電力變換裝置和用於製造電力變換裝置的方法

2023-05-30 01:41:21

電力變換裝置和用於製造電力變換裝置的方法
【專利摘要】本電力變換裝置(100、100a、100b、100c)設置有開關元件(11a、11b、11c、12a、12b、12c)、緩衝電容器(10a、10b、10c)和用於將開關元件和緩衝電容器彼此連接的連接導體(31、32)，該連接導體至少部分地被布置成夾在開關元件的電極與緩衝電容器之間。
【專利說明】電力變換裝置和用於製造電力變換裝置的方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及電力變換裝置和用於製造電力變換裝置的方法，更具體地說，涉及包括開關元件和緩衝電容器的電力變換裝置和用於製造電力變換裝置的方法。

【背景技術】
[0002]通常，已知包括開關元件和緩衝電容器的電力變換裝置。例如，在日本特開第2011-067045號專利中公開了這種電力變換裝置。
[0003]在上述日本特開第2011-067045號專利中，公開了一種包括具有電極的MOSFET (開關元件)和緩衝電容器的逆變器裝置(電力變換裝置)。該逆變器裝置設置有金屬基板(該金屬基板的上表面布置了 M0SFET)和介電基板(該介電基板的下表面布置緩衝電容器)，並且金屬基板的上表面和介電基板的下表面彼此相對。在金屬基板的上表面和介電基板的下表面，設置布線圖案。設置在金屬基板的上表面和介電基板的下表面的布線圖案電連接到MOSFET的電極和緩衝電容器。該逆變器裝置設置有板狀布線部(連接導體)，該板狀布線部被構造成將設置在金屬基板的上表面的布線圖案與設置在介電基板的下表面的布線圖案彼此電連接。由此，緩衝電容器和MOSFET通過設置在金屬基板的上表面的布線圖案、板狀布線圖案和設置在介電基板的下表面的布線圖案這三個布線部(導體)彼此電連接。
[0004]相關技術
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開第2011-067045號專利


【發明內容】

[0007]本發明要解決的問題
[0008]通常，在包括開關元件和緩衝電容器的電力變換裝置中，為了抑制浪湧電壓的增大，優選的是，減小緩衝電容器與開關元件的電極之間的布線電感。
[0009]然而，在上述日本特開第2011-067045號專利中公開的逆變器裝置(電力變換裝置)中，緩衝電容器和MOSFET (開關元件)通過三個導體彼此電連接，使得緩衝電容器與MOSFET(開關元件)之間的導通路徑的長度增大。因此，存在緩衝電容器與MOSFET(開關元件)之間的布線電感增大的問題。
[0010]為了解決上述問題，已經提出本發明，並且本發明的目的是提供一種能夠減小緩衝電容器與開關元件之間的布線電感的電力變換裝置和用於製造電力變換裝置的方法。
[0011]用於解決問題的手段
[0012]為了實現上述目的，根據本發明的第一方面的電力變換裝置包括開關元件，該開關元件具有電極；緩衝電容器，該緩衝電容器連接到所述開關元件的所述電極；以及連接導體，該連接導體被構造成將所述開關元件的所述電極與所述緩衝電容器彼此連接，並且所述連接導體的至少一部分被設置成夾在所述緩衝電容器與所述開關元件的所述電極之間。
[0013]在根據本發明的第一方面的電力變換裝置中，如上所述，所述連接導體的至少一部分被設置成夾在所述緩衝電容器與所述開關元件的所述電極之間。由此，所述緩衝電容器和所述開關元件通過單個導體(連接導體)彼此電連接，因此可以減小緩衝電容器與開關元件之間的導通路徑的長度。因此，可以減小緩衝電容器與開關元件之間的布線電感。
[0014]一種根據本發明的第二方面的用於製造電力變換裝置的方法是一種用於製造包括具有電極的開關元件和緩衝電容器的電力變換裝置的方法，該方法包括以下步驟:將所述開關元件的所述電極連接到連接導體的所述背面側；以及將所述緩衝電容器連接到所述連接導體的正面側，使得所述連接導體的至少一部分夾在所述緩衝電容器與所述開關元件的所述電極之間。
[0015]在根據本發明的第二方面的電力變換裝置的製造方法中，如上所述，所述連接導體的至少一部分被設置成夾在所述緩衝電容器與所述開關元件的所述電極之間。由此，所述緩衝電容器和所述開關元件通過單個導體(連接導體)彼此電連接，因此可以減小緩衝電容器與開關元件之間的導通路徑的長度。因此，可以提供用於製造能夠減小緩衝電容器與開關元件之間的布線電感的電力變換裝置的方法。
[0016]發明效果
[0017]根據本發明，如上所述，可以減小緩衝電容器與開關元件之間的布線電感。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是根據本發明的第一實施方式的包括功率模塊的三相逆變器裝置的電路圖。
[0019]圖2是從側面看到的根據本發明的第一實施方式的功率模塊的圖。
[0020]圖3是從上方看到的圖2所示的功率模塊的圖。
[0021]圖4是從下方看到的圖2所示的功率模塊的基板的圖。
[0022]圖5是從上方看到的圖4所示的基板的圖。
[0023]圖6是從上方看到的安裝有第一開關元件和第二開關元件的、圖5所示的基板的上表面的圖。
[0024]圖7是示出從上方看到的連接導體布置在圖6所示的第一開關元件的正面側和第二開關元件的背面側的狀態的圖。
[0025]圖8是從側面看到的根據本發明的第二實施方式的功率模塊的圖。
[0026]圖9是從上方看到的圖8所示的功率模塊的圖。
[0027]圖10是從下方看到的圖9所示的功率模塊的第一基板的圖。
[0028]圖11是從上方看到的圖10所示的第一基板的圖。
[0029]圖12是從側面看到的安裝有第一開關元件的圖10和圖11所示的第一基板的上表面的圖。
[0030]圖13是從上方看到的圖9所示的功率模塊的第二基板的圖。
[0031]圖14是從下方看到的圖13所示的第二基板的圖。
[0032]圖15是從側面看到的安裝有第二開關元件的圖13和圖14所示的的第二基板的下表面的圖。
[0033]圖16是例示用於將圖12所示的第一基板與圖13所示的第二基板彼此接合的過程的圖。
[0034]圖17是從側面看到的根據本發明的第三實施方式的功率模塊的圖。
[0035]圖18是從上方看到的圖17所示的功率模塊的圖。
[0036]圖19是從上方看到的根據本發明的第四實施方式的功率模塊的圖。
[0037]圖20是從側面看到的圖19所示的功率模塊的圖。
[0038]圖21是從上方看到的根據本發明的第一實施方式的修改例的功率模塊的圖。
[0039]圖22是從上方看到的根據本發明的第二實施方式的修改例的功率模塊的圖。
[0040]圖23是從側面看到的根據本發明的第三實施方式的修改例的功率模塊的圖。

【具體實施方式】
[0041]下文中基於附圖描述本發明的實施方式。
[0042][第一實施方式]
[0043]現在參照圖1描述根據第一實施方式的包括功率模塊IOOaUOOb和IOOc的三相逆變器裝置100的結構。功率模塊IOOa至IOOc是本發明中「電力變換裝置」的示例。三相逆變器裝置100是本發明中「電力變換裝置」的示例或本發明中「三相逆變器電路」的示例。
[0044]如圖1所示，分別執行U相、V相和W相電力變換的三個功率模塊100a、IOOb和IOOc彼此並聯電連接，藉此構成三相逆變器裝置100。這三個功率模塊IOOa至IOOc被設置成單獨裝置，並且經由金屬線所形成的未示出的導線等彼此連接。
[0045]功率模塊100a、IOOb和IOOc包括分別執行U相、V相和W相電力變換的半橋電路101a、IOlb和IOlc ；以及分別與半橋電路101a、IOlb和IOlc並聯電連接的緩衝電容器10a、IOb和10c。各個半橋電路101a、IOlb和IOlc被構造成包括彼此串聯電連接的兩個開關元件(第一開關元件Ila和第二開關元件12a、第一開關元件Ilb和第二開關元件12b或第一開關元件Ilc和第二開關元件12c)。第一開關元件IlaUlb和Ilc以及第二開關元件12a、12b和12c是本發明中「電力變換半導體元件」的示例。
[0046]第一開關元件11a、Ilb和Ilc的每個由具有三個電極(柵極Gla、Glb或Glc、源極Sla、Slb或Slc和漏極Dla、Dlb或Dlc)的MOSFET (場效應電晶體)構成。第二開關元件12a、12b和12c中的每個也由具有三個電極(柵極G2a、G2b或G2c、源極S2a、S2b或S2c和漏極D2a、D2b或D2c)的MOSFET構成。
[0047]第一開關元件I la、I Ib和Ilc以及第二開關元件12a、12b和12c被構造成分別基於由控制端子51a、51b和51c以及控制端子52a、52b和52c外部輸入的控制信號執行切換，將由輸入端子53和54輸入的直流電力變換成三相(U相、V相和W相)交流電力。而且，第一開關元件IlaUlb和Ilc以及第二開關元件12a、12b和12c被構造成通過輸出端子55a、55b和55c向外部輸出經由上述變換獲得的交流電力。輸入端子53和54分別連接到未示出的直流電源的P電極(+V)和N電極(-V)。輸出端子55a、55b和55c連接到各個未示出的馬達等。
[0048]現在參照圖2和圖3描述根據第一實施方式的功率模塊IOOaUOOb和IOOc的詳細結構。功率模塊IOOaUOOb和IOOc具有大致相同的結構，因此下面僅描述包括兩個開關元件(第一開關元件Ila和第二開關元件12a)和緩衝電容器IOa的功率模塊100a。
[0049]如圖2和圖3所示，功率模塊IOOa包括基板1、兩個開關元件(第一開關元件Ila和第二開關元件12a)、兩個連接導體31和32以及緩衝電容器10a。基板I是本發明中「第一基板」的示例。連接導體31和32分別是本發明中「第一連接導體」和「第二連接導體」的示例。
[0050]基板I被構造成包括絕緣板2和設置在絕緣板2的正面(上表面:沿著箭頭Z2的表面)和背面(下表面:沿著箭頭Zl的表面)的十個導電圖案3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h、3i和3j。絕緣板由諸如陶瓷等的絕緣體以平板形式製成。導電圖案3a至3j各由銅、金、銀、鋁或含有上述金屬的合金的導體以平板形式製成。
[0051]導電圖案3a、3c、3e、3g和3i以及導電圖案3b、3d、3f、3h和3 j通過被設置成從上表面(沿著箭頭Z2的表面)穿過絕緣板2到下表面(沿著箭頭Zl的表面)的柱狀導體3k、31、3m、3n和3ο分別彼此電連接。導電圖案3e是本發明中「第一導電圖案」的示例。導電圖案3c是本發明中「第二導電圖案」的示例，並且導電圖案3d是本發明中「第三導電圖案」的示例。導電圖案3a和3i是本發明中「第四導電圖案」的示例，並且導電圖案3b和3」是本發明中「第五導電圖案」的示例。導電圖案3a、3c、3e、3g和3i以及導電圖案3b、3d、3f、3h和3j分別可以通過中空導體(如通孔)而不是柱狀導體3k、31、3m、3n和3o彼此電連接。
[0052]第一開關元件Ila和第二開關元件12a在基板I的正面(上表面:沿箭頭Z2的表面)上沿方向X排列。在以下描述中，將設置有第一開關元件lla(第二開關元件12a)的漏極Dla(D2a)的表面設置成第一開關元件lla(第二開關元件12a)的正面，並且將設置有第一開關元件lla(第二開關元件12a)的柵極Gla(G2a)和源極Sla(S2a)的表面設置成第一開關元件lla(第二開關元件12a)的背面。
[0053]根據第一實施方式，如圖2所示，第一開關元件Ila和第二開關元件12a被布置成使得它們的正面與背面彼此相對定向。具體地，將設置在第一開關元件Ila的正面側的漏極Dla布置在連接導體31的背面(下表面:沿著箭頭Zl的表面)側，而將設置在第二開關元件12a的正面側的漏極D2a布置在基板I的正面(上表面:沿著箭頭Z2的表面)側。將設置在第一開關元件Ila的背面側的柵極Gla和源極Sla布置在基板I的上表面側，而將設置在第二開關元件12a的背面側的柵極G2a和源極S2a布置在連接導體32的下表面側。
[0054]第一開關元件Ila的漏極Dla通過由焊料等製成的接合層41接合到連接導體31的下表面(沿著箭頭Zl的表面)。第一開關元件Ila的源極Sla和柵極Gla通過多個凸塊42接合到基板I的導電圖案3c和3e的上表面(沿著箭頭Z2的表面)。第二開關元件12a的漏極Dla通過接合層43被接合到基板I的導電圖案3c的上表面。第二開關元件12a的源極S2a通過多個凸塊44接合到連接導體32的下表面。第二開關元件12a的柵極G2a通過由金屬線等形成的導線20電連接到基板10的導體圖案3g的上表面。第一開關元件Ila的源極Sla(柵極Gla)和導電圖案3c(3e)可以通過由焊料或除了焊料之外的接合材料製成的接合層、板狀導體等(而不是凸塊42)彼此接合。而且，第一開關元件Ila的源極Sla(柵極Gla)和導電圖案3c(3e)可以僅在第一開關元件Ila的源極Sla(柵極Gla)和導電圖案3c(3e)彼此相對的區域的一部分中彼此接合，或者可以在第一開關元件Ila的源極Sla (柵極Gla)和導電圖案3c (3e)彼此相對的所有區域中彼此接合。第二開關元件12a的源極S2a與連接導體32之間的接合同樣如此。
[0055]如上所述，連接導體31和32分別布置在第一開關元件Ila和第二開關元件12a的上方(沿著箭頭Z2的側)。導電圖案31至32各由銅、金、銀、鋁或含有上述金屬的合金的導體以平板形式製成。緩衝電容器IOa橫跨兩個連接導體31和32的上表面(沿著箭頭Z2的表面)布置。具體地，緩衝電容器IOa的一個電極Cla和另一個電極C2a分別通過由諸如焊料或導電膏(例如，銀膏)等的導電粘合劑製成的接合材料60，接合到連接導體31和32的上表面。由此，連接導體31和32分別被設置成夾在第一開關元件Ila與緩衝電容器IOa之間以及第二開關元件12a與緩衝電容器IOa之間。
[0056]連接導體31的上表面(沿著箭頭Z2的表面)和基板I的導電圖案3a的上表面通過導線20彼此電連接。連接導體32的上表面和基板I的導電圖案3i的上表面通過導線20彼此電連接。基板I的上表面與連接導體31和32的下表面(沿著箭頭Zl的表面)之間的區域和基板I的上表面與緩衝電容器IOa的下表面之間的區域填充有由環氧樹脂、矽樹脂等製成的密封樹脂70。
[0057]由於上述結構，根據第一實施方式，設置在基板I的下表面(沿著箭頭Zl的表面)側的導電圖案3b通過柱狀導體3k、導電圖案3a、導線20、連接導體31和接合層41電連接到第一開關元件Ila的漏極Dla。因此，導電圖案3b構成連接到未示出的直流電源的P電極(+V)的輸入端子53 (參見圖1)。導電圖案3d通過柱狀導體31、導電圖案3c和凸塊42電連接到第一開關元件Ila的柵極Gla。因此，導電圖案3d構成控制端子51a(參見圖1)，用於切換第一開關元件Ila的控制信號輸入該控制端子51a中。該控制端子51a是本發明中「第一控制端子」的示例。
[0058]而且，設置在基板I的下表面(沿著箭頭Zl的表面)側的導電圖案3f通過柱狀導體3m、導電圖案3e和凸塊42電連接到第一開關元件Ila的源極Sla，並且通過柱狀導體3m、導電圖案3e和接合層43電連接到第二開關元件12a的漏極D2a。因此，導電圖案3f構成連接到未示出的馬達等的輸出端子55a(參見圖1)。
[0059]另外，基板I的下表面(沿著箭頭Zl的表面)側設置的導電圖案3h通過柱狀導體3n、導電圖案3g和導線20電連接到第二開關元件12a的柵極G2a。因此，導電圖案3h構成控制端子52a(參見圖1)，用於切換第二開關元件12a的控制信號輸入到該控制端子52a。導電圖案3j通過柱狀導體30、導電圖案31、導電20、連接導體32和凸塊44電連接到第二開關元件12a的源極S2a。因此，導電圖案3j構成連接到未示出的直流電源的N電極(-V)的輸入端子54 (參見圖1)。
[0060]現在參照圖2至圖7描述根據第一實施方式的功率模塊IOOa的製造過程。
[0061]首先，如圖4和圖5所示，製備基板1，該基板I在絕緣板2的上表面側(沿著箭頭Z2)和下表面側(沿著箭頭Zl)設置有十個導電圖案3a至3j。然後，如圖2和圖6所示，基板I的導電圖案3c和3e的上表面(沿著箭頭Z2的表面)以及第一開關元件Ila的背面側的柵極Gla和源極Sla通過由焊料等製成的凸塊42分別彼此接合，並且導電圖案3e的上表面以及第二開關元件12a的正面側的漏極D2a通過由焊料等製成的接合層43彼此接合。
[0062]然後，如圖2和圖7所示，將平板形式的連接導體31和32分別布置在第一開關元件Ila的正面側和第二開關元件12a的背面側。具體地，將第一開關元件Ila的正面側的漏極Dla和連接導體31的下表面(沿著箭頭Zl的表面)通過接合層41彼此接合，並且將第二開關元件12a的背面側的源極S2a和柵極G2a以及連接導體31的下表面通過凸塊44彼此接合。然後，如圖2和圖3所示，通過橫跨連接導體31和32的上表面(沿著箭頭Z2的表面)的接合材料60來接合緩衝電容器10a。
[0063]此時，用密封樹脂70填充基板I的上表面(沿著箭頭Z2的表面)與連接導體31和32的下表面(沿著箭頭Zl的表面)之間的區域和基板I的上表面與緩衝電容器IOa的下表面之間的區域。連接導體31和32的上表面以及基板I的導電圖案3a和3i的上表面通過導線20彼此電連接。
[0064]在採用由焊料等製成的接合層41和43、凸塊42和44以及接合材料60的上述接合過程中，阻焊劑優選地塗敷於規定區域(參見例如由圖5至圖7中的斜線所示的部分)，以抑制焊料蔓延到不需要的部分。
[0065]根據第一實施方式，如上所述，連接導體31 (32)被設置成夾在緩衝電容器IOa與第一開關元件lla(第二開關元件12a)之間。由此，緩衝電容器IOa和第一開關元件Ila(第二開關元件12a)通過單個導體(連接導體31(32))彼此電連接，因此可以減小緩衝電容器IOa與第一開關元件lla(第二開關元件12a)之間的導通路徑的長度。因此，可以減小緩衝電容器IOa與第一開關元件lla(第二開關元件12a)之間的布線電感。
[0066]根據第一實施方式，如上所述，第一開關元件Ila的正面側的漏極Dla布置在連接導體31側，並且第二開關元件12a的背面側的源極S2a布置在連接導體32側。由此，緩衝電容器IOa和第一開關元件Ila的正面側的漏極Dla可以通過連接導體31容易地彼此電連接，並且緩衝電容器IOa和第二開關元件12a的背面側的源極S2a可以通過連接導體32容易地彼此電連接。
[0067]根據第一實施方式，如上所述，被構造成將第一開關元件Ila的背面側的源極Sla與第二開關元件12a的正面側的漏極D2a彼此連接的導電圖案3e設置Z基板I的上表面(沿著箭頭Z2的表面)，在該基板I的上表面上布置第一開關元件I Ia和第二開關元件12a。由此，第一開關元件Ila的背面側的源極Sla和第二開關元件12a的正面側的漏極D2a通過基板I的導電圖案3e容易彼此電連接。
[0068]根據第一實施方式，如上所述，連接導體31和32通過接合材料60接合到緩衝電容器10a。由此，連接導體31和32可以經由接合材料60強有力地接合到緩衝電容器10a。
[0069]根據第一實施方式，如上所述，基板I的上表面(沿著箭頭Z2的表面)與連接導體31和32的下表面(沿著箭頭Zl的表面)之間的區域填充有密封樹脂70。由此，可以經由密封樹脂70抑制基板I的上表面與連接導體31和32的下表面之間的異物的進入，並且可以提高絕緣可靠性。
[0070]根據第一實施方式，如上所述，連接導體31和32由平板形式的導體製成。而且，緩衝電容器IOa的一個電極Cla和另一個電極C2a分別連接到連接導體31和32的上表面(沿著箭頭Z2的表面)，並且第一開關元件IIa的漏極Dla和第二開關元件12a的源極S2a分別連接到連接導體31和32的下表面(沿著箭頭Zl的表面)。由此，緩衝電容器IOa以及第一開關元件I Ia和第二開關元件12a接合到平板形式的連接導體31和32，藉此在可以增大第一開關元件Ila與連接導體31之間以及第二開關元件12a與連接導體32之間的接合面積(平面面積)的同時，可以增大緩衝電容器IOa與連接導體31和32之間的接合面積(平面面積)。因此，可以增大緩衝電容器IOa與連接導體31和32之間的接合強度，並且可以增大第一開關元件Ila與連接導體31之間以及第二開關元件12a與連接導體32之間的接合強度。
[0071]根據第一實施方式，如上所述，分別構成控制端子51a和52a、輸入端子53和54以及輸出端子55a的導電圖案3d和3h、導電圖案3b和3j以及導電圖案3f設置在基板I的下表面(沿著箭頭Zl的表面)。由此，利用基板I的下表面側的區域，控制端子51a和52a、輸入端子53和54以及輸出端子55a可以容易地連接到外部裝置(未示出的直流電源、未示出的馬達等)。
[0072]根據第一實施方式，如上所述，導電圖案3c設置在基板I的上表面(沿著箭頭Z2的表面)，並且電連接到導電圖案3c的導電圖案3d設置在基板I的下表面(沿著箭頭Z2的表面)。而且，基板I的上表面的導電圖案3c和設置在第一開關元件Ila的背面側的柵極Gla彼此連接，並且基板I的下表面的導電圖案3d構成控制端子51a。由此，與第一開關元件Ila的柵極Gla和控制端子51a(控制信號外部輸入到該控制端子51a)經由導線等彼此連接的情況不同，第一開關元件Ila的柵極Gla和控制端子51a可以容易地彼此連接。
[0073][第二實施方式]
[0074]現在參照圖8至圖16描述根據第二實施方式的功率模塊200a。在該第二實施方式中，與兩個開關元件(第一開關元件Ila和第二開關元件12a)布置在單個基板I的上表面(沿著箭頭Z2的表面)的上述第一實施方式(參見圖2)不同，描述了在彼此相對布置的兩個基板(第一基板201和第二基板205)之間的區域(空間)中布置兩個開關元件(第一開關元件Ila和第二開關元件12a)的示例。功率模塊200a是本發明中「電力變換裝置」的示例。
[0075]首先，參照圖8至圖15描述根據第二實施方式的功率模塊200a。該功率模塊200a在三相逆變器裝置中執行U相電力變換。換言之，還根據第二實施方式，類似於上述第一實施方式，結構與功率模塊200a的結構大致相同的兩個功率模塊(執行V相和W相電力變換的功率模塊)與功率模塊200a分開設置。為了簡化,下面僅描述了執行U相電力變換的功率模塊200a。
[0076]如圖8所示，功率模塊200a包括第一基板201、兩個開關元件(第一開關元件Ila和第二開關元件12a)、第二基板205和緩衝電容器10a。
[0077]如圖8和圖10至圖12所示，第一基板201被構造成包括平板形式的絕緣板202 ；設置在絕緣板202的上表面(沿著箭頭Z2的表面)和下表面(沿著箭頭Zl的表面)的導電圖案203a、203b和203c ;被設置成從導電圖案203a和203b的上表面突出的兩個絕緣板204 ；以及設置在兩個絕緣板204的上表面的導電圖案203d和203e。絕緣板202和204各由諸如陶瓷等的絕緣體製成。導電圖案203a至203e各由銅、金、銀、鋁或含有上述金屬的合金的導體以平板形式製成。
[0078]導電圖案203a和導電圖案203d通過被設置成穿過絕緣板204的柱狀導體203f彼此電連接。而且，導電圖案203b和導電圖案203e通過被設置成穿過絕緣板204的柱狀導體203g彼此電連接。導電圖案203b是本發明中「第一導電圖案」的示例。
[0079]根據第二實施方式，如圖8和圖12所示，沿方向X布置在第一基板201的兩端附近的兩個絕緣板204構成從第一基板201的上表面(沿著箭頭Z2的表面)向上(沿著箭頭Z2)突出的兩個凸部204a。由這兩個凸部204a的內表面和絕緣板202的上表面形成的空間構成凹部204b。
[0080]如圖8所示，第二基板205布置在第一基板201的上方(沿著箭頭Z2的一側)。具體地，第二基板205的下表面(沿著箭頭Zl的表面)通過由焊料等製成的接合層45接合到設置在兩個絕緣板204 (凸部204a)的上表面(沿著箭頭Z2的表面)的導電圖案203d和203e的上表面。
[0081]如圖8和圖13至圖15所示，第二基板205被構造成包括平板形式的絕緣板206和設置在該絕緣板206的上表面(沿著箭頭Z2的表面)和下表面(沿著箭頭Zl的表面)的導電圖案 207a、207b、207c、207d、207e、207f、207g、207h、207i 和 207j。絕緣板 206 由諸如陶瓷等的絕緣體製成。導電圖案207a至207i各由銅、金、銀、鋁或含有上述金屬的合金的導體以平板形式製成。
[0082]導電圖案207a、207c、207e、207g 和 207i 以及導電圖案 207b、207d、207f、207h 和207 j通過被設置成從上表面(沿著箭頭Z2的表面)穿過絕緣板2至下表面(沿著箭頭Zl的表面)的柱狀導體207k、2071、207m、207n和207ο分別彼此電連接。導電圖案207c和207e是本發明中「第六導電圖案」的示例，並且導電圖案207d和207f是本發明中「第七導電圖案」的示例。導電圖案207g是本發明中「第八導電圖案」的示例，並且導電圖案207h是本發明中「第九導電圖案」的示例。
[0083]如圖8所示，具有與根據上述第一實施方式相同結構的第一開關元件Ila和第二開關元件12a沿方向X排列在第一基板201的上表面(沿著箭頭Z2的表面)與第二基板205的下表面(沿著箭頭Zl的表面)之間的區域(由絕緣板204和導電圖案203d和203e的內表面以及第一基板201的上表面形成的上述凹部204b中的空間)中。而且，根據該第二實施方式，類似於上述第一實施方式，第一開關兀件Ila和第二開關兀件12a被布置成使得它們的正面和背面彼此相對定向。
[0084]換言之，第一開關元件Ila的正面側設置的漏極Dla通過由焊料等製成的接合層41接合到第二基板205的導電圖案207d的下表面(沿著箭頭Zl的表面)。第一開關元件I Ia的背面側設置的源極Sla和柵極Gla分別通過由焊料等製成的凸塊42接合到第一基板201的導電圖案203a和203b的上表面(沿著箭頭Zl的表面)。
[0085]在第二開關元件12a的正面側設置的漏極D2a通過接合層43接合到第一基板201的導電圖案203b的上表面(沿著箭頭Z2的表面)。第二開關元件12a的背面側設置的源極S2a和柵極G2a分別通過凸塊44接合到第二基板205的導電圖案207f和207h的下表面(沿著箭頭Zl的表面)。
[0086]如上所述，第二基板205的導電圖案207d和207f分別布置在第一開關元件Ila和第二開關元件12a的上方(沿著箭頭Z2的側)。如圖8和圖9所示，緩衝電容器IOa橫跨第二基板205的導電圖案207c和207e的上表面(沿著箭頭Z2的表面)布置。具體地，緩衝電容器IOa的一個電極Cla和另一個電極C2a分別通過諸如焊料或導電膏(例如，銀膏)等的導電粘合劑製成的接合材料60接合到第二基板205的導電圖案207c和207e的上表面。由此，導電圖案207c和207d以及導電圖案207c和207d之間的柱狀導體2071被設置成夾在第一開關元件Ila與緩衝電容器IOa的一個電極Cla之間。類似地，導電圖案207e和207f以及導電圖案207e與207f之間的柱狀導體207m被設置成夾在第二開關元件12a與緩衝電容器IOa的另一個電極C2a之間。導電圖案207c和207d以及柱狀導體2071是本發明中「第一連接導體」的示例。導電圖案207e和207f以及柱狀導體207m是本發明中「第二連接導體」的示例。
[0087]而且,根據第二實施方式,與上述第一實施方式類似,第一基板201的上表面(沿著箭頭Z2的表面)與第二基板205的下表面(沿著箭頭Zl的表面)之間的空間填充有密封樹脂70。
[0088]由於上述結構，根據第二實施方式，設置在第二基板205的上表面(沿著箭頭Z2的表面)側的導電圖案207a通過柱狀導體207k、導電圖案207b、接合層45、第一基板201的導電圖案203d、柱狀導體203f、導電圖案203a和凸塊42電連接到第一開關元件Ila的柵極Gla。因此，導電圖案207a構成控制端子51a(參見圖1)，用於切換第一開關元件Ila的控制信號輸入到該控制端子51a。
[0089]在第二基板205的上表面(沿著箭頭Z2的表面)側設置的導電圖案207c通過柱狀導體2071、導電圖案207d和接合層41電連接到第一開關元件Ila的漏極Dla。因此，導電圖案207c構成連接到未示出的直流電源的P電極(+V)的輸入端子53 (參見圖1)。而且，第二基板205的導電圖案207e通過柱狀導體207m、導電圖案207f和凸塊44電連接到第二開關元件12a的源極S2a。因此，導電圖案207e構成連接到未示出的直流電源的N電極(-V)的輸入端子54 (參見圖1)。
[0090]設置在第二基板205的上表面(沿著箭頭Z2的表面)側的導電圖案207g通過柱狀導體207η、導電圖案207h和凸塊44連接到第二開關元件12a的柵極G2a。因此，導電圖案207g構成控制端子52a(參見圖1)，用於切換第二開關元件12a的控制信號輸入到該控制端子52a。而且，第二基板205的導電圖案207i通過柱狀導體207ο、導電圖案207j、接合層45、第一基板201的導電圖案203e、柱狀導體203g、導電圖案203b和接合層43電連接到第一開關元件Ila的源極Sla和第二開關元件12a的漏極D2a。因此，導電圖案207i構成連接到未示出的馬達等的U相輸出端子55a (參見圖1)。
[0091]接下來，參照圖8至圖16描述根據第二實施方式的功率模塊200a的製造過程。
[0092]首先，如圖10和圖11所示，製備基板201，在該基板201在絕緣板202的上表面側(沿著箭頭Z2)和下表面側(沿著箭頭Zl)設置導電圖案203a至203c、兩個絕緣板204和兩個導電圖案203d和203e。然後，如圖12所示，將第一基板201的導電圖案203a和203b的上表面(沿著箭頭Z2的表面)和第一開關元件Ila的背面側的柵極Gla和源極Sla通過由焊料等製成的凸塊42分別彼此接合。
[0093]然後，如圖13和圖14所示，製備第二基板205，在該第二基板205在絕緣板206的上表面側(沿著箭頭Z2)和下表面側(沿著箭頭Zl)設置十個導電圖案207a至207j。然後，如圖15所示，將第二基板205的導電圖案207f和207h的下表面(沿著箭頭Zl的表面)和第二開關元件12a的背面側的源極S2a和柵極G2a通過凸塊44分別彼此接合。
[0094]然後，如圖16所示，將第一基板201的與第一開關元件Ila接合的上表面(沿著箭頭Z2的表面)和第二基板205的與第二開關元件12a接合的下表面(沿著箭頭Zl的表面)在彼此相對的狀態下彼此接合。具體地，在從第一基板201的上表面沿方向X的兩端附近向上(沿著箭頭Z2)突出的絕緣板204(凸部204a)的上表面上所設置的導電圖案203d和203e的上表面以及在第二基板205的下表面沿方向X的兩端附近設置的導電圖案207b和207j的下表面通過由焊料等製成的接合層45分別彼此接合。
[0095]此時，接合到第一基板201的上表面(沿著箭頭Z2的表面)的第一開關元件Ila的漏極Dla和第二基板205的導電圖案207d的下表面(沿著箭頭Zl的表面)通過由焊料等製成的接合層41彼此接合。而且，安裝在第二基板205的下表面的第二開關元件12a的漏極D2a和第一基板201的導電圖案203b的上表面通過接合層43彼此接合。
[0096]此時，如圖8所示，用密封樹脂70填充第一基板201的上表面(沿著箭頭Z2的表面)與第二基板205的下表面(沿著箭頭Zl的表面)之間的空間。而且，緩衝電容器IOa通過接合材料60接合到第二基板205的導電圖案207c和207e的上表面。
[0097]在採用由焊料等製成的接合層41、43和45、凸塊42和44以及接合材料60的上述接合過程中，優選地，阻焊劑塗敷於規定區域(參見例如由圖11、圖13和圖14中的斜線所示的部分)，以抑制焊料蔓延到不需要的部分。而且，在用於通過接合材料45將第一基板201和第二基板205彼此接合的上述過程中，對於凸塊42 (44)可以採用高溫焊料而對於接合層45可以採用低溫焊料，以抑制用於將第一基板201 (第二基板205)和第一開關元件lla(第二開關元件12a)彼此接合的凸塊42 (44)熔化。
[0098]根據第二實施方式，如上所述，導電圖案207c和207e設置在第二基板205的上表面(沿著箭頭Z2的表面)，並且電連接到導電圖案207c和207e的導電圖案207d和207f分別設置在第二基板205的下表面(沿著箭頭Zl的表面)。而且，導電圖案207c和207e的上表面分別連接到緩衝電容器IOa的一個電極Cla和另一個電極C2a，並且導電圖案207d和207f的下表面分別連接到第一開關元件Ila的漏極Dla和第二開關元件12a的源極D2a。由此，憑藉包括導電圖案207c至207f的第二基板205，第一開關元件Ila的漏極Dla與緩衝電容器IOa的一個電極Cla之間以及第二開關元件12a的源極S2a與緩衝電容器IOa的另一個電極C2a之間的導通路徑可以容易地減小長度。
[0099]根據第二實施方式，如上所述，導電圖案207g設置在第二基板205的上表面(沿著箭頭Z2的表面)，並且電連接到導電圖案207g的導電圖案207h設置在第二基板205的下表面(沿著箭頭Z2的表面)。而且，導電圖案207h和第二開關元件12a的背面側的柵極Gla彼此連接，並且導電圖案207g構成控制端子52a。由此，與第二開關元件12a的柵極G2a和控制端子52a(控制信號外部輸入到該控制端子52a)經由導線等彼此連接的情況不同，第二開關元件12a的柵極G2a和控制端子52a可以容易地彼此連接。
[0100]根據第二實施方式，設置在連接到緩衝電容器IOa的第二基板205的上表面(沿著箭頭Z2的表面)側的導電圖案207c和207e構成輸入端子53和54。由此，利用第二基板205的上表面側的區域，輸入端子53和54可以容易地連接到未示出的直流電源。
[0101]根據第二實施方式，如上所述，被構成為布置第一開關元件Ila和第二開關元件12a的凹部204b以及與凹部204b相鄰接的凸部204a (絕緣板204)設置在被布置成與第二基板205的下表面(沿著箭頭Zl的表面)相對的第一基板201的上表面(沿著箭頭Z2的表面)。而且，設置在第一基板201的凸部204a(絕緣板204)的導電圖案203d和203e以及第二基板205的導電圖案207b和207j的下表面分別彼此接合。由此，利用由第一基板201的凹部204b構成的空間，第一開關元件Ila和第二開關元件12a可以容易地布置在第一基板201的上表面和第二基板205的下表面之間。另外，設置在第一基板210中的凸部204a可以穩定地從下面支撐第二基板205。
[0102][第三實施方式]
[0103]現在參照圖17和圖18描述根據第三實施方式的功率模塊300a的結構。在該第三實施方式中，與緩衝電容器IOa的上表面側(沿著箭頭Z2的側)未設置任何物體的上述第一實施方式不同，描述在緩衝電容器IOa的上表面側設置具有散熱功能的散熱板81和82的示例。功率模塊300a是本發明中「電力變換裝置」的示例。散熱板81和82是本發明中「散熱構件」的示例。
[0104]根據第三實施方式的功率模塊200a在三相逆變器裝置中執行U相電力變換。換言之，還根據該第三實施方式，類似於上述第一實施方式，結構與功率模塊300a的結構大致相同的兩個功率模塊(執行V相和W相電力變換的功率模塊)與功率模塊200a分開設置。為了簡化，下面僅描述執行U相電力變換的功率模塊300a。
[0105]如圖17和圖18所示，功率模塊300a包括基板1、兩個開關元件(第一開關元件Ila和第二開關元件12a)、兩個連接導體31和32、緩衝電容器IOa和兩個散熱板81和82。散熱板81和82各由熱導性優秀的諸如銅等的金屬的導體製成平板形式。
[0106]根據第三實施方式，散熱板81和82與被設置成夾在緩衝電容器IOa與第一開關元件Ila之間以及緩衝電容器IOa與第二開關元件12a之間的連接導體31和32對應，分別布置在緩衝電容器IOa的上表面側(沿著箭頭Z2的側)。具體地，散熱構件81的下表面(沿著箭頭Zl的表面)和緩衝電容器IOa的一個電極Cla的上表面(沿著箭頭Z2的表面)通過由諸如焊料或導電膏(例如，銀膏)等的導電粘合劑製成的接合材料61彼此接合。而且，散熱板82的下表面和緩衝電容器IOa的另一個電極C2a的上表面通過接合材料61彼此接合。
[0107]第三實施方式的剩餘結構與上述第一實施方式的剩餘結構類似。
[0108]根據第三實施方式，如上所述，散熱構件81和82設置在緩衝電容器IOa的與連接導體31和32相對的一側(沿著箭頭Z2的一側)。由此，散熱構件81和82可以容易地輻射從緩衝電容器IOa產生的熱。
[0109][第四實施方式]
[0110]現在參照圖19和圖20描述根據第四實施方式的功率模塊400的結構。在該第四實施方式中，與U相、V相和W相電力變換由彼此分開設置的三個裝置(功率模塊IOOa至100c)執行的上述第一實施方式不同，描述由單個裝置(功率模塊(三相逆變器裝置)400)執行所有的U相電力變換、V相電力變換和W相電力變換的示例。功率模塊400是本發明中「電力變換裝置」的示例。
[0111]如圖19和圖20所示，功率模塊400包括基板401、六個開關元件(第一開關元件Ila至Ilc和第二開關元件12a至12c)、兩個連接導體431和432以及緩衝電容器IOa至IOc0基板401是本發明中「第一基板」的示例。
[0112]基板401被構造成包括平板形式的絕緣板402、設置在絕緣板402的上表面(沿著箭頭Z2的表面)的九個導電圖案(三個導電圖案403a、三個導電圖案403b和三個導電圖案403c)以及設置在絕緣板402的下表面(沿著箭頭Zl的表面)的九個導電圖案(三個導電圖案403d、三個導電圖案403e和三個導電圖案403f)。導電圖案403a、403b和403c以及導電圖案403d、403e和403f通過被設置成從上表面穿過絕緣板402到下表面的柱狀導體403g、403h和403i分別彼此電連接。三個導電圖案403c是本發明中「第一導電圖案」的示例。三個導電圖案403a是本發明中「第二導電圖案」的示例，並且三個導電圖案403b是本發明中「第三導電圖案」的示例。
[0113]如圖19和圖20所示，被構造成執行U相電力變換的兩個開關元件(第一開關元件Ila和第二開關元件12a)沿方向X排列在設置在沿著基板401的上表面(沿著箭頭Z2的表面)的箭頭Yl的一端的附近(參見圖19)的導電圖案403a和403c的上表面。類似於上述第一實施方式，這兩個開關元件(第一開關元件Ila和第二開關元件12a)被布置成使得其正面和背面彼此相對定向。換言之，第一開關元件Ila的背面側的柵極Gla通過凸塊42接合到基板401的導電圖案403a的上表面。第一開關元件Ila的背面側的源極Sla和第二開關元件12a的正面側的漏極D2a通過凸塊42和接合層44分別接合到基板401的導電圖案403c的上表面。
[0114]類似地，被構造成執行V相(W相)電力變換的第一開關元件Ilb(Ilc)和第二開關元件12b (12c)沿方向X排列在沿基板401的上表面(沿箭頭Z2的方向)的方向Y設置在中央部附近(在沿著箭頭Y2的一端的附近)的導電圖案403a和403c的上表面。第一開關元件Ilb(Ilc)和第二開關元件12b(12c)被布置成使得其正面和背面彼此相對定向。換言之，第一開關元件Ilb(Ilc)的背面側的柵極Glb (Glc)通過凸塊42接合到基板401的導電圖案403a的上表面。第一開關元件Ilb(Ilc)的背面側的源極Slb (Slc)和第二開關元件12b (12c)的正面側的漏極D2b (D2c)通過凸塊42和接合層44分別接合到基板401的導電圖案403c的上表面。
[0115]根據第四實施方式，如圖19所示，連接導體431和432各由沿方向Y延伸的平板形式的導體製成。由此，連接導體431和432被布置成公共地橫跨三個第一開關元件Ila至Ilc和三個第二開關元件12a至12c。換言之，如圖20所示，三個第一開關元件Ila至Ilc的各個漏極Dla至Dlc通過接合層41接合到連接導體431的下表面(沿著箭頭Zl的表面)。三個第二開關元件12a至12c的背面側的各個源極S2a至S2c通過凸塊44接合到連接導體432的下表面。
[0116]根據第四實施方式，除了上述六個開關元件(三個第一開關元件Ila至Ilc和三個第二開關元件12a至12c)之外，連接導體431和432也被布置成公共地橫跨三個緩衝電容器IOa至10c。緩衝電容器10a、10b和IOc分別與第一開關元件Ila和第二開關元件12a、第一開關元件Ilb和第二開關元件12b以及第一開關元件Ilc和第二開關元件12c對應地，橫跨兩個連接導體431和432的上表面(沿著箭頭Z2的表面)布置。緩衝電容器IOa至IOc通過接合材料60接合到連接導體431和432的上表面。
[0117]如上所述，根據第四實施方式，連接導體431和432被設置成夾在三個第一開關元件Ila至Ilc與三個緩衝電容器IOa至IOc之間以及三個第二開關元件12a至12c與三個緩衝電容器IOa至IOc之間。連接導體431和432分別是本發明中「第一連接導體」和「第二連接導體」的示例。
[0118]而且，根據第四實施方式，類似於上述第一實施方式，基板401的上表面(沿著箭頭Z2的表面)與連接導體431和432的下表面(沿著箭頭Zl的表面)之間的區域和基板401的上表面與緩衝電容器IOa至IOc的下表面之間的區域填充有密封樹脂70。第二開關元件12a至12c的柵極G2a至G2c通過導線20電連接到基板401的三個導電圖案403e的各個上表面。
[0119]由於上述結構，根據第四實施方式，如圖20所示，設置在基板401的下表面(沿著箭頭Zl的表面)側的三個導電圖案403b各通過柱狀導體403g、導電圖案403a和凸塊42電連接到第一開關元件Ila至Ilc的柵極Gla。因此，三個導電圖案403b構成三個控制端子51a(參見圖1)，用於切換第一開關元件Ila至Ilc的控制信號輸入到這三個控制端子51a。
[0120]設置在基板401的下表面(沿著箭頭Zl的表面)側的三個導電圖案403d各通過柱狀導體403h、導電圖案403c和凸塊43電連接到第一開關元件Ila的源極Sla至Slc，並且通過柱狀導體403h、導電圖案403c和接合層43電連接到第二開關元件12a至12c的漏極D2a至D2c。因此，三個導電圖案403d各構成連接到未示出的馬達等的U相、V相和W相輸出端子55a至55c (參見圖1)。
[0121]基板401的下表面(沿著箭頭Zl的表面)設置的三個導電圖案403f各通過柱狀導體4031、導電圖案403e和導線20電連接到第二開關元件12a至12c的柵極G2a至G2c。因此，三個導電圖案403f各構成三個控制端子52a至52c (參見圖1)，用於切換第二開關元件12a至12c的控制信號輸入到這三個控制端子52a至52c。
[0122]連接導體431通過接合層41電連接到第一開關元件IIa至Ilc的漏極Dla至Dlc,並且連接導體432通過凸塊44電連接到第二開關元件12a至12c的源極S2a至S2c。因此，連接導體431和432分別構成連接到未示出的直流電源的P電極(+V)的輸入端子53(參見圖1)和連接到N電極(-V)的輸入端子54 (參見圖1)。
[0123]根據第四實施方式，如上所述，通過將三個第一開關元件I Ia至I Ic和三個第二開關元件12a至12c彼此並聯連接到三個緩衝電容器IOa至10c，來構造單個功率模塊(三相逆變器裝置)400。由此，與總共三個功率模塊(由第一開關元件11a、第二開關元件12a和緩衝電容器IOa構成的功率模塊；由第一開關元件lib、第二開關元件12b和緩衝電容器IOb構成的功率模塊；以及由第一開關元件11c、第二開關元件12c和緩衝電容器IOc構成的功率模塊)彼此分開設置的情況(例如，如在上述第一實施方式中，三相逆變器裝置100(參見圖1)由彼此分開設置的三個功率模塊IOOa至IOOc構成的情況)不同，可以減少組件的數量，因此可以簡化裝置的結構。
[0124]根據第四實施方式，連接導體431和432被布置成公共地橫跨三個第一開關元件Ila至11c、三個第二開關元件12a至12c和三個緩衝電容器IOa至10c。由此，與針對第一開關元件11a、第二開關元件12a和緩衝電容器10a、針對第一開關元件lib、第二開關元件12b和緩衝電容器10b、並針對第一開關元件I lc、第二開關元件12c和緩衝電容器IOc單獨設置三個各自的連接導體的情況不同，可以減少組件的數量，因此可以簡化裝置的結構。
[0125]此時公開的實施方式必須在所有方面都被認為是例示性的，而不是限制性的。本發明的範圍不由上述實施方式的描述示出，而由專利的權利要求的範圍示出，並且進一步包括與專利的權利要求的範圍等同的含義和範圍之內的所有修改例。
[0126]例如，雖然上述第一實施方式至第四實施方式中的各個實施方式中示出了將本發明應用於包括開關元件和緩衝電容器的三相逆變器裝置(電力變換裝置)的示例，但是本發明還可應用於除了三相逆變器裝置之外的電力變換裝置，只要這些電力變換裝置包括開關元件和緩衝電容器。
[0127]雖然上述第一實施方式和第二實施方式的每個中，單個緩衝電容器設置在單個功率模塊(功率逆變器)中，但是本發明不限於此。根據本發明，兩個或更多個緩衝電容器可以設置在單個功率模塊中。在如圖21所示的第一實施方式的修改例(圖22所示的第二實施方式的修改例)中，例如，兩個緩衝電容器IOd和10e(10f和IOg)可以設置在單個功率模塊110a(210a)中。功率模塊110a(210a)是本發明中「電力變換裝置」的示例。
[0128]根據圖21所示的第一實施方式的修改例，兩個緩衝電容器IOd和IOe設置在單個功率模塊IlOa中。這兩個電容緩衝器IOd和IOe橫跨兩個連接導體31和32的上表面(沿著箭頭Z2的表面)沿方向Y排列。而且，根據圖21所示的該修改例，與圖2所示的上述第一實施方式類似的是，連接導體31和32被布置成分別夾在第一開關元件Ila與緩衝電容器IOd和IOe之間以及第二開關元件12a與緩衝電容器IOd和IOe之間。
[0129]類似地，根據圖22所示的第二實施方式的修改例，兩個緩衝電容器IOf和IOg設置在單個功率模塊210a中。這兩個緩衝電容器IOf和IOg橫跨設置在第二基板205的上表面(沿著箭頭Z2的表面)側的兩個導電圖案207c和207e的上表面(沿著箭頭Z2的表面)沿方向Y排列。而且，根據圖22所示的該修改例，類似於圖8所示的上述第二實施方式，第二基板205的導電圖案207c和207d以及柱狀導體2071被設置成夾在第一開關元件Ila與緩衝電容器IOf和IOg之間。而且，第二基板205的導電圖案207e和207f和柱狀導體207m被設置成夾在第二開關元件12a與緩衝電容器IOf和IOg之間。
[0130]根據如21所示的第一實施方式的修改例(圖22所示的第二實施方式的修改例)，如上所述，單個功率模塊I IOa (210a)設置有兩個緩衝電容器IOd和IOe (IOf和IOg)，藉此與單個功率模塊設置有單個緩衝電容器的情況(上述第一或第二實施方式的情況)相比，可以吸收更多的浪湧電壓。
[0131]雖然如圖17所示，上述第三實施方式中已經示出了採用設置在基板I的下表面(沿著箭頭Zl的表面)側的導電圖案3b和3j作為連接到未示出的直流電源的P電極(+V)的輸入端子53 (參見圖1)和連接到其N電極(-V)的輸入端子54 (參見圖1)的示例，但是本發明不限於此。根據本發明，如圖23所示的第三實施方式的修改例中，散熱板581和582可以分別用作輸入端子53和54(參見圖1)。散熱板581和582是本發明中「散熱構件」的示例。
[0132]根據圖23所示的第三實施方式的修改例，與上述第三實施方式類似，散熱板581和582各由熱導性優秀的諸如銅等的金屬的導體製成平板形式。散熱板581通過接合材料61、緩衝電容器IOa的一個端子Cla、接合材料60、連接導體31和接合層41，電連接到第一開關元件Ila的漏極Dla。由此，散熱板581構成連接到未示出的直流電源的P電極(+V)的輸入端子53 (參見圖1)。散熱板582通過接合材料61、緩衝電容器IOa的另一個端子C2a、接合材料60、連接導體32和接合層44，電連接到第二開關元件12a的源極S2a。由此，散熱板582構成連接到未示出的直流電源的N電極(-V)的輸入端子54(參見圖1)。
[0133]根據圖23所不的第三實施方式的修改例,如上所述,散熱板581和582用作輸入端子53和54(參見圖1)，藉此專用於構成輸入端子53和54的導電圖案(根據圖17所示的第三實施方式的上述導電圖案3b和3j)可以不設置在基板Ia中，因此，可以簡化裝置的結構。
[0134]雖然上述第三實施方式中示出了使導體的各個散熱板由熱導性優秀的諸如銅等的金屬製成平板形式的示例，但是本發明不限於此。根據本發明，散熱構件可以由除了金屬之外的構件製成，只要該構件的熱導率是優秀的。
[0135]雖然上述第一實施方式至第四實施方式中的各個實施方式中MOSFET(場效應電晶體)用作各個開關元件(電力變換半導體元件)，但是本發明不限於此。根據本發明，諸如IGBT(絕緣柵雙極電晶體)等的另其它電晶體可以作為各個開關元件。
【權利要求】
1.一種電力變換裝置(100、100a、100b、100c、110a、200a、210a、300a、400)，該電力變換裝置(100、100a、100b、100c、110a、200a、210a、300a、400)包括: 開關元件(lla、llb、llc、12a、12b、12c)，該開關元件(11a、lib、11c、12a、12b、12c)具有電極(Dla、Dlb、Dlc、Sla、Slb、Slc、Gla、Glb、Glc、D2a、D2b、D2c、S2a、S2b、S2c、G2a、G2b、G2c)； 緩衝電容器(10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g)，該緩衝電容器(10a、10b、10c、1cU1eUOf UOg)連接到所述開關元件的所述電極；以及 連接導體(31、32、207c、207d、207e、207f、2071、207m、431、432)，所述連接導體(31、32、207c、207d、207e、207f、2071、207m、431、432)被構造成將所述開關元件的所述電極和所 述緩衝電容器彼此連接，其中， 所述連接導體的至少一部分被布置為成夾在所述緩衝電容器與所述開關元件的所述電極之間。
2.根據權利要求1所述的電力變換裝置，其中， 所述開關元件包括第一開關元件(lla、llb、llc)，該第一開關元件(lla、llb、llc)具有設置在所述連接導體側的正面側電極(Dla、Dlb、Dlc);和第二開關元件(12a、12b、12c)，該第二開關元件(12a、12b、12c)具有設置在所述連接導體側的背面側電極(S2a、S2b、S2c、G2a、G2b、G2c)，並且 所述連接導體的至少一部分被布置為夾在所述緩衝電容器與所述第一開關元件的所述正面側電極之間或夾在所述緩衝電容器與所述第二開關元件的所述背面側電極之間。
3.根據權利要求2所述的電力變換裝置，其中， 所述連接導體包括第一連接導體(31、207c、207d、2071、431)，該第一連接導體(31、207c、207d、2071、431)被構造成將所述緩衝電容器和所述第一開關元件的所述正面側電極彼此連接；和第二連接導體(32、207e、207f、207m、432)，該第二連接導體(32、207e、207f、207m、432)被構造成將所述緩衝電容器和所述第二開關元件的所述背面側電極彼此連接。
4.根據權利要求2或3所述的電力變換裝置，所述電力變換裝置還包括第一基板(1、la、201、401)，該第一基板(1、la、201、401)安裝有所述第一開關元件和所述第二開關元件，其中， 在所述第一基板的正面設置有第一導電圖案(3e、203b、403c),所述第一導電圖案(3e、203b、403c)被構造成將所述第一開關元件的背面側電極與所述第二開關元件的正面側電極彼此連接。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的電力變換裝置，其中， 所述連接導體通過接合材料(60)接合到所述緩衝電容器。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的電力變換裝置，其中， 所述連接導體共用於多個所述緩衝電容器。
7.根據權利要求6所述的電力變換裝置，其中， 通過將各包括所述開關元件的三個半橋電路(101a、101b、1lc)與所述多個緩衝電容器彼此並聯，構成三相逆變器電路(100)，並且 所述連接導體被布置成公共地橫跨所述三個半橋電路中每個的所述開關元件和所述多個緩衝電容器。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的電力變換裝置，所述電力變換裝置還包括散熱構件(81、82、581、582)，該散熱構件(81、82、581、582)布置在所述緩衝電容器的與連接有所述連接導體的一側相對的一側。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的電力變換裝置，所述電力變換裝置還包括正面安裝有所述開關元件的第一基板(l、la、201、401)，其中， 所述第一基板的正面與所述連接導體之間的區域填充有密封樹脂(70)。
10.根據權利要求1至9中任一項所述的電力變換裝置，其中， 所述連接導 體由板狀導體製成， 所述緩衝電容器連接到由所述板狀導體製成的所述連接導體的正面，並且 所述開關元件的所述電極連接到由所述板狀導體製成的所述連接導體的背面。
11.根據權利要求1至10中任一項所述的電力變換裝置，所述電力變換裝置還包括在正面安裝有所述開關元件的第一基板(l、la、401)，其中， 在所述第一基板的背面設置有至少一個導電圖案(3b、3d、3f、3h、3 j、403b、403d、403f)，該至少一個導電圖案(3b、3d、3f、3h、3j、403b、403d、403f)電連接到所述開關元件，構成端子(51a、51b、51c、52a、52b、52c、53、54、55a、55b、55c)。
12.根據權利要求11所述的電力變換裝置，其中， 所述開關元件的所述電極包括: 第一電極(Dla、Dlb、Dlc)，該第一電極(Dla、Dlb、Dlc)設置在正面側，電連接到所述緩衝電容器；以及 用於控制的第二電極(Gla、Gib、Glc)，該用於控制的第二電極(Gla、Gib、Glc)設置在背面側，電連接到外部， 所述第一基板包括設置在正面的第二導電圖案(3c、403a)和設置在背面的電連接到所述第二導電圖案的第三導電圖案(3d、403b)， 所述第一基板的所述第二導電圖案連接到設置在所述開關元件的所述背面側的所述用於控制的第二電極，並且 所述第一基板的所述第三導電圖案構成連接到外部的第一控制端子(51a、51b、51c)。
13.根據權利要求12所述的電力變換裝置，其中， 除了所述第二導電圖案和所述第三導電圖案之外，所述第一基板還包括設置在正面的第四導電圖案(3a、3i)和設置在背面的電連接到所述第四導電圖案的第五導電圖案(3b、3j)， 所述第一基板的所述第四導電圖案連接到被布置為夾在所述緩衝電容器與所述開關元件的所述電極之間的所述連接導體， 所述第一基板的所述第五導電圖案構成端子(53、54)。
14.根據權利要求1至11中任一項所述的電力變換裝置，所述電力變換裝置還包括第二基板(205)，該第二基板(205)被構造成包括所述連接導體，其中， 所述第二基板包括設置在正面的第六導電圖案(207c、207e)和設置在背面的電連接到所述第六導電圖案的第七導電圖案(207d、207f)， 所述第二基板的所述第七導電圖案連接到所述開關元件的所述電極，並且 所述第二基板的所述第六導電圖案連接到所述緩衝電容器。
15.根據權利要求14所述的電力變換裝置，其中， 所述開關元件的所述電極包括電連接到所述緩衝電容器的第一電極(D2a、D2b、D2c)和電連接到外部的用於控制的第二電極(G2a、G2b、G2c)， 除了所述第六導電圖案和所述第七導電圖案之外，所述第二基板還包括設置在所述正面的第八導電圖案(207g)和設置在所述背面的電連接到所述第八導電圖案的第九導電圖案(207h)， 所述第二基板的所述第七導電圖案連接所述開關元件的所述第一電極， 所述第二基板的所述第九導電圖案連接到所述開關元件的所述用於控制的第二電極，並且 所述第二基板的所述第八導電圖案構成連接到外部的第二控制端子(52a)。
16.根據權利要求14或權利要求15所述的電力變換裝置，其中， 所述第二基板的所述第六導電圖案構成端子(53、54)。
17.根據權利 要求14至16中任一項所述的電力變換裝置，所述電力變換裝置還包括安裝有所述開關元件的第一基板(201)，其中， 所述第一基板被布置成使得所述第一基板的正面與所述第二基板的所述背面相對，並且包括被構造成安裝所述開關元件的凹部(204b)和與所述凹部相鄰接的凸部(204a)，並且 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.根據權利要求1至17中任一項所述的電力變換裝置，其中， 所述開關元件包括電力變換半導體元件(11a、lib、11c、12a、12b、12c),並且 所述連接導體的至少一部分被設置成夾在所述緩衝電容器與所述電力變換半導體元件的電極之間。
19.一種用於製造電力變換裝置(100、100a、100b、100c、110a、200a、210a、300a、400)的方法，該電力變換裝置包括具有電極(Dla, Dlb, Die、Sla、Sib、Sic、Gla、Gib、Glc、D2a、D2b、D2c、S2a、S2b、S2c、G2a、G2b、G2c)的開關元件(11a、lib、11c、12a、12b、12c)和緩衝電容器(10a、10b、10c、1cU 10e、10f、10g)，該方法包括以下步驟: 將所述開關元件的所述電極連接到連接導體(31、32、207c、207d、207e、207f、2071、207m、431、432)的背面側；以及 將所述緩衝電容器連接到所述連接導體的正面側，使得所述連接導體的至少一部分夾在所述緩衝電容器與所述開關元件的所述電極之間。
20.根據權利要求19所述的用於製造電力變換裝置的方法，其中， 所述開關元件包括第一開關元件(lla、llb、llc)，該第一開關元件(lla、llb、llc)具有設置在所述連接導體側的正面側電極(Dla、Dlb、Dlc);和第二開關元件(12a、12b、12c)，該第二開關元件(12a、12b、12c)具有設置在所述連接導體側的背面側電極(S2a、S2b、S2c、G2a、G2b、G2c)， 所述用於製造電力變換裝置的方法還包括將所述第一開關元件的背面側接合到第一基板(201)的正面的步驟，其中， 連接所述開關元件的所述電極的步驟包括以下步驟: 將所述第二開關元件的背面側接合到包括所述連接導體的第二基板(205)的背面，以將所述第二開關元件的所述背面側電極連接到所述第二基板的所述連接導體的所述背面側，以及 在所述第一基板的所述正面與所述第二基板的所述背面彼此相對的狀態下，將所述第一基板的與所述第一開關元件的所述背面側接合的所述正面和所述第二基板的與所述第二開關的所述背面側接合的所述背面彼此接合，以將所述第一開關元件的所述正面側電極連接到所述第二基板的所述 連接導體的所述背面側。
【文檔編號】H02M7/48GK104081646SQ201280068377
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2012年1月31日 優先權日:2012年1月31日
【發明者】本田友和, 佐佐木亮, 小熊清典, 竹中國浩, 氏田祐, 野田勇次 申請人:株式會社安川電機