CN103283022A - 功率模块的绝缘结构和使用功率模块的电力变换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的电力变换装置具有绝缘性部件，该绝缘部件以下述方式制造：在接合于功率半导体元件的导体板的散热面与对该功率半导体的热量进行散热的散热板之间设置的树脂制的绝缘性部件的厚度di（mm），在令相对介电常数为εr、随着功率半导体元件的开关而在导体板与散热板之间产生的浪涌电压为Vt（V）时，满足下式：di>（1.36×10－8×Vt2+3.4×10－5×Vt－0.015）×εr。功率半导体的导体板、绝缘性部件和散热板通过热压接而接合。

Description

功率模块的绝缘结构和使用功率模块的电力变换装置
技术领域
本发明涉及功率模块的绝缘结构和使用该功率模块的电力变换装置。
背景技术
近年来，为了保护环境，用发动机和电机驱动的混合动力汽车（以下记作“HEV”）、仅用电机驱动的电动汽车（以下记作“EV”）正在普及。
这些HEV、EV搭载电力变换装置，在驱动车辆时将来自二次电池的直流电力变换为交流电力驱动电机，在减速时将制动能量从由电机再生的交流电力变换为直流电力以对二次电池充电。电力变换装置中，内置具备功率半导体元件的功率模块，通过该功率半导体元件的开关动作使直流电力和交流电力相互变换。HEV、EV中搭载的电力变换装置因为搭载在有限的搭载空间中，所以要求其小型化、高效率化。
为此提高功率模块的冷却效率是有效的，专利文献1中，使功率半导体元件产生的热从功率模块的两面散热，减少功率半导体元件与进行其冷却的冷媒之间的热阻。
这样的功率模块中，功率半导体元件与收纳该功率半导体元件的功率模块的框体（散热盒）需要电绝缘，因此在功率半导体元件与散热盒之间设置有绝缘层。
功率模块反复出现运转中的功率半导体元件产生的热而引起的高温和停止状态的低温，因此绝缘层容易剥离。当绝缘层剥离时，在由剥离产生的间隙中容易发生放电。为了即使发生剥离也确保绝缘性，需要使绝缘层充分地厚，但绝缘层越厚热阻越增加。
必要的绝缘层的厚度，不仅需要考虑绝缘层的介电常数、耐压，还需要考虑绝缘层内部的气泡、如上所述剥离的情况下的耐压、以及各种环境条件（温度、湿度、气压等）下的绝缘层的特性、绝缘性。因此，现有绝缘层的厚度，是多次进行试制的功率模块的长时间的热负载循环试验和绝缘耐压试验而决定的。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2010-110143号公报
发明内容
发明要解决的问题
现有的功率模块中，绝缘层的厚度的决定方法不明确，通过经验和反复试制而进行，因此确定设计要耗费时间。
解决问题的方法
根据本发明的第一方式，提供一种功率模块，其具有绝缘结构，在隔着树脂制的绝缘性部件使2个导电性部件之间绝缘的功率模块的绝缘结构中，2个导电性部件与绝缘性部件通过热压接而固定，设绝缘性部件的厚度为di（mm）、相对介电常数为εr（－）、导电性部件间产生的浪涌电压为Vt（V）时，相对于Vt，以满足下式的方式设定di、εr：
di>（1.36×10－8×Vt2+3.4×10－5×Vt－0.015）×εr
根据本发明的第二方式，提供一种功率模块，其具有绝缘结构，在隔着树脂制的绝缘性部件使2个导电性部件之间绝缘的功率模块的绝缘结构中，2个导电性部件与绝缘性部件通过热压接而固定，设绝缘性部件的厚度为di（mm）、相对介电常数为εr（－）、导电性部件间产生的浪涌电压为Vt（V）、绝缘结构所暴露在的最低气压为p（atm）时，以满足下式的方式设定di、εr：
di>（1.36×10－8×Vt2+3.4×10－5×Vt－0.015）×εr/p
根据本发明的第三方式，提供一种功率模块，其具有绝缘结构，在隔着树脂制的绝缘性部件使2个导电性部件之间绝缘的功率模块的绝缘结构中，2个导电性部件与绝缘性部件通过热压接而固定，设绝缘性部件的厚度为di（mm）、相对介电常数为εr（－）、导电性部件间产生的浪涌电压为Vt（V）、在绝缘性部件与导电性部件的界面存在的空孔或绝缘性部件内部包含的空孔的允许厚度为db（mm）时，以满足下式的方式设定di、εr：
di>（1.36×10－8×Vt2+3.4×10－5×Vt－0.015）×εr+db
根据本发明的第四方式，提供一种功率模块，其具有绝缘结构，在隔着树脂制的绝缘性部件使2个导电性部件之间绝缘的功率模块的绝缘结构中，2个导电性部件与绝缘性部件通过热压接而固定，设绝缘性部件的厚度为di（mm）、相对介电常数为εr（－）、导电性部件间产生的浪涌电压为Vt（V）、在绝缘性部件与导电性部件的界面存在的空孔或绝缘性部件内部包含的空孔的允许厚度为db（mm）、绝缘结构所暴露在的最低气压为p（atm）时，以满足下式的方式设定di、εr：
di>（（1.36×10－8×Vt2+3.4×10－5×Vt－0.015）×εr+db）/p
根据本发明的第五方式，在第一方式至第四方式中的任一个方式的功率模块中，优选具有下述绝缘结构：设绝缘性部件的绝缘耐压为Vbd（V/mm）、绝缘结构所要求的耐电压为Viso（V）时，进一步有下式成立：
di>Viso/Vbd
根据本发明的第六方式，提供一种电力变换装置，其具备功率模块和散热板，该功率模块具有：至少在相对的第一主面和第二主面的该第一主面形成第一主电极和多个控制端子、在第二主面形成第二主电极的功率半导体元件；通过接合部件与该功率半导体元件的第二电极电连接的导体板；和使该导体板的与功率半导体元件接合的面的相反面的至少一部分作为散热面露出、至少密封该功率半导体元件的绝缘性树脂，该电力变换装置中，2个导电性部件的一方是导体板，另一方是散热板，至少使该散热面与散热板通过具有良好热传递性的树脂制的绝缘性部件绝缘的绝缘结构，是第一方式至第四方式中任一个方式的功率模块的绝缘结构。
根据本发明的第七方式，提供一种电力变换装置，其包括功率模块和散热板，该功率模块具有：至少在相对的第一主面和第二主面的该第一主面形成第一主电极和多个控制端子、在第二主面形成第二主电极的功率半导体元件；通过接合部件与该功率半导体元件的第一电极电连接的第一导体板；通过接合部件与该功率半导体元件的第二电极电连接的第二导体板；和使第一导体板和第二导体板各自的与功率半导体元件接合的面的相反面的至少一部分分别作为第一散热面和第二散热面露出、至少密封功率半导体元件的绝缘性树脂，该电力变换装置中，2个导电性部件的一方是第一导体板或第二导体板，另一方是散热板，至少使第一散热面或第二散热面与散热板通过具有良好热传递性的树脂制的绝缘性部件绝缘的绝缘结构，是第一方式至第五方式中任一个方式的功率模块的绝缘结构。
根据本发明的第八方式，在第六方式或第七方式的电力变换装置中，优选在设功率模块的热阻为Rt（K/W）、绝缘性部件的热导率为λi（W/mK）、绝缘性部件的面积为Si（m2）时，进一步有下式成立：
di≤Rt×0.3×λi×Si×1000
发明效果
根据本发明的绝缘结构，能够容易地进行功率模块中的功率半导体元件与散热盒之间的绝缘层的厚度的决定，能够在短时间内进行功率模块的设计。
附图说明
图1是表示HEV的控制块的图。
图2是逆变器电路140的概要图。
图3是对于逆变器电路140的详情，以一个相（图1的参照编号150（300U））即一个功率模块（300U）为例，表示功率半导体元件IGBT328、330、二极管156、166等和导体板的配置的电路概要图。
图4（a）是本实施方式的功率模块300U的立体图。图4（b）是以截面D截断本实施方式的功率模块300U并从方向E观察时的截面图。
图5是表示从图4所示的状态拆除螺栓309和第二密封树脂351后的功率模块300U的图。图5（a）是立体图，图5（b）与图4（b）同样是以截面D截断并从方向E观察时的截面图。图5（c）是对功率模块300U的翼片305加压而变形前的截面图。
图6是表示从图5所示的状态进一步拆除模块盒304后的功率模块300U的图。图6（a）是立体图，图6（b）是与图4（b）、图5（b）同样地以截面D截断并从方向E观察时的截面图。
图7（a）是从图6所示的状态进一步拆除第一密封树脂348和配线绝缘部608后的功率模块300U的立体图。图7（b）是表示包括功率半导体元件IGBT328、330和二极管156、166的功率模块的部分的叠层结构的概要图。
图8是在图4所示的功率模块中，示意性地表示包括功率半导体元件或二极管的部分的叠层结构的图。在图8（b）中示意性地表示将图8（a）的以虚线表示的部分放大后的部分。
图9是表示空气中的帕邢曲线的图。
图10是表示在经由绝缘性部件使导体板与散热板绝缘的结构中绝缘性部件与散热板之间产生间隙时的等效电路的图。图10（a）是与图10（b）所示的示意性的绝缘结构对应的等效电路。
图11是表示基于帕邢曲线的耐压与间隙的分担电压的关系的图。
图12是表示发生部分放电的绝缘性部件的厚度与浪涌电压的关系的图。
图13是具备3个本发明的功率模块的电力变换装置的概要图。图13（a）是为了显示冷媒的流路而拆除了功率模块和电力变换装置的上部的图。图13（b）是表示将功率模块与电容器组装，进而组装连接用的电极部分（汇流条等）的组装图。此外，图13（c）是组装后的电力变换装置的概观图。
具体实施方式
本发明的功率模块是与专利文献1中记载的功率模块相同的结构。以下，首先以将本发明的功率模块应用于HEV的情况为例，说明功率模块的结构的概要以及该功率模块中的绝缘和冷却（图1～图7）。接着，对于本发明的功率模块的结构参照图8～图12说明本发明的实施方式。最后，说明使用本发明的功率模块制造的电力变换装置（图13）的评价结果。
图1是表示HEV的控制块的图。发动机EGN和电动发电机MG1产生车辆的行驶用转矩。此外，电动发电机MG1不仅产生旋转转矩，还具有将从外部对电动发电机MG1施加的机械能变换为电力的功能。
电动发电机MG1例如是同步设备或感应设备，如上所述，根据运转方法既作为电机也作为发电机动作。将电动发电机MG1搭载到汽车的情况下，希望小型并且能够得到高输出，使用钕等磁体的永磁体型同步电动机是合适的。此外，永磁体型的同步电动机与感应电动机相比，转子的发热较少，从该观点考虑，将其用于汽车也是优良的。
发动机EGN的输出侧的输出转矩通过动力分配机构TSM被传递至电动发电机MG1。来自动力分配机构TSM的旋转转矩或电动发电机MG1产生的旋转转矩，通过变速器TM和差动齿轮DIF传递至车轮。另一方面，再生制动运转时，旋转转矩从车轮传递至电动发电机MG1，基于供给来的旋转转矩产生交流电力。产生的交流电力如后所述通过电力变换装置200被变换为直流电力，对用于高电压的电池136充电，充电后的电力被再次用作行驶能量。
＜逆变器电路的结构和动作＞
图2表示图1所示的HEV中使用的电力变换装置200的电路框图，图3详细表示图2所示的三相逆变器电路140的一相的串联电路150，即本发明的实施方式中的一个功率模块的电路结构，并且表示与图4～8所示的功率模块的机械结构图所示的各部件的参照编号的对应。
逆变器电路140与电池136通过直流连接器138电连接，在电池136与逆变器电路140相互之间进行电力的传递。使电动发电机MG1作为电机动作的情况下，逆变器电路140基于通过直流连接器138从电池136供给的直流电力产生交流电力，通过交流连接器188向电动发电机MG1供给。
此外，虽然图1中省略，但电池136进一步还作为用于驱动辅助设备用的电机的电源使用。辅助设备用的电动机例如是驱动空调机的压缩机的电机、或者驱动用于控制的油压泵的电机。从电池136向辅助设备用功率模块供给直流电力，辅助设备用功率模块产生交流电力，对辅助设备用的电机供给。辅助设备用功率模块与逆变器电路140基本上具有同样的电路结构和功能，控制对辅助设备用的电机供给的交流的相位和频率、电力。此外，电力变换装置200具备用于使对逆变器电路140供给的直流电力平滑化的电容器模块500。
电力变换装置200具备用于从上级的控制装置接受指令、或者对上级的控制装置发送表示状态的数据的通信用的连接器21。电力变换装置200基于从连接器21输入的指令，由控制电路172运算电动发电机MG1的控制量，进而运算是作为电机运转还是作为发电机运转，基于运算结果产生控制脉冲，对驱动器电路174供给该控制脉冲。驱动器电路174基于供给的控制脉冲，产生用于控制逆变器电路140的驱动脉冲。
接着，参照图1和图2说明逆变器电路140的电路结构。其中，以下使用绝缘栅型双极晶体管（以下记作“IGBT”）作为功率半导体元件，由作为上臂动作的IGBT328和二极管156、以及作为下臂动作的IGBT330和二极管166构成上下臂的串联电路150。逆变器电路140与要输出的交流电力的U相、V相、W相这三相对应地设置该串联电路150。
这三相在本实施方式中与电动发电机MG1的电枢绕组的三相的各相绕组对应。三相的各自的上下臂的串联电路150从串联电路的中点部分即中间电极169输出交流电流。该中间电极169与通过交流端子159和交流连接器188向电动发电机MG1去的交流电力线即以下所说明的交流汇流条802连接。
上臂的IGBT328的集电极153通过正极端子157与电容器模块500的正极侧的电容器端子506电连接。此外，下臂的IGBT330的发射电极通过负极端子158与电容器模块500的负极侧的电容器端子504电连接。
如上所述，控制电路172从上级的控制装置通过连接器21接受控制指令，基于此产生用于控制IGBT328、IGBT330的控制信号即控制脉冲，并向驱动器电路174供给，其中，该IGBT328、IGBT330构成组成逆变器电路140的各相的串联电路150的上臂或下臂。
驱动器电路174基于上述控制脉冲，对各相的IGBT328、IGBT330供给用于控制构成各相的串联电路150的上臂或下臂的IGBT328、IGBT330的驱动脉冲。IGBT328、IGBT330基于来自驱动器电路174的驱动脉冲，进行导通或断开动作，将从电池136供给的直流电力变换为三相交流电力，向电动发电机MG1供给该变换后的电力。
IGBT328具备集电极153、信号用发射电极155、栅极电极154。此外，IGBT330具备集电极163、信号用发射电极165、栅极电极164。二极管156电连接在集电极153与发射电极155之间。此外，二极管166电连接在集电极163与发射电极165之间。
也可以使用金属氧化物半导体型场效应晶体管（以下简称为MOSFET）作为功率半导体元件，该情况下不需要二极管156、二极管166。作为功率半导体元件，IGBT适合直流电压较高的情况，MOSFET适合直流电压较低的情况。
电容器模块500具备正极侧的电容器端子506、负极侧的电容器端子504和正极侧的电源端子509、负极侧的电源端子508。来自电池136的高电压的直流电力通过直流连接器138向正极侧的电源端子509、负极侧的电源端子508供给，从电容器模块500的正极侧的电容器端子506和负极侧的电容器端子504向逆变器电路140供给。
另一方面，由逆变器电路140从交流电力变换得到的直流电力，从正极侧的电容器端子506、负极侧的电容器端子504向电容器模块500供给，从正极侧的电源端子509、负极侧的电源端子508通过直流连接器138向电池136供给，在电池136中蓄积。
控制电路172具备用于对IGBT328和IGBT330的开关定时进行运算处理的未图示的微型计算机（以下记作“微机”）。作为向微机的输入信息，有对于电动发电机MG1要求的目标转矩值、从串联电路150向电动发电机MG1供给的电流值和电动发电机MG1的转子的磁极位置。
目标转矩值是基于从未图示的上级的控制装置输出的指令信号得到的。电流值是基于电流传感器的检测信号而检测出的。磁极位置是基于从设置于电动发电机MG1的解算器（resolver，旋转变压器）等旋转磁极传感器（未图示）输出的检测信号而检测出的。本实施方式中，列举了电流传感器检测三相的电流值的情况的例子，但也可以检测两相的电流值，通过运算求出三相的电流。
控制电路172内的微机，基于目标转矩值对电动发电机MG1的d轴、q轴的电流指令值进行运算，基于该运算出的d轴、q轴的电流指令值与检测到的d轴、q轴的电流值的差，运算d轴、q轴的电压指令值，将该运算出的d轴、q轴的电压指令值，基于检测出的磁极位置变换为U相、V相、W相的电压指令值。然后，微机基于以U相、V相、W相的电压指令值为基础的基波（正弦波）与载波（三角波）的比较，生成脉冲状的调制波，将该生成的调制波作为PWM（脉冲宽度调制）信号输出至驱动器电路174。
驱动器电路174，在驱动下臂的情况下，将使PWM信号放大后的驱动信号输出至对应的下臂的IGBT330的栅极电极。此外，驱动器电路174，在驱动上臂的情况下，使PWM信号的基准电位的电平偏移至上臂的基准电位的电平后将PWM信号放大，将其作为驱动信号，分别输出至对应的上臂的IGBT328的栅极电极。
从各臂的信号用发射电极155和信号用发射电极165向驱动器电路174输入流过各IGBT328和IGBT330的发射电极的电流的信息。由此，进行过电流检测，检测到过电流的情况下使IGBT328、IGBT330的开关动作停止，保护其不受过电流影响。
从串联电路150中设置的温度传感器（未图示）向微机输入串联电路150的温度的信息。此外，向微机输入串联电路150的直流正极侧的电压的信息。微机基于这些信息进行过温度检测和过电压检测，检测到过温度或过电压的情况下控制驱动器电路174使IGBT328、IGBT330的开关动作停止。
＜功率模块的结构和特性＞
以下参照图3～图7说明本发明的功率模块的结构。其中，图4至图7的顺序以与实际的功率模块组装的顺序相反的顺序表示。图4至图7所示的功率模块，如图3所示，是相当于三相逆变器电路140的一相的串联电路150的部分。例如，在图2所示的逆变器电路140中，最左侧的串联电路150相当于三相（U、V、W）中的一相（U）的串联电路150，如图3所示成为功率模块300U的电路。
在功率模块的结构的说明之后，说明实际制造的功率模块中的绝缘特性的评价结果。
图4（a）是本实施方式的功率模块300U的立体图。图4（b）是在截面D截断图4（a）的功率模块300U并从方向E观察时的截面图。其中，功率模块300U如上所述相当于三相逆变器电路140的一相（U），相当于其他相（V、W）的功率模块（300V、300W）是与功率模块300U相同的结构。
图5是为了有助于理解，而表示了从图4所示的状态拆除螺栓309和第二密封树脂351后的功率模块300U的图。图5（a）是立体图，图5（b）与图4（b）同样是在截面D截断并从方向E观察时的截面图。此外，图5（c）表示翼片305被加压、弯曲部304A变形之前的截面图。
图6是表示从图5所示的状态进一步拆除模块盒304后的功率模块300U的图。图6（a）是立体图，图6（b）是与图4（b）、图5（b）同样在截面D截断并从方向E观察时的截面图。
功率模块的组装中，将图6所示的状态的功率模块300U的组装过程中的状态的部件与绝缘片333一同插入模块盒304，从存在散热翼片305的部分的模块盒304的两侧施加压力，以导体板318、315、319、320隔着绝缘片333与模块盒304紧密接合的方式压接。因此，如图4（a）或图5（b）所示功率模块304变形。
此外，该导体板318、315、319、320、绝缘片333和模块盒304的压接中，使模块盒的内侧成为真空，进而在从模块盒304的两侧施加压力时一边加热一边进行压接。通过加热使导体板与功率模块盒牢固地接合。此外，此时通过使功率模块盒内成为真空，能够从包括绝缘片333的导体板318、315、319、320与模块盒304之间的接合部除去气泡（空孔）。
当压接部存在气泡时，特别是在气压较低的高地使用电力变换装置的情况下，该气泡容易膨胀放电，因此如上所述，需要使绝缘层与气泡的量相应地充分变厚。此外，由于膨胀，接合部容易剥离，剥离的情况下热传递劣化，因此冷却能力减少。从而，如上所述在真空中进行加热压接，通过真空热压接进行导体板318、315、319、320、绝缘片333和模块盒304的压接，由此能够实现热传递特性。
图7是表示从图6所示的状态进一步拆除第一密封树脂348和配线绝缘部608后的功率模块300U的图。图7（a）是整体的立体图，图7（b）是用于使功率半导体元件IGBT328、330和二极管156、166分别与导体板315、318和320、319连接的结构容易理解的分解图。
如图7（b）所示，在导体板315固定上臂侧的IGBT328的集电极和上臂侧的二极管156的阴极电极。在导体板320固定下臂侧的IGBT330的集电极和下臂侧的二极管166的阴极电极。在IGBT328、330和二极管156、166上，在大致同一平面上配置导体板318和导体板319。在导体板318固定上臂侧的IGBT328的发射电极和上臂侧的二极管156的阳极电极。在导体板319固定下臂侧的IGBT330的发射电极和下臂侧的二极管166的阳极电极。各功率半导体元件通过金属接合材料160分别固定。金属接合材料160例如是焊料、含有银片和微细金属粒子的低温烧结接合材料等。
各功率半导体元件是板状的扁平结构，该功率半导体元件的各电极在正反面形成。如图7所示，功率半导体元件的各电极，被导体板315和导体板318、或导体板320和导体板319夹着。即，导体板315和导体板318是隔着IGBT328和二极管156大致平行地相对的叠层配置。同样地，导体板320和导体板319是隔着IGBT330和二极管166大致平行地相对的叠层配置。此外，导体板320与导体板318通过中间电极329连接。通过该连接使上臂电路和下臂电路电连接，形成上下臂串联电路。
构成功率模块300U的上下臂的串联电路150的功率半导体元件（IGBT328、IGBT330、二极管156、二极管166），如图6、图7所示，被导体板315和导体板318、或者被导体板320和导体板319从两面夹持固定。导体板315等在其散热面露出的状态下被第一密封树脂348密封，在该散热面上热压接绝缘片333。第一密封树脂348如图6所示，具有多面体形状（此处为大致长方体形状）。
被第一密封树脂348密封的模块一次密封体302（参照图6），插入模块盒304中，夹着绝缘片333热压接在作为CAN型冷却器的模块盒304的内面。此处，CAN型冷却器指的是一面具有插入口306、另一面具有底的筒形状的冷却器。在模块盒304的内部残留的空隙中填充有第二密封树脂351。
模块盒304由具有导电性的部件例如铝合金材料（Al、AlSi、AlSiC、Al-C等）构成，并且以无接缝的状态一体地成型。模块盒304是除了插入口306以外不设置开口的结构，插入口306被凸缘304B包围其外周。此外，如图4（a）所示，具有比其他面更宽的面的第一散热面307A和第二散热面307B以分别相对的状态配置，与这些散热面相对地配置有各功率半导体元件（IGBT328、IGBT330、二极管156、二极管166）。连接该相对的第一散热面307A和第二散热面307B的三个面以比该第一散热面307A和第二散热面307B更窄的宽度构成密闭的面，在剩余的一边的面形成插入口306。
模块盒304的形状不需要是精确的长方体，也可以使角如图4（a）所示形成曲面。通过使用这样的形状的金属制的盒，即使将模块盒304插入流过水或油等冷媒的流路内，也因为能够用凸缘304B确保对于冷媒的密封，所以能够用简易的结构防止冷媒进入模块盒304的内部。此外，在相对的第一散热面307A和第二散热面307B分别均匀地形成翼片305。进而，在第一散热面307A和第二散热面307B的外周，形成厚度极为薄的弯曲部304A。由于弯曲部304A使厚度极度地薄，直至通过对翼片305加压就简单变形的程度，因此提高了插入模块一次密封体302后的生产效率。
如上所述，通过将导体板315等隔着绝缘片333热压接于模块盒304的内壁，能够减少导体板315等与模块盒304的内壁之间的空隙，能够效率良好地将功率半导体元件产生的热向翼片305传递。进而，通过使绝缘片333具有一定程度的厚度和柔软性，能够用绝缘片333吸收热应力的产生，在温度变化剧烈的用于车辆的电力变换装置中使用是良好的。
在模块盒304之外，设置有用于与电容器模块500电连接的金属制的直流正极配线315A和直流负极配线319A，在其前端部分别形成直流正极端子315B（157）和直流负极端子319B（158）。此外，设置有用于向电动发电机MG1供给交流电力的金属制的交流配线320A，在其前端形成交流端子320B（159）。本实施方式中，如图7所示，直流正极配线315A与导体板315连接，直流负极配线319A与导体板319连接，交流配线320A与导体板320连接。
在模块盒304之外进一步设置有用于与驱动器电路174电连接的金属制的信号配线324U和324L，在其前端部分别形成信号端子325U（154、155）和信号端子325L（164、165）。本实施方式中，如图7所示，信号配线324U与IGBT328连接，信号配线324L与IGBT330连接。
直流正极配线315A、直流负极配线319A、交流配线320A、信号配线324U和信号配线324L在利用由树脂材料成型的配线绝缘部608相互绝缘的状态下，作为辅助成型体600一体地成型。配线绝缘部608也起到用于支承各配线的支承部件的作用，关于其使用的树脂材料，具有绝缘性的热固化性树脂或热塑性树脂是合适的。由此，能够确保直流正极配线315A、直流负极配线319A、交流配线320A、信号配线324U和信号配线324L之间的绝缘性，实现高密度配线。在与模块一次密封体302在连接部370金属接合后，辅助成型体600通过贯通在配线绝缘部608设置的螺孔的螺栓309固定于模块盒304。连接部370处的模块一次密封体302与辅助成型体600的金属接合，能够使用例如TIG焊接、电阻钎焊、超声波焊接等。
直流正极配线315A和直流负极配线319A，成为以在中间夹着配线绝缘部608相对的状态相互叠层、大致平行地延伸的形状。通过采用这样的配置和形状，在功率半导体元件的开关动作时瞬间流过的电流相对并且向相反方向流动。由此，起到电流所产生的磁场相互抵消的作用，通过该作用能够实现低电感化。此外，交流配线320A、信号端子325U、325L也向与直流正极配线315A和直流负极配线319A同样的方向延伸。
通过金属接合连接模块一次密封体302和辅助成型体600的连接部370，利用第二密封树脂351被密封在模块盒304内。由此，能够在连接部370与模块盒304之间稳定地确保必要的绝缘距离，因此与不密封的情况相比，能够实现功率模块300U的小型化。
如图7（a）所示，在连接部370的辅助成型体600侧，辅助成型体侧直流正极连接端子315C、辅助成型体侧直流负极连接端子319C、辅助成型体侧交流连接端子320C、辅助成型体侧信号连接端子326U和辅助成型体侧信号连接端子326L排成一列地配置。另一方面，在连接部370的模块一次密封体302侧，沿着具有多面体形状的第一密封树脂348的一个面，元件侧直流正极连接端子315D、元件侧直流负极连接端子319D、元件侧交流连接端子320D、元件侧信号连接端子327U和元件侧信号连接端子327L排成一列地配置。通过像这样采用在连接部370处各端子排成一列的结构，使得利用传递模塑的模块一次密封体302的制造变得容易。
此处，对将模块一次密封体302的从第一密封树脂348向外侧延伸的部分按每个种类视为一个端子时的各端子的位置关系进行叙述。以下说明中，将由直流正极配线315A（包括直流正极端子315B和辅助成型体侧直流正极连接端子315C）和元件侧直流正极连接端子315D构成的端子称为正极侧端子，将由直流负极配线319A（包括直流负极端子319B和辅助成型体侧直流负极连接端子319C）和元件侧直流负极连接端子315D构成的端子称为负极侧端子，将由交流配线320A（包括交流端子320B和辅助成型体侧交流连接端子320C）和元件侧交流连接端子320D构成的端子称为输出端子，将由信号配线324U（包括信号端子325U和辅助成型体侧信号连接端子326U）和元件侧信号连接端子327U构成的端子称为上臂用信号端子，将由信号配线324L（包括信号端子325L和辅助成型体侧信号连接端子326L）和元件侧信号连接端子327L构成的端子称为下臂用信号端子。
上述各端子均从第一密封树脂348和第二密封树脂351通过连接部370突出，从该第一密封树脂348突出的各突出部分（元件侧直流正极连接端子315D、元件侧直流负极连接端子319D、元件侧交流连接端子320D、元件侧信号连接端子327U和元件侧信号连接端子327L），如上所述沿着具有多面体形状的第一密封树脂348的一个面排成一列。此外，正极侧端子和负极侧端子，从第二密封树脂351以叠层状态突出，向模块盒304的外部延伸。通过采用这样的结构，能够防止在用第一密封树脂348密封功率半导体元件以制造模块一次密封体302时的合模时，产生对于功率半导体元件与该端子的连接部分的过大的应力和模具的间隙。此外，利用流过叠层的各个正极侧端子和负极侧端子的相反方向的电流，产生相互抵消的方向的磁通，因此能够实现低电感化。
在辅助成型体600侧，辅助成型体侧直流正极连接端子315C、辅助成型体侧直流负极连接端子319C，在与直流正极端子315B、直流负极端子319B相反的一侧的直流正极配线315A、直流负极配线319A的前端部分别形成。此外，辅助成型体侧交流连接端子320C，在交流配线320A上与交流端子320B相反的一侧的前端部形成。辅助成型体侧信号连接端子326U、326L在信号配线324U、324L上与信号端子325U、325L相反的一侧的前端部分别形成。
另一方面，在模块一次密封体302侧，元件侧直流正极连接端子315D、元件侧直流负极连接端子319D、元件侧交流连接端子320D分别形成于导体板315、319、320。此外，元件侧信号连接端子327U、327L通过接合线371与IGBT328、330分别连接。
＜功率模块的结构和热传递＞
本发明的功率模块是与专利文献1所示的功率模块同样的结构。
在图8（a）的功率模块300U中，将包括功率半导体元件IGBT328或330的部分放大并示意性地进行表示的图在图8（b）中表示。包括二极管156、166的部分也是同样的结构。
在功率半导体元件的两面通过焊料层（160）接合导体板（315、318、319、320）。如图6所示，导体板的外侧的面在露出的状态下被第一密封树脂密封。进而，将半导体电路部收纳在模块盒（第一散热面307A、第二散热面307B）内，隔着树脂制的绝缘性部件（绝缘片333）被夹持支承于模块盒304的内壁。如图5所说明的那样，为了使功率半导体元件与散热板紧密贴合，从翼片305的外侧加压，使模块盒304的弯曲部304A弹性变形之后，绝缘性部件被加热固化，在该绝缘性部件中，为了得到良好的散热性而填充有热传递性良好的无机填充物。
模块盒304由热传递性良好的金属材料形成，插入在电力变换装置（参照图13）的内部形成的冷媒流路。由此，功率半导体元件（IGBT328、330）产生的热，从这些功率半导体元件的两面经过导体板315、318、319、320、绝缘性部件（绝缘片333）和第一散热面307A、第二散热面307B向冷媒散热。
其中，模块盒304的第一散热面307A、第二散热面307B和翼片305一同作为散热板起作用。
另一方面，基于电力变换装置的保存环境和运转的进行，特别是HEV、EV中搭载的功率模块暴露在大幅的温度变化中。由于该温度变化，因为构成功率模块的材料的热膨胀系数的差，在绝缘性部件与包括焊料层的半导体电路部（IGBT328、330、二极管156、166）或散热面接触的界面上产生剥离的应力。即，在导体板315、318、319、320与绝缘性部件（绝缘片333）的界面、或者在绝缘性部件与第一散热面307A、第二散热面307B的界面发生剥离。这些界面存在于使功率半导体元件（IGBT328、330、二极管156、166）产生的热量散热的通路的途中，因此，在这些界面发生剥离时，热阻增大，散热性能劣化。关于该剥离的课题，只要根据温度环境和剥离的进展速度进行寿命设计即可。
但是，在导体板315、318、319、320与第一散热面307A、第二散热面307B之间，随着功率半导体元件的开关动作而被施加浪涌电压，在剥离后的部分的间隙中可能发生部分放电。当发生部分放电时，因为浪涌电压的频率较高，所以绝缘性部件（绝缘片333）在短时间内发生绝缘劣化，使得电力变换装置不能够运转。为了即使发生剥离也不发生部分放电，只要使绝缘性部件（绝缘片333）的厚度变厚即可，但使绝缘性部件（绝缘片333）变厚时，热阻增大，散热性能恶化。
从而，使得该绝缘性部件的厚度是不发生放电并且具有充分的散热性能的厚度是重要的。其设计方法在以下进行说明。
＜本发明的绝缘层的结构＞
此处说明本发明的绝缘层的结构。
图9是表示在空气中发生放电的电极间电压和对于气压的依赖性的帕邢曲线（电工电子技术手册（第六版）（Electrical Engineering Handbook），（日本）电气学会编，p.523，图88（2001））。图9所示的曲线，是在横轴绘制气压p（atm）与空间距离d（m）的积、在纵轴绘制放电电压Vd（V）的图，该曲线的形状用以下式（1）表示。
Vd=A×p×d/（log（p×d）+B）……（1）
此处，A、B是常数。
例如，如图9所示，p=1atm，空间距离d=0.00002m=20μm时，以约440V放电。
另一方面，导体板315、318、319、320与第一散热面307A、第二散热面307B之间隔着绝缘性部件（绝缘片333），在一方的界面上发生剥离的情况下，能够表示为图10（a）所示的等效电路。
此外，图10（b）是对于图8所示的功率模块结构，将功率半导体元件的外侧的部分（此处概要性地表示图的一部分，是图8（b）的功率半导体元件的右侧的部分）所表示的导体板、绝缘性部件、间隙、散热板的厚度夸张表示的图。从而，图10的电极（导体板）、绝缘性部件、电极（散热板）分别相当于导体板（318、319、315、320）、绝缘片（333）、散热面（307A、307B）。此外，在实际条件下，间隙是图4（b）或图8（a）所示的功率模块（300U）长时间动作而产生的，因此在图4（b）和图8（a）中没有表示间隙。
Vt是对导体板与散热板之间施加的浪涌电压（V）（该电压是峰值而非有效值），Ci是绝缘性部件的静电电容（F），Cg是间隙的静电电容（F），Vg是间隙分担的分担电压（V），Vg能够用式（2）求出。
Vg=Vt×Ci/（Ci+Cg）……（2）
此外，平行平板的静电电容C（F），能够用式（3）求出。
C=ε×S/d……（3）
此处，ε是介电常数（F/m），S是平行平板的面积（m2），d是平行平板的间隙（m）。
由此，设绝缘性部件的厚度为di（m），绝缘性部件的介电常数为εi（F/m），间隙的厚度为dg（m），间隙的介电常数为εg（F/m）时，从式（2）和式（3）能够导出式（4）。
Vg=Vt/（1+εg×di/（εi×dg））……（4）
进而，设绝缘性部件的相对介电常数为εr，假设间隙内部几乎全部被空气填充时，因为空气的相对介电常数=1.000586≈1，所以式（4）能够变形为式（5）。
Vg=Vt/（1+di/（εr×dg））……（5）
部分放电在间隙的分担电压达到放电电压时发生。即，Vg≥Vd的情况下发生部分放电。图11是在帕邢曲线（图9）上重叠了间隙的分担电压Vg而绘制出的图。例如，隔着某物理特性的厚度di1的绝缘性部件使导体板与散热板绝缘的情况下，某浪涌电压的分担电压如图11中虚线所示与帕邢曲线交叉，在间隙的厚度dg为约0.00001m时发生部分放电。使该物理特性的绝缘性部件的厚度变厚至di2（di2>di1）时，如图11中的点划线所示，间隙的分担电压减少，与帕邢曲线不再交叉，无论间隙的厚度怎样变化都不会发生部分放电。即，Vg=Vd的绝缘性部件的厚度是发生部分放电的最小的厚度。
首先，对于帕邢曲线的近似式，用公开的上述文献（电工电子技术手册（第六版），（日本）电气学会编，p.523，图88（2001））的数据求出。
要用式（1）通过非线性最小二乘法求出A、B，但实际上如下式（6）所示，用添加了修正项C、D的式（6）能够良好地进行近似。
Vd=A×（p×d）C/（log（p×d）+B）D……（6）
进而，设p=1atm、空间距离d=间隙的厚度dg（m），则式（6）成为式（7）。
Vd=A×dgC/（log（dg）+B）D……（7）
用式（7）通过非线性最小二乘法进行近似的结果分别是，A=1.8×107、B=5.785、C=0.9767、D=1.418。
其中，非线性最小二乘法能够使用牛顿法、马夸特法等一般的方法。
根据上述结果，使用式（5）、式（7），使得在令绝缘性部件的相对介电常数εr=8时的浪涌电压Vt为350～3000V之间，用非线性最小二乘法求出Vg=Vd（即式（5）与式（7）的接点）的绝缘性部件的厚度di和间隙的厚度dg。具体而言，对于式（5）和式（7）用间隙的厚度dg求微分，而求出各式的斜率，以使该斜率的差的绝对值最小作为目标函数，以Vg与Vd的差为0作为制约条件。
绝缘性部件的厚度di（mm）与浪涌电压Vt（V）的关系在图12中表示。此外，以下的di的单位均为mm（毫米）。此外，图12中的黑点是用上述分析求出的分析值。该分析值相对于浪涌电压Vt连续地变化，该变化能够用二次方程式近似。根据式（5）的di/εr项的反比例的关系得到以下近似式（8）。
di=（1.36×10－8×Vt2+3.4×10－5×Vt－0.015）×εr
                                                ……（8）
式（8）是部分放电的绝缘性部件薄度的极限，因此为了不发生部分放电，式（9）成立即可。
di>（1.36×10－8×Vt2+3.4×10－5×Vt－0.015）×εr
                                                ……（9）
此外，式（9）也能够应用于在绝缘性部件与导体板或散热板的界面上存在的空孔或绝缘性部件内部包含的空孔。在该情况下，如图10所示，等效电路是绝缘性部件的厚度和间隙的串联电路，因此，在设允许的空孔的厚度为db（mm）时，存在于导体板与散热板之间的绝缘性部件的厚度di（mm）成为式（10）。
di>（1.36×10－8×Vt2+3.4×10－5×Vt－0.015）×εr+db
                                                ……（10）
此外，允许的空孔的厚度db，通常用绝缘性部件的厚度di的占有率定义，因此，例如允许的空孔的厚度规定为绝缘性部件的厚度的30%以内，则式（10）能够变形为式（11）。
di×（1+0.3）>
（1.36×10－8×Vt2+3.4×10－5×Vt－0.015）×εr
                                                ……（11）
此外，上述讨论是对于部分放电进行的。对于绝缘性部件的绝缘可靠性，需要另外讨论耐电压。即，需要考虑绝缘性部件的绝缘耐压（绝缘破坏电压）和电力变换装置所要求的耐电压。
设绝缘性部件的绝缘耐压为Vbd（V/mm），电力变换装置所要求的耐电压为Viso（V）时，式（12）必须成立。
di>Viso/Vbd……（12）
由此，只要决定绝缘性部件的厚度以使得式9或式（10）以及式（12）成立即可，能够提供绝缘可靠性更高的电力变换装置。此外，绝缘性部件的绝缘耐压Vbd和电力变换装置所要求的耐电压Viso需要统一为有效值或峰值。
以上的说明在气压=1（atm）时有效。HEV、EV中搭载的电力变换装置在超过海拔4000（m）的高地也能够使用。帕邢曲线的横轴是气压p（atm）与空间距离d（m）的积。在气压较低的高地，帕邢曲线实质上向横轴右侧移动，比帕邢曲线的极小值更靠右侧的空间距离，比气压为1（atm）时更易于放电。
于是，HEV、EV等搭载的电力变换装置中，也需要考虑气压。求取相对于海拔h（m）和气温Ta（℃）的气压p（atm）的一般式，公知的是以下式（13）。此处，p0（atm）是海平面的气压，能够近似为1atm。
h=（p0/p）（1/5.257）－1×（Ta+273.15）/0.0065……（13）
此处，将P变形至左边，得到式14。
p=p0/（（h×0.0065/（Ta+273.15）+1）5.257）……（14）
例如，如果是海拔h=4500（m）、气温Ta=-40℃的环境，则p=0.54atm。
从而，与气压p降低的程度相应地使绝缘性部件变厚即可，使用在式（9）中添加了气压p（atm）的项的式（15）即可。
di>（1.36×10－8×Vt2+3.4×10－5×Vt－0.015）×εr/p
                                                ……（15）
或者，使用在式10中添加了气压p（atm）的项的式16即可。
di>（（1.36×10－8×Vt2+3.4×10－5×Vt－0.015）×εr+db）/p
                                                ……（16）
其中，气压p（atm）是电力变换装置所暴露在的环境中最低的气压。
此外，气压能够使用（Torr）、（kPa）、（hPa）、（mmHg）等各种单位，但均能够进行单位换算而使用。
制造3个上面所说明的结构的功率模块，即U、V、W三相的功率模块300U、300V、300W，评价其特性（绝缘性）。
［实施例1］
本实施例是使用相对介电常数εr=6、厚度d1=0.07mm的绝缘性部件（散热片）制造的图4所示的功率模块。
在水冷冷却器上搭载3个该功率模块，制造如图13所示的电力变换装置。
图13（a）表示构成功率模块的下侧盒的、形成冷媒流路的流路形成体12。在该流路形成体12的开口部402a、402b、402c中分别各插入一个图4（a）所示的功率模块。即，在开口部402a、402b、402c中分别插入功率模块300U、300V、300W。此外，在开口部402a、402b、402c中分别设置有安装O型环的槽，使得在插入功率模块后冷媒不泄漏。
图13（b）是在流路形成体12安装有功率模块300U～300W、电容器模块500、汇流条组件800的外观立体图。此外，图13（c）表示从流路形成体12拆下汇流条组件800的状态。汇流条组件800被螺栓固定于流路形成体12。
其中，功率模块向流路形成体12的下侧少许突出，因此在流路形成体的下侧，进一步设置有用于密封该突出部分的下侧盖，但在图13中省略。此外，在车辆中搭载本电力变换装置时，实际上在电容器模块500、汇流条组件800的上部进一步设置有安装驱动器电路的基板、安装控制电路的基板和上侧盖，但此处省略。
如图13所示，从配管13流入的冷媒流过形成为コ字型的流路形成体12的流路，从配管14流出。流过该流路形成体12的流路的冷媒，通过浸渍在该冷媒中的功率模块300U、300V、300W的冷却翼片305，除去功率模块的IGBT328、330产生的热。
使该图13的电力变换装置在循环冷媒的同时，以电源电压=420V、电机电流=300（A）驱动三相交流电机。
此时，浪涌电压Vt=620V，因此本实施例的功率模块的满足式（9）的散热片的厚度di>0.068mm，满足式（9）。在该电力变换装置的初始状态下实施部分放电试验时，部分放电电压为1kV以上。
进而，在实施1000个循环的从-40℃到125℃的温度循环试验之后，实施部分放电试验时，部分放电电压为1kV以上，没有变化。
此外，观察温度循环之后的功率模块的截面，在散热片与散热板的界面的一部分存在约20μm厚的间隙。
［实施例2］
本实施例使用相对介电常数εr=9、厚度d2=0.08mm的散热片，用与实施例1相同的方法制造功率模块。
与实施例1同样，在冷却器上搭载该实施例2的3个功率模块，制造电力变换装置。使该电力变换装置在循环冷媒的同时，以电源电压=420V、电机电流=300A驱动三相交流电机。
此时，浪涌电压Vt=620V，因此实施例2的功率模块的满足式9的散热片的厚度di>0.102（mm），因此不满足式（9）。
在该电力变换装置的初始状态下实施部分放电试验时，部分放电电压为1kV以上。进而，在实施1000个循环的从-40℃到125℃的温度循环试验之后实施部分放电试验时，部分放电电压成为612V，部分放电电压劣化。此外，观察温度循环之后的功率模块的截面，在散热片与散热板的界面的一部分存在约15μm厚的间隙。
该实施例2中，部分放电电压低于浪涌电压，因此会因为电力变换装置运转中反复施加的浪涌电压而发生部分放电，可能在短时间内发生绝缘破坏。
基于上述可知，即使是散热片比实施例更厚的比较例，在不满足式（9）的情况下，也会发生部分放电，导致绝缘劣化。
另一方面，本发明的功率模块，与上述专利文献1中记载的功率模块同样，是在功率半导体元件IGBT328、330的两面通过焊料层160接合导体板315、318、319、320，对于这些导体板的外侧的散热面和第一散热面307A、第二散热面307B利用树脂制的绝缘性部件（绝缘片333）进行绝缘和散热的结构。
即，功率半导体元件（IGBT328、330、二极管156、166）、导体板315、318、319、320、焊料层160和第一散热面307A、第二散热面307B的热导率为数十～数百（W/mK），与此相对，绝缘性部件（绝缘片333）的热导率最多只有几～十（W/mK），差1～2位数。即，用树脂制的绝缘性部件（绝缘片333）进行绝缘并从两面散热的图4所示的功率模块中，绝缘性部件的热阻占功率模块整体的热阻的比例较高，在导体板315、318、319、320和第一散热面307A、第二散热面307B是由铜、铝等构成的部件的情况下，即使功率半导体元件（IGBT328、330、二极管156、166）、导体板315、318、319、320、第一散热面307A、第二散热面307B的尺寸改变也仅占约30（%）。从而，不能够随意地使绝缘性部件（绝缘片333）的厚度变厚。
对此，设从功率模块的功率半导体元件到冷媒的热阻为Rt（K/W），绝缘性部件（绝缘片333）的厚度为di（mm），绝缘性部件（绝缘片333）的热导率为λi（W/mK），绝缘性部件（绝缘片333）的面积为Si（m2）时，只要满足式（17）的条件就能够充分冷却。
di≤Rt×0.3×λi×Si×1000……（17）
如上所述，本发明在使2个导电性部件（此处为导体板315、318、319、320中的任一个和第一散热面307A、第二散热面307B中的任一个）通过树脂制的绝缘性部件（绝缘片333）绝缘的绝缘结构中，特别是在使功率模块的主电路（串联电路150）与电力变换装置的冷却器或框体通过树脂制的绝缘性部件（绝缘片333）电绝缘的电力变换装置中，能够简单地决定维持较高地散热性、并且确保长期绝缘可靠性的散热部件的厚度。此外，本发明在HEV、EV等使用的环境恶劣的电力变换装置中，也能够无需内部维护地长期确保绝缘可靠性。
此外，本实施例应用于从两面进行冷却的结构的功率模块，但并不限定于本结构，例如，能够应用于将芯片贴合（die attach）在引线框上的密封模块的引线框与冷却器或散热器的电绝缘结构、电机的线圈之间的绝缘结构等。
即，在使2个导电性部件隔着树脂制的绝缘性部件（绝缘片333）绝缘的绝缘结构中，能够使即使存在空孔也不会部分放电的绝缘性部件（绝缘片333）的厚度最小化。
进而，绝缘性部件（绝缘片333）的相对介电常数，使用在包括施加的浪涌电压的频率的范围中测定的最大值，或者由于绝缘性部件（绝缘片333）因吸湿而变化，因此使用在耐久劣化前后测定的最大值，由此能够进一步提高绝缘可靠性。
此外，绝缘性部件（绝缘片333）使用在丙烯酸、环氧、聚酰亚胺等绝缘树脂材料中填充有30～90（体积%）的热导率高的二氧化硅、氧化铝、氮化硅等无机填充物的部件。通过填充在无机填充物中相对介电常数也较低且热导率较高的氮化硼，能够降低绝缘性部件整体的相对介电常数。此外，通过填充相对介电常数比较高但热导率更高的氮化铝，能够提高绝缘性部件整体的热导率，能够提高散热性。此外，在绝缘树脂材料中，聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺等相对介电常数比较低，通过在这些绝缘树脂材料中填充氮化硼、氮化铝等，能够进一步提高散热性。如果绝缘可靠性相同，则绝缘性部件的相对介电常数较低能够使绝缘性部件的厚度变薄，能够减小热阻，因此能够得到更高的冷却性能。由此，可以在绝缘性部件中使用相对介电常数较低的氮化硼和聚酰亚胺或聚酰胺酰亚胺。
此外，本发明不限定于上述实施方式。只要不破坏本发明的特征，就能够进行各种变形实施。
例如，上述说明中，说明了在各功率模块中分别各设置一个一相的串联电路150即IGBT328、330和二极管156、166的情况，但也能够同样应用于在一个功率模块中设置有三相的串联电路的功率模块。
下面的优先权基础申请的公开内容作为引用文组合入本发明。
日本专利日语2010年第288240号（2010年12月24日申请）。

Claims (8)

1.一种功率模块，其具有绝缘结构，该功率模块的特征在于：
在隔着树脂制的绝缘性部件使2个导电性部件之间绝缘的功率模块的绝缘结构中，
所述2个导电性部件与所述绝缘性部件通过热压接而固定，
令所述绝缘性部件的厚度为di（mm）、相对介电常数为εr、所述导电性部件间产生的浪涌电压为Vt（V）时，相对于Vt，以满足下式的方式设定di、εr：
di>（1.36×10－8×Vt2+3.4×10－5×Vt－0.015）×εr。
2.一种功率模块，其具有绝缘结构，该功率模块的特征在于：
在隔着树脂制的绝缘性部件使2个导电性部件之间绝缘的功率模块的绝缘结构中，
所述2个导电性部件与所述绝缘性部件通过热压接而固定，
令所述绝缘性部件的厚度为di（mm）、相对介电常数为εr、所述导电性部件间产生的浪涌电压为Vt（V）、所述绝缘结构所暴露在的最低气压为p（atm）时，以满足下式的方式设定di、εr：
di>（1.36×10－8×Vt2+3.4×10－5×Vt－0.015）×εr/p。
3.一种功率模块，其具有绝缘结构，该功率模块的特征在于：
在隔着树脂制的绝缘性部件使2个导电性部件之间绝缘的功率模块的绝缘结构中，
所述2个导电性部件与所述绝缘性部件通过热压接而固定，
令所述绝缘性部件的厚度为di（mm）、相对介电常数为εr、所述导电性部件间产生的浪涌电压为Vt（V）、在所述绝缘性部件与所述导电性部件的界面存在的空孔或所述绝缘性部件内部包含的空孔的允许厚度为db（mm）时，以满足下式的方式设定di、εr：
di>（1.36×10－8×Vt2+3.4×10－5×Vt－0.015）×εr+db。
4.一种功率模块，其具有绝缘结构，该功率模块的特征在于：
在隔着树脂制的绝缘性部件使2个导电性部件之间绝缘的功率模块的绝缘结构中，
所述2个导电性部件与所述绝缘性部件通过热压接而固定，
令所述绝缘性部件的厚度为di（mm）、相对介电常数为εr、所述导电性部件间产生的浪涌电压为Vt（V）、在所述绝缘性部件与所述导电性部件的界面存在的空孔或所述绝缘性部件内部包含的空孔的允许厚度为db（mm）、所述绝缘结构所暴露在的最低气压为p（atm）时，以满足下式的方式设定di、εr：
di>（（1.36×10－8×Vt2+3.4×10－5×Vt－0.015）×εr+db）/p。
5.如权利要求1～4中任一项所述的功率模块，其特征在于：
具有下述绝缘结构：令所述绝缘性部件的绝缘耐压为Vbd（V/mm）、所述绝缘结构所要求的耐电压为Viso（V）时，进一步有下式成立：
di>Viso/Vbd。
6.一种电力变换装置，其特征在于：
包括功率模块和散热板，
该功率模块具有：
至少在相对的第一主面和第二主面的所述第一主面形成第一主电极和多个控制端子、在所述第二主面形成第二主电极的功率半导体元件；
通过接合部件与所述功率半导体元件的第二电极电连接的导体板；和
使所述导体板的与所述功率半导体元件接合的面的相反面的至少一部分作为散热面露出、至少密封所述功率半导体元件的绝缘性树脂，
该电力变换装置中，所述2个导电性部件的一方是所述导体板，另一方是所述散热板，至少使所述散热面与所述散热板通过具有良好热传递性的树脂制的绝缘性部件绝缘的绝缘结构，是权利要求1至权利要求4中任一项所记载的功率模块的绝缘结构。
7.一种电力变换装置，其特征在于：
包括功率模块和散热板，
该功率模块具有：
至少在相对的第一主面和第二主面的所述第一主面形成第一主电极和多个控制端子、在所述第二主面形成第二主电极的功率半导体元件；
通过接合部件与所述功率半导体元件的第一电极电连接的第一导体板；
通过接合部件与所述功率半导体元件的第二电极电连接的第二导体板；和
使所述第一导体板和所述第二导体板各自的与所述功率半导体元件接合的面的相反面的至少一部分分别作为第一散热面和第二散热面露出、至少密封所述功率半导体元件的绝缘性树脂，
该电力变换装置中，所述2个导电性部件的一方是所述第一导体板或所述第二导体板，另一方是所述散热板，至少使所述第一散热面或所述第二散热面与所述散热板通过具有良好热传递性的树脂制的绝缘性部件绝缘的绝缘结构，是权利要求1至权利要求5中任一项所记载的功率模块的绝缘结构。
8.如权利要求6或7所述的电力变换装置，其特征在于：
在令所述功率模块的热阻为Rt（K/W）、所述绝缘性部件的热导率为λi（W/mK）、绝缘性部件的面积为Si（m2）时，进一步有下式成立：
di≤Rt×0.3×λi×Si×1000。
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