JP2006121861A - Power converter - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power converter capable of eliminating accommodation into a case, and improving heat dissipation properties and productivity by using a control circuit module which can provide easy manufacture, and has excellent durability against environmental elements, such as dusts, corrosive gas and a power circuit module which can reduce damage as much as possible even when a short circuit is caused in a circuit. <P>SOLUTION: This power converter 1 includes the power circuit module 20 formed by sealing a power circuit substrate 25 having a power semiconductor 26 with an insulation resin 23 in such a state that a lead terminal 22 is pulled to the outside, and the control circuit module 10 which is made by sealing a control circuit substrate 10' for drivingly controlling the power semiconductor 26 with an insulation resin 13 in such a state that a connection portion 14 like a through hole is exposed to the outside. With this constitution, the lead terminal 22 of the power circuit module 20 is formed, mechanically being integrated and electrically being connected in such a state as to be connected with the connection portion 14 of the control circuit module 10. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、パワー回路モジュールおよびこのパワー回路モジュールを駆動・制御する制御回路モジュールを備える電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion module including a power circuit module and a control circuit module that drives and controls the power circuit module.

電力変換装置は、家庭用エアコン、冷蔵庫などの民生機器から、インバータ、サーボコントローラなどの産業機器や電気自動車などまで、広範囲にわたって適用されている。電力変換装置は、パワー回路モジュールおよび制御回路モジュールをセットで備えて構成される。   Power conversion devices are applied in a wide range from consumer equipment such as home air conditioners and refrigerators to industrial equipment such as inverters and servo controllers and electric vehicles. The power conversion apparatus includes a power circuit module and a control circuit module as a set.

このような電力変換装置は、その構造から二種類に大別できる。このような各構造の詳細について図を参照しつつ説明する。図３，図４は、従来技術の電力変換装置の構造図である。
図３に示す電力変換装置は、様々な産業分野で用いられるようになっている代表的なインバータの構成であり、パワー回路モジュールと制御回路モジュールとをケース内に収容するケース方式を採用する。
図４に示す電力変換装置は、パワー回路モジュールと制御回路モジュールとを固着して一つのモジュールとしたＩＰＭ（IPM : Intelligent Power Module，インテリジェントパワーモジュール）方式を採用する。 Such power conversion devices can be roughly classified into two types according to their structures. Details of each structure will be described with reference to the drawings. 3 and 4 are structural diagrams of a conventional power converter.
The power conversion device shown in FIG. 3 has a typical inverter configuration used in various industrial fields, and employs a case system in which a power circuit module and a control circuit module are accommodated in a case.
The power conversion apparatus shown in FIG. 4 employs an IPM (IPM: Intelligent Power Module) system in which a power circuit module and a control circuit module are fixed to form a single module.

まず、ケース方式について説明する。図３（ｄ）で示す電力変換装置１０００は、制御回路モジュール１００、パワー回路モジュール２００、放熱フィン３００、回路用基板４００、ケース５００を備えている。
制御回路モジュール１００は、図３（ａ），（ｂ）で示すように、プリント配線盤１０１、電子部品１０２、絶縁樹脂１０３、接続部１０４を備える。このプリント配線盤１０１、電子部品１０２により図３（ａ）に示すような制御回路基板１００’を形成する。この制御回路基板１００’に絶縁樹脂１０３をコーティングして図３（ｂ）に示すような制御回路モジュール１００を形成する。この制御回路モジュール１００は、パワー回路モジュール２００に搭載されたパワー半導体２０６を駆動・制御する機能を有する。 First, the case method will be described. A power conversion apparatus 1000 shown in FIG. 3D includes a control circuit module 100, a power circuit module 200, a heat radiation fin 300, a circuit board 400, and a case 500.
As illustrated in FIGS. 3A and 3B, the control circuit module 100 includes a printed wiring board 101, an electronic component 102, an insulating resin 103, and a connection portion 104. The printed circuit board 101 and the electronic component 102 form a control circuit board 100 ′ as shown in FIG. The control circuit board 100 ′ is coated with an insulating resin 103 to form a control circuit module 100 as shown in FIG. The control circuit module 100 has a function of driving and controlling the power semiconductor 206 mounted on the power circuit module 200.

制御回路モジュール１００の製造方法であるが、プリント配線盤１０１に電子部品１０２を実装した後にコンフォーマルコーティングを行う。コンフォーマルとは形状適応性という意味であり、図３（ｂ）で示すように、プリント配線盤１０１や電子部品１０２に隙間なくコーティングすることを指しており、乾燥硬化後に絶縁樹脂１０３が形成される。コンフォーマルコーティング方法は、ポリウレタン系やシリコーン系の液状樹脂をスプレーや刷毛塗りによって厚さ１０〜１００μｍ程度にコーティングし、乾燥硬化させる。このようにして形成された絶縁樹脂１０３により、塵埃と吸湿による絶縁性低下を防ぎ、また、硫化水素などの腐食性ガスによる電子部品１０２の電極の腐食を防ぐ。   In the manufacturing method of the control circuit module 100, conformal coating is performed after the electronic component 102 is mounted on the printed wiring board 101. Conformal means shape adaptability. As shown in FIG. 3B, it means that the printed wiring board 101 and the electronic component 102 are coated without any gaps, and the insulating resin 103 is formed after drying and curing. The In the conformal coating method, a polyurethane-based or silicone-based liquid resin is coated to a thickness of about 10 to 100 μm by spraying or brushing, and then dried and cured. The insulating resin 103 formed in this way prevents a decrease in insulation due to dust and moisture absorption, and prevents corrosion of the electrodes of the electronic component 102 due to a corrosive gas such as hydrogen sulfide.

パワー回路モジュール２００は、外囲器２０１、リード端子２０２、封止材２０３、ベース基板２０４、パワー回路基板２０５、パワー半導体２０６、アルミワイヤー２０７を備えている。
パワー回路モジュール２００は、電力を供給する機能を有している。パワー半導体２０６は消費電力が大きく高温になることが一般的であり、パワー回路モジュール２００では、冷却性に優れた金属やセラミックスを材料とするベース基板２０４から放熱するようになされている。このベース基板２０４の周縁に、プラスチックケース枠などの外囲器２０１が固着されて収容空間が形成されており、この収容空間内にパワー半導体２０６・抵抗・コンデンサという一または複数の各種の電子部品によるパワー回路基板２０５を載置し、熱伝導性が高いシリコーンゲルやエポキシ樹脂などの封止材２０３でパワー回路基板２０５を封止して構成されており、冷却性能を高めている。 The power circuit module 200 includes an envelope 201, lead terminals 202, a sealing material 203, a base substrate 204, a power circuit substrate 205, a power semiconductor 206, and aluminum wires 207.
The power circuit module 200 has a function of supplying power. The power semiconductor 206 generally consumes a large amount of power and becomes high temperature. In the power circuit module 200, heat is radiated from the base substrate 204 made of metal or ceramics having excellent cooling performance. An enclosure 201 such as a plastic case frame is fixed to the periphery of the base substrate 204 to form an accommodation space, and one or a plurality of various electronic components such as a power semiconductor 206, a resistor, and a capacitor are formed in the accommodation space. The power circuit board 205 is placed, and the power circuit board 205 is sealed with a sealing material 203 such as silicone gel or epoxy resin having high thermal conductivity, thereby improving the cooling performance.

パワー回路モジュール２００の製造方法は、ベース基板２０４にパワー回路基板２０５を貼り合わせ、さらにパワー半導体２０６を実装する。続いて、ベース基板２０４に外囲器２０１をシリコーン接着材などで接合する。この外囲器２０１にはリード端子２０２がインサートされて一体に形成されており、外囲器２０１の接合時にパワー回路基板２０５の端子部とリード端子２０２とが電気的に接続される。続いて、アルミワイヤー２０７でパワー回路基板２０５とパワー半導体２０６とを電気的に接続する。最後にシリコーンゲルやエポキシ樹脂などの封止材２０３を注型しパワー半導体２０６などの周辺を絶縁・保護する。   In the manufacturing method of the power circuit module 200, the power circuit board 205 is bonded to the base substrate 204, and the power semiconductor 206 is further mounted. Subsequently, the envelope 201 is bonded to the base substrate 204 with a silicone adhesive or the like. A lead terminal 202 is inserted into the envelope 201 and formed integrally. When the envelope 201 is joined, the terminal portion of the power circuit board 205 and the lead terminal 202 are electrically connected. Subsequently, the power circuit board 205 and the power semiconductor 206 are electrically connected by the aluminum wire 207. Finally, a sealing material 203 such as silicone gel or epoxy resin is cast to insulate and protect the periphery of the power semiconductor 206 and the like.

これら制御回路モジュール１００、パワー回路モジュール２００、放熱フィン３００、回路用基板４００、ケース５００を組み合わせて電力変換装置１０００を組み立てる。
図３（ｂ）で示すように、パワー回路モジュール２００のリード端子２０２を、制御回路モジュール１００のスルーホールなどの接続部１０４に挿通させ、電気的に接続して図３（ｃ）で示すようなユニット６００を構成する。続いて、放熱フィン３００の上にユニット６００を搭載する。さらに、制御回路モジュール１００には制御以外の機能を担う他の回路用基板４００が数枚必要であり、例えばコンデンサ専用の回路用基板４００などが、このユニット６００の上側に多段に載置され、電気的に接続される。そして、プラスチックなどからなるケース５００で周囲を覆って外界から隔離する。
ケース方式の電力変換装置１０００はこのようなものである。 The power converter 1000 is assembled by combining the control circuit module 100, the power circuit module 200, the heat radiation fin 300, the circuit board 400, and the case 500.
As shown in FIG. 3B, the lead terminal 202 of the power circuit module 200 is inserted through the connection portion 104 such as a through hole of the control circuit module 100 and electrically connected, as shown in FIG. The unit 600 is configured. Subsequently, the unit 600 is mounted on the heat radiation fin 300. Further, the control circuit module 100 requires several other circuit boards 400 that perform functions other than the control. For example, circuit boards 400 dedicated for capacitors are placed on the upper side of the unit 600 in multiple stages, Electrically connected. Then, the surroundings are covered with a case 500 made of plastic or the like and isolated from the outside world.
The case type power conversion apparatus 1000 is as described above.

また、ＩＰＭ方式の電力変換装置１０００’は、図４（ａ）で示すように、制御回路モジュール１００、パワー回路モジュール２００’、蓋６００を備えている。
制御回路モジュール１００、パワー回路モジュール２００’は、先に説明した方式とほぼ同様の構成であるが、相違点として図４（ａ）で示すように高密度実装を採用して回路基板を制御回路モジュール１００の一枚のみとする点と、パワー回路モジュール２００の外囲器２０１’の開口部が段付きで広く形成される点と、が相違している。
電力変換装置１０００’は、パワー回路モジュール２００’の外囲器２０１’内に制御回路モジュール１００が収容されて蓋６００が開口部を塞いで一体化される。
このような電力変換装置１０００’は、制御回路モジュール１００とパワー回路モジュール２００とを一つのモジュールとしてコンパクトな構成としている。
ＩＰＭ方式の電力変換装置１０００’はこのようなものである。 The IPM power converter 1000 ′ includes a control circuit module 100, a power circuit module 200 ′, and a lid 600, as shown in FIG.
The control circuit module 100 and the power circuit module 200 ′ have substantially the same configuration as the method described above, but as a difference, a high-density mounting is adopted as shown in FIG. The difference is that only one module 100 is provided and the opening of the envelope 201 ′ of the power circuit module 200 is wide and stepped.
In the power converter 1000 ′, the control circuit module 100 is accommodated in the envelope 201 ′ of the power circuit module 200 ′, and the lid 600 is integrated by closing the opening.
Such a power converter 1000 ′ has a compact configuration with the control circuit module 100 and the power circuit module 200 as one module.
The IPM power converter 1000 ′ is like this.

また、電力変換装置の他の従来技術が、例えば特許文献１にも開示されている。   Another conventional technology of the power conversion device is also disclosed in Patent Document 1, for example.

特開２０００−９１４９９号公報（段落番号００１３〜００６１、図１、図２、図４〜図１９、図２１〜図２５）JP 2000-91499 A (paragraph numbers 0013 to 0061, FIG. 1, FIG. 2, FIG. 4 to FIG. 19, FIG. 21 to FIG. 25)

図３，図４で示した従来技術による制御回路モジュール１００は、何れもコンフォーマルコーティングが施されて、絶縁樹脂１０３が表面に形成される。
通常、このようなコーティングでは、コーティング材の粘度を低くするためにコーティング材を有機溶剤で希釈した上で使用する。しかしながら、有機溶剤は異臭がし、人手で行う場合には健康上好ましいものではない。そこで、コーティング作業は換気が可能な専用の作業部屋で行われたり、あるいは、人手によらずにロボットによって行われるものであり、防毒対策費・人件費・ロボット導入費等を要し、いずれの場合も製造コストを押し上げる要因となっていた。
また、一定の厚みを得るためには、１回塗りだけでは難しく、２回、３回と塗装作業が繰り返され、製造工数も多くなるため、この点でも製造コストを押し上げる要因となっていた。
これら問題のため、コーティング作業は制御回路モジュール製造時のコスト押し上げ要因となっている。 Each of the control circuit modules 100 according to the prior art shown in FIGS. 3 and 4 is subjected to conformal coating, and an insulating resin 103 is formed on the surface.
In general, such coating is used after the coating material is diluted with an organic solvent in order to reduce the viscosity of the coating material. However, the organic solvent has a bad odor and is not preferable for health when performed manually. Therefore, the coating work is carried out in a dedicated work room that can be ventilated, or it is carried out by a robot without human intervention, and it requires a cost for measures against gas, personnel, robot introduction, etc. In some cases, the manufacturing cost was increased.
In addition, in order to obtain a certain thickness, it is difficult to apply only once, and the coating operation is repeated twice and three times, and the number of manufacturing steps increases, which also increases the manufacturing cost.
Because of these problems, the coating work is a factor in raising the cost when manufacturing the control circuit module.

また、電力変換装置は、通常は図３で示した電力変換装置１０００のように、外囲器２０１・ケース５００で覆われる構造や、また図４で示した電力変換装置１０００’のように、外囲器２０１’・蓋６００で覆われる構造を有している。このような構造では小型化に限界があるという問題もあった。   In addition, the power conversion device is usually covered with an envelope 201 and a case 500 like the power conversion device 1000 shown in FIG. 3, or like the power conversion device 1000 ′ shown in FIG. It has a structure covered with an envelope 201 ′ and a lid 600. In such a structure, there is a problem that there is a limit to downsizing.

また、図示しないが電力変換装置によっては上部を開放して放熱能力を向上させるものもあるが、このような電力変換装置の動作時にパワー半導体の電気的な誤作動によりパワー回路・パワー半導体で短絡に至って大電流が流れた場合、アーク・火花が発生し、そのエネルギーにより電力変換装置自体が破裂・破損したり、さらにはアーク・火花が吹き出て電力変換装置自体が燃焼し、最悪は火災にいたるおそれがある。パワー半導体の電気的な誤作動によりパワー回路で短絡が起こったような場合でもパワー回路モジュールでの破損のみに止め、周囲に影響が及ばないようにしたいという要請があった。   In addition, although not shown, some power converters open the top to improve heat dissipation capability, but when such power converters operate, they are short-circuited in the power circuit / power semiconductor due to an electrical malfunction of the power semiconductor. When a large current flows, an arc or spark is generated, and the power converter itself is ruptured or damaged by the energy, and further, the arc or spark is blown out and the power converter itself burns. There is a risk. Even when a short circuit occurs in the power circuit due to an electrical malfunction of the power semiconductor, there is a demand to stop only the power circuit module from being damaged and not to affect the surroundings.

また、特許文献１に記載のパワー回路モジュールでは、例えば、特許文献１の図１３で示すように、パワー半導体素子１４を第一のトランスファーモールド熱硬化性樹脂３１で覆ってＰＫＧ（パッケージ）４５を構成し、さらにＰＫＧ４５の上にＰＣＢ（プリント回路基板）４３を搭載してトランスファーモールド熱硬化性樹脂３２で一体に覆って形成する。
このように二重にトランスファーモールド熱硬化性樹脂でモールドするため、成形機等を二種に準備するなど、製造コストの低減が難しかった。さらに、ＰＫＧ（パッケージ）４５またはＰＣＢ（プリント回路基板）４３の何れかに不具合があった場合、特許文献１の形態では両者共に廃棄することとなって廃棄損が多く、廃棄損を避けるにはＰＫＧ（パッケージ）４５またはＰＣＢ（プリント回路基板）４３共に不具合にならないように充分な対策を施す必用が生じ、この点でも製造コストを押し上げる要因となっていた。 Further, in the power circuit module described in Patent Document 1, for example, as shown in FIG. 13 of Patent Document 1, the power semiconductor element 14 is covered with a first transfer mold thermosetting resin 31 and a PKG (package) 45 is formed. Further, a PCB (printed circuit board) 43 is mounted on the PKG 45 and is integrally covered with a transfer mold thermosetting resin 32.
Thus, since it molds with a transfer mold thermosetting resin twice, it was difficult to reduce manufacturing cost, such as preparing two kinds of molding machines. Further, when there is a defect in either the PKG (package) 45 or the PCB (printed circuit board) 43, both of them are discarded in the form of Patent Document 1, and there is a lot of disposal loss. Both PKG (package) 45 and PCB (printed circuit board) 43 are required to take sufficient measures so as not to cause problems, and this also increases the manufacturing cost.

本発明は、これらのような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、製造性が良く塵埃や腐食性ガスなどの耐環境性に優れた制御回路モジュールとし、また、回路で短絡が生じても破損をできるだけ低減できるようなパワー回路モジュールとして、ケース・蓋等を無くして部品減を図るとともに放熱特性・製造性も向上させた電力変換装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of these problems, and the object of the present invention is to provide a control circuit module that is highly manufacturable and excellent in environmental resistance such as dust and corrosive gas. As a power circuit module that can reduce damage as much as possible even if a short circuit occurs, it is an object to provide a power converter that eliminates a case, a lid, etc., reduces the number of components, and improves heat dissipation characteristics and manufacturability.

上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る発明の電力変換装置は、
リード端子が外部へ引き出された状態で、パワー半導体が搭載されたパワー回路基板が絶縁樹脂で封止されてなるパワー回路モジュールと、
接続部が外部へ露出された状態で、パワー半導体の駆動・制御用の制御回路基板が絶縁樹脂で封埋されてなる制御回路モジュールと、
を備え、
パワー回路モジュールのリード端子が制御回路モジュールの接続部に取付けられて、電気的に接続され、かつ機械的に一体化されることを特徴とする電力変換装置。
を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a power conversion device according to claim 1 of the present invention provides:
A power circuit module in which a power circuit board on which a power semiconductor is mounted is sealed with an insulating resin in a state where the lead terminal is pulled out to the outside;
A control circuit module in which a control circuit board for driving and controlling a power semiconductor is embedded with an insulating resin in a state where the connection portion is exposed to the outside;
With
A power conversion device, wherein a lead terminal of a power circuit module is attached to a connection portion of a control circuit module, and is electrically connected and mechanically integrated.
It is characterized by providing.

この構造によれば、製造性が良く塵埃や腐食性ガスなどの耐環境性に優れた制御回路モジュールとし、かつ、短絡が生じても電力変換機自体の破損をできるだけ低減できるパワー回路モジュールとして、安全性・製造性を高めた電力変換装置とすることができる。   According to this structure, as a control circuit module with good manufacturability and excellent environmental resistance such as dust and corrosive gas, and as a power circuit module that can reduce damage to the power converter itself as much as possible even if a short circuit occurs, It can be set as the power converter device which raised safety and manufacturability.

また、本発明の請求項２に係る発明の電力変換装置は、
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記パワー回路モジュールは開口部が形成され、かつ、蓋を兼ねる前記制御回路モジュールがこの開口部を塞ぐように配置されて一体化されることを特徴とする。 The power converter of the invention according to claim 2 of the present invention is
The power conversion device according to claim 1,
The power circuit module has an opening, and the control circuit module that also serves as a lid is disposed and integrated so as to close the opening.

また、本発明の請求項３に係る発明の電力変換装置は、
請求項２に記載の電力変換装置において、
前記パワー回路モジュールは、ベース基板と、ベース基板の周縁に設けられる外囲器と、外囲器内であってベース基板上に搭載されたパワー回路基板と、外囲器内に充填されてベース基板の一方の面およびパワー回路基板を外界から封止する絶縁樹脂と、を備え、
前記パワー回路モジュールのベース基板の他方の面が外界へ露出された状態で、前記パワー回路モジュールの外囲器の開口部が前記制御回路モジュールにより塞がれて一体化されることを特徴とする。 The power converter of the invention according to claim 3 of the present invention is
The power conversion device according to claim 2,
The power circuit module includes a base substrate, an envelope provided on a periphery of the base substrate, a power circuit substrate mounted on the base substrate in the envelope, and a base filled in the envelope. An insulating resin that seals one surface of the substrate and the power circuit board from the outside,
An opening of an envelope of the power circuit module is closed and integrated by the control circuit module in a state where the other surface of the base substrate of the power circuit module is exposed to the outside. .

また、本発明の請求項４に係る発明の電力変換装置は、
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記パワー回路モジュールおよび前記制御回路モジュールは、絶縁樹脂により略板状にそれぞれ立体形成され、これら前記パワー回路モジュールおよび前記制御回路モジュールは絶縁樹脂が接するように積層されて一体化されることを特徴とする。 The power converter of the invention according to claim 4 of the present invention is
The power conversion device according to claim 1,
The power circuit module and the control circuit module are three-dimensionally formed in a substantially plate shape with an insulating resin, and the power circuit module and the control circuit module are laminated and integrated so that the insulating resin is in contact therewith. And

また、本発明の請求項５に係る発明の電力変換装置は、
請求項４に記載の電力変換装置において、
前記パワー回路モジュールは、ベース基板と、ベース基板上に搭載されたパワー回路基板と、ベース基板の一方の面が外界へ露出され、かつベース基板の他方の面およびパワー回路基板を外界から封止するように形成される熱硬化性の絶縁樹脂と、を備え、
前記パワー回路モジュールのベース基板が外界へ露出された状態で、前記制御回路モジュールと前記パワー回路モジュールとは、共に絶縁樹脂を接触させて一体化されることを特徴とする。 The power converter of the invention according to claim 5 of the present invention is
The power conversion device according to claim 4,
The power circuit module includes a base substrate, a power circuit substrate mounted on the base substrate, one surface of the base substrate exposed to the outside, and the other surface of the base substrate and the power circuit substrate sealed from the outside. And a thermosetting insulating resin formed so as to
The control circuit module and the power circuit module are integrated together by contacting an insulating resin with the base substrate of the power circuit module exposed to the outside.

このような本発明によれば、製造性が良く塵埃や腐食性ガスなどの耐環境性に優れた制御回路モジュールとし、また、回路で短絡が生じても破損をできるだけ低減できるようなパワー回路モジュールとして、ケース・蓋等を無くして部品減を図るとともに放熱特性・製造性も向上させた電力変換装置を提供することができる。   According to the present invention, a control circuit module having good manufacturability and excellent environmental resistance such as dust and corrosive gas, and a power circuit module capable of reducing damage as much as possible even if a short circuit occurs in the circuit. As described above, it is possible to provide a power conversion device that eliminates parts such as cases and lids, reduces the number of components, and improves heat dissipation characteristics and manufacturability.

続いて、本発明を実施するための最良の形態に係る電力変換装置について、図を参照しつつ以下に説明する。なお、従来技術と重複する説明もあるが、説明上再掲する。図１は本形態の電力変換装置の構成図であり、図１（ａ）は制御回路基板の断面構成図、図１（ｂ）は制御回路モジュールおよびパワー回路モジュールの断面構成図、図１（ｃ）は電力変換装置の断面構成図である。
まず、図１（ｃ）で示す電力変換装置１は、制御回路モジュール１０、パワー回路モジュール２０を備えている。図３，図４の電力変換装置１０００，１０００’よりも構成を少なくしている。 Then, the power converter device which concerns on the best form for implementing this invention is demonstrated below, referring a figure. In addition, although there is an explanation overlapping with the prior art, it will be repeated for explanation. FIG. 1 is a configuration diagram of a power conversion device of the present embodiment, FIG. 1A is a sectional configuration diagram of a control circuit board, FIG. 1B is a sectional configuration diagram of a control circuit module and a power circuit module, FIG. c) is a cross-sectional block diagram of a power converter.
First, the power conversion device 1 illustrated in FIG. 1C includes a control circuit module 10 and a power circuit module 20. The configuration is less than that of the power converters 1000 and 1000 ′ of FIGS.

制御回路モジュール１０は、パワー回路モジュール２０に搭載されたパワー半導体２６を駆動・制御する機能を有するものであり、図１（ａ），（ｂ）で示すように、プリント配線盤１１、電子部品１２、絶縁樹脂１３、接続部１４を備える。このプリント配線盤１１、電子部品１２により図１（ａ）に示すような制御回路基板１０’を形成する。
プリント配線板１１は詳しくは両面プリント配線板であり、両面に電子部品１２が実装される。両面プリント配線板は通常、ＦＲ４と呼ばれるガラスクロス基材にエポキシ樹脂を含浸させた絶縁材と銅箔を張り合わせた銅張り積層板である。ＦＲ４の代わりにＣＥＭ３やＦＲ５などを使用してもよい。
電子部品１２は抵抗、コンデンサ、インダクタなどの機能を有した表面実装用のチップである。なお、樹脂でパッケージングされた半導体なども電子部品１２として搭載できる。両面のプリント配線板１１に所定の回路を形成してこれら電子部品１２をはんだ付けすることで制御回路を完成させ、図１（ａ）で示すような制御回路基板１０’を形成する。 The control circuit module 10 has a function of driving and controlling the power semiconductor 26 mounted on the power circuit module 20, and as shown in FIGS. 1A and 1B, the printed wiring board 11, the electronic component 12, an insulating resin 13, and a connecting portion 14. The printed circuit board 11 and the electronic component 12 form a control circuit board 10 ′ as shown in FIG.
Specifically, the printed wiring board 11 is a double-sided printed wiring board, and electronic components 12 are mounted on both sides. The double-sided printed wiring board is usually a copper-clad laminate in which an insulating material impregnated with an epoxy resin is bonded to a glass cloth substrate called FR4 and a copper foil. CEM3, FR5, etc. may be used instead of FR4.
The electronic component 12 is a surface-mounting chip having functions such as a resistor, a capacitor, and an inductor. A semiconductor packaged with resin can also be mounted as the electronic component 12. A predetermined circuit is formed on the printed wiring board 11 on both sides and these electronic components 12 are soldered to complete the control circuit, thereby forming a control circuit board 10 ′ as shown in FIG.

このような制御回路基板１０’を絶縁樹脂１３内に埋封して図１（ｂ）に示すような制御回路モジュール１０を形成する。
この絶縁樹脂１３には無機フィラーが含有されたプリプレグシートを用いる。プリプレグシートの樹脂にはエポキシ樹脂などの熱硬化型樹脂であり、無機フィラーには酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ホウ素（ＢＮ）からなる１種類以上を用いる。一枚のプリプレグシートは厚み５０〜１００μｍ程度である。
絶縁樹脂１３の形成方法は、プリント配線板１１の両面に、電子部品１２が埋まるだけの厚み枚数のプリプレグシートを積み重ねて部品を埋め込み、さらに、真空加熱硬化プレスで積層して形成する。 Such a control circuit board 10 ′ is embedded in the insulating resin 13 to form a control circuit module 10 as shown in FIG.
A prepreg sheet containing an inorganic filler is used for the insulating resin 13. The resin of the prepreg sheet is a thermosetting resin such as an epoxy resin, and the inorganic filler is silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), aluminum nitride (AlN ), One or more kinds of boron nitride (BN) are used. One prepreg sheet has a thickness of about 50 to 100 μm.
The insulating resin 13 is formed by stacking prepreg sheets with a thickness sufficient to fill the electronic component 12 on both sides of the printed wiring board 11 to embed the component, and further laminating with a vacuum heat curing press.

なお、プリプレグシートにはプリント配線板１１に用いられているようなガラスクロス基材にエポキシ樹脂を含浸させたタイプのプリプレグシートを用いてもかまわない。この場合は、電子部品１２にプリプレグシートが直接的に接すると積層時に圧力がかかり電子部品１２が破損してしまうおそれがあるので、電子部品１２があるエリアは孔を開けておき、電子部品１２よりも穴あきのプリプレグシートが高くなるまで積層してその上側に孔がない通常のプリプレグシートを積層して封止する。   Note that a prepreg sheet of a type in which a glass cloth base material used in the printed wiring board 11 is impregnated with an epoxy resin may be used as the prepreg sheet. In this case, if the prepreg sheet is in direct contact with the electronic component 12, pressure may be applied at the time of stacking and the electronic component 12 may be damaged. A conventional prepreg sheet having no holes on the upper side thereof is laminated and sealed until the prepreg sheet having a hole is higher than that of the prepreg sheet.

プリプレグシートを積層した後、内部との電気的接続を行うために、所定の場所にスルーホールなどの接続部１４を形成する。スルーホールの場合はドリルなどで孔を開けた後にホール内で銅メッキを施し、表面回路パターンとの回路的接続をとる。絶縁樹脂１３の表面回路パターンは外部との接続に必要な最低限のみの回路パターンである。
このようにプリント配線板１１および電子部品１２は絶縁樹脂１３の中に埋設され、接続部１４と表面回路パターンが外界へ露出している。絶縁樹脂１３に用いられるエポキシ樹脂は絶縁性や耐吸湿性、さらに腐食性ガスをブロックするのに優れており、塵埃と吸湿による絶縁性低下を防ぐためや、硫化水素などの腐食性ガスにより電子部品１２の電極の腐食を防ぐために、コンフォーマルコーティングを行う必要はなくなり、制御回路モジュール１０の製造性を高めている。 After the prepreg sheets are stacked, a connection portion 14 such as a through hole is formed at a predetermined location in order to make an electrical connection with the inside. In the case of a through hole, after making a hole with a drill or the like, copper plating is performed in the hole to establish a circuit connection with the surface circuit pattern. The surface circuit pattern of the insulating resin 13 is the minimum circuit pattern necessary for connection to the outside.
Thus, the printed wiring board 11 and the electronic component 12 are embedded in the insulating resin 13, and the connection portion 14 and the surface circuit pattern are exposed to the outside. The epoxy resin used for the insulating resin 13 is excellent in insulating property, moisture absorption resistance, and blocking corrosive gas. In order to prevent the insulation from being deteriorated due to dust and moisture absorption, or by using corrosive gas such as hydrogen sulfide. In order to prevent corrosion of the electrode of the component 12, it is not necessary to perform conformal coating, and the manufacturability of the control circuit module 10 is improved.

このようにして形成された制御回路モジュール１０をパワー回路モジュール２０に接合する。このパワー回路モジュール２０は、外囲器２１、リード端子２２、絶縁樹脂２３、ベース基板２４、パワー回路基板２５、パワー半導体２６、アルミワイヤー２７を備えている。
パワー回路モジュール２０は、電力を供給する機能を有している。パワー半導体２６は消費電力が大きいため高温になることが一般的であり、パワー回路モジュール２０では、冷却性に優れた金属（銅など）やセラミックスを材料とするベース基板２４から放熱するようになされている。例えば、このベース基板２４は、銅回路層−セラミクス絶縁層−銅回路層のような基板を採用することができる。このベース基板２４上に、プラスチックケース枠などの外囲器２１が固着されて収容空間が形成されており、この収容空間内にパワー半導体２６・抵抗・コンデンサという一または複数の各種の電子部品によるパワー回路が形成されたパワー回路基板２５を搭載し、熱伝導性が高いシリコーンゲルやエポキシ樹脂などの絶縁樹脂２３でパワー回路基板２５を封止して構成されており、冷却性能を高めている。
特に図１（ｂ）で示すように外囲器２１の開口部上側は多段に形成されており、凹部載置面２１ａが形成されている。 The control circuit module 10 thus formed is joined to the power circuit module 20. The power circuit module 20 includes an envelope 21, a lead terminal 22, an insulating resin 23, a base substrate 24, a power circuit substrate 25, a power semiconductor 26, and an aluminum wire 27.
The power circuit module 20 has a function of supplying power. Since the power semiconductor 26 consumes a large amount of power, it is generally high in temperature, and the power circuit module 20 radiates heat from a base substrate 24 made of a metal (such as copper) or ceramics having excellent cooling properties. ing. For example, the base substrate 24 may be a substrate such as a copper circuit layer-ceramic insulating layer-copper circuit layer. On the base substrate 24, an envelope 21 such as a plastic case frame is fixed to form an accommodation space. In the accommodation space, one or a plurality of various electronic components such as a power semiconductor 26, a resistor, and a capacitor are used. The power circuit board 25 on which the power circuit is formed is mounted, and the power circuit board 25 is sealed with an insulating resin 23 such as silicone gel or epoxy resin having high thermal conductivity, thereby improving the cooling performance. .
In particular, as shown in FIG. 1B, the upper side of the opening of the envelope 21 is formed in multiple stages, and a recess mounting surface 21a is formed.

パワー回路モジュール２０の製造方法は、従来技術と同様であるが、ベース基板２４にパワー回路基板２５を貼り合わせ、さらにパワー半導体２６を実装する。続いて、ベース基板２４の周縁に外囲器２１をシリコーン接着材などで接合する。この外囲器２１にはリード端子２２がインサートされて一体に形成されており、外囲器２１の接合時にパワー回路基板２５の端子部とリード端子２２とが電気的に接続される。続いて、アルミワイヤー２７でパワー回路基板２５とパワー半導体２６とを電気的に接続してパワー回路を形成する。最後にシリコーンゲルやエポキシ樹脂などの絶縁樹脂２３を注型しパワー半導体２６などの周辺を絶縁、保護する。   The manufacturing method of the power circuit module 20 is the same as that of the prior art, but the power circuit board 25 is bonded to the base substrate 24 and the power semiconductor 26 is further mounted. Subsequently, the envelope 21 is joined to the periphery of the base substrate 24 with a silicone adhesive or the like. The envelope 21 is integrally formed with a lead terminal 22 inserted therein, and the terminal portion of the power circuit board 25 and the lead terminal 22 are electrically connected when the envelope 21 is joined. Subsequently, the power circuit board 25 and the power semiconductor 26 are electrically connected by the aluminum wire 27 to form a power circuit. Finally, an insulating resin 23 such as silicone gel or epoxy resin is cast to insulate and protect the periphery of the power semiconductor 26 and the like.

これら制御回路モジュール１０、パワー回路モジュール２０を組み合わせて電力変換装置１を組立てる。
図１（ｂ）で示すように、パワー回路モジュール２０のリード端子２２を、制御回路モジュール１０のスルーホールである接続部１４に挿通させ、例えばはんだにより電気的に接続して制御回路・パワー回路を接続して全体回路を完成させる。この際制御回路モジュール１０を凹部載置面２１ａに当接するように嵌め込んで図１（ｃ）で示すような電力変換装置１を構成する。制御回路モジュール１０がパワー回路モジュール２０の蓋を兼ねる構造となる。図１（ｃ）で示すように、制御回路モジュール１０は開口部内に嵌め込まれて外囲器２１よりも下側に位置するようにしているが、これに代えて、図示しないものの制御回路モジュール１０と外囲器２１との高さを合わせて同一平面状にしても良い。このような電力変換装置１は、凹部載置面２１ａ内に制御回路モジュール１０が嵌め込まれて略板状に形成され、コンパクトな構造となっている。
また、このような電力変換装置１では、絶縁樹脂１３，２３により外界から覆う構造とすることにより、パワー半導体２６の電気的な誤動作により短絡し、アーク、火花が吹き出ても外部へ出るような事態が発生しないため、装置全体が燃焼、火災にいたることを防ぐことが可能となる。
以上本形態について説明したが、さらに、制御回路モジュール１０とパワー回路モジュール２０の接続強度を高めるために、上記構成にさらにシリコーンゲルやエポキシ樹脂などの接着剤による接着層を、外囲器２１と制御回路モジュール１０との載置面、あるいは全表面に形成して補強するようにしても良い。これら構成は適宜選択される。 The power conversion device 1 is assembled by combining the control circuit module 10 and the power circuit module 20.
As shown in FIG. 1B, the lead terminal 22 of the power circuit module 20 is inserted into the connecting portion 14 which is a through hole of the control circuit module 10, and is electrically connected by, for example, solder, to control circuit / power circuit. To complete the entire circuit. At this time, the control circuit module 10 is fitted so as to come into contact with the recess mounting surface 21a to constitute the power conversion device 1 as shown in FIG. The control circuit module 10 serves as a lid for the power circuit module 20. As shown in FIG. 1 (c), the control circuit module 10 is fitted in the opening so as to be positioned below the envelope 21. Instead, the control circuit module 10 is not shown. And the height of the envelope 21 may be combined to form the same plane. Such a power converter 1 is formed in a substantially plate shape by fitting the control circuit module 10 in the recess mounting surface 21a, and has a compact structure.
Further, in such a power conversion device 1, the structure is covered from the outside by the insulating resins 13 and 23, so that the power semiconductor 26 is short-circuited due to an electrical malfunction of the power semiconductor 26, and even if an arc or a spark blows out, it will go out. Since no situation occurs, it is possible to prevent the entire apparatus from being burned or fired.
Although the present embodiment has been described above, in order to further increase the connection strength between the control circuit module 10 and the power circuit module 20, an adhesive layer made of an adhesive such as silicone gel or epoxy resin is further added to the above-described configuration, You may make it form and reinforce on the mounting surface with the control circuit module 10, or the whole surface. These configurations are appropriately selected.

続いて、他の形態に係る電力変換装置について、図を参照しつつ以下に説明する。図２は本形態の電力変換装置の構成図であり、図２（ａ）は制御回路モジュールおよびパワー回路モジュールの断面構成図、図２（ｂ）は電力変換装置の断面構成図である。この電力変換装置はパワー回路モジュールがケース構造ではなく、絶縁樹脂３２で一体化した板体である点が先に説明した形態と相違する。
まず、図２（ｂ）で示す電力変換装置１’は、制御回路モジュール１０、パワー回路モジュール３０を備えている。本形態も図３，図４の電力変換装置１０００，１０００’よりも構成を少なくしている。 Then, the power converter device which concerns on another form is demonstrated below, referring a figure. FIG. 2 is a configuration diagram of the power conversion device of this embodiment, FIG. 2 (a) is a cross-sectional configuration diagram of the control circuit module and the power circuit module, and FIG. 2 (b) is a cross-sectional configuration diagram of the power conversion device. This power conversion device is different from the embodiment described above in that the power circuit module is not a case structure but a plate body integrated with an insulating resin 32.
First, the power conversion device 1 ′ illustrated in FIG. 2B includes a control circuit module 10 and a power circuit module 30. This embodiment also has a smaller configuration than the power converters 1000 and 1000 ′ of FIGS.

制御回路モジュール１０は、パワー回路モジュール３０に搭載されたパワー半導体３５を駆動・制御する機能を有し、図２（ａ）で示すように、プリント配線盤１１、電子部品１２、絶縁樹脂１３、接続部１４を備える。このプリント配線盤１１、電子部品１２により制御回路基板１０’（図１（ａ）参照）を形成する。制御回路モジュール１０は、先の形態と同様の構成であり、重複する説明を省略する。   The control circuit module 10 has a function of driving and controlling the power semiconductor 35 mounted on the power circuit module 30. As shown in FIG. 2A, the printed circuit board 11, the electronic component 12, the insulating resin 13, A connection unit 14 is provided. A control circuit board 10 ′ (see FIG. 1A) is formed by the printed wiring board 11 and the electronic component 12. The control circuit module 10 has the same configuration as the previous embodiment, and a duplicate description is omitted.

制御回路モジュール１０をパワー回路モジュール３０に接合する。このパワー回路モジュール３０は、リード端子３１、絶縁樹脂３２、ベース基板３３、パワー回路基板３４、パワー半導体３５、アルミワイヤー３６を備えている。
パワー回路モジュール３０は、電力を供給する機能を有している。パワー半導体３５は消費電力が大きいため高温になることが一般的であり、パワー回路モジュール３０では、パワー回路基板３４のベース基板３３が放熱のため外界に露出している。このベース基板３３は冷却性に優れたかつ絶縁性を有する金属・セラミックスなどを材料とし、効率的に放熱するようになされている。例えば、このベース基板３３は、銅回路層−セラミクス絶縁層−銅回路層のような基板を採用することができる。このベース基板３３上に、パワー半導体３５・抵抗・コンデンサという一または複数の各種の電子部品によるパワー回路基板３４を形成し、熱伝導性が高いシリコーンゲルやエポキシ樹脂などの絶縁樹脂３２で、リード端子３１が外界に引き出された状態で、ベース基板３３の一方の面およびパワー回路基板３４を埋封するとともにベース基板３３の他方の面を外界に露出してパワー回路モジュール３０が構成されており、冷却性能を高めている。パワー回路モジュール３０は、図２（ａ）で示すように略板体となっている。 The control circuit module 10 is joined to the power circuit module 30. The power circuit module 30 includes a lead terminal 31, an insulating resin 32, a base substrate 33, a power circuit substrate 34, a power semiconductor 35, and an aluminum wire 36.
The power circuit module 30 has a function of supplying power. Since the power semiconductor 35 consumes a large amount of power, the power semiconductor 35 generally has a high temperature. In the power circuit module 30, the base substrate 33 of the power circuit board 34 is exposed to the outside world for heat dissipation. The base substrate 33 is made of metal / ceramics having excellent cooling properties and insulating properties, and efficiently dissipates heat. For example, the base substrate 33 may be a substrate such as a copper circuit layer-ceramic insulating layer-copper circuit layer. On this base substrate 33, a power circuit board 34 is formed by using one or a plurality of various electronic components such as a power semiconductor 35, a resistor, and a capacitor, and leads with an insulating resin 32 such as silicone gel or epoxy resin having high thermal conductivity. The power circuit module 30 is configured by embedding the one surface of the base substrate 33 and the power circuit substrate 34 in a state where the terminals 31 are pulled out to the outside, and exposing the other surface of the base substrate 33 to the outside. , Improving the cooling performance. The power circuit module 30 is substantially a plate as shown in FIG.

パワー回路モジュール３０の製造方法は、電気絶縁金属ベース基板や電気絶縁セラミック基板であるベース基板３３に所定の回路を形成してなるパワー回路基板３４に対し、パワー半導体３５およびリード端子３１を回路パターンにはんだ付けにより実装する。続いてアルミワイヤー２７でパワー回路基板３４とパワー半導体２６とを超音波接合により電気的に接続してパワー回路を完成させる。
この後、この状態でトランスファー成形機に取り付けられた金型にセットする。金型は１７０〜１８０℃程度に保温されており、予熱後にタブレット状のエポキシ樹脂をプランジャーにて金型内に流し込む。エポキシ樹脂は、酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ホウ素（ＢＮ）からなるフィラー群の１種類以上を含むエポキシ樹脂からなり、熱伝導率は０．５〜５．０Ｗ／ｍ・Ｋの樹脂を用いる。
エポキシ樹脂の注入を行うと数十秒で硬化するので、直ぐに金型から取り出し、恒温槽で後硬化を行って絶縁樹脂３２を形成する。
このようにして完成されたパワー回路モジュール３０は、ベース基板３３の一方の面が外界へ露出され、また、ベース基板３３の他方の面上にパワー回路基板３４が形成されるとともにこのベース基板３３の他方の面およびパワー回路基板３４が絶縁樹脂３２で外界から封止されている。 The method of manufacturing the power circuit module 30 is a circuit pattern in which a power semiconductor 35 and a lead terminal 31 are formed on a power circuit board 34 formed by forming a predetermined circuit on a base board 33 which is an electrically insulating metal base board or an electrically insulating ceramic board. To be mounted by soldering. Subsequently, the power circuit board 34 and the power semiconductor 26 are electrically connected by ultrasonic bonding with the aluminum wire 27 to complete the power circuit.
Thereafter, it is set in a mold attached to the transfer molding machine in this state. The mold is kept at a temperature of about 170 to 180 ° C. After preheating, a tablet-like epoxy resin is poured into the mold with a plunger. The epoxy resin includes at least one filler group consisting of silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), aluminum nitride (AlN), and boron nitride (BN). It is made of an epoxy resin, and a resin having a thermal conductivity of 0.5 to 5.0 W / m · K is used.
When the epoxy resin is injected, it cures in several tens of seconds, so it is immediately removed from the mold and post-cured in a thermostatic bath to form the insulating resin 32.
In the power circuit module 30 thus completed, one surface of the base substrate 33 is exposed to the outside, and a power circuit substrate 34 is formed on the other surface of the base substrate 33 and the base substrate 33 is formed. The other surface and the power circuit board 34 are sealed with an insulating resin 32 from the outside.

そして制御回路モジュール１０、パワー回路モジュール３０を組み合わせて電力変換装置１を組立てる。
図２（ｂ）で示すように、パワー回路モジュール３０のリード端子３１に、制御回路モジュール１０のスルーホールなどの接続部１４を挿通させ、電気的に接続する。スルーホールの場合ならリード端子３１をスルーホールに挿通しつつ、板状の制御回路モジュール１０と板状のパワー回路モジュール３０とを密着させ、スルーホールとリード端子３１とがはんだなどにより固定される。この固定によりパワー回路と制御回路とが電気的に接続されて全体回路が完成され、また機械的に制御回路モジュール１０とパワー回路モジュール３０が絶縁樹脂１３，３２で密着して一体化される。さらに、パワー回路モジュール３０のベース基板３３は外界へ露出されている。これにより放熱特性を高めている。
以上説明した電力変換装置１’は、制御回路モジュール１０とパワー回路モジュール３０とを絶縁樹脂１３，３２で外界から覆うようにしたため、パワー半導体３５の電気的な誤動作による短絡し、アーク、火花が吹き出ることを低減でき、装置全体が燃焼、火災にいたることを防ぐことが可能となる。
なお、制御回路モジュール１０とパワー回路モジュール３０の接続強度を高めるために、この構成にさらにシリコーンゲルやエポキシ樹脂などの接着剤で補強してもかまわない。また、制御回路モジュール１０とパワー回路モジュール３０とを単なる板状でなく、一方に凹部を、また他方に凸部を形成して制御回路モジュール１０とパワー回路モジュール３０とをはめ込み可能に構成しても良い。 Then, the power conversion device 1 is assembled by combining the control circuit module 10 and the power circuit module 30.
As shown in FIG. 2B, the connection portion 14 such as a through hole of the control circuit module 10 is inserted into the lead terminal 31 of the power circuit module 30 to be electrically connected. In the case of a through-hole, the plate-like control circuit module 10 and the plate-like power circuit module 30 are brought into close contact with each other while the lead terminal 31 is inserted into the through-hole, and the through-hole and the lead terminal 31 are fixed with solder or the like. . By this fixing, the power circuit and the control circuit are electrically connected to complete the entire circuit, and the control circuit module 10 and the power circuit module 30 are mechanically closely adhered and integrated with the insulating resins 13 and 32. Furthermore, the base substrate 33 of the power circuit module 30 is exposed to the outside. This enhances the heat dissipation characteristics.
In the power conversion device 1 ′ described above, the control circuit module 10 and the power circuit module 30 are covered from the outside by the insulating resins 13 and 32, so that the power semiconductor 35 is short-circuited due to an electrical malfunction, and an arc or spark is generated. Blowing out can be reduced, and the entire apparatus can be prevented from being burned or fired.
In order to increase the connection strength between the control circuit module 10 and the power circuit module 30, this configuration may be further reinforced with an adhesive such as silicone gel or epoxy resin. Further, the control circuit module 10 and the power circuit module 30 are not simply plate-shaped, but are configured so that the control circuit module 10 and the power circuit module 30 can be fitted by forming a concave portion on one side and a convex portion on the other side. Also good.

本発明の電力変換装置１，１’によれば、絶縁性や耐吸湿性、さらに腐食性ガスをブロックするのに優れたエポキシ樹脂で、制御回路基板１０’が埋設された制御回路モジュール１０としているため、塵埃と吸湿による絶縁性低下防止や、硫化水素などの腐食性ガスによる電子部品の電極の腐食防止のために、コンフォーマルコーティングを行う必要はなくなる。
また、パワー回路モジュール２０，３０では、パワー半導体２６，３５の電気的な誤動作、短絡によるアーク、火花が吹き出る事態が発生するおそれを低減でき、装置全体が燃焼、火災にいたることを防ぐことが可能となる。
さらにまた、上記の電力変換装置１，１’はリード端子２２，３１と接続部１４とのみを接続する構成のため、制御回路モジュール１０またはパワー回路モジュール２０，３０の何れかに不具合があるような場合、リード端子２２，３１と接続部１４とを離脱させて（はんだ接続ならば、はんだを溶かした後に吸引除去して）、不具合があるモジュールのみ廃棄すれば良く、廃棄損を低減させることも可能となる。 According to the power converters 1 and 1 'of the present invention, the control circuit module 10 in which the control circuit board 10' is embedded is made of an epoxy resin that is excellent in insulation, moisture absorption resistance and corrosive gas. Therefore, it is not necessary to perform conformal coating in order to prevent insulation deterioration due to dust and moisture absorption and to prevent corrosion of electrodes of electronic components due to corrosive gas such as hydrogen sulfide.
Further, in the power circuit modules 20 and 30, it is possible to reduce the possibility that an electrical malfunction of the power semiconductors 26 and 35, an arc due to a short circuit, and a spark will occur, and it is possible to prevent the entire apparatus from being burned or fired. It becomes possible.
Furthermore, since the power converters 1 and 1 ′ described above are configured to connect only the lead terminals 22 and 31 and the connection part 14, it seems that either the control circuit module 10 or the power circuit modules 20 and 30 are defective. In such a case, the lead terminals 22 and 31 and the connection portion 14 are separated (if solder connection, the solder is melted and then removed by suction), and only the defective module is discarded, thus reducing the loss of disposal. Is also possible.

本発明を実施するための最良の形態の電力変換装置の構成図であり、図１（ａ）は制御回路基板の断面構成図、図１（ｂ）は制御回路モジュールおよびパワー回路モジュールの断面構成図、図１（ｃ）は電力変換装置の断面構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a block diagram of the power converter device of the best form for implementing this invention, Fig.1 (a) is sectional drawing of a control circuit board, FIG.1 (b) is sectional drawing of a control circuit module and a power circuit module. FIG. 1C is a cross-sectional configuration diagram of the power conversion device. 本発明を実施するための最良の形態の電力変換装置の構成図であり、図２（ａ）は制御回路モジュールおよびパワー回路モジュールの断面構成図、図２（ｂ）は電力変換装置の断面構成図である。It is a block diagram of the power converter device of the best form for implementing this invention, Fig.2 (a) is a cross-sectional block diagram of a control circuit module and a power circuit module, FIG.2 (b) is cross-sectional block diagram of a power converter device. FIG. 従来技術の電力変換装置の構造図である。It is a block diagram of the power converter device of a prior art. 従来技術の電力変換装置の構造図である。It is a block diagram of the power converter device of a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

１：電力変換装置
１０：制御回路モジュール
１０’：制御回路基板
１１：プリント配線板
１２：電子部品
１３：絶縁樹脂
１４：接続部
２０：パワー回路モジュール
２１：外囲器
２１ａ：凹部載置面
２２：リード端子
２３：絶縁樹脂
２４：ベース基板
２５：パワー回路基板
２６：パワー半導体
２７：アルミワイヤー
３０：パワー回路モジュール
３１：リード端子
３２：絶縁樹脂
３３：ベース基板
３４：パワー回路基板
３５：パワー半導体
３６：アルミワイヤー 1: Power converter 10: Control circuit module 10 ': Control circuit board 11: Printed wiring board 12: Electronic component 13: Insulating resin 14: Connection part 20: Power circuit module 21: Envelope 21a: Recess mounting surface 22 : Lead terminal 23: Insulating resin 24: Base substrate 25: Power circuit board 26: Power semiconductor 27: Aluminum wire 30: Power circuit module 31: Lead terminal 32: Insulating resin 33: Base substrate 34: Power circuit board 35: Power semiconductor 36: Aluminum wire

Claims (5)

リード端子が外部へ引き出された状態で、パワー半導体が搭載されたパワー回路基板が絶縁樹脂で封止されてなるパワー回路モジュールと、
接続部が外部へ露出された状態で、パワー半導体の駆動・制御用の制御回路基板が絶縁樹脂で封埋されてなる制御回路モジュールと、
を備え、
パワー回路モジュールのリード端子が制御回路モジュールの接続部に取付けられて、電気的に接続され、かつ機械的に一体化されることを特徴とする電力変換装置。 A power circuit module in which a power circuit board on which a power semiconductor is mounted is sealed with an insulating resin in a state where the lead terminal is pulled out to the outside;
A control circuit module in which a control circuit board for driving and controlling a power semiconductor is embedded with an insulating resin in a state where the connection portion is exposed to the outside;
With
A power conversion device, wherein a lead terminal of a power circuit module is attached to a connection portion of a control circuit module, and is electrically connected and mechanically integrated. 請求項１に記載の電力変換装置において、
前記パワー回路モジュールは開口部が形成され、かつ、蓋を兼ねる前記制御回路モジュールがこの開口部を塞ぐように配置されて一体化されることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
An opening is formed in the power circuit module, and the control circuit module also serving as a lid is arranged and integrated so as to close the opening. 請求項２に記載の電力変換装置において、
前記パワー回路モジュールは、ベース基板と、ベース基板の周縁に設けられる外囲器と、外囲器内であってベース基板上に搭載されたパワー回路基板と、外囲器内に充填されてベース基板の一方の面およびパワー回路基板を外界から封止する絶縁樹脂と、を備え、
前記パワー回路モジュールのベース基板の他方の面が外界へ露出された状態で、前記パワー回路モジュールの外囲器の開口部が前記制御回路モジュールにより塞がれて一体化されることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 2,
The power circuit module includes a base substrate, an envelope provided on a periphery of the base substrate, a power circuit substrate mounted on the base substrate in the envelope, and a base filled in the envelope. An insulating resin that seals one surface of the substrate and the power circuit board from the outside,
An opening of an envelope of the power circuit module is closed and integrated by the control circuit module in a state where the other surface of the base substrate of the power circuit module is exposed to the outside. Power conversion device. 請求項１に記載の電力変換装置において、
前記パワー回路モジュールおよび前記制御回路モジュールは、絶縁樹脂により略板状にそれぞれ立体形成され、これら前記パワー回路モジュールおよび前記制御回路モジュールは絶縁樹脂が接するように積層されて一体化されることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
The power circuit module and the control circuit module are three-dimensionally formed in a substantially plate shape with an insulating resin, and the power circuit module and the control circuit module are laminated and integrated so that the insulating resin is in contact therewith. A power converter. 請求項４に記載の電力変換装置において、
前記パワー回路モジュールは、ベース基板と、ベース基板上に搭載されたパワー回路基板と、ベース基板の一方の面が外界へ露出され、かつベース基板の他方の面およびパワー回路基板を外界から封止するように形成される熱硬化性の絶縁樹脂と、を備え、
前記パワー回路モジュールのベース基板が外界へ露出された状態で、前記制御回路モジュールと前記パワー回路モジュールとは、共に絶縁樹脂を接触させて一体化されることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 4,
The power circuit module includes a base substrate, a power circuit substrate mounted on the base substrate, one surface of the base substrate exposed to the outside, and the other surface of the base substrate and the power circuit substrate sealed from the outside. And a thermosetting insulating resin formed so as to
The power conversion device, wherein the control circuit module and the power circuit module are integrated with each other by contacting an insulating resin with the base substrate of the power circuit module exposed to the outside.
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