逆变器模块及逆变器一体型电动压缩机的制作方法
【专利说明】逆变器模块及逆变器一体型电动压缩机
[0001]本申请是申请日为2010年2月25日、申请号为201080002518.9、发明名称为“逆变器模块及逆变器一体型电动压缩机”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及将逆变器装置一体装入到电动压缩机的壳体中的适合应用于车辆用空调装置的逆变器模块及逆变器一体型电动压缩机。
【背景技术】
[0003]作为搭载于混合动力车或电力机动车等的空调装置用的压缩机，已知有一体装入了逆变器装置的逆变器一体型电动压缩机。该逆变器一体型电动压缩机通常在内置有电动机和压缩机构的壳体的外周设置逆变器收容部(逆变器箱)，并在该逆变器收容部内部装入逆变器装置，该逆变器装置将从电源供给的直流电力转换成交流电力，并经由玻璃密封端子施加给电动机。
[0004]上述逆变器装置通常具备:功率系基板，其安装有开关电路，该开关电路由将直流电力转换成交流电力的IGBT等多个半导体开关元件构成；控制基板，其安装有控制通信电路，该控制通信电路具有CPU等的在低电压下进行动作的元件，其中，两基板配设成上下两段，两基板通过收容设置在逆变器箱或外框部内，而一体装入到压缩机壳体的外周部。
[0005]此种适用于车辆用空调装置的逆变器一体型电动压缩机由于在严格的温度条件及振动条件下使用，因此在逆变器装置中要求高耐振性、防湿性及绝缘性。因此，提出有在装入逆变器装置的逆变器收容部内填充凝胶状树脂材料的方法，使控制基板浮在凝胶状树脂材料中的方法等(例如，参照专利文献1、2)。还提出有在树脂箱内将金属基板、控制基板及接口基板这三层基板配设成分层状，在金属基板的功率半导体面上填充凝胶材料，并从其表面到控制基板的上表面进行树脂密封的方法(例如，参照专利文献3)。
[0006]专利文献1:日本特开2006-316754号公报
[0007]专利文献2:日本特开2007-315269号公报
[0008]专利文献3:日本专利第3845769号公报
[0009]在上述的功率系基板中，半导体开关元件通常对基板进行引线接合，需要保护该引线接合免于高度的热循环、热冲击、振动等。然而，专利文献I至3所示的技术都形成为在安装有半导体开关元件的功率系基板的表面上填充凝胶状树脂材料的结构，在所述结构中，虽然能够确保绝缘性或防湿性，但相对于高度的热循环、热冲击、振动等，还存在无法确保高可靠性的稳固的耐振强度的课题。
[0010]在逆变器收容部内整体填充有凝胶状树脂材料的结构中，由于质量重且高价的凝胶状树脂材料的使用量增多，因此尤其是对于要求小型轻量化的车辆空调装置用的逆变器一体型电动压缩机而言，难以称为适当的解决策略。此外，如专利文献3所示，对设置在上段的控制基板((PU基板)进行树脂密封时，不仅难以维修下段侧的功率系基板，而且对于控制基板自身实际上也存在维修困难的问题。
【发明内容】
[0011]本发明鉴于此种情况而作出，其目的在于提供一种相对于逆变器模块的上下两张基板，能够分别确保稳固的耐振强度、防湿性及绝缘性，并实现轻量化、低成本化的逆变器模块及逆变器一体型电动压缩机。
[0012]为了解决上述课题，本发明的逆变器模块及逆变器一体型电动压缩机采用以下的方法。
[0013]S卩，在本发明的第一形态的逆变器模块通过树脂箱将功率系基板和控制基板一体化，该功率系基板将从电源供给的直流电力转换成交流电力而施加给电动机，该控制基板对施加给所述电动机的交流电力进行控制，所述逆变器模块的特征在于，该逆变器模块在所述树脂箱的下方部设置所述功率系基板且在其上方部设置所述控制基板，所述功率系基板安装有半导体开关元件，所述控制基板安装有CPU等的在低电压下进行动作的控制通信电路，通过在所述树脂箱内将热硬化性树脂填充至覆盖所述功率系基板上表面的高度位置而对所述功率系基板进行树脂密封，并将凝胶状树脂材料从该树脂密封面填充至覆盖所述控制基板至少一部分的高度位置。
[0014]本发明的第一形态将逆变器模块形成为在树脂箱的下方部设置功率系基板且在其上方部设置控制基板的结构，该树脂箱将功率系基板和控制基板一体化。此外，本发明的第一形态在安装有半导体开关元件的功率系基板的上表面填充热硬化性树脂而对功率系基板进行树脂密封，并将凝胶状树脂材料从该树脂密封面填充至覆盖控制基板一部分的高度位置。因此，通过基于热硬化性树脂的树脂密封，能够牢固地加固引线接合有半导体开关元件的功率系基板。因此，不仅能确保绝缘性和防湿性，而且相对于高度的热循环、热冲击、振动等也能够确保稳固的耐振强度。而且，由于将凝胶状树脂材料从树脂密封面填充至覆盖控制基板一部分的高度位置，因此对于控制基板也能够充分地确保耐振性、绝缘性，从而能够可靠地防止控制基板上的部件的振动引起的破损、脱落。此外，将凝胶状树脂材料从树脂箱内的树脂密封面填充至覆盖控制基板一部分的高度即可，能够减少填充量，因此能够实现与该减少量相应量的轻量化、低成本化，并且能够根据需要对控制基板进行维修。
[0015]此外，本发明的第一形态的逆变器模块也可以形成为将所述凝胶状树脂材料填充至至少覆盖CPU等微型计算机构成部件或振荡电路构成部件的上表面的高度位置的结构，所述CPU等微型计算机构成部件或振荡电路构成部件安装在所述控制基板的上表面。
[0016]根据上述结构，由于将凝胶状树脂材料填充至至少覆盖控制基板的上表面安装的CPU等微型计算机构成部件或振荡电路构成部件的上表面的高度位置，因此通过凝胶状树脂材料进一步覆盖原来进行了防湿涂层的CPU等微型计算机构成部件或振荡电路构成部件的上表面，从而能够加倍对所述部件的防湿效果。因此，能够进一步提高对控制基板防湿性的可靠性，有时也可以省略防湿涂层。
[0017]此外，上述任一种的逆变器模块也可以形成为将所述凝胶状树脂材料填充至覆盖变压器或电解电容器等大型部件的下半部分的高度位置的结构，所述变压器或电解电容器等大型部件安装在所述控制基板的上表面。
[0018]根据上述结构，由于将凝胶状树脂材料填充至覆盖控制基板的上表面安装的变压器或电解电容器等大型部件的下半部分的高度位置，因此使变压器或电解电容器等大型部件的下半部分埋没在凝胶状树脂材料中，从而能够通过凝胶状树脂材料进行限制。因此，能够提尚对所述大型部件的振动抑制效果，从而能够将对控制基板的耐振性提尚一个等级。
[0019]此外，上述的任一种逆变器模块也可以形成为在所述控制基板的至少一个以上的部位穿设用于填充所述凝胶状树脂材料的贯通孔的结构。
[0020]根据上述结构，由于在控制基板的至少一个以上的部位穿设用于填充凝胶状树脂材料的贯通孔，因此能够容易将凝胶状树脂材料从贯通孔填充到功率系基板上的树脂密封面与控制基板之间的空隙，而且能够根据凝胶状树脂材料从贯通孔溢流的情况来确认凝胶状树脂材料向该空隙的充满。因此，能够适当且容易管理凝胶状树脂材料的填充。
[0021]此外，本发明的第二形态的逆变器一体型电动压缩机在内置有电动机及压缩机构的壳体的外周设置逆变器收容部并在所述逆变器收容部的内部一体装入逆变器装置，该逆变器装置将来自电源的直流电力转换成交流电力而施加给所述电动机，所述逆变器一体型电动压缩机的特征在于，在所述逆变器收容部内一体装入包含上述任一种逆变器模块的逆变器装置。
[0022]本发明的第二形态通过形成为上述结构，而在苛刻的温度条件及振动条件下使用的车载用的逆变器一体型电动压缩机中，能够提高最容易受到使用环境的影响的逆变器装置的耐振强度、防湿性及绝缘性，而且能够实现逆变器装置的轻量化、低成本化。其结果是，能够实现逆变器一体型电动压缩机的可靠性提高和成本下降、以及向车辆的搭载性的提尚O
[0023]发明效果
[0024]根据本发明的逆变器模块，由于能够通过基于热硬化性树脂的树脂密封牢固地加固引线接合有半导体开关元件的功率系基板，因此不仅能确保绝缘性或防湿性，而且对于高度的热循环、热冲击、振动等也能够确保稳固的耐振强度。而且，由于将凝胶状树脂材料从树脂密封面填充至覆盖控制基板一部分的高度位置，因此相对于控制基板也能够充分地确保耐振性、绝缘性，从而能够可靠地防止控制基板上的部件的振动引起的破损、脱落。此夕卜，将凝胶状树脂材料从树脂箱内的树脂密封面填充至覆盖控制基板一部分的高度即可，能够减少填充量，因此能够实现与该减少量相应量的轻量化、低成本化，并且能够