电力转换装置的制作方法

本发明涉及电力转换装置的结构，特别涉及有效应用于内置功率半导体模块及驱动电路基板的电力转换装置的技术。

背景技术：

由于汽车的电动化、电子部件的安装密度的增大，用于提高车载部件的可靠性的噪声对策变得重要。特别是，搭载于ev(electricvehicle，电动汽车)、hev(hybridelectricvehicle，混合动力汽车)、phev(plug-inhybridelectricvehicle，插电式混合动力汽车)等的逆变器一方面高输出化，另一方面小型化，在应对噪声的同时，绝缘性的确保也是重要的问题。

作为本技术领域的背景技术，例如有像专利文献1那样的技术。在专利文献1中公开了：“一种电力转换装置，具备：功率模块，其具有将直流电流转换为交流电流的功率半导体元件；控制电路基板，其输出对所述功率半导体元件进行控制的控制信号；驱动电路基板，其基于所述控制信号，输出对所述功率半导体元件进行驱动的驱动信号；以及导电性的底板，其被配置在所述驱动电路基板与所述控制电路基板之间的空间内，并且形成有细长的配线开口部”。

在专利文献1中，通过导电性的底板(金属制屏蔽板)屏蔽驱动电路基板与控制电路基板之间的噪声。

另外，在专利文献2中公开了：“一种电容器搭载型逆变器单元，其具有包含多相的开关元件的逆变器、该逆变器的控制基板、以及平滑用电容器，所述电容器搭载型逆变器单元具备第1壳体和第2壳体，所述第1壳体对所述逆变器进行支承，所述第2壳体与该第1壳体共同收纳所述平滑用电容器和所述控制基板，所述电容器搭载型逆变器单元以如下方式构成：在所述第2壳体内收纳支承所述控制基板的支承框架，同时该支承框架与所述第2壳体连结，并且在所述第2壳体内以从所述支承框架突出的柱状支承部露出的方式填充掩埋该支承框架和所述平滑用电容器的树脂材料，并以固定于所述柱状支承部的所述控制基板与所述逆变器相对的方式使所述第1壳体与所述第2壳体对接”。

在专利文献2中，用金属材料来形成支承框架，并以覆盖平滑用电容器的逆变器相对侧的表面的方式配设，由此能够遮断放射自电容器的电气噪声，并防止固定于支承框架的柱状支承部的控制基板暴露于噪声中。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5417314号公报

专利文献2：日本专利第5184218号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

如上所述，在车载用的逆变器中，由于逆变器的小型化、高输出化，部件安装密度变高，内置于逆变器中的功率半导体模块与输出驱动信号的驱动电路基板之间的距离变短，从而噪声屏蔽性、绝缘性的确保成为问题。

另外，在以往的逆变器中，树脂制支承结构、用于供电流流动的汇流条(busbar：母线)、用于检测保险丝的状态的供电流流动的汇流条分别作为单个的部件被搭载，为了小型化，部件数量削减也是问题。

进一步地，在为了屏蔽噪声而在逆变器内设置金属制屏蔽板的情况下，在有限的空间中设置金属屏蔽板的方法也成为问题。

在上述专利文献1中，虽然驱动电路基板与控制电路基板间的噪声得到屏蔽，但功率半导体模块与驱动电路基板间的噪声屏蔽以及绝缘性不充分，部件数量也较多，从小型化方面来看是不利的。另外，在上述专利文献2中，通过填充树脂来固定内置于逆变器中的控制基板的支承框架与电容器，因此需要填充用于确保电容器的安装可靠性的充足的量的树脂，依然不利于逆变器的小型化。

因此，本发明的目的在于，对于内置功率半导体模块以及驱动电路基板的电力转换装置，提供一种能够确保功率半导体模块与驱动电路基板之间的抗噪性及绝缘性、且能够实现小型化的电力转换装置。

用于解决问题的技术手段

为了解决上述问题，本发明的电力转换装置的特征在于，具备：功率半导体模块，其将直流电力转换为交流电力；驱动信号电路基板，其输出对所述功率半导体模块进行驱动的驱动信号；树脂制的支承构件，其对所述驱动信号电路基板进行支承，所述功率半导体模块具有传递所述驱动信号的信号端子和传递所述直流电力的输入及所述交流电力的输出的主端子，所述支承构件被配置在所述驱动信号电路基板与所述功率半导体模块之间，所述信号端子及所述主端子被设置在所述功率半导体模块的与所述支承构件相对的一侧，在所述支承构件中的所述驱动信号电路基板与所述主端子之间的区域中埋设有金属制的屏蔽板。

发明的效果

根据本发明，对于内置功率半导体模块以及驱动电路基板的电力转换装置，能够实现一种能够确保功率半导体模块与驱动电路基板之间的抗噪性及绝缘性、且能够实现小型化的电力转换装置。

上述以外的问题、构成以及效果根据以下的实施方式的说明而变得清楚。

附图说明

图1a是示出本发明的一实施方式的树脂制支承结构的平面图。

图1b是示出本发明的一实施方式的树脂制支承结构的平面图。

图2是示出本发明的一实施方式的功率半导体模块的图。

图3a是示出本发明的一实施方式的电力转换装置的整体概要的图。

图3b是示出图3a的电力转换装置的部件构成的分解图。

图4a是示出本发明的一实施方式的电力转换装置的驱动信号电路基板的平面图。

图4b是示出图4a的b－b'截面的图。

图4c是图4b的c部分放大图。

图5是示出本发明的一实施方式的树脂制支承结构的平面图。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的实施例进行说明。此外，在各附图中，对同一构成附上同一符号，对重复的部分省略其详细的说明。

实施例1

使用图1a至图4c，对实施例1的电力转换装置进行说明。首先，参照图1a至图2，对内置于本实施例的电力转换装置中的驱动信号电路基板的支承构件进行说明。图1a是示出本实施例的树脂制支承构件(树脂制支承结构)100的概略构成的平面图(俯视图)，图1b是示出图1a的内部结构的平面图(透视图)。另外，图2是示出搭载于电力转换装置的功率半导体模块的图。

树脂制支承构件100是用于在电力转换装置内对与功率半导体模块109一起内置于电力转换装置中的驱动信号电路基板进行支承的树脂制部件。如图1a所示，在树脂制支承构件100中设置有多个插通孔102，该插通孔102用于插通功率半导体模块109所具有的信号端子110。这里，示出了以2个插通孔102为一对，设置了三对插通孔102的例子。另外，在树脂制支承构件100中还设置了插通孔(贯通孔)103，该插通孔(贯通孔)103用于插入成为电力转换装置的框体的壳体的定位销。

在树脂制支承构件100的一端设置有固定部101，该固定部101为用于将树脂制支承构件100固定于电力转换装置的框体(壳体)的螺纹固定点。另外，设置有多个作为用于卡止后述电线束(配线)的突起部的卡止部104。

如图1b所示，在树脂制支承构件100的内部埋设有金属制屏蔽板105、保险丝熔断检测汇流条107、以及高压汇流条108。金属制屏蔽板105具有向固定部101延伸的延伸设置部106。金属制屏蔽板105是用于屏蔽功率半导体模块109与驱动信号电路基板之间的噪声的金属制部件。延伸设置部106是为了将金属屏蔽板105连接至树脂制支承构件100与壳体的固定点(固定部101)而延伸设置的金属屏蔽板的一部分。

保险丝熔断检测汇流条107是用于连接未图示的保险丝与驱动信号电路基板的直流电路体，高压汇流条108是用于将高压电流供给至驱动信号电路基板的直流电路体。

如图1a以及图1b所示，本实施例的树脂制支承构件100以如下方式形成：通过用树脂模制金属制屏蔽板105以及作为其延伸部分的延伸设置部106、保险丝熔断检测汇流条107、以及高压汇流条108，从而将这些金属制部材(导电构件)埋设在树脂内。

功率半导体模块109是用于将被供给至电力转换装置内的直流电流(直流电力)转换为交流电流(交流电力)的逆变器部件，如图2所示，在其一边设置有信号端子110以及主端子111。信号端子110是用于连接功率半导体模块109与驱动信号电路基板的端子，将驱动信号从驱动信号电路基板传递至功率半导体模块109。

另外，主端子111是用于连接功率半导体模块109与高電压直流电路体的端子，传递从外部电源(未图示)向功率半导体模块109的高压电源(直流电流(直流电力))的输入以及从功率半导体模块109向外部负载(未图示)的交流电流(交流电力)的输出。此外，在图2中，示出了主端子111右侧的4个细端子是直流电流的输入端子，左侧的1个粗端子是交流电流的输出端子的例子。

接下来，参照图3a以及图3b，对本实施例的电力转换装置的整体概要和部件构成进行说明。图3a是示出本实施例的电力转换装置的整体概要的立体图。图3b是示出图3a的电力转换装置的部件构成的分解图，示出了从图3a的a－a'方向观察到的状态。

如图3a所示，电力转换装置的正面装入有驱动信号电路基板112，在上表面装入有直流电流汇流条115。如上所述，驱动信号电路基板112是用于供给对功率半导体模块109进行驱动的信号的基板。另外，直流电流汇流条115是用于将直流电流供给至功率半导体模块109的直流电路体。

电力转换装置的上表面装入有电线束118。如后文所述，电线束118在实施例2(图5)中，是用于连接电流传感器与控制信号电路基板的配线。

参照图3b的分解图，对本实施例的电力转换装置(逆变器)的部件构成和各部件的装配方法进行说明。

在成为电力转换装置的框体的金属制的壳体113中插入功率半导体模块109、电容器116。壳体113形成功率半导体模块109的收纳空间。电容器116是用于去除直流电流的噪声的元件。

接下来，在壳体113中安装直流电流汇流条115、交流电流汇流条119、电流传感器120、以及交流电流汇流条117。交流电流汇流条117、119是用于传递来自功率半导体模块109的交流电流的交流电路体。

接下来，在壳体113中安装树脂制支承构件100，并将功率半导体模块109的信号端子110插通树脂制支承构件100的插通孔102。

接着，将电线束118连接至电流传感器120与控制信号电路基板114，并固定于树脂制支承构件100的卡止部104。控制信号电路基板114是用于共享对功率半导体模块109进行控制的信号的基板。

最后，在树脂制支承构件100上安装驱动信号电路基板112，从而完成图3a所示的电力转换装置。

参照图4a至图4c，对功率半导体模块109、驱动信号电路基板112以及树脂制支承构件100的配置(位置关系)进行说明。图4a是从图3a的a－a'方向观察驱动信号电路基板112所得到的图。图4b是示出图4a的b－b'截面的图。另外，图4c是图4b的c部分的放大图。

如图4c所示，树脂制支承构件100以包围功率半导体模块109的主端子111的方式设置。另外，与此同时，埋设于树脂制支承构件100的金属制屏蔽板105被设置在主端子111与驱动信号电路基板112之间。此外，金属制屏蔽板105虽然至少需要设置在主端子111与驱动信号电路基板112之间，但也可以像图4c的左端部的符号105那样，设置在除此以外的区域。

如上所述，近年来，由于逆变器的小型化的要求，功率半导体模块109与驱动电路基板112的距离l1变小，同时功率半导体模块109与主端子111的距离l2也变小。随之，各构件间的绝缘性和抗噪性的确保成为问题。

如图4c所示，在本实施例的电力转换装置中，通过在被施加高压的主端子111与驱动信号电路基板112之间配置对驱动信号电路基板112进行支承的树脂制的支承构件(树脂制支承构件100)，从而能够确保绝缘性。

另外，通过在树脂制支承构件100中的驱动信号电路基板112与主端子111之间的区域埋设成为电磁屏蔽件的金属制屏蔽板105，从而能够确保抗噪性。

因此，由于能够确保功率半导体模块109的主端子111与驱动信号电路基板112之间的绝缘性以及抗噪性，并且缩小驱动信号电路基板112与功率半导体模块109的距离l1以及驱动信号电路基板112与主端子111的顶端的距离l2，因此能够使电力转换装置小型化。

如以上说明的那样，根据本实施例的电力转换装置，通过在驱动信号电路基板与功率半导体模块之间，特别是在驱动信号电路基板与被施加高压的功率半导体模块的主端子之间配置埋设了金属制屏蔽板的树脂制支承构件，从而能够确保驱动信号电路基板与功率半导体模块间的绝缘性、抗噪性，且能够使电力转换装置小型化。

另外，由于在树脂制支承构件100上埋设有用于检测保险丝熔断的保险丝熔断检测汇流条107和传递电流的高压汇流条108，因此不需要再单独制作以往作为单个构成部件而制作的树脂制支承构件、高压汇流条、以及保险丝熔断检测汇流条，从而部件数量的削减变得可能。由此，电力转换装置的可装配性提高，并且也关系到节省空间。

另外，金属制屏蔽板105具有延伸至固定部101的延伸设置部106，由于树脂制支承构件100通过固定部101与壳体113连接，因此壳体113与金属制屏蔽板105的连接变得可能。由此，金属制屏蔽板105接地到壳体113，从而能得到屏蔽噪声的效果。

另外，在金属屏蔽板105上设置延伸设置部106，并经由延伸设置部106接地到作为框体的壳体113，因此不需要制作用于使金属屏蔽板105接地的其他部件。同时，由于金属屏蔽板105以及延伸设置部106发挥树脂制支承构件100的补强材料的作用，因此树脂制支承构件100的强度提高。

实施例2

使用图5，对实施例2的电力转换装置进行说明。图5示出了在图1a的树脂制支承构件100上安装了电线束118、电流传感器120的状态。

在树脂制支承构件100上装配了多个钩状的卡止部104，能够通过该卡止部104对电线束118进行卡止。电线束118的连接器的一方被连接(插入)至电流传感器120，连接器的另一方被连接(插入)至未图示的控制信号电路基板114。由此，电流传感器120与控制信号电路基板114相连接。

根据本实施例的电力转换装置，通过将电线束118卡止在树脂制支承构件100的卡止部104，从而防止电线束118松动，装配作业变得容易。另外，由于不需要单独设置连接电流传感器120与控制信号电路基板114的配线，因此配线空间的空间节省变得可能，并且有助于电力转换装置的小型化。

此外，本发明不限定于上述实施例，还包含各种变形例。例如，上述实施例是为使本发明易于理解地说明而进行的详细说明，并非限定于具备所说明的所有构成。另外，能够将某实施例的构成的一部替换为其他实施例的构成，另外，也能在某实施例的构成上加上其他实施例的构成。另外，能够对各实施例的构成的一部分进行其他构成的追加、删除、替换。

符号说明

100…树脂制支承构件(树脂制支承结构)、101…固定部、102…插通孔、103…插通孔、104…卡止部、105…金属制屏蔽板、106…延伸设置部、107…保险丝熔断检测汇流条、108…高压汇流条、109…功率半导体模块、110…信号端子、111…主端子、112…驱动信号电路基板、113…壳体、114…控制信号电路基板、115…直流电流汇流条、116…电容器、117…交流电流汇流条、118…电线束、119…交流电流汇流条、120…电流传感器、l1…驱动信号电路基板112与功率半导体模块109的距离、l2…驱动信号电路基板112与主端子111的顶端的距离。