CN103370787B - 功率半导体模块、功率半导体模块的制造方法和电力转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种功率半导体模块，其特征在于，包括：电路体，其具有功率半导体元件和与该功率半导体元件连接的导体部件；收纳上述电路体的盒；和将上述电路体与上述盒连接的连接部件，其中，上述盒包括：第一散热部件和第二散热部件，其以夹着上述电路体的方式相对配置；侧壁，其与该第一散热部件和该第二散热部件连接；和中间部件，其形成在该第一散热部件的周围，并且与该侧壁连接，上述中间部件形成有以朝向上述收纳部件的收纳空间突出的方式弯曲的部分。

Description

功率半导体模块、功率半导体模块的制造方法和电力转换装置
技术领域
本发明涉及一种具有功率半导体元件的功率半导体模块、功率半导体模块的制造方法和电力转换装置，该功率半导体元件进行用于将直流电力转换为交流电力或者将交流电力转换为直流电力的开关动作（switchingoperation）。
背景技术
电力转换装置具备将从直流电源供给的直流电力转换为用于供给至旋转电机等交流电负载的交流电力的功能、或者将由旋转电机发出的交流电力转换为用于供给至直流电源的直流电力的功能。为实现这种转换功能，电力转换装置具有一种功率半导体装置，该功率半导体装置具有进行开关动作的功率半导体元件。通过功率半导体元件反复执行导通动作和切断动作（截止动作），进行直流电力到交流电力或交流电力到直流电力的电力转换。
在如上所述的功率半导体装置，设置有用于将直流电力供给至功率半导体元件的正极侧端子和负极侧端子。专利文献1记载了一种功率半导体装置，该功率半导体装置是在正极侧端子与负极侧端子叠层的状态下使用树脂材料密封功率半导体元件并将其收纳在罐（CAN）型的盒内而成的。
在功率半导体装置中需要将导通动作时功率半导体元件中产生的热量经由散热部件向外部散发。因此，在将具有功率半导体元件和与功率半导体元件连接的导体部件的电路体安装在与散热部件一体形成的收纳部件中的情况下，两个部件需要经由连接部件可靠地连接并且需要确保散热通路。然而，在将电路体收纳在收纳部件中连接时，一旦在该连接部件中产生过大的残留应力，就有可能在连接部件内发生破裂或者在连接界面发生剥离。连接部的破裂或剥离会使功率半导体装置的散热性能下降，导致功率半导体元件的破坏。换而言之，有可能大幅折损功率半导体装置的可靠性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-110143号公报
发明内容
发明需要解决的技术问题
本发明的技术问题在于提高功率半导体装置即功率半导体模块和使用这种功率半导体模块的电力转换装置的可靠性。
用于解决技术问题的技术方案
根据本发明的第一方式，功率半导体模块包括：电路体，具有功率半导体元件和与该功率半导体元件连接的导体部件；收纳上述电路体的盒；和连接上述电路体与上述盒的连接部件，其中上述盒包括：第一散热部件和第二散热部件，以夹着上述电路体的方式相对配置；侧壁，与该第一散热部件和第二散热部件连接；和中间部件，其形成在该第一散热部件的周围，并且与该侧壁连接，上述中间部件形成有以朝向上述收纳部件的收纳空间突出的方式弯曲的部分。
根据本发明的第二方式，在第一方式的功率半导体模块中，在将上述侧壁与上述中间部件的连接部定义为第一连接部，并且将上述第一散热部件与上述中间部件的连接部定义为第二连接部时，形成于上述中间部件的突出部，为与连接上述第一连接部和上述第二连接部的线段的位置相比更向配置有上述电路体的一侧突出的形状。
根据本发明的第三方式，在第二方式的功率半导体模块中，上述突出部的顶点形成在连接上述第一连接部和上述第二连接部的线段的中间部。
根据本发明的第四方式，在第二方式的功率半导体模块中，上述突出部的顶点形成在连接与连接上述第一连接部和上述第二连接部的线段的中间部相比更靠近上述第一连接部的一侧。
根据本发明的第五方式，在第二方式的功率半导体模块中，上述突出部的顶点形成在与连接上述第一连接部和上述第二连接部的线段的中间部相比更靠近上述第二连接部的一侧。
根据本发明的第六方式，在第二方式的功率半导体模块中，上述第二连接部为上述第一散热部件的角部，上述第一连接部为上述中间部件的角部。
根据本发明的第七方式，在第六方式的功率半导体模块中，当从上述第一散热部件的散热面投影时，形成于上述中间部件的突出部的投影部，为沿着用于形成上述第二连接部的角部的上述第一散热部件的相邻的两个边弯曲的形状。
根据本发明的第八方式，在第一方式的功率半导体模块中上述中间部件的弯曲的部分发生塑性变形。
根据本发明的第九方式，提供一种功率半导体模块的制造方法，其中上述功率半导体模块包括：电路体，其具有半导体元件和通过焊锡与上述半导体元件的电极面连接的导体板；和金属制的盒，上述盒包括：第一散热板，其与上述电路体的一个面相对；第二散热板，其与上述电路体的一个面的相反侧的另一个面相对；和中间部件，其连接上述第一散热板和上述第二散热板连接并且形成有用于将上述电路体插入的开口，上述功率半导体模块的制造方法包括：第一工序，其从上述盒的开口插入上述电路体；第二工序，其以由上述第一散热板和上述第二散热板夹着上述电路体的方式使上述盒的上述中间部件的一部分变形；第三工序，使上述盒的上述中间部件的一部分进一步变形；和第四工序，对上述盒和上述电路体实施高温处理。
根据本发明的第十方式，在第九方式的功率半导体模块的制造方法中，上述功率半导体模块具有将上述第一散热板和上述第二散热板中的至少一个与上述电路体接合的绝缘性的片，上述片通过上述第四工序的上述高温处理增加粘接力。
根据本发明的第十一方式，电力转换装置包括：功率半导体模块，其具有将直流电流转换为交流电流的功率半导体元件；和流路形成体，其形成流过用于对上述功率半导体元件进行冷却的冷媒的流路，其中上述功率半导体模块包括：电路体，其具有与上述功率半导体元件连接的导体部件；收纳上述电路体的盒；和连接上述电路体和上述盒的连接部件，其中上述盒包括：第一散热部件和第二散热部件，其以夹着上述电路体的方式相对配置；侧壁，其与该第一散热部件和该第二散热部件连接；和中间部件，其形成在该第一散热部件的周围，并且与该侧壁连接，上述中间部件形成有以朝向上述收纳部件的收纳空间突出的方式弯曲的部分，而且上述盒以上述第一散热部件和上述第二散热部件与上述冷媒直接接触的方式固定于上述流路形成体。
根据本发明的第十二方式，在第一方式的功率半导体模块中，上述第一散热部件和上述中间部件通过上述盒的一个平坦的平面部件的与上述第一散热部件对应的部位被向上述收纳部件的收纳空间推压而形成。
发明效果
根据本发明，能够提高功率半导体模块和使用这种功率半导体模块的电力转换装置的可靠性。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的功率半导体模块的图，其中（a）和（b）是立体图，（c）是截面图；
图2是表示本发明的第一实施方式的功率半导体模块的组装工序的图；
图3是表示本发明的第一实施方式的功率半导体模块的盒5的第一变形例的截面图，其中（a）是整体图，（b）是盒5的中间部件5D的放大图；
图4是表示中间部件5D的宽度方向的中心位置至突出顶点部7的距离与第三组装工序中产生的接合部件6的应力之关系的图；
图5是表示本发明的另一实施方式的功率半导体模块的盒5的第二变形例的截面图，其中（a）是整体图，（b）是盒5的中间部件5D的放大图；
图6是表示中间部件5D的宽度方向的中心位置至突出顶点部7的距离与图2所示的第三工序中产生的侧壁5C的应力之关系的图；
图7是表示本发明的另一实施方式的功率半导体模块的盒5的第三变形例的截面图，其中（a）是整体图，（b）是盒5的中间部件5D的放大图；
图8是表示用于获得对接合部件6的残留应力减少效果的、盒5的中间部件5D的突出变形区域5F的配置的图；
图9是模拟第二组装工序的有限元分析的结果的图，表示在与接合面垂直的方向上产生的接合部件6的拉伸力的分布；
图10是本发明的第二实施方式的功率半导体模块的截面图；
图11是本发明的第三实施方式的功率半导体模块的截面图；
图12是表示本发明的第四实施方式的功率半导体模块300的组装工序的图；
图13是表示普通焊料的熔点的图；
图14是表示将模拟电路体100的部件插入到盒5并施加推压变形后，解除推压变形时的收纳部件5的复原量（回弹量）与此时的温度的关系的图；
图15是表示混合动力汽车的系统的系统图；
图16是表示图15所示的电路的结构的电路图。
图17是作为本发明的实施方式的电力转换装置200的外观立体图；
图18是作为本发明的实施方式的电力转换装置200的外观立体图；
图19是表示从图18所示的电力转换装置200将盖8、直流接口137和交流接口185拆卸后的状态的图；
图20是表示从图19的流路形成体12将壳体10拆卸后的状态的图；
图21是电力转换装置200的分解立体图；
图22是在流路形成体12上安装有功率模块300U～300W、电容器模块500、母线安装体800的外观立体图；
图23表示从流路形成体12将母线安装体800拆卸后的状态；
图24是流路形成体12的立体图；
图25是从背面侧观察流路形成体12的分解立体图；
图26（a）是本实施方式的功率模块300U的立体图；图26（b）是将本实施方式的功率模块300U在截面D处截断并从方向E观察时的截面图；
图27（a）是立体图；图27（b）是与图26（b）同样在截面D处截断并从方向E观察时的截面图；另外图27（c）表示翅片305被加压而使弯曲部304A发生变形之前的截面图；
图28（a）是立体图；图28（b）是与图26（b）、图27（b）同样在截面D处截断并从方向E观察时的截面图；
图29是从图28所示的状态进一步拆除第一密封树脂348和配线绝缘部608的功率模块300U的立体图；
图30是用于说明模块一次密封体302的组装工序的图；
图31是电容器模块500的外观立体图；
图32是母线安装体800的立体图；
图33是表示在开口部402a～402c固定有功率模块300U～300W并且在收纳空间405收纳有电容器模块500的流路形成体12的图。
具体实施方式
以下，利用附图，对实施方式进行说明。
-第一实施方式-
图1（a）是本发明的第一实施方式的功率半导体模块（功率半导体装置）300的一侧的立体图，图1（b）是功率半导体模块300的另一侧的立体图，图1（c）是将功率半导体模块300在图1（a）和（b）所示的截面A处截断并从方向B观察时的截面图。
如图1（a）和（b）所示，功率半导体模块300具有收纳内置有后述的半导体元件1的电路体100的盒5。盒5呈长方体形状，由形成最大的面的第一散热部件5A与第二散热部件5B以及形成侧面的侧壁5C构成。另外，盒5在多个侧面中的一面，形成用于插入电路体100的开口5G。第一散热部件5A和第二散热部件5B隔着电路体100彼此相对地形成。中间部件5D包围着第一散热部件5A配置，并且连接该第一散热部件5A和侧壁5C。同样，中间部件5E包围着第二散热部件5B配置，并且连接该第二散热部件5B和侧壁5C。盒5例如使用热导率高的Al、Al合金、Cu、Cu合金等。
另外，在盒5的内壁与电路体100之间，配置接合部件6。接合部件6例如使用粘合性和绝缘性高的树脂部件。具体而言，接合部件6优选为粘合性和绝缘性高的绝缘片。此时，接合部件6也可以使用焊料、含有微小金属粒子的低温烧结接合材料、含有微小金属粒子的导电性粘合剂等。然而，在接合部件6具有导电性的情况下，需要在电路体100与盒5之间，插入绝缘性的部件，例如氮化铝、氧化铝、氮化硅等陶瓷部件或陶瓷与金属的叠层材料而接合。
如图1（c）所示，电路体100具有半导体元件1、经由接合部件2A与半导体元件1的一个电极面连接的导体板3A、与半导体元件1的另一个电极面和接合部件2B连接的导体板3B和密封半导体元件1、导体板3A和导体板3B的密封件4。密封件4形成为与配置有半导体元件1的一侧为相反侧的导体板3A和导体板3B的面露出。半导体元件1例如为Si、SiC、GaN等。接合部件2A和2B例如为焊料、含有微小金属离子的低温烧结接合材料、含有微小金属粒子的导电性粘合剂等。导体板3A和导体板3B例如使用电导率和热导率高的Cu、Cu合金、Al、Al合金等。
盒5的中间部件5D形成有朝向盒5的收纳空间弯曲突出的部分。亦即，在将侧壁5C与中间部件5D的连接部分定义为第一连接部5H且将第一散热部件5A与中间部件5D的连接部分定义为第二连接部5I的情况下，形成于中间部件5D的突出部与连接第一连接部5H和第二连接部5I的线段的位置相比更向配置有电路体100一侧突出。
图2（a）至（e）是表示本实施方式的功率半导体模块300的组装工序的图。
在图2（a）所示的第一组装工序中，将安装有接合部件6的电路体100从开口5G插入到盒5内。另外，接合部件6在电路体100的一整面或者一部分面的区域例如通过金属接合、粘合、涂敷等而固定，优选为两者位置不发生偏移的状态。
然后，在图2（b）所示的第二组装工序中，在与第一散热部件5A的面大致垂直的方向施加推压力。由此中间部件5D发生变形，接合部件6与盒5的内壁紧贴。换而言之，通过推压盒5的一个平展的平面部件的与第一散热部件5A对应的部位，形成第一散热部件5A和中间部件5D。另外，通过对第一散热部件5A的推压力，也提高接合部件6与电路体100的粘接力。此时，产生使中间部件5D发生变形所引起的反作用力。该反作用力在将第一散热部件5A向配置有电路体100的一侧的相反侧拉伸的方向起作用。在该状态下，将第一散热部件5A向配置有电路体100的一侧的相反侧拉伸的残留应力施加于接合部件6。图2（c）是第二组装工序结束后的功率半导体模块300的截面图。
于是，在图2（d）所示的第三组装工序中，使盒5的中间部件5D以朝向盒5的收纳空间突出的方式发生变形，从而形成弯曲的部分。由此，减少第二组装工序中在中间部件5D产生的反作用力。这是因为当中间部件5D以朝向收纳空间突出的方式弯曲时，该变形的反作用力在将第一散热部件5A向电路体100侧推压的方向起作用。另外，中间部件5D的突出部分通过塑性变形能够充分减少上述反作用力。图2（e）是第三组装工序结束后的功率半导体模块300的截面图。
图3（a）是本实施方式的功率半导体模块300的截面图。图3（b）是图3（a）的虚线包围部的放大图。此处，形成于中间部件5D的突出部的顶点定义为突出顶点部7。另外，与第一散热部件5A的散热面平行的方向上的第一连接部5H与突出顶点部7的距离设为5J，投影到与第一放热部件5A平行的面上的情况下的第二连接部5I与突出部顶点7的距离定义为5K。图3（b）所示的实施方式中，以距离5K大于距离5J的方式，形成中间部件5D的突出部。
图4是表示中间部件5D的宽度方向（第一连接部5H与第二连接部5I之间）的中心位置到突出顶点部7的距离与第三组装工序结束后的接合部件6的应力之关系的图。
此处，当中间部件5D的宽度方向的中心位置到突出顶点部7的距离为零时，突出顶点部7形成在中间部件5D的中央。另外，如果中间部件5D的宽度方向的中心位置到突出顶点部7的距离为负，突出顶点部7就形成在靠近第一散热部件5A的一侧。另外，如果中间部件5D的宽度方向的中心位置到突出顶点部7的距离为正，突出顶点部7就形成在靠近侧壁5C的一侧。
其中，接合部件6的应力值是模拟第三组装工序的有限元分析的结果，并且是以中间部件5D的宽度方向的中心位置到突出顶点部7的距离为零时的应力值为基准进行标准化后的值。
据此，突出顶点部7形成在越靠近侧壁5C的一侧的位置，在第三工序中接合部件6中产生的应力就越小。因此，如图3所示的实施方式，以距离5K比距离5J长的方式，形成中间部件5D的突出部，由此能够抑制接合部件6或电路体100的损伤。
图5（a）是另一实施方式的功率半导体模块300的截面图，图5（b）是图5（a）的虚线包围部的放大图。图5（b）所示的实施方式中，以距离5J大于距离5K的方式，形成有中间部件5D的突出部。
图6是表示中间部件5D的宽度方向的中心位置到突出顶点部7的距离与图2所示的第三工序中产生的侧壁5C的应力之关系的图。此处也与图4一样，图6是表示中间部件5D的宽度方向（第一连接部5H与第二连接部5I之间）的中心位置到突出顶点部7的距离与第三组装工序结束后的接合部件6的应力之关系的图。图6的纵轴、横轴以及分析方法与图4相同。
据此，突出顶点部7形成在越靠近第一散热部件5A的一侧的位置，在第三工序中侧壁5C中产生的应力就越小。因此，如图5所示的实施方式，以距离5J比距离5K长的方式，形成中间部件5D的突出部，由此能够防止侧壁5C的损伤。
图7（a）是另一实施方式的功率半导体模块300的截面图，图7（b）是图7（a）的虚线包围部的放大图。图7（b）所示的实施方式中，突出顶点部7形成在中间部件5D的中央，距离5J与距离5K相等。由此，能够均匀地减少第三组装工序后产生的接合部件6的应力和侧壁5C的应力双方。
另外，图3、图5和图7所示的各个实施方式是根据有待减少应力的部位和盒5的形状而适当选择的，由此能够抑制功率半导体模块300的损伤。
图8表示用于减少对接合部件6的残留应力的盒5的中间部件5D中的突出变形区域5F的配置。图9是表示模拟第二组装工序后的接合部件6的拉伸应力的有限元分析的结果的图。
如图9所示，可以知道，在第二组装工序结束后，接合部件6中产生的最大的拉伸应力是在接合部件6的角部6A产生的。另外，观察接合部件6的面内的拉伸应力的分布可知，相比于接合部件6的面的中央部，端部即靠近接合部件6的边的部位分布有更大的拉伸力。另外，观察接合部件6的边上的拉伸应力的分布可知，越靠近接合部件6的角部6A的部位，产生的拉伸力越大。
于是，在图8（a）所示的功率半导体模块300中，以包围与接合部件6相对的第一散热部件5A的方式，形成突出变形区域5F。由此，突出变形区域5F包围发生较高的拉伸应力的接合部件6的全部边部附近，因此能够获得最大限度的残留应力的减少效果。
另一方面，图8（b）和（c）所示的功率半导体模块300中，对部分形成突出变形区域5F的情况进行说明。
如图8（b）所示，第一散热部件5A的角部定义为角部9A，盒5的角部定义为角部9B。图8（b）中，突出变形区域5F以与连接角部9A和角部9B的线段重叠的方式形成。亦即，当从与第一散热部件5A的散热面垂直的方向投影时，突出变形区域5F的投影部与连接角部9A和角部9B的线段重叠。另外，第一散热部件5A的形状呈与接合部件6的形状大致相同或相似的形状，因此配置于与第一散热部件5A的角部9A和接合部件6的角部6A重叠或靠近的位置。由此，能够将图9所示的拉伸应力较大的接合部件6的角部6A的区域的中间部件5D的变形抑制到最小限度，并且获得残留应力减少效果。因此，能够抑制盒5的变形或破坏。另外，角部9B也可称为中间部件5D的角部。
另外，如图8（c）所示，突出变形区域5F在第一散热部件5A的角部9A的周边以呈现大致L字形状的方式形成。亦即，当从第一散热部件5A的散热面投影时，突出变形区域5F的投影部呈沿着用于形成第一散热部件5A的角部9A的第一散热部件5A的相邻两边弯曲的形状。另外，与图8（b）一样，第一散热部件5A的形状呈与接合部件6的形状大致相同或相似的形状，因此配置于与第一散热部件5A的角部9A和接合部件6的角部6A重叠或靠近的位置。由此，能够使中间部件5D的变形量和残留应力减少效果平衡得当。
-第二实施方式-
图10是本发明的第二实施方式的功率半导体模块的截面图。在本实施方式中，除中间部件5D之外，还在与中间部件5D相对的中间部件5E，形成与中间部件5D同样地以朝向盒5的收纳空间突出的方式变形的弯曲部分。由此，除中间部件5D所致的将第一散热部件5A推压向电路体100侧的力之外，还产生中间部件5E所致的将第二散热部件5B推压向电路体100侧的力，从而增大了通过第一散热部件5A和第二散热部件5B夹入电路体100和接合部件6的力。这种情况下，在中间部件5D和中间部件5E两处形成实施方式1中所述的突出部，因此能够减少接合部件6的残留应力。另外，在中间部件5E侧，也通过适当组合图3、图5、图7和图8所示的突出部的形成位置和形成区域，能够获得与实施方式1同样的效果。
-第三实施方式-
图11是本发明的第三实施方式的功率半导体模块的截面图。在本方式中，中间部件5D形成得比第一散热部件5A薄。由此既能够减少第二组装工序（图2（b））中的中间部件5D的反作用力，又能够提高第三组装工序（图2（d））中的加工性。另外，在第三组装工序中，第一散热部件5A与电路体100经由接合部件6紧贴，如果在该状态下施加使中间部件5D发生变形的载荷，该载荷的约一半就会传递到接合部件6和电路体100，另一半则传递到侧壁5C。此时，如果使中间部件5D发生变形的载荷过大，就有可能对电路体100或接合部件6带来损伤。因此，中间部件5D的厚度相比于第一散热部件5A形成得薄，由此能够减少使中间部件5D发生变形的载荷，也能够防止电路体100或接合部件6的损伤。
另外，图10所示的中间部件5E侧的厚度小于第一散热部件5A，由此能够获得与上述同样的效果。
-第四实施方式-
图12是表示本发明的第四实施方式的功率半导体模块300的组装工序的图。本实施方式的功率半导体模块300中不同之处在于，与图2（d）所示的第三组装工序同时或之后，实施图12（d）所示的高温热处理。通过该高温热处理工序，接合部件6能够表现出连接保持力，同时能够减少金属制的盒5的中间部件5D的反作用力，减少连接后接合部件6中产生的残留应力。
利用图13和图14，对高温处理条件和其效果进行说明。
图13是表示普通焊料的熔点的图。例如接合部件6使用焊料的情况下，普通焊料的熔点在135℃以上，因此，若要将它们一次熔化而连接并由此显现出连接保持力，就需要实施135℃以上的热处理。另外，其他的粘合性薄片和含有微小金属粒子的导电性粘合剂等含有树脂成分的连接部件在高温下发生材料内的交联反应，因此一般而言，在制造阶段，进行作为一般的功率半导体模块的使用温度范围的120℃以上的热处理，从而使其在使用环境下难以发生材料变化。因此，在第三工序中，当对接合部件6进行高温热处理时，需要在120℃以上。
图14是表示将模拟电路体100的部件插入到盒5并施加推压变形后，解除推压时的收纳部件5的复原量（回弹量）与此时的温度的关系的图。可以知道，通过提升温度，盒5的复原量减少。从该结果可知，减少对于金属制盒5的变形的反作用力时，优选高温处理的温度较高。
因此，可以知道，为了通过对变形状态的金属制的盒5和电路体100同时实施高温处理，使接合部件6显现出连接保持力并且减少对于金属制的盒5的中间部件5D的推压变形的反作用力，需要将高温处理温度设为120℃以上。
-第五实施方式-
在本实施方式中，对使用实施方式1至4中的任意的功率半导体模块的电力转换装置进行说明。
本发明的实施方式的电力转换装置能够适用于混合动力用的汽车或纯电动汽车，但作为代表例，利用图15和图16说明将本发明的实施方式的电力转换装置应用于混合动力汽车的情况下的控制结构和电力转换装置的电路结构。
图15是表示混合动力汽车（以下记为“HEV”）的控制块的图。发动机EGN和电动发电机MG1产生车辆的行驶用扭矩。另外，电动发电机MG1不只产生旋转扭矩，还具有将从外部施加于电动发电机MG1的机械能转换为电力的功能。
电动发电机MG1例如为同步机或感应机，如上所述，根据运转方法，既作为电动机工作，也作为发电机工作。在将电动发电机MG1搭载于汽车的情况下，优选采用小型且能获得高输出的电动发电机，适合采用使用钕等的磁铁的永磁铁型的同步电动机。另外，永磁铁型的同步电动机与感应电动机相比，转子的发热少，出于这种观点，也优选用于汽车。
发动机EGN的输出侧的输出扭矩经由动力分配机构TSM传递到电动发电机MG1，来自动力分配机构TSM的旋转扭矩或电动发电机MG1产生的旋转扭矩经由变速器TM和差动齿轮DEF传递到车轮。另一方面，当使再生扭矩运转时，旋转扭矩从车轮传递到电动发电机MG1，基于供给而来的旋转扭矩产生交流电力。产生的交流电力如下所述，由电力转换装置200转换为直流电力，从而对高电压用的电池136进行充电，所充的电力再次作为行驶能使用。
接着，对电力转换装置200进行说明。逆变电路140经由电池136和直流连接器138电连接，在电池136与逆变电路140相互间进行电力的授受。当使电动发电机MG1作为电动机工作时，逆变电路140基于经由直流连接器138从电池136供给而来的直流电力产生交流电力，并且经由交流端子188，供给到电动发电机MG1。包括电动发电机MG1和逆变电路140的结构作为第一电动发电单元工作。
另外，在本实施方式中，利用电池136的电力使第一电动发电单元作为电动单元工作，由此能够仅利用电动发电机MG1的动力进行车辆的驱动。另外，在本实施方式中，利用发动机120的动力或来自车轮的动力使第一电动发电单元作为发电单元工作而发电，由此能够进行电池136的充电。
另外，虽在图15中略去，但电池136还作为用于驱动辅助机用的电动机的电源使用。作为辅助机用的电动机例如有驱动空调的压缩机的电动机或驱动控制用的油压泵的电动机。直流电力从电池136供给至辅助机用功率半导体模块，辅助机用功率半导体模块产生交流电力并将其供给至辅助机用的电动机。辅助机用功率半导体模块具有与逆变电路140基本相同的电路结构和功能，其控制供给至辅助机用的电动机的交流的相位、频率、电力。另外，电力转换装置200具有用于使供给至逆变电路140的直流电力平滑的电容器模块500。
电力转换装置200具有通信用的连接器21，该连接器21用于从上级的控制装置接受指令或向上级的控制装置发送表示状态的数据。电力转换装置200基于从连接器21输入的指令在控制电路172中对电动发电机MG1的控制量进行运算，而且运算（判断）是作为电动机运转还是作为发电机运转，基于运算结果产生控制脉冲，并将该控制脉冲供给至驱动器电路174。驱动器电路174基于所供给的控制脉冲，产生用于控制逆变电路140的驱动脉冲。
接着，利用图16，说明逆变电路140的电路的结构。另外，以下作为半导体元件使用绝缘栅型双极晶体管，以下简记为IGBT。由作为上臂工作的IGBT328及二极管156和作为下臂工作的IGBT330及二极管166构成上下臂的串联电路150。逆变电路140与想要输出的交流电力的U相、V相、W相三相对应地具有该串联电路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。三相各自的上下臂的串联电路150从作为串联电路的中心部分的中间电极169输出交流电流。该中间电极169通过交流端子159和交流端子188与作为连往电动发电机MG1的交流电力线的以下说明的交流母线（busbar，汇流排）802或804连接。
上臂的IGBT328的集电极153经由正极端子157与电容器模块500的正极侧的电容器端子506电连接。另外，下臂的IGBT330的发射极经由负极端子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从上级的控制装置经由连接器21接受控制指令，并且基于此，产生作为用于控制构成逆变电路140的各相的串联电路150的构成上臂或下臂的IGBT328或IGBT330的控制信号的控制脉冲，将其供给至驱动器电路174。
驱动器电路174基于上述控制脉冲，将用于各相的串联电路150的构成上臂或下臂的IGBT328或IGBT330的驱动脉冲供给至各相的IGBT328或IGBT330。IGBT328或IGBT330基于来自驱动器电路174的驱动脉冲，进行导通或切断动作，将从电池136供给的直流电力转换为三相交流电力，该转换而得的电力供给至电动发电机MG1。
IGBT328具备集电极153、信号用发射极155和栅极154。另外，IGBT330具备集电极163、信号用的发射极165和栅极164。二极管156电连接在集电极153与发射极155之间。另外，二极管166电连接在集电极163与发射极165之间。
作为开关用功率半导体元件，也可以使用金属氧化物半导体型场效应晶体管（以下简记为“MOSFET”），这种情况下，不需要二极管156和二极管166。作为开关用功率半导体元件，IGBT适于直流电压较高的情况，而MOSFET适于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、正极侧的电源端子509和负极侧的电源端子508。来自电池136的高电压的直流电力经由直流连接器138供给至正极侧的电源端子509或负极侧的电源端子508，并且从电容器模块500的正极侧的电容器端子506和负极侧的电容器端子504供给至逆变电路140。
另一方面，通过逆变电路140从交流电力转换而得的直流电力从正极侧的电容器端子506或负极侧的电容器端子504供给至电容器模块500，并且从正极侧的电源端子509或负极侧的电源端子508经由直流连接器138供给至电池136，从而储存到电池136中。
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微型计算机（以下记为“微机”）。作为输入到微机的输入信息，有电动发电机MG1所要求的目标扭矩值、从串联电路150供给至电动发电机MG1的电流值和电动发电机MG1的转子的磁极位置。
目标扭矩值是基于从未图示的上级的控制装置输出的指令信号的值。电流值是基于电流传感器180的检测信号而检测的值。磁极位置是基于从设置于电动发电机MG1的解算器等旋转磁极传感器（未图示）输出的检测信号而检测的值。在本实施方式中，举出的例子是电流传感器180检测三相的电流值的情况，但是也可以是检测两相的电流值后通过运算求出三相的电流。
控制电路172内的微机基于目标扭矩值对电动发电机MG1的d轴、q轴的电流指令值进行运算，基于该运算而得的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，对d轴、q轴的电压指令值进行运算，并且基于检测到的磁极位置将运算而得的d轴、q轴的电压指令值转换为U相、V相、W相的电压指令值。而且，微机基于对基于U相、V相、W相的电压指令值的基波（正弦波）和载波（三角波）进行比较，生成脉冲状的调制波，并且将该生成的调制波作为PWM（脉宽调制）信号输出到驱动器电路174。
驱动器电路174在驱动下臂的情况下，将对PWM信号进行放大的驱动信号输出到对应的下臂的IGBT330的栅极。另外，驱动器电路174在驱动上臂的情况下，将PWM信号的基准电位的级别转换到上臂的基准电位的级别之后，对PWM信号进行放大，并且将其作为驱动信号，分别输出到对应的上臂的IGBT328的栅极。
另外，控制电路172内的微机进行异常检测（过电流、过电压、过温度等），从而保护串联电路150。因此，传感信息输入到控制电路172中，例如，流过各IGBT328和IGBT330的发射极的电流的信息从各臂的信号用的发射极155和信号用的发射极165输入到对应的驱动部（IC）。由此，各驱动部（IC）进行过电流检测，当检测到过电流时，使对应的IGBT328、IGBT330的开关动作停止，从而保护对应的IGBT328、IGBT330免受过电流的影响。
串联电路150的温度的信息从设置于串联电路150的温度传感器（未图示）输入到微机中。另外，串联电路150的直流正极侧的电压的信息输入到微机中。微机基于这些信息，进行过温度检测和过电压检测，在检测到过温度或过电压的情况下，使全部的IGBT328、IGBT330的开关动作停止。
图17、图18是本发明的实施方式的电力转换装置200的外观立体图，图18表示将交流连接器187和直流连接器138拆卸后的状态。本实施方式的电力转换装置200通过采用平面形状大致为正方形的长方体形状，实现小型化，另外，具有容易安装到车辆上的效果。8是盖，10是壳体，12是流路形成体，13是冷却介质的入口配管，14是出口配管，420是下盖。连接器21是为了与外部连接而设置的信号用的连接器。
盖8固定于收纳构成电力转换装置200的电路部件的壳体10的上部开口部。固定于壳体10的下部的流路形成体12保持后述的功率半导体模块300和电容器模块500，并且利用冷却介质对它们进行冷却。作为冷却介质，多数情况下例如使用水，以下作为冷媒进行说明。入口配管13和出口配管14设置于流路形成体12的一侧面，从入口配管13供给的冷媒流入流路形成体12内的后述的流路19，并且从出口配管14排出。另外，即使改变冷媒流入和流出的方向，也不会对冷却效率和压力损失带来大的影响。亦即，即使冷媒从出口配管14侧流入并且从入口配管13流出，冷却效率和压力损失也大致不变。总之，本实施方式的电力转换装置200中，入口配管13和出口配管14的配置相对于该电力转换装置200的中央部具有对称性，因此具有能够根据车辆的冷媒配管的配线的状况而改变的优点。
安装交流连接器187的交流接口185和安装直流连接器138的直流接口137设置于壳体10的侧面。交流接口185设置于设置有配管13、14的侧面。安装于交流接口185的交流连接器187的交流配线187a经过配管13、14之间延伸到下方。直流接口137设置于与设置有交流接口185的侧面相邻的侧面，安装于直流接口137的直流连接器138的直流配线135J也延伸至电力转换装置200的下方。
这样，交流接口185和配管13、14配置于同一侧面12d的一侧，交流配线187a以经过配管13、14之间的方式向下方引出，因此能够减小配管13、14、交流连接器187和交流配线187a所占的空间，能够减少装置整体的大型化的量。另外，相对于配管13、14将交流配线187a向下方引出，因此交流配线187a的卷绕变容易，提高了生产率。图19是表示从图18所示的电力转换装置200将盖8、直流接口137和交流接口185拆卸后的状态的图。在壳体10的一侧面，形成有固定交流接口185的开口10a，在相邻的另一侧面，形成有固定直流接口137的开口10b。三条交流母线802，即U相交流母线802U、V相交流母线802V和W相交流母线802W从开口10a突出，直流侧的电源端子508、509从开口10b突出。图20是表示从图19中流路形成体12将壳体10拆卸后的状态的图。壳体10具有两个收纳空间，通过分隔壁10c划分为上部收纳空间和下部收纳空间。在上部收纳空间收纳固定有连接器21的控制电路基板20，在下部收纳空间收纳驱动器电路基板22和后述的母线安装体（busbarassembly，总线总成）800。在控制电路基板20安装有图16所示的控制电路172，在驱动器电路基板22安装有驱动器电路基板174。控制电路基板20与驱动器电路基板22通过未图示的扁平电缆（参照后述的图21）连接，但是该扁平电缆经过形成于分隔壁10c的狭缝状的开口10d，从下部收纳空间引出到上部收纳空间。图21是电力转换装置200的分解立体图。在盖8的内侧的、即壳体10的上部收纳空间，配置有如上所述安装有控制电路172的控制电路基板20。在盖8，形成有连接器21用的开口5J。从连接器21供给使电力转换装置200内的控制电路工作的低电压的直流电力。
虽在后面详细描述，但是在流路形成体12，形成有从入口配管13流入的冷媒流过的流路。流路形成沿着流路形成体12的三个侧面流过的“コ”字形状的流路。从入口配管13流入的冷媒从“コ”字形状流路的一端流入流路内，并且在流路内流过后，从与流路的另一端连接的出口配管14流出。
在流路的上表面形成有三个开口部402a～402c，内置有串联电路150（参照图15）的功率半导体模块300U、300V、300W从这些开口部402a～402c插入到流路内。在功率半导体模块300U中内置有U相的串联电路150，在功率半导体模块300V中内置有V相的串联电路150，在功率半导体模块300W中内置有W相的串联电路150。这些功率半导体模块300U～300W是相同结构，外观形状也是相同形状。开口部402a～402c被所插入的功率半导体模块300U～300W的凸缘部堵塞。
在流路形成体12，以由“コ”字形状的流路包围的方式，形成有用于收纳电气部件的收纳空间405。在本实施方式中，在该收纳空间405，收纳有电容器模块500。收纳于收纳空间405的电容器模块500被流经流路内的冷媒冷却。在电容器模块500的上方，配置安装有交流母线802U～802W的母线安装体800。母线安装体800固定于流路形成体12的上表面。在母线安装体800固定有电流传感器180。
驱动器电路基板22通过固定于设置于母线安装体800的支承部件807a，配置于母线安装体800的上方。如上所述，控制电路基板20与驱动器电路基板22通过扁平电缆23连接。扁平电缆23经过形成于分隔壁10c的狭缝状的开口10d从下部收纳空间引出到上部收纳空间。
这样，功率半导体模块300U～300W、驱动器电路基板22和控制电路基板20在高度方向分层配置，控制电路基板20配置于最远离强电类的功率半导体模块300U～300W的位置，因此能够减少开关噪声等混入控制电路基板20侧。另外，驱动器电路基板22和控制电路基板20配置于被分隔壁10c分隔的不同的收纳空间，因此分隔壁10c作为电磁屏蔽体发挥功能，能够减少从驱动器电路基板22混入控制电路基板20的噪声。另外，壳体10由铝等金属材料形成。
另外，控制电路基板20固定于一体形成于壳体10的分隔壁10c，因此对于来自外部的振动，控制电路基板20的机械共振频率升高。因此难以受到来自车辆侧的振动的影响，从而提高了可靠性。
以下，对流路形成以12、固定于流路形成体12的功率半导体模块300U～300W、电容器模块500和母线安装体800进行详细说明。图22是在流路形成体12安装有功率半导体模块300U～300W、电容器模块500、母线安装体800的外观立体图。另外，图23表示从流路形成体12将母线安装体800拆卸后的状态。母线安装体800螺栓固定于流路形成体12。
首先，参照图24、图25，对流路形成体12进行说明。图24是流路形成体12的立体图，图25是从背面侧观察流路形成体12的分解立体图。如图24所示，流路形成体12呈平面形状为大致正方形的长方体，在其侧面12d设置有入口配管13和出口配管14。另外，侧面12d的设置有配管13、14的部分形成为台阶状（具有高度差）。如图25所示，流路19以沿着剩余的三个侧面12a～12c的方式形成为“コ”字形状。而且，在流路形成体12的背面侧，形成有具有与流路19的横截面形状大致相同形状的、连接成一体的“コ”字形状的开口部404。该开口部404被“コ”字形状的下盖420堵塞。在下盖420与流路形成体12之间设置有密封部件409a，从而保持气密性。
呈“コ”字形状的流路19按冷媒的流动方向划分为三个流路区间19a、19b、19c。虽在后面详细描述，但是第一流路区间19a沿着与设置有配管13、14的侧面12d相对的位置的侧面12a设置，第二流路区间19b沿着与侧面12a的一侧相邻的侧面12b设置，第三流路区间19c沿着与侧面12a的另一侧相邻的侧面12c设置。冷媒从入口配管13流入流路区间19b，并且如虚线箭头所示，依次流过流路区间19b、流路区间19a、流路区间19c，从出口配管14流出。
如图24所示，在流路形成体12的上表面侧，在与流路区间19a相对的位置形成有与侧面12a平行的长方形的开口部402a，在与流路区间19b相对的位置形成有与侧面12b平行的长方形的开口部402b，在与流路区间19c相对的位置形成有与侧面12c平行的长方形的开口部402c。经过这些开口部402a～402c，功率半导体模块300U～300W插入到流路19内。如图25所示，在下盖420中，在与上述开口部402a～402c相对的位置，分别形成有朝向流路19的下侧突出的突出部406。这些突出部406在从流路19侧观察时形成凹陷部分，从开口部402a～402c插入的功率半导体模块300U～300W的下端部分进入这些凹陷部分。流路形成体12以开口部404与开口部402a～402c相对的方式形成，因此形成一种很容易通过铝铸造来制造的结构。
如图24所示，在流路形成体12，设置有以由流路19包围三边的方式形成的矩形状的收纳空间405。在该收纳空间405收纳电容器模块500。由流路19包围的收纳空间405呈长方体形状，因此能够将电容器模块500形成为长方体形状，从而电容器模块500的生产率提高。
利用图26至图30说明用于逆变电路140和逆变电路142的功率半导体模块300U～300W和功率半导体模块301a～301c的详细结构。上述功率半导体模块300U～300W和功率半导体模块301a～301c都具有相同结构，代表性地说明功率半导体模块300U的结构。另外，在图26至图30中，信号端子325U与图2所公开的栅极154和信号用发射极155对应，信号端子325L与图16所公开的栅极164和发射极165对应。另外，直流正极端子315B与图16所公开的正极端子157相同，直流负极端子319B与图16所公开的负极端子158相同。另外，交流端子320B与图16所公开的交流端子159相同。利用图26至图30说明用于逆变电路140和逆变电路142的功率半导体模块300U～300W和功率半导体模块301a～301c的详细结构。图26（a）是本实施方式的功率半导体模块300U的立体图。图26（b）是将本实施方式的功率半导体模块300U在截面D处截断并从方向E观察时的截面图。
图27是表示为了帮助理解而从图26所示的状态拆除螺钉309和第二密封树脂351的功率半导体模块300U的图。图27（a）是立体图；图27（b）是与图26（b）同样在截面D处截断并从方向E观察时的截面图；另外图27（c）表示翅片305被加压而使弯曲部304A发生变形之前的截面图。
图28是表示从图27所示的状态进一步拆除模块盒304的功率半导体模块300U的图。图28（a）是立体图；图28（b）是与图26（b）、图27（b）同样在截面D处截断并从方向E观察时的截面图。
图29是从图28所示的状态进一步拆除第一密封树脂348和配线绝缘部608的功率模块300U的立体图。图30是用于说明模块一次密封体302的组装工序的图。构成上下臂的串联电路150的功率半导体元件（IGBT328、IGBT330、二极管156、二极管166）如图28和图29所示，被导体板315和导体板318或被导体板320和导体板319从两面夹持而固定。导体板315等以其散热面露出的状态被第一密封树脂348密封，并且绝缘片333与该散热面热压接合。第一密封树脂348如图14所示，呈多面体形状（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被插入到模块盒304中，夹持绝缘片333，从而与作为罐（CAN）型的模块盒304的内表面热压接合。此处，罐型冷却器是指一面具有插入口306另一面具有底部的呈筒形状的冷却器。在残存在模块盒304的内部的空隙中，填充第二密封树脂351。
另外，实施方式1至4中所述的盒5在本实施方式中与模块盒304对应。另外，实施方式1至4中所述的电路体100在本实施方式中与模块一次密封体302对应。
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，并且以没有接缝的状态一体成形。模块盒304是除插入口306以外没有设置开口的结构，插入口306的外周被凸缘304B包围。另外，如图26（a）所示，比其他面具有更宽阔的面的第一散热面307A和第二散热面307B以各自相对的状态配置，并且以与这些散热面相对的方式，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窄的宽度构成封闭的面，在剩余的一边的面，形成插入口306。模块盒304的形状无需呈准确的长方体，角部也可以呈如图26（a）所示的曲面。
通过使用这种形状的金属制的盒，即使将模块盒304插入到水、油等冷媒流过的流路19内，也能够利用凸缘304B确保对于冷媒的密封，因此能够以简单的结构防止冷却介质进入模块盒304的内部。另外，在相对的第一散热面307A和第二散热面307B，分别均匀地形成翅片305。另外，在第一散热面307A和第二散热面307B的外周，形成有厚度极其薄的弯曲部304A。弯曲部304A具有极其薄的厚度，以至于通过对翅片305加压而发生简单变形的程度，因此提高了插入模块一次密封体302后的生产率。
另外，在弯曲部304A形成实施方式1至4中所述的突出变形区域，由此能够抑制绝缘片333从模块一次密封体302或模块盒304脱落。特别是如本实施方式，模块盒304的外表面直接被冷媒冷却的情况下，通过减少功率半导体元件到模块盒304的外表面的传热通路的热阻，能够促进从模块盒304的外表面的散热。由此，能够实现流经功率半导体元件的电流的增大和电力转换装置的冷却部的小型化，而且能够大幅增加电力转换装置的每单位体积的输出电流量。
如上所述，使导体板315等经由绝缘片333与模块盒304的内壁热压接合，由此能够减少导体板315等与模块盒304的内壁之间的空隙，而且能够高效地将功率半导体元件的产生热量传递至翅片305。另外，使绝缘片333具有一定程度的厚度和柔软性，由此能够利用绝缘片333吸收热应力的产生，从而适合用于温度变化激烈的车辆用的电力转换装置。
在模块盒304的外部，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，分别形成有直流正极端子315B（157）和直流负极端子319B（158）。另外，设置有用于将交流电力供给至电动发电机MG1的金属制的交流配线320A，在其前端形成有交流端子320B（159）。在本实施方式中，如图29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的外部，还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有信号端子325U（154、155）和信号端子325L（164、165）。在本实施方式中，如图15所示，信号配线324U与IGBT328连接，信号配线324L与IGBT328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以及信号配线324L以利用由树脂材料成形的配线绝缘部608相互绝缘的状态，作为辅助铸模体600一体成型。配线绝缘部608也作为用于支承各配线的支承部件发挥作用，它所使用的树脂材料适合使用具有绝缘性的热固化性树脂或热可塑性树脂。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以及信号配线324L之间的绝缘性，能够实现高密度配线。辅助铸模体600在连接部370与模块一次密封体302金属接合后，通过贯通设置于配线绝缘部608的螺孔的螺钉309固定于模块盒304。连接部370处的模块一次密封体302与辅助铸模体600的金属接合例如能够使用TIG焊接等。
直流正极配线315A和直流负极配线319A在其间夹持着配线绝缘部608相对的状态下彼此叠层，从而形成大致平行地延伸的形状。通过采用这种配置和形状，在功率半导体元件的开关动作时瞬间流过的电流相对且在反方向流过。由此，具有电流所产生的磁场相互抵消的作用，通过这种作用能够实现低阻抗化。另外，交流配线320A、信号端子325U、325L也朝向与直流正极配线315A和直流负极配线319A同样的方向延伸。
通过金属接合将模块一次密封体302与辅助铸模体600连接的连接部370被第二密封树脂351密封在模块盒304内。由此，能够稳定地确保连接部370与模块盒304之间所需的绝缘距离，因此与不密封的情况相比能够实现功率半导体模块300U的小型化。
如图29所示，在连接部370的辅助模块600侧，辅助模块侧直流正极连接端子315C、辅助模块侧直流负极连接端子319C、辅助模块侧交流连接端子320C、辅助模块侧信号连接端子326U和辅助模块侧信号连接端子326L排列成一列而配置。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排列成一列而配置。这样在连接部370，采用各端子排列成一列的结构，由此容易通过传递模（transfermold，转移模具）制造模块一次密封体302。
此处，对于将模块一次密封体302的从第一密封树脂348向外侧伸出的部分按其种类看作一个端子时的各端子的位置关系进行描述。以下的说明中，由直流正极配线315A（包含直流正极端子315B和辅助模块侧直流正极连接端子315C）和元件侧直流正极连接端子315D构成的端子称作正极侧端子。由直流负极配线319A（包含直流负极端子319B和辅助模块侧直流负极连接端子319C）和元件侧直流负极连接端子315D构成的端子称作负极侧端子。由交流配线320A（包含交流端子320B和辅助模块侧交流连接端子320C）和元件侧交流连接端子320D构成的端子称作输出端子。由信号配线324U（包含信号端子325U和辅助模块侧信号连接端子326U）和元件侧信号连接端子327U构成的端子称作上臂用信号端子。由信号配线324L（包含信号端子325L和辅助模块侧信号连接端子326L）和元件侧信号连接端子327L构成的端子称作下臂用信号端子。
上述的各端子都从第一密封树脂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（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的一个面排列成一列。另外，正极侧端子和负极侧端子以叠层状态从第二密封树脂351突出，并且伸出到模块盒304的外部。通过采用这种结构，在利用第一密封树脂348密封功率半导体元件从而制造模块一次密封体302时进行合模时，能够防止对功率半导体元件与该端子的连接部分产生过大的应力，并且防止模具中产生间隙。另外，由流经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，因此能够实现低阻抗化。
在辅助模块600侧，辅助模块侧直流正极连接端子315C、辅助模块侧直流负极连接端子319C分别形成在与直流正极端子315B、直流负极端子319B相反侧的直流正极配线315A、直流负极配线319A的前端部。另外，辅助模块侧交流连接端子320C在交流配线320A中形成在与交流端子320B相反侧的前端部。辅助模块侧信号连接端子326U、326L在信号配线324U、324L中分别形成在与信号端子325U、325L相反侧的前端部。
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分别形成在导体板315、319、320。另外，元件侧信号连接端子327U、327L通过接合线371分别与IGBT328、330连接。图31是电容器模块500的外观立体图。在电容器模块500内设置有多个电容器单元。在电容器模块500的上表面，靠近与电容器模块500的流路19相对的面，以突出的方式设置有电容器端子503a～503c。电容器端子503a～503c与各功率半导体模块300的正极端子157和负极端子158对应地形成。电容器端子503a～503c呈相同形状，在构成电容器端子503a～503c的负极侧电容器端子504和正极侧电容器端子506之间设置有绝缘片，从而确保端子间的绝缘。
在电容器模块500的侧面500d的一侧的上部，形成有突出部500e、500f。在突出部500e内，安装有放电电阻，在突出部500f内安装有共模噪声应对用的Y电容器。另外，在从突出部500f的上表面突出的端子500g、500h，安装图5所示的电源端子508、509。如图24所示，在开口402b、402c与侧面12d之间形成有凹部405a、405b，当将电容器模块500收纳在流路形成体12的收纳空间405时，突出部500e收纳于凹部405a，突出部500f收纳于凹部405b。
安装于突出部500e内的放电电阻是用于在逆变器停止时使电容器模块500内的电容器单元中积存的电荷放电的电阻。收纳突出部500e的凹部405a设置于从入口配管13流入的冷媒的流路的正上方，因此能够抑制放电时的放电电阻的温度上升。
图32是母线安装体800的立体图。母线安装体800具备U、V、W相的交流母线802U、802V、802W、用于保持交流母线802U～802W并使其固定的保持部件803和用于检测流经交流母线802U～802W的交流电流的电流传感器180。交流母线802U～802W分别由幅宽导体形成。在由树脂等绝缘材料形成的保持部件803，以从保持部件803向上方突出的方式形成有用于保持驱动器电路基板22的多个支承部件807a。
电流传感器180在如图22所示将母线安装体800固定于流路形成体12上时，以在靠近流路形成体12的侧面12d的位置与侧面12d平行的方式，配置于母线安装体800。在电流传感器180的侧面，分别形成有用于使交流母线802U～802W贯通的贯通孔181。在电流传感器180的形成有贯通孔181的部分，设置有传感元件，并且各传感元件的信号线182a从电流传感器180的上表面突出。各传感元件在电流传感器180的延伸方向，即流路形成体12的侧面12d的延伸方向上排列配置。交流母线802U～802W贯通各贯通孔181，其前端部分平行地突出。
如图32所示，在保持部件803，以朝向上方突出的方式形成有定位用的突起部806a、806b。电流传感器180通过螺纹固定固定于保持部件803，但是此时通过将突起部806a、806b和形成于电流传感器180的框体的定位孔卡合而进行电流传感器180的定位。另外，在将驱动器电路基板22固定于支承部件807a时，通过将定位用的突起部806a、806b卡合到形成于驱动器电路基板22侧的定位孔，电流传感器180的信号线182a定位到驱动器电路基板22的通孔。信号线182a通过钎焊与驱动器电路基板22的布线图案接合。
在本实施方式中，保持部件803、支撑部件807a和突起部806a、806b由树脂一体地形成。这样，保持部件803具备电流传感器180和驱动器电路基板22的定位功能，因此信号线182a与驱动器电路基板22之间的组装和钎焊作业变容易。另外，通过将保持电流传感器180和驱动器电路基板22的结构设置于保持部件803，能够削减作为电力转换装置整体的部件数量。
交流母线802U～802W以幅宽面呈水平的方式固定于保持部件803，与功率半导体模块300U～300W的交流端子159连接的连接部805垂直地立起。连接部805的前端呈凹凸形状，成为在焊接时热量在该凹凸部分集中的形状。
如上所述，电流传感器180与流路形成体12的侧面12d平行配置，因此从电流传感器180的贯通孔181突出的各交流母线802U～802W配置于流路形成体12的侧面12d。各功率半导体模块300U～300W配置于沿着流路形成体12的侧面12a、12b、12c形成的流路区间19a、19b、19c，因此交流母线802U～802W的连接部805配置于与母线安装体800的侧面12a～12c对应的位置。于是，如图22所示，U相交流母线802U从配置于侧面12b的附近的功率半导体模块300U延伸连接到侧面12d，V相交流母线802V从配置于侧面12a的附近的功率半导体模块300V延伸连接到侧面12d，W相交流母线802W从配置于侧面12c的附近的功率半导体模块300W延伸连接到侧面12d。
图33是表示在开口部402a～402c固定有功率模块300U～300W并且在收纳空间405收纳有电容器模块500的流路形成体12的图。图33所示的例子中，在开口部402b固定U相的功率半导体模块300U，在开口部402a固定V相的功率半导体模块300V，在开口部402c固定W相的功率半导体模块300W。然后，电容器模块500收纳于收纳空间405，通过焊接等将电容器侧的端子与各功率半导体模块的端子连接。各端子从流路形成体12的上端面突出，从上方将焊接机移近而进行焊接作业。
另外，配置为“コ”字形状的各功率半导体模块300U～300W的直流正极端子315B和直流负极端子319B与图31所示的突出设置于电容器模块500的上表面的电容器端子503a～503c连接。三个功率半导体模块300U～300W以包围电容器模块500的方式设置，因此相对于电容器模块500的各功率半导体模块300U～300W的位置关系是同等的。另外，使用相同形状的电容器端子503a～503c能够均匀地与电容器模块500连接。因此，电容器模块500和功率半导体模块300U～300W的电路常数在三相的各相中容易平衡，从而成为电流容易出入的结构。
以上的说明只是一个例子，本发明并不限于任何上述实施方式的结构。在本发明的技术思想的范围内能够想到的其他的方式也包含在本发明的范围内。
下面的优先权基础申请的公开内容作为引用文援引到本文。
日本国专利申请（特愿）2011年第041112号（2011年2月28日申请）。

Claims (12)

1.一种功率半导体模块，其特征在于，包括：
电路体，其具有功率半导体元件和与该功率半导体元件连接的导体部件；
收纳所述电路体的盒；和
连接所述电路体和所述盒的连接部件，其中
所述盒包括：
第一散热部件和第二散热部件，其以夹着所述电路体的方式相对配置；
侧壁，其与该第一散热部件和该第二散热部件连接；和
中间部件，其形成在该第一散热部件的周围，并且与该侧壁连接，
所述中间部件形成有以朝向所述盒的收纳空间突出的方式弯曲的部分。
2.如权利要求1所述的功率半导体模块，其特征在于：
在将所述侧壁与所述中间部件的连接部定义为第一连接部，并且将所述第一散热部件与所述中间部件的连接部定义为第二连接部时，形成于所述中间部件的突出部，为与连接所述第一连接部和所述第二连接部的线段的位置相比更向配置有所述电路体的一侧突出的形状。
3.如权利要求2所述的功率半导体模块，其特征在于：
所述突出部的顶点形成在连接所述第一连接部和所述第二连接部的线段的中间部。
4.如权利要求2所述的功率半导体模块，其特征在于：
所述突出部的顶点形成在与连接所述第一连接部和所述第二连接部的线段的中间部相比更靠近所述第一连接部的一侧。
5.如权利要求2所述的功率半导体模块，其特征在于：
所述突出部的顶点形成在与连接所述第一连接部和所述第二连接部的线段的中间部相比更靠近所述第二连接部的一侧。
6.如权利要求2所述的功率半导体模块，其特征在于：
所述第二连接部为所述第一散热部件的角部，
所述第一连接部为所述中间部件的角部。
7.如权利要求6所述的功率半导体模块，其特征在于：
当从所述第一散热部件的散热面投影时，形成于所述中间部件的突出部的投影部，为沿着用于形成所述第二连接部的角部的所述第一散热部件的相邻的两个边弯曲的形状。
8.如权利要求1所述的功率半导体模块，其特征在于：
所述中间部件的弯曲的部分被塑性变形。
9.如权利要求1所述的功率半导体模块，其特征在于：
所述第一散热部件和所述中间部件，通过所述盒的一个平坦的平面部件的与所述第一散热部件对应的部位被向所述盒的收纳空间推压而形成。
10.一种功率半导体模块的制造方法，其特征在于：
所述功率半导体模块包括：
电路体，其具有半导体元件、通过焊锡与所述半导体元件的电极面连接的导体板；和
金属制的盒，所述盒包括：第一散热板，其与所述电路体的一个面相对；第二散热板，其与所述电路体的一个面的相反侧的另一个面相对；和中间部件，其连接所述第一散热板和所述第二散热板并且形成有用于将所述电路体插入的开口，其中
所述功率半导体模块的制造方法包括：
第一工序，其从所述盒的开口插入所述电路体；
第二工序，其以由所述第一散热板和所述第二散热板夹着所述电路体的方式使所述盒的所述中间部件的一部分变形；
第三工序，其使所述盒的所述中间部件的一部分进一步变形；和
第四工序，其对所述盒和所述电路体实施高温处理。
11.如权利要求10所述的功率半导体模块的制造方法，其特征在于：
所述功率半导体模块具有将所述第一散热板和所述第二散热板中的至少一个与所述电路体接合的绝缘性的片，
所述片通过所述第四工序的所述高温处理增加粘接力。
12.一种电力转换装置，其特征在于，包括：
功率半导体模块，其具有将直流电流转换为交流电流的功率半导体元件；和
流路形成体，其形成流过用于对所述功率半导体元件进行冷却的冷媒的流路，
所述功率半导体模块包括：
电路体，其具有与所述功率半导体元件连接的导体部件；
收纳所述电路体的盒；和
连接所述电路体和所述盒的连接部件，其中
所述盒包括：
第一散热部件和第二散热部件，其以夹着所述电路体的方式相对配置；
侧壁，其与该第一散热部件和该第二散热部件连接；和
中间部件，其形成在该第一散热部件的周围，并且与该侧壁连接，
所述中间部件形成有以朝向所述盒的收纳空间突出的方式弯曲的部分，
而且所述盒以所述第一散热部件和上述第二散热部件与所述冷媒直接接触的方式固定于所述流路形成体。
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