功率模块、电力转换装置以及电动车辆制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种功率模块以及使用该功率模块的电力转换装置。所述功率模块具备：两张基体板，所述两张基体板的各自的主面对置；半导体电路部，所述半导体电路部配置在所述两张基体板之间；连结部件，所述连结部件与所述两张基体板连接，并且形成用于收容所述半导体电路部的收容区域；以及绝缘性部件，所述绝缘性部件夹装在所述基体板和所述半导体电路部之间，并且用于确保该基体板和该半导体电路部的电绝缘。所述连结部件的刚性或者厚度小于所述基体板的刚性或者厚度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种相互转换直流电和交流电的功率模块(A 7 — 7- — >)、具 备该功率模块的电力转换装置(電力変换装置)以及具备该电力转换装置的电动车辆。
技术介绍
现有的电力转换装置具有功率模块，该功率模块具备功率半导体，通过该功率半 导体的开关动作来相互地转换直流电和交流电。功率模块还具备散热用的基体板，功率半 导体配置在该基体板上。功率半导体产生的热量通过该功率半导体一方的主面向前述的基 体板散热。另外，在前述的基体板上，在与功率半导体的配置面相反一侧的面上形成有风 扇，冷却介质与该风扇直接接触。这种电力转换装置例如在专利文献1中公开。但是，为了进一步提高冷却性能，要求扩大功率半导体的散热面积。扩大功率半导 体的散热面积会导致功率模块的构造的复杂化，引起该功率模块的生产率的下降。进而成 为电力转换装置的成本上升的主要原因。专利文献1 日本特开2008-29117号公报
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是提高功率模块以及电力转换装置的生产率。为了解决上述问题，本专利技术的功率模块以及使用该功率模块的电力转换装置在筒 形的壳体内收容具有半导体元件的半导体电路部，进而该半导体电路部隔着用于确保电绝 缘的绝缘性部件被所述壳体的内壁夹着而被支承。专利技术效果根据本专利技术，能够提高功率模块以及电力转换装置的生产率。 附图说明图1是表示混合动力汽车的控制框图；图2是说明电力转换装置的电路构成的图；图3是本专利技术的实施方式的电力转换装置的外观立体图；图4是本专利技术的实施方式的电力转换装置的剖面图；图5是本专利技术的实施方式的第一功率模块的立体图；图6(a)是作为关于本实施方式的功率模块的构成零件的树脂模制型双面电极模 块的剖面图，图6(b)是树脂模制型双面电极模块的立体图；图7是表示功率模块的内置电路构成的图；图8(a)是功率模块的剖面图；图8(b)是功率模块的侧视图；图9 (a)是CAN状散热基体和树脂模制型双面电极模块的组装图；图9 (b)是CAN状散热基体和树脂模制型双面电极模块的组装图9 (c)是CAN状散热基体和树脂模制型双面电极模块的组装图；图10(a)是在具有冷却水流路的框体的铸铝件上安装冷却水入口配管和出口配 管的框体的立体图；图10(b)是在具有冷却水流路的框体的铸铝件上安装冷却水入口配管和出口配 管的框体的俯视图；图10(c)是在具有冷却水流路的框体的铸铝件上安装冷却水入口配管和出口配 管的框体的剖面图；图11是本专利技术的实施方式的电力转换装置的冷却套和功率模块的密封构造图；图12(a)是本专利技术的实施方式的第二功率模块的剖面图，图12(b)是第二功率模 块的侧视图；图13(a)是本专利技术的实施方式的第三功率模块的剖面图，图13(b)是第三功率模 块的侧视图；图14(a)是本专利技术的实施方式的第四功率模块的剖面图，图14(b)是第四功率模 块的侧视图；图15(a)是本专利技术的实施方式的第五功率模块的剖面图，图15(b)是第五功率模 块的侧视图；图16(a)是本专利技术的实施方式的第六功率模块的剖面图，图16(b)是第六功率模 块的侧视图；图17是本专利技术的实施方式的电力转换装置的冷却套和功率模块的密封构造图；图18是表示本专利技术的实施方式的电力转换装置的功率模块的输入输出端子的连 接构造的剖面图；图19是表示本专利技术的实施方式的电力转换装置的功率模块的输入输出端子的连 接构造的剖面图；图20是表示本专利技术的实施方式的电力转换装置的功率模块的输入输出端子的连 接构造的剖面图；图21是表示本专利技术的实施方式的电力转换装置的功率模块和电容器的构造的剖 面图；图22是表示本专利技术的实施方式的电力转换装置的功率模块和电容器的构造的剖 面图；图23是表示本专利技术的实施方式的电力转换装置的功率模块的固定方法和电容器 构造的剖面图；图24是表示本实施方式的功率模块300的CAN状散热基体304的制造方法的工 序流程图。具体实施例方式研究后述的本专利技术的实施方式以适用于为了产品化而需求的多种需要。上述的发 明要解决的技术问题记载的内容对应于多种需要中的一种，关于其他需要的改进之处在下 面说明。本专利技术的功率模块以及电力转换装置的一种需要是在提高功率模块以及电力转换装置的冷却性能的同时，提高生产率。因此，本专利技术的功率模块以及采用该功率模块的电力转换装置的特征在于，具有 各自的主面对置的两张基体板、配置在所述两张基体板之间的半导体电路、连接于所述两 张基体板并且形成用于收容所述半导体电路部的收容区域的连结部件以及夹装在所述基 体板和所述半导体电路部之间并且用于确保该基体板和该半导体电路部之间电绝缘的绝 缘性部件，所述连结部件的刚性小于所述基体板的刚性。由此，能够通过两张基体板分别冷却半导体电路部的两面，能够增大散热面积。进 而由于连结部件的刚性被设定得小于基体板的刚性，通过对两张基体板加压来夹着半导体 电路部，能够容易成形功率模块的壳体，并且半导体电路部、绝缘性部件和基体板被连接起 来，能够容易形成可相互进行热交换的热传递路径。本专利技术的功率模块以及电力转换装置的其他需要是在确保功率模块以及电力转 换装置的绝缘性的同时，提高冷却性能。因此，本专利技术的功率模块以及采用该功率模块的电力转换装置的特征在于，具有 筒形的壳体、被收容在形成于所述壳体内的收容区域中的半导体电路部以及用于确保所述 壳体的内壁和该半导体电路部之间电绝缘的绝缘性部件，所述半导体电路部被所述壳体的 内壁夹着而被所述壳体的内壁支承，所述绝缘性部件夹装在所述壳体的内壁和所述半导体 电路部之间，并且该绝缘性部件是通过热处理而提高该半导体电路部和该壳体内壁的粘接 力的材料。由此，能够确保半导体电路部和壳体内壁的绝缘性。进而，提高半导体电路部和壳 体内壁的粘接力，抑制在半导体电路部和壳体内壁之间产生剥离，不会使从半导体电路部 到壳体的热传递路径的导热率下降。另外，在具体说明本专利技术的实施方式的电力转换装置之前，说明本实施方式的功 率模块以及电力转换装置的概略。本实施方式的功率模块在设置于板状的功率半导体的两侧侧面上的两电极上固 定安装板状的电气配线板，从而能够从功率半导体的两侧实现电流通以及将热能释放出 来，进而用树脂包覆电气配线板的一部分和功率半导体，使功率半导体附近的两电气配线 板的两散热面从树脂的一部分露出，该两散热面和树脂面形成平坦的平面，在形成的两平 面上形成具有粘接性的绝缘层。进而，在“CAN”状的散热基体中内置功率半导体、电气配线 板以及树脂的一部分以及粘接性的两绝缘层，其中所述“CAN”状的散热基体具有与形成的 粘接性的绝缘层粘接的两个平面，在“CAN”状的散热基体的外侧形成散热用的风扇部，从而 能够从功率半导体的两侧通过风扇部散热。本实施方式的电力转换装置在电力转换装置的壳体具有可收容风扇部的冷却水 路，在冷却水路的侧面设有插入口，在该插入口中可以插入前述的功率模块，插入口的周围 与设置于功率模块上的凸缘相配合而形成冷却介质的密封构造。另外，本实施方式的电力转换装置在与插入口相反一侧的冷却水路的开口部准备 对水路整体进行密闭的水路盖，利用功率模块和水路盖构成冷却介质流动的冷却套，使功 率模块没入冷却水路之中而对其进行冷却。在功率模块的电气配线板突出的区域收容控制 功率半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率模块，其用于电力转换装置，对直流电和交流电相互进行转换，所述功率模块具备：两张基体板，所述两张基体板的各自的主面对置；半导体电路部，所述半导体电路部配置在所述两张基体板之间；连结部件，所述连结部件与所述两张基体板连接，并且形成用于收容所述半导体电路部的收容区域；以及绝缘性部件，所述绝缘性部件夹装在所述基体板和所述半导体电路部之间，并且用于确保该基体板和该半导体电路部的电绝缘，所述连结部件的刚性小于所述基体板的刚性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：中津欣也，宝藏寺裕之，德山健，高木佑辅，佐藤俊也，小山拓，二宫隆典，
申请(专利权)人：日立汽车系统株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]