專(zhuān)利名稱(chēng)：電路基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電路基板，特別涉及在電力轉(zhuǎn)換裝置中使用的功率模塊的電路基板的安裝。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著機(jī)動(dòng)車(chē)電動(dòng)化的發(fā)展，針對(duì)搭載在機(jī)動(dòng)車(chē)中的部件數(shù)量正在變多的電氣電子裝置的電磁環(huán)境適應(yīng)性，受到越來(lái)越嚴(yán)格的限制。因此，要求使來(lái)自車(chē)載逆變器等各種電氣裝置和將它們相互連接的線束的輻射噪聲降低。特別是，通過(guò)搭載在逆變器裝置中的功率模塊采用的功率半導(dǎo)體的技術(shù)革新，實(shí)現(xiàn)了高速切換(高速開(kāi)關(guān))，但是另一方面與逆變器輸出端子電壓的高速切換變化相應(yīng)地， 產(chǎn)生了經(jīng)由該功率模塊中寄生的電容而向接地面流出的共模電流增大的問(wèn)題。該共模電流在各裝置共有的接地面漏泄，因此形成大電流環(huán)路，使輻射噪聲增大。日本特開(kāi)2008-35657號(hào)公報(bào)中記載有基于材料視點(diǎn)的如下對(duì)策將在環(huán)氧樹(shù)脂中充填有無(wú)機(jī)材料的熱固化性組成物用作絕緣基板的材料，以使形成噪聲通路的絕緣基板的介電損耗增加，由此提高絕緣基板的阻抗，使共模電流難以流過(guò)。但是，在僅對(duì)絕緣基板的材質(zhì)進(jìn)行了研究的對(duì)策中，對(duì)于高次諧波下的共模噪聲的對(duì)策并不充分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述課題而完成的，能夠抑制從功率模塊漏泄的高頻共模電流。本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置具有降低共模電流(漏泄電流)的功能，該共模電流以在作為結(jié)構(gòu)要素的逆變器裝置中搭載的功率模塊的絕緣基板(絕緣層)為介質(zhì)，經(jīng)由在位于該絕緣基板的上表面的IGBT等功率半導(dǎo)體與位于下表面的金屬底座的安裝面之間寄生的電容，向接地面(地線)流出。具體而言，本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置，通過(guò)將電感器與上述絕緣基板的寄生電容并聯(lián)連接，在該絕緣基板形成并聯(lián)諧振器。該并聯(lián)諧振器在由上述的寄生電容和電感器決定的諧振頻率下，以電氣方式具有高阻抗的特性，因此具有阻斷流出絕緣基板的共模電流的通路的效果。這里，本發(fā)明中，將構(gòu)成上述并聯(lián)諧振器的部位設(shè)置在如下位置基于逆變器的開(kāi)關(guān)動(dòng)作而急劇且以高電壓進(jìn)行變化的各相交流輸出端子、即與功率模塊的各相下臂的集電極接合的配線圖案，與隔著絕緣基板在其相反側(cè)相對(duì)的金屬底座板之間，由此能夠最大限度地發(fā)揮降低噪聲的效果。本發(fā)明能夠應(yīng)用于在絕緣基板的上下表面具有配線圖案層的兩層配線絕緣基板中。在該應(yīng)用例中，通過(guò)在下臂的配線圖案與金屬底座之間插入外置片式電感器(Chip
4inductor)來(lái)構(gòu)成并聯(lián)諧振器。這里，將該電感器與用于切斷直流的外置片式電容器串聯(lián)連接，以使得在直流下下臂的配線圖案與金屬底座不導(dǎo)通。在本發(fā)明中，能夠用絕緣基板的配線圖案在絕緣基板內(nèi)構(gòu)成并聯(lián)諧振器。此時(shí)，絕緣基板使用具有兩層以上的配線圖案的多層配線用絕緣基板。構(gòu)成該并聯(lián)諧振器的電感器，能夠通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)使用絕緣基板的配線圖案層并從該電感器的一端部延伸的配線圖案，按照以該電感器的另一端部為中心并向該另一端部靠近的方式，進(jìn)行折曲并且呈渦旋狀(螺旋)地形成。在以下的記述中，將由該配線圖案形成的電感器，稱(chēng)為平面型電感
O此外，列舉用第二絕緣基板上的配線圖案形成平面型電感器的結(jié)構(gòu)。諧振器的諧振頻率，由平面型電感器的電感、在安裝有下臂功率半導(dǎo)體的第一絕緣基板上的配線圖案與第二絕緣基板上的配線圖案之間形成的寄生電容、以及在第二絕緣基板上的配線圖案與金屬底座之間形成的寄生電容決定。通過(guò)各配線圖案層的重疊面積和間隔，來(lái)適當(dāng)調(diào)整形成在各基板間的寄生電容，以具有期望的諧振頻率。利用第二絕緣基板的配線圖案，在下臂的功率半導(dǎo)體的下層形成用于構(gòu)成諧振器的平面型電感器和寄生電容，由此能夠?qū)崿F(xiàn)功率模塊的大小與現(xiàn)有的大小相同。根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制從功率模塊漏泄的高頻共模電流。


圖1是表示混合動(dòng)力車(chē)的控制框圖的圖。圖2是逆變器裝置140、142或逆變器裝置43的電路結(jié)構(gòu)圖。圖3A是本實(shí)施方式的功率模塊300的上方立體圖。圖;3B是功率模塊300的上視圖。圖3C是功率模塊300的橫視圖。圖4是本實(shí)施方式的功率模塊300的直流端子的分解立體圖。圖5A、圖5B是表示構(gòu)成上下臂串聯(lián)電路150的電路圖案的分解立體圖。圖6是搭載在逆變器中的功率模塊的通常安裝結(jié)構(gòu)的截面圖。圖7A、圖7B和圖7C是本實(shí)施方式的功率模塊300的局部放大圖。圖8A是將搭載有下臂IGBT330的下臂電路152部分切出后的上方立體圖。圖8B是將搭載有下臂IGBT330的下臂電路152部分切出后的上視圖。圖8C是將搭載有下臂IGBT330的下臂電路152部分切出后的橫視圖。圖8D是以電路的形式表現(xiàn)采用了本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的上下臂串聯(lián)電路150的圖。圖9A是將搭載有下臂IGBT330的下臂電路152部分切出后的上方立體圖。圖9B是將搭載有下臂IGBT330的下臂電路152部分切出后的上視圖。圖9C是將搭載有下臂IGBT330的下臂電路152部分切出后的橫視圖。圖IOA是將搭載有下臂IGBT330的下臂電路152部分切出后的上方立體圖。圖IOB是將搭載有下臂IGBT330的下臂電路152部分切出后的上視圖。圖IOC是將搭載有下臂IGBT330的下臂電路152部分切出后的橫視圖。圖11A、圖IlB是與各實(shí)施方式對(duì)應(yīng)的等價(jià)電路圖。圖12是諧振器的阻抗概略圖。
具體實(shí)施例方式在說(shuō)明本實(shí)施方式之前，先對(duì)本實(shí)施方式涉及的課題和原理進(jìn)行說(shuō)明。用圖6對(duì)共模電流(common mode current)從上述功率模塊經(jīng)由絕緣基板(絕緣層)的寄生電容流動(dòng)的原理進(jìn)行說(shuō)明。圖6是在逆變器搭載的功率模塊的一般的安裝結(jié)構(gòu)截面圖。在本例中，對(duì)構(gòu)成逆變器的各相和各臂的元件在不同的基板上獨(dú)立安裝的情況進(jìn)行說(shuō)明，但是即使安裝在一個(gè)或多個(gè)基板上情況也是同樣的。另外，圖中的附圖標(biāo)記，只要沒(méi)有特別說(shuō)明，就對(duì)在上臂和下臂分別對(duì)應(yīng)的部件采用相同的附圖標(biāo)記。作為開(kāi)關(guān)元件的上臂IGBT3^和下臂IGBT330，在各自的絕緣基板(絕緣層)334 上的配線圖案(第一配線導(dǎo)體)334k，使集電極(collectorelectrode)朝下進(jìn)行安裝。在安裝于配線圖案時(shí)，使用焊錫(焊料)337進(jìn)行焊接。與IGBT并聯(lián)配置的二極管156、166 的安裝，也與上述同樣地使用焊錫焊接到配線圖案上。絕緣基板334上的另一個(gè)配線圖案 (第二配線導(dǎo)體)334r，在絕緣基板334的下側(cè)、即在相反側(cè)與上側(cè)的配線圖案334k相對(duì)配置，由此，絕緣基板334位于配線圖案334k和334r之間。利用焊錫337將金屬底座304與配線圖案334r焊接，該金屬底座304對(duì)安裝在絕緣基板334的功率半導(dǎo)體進(jìn)行冷卻。這里，成為共模電流通路的絕緣基板的寄生電容350， 在上側(cè)的配線圖案334k和下側(cè)的配線圖案334r的隔著該絕緣基板334重疊的部分形成。另外，金屬底座304和經(jīng)由逆變器裝置的金屬殼體與該金屬底座304連接的接地面160，具有寄生電感349。這里的所謂接地面，在列舉車(chē)輛用逆變器為例時(shí)，相當(dāng)于底盤(pán) (chassis)0如上所述，功率模塊采用寄生電容350與寄生電感349串聯(lián)連接的構(gòu)造，因此該功率模塊被看作為通過(guò)絕緣基板的串聯(lián)諧振器。該串聯(lián)諧振器具有圖12所示的諧振器的阻抗概略圖中由虛線表示的特性。在圖12中，在諧振頻率f_。附近的區(qū)域成為低阻抗，以 fres。為界線，在低頻域側(cè)顯示電容性，在高頻域側(cè)顯示電感性。該fres。由絕緣基板的寄生電容350和金屬底座與接地面之間的寄生電感349來(lái)確定。這里，來(lái)自逆變器電路的共模電流即漏泄電流成為問(wèn)題，是在逆變器的工作頻率或其高次諧波處于功率模塊的絕緣基板334成為低阻抗的頻率即。周邊的時(shí)候。此時(shí)， 引起貫通絕緣基板334流出到接地面160的共模電流過(guò)大的現(xiàn)象。此外作為其他表現(xiàn)，與下臂IGBT330的集電極連接的配線圖案334k的電位，與逆變器的輸出端子159為同電位，是與上臂IGBT3^和下臂IGBT330的開(kāi)關(guān)相應(yīng)地具有急劇 (陡峭)的電位變化的方波(參照?qǐng)D6左上的方波)。圖6所示的i表示流經(jīng)絕緣基板的共模電流，Cp是絕緣基板334的寄生電容350，ν是逆變器輸出端子159的電位。通過(guò)急劇變化的逆變器輸出電位v，流經(jīng)下臂中寄生的電容350的電流，用i = Cp(dv/dt)表示。由此，在該方波ν的急劇變化的上升沿和下降沿部分，經(jīng)由絕緣基板334流出的共模電流i變得過(guò)大。以上，是貫通絕緣基板334的共模電流的產(chǎn)生原理。接著，用芯片尺寸(chip size)、頻率、寄生電容等與阻抗相關(guān)的具體數(shù)值，對(duì)噪聲產(chǎn)生的主要原因進(jìn)行說(shuō)明。在圖6中列舉以下情況為例，即，臂1中的IGBT330和二極管 166安裝在尺寸為50mmX30mm左右的絕緣基板334上形成的配線圖案334k上。在使用導(dǎo)熱性良好的陶瓷基板作為絕緣基板334時(shí)，寄生電容(Cp) 350為IOOpF左右。由此，絕緣基板334的阻抗|Z|在IOOMHz下約為16 Ω，當(dāng)超過(guò)數(shù)百M(fèi)Hz時(shí)，|Ζ|成為10Ω以下的低阻抗。由以上可知，經(jīng)由絕緣基板流動(dòng)的漏泄電流的噪聲問(wèn)題，在高次諧波下變得顯著。為了消除上述的噪聲產(chǎn)生的主要原因，將在噪聲產(chǎn)生的主要場(chǎng)所即功率模塊內(nèi)部形成的噪聲通路切斷是非常有效的。因此，為了降低噪聲，考慮對(duì)成為噪聲通路的絕緣基板施以對(duì)策。例如目前提案有基于材料視點(diǎn)的對(duì)策通過(guò)在絕緣基板的材料中使用在環(huán)氧樹(shù)脂中充填無(wú)機(jī)材料所得的熱固化性組成物以便增加絕緣基板的介電損耗，使絕緣基板的阻抗變大、使共模電流難以。通過(guò)這樣的在絕緣基板中使用高電阻的特殊材料的對(duì)策，利用該材質(zhì)的介電損耗將阻抗提高，但是由于該絕緣基板的阻抗的電阻成分具有與頻率成反比例的值，所以針對(duì)高頻的共模電流提出的對(duì)策中，需要使用具有更大的介電損耗的材質(zhì)。但是實(shí)際上難以制作出介電正切(tan δ)超過(guò)10%的絕緣基板。因此，在僅研究絕緣基板的材質(zhì)來(lái)采取的對(duì)策中，高次諧波的共模噪聲對(duì)策并不充分。于是，通過(guò)以下實(shí)施方式中說(shuō)明的結(jié)構(gòu)，使高次諧波的共模噪聲降低。對(duì)本實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置，參照附圖在下面詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置，能夠適用于混合動(dòng)力用的機(jī)動(dòng)車(chē)和單純的電動(dòng)機(jī)動(dòng)車(chē)，作為代表例，對(duì)應(yīng)用于混合動(dòng)力車(chē)時(shí)的控制結(jié)構(gòu)和電路結(jié)構(gòu)，用圖1和圖2進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示混合動(dòng)力車(chē)的控制框圖的圖。在本實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置中，列舉用于車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用電機(jī)系統(tǒng)的搭載環(huán)境和工作環(huán)境等較為嚴(yán)峻的車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用逆變器裝置的例子進(jìn)行說(shuō)明。車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用逆變器裝置，將從構(gòu)成車(chē)載電源的車(chē)載電池或車(chē)載發(fā)電裝置供給的直流電力轉(zhuǎn)換為規(guī)定的交流電力，將所得到的交流電力供給到車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)，控制車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)。此外，由于車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)具有作為發(fā)電機(jī)的功能，所以車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用逆變器裝置也具有根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)模式來(lái)將車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力的功能。另外，本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，雖然最適合作為機(jī)動(dòng)車(chē)、卡車(chē)等車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用電力轉(zhuǎn)換裝置，但是也能夠適用于此外的電力轉(zhuǎn)換裝置，例如電車(chē)、船舶、飛機(jī)等的電力轉(zhuǎn)換裝置，還能夠適用于作為驅(qū)動(dòng)工廠的設(shè)備的電動(dòng)機(jī)的控制裝置而使用的產(chǎn)業(yè)用電力轉(zhuǎn)換裝置，或者用于對(duì)家庭的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)和家庭電器產(chǎn)品進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的控制裝置的家庭用電力轉(zhuǎn)換裝置。在圖1中，混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)(以下記作“HEV”) 110是一輛電動(dòng)車(chē)，具有兩個(gè)車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用系統(tǒng)。其中之一是以作為內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)(引擎)120作為動(dòng)力源的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)主要用作HEV的驅(qū)動(dòng)源。另一個(gè)是以電動(dòng)發(fā)電機(jī)192、194作為動(dòng)力源的車(chē)載電機(jī)系統(tǒng)。車(chē)載電機(jī)系統(tǒng)主要用作HEV的驅(qū)動(dòng)源和HEV的電力產(chǎn)生源。電動(dòng)發(fā)電機(jī)192、194 例如是同步電機(jī)或感應(yīng)電機(jī)，根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)方式不同既可以作為電動(dòng)機(jī)也可以作為發(fā)電機(jī)來(lái)工作，所以這里記作電動(dòng)發(fā)電機(jī)。在車(chē)體的前部，前輪車(chē)軸114以能夠旋轉(zhuǎn)的方式被軸支承，在前輪車(chē)軸114的兩端設(shè)置有一對(duì)前輪112。在車(chē)體的后部，后輪車(chē)軸以能夠旋轉(zhuǎn)的方式被軸支承，在后輪車(chē)軸的兩端設(shè)置有一對(duì)后輪(省略圖示)。在本實(shí)施方式的HEV中，雖然采用了所謂前輪驅(qū)動(dòng)方式，但是也可以與此相反而采用所謂后輪驅(qū)動(dòng)方式。在前輪車(chē)軸114的中央部設(shè)置有前輪側(cè)差速齒輪(以下記作“前輪側(cè)DEF”)116。前輪側(cè)DEF116的輸入側(cè)與變速機(jī)118的輸出軸機(jī)械式連接。變速機(jī)118的輸入側(cè)與電動(dòng)發(fā)電機(jī)192的輸出側(cè)機(jī)械式連接。在電動(dòng)發(fā)電機(jī)192的輸入側(cè)經(jīng)由動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)122，與發(fā)動(dòng)機(jī)120的輸出側(cè)和電動(dòng)發(fā)電機(jī)194的輸出側(cè)機(jī)械式連接。另外，電動(dòng)發(fā)電機(jī)192、194和動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)122，被收納在變速機(jī)118的殼體的內(nèi)部。逆變器裝置140、142與電池136電連接，能夠在電池136與逆變器裝置140、142 之間相互傳遞電力。在本實(shí)施方式中，包括由電動(dòng)發(fā)電機(jī)192和逆變器裝置140構(gòu)成的第一電動(dòng)發(fā)電單元、以及由電動(dòng)發(fā)電機(jī)194和逆變器裝置142構(gòu)成的第二電動(dòng)發(fā)電單元這兩個(gè)單元，根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)來(lái)分別使用它們。即，在通過(guò)來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)120的動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的情況下，當(dāng)輔助車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)扭矩時(shí)，將第二電動(dòng)發(fā)電單元作為發(fā)電單元，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)120的動(dòng)力使其工作進(jìn)行發(fā)電，通過(guò)由其發(fā)電所得到的電力，使第一電動(dòng)發(fā)電單元作為電動(dòng)單元工作。此外，在同樣的情況下，當(dāng)輔助車(chē)輛的車(chē)速時(shí)，將第一電動(dòng)發(fā)電單元作為發(fā)電單元，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)120的動(dòng)力使其工作進(jìn)行發(fā)電，通過(guò)由其發(fā)電所得到的電力，使第二電動(dòng)發(fā)電單元作為電動(dòng)單元工作。另外，在本實(shí)施方式中，通過(guò)利用電池136的電力使第一電動(dòng)發(fā)電單元作為電動(dòng)單元工作，能夠僅通過(guò)電動(dòng)發(fā)電機(jī)192的動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。進(jìn)而在本實(shí)施方式中，將第一電動(dòng)發(fā)電單元或第二電動(dòng)發(fā)電單元作為發(fā)電單元，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)120的動(dòng)力或來(lái)自車(chē)輪的動(dòng)力使其工作進(jìn)行發(fā)電，能夠?qū)﹄姵?36進(jìn)行充電。電池136也作為用于進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)輔機(jī)用的電動(dòng)機(jī)195的電源來(lái)使用。作為輔機(jī)，例如為驅(qū)動(dòng)空調(diào)機(jī)(air conditioner)的壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)或驅(qū)動(dòng)控制用的油壓泵的電動(dòng)機(jī)， 從電池136對(duì)逆變器裝置43供給直流電力，由逆變器裝置43將其轉(zhuǎn)換為交流電力并供給到電動(dòng)機(jī)195。上述逆變器裝置43具有與逆變器裝置140、142相同的功能，對(duì)供給到電動(dòng)機(jī)195的交流的相位、頻率、電力進(jìn)行控制。例如通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)195的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)供給相位超前(進(jìn)相)的交流電力，電動(dòng)機(jī)195產(chǎn)生扭矩。另一方面，通過(guò)產(chǎn)生相位滯后(滯相)的交流電力，電動(dòng)機(jī)195作為發(fā)電機(jī)起作用，電動(dòng)機(jī)195成為再生制動(dòng)(regenerativebrakin) 狀態(tài)。這樣的逆變器裝置43的控制功能與逆變器裝置140、142的控制功能相同。由于電動(dòng)機(jī)195的電容比電動(dòng)發(fā)電機(jī)192、194的電容小，所以逆變器裝置43的最大轉(zhuǎn)換電力比逆變器裝置140、142小，但是逆變器裝置43的電路結(jié)構(gòu)基本上與逆變器裝置140、142的電路結(jié)構(gòu)相同。接著，用圖2對(duì)逆變器裝置140、142或逆變器裝置43的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。另外，在圖1、圖2所示的實(shí)施方式中，由于逆變器裝置140、142或逆變器裝置43以相同的結(jié)構(gòu)發(fā)揮相同的作用，具有相同的功能，所以這里以逆變器裝置140為代表例進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置200，具有逆變器裝置140和電容器模塊500，逆變器裝置140具有逆變器電路144和控制部170。另外，逆變器電路144具有如下結(jié)構(gòu)將由作為上臂動(dòng)作的上臂IGBT3^(絕緣柵型雙極晶體管(bipolar transistor))和二極管156、 以及作為下臂動(dòng)作的下臂IGBT330和二極管166構(gòu)成上下臂串聯(lián)電路150，與電動(dòng)發(fā)電機(jī) 192的電樞繞組的各相繞組相對(duì)應(yīng)地分設(shè)三相(U相、V相、W相)，從各個(gè)上下臂串聯(lián)電路 150的中點(diǎn)部分(中間電極169)通過(guò)交流端子159和交流連接器188，與引向電動(dòng)發(fā)電機(jī) 192的交流電力線(交流母線)186連接。上臂IGBT3^的集電極153經(jīng)由正極端子(P端子)157與電容器模塊500的正極側(cè)電容器電極電連接(用直流母線連接)，下臂IGBT330 的發(fā)射極(emitter electrode)經(jīng)由負(fù)極端子(N端子)158與電容器模塊500的負(fù)極側(cè)電容器電極電連接(用直流母線連接)。此外，控制部170包括驅(qū)動(dòng)控制逆變器電路144的驅(qū)動(dòng)器電路174 ；和經(jīng)由引向驅(qū)動(dòng)器電路174的信號(hào)線176供給控制信號(hào)的控制電路172。上臂IGBT3^、下臂IGBT330，是開(kāi)關(guān)用功率半導(dǎo)體元件，接收從控制部170輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)而動(dòng)作，將從電池136供給的直流電力轉(zhuǎn)換為三相交流電力。將該轉(zhuǎn)換后的電力供給到電動(dòng)發(fā)電機(jī)192的電樞繞組。逆變器電路144由三相橋式電路構(gòu)成，三個(gè)相的上下臂串聯(lián)電路150，分別在與電池136的正極側(cè)和負(fù)極側(cè)電連接的直流正極端子314和直流負(fù)極端子316之間電并聯(lián)地連接。上臂IGBT3^包括集電極153、發(fā)射極(信號(hào)用發(fā)射極端子155)、柵極(gate electrode)(柵極端子154)。在上臂IGBT3^的集電極153與發(fā)射極之間如圖所示電連接有二極管156。作為開(kāi)關(guān)用功率半導(dǎo)體元件，可以使用MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體型場(chǎng)效應(yīng)管)。在這種情況下，不需要二極管156和二極管166。電容器模塊500用于構(gòu)成對(duì)根據(jù)IGBT3^、330的開(kāi)關(guān)動(dòng)作所產(chǎn)生的直流電壓的變化進(jìn)行抑制的平滑電路。電容器模塊500的正極側(cè)電容器電極，經(jīng)由直流連接器138與電池136的正極側(cè)電連接，電容器模塊500的負(fù)極側(cè)電容器電極，經(jīng)由直流連接器138與電池 136的負(fù)極側(cè)電連接?？刂齐娐?72具備用于對(duì)IGBT3^、330的開(kāi)關(guān)時(shí)序進(jìn)行運(yùn)算處理的微處理器。作為輸入信息，對(duì)微處理器輸入對(duì)電動(dòng)發(fā)電機(jī)192所要求的目標(biāo)扭矩值；從上下臂串聯(lián)電路 150供給到電動(dòng)發(fā)電機(jī)192的電樞繞組的電流值；和電動(dòng)發(fā)電機(jī)192的轉(zhuǎn)子的磁極位置。目標(biāo)扭矩值是基于從未圖示的上級(jí)的控制裝置輸出的指令信號(hào)的值。電流值是基于從電流傳感器180輸出的檢測(cè)信號(hào)檢測(cè)出的值。磁極位置是基于從設(shè)置在電動(dòng)發(fā)電機(jī)192的旋轉(zhuǎn)磁極傳感器(未圖示)輸出的檢測(cè)信號(hào)檢測(cè)出的值。在本實(shí)施方式中以檢測(cè)三相的電流值的情況為例進(jìn)行說(shuō)明，但也可以檢測(cè)兩個(gè)相的電流值。控制電路172內(nèi)的微處理器，基于目標(biāo)扭矩值計(jì)算電動(dòng)發(fā)電機(jī)192的d、q軸的電流指令值，基于該算出的d、q軸的電流指令值與檢測(cè)出的d、q軸的電流值的差，計(jì)算d、q 軸的電壓指令值，將該算出的d、q軸的電壓指令值，基于檢測(cè)出的磁極位置，轉(zhuǎn)換為U相、V 相、W相的電壓指令值。并且，微處理器，基于U相、V相、W相的電壓指令值的基波(正弦波)與載波(三角波)的比較，生成脈沖狀的調(diào)制波，將該生成的調(diào)制波作為PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)器電路174。驅(qū)動(dòng)器電路174，當(dāng)驅(qū)動(dòng)下臂時(shí)，放大PWM信號(hào)，將其作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到對(duì)應(yīng)的下臂IGBT330的柵極，當(dāng)驅(qū)動(dòng)上臂時(shí)，將PWM信號(hào)的基準(zhǔn)電位的電平移動(dòng)到上臂的基準(zhǔn)電位的電平后放大PWM信號(hào)，作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到對(duì)應(yīng)的上臂IGBT3^的柵極。另外，控制部170進(jìn)行異常檢測(cè)(過(guò)電流、過(guò)電壓、過(guò)溫度等)，對(duì)上下臂串聯(lián)電路 150進(jìn)行保護(hù)。因此，對(duì)控制部170輸入感測(cè)信息。從例如各臂的信號(hào)用發(fā)射極端子155、 165，將流經(jīng)各IGBT3^、330的發(fā)射極的電流的信息，輸入到對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)部(IC)。由此，各驅(qū)動(dòng)部(IC)進(jìn)行過(guò)電流檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到過(guò)電流時(shí)使對(duì)應(yīng)的IGBT3^、330的開(kāi)關(guān)動(dòng)作停止，保護(hù)對(duì)應(yīng)的IGBT3^、330免受過(guò)電流侵害。從設(shè)置在上下臂串聯(lián)電路150的溫度傳感器(未圖示)將上下臂串聯(lián)電路150的溫度信息輸入到微處理器。另外，對(duì)微處理器輸入有上下臂串聯(lián)電路150的直流正極側(cè)的電壓的信息。微處理器基于這些信息，進(jìn)行過(guò)溫度檢測(cè)和過(guò)電壓檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到過(guò)溫度或過(guò)電壓時(shí)使IGBT3^、330的全部開(kāi)關(guān)動(dòng)作停止，保護(hù)上下臂串聯(lián)電路150(進(jìn)而，保護(hù)該電路150的半導(dǎo)體模塊)免受過(guò)溫度或過(guò)電壓的侵害。圖3A是本實(shí)施方式的功率模塊300的上方立體圖，圖是該功率模塊300的上視圖，圖3C是該功率模塊300的橫視圖。圖4是本實(shí)施方式的功率模塊300的直流端子的分解立體圖。如圖4所示，功率模塊300大致分成以下的部分由包含例如樹(shù)脂材料的功率模塊殼體(case) 302內(nèi)的配線的上臂電路151和下臂電路152構(gòu)成的半導(dǎo)體模塊部；由金屬材料例如Cu、Al、AlSiC等構(gòu)成的金屬底座304 ；作為與外部的連接端子用于與電動(dòng)機(jī)連接的 U、V、W相的交流端子159;以及，與電容器模塊500連接的直流正極端子314和直流負(fù)極端子316。直流正極端子314和直流負(fù)極端子316，隔著絕緣紙318(參照?qǐng)D4)配置。此外，在上述半導(dǎo)體模塊部，在絕緣基板334的配線圖案334k上的安裝面，粘接有上臂IGBT328、下臂IGBT330、二極管156、166等，它們由樹(shù)脂或硅凝膠(silicone gel)(未圖示)保護(hù)。這里，絕緣基板334使用導(dǎo)熱性良好的陶瓷基板，但也可以使用樹(shù)脂基板。另外，絕緣基板334的配線圖案334r與放熱用金屬底座304，用焊錫(焊料)337連接。如圖3C所示，金屬底座304，浸在冷卻水流路中，為了效率良好地向冷卻水(冷卻介質(zhì))放熱，在絕緣基板334的相反側(cè)具有片形狀305。此外，金屬底座304，其一個(gè)面上安裝有構(gòu)成逆變器電路的IGBT、二極管，在該金屬底座304的外周具有樹(shù)脂制的功率模塊殼體 302。如圖4所示，內(nèi)置在功率模塊300中的直流端子313，夾著絕緣紙318，形成直流負(fù)極端子316、直流正極端子314的疊層構(gòu)造。另外，使直流負(fù)極端子316、直流正極端子314 的端部彼此向相反方向折曲，形成用于與疊層構(gòu)造的直流母線和功率模塊300電連接的負(fù)極連接部316a和正極連接部314a。此外，直流正極端子314和直流負(fù)極端子316，具有用于與電路配線圖案334k連接的連接端314k、316k。此外，各連接端314k、316k向電路配線圖案334k的方向突出，并且為了形成與電路配線圖案334k的接合面，其前端部折曲。連接端314k、3Wk和電路配線圖案 334k，通過(guò)焊錫(焊料)等連接，或者通過(guò)超聲波熔接將金屬彼此直接連接。如圖5A所示，上下臂串聯(lián)電路150包括上臂電路151 ；下臂電路152 ；用于將該上臂電路151、下臂電路152連接的端子370 ；和用于輸出交流電力的交流端子159。此外，如圖5B所示，上臂電路151、下臂電路152，在金屬底座304上設(shè)置有形成電路配線圖案334k 的各個(gè)絕緣基板334，進(jìn)一步在該電路配線圖案334k上設(shè)置有IGBT3^、330、二極管156、 166。在上臂電路151中，上臂IGBT3^和二極管156中，位于該上臂IGBT3^的背面?zhèn)鹊募姌O和位于二極管156的背面?zhèn)鹊年帢O(cathodeelectrode)，通過(guò)焊錫337與電路配線圖案334k接合。形成有電路配線圖案的絕緣基板334中，與電路配線圖案334k相反的面(背面)334ι 形成為沒(méi)有圖案的所謂的實(shí)型(Solid Pattern) 0該絕緣基板的背面的實(shí)型與金屬底座304，用焊錫337接合。下臂電路152與上臂同樣，也包括配置在金屬底座 304之上的絕緣基板334 ；在該絕緣基板3；34之上配置的電路配線圖案334k ；和安裝在該電
10路配線圖案334k之上的下臂IGBT330、二極管166。另外，本實(shí)施方式的各相的各臂，以IGBT與二極管并聯(lián)連接的電路為一組，將該電路以兩組并聯(lián)地連接。該電路以幾組并聯(lián)連接，是由流通至電動(dòng)機(jī)192的電流量決定的。 當(dāng)需要比流通至本實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)192的電流大的大電流時(shí)，可以將電路以三組或三組以上地并聯(lián)連接。反之，當(dāng)能夠以小電流驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，各組的各臂僅由一組電路構(gòu)成。(實(shí)施例1)圖7A、圖7B和圖7C是本實(shí)施方式的功率模塊300的局部放大圖。當(dāng)圖3A、圖和圖3C所示的功率模塊300的各相輸出交流端子159的電位與電池136的電壓大小相應(yīng)地急劇變化時(shí)，經(jīng)由圖7C所示的絕緣基板334的寄生電容(Cp) 350，共模電流(漏泄電流) 流向金屬底座304，進(jìn)而特別是在用于車(chē)輛的情況下，共模電流(漏泄電流)也流向與該金屬底座304連接的底盤(pán)等接地面160。在本實(shí)施方式中，通過(guò)提高成為該共模電流的主要流出通路的下臂的各相絕緣基板334的阻抗，來(lái)抑制共模電流的流出。圖7A是將搭載有下臂IGBT330的下臂電路152部分切出后的上方立體圖。這里， 為了避免標(biāo)記的繁雜，只記載了主要部件。另外，圖7B是上視圖，圖7C是橫視圖。絕緣基板334的寄生電容(Cp) 350，通過(guò)下臂IGBT330的集電極面所接觸的配線圖案334k與金屬底座304側(cè)的配線圖案334r的重疊部分形成。本實(shí)施方式的特征在于，為了電氣地提高絕緣基板334的阻抗，以與該寄生電容(Cp) 350并聯(lián)地配置外置片式電感器 (L) 352的方式，用絕緣基板334上的配線圖案334k，將外置片式電感器352進(jìn)行表面安裝。 另外，為了防止配線圖案334k和金屬底座304直流導(dǎo)通，與外置片式電感器352串聯(lián)地連接有外置片式電容器(Cs) 351。外置片式電感器352，一端與配線圖案334k連接，并且另一端與中繼配線導(dǎo)體 361a連接。外置片式電容器(Cs)351，一端與中繼配線導(dǎo)體361a連接，并且另一端與中繼配線導(dǎo)體361b連接。中繼配線導(dǎo)體361b，與用于連接配線圖案334k和配線圖案334r的通孔(連接導(dǎo)體)357連接。即，外置片式電感器352、外置片式電容器(Cs) 351、中繼配線導(dǎo)體 361a和中繼配線導(dǎo)體361b電串聯(lián)地連接。另外，中繼配線導(dǎo)體361a和中繼配線導(dǎo)體361b 在配置有配線圖案334k的一側(cè)的絕緣基板334的面上配置。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，絕緣基板334形成圖IlA所示的串并聯(lián)型的LC諧振器。該諧振器的阻抗特性|z|，如圖12概略圖中的實(shí)線所示，具有形成高阻抗的極點(diǎn)頻率(pole frequency)
權(quán)利要求
1.一種電路基板，其設(shè)置在對(duì)車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)輸出交流電流的逆變器裝置中，該電路基板的特征在于，包括絕緣層；第一配線導(dǎo)體，其安裝有構(gòu)成逆變器電路的下臂的半導(dǎo)體芯片，并且形成在所述絕緣層的第一面；第二配線導(dǎo)體，其隔著所述絕緣層形成在與所述第一面相反一側(cè)的第二面，并且與所述車(chē)輛的地線連接；和電感器，其與在所述第一配線導(dǎo)體和所述第二配線導(dǎo)體之間產(chǎn)生的寄生電容并聯(lián)連接，由此與該寄生電容一起構(gòu)成并聯(lián)諧振器。
2.如權(quán)利要求1所述的電路基板，其特征在于具有在所述絕緣層的所述第一面形成的中繼配線導(dǎo)體，所述電感器是外置片式電感器，該電感器的一個(gè)端子與所述第二配線導(dǎo)體連接，該電感器的另一個(gè)端子與所述中繼配線導(dǎo)體連接。
3.如權(quán)利要求2所述的電路基板，其特征在于在所述中繼配線導(dǎo)體上連接有與所述電感器串聯(lián)連接的外置片式電容器。
4.如權(quán)利要求1所述的電路基板，其特征在于所述電感器按如下方式形成而具有電感成分將在所述絕緣層的所述第一面形成且從該電感器的一端部延伸的配線圖案，按照以該電感器的另一端部為中心并向該另一端部靠近的方式，進(jìn)行折曲或彎曲并且呈渦旋狀地形成。
5.如權(quán)利要求2或3所述的電路基板，其特征在于具備貫通所述絕緣層的連接導(dǎo)體，該連接導(dǎo)體將在所述絕緣層的所述第一面形成的所述中繼配線導(dǎo)體與在所述絕緣層的所述第二面形成的所述第二配線導(dǎo)體電連接。
6.如權(quán)利要求5所述的電路基板，其特征在于所述連接導(dǎo)體是從所述絕緣層的所述第一面延伸到所述第二面的通孔。
7.一種電路基板，其設(shè)置在對(duì)車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)輸出交流電流的逆變器裝置中，該電路基板的特征在于，包括絕緣層；第一配線導(dǎo)體，其安裝有構(gòu)成逆變器電路部的下臂的半導(dǎo)體芯片，并且形成在所述絕緣層的第一面；第二配線導(dǎo)體，其隔著所述絕緣層形成在與所述第一面相反一側(cè)的第二面，并且與所述車(chē)輛的地線連接；中間導(dǎo)體，其形成在所述絕緣層內(nèi)，并且配置成一個(gè)面與所述第一配線導(dǎo)體相對(duì)、另一個(gè)面與所述第二配線導(dǎo)體相對(duì)；和電感器，其與積蓄在所述第一配線導(dǎo)體和所述中間導(dǎo)體之間的第一寄生電容并聯(lián)連接，并且該并聯(lián)連接與在所述第二配線導(dǎo)體和所述中間導(dǎo)體之間產(chǎn)生的第二寄生電容串聯(lián)連接，由此與所述第一寄生電容和第二寄生電容一起構(gòu)成并串聯(lián)型諧振器。
8.如權(quán)利要求7所述的電路基板，其特征在于所述電感器按如下方式形成而具有電感成分將利用在所述絕緣層的所述第一面形成的第一配線導(dǎo)體來(lái)形成且從該電感器的一端部延伸的配線圖案，按照以該電感器的另一端部為中心并向該另一端部靠近的方式，進(jìn)行折曲或彎曲并且呈渦旋狀地形成。
9.如權(quán)利要求7所述的電路基板，其特征在于所述電感器按如下方式形成而具有電感成分將利用形成在所述絕緣層內(nèi)的中間導(dǎo)體來(lái)形成且從該電感器的一端部延伸的配線圖案，按照以該電感器的另一端部為中心并向該另一端部靠近的方式，進(jìn)行折曲或彎曲并且呈渦旋狀地形成。
10.如權(quán)利要求7所述的電路基板，其特征在于 包括中繼配線導(dǎo)體，其形成在所述絕緣層的所述第一面；和外置片式電感器，其一個(gè)端子與所述中間導(dǎo)體連接，且另一個(gè)端子與所述中繼配線導(dǎo)體連接，該外置片式電感器與所述電感器串聯(lián)連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種設(shè)置在對(duì)車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)輸出交流電流的逆變器裝置中的電路基板。該電路基板包括絕緣層；第一配線導(dǎo)體，其安裝有構(gòu)成逆變器的下臂的半導(dǎo)體芯片，并且形成在上述絕緣層的第一面；第二配線導(dǎo)體，其隔著上述絕緣層形成在與上述第一面相反一側(cè)的第二面，并且與上述車(chē)輛的地線連接；和電感器，其與在上述第一配線導(dǎo)體和上述第二配線導(dǎo)體之間產(chǎn)生的寄生電容并聯(lián)連接，由此與該寄生電容一起構(gòu)成并聯(lián)諧振器。
文檔編號(hào)H02M1/44GK102195499SQ20111004127
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月17日
發(fā)明者中津欣也, 服部幸男 申請(qǐng)人:日立電線株式會(huì)社