電力轉(zhuǎn)換裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電力轉(zhuǎn)換裝置，目的是設(shè)法配置、排列與電力轉(zhuǎn)換裝置整體的小型化有關(guān)的各構(gòu)成要素，不僅提高小型化技術(shù)，還提高產(chǎn)品制造上必要的可靠性和生產(chǎn)率，以及提高冷卻效率。該電力轉(zhuǎn)換裝置具有半導(dǎo)體組件500，其構(gòu)造為用散熱金屬?gòu)膬蓚?cè)夾持變換器電路的上臂和下臂用半導(dǎo)體芯片；具有水路框體212，用來(lái)冷卻半導(dǎo)體組件，同時(shí)當(dāng)作下蓋使用。在水路框體上設(shè)置中央部開(kāi)口以及在其兩側(cè)設(shè)置側(cè)部開(kāi)口，將電容組件390插入中央部開(kāi)口，同時(shí)將半導(dǎo)體組件500插入側(cè)部開(kāi)口，在水路框體內(nèi)，不但冷卻半導(dǎo)體組件還冷卻電容組件，另外，在電容組件390的上方面設(shè)置驅(qū)動(dòng)器基板、控制基板和交流匯流排。由此來(lái)謀求小型化。
【專利說(shuō)明】電力轉(zhuǎn)換裝置
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?00910004956.8、申請(qǐng)日為2009年02月20日、發(fā)明名稱為“電力轉(zhuǎn)換裝置”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)(201110228218.9)的分案申請(qǐng)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種具備變換器電路的電力轉(zhuǎn)換裝置。

【背景技術(shù)】
[0003]作為意在使半導(dǎo)體組件的熱量高效傳至冷卻器、提高散熱性的現(xiàn)有技術(shù)，例如已經(jīng)提出了專利文獻(xiàn)I所示的冷卻構(gòu)造。根據(jù)該專利文獻(xiàn)1，以下內(nèi)容得到公開(kāi):該冷卻構(gòu)造是將半導(dǎo)體組件插入冷卻器上形成的組件插入用孔，從與組件插入用孔的接觸面進(jìn)行散熱，在半導(dǎo)體組件的與組件插入用孔的接觸面上覆蓋軟性金屬層，通過(guò)該軟性金屬層，向冷卻器散熱。
[0004]此外，作為意在兼顧逆變器上所使用的半導(dǎo)體元件的冷卻效率和組裝性的現(xiàn)有技術(shù)，例如已經(jīng)提出了專利文獻(xiàn)2所示的變換器裝置。根據(jù)該專利文獻(xiàn)2，以下內(nèi)容得到公開(kāi):該變換器裝置形成有:容納部，容納用散熱板夾持半導(dǎo)體元件兩面的電源卡；和循環(huán)路徑部，使冷媒在電源卡周?chē)h(huán)，并且在電源卡與容納部之間的空隙中，填充絕緣性樹(shù)脂，通過(guò)固化絕緣性樹(shù)脂，固定電源卡。
[0005]此外，例如專利文獻(xiàn)3提出了意在減輕半導(dǎo)體組件組裝作業(yè)負(fù)擔(dān)、提高冷卻能力的冷卻構(gòu)造的現(xiàn)有技術(shù)。根據(jù)該專利文獻(xiàn)3，以下內(nèi)容得到公開(kāi):將半導(dǎo)體組件容納在內(nèi)部，設(shè)置一種模塊，其正面和背面是使半導(dǎo)體組件產(chǎn)生的熱量發(fā)散的散熱面，將該模塊插入形成在殼體內(nèi)部的冷卻水通路中，由此，模塊的正面和背面就會(huì)面向冷卻水通路。
[0006]此外，例如專利文獻(xiàn)4提出了一種在冷卻半導(dǎo)體組件兩個(gè)面的同時(shí)，也可以冷卻平滑電容的冷卻構(gòu)造的現(xiàn)有技術(shù)。根據(jù)該專利文獻(xiàn)4，以下內(nèi)容得到公開(kāi):將半導(dǎo)體組件設(shè)置在平滑電容的兩側(cè)，將扁平的冷媒管彎曲成曲曲彎彎的形狀，沿半導(dǎo)體組件的兩個(gè)面和平滑電容形成冷媒流路，實(shí)現(xiàn)無(wú)液漏的高散熱能力。
[0007]專利文獻(xiàn)1:特開(kāi)2005-175163號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)2:特開(kāi)2005-237141號(hào)公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)3:特開(kāi)2006-202899號(hào)公報(bào)
[0010]專利文獻(xiàn)4:特開(kāi)2001-352023號(hào)公報(bào)
[0011]近年來(lái)，例如汽車(chē)中，以車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為首，車(chē)輛的各車(chē)載系統(tǒng)的電動(dòng)化不斷得到發(fā)展。但是，在進(jìn)行車(chē)載系統(tǒng)的電動(dòng)化時(shí)，需要新追加驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)體的機(jī)電設(shè)備，以及控制車(chē)載電源向旋轉(zhuǎn)電機(jī)供電來(lái)控制驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電力轉(zhuǎn)換裝置，或置換現(xiàn)有系統(tǒng)的構(gòu)成部件。
[0012]電力轉(zhuǎn)換裝置在例如汽車(chē)上具有以下功能:為了驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)而將車(chē)載電源提供的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，或者，將旋轉(zhuǎn)電機(jī)發(fā)生的交流電轉(zhuǎn)換成向車(chē)載電源提供的直流電。由于電力轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)置轉(zhuǎn)換的電力量存在增大傾向，而汽車(chē)整體卻趨向小型化和輕量化，所以，電力轉(zhuǎn)換裝置的大型化和重量的增加受到抑制。此外，比較工業(yè)用電力轉(zhuǎn)換裝置等，要求車(chē)載用電力轉(zhuǎn)換裝置在溫度變化大的環(huán)境中使用。要求一種電力轉(zhuǎn)換裝置，即便被置于高溫環(huán)境，也可以維持較高的可靠性，以較小的裝置進(jìn)行較大的電力轉(zhuǎn)換。
[0013]電力轉(zhuǎn)換裝置具備變換器電路，通過(guò)變換器電路的動(dòng)作進(jìn)行直流電與交流電之間的電力轉(zhuǎn)換。為了進(jìn)行上述電力轉(zhuǎn)換，需要構(gòu)成變換器電路的功率半導(dǎo)體重復(fù)執(zhí)行關(guān)斷狀態(tài)與導(dǎo)通狀態(tài)的切換動(dòng)作(開(kāi)關(guān)動(dòng)作)。在進(jìn)行該切換動(dòng)作時(shí)，功率半導(dǎo)體上將產(chǎn)生大量的熱。在作為變換器電路的功率半導(dǎo)體的半導(dǎo)體芯片進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，半導(dǎo)體芯片的溫度會(huì)因產(chǎn)生的熱而上升。因此，抑制這種溫度上升是一個(gè)重要課題。
[0014]當(dāng)轉(zhuǎn)換電力增大時(shí)，半導(dǎo)體芯片的發(fā)熱量就會(huì)增大，所以，作為其對(duì)策，是必需加大半導(dǎo)體芯片以及增加半導(dǎo)體芯片的使用個(gè)數(shù)，結(jié)果是電力轉(zhuǎn)換裝置被大型化。作為抑制這種電力轉(zhuǎn)換裝置大型化的方法，可以考慮提高半導(dǎo)體芯片的冷卻效率。
[0015]例如，專利文獻(xiàn)I?專利文獻(xiàn)3提出了意在提高半導(dǎo)體芯片冷卻效率的方法。提高半導(dǎo)體芯片的冷卻效率牽涉半導(dǎo)體芯片的小型化是很明顯的，但很難講一定就會(huì)抑制電力轉(zhuǎn)換裝置整體的大型化。例如，考慮以下情況，即，為了提高半導(dǎo)體芯片的冷卻效率，對(duì)電力轉(zhuǎn)換裝置整體進(jìn)行改善，其結(jié)果是，構(gòu)造被復(fù)雜化。在這種情況下，半導(dǎo)體芯片雖然有可能被小型化，但整體上看電力轉(zhuǎn)換裝置，有可能無(wú)法小型化。
[0016]因此，要想抑制電力轉(zhuǎn)換裝置整體的大型化，必需對(duì)考慮電力轉(zhuǎn)換裝置整體的半導(dǎo)體芯片的冷卻效率進(jìn)行提高，盡可能抑制電力轉(zhuǎn)換裝置整體在電或機(jī)械上的復(fù)雜化。因此，例如，電的復(fù)雜化由內(nèi)置半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體組件與電容組件、驅(qū)動(dòng)器基板以及交流連接器之間的電布線的復(fù)雜化引起。機(jī)械的復(fù)雜化，由半導(dǎo)體組件對(duì)水路框體的安裝方法的復(fù)雜化和電容組件的安裝方法的復(fù)雜化引起。
[0017]在上述專利文獻(xiàn)I?專利文獻(xiàn)3所述的公知技術(shù)中，很難說(shuō)已對(duì)電力轉(zhuǎn)換裝置整體的小型化進(jìn)行了充分考慮，況且它們對(duì)電容組件的配置和冷卻構(gòu)造沒(méi)有充分公開(kāi)細(xì)節(jié)。此外，雖然上述專利文獻(xiàn)4公開(kāi)了不但考慮半導(dǎo)體組件的冷卻還考慮平滑電容的冷卻的配置構(gòu)造，但是，冷卻方式卻是使用連接在外部的冷凍循環(huán)裝置的冷媒配管上的冷媒管來(lái)進(jìn)行冷卻的方式，與水冷方式性質(zhì)不同，另外，它對(duì)半導(dǎo)體組件與所連接的電路基板等其它構(gòu)成要素之間的相關(guān)配置考慮不周，所以在裝置整體小型化上留下了課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明的目的主要是提供一種與電力轉(zhuǎn)換裝置整體的小型化有關(guān)的技術(shù)。另外，以下說(shuō)明的本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的目的是，提供一種電力轉(zhuǎn)換裝置，不僅提高了小型化技術(shù)，還提高了產(chǎn)品制造上必要的可靠性和生產(chǎn)率，以及提高了冷卻效率。
[0019]為了解決上述課題，本發(fā)明的基礎(chǔ)特征之一是，具有半導(dǎo)體組件，構(gòu)造為用散熱金屬?gòu)膬蓚?cè)夾持構(gòu)成具有變換器電路的上臂和下臂的串聯(lián)電路的上臂用半導(dǎo)體芯片和下臂用半導(dǎo)體芯片；具有水路框體，用來(lái)冷卻半導(dǎo)體組件，同時(shí)當(dāng)作下蓋使用，該水路框體構(gòu)成為，在其中央部設(shè)置中央部開(kāi)口以及在其兩側(cè)設(shè)置側(cè)部開(kāi)口，將電容組件插入中央部開(kāi)口，同時(shí)將半導(dǎo)體組件插入側(cè)部開(kāi)口，在水路框體內(nèi)，不但冷卻半導(dǎo)體組件還冷卻電容組件，另夕卜，在電容組件的上方面設(shè)置驅(qū)動(dòng)器基板、控制基板和交流匯流排，由此來(lái)謀求小型化。
[0020]這里，在水路框體的中央部開(kāi)口插入電容組件之后，中央部開(kāi)口的內(nèi)壁與電容組件表面外壁之間形成的空間中，通過(guò)填充具有熱傳導(dǎo)性的樹(shù)脂以及油脂，可以有效地對(duì)電容組件進(jìn)行冷卻。
[0021]另外，本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置可以主要提示如下的構(gòu)成例，來(lái)作為解決如上所述的產(chǎn)品制造上所必要的多個(gè)課題的方法。
[0022]作為一種具備內(nèi)置冷卻水路的水路框體、內(nèi)置變換器電路上下臂串聯(lián)電路的兩面冷卻的半導(dǎo)體組件、電容組件、直流連接器、和交流連接器的電力轉(zhuǎn)換裝置，所述兩面冷卻的半導(dǎo)體組件的構(gòu)成是，具有外側(cè)的面為散熱面的第I和第2散熱金屬，所述上下臂串聯(lián)電路密封配置在所述第I和第2散熱金屬之間，并且還具有向外部突出的直流正極端子和直流負(fù)極端子以及交流端子。所述水路框體形成有由冷卻水入口部到冷卻水出口部的水路，在所述水路的上方設(shè)有一個(gè)開(kāi)口，所述兩面冷卻的半導(dǎo)體組件通過(guò)所述一個(gè)開(kāi)口，被自由插拔地配置在所述水路上。所述水路框體設(shè)有用來(lái)放置所述電容組件的另一開(kāi)口，所述半導(dǎo)體組件用的所述一個(gè)開(kāi)口被配置在所述電容組件用的所述另一開(kāi)口的兩側(cè)面?zhèn)?，在所述兩?cè)面?zhèn)鹊乃鲆粋€(gè)開(kāi)口中，多個(gè)半導(dǎo)體組件被排列為，所述半導(dǎo)體組件的所述第I和第2散熱金屬的長(zhǎng)邊方向沿著冷卻水水流。
[0023]此外，作為一種具備內(nèi)置冷卻水路的水路框體、內(nèi)置變換器電路上下臂串聯(lián)電路的兩面冷卻的半導(dǎo)體組件、電容組件、直流連接器、和交流連接器的電力轉(zhuǎn)換裝置，所述兩面冷卻的半導(dǎo)體組件的構(gòu)成是，具有外側(cè)的面為散熱面的第I和第2散熱金屬，所述上下臂串聯(lián)電路密封配置在所述第I和第2散熱金屬之間，并且還具有向外部突出的直流正極端子和直流負(fù)極端子以及交流端子。所述水路框體形成有由冷卻水入口部到冷卻水出口部的水路，在所述水路的上方設(shè)有一個(gè)開(kāi)口，所述兩面冷卻的半導(dǎo)體組件通過(guò)所述一個(gè)開(kāi)口，被自由插拔地配置在所述水路上。所述水路框體設(shè)有用來(lái)放置所述電容組件的另一開(kāi)口，所述半導(dǎo)體組件用的所述一個(gè)開(kāi)口被配置在所述電容組件用的所述另一開(kāi)口的兩側(cè)面?zhèn)?。在于所述另一開(kāi)口放置的電容組件的上方面，配置驅(qū)動(dòng)器基板，其設(shè)置用來(lái)驅(qū)動(dòng)由所述上下臂的串聯(lián)電路組成的變換器電路的驅(qū)動(dòng)要素；再在所述驅(qū)動(dòng)器基板上，配置控制基板，其設(shè)置用來(lái)控制所述變換器電路的控制要素。
[0024]此外，作為一種具備內(nèi)置冷卻水路的水路框體、內(nèi)置變換器電路上下臂串聯(lián)電路的兩面冷卻的半導(dǎo)體組件、電容組件、直流連接器、和交流連接器的電力轉(zhuǎn)換裝置，所述兩面冷卻的半導(dǎo)體組件的構(gòu)成是，具有外側(cè)的面為散熱面的第I和第2散熱金屬，所述上下臂串聯(lián)電路密封配置在所述第I和第2散熱金屬之間，同時(shí)還具有向外部突出的直流正極端子和直流負(fù)極端子以及交流端子。所述水路框體形成有由冷卻水入口部到冷卻水出口部的水路，在所述水路的上方設(shè)有一個(gè)開(kāi)口，所述兩面冷卻的半導(dǎo)體組件通過(guò)所述一個(gè)開(kāi)口，被自由插拔地配置在所述水路上。所述水路框體設(shè)有用來(lái)放置所述電容組件的另一開(kāi)口，所述半導(dǎo)體組件用的所述一個(gè)開(kāi)口被配置在所述電容組件用的所述另一開(kāi)口的兩側(cè)面?zhèn)?。所述半?dǎo)體組件的所述第I和第2的散熱金屬具有葉片形狀，該葉片形狀在外表面上存在冷卻水流通的凹部，所述半導(dǎo)體組件以嵌合狀態(tài)被插入所述兩側(cè)面?zhèn)鹊乃鲆粋€(gè)開(kāi)口中。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)在作為下蓋的水路框體上設(shè)置開(kāi)口部，在該開(kāi)口部上使半導(dǎo)體組件和電容組件大致排列在近似同一平面上，隔著電容組件使半導(dǎo)體組件群配置為三明治構(gòu)造，就可以實(shí)現(xiàn)小型化，改善組裝性，提高冷卻效率，提高產(chǎn)品的可靠性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是表示混合動(dòng)力汽車(chē)的控制框圖。
[0027]圖2是表示具備包含上下臂串聯(lián)電路和控制部的變換器裝置、由連接在變換器裝置直流側(cè)的電容組成的電力轉(zhuǎn)換裝置、電池和電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)的車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用電機(jī)系統(tǒng)的電路構(gòu)成圖。
[0028]圖3是表示將2個(gè)上下臂串聯(lián)電路用于對(duì)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)進(jìn)行各相交流輸出的電力轉(zhuǎn)換裝置的電路構(gòu)成圖。
[0029]圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的整體構(gòu)成的外觀立體圖。
[0030]圖5是將本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的整體構(gòu)成進(jìn)行分解的立體圖。
[0031]圖6是在本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的整體構(gòu)成中除去上蓋的平面圖。
[0032]圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置中的半導(dǎo)體組件的配置構(gòu)成的分解圖，是從圖5所示的電力轉(zhuǎn)換裝置的整體構(gòu)成中除去上蓋、控制基板、驅(qū)動(dòng)器基板和交流連接器的圖。
[0033]圖8是對(duì)圖7所示的分解圖附設(shè)了交流連接器和直流連接器的半導(dǎo)體組件周?chē)碾娏ο到y(tǒng)立體圖。
[0034]圖9是圖8所示的半導(dǎo)體組件周?chē)碾娏ο到y(tǒng)的分解圖。
[0035]圖10是從冷卻水水流方向觀察圖7所示的半導(dǎo)體組件的配置構(gòu)成的截面圖。
[0036]圖11是從本實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的整體構(gòu)成中除去上蓋后從冷卻水水流方向觀察到的截面圖。
[0037]圖12是從上方觀察本實(shí)施方式的半導(dǎo)體組件、電容組件和冷卻水路的截面圖。
[0038]圖13是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的電路轉(zhuǎn)換裝置中的半導(dǎo)體組件的整體構(gòu)成的外觀立體圖。
[0039]圖14是本實(shí)施方式的半導(dǎo)體組件的截面圖，是圖13所示的A-A的截面構(gòu)造圖。
[0040]圖15是將本實(shí)施方式的半導(dǎo)體組件的整體構(gòu)成進(jìn)行分解的立體圖。
[0041]圖16是表示圖15所示的B-B的截面構(gòu)造圖。
[0042]圖17是表示本實(shí)施方式的半導(dǎo)體組件中的上下臂串聯(lián)電路的內(nèi)部配置構(gòu)造的分解圖。
[0043]圖18是表示在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體組件的散熱片(A側(cè))上配置的上下臂串聯(lián)電路的配置構(gòu)造圖。
[0044]圖19是表示配置在半導(dǎo)體組件上的散熱片(A側(cè))的各構(gòu)成要素的接合關(guān)系圖。
[0045]圖20是表示配置在半導(dǎo)體組件上的散熱片(B側(cè))的各構(gòu)成要素的接合關(guān)系圖。
[0046]圖21是表示本實(shí)施方式的半導(dǎo)體組件與電容組件之間的端子連接構(gòu)造圖。
[0047]圖22是說(shuō)明降低本實(shí)施方式的半導(dǎo)體組件與電容組件上的布線電感的構(gòu)成上的配置圖。
[0048]圖23是說(shuō)明降低本實(shí)施方式的半導(dǎo)體組件與電容組件上的布線電感的等價(jià)電路上的配置圖。
[0049]圖24是對(duì)于本實(shí)施方式的半導(dǎo)體組件的正極端子和負(fù)極端子的排列的另一構(gòu)成例的示意圖。
[0050]圖25是表示本實(shí)施方式的水路構(gòu)造和多個(gè)半導(dǎo)體組件的配置構(gòu)造的一個(gè)構(gòu)成例的功能說(shuō)明圖。
[0051]圖26是表示本實(shí)施方式的水路構(gòu)造和多個(gè)半導(dǎo)體組件的配置構(gòu)造的另一個(gè)構(gòu)成例的功能說(shuō)明圖。
[0052]圖中:
[0053]10-混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)，12-前輪，14-前輪車(chē)軸，16-前輪側(cè)DEF，18-變速器，20-發(fā)動(dòng)機(jī)，22-動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)，23、24、25、26-齒輪，27、28、29、30-齒輪，36-電池，38-直流連接器，40,42-變換器裝置，44-變換器電路，45-變換器電路I，46-變換器電路2，50-上下臂串聯(lián)電路，50U1-變換器電路I的U相串聯(lián)電路，50U2-變換器電路2的U相串聯(lián)電路，50V1-變換器電路I的V相串聯(lián)電路，50V2-變換器電路2的V相串聯(lián)電路，50W1-變換器電路I的W相串聯(lián)電路，50W2-變換器電路2的W相串聯(lián)電路，
[0054]52-上臂的IGBT，53-上臂的集電極，54-上臂的柵(基)極端子，55-上臂的信號(hào)用發(fā)射極端子，56-上臂的二極管，57-正極⑵端子，58-負(fù)極(N)端子，59-交流端子，62-下臂的IGBT，63-下臂的集電極，64-下臂的柵極端子，65-下臂的信號(hào)用發(fā)射極端子，66-下臂的二極管，69-中間電極，70-控制部，72-控制電路(內(nèi)置于控制基板372上)，74-驅(qū)動(dòng)器電路(內(nèi)置于驅(qū)動(dòng)器基板386上)，76_信號(hào)線，80-檢出部，82-信號(hào)線，86-交流電線(輸出匯流排)，88-交流連接器1，89-交流連接器2，90-電容(內(nèi)置于電容組件390中)，91-交流連接器部凸緣(flange)，92、94_電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)，
[0055]100-電力轉(zhuǎn)換裝置，112-上蓋，122-交流連接器用定位部，123-交流連接器搭載部，124-上蓋凸緣，142-下蓋，144-水路蓋，145-組件蓋1，146-組件蓋2，147-電容組件插入部，
[0056]212-水路框體，214-水路框體的本體部，224-水路框體的正面部，226-正面部的入口水路，227-正面部的折返水路，228-正面部的出口水路，236-背面部的折返水路，237-半導(dǎo)體組件插入水路，246-水路入口部，248-水路出口部，250、251、252、253-水流，254、255、256、257_ 水流，
[0057]372-控制基板(內(nèi)置控制電路)，373-控制ICl，374-控制IC2，386-驅(qū)動(dòng)器基板，387-驅(qū)動(dòng)器1C，388-信號(hào)連接器，390-電容組件，391-交流匯流排1，392-交流匯流排2，490-水路形成體1，491_水路形成體2，
[0058]500-半導(dǎo)體組件，501-半導(dǎo)體組件固定部，502-半導(dǎo)體組件定位部，507-成型樹(shù)脂，508-側(cè)蓋，512-頂蓋，513-頂蓋的成型樹(shù)脂填充部，516-底蓋，517-底蓋的嵌合部，522-散熱片(A側(cè))，532-正極端子，534-正極側(cè)的導(dǎo)體板，535-上下臂連接用導(dǎo)體板，536、538、540、542、544_焊料層，537-1GBT芯片(上臂用)，539-二極管芯片(上臂用)，541-1GBT芯片(下臂用)，543- 二極管芯片(下臂用)，
[0059]544-焊料層，546-絕緣片(A側(cè))，548-焊料層，549-焊料層，550-焊料層，552-信號(hào)用端子(上臂用)，553-柵極端子(上臂用)，556-信號(hào)用端子(下臂用)，557-柵極端子(下臂用)，562-散熱片(B側(cè))，572-負(fù)極端子，582-交流端子，593-柵極線(上臂用)，596-絕緣片(B側(cè))，597-柵極線(下臂用)，751-焊料接合部(IGBT集電極側(cè))，752-焊料接合部(二極管陰極側(cè))，753-焊料接合部(IGBT集電極側(cè))，754-焊料接合部(二極管陰極側(cè))，756-焊料接合部(IGBT發(fā)射極側(cè))，757-焊料接合部(IGBT發(fā)射極側(cè))，758-焊料接合部(二極管陽(yáng)極側(cè))，759-焊料接合部(二極管陽(yáng)極側(cè))，760-焊料接合部(上下臂連接用)。

【具體實(shí)施方式】
[0060]下面，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。首先，第一步，對(duì)本實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置中的、要改善改良的技術(shù)課題以及用來(lái)解決該技術(shù)課題的技術(shù)概要進(jìn)行說(shuō)明。
[0061]本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換方式作為符合現(xiàn)實(shí)要求的產(chǎn)品，在技術(shù)上考慮到如下觀點(diǎn)，一個(gè)觀點(diǎn)是小型化技術(shù)，也就是盡可能抑制轉(zhuǎn)換電力增大所帶來(lái)的電力轉(zhuǎn)化裝置變大的技術(shù)。另一個(gè)觀點(diǎn)是與提高電力轉(zhuǎn)換裝置可靠性有關(guān)的技術(shù)。還有一個(gè)觀點(diǎn)是與提高電力轉(zhuǎn)換裝置的生產(chǎn)率有關(guān)的技術(shù)。而且，本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置是根據(jù)并進(jìn)一步綜合綜合上述三個(gè)觀點(diǎn)生產(chǎn)出來(lái)的，以下列舉各個(gè)觀點(diǎn)上的電力轉(zhuǎn)換裝置的特征來(lái)進(jìn)行概述。
[0062](I)與小型化技術(shù)有關(guān)的說(shuō)明
[0063]本實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換方式具備一種構(gòu)造，將逆變器的上下臂串聯(lián)電路容納在兩側(cè)具有冷卻金屬的半導(dǎo)體組件內(nèi)部，將半導(dǎo)體組件插入并嵌合(采用插入(slot in)構(gòu)造)在冷卻水內(nèi)，用冷卻水冷卻兩側(cè)的冷卻金屬。采用這一構(gòu)造，冷卻效率就會(huì)提高，半導(dǎo)體組件的小型化就可以實(shí)現(xiàn)。此外，作為具體構(gòu)造就是，分別在兩側(cè)的冷卻金屬內(nèi)側(cè)設(shè)置絕緣部件，例如絕緣片或陶瓷板等絕緣板，將構(gòu)成上下臂串聯(lián)電路的上臂和下臂的半導(dǎo)體芯片，夾在固定在各絕緣部件上的導(dǎo)體金屬之間。采用這一構(gòu)造，在上臂和下臂的半導(dǎo)體的兩個(gè)面與冷卻金屬之間，就會(huì)形成良好的熱傳導(dǎo)通路，使半導(dǎo)體組件的冷卻效率大大提高。
[0064]此外，通過(guò)錯(cuò)開(kāi)冷卻水的流動(dòng)方向，配置半導(dǎo)體組件的上臂的半導(dǎo)體芯片(IGBT芯片和二極管芯片)和半導(dǎo)體組件的下臂的半導(dǎo)體芯片，同時(shí)，在與冷卻水水流相同的水平面上，配置上臂的IGBT芯片和下臂的IGBT芯片，從而，葉片形狀的冷卻金屬用于冷卻上下臂串聯(lián)電路的IGBT芯片的所占有的上下幅度，比二極管芯片的大，可以有效地冷卻散熱量更多的IGBT芯片。也就是說(shuō)，為了冷卻上下臂的IGBT芯片，冷卻水的量相對(duì)于二極管芯片而言更為增加，使冷卻效率大幅度提高。
[0065]上臂和下臂的半導(dǎo)體芯片的兩個(gè)面，分別被連接在冷卻金屬內(nèi)側(cè)的導(dǎo)體金屬(導(dǎo)體板)上，導(dǎo)體金屬隔著絕緣部件固定在冷卻金屬上。絕緣部件的厚度很薄，例如，在陶瓷板的情況下是350 μ米以下。如果是絕緣片就會(huì)更薄，為50 μ米到200 μ米。這里，作為絕緣片，例如是被熱壓后的樹(shù)脂片。由于導(dǎo)體金屬是接近冷卻金屬設(shè)置的，所以流入導(dǎo)體金屬的電流會(huì)產(chǎn)生渦流，流入冷卻金屬，渦流雖然產(chǎn)生熱，但這些熱會(huì)被很有效地傳導(dǎo)到冷卻水中。
[0066]此外，渦流使半導(dǎo)體組件內(nèi)的電感降低。電感的降低可以減少上臂和下臂的半導(dǎo)體芯片因開(kāi)關(guān)動(dòng)作帶來(lái)的電壓上跳，使可靠性提高。此外，電壓上升得到抑制，可以提高上臂和下臂的半導(dǎo)體芯片的開(kāi)關(guān)動(dòng)作速度，縮短開(kāi)關(guān)動(dòng)作所耗費(fèi)的時(shí)間，使開(kāi)關(guān)動(dòng)作所產(chǎn)生的熱量降低。
[0067]另外，將電容組件和半導(dǎo)體組件容納在大致相同的平面空間的水路框體中，且隔著電容組件，在其兩側(cè)配置半導(dǎo)體組件(采用三明治構(gòu)造)，就實(shí)現(xiàn)了小型化。還有，在電容組件的上方面，配置用來(lái)驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體芯片的驅(qū)動(dòng)器基板和用來(lái)控制半導(dǎo)體芯片的控制基板，就有效利用了電容組件的上方面，實(shí)現(xiàn)了小型化。
[0068](2)與提尚可靠性有關(guān)的說(shuō)明
[0069]如上所述，本實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置可以大幅度改善半導(dǎo)體組件的冷卻效率，最終可以抑制半導(dǎo)體芯片的溫度上升，使可靠性改善。
[0070]多個(gè)半導(dǎo)體組件是其間夾有電容組件的三明治構(gòu)造。另外，從電容組件側(cè)起，等間隔配置半導(dǎo)體組件的直流正極端子和直流負(fù)極端子，能夠使這些直流端子與電容組件的正極端子和負(fù)極端子通過(guò)形狀相同的DC匯流排連結(jié)起來(lái)，使半導(dǎo)體組件與電容組件之間的電感降低，使半導(dǎo)體組件內(nèi)部配置構(gòu)造帶來(lái)的半導(dǎo)體組件的電感降低，減少因開(kāi)關(guān)動(dòng)作而導(dǎo)致的電壓上跳，使可靠性提高。此外，電壓上升得到抑制，可以提高半導(dǎo)體芯片的開(kāi)關(guān)動(dòng)作速度，減少因開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間的縮短而引起的發(fā)熱量，甚至抑制溫度上升，使可靠性提高。
[0071]這樣，將半導(dǎo)體組件的直流端子連接到電容組件的構(gòu)造，甚至還有電容組件的端子構(gòu)造為簡(jiǎn)單的構(gòu)造，不僅使生產(chǎn)率提高，小型化實(shí)現(xiàn)，還使可靠性提高。
[0072]本電力轉(zhuǎn)換裝置大幅度提高了冷卻效率，因而發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水可以當(dāng)作冷卻水使用。因此，作為汽車(chē)，專用的冷卻水系統(tǒng)就不需要了，汽車(chē)整體的可靠性會(huì)有很大改善。
[0073]本電力轉(zhuǎn)換裝置，形成了一種將容納逆變器上下臂串聯(lián)電路的半導(dǎo)體組件，從冷卻水路上設(shè)置的開(kāi)口插入并固定在水路內(nèi)的構(gòu)造。能夠?qū)嵭幸韵鹿ば?分別檢查在生產(chǎn)線上被分別制造的半導(dǎo)體組件和水路框體，其后將半導(dǎo)體組件固定在水路框體上。這樣，由于可以分開(kāi)制造并檢查作為電子部件的半導(dǎo)體組件和作為機(jī)械部件的水路框體，所以，生產(chǎn)率的提尚是不目而喻的，可靠性也會(huì)提尚。
[0074]此外，在半導(dǎo)體組件中，可以采取分別將必要的導(dǎo)體和半導(dǎo)體芯片固定在第I和第2散熱金屬上，然后使第I和第2散熱金屬一體化來(lái)制造半導(dǎo)體組件的方法。在分別確認(rèn)第I和第2散熱金屬的制造狀態(tài)之后，可以進(jìn)行散熱金屬一體化的工序，不僅使生產(chǎn)效率提尚，也使可靠性提尚。
[0075]本電力轉(zhuǎn)換裝置中形成了如下構(gòu)造:在上臂的半導(dǎo)體芯片的集電極面被固定在第I散熱金屬的情況下，下臂的半導(dǎo)體芯片的集電極面也被同樣固定在第I散熱金屬上。上下臂的半導(dǎo)體芯片的集電極面與發(fā)射面為相同的方向。采取這種構(gòu)造，生產(chǎn)效率就會(huì)提高，同時(shí)可靠性也會(huì)提尚。
[0076]此外，還形成了上下臂的半導(dǎo)體芯片與上下臂的信號(hào)用端子和柵極端子被固定在同一散熱金屬上的構(gòu)造。為此，可以將連接半導(dǎo)體芯片與信號(hào)用端子和柵極端子的引線接合(wire bonding)的連接工序集中在一個(gè)散熱金屬上，使檢查等比較容易。這樣，不僅使生廣率提尚，也使可靠性提尚。
[0077]此外，由于在上述的水路框體的三明治構(gòu)造的電容組件的各側(cè)面上配置U相、V相、W相的半導(dǎo)體組件，會(huì)使冷卻水路的U形轉(zhuǎn)折減少，所以水路的壓力損失就會(huì)降低，可以降低冷卻水的源壓力，減少冷卻水的外漏，提高可靠性。再有，上述構(gòu)造，是通過(guò)將電容組件配置在幾乎在同一平面形成的冷卻水路徑中，并將水路框體的內(nèi)壁與電容組件的外壁用熱傳導(dǎo)性材料(樹(shù)脂、油脂(grease))熱結(jié)合，來(lái)直接冷卻電容組件的構(gòu)造，不僅可以冷卻半導(dǎo)體組件，也可以冷卻電容組件，它們的動(dòng)作穩(wěn)定，對(duì)提高電力轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)置的可靠性很有幫助。
[0078](3)與提尚生廣率有關(guān)的說(shuō)明
[0079]在本實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置中，如上所述，由于可以分別制造半導(dǎo)體組件和冷卻框體，然后進(jìn)行將半導(dǎo)體組件固定在冷卻框體上的工序，可以在電氣系統(tǒng)的生產(chǎn)線上制造半導(dǎo)體組件。所以，生產(chǎn)率和可靠性就會(huì)提高。此外，由于電容組件也同樣可以在其它制造工序中制造，然后固定在水路框體上，所以生廣率也會(huì)提尚。
[0080]此外，由于可以在水路框體上固定半導(dǎo)體組件和電容組件，然后進(jìn)行半導(dǎo)體組件和電容組件的端子連接，還可以確保將用來(lái)進(jìn)行連接的焊接機(jī)械導(dǎo)入焊接部的空間，所以，生產(chǎn)率就會(huì)提高。此外，在這些連接工序中，由于半導(dǎo)體組件的端子被分別固定在半導(dǎo)體組件的散熱金屬上，端子焊接時(shí)的熱被分別擴(kuò)散到散熱金屬上，可以抑制對(duì)半導(dǎo)體芯片的不良影響，所以，最終生產(chǎn)率就會(huì)提高，可靠性就會(huì)提高。
[0081]此外，由于可以將上下臂的半導(dǎo)體芯片與上下臂的信號(hào)用端子和柵極端子固定在半導(dǎo)體組件的一個(gè)散熱金屬上，所以可以在一個(gè)散熱金屬的生產(chǎn)線上對(duì)上臂和下臂兩方進(jìn)行引線接合。因而生產(chǎn)率就會(huì)提高。
[0082]本實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置，可以采取:批量生產(chǎn)構(gòu)造相同的半導(dǎo)體組件，并使用基于電力轉(zhuǎn)換裝置設(shè)計(jì)規(guī)格的、必要個(gè)數(shù)的半導(dǎo)體組件的方式，因此，設(shè)計(jì)出的半導(dǎo)體組件的批量生產(chǎn)就可以實(shí)現(xiàn)，生產(chǎn)率就會(huì)提高，同時(shí)，價(jià)格會(huì)降低，可靠性會(huì)提高。如上所述，本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置，是具備從上述三個(gè)技術(shù)觀點(diǎn)出發(fā)的構(gòu)造特征和效果的。下面，進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0083][本發(fā)明的實(shí)施方式]
[0084]接下來(lái)，針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置，參照附圖，進(jìn)行以下詳細(xì)的說(shuō)明。本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置，是可以應(yīng)用在混合動(dòng)力用汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)上的裝置。利用圖1和圖2，作為代表例，對(duì)將本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置應(yīng)用在混合動(dòng)力汽車(chē)的控制構(gòu)成和電力轉(zhuǎn)換裝置的電路構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示混合動(dòng)力汽車(chē)的控制框圖。圖2是表示具備電力轉(zhuǎn)換裝置、電池和電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)的車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用電機(jī)系統(tǒng)的電路構(gòu)成圖。其中，電力轉(zhuǎn)換裝置是，由包含上下臂串聯(lián)電路和控制部的變換器裝置、和與變換器裝置的直流側(cè)連接的電容組成。
[0085]本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置，被應(yīng)用在汽車(chē)搭載的車(chē)載電機(jī)系統(tǒng)的車(chē)載用電力轉(zhuǎn)換裝置，特別是被應(yīng)用在車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用電機(jī)系統(tǒng)，以下以對(duì)搭載環(huán)境和動(dòng)作環(huán)境等要求很高的車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用變換器裝置為例進(jìn)行說(shuō)明。車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用變換器裝置，作為控制驅(qū)動(dòng)車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用電機(jī)的控制裝置，被設(shè)置在車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用電機(jī)系統(tǒng)中，將構(gòu)成車(chē)載電源的車(chē)載電池或車(chē)載發(fā)電裝置所提供的直流電轉(zhuǎn)換成規(guī)定的交流電，將得到的交流電供給車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用電機(jī)，控制車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。此外，由于車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用電機(jī)也具有發(fā)電機(jī)的功能，所以車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用變換器(inverter)裝置也具有按照運(yùn)轉(zhuǎn)模式，將車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用電機(jī)發(fā)生的交流電轉(zhuǎn)換成直流電的功能。轉(zhuǎn)換后的直流電被提供給車(chē)載電池。
[0086]另外，本實(shí)施方式的構(gòu)成也可以應(yīng)用在車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用以外的變換器裝置上，例如作為電動(dòng)剎車(chē)裝置或電動(dòng)轉(zhuǎn)向助力裝置使用的變換器裝置。但是還是用于車(chē)輛驅(qū)動(dòng)才會(huì)達(dá)到最理想效果。此外，本實(shí)施方式的思路，也可以應(yīng)用在DC/DC轉(zhuǎn)換器和直流斷路器等直流-直流電轉(zhuǎn)換裝置、或交流-直流電轉(zhuǎn)換裝置等其它車(chē)載用電力轉(zhuǎn)換裝置上。但是還是用于車(chē)輛驅(qū)動(dòng)才會(huì)達(dá)到最理想效果。另外，本實(shí)施方式也可以應(yīng)用在工業(yè)用電力轉(zhuǎn)換裝置上，作為驅(qū)動(dòng)工廠設(shè)備的電機(jī)控制裝置使用，或者應(yīng)用在家用電力轉(zhuǎn)換裝置上，作為驅(qū)動(dòng)家用太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)或家電電器的電機(jī)控制裝置使用。盡管如此，如上所述，還是用于車(chē)輛驅(qū)動(dòng)才會(huì)達(dá)到最理想效果。
[0087]此外，以將具備應(yīng)用本實(shí)施方式的車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用變換器裝置的車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用電機(jī)系統(tǒng)，搭載在混合動(dòng)力汽車(chē)的情況為例進(jìn)行說(shuō)明。該混合動(dòng)力汽車(chē)如下構(gòu)成:將作為內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)和車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源，驅(qū)動(dòng)前后輪的任何一方。此外，作為混合動(dòng)力汽車(chē)，也有用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)前后輪中的一方，用車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)前后輪中的另一方的。本實(shí)施方式可以應(yīng)用在任何一種混合動(dòng)力汽車(chē)上。另外，如上所述，本實(shí)施方式也可以應(yīng)用在燃料電池汽車(chē)等純電動(dòng)汽車(chē)上。對(duì)于純電動(dòng)汽車(chē)，以下說(shuō)明的電力轉(zhuǎn)換裝置也起到大致相同的作用，取得的效果大致相同。
[0088]在圖1中，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)(下記為“HEV”)10是一個(gè)電動(dòng)汽車(chē)，具備2個(gè)車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用系統(tǒng)。其中一個(gè)是以內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)20為動(dòng)力源的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)主要作為HEV驅(qū)動(dòng)源使用。另一個(gè)是以電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)92、94為動(dòng)力源的車(chē)載電機(jī)系統(tǒng)，車(chē)載電機(jī)系統(tǒng)主要作為HEV的驅(qū)動(dòng)源和HEV的電力發(fā)生源使用。電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)92、94是例如永久磁鐵同步電機(jī)，由于它是按照運(yùn)轉(zhuǎn)方法的不同，既以電動(dòng)機(jī)工作，也以發(fā)電機(jī)工作，所以這里規(guī)定:記為電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)。
[0089]在車(chē)體的前部，前輪車(chē)軸14被可旋轉(zhuǎn)地軸支撐。前輪車(chē)軸14的兩端設(shè)有一對(duì)前輪12。在車(chē)體的后部，后輪車(chē)軸(圖示省略)被可旋轉(zhuǎn)地軸支撐。后輪車(chē)軸的兩端設(shè)有一對(duì)后輪。在本實(shí)施方式的HEV中，采用了所謂前輪驅(qū)動(dòng)方式，即將動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的主輪設(shè)為前輪12，將帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的從動(dòng)輪設(shè)為后輪。也可以采用與其相反的所謂后輪驅(qū)動(dòng)方式。
[0090]前輪車(chē)軸14的中央部設(shè)有前輪側(cè)差速齒輪(下記為“前輪側(cè)DEF”) 16。前輪車(chē)軸14與前輪側(cè)DEF16的輸出側(cè)機(jī)械連接。前輪側(cè)DEF16的輸入側(cè)與變速器18的輸出軸機(jī)械連接。前輪側(cè)DEF16是一種差動(dòng)式動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)，將由變速器18變速后傳遞的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力分配給左右前輪車(chē)軸14。變速器18的輸入側(cè)與電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)92的輸出側(cè)機(jī)械連接。電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)92的輸入側(cè)通過(guò)動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)22，與發(fā)動(dòng)機(jī)20的輸出側(cè)和電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)94的輸出側(cè)機(jī)械連接。另外，電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)92、94和動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)22被收納在變速器18的框體內(nèi)部。
[0091]動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)22是由齒輪23?30構(gòu)成的差動(dòng)機(jī)構(gòu)。齒輪25?28是傘齒輪。齒輪23、24、29、30是平齒輪。電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)92的動(dòng)力直接被傳至變速器18。電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)92的軸與齒輪29為同軸。通過(guò)這種構(gòu)成，在不對(duì)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)92提供驅(qū)動(dòng)電力的情況下，被傳至齒輪29的動(dòng)力會(huì)原樣傳至變速器18的輸入側(cè)。
[0092]當(dāng)齒輪23因發(fā)動(dòng)機(jī)20的動(dòng)作而被驅(qū)動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)20的動(dòng)力會(huì)從齒輪23傳至齒輪24，然后從齒輪24傳至齒輪26和28，然后再?gòu)凝X輪26和28傳至齒輪30，最終傳至齒輪29?當(dāng)齒輪25因電動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)94的動(dòng)作而被驅(qū)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)94的旋轉(zhuǎn)就會(huì)從齒輪25傳至齒輪26和齒輪28，然后從齒輪26和28傳至齒輪30，最終傳至齒輪29。另外，作為動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)22，也可以使用行星齒輪機(jī)構(gòu)等其它機(jī)構(gòu)來(lái)取代上述的差動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0093]電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)92、94，是在轉(zhuǎn)子上設(shè)置永久磁鐵的同步機(jī)，由于提供給定子的電樞繞組的交流電被變換器裝置40、42控制，所以電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)92、94的驅(qū)動(dòng)受到控制。變換器裝置40、42與電池36電連接，電池36與變換器裝置40、42之間，可以相互交換電力。
[0094]本實(shí)施方式中，具備2個(gè)電動(dòng)發(fā)電單元:由電動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)92和變換器裝置40組成的第I電動(dòng)發(fā)電單元；和由電動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)94和變換器裝置42組成的第2電動(dòng)發(fā)電單元，按照運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)將它們區(qū)別使用。也就是說(shuō)，在利用發(fā)動(dòng)機(jī)20的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的情況下，如果是輔助車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，將第2電動(dòng)發(fā)電單元作為發(fā)電單元，利用發(fā)動(dòng)機(jī)20的動(dòng)力使其工作并發(fā)電，利用該發(fā)電所得的電力，使第I電動(dòng)發(fā)電單元作為電動(dòng)單元工作。此外，在同樣情況下，如果是輔助車(chē)輛的車(chē)速，就將第I電動(dòng)發(fā)電單元作為發(fā)電單元，利用發(fā)動(dòng)機(jī)20的動(dòng)力使其工作并發(fā)電，利用該發(fā)所得的電力，使第2電動(dòng)發(fā)電單元作為電動(dòng)單元工作。
[0095]此外，在本實(shí)施方式中，通過(guò)利用電池36的電力使第I電動(dòng)發(fā)電單元作為電動(dòng)單元工作，就可以僅使用電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)92的動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。另外，在本實(shí)施方式中，利用發(fā)動(dòng)機(jī)20的動(dòng)力或車(chē)輪的動(dòng)力使第I電動(dòng)發(fā)電單元或第2電動(dòng)發(fā)電單元作為發(fā)電單元工作并發(fā)電，就可以使電池36充電。
[0096]下面，利用圖2，對(duì)變換器裝置40、42的電路構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。另外，雖然圖1?圖2所示的實(shí)施方式是以獨(dú)立構(gòu)成變換器裝置40、42的情況為例說(shuō)明的，但也可以像后面參照?qǐng)D7等記述的那樣，將變換器裝置40、42容納在一個(gè)裝置內(nèi)。對(duì)于變換器裝置40、42，由于它們的構(gòu)成相同，作用相同，功能相同，所以，在此就以變換器裝置40為例進(jìn)行說(shuō)明。
[0097]本實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換方式100，具備:變換器裝置40、電容90、直流連接器38和交流連接器88。變換器裝置40具有變換器(inverter)電路44和控制部70。此外，變換器電路44的構(gòu)成是，具有多個(gè)由作為上臂動(dòng)作的IGBT52 (絕緣柵型雙極晶體管)和二極管56、以及作為下臂動(dòng)作的IGBT62和二極管66組成的上下臂串聯(lián)電路50 (在圖2的例子中是3個(gè)上下臂串聯(lián)電路50、50、50)，交流電線86從各個(gè)上下臂串聯(lián)電路50的中點(diǎn)部分(中間電極69)起通過(guò)交流端子59 (參照?qǐng)D3)引出到電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)92。此外，控制部70具有:驅(qū)動(dòng)控制變換器電路44的驅(qū)動(dòng)器電路(內(nèi)置于驅(qū)動(dòng)器基板)74 ;和通過(guò)信號(hào)線76向驅(qū)動(dòng)器電路74提供控制信號(hào)的控制電路72 (內(nèi)置于控制基板)。
[0098]上臂和下臂的IGBT52、62，是開(kāi)關(guān)用功率半導(dǎo)體元件，在接收控制部70輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)之后動(dòng)作，將電池36提供的直流電轉(zhuǎn)換成三相交流電。該被轉(zhuǎn)換的電力，被提供至電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)92的電樞繞組。如上所述，它也可以將電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)92發(fā)生的三相交流電轉(zhuǎn)換成直流電。
[0099]本實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置100，由三相電橋電路構(gòu)成，通過(guò)三個(gè)相的上下臂串聯(lián)電路50、50、50分別在電池36的正極側(cè)與負(fù)極側(cè)之間并列電連接而構(gòu)成。這里，上下臂串聯(lián)電路50被稱作臂，包括:上臂側(cè)的開(kāi)關(guān)用功率半導(dǎo)體元件52和二極管56以及下臂側(cè)的開(kāi)關(guān)用功率半導(dǎo)體元件62和二極管66。
[0100]本實(shí)施方式中，示出了將IGBT (絕緣柵型雙極晶體管)52、62作為開(kāi)關(guān)用功率半導(dǎo)體元件使用的例子。IGBT52、62包括:集電極53、63、發(fā)射極、柵極(柵極端子54、64)、信號(hào)用發(fā)射極(信號(hào)用發(fā)射級(jí)端子55、65)。如圖所示，二極管56、66被電連接在IGBT52、62的集電極53、63與發(fā)射極之間。二極管55、66具備2個(gè)電極:陰極和陽(yáng)極。為了使從IGBT52、62的發(fā)射極向集電極的方向?yàn)檎?，陰極與IGBT52、62的集電極電連接，陽(yáng)極與IGBT52、62的發(fā)射極電連接。
[0101]作為開(kāi)關(guān)用功率半導(dǎo)體元件，也可以使用MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體型場(chǎng)效應(yīng)晶體管)。MOSFET具備三個(gè)電級(jí):漏極、源極、柵極。另外，由于MOSFET在源極與漏極之間具備從漏極到源極的方向是正向的寄生二極管，所以無(wú)需像IGBT那樣另外設(shè)置二極管。
[0102]對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)92的電樞繞組的各相繞組，設(shè)置了 3個(gè)相的上下臂串聯(lián)電路50。3個(gè)上下臂串聯(lián)電路50、50、50，通過(guò)連接IGBT52的發(fā)射極和IGBT62的集電極63的中間電極69、交流端子59，分別形成通往電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)92的U相、V相、W相。上下臂串聯(lián)電路彼此，被并列電連接。上臂的IGBT52的集電極53通過(guò)正極端子(P端子)57，與電容90的正極側(cè)的電容電極電連接，下臂的IGBT62的發(fā)射極通過(guò)負(fù)極端子(N端子)58，與電容90的負(fù)極側(cè)的電容電極電連接。相當(dāng)于各臂的中點(diǎn)部分(上臂的IGBT52的發(fā)射極與下臂的IGBT62的集電極的連接部分)的中間電極69，通過(guò)交流連接器88，與電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)92的電樞繞組所對(duì)應(yīng)的相繞組電連接。以后將進(jìn)行具體記述，在本實(shí)施方式中，由上下臂組成的I個(gè)上下臂串聯(lián)電路50是半導(dǎo)體組件的主要電路構(gòu)成要素。
[0103]電容90是用來(lái)構(gòu)成平滑電路的結(jié)構(gòu)，抑制因IGBT52、62的開(kāi)關(guān)動(dòng)作而產(chǎn)生的直流電壓的變動(dòng)。電容90的正極側(cè)的電容電極通過(guò)直流連接器38與電池36的正極側(cè)電連接，電容90的負(fù)極側(cè)的電容電極通過(guò)直流連接器38與電池36的負(fù)極側(cè)電連接。由此，電容90就被連接在上臂IGBT52的集電極53與電池36的正極側(cè)之間，與下臂IGBT62的發(fā)射極與電池36的負(fù)極側(cè)之間，相對(duì)于電池36和上下臂串聯(lián)電路50，被并列電連接。
[0104]控制部70是用來(lái)使IGBT52、62工作的部分，它具備:控制電路72 (內(nèi)置于控制基板)，根據(jù)其它控制裝置和傳感器等的輸入信息，生成用于控制IGBT52、62的開(kāi)關(guān)定時(shí)的定時(shí)信號(hào)；和驅(qū)動(dòng)器電路(內(nèi)置于驅(qū)動(dòng)器基板)74，根據(jù)控制電路72輸出的定時(shí)信號(hào)，生成使IGBT52、62進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0105]控制電路72，具備用來(lái)對(duì)IGBT52、62的開(kāi)關(guān)定時(shí)進(jìn)行運(yùn)算處理的微型計(jì)算機(jī)(下稱為“微機(jī)”)。作為輸入信息，微機(jī)被輸入針對(duì)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)92要求的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值、從上下臂串聯(lián)電路50向電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)92的電樞繞組供給的電流值、和電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)92的轉(zhuǎn)子的磁極位置。目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值是基于未圖示的上位控制裝置輸出的指定信號(hào)的值。電流值是根據(jù)電流傳感器80輸出的檢出信號(hào)而檢出的值。磁極位置是根據(jù)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)92上設(shè)置的旋轉(zhuǎn)磁極傳感器(未圖示)輸出的檢出信號(hào)而檢出的值。本實(shí)施方式雖然是以檢測(cè)3個(gè)相的電流值的情況為例來(lái)說(shuō)明，但也可以檢測(cè)2個(gè)相的電流值。
[0106]控制電路72內(nèi)的微機(jī)，根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值，對(duì)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)92的d、q軸的電流指令值進(jìn)行運(yùn)算，根據(jù)該運(yùn)算得到的d、q軸的電流指令值與檢測(cè)到的d、q軸的電流值的差值，運(yùn)算d、q軸的電壓指令值，根據(jù)檢出的磁極位置，將該運(yùn)算的d、q軸的電壓指令值轉(zhuǎn)換成U相、V相、W相的電壓指令值。然后，微機(jī)對(duì)基于U相、V相、W相的電壓指令值的基本波(正弦波)與載波(三角波)進(jìn)行比較，據(jù)此生成脈沖狀的調(diào)制波，將該生成的調(diào)制波作為PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)，向驅(qū)動(dòng)器電路74輸出。對(duì)于驅(qū)動(dòng)器電路74，微機(jī)對(duì)應(yīng)各相的上下臂輸出6個(gè)PWM信號(hào)。作為微機(jī)輸出的定時(shí)信號(hào)，也可以使用矩形波信號(hào)等其它信號(hào)。
[0107]驅(qū)動(dòng)器電路74，由集成多個(gè)電子線路器件于I的集成電路、也就是所謂的驅(qū)動(dòng)器IC構(gòu)成。本實(shí)施方式中，是以如下情況為例進(jìn)行說(shuō)明的，即對(duì)各相的上下臂分別設(shè)置I個(gè)IC(1臂in I組件:lin I)。但是，也可以對(duì)應(yīng)各臂分別設(shè)置I個(gè)IC(2in I)，或者對(duì)應(yīng)所有臂設(shè)置I個(gè)IC(6in I)。驅(qū)動(dòng)器電路74在驅(qū)動(dòng)下臂的情況下，放大PWM信號(hào)，將其作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到對(duì)應(yīng)的下臂的IGBT62的柵極；在驅(qū)動(dòng)上臂的情況下，會(huì)使PWM信號(hào)的基準(zhǔn)電位水平移至上臂的基準(zhǔn)電位水平，然后放大PWM信號(hào)，將其作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到對(duì)應(yīng)的上臂IGBT52的柵極。由此，各IGBT52、62，會(huì)根據(jù)輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作。
[0108]此外，控制部70進(jìn)行異常檢測(cè)(過(guò)電流、過(guò)電壓、過(guò)溫度等)，保護(hù)上下臂串聯(lián)電路50。因此，傳感器信息被輸入控制部70。例如，流入各IGBT52、62的發(fā)射極的電流的信息，被從各臂的信號(hào)用發(fā)射極端子55、65輸入對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)部(1C)。這樣，各驅(qū)動(dòng)部IC就會(huì)進(jìn)行過(guò)電流檢測(cè)，在檢測(cè)到過(guò)電流的情況下，停止對(duì)應(yīng)的IGBT52、62的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，保護(hù)對(duì)應(yīng)的IGBT52、62不受過(guò)電流干擾。從設(shè)在上下臂串聯(lián)電路50的溫度傳感器(未圖示)，往微機(jī)輸入上下臂串聯(lián)電路50的溫度信息。此外，上下臂串聯(lián)電路50的直流正極側(cè)的電壓信息被輸入微機(jī)。
[0109]微機(jī)根據(jù)這些信息進(jìn)行過(guò)溫度檢測(cè)和過(guò)電壓檢測(cè)，在檢測(cè)到過(guò)溫度或過(guò)電壓的情況下，就停止所有的IGBT52、62的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，保護(hù)上下臂串聯(lián)電路50 (甚至包含該電路50的半導(dǎo)體組件)不受過(guò)溫度或過(guò)電壓干擾。
[0110]在圖2中，上下臂串聯(lián)電路50是上臂的IGBT52和上臂的二極管56以及下臂的IGBT62和下臂的二極管66的串聯(lián)電路，IGBT52、62是開(kāi)關(guān)用半導(dǎo)體元件。變換器電路44的上下臂的IGBT52、62的導(dǎo)通和截?cái)鄤?dòng)作被按照一定順序切換，在執(zhí)行該切換時(shí)，電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)92的定子繞組的電流，流過(guò)二極管56、66構(gòu)成的電路。
[0111]如圖所示，上下臂串聯(lián)電路50具備:Positive端子(P端子、正極端子)57、Negative端子(N端子58、負(fù)極端子)、來(lái)自上下臂的中間電極69的交流端子59 (參照?qǐng)D
3)、上下臂的信號(hào)用端子(信號(hào)用發(fā)射極端子)55、上臂的柵(基)極端子54、下臂的信號(hào)用端子(信號(hào)用發(fā)射極端子)65、和下臂的柵(基)極端子64。此外，電力轉(zhuǎn)換裝置100，在輸入側(cè)具有直流連接器38，在輸出側(cè)具有交流連接器88，通過(guò)各個(gè)連接器38和88，電池36與電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)92被連接。
[0112]圖3中，作為發(fā)生向電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)輸出的三相交流的各相的輸出的電路，表不在各相使用2個(gè)上下臂串聯(lián)電路的電力轉(zhuǎn)換裝置的電路構(gòu)成圖。當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)的容量增大時(shí)，由電力轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換的電力量就會(huì)增大，流過(guò)變換器電路44的各相的上下臂串聯(lián)電路的電流值就會(huì)增大。雖然可以通過(guò)增大上下臂的電容量，應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)換電力的增大，但優(yōu)選增大變換器電路(模塊化的電路)的生產(chǎn)量。在圖3中，通過(guò)增加標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的變換器電路(組件)的使用個(gè)數(shù)，來(lái)應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)換的電力量的增大。
[0113]進(jìn)一步說(shuō)明就是，圖2所示的變換器電路44是由3個(gè)上下臂串聯(lián)電路50、50、50組成，形成了去往電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)92的U相、V相、W相。與其相對(duì)，圖3是設(shè)置2個(gè)結(jié)構(gòu)與圖2所示的變換器電路44相同的變換器電路(變換器電路I (45)和變換器電路2 (46))，并聯(lián)鏈接這些變換器電路45和46，來(lái)應(yīng)對(duì)控制對(duì)象的電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)92的容量增加。也就是說(shuō)，圖3所示的結(jié)構(gòu)是，對(duì)應(yīng)圖2所示的U相的上下臂串聯(lián)電路50，設(shè)置50U1和50U2，同樣，對(duì)應(yīng)V相設(shè)置50V1和50V2，對(duì)應(yīng)W相設(shè)置50W1和50W2。另外，圖3所示的變換器電路I和變換器電路2的交流電線86，在以下的附圖中，在構(gòu)造上表記為交流匯流排1(391)和交流匯流排2 (392) ?
[0114]下面，針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的整體構(gòu)成，對(duì)其概要進(jìn)行說(shuō)明。圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的整體構(gòu)成的外觀立體圖。圖5是表示將本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的整體構(gòu)成進(jìn)行分解的立體圖。圖6是在本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的整體構(gòu)成中，除去上蓋的平面圖。
[0115]圖4?圖6示出了電路由圖3所示的變換器電路I (45)和變換器電路2 (46)構(gòu)成的本實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的例子。38表示直流連接器，88表示交流連接器I (與圖3所示的變換器電路I的交流電線86連接的連接器)，89表示交流連接器2 (與圖3所示的變換器電路2的交流電線86連接的電力轉(zhuǎn)換裝置的連接器)，91表示交流連接器部凸緣，100表示電力轉(zhuǎn)換裝置，112表示上蓋，122表示交流連接器用定位部，124表示上蓋凸緣，142表示下蓋，144表示水路蓋，145表示組件蓋1，146表示組件蓋2，246表示水路入口部，248表示水路出口部，372表示控制基板(內(nèi)置控制電路)，373表示控制ICl，374表是控制IC2，386表示驅(qū)動(dòng)器基板，387表示控制器1C，388表示信號(hào)連接器，391表示交流匯流排I (圖3所示的變換器電路I的交流電線86)，392表示交流匯流排2(圖3所示的變換器電路2的交流電線86)。
[0116]對(duì)于圖4?圖6所示的本發(fā)明的實(shí)施方式的電力裝換轉(zhuǎn)置100的整體構(gòu)成中，作為對(duì)外部電連接的構(gòu)造，具備以下各部:與電池36(參照?qǐng)D2)連接的直流連接器38 ;以及與電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)92(參照?qǐng)D2)連接的交流連接器1(88)和交流連接器2 (89)。作為外觀構(gòu)造，具備上蓋112和下蓋142。另外，還具備用來(lái)冷卻包含上下臂串聯(lián)電路50的半導(dǎo)體組件和電容組件的水路入口部246和水路出口部248。
[0117]此外，對(duì)于覆蓋包含圖3所示的Ul相、Vl相、Wl相的各個(gè)上下臂串聯(lián)電路的各半導(dǎo)體組件上方的組件蓋I (145)，和覆蓋包含圖3所示的U2相、V2相、W2相的各個(gè)上下臂串聯(lián)電路的各半導(dǎo)體組件上方的組件蓋2(146)，在它們與上蓋112之間，形成了驅(qū)動(dòng)器基板386和控制基板372的疊層構(gòu)造(參照?qǐng)D5)。而且，控制基板372上搭載了控制ICl (373)和控制IC2 (374)，驅(qū)動(dòng)器基板386上搭載了驅(qū)動(dòng)器基板387。此外，在驅(qū)動(dòng)器基板386的下方部配置了 3個(gè)相的交流匯流排I (391)和交流匯流排2(392)。另外，在包含水路入口部246和出口部248的形成為水平狀的水路空間中，形成了裝填包含上下臂串聯(lián)電路50和散熱片的半導(dǎo)體組件來(lái)冷卻的構(gòu)造，后面將進(jìn)行記述。
[0118]接下來(lái)，針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置中的半導(dǎo)體組件500，參照?qǐng)D13、圖14、圖15和圖16，進(jìn)行以下說(shuō)明。圖13表示本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的半導(dǎo)體組件的整體構(gòu)成的外觀立體圖。圖14是與本實(shí)施方式有關(guān)的半導(dǎo)體組件的截面圖，它是圖13所示的A-A線的截面構(gòu)造圖。圖15是將與本實(shí)施方式有關(guān)的半導(dǎo)體組件的整體構(gòu)成進(jìn)行分解的立體圖。圖16是表示圖15所示的B-B線的截面構(gòu)造圖。
[0119]在圖13?圖16中，本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的半導(dǎo)體組件500具備:作為一側(cè)的散熱片(A側(cè))522(另外，所謂散熱片不是只對(duì)凸凹的葉片狀部分的稱呼，而是對(duì)散熱金屬整體的稱呼)；作為另一側(cè)的散熱片(B側(cè))562 ;夾在兩個(gè)散熱片522、562之間的上下臂串聯(lián)電路50 ;包含上下臂串聯(lián)電路的正極端子532和負(fù)極端子572以及交流端子582的各種端子；頂蓋512 ;底蓋516和側(cè)蓋508。如圖14和15所示，隔著絕緣片被分別固定在散熱片(A側(cè))522和散熱片(B側(cè))562上的導(dǎo)體板上的上下臂串聯(lián)電路(其制造方法后述)被夾在散熱片(A側(cè))522和散熱片(B側(cè))562之間。在這種狀態(tài)下，安裝底蓋516、頂蓋512、側(cè)蓋508，從頂蓋512側(cè)向兩個(gè)散熱片522、562之間填充成型樹(shù)脂，作為一體化構(gòu)造形成半導(dǎo)體組件500。
[0120]半導(dǎo)體組件500，作為外觀如圖13所示，形成有面向(插入)冷卻水路的散熱片(A側(cè))522和散熱片(B側(cè))，構(gòu)造為:上下臂串聯(lián)電路50的正極端子532 (相當(dāng)于圖2和圖3的P端子57)、負(fù)極端子572 (相當(dāng)于圖2和圖3的N端子58)、交流端子582 (相當(dāng)于圖3的交流端子59)、信號(hào)用端子(上臂用)552、柵極端子(上臂用)553、信號(hào)用端子(下臂用)556、柵極端子(下臂用)557從頂蓋512突出。
[0121]半導(dǎo)體組件500的外觀形狀大致為長(zhǎng)方體形，散熱片(A側(cè))522和散熱片(B側(cè))562的面積較大，當(dāng)設(shè)散熱片(B側(cè))562的面為前面、設(shè)散熱片(A側(cè))為后面(如圖13的圖示例所示)時(shí)，作為有側(cè)蓋508的一側(cè)和及其相反側(cè)的兩個(gè)側(cè)面、還有底面和上面，比上述的前面或后面窄。由于半導(dǎo)體組件的基本形狀大致為長(zhǎng)方體形，散熱片(B側(cè))和(A偵D是方形，所以容易進(jìn)行切削加工。此外，由于半導(dǎo)體組件具有在生產(chǎn)線上不易滾動(dòng)的形狀，所以會(huì)使生產(chǎn)率顯著提高。另外，由于散熱面積相對(duì)于整體體積可以取得較大的比例，所以會(huì)使冷卻效果提高。
[0122]此外，在本實(shí)施方式中，散熱片(A側(cè))522或散熱片(B側(cè))562，其中用來(lái)夾持半導(dǎo)體芯片并保持半導(dǎo)體組件內(nèi)部導(dǎo)體的金屬板、和用來(lái)進(jìn)行散熱的葉片是使用同一金屬制作的。這一構(gòu)造顯著提高了散熱效率。但是，雖然會(huì)使散熱效率略有降低，但分別形成夾持半導(dǎo)體芯片并保持半導(dǎo)體組件內(nèi)部導(dǎo)體的金屬板和散熱片，然后貼合在一起的構(gòu)造，也可以使用。
[0123]此外，在作為大致為長(zhǎng)方體狀的較窄一方的一個(gè)面的上面，集中了正極端子532 (相當(dāng)于圖3的P端子57)、負(fù)極端子572 (相當(dāng)于圖3的N端子58)、交流端子582 (相當(dāng)于圖3的交流端子59)、信號(hào)用端子(上臂用)552、柵極端子(上臂用)553、信號(hào)用端子(下臂用)556、和柵極端子(下臂用)557。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是，容易將半導(dǎo)體組件500插入水路框體。另外，在正極端子532與負(fù)極端子572之間，設(shè)置了確保這些端子間絕緣的孔583。該孔583穿透了形成在正極端子532與負(fù)極端子572之間的成型樹(shù)脂507。而且，設(shè)于電容組件390的正極端子與負(fù)極端子之間的電容組件附設(shè)的端子絕緣部，被插入孔583 (參照?qǐng)D21在后文說(shuō)明)。因此，孔583具有使端子間絕緣和定位的雙重功效。
[0124]此外，如圖13所示，在外形上，設(shè)有這類端子的上面被制作得比底面?zhèn)却?。這樣做，就可以在半導(dǎo)體組件在生產(chǎn)線等上移動(dòng)時(shí)保護(hù)最易受損的端子部。也就是說(shuō)，將頂蓋512的外形制作得比底蓋516的外形大，除了能使后述的冷卻水路開(kāi)口具有顯著的密封性以外，還具有以下效果:可以在制造和搬運(yùn)半導(dǎo)體組件時(shí)、或往水路框體安裝時(shí)，保護(hù)半導(dǎo)體組件的端子。
[0125]根據(jù)圖13所示的端子配置，對(duì)于正極端子532和負(fù)極端子572而言，它們各自的截面為長(zhǎng)方形的板狀形狀，其前端部為梳齒形狀。另外，從散熱片(B側(cè))562看去，它們被左右等間距地配置，并且接近半導(dǎo)體組件的一個(gè)側(cè)面。如圖13和14所示，各端子532、572中，作為到其前端為梳齒形狀的構(gòu)造，臂的導(dǎo)體板首先被沿垂直方向延展(豎立)，然后被沿水平方向延設(shè)(被彎曲成直角)，形成梳齒形狀。也就是說(shuō)，正極端子532和負(fù)極端子572具有彎曲部，那些梳齒形狀被沿著散熱片522 (A側(cè))排列。另外，雖然圖13和圖14示出的端子532、572具有彎曲部，但后面表示的圖15?圖20示出的是端子532、572沒(méi)有彎曲部，而是直板(straight)形狀。圖13的端子是示出焊接作業(yè)、內(nèi)部鑄型、殼體粘接(接合)的工序已結(jié)束，最后的彎曲加工也已進(jìn)行完的狀態(tài)。也就是說(shuō)，圖15?圖20的直板形狀是彎曲加工前的狀態(tài)。最后進(jìn)行彎曲加工的理由是，為了在進(jìn)行彎曲作業(yè)時(shí)不對(duì)內(nèi)部導(dǎo)體和焊接部施加外力，此外就是，如果先進(jìn)行彎曲，就不易安裝頂蓋512。
[0126]詳細(xì)內(nèi)容將在以后記述，由于電容組件390被配置在散熱片(B側(cè))562對(duì)面，所以，電容組件的正極端子和負(fù)極端子，可以使用相互等長(zhǎng)的DC匯流排，與半導(dǎo)體組件的正極端子532和負(fù)極端子572連接，這樣，布線就會(huì)變得容易。此外，由于正極端子532和負(fù)極端子572的連接端和交流端子582的連接端，分別錯(cuò)開(kāi)地配置在半導(dǎo)體組件的前后方向(連接半導(dǎo)體組件兩個(gè)側(cè)面的方向)上，所以，容易確保在電力轉(zhuǎn)換裝置的生產(chǎn)線上操作的空間，可以使用器具進(jìn)行正極端子532和負(fù)極端子572的連接端與其它部件之間的連接，以及進(jìn)行交流端子582的連接端與其它部件之間的連接，使生產(chǎn)率顯著提高。
[0127]對(duì)于汽車(chē)用電力轉(zhuǎn)換裝置，溫度有可能低至負(fù)30度以下，甚至接近負(fù)40度。另一方面，也有可能高達(dá)100度以上，甚至接近150度。所以，搭載在汽車(chē)上的電力轉(zhuǎn)換裝置就需要充分考慮使用溫度范圍擴(kuò)大所帶來(lái)的熱膨脹變化。此外，汽車(chē)用電力轉(zhuǎn)換裝置也經(jīng)常在振動(dòng)環(huán)境中使用。以圖13?圖16說(shuō)明的半導(dǎo)體組件500，具有用兩個(gè)散熱金屬夾持半導(dǎo)體芯片的構(gòu)造。本實(shí)施方式作為散熱金屬的一例使用的是一種金屬板，其具備散熱功能顯著的散熱片，本實(shí)施方式作為散熱片522 (A側(cè))和散熱片562 (B側(cè))進(jìn)行說(shuō)明。
[0128]上述的夾持半導(dǎo)體芯片的構(gòu)造中，具備用頂蓋512和底蓋516固定上述2個(gè)散熱金屬的構(gòu)造，特別具備頂蓋512和底蓋516將2個(gè)散熱金屬?gòu)钠渫鈧?cè)夾持并固定的構(gòu)造。具體講就是，可以是底蓋516的嵌合部517嵌合2個(gè)散熱金屬522、562的突起凸部的構(gòu)造。此夕卜，對(duì)于頂蓋512也可以使用相同的嵌合構(gòu)造。通過(guò)這種構(gòu)造，可以防止2個(gè)散熱金屬間因振動(dòng)或熱膨脹而在相互排斥的方向產(chǎn)生較大的力。可以得到可靠性較高的電力轉(zhuǎn)換裝置，即便長(zhǎng)期搭載在汽車(chē)上，也不會(huì)出現(xiàn)故障。
[0129]另外，本實(shí)施方式中，除了 2個(gè)散熱金屬，還采取了包含側(cè)蓋在內(nèi)用頂蓋512和底蓋516從外周側(cè)夾持它們來(lái)固定的構(gòu)造。這樣，可靠性就會(huì)進(jìn)一步提高。
[0130]半導(dǎo)體組件構(gòu)成為:通過(guò)作為一側(cè)殼體(case)的頂蓋(top case) 512的內(nèi)部的孔，使正極端子532、負(fù)極端子572、交流端子582、信號(hào)用端子552和556、柵極端子553和557向外部突出，用成型樹(shù)脂507來(lái)密封該孔。作為頂蓋512，是使用了高強(qiáng)度的材質(zhì)。此夕卜，對(duì)于2個(gè)散熱金屬，是考慮其熱膨脹系數(shù)，用熱膨脹系數(shù)接近的材料、例如金屬材料制成的。成型(mold)樹(shù)脂507的作用是:吸收殼體512熱膨脹變化而產(chǎn)生的應(yīng)力，降低對(duì)上述端子施加的應(yīng)力。這樣，本實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置就會(huì)具有較高的可靠性，即便是在如上所述的溫度變化范圍較大的狀態(tài)下亦或是在總被施加振動(dòng)的狀態(tài)下，都可以使用。
[0131]圖17是表示本實(shí)施方式的半導(dǎo)體組件的上下臂串聯(lián)電路的內(nèi)部配置構(gòu)造的分解圖。在圖17中，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體組件，以散熱金屬板為基礎(chǔ)材料，例如就是作為具有葉片構(gòu)造的金屬板的散熱片(A側(cè))522和散熱片(B側(cè))562，在它們各自的內(nèi)側(cè)，通過(guò)真空壓接，將絕緣片(A側(cè))546和絕緣片(B側(cè))596緊固。然后，將正極側(cè)的導(dǎo)體板534和上下臂連接用導(dǎo)體板535緊固在絕緣片(A側(cè))546上(參照?qǐng)D19)。進(jìn)一步，將負(fù)極側(cè)導(dǎo)體板574和交流端子側(cè)的導(dǎo)體板584緊固在絕緣片(B側(cè))596上，同時(shí)將下臂用信號(hào)用端子556連接在負(fù)極側(cè)的導(dǎo)體板574上，將上臂用信號(hào)用端子552連接在交流端子側(cè)的導(dǎo)體板584上(參照?qǐng)D20)。
[0132]絕緣片(A側(cè))546和絕緣片(B側(cè))596，具有絕緣部件的功能，使構(gòu)成變換器電路的上下臂串聯(lián)電路的半導(dǎo)體芯片或?qū)w與散熱片(A側(cè))522和散熱片(B側(cè))562電絕緣，同時(shí)它們還具有形成熱傳導(dǎo)路徑的功能，將半導(dǎo)體芯片等發(fā)生的熱量傳導(dǎo)至散熱片(A側(cè))522和散熱片(B側(cè))562。作為絕緣部件，既可以是樹(shù)脂制的絕緣片或絕緣板，也可以是陶瓷基板。例如在陶瓷基板的情況下，優(yōu)選絕緣部件的厚度為350 μ米以下，在絕緣片的情況下，優(yōu)選厚度為更薄的50 μ米至200 μ米。但是，從降低電感的方面看，絕緣部件較薄的一方更具效果，所以樹(shù)脂制絕緣片的特性比陶瓷基板更為突出。
[0133]接下來(lái)，在散熱片(Α側(cè))522的正極側(cè)的導(dǎo)體板534上，以上下方向排列并焊接固定上臂用IGBT芯片537和上臂用二極管芯片539。同樣，在散熱片(Α側(cè))522的上下臂連接用導(dǎo)體板535上，以上下方向排列并焊接固定下臂用IGBT芯片541和下臂用二極管芯片543。這里，如果要在上下方向上比較IGBT芯片與二極管芯片的大小的話就是，IGBT芯片的尺寸要遠(yuǎn)大于二極管芯片。這樣，對(duì)于通過(guò)散熱片522的冷卻水，如果考慮IGBT芯片和二極管芯片所占有的水路占有率，那么上臂用IGBT芯片537占有的水路占有率要遠(yuǎn)比上臂用二極管芯片539大，因而散熱量比二極管芯片多得多的IGBT芯片的散熱就會(huì)得到促進(jìn)，半導(dǎo)體組件的整體散熱效率就會(huì)提高。下臂用芯片541、543與上臂用芯片同樣，也可以實(shí)現(xiàn)這樣的散熱效率的提高。
[0134]另外，圖18?圖20的詳細(xì)說(shuō)明將在后面記述，連結(jié)上臂的發(fā)射極和下臂的集電極的上下臂連接用焊接接合部555與下臂用芯片541、543同樣，被形成在散熱片(Α側(cè))522的導(dǎo)體板535上(參照?qǐng)D18和圖19)，接合部555經(jīng)焊料層544和導(dǎo)體板584與交流端子582 (相當(dāng)于圖3的交流端子59)連接，構(gòu)成上下臂串聯(lián)電路的中間電極69 (參照?qǐng)D2)。此夕卜，形成以下構(gòu)造:通過(guò)引線接合593、596，被焊接在散熱片(Α側(cè))522的導(dǎo)體板上的上臂的IGBT537的柵極與柵極端子(上臂用)553的信號(hào)用導(dǎo)體之間、以及下臂的IGBT541的柵極與柵極端子(下臂用)557的柵極用導(dǎo)體之間被分別連接。
[0135]另一方面，如圖17和圖20所示，負(fù)極端子572的負(fù)極側(cè)導(dǎo)體板574、交流端子582的交流端子側(cè)導(dǎo)體板584、以及信號(hào)用端子(上臂用)552和信號(hào)用端子(下臂用)556的各自的導(dǎo)體板，被緊固在散熱片(B側(cè))562的絕緣片(B側(cè))596上。在負(fù)極側(cè)的導(dǎo)體板574上，設(shè)有連接下臂IGBT芯片541的發(fā)射極側(cè)的焊接接合部757 ;和連接下臂的二極管芯片543的陽(yáng)極側(cè)的焊接接合部759。在交流端子側(cè)的導(dǎo)體板584上，設(shè)有連接上臂IGBT芯片537的發(fā)射極側(cè)的焊接接合部756和連接上臂的二極管芯片543的陽(yáng)極側(cè)的焊接接合部
758。負(fù)極端子572(相當(dāng)于圖2所示的負(fù)極端子58)，通過(guò)導(dǎo)體板574、焊接接合部757和
759、焊料層540和542，與下臂的IGBT芯片541和下臂的二極管芯片543連接結(jié)合。此外，正極端子532通過(guò)導(dǎo)體板534、焊接接合部751和752、焊料層547和548與上臂的IGBT芯片537和上臂的二極管芯片543連接結(jié)合。此外，交流端子582，通過(guò)導(dǎo)體板584、連接在上臂IGBT芯片的發(fā)射極側(cè)的上下臂連接用焊接接合部560、焊料層544、上下臂連接用焊接接合部555、導(dǎo)體板535，與下臂用IGBT芯片541連接結(jié)合。上臂用信號(hào)用端子552 (相當(dāng)于圖2所示的信號(hào)用端子55)和下臂用信號(hào)用端子556 (相當(dāng)于圖2所示的信號(hào)用端子65)的各個(gè)導(dǎo)體板，與上臂IGBT芯片537和下臂IGBT芯片541的各自的發(fā)射極側(cè)結(jié)合。通過(guò)上述的半導(dǎo)體組件的配置構(gòu)造，圖2所示的上下臂串聯(lián)電路50的電路構(gòu)成就形成了。
[0136]如圖17所示，可以利用一側(cè)的散熱片(Α側(cè))522實(shí)施如下的連接作業(yè):將構(gòu)成上臂和下臂的兩方半導(dǎo)體芯片在上下方向上配置固定在作為散熱片一方的散熱片(Α側(cè))522上，然后將上臂用柵極端子553和下臂用柵極端子557設(shè)置在散熱片(Α側(cè))522上，進(jìn)行引線接合等。因此，可以實(shí)現(xiàn)制造工序中的作業(yè)集中，提高生產(chǎn)率和可靠性。此外，在用于汽車(chē)那樣的振動(dòng)較大的環(huán)境中時(shí)，由于要布線的對(duì)象半導(dǎo)體芯片和端子會(huì)被固定在同一散熱片上，所以耐振性就會(huì)提尚。
[0137]如上所述，使散熱片(A側(cè))522和散熱片(B側(cè))562像圖17那樣相對(duì)而置，與分別連接散熱片(B側(cè))562的負(fù)極端子572、交流端子582、上臂用信號(hào)用端子552和下臂用信號(hào)用端子556的導(dǎo)體板面對(duì)面進(jìn)行焊接，使散熱片(A側(cè))522的IGBT芯片537、541與二極管芯片539、543之間的電極像圖2所示的電路構(gòu)成那樣連接。再有，如圖15所示，底蓋(bottom case) 516、頂蓋(top case) 512和側(cè)蓋(side case) 508被粘結(jié)劑粘結(jié)在形成為一體構(gòu)造的散熱片(A側(cè))522和散熱片(B側(cè))562上。然后，從頂蓋的孔513 (參照?qǐng)D15)向內(nèi)部填充成型樹(shù)脂，形成半導(dǎo)體組件500。
[0138]接下來(lái)，參照?qǐng)D18?圖20，對(duì)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體組件500中，夾在2個(gè)散熱片522、562之間的上下臂串聯(lián)電路(作為例示，就是2臂in I組件構(gòu)造)的形成方法和具體構(gòu)造，進(jìn)行大致說(shuō)明。圖18是表示本實(shí)施方式的半導(dǎo)體組件的配置在散熱片(A側(cè))上的上下臂串聯(lián)電路的配置構(gòu)造圖。圖19是表示半導(dǎo)體組件上的配置在散熱片(A側(cè))上的各構(gòu)成要素的接合關(guān)系的圖。圖20是半導(dǎo)體組件上的配置在散熱片(B側(cè))上的各構(gòu)成要素的接合關(guān)系的圖。
[0139]對(duì)制造本實(shí)施方式的半導(dǎo)體組件的基本處理進(jìn)行表示。以散熱金屬板為基礎(chǔ)材料，例如在本實(shí)施方式中就是以作為具備葉片構(gòu)造的金屬板的散熱片(A側(cè))522和散熱片(B側(cè))562為基礎(chǔ)材料，在它們各自的內(nèi)側(cè)，通過(guò)真空壓接，將作為高熱傳導(dǎo)樹(shù)脂層的絕緣片(A側(cè))546和絕緣片(B側(cè))596緊固，在絕緣片546 (A側(cè))上緊固正極側(cè)的導(dǎo)體板534和導(dǎo)體板535，在絕緣片596 (B側(cè))上緊固負(fù)極側(cè)的導(dǎo)體板574和交流端子用導(dǎo)體板584。圖19表示導(dǎo)體板534、535往散熱片(A側(cè))522和絕緣片(A側(cè))546上緊固在狀況，圖20表示導(dǎo)體板574、584往散熱片(B側(cè))562和絕緣片(B側(cè))596上緊固的狀況。
[0140]然后，在絕緣片546 (A側(cè))上緊固?hào)艠O端子(上臂用)553的柵極用導(dǎo)體和柵極端子(下臂用)557的柵極用導(dǎo)體559。在絕緣片596 (B側(cè))上緊固信號(hào)用端子(上臂用)552的信號(hào)用導(dǎo)體和信號(hào)用端子(下臂用)556的信號(hào)用導(dǎo)體。它們的配置關(guān)系如圖19、圖20所示。
[0141]接下來(lái)，對(duì)應(yīng)于設(shè)在散熱片(A側(cè))522側(cè)的正極側(cè)的導(dǎo)體板534、上下臂連接用導(dǎo)體板535上的接合部751、752、753、754，隔著焊料層547、548、549、550，焊接IGBT芯片537 (上臂用)、二極管芯片539 (上臂用)、IGBT芯片541 (下臂用)、二極管芯片543 (下臂用)。這時(shí)，正極側(cè)的導(dǎo)體板534和導(dǎo)體板535在相互絕緣的狀態(tài)下被設(shè)置，并將IGBT芯片和二極管芯片焊接在各個(gè)導(dǎo)體板534、535上。再有，如圖2所示，用來(lái)連結(jié)上臂的發(fā)射極和下臂的集電極的焊接部555與芯片541、543同樣，被焊接在導(dǎo)體板535上，上下臂連接用焊接接合部555 (參照?qǐng)D19)通過(guò)上下臂連接用焊接接合部560 (參照?qǐng)D20)與交流端子用導(dǎo)體板584觸接，由此，構(gòu)成上下臂的中間電極69 (參照?qǐng)D2)。
[0142]接下來(lái)，采用柵極引線(上臂用)593，在散熱片(A側(cè))522的導(dǎo)體片534上，進(jìn)行被焊接的上臂的IGBT537的柵極與柵極端子(上臂用)553的柵極用導(dǎo)體之間的引線連接(參照?qǐng)D17)。同樣，采用柵極引線(下臂用)597，在散熱片(A側(cè))522的導(dǎo)體片535上，進(jìn)行被焊接的下臂的IGBT541的柵極與柵極端子(下臂用)557的柵極用導(dǎo)體之間的引線連接。
[0143]如圖18所示，將構(gòu)成上臂和下臂的兩方的半導(dǎo)體芯片固定在作為散熱片一方的散熱片(A側(cè))522上，在這些半導(dǎo)體芯片上設(shè)置與進(jìn)行信號(hào)控制的柵極端子553、557相連的柵極用導(dǎo)體。這樣，由于在一側(cè)絕緣部件上就固定了上下臂用半導(dǎo)體芯片及其控制線，因此，可以在制造工序中集中引線接合等信號(hào)線與半導(dǎo)體芯片之間的連接作業(yè)，生產(chǎn)率和可靠性就會(huì)提高。此外，在用于汽車(chē)那樣的振動(dòng)較大的環(huán)境中時(shí)，由于要進(jìn)行布線的一方的半導(dǎo)體芯片與另一方的控制線都被固定在作為相同部件的一側(cè)散熱片上，因此，耐振動(dòng)性就會(huì)提尚。
[0144]如圖19所示，使上臂用半導(dǎo)體芯片537 (被接合在焊接接合部751上)和下臂用半導(dǎo)體芯片541 (被接合在焊接接合部753上)的朝向相同，也就是說(shuō)，各個(gè)半導(dǎo)體芯片的集電極面朝向作為絕緣部件的絕緣片546側(cè)，焊接接合部751、753被設(shè)置成面向537、541的集電極側(cè)。這樣，使上臂和下臂的半導(dǎo)體芯片的方向匹配，操作性就會(huì)提高。以上情況對(duì)于二極管芯片539、543也是相同的。
[0145]如圖14所示，對(duì)于被內(nèi)置于本實(shí)施方式的半導(dǎo)體組件500中的上下臂串聯(lián)電路50的配置構(gòu)造，如果參照?qǐng)D17所示的詳細(xì)構(gòu)造的話，上臂的IGBT52被配置在上臂的二極管56的上方部，該設(shè)置關(guān)系對(duì)于下臂的IGBT和二極管也是同樣。另外，具體情況將在以后記述，將圖13所示的半導(dǎo)體組件500由上方插入并設(shè)置在冷卻水路中，流過(guò)冷卻水路內(nèi)的冷卻水就會(huì)冷卻半導(dǎo)體組件500，而冷卻水會(huì)流過(guò)散熱片(A側(cè))522和散熱片(B側(cè))562的梳齒部分(凹部)。
[0146]這里，就IGBT和二極管在高度方向的長(zhǎng)度而言，如果以上臂為例就是，IGBT52的高度L比二極管56的高度M在高度方向上更長(zhǎng)(L > M)，依據(jù)的是彼此的構(gòu)造和形狀上的特征。這樣，流過(guò)散熱片梳齒部分的冷卻水，就會(huì)顯現(xiàn)對(duì)應(yīng)于上述長(zhǎng)度L和M的冷卻效果。換言之，冷卻水量的多少就會(huì)與長(zhǎng)度L和M對(duì)應(yīng)，較多的冷卻水量就會(huì)對(duì)應(yīng)需要比二極管放熱更多的IGBT —方，使冷卻效率提高。
[0147]此外，圖13所示的一體化構(gòu)造的半導(dǎo)體組件500，其形狀是要連接在電容90的、正極側(cè)和負(fù)極側(cè)的正極端子532和負(fù)極端子572向上方突出。另外，這些端子532和572被排列在沿著冷卻水路的方向(沿著從上方看半導(dǎo)體組件得到的截面的矩形形狀的長(zhǎng)邊方向)的直線上。另一方面，以后將進(jìn)行記述，在電容組件的兩側(cè)，多個(gè)半導(dǎo)體組件被設(shè)置成沿著半導(dǎo)體組件的上方截面的矩形形狀的長(zhǎng)邊方向(冷卻水的水流方向)，也就是說(shuō)，形成了一種三明治構(gòu)造，隔著電容組件，在其兩側(cè)排列多個(gè)半導(dǎo)體組件(參照?qǐng)D11)。
[0148]在這種半導(dǎo)體組件和電容組件的排列構(gòu)造中，電容組件的正極側(cè)和負(fù)極側(cè)的端子，被配置成與圖13所示的半導(dǎo)體組件的正極端子532和負(fù)極端子572相對(duì)。由此，在將半導(dǎo)體組件500和電容組件390進(jìn)行匯流排連接的情況下，正極側(cè)和負(fù)極側(cè)就可以使用形狀相同、長(zhǎng)度相同的匯流排，不但可以提高操作性，還可以減小因IGBT的開(kāi)關(guān)動(dòng)作而帶來(lái)的電感。
[0149]下面，針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)現(xiàn)小型化、冷卻效率、組裝性提升的具體構(gòu)成，參照?qǐng)D7?圖12，進(jìn)行以下的說(shuō)明。圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的半導(dǎo)體組件的配置構(gòu)成的分解圖，它是從圖5所示的電力轉(zhuǎn)換裝置的整體構(gòu)成中除去上蓋、控制基板、驅(qū)動(dòng)器基板和交流連接器的圖。圖8是對(duì)圖7的分解圖附設(shè)了交流連接器和直流連接器的半導(dǎo)體組件周?chē)碾娏ο到y(tǒng)的立體圖。圖9是圖8所示的半導(dǎo)體組件周?chē)碾娏ο到y(tǒng)的分解圖。圖10是從冷卻水水流方向觀察圖7所示的半導(dǎo)體組件的配置構(gòu)成的截面圖。圖11是從本實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的整體構(gòu)成中除去上蓋后，從冷卻水水流方向觀察到的截面圖。圖12是從上方觀察本實(shí)施方式的半導(dǎo)體組件、電容組件和冷卻水路的截面圖。
[0150]首先，參照?qǐng)D7?圖9，對(duì)本實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的半導(dǎo)體組件、冷卻水路、電力系統(tǒng)等的配置構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明。圖7?圖9所示的實(shí)施方式的半導(dǎo)體組件是例示2個(gè)系統(tǒng)的6個(gè)半導(dǎo)體組件的構(gòu)造，所述2個(gè)系統(tǒng)由兩部分構(gòu)成:半導(dǎo)體組件1，內(nèi)置有圖3所示的由Ul相、Vl相和WI相組成的上段的上下臂串聯(lián)電路；和半導(dǎo)體組件2，內(nèi)置有U2相、V2相和W2相組成的下段的上下臂串聯(lián)電路。半導(dǎo)體組件I通過(guò)3條交流匯流排I (391)，與交流連接器I (88)連接，同樣，半導(dǎo)體組件2通過(guò)3條交流匯流排2 (392)，與交流連接器2 (89)連接。在附圖中，內(nèi)置有圖3所示的由Ul相、Vl相和Wl相組成的上段的上下臂串聯(lián)電路的半導(dǎo)體組件I，被配置在冷卻水路入口部246側(cè)(就是交流連接器88、89的配置側(cè))，由U2相、V2相和W2相組成的半導(dǎo)體組件2被配置在它的相反側(cè)(冷卻水路出口部248側(cè))。
[0151 ] 此外，連接電容組件390的直流連接器38，被配置在與冷卻水入口部246和出口部248所被配置的側(cè)面相反側(cè)的側(cè)面上。此外，交流連接器88和交流連接器89 (參照?qǐng)D3)，隔著交流連接器用定位部122，被搭載在交流連接器搭載部123上，其上面設(shè)有交流連接器部凸緣90。在插入電容組件390 (參照?qǐng)D11)的電容組件插入部147的兩側(cè)，插入半導(dǎo)體組件500的半導(dǎo)體組件插入水路237被形成在下蓋142上(參照?qǐng)D10)。在電容組件插入部147的內(nèi)壁與電容組件390的外壁表面之間的縫隙中，填充有熱傳導(dǎo)材料600。熱傳到材料600，例如有樹(shù)脂或油脂等。這樣，就形成了三明治構(gòu)造，隔著電容組件390在其兩側(cè)排列半導(dǎo)體組件500。
[0152]組件蓋1(145)被配置在排列于交流連接器側(cè)的半導(dǎo)體組件I的上面，組件蓋2(146)被配置在排列于交流連接器相反側(cè)的半導(dǎo)體組件2的上面，水路蓋144(參照?qǐng)D9)被配置在配置有水路入口部246和出口部248的正面部的折返水路227 (參照?qǐng)D7、圖12)的上面。另外，在半導(dǎo)體組件插入水路237(參照?qǐng)D10)上，在上述正面部的相反側(cè)形成了背面部折返水路236 (參照?qǐng)D7)。此外，水路形成體I (490)被設(shè)在水路入口部246附近，水路形成體2(491)被設(shè)在水路出口部248附近，它們對(duì)水流進(jìn)行誘導(dǎo)，使冷卻水在半導(dǎo)體組件的散熱片(A側(cè))和散熱片(B側(cè))的整個(gè)區(qū)域流動(dòng)(參照?qǐng)D12)。
[0153]下面，參照?qǐng)D10?圖12，對(duì)本實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的半導(dǎo)體組件、冷卻水路、電力系統(tǒng)等的詳細(xì)配置構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方式采用了插入構(gòu)造，將半導(dǎo)體組件500由上方插入下蓋142上形成的水路237，半導(dǎo)體組件500被下蓋142的半導(dǎo)體組件定位部502定位，被組件蓋145、146的半導(dǎo)體組件固定部501固定在水路237上。
[0154]在搭載交流連接器88、89的交流連接器搭載部123側(cè)的水路上，在水路形成體I (490)的背面方向，例如，圖3所示的Ul相、Vl相和Wl相的各個(gè)半導(dǎo)體組件500、500、500被插入固定。此外，在水路出口部248 —側(cè)的水路上，圖3所示的U2相、V2相和W2相的各個(gè)半導(dǎo)體組件500、500、500被同樣插入固定。
[0155]根據(jù)圖12，來(lái)自水路入口部246的水流250，被水路形成體I (490)誘導(dǎo)水流，在半導(dǎo)體組件500的一側(cè)的散熱片側(cè)形成水流251，它在水路237的背面部的折返水路236處以圖示的水流252的形態(tài)折返，形成水流253。接著，水流被水路形成體I (490)誘導(dǎo)，通過(guò)正面部的折返水路227，然后被水路形成體2 (491)誘導(dǎo)，在水路出口部248 —側(cè)的水路上形成水流。在與圖12所示的水路出口部248相連的右側(cè)水路上，水流形成與上述左側(cè)水流相同的水流。
[0156]如圖12所示，本實(shí)施方式采用了如下構(gòu)造:隔著電容組件390，在其左側(cè)配置3個(gè)半導(dǎo)體組件500，在其右側(cè)配置3個(gè)半導(dǎo)體組件500?，F(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)了以下構(gòu)造:在同一側(cè)面(例如正面部)配置水路入口部和水路出口部，并且將6個(gè)反U字形水路配置在連接入口部和出口部的方向(例如左右方向)上，在折返水路上依次連接這些反U字形水路，將6個(gè)半導(dǎo)體組件500設(shè)置在各個(gè)反U字形水路上。本實(shí)施方式與上述構(gòu)造相比，相對(duì)于上述現(xiàn)有技術(shù)的11個(gè)折返水路，U形轉(zhuǎn)折水路為3處，即圖12所示的本實(shí)施方式具有2個(gè)折返水路236 (左側(cè)和右側(cè)的水路上方的折返水路)和由圖示的水流254和水流256組成的折返水路。
[0157]這樣，如果考慮水路中水流方向轉(zhuǎn)換時(shí)的水流壓力損失，本實(shí)施方式是可以大幅降低水路的壓力損失的，因?yàn)閳D12所示的本實(shí)施方式存在3處U形轉(zhuǎn)折水路，而上述的現(xiàn)有技術(shù)存在11處U形轉(zhuǎn)折水路。如果該壓力損失降低，水流的流速在入口部和出口部上就沒(méi)有什么差距，不會(huì)使冷卻水的冷卻效率降低很多。
[0158]此外，如圖11和圖12所示，對(duì)于電容組件390，水路形成在其左右兩側(cè)和前面?zhèn)?參照水流255)，形成了隔著熱傳到材料600，電容組件390也被流過(guò)水路的冷卻水冷卻的構(gòu)造。
[0159]接下來(lái)，根據(jù)圖11 (也參照?qǐng)D5)可知，本實(shí)施方式的特征之一是以下的構(gòu)造配置:電容組件390中，其上表面在電力轉(zhuǎn)換裝置100中占有相當(dāng)大的表面，該電容組件390的上表面被有效利用。也就是說(shuō)，本實(shí)施方式將驅(qū)動(dòng)器基板386(相當(dāng)于圖2所示的驅(qū)動(dòng)器基板74)配置在電容組件390的上表面，在該驅(qū)動(dòng)器基板386上搭載了驅(qū)動(dòng)器IC387。另外，在驅(qū)動(dòng)器基板386上，控制基板372通過(guò)連接部件被配置在上方，基板386和372兩方被信號(hào)連接器388 (參照?qǐng)D5)電連接。在控制基板372上搭載了控制基板IC373。這樣，本實(shí)施方式中，通過(guò)在電容組件390的上面配置驅(qū)動(dòng)器基板和控制基板，就有效地利用了該上面。
[0160]如果大致說(shuō)明就是，圖11所示的左側(cè)的半導(dǎo)體組件(Ul相、Vl相、Wl相用)，相當(dāng)于圖3所示的變換器電路I (45)，圖11所示的右側(cè)的半導(dǎo)體組件(U2相、V2相、W2相用)，相當(dāng)于圖3所示的變換器電路2(46)。本來(lái)，驅(qū)動(dòng)器基板386，是對(duì)每個(gè)變換器電路1(45)和變換器電路2(46)分別設(shè)置的，但是，在本實(shí)施方式中，采取了以下構(gòu)造:將驅(qū)動(dòng)器基板架在圖11左側(cè)的被內(nèi)置在3個(gè)半導(dǎo)體組件500中的變換器電路I (45)與設(shè)置在右側(cè)的變換器電路2 (46)之間(參照?qǐng)D3)。這樣，就可以用I個(gè)驅(qū)動(dòng)器基板386兼顧2個(gè)變換器電路I和2。
[0161]另外，見(jiàn)圖10，下蓋142在功能上形成了水路框體(圖10的水路237)，還形成了電容組件插入部147。因此，下蓋142起到了水路框體的作用，同時(shí)，還起到定位電容組件390的作用，因此，電容組件就很容易定位。
[0162]由圖7所示的電力轉(zhuǎn)換裝置的半導(dǎo)體組件500和電容組件390的排列構(gòu)造、以及圖13所示的半導(dǎo)體組件500的正極端子532和負(fù)極端子572的配置構(gòu)造可知，由于電容組件390與散熱片(B側(cè))562面對(duì)面地配置，因此，電容組件390的正極端子和負(fù)極端子，就可以使用與半導(dǎo)體組件500的正極端子532和負(fù)極端子572彼此等長(zhǎng)的DC匯流排連接，使連接變得容易(準(zhǔn)備2個(gè)等長(zhǎng)且構(gòu)造相同的DC匯流排，將這些DC匯流排架在正極端子532與電容組件正極端子之間、負(fù)極端子572與電容組件負(fù)極端子之間，就可以使連接變得容易)，同時(shí)，由于是使用構(gòu)造單純的形狀相同的DC匯流排來(lái)連結(jié)電容組件和半導(dǎo)體組件的各個(gè)電極側(cè)，所以形成了低電感的布線構(gòu)造。
[0163]圖21是表示本實(shí)施方式的半導(dǎo)體組件與電容組件之間的端子連接的構(gòu)造圖。圖21示出了在半導(dǎo)體組件500之間隔著電容組件390的三明治構(gòu)造的一側(cè)。
[0164]直流匯流排393從電容組件390突設(shè)，其端部配置有電容組件的正極端子394和負(fù)極端子395，且其前端部豎立有梳齒狀的端子部。另外，在正極端子394與負(fù)極端子395之間，直流匯流排393上附設(shè)了使這些端子間可靠絕緣的薄板狀電容組件端子絕緣部396。該薄板狀端子絕緣部396，插入穿過(guò)半導(dǎo)體組件上面的插入孔583，由此，就實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體組件500與電容組件390之間的端子連接定位。
[0165]由于上述的定位，半導(dǎo)體組件的正極端子532與電容組件的正極端子394的接合，以及半導(dǎo)體組件負(fù)極端子572與電容組件的負(fù)極端子395的接合為固定的結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，接合的兩個(gè)端子的梳齒形狀之間形成了密接關(guān)系，其后的例如焊接作業(yè)變得容易，焊接固定變得牢固(通過(guò)將電容組件390和半導(dǎo)體組件的連接端子彼此做成梳齒狀，就會(huì)使兩者的連接端子間的焊接或其它的固定連接變得容易)。如圖所示，由于半導(dǎo)體組件的正極端子532和負(fù)極端子572的排列，被相對(duì)于電容組件390的對(duì)面?zhèn)炔⑿性O(shè)置，所以，可以使電容組件的正極端子394和負(fù)極端子395的突設(shè)構(gòu)造彼此相同。此外，由于多個(gè)半導(dǎo)體組件500被沿其葉片的長(zhǎng)邊方向排列，所以，可以使每個(gè)半導(dǎo)體組件的電容組件的直流匯流排393的構(gòu)造也相同。
[0166]下面，利用圖22和圖23，對(duì)降低本實(shí)施方式的半導(dǎo)體組件的布線電感進(jìn)行說(shuō)明。圖22是用于說(shuō)明在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體組件和電容組件中降低布線電感的結(jié)構(gòu)上的配置圖。圖23是說(shuō)明在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體組件和電容組件中降低布線電感的在等價(jià)電路上的配置圖。由于過(guò)渡電壓上升和半導(dǎo)體芯片的大量放熱，會(huì)在構(gòu)成變換器電路的上臂和下臂進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)發(fā)生，所以特別優(yōu)選降低開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)的電感。由于過(guò)渡時(shí)會(huì)產(chǎn)生二極管的恢復(fù)電流600，所以，根據(jù)該恢復(fù)電流，以下臂的二極管543(相當(dāng)于圖2的66)的恢復(fù)電流為例，對(duì)降低電感的作用進(jìn)行說(shuō)明。
[0167]所謂二極管543的恢復(fù)電流，是指即使在反向偏置下仍在二極管543中流動(dòng)的電流，一般認(rèn)為其起因在于，在二極管543的正向狀態(tài)下，二極管543內(nèi)充滿的載流子。由于構(gòu)成變換器電路的上臂和下臂的導(dǎo)通動(dòng)作或關(guān)斷動(dòng)作是按規(guī)定順序進(jìn)行的，所以在變換器電路的交流端子582上會(huì)產(chǎn)生三相交流電?，F(xiàn)在，作為上臂動(dòng)作的半導(dǎo)體芯片537從導(dǎo)通狀態(tài)切換至關(guān)斷狀態(tài)后，環(huán)流電流通過(guò)下臂的二極管543，往維持電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)92 (參照?qǐng)D
2)的定子繞組的電流的方向流動(dòng)。該環(huán)流電流為二極管543的正向電流，二極管內(nèi)部被載流子充滿。接著，當(dāng)作為上臂動(dòng)作的半導(dǎo)體芯片537從關(guān)斷狀態(tài)再次切換到導(dǎo)通狀態(tài)后，因上述載流子而產(chǎn)生的恢復(fù)電流，會(huì)流向下臂的二極管543。在平常的動(dòng)作中，上下臂串聯(lián)電路一定有其中一個(gè)是處于關(guān)斷狀態(tài)，上下臂中不會(huì)存在短路電流，而過(guò)渡狀態(tài)的電流、例如二極管的恢復(fù)電流，在由上下臂構(gòu)成的串聯(lián)電路中流動(dòng)。
[0168]在圖22和圖23中，當(dāng)上下臂串聯(lián)電路的作為上臂動(dòng)作的IGBT(開(kāi)關(guān)用半導(dǎo)體元件)537由關(guān)斷變?yōu)閷?dǎo)通時(shí)，二極管543的恢復(fù)電流就會(huì)從正極端子532 (相當(dāng)于圖2的57)，通過(guò)IGBT537、二級(jí)管543，流到負(fù)極端子572(相當(dāng)于圖2的58)(圖中用箭頭表示)。另夕卜，這時(shí)，IGBT541處于關(guān)斷狀態(tài)。觀察該恢復(fù)電流的流向的話，就會(huì)如圖22所示，在從芯片537和543到正極端子532和負(fù)極端子572的路徑中，導(dǎo)體板被并列配置在上下方向上，并且流動(dòng)反向的同一電流。這樣，彼此的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)就會(huì)在導(dǎo)體板之間的空間中抵消，作為結(jié)果，電流路徑的電感就會(huì)降低。
[0169]也就是說(shuō)，由于是處于層壓(laminat1n)狀態(tài)，即正極側(cè)的導(dǎo)體板534和正極端子532與負(fù)極側(cè)的導(dǎo)體板574和負(fù)極端子572被接近且又排斥地配置，所以就產(chǎn)生了降低電感的作用。圖23是圖22的等價(jià)電路，正極側(cè)的導(dǎo)體板534和正極端子532的等價(jià)線圈712，在與負(fù)極側(cè)的導(dǎo)體574和端子572的等價(jià)線圈714相互抵消磁通的方向作用于上作用，因而電感被降低。
[0170]另外，如果觀察圖22所示的恢復(fù)電流的路徑，是逆向且在并行的電流路徑上持續(xù)，產(chǎn)生了環(huán)狀路徑。由于電流在該環(huán)狀路徑中流動(dòng)，所以散熱片(A側(cè))和散熱片(B側(cè))就會(huì)產(chǎn)生渦流602、601，因該渦流而產(chǎn)生的磁場(chǎng)抵消效果會(huì)產(chǎn)生降低環(huán)狀路徑中電感的作用。在圖23的等價(jià)電路中，產(chǎn)生渦流的現(xiàn)象被用電感722、724和726等價(jià)表現(xiàn)。由于這些電感被接近于作為散熱片的金屬板配置，所以與因感應(yīng)而產(chǎn)生的渦流所發(fā)生的磁通形成抵消關(guān)系，作為結(jié)果，因渦流效果，半導(dǎo)體組件的電感就會(huì)降低。
[0171]如上所述，采取本實(shí)施方式的半導(dǎo)體組件的電路構(gòu)成的配置，可以通過(guò)層壓配置下的效果和渦流產(chǎn)生的效果來(lái)降低電感。降低開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)的電感是很重要的。在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體組件中，由于上臂和下臂的串聯(lián)電路容納在半導(dǎo)體組件內(nèi)，所以，例如對(duì)于在上下臂串聯(lián)電路中流動(dòng)的二極管的恢復(fù)電流，就可以實(shí)現(xiàn)低電感化，降低過(guò)渡狀態(tài)下的電感的效果頗佳。
[0172]如果電感降低，半導(dǎo)體組件所發(fā)生的感應(yīng)電壓就會(huì)減小，因而可以得到低損耗的電路結(jié)構(gòu)，此外，由于電感較小，所以可以提高開(kāi)關(guān)速度。再有，在使多個(gè)由上述的上下臂串聯(lián)電路50組成的半導(dǎo)體組件500并列，來(lái)與電容組件95內(nèi)的各電容90連接從而實(shí)現(xiàn)大容量化的情況下，半導(dǎo)體組件500本身的電感就會(huì)降低。所以，電力轉(zhuǎn)換裝置100內(nèi)的半導(dǎo)體組件500所造成的電感不均衡的影響就會(huì)減少，變換器裝置的動(dòng)作穩(wěn)定。
[0173]此外，在追求電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)大容量化(例如400A以上)的情況下，需要使電容也為大容量，當(dāng)并聯(lián)連接多個(gè)單個(gè)的電阻90，并將電容的直流匯流排393呈并列狀配置時(shí)，各個(gè)半導(dǎo)體組件的正極端子532和負(fù)極端子572與各個(gè)電容端子就會(huì)形成等距離連接，流入各個(gè)半導(dǎo)體組件的電流會(huì)被平均分配，因而，可以實(shí)現(xiàn)平衡良好的低損耗的電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)的動(dòng)作。另外，通過(guò)半導(dǎo)體組件的正極端子和負(fù)極端子的并行配置，層壓效果會(huì)帶來(lái)電感降低，并由此就可以進(jìn)行低損耗的動(dòng)作。
[0174]如上所述，本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置，是使用兩面冷卻形半導(dǎo)體組件來(lái)實(shí)現(xiàn)小型化、組裝性、冷卻效率的提升，作為其整體構(gòu)造，采用的是如下的基本構(gòu)造體:在將水路的入口部和出口部設(shè)于同一側(cè)面的大致為長(zhǎng)方體的水路框體中，其中央部分形成電容組件插入部，其中央部?jī)蓚?cè)形成連接水路入口部和水路出口部的水路，多個(gè)半導(dǎo)體組件沿半導(dǎo)體組件散熱片的長(zhǎng)邊方向插入該水路。在上述基本構(gòu)造體中，在設(shè)有水路入口部和出口部的側(cè)面以外的另一側(cè)面上，設(shè)置了交流連接器I和交流連接器2，另外，在另一側(cè)面上還設(shè)置了直流連接器。
[0175]此外，在上述基本構(gòu)造體的電容組件的上面，設(shè)置了內(nèi)置于半導(dǎo)體組件的上下臂串聯(lián)電路的驅(qū)動(dòng)器基板，在其上部還設(shè)置了控制基板，由此，電容組件的上面空間就得到有效利用，形成整體構(gòu)成。
[0176]此外，利用圖12所示的水路構(gòu)造和多個(gè)半導(dǎo)體組件的配置構(gòu)造，水路的壓力損失就會(huì)因水流U形轉(zhuǎn)折部數(shù)量的減少而降低。再有，還形成如下構(gòu)造:通過(guò)圖12所示的電容組件與水路的三明治構(gòu)造，用水路的冷卻水還可以冷卻電容。此外，利用圖13所示的半導(dǎo)體組件的正極端子和負(fù)極端子的排列構(gòu)造，可以用構(gòu)造與電容組件的對(duì)應(yīng)于它們的端子相同的DC匯流排來(lái)進(jìn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)低電感布線。通過(guò)將驅(qū)動(dòng)器基板和控制基板配置在電容組件上面，可以有效利用電容組件上面，即便是具有2個(gè)變換器電路的電力轉(zhuǎn)換裝置，也可以用公共的驅(qū)動(dòng)器基板來(lái)形成驅(qū)動(dòng)器基板。此外，通過(guò)在下蓋上組成的水路框體上形成電容組件插入部，就會(huì)使電容組件的定位變得可靠且容易。
[0177]此外，如圖14所示，內(nèi)置于半導(dǎo)體組件的上臂的IGBT和下臂的IGBT，按照長(zhǎng)度L被沿水路的水流方向配置，同樣，上臂和下臂的二極管也按照長(zhǎng)度M被配置在IGBT之下，因此，半導(dǎo)體組件在高度方向上不存在長(zhǎng)度的浪費(fèi)，可以實(shí)現(xiàn)小型化。此外，作為第一冷卻對(duì)象的IGBT，占有了相當(dāng)于比M更長(zhǎng)的L長(zhǎng)度的水路(葉片部分在高度方向上的長(zhǎng)度)，所以也會(huì)使冷卻效率提高。
[0178]下面，利用圖24，對(duì)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體組件的正極端子和負(fù)極端子的排列的另一構(gòu)成例進(jìn)行說(shuō)明。首先，圖21所示的半導(dǎo)體組件的正極端子532和負(fù)極端子572，各自豎立的梳齒狀的排列是沿散熱片(A側(cè))522的水流方向縱向排列的(參照?qǐng)D13)。根據(jù)圖24，正極端子532和負(fù)極端子572構(gòu)成為，各自的梳齒形狀在半導(dǎo)體組件的短邊方向上相對(duì)。也就是說(shuō)，正極端子532的梳齒形狀是在散熱片(A側(cè))522側(cè)沿水流方向排列的，負(fù)極端子572的梳齒排列是在散熱片(B側(cè))562側(cè)沿水流方向形成的，相互的梳齒形狀形成在半導(dǎo)體組件的短邊方向上面對(duì)面的構(gòu)造，與圖21的構(gòu)造相比，只有正極端子532和負(fù)極端子572的配置不同(當(dāng)然，其它端子的排列也可以略有不同)。
[0179]如圖所示，為了形成各端子的梳齒形狀，可以在各個(gè)導(dǎo)體板534(正極側(cè)的導(dǎo)體板)和574(負(fù)極側(cè)的導(dǎo)體板)上形成彎曲部，彎曲成使梳齒形狀相對(duì)即可。在半導(dǎo)體組件的各端子532、572的導(dǎo)體板534、574之間，附設(shè)端子絕緣部插入孔583，使得其與電容組件的端子絕緣部396相對(duì)應(yīng)。對(duì)應(yīng)上述的半導(dǎo)體組件500的正極端子和負(fù)極端子的配置構(gòu)造，對(duì)于電容組件390的正極端子394和負(fù)極端子395的構(gòu)造而言，與圖21所示的構(gòu)造相比，直流匯流排393與端子和端子絕緣部的排列方式變化了 90度。也就是說(shuō)，圖24所示的另一構(gòu)成例中，僅通過(guò)變更半導(dǎo)體組件和電容組件的正極端子、負(fù)極端子的構(gòu)造，就可以應(yīng)用。
[0180]下面，針對(duì)本實(shí)施方式的水路構(gòu)造和多個(gè)半導(dǎo)體組件的配置構(gòu)造的構(gòu)成例，參照?qǐng)D25和圖26，進(jìn)行以下的說(shuō)明。圖25是表示本實(shí)施方式的水路構(gòu)造和多個(gè)半導(dǎo)體組件的配置構(gòu)造的一個(gè)構(gòu)成例的功能說(shuō)明圖。圖26是表示本實(shí)施方式的水路構(gòu)造和多個(gè)半導(dǎo)體組件的配置構(gòu)造的另一個(gè)構(gòu)成例的功能說(shuō)明圖。
[0181]圖中，142表示下蓋，226表示正面部入口水路，227表示正面部折返水路，228表示正面部出口水路，236表示背面部折返水路，237表示半導(dǎo)體組件插入水路，246表示水路入口部，248表示水路出口部，258表示水流，390表示電容組件，490表示水路形成體I，491表示水路形成體2，500表示半導(dǎo)體組件，600表示熱傳導(dǎo)材料。
[0182]在圖25中，圖25(A)是在功能上說(shuō)明圖12所示的水路構(gòu)造和半導(dǎo)體組件配置構(gòu)造的圖，其功能、作用就如圖12的詳細(xì)說(shuō)明。圖25(B)是水路構(gòu)造的變形例，是為了提高電容組件的冷卻效率以及降低流路內(nèi)的壓力損失而作出的。對(duì)于圖25(B)的變形例，如果與圖25 (A)的例子相對(duì)比說(shuō)明的話就是，在圖25(A)的情況下，冷卻水首先冷卻被配置在入口水路226附近的半導(dǎo)體組件(在入口水路226側(cè)有3個(gè)半導(dǎo)體組件被插入)，然后冷卻被配置在出口水路228附近的半導(dǎo)體組件。這樣，在入口水路226附近和出口水路228附近，緊挨半導(dǎo)體組件的冷卻水在溫度上就會(huì)出現(xiàn)偏差，會(huì)造成冷卻的不均勻。
[0183]對(duì)此，圖25 (B)的方案中，是在背面部設(shè)置水路形成體I (490)，形成折返水路236，所以，對(duì)于被配置在入口水路226和出口水路228附近的半導(dǎo)體組件500，一個(gè)面(圖13所示的散熱片(A側(cè))522或散熱片(B側(cè))562)會(huì)先冷卻，另一個(gè)面會(huì)最后冷卻，所以，存在以下優(yōu)點(diǎn):各半導(dǎo)體組件500的冷卻比較均勻。
[0184]此外，圖25(C)是水路構(gòu)造的變形例，它與該圖(B)同樣，是在背面部設(shè)置折返水路236，同時(shí)，如圖所示地配置水路形成體I (490)和水路形成體2 (491)，并且，將多個(gè)半導(dǎo)體組件500分成3個(gè)單元，3個(gè)單元分別配置在矩形框體的各邊側(cè)，例如將3個(gè)單元分配成為U相、V相、W相的半導(dǎo)體組件，這樣，就可以對(duì)各相取得熱平衡。也就是說(shuō)，可以防止只有規(guī)定的一個(gè)相變成高溫。
[0185]此外，圖26示出了水路構(gòu)造的變形例，它沒(méi)有在水路入口部226和水路出口部228上設(shè)置水路成形體，并且是在背面部形成水路。根據(jù)圖26(A)，無(wú)需在水路入口部到水路出口部的水路全長(zhǎng)中設(shè)置水路形成體490、491，因而可以降低成本。此外，與圖26(A)?(C)的水路相比，還可以減少水路的折返次數(shù)，并且可以通過(guò)分流水流，來(lái)降低各水路中的冷卻水流速，減少水路內(nèi)的壓力損失。
[0186]此外，圖26(B)所示的內(nèi)容，是以相為單位將半導(dǎo)體組件配置在各水路邊上。與圖25(A)?(C)變形例相比，可以減少水路的折返次數(shù)，并且可以通過(guò)分流水流來(lái)降低各水路中的冷卻水流速，減少水路內(nèi)的壓力損失。
【權(quán)利要求】
1.一種電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 具有:半導(dǎo)體模塊，該半導(dǎo)體模塊具有將直流電流轉(zhuǎn)換為交流電流的多個(gè)功率半導(dǎo)體元件；和 流路形成體，形成讓用于冷卻所述半導(dǎo)體模塊的冷媒流動(dòng)的流路， 所述半導(dǎo)體模塊，與所述冷卻冷媒熱性接觸，并且具有夾著所述多個(gè)功率半導(dǎo)體元件彼此相對(duì)配置的金屬制的第I散熱部件和第2散熱部件、以及傳遞所述直流電流的正極端子和負(fù)極端子， 所述多個(gè)功率半導(dǎo)體元件，包含如下部件構(gòu)成:構(gòu)成逆變器電路的上臂電路的上臂側(cè)IGBT、與該上臂側(cè)IGBT并聯(lián)電連接的上臂側(cè)二極管；構(gòu)成上述逆變器電路的下臂電路的下臂側(cè)IGBT ;與該下臂側(cè)IGBT并聯(lián)電連接的下臂側(cè)二極管， 所述上臂側(cè)IGBT和所述上臂側(cè)二極管，由2片導(dǎo)體板夾持并且與該2片導(dǎo)體板電連接， 所述下臂側(cè)IGBT和所述下臂側(cè)二極管，由2片導(dǎo)體板夾持并且與該2片導(dǎo)體板電連接， 所述第I散熱部件，投影到與該第I散熱部件的散熱面垂直的方向上時(shí)的投影部呈四邊形， 所述上臂側(cè)IGBT和所述上臂側(cè)二極管，沿著所述投影部的第I邊并排配置， 所述下臂側(cè)IGBT和所述下臂側(cè)二極管，沿著所述投影部的與所述第I邊相對(duì)的第2邊并排配置， 所述直流端子和所述負(fù)極端子，從所述投影部的連結(jié)所述第I邊和所述第2邊的第3邊側(cè)突出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述上臂側(cè)二極管和所述下臂側(cè)二極管，沿著所述投影部的與所述第3邊相對(duì)的第4邊并排配置， 所述上臂電路和所述下臂電路的電連接部，配置在相比所述上臂側(cè)IGBT和所述下臂側(cè)IGBT排列的列更靠近所述上臂側(cè)二極管和所述下臂側(cè)二極管排列的列的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述直流端子和所述負(fù)極端子，在投影到與所述第I散熱部件的散熱面垂直的方向的情況下彼此重合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 具有電容模塊，該電容模塊具有用于對(duì)所述直流電流進(jìn)行平滑化的電容元件， 所述流路形成體，形成用于使所述冷媒流動(dòng)的第I流路和第2流路， 所述第I流路，配置在所述電容模塊的側(cè)部， 所述第2流路，夾著所述電容模塊配置在與所述第I流路相反一側(cè)， 所述半導(dǎo)體模塊設(shè)有多個(gè)，并且分開(kāi)配置在所述第I流路側(cè)和所述第2流路側(cè)，各個(gè)所述半導(dǎo)體模塊固定在所述第I流路或所述第2流路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 具有驅(qū)動(dòng)器基板，該驅(qū)動(dòng)器基板具有驅(qū)動(dòng)所述功率半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)器電路， 所述驅(qū)動(dòng)器基板，從所述第I流路側(cè)的半導(dǎo)體模塊的對(duì)置區(qū)域起，通過(guò)所述電容模塊的上方形成到所述第2流路側(cè)的半導(dǎo)體模塊的對(duì)置區(qū)域， 所述驅(qū)動(dòng)器電路，配置在與所述電容模塊對(duì)置的區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 具有用于傳遞所述交流電流的交流匯流排， 所述交流匯流排，配置在所述電容模塊和所述驅(qū)動(dòng)器基板之間的空間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 具有對(duì)所述驅(qū)動(dòng)器基板輸出控制信號(hào)的控制基板， 所述控制基板，夾著所述驅(qū)動(dòng)器基板配置在與所述電容模塊對(duì)置的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述流路形成體，形成用于連結(jié)所述第I流路和所述第2流路的第3流路， 所述電容模塊呈矩形狀，且由所述第I流路、所述第2流路和所述第3流路三面包圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述多個(gè)半導(dǎo)體模塊，設(shè)有3個(gè)以上且分開(kāi)配置在所述第I流路側(cè)、所述第2流路側(cè)和所述第3流路側(cè)，各個(gè)所述半導(dǎo)體模塊固定在所述第I流路或所述第2流路或所述第3流路。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 具有:具有所述電容模塊的插入部，并且與所述流路形成體一體形成的殼體。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述半導(dǎo)體模塊，具有傳遞來(lái)自所述驅(qū)動(dòng)器基板的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的控制端子， 所述控制端子，延伸到所述驅(qū)動(dòng)器基板并且與該驅(qū)動(dòng)器基板連接， 所述正極端子和負(fù)極端子，在對(duì)所述電容模塊配置了所述驅(qū)動(dòng)器基板一側(cè)，與該電容模塊的端子通過(guò)焊接連接起來(lái)。
【文檔編號(hào)】H02M7/00GK104506050SQ201410791099
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2009年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2008年3月11日
【發(fā)明者】德山健, 中津欣也, 齋藤隆一, 堀內(nèi)敬介, 佐藤俊也, 宮崎英樹(shù) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所