功率模块的制作方法

功率模块的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种功率模块，其包括：密封体，其用树脂将搭载有半导体芯片的导体板以该导体板的散热面露出的方式密封；散热部件，其以与散热面相对的方式配置；绝缘层，其配置于密封体与散热部件之间，绝缘层具有：层叠体，其将含浸有含浸用树脂的陶瓷喷镀膜和混入有导热性良好的填料的粘接用树脂层层叠，以与散热部件和至少散热面的整个区域相接触的方式设置；应力缓和用树脂部，其以覆盖层叠体的端部的整个边缘的方式设于散热部件与密封体之间的间隙。
【专利说明】功率模块
【技术领域】
[0001]本发明涉及散热性和可靠性优异的功率模块。
【背景技术】
[0002]从节能的观点出发，对于汽车而言，寻求高燃耗率化，且以电动机驱动的电动车、组合电动机驱动和发动机驱动的混合动力车备受关注。用于汽车的大容量的车载用电动机在电池的直流电压下难以驱动或控制，为了进行升压并进行交流控制而利用了功率半导体元件的开关的电力转换装置不可或缺。另外，功率半导体元件由于通电而发热，因此，对于搭载有功率半导体元件的功率模块而言，要求其具有较高散热能力的绝缘层。
[0003]例如，作为这种功率模块，已知有利用树脂外壳包装层叠体而制成构造体，并将该构造体安装至冷却体的构造，其中，该层叠体由功率半导体芯片、搭载功率半导体芯片的导体板、搭载导体板的金属基底板以及将导体板和金属基底板绝缘的陶瓷板构成。以低成本化为目的，例如，在专利文献I所记载的发明中，对树脂密封的导体板的散热面侧形成陶瓷喷镀膜，并作为绝缘层使用。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本国专利第4023397号公报
[0007]发明所要解决的课题
[0008]但是，上述专利文献I中记载的绝缘层即喷镀膜由于膜中存在气孔，因此，在喷镀后的状态下，功率模块中必要的绝缘性能不足，而需要较厚地形成。另外，膜中的气孔会引起导热性能的劣化。因此，向孔内含浸树脂而提高绝缘性能和导热性能是有效的。另外，如果利用含浸树脂粘接于散热冷却用的金属基底板，则与经由油脂(grease)的安装方式相t匕，可赋予优异的散热性。但是，具有如下问题，由于与金属制的导体板或金属基底板的热膨胀系数差所引起的热应力，而在绝缘层的周围端部产生龟裂或剥离。

【发明内容】

[0009]用于解决课题的方案
[0010]根据本发明的一方式，提供一种功率模块，其包括:密封体，其用树脂将搭载有半导体芯片的导体板以该导体板的散热面露出的方式密封；散热部件，其以与散热面相对的方式配置；和绝缘层，其配置于密封体与散热部件之间，绝缘层具有:层叠体，该层叠体是将含浸有含浸用树脂的陶瓷喷镀膜和混入有具有良好导热性的填料的粘接用树脂层层叠而成，以与散热部件和至少散热面的整个区域相接触的方式设置；和应力缓和用树脂部，其以覆盖层叠体的端部的整个边缘(整周、整个周围)的方式设置于散热部件与密封体的间隙。
[0011]发明效果
[0012]根据本发明，通过设置应力缓和用树脂部，能够缓和绝缘层的端部的应力，并能够实现功率模块的可靠性的提高。
【专利附图】

【附图说明】
[0013]图1是表示本发明的功率模块的一实施方式的图，是功率模块的外观立体图；
[0014]图2是图1的A-A剖视图；
[0015]图3是表示功率模块构造体3000的图；
[0016]图4是功率模块300的电路图；
[0017]图5是表示一次密封体302的制造工序的图；
[0018]图6是表示一次密封体302的制造工序的图，是表示图5的下一个工序的图；
[0019]图7是表示一次密封体302的制造工序的图，是表示图6的下一个工序的图；
[0020]图8是表示一次密封体302的制造工序的图，是表示利用密封树脂348进行的密封后的状态；
[0021]图9是说明密封树脂348的传递|旲工序的图；
[0022]图10是一次密封体302的立体图；
[0023]图11是表示辅助模体600的图；
[0024]图12是用于说明将功率模块构造体3000向模块外壳304进行封入的图；
[0025]图13是由图2的符号B表示的部分的放大图；
[0026]图14是表示形成喷镀膜333A之前的一次密封体302的剖视图；
[0027]图15是说明喷镀膜333A的形成工序的图；
[0028]图16是说明喷镀膜333A的形成工序的图，表示与图16连续的工序；
[0029]图17是表示含浸作业后的一次密封体302的图；
[0030]图18是表示第二实施方式的功率模块的剖视图；
[0031]图19是说明功率模块的组装工序的图；
[0032]图20是表示在形成有绝缘层333的模块外壳304中插入一次密封体302的状态的图；
[0033]图21是表示形成有绝缘层333的散热部307B的图；
[0034]图22是说明第三实施方式的图；
[0035]图23是说明层叠体的第一形成方法的图；
[0036]图24是说明层叠体的其它形成方法的图；
[0037]图25是表不第一变形例的图；
[0038]图26是表示第二变形例的图；
[0039]图27是说明树脂密封型的单面冷却功率模块300的结构的图；
[0040]图28是说明向散热部307的粘接的图；
[0041]图29是表示由一对散热部307D夹持一次密封体302的结构的功率模块300的图；
[0042]图30是说明第五实施方式的图，是表示含浸有树脂的喷镀膜333A和树脂层333B的层叠体的周方向端部的放大图；
[0043]图31是说明绝缘层333的绝缘性能(绝缘击穿电压)的图；
[0044]图32是说明绝缘层333的绝缘性能(局部放电电压)的图；[0045]图33是表示绝缘层的结构相关的比较例的图；
[0046]图34是说明比较例和本发明的导热率的图；
[0047]图35是表示混合动力汽车的控制块的图；
[0048]图36说明逆变器部的电路结构；
[0049]图37表示用于说明电力转换装置200的分解立体图；
[0050]图38是电力转换装置200的分解立体图；
[0051]图39是具有流路19的冷却套管12的仰视图；
[0052]图40是电容器模块500的分解立体图；
[0053]图41是在冷却套管12上装配有功率模块、电容器模块和母线模块的外观立体图；
[0054]图42是装配有功率模块和电容器模块的冷却套管12和母线模块800的分解立体图；
[0055]图43是摘除保持部件803的母线模块800的外观立体图；
[0056]图44是装配有功率模块、电容器模块、母线模块800、辅机用功率模块350的冷却套管12的外观立体图；
[0057]图45是分离控制电路基板20和金属基底板11的电力转换装置200的分割立体图；
[0058]图46是从图45的C方向观察电力转换装置200的剖视图；
[0059]图47是表示在散热部307B侧形成喷镀膜333A时的台阶结构的示意图；
[0060]图48是表示在一次密封体302侧形成喷镀膜333A时的台阶结构的示意图；
[0061]图49是说明第六实施方式的图。
【具体实施方式】
[0062]以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。
[0063]-第一实施方式-
[0064]图1?17是表示本发明的功率模块的第一实施方式的图。图1是功率模块的外观立体图。图2是图1的A-A剖视图。功率模块300包含开关元件并将传递模(transfermould)的功率半导体单元收纳于模块外壳304内。功率模块300可用于例如在电动汽车或混合动力汽车等电动车辆中搭载的电力转换装置。
[0065]如图2所示，功率模块300将图3所示的功率模块构造体3000收纳于作为CAN型冷却器的模块外壳304的内部。在此，CAN型冷却器是一面具有插入口 306和另一面具有底的形成为筒形状的冷却器。模块外壳304由具有导电率的部件、例如Cu、Cu合金、Cu-C,Cu-CuO等复合材料或Al、Al合金、AlSiC、Al-C等复合材料等形成。另外,通过焊接等防水性高的接合法或锻造、铸造法等，以无接头的状态一体成形为外壳状。
[0066]模块外壳304是除插入口 306以外未设置开口的扁平状的外壳,在扁平状外壳的插入口 306上设有凸缘(flange) 304B。在扁平状外壳面积较大的相对的两个面的一方设有散热部307A，在另一面设有散热部307B。散热部307A和散热部307B作为模块外壳304的散热壁二发挥作用，在它们的外周面均匀地形成有多个散热片305。包围散热部307A和散热部307B的周围的面的厚度极其薄，而成为可容易塑性变形的薄壁部304A。通过使薄壁部304A极其薄，在向外壳内侧方向对散热部307A和散热部307B进行加压时，能够容易地变形。另外，模块外壳304的形状没有必要为精确的长方体，如图1所示，角部形成曲面也可以。
[0067]图3是表示收纳于模块外壳304的功率模块构造体3000的图。图3 Ca)是功率模块构造体3000的立体图，图3 (b)是C-C剖视图。另外，C-C截面为图1的A-A截面和同一部分的截面。功率模块构造体3000由一次密封体302和辅助模体600构成。一次密封体302和辅助模体600在连接部370连接。连接部370的金属接合中，可以使用例如TIG焊接等。将设于辅助模体600的配线绝缘部608如图1所示那样利用螺丝309固定于模块外壳304的凸缘304B，由此，在模块外壳304内对功率模块构造体3000进行定位。
[0068](一次密封体302的说明)
[0069]接着，使用图4?11对一次密封体302的结构进行说明。图4是功率模块300的电路图。图5?11是表示一次密封体302的制造工序的图。功率模块300将上臂用IGBT328和下臂用IGBT330串联，作为半导体元件，具备IGBT328、330和二极管156、166。如图5所示，这些半导体元件的芯片(以下，称为半导体芯片)为板状，在半导体芯片的正面和背面形成有电极。
[0070]上臂用IGBT328的集电极和上臂用二极管156的负电极与导体板315连接，IGBT328的发射器电极和二极管156的正电极与导体板318连接。下臂用IGBT330的集电极和下臂用二极管166的负电极与导体板320连接，IGBT330的发射器电极和二极管166的正电极与导体板319连接。导体板318和导体板320经由中间电极159连接。利用中间电极159将上臂电路和下臂电路电连接，而形成图4所示那样的上下臂串联电路。另外，作为导体板315、318、319、320，可使用Cu、Al、N1、Au、Ag、Mo、Fe、Co等金属、它们的合金、复合体。
[0071]如图5所示，直流正极侧的导体板315及交流输出侧的导体板320和上臂用信号连接端子327U及下臂用信号连接端子327L在与共用的拉杆(tie_bar)372连接的状态下，以它们成为大致同一平面状的配置的方式一体地加工。IGBT328的控制电极328A利用焊线与上臂用信号连接端子327U连接。IGBT330的控制电极330A利用焊线与下臂用信号连接端子327L连接。在导体板315、320的半导体芯片(IGBT328、330，二极管156、166)接合的部分分别形成有凸状的芯片紧固部322。各半导体芯片利用金属接合材料160接合于与这些芯片紧固部322上。金属接合材料160中，可使用例如焊料材料或包含银片材及微细金属粒子的低温烧结接合材料等。另外，金属接合材料160中，优选使用以锡为主成分的锡焊，但也可以使用以金、银、铜的任一种为主成分的材料或钎焊材料或浆料等。
[0072]导体板318和导体板319经由金属接合材料160大致相同平面状地配置于IGBT328、330及二极管155、166上，而进行金属接合。如图4所示，上臂侧的IGBT328的发射器电极和上臂侧的二极管156的正电极与导体板318接合。下臂侧的IGBT330的发射器电极和下臂侧的二极管166的正电极与导体板319接合。在导体板315上形成有直流正极连接端子31?。在导体板320上形成有交流连接端子320D。在导体板319上形成有直流负极连接端子319D。
[0073]如上所述，当在导体板315和导体板318之间夹入IGBT328和二极管156，并且在导体板320和导体板319之间夹入IGBT330和二极管166并利用中间电极329连接导体板320和导体板318时，成为图6所示的状态。另外，当利用焊线371连接IGBT328的控制电极328A和信号连接端子327U，并且利用焊线371连接IGBT330的控制电极330A和信号连接端子327L时，成为图7所示的状态。
[0074]组装成图7所示的状态后，将包含半导体芯片(IGBT328、330，二极管156、166)及焊线371的部分利用密封树脂348进行密封。该密封通过传递模进行。如图9所示，将由符号373表示的部分(金属模具挤压面)利用传递模用金属模具从上下挤压，并向金属模具内填充密封树脂348，进行成形。
[0075]图9是用于说明传递模工序的图。图9中，(a)表示合模前的纵剖视图，(b)表示合模后的纵剖视图。如图9 (a)所示，图7所示的密封前的一次密封体302设置于上侧金属模具374A和下侧金属模具374B之间。上侧金属模具374A和下侧金属模具374B在金属模具挤压面373从上下夹入一次密封体302进行合模，由此，如图9 (b)所示，在金属模具内形成金属模具空间375。通过向该金属模具空间375填充密封树脂348进行成形，在一次密封体302中，半导体芯片(IGBT328、330及二极管155、166)由密封树脂348密封。
[0076]作为密封树脂348，例如可以使用以:酚醛类、多官能类、联苯类的环氧树脂类为基础的树脂，含有:Si02、A1203、AIN、BN等陶瓷或凝胶、橡胶等，并使热膨胀系数接近导体板315、320、318、319。由此，可降低部件间的热膨胀系数差，随着使用环境时的温度上升，产生的热应力也大幅度降低，因此，可以延长功率模块的寿命。
[0077]另外，如图8所示，金属模具挤压面373上，将直流正极连接端子315D、直流负极连接端子319D、交流连接端子320D、信号连接端子327U及信号连接端子327L并列地配置成一排。通过设为这样的端子配置，可以使用上侧金属模具374A及下侧金属模具374B在各端子和半导体芯片的连接部不产生过量的应力，且无间隙地进行合模。因此，不会导致与半导体芯片的破损，或密封树脂348不会从间隙漏出，而能够进行与半导体芯片的密封。另夕卜，在密封树脂348的一表面上露出有导体板318、319的表面(散热面),且在相反侧的面上露出有导体板315、320的表面(散热面)。
[0078]如图8所示，利用密封树脂348密封后，切除拉杆372，而将直流正极连接端子3MD、319D、交流连接端子320D、信号连接端子327U、327L分别分离。而且，将一排地并列于一次密封体302的一边侧的直流正极连接端子315D、直流负极连接端子319D、交流连接端子320D、信号连接端子327U、327L的各端部按照图10那样分别向同一方向弯曲。由此，能够使在连接部370金属接合一次密封体302和辅助模体600时的作业容易化而提高生产力，并且提高金属接合的可靠性。
[0079]图11是表示辅助模体600的图，(a)是立体图，(b)是D-D剖视图。辅助模体600具备:直流正极配线315A、直流负极配线319A、交流配线320A、信号配线324U及信号配线324L。直流正极配线315A、直流负极配线319A、交流配线320A、信号配线324U及信号配线324L利用由树脂材料成形的配线绝缘部608在相互绝缘的状态下一体成型。配线绝缘部608也作为用于支承各配线的支承部件发挥作用，配线绝缘部608所使用的树脂材料中，适于使用具有绝缘性的热固化性树脂或热可塑性树脂。由此，可确保直流正极配线315A、直流负极配线319A、交流配线320A、信号配线324U及信号配线324L之间的绝缘性，而可以进行高密度配线。
[0080]在直流正极配线315A的上端形成有直流正极端子315B，在下端以直角弯曲的方式形成有直流正极连接端子315C。在直流负极配线319A的上端形成有直流负极端子319B，在下端以向直流正极连接端子315C的同方向弯曲的方式形成有直流负极连接端子319C。在交流配线320A的上端形成有交流端子320B，在下端以向直流正极连接端子315C的同方向弯曲的方式形成有交流连接端子320C。在信号配线324U、324L的上端分别形成有信号端子325U、325L。另一方面，在信号配线324U、324L的下端，以向直流正极连接端子315C的同方向弯曲的方式形成有信号连接端子326U及信号连接端子326L。
[0081]这样，构成辅助模体600侧的连接部370的直流正极连接端子315C、直流负极连接端子319C、交流连接端子320C、信号连接端子326U及信号连接端子326L按照图11 (a)所示那样并列地配置成一排。而且，辅助模体600侧的连接部370(326U、315C、319C、326L、320C)与按照图10所示那样并列地配置成一排的一次密封体302侧的连接部370 (327U、315D、319D、327L、320D)连接。连接中，可以使用例如TIG焊接等。
[0082]如果图3所示那样的功率模块构造体3000完成，则如图12 (a)所示，将功率模块构造体3000插入模块外壳304，并将辅助模体600的配线绝缘部608固定于模块外壳304的凸缘304B。在该插入时，在功率模块构造体3000的一次密封体302和模块外壳304的散热部307A、307B之间配设用于实现电绝缘的绝缘层333。对绝缘层333的详情进行后述。而且，如图12 (b)的箭头所示，散热部307A、307B对外壳内侧加压而使薄壁部304A变形，使散热部307A、307B与一次密封体302密接。然后，通过向模块外壳304内填充密封树脂351 (参照图3)进行密封，能够在连接部370和模块外壳304之间稳定地确保必要的绝缘距离。
[0083]作为密封树脂351，可以使用以例如酚醛类、多官能类、联苯类的环氧树脂类为基础的树脂。另外，相对于环氧树脂，含有Si02、Al203、AlN、BN等陶瓷或凝胶、橡胶等，热膨胀系数接近模块外壳304或导体板315、320、318、319。由此，可降低部件间的热膨胀系数差，且随着使用环境时的温度上升而产生的热应力大幅度降低，因此，可以延长功率模块的寿命O
[0084](绝缘层333的说明)
[0085]图13是说明绝缘层333的构造的图。图13是由图2的符号B表示的部分的放大图。以由一次密封体302和散热部307B夹持的方式设置绝缘层333。绝缘层333具备:喷镀绝缘性氧化物或陶瓷粉体而形成的喷镀膜333A的层、绝缘性的树脂层333B、设于喷镀膜333A和树脂层333B的层叠体的周围端部(周缘的部分)的绝缘性的树脂部333C。树脂部333C设于层叠体的侧面周围的整周(整个边缘)。喷镀膜333A形成于一次密封体302侧，在喷镀膜333A和散热部307B之间形成有树脂层333B。
[0086]在形成于喷镀膜333A的空孔3330中含浸有绝缘性的树脂。在图13所示的例子中，含浸用树脂中可使用与树脂部333C相同的树脂。另外，构成树脂层333B的树脂中，为了提高导热性能，可混入填料。设于喷镀膜333A和树脂层333B的层叠体的周围端部的树脂部333C以层叠体的周围端部不露出的方式形成于密封树脂348和散热部307B的间隙。喷镀膜333A的表面成为凹凸面，在喷镀膜333A的内部形成多个空孔3330。树脂层333B以其一部分进入喷镀膜333A的凹凸面的方式设置。
[0087]图14?17是说明绝缘层333的形成工序的图。图14是说明喷镀膜333A形成至一次密封体302的图，是表示形成喷镀膜333A之前的一次密封体302的剖视图。如上述，相对配置的一对导体板315、318和一对导体板320、319以按照与图14的纸面垂直的方向并排的方式配置。以由导体板315、318夹持的方式配置有IGBT328及二极管156，且以由导体板320、319夹持的方式配置有IGBT330及二极管166。它们由密封树脂348密封，但导体板315、318、319、320的散热面315a、318a、319a、320a (半导体芯片接合的面的相反侧的面)才密封树脂348露出。图14的剖视图是将与图3的C-C截面相同的部分进行截面的图，是导体板315、318的部分的剖视图。
[0088]〈喷镀膜333A的形成〉
[0089]为了形成图13所示那样的绝缘层333，首先，如图15 (a)所示，在一次密封体302的两面上形成喷镀膜333A。图15 (b)是由图15 (a)的符号E表示的部分的放大图。喷镀膜333A以包含散热面315a、318a、319a、320a的区域的方式形成，喷镀膜333A的缘部分形成于密封树脂348上。喷镀膜333A为绝缘体，喷镀氧化物或陶瓷粉体而制作。本实施方式中，通过等离子喷镀法形成陶瓷的喷镀膜333A，但也可以采用其它喷镀法，例如采用电弧喷镀法、高速帧喷镀法等。
[0090]喷镀引起的导体板315、318、319、320的温度上升远远比使用例如钎焊材料接合导体板和陶瓷板的情况小，熔融、热劣化、翘曲等热变形也较小。例如，在通过等离子喷镀法形成喷镀膜333A的情况下，一次密封体302的温度上升成为100?180°C程度，因此，可防止密封树脂348、金属接合材料160、IGBT328、330及二极管156、166的热劣化。金属接合材料160进行的半导体元件的接合在220?300°C程度的温度范围下进行，因此，也可以在该接合后形成喷镀膜333A。
[0091]另一方面，在按照在导体板315上形成喷镀膜333A后再接合半导体元件那样相反的顺序进行的情况下，半导体元件的接合温度成为220?300°C程度而比喷镀膜形成时的温度上升高，因此，热膨胀系数较小的喷镀膜333A和热膨胀系数较大的导体板315、318、319,320的层叠部所产生的热应力比喷镀时大。即，接合半导体元件后再形成喷镀膜333A的顺序一方降低热应力。
[0092]另外，将形成导体板315、318、319、320的喷镀膜333A的一面(散热面)通过喷沙或蚀刻等进行粗化加工，由此，能够提高导体板315、318、319、320和喷镀膜333A之间的接合强度。另外，如图15 (a)所示，一次密封体302由密封树脂348密封，因此，可以利用密封树脂348防止喷镀处理时对半导体芯片(IGBT328、330及二极管156、166)或焊线371等的物理性的、化学性的影响。因此，不需要实施用于喷镀的复杂的遮蔽，而生产力优异。
[0093]上述的喷沙或蚀刻等粗化处理具有以下那样的优点。在进行传递模时，导体板315、318、319、320的散热面的一部分有时被密封树脂348包覆，但通过进行上述喷沙的粗化，能够消除放射面上的密封树脂348。与导体板相比，密封树脂348的导热率低，因此，可从散热面消除，由此，提高散热性。
[0094]另外，为了消除密封树脂348或提高一次密封体302的平面度，有时对导体板的散热面的部分进行研削或研磨。在进行这种加工的情况下，根据加工条件不同(例如，为了缩短加工时间，而提高切削、研磨的速度的情况下)，导体板上的表面粗糙度过大，或在导体板和密封树脂348的边界上形成毛刺，有时电场集中。但是，通过在喷镀膜前处理进行喷沙或蚀刻，能够消除这些缺陷，并能够提高绝缘可靠性。
[0095]作为用于形成喷镀膜333A的粉末，优选选自:氧化铝、二氧化硅、氧化镁、氧化铍等氧化物；氮化铝、氮化硅、氮化硼等氮化物；碳化硅等碳化物的高导热的陶瓷粉体。另外，不限于这些单体组成，也可以使用单体组成或氧化物和氮化物或碳化物的复合组成或混合粉末。
[0096]但是，如图15 (b)所示，在导体板315、318、319、320及密封树脂348上形成的喷镀膜333A以成为上述陶瓷凝固而形成的扁平体3331的集合体状且将扁平体3331形成层的方式堆积。这样，当通过等离子喷镀法等将陶瓷粉末以局部或完全熔融状态与基材(导体板315、318、319、320及密封树脂348)碰撞时，陶瓷以扁平形状熔敷在基材表面，且在熔敷凝固的扁平体3331上也进一步熔敷。
[0097]由此，三维上而言，相对于扁平体3331彼此或扁平体3331和导体板315、318、319、320及密封树脂348内的陶瓷填料或树脂，在该抵接的界面上形成熔敷面而坚固地接合。因此，在一次密封体302上形成喷镀膜333A后，如上述，在连接部370通过TIG焊接等将一次密封体302和辅助模块600进行金属接合时(参照图3)，不易在喷镀膜333A上产生剥离或缺口等。另外，如果进行遮蔽，则可局部地形成喷镀膜333A，因此，也可以在将一次密封体302和辅助模体600进行金属接合后形成喷镀膜333A。另外，如上述，作为导体板315、318、319、320，可使用Cu、Al、N1、Au、Ag、Mo、Fe、Co等金属、它们的合金、复合体。
[0098]〈树脂层333B的形成〉
[0099]接着，使用图16对构成绝缘层的树脂层333B的形成进行说明。如图15所示，如果在一次密封体302的两面上形成喷镀膜333A，则在该喷镀膜333A上形成树脂层333B。图16 (b)是E部的放大图。另外，在该阶段中，在形成于喷镀膜333A上的树脂层333B的表面设有保护膜352。
[0100]树脂层333B是将形成有一次密封体302的喷镀膜333A的一面与模块外壳304的散热部307A、307B粘接而成，树脂层333B中要求充分的粘接性和较高的导热性。因此，构成树脂层333B的树脂中可使用以具有粘接性的苯酚类、丙烯酸类、聚酰亚胺类、聚酰胺酰亚胺类、环氧类、硅类、双马来酰亚胺三嗪类、氰酸酯类为基础的树脂等。特别优选使用以粘接性较高的双马来酰亚胺三嗪类、聚酰胺酰亚胺类、聚酰亚胺类、氰酸酯类、环氧类、苯酚类为基础的树脂，在粘接后不易剥尚，而提闻功率|旲块的寿命。
[0101]另外，为了将从半导体元件(IGBT328、330及二极管156、166)产生的热有效地传递到模块外壳304的散热部307A、307B，树脂层333B中要求较高的导热率。因此，向上述树脂中混入用于提高导热性的导热性良好的填料可用于树脂层333B。混入树脂层333B的填料也可以具有绝缘性，更优选为氧化铝、二氧化硅、氧化镁、氧化铍等氧化物；氮化铝、氮化硅、氮化硼等氮化物；碳化硅等碳化物等高导热的陶瓷填料。但是，由于可利用含浸树脂333A绝缘，因此，也可以使用具有银、铜、焊锡或碳等导电率的填料。
[0102]在喷镀膜333A上形成树脂层333B的情况下，首先，准备由混入填料的上述树脂构成的树脂片材3332 (参照图16 (a))。树脂片材3332以容易处理的方式在正面和背面的两面上设有保护膜352。对于保护膜352，使用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二酯、Teflon (特氟龙、注册商标)等，在后述的暂时压接后可容易地剥离的物质即可。
[0103]如图16 (C)所示，剥离树脂片材3332的单面的保护膜352，并按照箭头所示那样将树脂片材3332暂时压接在喷镀膜333A上，由此，在喷镀膜333A上形成树脂层333B。暂时压接的树脂层333B在后述的工序中将一次密封体302收纳于模块外壳304后，为了粘接树脂层333B和散热部307A、307B，而进行最终的压接作业。因此，在图16所示的工序中的暂时压接中，以树脂成分成为半固化以下的状态(例如，树脂成分的固化度约为80%以下的状态)的方式设定压接时的温度条件及加压条件。
[0104]通过该暂时压接，树脂片材3332的一部分进入喷镀膜333A的表面凹凸部或表面附近的空孔内。另外，混入树脂片材3332的填料的粒径分布设定成与树脂一起进入喷镀膜333A的凹凸部的程度。其结果，形成图16 (b)所示那样的树脂层333B。这样，通过树脂层333B的一部分进入喷镀膜333A的凹凸部，能够实现提高粘固效果的粘接强度和提高散热性。
[0105]关于树脂层333B的形成范围，当在比导体板315、318的散热面315a、318a(图14)的面积更大的范围内进行时，最能提高散热性。但是，密封树脂348的导热率比导体板315、318、319、320小很多，因此，导热率高的树脂层333B的形成范围如图16 (a)所示在比导体板略大的范围内是充分的。另外，考虑到树脂向后述的喷镀膜333A的空孔3330的含浸作业，在本实施方式中，树脂层333B的形成范围需要比喷镀膜333A的面积小。图16 (b)中，由Y表示的空白范围表示含浸作业区域。
[0106]另外，在图16 (C)所示的例子中，在喷镀膜333A上压接树脂片材3332而形成树脂层333B，但也可以向喷镀膜333A的表面涂布混入有填料的树脂而形成树脂层333B。在该情况下，设置掩模并只在所定区域进行涂布。即，在用于含浸树脂的喷镀膜333A的外周区域设置掩模。
[0107]〈树脂的含浸〉
[0108]如图16所示，如果在喷镀膜333A上形成树脂层333B，则使树脂含浸于喷镀膜333A的空孔3330中。但是，喷镀膜333A可以填充到以陶瓷填充率计最大95%程度。但是，如图13所示，由于形成三维的贯通孔(空孔3330)，因此，含浸树脂前的喷镀膜333A的绝缘特性或导热率由于空孔3330的影响而降低。另外，在喷镀膜333A内形成三维的贯通孔，因此，在该状态下，具有随着温度升降而热应力的裂纹敏感性较高的问题。
[0109]因此，为了可提高绝缘、散热及热循环耐性，在喷镀膜333A内的空孔3330中含浸树脂。在此，含浸用的树脂中，设为与用于树脂层333B的树脂相同的一方的固化时的亲和性高，且能够提高粘接性，故优选。另外，在进行含浸时，为了提高喷镀膜333A的空孔3330和含浸于空孔3330的树脂的密接性，优选对空孔3330实施蚀刻处理或耦合处理。
[0110]另外，功率模块由要求的功能所必要的部件构成，因此，如图13所示，形成将各种热膨胀系数的部件按照金属的导体板315、含浸有树脂的陶瓷喷镀膜333A、树脂层333B及金属的散热部307B的顺序层叠的构造。这样，当接合或粘接各种热膨胀系数的部件时，应力集中于层叠体端部并从端部剥离产生并进展。例如，在导体板315中使用Cu的情况下，其热膨胀系数α成为17程度，在模块外壳304中使用Al的情况下，散热部307Β的热膨胀系数α成为23程度。由于该热膨胀系数的不同，当整体温度上升时，易于在层叠体上产生剥离或裂纹等。
[0111]本实施方式中，为了缓和这种端部的应力集中，如图13所示，在含有填料的树脂层333Β和喷镀膜333Α的层叠体的端部周围形成树脂部333C。在图13所示的例子中，树脂部333C覆盖树脂层333Β及喷镀膜333Α的端部，并且按照它们的外周方向延伸。本实施方式中，树脂部333C使用与含浸用树脂相同的树脂，当然，与含有填料的树脂层333B相比，含浸有树脂的喷镀膜333A的弹性模量小，或粘接强度高。因此，通过设置树脂部333C，可以缓和端部的应力或抑制应力集中的端部的剥离产生或进展。另外，该周围的树脂部333C配置于密封树脂348和散热部307B之间，因此，即使降低绝缘层333的局部的导热率，对功率模块的散热性也几乎没有影响。
[0112]在向喷镀膜333A含浸树脂的情况下，从图16所示的含浸作业区域Y起，在喷镀膜333A中含浸树脂(与树脂部333C相同的树脂)。图17是表示含浸作业后的一次密封体302的图。若对含浸作业区域Y进行树脂的含浸，则根据毛细管现象，在树脂层333B和导体板315之间的喷镀膜333A的空孔3330中也含浸树脂。而且，在该含浸作业时，使用用于含浸的树脂形成上述的树脂部333C。
[0113]如图17所示，通过在空孔3330中含浸树脂，提高喷镀膜333A的绝缘、散热及热循环耐性。另外，在喷镀膜333A的粘接有树脂层333B的部位，树脂层333B和喷镀膜333A的表面凹凸部之间密接，含浸用树脂不能进入。因此，通过树脂的含浸，喷镀膜333A和树脂层333B之间的导热性不会受到影响。
[0114]另外，通过设为减压状态进行含浸作业，能够防止空孔3330内的残留气体卷入含浸用树脂内而产生空洞，或产生未填充区域。另外，通过使用点胶机等从含浸作业区域Y的I个部位或I边注入，注入的含浸用树脂流过树脂层333B和导体板315之间，并从另一边溢出。此时，空孔3330内的残留气体被树脂推动而从另一边排出。其结果，可防止残留气体卷入引起的空洞的产生。该溢出的含浸用树脂形成上述的应力缓和用的树脂部333C。SP，在树脂含浸时也形成层叠体端部的树脂部333C。另外，通过含浸用树脂从另一边溢出，能够容易地确认含浸用树脂填充于树脂层333B和导体板315之间的空孔3330中。另外，注入也可以在常压下进行，在注入后设为减压状态而放出树脂中的气体。
[0115]含浸用树脂优选粘度较低的树脂，因此，本实施方式中，为了降低粘度，而不混入填料。如果陶瓷的喷镀膜333A利用树脂含浸空孔3330，则可得到充分的导热性，因此，含浸用树脂中也可以不混入填料。但是，为了调节供给时的粘度，只要是可含浸的粘度范围，就可以混入填料。另外，以弹性模量较小的方式或比树脂层333B更能提高粘接力的方式，含浸用树脂的填料含有率设为比树脂层333B的填料含有率小的范围。另外，为了降低含浸用树脂的粘度，也可以增加溶剂成分。含浸用树脂也可以与用于树脂层333B的树脂相同，也可以是不同的树脂。
[0116]另外，在含浸工艺或其之后的溶剂消除时进行加热时，与半固化状态相比，设为树脂层333B未进行固化进行程度的温度或时间。另外，如图17所示，若在暂时附着的树脂层333B设置保护膜352，则可防止在树脂层333B的表面(与散热部307B相对的面)上附着降低导热率的树脂(填充用树脂)，因此，可实现生产力的提高。
[0117]〈向模块外壳304封入一次密封体302〉
[0118]如图17所示，如果在喷镀膜333A中含浸树脂，则将该一次密封体302封入模块外壳304内。首先，剥离贴附于一次密封体302的树脂层333B表面的保护膜352 (参照图16
(b))，如图12 (a)所示，将一次密封体302插入模块外壳304内。而且，在所定温度条件及加压条件下按照图12 (b)的箭头方向对散热部307A、307B进行加压，使散热部307A、307B粘接于树脂层333B。然后，在模块外壳304内填充密封密封树脂351。[0119]这样，通过在喷镀膜333A和散热部307B之间设置树脂层333B，使与一次密封体302的散热部307B接触的面(粘接面)平坦化，而能够防止一次密封体302和散热部307B之间的空洞产生。
[0120]另外，设于喷镀膜333A和散热部307B之间的树脂层333B的厚度越薄，热电阻越少，越提高绝缘层333的散热性。但是，若暂时附着的树脂层333B的厚度过薄，则不能吸收散热部307B内面的表面粗糙度。因此，暂时附着在喷镀膜333A上的树脂层333B的最小厚度优选比可吸收散热部307B内面的最大表面粗糙度Rmax的范围大。该厚度调节通过调节树脂片材3332的厚度可容易进行。暂时附着的状态下的树脂层333B的最大厚度可在例如10?50 μ m的范围内调节，优选成为10?30 μ m的范围。
[0121]混入粘接用树脂层333B的填料的体积率设为5?80%的范围。但是，体积率越大，导热率越高，越提高散热性，但粘接强度劣化，因此，优选为30?60%的范围。另外，通过对成为粘接面的散热部307B侧实施喷沙或凹痕等物理性的粗化处理、蚀刻、阳极氧化、化成处理等化学性的粗化处理，或通过镀覆、溅射或耦合处理设置粘接性比树脂高的层，可相对地提高粘接强度。因此，可以进一步增加混入树脂层333B的填料的体积率。
[0122]-第二实施方式_
[0123]图18?21是表示第二实施方式的图。图18是功率模块的剖视图。另外，对一次密封体302的辅助模体600省略图不。在第一实施方式中一体形成模块外壳304,但在第二实施方式中，模块外壳304由外壳框体和一对外壳侧面部构成。外壳框体由壁厚的凸缘304B和框部304D构成。一对外壳侧面部304C的一方(图示左侧)由形成有散热片305的散热部307A和包围其周围的薄壁部304A构成。另一方的外壳侧面部304C由形成有散热片305的散热部307B和包围其周围的薄壁部304A构成。通过将薄壁部304A与外壳框体金属连接，而形成模块外壳304。
[0124]在本实施方式中，在散热部307A、307B侧形成有喷镀膜333A，在导体板315、318侧形成有树脂层333B。喷镀膜333A中含浸有树脂。另外，在由含浸有树脂的喷镀膜333A和树脂层333B构成的层叠体的周围端部以覆盖端部的方式设有树脂部333C。
[0125]图19?21是说明功率模块的组装工序的图。在图19 (a)所示的工序中，准备与外壳框体进行金属接合之前的外壳侧面部304C，且在其散热部307B的外壳内周面侧形成喷镀膜333A。喷镀膜333A的形成方法与第一实施方式的情况相同。如上述，喷镀时的被喷镀体的温度上升为100?200°C程度，因此，如图19 (a)所示，能够以在散热部307B形成散热片305或薄壁部304A的状态进行喷镀处理。另外，实施遮蔽处理以不在薄壁部304A形成喷镀膜333A。
[0126]在散热部307A、307B形成有散热片305和薄壁部304A的外壳侧面部304C可通过铸造或锻造或机械加工制作。对于材质而言，可使用:Cu、Cu合金、Cu-C, Cu-CuO等复合材料或Al、Al合金、AlSiC、Al-C等复合材料等。
[0127]接着，与第一实施方式的情况一样，将树脂片材3332暂时附着(暂时紧固)于喷镀膜333A上，形成树脂层333B (图19 (b))。然后，在喷镀膜333A中含浸树脂，并且利用该含浸用树脂，在喷镀膜333A和树脂层333B的层叠体的周围端部形成树脂部333C (图19
(c))。关于形成散热部307A的外壳侧面部304C和形成散热部307B的外壳侧面部304C的双方，进行到图19 (c)的工序。[0128]另外，作为树脂层333B的形成方法，除了采用上述的树脂片材3332的方法之外，也可以采用将混入液状填料的树脂进行涂布、喷雾、浸泡的方法。树脂层333B形成于比喷镀膜333A的范围更窄的范围中，因此，对喷镀膜范围的缘部分实施遮蔽而形成树脂层333B。从通过遮蔽而未形成树脂层333B的区域起，对喷镀膜333A含浸树脂。另外，与使用树脂片材3332的情况一样，通过在树脂层333B的表面设置保护膜352，含浸作业变得容易。
[0129]然后，如图20所示，将含浸有树脂的喷镀膜333A、树脂层333B和分别形成有树脂部333C的一对外壳侧面部304C与由凸缘304B和框部304D构成的外壳框体进行金属接合，而形成模块外壳304。金属接合可采用将远离树脂部333C的薄壁部304A的缘部分进行激光焊接、摩擦搅拌接合等热影响区域较小的方法进行。通过选择热影响部较小的方法，可维持树脂层333B、含浸于喷镀膜的树脂或树脂部333C的固化进行程度。
[0130]接着，以在模块外壳304内插入一次密封体302的方式进行固定。而且，将散热部307A、307B向外壳内侧方向加压并加热，而将散热部307A、307B的内周面粘接于树脂层333B。然后，通过向模块外壳304内填充密封树脂351，完成图18所示的功率模块。
[0131]另外，在图19、20所示的例子中，将作为壁厚部的散热部307A、307B以比薄壁部304A更向外壳外侧突出的方式形成，但如图21所示，也可以将散热部307A、307B以比薄壁部304A更向外壳内侧突出的方式构成。另外，也可以将喷镀膜333A设为与作为壁厚部的散热部307A、307B相同的面积。
[0132]这样，在第二实施方式中，设为分别将形成的外壳框体与外壳侧面部304C进行金属接合而形成一体的模块外壳304的结构，因此，可以在散热部307A、307B的内周面侧容易地形成喷镀膜333A。
[0133]在导体板315、318中使用Cu或Cu合金，且在模块外壳304中使用AlSiC或AlC等复合材料的情况下，导体板315、318 —方的热膨胀系数比模块外壳的热膨胀系数大。在这种情况下，通过设为构成绝缘层333的部件的热膨胀系数从导体板315侧到散热部307B进行减少那样的结构，可以减小由于使用中的温度变化而在层叠体端部产生的热应力。因此，通过在散热部307B形成热膨胀系数更小的喷镀膜333A并含浸树脂，使合并有含浸树脂和喷镀膜333A的整体的热膨胀系数接近散热部307B的热膨胀系数。另一方面，关于树脂层333B，选择热膨胀系数较大的树脂，并且调节填料的混入量，使树脂层333B的热膨胀系数接近导体板315的热膨胀系数。
[0134]另外，通过将绝缘层333设为含浸有树脂的喷镀膜333A和混入有填料的树脂层333B的层叠体，提高导体板315和散热部307之间的导热性能，关于这一点与第一实施方式相同。另外，通过设置树脂部333C，可缓和层叠体端部的热应力增加，关于这一点也与第一实施方式相同。
[0135]-第三实施方式_
[0136]图22是说明第三实施方式的图。如上述第二方式，通过在由喷镀膜333A和树脂层333B构成的层叠体的周围端部设置弹性模量更低或粘接力更大的树脂部333C，以防止应力集中于端部且剥离从端部产生、进展。在第三实施方式中，通过增多构成该树脂部333C的树脂的量，进一步提高应力集中的缓和效果。
[0137]在图22所示的例子中，含浸用的树脂(与树脂部333C相同的树脂)的溢出量变多，而形成整流带(从间隙溢出的部分)333F。在第一实施方式中说明的层叠体的形成方法中，增多含浸于喷镀膜333A时的树脂量，以向层叠体的周围方向更多地溢出。以下，对使树脂向层叠体的周围方向更多地溢出的其它方法进行说明。在以下说明的层叠体形成方法中，利用粘接树脂层333B和散热部或导体板时的加压，并利用溢出的树脂形成整流带333F。
[0138]图23是说明第一形成方法的图。图23 (a)是表不将散热部307B向一次密封体302方向加压而与树脂层333B粘接之前的状态的图。在散热部307B上形成有喷镀膜333A，且在该喷镀膜333A内含浸有树脂333D。但是，这里通过增加用于含浸的树脂333D的量，在喷镀膜333A的上面侧及侧面侧也设有树脂333D。
[0139]在图23 (a)所示的阶段，树脂333D设为未固化的状态。在此，可使用与用于树脂层333B的树脂片材3332和树脂333D不同的树脂。而且，将树脂片材3332设为以热可塑性树脂为主成分的树脂，并制成具有加热固化的部位的组合物。树脂333D中选定从室温到150°C的温度域中的粘度比树脂333B低的含浸性优异的热固化性树脂。为了设为图23(a)的状态，也可以采用将树脂片材3332以半固化状态安装于一次密封体302上，然后将树脂333D进行涂布、喷雾、浸泡，由此，向喷镀膜333A涂布树脂333D的方法，也可以搭载以半固化状态安装树脂片材3332的一次密封体302，该树脂片材3332在喷镀膜333A上涂布含浸有树脂333D。
[0140]在图23(b)所示的工序中，向一次密封体302方向对散热部307B进行加压。其结果，喷镀膜333A和树脂层333B之间的树脂333D向喷镀膜333A和树脂层333B的侧方(图示左右方向)挤出，并如图23 (b)所示，集中于由喷镀膜333A和树脂层333B构成的层叠体的周方向端部。而且，在该状态下使树脂333D和树脂层333B固化(硬化)。为了向周方向端部排出树脂333D，需要在加压的温度下，且在树脂片材3332的粘度比树脂层333D的粘度充分大的状态(例如，50倍以上)下进行加压，且将树脂片材3332设为以热可塑性树脂为主成分的树脂，并制成具有加热固化的部位的组合物。对于树脂333D而言，通过选定从室温到150°C的温度域中的粘度比树脂333B的粘度低的含浸性优异的热固化性树脂，使得能够通过加压排出的加热温度较广地存在。因此，可得到提高生产稳定性的效果。通过排出树脂333D，可在喷镀膜333A的凹部配置混入树脂333B的填料，其结果，能够提高绝缘层333的散热性。在图在22所示的例子中，虽然在树脂层333B中混入填料，且在树脂333D中未混入填料，但只要是不增加用于排出的粘度的范围，就可以在树脂333D中混入填料。在压接温度下的树脂层333B的弹性模量明显大的情况下，通过向树脂333D中加入填料，能够在喷镀膜333A的凹部配置填料。另外，在树脂片材3332中使用玻化温度(玻璃化转变温度)较高的树脂，且树脂333D中使用玻化温度比树脂片材3332低的树脂的情况下，也可以使用热可塑性树脂彼此或热固化性树脂彼此进行制作。在该情况下，将树脂333D以比树脂片材3332的玻化温度更低的温度加压而排出到外部。
[0141]图24是说明层叠体的其它形成方法的图。首先，如图24 (a)所示，在散热部307B上形成喷镀膜333A，在喷镀膜333A上配置树脂片材3332。该树脂片材3332的量比形成的树脂层333B的量更多地设定。接着，如图24 (b)所示，向一次密封体302方向对散热部307B进行加压，且向一次密封体302压接树脂片材3332而形成树脂层333B。在该压接时，将树脂片材3332加压到树脂层333B的厚度，因此，树脂片材3332的树脂成分含浸于喷镀膜333A的空孔3330中，并且在喷镀膜333A的周围溢出。其结果，在层叠体周围溢出的树脂成分形成树脂部333C及整流带333F。[0142]例如，树脂片材3332的填料的混入量设为20vol %。而且，填料的大小比喷镀膜333A的表面凹部的大小更小、比喷镀膜333A内的空孔3330更大地设定。当树脂片材3332的树脂成分含浸于喷镀膜333A内的空孔3330，并且以向周方向端部流出树脂的方式加压，且树脂层333B的树脂成分减半时，树脂层333B的填料混入率增加到约40Vol%程度。另夕卜，若考虑树脂片材3332的一部分向周方向流出的情况，则在树脂部333C或整流带333F中也混入填料。另外，也可以不涂布、浸泡树脂片材，而涂布、浸泡混入有填料的树脂进行制作。
[0143]图25、26是表示变形例的图。图25所示的变形例中，在密封树脂348的外周部的一部分或整周(整个边缘)形成凹部348a或台阶348b。按照周方向溢出的树脂333D进入凹部348a或台阶348b，使整流带333F的树脂量变得更大。其结果，能够提高层叠体端部的应力缓和。进而，不仅增加应力缓和相关的树脂的量，而且由于进入凹部348a或台阶348b产生的粘固效果，使粘接力变大。
[0144]图26表示在模块外壳侧(散热部307A、307B)形成凹部304e或台阶304f的情况。另外，也可以代替凹部304e或台阶304f，而将散热部307A、307B的角部倒角形成锥形状。如图25、26所示，在模块外壳304的插入口 306侧的密封树脂348或散热部307A、307B设置台阶的情况下，喷镀膜333A端部的间隙增加。因此，在将喷镀膜333A与一次密封体302或散热部307A、307B粘接的状态下，容易从增加的间隙部分进行树脂的含浸。
[0145]-第四实施方式_
[0146]在上述实施方式中，对向CAN型模块外壳304内插入一次密封体302而进行树脂密封的功率模块进行了说明，但在第四实施方式中，说明也可应用层叠体及树脂部333C等构造的其它构造的功率模块。
[0147]使用图27、28说明用于逆变器部140的树脂密封型的单面冷却功率模块300的结构。图27表示实现图4电路的半导体芯片和导体板的配置。在该配置中，导体板318、320成为同电位且可由一个导体板形成(以下，称为导体板318)。IGBT328、330和二极管156、166的表面主电极由多个金属引线或金属带连接，进而与导体板318、319连接。引线或带的材质为Al、Al合金、Cu、Cu合金单体及复合材料。IGBT328和二极管156的背面电极利用金属接合材料160与导体板315进行金属接合。导体板315、318和散热部307经由绝缘层333接合。IGBT330和二极管166的背面电极利用金属接合材料160与导体板318进行金属接合。导体板315、318、319和散热部307经由绝缘层333接合。
[0148]图28 (a)是由图27的虚线表示的部分的剖视图。由半导体芯片发热的热，通过导体板315、绝缘层333、散热部307而能够有效地向外部散热。在此，表示了在散热部307侧设置喷镀膜333A，且在树脂层333B接合导体板315、318、319侧的例子，但也可以在导体板315、318、319侧设置喷镀膜333A，且在散热部307设置树脂层333B。
[0149]将高导热的填料进行分散的树脂层333B设为比与绝缘层333抵接的导体板315、318、319的底面积大且比喷镀膜333A的面积小的面积，并暂时附着于散热部307。然后，利用未暂时附着树脂层333B的喷镀膜333A的空白部含浸树脂。另外，进行树脂的含浸，以在层叠体的周方向端部形成树脂部333C。在含浸后，如图28 (b)所示，进行压接而一体化。
[0150]在向功率半导体元件背面的导体板接合和使用引线或带向表面电极接合后，利用密封树脂348进行密封，由此，能够防止导体板和散热部粘接时的加压力引起的机械损伤。另外，在该例子中，在散热部307侧形成喷镀膜333A，但在导体板315、318、319侧形成喷镀膜333A的情况下，能够防止喷镀工序中的机械损伤。
[0151 ] 这样，在单面冷却功率模块300中，通过将配置于导体板和散热部307之间的绝缘层333的结构设为含浸有树脂的喷镀膜333A和混入有填料的树脂层333B的层叠体，也能够实现提高从功率半导体向散热部307的散热性能。另外，由于在层叠体的周方向端部设置树脂部333C，因此，能够缓和层叠体端部的应力。
[0152]图29是表示由一对散热部307D夹持一次密封体302的结构的功率模块300的图。在散热部307D内形成制冷剂流路3070，且在该制冷剂流路3070中流过制冷剂。在散热部307D的单面形成含浸有树脂的喷镀膜333A，且以与该喷镀膜333A层叠的方式形成树脂层333B。在层叠体的周方向端部设有树脂部333C。另外，也可以在一次密封体302侧形成喷镀膜333A。
[0153]-第五实施方式_
[0154]图30是说明第五实施方式的图，是表示含浸有树脂的喷镀膜333A和树脂层333B的层叠体的周方向端部的放大图。在此，如上述的第三方式，通过在由喷镀膜333A及树脂层333B构成的层叠体的周围端部设置弹性模量更低或粘接力更大的树脂部333C，以防止应力集中于端部且剥离从端部产生、进展。在第五实施方式中，通过增多构成该树脂部333C的树脂的量，进一步提高应力集中的缓和效果。以下，对可以如此的散热部307B或形成于一次密封体302的喷镀膜333A的厚度进行说明。
[0155]图30所示的例子中，表示在散热部307侧形成喷镀膜333A的情况。树脂层333B的区域比散热部307的散热面区域更小地设定，且喷镀膜333A的区域比树脂层333B的区域更大地设定。因此，在喷镀膜333A的缘部分具有未形成树脂层333B的区域3337。区域3337可以在比导体板315正下方的喷镀膜A的厚度薄，应力变大的外周部中增大树脂333B或树脂333C的厚度(图30表示树脂333C的厚度变大的例子)。
[0156]另外，决定功率模块的绝缘层333的散热性的因素为，树脂层333B的导热率或厚度、树脂含浸的喷镀膜333A的导热率或厚度。特别是减薄导热率低的树脂层333B的厚度的一方可提高散热性。树脂层333B的厚度由形成有喷镀膜333A的散热部307B、一次密封体302的翘曲或倾斜度决定。这些值中，层叠体的外周部的值最大。
[0157]因此，考虑散热部307B的一端(图示右侧)以向图示上侧弄弯的方式倾斜的情况。在喷镀膜333A的厚度到端部为一定的情况下，若不使喷镀膜333A从树脂部333C或树脂层333B露出，则树脂层333B的厚度与周边和中央不同。另一方面，如图30，通过使区域3337的喷镀膜333A的厚度比与树脂层333B相对的区域的喷镀膜333A的厚度薄，能够减少整体厚度的不均。如图30，减薄喷镀膜333A的外周部的结构通过控制喷镀枪的扫描范围或调节扫描速度或设置掩模，能够容易地进行制作。
[0158]或者，如图47所示，通过在区域3337 (参照图30)的正下方的散热部307B设置台阶，而降低散热部307B的表面高度，即使在形成相同厚度的喷镀膜333A的情况下，也可以增加树脂层333C的厚度。台阶的深度h比形成的喷镀膜的膜厚小。另外，台阶的角度Θ中，设为比45°小的角度的一方确保喷镀膜333A和基材(在该情况下，散热部307B)的粘接力，从这一点来看，优选。图48表示在一次密封体302侧形成喷镀膜333A时的台阶结构。
[0159]-第六实施方式-[0160]图49是说明第六实施方式的图，是表示含浸有树脂的喷镀膜333A和树脂层333B的层叠体的周方向端部的放大图。在此，说明相对于用于提高功率模块的绝缘层333的生产力的散热部307B或形成于一次密封体302的应力缓和层333C的溢出防止用的凸部307D。在供给树脂量过大的情况下，含浸或粘接时溢出的树脂成分可能附着于周围。因此，有时设置防止附着的掩模，但如图49所示，通过在333C的外周部设置框形状的凸部307D，可省略掩模，并提高生产力。另外，凸部307D也可以与散热部307B —体形成，也可以分开地形成。另外，在将喷镀膜333A形成于一次密封体302侧的情况下，凸部307D形成于一次密封体302侧。
[0161]使用图31和图32对用于本发明的绝缘层333的绝缘性能进行说明。图31的横轴是在散热部307A、307B形成喷镀膜333A时的膜厚，纵轴是将100 μ m厚的喷镀膜单体的绝缘击穿电压设为I时的标准化绝缘击穿电压。图32的横轴是在散热部307A、307B形成喷镀膜333A时的膜厚，纵轴是将ΙΟΟμπι厚的喷镀膜单体的电晕放电开始电压设为I时的标准化部分放电开始电压。部分放电开始电压使用部分放电测定系统进行测定。即，在含浸有形成于Al板的喷镀膜单体或树脂的喷镀膜上设置Al电极，使施加的交流电压以OV?lOOV/s的速度上升，并测定部分放电开始的电压。在此，部分电压开始的阈值设为2pc。
[0162]如图31、32所示，喷镀膜单体中，由于膜中具有空孔，因此，绝缘性能差，但通过含浸树脂，绝缘击穿电压和电晕放电开始电压提高。特别是电晕放电开始电压显著提高。这样，由含浸有树脂的喷镀膜333A和混入有填料的树脂层333B的层叠体构成的绝缘层333的绝缘性能比喷镀膜单体的绝缘性能优异。因此，在将该层叠体应用于功率模块时，可减薄绝缘所需要的厚度。通过可减薄绝缘层333的厚度，能够降低绝缘层333的热电阻，而提高功率模块的散热性。
[0163](比较例I)
[0164]图33是绝缘层的结构相关的比较例。在此，在使用氧化铝对厚度2mm的150mm角的Al板进行喷沙处理后，将粒径10?30μπι的氧化铝粒子以输出40kW进行等离子喷镀，而形成喷镀膜。此时，为了抑制在Al板形成形成的喷镀膜的气孔率，且防止冷却时的喷镀膜的裂纹，喷镀的Al板以180°C进行预热。
[0165]进行比较的绝缘层的构成为未含浸树脂的氧化铝喷镀膜单体(比较例A)和在空孔内含浸有环氧树脂的氧化铝喷镀膜(比较例B)。制作的喷镀膜的气孔率为10%且厚度为Imm0相对于比较例A及比较例B，可蚀刻消除Al板而制成氧化铝喷镀膜单体。对该氧化铝喷镀膜单体分别进行密度计的密度测定、激光闪光法的热扩散率的测定、示差扫描热量测定的比热容量的测定，并算出氧化铝喷镀膜单体的导热率。
[0166]与比较例A、B不同，如下制作比较例C。将使用氧化铝进行喷沙处理的厚度2mm的150mm角的Al板以180°C预热,使用粒径10?30 μ m的氧化招粒子进行等离子喷镀,形成100 μ m的喷镀膜。接着，向氧化铝喷镀膜含浸环氧树脂，并向厚度2mm、IOOmm角的Al粘接
该喷镀膜。
[0167]另一方面，比较例D中，使用混合有氧化铝填料的环氧树脂层进行向厚度2mm、IOOmm角的Al的粘接的点与比较例C不同，其它结构与比较例C相同。在此，比较例D中，为了不使填料进入氧化铝喷镀膜的凹部，将填料粒径比喷镀膜的凹凸更大地制作。
[0168]另外，比较例C、D任意情况中，均以粘接树脂的厚度成为25 μ m的方式插入垫片进行粘接。在粘接后，通过超声波探伤选定树脂粘接层中没有空洞或未接合部的IOmm角的区域，并切出该区域，测定热电阻。另外，实际的Al板、绝缘层内的喷镀膜、粘接树脂层的厚度通过在测定后将按照绝缘层的垂直方向切出的截面利用扫描电子显微镜观察并测量长度进行确认。由此，利用接合体整体的热电阻值算出绝缘层本身的导热率。图33的纵轴是将未含浸树脂的喷镀膜单体的导热率(W/m.Κ)标准化为I的导热率，喷镀膜的气孔率为10%。
[0169]参照图34对本实施方式的绝缘层333的散热特性进行说明。与上述比较例的情况一样，使用氧化招对厚度2mm的150mm角的Al板进行喷沙处理后,将粒径10?30 μ m的氧化铝粒子进行等离子喷镀，形成IOOym的喷镀膜。然后，将混入有40vol%的氧化铝填料的30μπι厚的环氧树脂片材以110°C、WS2MPa、l分钟进行暂时附着。然后，在减压下使环氧树脂含浸于氧化铝喷镀膜中。接着，插入垫片并粘接厚度2mm、IOOmm角的Al板。另夕卜，将填料的粒径设为I?5μπι，以在喷镀膜的凹部也可以配置填料。另外，在粘接时进行加压，使树脂层厚成为25 μ m。在粘接后，通过超声波探伤选定树脂粘接层中没有空洞或未接合部的IOmm角的区域，并切出该区域，测定热电阻。另外，实际的Al板、绝缘层内的喷镀膜、粘接树脂层的厚度通过在测定后将按照绝缘层的垂直方向切出的截面利用扫描电子显微镜观察并测量长度进行确认。由此，利用接合体整体的热电阻值算出绝缘层本身的导热率。
[0170]如图34所示，当比较比较例A、B时可知，通过在喷镀膜单体中含浸树脂，可提高5倍以上导热率。这是由于，与存在于喷镀膜孔内的空气相比，含浸的环氧树脂一方的导热率大。但是，如比较例C所示可知，当将没有填料的树脂层复合成层状时，绝缘层的导热率大幅度降低。另外，如比较例D所示可知，当在喷镀膜凹部中也未配置填料时，即使将树脂浓缩层形成岛状，导热率也降低。这样，在接合进行了树脂含浸的喷镀膜时，减少粘接的树脂区域尤其重要。
[0171]与之相对可知，在喷镀膜凹部配置填料的情况下，能够减少树脂区域且发现提高比较例C、D的导热率。另外，为了易于比较，将树脂层333B的厚度设为25 μ m，但通过不插入垫片进行接合，可以减薄到接近混入的最大填料径。另外，作为喷镀膜的组合，如果在喷镀原料粉末中混合导热率比氧化铝高的氮化铝等，则能够进一步提高树脂含浸后的喷镀膜的导热率。同样，关于混合于树脂粘接层的填料，如果使用导热率比氧化铝高的陶瓷，则也可以提高绝缘层333的导热率。
[0172]以上的说明始终为一例，本发明不限定于上述任何实施方式的结构。例如，也可以使用高导热的油脂代替树脂层333B，也可以使用没有粘接性的弹性片材。也可以含浸玻璃代替在喷镀膜333A中含浸树脂。另外，以上说明中使用的弹性模量是指固化后的杨氏弹性模量，是在动态的粘弹性试验中以频率10Hz、升温速度为3°C /min测定的储能模量。粘接力是以JISK6850测定的值。树脂的固化度中，在示差扫描热量测定(Differential ScanningCalorimetry)中，以加热未反应的树脂时检测的热量面积为基准，并以面积比进行规定。另夕卜，测定的加热速度设为10°C /min。树脂的粘度设为，使用平行板型粘度计并以剪切速度IOs-1进行测定的值。树脂的玻化温度设为，在动态的粘弹性试验中以频率10Hz、升温速度为3°C/min进行测定时的tan δ的峰值温度。在此，tan δ为损耗因素(损耗角正切)(=损耗弹性率(损耗模量)/ (储能弹性率(储能模量)))。
[0173]上述的功率模块可以应用于如下装置，例如，混合动力汽车或电动汽车所搭载的电力转换装置、电车或船舶、飞机等电力转换装置，还可应用于作为驱动工厂设备的电动机的控制装置使用的产业用电力转换装置或驱动家庭的太阳光发电系统或家庭电气制品的电动机的控制装置中所使用的家庭用电力转换装置。以下，使用图35?46并以应用于混合动力汽车的电力转换装置的情况为例进行说明。
[0174]图35是表示混合动力汽车的控制块的图。图35中，混合动力电动汽车(以下，记述为“HEV”)110为I个电动车辆，具备两个车辆驱动用系统。一个是以作为内燃机的发动机120为动力源的发动机系统。发动机系统主要作为HEV的驱动源使用。另一个是以电动发电机192、194为动力源的车载电机系统。车载电机系统主要作为HEV的驱动源及HEV的电力产生源使用。电动发电机192、194为例如同步电机或感应电机，根据运转方法不同，也可以作为电动机动作，也可以作为发电机动作，因此，在此记述为电动发电机。
[0175]在车体前部可旋转地轴支前轮车轴114，在前轮车轴114的两端设有I对前轮112。在车体后部可旋转地轴支后轮车轴，且在后轮车轴的两端设有I对后轮(未图示)。本实施方式的HEV中，采用所谓的前轮驱动方式，但也可以采用反之即后轮驱动方式。在前轮车轴114的中央部设有前轮侧差速齿轮(以下，记述为“前轮侧DEF”)116。在前轮侧DEF116的输入侧机械性地连接变速箱118的输出轴。在变速箱118的输入侧机械性地连接电动发电机192的输出侧。在电动发电机192的输入侧，经由动力分配机构122机械性地连接发动机120的输出侧及电动发电机194的输出侧。
[0176]逆变器部140、142经由直流连接器138与电池136电连接。电池136和逆变器部140、142相互可以授受电力。本实施方式中，具备:第一电动发电单元，其由电动发电机192及逆变器部140构成；第二电动发电单元，其由电动发电机194及逆变器部142构成，可根据运转状态分别使用它们。另外，本实施方式中，通过利用电池136的电力以第一电动发电单元为电动单元进行动作，可以只利用电动发电机192的动力进行车辆的驱动。另外，本实施方式中，通过以第一电动发电单元或第二电动发电单元为发电单元并利用发动机120的动力或来自车轮的动力进行动作发电，可进行电池136的充电。
[0177]电池136也作为用于进一步驱动辅机用的电动机195的电源使用。作为辅机，例如，为驱动空调的压缩机的电动机或驱动控制用的液压泵的电动机。从电池136向逆变器部43供给直流电力，利用逆变器部43转换成交流电力并供给到电动机195。逆变器部43具有与逆变器部140或142相同的功能，对供给到电动机195的交流的相位或频率、电力进行控制。由于电动机195的容量比电动发电机192或194的容量小，因此，逆变器部43的最大转换电力比逆变器部140或142小，但逆变器部43的电路结构基本上与逆变器部140或142的电路结构相同。另外，电力转换装置200具备用于使供给到逆变器部140、逆变器部142、逆变器部43的直流电流平滑化的电容器模块500。
[0178]使用图36对逆变器部140或逆变器部142或逆变器部43的电路结构进行说明。另外，在图36中，作为代表例，进行逆变器部140的说明。
[0179]逆变器电路144将由作为上臂进行动作的IGBT328及二极管156和作为下臂进行动作的IGBT330及二极管166构成的上下臂串联电路150与电动发电机192的电枢绕组的各相绕组对应地设有3相(U相，V相，W相)。各自的上下臂串联电路150从其中点部分169(与中间电极329对应)通过交流端子159及交流连接器188与到电动发电机192的交流电力线(交流母线)186连接。[0180]上臂的IGBT328的集电极153经由正极端子(P端子)167与电容器模块500正极侧的电容器的电极进行电连接，下臂的IGBT330的发射器电极经由负极端子(N端子)168与电容器模块500的负极侧的电容器电极进行电连接。
[0181]控制部170具有驱动控制逆变器电路144的驱动电路174和经由信号线176向驱动电路174供给控制信号的控制电路172。IGBT328或IGBT330接收从控制部170输出的驱动信号进行动作，将从电池136供给的直流电力转换成三相交流电力。该转换的电力供给到电动发电机192的电枢绕组。
[0182]IGBT328具备:集电极153、信号用发射器电极151、栅电极154。另外，IGBT330具备:集电极163、信号用的发射器电极165、栅电极164。二极管156与IGBT328并联地电连接。另外，二极管158与IGBT330并联地电连接。也可以使用MOSFET (金属氧化物半导体型电场效果晶体管)作为开关用功率半导体元件，但在该情况下，不需要二极管156或二极管158。电容器模块500经由正极侧电容器端子506、负极侧电容器端子504、直流连接器138与电池136电连接。另外，逆变器部140经由直流正极端子314与正极侧电容器端子506连接，且经由直流负极端子316与负极侧电容器端子504连接。
[0183]控制电路172具备用于运算处理IGBT328及IGBT330的开关正时的微型计算机(以下，记述为“微机”)。作为输入信息，向微机中输入有对电动发电机192要求的目标扭矩值、从上下臂串联电路150向电动发电机192的电枢绕组供给的电流值及电动发电机192的转子的磁极位置。目标扭矩值是基于从未图示的主要的控制装置输出的指令信号的值。电流值是基于从电流传感器180经由信号线182输出的检测信号进行检测的值。磁极位置是基于从设于电动发电机192的旋转磁极传感器(未图示)输出的检测信号进行检测的位置。本实施方式中，举例说明检测3相电流值的情况，也可以检测两相电流值。
[0184]控制电路172内的微机基于目标扭矩值运算电动发电机192的d、q轴的电流指令值，并基于该运算的d、q轴的电流指令值和检测的d、q轴的电流值的差量运算d、q轴的电压指令值，并将该运算的d、q轴的电压指令值基于检测的磁极位置转换成U相、V相、W相的电压指令值。而且，微机基于U相、V相、W相的电压指令值并基于基本波(正弦波)和输送波(三角波)的比较生成脉冲状的调制波，将该生成的调制波设为PWM (脉冲宽度调制)信号，并经由信号线176输出至驱动电路174。
[0185]驱动电路174在驱动下臂的情况下，将增幅PWM信号的驱动信号输出至对应的下臂的IGBT330的栅电极。另外，驱动电路174在驱动上臂的情况下，将PffM信号的基准电位的等级移动至上臂的基准电位的等级，之后增幅PWM信号，将该信号设为驱动信号，并分别输出至对应的上臂的IGBT328的栅电极。
[0186]另外，控制部170进行异常探测(过电流，过电压，过温度等)，来保护上下臂串联电路150。因此，控制部170中输入有传感信息。例如从各臂的信号用发射器电极155及信号用发射器电极165向各IGBT328和IGBT330的发射器电极流动的电流信息输入至对应的驱动部(1C)。由此，各驱动部(IC)进行过电流探测，且在探测到过电流的情况下，停止对应的IGBT328、IGBT330的开关动作，从过电流保护对应的IGBT328、IGBT330。利用设于上下臂串联电路150的温度传感器(未图不)向微机输入上下臂串联电路150的温度信息。另外，向微机中输入上下臂串联电路150的直流正极侧的电压信息。微机基于这些信息进行过温度探测及过电压探测，且在探测到过温度或过电压的情况下，停止所有的IGBT328、IGBT330的开关动作。
[0187]另外，图36中的栅电极154及信号用发射器电极155与图1的信号端子325U对应，栅电极164及发射器电极165与图1的信号端子325L对应。另外，正极端子157与图1的直流正极端子315B相同，负极端子158与图1的直流负极端子319B相同。另外，交流端子159与图1的交流端子320B相同。
[0188]图37表示用于说明电力转换装置200的分解立体图。电力转换装置200固定于用于收纳变速箱118的Al或Al合金制的筐体119上。电力转换装置200通过将底面及上面的形状设为大致长方形，具有易于安装至车辆且易于生产的效果。冷却套管12保持后述的功率模块300及电容器模块500，并且利用冷却介质进行冷却。另外，冷却套管12固定于筐体119，且在与筐体119的相对面形成有入口配管13和出口配管14。入口配管13和出口配管14与形成于筐体119的配管连接，由此，用于冷却变速箱118的冷却介质向冷却套管12流入及流出。
[0189]外壳10覆盖电力转换装置200，且固定于筐体119侧。外壳10的底以与安装有控制电路172的控制电路基板20相对的方式构成。另外，外壳10在外壳10的底面上形成从外壳10的底与外部连接的第一开口 202和第二开口 204。连接器21与控制电路基板20连接，将来自外部的各种信号传送至该控制电路基板20。电池负极侧连接端子部510和电池正极侧连接端子部512将电池136和电容器模块500电连接。
[0190]连接器21、电池负极侧连接端子部510和电池正极侧连接端子部512向外壳10的底面延伸，连接器21从第一开口 202突出，且电池负极侧连接端子部510及电池正极侧连接端子部512从第二开口 204突出。在外壳10上，绕其内壁的第一开口 202及第二开口204设置密封部件(未图不)。
[0191]连接器21等端子的配合面的方向根据车辆种类不同而成为各种方向，特别是在要搭载于小型车辆的情况下，从发动机室内的大小的制约或组装性的观点来看，优选使配合面朝上突出。特别是如本实施方式，在将电力转换装置200配置于变速箱118上方的情况下，通过朝向变速箱118的配置侧的相反侧地突出，可提高作业性。另外，连接器21需要从外部氛围进行密封，但通过形成相对于连接器21从上方向装配外壳10的结构，向筐体119装配外壳10时，与外壳10接触的密封部件可以按压连接器21，而提高气密性。
[0192]图38是电力转换装置200的分解立体图。在冷却套管12上设置流路19(参照图39)，在该流路19的上面沿着制冷剂的流动方向418形成开口部400a?400c，且沿着制冷剂的流动方向422形成开口部402a?402c。使开口部400a?400c由功率模块300a?300c闭塞，且将开口部402a?402c由功率模块301a?301c闭塞。
[0193]另外，在冷却套管12上形成用于收纳电容器模块500的收纳空间405。电容器模块500通过收纳于收纳空间405中，可利用在流路19内流动的制冷剂进行冷却。电容器模块500由于被用于形成制冷剂的流动方向418的流路19和用于形成制冷剂的流动方向422的流路19夹持，因此，可以有效地进行冷却。
[0194]在冷却套管12中，在入口配管13和出口配管14相对的位置形成突出部407。突出部407与冷却套管12 —体形成。辅机用功率模块350固定于突出部407，利用在流路19内流动的制冷剂冷却。在辅机用功率模块350的侧部配置母线模块800。母线模块800由交流母线186或电流传感器180 (参照图36)等构成。[0195]这样，在冷却套管12的中央部设置电容器模块500的收纳空间405，且以夹持该收纳空间405的方式设置流路19，并在各个流路19上配置车辆驱动用的功率模块300a?300c及功率模块301a?301c，且在冷却套管12的上面配置辅机用功率模块350，由此，可以在较小的空间内有效地进行冷却，而可以进行电力转换装置整体的小型化。另外，通过与冷却套管12 —体地由用Al或Al合金材料的铸造制作冷却套管12的流路19的主构造，在冷却效果的基础上，流路19还具有增强机械强度的效果。另外，通过用Al铸造制作，冷却套管12和流路19成为一体构造，热传递良好，且提高冷却効率。
[0196]另外，通过将功率模块300a?300c和功率模块301a?301c固定于流路19，而完成流路19，并进行水路的水漏试验。在水漏试验中合格的情况下，然后可以进行安装电容器模块500、辅机用功率模块350或基板的作业。这样，在电力转换装置200的底部配置冷却套管12，接着，以从上依次进行固定电容器模块500、辅机用功率模块350、母线模块800、基板等必要零件的作业的方式构成，提高生产力和可靠性。
[0197]驱动电路基板22配置于辅机用功率模块350和母线模块800的上方。另外，在驱动电路基板22和控制电路基板20之间配置金属基底板11。金属基底板11发挥屏蔽搭载于驱动电路基板22及控制电路基板20的电路组的电磁的功能，并且具有将驱动电路基板22和控制电路基板20产生的热排放、进行冷却的作用。
[0198]图39是具有流路19的冷却套管12的仰视图。冷却套管12和设于该冷却套管12内部的流路19 (19a?19e)—体地铸造。在冷却套管12的下面形成有连接I个的开口部404。开口部404被在中央部具有开口的底盖420闭塞。在底盖420和冷却套管12之间设置密封部件409a及密封部件409b而保持气密性。
[0199]在底盖420上，沿着一端边的附近即该端边形成用于插入入口配管13的入口孔401和用于插入出口配管14的出口孔403。另外，在底盖420上形成向变速箱118的配置方向突出的凸部406。凸部406均设于功率模块300a?300c及功率模块301a?301c上。
[0200]制冷剂如流动方向417那样通过入口孔401向沿着冷却套管12的横向边而形成的第一流路部19a流动。而且，制冷剂如流动方向418那样在沿着冷却套管12的纵向边而形成的第二流路部1%中流动。另外，制冷剂如流动方向421那样在沿着冷却套管12的横向边而形成的第三流路部19c中流动。第三流路部19c形成往返流路。另外，制冷剂如流动方向422那样在沿着冷却套管12的纵向边而形成的第四流路部19d中流动。第四流路部19d夹持电容器模块500且设于与第二流路部19b相对的位置。另外，制冷剂如流动方向423那样通过沿着冷却套管12的横向边而形成的第五流路部19e及出口孔403并向出口配管14流出。
[0201]第一流路部19a、第二流路部19b、第三流路部19c、第四流路部19d及第五流路部19e的深度方向比任意宽度方向都大地形成。将功率模块300a?300c从形成于冷却套管12上面侧的开口部400a?400c插入(参照图38)，并收纳于第二流路部19b内的收纳空间。另外，在功率模块300a的收纳空间和功率模块300b的收纳空间之间形成用于使制冷剂的流动流畅的中间部件408a。同样，在功率模块300b的收纳空间和功率模块300c的收纳空间之间形成用于使制冷剂的流动流畅的中间部件408b。中间部件408a及中间部件408b以其主面沿着制冷剂的流动方向的方式形成。第四流路部19d也与第二流路部19b—样，形成功率模块301a?301c的收纳空间及中间部件。另外，冷却套管12以开口部404和开口部400a?400c及402a?402c相对的方式形成，因此，成为易于通过铝铸造进行制造的结构。
[0202]底盖420上设置与筐体119抵接而用于支承电力转换装置200的支承部410a及支承部410b。支承部410a靠近底盖420的一端边地设置,支承部410b靠近底盖420的另一端边地设置。由此，能够在与变速箱118或电动发电机192的圆柱形状一致地形成的筐体119的侧壁上坚固地固定电力转换装置200。
[0203]另外，支承部410b以支承电阻450的方式构成。考虑到乘客保护或维护时的安全方面，该电阻450用于向电容器元件放电带电的电荷。电阻450以可继续放电高电压的电力的方式构成，但万一在电阻或放电机构中具有一些异常的情况下，也需要设为以使对车辆的损伤最小限度的方式考虑的结构。即，在将电阻450配置于功率模块或电容器模块或驱动电路基板等周边的情况下且万一电阻450产生发热、起火等不良情况下，认为可能在主要零件附近延烧。
[0204]因此，功率模块300a?300c、功率模块301a?301c或电容器模块500夹持冷却套管12，且配置于收纳变速箱118的筐体119的相反侧，且电阻450配置于冷却套管12和筐体119之间的空间。由此，电阻450配置于由金属形成的冷却套管12及筐体119所包围的封闭空间中。另外，积存于电容器模块500内的电容器元件的电荷通过图38所示的搭载于驱动电路基板22的开关装置的开关动作，经由通过冷却套管12侧部的配线对电阻450进行放电控制。本实施方式中，以利用开关装置进行高速放电的方式进行控制。在控制放电的驱动电路基板22和电阻450之间设有冷却套管12，因此，能够利用电阻450保护驱动电路基板22。另外，电阻450固定于底盖420，因此，热量上设于与流路19非常近的位置，因此，能够抑制电阻450的异常发热。
[0205]图40是电容器模块500的分解立体图。层叠导体板501由以薄板状的宽阔导体形成的负极导体板505和正极导体板507、且由负极导体板505和正极导体板507夹持的绝缘片材517构成，因此，可实现低电感化。层叠导体板501形成为大致长方形的形状。电池负极侧端子508和电池负极侧端子509以从层叠导体板501横向的一边伸出的状态形成。
[0206]电容器端子503a?503c以从层叠导体板501的纵向(长度方向)的一边伸出的状态形成。另外，电容器端子503d?503f以从层叠导体板501的纵向(长度方向)的另一边伸出的状态形成。另外，电容器端子503a?503f向横切层叠导体板501主面的方向伸出。电容器端子503a?503c分别与功率模块300a?300c连接。电容器端子503d?503f分别与功率模块301a?301c连接。在构成电容器端子503a的负极侧电容器端子504a和正极侧电容器端子506a之间设有绝缘片材517的一部分，而确保绝缘。其它电容器端子503b?503f也一样。另外,在本实施方式中，负极导体板505、正极导体板507、电池负极侧端子508、电池负极侧端子509、电容器端子503a?503f由一体成形的金属制板构成,实现降低电感及提闻生广力。
[0207]电容器兀件514在层叠导体板501的下方设置多个。在本实施方式中，将8个电容器元件514沿着层叠导体板501纵向的一边并列成一排，且还将其它8个电容器元件514沿着层叠导体板501纵向的另一边并列成一排，而设置合计16个电容器元件。沿着层叠导体板501纵向的各个边并列的电容器元件514以图40所示的虚线部AA为边界对称地并列。由此，在将由电容器元件514平滑化的直流电流供给到功率模块300a?300c及功率模块301a?301c的情况下，能够使电容器端子503a?503c和电容器端子503d?503f之间的电流平衡均匀化，而实现层叠导体板501的电感降低。另外，可防止电流在层叠导体板501上局部地流动，因此，能够使热平衡均匀化，且也提高耐热性。
[0208]另外，电池负极侧端子508和电池负极侧端子509也以图40所示的点线(虚线)AA为边界对称地并列。同样，能够使电容器端子503a?503c和电容器端子503d?503f之间的电流平衡均匀化，而实现层叠导体板501的电感降低，且能够使热平衡均匀化，也提高耐热性。
[0209]本实施方式的电容器元件514为电容器模块500的蓄电部的单位构造体，使用如下膜电容器，即，在单面上将蒸镀Al等金属的膜层叠卷绕两层，并将两层金属各自设为正极、负极。电容器元件514的电极通过卷绕的轴面分别成为正极、负极电极并吹附Sn等导电体而制造。元件端子516及元件端子518与正极电极及负极电极连接，且通过层叠导体板501的开口部延伸到电容器元件514配置侧的相反侧，并将正极导体板507及负极导体板505通过焊锡或焊接连接。
[0210]本实施方式的电容器元件514为电容器模块500的蓄电部的单位构造体，使用如下膜电容器，即，在单面上将蒸镀Al等金属的膜层叠卷绕两层，并将两层金属各自设为正极、负极。电容器元件514的电极通过卷绕的轴面分别成为正极、负极电极并吹附Sn等导电体而制造。元件端子516及元件端子518与正极电极及负极电极连接，且通过层叠导体板501的开口部延伸到电容器元件514配置侧的相反侧，并将正极导体板507及负极导体板505通过焊锡或焊接连接。
[0211]收纳部511的底面部513以与圆筒形的电容器元件514的表面形状一致的方式形成光滑的凹凸形状或波形形状。由此，容易将连接层叠导体板501和电容器元件514的模块定位于电容器外壳502。另外,在将层叠导体板501和电容器兀件514收纳于电容器外壳502后，除电容器端子503a?503f和电池负极侧端子508及电池负极侧端子509之外，以覆盖层叠导体板501的方式向电容器外壳502内填充填充材料(未图示)。底面部513对照电容器元件514的形状而形成波形形状，由此，在将填充材料向电容器外壳502内填充时，可防止电容器元件514偏离所定位置。
[0212]另外，电容器元件514由于开关时的纹波电流，且由于蒸镀于内部膜上的金属薄膜、内部导体的电阻而发热。因此，为了易于向电容器外壳502排放电容器兀件514的热，利用填充材料对电容器元件514进行模塑。另外，通过使用树脂制的填充材料，也能够提高电容器兀件514的耐湿。
[0213]另外，本实施方式中，电容器模块500以形成收纳部511的纵向边的侧壁被流路19夹持的方式配置，因此，能够有效地冷却电容器模块500。另外，电容器元件514以该电容器元件514的电极面的一方与形成收纳部511的纵向边的内壁相对的方式配置。由此，易于向膜的卷绕轴的方向传递热，因此，易于热经由电容器元件514的电极面排放至电容器外壳 502。
[0214]图41 Ca)是在冷却套管12上装配功率模块、电容器模块和母线模块的外观立体图。图41 (b)是图41 (a)的矩形包围部的放大图。
[0215]如图41 (b)所示，直流负极端子319B、直流正极端子315B、交流端子321及第二密封部601b通过电容器外壳502的贯通孔519并延伸到凸缘515a的上方。直流负极端子319B及直流正极端子315B的电流路径的面积比层叠导体板501的电流路径的面积小很多。因此，在电流从层叠导体板501流过直流负极端子319B及直流正极端子315B时，电流路径的面积大幅度变化。即，电流集中于直流负极端子319B及直流正极端子315B。另外，在直流负极端子319B及直流正极端子315B向横切层叠导体板501的方向突出的情况下，换言之，在直流负极端子319B及直流正极端子315B与层叠导体板501处于扭转关系的情况下，需要新的连接用导体，而产生生产力降低或成本增大的问题。
[0216]因此，负极侧电容器端子504a由:从层叠导体板501伸出的伸出部、与该伸出部连接且屈曲成U字状的往返部、与该往返部连接且伸出部的相反侧的面与直流负极端子319B的主面相对的连接部542而构成。另外，正极侧电容器端子506a由:从层叠导体板501伸出的伸出部、往返部544、与该往返部544连接且伸出部的相反侧的面与直流负极端子319B的主面相对的连接部545而构成。特别是往返部544与其伸出部大致直角地连接且以跨过负极侧电容器端子504a、直流负极端子319B和直流正极端子315B的侧部的方式构成。另夕卜，负极侧的伸出部的主面和正极侧的伸出部的主面经由绝缘片材517相对。同样，负极侧的往返部的主面和正极侧的往返部544的主面经由绝缘片材517相对。
[0217]由此，电容器端子503a到达连接部542之前，形成经由绝缘片材517的层叠构造，因此，能够降低电流集中的该电容器端子503a的配线电感。另外，往返部544以跨过负极侧电容器端子504a、直流负极端子319B和直流正极端子315B的侧部的方式构成。另外，将直流正极端子315B的前端和连接部542的侧边通过焊接连接，同样，将直流负极端子319B的前端和连接部545的侧边通过焊接连接。
[0218]由此，用于直流正极端子315B及直流负极端子319B的焊接连接的作业方向和往返部544不产生干扰，因此，能够实现低电感且提高生产力。
[0219]另外，交流端子321的前端通过焊接与交流母线802a的前端连接。在用于进行焊接的生产设备中，以可以使焊接机械相对于焊接对象向多个方向移动的方式制作引起生产设备复杂化，从生产力及成本的观点来看，不优选。因此，本实施方式中，交流端子321的焊接部位和直流正极端子315B的焊接部位沿着冷却套管12的纵向边配置成一条直线状。由此，在向一方向可移动焊接机械的期间，能够进行多个焊接，而提高生产力。
[0220]另外，如图38及图41 (a)所示，多个功率模块300a?300c沿着冷却套管12的纵向边配置成一条直线状。由此，在焊接多个功率模块300a?300c时，能够进一步提高生产力。
[0221]图42是装配功率模块和电容器模块的冷却套管12和母线模块800的分解立体图。图43是拆除了保持部件803的母线模块800的外观立体图。
[0222]如图42及图43所示，第一交流母线802a?802f以如下方式形成，即，直到电流传感器180a或电流传感器180b的设置部位为止，该第一交流母线802a?802f的主面与电容器模块500的层叠导体板501的主面成大致垂直。另外，第一交流母线802a?802f在电流传感器180a的贯通孔或电流传感器180b的贯通孔之前弯曲成大致直角。由此，贯通电流传感器180a或电流传感器180b的第一交流母线802a?802f的部分的主面与层叠导体板501的主面大致平行。而且，在第一交流母线802a?802f的端部形成用于与第二交流母线804a?804f连接的连接部805a?805f (连接部805d?805f未图示)。
[0223]第二交流母线804a?804f在连接部805a?805f附近向电容器模块500侧弯曲成大致直角。由此，第二交流母线804a?804f的主面以与电容器模块500的层叠导体板501的主面大致垂直的方式形成。另外，第二交流母线804a?804f以从电流传感器180a或电流传感器180b的附近向图43所示的冷却套管12横向的一边12a延伸且横切该边12a的方式形成。即，在多个第二交流母线804a?804f的主面面对面的状态下，该第二交流母线804a?804f以横切边12a的方式形成。
[0224]由此，不会使装置整体大型化，并能够使多个板状交流母线从冷却套管12较短的边侧向外部突出。而且，通过使多个交流母线从冷却套管12的一侧突出，易于取回电力转换装置200外部的配线，而提高生产力。
[0225]如图42所示，第一交流母线802a?802f、电流传感器180a?180b及第二交流母线804a?804f利用由树脂构成的保持部件803而保持及绝缘。利用该保持部件803，提高第二交流母线804a?804f与金属制的冷却套管12及筐体119之间的绝缘性。另外，通过使保持部件803与冷却套管12热接触或直接接触，能够使从变速箱118侧传递至第二交流母线804a?804f的热排放至冷却套管12，因此，能够提高电流传感器180a?180b的可靠性。
[0226]如图42所示，保持部件803具备用于支承图36所示的驱动电路基板22的支承部件807a及支承部件807b。支承部件807a设置多个，且沿着冷却套管12纵向的一边并列成一排而形成。另外，支承部件807b设置多个，且沿着冷却套管12纵向的另一边并列成一排而形成。在支承部件807a及支承部件807b的前端部形成用于固定驱动电路基板22的螺丝孔。
[0227]而且，保持部件803还具备从配置电流传感器180a及电流传感器180b的部位向上方延伸的突起部806a及突起部806b。突起部806a及突起部806b以分别贯通电流传感器180a及电流传感器180b的方式构成。如图42所示，电流传感器180a及电流传感器180b具备向驱动电路基板22的配置方向延伸的信号线182a及信号线182b。信号线182a及信号线182b利用焊锡与驱动电路基板22的配线图案接合。本实施方式中，保持部件803、支承部件807a?807b及突起部806a?806b由树脂一体形成。
[0228]由此，保持部件803具备电流传感器180和驱动电路基板22的定位功能，因此，容易进行信号线182a和驱动电路基板22之间的装配及焊锡连接作业。另外，通过在保持部件803设置保持电流传感器180和驱动电路基板22的机构，可减少作为电力转换装置整体的零件数量。
[0229]电力转换装置200固定于收纳变速箱118的筐体119上，因此，强烈受到来自变速箱118的振动影响。因此，保持部件803通过设置用于指示驱动电路基板22的中央部附近的支承部件808，降低加上驱动电路基板22的振动影响。另外，保持部件803利用螺丝固定于冷却套管12上。
[0230]另外，保持部件803设置用于固定辅机用功率模块350的一端部的托架809。另夕卜，如图38所示，通过辅机用功率模块350配置于突出部407，将该辅机用功率模块350的另一端部固定于该突出部407。由此，能够降低加上辅机用功率模块350的振动影响，并且减少固定用的零件数量。
[0231]图44是装配功率模块、电容器模块、母线模块800、辅机用功率模块350的冷却套管12的外观立体图。当电流传感器180发热到约100°C的耐热温度以上时，可能破坏。特别是在车载用的电力转换装置中，使用的环境温度非常高，因此，从热量中保护电流传感器180变得非常重要。特别是本实施方式的电力转换装置200搭载于变速箱118上，因此，从由该变速箱118产生的热量中进行保护变得非常重要。
[0232]因此，电流传感器180a及电流传感器180b夹持冷却套管12且配置于变速箱118的相反侧。由此，变速箱118产生的热难以传递至电流传感器，可抑制电流传感器的温度上升。另外，第二交流母线804a?804f以横切流过图39所示的第三流路19c的制冷剂的流动方向810的方式形成。而且，电流传感器180a及电流传感器180b配置于比横切第三流路部19c的第二交流母线804a?804f的部分更靠接近功率模块的交流端子321的一侧。由此，第二交流母线804a?804f被制冷剂间接地冷却，而能够利用交流母线缓和传递至电流传感器、进而传递至功率模块内的半导体芯片的热，因此，提高可靠性。
[0233]图44所示的流动方向811表示流过图39中所示的第四流路19d的制冷剂的流动方向。同样，流动方向812表示流过图39中所示的第二流路19b的制冷剂的流动方向。本实施方式的电流传感器180a及电流传感器180b以如下方式配置，即，在从电力转换装置200上方投影时，电流传感器180a及电流传感器180b的投影部被流路19的投影部包围。由此，能够从来自变速箱118的热量中进一步保护电流传感器。
[0234]图45是分离控制电路基板20和金属基底板11的电力转换装置200的分割立体图。如图44中所示，电流传感器180配置于电容器模块500的上方。驱动电路基板22配置于电流传感器180的上方，且由设于图8所示的母线模块800的支承部件807a及807b支承。金属基底板11配置于驱动电路基板22的上方，且由从冷却套管12竖立设置的多个支承部件15支承。控制电路基板20配置于金属基底板11的上方，且固定于金属基底板11上。
[0235]电流传感器180、驱动电路基板22和控制电路基板20按照高度方向阶段性地配置成一排，且控制电路基板20配置于最远离强电系的功率模块300及301的部位，因此，能够抑制混入开关噪音等。另外，金属基底板11与电连接于地面的冷却套管12电连接。利用该金属基底板11，可降低从驱动电路基板22向控制电路基板20混入的噪首。
[0236]在流路19中流动的制冷剂的冷却对象主要是驱动用的功率模块300和301，因此，该功率模块300及301收纳于流路19内而直接与制冷剂接触而被冷却。另一方面，辅机用功率模块350虽然不是驱动用功率模块，但也要求进行冷却。
[0237]因此，在辅机用功率模块350的金属基底上形成的散热面以经由流路19与入口配管13和出口配管14相对的方式形成。特别是固定辅机用功率模块350的突出部407形成于入口配管13的上方，因此，从下方流入的制冷剂与突出部407的内壁碰撞，而能够有效地从辅机用功率模块350吸收热。另外，在突出部407的内部形成有与流路19连接的空间。利用该突出部407内部的空间，入口配管13及出口配管14附近的流路19的深度变大，在突出部407内部的空间产生储液池。利用该储液池，可以有效地冷却辅机用功率模块350。
[0238]在电连接电流传感器180和驱动电路基板22时，若使用配线连接器，则连接工序增多或导致连接错误的危险性。
[0239]因此，如图45所示，在本实施方式的驱动电路基板22上形成贯通该驱动电路基板22的第一孔24及第二孔26。另外，在第一孔24中插入功率模块300的信号端子325U及信号端子325L，信号端子325U及信号端子325L利用焊锡与驱动电路基板22的配线图案接合。另外，在第二孔26中插入电流传感器180的信号线182，信号线182利用焊锡与驱动电路基板22的配线图案接合。另外，从与冷却套管12的相对面的相反侧的驱动电路基板22的面侧进行焊锡接合。
[0240]由此，不使用配线连接器就可以连接信号线，因此，能够提高生产力。另外，通过从同一方向利用焊锡接合功率模块300的信号端子325和电流传感器180的信号线182，能够进一步提高生产力。另外，通过在驱动电路基板22上分别设置用于使信号端子325贯通的第一孔24及用于使信号线182贯通的第二孔26，能够减少连接错误的危险性。
[0241]另外，驱动电路基板22在与冷却套管12相对的面侧安装有驱动IC芯片等驱动电路(未图示)。由此，抑制焊锡接合的热传递至驱动IC芯片等，并防止焊锡接合引起的驱动IC芯片等损伤。另外，由于将搭载于驱动电路基板22的传递模那样的高背零件配置于电容器模块500和驱动电路基板22之间的空间，因此，可以使电力转换装置200整体低背化。
[0242]图46是从C方向观察在图45的B面上截取的电力转换装置200的剖视图。设于模块外壳304的凸缘304B利用设于电容器外壳502的凸缘515a或凸缘515b向冷却套管12按压。即，通过利用收纳电容器元件514的电容器外壳502的自重，向冷却套管12按压模块外壳304，能够提高流路19的气密性。
[0243]为了提高功率模块300的冷却効率，需要使流路19内的制冷剂在形成有散热片305的区域中流过。模块外壳304为了确保薄壁部304A的空间，未在模块外壳304的下部形成散热片305。因此，底盖420以使模块外壳304的下部与该底盖420上所形成的凹部430配合的方式形成。由此，能够防止制冷剂流入未形成冷却散热片的空间。
[0244]如图46所示，功率模块300、电容器模块500和功率模块301的排列方向以横切控制电路基板20、驱动电路基板22、变速箱118的排列方向的方式并列地配置。特别是功率模块300、电容器模块500、功率模块301在电力转换装置200中并列配置于最下层。由此，可以使电力转换装置200整体低背化，并且能够降低来自变速箱118的振动影响。
[0245]若总结上述实施方式的作用效果，则如下。
[0246](I)如图13所示，功率模块具备绝缘层333，其配置于一次密封体302和散热部307B之间，且以与散热部307B及至少导体板315的散热面的整个区域相接触的方式设置。而且，绝缘层333具有树脂部333C，其具有将含浸有树脂的陶瓷喷镀膜333A及混入有导热性良好的填料的树脂层333B层叠的层叠体和以覆盖该层叠体的周围端部的方式设于散热部307B和一次密封体32的间隙的树脂部333C。
[0247]这样，在空孔3330中含浸有树脂的喷镀膜333A为比高导热的绝缘片材的填料填充率高的填充率(70?97%)，因此，导热性优异。其结果，可得到绝缘特性及导热特性优异的喷镀膜333A，通过利用喷镀膜333A确保绝缘特性及导热特性，能够减薄作为粘接用树脂的树脂层333B。另外，通过在树脂层333B中混入填料，能够抑制树脂层333B对导热性能的影响。
[0248]另外，如图16所示，将层叠体的面积比导体板315、318的散热面的面积更大地设定，且以至少与散热面的整个区域相接触的方式设置层叠体，由此，能够使半导体芯片中产生的热有效地从导体板315、318向散热部307A、307B散热。另外，图16所示的例子中，比粘接用树脂层333B更大地设定喷镀膜333A的面积，但也可以增大任一项，也可以是相同大小。另外，与树脂含浸时同时形成树脂部333C，但也可以在形成层叠体后形成树脂部333C。[0249]树脂层333B的粘接温度或喷镀的温度上升远远比使用现有的钎焊材料的陶瓷板的接合温度低，因此，可降低模块制作时的热应力。另外，可使喷镀膜333A的厚度减薄到与现有的绝缘片材的厚度相同，可提高功率模块绝缘部的散热性。另外，喷镀膜333A将陶瓷粒子彼此熔敷而具有一定的强度，因此，能够增加粘接散热部307B和树脂层333B时的加压力，能够制成空洞少的树脂层333B。若增加加压力，则树脂层333B的厚度变化变大变薄，但利用含浸有树脂的喷镀膜333A可以确保绝缘性能。
[0250]但是，由于导体板315和散热部307B之间的热膨胀系数差而产生的层叠体的热应力在粘接面的外周部变大。特别是在功率模块的情况下，由于在半导体芯片中流过大电流，因此，导体板315被产生热加热，热膨胀量的差易于变大。但是，在层叠体的周围端部设有树脂部333C以覆盖层叠体，因此，能够缓和层叠体周围端部的热应力。在该情况下，通过使树脂部333C所使用的树脂的弹性率比树脂层333B所使用的树脂的弹性率小，能够进一步提高应力缓和的效果。另外，在向树脂部333C中混入填料的情况下，通过使树脂部333C的填料填充率比树脂层333B的填料填充率小，弹性率的降低变小，可得到相同的效果，并且粘接力变大，因此，相对于剥离产生或进展的耐性提高。
[0251](2)另外，如图25、26所示，通过在一次密封体302或散热部307B、307A上形成凹凸部(凹部304e、348a，台阶304f、348b)，并向该凹凸部填充树脂部333C的树脂，能够增加层叠体周围的树脂量，并进一步提高上述的应力缓和效果。另外，通过树脂进入凹凸部的粘固效果，应力的缓和效果变得更大。
[0252](3)通过将树脂片材3332所使用的树脂设为以热可塑性树脂为主成分的树脂，并制成具有加热固化的部位的组合物，在树脂333D中选定从室温到150°C的温度域中的粘度比树脂层333B低的含浸性优异的热固化性树脂，在加压的温度下，成为树脂片材3332的粘度充分比树脂层333D大的状态的加热温度扩展，生产力提高。如图23，通过粘接散热部307B和树脂层333B时的加压力，使喷镀膜333A和树脂层333B之间的树脂333D向喷镀膜333A内或层叠体周方向推动。其结果，树脂层333B的填料进入喷镀膜333A的凹凸部，而能够防止降低边界区域中的导热性能，并能够实现提高层叠体的导热性能。这由于将树脂片材3332所使用的树脂设为玻璃温度(玻化温度)较高的树脂，且在树脂333D中使用玻化温度比树脂片材3332低的树脂，如果以比树脂片材3332的玻化温度低的温度加热，则能够得到相同的效果。
[0253](4)以空孔3330的大小比喷镀膜表面的凹凸大小更小的方式形成喷镀膜333A，且使混入树脂层333B的填料大小比喷镀膜表面的凹凸大小更小，且比空孔3330的大小更大地设定。通过这样，可以不使树脂层333B的填料进入空孔3330，而进入喷镀膜表面的凹部。其结果，能够提高喷镀膜333A和树脂层333B的界面的导热性能。树脂的导热率显著比陶瓷或金属的导热率小，若在散热路径中存在树脂的浓化层(填料较少的层)，则模块整体的散热性降低。因此，如上述那样进行设定且在存在于喷镀膜333A的凹部的树脂层333B内存在填料是非常重要的。另外，喷镀膜333A的表面凹凸的控制可通过作为喷镀条件的喷镀温度、基材的预热温度、喷射速度、氛围、粉末粒径进行控制。另外，也可以根据需要在喷镀后实施研削、研磨或激光照射等表面加工。
[0254](5)在散热部307B的热膨胀系数比导体板315的热膨胀系数大的情况下，且在例如将导体板315设为Al或Al合金(AlSiC或AlC和Al的复合材料等)并利用Cu或Cu合金形成散热部307B的情况下，在导体板315上配置热膨胀系数较大的树脂层333B，且在散热部307B侧配置热膨胀系数较小的喷镀膜333A，而构成层叠体。其结果，从散热部307B直到导体板315，使热应力倾斜，可缓和层叠体周围端部的热应力。相反，在导体板315的热膨胀系数比散热部307B的热膨胀系数大的情况下，只要以导体板侧的热膨胀系数比散热部侧的热膨胀系数大的方式构成层叠体即可。树脂层333B的热膨胀系数可以通过调节填料填充量或树脂的膨胀系数进行变化。喷镀膜333A的热膨胀系数可以通过调节含浸的树脂的热膨胀系数进行变化。
[0255]上述的各实施方式也可以分别单独使用，或也可以组合使用。是由于，可以单独或共同实现各个实施方式中的效果。另外，只要不损坏本发明的特征，本发明就不限定于上述任何实施方式。在本发明的技术思想的范围内考虑的其它方式也包含于本发明的范围内。
[0256]下面的优先权优先权基础申请的公开内容作为引用文在此引用。
[0257]日本国专利申请2011年第209815号(2011年9月26日申请)
【权利要求】
1.一种功率模块，其特征在于，包括: 密封体，其用树脂将搭载有半导体芯片的导体板以该导体板的散热面露出的方式密封； 散热部件，其以与所述散热面相对的方式配置；和 绝缘层，其配置在所述密封体与所述散热部件之间， 所述绝缘层具有: 层叠体，该层叠体是将含浸有含浸用树脂的陶瓷喷镀膜和混入有具有良好导热性的填料的粘接用树脂层层叠而成，以与所述散热部件和至少所述散热面的整个区域相接触的方式设置；和 应力缓和用树脂部，其以覆盖所述层叠体的端部的整个边缘的方式设置于所述散热部件与所述密封体之间的间隙。
2.如权利要求1所述的功率模块，其特征在于: 在所述密封体和散热部件的至少一方的、位于所述层叠体的外周侧的面上形成有凹部， 构成所述应力缓和用树脂部的树脂的一部分填充于所述凹部。
3.如权利要求1所述的功率模块，其特征在于: 在所述陶瓷喷镀膜所相对的所述密封体或散热部件的一面上形成有包围所述应力缓和用树脂部的环状的凸部。
4.如权利要求1所述的功率模块，其特征在于: 所述陶瓷喷镀膜的周缘的厚度与比该周缘更靠内侧的区域的厚度相比做得较薄，以使所述陶瓷喷镀膜的周缘位置的所述散热部件和所述密封体之间的间隔大于比所述陶瓷喷镀膜的周缘更靠内侧的区域的间隔。
5.如权利要求1所述的功率模块，其特征在于: 在所述陶瓷喷镀膜的周缘相接触的所述密封体或所述散热部件的一面上形成有台阶，以使所述陶瓷喷镀膜的周缘位置的所述散热部件和所述密封体的间隔大于比所述陶瓷喷镀膜的周缘更靠内侧的区域的间隔。
6.如权利要求1~5中任一项所述的功率模块,其特征在于: 所述应力缓和用树脂部所使用的树脂的弹性率比所述粘接用树脂层所使用的树脂的弹性率小。
7.如权利要求1~6中任一项所述的功率模块,其特征在于: 所述应力缓和用树脂部以比所述粘接用树脂层低的填料填充率混入填料。
8.如权利要求1~7中任一项所述的功率模块,其特征在于: 所述粘接用树脂层所使用的树脂的玻化温度比所述应力缓和用树脂部所使用的树脂的玻化温度高。
9.如权利要求1~7中任一项所述的功率模块,其特征在于: 所述粘接用树脂层所使用的树脂为热可塑性树脂，所述应力缓和用树脂部所使用的树脂为热固化性树脂。
10.如权利要求1~9中任一项所述的功率模块,其特征在于: 所述陶瓷喷镀膜中，形成于喷镀膜内部的空孔的大小比该喷镀膜的表面凹部的大小小， 混入所述粘接用树脂层的填料的大小比所述表面凹部的大小小且比所述空孔的大小大。
11.如权利要求1~10中任一项所述的功率模块,其特征在于: 在所述散热部件的热膨胀系数比所述导体板的热膨胀系数大的情况下，所述层叠体的散热部件侧的热膨胀系数比导体板侧的热膨胀系数大， 相反，在所述导体板的热膨胀系数比所述散热部件的热膨胀系数大的情况下，所述层叠体的导体板侧的热膨胀系数比散热部件侧的热膨胀系数大。
12.如权利要求1~11中任一项所述的功率模块,其特征在于: 所述半导体芯片在芯片正面和背面两面上具有电极， 所述导体板包含与芯片正面侧接合的正面侧导体板和与芯片背面侧接合的背面侧导体板， 所述散热部件是收纳用树脂将所述半导体芯片、所述正面侧导体板和所述背面侧导体板密封了的所述密封体的模块外壳，其具有:与所述正面侧导体板相对的第一散热壁；与所述背面侧导体板相对的第二散热壁；和形成于所述第一散热壁和第二散热壁的周围的较薄的可塑性 变形部， 所述绝缘层包含:配置于所述正面侧导体板与所述第一散热壁之间的第一绝缘层；和配置于所述背面侧导体板与所述第二散热壁之间的第二绝缘层。
13.如权利要求1~11中任一项所述的功率模块,其特征在于: 所述半导体芯片在芯片正面和背面两面上具有电极， 所述导体板包含与芯片正面侧接合的正面侧导体板和与芯片背面侧接合的背面侧导体板， 所述散热部件包含与所述正面侧导体板相对的第一散热壁和与所述背面侧导体板相对的第二散热壁， 所述绝缘层包含:配置于所述正面侧导体板与所述第一散热壁之间的第一绝缘层；和配置于所述背面侧导体板与所述第二散热壁之间的第二绝缘层。
【文档编号】H01L23/36GK103765577SQ201280041440
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年8月9日 优先权日:2011年9月26日
【发明者】井出英一, 西冈映二, 石井利昭, 楠川顺平, 中津欣也, 诹访时人 申请人:日立汽车系统株式会社