电力变换装置和用于制造电力变换装置的方法
【专利摘要】本电力变换装置(100、100a、100b、100c)设置有开关元件(11a、11b、11c、12a、12b、12c)、缓冲电容器(10a、10b、10c)和用于将开关元件和缓冲电容器彼此连接的连接导体(31、32)，该连接导体至少部分地被布置成夹在开关元件的电极与缓冲电容器之间。
【专利说明】电力变换装置和用于制造电力变换装置的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力变换装置和用于制造电力变换装置的方法，更具体地说，涉及包括开关元件和缓冲电容器的电力变换装置和用于制造电力变换装置的方法。
【背景技术】
[0002]通常，已知包括开关元件和缓冲电容器的电力变换装置。例如，在日本特开第2011-067045号专利中公开了这种电力变换装置。
[0003]在上述日本特开第2011-067045号专利中，公开了一种包括具有电极的MOSFET (开关元件)和缓冲电容器的逆变器装置(电力变换装置)。该逆变器装置设置有金属基板(该金属基板的上表面布置了 M0SFET)和介电基板(该介电基板的下表面布置缓冲电容器)，并且金属基板的上表面和介电基板的下表面彼此相对。在金属基板的上表面和介电基板的下表面，设置布线图案。设置在金属基板的上表面和介电基板的下表面的布线图案电连接到MOSFET的电极和缓冲电容器。该逆变器装置设置有板状布线部(连接导体)，该板状布线部被构造成将设置在金属基板的上表面的布线图案与设置在介电基板的下表面的布线图案彼此电连接。由此，缓冲电容器和MOSFET通过设置在金属基板的上表面的布线图案、板状布线图案和设置在介电基板的下表面的布线图案这三个布线部(导体)彼此电连接。
[0004]相关技术
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开第2011-067045号专利
【发明内容】
[0007]本发明要解决的问题
[0008]通常，在包括开关元件和缓冲电容器的电力变换装置中，为了抑制浪涌电压的增大，优选的是，减小缓冲电容器与开关元件的电极之间的布线电感。
[0009]然而，在上述日本特开第2011-067045号专利中公开的逆变器装置(电力变换装置)中，缓冲电容器和MOSFET (开关元件)通过三个导体彼此电连接，使得缓冲电容器与MOSFET(开关元件)之间的导通路径的长度增大。因此，存在缓冲电容器与MOSFET(开关元件)之间的布线电感增大的问题。
[0010]为了解决上述问题，已经提出本发明，并且本发明的目的是提供一种能够减小缓冲电容器与开关元件之间的布线电感的电力变换装置和用于制造电力变换装置的方法。
[0011]用于解决问题的手段
[0012]为了实现上述目的，根据本发明的第一方面的电力变换装置包括开关元件，该开关元件具有电极；缓冲电容器，该缓冲电容器连接到所述开关元件的所述电极；以及连接导体，该连接导体被构造成将所述开关元件的所述电极与所述缓冲电容器彼此连接，并且所述连接导体的至少一部分被设置成夹在所述缓冲电容器与所述开关元件的所述电极之间。
[0013]在根据本发明的第一方面的电力变换装置中，如上所述，所述连接导体的至少一部分被设置成夹在所述缓冲电容器与所述开关元件的所述电极之间。由此，所述缓冲电容器和所述开关元件通过单个导体(连接导体)彼此电连接，因此可以减小缓冲电容器与开关元件之间的导通路径的长度。因此，可以减小缓冲电容器与开关元件之间的布线电感。
[0014]一种根据本发明的第二方面的用于制造电力变换装置的方法是一种用于制造包括具有电极的开关元件和缓冲电容器的电力变换装置的方法，该方法包括以下步骤:将所述开关元件的所述电极连接到连接导体的所述背面侧；以及将所述缓冲电容器连接到所述连接导体的正面侧，使得所述连接导体的至少一部分夹在所述缓冲电容器与所述开关元件的所述电极之间。
[0015]在根据本发明的第二方面的电力变换装置的制造方法中，如上所述，所述连接导体的至少一部分被设置成夹在所述缓冲电容器与所述开关元件的所述电极之间。由此，所述缓冲电容器和所述开关元件通过单个导体(连接导体)彼此电连接，因此可以减小缓冲电容器与开关元件之间的导通路径的长度。因此，可以提供用于制造能够减小缓冲电容器与开关元件之间的布线电感的电力变换装置的方法。
[0016]发明效果
[0017]根据本发明，如上所述，可以减小缓冲电容器与开关元件之间的布线电感。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是根据本发明的第一实施方式的包括功率模块的三相逆变器装置的电路图。
[0019]图2是从侧面看到的根据本发明的第一实施方式的功率模块的图。
[0020]图3是从上方看到的图2所示的功率模块的图。
[0021]图4是从下方看到的图2所示的功率模块的基板的图。
[0022]图5是从上方看到的图4所示的基板的图。
[0023]图6是从上方看到的安装有第一开关元件和第二开关元件的、图5所示的基板的上表面的图。
[0024]图7是示出从上方看到的连接导体布置在图6所示的第一开关元件的正面侧和第二开关元件的背面侧的状态的图。
[0025]图8是从侧面看到的根据本发明的第二实施方式的功率模块的图。
[0026]图9是从上方看到的图8所示的功率模块的图。
[0027]图10是从下方看到的图9所示的功率模块的第一基板的图。
[0028]图11是从上方看到的图10所示的第一基板的图。
[0029]图12是从侧面看到的安装有第一开关元件的图10和图11所示的第一基板的上表面的图。
[0030]图13是从上方看到的图9所示的功率模块的第二基板的图。
[0031]图14是从下方看到的图13所示的第二基板的图。
[0032]图15是从侧面看到的安装有第二开关元件的图13和图14所示的的第二基板的下表面的图。
[0033]图16是例示用于将图12所示的第一基板与图13所示的第二基板彼此接合的过程的图。
[0034]图17是从侧面看到的根据本发明的第三实施方式的功率模块的图。
[0035]图18是从上方看到的图17所示的功率模块的图。
[0036]图19是从上方看到的根据本发明的第四实施方式的功率模块的图。
[0037]图20是从侧面看到的图19所示的功率模块的图。
[0038]图21是从上方看到的根据本发明的第一实施方式的修改例的功率模块的图。
[0039]图22是从上方看到的根据本发明的第二实施方式的修改例的功率模块的图。
[0040]图23是从侧面看到的根据本发明的第三实施方式的修改例的功率模块的图。
【具体实施方式】
[0041]下文中基于附图描述本发明的实施方式。
[0042][第一实施方式]
[0043]现在参照图1描述根据第一实施方式的包括功率模块IOOaUOOb和IOOc的三相逆变器装置100的结构。功率模块IOOa至IOOc是本发明中“电力变换装置”的示例。三相逆变器装置100是本发明中“电力变换装置”的示例或本发明中“三相逆变器电路”的示例。
[0044]如图1所示，分别执行U相、V相和W相电力变换的三个功率模块100a、IOOb和IOOc彼此并联电连接，借此构成三相逆变器装置100。这三个功率模块IOOa至IOOc被设置成单独装置，并且经由金属线所形成的未示出的导线等彼此连接。
[0045]功率模块100a、IOOb和IOOc包括分别执行U相、V相和W相电力变换的半桥电路101a、IOlb和IOlc ；以及分别与半桥电路101a、IOlb和IOlc并联电连接的缓冲电容器10a、IOb和10c。各个半桥电路101a、IOlb和IOlc被构造成包括彼此串联电连接的两个开关元件(第一开关元件Ila和第二开关元件12a、第一开关元件Ilb和第二开关元件12b或第一开关元件Ilc和第二开关元件12c)。第一开关元件IlaUlb和Ilc以及第二开关元件12a、12b和12c是本发明中“电力变换半导体元件”的示例。
[0046]第一开关元件11a、Ilb和Ilc的每个由具有三个电极(栅极Gla、Glb或Glc、源极Sla、Slb或Slc和漏极Dla、Dlb或Dlc)的MOSFET (场效应晶体管)构成。第二开关元件12a、12b和12c中的每个也由具有三个电极(栅极G2a、G2b或G2c、源极S2a、S2b或S2c和漏极D2a、D2b或D2c)的MOSFET构成。
[0047]第一开关元件I la、I Ib和Ilc以及第二开关元件12a、12b和12c被构造成分别基于由控制端子51a、51b和51c以及控制端子52a、52b和52c外部输入的控制信号执行切换，将由输入端子53和54输入的直流电力变换成三相(U相、V相和W相)交流电力。而且，第一开关元件IlaUlb和Ilc以及第二开关元件12a、12b和12c被构造成通过输出端子55a、55b和55c向外部输出经由上述变换获得的交流电力。输入端子53和54分别连接到未示出的直流电源的P电极(+V)和N电极(-V)。输出端子55a、55b和55c连接到各个未示出的马达等。
[0048]现在参照图2和图3描述根据第一实施方式的功率模块IOOaUOOb和IOOc的详细结构。功率模块IOOaUOOb和IOOc具有大致相同的结构，因此下面仅描述包括两个开关元件(第一开关元件Ila和第二开关元件12a)和缓冲电容器IOa的功率模块100a。
[0049]如图2和图3所示，功率模块IOOa包括基板1、两个开关元件(第一开关元件Ila和第二开关元件12a)、两个连接导体31和32以及缓冲电容器10a。基板I是本发明中“第一基板”的示例。连接导体31和32分别是本发明中“第一连接导体”和“第二连接导体”的示例。
[0050]基板I被构造成包括绝缘板2和设置在绝缘板2的正面(上表面:沿着箭头Z2的表面)和背面(下表面:沿着箭头Zl的表面)的十个导电图案3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h、3i和3j。绝缘板由诸如陶瓷等的绝缘体以平板形式制成。导电图案3a至3j各由铜、金、银、铝或含有上述金属的合金的导体以平板形式制成。
[0051]导电图案3a、3c、3e、3g和3i以及导电图案3b、3d、3f、3h和3 j通过被设置成从上表面(沿着箭头Z2的表面)穿过绝缘板2到下表面(沿着箭头Zl的表面)的柱状导体3k、31、3m、3n和3ο分别彼此电连接。导电图案3e是本发明中“第一导电图案”的示例。导电图案3c是本发明中“第二导电图案”的示例，并且导电图案3d是本发明中“第三导电图案”的示例。导电图案3a和3i是本发明中“第四导电图案”的示例，并且导电图案3b和3」是本发明中“第五导电图案”的示例。导电图案3a、3c、3e、3g和3i以及导电图案3b、3d、3f、3h和3j分别可以通过中空导体(如通孔)而不是柱状导体3k、31、3m、3n和3o彼此电连接。
[0052]第一开关元件Ila和第二开关元件12a在基板I的正面(上表面:沿箭头Z2的表面)上沿方向X排列。在以下描述中，将设置有第一开关元件lla(第二开关元件12a)的漏极Dla(D2a)的表面设置成第一开关元件lla(第二开关元件12a)的正面，并且将设置有第一开关元件lla(第二开关元件12a)的栅极Gla(G2a)和源极Sla(S2a)的表面设置成第一开关元件lla(第二开关元件12a)的背面。
[0053]根据第一实施方式，如图2所示，第一开关元件Ila和第二开关元件12a被布置成使得它们的正面与背面彼此相对定向。具体地，将设置在第一开关元件Ila的正面侧的漏极Dla布置在连接导体31的背面(下表面:沿着箭头Zl的表面)侧，而将设置在第二开关元件12a的正面侧的漏极D2a布置在基板I的正面(上表面:沿着箭头Z2的表面)侧。将设置在第一开关元件Ila的背面侧的栅极Gla和源极Sla布置在基板I的上表面侧，而将设置在第二开关元件12a的背面侧的栅极G2a和源极S2a布置在连接导体32的下表面侧。
[0054]第一开关元件Ila的漏极Dla通过由焊料等制成的接合层41接合到连接导体31的下表面(沿着箭头Zl的表面)。第一开关元件Ila的源极Sla和栅极Gla通过多个凸块42接合到基板I的导电图案3c和3e的上表面(沿着箭头Z2的表面)。第二开关元件12a的漏极Dla通过接合层43被接合到基板I的导电图案3c的上表面。第二开关元件12a的源极S2a通过多个凸块44接合到连接导体32的下表面。第二开关元件12a的栅极G2a通过由金属线等形成的导线20电连接到基板10的导体图案3g的上表面。第一开关元件Ila的源极Sla(栅极Gla)和导电图案3c(3e)可以通过由焊料或除了焊料之外的接合材料制成的接合层、板状导体等(而不是凸块42)彼此接合。而且，第一开关元件Ila的源极Sla(栅极Gla)和导电图案3c(3e)可以仅在第一开关元件Ila的源极Sla(栅极Gla)和导电图案3c(3e)彼此相对的区域的一部分中彼此接合，或者可以在第一开关元件Ila的源极Sla (栅极Gla)和导电图案3c (3e)彼此相对的所有区域中彼此接合。第二开关元件12a的源极S2a与连接导体32之间的接合同样如此。
[0055]如上所述，连接导体31和32分别布置在第一开关元件Ila和第二开关元件12a的上方(沿着箭头Z2的侧)。导电图案31至32各由铜、金、银、铝或含有上述金属的合金的导体以平板形式制成。缓冲电容器IOa横跨两个连接导体31和32的上表面(沿着箭头Z2的表面)布置。具体地，缓冲电容器IOa的一个电极Cla和另一个电极C2a分别通过由诸如焊料或导电膏(例如，银膏)等的导电粘合剂制成的接合材料60，接合到连接导体31和32的上表面。由此，连接导体31和32分别被设置成夹在第一开关元件Ila与缓冲电容器IOa之间以及第二开关元件12a与缓冲电容器IOa之间。
[0056]连接导体31的上表面(沿着箭头Z2的表面)和基板I的导电图案3a的上表面通过导线20彼此电连接。连接导体32的上表面和基板I的导电图案3i的上表面通过导线20彼此电连接。基板I的上表面与连接导体31和32的下表面(沿着箭头Zl的表面)之间的区域和基板I的上表面与缓冲电容器IOa的下表面之间的区域填充有由环氧树脂、硅树脂等制成的密封树脂70。
[0057]由于上述结构，根据第一实施方式，设置在基板I的下表面(沿着箭头Zl的表面)侧的导电图案3b通过柱状导体3k、导电图案3a、导线20、连接导体31和接合层41电连接到第一开关元件Ila的漏极Dla。因此，导电图案3b构成连接到未示出的直流电源的P电极(+V)的输入端子53 (参见图1)。导电图案3d通过柱状导体31、导电图案3c和凸块42电连接到第一开关元件Ila的栅极Gla。因此，导电图案3d构成控制端子51a(参见图1)，用于切换第一开关元件Ila的控制信号输入该控制端子51a中。该控制端子51a是本发明中“第一控制端子”的示例。
[0058]而且，设置在基板I的下表面(沿着箭头Zl的表面)侧的导电图案3f通过柱状导体3m、导电图案3e和凸块42电连接到第一开关元件Ila的源极Sla，并且通过柱状导体3m、导电图案3e和接合层43电连接到第二开关元件12a的漏极D2a。因此，导电图案3f构成连接到未示出的马达等的输出端子55a(参见图1)。
[0059]另外，基板I的下表面(沿着箭头Zl的表面)侧设置的导电图案3h通过柱状导体3n、导电图案3g和导线20电连接到第二开关元件12a的栅极G2a。因此，导电图案3h构成控制端子52a(参见图1)，用于切换第二开关元件12a的控制信号输入到该控制端子52a。导电图案3j通过柱状导体30、导电图案31、导电20、连接导体32和凸块44电连接到第二开关元件12a的源极S2a。因此，导电图案3j构成连接到未示出的直流电源的N电极(-V)的输入端子54 (参见图1)。
[0060]现在参照图2至图7描述根据第一实施方式的功率模块IOOa的制造过程。
[0061]首先，如图4和图5所示，制备基板1，该基板I在绝缘板2的上表面侧(沿着箭头Z2)和下表面侧(沿着箭头Zl)设置有十个导电图案3a至3j。然后，如图2和图6所示，基板I的导电图案3c和3e的上表面(沿着箭头Z2的表面)以及第一开关元件Ila的背面侧的栅极Gla和源极Sla通过由焊料等制成的凸块42分别彼此接合，并且导电图案3e的上表面以及第二开关元件12a的正面侧的漏极D2a通过由焊料等制成的接合层43彼此接合。
[0062]然后，如图2和图7所示，将平板形式的连接导体31和32分别布置在第一开关元件Ila的正面侧和第二开关元件12a的背面侧。具体地，将第一开关元件Ila的正面侧的漏极Dla和连接导体31的下表面(沿着箭头Zl的表面)通过接合层41彼此接合，并且将第二开关元件12a的背面侧的源极S2a和栅极G2a以及连接导体31的下表面通过凸块44彼此接合。然后，如图2和图3所示，通过横跨连接导体31和32的上表面(沿着箭头Z2的表面)的接合材料60来接合缓冲电容器10a。
[0063]此时，用密封树脂70填充基板I的上表面(沿着箭头Z2的表面)与连接导体31和32的下表面(沿着箭头Zl的表面)之间的区域和基板I的上表面与缓冲电容器IOa的下表面之间的区域。连接导体31和32的上表面以及基板I的导电图案3a和3i的上表面通过导线20彼此电连接。
[0064]在采用由焊料等制成的接合层41和43、凸块42和44以及接合材料60的上述接合过程中，阻焊剂优选地涂敷于规定区域(参见例如由图5至图7中的斜线所示的部分)，以抑制焊料蔓延到不需要的部分。
[0065]根据第一实施方式，如上所述，连接导体31 (32)被设置成夹在缓冲电容器IOa与第一开关元件lla(第二开关元件12a)之间。由此，缓冲电容器IOa和第一开关元件Ila(第二开关元件12a)通过单个导体(连接导体31(32))彼此电连接，因此可以减小缓冲电容器IOa与第一开关元件lla(第二开关元件12a)之间的导通路径的长度。因此，可以减小缓冲电容器IOa与第一开关元件lla(第二开关元件12a)之间的布线电感。
[0066]根据第一实施方式，如上所述，第一开关元件Ila的正面侧的漏极Dla布置在连接导体31侧，并且第二开关元件12a的背面侧的源极S2a布置在连接导体32侧。由此，缓冲电容器IOa和第一开关元件Ila的正面侧的漏极Dla可以通过连接导体31容易地彼此电连接，并且缓冲电容器IOa和第二开关元件12a的背面侧的源极S2a可以通过连接导体32容易地彼此电连接。
[0067]根据第一实施方式，如上所述，被构造成将第一开关元件Ila的背面侧的源极Sla与第二开关元件12a的正面侧的漏极D2a彼此连接的导电图案3e设置Z基板I的上表面(沿着箭头Z2的表面)，在该基板I的上表面上布置第一开关元件I Ia和第二开关元件12a。由此，第一开关元件Ila的背面侧的源极Sla和第二开关元件12a的正面侧的漏极D2a通过基板I的导电图案3e容易彼此电连接。
[0068]根据第一实施方式，如上所述，连接导体31和32通过接合材料60接合到缓冲电容器10a。由此，连接导体31和32可以经由接合材料60强有力地接合到缓冲电容器10a。
[0069]根据第一实施方式，如上所述，基板I的上表面(沿着箭头Z2的表面)与连接导体31和32的下表面(沿着箭头Zl的表面)之间的区域填充有密封树脂70。由此，可以经由密封树脂70抑制基板I的上表面与连接导体31和32的下表面之间的异物的进入，并且可以提高绝缘可靠性。
[0070]根据第一实施方式，如上所述，连接导体31和32由平板形式的导体制成。而且，缓冲电容器IOa的一个电极Cla和另一个电极C2a分别连接到连接导体31和32的上表面(沿着箭头Z2的表面)，并且第一开关元件IIa的漏极Dla和第二开关元件12a的源极S2a分别连接到连接导体31和32的下表面(沿着箭头Zl的表面)。由此，缓冲电容器IOa以及第一开关元件I Ia和第二开关元件12a接合到平板形式的连接导体31和32，借此在可以增大第一开关元件Ila与连接导体31之间以及第二开关元件12a与连接导体32之间的接合面积(平面面积)的同时，可以增大缓冲电容器IOa与连接导体31和32之间的接合面积(平面面积)。因此，可以增大缓冲电容器IOa与连接导体31和32之间的接合强度，并且可以增大第一开关元件Ila与连接导体31之间以及第二开关元件12a与连接导体32之间的接合强度。
[0071]根据第一实施方式，如上所述，分别构成控制端子51a和52a、输入端子53和54以及输出端子55a的导电图案3d和3h、导电图案3b和3j以及导电图案3f设置在基板I的下表面(沿着箭头Zl的表面)。由此，利用基板I的下表面侧的区域，控制端子51a和52a、输入端子53和54以及输出端子55a可以容易地连接到外部装置(未示出的直流电源、未示出的马达等)。
[0072]根据第一实施方式，如上所述，导电图案3c设置在基板I的上表面(沿着箭头Z2的表面)，并且电连接到导电图案3c的导电图案3d设置在基板I的下表面(沿着箭头Z2的表面)。而且，基板I的上表面的导电图案3c和设置在第一开关元件Ila的背面侧的栅极Gla彼此连接，并且基板I的下表面的导电图案3d构成控制端子51a。由此，与第一开关元件Ila的栅极Gla和控制端子51a(控制信号外部输入到该控制端子51a)经由导线等彼此连接的情况不同，第一开关元件Ila的栅极Gla和控制端子51a可以容易地彼此连接。
[0073][第二实施方式]
[0074]现在参照图8至图16描述根据第二实施方式的功率模块200a。在该第二实施方式中，与两个开关元件(第一开关元件Ila和第二开关元件12a)布置在单个基板I的上表面(沿着箭头Z2的表面)的上述第一实施方式(参见图2)不同，描述了在彼此相对布置的两个基板(第一基板201和第二基板205)之间的区域(空间)中布置两个开关元件(第一开关元件Ila和第二开关元件12a)的示例。功率模块200a是本发明中“电力变换装置”的示例。
[0075]首先，参照图8至图15描述根据第二实施方式的功率模块200a。该功率模块200a在三相逆变器装置中执行U相电力变换。换言之，还根据第二实施方式，类似于上述第一实施方式，结构与功率模块200a的结构大致相同的两个功率模块(执行V相和W相电力变换的功率模块)与功率模块200a分开设置。为了简化,下面仅描述了执行U相电力变换的功率模块200a。
[0076]如图8所示，功率模块200a包括第一基板201、两个开关元件(第一开关元件Ila和第二开关元件12a)、第二基板205和缓冲电容器10a。
[0077]如图8和图10至图12所示，第一基板201被构造成包括平板形式的绝缘板202 ；设置在绝缘板202的上表面(沿着箭头Z2的表面)和下表面(沿着箭头Zl的表面)的导电图案203a、203b和203c ;被设置成从导电图案203a和203b的上表面突出的两个绝缘板204 ；以及设置在两个绝缘板204的上表面的导电图案203d和203e。绝缘板202和204各由诸如陶瓷等的绝缘体制成。导电图案203a至203e各由铜、金、银、铝或含有上述金属的合金的导体以平板形式制成。
[0078]导电图案203a和导电图案203d通过被设置成穿过绝缘板204的柱状导体203f彼此电连接。而且，导电图案203b和导电图案203e通过被设置成穿过绝缘板204的柱状导体203g彼此电连接。导电图案203b是本发明中“第一导电图案”的示例。
[0079]根据第二实施方式，如图8和图12所示，沿方向X布置在第一基板201的两端附近的两个绝缘板204构成从第一基板201的上表面(沿着箭头Z2的表面)向上(沿着箭头Z2)突出的两个凸部204a。由这两个凸部204a的内表面和绝缘板202的上表面形成的空间构成凹部204b。
[0080]如图8所示，第二基板205布置在第一基板201的上方(沿着箭头Z2的一侧)。具体地，第二基板205的下表面(沿着箭头Zl的表面)通过由焊料等制成的接合层45接合到设置在两个绝缘板204 (凸部204a)的上表面(沿着箭头Z2的表面)的导电图案203d和203e的上表面。
[0081]如图8和图13至图15所示，第二基板205被构造成包括平板形式的绝缘板206和设置在该绝缘板206的上表面(沿着箭头Z2的表面)和下表面(沿着箭头Zl的表面)的导电图案 207a、207b、207c、207d、207e、207f、207g、207h、207i 和 207j。绝缘板 206 由诸如陶瓷等的绝缘体制成。导电图案207a至207i各由铜、金、银、铝或含有上述金属的合金的导体以平板形式制成。
[0082]导电图案207a、207c、207e、207g 和 207i 以及导电图案 207b、207d、207f、207h 和207 j通过被设置成从上表面(沿着箭头Z2的表面)穿过绝缘板2至下表面(沿着箭头Zl的表面)的柱状导体207k、2071、207m、207n和207ο分别彼此电连接。导电图案207c和207e是本发明中“第六导电图案”的示例，并且导电图案207d和207f是本发明中“第七导电图案”的示例。导电图案207g是本发明中“第八导电图案”的示例，并且导电图案207h是本发明中“第九导电图案”的示例。
[0083]如图8所示，具有与根据上述第一实施方式相同结构的第一开关元件Ila和第二开关元件12a沿方向X排列在第一基板201的上表面(沿着箭头Z2的表面)与第二基板205的下表面(沿着箭头Zl的表面)之间的区域(由绝缘板204和导电图案203d和203e的内表面以及第一基板201的上表面形成的上述凹部204b中的空间)中。而且，根据该第二实施方式，类似于上述第一实施方式，第一开关兀件Ila和第二开关兀件12a被布置成使得它们的正面和背面彼此相对定向。
[0084]换言之，第一开关元件Ila的正面侧设置的漏极Dla通过由焊料等制成的接合层41接合到第二基板205的导电图案207d的下表面(沿着箭头Zl的表面)。第一开关元件I Ia的背面侧设置的源极Sla和栅极Gla分别通过由焊料等制成的凸块42接合到第一基板201的导电图案203a和203b的上表面(沿着箭头Zl的表面)。
[0085]在第二开关元件12a的正面侧设置的漏极D2a通过接合层43接合到第一基板201的导电图案203b的上表面(沿着箭头Z2的表面)。第二开关元件12a的背面侧设置的源极S2a和栅极G2a分别通过凸块44接合到第二基板205的导电图案207f和207h的下表面(沿着箭头Zl的表面)。
[0086]如上所述，第二基板205的导电图案207d和207f分别布置在第一开关元件Ila和第二开关元件12a的上方(沿着箭头Z2的侧)。如图8和图9所示，缓冲电容器IOa横跨第二基板205的导电图案207c和207e的上表面(沿着箭头Z2的表面)布置。具体地，缓冲电容器IOa的一个电极Cla和另一个电极C2a分别通过诸如焊料或导电膏(例如，银膏)等的导电粘合剂制成的接合材料60接合到第二基板205的导电图案207c和207e的上表面。由此，导电图案207c和207d以及导电图案207c和207d之间的柱状导体2071被设置成夹在第一开关元件Ila与缓冲电容器IOa的一个电极Cla之间。类似地，导电图案207e和207f以及导电图案207e与207f之间的柱状导体207m被设置成夹在第二开关元件12a与缓冲电容器IOa的另一个电极C2a之间。导电图案207c和207d以及柱状导体2071是本发明中“第一连接导体”的示例。导电图案207e和207f以及柱状导体207m是本发明中“第二连接导体”的示例。
[0087]而且,根据第二实施方式,与上述第一实施方式类似,第一基板201的上表面(沿着箭头Z2的表面)与第二基板205的下表面(沿着箭头Zl的表面)之间的空间填充有密封树脂70。
[0088]由于上述结构，根据第二实施方式，设置在第二基板205的上表面(沿着箭头Z2的表面)侧的导电图案207a通过柱状导体207k、导电图案207b、接合层45、第一基板201的导电图案203d、柱状导体203f、导电图案203a和凸块42电连接到第一开关元件Ila的栅极Gla。因此，导电图案207a构成控制端子51a(参见图1)，用于切换第一开关元件Ila的控制信号输入到该控制端子51a。
[0089]在第二基板205的上表面(沿着箭头Z2的表面)侧设置的导电图案207c通过柱状导体2071、导电图案207d和接合层41电连接到第一开关元件Ila的漏极Dla。因此，导电图案207c构成连接到未示出的直流电源的P电极(+V)的输入端子53 (参见图1)。而且，第二基板205的导电图案207e通过柱状导体207m、导电图案207f和凸块44电连接到第二开关元件12a的源极S2a。因此，导电图案207e构成连接到未示出的直流电源的N电极(-V)的输入端子54 (参见图1)。
[0090]设置在第二基板205的上表面(沿着箭头Z2的表面)侧的导电图案207g通过柱状导体207η、导电图案207h和凸块44连接到第二开关元件12a的栅极G2a。因此，导电图案207g构成控制端子52a(参见图1)，用于切换第二开关元件12a的控制信号输入到该控制端子52a。而且，第二基板205的导电图案207i通过柱状导体207ο、导电图案207j、接合层45、第一基板201的导电图案203e、柱状导体203g、导电图案203b和接合层43电连接到第一开关元件Ila的源极Sla和第二开关元件12a的漏极D2a。因此，导电图案207i构成连接到未示出的马达等的U相输出端子55a (参见图1)。
[0091]接下来，参照图8至图16描述根据第二实施方式的功率模块200a的制造过程。
[0092]首先，如图10和图11所示，制备基板201，在该基板201在绝缘板202的上表面侧(沿着箭头Z2)和下表面侧(沿着箭头Zl)设置导电图案203a至203c、两个绝缘板204和两个导电图案203d和203e。然后，如图12所示，将第一基板201的导电图案203a和203b的上表面(沿着箭头Z2的表面)和第一开关元件Ila的背面侧的栅极Gla和源极Sla通过由焊料等制成的凸块42分别彼此接合。
[0093]然后，如图13和图14所示，制备第二基板205，在该第二基板205在绝缘板206的上表面侧(沿着箭头Z2)和下表面侧(沿着箭头Zl)设置十个导电图案207a至207j。然后，如图15所示，将第二基板205的导电图案207f和207h的下表面(沿着箭头Zl的表面)和第二开关元件12a的背面侧的源极S2a和栅极G2a通过凸块44分别彼此接合。
[0094]然后，如图16所示，将第一基板201的与第一开关元件Ila接合的上表面(沿着箭头Z2的表面)和第二基板205的与第二开关元件12a接合的下表面(沿着箭头Zl的表面)在彼此相对的状态下彼此接合。具体地，在从第一基板201的上表面沿方向X的两端附近向上(沿着箭头Z2)突出的绝缘板204(凸部204a)的上表面上所设置的导电图案203d和203e的上表面以及在第二基板205的下表面沿方向X的两端附近设置的导电图案207b和207j的下表面通过由焊料等制成的接合层45分别彼此接合。
[0095]此时，接合到第一基板201的上表面(沿着箭头Z2的表面)的第一开关元件Ila的漏极Dla和第二基板205的导电图案207d的下表面(沿着箭头Zl的表面)通过由焊料等制成的接合层41彼此接合。而且，安装在第二基板205的下表面的第二开关元件12a的漏极D2a和第一基板201的导电图案203b的上表面通过接合层43彼此接合。
[0096]此时，如图8所示，用密封树脂70填充第一基板201的上表面(沿着箭头Z2的表面)与第二基板205的下表面(沿着箭头Zl的表面)之间的空间。而且，缓冲电容器IOa通过接合材料60接合到第二基板205的导电图案207c和207e的上表面。
[0097]在采用由焊料等制成的接合层41、43和45、凸块42和44以及接合材料60的上述接合过程中，优选地，阻焊剂涂敷于规定区域(参见例如由图11、图13和图14中的斜线所示的部分)，以抑制焊料蔓延到不需要的部分。而且，在用于通过接合材料45将第一基板201和第二基板205彼此接合的上述过程中，对于凸块42 (44)可以采用高温焊料而对于接合层45可以采用低温焊料，以抑制用于将第一基板201 (第二基板205)和第一开关元件lla(第二开关元件12a)彼此接合的凸块42 (44)熔化。
[0098]根据第二实施方式，如上所述，导电图案207c和207e设置在第二基板205的上表面(沿着箭头Z2的表面)，并且电连接到导电图案207c和207e的导电图案207d和207f分别设置在第二基板205的下表面(沿着箭头Zl的表面)。而且，导电图案207c和207e的上表面分别连接到缓冲电容器IOa的一个电极Cla和另一个电极C2a，并且导电图案207d和207f的下表面分别连接到第一开关元件Ila的漏极Dla和第二开关元件12a的源极D2a。由此，凭借包括导电图案207c至207f的第二基板205，第一开关元件Ila的漏极Dla与缓冲电容器IOa的一个电极Cla之间以及第二开关元件12a的源极S2a与缓冲电容器IOa的另一个电极C2a之间的导通路径可以容易地减小长度。
[0099]根据第二实施方式，如上所述，导电图案207g设置在第二基板205的上表面(沿着箭头Z2的表面)，并且电连接到导电图案207g的导电图案207h设置在第二基板205的下表面(沿着箭头Z2的表面)。而且，导电图案207h和第二开关元件12a的背面侧的栅极Gla彼此连接，并且导电图案207g构成控制端子52a。由此，与第二开关元件12a的栅极G2a和控制端子52a(控制信号外部输入到该控制端子52a)经由导线等彼此连接的情况不同，第二开关元件12a的栅极G2a和控制端子52a可以容易地彼此连接。
[0100]根据第二实施方式，设置在连接到缓冲电容器IOa的第二基板205的上表面(沿着箭头Z2的表面)侧的导电图案207c和207e构成输入端子53和54。由此，利用第二基板205的上表面侧的区域，输入端子53和54可以容易地连接到未示出的直流电源。
[0101]根据第二实施方式，如上所述，被构成为布置第一开关元件Ila和第二开关元件12a的凹部204b以及与凹部204b相邻接的凸部204a (绝缘板204)设置在被布置成与第二基板205的下表面(沿着箭头Zl的表面)相对的第一基板201的上表面(沿着箭头Z2的表面)。而且，设置在第一基板201的凸部204a(绝缘板204)的导电图案203d和203e以及第二基板205的导电图案207b和207j的下表面分别彼此接合。由此，利用由第一基板201的凹部204b构成的空间，第一开关元件Ila和第二开关元件12a可以容易地布置在第一基板201的上表面和第二基板205的下表面之间。另外，设置在第一基板210中的凸部204a可以稳定地从下面支撑第二基板205。
[0102][第三实施方式]
[0103]现在参照图17和图18描述根据第三实施方式的功率模块300a的结构。在该第三实施方式中，与缓冲电容器IOa的上表面侧(沿着箭头Z2的侧)未设置任何物体的上述第一实施方式不同，描述在缓冲电容器IOa的上表面侧设置具有散热功能的散热板81和82的示例。功率模块300a是本发明中“电力变换装置”的示例。散热板81和82是本发明中“散热构件”的示例。
[0104]根据第三实施方式的功率模块200a在三相逆变器装置中执行U相电力变换。换言之，还根据该第三实施方式，类似于上述第一实施方式，结构与功率模块300a的结构大致相同的两个功率模块(执行V相和W相电力变换的功率模块)与功率模块200a分开设置。为了简化，下面仅描述执行U相电力变换的功率模块300a。
[0105]如图17和图18所示，功率模块300a包括基板1、两个开关元件(第一开关元件Ila和第二开关元件12a)、两个连接导体31和32、缓冲电容器IOa和两个散热板81和82。散热板81和82各由热导性优秀的诸如铜等的金属的导体制成平板形式。
[0106]根据第三实施方式，散热板81和82与被设置成夹在缓冲电容器IOa与第一开关元件Ila之间以及缓冲电容器IOa与第二开关元件12a之间的连接导体31和32对应，分别布置在缓冲电容器IOa的上表面侧(沿着箭头Z2的侧)。具体地，散热构件81的下表面(沿着箭头Zl的表面)和缓冲电容器IOa的一个电极Cla的上表面(沿着箭头Z2的表面)通过由诸如焊料或导电膏(例如，银膏)等的导电粘合剂制成的接合材料61彼此接合。而且，散热板82的下表面和缓冲电容器IOa的另一个电极C2a的上表面通过接合材料61彼此接合。
[0107]第三实施方式的剩余结构与上述第一实施方式的剩余结构类似。
[0108]根据第三实施方式，如上所述，散热构件81和82设置在缓冲电容器IOa的与连接导体31和32相对的一侧(沿着箭头Z2的一侧)。由此，散热构件81和82可以容易地辐射从缓冲电容器IOa产生的热。
[0109][第四实施方式]
[0110]现在参照图19和图20描述根据第四实施方式的功率模块400的结构。在该第四实施方式中，与U相、V相和W相电力变换由彼此分开设置的三个装置(功率模块IOOa至100c)执行的上述第一实施方式不同，描述由单个装置(功率模块(三相逆变器装置)400)执行所有的U相电力变换、V相电力变换和W相电力变换的示例。功率模块400是本发明中“电力变换装置”的示例。
[0111]如图19和图20所示，功率模块400包括基板401、六个开关元件(第一开关元件Ila至Ilc和第二开关元件12a至12c)、两个连接导体431和432以及缓冲电容器IOa至IOc0基板401是本发明中“第一基板”的示例。
[0112]基板401被构造成包括平板形式的绝缘板402、设置在绝缘板402的上表面(沿着箭头Z2的表面)的九个导电图案(三个导电图案403a、三个导电图案403b和三个导电图案403c)以及设置在绝缘板402的下表面(沿着箭头Zl的表面)的九个导电图案(三个导电图案403d、三个导电图案403e和三个导电图案403f)。导电图案403a、403b和403c以及导电图案403d、403e和403f通过被设置成从上表面穿过绝缘板402到下表面的柱状导体403g、403h和403i分别彼此电连接。三个导电图案403c是本发明中“第一导电图案”的示例。三个导电图案403a是本发明中“第二导电图案”的示例，并且三个导电图案403b是本发明中“第三导电图案”的示例。
[0113]如图19和图20所示，被构造成执行U相电力变换的两个开关元件(第一开关元件Ila和第二开关元件12a)沿方向X排列在设置在沿着基板401的上表面(沿着箭头Z2的表面)的箭头Yl的一端的附近(参见图19)的导电图案403a和403c的上表面。类似于上述第一实施方式，这两个开关元件(第一开关元件Ila和第二开关元件12a)被布置成使得其正面和背面彼此相对定向。换言之，第一开关元件Ila的背面侧的栅极Gla通过凸块42接合到基板401的导电图案403a的上表面。第一开关元件Ila的背面侧的源极Sla和第二开关元件12a的正面侧的漏极D2a通过凸块42和接合层44分别接合到基板401的导电图案403c的上表面。
[0114]类似地，被构造成执行V相(W相)电力变换的第一开关元件Ilb(Ilc)和第二开关元件12b (12c)沿方向X排列在沿基板401的上表面(沿箭头Z2的方向)的方向Y设置在中央部附近(在沿着箭头Y2的一端的附近)的导电图案403a和403c的上表面。第一开关元件Ilb(Ilc)和第二开关元件12b(12c)被布置成使得其正面和背面彼此相对定向。换言之，第一开关元件Ilb(Ilc)的背面侧的栅极Glb (Glc)通过凸块42接合到基板401的导电图案403a的上表面。第一开关元件Ilb(Ilc)的背面侧的源极Slb (Slc)和第二开关元件12b (12c)的正面侧的漏极D2b (D2c)通过凸块42和接合层44分别接合到基板401的导电图案403c的上表面。
[0115]根据第四实施方式，如图19所示，连接导体431和432各由沿方向Y延伸的平板形式的导体制成。由此，连接导体431和432被布置成公共地横跨三个第一开关元件Ila至Ilc和三个第二开关元件12a至12c。换言之，如图20所示，三个第一开关元件Ila至Ilc的各个漏极Dla至Dlc通过接合层41接合到连接导体431的下表面(沿着箭头Zl的表面)。三个第二开关元件12a至12c的背面侧的各个源极S2a至S2c通过凸块44接合到连接导体432的下表面。
[0116]根据第四实施方式，除了上述六个开关元件(三个第一开关元件Ila至Ilc和三个第二开关元件12a至12c)之外，连接导体431和432也被布置成公共地横跨三个缓冲电容器IOa至10c。缓冲电容器10a、10b和IOc分别与第一开关元件Ila和第二开关元件12a、第一开关元件Ilb和第二开关元件12b以及第一开关元件Ilc和第二开关元件12c对应地，横跨两个连接导体431和432的上表面(沿着箭头Z2的表面)布置。缓冲电容器IOa至IOc通过接合材料60接合到连接导体431和432的上表面。
[0117]如上所述，根据第四实施方式，连接导体431和432被设置成夹在三个第一开关元件Ila至Ilc与三个缓冲电容器IOa至IOc之间以及三个第二开关元件12a至12c与三个缓冲电容器IOa至IOc之间。连接导体431和432分别是本发明中“第一连接导体”和“第二连接导体”的示例。
[0118]而且，根据第四实施方式，类似于上述第一实施方式，基板401的上表面(沿着箭头Z2的表面)与连接导体431和432的下表面(沿着箭头Zl的表面)之间的区域和基板401的上表面与缓冲电容器IOa至IOc的下表面之间的区域填充有密封树脂70。第二开关元件12a至12c的栅极G2a至G2c通过导线20电连接到基板401的三个导电图案403e的各个上表面。
[0119]由于上述结构，根据第四实施方式，如图20所示，设置在基板401的下表面(沿着箭头Zl的表面)侧的三个导电图案403b各通过柱状导体403g、导电图案403a和凸块42电连接到第一开关元件Ila至Ilc的栅极Gla。因此，三个导电图案403b构成三个控制端子51a(参见图1)，用于切换第一开关元件Ila至Ilc的控制信号输入到这三个控制端子51a。
[0120]设置在基板401的下表面(沿着箭头Zl的表面)侧的三个导电图案403d各通过柱状导体403h、导电图案403c和凸块43电连接到第一开关元件Ila的源极Sla至Slc，并且通过柱状导体403h、导电图案403c和接合层43电连接到第二开关元件12a至12c的漏极D2a至D2c。因此，三个导电图案403d各构成连接到未示出的马达等的U相、V相和W相输出端子55a至55c (参见图1)。
[0121]基板401的下表面(沿着箭头Zl的表面)设置的三个导电图案403f各通过柱状导体4031、导电图案403e和导线20电连接到第二开关元件12a至12c的栅极G2a至G2c。因此，三个导电图案403f各构成三个控制端子52a至52c (参见图1)，用于切换第二开关元件12a至12c的控制信号输入到这三个控制端子52a至52c。
[0122]连接导体431通过接合层41电连接到第一开关元件IIa至Ilc的漏极Dla至Dlc,并且连接导体432通过凸块44电连接到第二开关元件12a至12c的源极S2a至S2c。因此，连接导体431和432分别构成连接到未示出的直流电源的P电极(+V)的输入端子53(参见图1)和连接到N电极(-V)的输入端子54 (参见图1)。
[0123]根据第四实施方式，如上所述，通过将三个第一开关元件I Ia至I Ic和三个第二开关元件12a至12c彼此并联连接到三个缓冲电容器IOa至10c，来构造单个功率模块(三相逆变器装置)400。由此，与总共三个功率模块(由第一开关元件11a、第二开关元件12a和缓冲电容器IOa构成的功率模块；由第一开关元件lib、第二开关元件12b和缓冲电容器IOb构成的功率模块；以及由第一开关元件11c、第二开关元件12c和缓冲电容器IOc构成的功率模块)彼此分开设置的情况(例如，如在上述第一实施方式中，三相逆变器装置100(参见图1)由彼此分开设置的三个功率模块IOOa至IOOc构成的情况)不同，可以减少组件的数量，因此可以简化装置的结构。
[0124]根据第四实施方式，连接导体431和432被布置成公共地横跨三个第一开关元件Ila至11c、三个第二开关元件12a至12c和三个缓冲电容器IOa至10c。由此，与针对第一开关元件11a、第二开关元件12a和缓冲电容器10a、针对第一开关元件lib、第二开关元件12b和缓冲电容器10b、并针对第一开关元件I lc、第二开关元件12c和缓冲电容器IOc单独设置三个各自的连接导体的情况不同，可以减少组件的数量，因此可以简化装置的结构。
[0125]此时公开的实施方式必须在所有方面都被认为是例示性的，而不是限制性的。本发明的范围不由上述实施方式的描述示出，而由专利的权利要求的范围示出，并且进一步包括与专利的权利要求的范围等同的含义和范围之内的所有修改例。
[0126]例如，虽然上述第一实施方式至第四实施方式中的各个实施方式中示出了将本发明应用于包括开关元件和缓冲电容器的三相逆变器装置(电力变换装置)的示例，但是本发明还可应用于除了三相逆变器装置之外的电力变换装置，只要这些电力变换装置包括开关元件和缓冲电容器。
[0127]虽然上述第一实施方式和第二实施方式的每个中，单个缓冲电容器设置在单个功率模块(功率逆变器)中，但是本发明不限于此。根据本发明，两个或更多个缓冲电容器可以设置在单个功率模块中。在如图21所示的第一实施方式的修改例(图22所示的第二实施方式的修改例)中，例如，两个缓冲电容器IOd和10e(10f和IOg)可以设置在单个功率模块110a(210a)中。功率模块110a(210a)是本发明中“电力变换装置”的示例。
[0128]根据图21所示的第一实施方式的修改例，两个缓冲电容器IOd和IOe设置在单个功率模块IlOa中。这两个电容缓冲器IOd和IOe横跨两个连接导体31和32的上表面(沿着箭头Z2的表面)沿方向Y排列。而且，根据图21所示的该修改例，与图2所示的上述第一实施方式类似的是，连接导体31和32被布置成分别夹在第一开关元件Ila与缓冲电容器IOd和IOe之间以及第二开关元件12a与缓冲电容器IOd和IOe之间。
[0129]类似地，根据图22所示的第二实施方式的修改例，两个缓冲电容器IOf和IOg设置在单个功率模块210a中。这两个缓冲电容器IOf和IOg横跨设置在第二基板205的上表面(沿着箭头Z2的表面)侧的两个导电图案207c和207e的上表面(沿着箭头Z2的表面)沿方向Y排列。而且，根据图22所示的该修改例，类似于图8所示的上述第二实施方式，第二基板205的导电图案207c和207d以及柱状导体2071被设置成夹在第一开关元件Ila与缓冲电容器IOf和IOg之间。而且，第二基板205的导电图案207e和207f和柱状导体207m被设置成夹在第二开关元件12a与缓冲电容器IOf和IOg之间。
[0130]根据如21所示的第一实施方式的修改例(图22所示的第二实施方式的修改例)，如上所述，单个功率模块I IOa (210a)设置有两个缓冲电容器IOd和IOe (IOf和IOg)，借此与单个功率模块设置有单个缓冲电容器的情况(上述第一或第二实施方式的情况)相比，可以吸收更多的浪涌电压。
[0131]虽然如图17所示，上述第三实施方式中已经示出了采用设置在基板I的下表面(沿着箭头Zl的表面)侧的导电图案3b和3j作为连接到未示出的直流电源的P电极(+V)的输入端子53 (参见图1)和连接到其N电极(-V)的输入端子54 (参见图1)的示例，但是本发明不限于此。根据本发明，如图23所示的第三实施方式的修改例中，散热板581和582可以分别用作输入端子53和54(参见图1)。散热板581和582是本发明中“散热构件”的示例。
[0132]根据图23所示的第三实施方式的修改例，与上述第三实施方式类似，散热板581和582各由热导性优秀的诸如铜等的金属的导体制成平板形式。散热板581通过接合材料61、缓冲电容器IOa的一个端子Cla、接合材料60、连接导体31和接合层41，电连接到第一开关元件Ila的漏极Dla。由此，散热板581构成连接到未示出的直流电源的P电极(+V)的输入端子53 (参见图1)。散热板582通过接合材料61、缓冲电容器IOa的另一个端子C2a、接合材料60、连接导体32和接合层44，电连接到第二开关元件12a的源极S2a。由此，散热板582构成连接到未示出的直流电源的N电极(-V)的输入端子54(参见图1)。
[0133]根据图23所不的第三实施方式的修改例,如上所述,散热板581和582用作输入端子53和54(参见图1)，借此专用于构成输入端子53和54的导电图案(根据图17所示的第三实施方式的上述导电图案3b和3j)可以不设置在基板Ia中，因此，可以简化装置的结构。
[0134]虽然上述第三实施方式中示出了使导体的各个散热板由热导性优秀的诸如铜等的金属制成平板形式的示例，但是本发明不限于此。根据本发明，散热构件可以由除了金属之外的构件制成，只要该构件的热导率是优秀的。
[0135]虽然上述第一实施方式至第四实施方式中的各个实施方式中MOSFET(场效应晶体管)用作各个开关元件(电力变换半导体元件)，但是本发明不限于此。根据本发明，诸如IGBT(绝缘栅双极晶体管)等的另其它晶体管可以作为各个开关元件。
【权利要求】
1.一种电力变换装置(100、100a、100b、100c、110a、200a、210a、300a、400)，该电力变换装置(100、100a、100b、100c、110a、200a、210a、300a、400)包括: 开关元件(lla、llb、llc、12a、12b、12c)，该开关元件(11a、lib、11c、12a、12b、12c)具有电极(Dla、Dlb、Dlc、Sla、Slb、Slc、Gla、Glb、Glc、D2a、D2b、D2c、S2a、S2b、S2c、G2a、G2b、G2c)； 缓冲电容器(10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g)，该缓冲电容器(10a、10b、10c、1cU1eUOf UOg)连接到所述开关元件的所述电极；以及 连接导体(31、32、207c、207d、207e、207f、2071、207m、431、432)，所述连接导体(31、32、207c、207d、207e、207f、2071、207m、431、432)被构造成将所述开关元件的所述电极和所 述缓冲电容器彼此连接，其中， 所述连接导体的至少一部分被布置为成夹在所述缓冲电容器与所述开关元件的所述电极之间。
2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其中， 所述开关元件包括第一开关元件(lla、llb、llc)，该第一开关元件(lla、llb、llc)具有设置在所述连接导体侧的正面侧电极(Dla、Dlb、Dlc);和第二开关元件(12a、12b、12c)，该第二开关元件(12a、12b、12c)具有设置在所述连接导体侧的背面侧电极(S2a、S2b、S2c、G2a、G2b、G2c)，并且 所述连接导体的至少一部分被布置为夹在所述缓冲电容器与所述第一开关元件的所述正面侧电极之间或夹在所述缓冲电容器与所述第二开关元件的所述背面侧电极之间。
3.根据权利要求2所述的电力变换装置，其中， 所述连接导体包括第一连接导体(31、207c、207d、2071、431)，该第一连接导体(31、207c、207d、2071、431)被构造成将所述缓冲电容器和所述第一开关元件的所述正面侧电极彼此连接；和第二连接导体(32、207e、207f、207m、432)，该第二连接导体(32、207e、207f、207m、432)被构造成将所述缓冲电容器和所述第二开关元件的所述背面侧电极彼此连接。
4.根据权利要求2或3所述的电力变换装置，所述电力变换装置还包括第一基板(1、la、201、401)，该第一基板(1、la、201、401)安装有所述第一开关元件和所述第二开关元件，其中， 在所述第一基板的正面设置有第一导电图案(3e、203b、403c),所述第一导电图案(3e、203b、403c)被构造成将所述第一开关元件的背面侧电极与所述第二开关元件的正面侧电极彼此连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电力变换装置，其中， 所述连接导体通过接合材料(60)接合到所述缓冲电容器。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电力变换装置，其中， 所述连接导体共用于多个所述缓冲电容器。
7.根据权利要求6所述的电力变换装置，其中， 通过将各包括所述开关元件的三个半桥电路(101a、101b、1lc)与所述多个缓冲电容器彼此并联，构成三相逆变器电路(100)，并且 所述连接导体被布置成公共地横跨所述三个半桥电路中每个的所述开关元件和所述多个缓冲电容器。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电力变换装置，所述电力变换装置还包括散热构件(81、82、581、582)，该散热构件(81、82、581、582)布置在所述缓冲电容器的与连接有所述连接导体的一侧相对的一侧。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电力变换装置，所述电力变换装置还包括正面安装有所述开关元件的第一基板(l、la、201、401)，其中， 所述第一基板的正面与所述连接导体之间的区域填充有密封树脂(70)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的电力变换装置，其中， 所述连接导 体由板状导体制成， 所述缓冲电容器连接到由所述板状导体制成的所述连接导体的正面，并且 所述开关元件的所述电极连接到由所述板状导体制成的所述连接导体的背面。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的电力变换装置，所述电力变换装置还包括在正面安装有所述开关元件的第一基板(l、la、401)，其中， 在所述第一基板的背面设置有至少一个导电图案(3b、3d、3f、3h、3 j、403b、403d、403f)，该至少一个导电图案(3b、3d、3f、3h、3j、403b、403d、403f)电连接到所述开关元件，构成端子(51a、51b、51c、52a、52b、52c、53、54、55a、55b、55c)。
12.根据权利要求11所述的电力变换装置，其中， 所述开关元件的所述电极包括: 第一电极(Dla、Dlb、Dlc)，该第一电极(Dla、Dlb、Dlc)设置在正面侧，电连接到所述缓冲电容器；以及 用于控制的第二电极(Gla、Gib、Glc)，该用于控制的第二电极(Gla、Gib、Glc)设置在背面侧，电连接到外部， 所述第一基板包括设置在正面的第二导电图案(3c、403a)和设置在背面的电连接到所述第二导电图案的第三导电图案(3d、403b)， 所述第一基板的所述第二导电图案连接到设置在所述开关元件的所述背面侧的所述用于控制的第二电极，并且 所述第一基板的所述第三导电图案构成连接到外部的第一控制端子(51a、51b、51c)。
13.根据权利要求12所述的电力变换装置，其中， 除了所述第二导电图案和所述第三导电图案之外，所述第一基板还包括设置在正面的第四导电图案(3a、3i)和设置在背面的电连接到所述第四导电图案的第五导电图案(3b、3j)， 所述第一基板的所述第四导电图案连接到被布置为夹在所述缓冲电容器与所述开关元件的所述电极之间的所述连接导体， 所述第一基板的所述第五导电图案构成端子(53、54)。
14.根据权利要求1至11中任一项所述的电力变换装置，所述电力变换装置还包括第二基板(205)，该第二基板(205)被构造成包括所述连接导体，其中， 所述第二基板包括设置在正面的第六导电图案(207c、207e)和设置在背面的电连接到所述第六导电图案的第七导电图案(207d、207f)， 所述第二基板的所述第七导电图案连接到所述开关元件的所述电极，并且 所述第二基板的所述第六导电图案连接到所述缓冲电容器。
15.根据权利要求14所述的电力变换装置，其中， 所述开关元件的所述电极包括电连接到所述缓冲电容器的第一电极(D2a、D2b、D2c)和电连接到外部的用于控制的第二电极(G2a、G2b、G2c)， 除了所述第六导电图案和所述第七导电图案之外，所述第二基板还包括设置在所述正面的第八导电图案(207g)和设置在所述背面的电连接到所述第八导电图案的第九导电图案(207h)， 所述第二基板的所述第七导电图案连接所述开关元件的所述第一电极， 所述第二基板的所述第九导电图案连接到所述开关元件的所述用于控制的第二电极，并且 所述第二基板的所述第八导电图案构成连接到外部的第二控制端子(52a)。
16.根据权利要求14或权利要求15所述的电力变换装置，其中， 所述第二基板的所述第六导电图案构成端子(53、54)。
17.根据权利 要求14至16中任一项所述的电力变换装置，所述电力变换装置还包括安装有所述开关元件的第一基板(201)，其中， 所述第一基板被布置成使得所述第一基板的正面与所述第二基板的所述背面相对，并且包括被构造成安装所述开关元件的凹部(204b)和与所述凹部相邻接的凸部(204a)，并且 所述第一基板的所述凸部接合到所述第二基板的所述背面。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的电力变换装置，其中， 所述开关元件包括电力变换半导体元件(11a、lib、11c、12a、12b、12c),并且 所述连接导体的至少一部分被设置成夹在所述缓冲电容器与所述电力变换半导体元件的电极之间。
19.一种用于制造电力变换装置(100、100a、100b、100c、110a、200a、210a、300a、400)的方法，该电力变换装置包括具有电极(Dla, Dlb, Die、Sla、Sib、Sic、Gla、Gib、Glc、D2a、D2b、D2c、S2a、S2b、S2c、G2a、G2b、G2c)的开关元件(11a、lib、11c、12a、12b、12c)和缓冲电容器(10a、10b、10c、1cU 10e、10f、10g)，该方法包括以下步骤: 将所述开关元件的所述电极连接到连接导体(31、32、207c、207d、207e、207f、2071、207m、431、432)的背面侧；以及 将所述缓冲电容器连接到所述连接导体的正面侧，使得所述连接导体的至少一部分夹在所述缓冲电容器与所述开关元件的所述电极之间。
20.根据权利要求19所述的用于制造电力变换装置的方法，其中， 所述开关元件包括第一开关元件(lla、llb、llc)，该第一开关元件(lla、llb、llc)具有设置在所述连接导体侧的正面侧电极(Dla、Dlb、Dlc);和第二开关元件(12a、12b、12c)，该第二开关元件(12a、12b、12c)具有设置在所述连接导体侧的背面侧电极(S2a、S2b、S2c、G2a、G2b、G2c)， 所述用于制造电力变换装置的方法还包括将所述第一开关元件的背面侧接合到第一基板(201)的正面的步骤，其中， 连接所述开关元件的所述电极的步骤包括以下步骤: 将所述第二开关元件的背面侧接合到包括所述连接导体的第二基板(205)的背面，以将所述第二开关元件的所述背面侧电极连接到所述第二基板的所述连接导体的所述背面侧，以及 在所述第一基板的所述正面与所述第二基板的所述背面彼此相对的状态下，将所述第一基板的与所述第一开关元件的所述背面侧接合的所述正面和所述第二基板的与所述第二开关的所述背面侧接合的所述背面彼此接合，以将所述第一开关元件的所述正面侧电极连接到所述第二基板的所述 连接导体的所述背面侧。
【文档编号】H02M7/48GK104081646SQ201280068377
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2012年1月31日 优先权日:2012年1月31日
【发明者】本田友和, 佐佐木亮, 小熊清典, 竹中国浩, 氏田祐, 野田勇次 申请人:株式会社安川电机