电力变换装置的制造方法_2

文档序号:8288197阅读:来源:国知局
连接的各端子向树脂304的外部露出。
[0040]图3是功率模块301的俯视图,与半导体元件302a的漏电极相同的电位的正极布线端子331、与半导体元件302b的源电极相同的电位的负极布线端子332、用于与马达绕组连接的相输出端子333、与上支路的半导体元件302a的栅电极电连接的栅极端子334、与下支路的半导体元件302b的栅电极电连接的栅极端子335向树脂304的外部伸出。
[0041 ] 另外,在图中栅极端子334、335从与相输出端子333相同的边伸出,但也可以从与正/负极端子331、332相同的边伸出,进而还可以从角度相差90度的侧面侧伸出。另外,使各输出端子折弯的位置以及长度无需相同,可以以易于与接线柱汇流条210以及印刷基板308、311连接的方式任意地设定。
[0042]图2(b)示出如下功率模块的例子,该功率模块具备上支路、下支路的各半导体元件302a、302b、和马达输出侧半导体元件302c,该马达输出侧半导体元件302c连接于半导体元件302a、302b的共用连接点与相输出端子333之间。
[0043]即使在图2(b)的功率模块的情况下,也与图3同样地,构成为3个半导体元件302a?302c以及金属布线由绝缘性的树脂304密封,所述各端子331?335向树脂304的外部露出。
[0044]图4示出用树脂304覆盖了图2(a)的2个半导体元件302a、302b的功率模块的剖面结构。在图4中,通过锡焊等,对上支路的半导体元件302a的漏电极连接金属制的正极布线端子331,对源电极连接相输出端子333。另外,通过锡焊等对半导体元件302b的漏电极连接相输出端子333,对源电极连接金属制的负极布线端子332。
[0045]另外,与半导体元件302a连接的相输出端子、和与半导体元件302b连接的相输出端子无需是I个金属板,也可以由2个以上的金属板构成。
[0046]作为所述金属制的端子的材料,可以例举出电阻小的铜、比重小的铝等。另外,虽然未图示,对半导体元件302a以及302b的栅电极也电连接了金属布线,作为连接方法,可以例举出直接锡焊的手法、使用了铝等的经由引线键合对半导体元件的电极和金属端子进行电连接的手法。
[0047]作为用所述绝缘性的树脂304进行覆盖的方法,可以例举出传递模塑法等。作为树脂304的材料可以例举出环氧系的树脂等,热传导率优选为3(W/(m*K))以上。另外,覆盖所述金属制的端子331?335的树脂的厚度305优选为300 (um)以下。另外,通过用树脂304覆盖半导体元件302a、302b,能够减轻由于半导体元件与金属制的端子的线膨胀系数之差而发生的向焊锡等接合构件的应力。
[0048]图5示出安装在金属罩207上的图3的功率模块的俯视图。功率模块具备与U、V、W相分别对应的功率模块301a、301b、301c这合计3个功率模块。在金属罩207的与各功率模块的相输出端子333相对的位置,分别具备用于马达布线贯通的金属罩用孔部211。
[0049]所述相输出端子333、和接线柱汇流条210的输出布线213通过熔接等电连接。另夕卜,也可以在金属罩207与功率模块301之间介入有润滑油那样的降低接触热阻的构件。另外,在金属罩207的中央部具备用于马达轴205贯通的孔214。另外,考虑要消除在功率模块内部发生的热的干扰、以及输出端子的连接,期望在同心圆上且对称地配置功率模块301a?301c。另外,也可以在金属罩207上具备用于对所述功率模块进行定位的槽等。进而,也可以在金属罩207上具备用于确保与所述功率模块的金属布线(所述金属制的端子331?335)的充分的绝缘距尚的槽。
[0050]接下来,使用图1,说明逆变器300的结构。在功率模块301的与金属罩207相接的相反侧的面中,配置有用于散热的矩形的金属板306。金属板306通过螺丝等固定在金属罩207上。或者,也可以用粘结剂等连接到功率模块301。作为金属板306的材料,可以例举出比热大的铝等。另外,也可以在金属板306与功率模块301之间介入有润滑油那样的降低接触热阻的构件。进而,也可以在金属板306的和与功率模块301接触的面相反的面中具备散热风扇。
[0051]另外,功率模块301a?301c所设置的金属板306既可以在各功率模块中个别地设置,也可以针对3个功率模块而设为I个金属板。另外,金属板306的形状不限于矩形形状。
[0052]在金属板306的与功率模块301相反的一侧,配置有用于对功率模块301a?301c的正/负极布线端子331、332供给电力的印刷基板308。所述布线端子331、332和印刷基板308通过锡焊、压配合等电连接。在印刷基板308的金属罩207侧的面锡焊有用于使功率模块的正/负极端子间的电压平滑化的电容器309、用于抑制噪声的电感器310等。
[0053]作为电容器309,可以例举出电解电容器、导电性高分子电容器等。另外,也可以在金属罩207的与电容器309相对的部位,设置用于确保与电容器309的防爆阀的距离的槽、用于插入电容器309的框体的孔。
[0054]此处,印刷基板308的布线层由多层(主要为偶数)构成,交替地,在第η层中配置向印刷基板308的功率模块301延伸的正电位布线,在第(η+1)层中配置负电位布线,进而以正电位布线以及负电位布线相对的方式布局,从而降低从电容器309到功率模块301之间的布线电感。另外,功率模块301a、301b、30Ic与电容器之间的布线电感的平衡也变得均匀,从而使各功率模块中发生的热变得均匀。另外,虽然未图示,也可以在印刷基板308中安装用于检测电流的分流电阻、用于抑制噪声的片式电容器等。另外,在本实施例中,作为用于供给电力的电布线图示了印刷基板308,但也可以使用由模具树脂覆盖的汇流条、金属布线基板以及陶瓷基板等。
[0055]在印刷基板308的与金属罩207相反的一侧配置有印刷基板311,该印刷基板311锡焊有用于控制功率模块301内部的半导体元件302a、302b的驱动器1C、微型计算机、用于对通过分流电阻检测到的电流值进行放大的运算放大器等。功率模块301的栅极布线334、335与印刷基板311通过锡焊、压装配合等电连接。另外,在马达200的轴205的前端,经由树脂向轴205压装有位置检测用的磁铁212,在与位置检测用磁铁212相对的印刷基板311的面中,具备I个以上的用于检测马达旋转轴的位置的1C。
[0056]在印刷基板308、311中分别具备连接器307,能够在印刷基板之间交换信号。另夕卜,通过具备在连接器307的位置开孔的盖312,电力变换装置100能够与处于外部的电池、扭矩传感器等部件电连接。
[0057]从由马达侧的金属罩207向马达侧金属框体201的散热路径、和从金属板306开始的散热路径这两方,对上述结构中在逆变器300的功率模块301 (301a?301c)中发生的热进行散热。
[0058]如以上那样,根据实施例1,能够得到以下那样的效果。
[0059](I)通过在功率模块(301)的两面配置金属(金属罩207和金属板306)而增大散热面积以及热容量,能够高效地释放功率模块中发生的热,所以能够实现功率模块的小型化。
[0060](2)由于是用树脂覆盖功率模块的全部金属制的各端子(331?335)的构造,所以削减了用于绝缘/散热的追加部件。另外,通过使树脂的热传导率为3 (W/(m.K))、使树脂厚度成为300 (um),能够降低树脂的热阻,进一步改善了功率模块的散热性。
[0061](3)不需要用于逆变器300的金属框体,所以简化了构造。
[0062]<实施例1的其他方式>
[0063]相对于所述金属板306仅与功率模块301接触,在实施例1的其他方式中,如示出抽出功率模块301的周边部的剖面构造的图6所示,金属板306’成为与金属罩207也面接触的构造。在实施例1中,功率模块301发生的热中的向金属板306传导的热,仅通过热传递散热到逆变器300内部的空气中。相对于此,在本实施方式中,使向金属板306’传导的热经由金属罩207传递到马达侧金属框体201,所以能够活用更大的散热面积。
[0064]通过设为以上那样的实施方式,能够更高效地释放功率模块301发生的热,能够使功率模块进一步小型化。另外,金属板306’能够进行功率模块301的定位。另外,也可以在金属板306’和金属罩207接触的面中,作为降低接触热阻的构件而介入有润滑油等。另外,也可以在金属板306’的印刷基板308侧具备散热风扇。
[0065]实施例2
[0066]在以下的实施例2?7的说明中,关于和在图1?图5所示的电力变换装置100中已经说明过的图中的附带同一符号的结构、具有同一功能
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