電力變換裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力變換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為電力變換裝置的結(jié)構(gòu)要素的功率模塊由于發(fā)熱量大，所以一般采用安裝于散熱器的方式。即，功率模塊運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的發(fā)熱量多。因此，功率模塊為了對(duì)該熱量進(jìn)行散熱/冷卻，需要在功率模塊的外部具備冷卻鰭片、冷卻扇等冷卻構(gòu)造。這樣的冷卻構(gòu)造妨礙電力變換裝置的小型化以及低成本化，因此正在研究將冷卻構(gòu)造小型化的技術(shù)。
[0003]例如，在專利文獻(xiàn)1中示出了一種印刷配線基板，其能夠安裝各種部件，將內(nèi)層的導(dǎo)體層向外部引出而設(shè)置有面積比基板大的散熱部。另外，示出了在印刷配線基板還搭載散熱器作為散熱部件。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開2006 - 93370號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]但是，例如，在利用上述現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)成大容量的電力變換裝置的情況下，需要多個(gè)逆變器電路等，印刷配線基板的面積變大。其結(jié)果，電力變換裝置大型化。
[0006]另外，例如，在針對(duì)每個(gè)逆變器電路進(jìn)行功率模塊化的情況下，需要分別具有多個(gè)半導(dǎo)體元件的多個(gè)功率模塊。在需要多個(gè)功率模塊的情況下，多個(gè)功率模塊分別容易發(fā)熱，因而期望對(duì)多個(gè)功率模塊分別進(jìn)行冷卻。此時(shí)，多個(gè)功率模塊由散熱器進(jìn)行冷卻，但散熱器大小尤其需要容積，并且花費(fèi)成本，因此期望進(jìn)行小型化以及低成本化。
[0007]本發(fā)明就是鑒于上述情況而提出的，其目的在于得到一種能夠?qū)崿F(xiàn)小型化以及低成本化的電力變換裝置、以及能夠?qū)崿F(xiàn)該電力變換裝置的電力變換模塊。
[0008]為了解決上述課題，實(shí)現(xiàn)目的，本發(fā)明所涉及的電力變換裝置的特征在于，具備多個(gè)電力變換模塊、以及收容所述多個(gè)電力變換模塊的框體，該多個(gè)電力變換模塊具有:電路基板部，其構(gòu)成為，將絕緣基板安裝在導(dǎo)熱率比所述絕緣基板高的導(dǎo)熱板的一端側(cè)區(qū)域，所述絕緣基板安裝有具有半導(dǎo)體元件開關(guān)元件的電力變換電路；以及散熱部，其是在所述導(dǎo)熱板中與所述一端側(cè)區(qū)域相鄰的另一端側(cè)區(qū)域，且具有在厚度方向或面方向上貫穿所述導(dǎo)熱板的多個(gè)第1空隙部，對(duì)從所述絕緣基板傳導(dǎo)至所述導(dǎo)熱板的熱進(jìn)行散熱而對(duì)所述絕緣基板進(jìn)行冷卻，所述電力變換模塊構(gòu)成為，以使所述散熱部露出至外部的狀態(tài)將所述電路基板部收容于所述框體。
[0009]發(fā)明的效果
[0010]根據(jù)本發(fā)明獲得的效果是，得到實(shí)現(xiàn)了小型化以及低成本化的電力變換裝置。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的電力變換模塊的斜視圖。
[0012]圖2是本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的電力變換模塊的剖視圖，是圖1中的A-A剖視圖。
[0013]圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的電力變換模塊的仰視圖。
[0014]圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的電力變換模塊的其他例子的剖視圖。
[0015]圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的電力變換裝置用的框體的斜視圖。
[0016]圖6是表示將2個(gè)電力變換模塊收容于框體的狀態(tài)的剖視圖。
[0017]圖7是表示將3個(gè)電力變換模塊收容于框體的狀態(tài)的剖視圖。
[0018]圖8是本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的電力變換模塊的斜視圖。
[0019]圖9是表示接合前的3個(gè)實(shí)施方式2所涉及的電力變換模塊的剖視圖。
[0020]圖10是表示接合后的3個(gè)實(shí)施方式2所涉及的電力變換模塊的剖視圖。
[0021]圖11是表示將2個(gè)實(shí)施方式2所涉及的電力變換模塊收容于框體的狀態(tài)的剖視圖。
[0022]圖12是表示將3個(gè)實(shí)施方式2所涉及的電力變換模塊收容于框體的狀態(tài)的剖視圖。
[0023]圖13是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的電力變換模塊的圖。
[0024]圖14是本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的電力變換模塊的分解圖。
[0025]圖15是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的電力變換模塊的圖。
[0026]圖16是本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的電力變換模塊的分解圖。
[0027]圖17是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5所涉及的電力變換模塊的圖。
[0028]圖18是本發(fā)明的實(shí)施方式5所涉及的電力變換模塊的分解圖。
[0029]圖19是表示本發(fā)明的實(shí)施方式6所涉及的電力變換模塊的剖視圖。
[0030]圖20是表示本發(fā)明的實(shí)施方式6所涉及的電力變換模塊的仰視圖。
[0031]圖21是表示本發(fā)明的實(shí)施方式6所涉及的其他電力變換模塊的剖視圖。
[0032]圖22是表示本發(fā)明的實(shí)施方式7所涉及的電力變換模塊的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面，基于附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明所涉及的電力變換裝置以及電力變換模塊的實(shí)施方式。此外，本發(fā)明并不限定于下面的記述，能夠在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)適當(dāng)進(jìn)行變更。另外，在下面示出的附圖中，為了容易理解，有時(shí)各部件的比例尺與實(shí)際不同。在各附圖之間也是如此。另外，即使是俯視圖，有時(shí)為了使附圖易于觀看，也標(biāo)注陰影線。
[0034]實(shí)施方式1
[0035]圖1?圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的電力變換模塊1的圖。圖1是電力變換模塊1的斜視圖。圖2是電力變換模塊1的剖視圖，是圖1中的A-A剖視圖。圖3是電力變換模塊1的仰視圖。另外，圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的電力變換模塊1的其他例子的剖視圖。
[0036]實(shí)施方式1所涉及的電力變換模塊1為大致平板狀，具有電路基板部10和散熱部20。電路基板部10設(shè)置于電力變換模塊1的面方向的一端側(cè)(圖1?圖3中的X方向的右側(cè))的區(qū)域。電路基板部10執(zhí)行電力變換功能。在電路基板部10中，在導(dǎo)熱板30的一面(上表面)上配置有電力變換電路基板50。關(guān)于電力變換電路基板50，具有半導(dǎo)體開關(guān)元件(半導(dǎo)體元件)51而構(gòu)成的電力變換電路安裝于例如環(huán)氧玻璃基板等絕緣基板(印刷基板)55。作為電力變換電路，安裝例如逆變器電路以及轉(zhuǎn)換器電路中的任意者或者雙方。電力變換電路基板50例如利用螺釘緊固而固定于電路基板部10的導(dǎo)熱板30的上表面。
[0037]在電力變換電路基板50中，在該電力變換電路基板50的上層設(shè)置的半導(dǎo)體開關(guān)元件51電連接于在該電力變換電路基板50的內(nèi)層設(shè)置的配線53。配線53經(jīng)由焊料接合部52電連接以及物理連接于在半導(dǎo)體開關(guān)元件51的一面(下表面)設(shè)置的半導(dǎo)體開關(guān)元件的電極(接合部)51a。在半導(dǎo)體開關(guān)元件51中，半導(dǎo)體開關(guān)元件的電極(接合部)51a僅設(shè)置于下表面(與絕緣基板55的相對(duì)面)。作為半導(dǎo)體開關(guān)元件51，使用的是例如利用了硅(Silicon:Si)類半導(dǎo)體的IGBT或FET等半導(dǎo)體元件。另外，配線53的一端部在電力變換電路基板50的面方向上從電力變換電路基板50的一端側(cè)(圖1?圖3中的X方向的右側(cè))凸出的部分，作為用于將電力變換電路與外部電路進(jìn)行連接的輸入輸出端子54。
[0038]導(dǎo)熱板30由導(dǎo)熱率比絕緣基板55高、即熱阻比絕緣基板55低的材料構(gòu)成。作為這樣的導(dǎo)熱板30，例如使用鋁或銅等導(dǎo)熱率高(熱阻低)的金屬板。另外，也可以代替金屬板，使用由導(dǎo)熱率比絕緣基板55高、即熱阻比絕緣基板55低的樹脂材料等構(gòu)成的基板。
[0039]散熱部20是在導(dǎo)熱板30中在電力變換模塊1的面方向的另一端側(cè)(圖1?圖3中的X方向的左側(cè))的區(qū)域與電路基板部10相鄰設(shè)置的冷卻構(gòu)造體。散熱部20是導(dǎo)熱板30中的與電路基板部10相鄰的區(qū)域自身、即導(dǎo)熱板30中的另一端側(cè)的區(qū)域自身。散熱部20作為用于對(duì)電力變換電路基板50進(jìn)行冷卻的散熱器起作用。
[0040]在散熱部20以任意圖案設(shè)置有在導(dǎo)熱板30的厚度方向貫穿導(dǎo)熱板30的多個(gè)第1空隙部31。從與第1空隙部31相對(duì)的方向(例如，與導(dǎo)熱板30的面方向垂直的方向)，向該第1空隙部31吹送自然空冷或強(qiáng)制空冷的冷卻風(fēng)。冷卻風(fēng)60例如如圖2所示以與導(dǎo)熱板30的面方向垂直的方向作為風(fēng)路方向進(jìn)行吹送。在進(jìn)行強(qiáng)制空冷的情況下，設(shè)置從與第1空隙部31相對(duì)的方向(例如，與導(dǎo)熱板30的面方向垂直的方向)吹送冷卻風(fēng)的送風(fēng)機(jī)。
[0041]在電路基板部10與散熱部20之間的邊界的附近，覆蓋導(dǎo)熱板30的正反面以及側(cè)面而安裝防水-防塵部件40。在圖1?圖3中，示出了防水-防塵部件40與電路基板部10和散熱部20之間的邊界相比設(shè)置在散熱部20側(cè)的情況。此外，根據(jù)電力變換模塊1的使用條件不同，也可以不設(shè)置防水-防塵部件40。
[0042]將這樣的實(shí)施方式1所涉及的電力變換模塊1在圖5所示的框體210中安裝1塊或多塊而構(gòu)成電力變換裝置200。圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的電力變換裝置用的框體210的斜視圖。
[0043]框體210是呈大致長(zhǎng)方體形狀的箱形?？蝮w210在一側(cè)面具備用于收容電力變換模塊1的開口部211。例如，在圖5中，4個(gè)開口部211在上下方向并列配置于框體210的一側(cè)面。另外，在框體210的上表面，配置有用于經(jīng)由輸入輸出端子54將電力變換電路與外部的電源進(jìn)行連接的電源配線212、以及用于與輸入輸出端子54連接而從外部對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)元件51進(jìn)行控制的控制用端子213。
[0044]圖6是表示在框體210中收容有2個(gè)電力變換模塊1的狀態(tài)的剖視圖，相當(dāng)于圖5中的B — B剖面。圖7是表示在框體210中收容有3個(gè)電力變換模塊1的狀態(tài)的剖視圖，相當(dāng)于圖5中的B — B剖面。此外，在圖6中，示出能夠收