CN101527302A - 电力变换器设备 - Google Patents

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positive
capacitor
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绀谷一善
深津利成
长濑俊昭
大西宏幸
石川纯
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Toyota Industries Corp
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Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Abstract

公开了一种电力变换器设备，该电力变换器设备包括衬底、板状正和负互连构件、电容器和盖子。成对的多组开关元件安装在衬底上。盖子布置在衬底上方以包围开关元件、正互连构件、负互连构件和电容器。正互连构件和负互连构件都具有通过超声键合与衬底上的电路图案接合的端子部分。

Description

电力变换器设备
技术领域
本发明涉及一种电力变换器设备。
背景技术
在具有将交流电流变换成直流电流的半导体电路的半导体装置(功率半导体模块)中，或者在具有电容器模块的电力变换器设备(逆变器设备)中(其中该电容器模块构成该功率半导体模块中的直流平滑电路)，需要减小它的互连电感。
日本特开2006-318953号公报公开了一种减小了与外部设备的一对电极端子连接的一对互连构件的电感的半导体设备的端子的连接结构。上述公报的互连构件的形状呈板状，并被布置成相邻以彼此面对。互连构件中的电流流向彼此相反。半导体设备的电极端子接合至互连构件，以通过超声键合(ultrasonic bonding)、电阻焊或钎焊而连接至互连构件。外部设备的一对电极端子例如是电容器的正端子和负端子。
日本特开2005-347561号公报公开了一种结构和一种配置，该结构和配置减小了功率半导体模块的内部线路中的电感、电容器模块的内部线路中的电感、以及从该电容器模块到该半导体模块的外部线路中的电感。日本特开2005-347561号公报公开了设置在基板71上的多个绝缘衬底72，如图11A和11B所示。在每个绝缘衬底72上设置开关芯片73和二极管芯片74。正导体75和负导体76层叠(同时彼此绝缘)在开关芯片73和二极管芯片74二者的顶表面上。在基板71的上方布置绝缘箱(未示出)以盖住绝缘衬底72、开关芯片73、二极管芯片74、正导体75和负导体76。正导体75和负导体76分别包括平板状主导体75a、76a和形成于主导体75a、76a的端的带状副导体75b、76b。正导体75的副导体75b与负导体76的副导体76b彼此相邻同时彼此绝缘，并且分别构成外部端子P2、N2。日本特开2005-347561号公报还公开了一种逆变器设备，其中电容器模块位于该功率半导体模块的绝缘箱上。电容器模块包括连接到电容器元件的正导体和负导体。正导体和负导体都由板状主导体和带状副导体构成。两个板状主导体层叠在一起，同时彼此绝缘。带状副导体设置于主导体的端并且层叠在一起，同时彼此绝缘。副导体的端构成外部连接端子。日本特开2005-347561号公报还公开了一种逆变器设备，该逆变器设备具有以直立状态分别设置在正导体75和负导体76的主导体75a和76a之一上的多个分支导体。每个分支导体具有连接至电容器元件的分支导体。
虽然日本特开2006-318953号公报公开了一种减小了半导体模块的外部端子的接合部分与电容器之间的线路的互连电感的半导体设备，但该公报并未公开用于减小半导体模块内部的电感的配置。此外，日本特开2006-318953号公报并未公开其中电容器容纳于箱中的半导体设备的结构。
日本特开2005-347561号公报公开了一种减小了功率半导体模块的内部线路中的电感和电容器模块的内部线路中的电感的配置、以及一种减小了外部连接端子的电感的配置。日本特开2005-347561号公报还公开了一种其中电容器模块容纳于功率半导体模块的绝缘箱中的配置。
在其中电容器模块容纳于功率半导体模块的绝缘箱中的、日本特开2005-347561号公报的逆变器设备的制造过程中，互连构件的端子需要在电容器安装在互连构件上的情况下接合至绝缘衬底的线路图案。如果通过钎焊实现了该接合，则电容器附近的温度显著升高。因而，需要使用具有增强的热阻的特殊电容器。然而，日本特开2005-347561号公报并未公开需要这样的特殊电容器。而且，日本特开2005-347561号公报并未公开是否通过钎焊将绝缘衬底72接合至将正导体75和负导体76连接至绝缘衬底72的连接导体。然而，由于根据所图示的连接导体的形状而假定使用了钎焊，所以需要使用具有增强的热阻的特殊电容器。
发明内容
因而，本发明的一个目的是提供一种电力变换器设备，该电力变换器设备减小了互连电感并且使得不需要具有增强的热阻的特殊电容器。
为了实现上述目的并根据本发明的一方面，提供了一种电力变换器设备，该电力变换器设备包括衬底、板状正互连构件、板状负互连构件、电容器和盖子。多个开关元件安装在衬底上。正互连构件与负互连构件布置成彼此靠近且平行并且布置成与所述衬底平行，同时彼此电绝缘。电容器具有电连接至正互连构件的正端子和电连接至负互连构件的负端子。正和负端子与电容器位于同一侧。盖子布置在衬底上方，以包围开关元件、正互连端子、负互连端子和电容器。正互连构件和负互连构件都具有通过超声键合与衬底上的电路图案接合的一个或多个端子部分。电容器布置在正和负互连构件二者中不直接面对衬底的一个上。
从下面结合附图进行的、通过例子说明本发明诸原理的描述中，本发明的其它方面和优点将变得显而易见。
附图说明
参照下面对目前优选的实施例的说明以及附图，可最好地理解本发明及其目的和优点，在附图中：
图1A是示出了作为根据本发明的一个实施例的电力变换器设备的逆变器设备的电路图；
图1B是示出了图1A所示的逆变器设备的臂的一种修改的电路图；
图2是示出了省略了盖子的图1A的逆变器设备的示意性透视图；
图3是示出了图2的逆变器设备的平面图；
图4A是沿着图3中的线4A-4A所取的横截面图；
图4B是省略了一部分的图4A的部分放大图；
图5是示出了图1A的逆变器设备的衬底上的连接状态的部分平面图；
图6A是沿着图3中的线6A-6A所取的横截面图；
图6B是图6A的部分放大图；
图7A是示出了上面安装有图1A的逆变器设备中的芯片部分的陶瓷衬底的示意性透视图；
图7B是示出了上面安装有图7A的陶瓷衬底的金属基板的示意性透视图；
图8A是示出了支撑框架附着到图7B的金属基板这一状态的示意性透视图；
图8B是示出了输出电极构件附着到图8A的金属基板这一状态的示意性透视图；
图9是示出了图2的逆变器设备中的电容器组件、金属基板、支撑框架和输出电极构件之间的关系的示意性透视图；
图10是示出了作为根据一种修改的电力变换器设备的逆变器设备的横截面图；
图11A是示出了现有技术的电力变换器设备的透视图；以及
图11B是示出了图11A的电力变换器设备的分解透视图。
具体实施方式
现在参照图1～9说明根据本发明的第一实施例的三相逆变器设备11。
首先，说明逆变器设备11的电路配置。如图1A所示，逆变器设备11具有包括6个开关元件Q1～Q6的逆变器电路12。使用MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)作为开关元件Q1～Q6。在第一和第二开关元件Q1、Q2组成的对、第三和第四开关元件Q3、Q4组成的对以及第五和第六开关元件Q5、Q6组成的对中的每一对中，开关元件串联连接。二极管D1～D6分别与开关元件Q1～Q6的漏极与源极之间的部分反向并联连接。第一、第三和第五开关元件Q1、Q3、Q5中的每个开关元件和与其连接的二极管D1、D3、D5中对应的一个二极管构成被称作上臂的结构。而且，第二、第四和第六开关元件Q2、Q4、Q6中的每个开关元件和与其连接的二极管D2、D4、D6中对应的一个二极管构成被称作下臂的结构。
开关元件Q1、Q3、Q5的漏极连接至用于通过线13输电的正输入端子14，而开关元件Q2、Q4、Q6的源极连接至用于通过线15输电的负输入端子16。多个电容器17并联连接在线13与线15之间。在本实施例中，使用电解电容器作为电容器17。电容器17的正端子和负端子分别连接至线13和线15。
开关元件Q1、Q2之间的节点连接至U相端子U，开关元件Q3、Q4之间的节点连接至V相端子V，开关元件Q5、Q6之间的节点连接至W相端子W。开关元件Q1～Q6的栅极分别连接至驱动信号输入端子G1～G6。开关元件Q1～Q6的源极分别连接至信号端子S1～S6。
在图1A中，每个上臂和下臂都包括一个开关元件和一个二极管。然而，在通过每个臂的电流的量大的情况下，每个臂可配置有多个并联连接的由开关元件Q和二极管D组成的对，如图1B中所示。在本实施例中，每个臂由4个由开关元件Q和二极管D组成的对构成。
下面说明逆变器设备11的结构。
如图2和3所示，逆变器设备11包括由铜制金属基板20和作为绝缘衬底的陶瓷衬底21构成的衬底22。半导体芯片23安装在衬底22上。每个半导体芯片23合并了构成单个器件的一个开关元件(MOSFET)和一个二极管。即，每个半导体芯片23对应于设有图1B所示的单个开关元件Q和单个二极管D的器件之一。在衬底22上，由于信号端子S1～S6和与其连接的控制板(未示出)位于与U相端子U、V相端子V和W相端子W相对的那一侧，所以控制板几乎不受通过U相端子U、V相端子V和W相端子W的主电流的影响。
每个陶瓷衬底21具有由例如氮化铝、氧化铝或氮化硅形成的陶瓷板26。如图5所示，在陶瓷板26的上表面上形成电路图案24a、24b、24c、24d。如图4B所示，金属板25设置在陶瓷板26的下表面上。电路图案24a、24b、24c、24d和金属板25由例如铝或铜制成。金属板25担当将陶瓷衬底21与金属基板20彼此接合的接合层。陶瓷衬底21与金属基板20利用其间的金属板25、使用钎料(未示出)相接合。在本说明中，在下文中，金属基板20是指逆变器设备11的底部(下部)。
如图5所示，电路图案24a、24b、24c、24d分别是栅极信号、漏极、源极和源极信号的电路图案。电路图案24a～24d中的每个电路图案以带状形成。漏极电路图案24b与源极电路图案24c彼此相邻且平行。栅极信号电路图案24a和源极信号电路图案24d位于与电路图案24c相对并且与电路图案24b平行的位置。用钎料将半导体芯片23接合至漏极电路图案24b。栅极信号电路图案24a与半导体芯片23的栅极通过线键合而彼此电连接。半导体芯片23的源极通过线键合而电连接至源极电路图案24c和源极信号电路图案24d。
如图7B所示，金属基板20和陶瓷衬底21都基本上是矩形的。12个陶瓷衬底21设置在金属基板20上，并且布置成6行×2列，以使得陶瓷衬底21的长度方向垂直于金属基板20的长度方向。每行中的2个陶瓷衬底21上的半导体芯片23构成逆变器电路12的一个臂。在本实施例中，每个陶瓷衬底21上安装有2个半导体芯片23，每行中的2个陶瓷衬底21上的4个半导体芯片23构成一个臂。如图5所示，每个陶瓷衬底21上的2个半导体芯片23布置于电路图案24b的长度方向上的端，以使得半导体芯片23之间存在空间。
板状正互连构件27和板状负互连构件28位于衬底22上，同时堆叠并彼此靠近。具体而言，正互连构件27和负互连构件28与衬底22平行并彼此绝缘。在本实施例中，负互连构件28位于正互连构件27的上方。正互连构件27构成线13，而负互连构件28构成线15。正互连构件27具有多个(在本实施例中是3对，即6个)端子部分27a，端子部分27a从正互连构件27的端向衬底22延伸。在远端，每个端子部分27a通过超声键合而接合至具有构成上臂的半导体芯片23的陶瓷衬底21上的漏极电路图案24b的中央。负互连构件28具有多个(在本实施例中是3对，即6个)端子部分28a，端子部分28a从负互连构件28的端向衬底22延伸。每个端子部分28a通过超声键合而接合至具有构成下臂的半导体芯片23的陶瓷衬底21上的源极电路图案24c的中央。
更具体而言，例如图4B中所示，端子部分27a、28a位于正互连构件27和负互连构件28在宽度方向上的两端，以便关于沿着宽度方向上的中央延伸的线对称。端子部分27a、28a从正互连构件27和负互连构件28的宽度方向上的端向衬底22弯曲，并且进一步弯曲以与衬底22平行地延伸。与衬底22平行地延伸的端子部分27a、28a的远部分构成接合部分27b、28b以接合至衬底22，且接合部分27b、28b通过超声键合与衬底22接合于接合部分27b、28b。处于互连构件27、28在宽度方向上的同一侧的接合部分(即，通过超声键合而接合的端子部分27a、28a与电路图案24b、24c之间的接合部分)位于单个直线上。
如图6A和6B所示，正互连构件27和负互连构件28分别具有向下延伸部27c、28c。向下延伸部27c、28c位于正互连构件27和负互连构件28的宽度端，并且与端子部分27a、28a的接合部分27b、28b连续地形成。向下延伸部27c、28c布置成彼此交叠。向下延伸部27c、28c分别具有沿着正互连构件27和负互连构件28的整个长度的多个凹口27d、28d。绝缘构件29位于正互连构件27与负互连构件28之间。绝缘构件29使正互连构件27与负互连构件28彼此电绝缘。正互连构件27、负互连构件28和绝缘构件29具有可插入电容器17的正端子17a和负端子17b的细长的孔。
由电绝缘材料制成的支撑框架30固定至金属基板20，以沿着金属基板20的边缘延伸。所有陶瓷衬底21都容纳于支撑框架30中。用于接收外部电力的正输入端子14形成于正互连构件27的长度端。正输入端子14延伸至支撑框架30之外。负输入端子16形成于负互连构件28的长度端，具体而言，与正输入端子14相对的端。负输入端子16延伸至支撑框架30之外。
电容器17布置在正互连构件27和负互连构件28二者中不直接面对衬底22的一个上，即，布置在负互连构件28上。在本实施例中，4个电容器17布置在负互连构件28上(其间有电绝缘构件(未示出))，以使得正端子17a和负端子17b面对衬底22。每个电容器17的正端子17a和负端子17b位于电容器主体的一侧。正端子17a连接至正互连构件27，而负端子17b连接至负互连构件28。
如图2和3所示，逆变器设备11的3个输出电极构件32U、32V、32W都具有向上延伸的部分和横向延伸的部分，以致于从侧面看时形状呈L形。向上延伸部分位于靠近支撑框架30的位置，而横向延伸部分在正互连构件27的下方、垂直于正互连构件27的长度方向而延伸。硅凝胶36(在图4A中示出)确保了正互连构件27与输出电极构件32U、32V、32W之间的绝缘。输出电极构件32U通过超声键合而接合至由第一开关元件Q1和二极管D1构成的上臂的源极电路图案24c，并且接合至由第二开关元件Q2和二极管D2构成的下臂的漏极电路图案24b。输出电极构件32V通过超声键合而接合至由第三开关元件Q3和二极管D3构成的上臂的源极电路图案24c，并且接合至由第四开关元件Q4和二极管D4构成的下臂的漏极电路图案24b。输出电极构件32W通过超声键合而接合至由第五开关元件Q5和二极管D5构成的上臂的源极电路图案24c，并且接合至由第六开关元件Q6和二极管D6构成的下臂的漏极电路图案24b。
输出电极构件32U、32V、32W都是通过对铜板施压而形成的，铜板的宽度基本上等于陶瓷衬底21的宽度。例如图8B中所示，输出电极构件32U、32V、32W都具有4个接合部分35。2个接合部分35接合至具有构成上臂的半导体芯片23的2个陶瓷衬底21的电路图案24b的大致中央。另2个接合部分35接合至具有构成下臂的半导体芯片23的2个陶瓷衬底21的电路图案24c的大致中央。
基本上呈L形的输出电极构件32U、32V、32W都具有水平部分，该水平部分在近端(较靠近弯曲部分的一部分)具有一对接合部分35，并在远端具有另一对接合部分35。接合部分35从该水平部分向衬底22延伸。在处于近侧的接合部分35之间和在处于远侧的接合部分35之间限定了能够容纳负互连构件28的端子部分28a和接合部分28b的空间。如图3所示，正和负互连构件27、28的每个宽度侧的成对接合部分35和接合部分27b、28b布置在单条线上。
在每个臂所对应的2个陶瓷衬底21中，位于输出电极构件32U、32V、32W的水平部分的远端的陶瓷衬底21的栅极信号电路图案24a和源极信号电路图案24d分别连接至驱动信号输入端子G1～G6和信号端子S1～S6。由于信号端子S1～S6通过超声键合而接合至陶瓷衬底21，因此，与信号端子S1～S6通过线键合而接合至陶瓷衬底21的情形相比，可使得信号端子S1～S6更紧凑。端子G1～G6和S1～S6与支撑框架30整合地模制，以便贯穿支撑框架30，从而使第二端从支撑框架30突出。在每个臂的2个陶瓷衬底21上形成的电路图案24a通过线键合而彼此电连接。而且，在每个臂的2个陶瓷衬底21上形成的电路图案24d通过线键合而彼此电连接。
支撑框架30填充有硅凝胶36，硅凝胶36然后固化以绝缘和保护半导体芯片23。可将盖子37用螺栓固定至金属基板20，以盖住正互连构件27、负互连构件28、电容器17、输出电极构件32U、32V、32W、支撑框架30、上面安装有半导体芯片23或开关元件Q1～Q6的衬底22的表面。
下面说明制造上面构造的逆变器设备11的方法。
首先，说明在陶瓷衬底21上安装半导体芯片23的步骤。在该步骤中，如图7A所示，2个半导体芯片23通过钎焊而接合至陶瓷衬底21上的漏极电路图案24b，以使得长度方向上的中央存在空间。每个半导体芯片23的栅极与栅极信号电路图案24a通过线键合而彼此连接，每个半导体芯片23的源极与源极电路图案24c通过线键合而彼此连接，每个半导体芯片23的源极与源极信号电路图案24d通过线键合而彼此连接。
接下来，说明将陶瓷衬底21接合至金属基板20的步骤。在该步骤中，如图7B所示，上面安装有半导体芯片23的陶瓷衬底21以6行×2列通过钎焊而接合至金属基板20。具有臂的每个陶瓷衬底21的电路图案24a和电路图案24d通过线键合而分别电连接至具有臂的另一陶瓷衬底21的电路图案24a和电路图案24d。
接下来，说明将输出电极构件32U、32V、32W接合至陶瓷衬底21的步骤。在该步骤中，如图8A所示，具有驱动信号输入端子G1～G6和信号端子S1～S6的支撑框架30固定至金属基板20以包围陶瓷衬底21。借助粘合剂或螺丝来固定支撑框架30。然后，如图8B所示，输出电极构件32U、32V、32W布置成使得每个接合部分35与漏极电路图案24b和源极电路图案24c二者之一的大致中央相接触。随后，各接合部分35依次通过超声键合而接合至电路图案24b和电路图案24c。而且，驱动信号输入端子G1～G6的第一端通过超声键合而接合至电路图案24a，而信号端子S1～S6的第一端通过超声键合而接合至电路图案24d。
然后，进行组装电容器组件38的步骤。在该步骤中，使用夹具沿着单条线以预定间隔固定4个电容器17，以使得正端子17a和负端子17b面朝上。然后，将负互连构件28与电容器17的负端子17b在其间有绝缘材料的情况下相固定。随后，将正互连构件27固定至电容器17的正端子17a，同时在正互连构件27与负互连构件28之间放置绝缘构件29。这样，电容器组件38被组装成使得正互连构件27与负互连构件28彼此绝缘，并且使得正互连构件27和负互连构件28分别电连接至电容器17的正端子17a和负端子17b。
接下来，说明通过超声键合将电容器组件38接合至陶瓷衬底21的步骤。在该步骤中，首先将电容器组件38放置在陶瓷衬底21上。如图9所示，电容器组件38布置于从陶瓷衬底21的上方看去支撑框架30中的预定位置。此时，如图3所示，处于互连构件27、28在宽度方向上的同一侧的接合部分27b、28b位于单条线上。
此后，通过超声键合依次将端子部分27a、28a与电路图案24b、24c接合于接合部分27b、28b。接合部分27b、28b靠近电容器17。因此，如果使用未特别考虑热阻的普通电容器作为电容器17，并使用钎焊来接合端子部分27a、28a，则伴随钎焊的热可能负面影响电容器17。然而，由于端子部分27a、28a与电路图案24b、24c通过超声键合而接合，所以施加于电容器17的热量小于进行钎焊的情形。因此，不需要具有增强的热阻的特殊电容器。
为了电绝缘和保护应远离湿气和氧化的部分(例如半导体芯片23和接合部分)，支撑框架30填充有硅凝胶36，硅凝胶36然后固化。正互连构件27和负互连构件28的向下延伸部27c、28c分别具有凹口27d、28d。与未设置凹口27d、28d的情形相比，硅凝胶36容易流入正互连构件27与负互连构件28之间的空间。而后，用螺栓将盖子37固定至金属基板20，从而完成了逆变器设备11。
现在说明具有上述构造的逆变器设备11的功能。
逆变器设备11例如是车辆的供电单元的一部分。在逆变器设备11中，正输入端子14和负输入端子16连接至直流电源(未示出)，而U相端子U、V相端子V和W相端子W连接至电动机(未示出)。驱动信号输入端子G1～G6和信号端子S1～S6连接至控制单元(未示出)。
上臂的开关元件Q1、Q3、Q5和下臂的开关元件Q2、Q4、Q6都以预定间隔受到通-断控制，从而使电动机被交流地驱动。
在开关元件Q1～Q6进行开关时，突然上升的电流或突然下降的电流流过正互连构件27和负互连构件28。正互连构件27和负互连构件28中的电流的流向彼此相反。由于正互连构件27与负互连构件28彼此平行且靠近，所以线路的电感由于互感效应而减小。而且，向下延伸部27c、28c布置成彼此平行且靠近。这进一步减小了互连电感。
以上说明的实施例具有下列优点。
(1)逆变器设备11包括上面安装有多个开关元件的衬底22、板状正和负互连构件27、28、布置在负互连构件28上的电容器17和盖子37。正互连构件27和负互连构件28布置成堆叠状态以平行于衬底，同时彼此绝缘。负互连构件28布置在其不直接面对衬底22的那一侧。每个电容器17的正端子17a和负端子17b位于电容器主体的面对负互连构件28的一侧。正端子17a电连接至正互连构件27，而负端子17b电连接至负互连构件28。正和负互连构件27、28的端子部分27a、28a通过超声键合而接合至衬底22的电路图案24b、24c。盖子37布置在衬底22的上方以包围开关元件、正互连构件27、负互连构件28和电容器17。每个电容器17与半导体芯片23之间的电流路径的长度小于在电容器17位于盖子37之外的情形下的电容器17与半导体芯片23之间的电流路径的长度。这减小了启动逆变器设备11时的互连电感。
(2)正互连构件27和负互连构件28接合至电容器17，此后，正互连构件27和负互连构件28的端子部分27a、28a的接合部分27b、28b通过超声键合而接合至电路图案24b、24c。因此，与接合部分27b、28b通过钎焊而接合至衬底22的电路图案24b、24c的情形不同，无需具有增强的热阻的特殊电容器。
(3)电容器17布置在正互连构件27和负互连构件28二者中不直接面对衬底22的一个上，即，布置在负互连构件28上。正端子17a连接至正互连构件27，而负互连构件28连接至负端子17b。因此，正端子17a和负端子17b比电容器主体更靠近衬底22。因此，与正端子17a和负端子17b布置在电容器主体的不直接面对衬底22的那一部分(不面对负互连构件28的那一部分)中的情形相比，安装在衬底22上的开关元件(半导体芯片23)与每个电容器17的正和负端子17a、17b之间的距离变小。由此，互连电感得以进一步减小。
(4)正和负互连构件27、28的端子部分27a、28a从正和负互连构件27、28在宽度方向上的两侧向衬底22弯曲。此外，在远端形成的接合部分27b、28b被弯曲以平行于互连构件27、28。接合部分27b、28b通过超声键合而接合至衬底22。互连构件27、28在宽度方向上的同一侧的接合部分27b、28b位于单条线上。因此，当通过超声键合将接合部分27b、28b接合至衬底22时，在沿着互连构件27、28的单条直线上移动用于超声键合的工具(号筒)，以使得该工具的施压部分面对端子部分27a、28a的接合部分27b、28b。因此，超声键合得以高效地进行。
(5)各输出电极构件32U、32V、32W的四个接合部分35位于假想矩形的四个角。因此，当通过超声键合将输出电极构件32U、32V、32W接合至陶瓷衬底21时，输出电极构件32U、32V、32W以直立状态稳定地设置在陶瓷衬底21上。因此，可以不使用夹具保持输出电极构件32U、32V、32W而进行超声键合。
本发明不限于上述各实施例，而是也可以例如如下所述那样实施。
制造逆变器设备11的步骤无需按在上述实施例中说明的顺序来进行。例如，可独立地执行在陶瓷衬底21上安装半导体芯片23的步骤和组装电容器组件38的步骤，从而制造出上面安装有半导体芯片23的一些陶瓷衬底21以及一些电容器组件38。此后，组合这些部件，制造出逆变器设备11。
可以将通过超声键合将输出电极构件32U、32V、32W接合至陶瓷衬底21的步骤和通过超声键合将电容器组件38接合至陶瓷衬底21的步骤相整合。例如，支撑框架30具有在输出电极构件32U、32V、32W的位置已被确定的状态下保持输出电极构件32U、32V、32W的保持部分。在确定输出电极构件32U、32V、32W相对于陶瓷衬底21的位置、同时使用保持部分来保持输出电极构件32U、32V、32W之后，无需立即通过超声键合将输出电极构件32U、32V、32W接合至陶瓷衬底21。代替在用保持部分保持输出电极构件32U、32V、32W使之抵着支撑框架30的状态下将输出电极构件32U、32V、32W固定至陶瓷衬底21之后立即通过超声键合将输出电极构件32U、32V、32W接合至陶瓷衬底21，可以在通过超声键合将电容器组件38接合至陶瓷衬底21的同时通过超声键合将输出电极构件32U、32V、32W接合至陶瓷衬底21。由于输出电极构件32U、32V、32W的接合部分35与正互连构件27和负互连构件28的接合部分27b、28b位于同一条线上，因此，通过沿着互连构件27、28移动用于超声键合的工具(号筒)，使该工具依次面对各接合部分27b、28b、35。由此，超声键合得以高效地进行。
在将电容器组件38超声键合至陶瓷衬底21之前先将输出电极构件32U、32V、32W超声键合至陶瓷衬底21的情形下，输出电极构件32U、32V、32W的接合部分35与正互连构件27和负互连构件28的接合部分27b、28b无需布置在单条线上。
超声键合无需一次在一点(接合点)进行，而是可以一次在两个或更多点进行。在这种情形下，与一次在一点进行超声键合相比，缩短了完成所有待接合点的超声键合所需的时间。特别而言，在一次接合两个点的情形下，可不显著增大超声键合工具的尺寸而进行超声键合。而且，由于待接合点的数量是偶数，因此超声键合得以高效地进行。
只要正互连构件27和负互连构件28布置成堆叠状态以平行于衬底22同时彼此绝缘，负互连构件28就可位于正互连构件27的上方。即，负互连构件28无需位于直接面对衬底22的互连构件上。正互连构件27可布置在负互连构件28的上方，或者布置在不直接面对衬底22的一侧。然而，当使用电解电容器作为电容器17时，优选地将负互连构件28布置在正互连构件27的上方，因为电解电容器的地位于电解电容器之外。
正互连构件27和负互连构件28无需位于电容器17与衬底22之间。例如，可采用图10所示的配置，其中，将绝缘板40布置在输出电极构件32U、32V、32W上，同时使绝缘板40垂直于输出电极构件32U、32V、32W的长度方向，并且将电容器17组装在绝缘板40上，其中正端子17a和负端子17b安装于电容器主体的不直接面对衬底22的部分。用螺丝将正互连构件27和负互连构件28固定至正端子17a和负端子17b。在这种情形下，如图10所示，与正互连构件27和负互连构件28位于电容器17与衬底22之间的情形相比，正互连构件27和负互连构件28的端子部分27a、28a的向下延伸部27c、28c的长度变长。然而，与电容器17位于盖子之外的配置相比，互连电感得以减小。图10所示的逆变器设备11的横截面的位置不同于图4A所示的位置。
代替由两个陶瓷衬底21构成每个臂，可由一个陶瓷衬底21构成每个臂。这种结构使得不需要线键合来将栅极信号电路图案24a彼此电连接和将源极信号电路图案24d彼此电连接。而且，每个漏极电路图案24b与正互连构件27的对应接合部分27b之间的接合点的数量、以及每个源极电路图案24c与负互连构件28的对应接合部分28b之间的接合点的数量都可从两个减少到一个。此外，每个漏极电路图案24b与输出电极构件32U、32V、32W的对应接合部分35之间的接合点的数量、以及每个源极电路图案24c与输出电极构件32U、32V、32W的对应接合部分35之间的接合点的数量都可从两个减少到一个。然而，如果每种接合点的数量是一个，则当进行超声键合时，需要用于保持电容器组件38的夹具和用于保持输出电极构件32U、32V、32W的夹具。
为了维持于直立状态，输出电极构件32U、32V、32W都需要至少三个接合部分35。
不必须形成薄的且彼此平行的电路图案24a、24b、24c、24d。然而，在电路图案24b、24c的形状呈块状的情形下，有可能需要放大每个陶瓷衬底21的面积来确保用于在电路图案24b、24c上安装多个半导体芯片23、以及用于接合正和负互连构件27、28的接合部分27b、28b以及输出电极构件32U、32V、32W的接合部分35的足够空间。如果电路图案24b、24c之间的空间狭小，则难以在将输出电极构件32U、32V、32W维持于直立状态的同时通过超声键合来接合接合部分35。
代替在每个陶瓷衬底21上形成一个臂，可在每个陶瓷衬底21上形成两个或更多臂。
金属基板20可由铝基金属形成，而陶瓷衬底21可以是在每一侧都有铝层的DBA(直接钎焊铝)衬底。在这种情形下，可在DBA衬底的正面上形成电路图案24a、24b、24c、24d，并且可利用铝基钎焊填充金属将DBA衬底的背面钎焊至金属基板20。
代替陶瓷衬底21，可使用表面上有绝缘层的金属衬底作为绝缘衬底。在这种情形下，可在绝缘层上形成电路图案24a、24b、24c、24d。
代替通过钎焊将绝缘衬底接合至金属基板20，可在金属基板20上形成绝缘层，并可在绝缘层上形成电路图案24a、24b、24c、24d。在这种情形下，减少了部件的数量，并且不需要将绝缘衬底接合至金属基板20的步骤。
电容器17的数量不限于四个，而是可依据逆变器设备11的相关电流值和电容器的电容而改为少于或多于四个。
电容器17不限于电解电容器，而是可以是例如双电层电容器。
开关元件Q、Q1～Q6不限于MOSFET，而是可以是其它类型的功率晶体管，如IGBT(绝缘栅双极型晶体管)或晶闸管。
每个臂中由开关元件Q和二极管D组成的对的数量不限于四个，而是依据通过臂的电流的量可少于或多于4个。可替选地，每个臂可由单个开关元件Q和单个二极管D构成。
由开关元件和二极管组成的单个对无需封装为一个半导体芯片23，而是可以独立地安装在电路上。
代替三相交流电，逆变器设备11可输出单相交流电。在这种情形下，设置两对上臂和下臂。
电力变换器设备不必是逆变器设备11，而是也可以是直流-直流变换器。
驱动信号输入端子G1～G6的第一端接合至电路图案24a以及信号端子S1～S6的第一端接合至电路图案24d的时间不限于在电容器组件38通过超声键合而接合至陶瓷衬底21之前的时间，而是可以进行更改，只要其在支撑框架30固定至金属基板20之后并且在支撑框架30填充以硅凝胶之前即可。
电容器17的正端子17a与正互连构件27之间的接合以及负端子17b与负互连构件28之间的接合不限于用螺丝紧固，而是也可通过其中电容器17比在钎焊中较少受到热的影响的接合方法来实现。例如，可采用精密电阻焊或激光束焊。

Claims (6)

1.一种电力变换器设备，包括：
衬底，所述衬底上安装有多个开关元件；
板状正互连构件和板状负互连构件，所述板状正互连构件和板状负互连构件布置成彼此靠近且平行并且布置成与所述衬底平行，同时彼此电绝缘；
电容器，所述电容器具有电连接至所述正互连构件的正端子和电连接至所述负互连构件的负端子，其中所述正和负端子与所述电容器位于同一侧，以及
盖子，所述盖子布置在所述衬底上方以包围所述开关元件、所述正互连构件、所述负互连构件和所述电容器，
其中所述正互连构件和所述负互连构件都具有通过超声键合与所述衬底上的电路图案接合的一个或多个端子部分，
其中所述电容器布置在所述正和负互连构件二者中不直接面对所述衬底的一个上。
2.根据权利要求1所述的电力变换器设备，其中所述衬底包括金属基板和接合至所述金属基板上的多个绝缘衬底，并且其中每个绝缘衬底包括面对所述金属基板的绝缘层和在所述绝缘层上形成的所述电路图案。
3.根据权利要求1所述的电力变换器设备，其中所述正和负端子设置在所述电容器上以便面对上面布置有所述电容器的所述互连构件。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电力变换器设备，其中所述正互连构件和所述负互连构件都具有两个或更多从所述互连构件在宽度方向上的至少一端延伸的所述端子部分，并且所述端子部分的远端被弯曲以平行于所述衬底而延伸，从而形成接合部分，所述接合部分通过超声键合而接合至所述电路图案，并且
其中被布置在所述正和负互连构件在宽度方向上的同一侧的所述正互连构件的所述端子部分的所述接合部分与所述负互连构件的所述端子部分的所述接合部分位于单条直线上。
5.根据权利要求4所述的电力变换器设备，其中所述电力变换器设备是多相逆变器设备，所述逆变器设备具有多个相的输出电极构件，并且
其中每个输出电极构件在所述互连构件与所述衬底之间延伸以便与所述互连构件相交，每个输出电极构件具有通过超声键合与所述衬底接合的接合部分，并且其中所述输出电极构件的所述接合部分位于所述端子部分的所述接合部分所位于的所述单条直线上。
6.根据权利要求4所述的电力变换器设备，其中所述正互连构件和所述负互连构件都具有两个或更多处于所述正互连构件和所述负互连构件在宽度方向上的两端的所述端子部分，并且
其中所述端子部分布置成关于沿着所述正和负互连构件的宽度方向上的中央延伸的线对称。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103531574A (zh) * 2012-07-06 2014-01-22 株式会社丰田自动织机 半导体单元
CN103779341A (zh) * 2014-01-24 2014-05-07 嘉兴斯达微电子有限公司 一种大功率半桥模块
CN103811425A (zh) * 2012-11-05 2014-05-21 康文生 一种可以防止光透射的晶闸管封装壳及晶闸管
CN104218829A (zh) * 2013-05-31 2014-12-17 株式会社丰田自动织机 逆变器单元
CN106411170A (zh) * 2015-07-27 2017-02-15 福特全球技术公司 供电装置
CN107293534A (zh) * 2012-03-01 2017-10-24 三菱电机株式会社 电力用半导体模块以及电力变换装置
CN107546214A (zh) * 2016-06-23 2018-01-05 台达电子工业股份有限公司 功率模块封装结构
CN109104891A (zh) * 2016-03-25 2018-12-28 松下知识产权经营株式会社 开关电源装置
CN110336481A (zh) * 2018-03-30 2019-10-15 本田技研工业株式会社 电力转换装置和电力转换装置用电容器
WO2021088426A1 (zh) * 2019-11-05 2021-05-14 精进电动科技股份有限公司 一种直流电容器封装结构

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8212541B2 (en) 2008-05-08 2012-07-03 Massachusetts Institute Of Technology Power converter with capacitive energy transfer and fast dynamic response
JP5319979B2 (ja) * 2008-07-28 2013-10-16 株式会社ケーヒン バスバーを有する端子
DE102009024369B4 (de) * 2009-06-09 2011-12-29 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungselektronisches System
US20110007488A1 (en) * 2009-07-07 2011-01-13 Chin-Wei Liu Power supply current circuit structure
DE102009053998A1 (de) * 2009-11-19 2011-05-26 Still Gmbh Umrichter, insbesondere mehrphasiger Drehstromumrichter
DE102010000082B4 (de) * 2010-01-14 2012-10-11 Woodward Kempen Gmbh Schaltungsanordnung von elektronischen Leistungsschaltern einer Stromerzeugungsvorrichtung
JP2012054449A (ja) * 2010-09-02 2012-03-15 Aisin Aw Co Ltd 電気的接続装置
US10389235B2 (en) 2011-05-05 2019-08-20 Psemi Corporation Power converter
US9882471B2 (en) 2011-05-05 2018-01-30 Peregrine Semiconductor Corporation DC-DC converter with modular stages
US10680515B2 (en) 2011-05-05 2020-06-09 Psemi Corporation Power converters with modular stages
CN108964442A (zh) 2011-05-05 2018-12-07 北极砂技术有限公司 用于电源转换的装置
US8743553B2 (en) 2011-10-18 2014-06-03 Arctic Sand Technologies, Inc. Power converters with integrated capacitors
US8723491B2 (en) 2011-12-19 2014-05-13 Arctic Sand Technologies, Inc. Control of power converters with capacitive energy transfer
KR101890752B1 (ko) * 2012-11-01 2018-08-22 삼성전자 주식회사 균일한 병렬 스위치 특성을 갖는 파워모듈용 기판 및 이를 포함하는 파워모듈
US8693224B1 (en) 2012-11-26 2014-04-08 Arctic Sand Technologies Inc. Pump capacitor configuration for switched capacitor circuits
JP5655846B2 (ja) * 2012-12-04 2015-01-21 株式会社デンソー 電力変換装置
WO2014136271A1 (ja) * 2013-03-08 2014-09-12 株式会社東芝 車両用電力変換装置
US9203299B2 (en) 2013-03-15 2015-12-01 Artic Sand Technologies, Inc. Controller-driven reconfiguration of switched-capacitor power converter
US8619445B1 (en) 2013-03-15 2013-12-31 Arctic Sand Technologies, Inc. Protection of switched capacitor power converter
US8724353B1 (en) 2013-03-15 2014-05-13 Arctic Sand Technologies, Inc. Efficient gate drivers for switched capacitor converters
US9847712B2 (en) 2013-03-15 2017-12-19 Peregrine Semiconductor Corporation Fault control for switched capacitor power converter
US9660520B2 (en) 2013-04-09 2017-05-23 Massachusetts Institute Of Technology Method and apparatus to provide power conversion with high power factor
JP6178622B2 (ja) * 2013-05-30 2017-08-09 ローム株式会社 半導体装置
US9742266B2 (en) 2013-09-16 2017-08-22 Arctic Sand Technologies, Inc. Charge pump timing control
US9041459B2 (en) 2013-09-16 2015-05-26 Arctic Sand Technologies, Inc. Partial adiabatic conversion
WO2015069516A1 (en) 2013-10-29 2015-05-14 Massachusetts Institute Of Technology Switched-capacitor split drive transformer power conversion circuit
US10693368B2 (en) 2014-03-14 2020-06-23 Psemi Corporation Charge pump stability control
KR102581009B1 (ko) 2014-03-14 2023-09-21 피세미 코포레이션 전하 펌프 안정성 제어
CN106105001B (zh) 2014-03-14 2019-07-09 北极砂技术有限公司 电荷平衡的电荷泵控制
WO2016004427A1 (en) 2014-07-03 2016-01-07 Massachusetts Institute Of Technology High-frequency, high-density power factor correction conversion for universal input grid interface
WO2016149063A1 (en) 2015-03-13 2016-09-22 Arctic Sand Technologies, Inc. Dc-dc transformer with inductor for the facilitation of adiabatic inter-capacitor charge transport
EP3562023B1 (en) * 2016-12-22 2023-03-29 Mitsubishi Electric Corporation Power conversion device
US11495527B2 (en) 2018-08-16 2022-11-08 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Semiconductor module
US10686367B1 (en) 2019-03-04 2020-06-16 Psemi Corporation Apparatus and method for efficient shutdown of adiabatic charge pumps
JP2021035197A (ja) * 2019-08-27 2021-03-01 シンフォニアテクノロジー株式会社 電流補助部材、プリント基板及び電力変換装置
JP7264855B2 (ja) 2020-08-26 2023-04-25 矢崎総業株式会社 基板、半導体モジュール、及び、基板モジュール

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09308265A (ja) * 1996-05-16 1997-11-28 Denso Corp インバータ装置
JP3487235B2 (ja) * 1999-08-23 2004-01-13 株式会社豊田自動織機 半導体モジュール対の接続構造及びインバータ
JP3642012B2 (ja) * 2000-07-21 2005-04-27 株式会社日立製作所 半導体装置，電力変換装置及び自動車
JP3906440B2 (ja) * 2000-09-06 2007-04-18 株式会社日立製作所 半導体電力変換装置
JP3997730B2 (ja) * 2001-06-20 2007-10-24 株式会社日立製作所 電力変換装置及びそれを備えた移動体
JP4277169B2 (ja) * 2003-01-06 2009-06-10 富士電機デバイステクノロジー株式会社 電力用半導体モジュール
DE10355925B4 (de) * 2003-11-29 2006-07-06 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul und Verfahren seiner Herstellung
JP4346504B2 (ja) * 2004-06-03 2009-10-21 株式会社東芝 パワー半導体モジュールを備えた電力変換装置
JP4538359B2 (ja) * 2005-03-31 2010-09-08 株式会社日立産機システム 電気回路モジュール
JP2006318953A (ja) 2005-05-10 2006-11-24 Toyota Industries Corp 半導体装置の端子接続構造
JP4603956B2 (ja) * 2005-08-26 2010-12-22 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP4859443B2 (ja) * 2005-11-17 2012-01-25 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP4640423B2 (ja) * 2008-03-04 2011-03-02 株式会社豊田自動織機 電力変換装置

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107293534B (zh) * 2012-03-01 2020-06-09 三菱电机株式会社 电力用半导体模块以及电力变换装置
CN107293534A (zh) * 2012-03-01 2017-10-24 三菱电机株式会社 电力用半导体模块以及电力变换装置
CN103531574A (zh) * 2012-07-06 2014-01-22 株式会社丰田自动织机 半导体单元
CN103811425A (zh) * 2012-11-05 2014-05-21 康文生 一种可以防止光透射的晶闸管封装壳及晶闸管
CN104218829B (zh) * 2013-05-31 2017-07-07 株式会社丰田自动织机 逆变器单元
CN104218829A (zh) * 2013-05-31 2014-12-17 株式会社丰田自动织机 逆变器单元
CN103779341B (zh) * 2014-01-24 2016-07-27 嘉兴斯达微电子有限公司 一种大功率半桥模块
CN103779341A (zh) * 2014-01-24 2014-05-07 嘉兴斯达微电子有限公司 一种大功率半桥模块
CN106411170A (zh) * 2015-07-27 2017-02-15 福特全球技术公司 供电装置
CN109104891A (zh) * 2016-03-25 2018-12-28 松下知识产权经营株式会社 开关电源装置
CN107546214A (zh) * 2016-06-23 2018-01-05 台达电子工业股份有限公司 功率模块封装结构
CN107546214B (zh) * 2016-06-23 2020-02-07 台达电子工业股份有限公司 功率模块封装结构
CN110336481A (zh) * 2018-03-30 2019-10-15 本田技研工业株式会社 电力转换装置和电力转换装置用电容器
CN110336481B (zh) * 2018-03-30 2021-03-09 本田技研工业株式会社 电力转换装置和电力转换装置用电容器
WO2021088426A1 (zh) * 2019-11-05 2021-05-14 精进电动科技股份有限公司 一种直流电容器封装结构

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