導(dǎo)體元件。在樹脂殼體的長(zhǎng)邊方向延伸的側(cè)壁也就是位于第一功率模塊502和第二功率模 塊504的對(duì)置側(cè)的側(cè)壁，按每收納室對(duì)應(yīng)地設(shè)置直流正極側(cè)模塊端子26 (參照?qǐng)D24)和直 流負(fù)極側(cè)模塊端子33 (參照?qǐng)D24)。直流正極側(cè)模塊端子33和直流負(fù)極側(cè)模塊端子26從 樹脂殼體24的側(cè)部向上方突出。與直流正極側(cè)模塊端子33和直流負(fù)極側(cè)模塊端子26的 突出側(cè)相反側(cè)其表面露出于樹脂殼體的表面直到收納室的內(nèi)部。由此，在各收納室的內(nèi)部 形成有直流正極側(cè)模塊電極36和直流負(fù)極側(cè)模塊電極37。上述端子26為與說(shuō)明第一實(shí)施 例的圖20和圖21的ITlP或IT2P相同的端子，端子33為與圖20和圖21的ITlN或IT2N 相同的端子。在樹脂殼體的長(zhǎng)邊方向延伸的側(cè)壁也就是位于與第一功率模塊502和第二功率 模塊504的對(duì)置側(cè)相反側(cè)的側(cè)壁，設(shè)置交流模塊端子27 (參照?qǐng)D24)。交流模塊端子27從 樹脂殼體的側(cè)壁向上方突出。與交流模塊端子27的突出側(cè)相反側(cè)其表面露出于樹脂殼體 24的表面直到收納室的內(nèi)部。由此，在各收納室的內(nèi)部形成有交流模塊電極35。上述交 流用的端子27與說(shuō)明第一實(shí)施例的圖20或圖21的端子OTlu、OTlv, OTlw, 0T2u、0T2v或 0T2w具有相同的形狀和作用效果。在各收納室的金屬基底23的上面將兩個(gè)絕緣基板22在外殼的長(zhǎng)邊方向上并列設(shè) 置。在各絕緣基板22的上面將兩個(gè)板狀的布線構(gòu)件38(參照?qǐng)D24)在外殼的長(zhǎng)邊方向上 并列設(shè)置。在各收納室的兩個(gè)絕緣基板22的一方側(cè)所設(shè)置的布線構(gòu)件39的一方側(cè)與直流 正極側(cè)模塊電極36電連接。在各收納室的兩個(gè)絕緣基板22的另一方側(cè)所設(shè)置的布線構(gòu)件 39的一方側(cè)與直流負(fù)極側(cè)模塊電極37電連接。在各收納室的兩個(gè)絕緣基板22所設(shè)置的布 線構(gòu)件39的另一方側(cè)與交流模塊電極35電連接。這些電連接由導(dǎo)電性的導(dǎo)線(wire)29 而進(jìn)行。在設(shè)置于各收納室的兩個(gè)絕緣基板22的布線構(gòu)件39的另一方側(cè)的上面，將在外 殼的長(zhǎng)邊方向上并列的IGBT21和二極管38在外殼的短邊方向上并列設(shè)置3個(gè)而安裝。由 此，分別構(gòu)成各相的上下橋臂。IGBT21和二極管38電連接于與交流模塊電極35電連接的 布線構(gòu)件39。ITBT21的柵極與連接器25電連接。這些電連接由導(dǎo)電性的導(dǎo)線29而進(jìn)行。 連接器25分別設(shè)置于形成樹脂殼體的金屬基底23的上面的3個(gè)區(qū)域的四個(gè)側(cè)壁。上述 IGBT芯片21或二極管芯片38的排列與用圖16所說(shuō)明的配置關(guān)系相同。第二實(shí)施例的絕 緣基板22與第一實(shí)施例的絕緣基板956相同，實(shí)現(xiàn)相同的作用效果。在樹脂殼體的上部設(shè)置有板狀的模塊殼體蓋34。模塊殼體蓋34構(gòu)成了覆蓋樹脂 殼體的上部開(kāi)口部而封閉收納室的頂棚壁，由與樹脂殼體相同的絕緣樹脂成形。在模塊殼 體蓋34的上面設(shè)置有布線薄板(sheet) 31和與布線薄板31電連接的布線連接器32。布線 薄板31與從設(shè)置于模塊殼體蓋34的貫通孔向上方突出的連接器25電連接。布線連接器 32由省略圖示的布線與第一驅(qū)動(dòng)電路基板70和第二驅(qū)動(dòng)電路基板71的驅(qū)動(dòng)電路電連接。 上述驅(qū)動(dòng)電路與圖22所示的驅(qū)動(dòng)電路92或94相同，與第一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路基板602或 604的電路相同。在外殼的下部的冷卻室內(nèi)設(shè)置有電容器模塊300。該電容器模塊300具有兩個(gè)電 容器模塊302和304，與第一實(shí)施例或圖22的電路中的電容器模塊300相同。
電容器模塊300配置為與第一功率模塊502或第二功率模塊504的直流側(cè)端子靠 近配置、并且使電端子位于第二基底12的中央(由π的兩只腳包圍的區(qū)域)的下方側(cè)。電 容器模塊300由外殼的高度方向的剖面形狀為長(zhǎng)圓形狀的四個(gè)電解電容器構(gòu)成。4個(gè)電解 電容器按照使其長(zhǎng)邊方向朝向與外殼的長(zhǎng)邊方向相同的方向的方式，在外殼的長(zhǎng)邊方向和 短邊方向上并列設(shè)置各兩個(gè)，并且經(jīng)由保持帶(band) 52收納于電容器殼體51的內(nèi)部。電 容器殼體51是上部開(kāi)放的熱傳導(dǎo)性容器，殼體上部的凸緣(flange)部與第二殼體12的π 的兩只腳的下端部接觸。由此，電容器模塊300與水路922或926在熱傳導(dǎo)性良好的狀態(tài) 下熱連接，能夠充分地冷卻電容器模塊300。各電解電容器具備正極側(cè)電容器端子57和負(fù)極側(cè)電容器端子56，正極側(cè)電容器 端子57和負(fù)極側(cè)電容器端子56貫通了封閉電容器殼體53的上部的開(kāi)口部的電容器蓋54。 正極側(cè)電容器端子57和負(fù)極側(cè)電容器端子56為板狀，以面向短邊方向的方式對(duì)置，將與電 容器蓋54 —體形成的板狀的絕緣構(gòu)件55從短邊方向夾緊。將電容器端子設(shè)置為當(dāng)在電容 器殼體53收容了 4個(gè)電解電容器時(shí)，使在短邊方向上相鄰的電容器端子之間在長(zhǎng)邊方向的 位置不同。第一驅(qū)動(dòng)電路基板70配置在第一功率模塊502側(cè)的第二基底12的下方側(cè)的、由 η的一只腳和第二基底12的凸緣部包圍的區(qū)域。第二驅(qū)動(dòng)電路基板71配置在第二功率 模塊504側(cè)的第二基底12的下方側(cè)的、由π的另一只腳和第二基底12的凸緣部包圍的區(qū) 域。驅(qū)動(dòng)電路基板70和71與第二基底12熱連接。由此，能夠?qū)⒅吕鋭┝髀放c驅(qū)動(dòng)電路基 板70或71熱連接，能夠由致冷劑即冷卻水來(lái)冷卻驅(qū)動(dòng)電路基板70或71。旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板74設(shè)置為與電容器殼體53的短邊方向的一方側(cè)(第二功 率模塊504側(cè))的側(cè)面對(duì)置。旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板74與第二基底12熱連接。由此，能 夠?qū)⑺?22或926與旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板74以熱傳導(dǎo)性良好的狀態(tài)來(lái)配置，能夠由致 冷劑有效地冷卻旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板74。連接器基板72設(shè)置為與電容器殼體53的短邊方向的另一方側(cè)(第一功率模塊 502側(cè))的側(cè)面對(duì)置。連接器基板72與第二基底12熱連接。由此，能夠熱連接致冷劑流路 28與連接器基板72，能夠由致冷劑冷卻連接器基板72。連接器73從外殼的長(zhǎng)邊方向的另 一方側(cè)向外部突出。電容器模塊300與第一功率模塊502或第二功率模塊504由直流側(cè)連接導(dǎo)體40 電連接。直流側(cè)連接導(dǎo)體40設(shè)置于第一基底11的中央部和第二基底的中央部并且經(jīng)由長(zhǎng) 孔(外殼的長(zhǎng)邊方向的較長(zhǎng)孔)即貫通了外殼的高度方向的貫通孔延伸至上下的冷卻室。直流側(cè)連接導(dǎo)體40是將在外殼的長(zhǎng)邊方向上延伸的板狀的直流正極側(cè)匯流線45 和在外殼的長(zhǎng)邊方向上延伸的板狀的直流負(fù)極側(cè)匯流線44隔著絕緣薄板43而在外殼的短 邊方向上層疊，并使直流正極側(cè)模塊端子42和正極側(cè)電容器端子46與直流正極側(cè)匯流線 45 一體形成，而且將直流負(fù)極側(cè)模塊端子41和負(fù)極側(cè)電容器端子47與直流負(fù)極側(cè)匯流線 44 一體形成的層疊構(gòu)造的布線構(gòu)件。根據(jù)這種構(gòu)造，第一功率模塊502和第二功率模塊504 與電容器模塊50之間能夠?qū)崿F(xiàn)低電感化，能夠減小IGBT21的開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)的暫時(shí)的電壓上 升。另外，即使加快開(kāi)關(guān)速度也能夠減小暫時(shí)的電壓上升，因此能夠加快開(kāi)關(guān)速度，由此能 夠抑制開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)的功率模塊的發(fā)熱。直流正極側(cè)模塊端子42在直流正極側(cè)模塊端子33從樹脂殼體向上方突出的位置上從直流正極側(cè)匯流線45的上部向上方延伸，以面向外殼的短邊方向的方式與直流正極 側(cè)模塊端子33對(duì)置并且由螺絲等固定機(jī)構(gòu)被固定于直流正極側(cè)模塊端子33，由此與直流 正極側(cè)模塊端子33電連接。直流負(fù)極側(cè)模塊端子41在直流負(fù)極側(cè)模塊端子26從樹脂殼 體向上方突出的位置上從直流負(fù)極側(cè)匯流線44的上部向上方延伸，以面向外殼的短邊方 向的方式與直流負(fù)極側(cè)模塊端子26對(duì)置并且由螺絲等固定機(jī)構(gòu)被固定于直流負(fù)極側(cè)模塊 端子26，由此與直流負(fù)極側(cè)模塊端子26電連接。正極側(cè)電容器端子46和負(fù)極側(cè)電容器端子47在電容器端子突出的位置上從直流 正極側(cè)匯流線45和直流負(fù)極側(cè)匯流線44的下部向下方延伸，以面向外殼的短邊方向的方 式將電容器端子從外殼的短邊方向夾緊，并且與同極的電容器端子對(duì)置而由螺絲等固定機(jī) 構(gòu)被固定于同極的電容器端子，由此與同極的電容器端子電連接。根據(jù)這種布線構(gòu)造，能夠 使從直流正極側(cè)匯流線45和直流負(fù)極側(cè)匯流線44到達(dá)各電容器端子的布線部分也對(duì)置正 極側(cè)與負(fù)極側(cè)，可得到實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步低電感化的布線構(gòu)件，能夠減小IGBT21的開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí) 的暫時(shí)的電壓上升。另外，即使加快開(kāi)關(guān)速度也能夠減小暫時(shí)的電壓上升，因此當(dāng)相同電壓 為止認(rèn)同上升電壓時(shí)，因電感的減小而能夠加快開(kāi)關(guān)速度，由此能夠抑制開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)的半 導(dǎo)體的發(fā)熱。在上述實(shí)施例中將冷卻水路并列配置，并且在水路與水路之間的區(qū)域穿孔，并經(jīng) 過(guò)該孔能夠連接電容器模塊300的端子與半導(dǎo)體模塊即功率模塊502或504的直流端子， 能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)冷卻效率的提高和電感的減小這兩課題。在外殼的長(zhǎng)邊方向的另一方側(cè)設(shè)置有直流端子80。直流端子80具備直流正極 側(cè)匯流線84，其連接直流正極側(cè)外部端子82、直流負(fù)極側(cè)外部端子81、直流正極側(cè)連接端 子86、直流負(fù)極側(cè)連接端子85、直流正極側(cè)外部端子82、直流正極側(cè)連接端子86 ；和直流負(fù) 極側(cè)匯流線83，其連接直流負(fù)極側(cè)外部端子81與直流負(fù)極側(cè)連接端子85。直流正極側(cè)外部端子82和直流負(fù)極側(cè)外部端子81與外部電纜電連接，該外部電 纜經(jīng)由在設(shè)置于外殼的長(zhǎng)邊方向的另一方側(cè)的側(cè)端面的貫通孔17所裝配的連接器而延 伸。直流正極側(cè)匯流線84和直流負(fù)極側(cè)匯流線83按照面向外殼的短邊方向而對(duì)置的方式 向第一功率模塊502、第二功率模塊504側(cè)延伸。直流正極側(cè)連接端子86與直流正極側(cè)模 塊端子33、42電連接，直流負(fù)極側(cè)連接端子85與直流負(fù)極側(cè)模塊端子26、41電連接。在上部殼體10的上面所設(shè)置的孔18，用于直流正極側(cè)外部端子82和直流負(fù)極側(cè) 外部端子81與外部電纜之間的連接作業(yè)，除了作業(yè)時(shí)用蓋來(lái)封閉。在外殼的內(nèi)部的短邊方向的兩端的每一端配置有對(duì)應(yīng)三相的交流匯流線60。交流 匯流線60經(jīng)由在第一基底11和第二基底12的外殼的短邊方向的端部所設(shè)置的上下方向 (外殼的高度方向)的貫通孔從冷卻水路的下部的室向冷卻水路的上部的室延伸。在位于 水路的上部的室的交流匯流線60的一端側(cè)形成有交流側(cè)模塊端子61，以面向外殼的短邊 方向的方式與交流側(cè)模塊端子27對(duì)置，由螺絲等固定機(jī)構(gòu)被固定于交流側(cè)模塊端子27，由 此與交流側(cè)模塊端子27電連接。在位于水路的下部的室的交流匯流線60的另一端側(cè)，形 成有與到達(dá)旋轉(zhuǎn)電機(jī)130、140的外部電纜的外部連接端子62，由端子支架(h0lder)63所保 持。此外，符號(hào)14是用于將電力變換裝置200的外殼固定于變速機(jī)105的外殼或發(fā)動(dòng) 機(jī)104和變速機(jī)105的外殼的安裝腳，采用SUS等剛體來(lái)確保強(qiáng)度。另外，形成為帶狀且使之具有彈性以便抑制來(lái)自變速機(jī)15和發(fā)動(dòng)機(jī)104的振動(dòng)。在以上所說(shuō)明的第一和第二本實(shí)施例中，由于在致冷劑通路即冷卻水的通路設(shè)置 開(kāi)口，并且使散熱片從上述開(kāi)口向水路突出，用致冷劑即冷卻水直接冷卻散熱片，因此冷卻 效率提高。在以上說(shuō)明的第一及第二本實(shí)施例中，除了由冷卻水直接冷卻散熱片之外，還用 粘接上述散熱片的金屬制的基底板封閉上述開(kāi)口的構(gòu)造、也就是提高冷卻效率的同時(shí)裝置 整體變得簡(jiǎn)潔的構(gòu)造。在以上所說(shuō)明的第一及第二本實(shí)施例中，除了由冷卻水直接冷卻散熱片之外，還 將內(nèi)置有用于構(gòu)成逆變器的開(kāi)關(guān)半導(dǎo)體的具有上述散熱片的功率模塊的直流端子在上述 功率模塊的一方側(cè)準(zhǔn)備而配置，從而與電容器模塊的連接構(gòu)造變得簡(jiǎn)單，并且電感減小。在以上所說(shuō)明的第一及第二本實(shí)施例中，將冷卻水路并列配置，并將冷卻水路的 開(kāi)口并列配置，通過(guò)使冷卻風(fēng)扇分別向上述開(kāi)口突出，來(lái)直接冷卻上述散熱片，再有將內(nèi)置 有用于構(gòu)成逆變器的開(kāi)關(guān)半導(dǎo)體的具有上述散熱片的功率模塊的直流端子在上述并列配 置的水路的內(nèi)側(cè)的方準(zhǔn)備而配置，從而與電容器模塊的連接構(gòu)造變得簡(jiǎn)單，并且電感減小。 再有，還將電容器模塊分為多個(gè)而并列配置，通過(guò)將電容器模塊的端子作為并列配置的內(nèi) 側(cè)，由此除了冷卻效率的提高或整體結(jié)構(gòu)的單純化的效果之外，還能減小直流電路的電感。在上述功率模塊中將保持半導(dǎo)體元件或散熱片的金屬制的基底板，通過(guò)采用在銅 中含有其他金屬的材料來(lái)增大硬度。由此，能夠抑制因散熱片的硬釬焊作業(yè)而產(chǎn)生的平面 度的不平整，并且使其后的具有多個(gè)半導(dǎo)體芯片的絕緣基板的粘接變得容易。另外，能夠?qū)?上述絕緣基板容易地粘接于多個(gè)相同金屬基底，即使長(zhǎng)時(shí)間使用也能夠維持其可靠性。接下來(lái)，參照?qǐng)D28 圖36，對(duì)適用于上述實(shí)施例1及2的電力變換裝置的雙方的 半導(dǎo)體功率模塊進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。圖28是表示在上述實(shí)施例中所說(shuō)明的半導(dǎo)體功率模塊的內(nèi)部構(gòu)造的圖。包括半 導(dǎo)體芯片與其端子之間的連接而表示。圖29(A)和圖29(B)是表示拆卸圖28的圖示殼體后 的狀態(tài)的局部放大圖，圖29(C)是直流端子的剖面圖。在金屬基底944的一方固定有半導(dǎo) 體芯片，并且由樹脂殼體946被密封。在該實(shí)施例中，與上述稍微不同，將IGBT952和二極 管954并聯(lián)連接。這是為了通過(guò)設(shè)為并聯(lián)電路的機(jī)構(gòu)，來(lái)增大控制對(duì)象的電流的緣故。直 流端子的正極端子ITlP和負(fù)極端子ITlN以相反(對(duì)抗)的配置來(lái)形成層疊構(gòu)造而通過(guò)并 列配置的焊接(bonding)與上述芯片連接。上述芯片構(gòu)成逆變器的U相的上橋臂。另一方 面，在配置于其左的2列的芯片構(gòu)成上述逆變器的下橋臂。直流端子由于形成寬幅導(dǎo)體以對(duì)置的配置將絕緣物夾在中間的層疊構(gòu)造，因此將 電感抑制為較低。端子GTUU是控制逆變器的U相的下橋臂的IGBT的柵極端子。此外，IGBT952和二極管954搭載于氮化鋁(AlN)等的絕緣基板956上。由于氮 化鋁(AlN)具有良好的熱傳導(dǎo)性，因此常常被使用。另外，也可使用氮化硅(SiN)來(lái)取代氮 化鋁(AlN)。由于氮化硅(SiN)的韌性高，因此能夠較薄地形成絕緣基板956。在絕緣基板956，在金屬基底944側(cè)用Ni鍍敷后的銅等來(lái)形成整個(gè)面的圖案，在 芯片952側(cè)用Ni鍍敷后的銅等來(lái)形成布線圖案。通過(guò)在絕緣基板956的兩面貼上金屬，以 使能夠進(jìn)行芯片952與金屬基底944之間的軟釬焊，并且使絕緣基板956成為用金屬夾持 的夾層(sandwich)構(gòu)造。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)溫度變化時(shí)防止因熱膨脹系數(shù)之差而產(chǎn)生的變形。采用了該夾層構(gòu)造的結(jié)果，如果使絕緣基板956變薄，則在開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)與流過(guò)芯片952 側(cè)的布線圖案的電流變化對(duì)應(yīng)而感應(yīng)到金屬基底944側(cè)的整個(gè)面的圖案的渦電流增大。結(jié) 果，能夠減小絕緣基板956上的布線圖案的寄生電感，有助于功率模塊的低電感化。圖29 (B)表示為了說(shuō)明端子構(gòu)造而拆卸圖29 (A)的樹脂殼體946后的上體。將正 極端子ITlP和負(fù)極端子ITlN以寬幅構(gòu)造彼此對(duì)置而配置。圖30(A)表示端子構(gòu)造，1012 和1014是正極端子ITlP和負(fù)極端子ITlN的導(dǎo)體側(cè)連接部，端部在彼此相反方向上被彎 曲。1022和1024是正極端子ITlP和負(fù)極端子ITlN的中間導(dǎo)體，以在中間夾持絕緣薄板的 構(gòu)造來(lái)形成層疊構(gòu)造。1032和1034是正極端子ITlP和負(fù)極端子ITlN的芯片側(cè)連接部，在彼此相同方向 上彎曲。使芯片側(cè)連接部1032和1034的長(zhǎng)度彼此不同的原因在于，為了與電連接于半導(dǎo) 體芯片的導(dǎo)體并聯(lián)連接的緣故。圖29 (A)中將引線接合(wire bonding)并列配置，減小電 感。此外，在圖29(A)中端子OTlU是輸出三相電力的端子內(nèi)的U相端子。在圖29(C)中為 了容易地實(shí)現(xiàn)與導(dǎo)體的端子的連接而在樹脂殼體嵌入螺母1112和1114，如圖30所示，在導(dǎo) 體側(cè)連接部設(shè)置有螺釘(bolt)通過(guò)的孔，成為用螺絲擰緊的構(gòu)造。1032和1034是正極端子ITlP和負(fù)極端子ITlN的芯片側(cè)連接部，在彼此相同方向 上彎曲。使芯片側(cè)連接部1032和1034的長(zhǎng)度彼此不同的原因在于，為了與電連接于半導(dǎo)體 芯片的布線圖案的導(dǎo)體并聯(lián)連接。這樣，通過(guò)使隔著絕緣物而層疊的平板狀的正極、負(fù)極端 子導(dǎo)體的芯片側(cè)連接部在相同方向上彎曲，能夠?qū)盈B平板導(dǎo)體以兩面來(lái)構(gòu)成，能夠與最 靠近端子的絕緣基板的端邊平行地設(shè)置布線圖案。因此，在絕緣基板上不會(huì)產(chǎn)生多余的空 間，從而能夠使絕緣基板小型化。在圖29(A)中將引線接合(Wire bonding)并列配置，流 過(guò)與正極、負(fù)極端子連接的引線接合的電流成為反方向。結(jié)果，由于抵消了因電流而產(chǎn)生的 磁場(chǎng)，因此電感減小。此外，在圖29(A)中端子OTlU是輸出三相電力的端子內(nèi)的U相端子。 在圖29(C)中為了容易地實(shí)現(xiàn)與導(dǎo)體的端子的連接而在樹脂殼體嵌入螺母1112和1114，如 圖30所示，在與電容器連接的外部導(dǎo)體側(cè)連接部設(shè)置有螺釘通過(guò)的孔，成為用螺絲擰緊的 構(gòu)造。在該連接部中如上所述那樣流過(guò)電容器端子和功率模塊的端子的各自的連接部的電 流的方向成為反方向。因此，抵消了因電流而產(chǎn)生的磁場(chǎng)，能夠減小電感。圖31(A)和圖31(B)是其他實(shí)施方式，是為了增大正極端子ITlP和負(fù)極端子ITlN 之間的電耐壓而改變了配置的高度的構(gòu)造。通過(guò)改變高度使沿面距離變長(zhǎng)，并且絕緣耐壓 增加。與功率模塊的端子同樣，與功率模塊連接部一致地改變配置的高度，使電容器的端子 改變配置的高度。通過(guò)這種方式，能夠取得電容器的絕緣的沿面距離。另外，當(dāng)將功率模塊 的端子與電容器模塊的端子連接時(shí)，流過(guò)彼此的連接部的電流的方向成為相反方向。結(jié)果， 由于抵消了因電流而產(chǎn)生的磁場(chǎng)，能夠減小寄生電感。當(dāng)改變了功率模塊和電容器的端子 的配置的高度時(shí)在所延伸的平板導(dǎo)體部中彼此流過(guò)的電流的方向成為相反方向。結(jié)果，由 于抵消了因電流而產(chǎn)生的磁場(chǎng)，能夠減小寄生電感。圖32(B)是詳細(xì)地表示功率模塊側(cè)的直流端子對(duì)和電容器側(cè)的直流端子對(duì)的連 接部的剖面圖。功率模塊側(cè)的直流端子對(duì)構(gòu)成為將作為平板導(dǎo)體的正極端子ITlP和負(fù)極 端子ITlN隔著絕緣物1288而層疊。正極端子ITlP和負(fù)極端子ITlN在它們的前端部中在 彼此相反的方向上彎曲。彎曲的前頭為與構(gòu)成電容器側(cè)的直流端子對(duì)的正極端子1424P和 負(fù)極端子1424N電連接的連接面。在該連接面中用螺絲來(lái)固定功率模塊側(cè)的直流端子對(duì)和
24電容器側(cè)的直流端子對(duì)。電容器側(cè)的直流端子對(duì)構(gòu)成為將作為平板導(dǎo)體的正極端子1424P和負(fù)極端子 1424N隔著絕緣薄板1289而層疊。這里，在功率模塊側(cè)的直流端子對(duì)中的絕緣物1288為了 確保沿面距離而形成為比周圍的樹脂部的高度更突出。因此，功率模塊側(cè)的絕緣物1288和 電容器側(cè)的絕緣薄板1289在其前端部中彼此重疊。圖32(C)至圖32(G)是圖32⑶所示的連接構(gòu)造的其他實(shí)施方式。為了確保沿面 距離而均考慮了絕緣物1288和絕緣薄板1289的結(jié)構(gòu)。圖32 (C)表示在功率模塊側(cè)的絕緣物1288的前端部中形成有兩個(gè)突起的構(gòu)造。電 容器側(cè)的絕緣薄板1289的前端部配置于絕緣物1288的兩個(gè)突起之間。即，在該情況下功 率模塊側(cè)的絕緣物1288和電容器側(cè)的絕緣薄板1289也構(gòu)成為在其前端部中彼此重疊。在圖32(C)中以虛線來(lái)表示開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)的端子部的電流路徑。如圖所示，在連接 部中抵消同極性的電流，在隔著絕緣物的層疊部中抵消相反極性的電流。因此，抵消了因電 流而產(chǎn)生的磁場(chǎng)，能夠減小連接部中的寄生電感。圖32 (D)表示功率模塊側(cè)的絕緣物1288在其前端部中向正極端子ITlP側(cè)彎曲的 結(jié)構(gòu)。為了收容所彎曲的絕緣物1288，正極端子ITlP在與電容器側(cè)的正極端子1424的P 的接觸部以外設(shè)置平面部，在該平面部收容所彎曲的絕緣物1288的前端部，并且在比連接 面更內(nèi)側(cè)具有絕緣物的面。通過(guò)采用這種構(gòu)造，能夠避免連接時(shí)因?qū)^緣物施加應(yīng)力而產(chǎn) 生的破裂、龜裂所引起的惡化。另外，在電容器側(cè)的絕緣薄板1289的前端部也向正極端子1424P側(cè)彎曲。結(jié)果， 功率模塊側(cè)的絕緣物1288和電容器側(cè)的絕緣薄板1289構(gòu)成為在其前端部中彼此重疊。通 過(guò)連接時(shí)絕緣物重疊，來(lái)雙重確保連接時(shí)的絕緣性。此外，也可構(gòu)成為使正負(fù)相反。圖32(E)表示改變了功率模塊側(cè)的正極端子ITlP和負(fù)極端子ITlN的前端部的高 度的結(jié)構(gòu)。在該圖中負(fù)極端子ITlN構(gòu)成為位于比正極端子ITlP更高的位置。伴隨于此， 絕緣物1288的前端部在負(fù)極端子ITlN側(cè)突出。另外，電容器側(cè)的絕緣薄板1289延伸至 正極端子1424P的彎曲部，該絕緣薄板1289的前端部位于無(wú)絕緣物1288的正極端子ITlP 側(cè)。結(jié)果，功率模塊側(cè)的絕緣物1288和電容器側(cè)的絕緣薄板1289構(gòu)成為在其前端部彼此 重疊。電容器端子對(duì)之間的絕緣物的厚度和模塊端子對(duì)之間的重疊絕緣物時(shí)的厚度，比電 容器、模塊中的任何較大一方的端子之間的絕緣物的厚度薄。通過(guò)采用這種構(gòu)造，能夠避免 連接時(shí)因?qū)^緣物施加應(yīng)力而產(chǎn)生的破裂、龜裂所引起的惡化。另外，也可構(gòu)成為使正負(fù)相 反。圖32(F)表示將功率模塊側(cè)的絕緣物1288的前端形成為比周圍的樹脂部的高度 更高的結(jié)構(gòu)。絕緣物1288的前端部在負(fù)極端子ITlN側(cè)中延伸至比周圍的樹脂部的高度高 的位置。另一方面，在正極端子ITlP側(cè)中位于比周圍的樹脂部低的位置。另外，電容器側(cè) 的絕緣薄板1289延伸至功率模塊側(cè)的正極端子1424P的位置。結(jié)果，功率模塊側(cè)的絕緣物 1288和電容器側(cè)的絕緣薄板1289構(gòu)成為在其前端部中彼此重疊。此外，也可構(gòu)成為使正負(fù) 相反。在圖32(G)中功率模塊側(cè)的結(jié)構(gòu)與圖32 (D)同樣，但是電容器側(cè)的結(jié)構(gòu)與圖32 (D) 不同。在圖32(G)中絕緣薄板1289的前端部向負(fù)極端子1424N側(cè)彎曲。S卩，向與絕緣物 1288的彎曲方向相反側(cè)彎曲。在該情況下功率模塊側(cè)的絕緣物1288和電容器側(cè)的絕緣薄板1289也構(gòu)成為在其前端部中彼此重疊。此外，也可構(gòu)成為使正負(fù)相反。另外，絕緣物1288由與周圍的樹脂部同樣的樹脂來(lái)形成，但是并不特別限定于 此，也可采用與電容器側(cè)同樣的絕緣薄板來(lái)取代樹脂。即，成為絕緣薄板從端子間冒出(飛 K出t)的形狀。當(dāng)采用絕緣薄板時(shí)，由于與由對(duì)樹脂等的所成型的絕緣物進(jìn)行層疊后的 導(dǎo)體來(lái)構(gòu)成的端子對(duì)相比，縮短層疊導(dǎo)體間的距離，因此能夠進(jìn)一步減小寄生電感。除了制作將端子和絕緣薄板嵌入到樹脂的端子和絕緣薄板為一體的樹脂殼體的 方法之外，還能實(shí)現(xiàn)預(yù)先制作樹脂殼體，然后插入端子和絕緣薄板的形式。在該情況下，對(duì) 端子與絕緣基板上的布線圖案之間的連接而言，當(dāng)進(jìn)行經(jīng)由焊料的連接時(shí)、或?qū)Χ俗拥慕?屬與絕緣基板的布線圖案金屬進(jìn)行超聲波、焊接等的直接彼此接合金屬的連接時(shí)，由于樹 脂殼體和端子獨(dú)立地進(jìn)行連接面的高度調(diào)節(jié)，因此連接面的高度調(diào)節(jié)變得容易。圖33(A)是其他另一實(shí)施例，是將功率模塊500、水路形成體220和電容器模塊 300作為一體的構(gòu)造。在水路形成體220的兩側(cè)配置有功率模塊500和電容器模塊300，用 寬幅導(dǎo)體和絕緣薄板的層疊構(gòu)造的導(dǎo)體1502來(lái)連接這些直流端子。圖33 (B)為一體構(gòu)造， 上述層疊導(dǎo)體位于在水路形成體220的旁邊，并將它們連接。圖33(C)為其剖面圖。通過(guò) 在功率模塊與電容器之間夾持冷卻用的水路形成體，由此功率模塊和電容器兩方均能夠?qū)?現(xiàn)基于有效的散熱和電感減小的發(fā)熱的減少，從而可靠性提高。電容器模塊300在夾持絕 緣物而層疊兩個(gè)平板導(dǎo)體的平板導(dǎo)體301上，布線電容器元件302。電容器模塊300的端子 將平板導(dǎo)體301的端部在保持層疊導(dǎo)體的狀態(tài)下彎曲，最后通過(guò)向彼此相反方向彎曲而形 成。圖34是功率模塊500的端子的其他實(shí)施例，將芯片側(cè)連接部1032和1034作為多 個(gè)引腳(lead，V 一 F )構(gòu)造。芯片側(cè)連接部1032和1034K前端向彼此相反方向彎曲，由焊 料等被連接。圖35(A)和(B)是其他實(shí)施例。正極的寬幅導(dǎo)體ITlP和負(fù)極的寬幅度的導(dǎo)體ITlN 在中間夾持絕緣物1288而形成層疊構(gòu)造。這些端子的芯片側(cè)連接部1032和1034成為多 個(gè)引腳構(gòu)造，通過(guò)焊料連接或超聲波連接與芯片側(cè)導(dǎo)體連接。圖35(A)和(B)雖然在其他 另一實(shí)施例中端子的彎曲方法稍微不同，但是作用效果相同。圖36 (A)和36 (B)分別為表示功率模塊的直流端子對(duì)的其他實(shí)施方式的立體圖和 分解圖，該圖的直流端子對(duì)在正極端子ITlP和負(fù)極端子ITlN之間介入絕緣薄板1289’。如 該圖所示，通過(guò)對(duì)功率模塊側(cè)的直流端子也適用與電容器側(cè)同樣的絕緣薄板1289’，與采用 了樹脂材料的絕緣物1288的情況相比，能夠使正極端子ITlP與負(fù)極端子ITlN之間的距離 變窄。因此，能夠進(jìn)一步減小功率模塊部中的電感。圖36(C)是表示在圖36(A)的C_C’所切斷的面的剖面圖。正極端子ITlP和負(fù)極 端子ITlN用模具(金型)沖裁(打6抜 < )而形成，但是存在當(dāng)用模具沖裁時(shí)形成的塌角 面(夕‘ > 面)1300和飛邊面(λ >9面)1400。由于飛邊面具有銳利的端部，因此有可能損 傷絕緣薄板1289’側(cè)。因此，作為優(yōu)選在絕緣薄板1289’側(cè)具有各端子的塌角面。通過(guò)各 端子的錯(cuò)開(kāi)等，能夠防止因飛邊面而損傷絕緣薄板1289’。結(jié)果，能夠提高正負(fù)直流端子對(duì) 中的絕緣性的可靠性。絕緣薄板1289當(dāng)在功率模塊的殼體成型時(shí)內(nèi)置的情況下，為了不被成型時(shí)的 300°C左右的熱而熔解，優(yōu)選采用在高溫下的耐久性良好的聚酰胺酰亞胺等高耐熱薄板。另
26外，當(dāng)在功率模塊成型后在端子間插入絕緣薄板時(shí)，能夠采用比較價(jià)廉且能夠抵抗半導(dǎo)體 的最大結(jié)溫150°C以上的中位(meta，^夕)系芳族聚酰胺纖維( 260°C )。此外，通過(guò)使絕緣薄板1289處于50 μ m，當(dāng)端子在內(nèi)部中彎曲的構(gòu)造時(shí)，能夠提高 彎曲部中的對(duì)絕緣薄板的端子的粘接性。通過(guò)以上構(gòu)造，將模塊和電容器加在一起能夠?qū)⒅麟娐冯姼袦p小為30nH以下。另 外，如果使用氮化硅等薄的絕緣基板，能夠?qū)㈦姼羞M(jìn)一步減小到例如20nH以下。因此，即使 例如將逆變器的半導(dǎo)體芯片的開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間(從導(dǎo)通狀態(tài)到斷開(kāi)狀態(tài)切換所需的時(shí)間)設(shè) 為2 μ s以下、甚至設(shè)為1. 2 μ s以下、或短于1 μ S以下，也能夠?qū)㈦妷旱纳仙种圃谠试S范 圍內(nèi)。此外，此時(shí)的通常的直流電壓為300V至600V。結(jié)果，即使將最大電流變化(di/dt) 設(shè)為2kA/y s、優(yōu)選設(shè)為4kA/y s以上也能夠動(dòng)作。這樣，通過(guò)加快半導(dǎo)體芯片的開(kāi)關(guān)，來(lái)縮短開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間，能夠減少開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)的 半導(dǎo)體芯片的發(fā)熱，能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體芯片的硅面積小且價(jià)格低廉的逆變器。
權(quán)利要求
1.一種電力變換裝置，具備功率模塊，其具有將直流電流變換為交流電流的功率半導(dǎo)體元件； 電容器模塊，其具有對(duì)所述直流電流進(jìn)行平滑化的電容器元件； 導(dǎo)體，其將所述功率模塊和所述電容器模塊電連接；和 水路形成體，其形成致冷劑流動(dòng)用的流路； 所述功率模塊配置在所述水路形成體的第一面，所述電容器模塊按照與所述第一面夾持所述流路的方式配置在相反側(cè)的所述水路形 成體的第二面，所述導(dǎo)體具有在正極導(dǎo)體與負(fù)極導(dǎo)體之間夾持了絕緣薄板的層疊構(gòu)造，并且，所述導(dǎo) 體配置成從所述電容器元件與所述水路形成體的第二面之間的空間經(jīng)由所述水路形成體 的側(cè)部到達(dá)所述功率模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其特征在于，所述功率模塊具有基底板，所述基底板在一個(gè)面上配置所述功率半導(dǎo)體元件，并且在 另一個(gè)面上具有散熱片，所述水路形成體在該水路形成體的所述第一面上具有與所述流路相連的開(kāi)口， 所述基底板封閉所述水路形成體的所述開(kāi)口， 所述散熱片向所述流路內(nèi)突出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述導(dǎo)體以所述層疊構(gòu)造通過(guò)所述水路形成體的側(cè)部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其特征在于，所述功率模塊具有直流端子；基底板，其在一個(gè)面上配置所述功率半導(dǎo)體元件，并且 在另一個(gè)面?zhèn)裙潭ㄔ谒鏊沸纬审w上；和殼體，其配置在所述一個(gè)面上，并且包圍所述功 率半導(dǎo)體元件；所述殼體由與所述基底板接觸的底面部、與該底面部對(duì)置的上面部、形成收納所述功 率半導(dǎo)體元件的空間的內(nèi)周壁部、和與該內(nèi)周壁部對(duì)置的外周壁部構(gòu)成， 所述直流端子配置在所述外周壁部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力變換裝置，其特征在于，所述功率模塊具有構(gòu)成U相的功率半導(dǎo)體元件、構(gòu)成V相的功率半導(dǎo)體元件和構(gòu)成W 相的功率半導(dǎo)體元件，所述直流端子由U相直流端子、V相直流端子和W相直流端子構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力變換裝置，其特征在于，所述導(dǎo)體在所述功率模塊側(cè)的前端部向彼此相反的方向彎曲，并且在該彎曲后的前端 具有與所述直流端子的連接面。
全文摘要
本發(fā)明通過(guò)減小寄生電感來(lái)提供可靠性高的電力變換裝置。具備功率模塊，其具有將直流電流變換為交流電流的功率半導(dǎo)體元件；電容器模塊，其具有對(duì)直流電流進(jìn)行平滑化的電容器元件；導(dǎo)體，其將功率模塊和電容器模塊電連接；和水路形成體，其形成致冷劑流動(dòng)用的流路；功率模塊配置在水路形成體的第一面，電容器模塊按照與第一面夾持流路的方式配置在相反側(cè)的水路形成體的第二面，導(dǎo)體具有在正極導(dǎo)體與負(fù)極導(dǎo)體之間夾持了絕緣薄板的層疊構(gòu)造，并且，導(dǎo)體配置成從電容器元件與水路形成體的第二面之間的空間經(jīng)由水路形成體的側(cè)部到達(dá)功率模塊。
文檔編號(hào)H02P5/747GK102005956SQ20101058375
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2007年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月21日
發(fā)明者東克典, 中津欣也, 森睦宏 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所