專利名稱：電力變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力變換裝置，例如適合于車(chē)輛搭載的電力變換裝置。
背景技術(shù)：
取代內(nèi)燃機(jī)，有用電動(dòng)機(jī)的輸出行駛的純粹的電動(dòng)汽車(chē)，及同時(shí)使用內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)的混合式的電動(dòng)汽車(chē)。在這種電動(dòng)汽車(chē)中，搭載著旋轉(zhuǎn)電機(jī)和向該旋轉(zhuǎn)電機(jī)供給電力的電力變換裝置。
上述電力變換裝置，具有接受直流電力后將其變換成驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的交流電力的功能，或者在此基礎(chǔ)上，將旋轉(zhuǎn)電機(jī)產(chǎn)生的交流電力變換成旨在供給二次電池的直流電力的功能。為了實(shí)現(xiàn)這種功能，電力變換裝置具有旨在構(gòu)成變換器的半導(dǎo)體模塊、旨在控制上述半導(dǎo)體的控制電路及電容器。
在專利文獻(xiàn)1(特開(kāi)2005-259748號(hào)公報(bào))中，記述著有關(guān)冷卻構(gòu)成變換器的半導(dǎo)體的技術(shù)。 專利文獻(xiàn)1日本國(guó)特開(kāi)2005-259748號(hào)公報(bào)(圖1) 被所述電動(dòng)汽車(chē)搭載的電力變換裝置，從耐熱性的觀點(diǎn)上看，需要在惡劣的環(huán)境中使用，而且必須維持很高的可靠性。因此，需要提高構(gòu)成被電力變換裝置內(nèi)置的變換器的半導(dǎo)體模塊的冷卻效率，因此最好能夠更加有效的冷卻電力變換裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，就在于提供進(jìn)一步提高冷卻效率的電力變換裝置。
本發(fā)明的一個(gè)特征，是采用在流過(guò)致冷劑的冷卻通路中形成開(kāi)口，使旨在冷卻半導(dǎo)體模塊的散熱片，從所述開(kāi)口突出到冷卻通路內(nèi)的結(jié)構(gòu)，從而在有效地冷卻半導(dǎo)體模塊的同時(shí)，還進(jìn)一步提高電力變換裝置的冷卻效率。所述散熱片，例如釬焊固定在所述半導(dǎo)體模塊上。
本發(fā)明的其它特征，是采用在流過(guò)致冷劑的冷卻通路中形成開(kāi)口，使旨在冷卻半導(dǎo)體模塊的散熱片，從所述開(kāi)口突出到冷卻通路內(nèi)的同時(shí)，還用固定所述散熱片的底座板堵塞所述開(kāi)口的結(jié)構(gòu)，從而在有效地冷卻半導(dǎo)體模塊的同時(shí)，還進(jìn)一步提高電力變換裝置的冷卻效率。
其它的特征，將在實(shí)施方式中進(jìn)一步闡述。
在本發(fā)明中，具有能夠提供提高半導(dǎo)體模塊的冷卻效率、進(jìn)一步提高冷卻效率的電力變換裝置的效果。


圖1是表示具備采用本發(fā)明的電力變換裝置的電動(dòng)汽車(chē)的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示采用本發(fā)明的電力變換裝置的分解立體圖。
圖3是表示采用本發(fā)明的電力變換裝置的分解立體圖，是從和圖2不同的方向觀看的圖形。
圖4是表示采用本發(fā)明的電力變換裝置的分解立體圖，是從和圖2或圖3不同的方向觀看的圖形。
圖5是表示采用本發(fā)明的電力變換裝置的一種實(shí)施方式的分解立體圖。
圖6是表示從正面壁面?zhèn)扔^看采用本發(fā)明的電力變換裝置的一種實(shí)施方式的土圖形。
圖7是表示采用本發(fā)明的電力變換裝置的側(cè)視圖，是從安裝了端子箱的一側(cè)觀看的圖形。
圖8是圖5的I-I線中的剖面圖。
圖9是表示在采用本發(fā)明的電力變換裝置中，在其外殼的內(nèi)部配置了功率模塊和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路基板的狀態(tài)的圖形。
圖10是表示在采用本發(fā)明的電力變換裝置中，在其外殼的內(nèi)部配置了電容器模塊的狀態(tài)的圖形。
圖11是表示在采用本發(fā)明的電力變換裝置中，在其外殼的內(nèi)部配置了旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板的狀態(tài)的圖形。
圖12是在采用本發(fā)明的電力變換裝置中，拆掉所述水路形成體的蓋后，從底側(cè)觀看上部的圖形。
圖13是表示所述水路形成體的蓋的圖形，(A)是蓋的俯視圖，(B)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是拆掉采用本發(fā)明的功率模塊的樹(shù)脂蓋后的圖形。
圖17表示從采用本發(fā)明的功率模塊的散熱片一側(cè)觀察的圖形。
圖18是圖16的IV-IV剖面圖。
圖19是表示圖18的其它的實(shí)施方式的功率模塊的剖面圖。
圖20是采用本發(fā)明的功率模塊的外形圖，(A)是俯視圖，(B)是側(cè)視圖，(C)是主視圖。
圖21是采用本發(fā)明的功率模塊的配置圖。
圖22是采用本發(fā)明的電路圖。
圖23是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖24是第2實(shí)施方式的電力變換裝置的水路的上部的俯視圖。
圖25是第2實(shí)施方式的電力變換裝置的側(cè)視圖。
圖26是第2實(shí)施方式的電力變換裝置的側(cè)視圖。
圖27是第2實(shí)施方式的電力變換裝置的側(cè)視圖。
圖28是第2實(shí)施方式的電力變換裝置的分解立體圖。
具體實(shí)施例方式在以下講述的第1和第2實(shí)施方式中，采用在冷卻半導(dǎo)體模塊上設(shè)置散熱片，使該散熱片突出到冷卻通路——冷卻水路內(nèi)的同時(shí)，還利用致冷劑——冷卻水直接冷卻散熱片，冷卻半導(dǎo)體模塊及所述半導(dǎo)體模塊的控制電路或平滑用的電容器模塊的結(jié)構(gòu)，從而可以更加有效地冷卻電力變換裝置。
另外，在以下講述的第1和第2實(shí)施方式中，具有能夠高精度地維持半導(dǎo)體模塊的底座板——散熱基板的平面度，而且容易制造的效果。還能夠以將具備多個(gè)半導(dǎo)體模塊的絕緣基板半導(dǎo)體模塊與多個(gè)共同的底座板粘接到一起的結(jié)構(gòu)制造，絕緣基板的粘接的可靠性高，還能夠確保半導(dǎo)體模塊的很高的散熱效率。
在以下的實(shí)施方式中，散熱片被半導(dǎo)體模塊固定。該散熱片，通過(guò)釬焊固定在半導(dǎo)體模塊的底座板的一個(gè)面上。在釬焊工序中，需要使所述底座板成為高溫。用熱傳導(dǎo)性優(yōu)異的銅金屬板制造底座板時(shí)，純粹的銅金屬雖然具有優(yōu)異的熱傳導(dǎo)性，但由于在所述釬焊工序中被置于高溫狀態(tài)后，變得柔軟，反而出現(xiàn)不容易和具有半導(dǎo)體芯片的絕緣基板的面粘接的課題。為了解決該課題，使旨在制造所述底座板的銅金屬含有雜質(zhì)后，能夠增加其硬度，維持粘接具有半導(dǎo)體芯片的絕緣基板的面的平面度，從而容易進(jìn)行與半導(dǎo)體模塊的底座板粘接的工序?？墒?，卻出現(xiàn)了熱傳導(dǎo)性下降的新課題。就是說(shuō)，產(chǎn)生了沖突的現(xiàn)象，最好調(diào)整雜質(zhì)的含有量。
這些課題，在具有半導(dǎo)體芯片的絕緣基板較小時(shí)還問(wèn)題不大。向被車(chē)輛搭載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)供給的電壓及電力增大后，半導(dǎo)體芯片的絕緣基板也隨之增大。另外，從作業(yè)效率等的觀點(diǎn)上，最好使用粘接多個(gè)或多個(gè)以上的半導(dǎo)體芯片的絕緣基板。進(jìn)而，最好匯總多個(gè)這些絕緣基板，將這些多個(gè)絕緣基板與共同的金屬性底座板粘接。這時(shí)，絕緣基板的本身變大，而且底座板的面積變大，上述課題更加突出。在以下講述的第1和第2實(shí)施方式中，揭示底座板的硬度和熱傳導(dǎo)性的理想的關(guān)系后，能夠解決這些課題。
進(jìn)而，采用以下講述的第1和第2實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)和制造方法后，向散熱基板上安裝半導(dǎo)體模塊比較容易，即使長(zhǎng)年使用，也能維持很高的可靠性。
在第1和第2實(shí)施方式中，致冷劑和半導(dǎo)體模塊的熱傳遞效率高，能夠進(jìn)行可靠性更高的冷卻。
在第1和第2實(shí)施方式中，作為致冷劑，可以利用發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水，提高車(chē)輛的搭載性，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。為了能夠使用發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水，在以下的實(shí)施方式中，改善了冷卻水路和散熱片的關(guān)系的結(jié)構(gòu)。另外，還改善了冷卻水路和平滑電容器安裝的關(guān)系的結(jié)構(gòu)。
另外，采用以下講述的具有控制2個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的功能的電力變換裝置的有關(guān)的第1和第2實(shí)施方式后，裝置整體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠進(jìn)而獲得更高的冷卻效率。另外，該裝置成為容易制造的結(jié)構(gòu)。
《電動(dòng)汽車(chē)100》圖1是表示采用本發(fā)明的電力變換裝置的混合型的電動(dòng)汽車(chē)的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。此外，采用本發(fā)明的電力變換裝置200，能夠適用于純粹的電動(dòng)汽車(chē)和混合型的電動(dòng)汽車(chē)。但以下作為代表，講述混合型的電動(dòng)汽車(chē)的實(shí)施方式。
在混合型的電動(dòng)汽車(chē)100中，搭載著發(fā)動(dòng)機(jī)120、第1旋轉(zhuǎn)電機(jī)130、第2旋轉(zhuǎn)電機(jī)140、向第1旋轉(zhuǎn)電機(jī)130和第2旋轉(zhuǎn)電機(jī)140供給高電壓的直流電力的電池180。雖然進(jìn)而還搭載著供給低電壓電力(14伏特系統(tǒng)電力)的電池，向以下講述的控制電路供給直流電力，但在圖中省略。

來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)120及第1旋轉(zhuǎn)電機(jī)130和第2旋轉(zhuǎn)電機(jī)140的旋轉(zhuǎn)力矩，傳遞給變速機(jī)150和差速器齒輪160，傳遞給前輪110。
控制所述變速機(jī)150的變速機(jī)控制裝置154、控制發(fā)動(dòng)機(jī)120的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置124、控制電力變換裝置200的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置700的所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路，和控制鋰離子電池等的電池180的電池控制裝置184，以及綜合控制裝置170，分別由通信線路174連接。
所述綜合控制裝置170，是下位的控制裝置，通過(guò)做通信線路174媒介，從變速機(jī)控制裝置154、發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置124、電力變換裝置200及電池控制裝置184接收表示各自的狀態(tài)的信息。根據(jù)這些信息，由所述綜合控制裝置170運(yùn)算各控制裝置的控制指令，通過(guò)所述通信線路174做媒介，由所述綜合控制裝置170向各自的控制裝置，分別發(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，將鋰離子電池——電池180的放電狀況及構(gòu)成鋰離子電池的各單位單元電池的狀態(tài)，作為電池180的狀態(tài)，向綜合控制裝置170報(bào)告。所述綜合控制裝置170，根據(jù)上述報(bào)告，判斷上述電池180需要充電后，向電力變換裝置200發(fā)出充電運(yùn)轉(zhuǎn)的指令。綜合控制裝置170，還管理發(fā)動(dòng)機(jī)120和第1及第2旋轉(zhuǎn)電機(jī)130、140的輸出力矩，運(yùn)算處理發(fā)動(dòng)機(jī)和所述第1及第2旋轉(zhuǎn)電機(jī)130、140的輸出力矩的綜合力矩或力矩分配比，將根據(jù)處理結(jié)果的控制指令，向變速機(jī)控制裝置154、發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置124及電力變換裝置200發(fā)送。根據(jù)力矩指令，電力變換裝置200控制第1旋轉(zhuǎn)電機(jī)130和第2旋轉(zhuǎn)電機(jī)140，控制這些旋轉(zhuǎn)電極，以便使它們中的某一個(gè)旋轉(zhuǎn)電極或兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電極產(chǎn)生指令的力矩輸出或發(fā)電電力。
電力變換裝置200，根據(jù)來(lái)自綜合控制裝置170的指令，為了運(yùn)轉(zhuǎn)第1旋轉(zhuǎn)電機(jī)130和第2旋轉(zhuǎn)電機(jī)140而控制構(gòu)成變換器的功率半導(dǎo)體的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。這些功率半導(dǎo)體的開(kāi)關(guān)動(dòng)作后，第1旋轉(zhuǎn)電機(jī)130和第2旋轉(zhuǎn)電機(jī)140就作為發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，來(lái)自高電壓的電池180的直流電流，被外加給所述電力變換裝置200的變換器，通過(guò)控制構(gòu)成變換器的功率半導(dǎo)體的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，將直流電力變換成三相交流電流，供給所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)130或140。另一方面，作為發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，用來(lái)自外部的旋轉(zhuǎn)力矩旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)130或140，根據(jù)該旋轉(zhuǎn)力矩，在所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子繞組中產(chǎn)生三相交流電力。產(chǎn)生的三相交流電力，用所述電力變換裝置200變換成直流電力，供給所述高電壓的電池180，高電壓的電池180被直流電力充電。
如圖1所示，電力變換裝置200由下述部件構(gòu)成具有多個(gè)控制直流電源的電壓變動(dòng)的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，具備控制該功率模塊500的開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的基板(以下稱作“開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路基板”)600，以及具備產(chǎn)生決定所述開(kāi)關(guān)動(dòng)作的時(shí)間寬度的信號(hào)即進(jìn)行脈寬調(diào)制控制的PWM信號(hào)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路的基板(以下稱作“旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板”)700。
所述高電壓的電池180，是鋰離子電池或鎳氫電池等二次電池，輸出250伏特～600伏特或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及圖4是上述電力變換裝置200的分解立體圖，示意性地表示出該電力變換裝置200的整體結(jié)構(gòu)。圖2、圖3和圖4，是分別從不同的方向觀看所述電力變換裝置200的分解立體圖。另外，圖5、圖6和圖7，是電力變換裝置200的外形圖，圖6和圖7是與圖5不同的方向的外形圖。
電力變換裝置200，具有成為箱體形狀的外殼210，在該外殼210的底部，設(shè)置著內(nèi)部具有冷卻水循環(huán)的冷卻通路——冷卻水路216的水路形成體220。在所述外殼210的底部，旨在向所述冷卻水路216供給冷卻水的入口管212及出口管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，在本實(shí)施方式中，作為致冷劑，使用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水，構(gòu)成220具有作為冷卻水路形成體的功能。

圖1的功率模塊500，由在所述外殼210內(nèi)并列設(shè)置的第1功率模塊502和第2功率模塊504構(gòu)成。在第1功率模塊502和第2功率模塊504中，分別設(shè)置著冷卻用的散熱片506、507。另一方面，在所述水路形成體220中，設(shè)置著開(kāi)口218、219。將所述第1和第2功率模塊502、504固定到水路形成體220上后，所述冷卻用的散熱片506、507就分別從所述開(kāi)口218、219向水路216的內(nèi)部突出。所述開(kāi)口218、219，被用散熱片506、507的周?chē)慕饘俦诙氯?，在形成冷卻水路的同時(shí)，還堵塞所述開(kāi)口，以免冷卻水泄露。
該第1和第2功率模塊502和504，以與外殼210的形成冷卻水的入口管212及冷卻水的出口管214的側(cè)壁面正交的假設(shè)的線段為界，分別左右配置。在所述水路形成體220的內(nèi)部形成的冷卻水路，沿著外殼底部的長(zhǎng)度方向，從冷卻水的入口管212延伸到另一端，在該另一端按照U字形折返，再次沿著外殼底部的長(zhǎng)度方向，延伸到出口管214為止。在所述水路形成體220內(nèi)，形成沿著所述長(zhǎng)度方向的平行的二組水路，在所述水路形成體220內(nèi)，形成分別貫通各自的水路的形狀的所述開(kāi)口218和219。沿著上述通路，第1功率模塊502和第2功率模塊504被所述水路形成體220固定。被第1和第2功率模塊502、504設(shè)置的散熱片，突出到水路中后，在能夠有效地冷卻的同時(shí)，還能夠使第1和第2功率模塊502、504的散熱面與金屬制的所述水路形成體220的散熱面貼緊，從而能夠?qū)崿F(xiàn)有效地散熱的結(jié)構(gòu)。進(jìn)而，所述開(kāi)口218和219，被分別用第1和第2功率模塊502、504的散熱面堵塞，所以能夠使結(jié)構(gòu)小型化，同時(shí)還提高冷卻效果。
在所述第1功率模塊502和所述第2功率模塊504上，分別層疊地并列設(shè)置第1驅(qū)動(dòng)電路基板602和第2驅(qū)動(dòng)電路基板604。所述第1驅(qū)動(dòng)電路基板602和所述第2驅(qū)動(dòng)電路基板604，構(gòu)成用圖1講述的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路基板600。
俯視在所述第1功率模塊502的上方配置的第1驅(qū)動(dòng)電路基板602時(shí)，比該第1功率模塊502小若干地形成。同樣，俯視在所述第2功率模塊504的上方配置的第2驅(qū)動(dòng)電路基板604時(shí)，也比該第2功率模塊504小若干地形成。
在所述外殼210的側(cè)面，設(shè)置著所述冷卻水的入口管212及出口管214，在該側(cè)面還形成孔260，在該孔260中，配置信號(hào)用的連接器282。在該連接器282的安裝位置的該外殼210的內(nèi)部，配置著與該信號(hào)用的連接器282靠近地固定的噪聲除去基板560及第2放電基板520。所述噪聲除去基板560及第2放電基板520的安裝面，和所述第1功率模塊502、第2功率模塊504等的安裝面成為平行的面安裝。
在所述多個(gè)第1驅(qū)動(dòng)電路基板602和604的上方，配置著具有平滑用的多個(gè)電容器的電容器模塊300，該電容器模塊300，具有第1電容器模塊302和第2電容器模塊304，各第1電容器模塊302和第2電容器模塊304，分別配置在第1驅(qū)動(dòng)電路基板602和第2驅(qū)動(dòng)電路基板604的上方。
在第1電容器模塊302和第2電容器模塊304的上方，平板狀的的保持板320，將其周邊與所述外殼210的內(nèi)壁面貼緊后固定。該保持板320，在所述功率模塊的一側(cè)的面上，在支持所述第1電容器模塊302和第2電容器模塊304的同時(shí)，還在其相反側(cè)的面上保持、固定旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700。而且，該保持板320由金屬材料構(gòu)成，使所述電容器模塊302和304及旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700產(chǎn)生的熱，流向所述外殼210后散發(fā)。
如上所述，將所述功率模塊500、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路基板600、噪聲除去基板560、第1功率模塊502、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，被金屬制的罩子290堵塞。
另外，將外殼210的設(shè)置所述冷卻水的入口管212及出口管214的側(cè)壁作為正面時(shí)，在該側(cè)壁上，安裝配置端子箱800。在該端子箱800中，設(shè)置著旨在由所述電池180供給直流電力的直流電力用端子812、在其內(nèi)部設(shè)置的直流電力用的端子臺(tái)810、與第1旋轉(zhuǎn)電機(jī)130及第2旋轉(zhuǎn)電機(jī)140連接的交流電力用端子822、在其內(nèi)部設(shè)置的交流電力用的端子臺(tái)820。
直流電力用的端子臺(tái)810通過(guò)匯流條做媒介，與所述第1電容器模塊302和第2電容器模塊304的電極電連接；交流電力用的端子臺(tái)820，分別通過(guò)匯流條，與構(gòu)成所述功率模塊500的多個(gè)功率模塊502和504的端子電連接。
此外，該端子箱800，在其本體840上安裝配置了所述直流電力用的端子臺(tái)810的底板部844和罩子846后構(gòu)成。這是為了使該端子箱800的組裝容易。
所述電力變換裝置200，如圖5所示，成為緊湊的形狀。
《電力變換裝置200的構(gòu)成部件》接著，講述所述圖2～圖7所示的電力變換裝置200的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
<外殼210>
在表示上述附圖及圖5的I-I線中的剖面的圖8中，外殼210用金屬材料例如鋁作成，是大致為長(zhǎng)方形的箱體。在外殼210的底部，具有具備冷卻水路的水路形成體220，上部開(kāi)口。外殼210的底部的冷卻水路，在出入口的相反的部位折返，從而成為并列設(shè)置兩個(gè)冷卻水路，使冷卻水在該冷卻水路中循環(huán)的結(jié)構(gòu)。所述折返的冷卻水路，具備由在中央夾著該冷卻水流動(dòng)的空間部的雙重結(jié)構(gòu)構(gòu)成的水路形成體220。在所述水路形成體220的上側(cè)板上，如圖所示，沿著水路形成開(kāi)口218和開(kāi)口219。
在外殼210的下部，配置著由第1功率模塊502和第2功率模塊504構(gòu)成的一對(duì)功率模塊，各自的各第1功率模塊502、第2功率模塊504，配置固定在水路形成體220的上方。在各第1功率模塊502和第2功率模塊504的散熱面上，具備多個(gè)并列設(shè)置的散熱片506和507。該散熱片506和507，分別向所述水路形成體220的開(kāi)口218和開(kāi)口219的內(nèi)部突出。進(jìn)而，所述開(kāi)口分別被用散熱片506和507的周?chē)墓β誓K502和504的散熱面堵塞，從而防止漏水，形成密閉的水路216。
采用該結(jié)構(gòu)后，能夠有效地冷卻第1功率模塊502和第2功率模塊504。另外，采用使各第1功率模塊502和第2功率模塊504的各散熱片506和507，沿著所述開(kāi)口218和219插入的結(jié)構(gòu)后，具有使各第1功率模塊502和第2功率模塊504對(duì)外殼216而言的定位的效果。
在外殼210上，依次并列設(shè)置形成具有比較小的面積的孔262及具有比較大的面積的孔264(參照?qǐng)D3)。在外殼210的側(cè)壁上，配置端子箱800，該端子箱800內(nèi)的直流電力用的端子臺(tái)810，通過(guò)所述孔262后，與外殼210內(nèi)的第1電容器模塊302和第2電容器模塊304電連接；該端子箱800內(nèi)的交流電力用的端子臺(tái)820，通過(guò)所述孔264后，在匯流條860和862的作用下，與外殼210內(nèi)的第1功率模塊502和第2功率模塊504電連接。圖8示出所述匯流條的一部分。
(功率模塊500及開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路基板600)圖9是表示在所述外殼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。
在所述外殼210的內(nèi)部，構(gòu)成功率模塊500的第1功率模塊502和第2功率模塊504，被配置在比旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700及第1和第2電容器模塊302和304更靠近冷卻水路的一側(cè)。第1和第2功率模塊502和504，則被沿著冷卻水路并列配置。
第1功率模塊502和第2功率模塊504，各自的直流端子IT1和IT2及交流端子OT1和OT2，在成為相同方向地配置的狀態(tài)下，在幾何學(xué)上也由相同的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，對(duì)于一個(gè)的第1功率模塊502而言，使另一個(gè)的第2功率模塊504旋轉(zhuǎn)180°地配置，從而使這些直流端子IT1和IT2在中央部互相相對(duì)地配置，交流端子OT1和OT2互相配置在所述外殼210的側(cè)壁一側(cè)。第1功率模塊502和第2功率模塊504，為了在各自的直流端子上使IT1和IT2中的對(duì)應(yīng)的端子彼此靠近配置，所以將第1和第2功率模塊502和504互相在長(zhǎng)度方向上錯(cuò)開(kāi)一點(diǎn)地配置。
在圖9所示的部件中，由于第1功率模塊502和第2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，所以所述直流端子IT1和IT2及交流端子OT1和OT2，成為可以在開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路基板602和604的寬度方向的兩側(cè)觀察到的狀態(tài)。
第1功率模塊502和第2功率模塊504的直流端子IT1和IT2，與所述第1電容器模塊302和第2電容器模塊304的各端子電連接；各第1功率模塊502和第2功率模塊504的交流端子OT1和OT2，與所述端子箱800內(nèi)的交流電力用的端子臺(tái)820電連接。
第1功率模塊502的交流端子OT1，由與U相、V相、W相對(duì)應(yīng)的各端子OT1u、OT1v、OT1w構(gòu)成，這些各端子OT1u、OT1v、OT1w，分別從各自的配置部位，被沿著并列設(shè)置的各功率模塊502和504中的一個(gè)短邊側(cè)抽出后，通過(guò)在外殼210的側(cè)壁部234的一側(cè)中直立設(shè)置的匯流條860u、860v、860w，再被通過(guò)所述外殼210的主側(cè)壁部234上形成的孔264后突出的引出端子OL1u、OL1v、OL1w抽出。在本實(shí)施方式中，匯流條860u、860v、860w在和水路出入口相對(duì)的一側(cè)迂回。
第2功率模塊504的交流端子OT2，由與U相、V相、W相對(duì)應(yīng)的各端子OT2u、OT2v、OT2w構(gòu)成，這些各端子OT2u、OT2v、OT2w，分別從其配置部位，通過(guò)在外殼210的側(cè)壁部234的一側(cè)中直立設(shè)置的匯流條862u、862v、862w，被通過(guò)所述孔264后突出的引出端子OL2u、OL2v、OL2w抽出。
在各功率模塊502和504及開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路基板602和604的上方，配置著電容器模塊302和304及旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700。
所述各功率模塊502和504，在其周邊部形成螺孔，通過(guò)該螺孔，利用螺釘SC1，被固定在位于外殼210的底部的水路形成體220上。
另外，配置在功率模塊502和504的上方的驅(qū)動(dòng)電路基板602和604，利用螺釘SC2，被固定在該功率模塊502和504上。
另外，在圖9中，第1驅(qū)動(dòng)電路基板602和第2驅(qū)動(dòng)電路基板604，如上所述，分別作為旨在向第1功率模塊502和第2功率模塊504供給開(kāi)關(guān)信號(hào)的電路基板而構(gòu)成。這些第1驅(qū)動(dòng)電路基板602和第2驅(qū)動(dòng)電路基板604，通過(guò)在其主表面設(shè)置的連接器CN做媒介，抽出電線束HN。該電線束HN，與旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700連接。
(電容器模塊300)圖10是表示在所述外殼210的內(nèi)部配置了具備多個(gè)平滑電容器的電容器模塊300的狀態(tài)的俯視圖。
所述電容器模塊300，具有第1電容器模塊302和第2電容器模塊304，第1電容器模塊302和第2電容器模塊304，在例如用樹(shù)脂材料制造的長(zhǎng)方體形狀的盒子內(nèi)，分別例如收納5或6個(gè)薄膜電容器(電容器單元)后制作而成。
如圖8及圖10所示，第1電容器模塊302和第2電容器模塊304分別并列配置。第1電容器模塊302，配置在所述第1驅(qū)動(dòng)電路基板602的上方；第2電容器模塊304，配置在所述第2驅(qū)動(dòng)電路基板604的上方。
第1和第2電容器模塊302和304，在連接部JN(包含JN1和JN2)的作用下，與第1和第2功率模塊502和504的直流端子電連接。
此外，第1和第2電容器模塊302和304，形成分別與功率模塊500中的U相桿中的一對(duì)直流端子、V相桿中的一對(duì)直流端子、W相桿中的一對(duì)直流端子連接的結(jié)構(gòu)。這樣，第1功率模塊502、第2功率模塊504的電氣性的連接，就如圖10所示，對(duì)于第1電容器模塊302和第2電容器模塊304的每一個(gè)，各在6個(gè)部位連接。采用這種配置后，能夠減少電容器模塊和功率模塊之間的阻抗。減少阻抗后，能夠獲得抑制功率模塊的開(kāi)關(guān)動(dòng)作導(dǎo)致的暫時(shí)性的電壓上升等效果。
在圖10中，第1和第2電容器模塊302和304，分別具有與直流電力用的端子臺(tái)810連接的一對(duì)電極TM1和電極TM2，通過(guò)該電極做媒介，與外部的直流電源連接。第1電容器模塊302和第2電容器模塊304的各自的電極TM1和電極TM2，都配置在外殼210的水路出入口一側(cè)。這樣采用和在端子箱800內(nèi)配置的直流電力用的端子臺(tái)810一側(cè)相同的一側(cè)后，能夠使和外部的直流電源——高電壓電池的布線變得容易，從而提高作業(yè)性。
在圖10中，第1電容器模塊302和第2電容器模塊304，在各自的四角中，形成埋入螺帽的固定用孔FH1和HF2，在通過(guò)所述保持板320的與所述固定用孔FH1和HF2對(duì)應(yīng)的孔后擰入該固定用孔FH1和HF2的螺釘SC4(參照?qǐng)D11)的作用下，第1電容器模塊302和第2電容器模塊304被固定在保持板320上。就是說(shuō)，各第1電容器模塊302和第2電容器模塊304，以懸架的狀態(tài)固定在保持板320上。
(保持板320)圖11是表示在所述外殼210的內(nèi)部配置了保持板320的狀態(tài)的俯視圖，示出該保持板320搭載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700。作為具備旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700的控制基板托架而構(gòu)成的保持板320，在所述外殼210的內(nèi)部，以位于所述電容器模塊300的上側(cè)的狀態(tài)，被所述外殼210固定。
在外殼210的內(nèi)側(cè)面，沿著其外周方向，大致等間隔地形成多個(gè)突起體PR(參照?qǐng)D9和圖10)，該突起體PR的上端面，在其周邊中支持所述保持板320，利用通過(guò)該保持板320的周邊形成的螺孔后擰入所述突起體PR的上端面的螺釘SC4，固定保持板320。因?yàn)橛弥苓呍O(shè)置的許多所述突起體的上面的廣大的面積承受所述保持板，所以外殼210和保持板320成為良好的熱傳導(dǎo)狀態(tài)。為了提高保持板320的機(jī)械強(qiáng)度，用和外殼210同樣的熱傳遞良好的金屬材料例如鋁材料制成保持板320。另外，在放置所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700的面中，形成圖案化的凹凸面。
保持板320的所述凹面，在與所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700的該保持板320的一側(cè)的面中的布線層等的形成區(qū)域相對(duì)的部分中形成，這樣，能夠防止所述布線層等和金屬材料——保持板320的接觸，能夠防止該布線層出現(xiàn)電氣性斷路的現(xiàn)象。特別是設(shè)置功率模塊502和504的交流端子OT1和OT2的部分，成為凹下去的凹形狀。另外，直流電源的連接部也成為凹下去的凹形狀。
在所述保持板320的與所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700相對(duì)面的所述凹面內(nèi)，如圖3所示，形成多個(gè)分散的輪轂部BS，在該輪轂部BS中，在通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700形成的螺孔后擰入的螺釘SC6(參照?qǐng)D16)的作用下，該旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700被保持板320固定。
如上所述，所述保持板320，利用通過(guò)該保持板320形成的螺孔后擰入所述第1電容器模塊302和第2電容器模塊304的四個(gè)角設(shè)置的固定用孔HF1、HF2的螺釘SC4，固定在其下方配置的所述第1電容器模塊302和第2電容器模塊304的情況，如上所述。
這樣，由于各第1電容器模塊302和第2電容器模塊304，成為被與外殼210相接后配置的保持板320固定的結(jié)構(gòu)，所以該第1電容器模塊302和第2電容器模塊304產(chǎn)生的熱量，容易通過(guò)保持板320傳導(dǎo)給外殼210，成為散熱效果優(yōu)異的結(jié)構(gòu)。另外，由于外殼210被冷卻水路冷卻，所以能夠?qū)㈦娙萜髂K302和304的溫度上升控制得比較低。
(旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700)圖11是表示所述外殼210內(nèi)的保持板320上的搭載的旋轉(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，和連接器CN一起，搭載著小信號(hào)用的電子部件。該連接器CN，通過(guò)電線束HN，例如與所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路基板602和604搭載的連接器CN連接。
該旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700，在其周邊的四角的各區(qū)域中，還在除了該周邊的中央部的區(qū)域——搭載各部件的區(qū)域及回避形成連接這些部件的布線層的區(qū)域的區(qū)域中，形成螺孔，在通過(guò)這些螺孔后擰入所述保持板320的螺釘SC6的作用下，被該保持板320固定。
這樣，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700，例如與只有其周緣部被框架固定的結(jié)構(gòu)相比，能夠避免振動(dòng)等導(dǎo)致中央撓曲的弊端。
綜上所述，該旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700，由于成為被與外殼210相接后配置的保持板320放置的結(jié)構(gòu)，所以該旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700產(chǎn)生的熱量，容易通過(guò)保持板320傳導(dǎo)給外殼210，成為散熱效果優(yōu)異的結(jié)構(gòu)。
<罩子290>
罩子290，由在所述外殼210的內(nèi)部，依次收納第1功率模塊502、第2功率模塊504、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路基板602、604、第1電容器模塊302和第2電容器模塊304、保持板320、旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700后，閉塞該外殼210的開(kāi)口的蓋子材料構(gòu)成。
該罩子290，其材料例如用和外殼210同樣的材料構(gòu)成，在其周邊中，利用通過(guò)在其外周方向上大致等間隔地并列設(shè)置的螺孔后擰入外殼210的上端面的螺釘SC7，被固定到該外殼210上(參照?qǐng)D5)。
(第1和第2功率模塊502和504的冷卻結(jié)構(gòu))如上所述，在電力變換裝置200的底部，形成冷卻水路。圖12是從外殼210的底面往上看的結(jié)構(gòu)圖，示出水路形成體220的一部分——水路保持部件902。所述水路保持部件902，具有為了安裝其它水路形成體220--底板934的外周部904，在外周部904中，設(shè)置著許多螺旋夾用的孔SC9。只有一部分附加符號(hào)，其它的省略了符號(hào)。在外周部904的內(nèi)側(cè)，設(shè)置著為了防止漏水的密封槽906，在所述密封槽906的內(nèi)側(cè)的所述水路保持部件902中，在兩個(gè)側(cè)面設(shè)置著外側(cè)區(qū)域部912，進(jìn)而設(shè)置著在上圖中作為冷卻水路216講述的第1和第2水路922和924及中央部908。在所述密封槽中，嵌入O形圈或橡膠等密封部件，用螺釘擰緊螺孔SC9后，具有密封功能。向水路922(上文作為216講述)的入口部916供給冷卻水，冷卻水按照箭頭的方向，在第1水路922中流過(guò)，在折返通路924中，冷卻水流變成U字形，按照箭頭的方向流入第2水路924，從水路924的出口部918排出。在第1和第2水路922和924中，設(shè)置著孔——開(kāi)口218和219。安裝以下講述的圖13記述的底板934后，在形成水路922和924同時(shí)，開(kāi)口218和219還在水路上成為上述水路的開(kāi)口的結(jié)構(gòu)。
在第1水路922和第2水路924之間設(shè)置的所述中央部908，及在第1水路922和外周部904之間、第2水路924和外周部904之間設(shè)置的外側(cè)區(qū)域部912，分別設(shè)置為了使鋁壓鑄件的壁厚變薄的凹部932。
圖13(A)和(B)表示塞住圖12所示的外殼210的底部的底板934。底板934和所述水路保持部件902，是形成水路的水路形成體，水如圖13(A)和箭頭所示流動(dòng)。在底板934上，設(shè)置著許多螺孔SC9，通過(guò)所述水路保持部件902的外周部904的螺孔SC9做媒介，用螺釘擰緊。在底板934上，還設(shè)置第1凸部935和第2凸部936，該凸部935插入水路922，凸部936插入水路926。此外，凹部938是為了使鋁壓鑄件的壁厚變薄而設(shè)置的。
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也基本上是相同的形狀。在圖12、圖13及圖14中，在水路保持部件902中，設(shè)置著并列配置的多個(gè)水路922和水路924。冷卻水被從入口管212(圖12中未圖示)導(dǎo)入入口部916。在水路的入口部916中，設(shè)置著由和外殼210成為一體的金屬部件形成的頂蓋882；在水路的兩側(cè)，設(shè)置著與用圖15的側(cè)壁988和990所示的外殼210成為一體的金屬部件。水路如圖12所示，入口管之后的水路的寬度逐漸變大，而水路的深度則逐漸變淺。這樣，冷卻水的流動(dòng)順暢，不容易出現(xiàn)渦流，流體阻力變小。水被從入口部導(dǎo)入具有開(kāi)口部的水路。在具有開(kāi)口部的水路中，在水路的底部，設(shè)置著圖13所示的凸部935，從而使水路的底部隆起，水路的深度成為比散熱片的高度稍微深一點(diǎn)的形狀。散熱片的高度為6毫米～8毫米，水路的深度則為10毫米以下，最好是9毫米以下。
在水路形成體220的所述凸部935的相反一側(cè)，制作開(kāi)口218，功率模塊502的底座板944設(shè)置的散熱片506，突出到該開(kāi)口218中，利用螺釘SC1，固定功率模塊502。雖然沒(méi)有圖示，但在并列配置的其它的水路926形成的水路形成體220的開(kāi)口中，固定著功率模塊504。這樣，能夠提高散熱片和冷卻介質(zhì)——水的熱交換效率。另外，并列設(shè)置的水路922和926的連接處——折返部，水路比散熱片突出的部分深，流體阻力減小，冷水的流動(dòng)得到改善。
功率模塊504和以下講述的功率模塊502的結(jié)構(gòu)相同，而且大致同樣地固定，所以作為代表，以功率模塊502為例進(jìn)行講述。多個(gè)散熱片506(在本實(shí)施方式中是3個(gè))，從水路922的所述開(kāi)口218突出到水路中。在金屬的底座板944的一個(gè)面上，設(shè)置著散熱片506；在金屬的底座板944的另一個(gè)面上，設(shè)置著半導(dǎo)體芯片。所述半導(dǎo)體芯片，用樹(shù)脂盒子946密封。該結(jié)構(gòu)在功率模塊504和水路926的關(guān)系上也相同。
功率模塊502，如圖9及圖14所示，和金屬板982一起，被用螺釘SC1固定到形成水路的水路形成體上。在本實(shí)施方式中，被和外殼210一體形成的水路罩子822固定。通過(guò)功率模塊502的螺旋夾，用功率模塊502的散熱面堵塞所述水路922的開(kāi)口218。在功率模塊502的散熱面和所述開(kāi)口周邊的水路形成體之間，設(shè)置密閉部件例如O形圈986，成為能夠防止漏水的結(jié)構(gòu)。
與所述金屬板982相對(duì)，設(shè)置由金屬或熱傳導(dǎo)性優(yōu)異的比較柔軟的樹(shù)脂構(gòu)成的散熱板984，與該散熱板984相對(duì)，設(shè)置驅(qū)動(dòng)電路基板602。通過(guò)散熱板984做媒介，驅(qū)動(dòng)電路基板602的熱量傳遞給水路形成體，再傳遞給冷卻水，從而可以將驅(qū)動(dòng)電路基板602的溫度上升控制得比較低。以上的結(jié)構(gòu)及作用效果，在功率模塊504和驅(qū)動(dòng)電路基板604中也同樣。
圖15表示圖14的III-III剖面的局部放大圖。在為了形成水路922的水路形成體220的底部，設(shè)置著底板934。由和外殼210一體設(shè)置的側(cè)板988和990形成水路的兩側(cè)部。所述側(cè)板988、990和水路形成體220的密閉，利用密閉部件例如O形圈或者比O形圈寬的密封填料構(gòu)成的密封部件986實(shí)現(xiàn)。另外，水路922的上部的開(kāi)口218，如前所述，被功率模塊502的金屬制的底座板944的散熱面密閉。為了進(jìn)行該密閉，設(shè)置O形圈或密封填料等密封部件986。在所述金屬制的底座板944的相反面，固定多個(gè)半導(dǎo)體芯片，用樹(shù)脂盒子946加以密閉。
在功率模塊502上，如上所述，夾著散熱板982及散熱板984，利用螺釘SC2，固定所述驅(qū)動(dòng)電路基板602。
在以上的講述中，如圖14所示，在水路的入口部和出口部及折返部，使水路深，形成散熱片的插入部比上述水路位置淺的形狀。散熱片插入部的水路的深度，成為比散熱片的高度方向的長(zhǎng)度稍微長(zhǎng)一點(diǎn)的尺寸的深度。在本實(shí)施方式中，如上所述，散熱片的高度是6毫米～8毫米，水路的深度是10毫米以下，最好是9毫米以下。以上的結(jié)構(gòu)及作用、效果，在功率模塊504和包含其水路的水路形成體中也同樣。
(功率模塊)圖17表示從散熱片一側(cè)觀察功率模塊502或504的狀態(tài)，圖16表示卸掉功率模塊502或504的樹(shù)脂盒子946的狀態(tài)。另外，圖18表示圖16的IV-IV剖面。在實(shí)際的剖面圖中，顯示3個(gè)半導(dǎo)體部分的剖面，但為了便于講述，省略了3個(gè)半導(dǎo)體芯片內(nèi)的2個(gè)，只將1個(gè)半導(dǎo)體芯片比實(shí)際放大后記述。
在金屬的底座板的散熱面上，設(shè)置著圖17所示的3組散熱片506A、散熱片506B和散熱片506C。在所述散熱片的外周的散熱面上，作為防止水路的冷卻水泄漏的密封部件986，設(shè)置著O形圈或密封填料。用螺釘?shù)葘⑸鲜鼋饘俚牡鬃宓纳崦婢o緊地壓到水路的開(kāi)口部上后，就用所述底座板944堵住水路922(216)及926(216)的開(kāi)口，能夠利用所述密封部件986，防止水路內(nèi)的冷卻水泄漏。
散熱片如圖18所示，被釬焊料948固定。該釬焊例如在攝氏600度～700度中進(jìn)行。與所述3組散熱片對(duì)應(yīng)，如圖18所示，絕緣基板956被第2釬焊層962粘接到所述金屬的底座板944的相反面上。
所述金屬的底座板944，是將銅作為主成分，向該銅中添加雜質(zhì)后的合金。在釬焊散熱片506后，其硬度最好為HV50以上，熱傳導(dǎo)率最好為200W/mK以上。該底座板的厚度范圍是2毫米～4毫米。另外，平面度在各絕緣基板的范圍或用固定螺釘孔978包圍的范圍內(nèi)，在0.1mm以下，但最好在0.2mm以下。進(jìn)而，在構(gòu)成變換器的半導(dǎo)體芯片的范圍——6個(gè)絕緣基板的范圍中，平面度在0.3mm以下最合適，最好確保在0.4mm以下。向銅中混入比銅硬的雜質(zhì)后，其比例增加將導(dǎo)致硬度上升。可是，由于上述雜質(zhì)的熱傳導(dǎo)率通常比銅低，所以整體的熱傳導(dǎo)率下降。這樣，最好調(diào)整雜質(zhì)的比例，以便能夠維持上述硬度和上述熱傳導(dǎo)率。另外，在上述底座板上，最好實(shí)施厚度大約3～9μm的鍍鎳。如圖18所示，在一個(gè)上釬焊散熱片506，在另一個(gè)上軟釬焊半導(dǎo)體芯片的絕緣基板956。這時(shí)也許會(huì)使銅的表面出現(xiàn)傷痕，實(shí)施適當(dāng)厚度的電鍍后，能夠適當(dāng)?shù)鼐S持表面粗糙度。在該實(shí)施方式中，最好至少使搭載絕緣基板的范圍和與O形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，用攝氏600度～700度，將金屬制造的散熱片506釬焊到滿足上述條件的、以銅為主要成分的合金的底座板上。有時(shí)有可能成為800度～900度。底座板944柔軟后，在該釬焊作業(yè)中，平面度將要變壞，使以后的絕緣基板956的粘接變得困難。適當(dāng)選定雜質(zhì)的含有比例后，釬焊作業(yè)后的特性為硬度在HV50以上，還能夠確保釬焊作業(yè)后的熱傳導(dǎo)率為200W/mK以上的特性。如圖16所示，在該作業(yè)中，3個(gè)散熱片506A～506C被釬焊。

另外，在其它作業(yè)工序中，用高溫軟釬焊將半導(dǎo)體芯片952與絕緣基板956粘接。第1軟釬焊層958是用該工序制造的層，將半導(dǎo)體芯片952和絕緣基板粘合。該軟釬焊層是高溫軟釬焊層，在第2軟釬焊層962的低溫軟釬焊的粘接作業(yè)中不能熔解。如圖16所示，對(duì)一個(gè)絕緣基板956而言，各粘接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顯示參照符號(hào)，其它的均予省略。將具有3組二極管芯片954和IGBP芯片952的一個(gè)絕緣基板，兩個(gè)相對(duì)地并列配置后，與UVW相內(nèi)的一相對(duì)應(yīng)，還與在底座板944的背面粘接的一個(gè)散熱片對(duì)應(yīng)。圖16的底座板944，由于構(gòu)成三相用的變換器，所以上述相對(duì)并列配置的絕緣基板具有3組。各絕緣基板成為相同的結(jié)構(gòu)。
上述作業(yè)后，使粘接了3組半導(dǎo)體芯片952的6個(gè)絕緣基板956，和具有3個(gè)散熱片506的底座板944，成為圖16和圖17所示的位置關(guān)系地用低溫的第2軟釬焊層962粘接。就是說(shuō)，對(duì)于2個(gè)絕緣基板而言，以在底座板944的相反面釬焊一個(gè)散熱片的位置關(guān)系地進(jìn)行粘接。在圖18中，散熱片506和底座板944的粘接溫度最高，使用釬焊料粘接。其次的高溫粘接，在半導(dǎo)體芯片952和絕緣基板956的粘接中，使用高溫軟釬焊料進(jìn)行粘接。最低溫度的粘接，是絕緣基板956和底座板944的粘接，使用低溫軟釬焊料進(jìn)行。采用上述釬焊料粘接散熱片506的粘接溫度高，所以底座板944的金屬如果不使用比純粹的銅硬的金屬，經(jīng)過(guò)釬焊后，底座板944的相反面的平面度將要下降，從而使以后的絕緣基板的粘接變得困難。如上所述，使成為雜質(zhì)的金屬的含有量增加后，雖然容易維持平面度，但是熱傳導(dǎo)率下降，絕緣基板956的冷卻效果下降。使兩個(gè)特性兼顧的條件，是上述的在釬焊作業(yè)后的特性，硬度為HV50以上，在釬焊作業(yè)后的熱傳導(dǎo)率為200W/mK以上的特性。另外，各絕緣基板956的區(qū)域的平面度為0.1mm以下最合適，平面度為0.2mm以下則最好；粘接6個(gè)絕緣基板的區(qū)域(整個(gè)絕緣基板的粘接區(qū)域)的平面度，最好能夠維持0.3mm以下，接近它的0.4mm以下則更好。
作為其它的考慮方法，用安裝螺孔978劃分的區(qū)域內(nèi)的平面度，為0.1mm以下最合適，平面度為0.2mm以下則最好。
在本實(shí)施方式中，在底座板944上配置多個(gè)絕緣基板956，在這些各絕緣基板956內(nèi)，使多個(gè)半導(dǎo)體芯片分別維持承受高電壓的位置關(guān)系。這樣，例如在具有多個(gè)接收300伏特以上的直流電力后變換成交流電力的半導(dǎo)體芯片的絕緣基板956中，絕緣基板的面積變大，在各絕緣基板的粘接范圍內(nèi)，各自的平面度，最好為0.2mm以下，維持平面度0.1mm以下則更佳。
在圖16中，被一個(gè)絕緣基板粘接的3組半導(dǎo)體芯片，在本實(shí)施方式中是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)芯片和二極管芯片，圖18的芯片952是IGBT芯片。另外，與IGBT芯片鄰接的二極管芯片954，是和圖18的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)，用相同的制造方法與絕緣基板956粘接。不同的是，半導(dǎo)體芯片952取代了二極管芯片954。對(duì)于各絕緣基板而言，用高溫軟釬焊粘接3個(gè)IGBT芯片952和3個(gè)二極管芯片954，6個(gè)具備這6個(gè)芯片的絕緣基板956，以圖16所示的排列，用低溫軟釬焊粘接到底座板944上。
在上述實(shí)施方式中，在半導(dǎo)體芯片952上使用了IGBT芯片，但也可以使用MOS晶體管的芯片。這時(shí)，就不需要二極管芯片954。
在圖16、圖17和18中，孔978是為了將半導(dǎo)體模塊安裝到水路形成體220上的螺孔。
圖19是圖18的其它的實(shí)施方式，是使散熱片506的形狀成為銷(xiāo)子形狀的實(shí)施方式。和圖18的波形狀的散熱片506一樣，用釬焊料釬焊到底座板944上。利用釬焊層948，將金屬的底座板和銷(xiāo)子形狀的散熱片粘接到一起。在該實(shí)施方式中，散熱片——銷(xiāo)子的高度是從底座板面算起為6mm～8mm。圖14中的散熱片插入的位置的水路的深度，為10mm以下，最好是9mm以下。各散熱片的區(qū)域——圖17的506A的區(qū)域中的銷(xiāo)子的數(shù)量，是300根～700根。銷(xiāo)子的大小，在釬焊部的直徑為3mm～5mm，其高度為0.5mm～1.5mm，進(jìn)而在比它高的部分的直徑為2mm～3mm。這些銷(xiāo)子交錯(cuò)狀地配置。
圖20(A)～(C)是功率模塊502或504的外形圖。圖20(A)是功率模塊502或504的俯視圖，圖20(B)是側(cè)視圖，圖20(C)是主視圖。如上所述，圖16和圖17記述的功率模塊，是拆掉圖20的功率模塊的樹(shù)脂盒子時(shí)的結(jié)構(gòu)。此外，散熱片506在圖16和圖17中不是銷(xiāo)子形狀，而是波型散熱片。在圖20(A)所示的俯視圖中，在一端設(shè)置著與旋轉(zhuǎn)電極連接的交流用端子OT1u、OT1v、OT1w。在相反側(cè)的另一端，設(shè)置著3組與直流電源連接的直流用端子IT1N和IT1P。這些端子，被如圖9所示地配置，與電容器的端子連接。此外，端子IT1N與直流電源的負(fù)側(cè)連接，端子IT1P與直流電源的正側(cè)連接。圖20的3組直流端子IT1N和IT1P，正側(cè)端子及負(fù)側(cè)端子彼此互相電氣性地并聯(lián)。
基準(zhǔn)銷(xiāo)子992，是為了使被功率模塊502或504固定的驅(qū)動(dòng)電路602或604定位而設(shè)置的。
圖21表示分別使功率模塊502或504的散熱片突出到水路922及926的開(kāi)口218及219中后固定的狀態(tài)下，功率模塊502和功率模塊504的位置關(guān)系。箭頭表示水路的水流的方向。使二個(gè)功率模塊502和504并列，而且使直流用端子成為內(nèi)側(cè)地配置。采用該配置后，能夠在中央部和電容器的端子連接，使整個(gè)裝置成為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。另外，還能夠用比較短的布線而且使直流的正側(cè)和負(fù)側(cè)相對(duì)地與電容器模塊302及304連接，從而能夠減少該布線部的阻抗，能夠?qū)⒐β誓K502和504的開(kāi)關(guān)動(dòng)作導(dǎo)致的電壓的跳動(dòng)抑制得比較低。
另外，在本裝置中，IT1P和IT2P與直流電源的正極連接，IT1N和IT2N與直流電源的負(fù)極連接。如圖21所示，將功率模塊502或504稍微錯(cuò)開(kāi)后并列配置，從而能夠?qū)⑾嗤螤畹墓β誓K作為功率模塊502或504使用。而且具有使連接距離變短、能夠減少上述阻抗的效果。能夠?qū)⒐β誓K502或504的N端子彼此接近地配置，P端子彼此接近地配置。這樣，能夠使連接線的配置成為整齊的關(guān)系，還能夠減少上述阻抗，使配置作業(yè)變得容易。
由于與旋轉(zhuǎn)電極連接的交流端子OT1和OT2，分別配置在并列配置的功率模塊502或504的外側(cè)，所以成為容易配置交流端子OT1和OT2及與不同的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的端子連接的匯流條的結(jié)構(gòu)。裝置整體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，還提高了作業(yè)效率。
(電氣電路的說(shuō)明)圖22是本實(shí)施方式的電力變換裝置200的電路圖，在電力變換裝置200中，設(shè)置著構(gòu)成變換器裝置的第1功率模塊502和構(gòu)成變換器裝置的第2功率模塊504、電容器模塊300、被變換器裝置的第1驅(qū)動(dòng)電路基板602安裝的驅(qū)動(dòng)電路92和被變換器裝置的第2驅(qū)動(dòng)電路基板604安裝的驅(qū)動(dòng)電路94、被旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板700安裝的控制電路93、被連接器基板72安裝的連接器73、驅(qū)動(dòng)電容器模塊300的放電電路(未圖示)的驅(qū)動(dòng)電路91和電流傳感器95及96。
此外，在圖22中，為了便于區(qū)別電源系統(tǒng)和信號(hào)系統(tǒng)，分別用實(shí)線表示電源系統(tǒng)用虛線表示信號(hào)系統(tǒng)。
第1功率模塊502和第2功率模塊504，構(gòu)成對(duì)應(yīng)的變換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1功率模塊502和第2功率模塊504，在分別對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路92和94輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的作用下動(dòng)作，將高電壓電池180供給的直流電力變換成三相交流電力，向該電力供給對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)130及140的電樞繞組。主電路是圖22所示的三相橋式電路，形成三相的串聯(lián)電路分別在電池180的正極側(cè)和負(fù)極側(cè)之間，電氣性地并聯(lián)的結(jié)構(gòu)。該串聯(lián)電路如圖16所示，由被相對(duì)配置的絕緣基板956粘接的半導(dǎo)體芯片952構(gòu)成。圖22所示的上述第1功率模塊502和第2功率模塊504的半導(dǎo)體芯片，如圖16所示地配置。
(第2功率模塊504的說(shuō)明)
第1功率模塊502和第2功率模塊504，如圖22所示，電路結(jié)構(gòu)相同，以第2功率模塊504為例進(jìn)行講述。在本實(shí)施方式中，作為開(kāi)關(guān)用功率半導(dǎo)體元件，使用IGBT(絕緣柵極型場(chǎng)效應(yīng)晶體管)21。IGBT21，具備收集極、發(fā)射極及柵極等3個(gè)電極。在IGBT21的收集極和發(fā)射極之間，與二極管38電連接。二極管38具備負(fù)極及正極等2個(gè)電極，負(fù)極與IGBT21的收集極電連接，正極與IGBT21的發(fā)射極電連接，以便將從IGBT21的發(fā)射極朝著收集極的方向作為正方向。上述的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與上述圖中的二極管芯片954對(duì)應(yīng)。如前所述，作為開(kāi)關(guān)用功率半導(dǎo)體元件，也可以使用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、源電極及柵電極等3個(gè)電極。此外，由于MOSFET在源電極和漏電極之間具備使從漏電極向源電極的方向成為正方向的寄生二極管，所以不需要象IGBT那樣另行設(shè)置二極管。
各相的支架，采用使IGBT21的源電極和IGBT21的漏電極電氣性地串聯(lián)的結(jié)構(gòu)。此外，在本實(shí)施方式中，各相的各上下支架的IGBT只圖示了一個(gè)，但由于控制的電流容量很大，所以采用使多個(gè)IGBT電氣性串聯(lián)的結(jié)構(gòu)。在圖22所示的實(shí)施方式中，各相的各上下支架分別由3個(gè)IGBT構(gòu)成。各相的各上支架的IGBT21的漏電極與電池180的正極側(cè)電連接，各相的各下支架的IGBT21的源電極與電池180的負(fù)極側(cè)電連接。在圖20及圖21中，將應(yīng)該與電池180的正極側(cè)連接的所述半導(dǎo)體模塊502和504的端子，作為IT1P或IT2P表示。另外，在圖20及圖21中，將應(yīng)該與電池180的負(fù)極側(cè)連接的所述半導(dǎo)體模塊502和504的端子，作為IT1N或IT2N表示。
各相的各支架的中點(diǎn)(上支架側(cè)IGBT的源電極和下支架側(cè)IGBT的漏電極的連接部分)，與對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)130及140對(duì)應(yīng)的相的電樞繞組電連接。在圖20及圖21中，該中點(diǎn)作為端子OT1u、OT1v、OT1w、OT2u、OT2v、OT2w表示。
驅(qū)動(dòng)電路92、94，構(gòu)成對(duì)應(yīng)的變換器裝置的驅(qū)動(dòng)部，根據(jù)控制電路93輸出的控制信號(hào)，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)IGBT21的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在各自的電路92及94中產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，向?qū)?yīng)的第1功率模塊502及第2功率模塊504輸出。驅(qū)動(dòng)電路92、94，由將與各相的各上下支架對(duì)應(yīng)的多個(gè)電路匯總成一個(gè)電路的、驅(qū)動(dòng)6個(gè)IGBT的電路收納到一個(gè)區(qū)段的集成電路構(gòu)成。作為與各相的各上下支架對(duì)應(yīng)的電路，具備接口電路、柵極電路、異常檢出電路等。
控制電路93，構(gòu)成各變換器裝置的控制部，由計(jì)算旨在使多個(gè)開(kāi)關(guān)用功率半導(dǎo)體元件動(dòng)作(通·斷)的控制信號(hào)(控制值)的微型機(jī)構(gòu)成。在控制電路93中，輸入來(lái)自上位控制裝置的力矩指令信號(hào)(值)、電流傳感器95、96及被旋轉(zhuǎn)電機(jī)130和140搭載的旋轉(zhuǎn)傳感器檢知的信號(hào)(傳感器輸出)?？刂齐娐?3根據(jù)這些輸入信號(hào)，計(jì)算控制值，向驅(qū)動(dòng)電路92、94輸出旨在控制開(kāi)關(guān)時(shí)刻的控制信號(hào)。
連接器73是為了在電力變換裝置200和外部的控制裝置之間進(jìn)行電連接的部件，通過(guò)圖1的通信線路174做媒介，與其它的裝置進(jìn)行信息的收發(fā)。
電容器模塊300，具有圖10的第1電容器模塊302和第2電容器模塊304，是為了構(gòu)成旨在抑制IGBT21的開(kāi)關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生的直流電壓的變動(dòng)的平滑電路的部件，與第1功率模塊502、第2功率模塊504的直流側(cè)的端子電氣性地并聯(lián)。
驅(qū)動(dòng)電路91，是為了驅(qū)動(dòng)旨在將電容器模塊300蓄積的電荷放掉而設(shè)置的放電電路(未圖示)的部件。
(第2實(shí)施方式)接著，使用圖23～圖28，講述第2實(shí)施方式。第2實(shí)施方式和先前講述的圖22所示的電路圖及圖16～圖21所示的功率模塊的構(gòu)造、用圖12～圖15講述的冷卻水路的基本結(jié)構(gòu)，基本想法是相同的，具有相同的作用和效果。不同之處是在第1實(shí)施方式中，在電力變換裝置200的底部，具備冷卻水路922和926；而在第2實(shí)施方式中，卻是在電力變換裝置200的中段，設(shè)置冷卻水路。在第2實(shí)施方式中，能夠在冷卻水路的形成體的兩面，安裝功率模塊502、504及電容器模塊302、304等需要冷卻的電器，能夠利用兩面進(jìn)行冷卻。例如可以采用在冷卻水路形成體的一個(gè)面上安裝半導(dǎo)體模塊——功率模塊502和504，對(duì)它們進(jìn)行冷卻的同時(shí)，用上述冷卻水路形成體的另一個(gè)面冷卻電容器模塊302、304的結(jié)構(gòu)。
以向，講述電力變換裝置200的第2實(shí)施方式。電力變換裝置200，在下部盒子13上，層疊配置第2底座12；在第2底座12上，層疊配置第1底座11；在第1底座11上，層疊配置上部盒子10后固定。上述層疊后固定的外殼即電力變換裝置200的外形，是角部帶圓弧的整體上呈長(zhǎng)方體的形狀。所述外殼的構(gòu)成部件，用鋁材那樣的熱傳導(dǎo)性優(yōu)異的材料制作。該外殼基本上具有第1實(shí)施方式講述的外殼210的功能，所述外殼具備下部盒子13和上部盒子10。在由這些盒子10構(gòu)成的外殼的中央部，固定由第1底座11和第2底座12構(gòu)成的水路形成體。在該水路形成體的兩面，安裝著以下講述的功率模塊及電容器模塊等電器。
所述外殼的全周(周壁、頂壁、底壁)，被鋁等熱傳導(dǎo)性優(yōu)異的部件包圍，由所述第1和第2底座11和12構(gòu)成的冷卻水路，以熱傳導(dǎo)良好的結(jié)構(gòu)被所述外殼固定，所以所述外殼本身被良好地冷卻。在所述外殼的內(nèi)部，由所述第1和第2底座11和12構(gòu)成的水路形成體在其內(nèi)部形成冷卻水路，在外殼內(nèi)的水路形成體的上和下，分別形成腔。所述水路形成體，并列形成流過(guò)致冷劑——冷卻水的二個(gè)冷卻水路922和926。采用上述結(jié)構(gòu)后，所述二個(gè)腔被所述冷卻水路熱態(tài)隔開(kāi)，能夠抑制一個(gè)腔對(duì)另一個(gè)腔的熱影響。進(jìn)而，能夠冷卻各自的腔及腔的壁。
在水路形成體的上部腔，沿著外殼的長(zhǎng)度方向，如圖14及圖28所示，并列設(shè)置第1功率模塊502和第2功率模塊504。在上述冷卻水路922和926中，如用圖12和圖13講述的那樣，分別形成開(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，還用上述功率模塊502和504的底座板23的散熱面堵塞開(kāi)口218和219，這樣能夠有效地冷卻第1功率模塊502和第2功率模塊504。另外，還能夠抑制第1功率模塊502和第2功率模塊504散出的熱影響下部的腔。
在外殼的長(zhǎng)度方向的一個(gè)側(cè)面，如圖27所示，設(shè)置著和冷卻水路922及926連通的入口管212和出口管214。冷卻水路922和926的每一個(gè)，沿著外殼的長(zhǎng)度方向平行延伸，互相在外殼的長(zhǎng)度方向的另一個(gè)端部U形狀地折返后連通。用圖12～圖14講述的水路的形狀，和第2實(shí)施方式的水路的形狀基本相同。
第1底座11的冷卻水路922和926的每一個(gè)，如上所述地設(shè)置著開(kāi)口218和219(參照?qǐng)D28)，被第1功率模塊502和第2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被用功率模塊502和504的底座板23堵塞。上述散熱片被用致冷劑直接冷卻，上述底座板23被流過(guò)致冷劑流路(水路922及926)的致冷劑有效地冷卻。
上述底座板23，是和用圖18及圖19講述的底座板944的形狀及作用效果相同的部件，由以銅為主成分的熱傳導(dǎo)性優(yōu)異的金屬部件構(gòu)成，在該致冷劑流路側(cè)的面上，設(shè)置著突出到致冷劑流路(水路922及926)內(nèi)部的散熱片。散熱片采用和用圖18及圖19講述的散熱片506及507相同的結(jié)構(gòu)，能夠增加由致冷劑實(shí)質(zhì)上冷卻的面積面積，能夠提高致冷劑的冷卻效果。
如圖28所示，由入口管212供給的冷卻水，在第1水路922的入口部較深，然后在散熱片506突出的地方變淺。在第1水路922和第2水路926的連接部位——水路的折返部，與所述散熱片506的突出的部位相比，水路再次變深，在第2水路926的散熱片507突出的部位變淺。在第2水路926的出口部，水路與散熱片突出的部位相比變淺，與出口管214連接。這種水路的形狀及作用、效果，和用圖12及圖13、圖14講述的形狀相同，在散熱片突出的部位，能夠盡量有效地使所有的冷卻水和散熱片進(jìn)行熱量交換，能夠盡量減小沒(méi)有散熱片的部位的流體阻抗，提高作為冷卻系統(tǒng)的整體的冷卻效率。
功率模塊502及504的金屬制的底座板23，被設(shè)置成分別堵塞水路的開(kāi)口，在所述底座板23的上面，設(shè)置著用圖15～圖21講述的樹(shù)脂盒子24。圖23～圖28的樹(shù)脂盒子24，是和圖14、圖15及圖20的樹(shù)脂盒子946相同的部件。此外，在圖23及圖24、圖28中，有意識(shí)地拆掉本來(lái)設(shè)置的第1功率模塊502的樹(shù)脂盒子24的上蓋后記述，以便能夠理解第1功率模塊502的內(nèi)部。另外，圖24的右側(cè)的列所示的被第1功率模塊502的6個(gè)絕緣基板22上被粘接的半導(dǎo)體芯片和布線結(jié)構(gòu)，只具體記述了中央的兩個(gè)，其它的4個(gè)省略了被絕緣基板22粘接的半導(dǎo)體元件。
在沿著樹(shù)脂盒子的長(zhǎng)度方向延伸的側(cè)壁——位于第1功率模塊502和第2功率模塊504的相對(duì)一側(cè)的側(cè)壁，與各收納腔對(duì)應(yīng)地設(shè)置著直流正極側(cè)的功率端子26(參照?qǐng)D24)及直流負(fù)極側(cè)的功率端子33(參照?qǐng)D24)。直流正極側(cè)的功率端子26及直流負(fù)極側(cè)的功率端子33，從樹(shù)脂盒子24的側(cè)部向上方突出。與直流正極側(cè)的功率端子26及直流負(fù)極側(cè)的功率端子33的突出側(cè)相反的一側(cè)，到達(dá)收納腔的內(nèi)部，其表面露出樹(shù)脂盒子的表面。這樣，在各收納腔的內(nèi)部中，形成直流正極側(cè)的功率電極36及直流負(fù)極側(cè)的功率電極37。所述端子26，是和講述第1實(shí)施方式的圖20和圖21的IT1P及IT2P相同的端子；所述端子33，是和圖20和圖21的IT1N及IT2N相同的端子。
在沿著樹(shù)脂盒子的長(zhǎng)度方向延伸的側(cè)壁——位于和第1功率模塊502和第2功率模塊504的相對(duì)一側(cè)的相反側(cè)的側(cè)壁，設(shè)置著交流模塊端子27(參照?qǐng)D24)。交流模塊端子27，從樹(shù)脂盒子24的側(cè)壁向上方突出。與交流模塊端子27的突出側(cè)相反的一側(cè)，到達(dá)收納腔的內(nèi)部，其表面露出樹(shù)脂盒子24的表面。這樣，在各收納腔的內(nèi)部中，形成交流模塊電極35。上述交流用的端子27，和講述第1實(shí)施方式的圖20和圖21的端子OT1u、OT1v、OT1w、OT2u、OT2v、OT2w具有相同的形狀和作用。

在各收納腔的底座板23的上面，朝著外殼的長(zhǎng)度方向并列設(shè)置著二個(gè)絕緣基板22。在各絕緣基板22的上面，朝著外殼的長(zhǎng)度方向并列設(shè)置著二個(gè)板狀的布線部件39(參照?qǐng)D24)并列設(shè)置。在各收納腔的二個(gè)絕緣基板22的一個(gè)中設(shè)置的布線部件39中的一個(gè)，與直流正極側(cè)模塊電極36電連接。在各收納腔的二個(gè)絕緣基板22的另一個(gè)中設(shè)置的布線部件39中的一個(gè)，與直流負(fù)極側(cè)模塊電極37電連接。各收納腔的二個(gè)絕緣基板22設(shè)置的布線部件39中的另一個(gè)，與交流模塊電極35電連接。這些電連接，利用導(dǎo)電性的金屬線29進(jìn)行。
在各收納腔的二個(gè)絕緣基板22設(shè)置的布線部件39中的一個(gè)的上面，朝著外殼的寬度方向并列設(shè)置3個(gè)后安裝朝著外殼的長(zhǎng)度方向并列配置的IGBT21和二極管38。這樣，分別構(gòu)成各相的上下支架。IGBT21和二極管38，和與交流模塊電極35電連接的布線部件39電連接。IGBT21的柵電極，與連接器25電連接。這些電連接，利用導(dǎo)電性的金屬線29進(jìn)行。連接器25，分別設(shè)置在形成樹(shù)脂盒子的底座板23的上面的3個(gè)區(qū)域的4個(gè)側(cè)壁上。上述IGBT芯片21及二極管芯片38的排列，和用圖16講述的配置關(guān)系相同。第2實(shí)施方式的絕緣基板22和第1實(shí)施方式的絕緣基板956相同，具有相同的作用效果。
在樹(shù)脂盒子的上部，設(shè)置著板狀的模塊盒子蓋34。模塊盒子蓋34覆蓋樹(shù)脂盒子的上部開(kāi)口部，成為堵塞收納腔的頂壁，由和樹(shù)脂盒子相同的絕緣樹(shù)脂形成。在模塊盒子蓋34的上面，設(shè)置著布線薄片31、與布線薄片31電連接的布線連接器32。布線薄片31與從模塊盒子蓋34設(shè)置的貫通孔向上方突出的連接器25電連接。布線連接器32利用未圖示的布線，和第1驅(qū)動(dòng)電路基板70和第2驅(qū)動(dòng)電路基板71電連接。所述驅(qū)動(dòng)電路，和圖22所示的驅(qū)動(dòng)電路92及94相同，和第1實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)電路基板602及604相同。
在外殼的下部的冷卻腔內(nèi)，設(shè)置著電容器模塊300。該電容器模塊300，具有二個(gè)電容器模塊302和304，是和第1實(shí)施方式及圖22的電路中的電容器模塊300相同的部件。
電容器模塊300的電氣性的端子被位于第2底座12的中央(被π的2個(gè)支腳包圍的區(qū)域)的下方地配置，以便能夠靠近第1功率模塊502及第2功率模塊504的直流側(cè)端子地配置。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4個(gè)電解電容器構(gòu)成。4個(gè)電解電容器，在外殼的長(zhǎng)度方向和寬度方向上各并列配置二個(gè)，從而使其長(zhǎng)度方向朝著和外殼的長(zhǎng)度方向相同的方向，通過(guò)保持帶做媒介，被收納到電容器盒子51的內(nèi)部。電容器盒子51是上部敞開(kāi)的熱導(dǎo)傳導(dǎo)性容器，盒子上部的凸緣部和第2底座12的π的2個(gè)支腳的下端部接觸。這樣，能夠以熱導(dǎo)傳導(dǎo)性優(yōu)異的狀態(tài)，使電容器模塊300和致冷劑流路(水路922及926)熱態(tài)連接，能夠充分冷卻電容器模塊300。
各電解電容器，具備貫通堵住電容器盒子53的上部的開(kāi)口部的電容器蓋54的正極側(cè)電容器端子57及負(fù)極側(cè)電容器端子56。正極側(cè)電容器端子57及負(fù)極側(cè)電容器端子56，是板狀的部件，面向?qū)挾确较虻叵鄬?duì)，從寬度方向夾入和電容器蓋54一體形成的板狀的絕緣部件55。在電容器盒子53中收納4個(gè)電解電容器時(shí)，電容器端子被使在寬度方向上鄰接的電容器彼此的長(zhǎng)度方向的位置不同地設(shè)置。
在第2底座12的第1功率模塊502一側(cè)的下方側(cè)——被π的1個(gè)支腳和第2底座12的凸緣部包圍的區(qū)域，配置第1驅(qū)動(dòng)電路基板70。在第2功率模塊504一側(cè)的第2底座12的下方側(cè)——被π的另一個(gè)支腳和第2底座12的凸緣部包圍的區(qū)域，配置第2驅(qū)動(dòng)電路基板71。驅(qū)動(dòng)電路基板70和71，與第2底座12熱態(tài)連接。這樣，能夠使致冷劑流路和驅(qū)動(dòng)電路基板70及71熱態(tài)連接，能夠通過(guò)致冷劑——冷卻水冷卻驅(qū)動(dòng)電路基板70及71。
旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板74，被與電容器盒子53的寬度方向的一側(cè)(第2功率模塊504的一側(cè))的側(cè)面相對(duì)地設(shè)置。旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置74，被與第2底座12熱態(tài)連接。這樣，能夠以熱導(dǎo)傳導(dǎo)性優(yōu)異的狀態(tài)，配置致冷劑流路(水路922及926)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路基板74，能夠利用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，被與電容器盒子53的寬度方向的一側(cè)(第1功率模塊502的一側(cè))的側(cè)面相對(duì)地設(shè)置。連接器基板72，被與第2底座12熱態(tài)連接。這樣，能夠使致冷劑流路28和連接器基板72熱態(tài)連接，能夠利用致冷劑冷卻連接器基板72。連接器73，從外殼的長(zhǎng)度方向的另一側(cè)的側(cè)端面向外部突出。
電容器模塊300和第1功率模塊502及第2功率模塊404被直流側(cè)連接導(dǎo)體40電連接。直流側(cè)連接導(dǎo)體40，通過(guò)在第1底座11的中央部及第2底座12的中央部設(shè)置的長(zhǎng)孔(朝著外殼的長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)孔)——朝著外殼的高度方向貫通的貫通孔做媒介，延伸到上下的冷卻腔。
直流側(cè)連接導(dǎo)體40，是通過(guò)絕緣薄片43做媒介，在外殼的寬度方向上，層疊朝著外殼的長(zhǎng)度方向延伸的板狀的直流正極側(cè)匯流條45和朝著外殼的長(zhǎng)度方向延伸的板狀的直流負(fù)極側(cè)匯流條44，在直流正極側(cè)匯流條45上一體形成直流正極側(cè)模塊端子42和正極側(cè)電容器端子46，而且在直流負(fù)極側(cè)匯流條44上一體形成直流負(fù)極側(cè)模塊端子41和負(fù)極側(cè)電容器端子47的層壓結(jié)構(gòu)的布線部件。采用這種結(jié)構(gòu)后，能夠使第1功率模塊502、第2功率模塊504和電容器模塊50之間的阻抗低，能夠減少I(mǎi)GBT21的開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)的暫時(shí)性的電壓上升。另外，即使加快開(kāi)關(guān)速度，也能夠減少暫時(shí)性的電壓上升，所以能夠加快開(kāi)關(guān)速度，從而能夠抑制開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)的半導(dǎo)體的發(fā)熱。
直流正極側(cè)模塊端子42，在直流正極側(cè)的功率端子33從樹(shù)脂盒子向上方突出的位置中，從直流正極側(cè)匯流條45的上部朝著上方延伸，面向外殼的寬度方向地和直流正極側(cè)功率端子33相對(duì)，被螺釘?shù)裙潭▎卧潭ǖ街绷髡龢O側(cè)功率端子33上，從而和直流正極側(cè)功率端子33電連接。直流負(fù)極側(cè)模塊端子41，在直流負(fù)極側(cè)的功率端子26從樹(shù)脂盒子向上方突出的位置中，從直流負(fù)極側(cè)匯流條44的上部朝著上方延伸，面向外殼的寬度方向地和直流負(fù)極側(cè)功率端子26相對(duì)，被螺釘?shù)裙潭▎卧潭ǖ街绷髫?fù)極側(cè)功率端子26上，從而和直流負(fù)極側(cè)功率端子26電連接。
正極側(cè)的電容器端子46和負(fù)極側(cè)的電容器端子47，在電容器端子突出的位置中，從直流正極側(cè)匯流條45及直流負(fù)極側(cè)匯流條44的下部，朝著下方延伸，面向外殼的寬度方向，從外殼的寬度方向夾住電容器端子46，和同極的電容器端子相對(duì)，被螺釘?shù)裙潭▎卧潭ǖ酵瑯O的電容器端子上，從而和同極的電容器端子電連接。采用這種種布線結(jié)構(gòu)后，從直流正極側(cè)匯流條45及直流負(fù)極側(cè)匯流條44到各電容器端子的布線部分，也能夠使正極側(cè)和負(fù)極側(cè)相對(duì)，進(jìn)而獲得能夠?qū)崿F(xiàn)了低阻抗化的布線部件，能夠減少I(mǎi)GBT21的開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)的暫時(shí)性的電壓上升。另外，即使加快開(kāi)關(guān)速度，也能夠減少暫時(shí)性的電壓上升，所以直到相同的電壓為止，看到上升電壓后，能夠通過(guò)減少阻抗加快開(kāi)關(guān)速度，從而能夠抑制開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)的半導(dǎo)體的發(fā)熱。
在上述實(shí)施方式中，并列配置冷卻水路，在水路和水路之間的區(qū)域開(kāi)孔，能夠通過(guò)該孔連接電容器模塊300的端子和半導(dǎo)體模塊——功率模塊502及504的直流端子，能夠在提高冷卻效率的同時(shí)，還降低阻抗。
在外殼的長(zhǎng)度方向的另一側(cè)端部，設(shè)置直流端子80。直流端子80，是具備連接直流正極側(cè)的外部端子82、直流負(fù)極側(cè)的外部端子81、直流正極側(cè)的連接端子86、直流負(fù)極側(cè)的連接端子85、直流正極側(cè)的外部端子82、直流正極側(cè)的連接端子86的直流正極側(cè)的匯流條84和連接直流負(fù)極側(cè)的外部端子81、直流負(fù)極側(cè)的連接端子85的直流負(fù)極側(cè)的匯流條83的部件。
直流正極側(cè)的外部端子82及直流負(fù)極側(cè)的外部端子81，通過(guò)在外殼的長(zhǎng)度方向的另一側(cè)的側(cè)端面上設(shè)置的貫通孔17安裝的連接器做媒介，與延伸的外部電纜電連接。直流正極側(cè)匯流條84和直流負(fù)極側(cè)匯流條83，面向外殼的寬度方向地相對(duì)，延伸到第1功率模塊502和第2功率模塊504一側(cè)。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。
在上部盒子10的上面設(shè)置的孔18，是在對(duì)直流正極側(cè)的外部端子82及直流負(fù)極側(cè)的外部端子81和外部電纜進(jìn)行連接作業(yè)時(shí)使用的部件，作業(yè)以外的時(shí)間用蓋子堵塞。
在外殼的內(nèi)部的寬度方向的兩端的每一個(gè)上，配置著三相交流匯流條60。交流匯流條60，通過(guò)第1底座11及第2底座12的外殼的的寬度方向的端部設(shè)置的上下方向(外殼的高度方向)的貫通孔做媒介，從冷卻水路的下部腔延伸到冷卻水路的上部腔。在水路的上部腔中的交流匯流條60的一端側(cè)，形成交流側(cè)模塊61，面向外殼的寬度方向，和交流模塊端子27相對(duì)，利用螺釘?shù)裙潭▎卧潭ǖ浇涣髂K端子27上后，與交流模塊端子27電連接。在水路的下部腔中的交流匯流條60的另一端側(cè)，形成與到達(dá)旋轉(zhuǎn)電機(jī)130、140的外部電纜連接的外部連接端子62，被端子架63保持。
此外，符號(hào)14為了將電力變換裝置200的外殼固定到變速機(jī)105的外殼或發(fā)動(dòng)機(jī)104及變速機(jī)105的外殼是上的安裝支腳，采用SUS等剛體，確保強(qiáng)度。另外，采用彎曲形狀，使具有彈性，以便抑制來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)104及變速機(jī)105的振動(dòng)。
在以上講述的第1和第2實(shí)施方式中，在冷卻通路——冷卻水的通路上開(kāi)口，將散熱片從所述開(kāi)口突出到水路中，用致冷劑——冷卻水直接冷卻散熱片，所以提高了冷卻效率。
在以上講述的第1和第2實(shí)施方式中，是在利用冷卻水直接冷卻散熱片的基礎(chǔ)上，用粘接所述散熱片的金屬制的底座板堵塞所述開(kāi)口的結(jié)構(gòu)，在提高冷卻效率同時(shí)，還使整個(gè)裝置成為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。
在以上講述的第1和第2實(shí)施方式中，在利用冷卻水直接冷卻散熱片的基礎(chǔ)上，將具有內(nèi)置了旨在構(gòu)成變換器的開(kāi)關(guān)半導(dǎo)體的所述散熱片的功率模塊的直流端子，集中在所述功率模塊的一側(cè)后配置，從而能夠使和電容器模塊的連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，能夠減少阻抗。
在以上講述的第1和第2實(shí)施方式中，并列配置冷卻水路，并列配置冷卻水路的開(kāi)口，使冷卻散熱片分別突出到所述開(kāi)口中，從而直接冷卻所述散熱片，進(jìn)而，將具有內(nèi)置了旨在構(gòu)成變換器的開(kāi)關(guān)半導(dǎo)體的所述散熱片的功率模塊的直流端子，集中在所述并列配置的水路的內(nèi)側(cè)后配置，從而使和電容器模塊的連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，能夠減少阻抗。進(jìn)而，還將電容器模塊分成多個(gè)后并列配置，將電容器模塊的端子作為并列配置的內(nèi)側(cè)，從而在獲得提高冷卻效率及使整體結(jié)構(gòu)單純化的效果的基礎(chǔ)上，還能夠減少直流電路的阻抗。
在上述功率模塊中，對(duì)保持半導(dǎo)體元件及散熱片的金屬制的底座板，采用使銅含有其它金屬的材料，從而提高了硬度。這樣，能夠抑制散熱片的釬焊作業(yè)所導(dǎo)致的平面度的變形，可以使以后的粘接具有多個(gè)半導(dǎo)體芯片的絕緣基板的作業(yè)變得容易。另外，易于將上述絕緣基板粘接到多個(gè)相同的底座板上，即使長(zhǎng)期使用，也能夠維持其可靠性。
權(quán)利要求
1.一種與車(chē)輛搭載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接的電力變換裝置，其特征在于具備金屬制的外殼、在所述外殼的內(nèi)部配置的功率模塊、在所述外殼的內(nèi)部配置的電容器模塊、以及形成冷卻通路的冷卻通路形成體；在所述冷卻通路上，形成開(kāi)口；所述功率模塊，具有金屬的底座板、被釬焊固定到所述底座板的一個(gè)面上的散熱片、以及被所述底座板的另一個(gè)面保持的多個(gè)半導(dǎo)體芯片；使所述功率模塊的所述散熱片，從所述開(kāi)口向所述冷卻通路內(nèi)突出，并用所述功率模塊的所述底座板堵塞所述開(kāi)口，從而將所述功率模塊固定到所述冷卻通路形成體上。
2.一種與車(chē)輛搭載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接的電力變換裝置，其特征在于具備金屬制的外殼、旨在形成配置在所述外殼的低部的冷卻通路的冷卻通路形成體、以及在所述外殼的內(nèi)部配置的功率模塊及電容器模塊；在所述冷卻通路上，形成開(kāi)口；所述功率模塊，具有金屬的底座板、被釬焊固定到所述底座板的一個(gè)面上的散熱片、以及被所述底座板的另一個(gè)面保持的多個(gè)半導(dǎo)體芯片；將所述功率模塊固定到所述冷卻通路形成體上，并使所述功率模塊的所述散熱片，從所述開(kāi)口向所述冷卻通路內(nèi)突出；在所述外殼上，固定使致冷劑流入的入口管和排出致冷劑的出口管，所述冷卻通路的入口部，比所述冷卻通路的所述散熱片突出的部分更深，并且所述冷卻通路的出口部，比所述冷卻通路的所述散熱片突出的部分更深。
3.如權(quán)利要求1所述的與車(chē)輛搭載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接的電力變換裝置，其特征在于在所述金屬的底座板的另一個(gè)面上，利用軟釬焊層固定絕緣基板；在所述絕緣基板上，利用軟釬焊層固定多個(gè)芯片。
4.一種與車(chē)輛搭載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接的電力變換裝置，其特征在于具備金屬制的外殼、在所述外殼的內(nèi)部配置的多個(gè)功率模塊、在所述外殼的內(nèi)部配置的電容器模塊、以及形成冷卻水路的水路形成體，所述水路形成體，具有并列配置的冷卻水路；在所述并列的冷卻水路中，分別形成開(kāi)口；所述各功率模塊，具有金屬的底座板、固定到所述底座板的一個(gè)面上的散熱片、以及固定到所述底座板的另一個(gè)面上的多個(gè)半導(dǎo)體芯片；一個(gè)功率模塊的所述散熱片，從并列配置的一方水路的開(kāi)口向所述水路內(nèi)突出，用所述功率模塊的底座板堵塞所述開(kāi)口后，一個(gè)功率模塊被所述水路形成體保持；另一個(gè)功率模塊的所述散熱片，從并列配置的另一方水路的開(kāi)口向所述水路內(nèi)突出，用所述功率模塊的底座板堵塞所述開(kāi)口后，另一個(gè)功率模塊被所述水路形成體保持；金屬制的板狀的保持體被所述外殼固定，所述電容器模塊被所述板狀的保持體固定；所述水路形成體被所述外殼固定后，所述水路形成體被流過(guò)所述水路內(nèi)的冷卻水冷卻，使所述外殼和所述功率模塊一起被冷卻、所述金屬制的板狀的保持體被冷卻、所述電容器模塊被冷卻。
5.一種與車(chē)輛搭載的旋轉(zhuǎn)電極連接的電力變換裝置，其特征在于具備金屬制的外殼、在所述外殼的內(nèi)部配置的多個(gè)功率模塊、在所述外殼的內(nèi)部配置的電容器模塊、以及形成冷卻水路的水路形成體；所述水路形成體，具有并列配置的冷卻水路；在所述并列的冷卻水路中，分別形成開(kāi)口；所述各功率模塊，具有金屬的底座板、固定到所述底座板的一個(gè)面上的散熱片、以及固定到所述底座板的另一個(gè)面上的多個(gè)半導(dǎo)體芯片；一個(gè)功率模塊的所述散熱片，從并列配置的一方水路的開(kāi)口向所述水路內(nèi)突出，用所述功率模塊的底座板堵塞所述開(kāi)口后，一個(gè)功率模塊被所述水路形成體保持；另一個(gè)功率模塊的所述散熱片，從并列配置的另一方水路的開(kāi)口向所述水路內(nèi)突出，用所述功率模塊的底座板堵塞所述開(kāi)口后，另一個(gè)功率模塊被所述水路形成體保持；在所述外殼上，固定使冷卻水流入的入口管和排出冷卻水的出口管；與所述冷卻水路的所述入口管連接的所述冷卻水路的入口部，比所述冷卻水路的所述散熱片突出的部分更深，并且與所述冷卻水路的所述出口管連接的所述冷卻水路的出口部，比所述冷卻水路的所述散熱片突出的部分更深，并且將并列配置的冷卻水路連接的冷卻水路的折返部，比所述冷卻水路的所述散熱片突出的部分更深。
6.如權(quán)利要求4所述的與車(chē)輛搭載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接的電力變換裝置，其特征在于在所述各功率模塊的各底座板的另一個(gè)面上，固定絕緣基板，在所述絕緣基板上，固定多個(gè)芯片；所述并列配置的多個(gè)功率模塊，分別在所述并列配置的內(nèi)側(cè)設(shè)置與電容器連接的連接端子，在所述并列配置的外側(cè)設(shè)置與旋轉(zhuǎn)電極連接的交流端子。
7.如權(quán)利要求4所述的與車(chē)輛搭載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接的電力變換裝置，其特征在于在所述各功率模塊的各底座板的另一個(gè)面上，利用軟釬焊層固定絕緣基板，在所述絕緣基板上，利用軟釬焊層固定多個(gè)芯片；所述并列配置的多個(gè)功率模塊，分別在所述并列配置的內(nèi)側(cè)設(shè)置與電容器連接的連接端子，在所述并列配置的外側(cè)設(shè)置與旋轉(zhuǎn)電極連接的交流端子。
8.如權(quán)利要求1所述的與車(chē)輛搭載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接的電力變換裝置，其特征在于所述功率模塊的底座板，是將銅作為主成分，含有其它金屬的合金；在所述散熱片被所述底座板固定的狀態(tài)下，所述另一個(gè)面的所述銅合金的硬度為HV50以上。
9.如權(quán)利要求8所述的與車(chē)輛搭載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接的電力變換裝置，其特征在于所述散熱片被釬焊固定到所述底座板的另一個(gè)面，所述底座板的厚度是2毫米～4毫米，熱傳導(dǎo)率為200W/mK以上。
10.如權(quán)利要求8所述的與車(chē)輛搭載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接的電力變換裝置，其特征在于在所述底座板上，實(shí)施厚度3μm以上、9μm以下的鍍鎳。
11.一種與車(chē)輛搭載的旋轉(zhuǎn)電極連接的電力變換裝置，其特征在于具備金屬制的外殼、在所述外殼的內(nèi)部配置的功率模塊和電容器模塊、以及形成冷卻通路的冷卻通路形成體；在所述冷卻通路上，形成開(kāi)口；所述功率模塊，具有金屬的底座板、被釬焊固定到所述底座板的一個(gè)面上的散熱片、以及被所述底座板的另一個(gè)面保持的多個(gè)半導(dǎo)體芯片；將所述功率模塊固定到所述冷卻通路形成體的一個(gè)面上，并使所述功率模塊的所述散熱片，從所述開(kāi)口向所述冷卻通路內(nèi)突出，用所述功率模塊的所述底座板堵塞所述開(kāi)口，所述電容器模塊被固定到所述冷卻通路形成體的另一個(gè)面上。
12.一種與車(chē)輛搭載的旋轉(zhuǎn)電極連接的電力變換裝置，其特征在于具備金屬制的外殼、旨在形成固定在所述外殼上的冷卻通路的冷卻通路形成體、以及在所述外殼的內(nèi)部配置的功率模塊及電容器模塊；在所述冷卻通路上，形成開(kāi)口；所述功率模塊，具有金屬的底座板、被釬焊固定到所述底座板的一個(gè)面上的散熱片、被所述底座板的另一個(gè)面保持的多個(gè)半導(dǎo)體芯片；將所述功率模塊固定到所述冷卻通路形成體的一個(gè)面上，并使所述功率模塊的所述散熱片，從所述開(kāi)口向所述冷卻通路內(nèi)突出，將所述電容器模塊固定到所述冷卻通路形成體的另一個(gè)面上；在所述外殼上，固定使致冷劑流入的入口管和排出致冷劑的出口管，與所述入口管連接的所述冷卻通路的入口部，比所述冷卻通路的所述散熱片突出的部分更深，并且與所述出口管連接的所述冷卻通路的出口部，比所述冷卻通路的所述散熱片突出的部分更深。
13.如權(quán)利要求11所述的與車(chē)輛搭載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接的電力變換裝置，其特征在于在所述金屬的底座板的另一個(gè)面上，利用軟釬焊層固定絕緣基板；在所述絕緣基板上，利用軟釬焊層固定多個(gè)芯片。
14.一種與車(chē)輛搭載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接的電力變換裝置，其特征在于具備金屬制的外殼、在所述外殼的內(nèi)部配置的多個(gè)功率模塊和電容器模塊、以及形成冷卻水路的水路形成體，所述水路形成體，被所述外殼固定，并具有內(nèi)部并列配置的冷卻水路；在所述并列的冷卻水路中，分別形成開(kāi)口；所述各功率模塊，具有金屬的底座板、固定到所述底座板的一個(gè)面上的散熱片、以及固定到所述底座板的另一個(gè)面上的多個(gè)半導(dǎo)體芯片；一個(gè)功率模塊的所述散熱片，從并列配置的水路中的一方水路的開(kāi)口向所述水路內(nèi)突出，用所述功率模塊的底座板堵塞所述開(kāi)口后，一個(gè)功率模塊被所述水路形成體的一個(gè)面固定；另一個(gè)功率模塊的所述散熱片，從并列配置的另一方水路的開(kāi)口向所述水路內(nèi)突出，用所述功率模塊的底座板堵塞所述開(kāi)口后，另一個(gè)功率模塊被所述水路形成體的一個(gè)面固定；所述電容器模塊，被固定到所述水路形成體的另一個(gè)面上。
15.一種與車(chē)輛搭載的旋轉(zhuǎn)電極連接的電力變換裝置，其特征在于具備金屬制的外殼、在所述外殼的內(nèi)部配置的多個(gè)功率模塊和電容器模塊、以及形成冷卻水路的水路形成體；所述水路形成體，內(nèi)部具有并列配置的冷卻水路；在所述并列的冷卻水路中，分別形成開(kāi)口；所述各功率模塊，具有金屬的底座板、固定到所述底座板的一個(gè)面上的散熱片、以及固定到所述底座板的另一個(gè)面上的多個(gè)半導(dǎo)體芯片；一個(gè)功率模塊的所述散熱片，從并列配置的水路內(nèi)的一方水路的開(kāi)口向所述水路內(nèi)突出，用所述功率模塊的底座板堵塞所述開(kāi)口后，一個(gè)功率模塊被所述水路形成體的一個(gè)面固定；另一個(gè)功率模塊的所述散熱片，從并列配置的另一方水路的開(kāi)口向所述水路內(nèi)突出，用所述功率模塊的底座板堵塞所述開(kāi)口后，另一個(gè)功率模塊被所述水路形成體的一個(gè)面固定；所述電容器模塊，被所述水路形成體的另一個(gè)面固定；在所述外殼上，固定使冷卻水流入的入口管和排出冷卻水的出口管；與所述冷卻水路的所述入口管連接的所述冷卻水路的入口部，比所述冷卻水路的所述散熱片突出的部分更深，并且與所述冷卻水路的所述出口管連接的所述冷卻水路的出口部，比所述冷卻水路的所述散熱片突出的部分更深，并且將并列配置的冷卻水路連接的冷卻水路的折返部，比所述冷卻水路的所述散熱片突出的部分更深。
16.如權(quán)利要求14所述的與車(chē)輛搭載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接的電力變換裝置，其特征在于在所述各功率模塊的各底座板的另一個(gè)面上，固定絕緣基板，在所述絕緣基板上，固定多個(gè)芯片；所述并列配置的多個(gè)功率模塊，分別在所述并列配置的內(nèi)側(cè)設(shè)置與電容器連接的連接端子，在所述并列配置的外側(cè)設(shè)置與旋轉(zhuǎn)電極連接的交流端子。
17.如權(quán)利要求14所述的與車(chē)輛搭載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接的電力變換裝置，其特征在于在所述各功率模塊的各底座板的另一個(gè)面上，利用軟釬焊層固定絕緣基板，在所述絕緣基板上，利用軟釬焊層固定多個(gè)芯片；所述并列配置的多個(gè)功率模塊，分別在所述并列配置的內(nèi)側(cè)設(shè)置與電容器連接的連接端子，在所述并列配置的外側(cè)設(shè)置與旋轉(zhuǎn)電極連接的交流端子。
18.如權(quán)利要求11所述的與車(chē)輛搭載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接的電力變換裝置，其特征在于所述功率模塊的底座板，是將銅作為主成分，含有其它金屬的合金；在所述散熱片被所述底座板固定的狀態(tài)下，所述另一個(gè)面的所述銅合金的硬度為HV50以上。
19.如權(quán)利要求18所述的與車(chē)輛搭載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接的電力變換裝置，其特征在于所述散熱片被釬焊固定到所述底座板的另一個(gè)面，所述底座板的厚度是2毫米～4毫米，熱傳導(dǎo)率為200W/mK以上。
20.如權(quán)利要求18所述的與車(chē)輛搭載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接的電力變換裝置，其特征在于在所述底座板上，實(shí)施厚度3μm以上、9μm以下的鍍鎳。
全文摘要
采用在被汽車(chē)搭載的電力變換器上，并列配置使冷卻水流動(dòng)的水路，在所述水路上分別設(shè)置開(kāi)口，在使功率模塊的散熱片從開(kāi)口突出的同時(shí)，還用功率模塊的底座板堵塞開(kāi)口的結(jié)構(gòu)。另外，還采用使銅以外的金屬混入功率模塊的底座板，從而增加所述底座板的硬度，抑制平面度在散熱片的釬焊工序中的劣化的結(jié)構(gòu)。提高功率模塊的冷卻效率，以及維持功率模塊的底座板的平面度的容易制造的結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01L25/04GK101064289SQ20061016408
公開(kāi)日2007年10月31日 申請(qǐng)日期2006年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月27日
發(fā)明者松尾壯志, 浜田晴喜, 西原淳夫, 武曾當(dāng)范 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所