JP2011155207A - インバータモジュールの製造方法及びインバータモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】ベースプレートにスイッチング素子基板を固着する際、放熱フィンに生じるひずみを低減することが可能なインバータモジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】インバータモジュール１の製造方法は、ベースプレート２の第一面に互いに平行に配置される少なくとも３本の線状凹部４０と、隣り合う２本の線状凹部４０間に設けられることにより少なくとも２個設けられる凸部４３と、を形成する凹凸形成工程と、凸部４３のそれぞれに放熱フィン８を形成するフィン形成工程と、放熱フィン８を避けて少なくとも３本の線状凹部４０のそれぞれの底面に当接する支持部６１を備える支持ジグ６０によりベースプレート２を第一面側から支持した状態で、第二面２Ａに接着用部材１０を介してスイッチング素子基板３を配置し、スイッチング素子基板３をベースプレート２側へ押圧してベースプレート２に接着させる基板接着工程と、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、ベースプレートの一方の面に放熱フィンが備えられ、当該ベースプレートの他方の面にスイッチング素子基板が備えられたインバータモジュールの製造方法と、当該製造方法を用いて製造されたインバータモジュールに関する。

ハイブリッド車両や電動車両等の動力源として電動機が用いられる。従来、この種の電動機を駆動するためにインバータモジュールが用いられてきた。当該インバータモジュールは、スイッチング素子を組み合わして形成されたインバータ回路を備えて構成され、スイッチング素子には、電動機の負荷に応じた電流が流れる。このため、電動機の負荷が大きくなった場合にスイッチング素子の発熱量が多くなる。一方、インバータモジュールの搭載スペースや重量の観点からは、インバータモジュールの小型化が望まれる。このため、スイッチング素子に対しても小型化が要求される。このようなスイッチング素子の発熱量の低減とスイッチング素子の小型化との間にはトレードオフの関係がある。このため、インバータモジュールを小型化しつつ、スイッチング素子の発熱を効果的に抑えるために、インバータモジュールの冷却方式として水冷方式が用いられることがある。このような水冷方式では、スイッチング素子基板の一方の面にスイッチング素子が載置され、他方の面側から当該スイッチング素子からの熱と熱交換可能に冷却液が流通される構成とされる。特に熱交換効率を高めるために（即ち、冷却効果を高めるために）、当該他方の面に放熱フィンを有する放熱器を備えて構成し、当該放熱フィンに直接冷却液を触れるように流通させる場合もある。このように用いられる放熱フィンの一例として、例えば下記に出典を示す特許文献１に記載のものがある。

特許文献１に記載される放熱器が有する放熱フィンは、金属板の他方の面から押圧工具により金属板の一方の面側に両側角部をなまらせた突堤を所定の方向に沿って形成し、当該突堤を掘り起こし工具で掘り下げることにより板状の放熱フィンを起立形成する。このような掘り起こしを順次繰り返すことにより、複数の板状の放熱フィンが連続して形成される。

特開２００５−２１６９７５号公報

上述のように、インバータモジュールを水冷方式で冷却する冷却構造では、放熱器における放熱フィンが設けられる面とは反対側の面にスイッチング素子基板が設けられる場合がある。このような構造のインバータモジュールにおいて、スイッチング素子基板を、絶縁部材を介して放熱器側へ押圧して貼り付けることが考えられる。スイッチング素子基板の放熱器への貼り付けは、スイッチング素子基板を放熱器側へ押圧することにより行うことができる。しかし、放熱器の厚さ等によっては、スイッチング素子基板を貼り付ける際の押圧力により、放熱器にひずみが生じる可能性がある。このようなひずみが生じた放熱器を用いてインバータモジュールを構成すると、放熱フィンを含む冷媒の流路の密封性が低下する、或いは他の部品への組付性が悪化する等の問題が生じうる。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、一方の面に放熱フィンが形成されたベースプレートの他方の面にスイッチング素子基板を接着させる際、ベースプレートに生じるひずみを低減することが可能なインバータモジュールの製造方法及びインバータモジュールを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係るインバータモジュールの製造方法は、平板状のベースプレートの第一面に対して、互いに平行に配置される少なくとも３本の線状凹部と、隣り合う２本の前記線状凹部間に設けられることにより前記第一面に少なくとも２個設けられる凸部と、を形成する凹凸形成工程と、前記凸部のそれぞれに放熱フィンを形成するフィン形成工程と、前記放熱フィンを避けて、少なくとも３本の前記線状凹部のそれぞれの底面に当接する支持部を備える支持ジグを用い、前記支持ジグにより前記ベースプレートを前記第一面側から支持した状態で、前記ベースプレートの前記第一面とは反対側の第二面に接着用部材を介してスイッチング素子基板を配置し、当該スイッチング素子基板を前記ベースプレート側へ押圧して前記ベースプレートに接着させる基板接着工程と、を有することを特徴とする。

このような特徴とすれば、ベースプレートに形成された少なくとも３本の線状凹部のそれぞれの底面を支持ジグで支持するので、少なくとも２個設けられた凸部のそれぞれに形成された放熱フィンを避けつつ、隣り合う凸部に形成された放熱フィン間を支持することが可能となる。このため、スイッチング素子基板を押圧する際にベースプレートに生じるたわみを低減することができる。したがって、スイッチング素子基板を押圧したことによりベースプレートに生じるひずみを低減することが可能となる。

また、前記インバータモジュールの製造方法は、前記ベースプレートが平面視で矩形状であり、前記ベースプレートの一組の対辺に平行な方向を第一方向、別の一組の対辺に平行な方向を第二方向とし、少なくとも３本の前記線状凹部を前記第一方向に平行に配置される第一線状凹部とし、前記凹凸形成工程で、少なくとも３本の前記第一線状凹部の内の２本が、前記ベースプレートの前記第一方向に平行な２つの対辺のそれぞれに沿って配置されるように形成すると共に、前記ベースプレートの前記第二方向に平行な２つの対辺のそれぞれに沿って線状凹部が配置されるように少なくとも２本の第二線状凹部を形成すると好適である。

このような方法によれば、ベースプレートの外周を囲む辺の全部を支持ジグで支持することが可能となる。このため、スイッチング素子基板を押圧する際にベースプレートに生じるたわみを、ベースプレートを一方向からのみ支持する場合に比べて、更に低減することが可能となる。したがって、スイッチング素子基板を押圧したことによりベースプレートに生じるひずみを更に低減することが可能となる。

また、前記インバータモジュールの製造方法は、前記凹凸形成工程で、前記第一線状凹部及び前記第二線状凹部を構成する全ての線状凹部のそれぞれに対応する前記第二面側の位置にリブ状凸部を形成すると好適である。

このような方法によれば、リブ状凸部によりベースプレートの強度を補強することができる。したがって、ベースプレートの厚さを薄くして軽量化しつつ、当該ベースプレートに生じるひずみを低減することが可能となる。また、リブ状凸部を線状凹部に対応する第二面側に設けているので、放熱フィンに対応する第二面側の位置に配置すべきスイッチング素子基板の配置を妨げずにベースプレートの強度を補強することが可能となる。

また、前記インバータモジュールの製造方法は、前記フィン形成工程で、前記第二方向に平行な方向に延びる板状の放熱フィンを形成すると好適である。

このような方法とすれば、放熱フィン自体を梁として機能させ、ベースプレートの第二方向のたわみを抑制することができる。したがって、ベースプレートに生じるひずみを更に低減することが可能となる。

また、前記インバータモジュールの製造方法は、前記凹凸形成工程で、前記ベースプレートの前記第二面に、前記スイッチング素子基板が接着される接着領域を囲むようにリブ状凸部を形成すると好適である。

このような方法とすれば、リブ状凸部によりベースプレートの強度を補強することができる。したがって、ベースプレートの厚さを薄くして軽量化しつつ、当該ベースプレートに生じるひずみを低減することが可能となる。また、リブ状凸部を線状凹部に対応する第二面側に設けているので、放熱フィンに対応する第二面側の位置に配置すべきスイッチング素子基板の配置を妨げずにベースプレートの強度を補強することが可能となる。

また、前記インバータモジュールの製造方法は、前記凹凸形成工程で、前記凸部、前記線状凹部、及び前記リブ状凸部をプレス加工により形成すると好適である。

このような方法とすれば、平板状のベースプレートに対して、１回の工程で容易に凸部、線状凹部、及びリブ状凸部を形成することが可能となる。したがって、製造コストを低減することが可能となる。

また、前記インバータモジュールの製造方法は、前記支持ジグは、複数の前記線状凹部のそれぞれの底面に当接する線状当接面を有する複数の支持壁部を前記支持部として有すると共に、複数の前記支持壁部を連結する基台部を有し、複数の前記支持壁部と前記基台部とに囲まれる空間が前記放熱フィンを収容可能なフィン収容空間とされていると好適である。

このような方法とすれば、スイッチング素子基板を接着する際に、放熱フィンを避けて支持ジグにより線状凹部を適切に支持することができる。また、この際、放熱フィンの周りを支持壁部及び基台部により覆った状態でベースプレートを支持することができるので、基板接着工程において放熱フィンを機械的損傷から保護することが可能となる。

また、前記インバータモジュールの製造方法は、前記接着用部材は、電気的絶縁性、熱伝導性、及び粘着性を備えるシート状部材であると好適である。

このような構成とすれば、スイッチング素子基板をベースプレートに固着させ、絶縁性を維持しつつ、熱を効率良く伝達させることが可能となる。したがって、特性の優れたインバータモジュールを製造することが可能となる。

また、上記目的を達成するための本発明に係るインバータモジュールの特徴構成は、平面視で矩形平板状のベースプレートの一組の対辺に平行な方向を第一方向、別の一組の対辺に平行な方向を第二方向として、当該ベースプレートの第一面に、前記第一方向に平行に配置される少なくとも３本の第一線状凹部と、前記第二方向に平行に配置される少なくとも２本の第二線状凹部と、を備え、２本の前記第一線状凹部が、前記ベースプレートの前記第一方向に平行な２つの対辺のそれぞれに沿って配置され、２本の前記第二線状凹部が、前記ベースプレートの前記第二方向に平行な２つの対辺のそれぞれに沿って配置され、隣り合う２本の前記第一線状凹部間に設けられることにより前記第一面に少なくとも２個設けられる凸部と、前記凸部のそれぞれに形成された放熱フィンと、前記ベースプレートの前記第一面とは反対側の第二面に接着用部材を介して接着されたスイッチング素子基板と、を備える点にある。

このような特徴構成とすれば、スイッチング素子基板をベースプレートに接着する際に、支持ジグにより放熱フィンの外周を囲む辺の全部を支持することが可能となる。このため、スイッチング素子基板を押圧する際にベースプレートに生じるたわみを低減することができるので、ひずみの少ないベースプレートを備えたインバータモジュールを実現することができる。したがって、このインバータモジュールによれば、放熱フィンを含む冷媒の流路の密封性を容易に確保することができると共に、ベースプレートと他の部品との組付性が良いために製造コストの低減が容易となる。

また、前記インバータモジュールは、前記第一線状凹部及び前記第二線状凹部を構成する全ての線状凹部のそれぞれに対応する前記第二面側の位置にリブ状凸部が形成され、前記放熱フィンが前記第二方向に平行な方向に延びる板状に形成されていると好適である。

このような構成とすれば、リブ状凸部によりベースプレートの強度を補強することができる。したがって、ベースプレートの厚さを薄くして軽量化しつつ、当該ベースプレートに生じるひずみを低減することが可能となる。また、リブ状凸部を線状凹部に対応する第二面側に設けているので、放熱フィンに対応する第二面側の位置に配置すべきスイッチング素子基板の配置を妨げずにベースプレートの強度を補強することが可能となる。また、放熱フィンを第二方向に平行な方向に延びる板状に形成することにより、放熱フィン自体を梁として機能させ、ベースプレートの第二方向のたわみを抑制することができる。したがって、ベースプレートに生じるひずみを更に低減したインバータモジュールを実現することが可能となる。

インバータモジュールを模式的に示す平面図である。 図１のII−II線断面図である。 図１のIII−III線断面図である。 インバータ回路の配線図である。 インバータモジュールの製造工程の概略を示す図である。 凹凸形成工程とフィン形成工程とを示す上方斜視図である。 凹凸形成工程とフィン形成工程とを示す下方斜視図である。 基板接着工程を示す上方斜視図である。 その他の実施形態に係るインバータモジュールの製造工程の概略を示す図である。 その他の実施形態に係るインバータモジュールを模式的に示す平面図である。

本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。本発明に係るインバータモジュールの製造方法によれば、一方の面に放熱フィンを有するベースプレートにおいて、当該ベースプレートの他方の面にスイッチング素子が載置されたスイッチング素子基板を接着させる際、ベースプレートに生じるひずみを低減することが可能である。以下では、このようなインバータモジュールの製造方法について説明する。

図１は、本発明に係るインバータモジュール１の製造方法を用いて製造されたインバータモジュール１を模式的に示した平面図である。図２は図１のII−II線断面図であり、図３は図１のIII−III線断面図である。図４は、本実施形態に係るインバータ回路１１の配線図である。なお、図１−図３においては、ベースプレート２上の接続端子領域６に接続される配線等は省略して示している。

図１−図３に示されるように、インバータモジュール１は、ベースプレート２の上面２Ａに載置されたスイッチング素子基板３の、特に最も発熱量が多いスイッチング素子４の冷却を行うための冷媒流路７を含む冷却構造を備えている。また、インバータモジュール１は、図４に示されるような三相交流電動機３１の駆動用のインバータ回路１１を構成するため、図１に示されるように、スイッチング素子４及びダイオード素子５をそれぞれ備えた６つのスイッチング素子基板３を、ベースプレート２の上面２Ａに載置して構成されている。図示はしないが、インバータモジュール１は、ベースプレート２上に６つのスイッチング素子基板３を囲むようにケース（図示せず）が載置され、当該ケースによって各スイッチング素子４の動作制御等を行うための制御基板（図示せず）が支持される。以下、このインバータモジュール１の各部の構成について詳細に説明する。

１．基板の冷却構造
まず、図１−図３に基づいてインバータモジュール１におけるスイッチング素子基板３の冷却構造について説明する。図１に示されるように、インバータモジュール１はベースプレート２と、ベースプレート２の上面２Ａに載置されたスイッチング素子基板３と、ベースプレート２の下面２Ｂに接するように設けられた冷媒流路７とを備えて構成される。冷媒流路７内には、所定方向の平行な冷媒の流れを形成する複数の放熱フィン８が設けられる。図２及び図３に示されるように、複数の放熱フィン８は、ベースプレート２の下面２Ｂに沿って互いに平行に配置されている。本実施形態では、各放熱フィン８は、ベースプレート２の下面２Ｂに対して垂直に立設された所定厚さの板状に形成される。また、複数の放熱フィン８の間隔は略一定とされ、複数の放熱フィン８の高さも一定とされる。そして、図１に示されるように、複数の放熱フィン８に平行な方向（図１における下から上に向かう方向）が冷媒の流れ方向Ｄとなる。また、この冷媒の流れ方向Ｄに対して直交する方向は、冷媒の流れ方向に対する直交方向Ｃ（図１における左右方向、以下単に「直交方向Ｃ」とする）となる。なお、本実施形態においては、ベースプレート２の上面２Ａが本発明に係る第二面に相当し、下面２Ｂが本発明に係る第一面に相当する。

図２及び図３に示されるように、ベースプレート２は、水路形成部材１２により支持される。また、水路形成部材１２の底面を覆うように、平板状の底板部材１３が設けられる。ここで、水路形成部材１２は、平面形状がベースプレート２と略同じ形状とされた、直方体状の外形を有して形成される。また、水路形成部材１２は、その外周を囲む周壁１２ａと、当該周壁１２ａの内側に形成された当接板部１２ｂ及び仕切り壁部１２ｃを有している。そして、周壁１２ａの上面はベースプレート２の下面２Ｂに当接しており、周壁１２ａの下面は底板部材１３に当接している。当接板部１２ｂは、放熱フィン８の底面（図２及び図３の下面）に接するように設けられた板状部である。よって、複数の放熱フィン８と当接板部１２ｂとにより囲まれた複数の細長い空間のそれぞれにより冷媒流路７が形成される。したがって、複数の放熱フィン８により区切られた複数の冷媒流路７のそれぞれを流れる冷媒により、複数本の平行な冷媒の流れが形成される。また、仕切り壁部１２ｃは、直交方向Ｃに沿って設けられ、当接板部１２ｂの下方の空間を２つに仕切る壁状部材である。ここでは、図３における仕切り壁部１２ｃの右側の空間が流入側冷媒溜り１４Ａとされ、左側の空間が流出側冷媒溜り１４Ｂとされる。

そして、流入側冷媒溜り１４Ａは、流入側絞り部１５Ａを介して冷媒流路７に連通し、流出側冷媒溜り１４Ｂは、流出側絞り部１５Ｂを介して冷媒流路７に連通している。流入側絞り部１５Ａ及び流出側絞り部１５Ｂは、水路形成部材１２の周壁１２ａと当接板部１２ｂとの間の隙間により構成されている。流入側絞り部１５Ａ及び流出側絞り部１５Ｂは、いずれも直交方向Ｃに長いスリット状の開口部とされる。また、流入側冷媒溜り１４Ａ、流出側冷媒溜り１４Ｂ、流入側絞り部１５Ａ、及び流出側絞り部１５Ｂは、いずれも冷媒流路７の全幅Ｗと同じ直交方向Ｃの長さを有している。

ここで、本実施形態における放熱フィン８は、図１及び図３に示されるように、流れ方向Ｄに沿って複数（本実施形態では２つ）に分割された状態で備えられる。即ち、図１に示されるように、流れ方向Ｄに複数列（本実施形態では２列）に並んだ状態で形成される。したがって、直交方向Ｃに長いスリット状の空間２０が形成される。このため、図３における右側（上流側）の放熱フィン８間の冷媒流路７を流通する複数本の平行な冷媒の流れは、空間２０でまとめられ、その後、図３における左側（下流側）の放熱フィン８間の冷媒流路７を流通する複数本の平行な流れになる。

このように形成された冷却構造において、冷媒は以下のように流れる。図１に示されるように、冷媒はポンプ（図示せず）の吐出圧等によって、流入路１６Ａから流入して流入側冷媒溜り１４Ａに送られる。そして、この流入側冷媒溜り１４Ａに充満した冷媒が、図３に示されるように、流入側絞り部１５Ａを通過して複数の放熱フィン８間の冷媒流路７に流入する。そして、冷媒流路７内を通る際に、冷媒がベースプレート２及び放熱フィン８との間で熱交換を行い、ベースプレート２上のスイッチング素子基板３の冷却を行う。そして、冷媒流路７を通過した冷媒は、流出側絞り部１５Ｂを通過して流出側冷媒溜り１４Ｂに送られる。その後、流出側冷媒溜り１４Ｂに充満した冷媒が、流出路１６Ｂを通って排出される。以上のように、冷媒流路７内における冷媒の流れ方向Ｄは、複数の放熱フィン８に平行な方向となる。ここで、ベースプレート２及び放熱フィン８が冷媒との間で熱交換を効率良く行うことが可能なように、ベースプレート２及び放熱フィン８は熱伝導性の高い金属（例えば銅等）で構成すると好適である。なお、本実施形態においては、冷媒として、車両等に用いられる、水にエチレングリコール等を添加した冷却液が用いられる。

２．基板の配置構成
次に、インバータモジュール１におけるスイッチング素子基板３の配置構成について図１に基づいて説明する。本実施形態においては、ベースプレート２の上面２Ａに、６つのスイッチング素子基板３が、冷媒の流れ方向Ｄに２つ並ぶと共に、直交方向Ｃに３つ並ぶように配置されている。そして、これら６つのスイッチング素子基板３により、後述するようにインバータ回路１１を構成している。

スイッチング素子基板３には、インバータ回路１１（図４参照）の下アーム３３を構成する下アーム用スイッチング素子４Ａを備えた下アーム用スイッチング素子基板３Ａと、上アーム３４を構成する上アーム用スイッチング素子４Ｂを備えた上アーム用スイッチング素子基板３Ｂとがある。ここでは、６つのスイッチング素子基板３のうち、冷媒の流れ方向Ｄの下流側（図１における上側）に配置された３つを下アーム用スイッチング素子基板３Ａとし、冷媒の流れ方向Ｄの上流側（図１における下側）に配置された３つを上アーム用スイッチング素子基板３Ｂとしている。そして、６つのスイッチング素子基板３は、冷媒の流れ方向Ｄに直列に（図１における上下方向に並べて）配置された対を成す（一対の）下アーム用スイッチング素子基板３Ａと上アーム用スイッチング素子基板３Ｂとを一組として、３組のスイッチング素子基板３が直交方向Ｃに並べて配置されている。このように、一対のスイッチング素子基板３Ａ、３Ｂは、それぞれ上流側と下流側に配置されることにより、冷却構造上でも対となる。なお、下アーム及び上アームの概念については、後に図４に基づいて説明する。また、以下の説明において、単に「スイッチング素子基板３」というときは、下アーム用スイッチング素子基板３Ａ及び上アーム用スイッチング素子基板３Ｂを総称するものとし、単に「スイッチング素子４」というときは、下アーム用スイッチング素子４Ａ及び上アーム用スイッチング素子４Ｂを総称するものとする。

各スイッチング素子基板３は、スイッチング素子４、ダイオード素子５、及び接続端子領域６をそれぞれ一つずつ備えている。具体的には、スイッチング素子基板３は、絶縁基板で構成され、スイッチング素子基板３の上側に図示しない半田を用いてスイッチング素子４及びダイオード素子５を固着すると共に、接続端子領域６が形成される。また、スイッチング素子基板３の下側には、絶縁性の接着用部材１０が貼り付けられ、ベースプレート２に接着される。接着用部材１０は、電気的絶縁性、熱伝導性、及び粘着性を備えるシート状部材で構成される。これにより、スイッチング素子基板３をベースプレート２に固着させ、スイッチング素子基板３とベースプレート２との絶縁性を維持しつつ、スイッチング素子４の熱を放熱フィン８に効率良く伝達させることが可能となる。

なお、図１では省略しているが、接続端子領域６には、スイッチング素子４と制御基板（図示せず）とを電気的に接続するためのリードピン（図示せず）が半田を介して固着される。また、接続端子領域６には、スイッチング素子４とリードピンとを電気的に接続するためのワイヤボンディングも行われる。

また、各スイッチング素子基板３上でのスイッチング素子４、ダイオード素子５、及び接続端子領域６の配置は、以下のようになっている。すなわち、図１に示すように、スイッチング素子４とダイオード素子５とは、冷媒の流れ方向Ｄに直列に（図１における上下方向に並べて）配置されている。図示の例では、スイッチング素子４がダイオード素子５よりもわずかに大きい外形を有している。そして、ダイオード素子５の直交方向Ｃの中心位置がスイッチング素子４の直交方向Ｃの中心位置に対して、直交方向Ｃの右側にずれた位置に配置され、スイッチング素子４とダイオード素子５の直交方向Ｃの右側の縁が同一直線状となるようにされている。また、接続端子領域６は、ダイオード素子５の直交方向Ｃの左側に配置されている。このような各素子等の配置に合わせて、図示の例では、各スイッチング素子基板３は、冷媒の流れ方向Ｄに長い長方形の平面形状を有する板状に形成されている。

３．インバータ回路の構成
次に、本実施形態に係るインバータモジュール１により構成されるインバータ回路１１の電気的な構成について説明する。図４に示されるように、インバータ回路１１は三相交流電動機３１の駆動用の回路となっている。即ち、インバータ回路１１は三相交流電動機３１のＵ相コイル３１ｕ、Ｖ相コイル３１ｖ、及びＷ相コイル３１ｗのそれぞれに対応して設けられた（Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各相に対応する）Ｕ相アーム３２ｕ、Ｖ相アーム３２ｖ、及びＷ相アーム３２ｗを備えている。そして、これらの各相用のアーム３２ｕ、３２ｖ、３２ｗは、それぞれ相補的に動作可能な一対の下アーム３３及び上アーム３４を有して構成される。ここで、下アーム３３は、ｎチャネルＩＧＢＴ素子でなる下アーム用スイッチング素子４Ａと、当該下アーム用スイッチング素子４Ａのエミッタ−コレクタ間に並列に接続されたダイオード素子５とを有して構成されている。同様に、上アーム３４は、ｎチャネルＩＧＢＴ素子でなる上アーム用スイッチング素子４Ｂと、当該上アーム用スイッチング素子４Ｂのエミッタ−コレクタ間に並列に接続されたダイオード素子５とを有して構成される。ここで、ダイオード素子５は、アノードがスイッチング素子４のエミッタに接続され、カソードがスイッチング素子４のコレクタに接続されている。

また、各相用の一対の下アーム３３と上アーム３４とは、下アーム３３がグランドとなる負極Ｎ側となり、上アーム３４が電源電圧となる正極Ｐ側となるように直列に接続されている。具体的には、下アーム用スイッチング素子４Ａのエミッタが負極Ｎに接続され、上アーム用スイッチング素子４Ｂのコレクタが正極Ｐに接続されている。即ち、下アーム用スイッチング素子４Ａがロアサイドスイッチとなり、上アーム用スイッチング素子４Ｂがハイサイドスイッチとなる。そして、下アーム用スイッチング素子４Ａのコレクタと上アーム用スイッチング素子４Ｂのエミッタとが、各アーム３２ｕ、３２ｖ、３２ｗが対応する電動機３１のＵ相コイル３１ｕ、Ｖ相コイル３１ｖ、及びＷ相コイル３１ｗのそれぞれに接続されている。

インバータ回路１１は、インバータモジュール１の各スイッチング素子基板３との関係では、下アーム用スイッチング素子基板３Ａの下アーム用スイッチング素子４Ａ及びダイオード素子５が下アーム３３を構成し、上アーム用スイッチング素子基板３Ｂの上アーム用スイッチング素子４Ｂ及びダイオード素子５が上アーム３４を構成することになる。即ち、ベースプレート２上に配置された６つのスイッチング素子基板３のうち、冷媒の流れ方向Ｄの下流側（図１における上側）に配置された３つの下アーム用スイッチング素子基板３ＡがそれぞれＵ相アーム３２ｕ、Ｖ相アーム３２ｖ、及びＷ相アーム３２ｗの下アーム３３を構成し、冷媒の流れ方向Ｄの上流側（図１における下側）に配置された３つの上アーム用スイッチング素子基板３ＢがそれぞれＵ相アーム３２ｕ、Ｖ相アーム３２ｖ、及びＷ相アーム３２ｗの上アーム３４を構成する。また、ベースプレート２上において、冷媒の流れ方向Ｄに直列に（図１における上下方向に並べて）配置された一対の（一組の）下アーム用スイッチング素子基板３Ａと上アーム用スイッチング素子基板３Ｂとが、それぞれＵ相アーム３２ｕ、Ｖ相アーム３２ｖ、及びＷ相アーム３２ｗのいずれかを構成する。したがって、例えば、直交方向Ｃの左側（図１における左側）の一対のスイッチング素子基板３Ａ、３ＢがＵ相アーム３２ｕを構成し、直交方向Ｃの中央の一対のスイッチング素子基板３Ａ、３ＢがＶ相アーム３２ｖを構成し、直交方向Ｃの右側（図１における右側）の一対のスイッチング素子基板３Ａ、３ＢがＷ相アーム３２ｗを構成する。

４．インバータモジュールの製造方法
ここで、上述のように、各スイッチング素子４のコレクタ−エミッタ間には、Ｕ相コイル３１ｕ、Ｖ相コイル３１ｖ、及びＷ相コイル３１ｗに流れる電流に応じた電流が流れる。このため、三相交流電動機３１に要求された要求トルクが大きい場合には、当該コレクタ−エミッタ間に流れる電流も大きくなる。したがって、三相交流電動機３１に要求された要求トルクに応じて各スイッチング素子４の発熱量が多くなる。このため、インバータモジュール１は上述のように冷媒で冷却可能な冷却構造を備えて構成される。以下、インバータモジュール１の製造方法について説明する。

本発明に係るインバータモジュール１の製造方法は、凹凸形成工程と、フィン形成工程と、基板接着工程と、を備えてなる。このような各工程の概略構成が図５に示される。図５では、上述の図３と同様の位置でのベースプレート２の断面を示している。また、凹凸形成工程及びフィン形成工程後におけるベースプレート２の上方斜視図が図６に示され、下方斜視図が図７に示される。

４−１．凹凸形成工程
インバータモジュール１の製造にあたり、図６（ａ）及び図７（ａ）に示されるような平板上のベースプレート２が用いられる。特に、本実施形態におけるベースプレート２は平面視で矩形状のもの、即ち、矩形平板状のベースプレート２が用いられる。凹凸形成工程では、このような平面状のベースプレート２の第一面に対して、互いに平行に配置される少なくとも３本の線状凹部４０が形成される。

本実施形態では、上述のようにベースプレート２の第一面はベースプレート２の下面２Ｂが相当する。また、線状凹部４０とは線状の凹溝が相当する。ベースプレート２の下面２Ｂに、線状凹部４０として、このような線状の凹溝がそれぞれ互いに平行となるように少なくとも３本形成される。本実施形態では、図６（ａ）及び図７（ａ）に示されるように、ベースプレート２の一組の対辺に平行な方向を第一方向Ｘ、別の一組の対辺に平行な方向を第二方向Ｙとすると、ベースプレート２の下面２Ｂにおいて第一方向Ｘに平行に３本の線状凹部４０が配置されている。以下の説明では、第一方向Ｘに平行に配置された３本の線状凹部４０を第一線状凹部４１として説明する。

特に、図示されるように、３本の第一線状凹部４１の内の２本が、ベースプレート２の第一方向Ｘに平行な２つの対辺のそれぞれに沿って配置されるように形成されると好適である。第一方向Ｘに平行な２つの対辺のそれぞれに沿って配置されるとは、ベースプレート２の第一方向Ｘに平行な２つの両辺に平行に配置されているとともに、第一方向Ｘに平行な２つの辺のそれぞれに接して配置されている状態を表わしている。このように第一線状凹部４１の内の２本を配置するように形成することにより、後述する基板接着工程において、支持ジグ６０でベースプレート２における第二方向Ｙの最も外側の部分を支持することが可能となる。

また、隣り合う２本の第一線状凹部４１間に設けられることにより第一面に少なくとも２個設けられる凸部４３が形成される。上述のように、第一面とは下面２Ｂが相当し、本実施形態では下面２Ｂに３本の第一線状凹部４１が形成される。したがって、隣り合う２本の線状凹部４０間の凸部４３は２個形成される。凸部４３には、後述するフィン形成工程において放熱フィン８が形成される。このため、凸部４３の幅（後述する、第二方向Ｙの長さ）は所望する放熱フィン８の幅となるように形成される。

また、ベースプレート２の下面２Ｂに、ベースプレート２の第二方向Ｙに平行な少なくとも２本の線状凹部４０が形成される。本実施形態では、ベースプレート２の第二方向Ｙに平行な２つの対辺のそれぞれに沿って線状凹部４０が配置されるように形成される。第二方向Ｙに平行な２つの対辺のそれぞれに沿って配置されるとは、ベースプレート２の第二方向Ｙに平行な２つの両辺に平行に配置されているとともに、第二方向Ｙに平行な２つの辺のそれぞれに接して配置されている状態を表わしている。このように線状凹部４０を配置するように形成することにより、後述する基板接着工程において、支持ジグ６０でベースプレート２における第一方向Ｘの最も外側の部分を支持することが可能となる。ここで、以下の説明では、上述の第一線状凹部４１と区別するために、線状凹部４０を第二線状凹部４２として説明する。したがって、第二線状凹部４２は、ベースプレート２の第二方向Ｙに平行に２本配置される。

更に、本実施形態では第一線状凹部４１及び第二線状凹部４２を構成する全ての線状凹部４０のそれぞれに対応する第二面側の位置にリブ状凸部５０が形成される。第二面とは上面２Ａが相当する。また、全ての線状凹部４０とは、本実施形態では３本の第一線状凹部４１と２本の第二線状凹部４２とである。ここで、上述のように、これらの第一線状凹部４１及び２本の第二線状凹部４２は、ベースプレート２の下面２Ｂに対して凹溝で形成される。したがって、全ての線状凹部４０のそれぞれに対応する第二面側の位置とは、３本の第一線状凹部４１と２本の第二線状凹部４２とを構成するベースプレート２の下面２Ｂの凹溝に対応する上面２Ａの位置に相当する。即ち、ベースプレート２の下面２Ｂに形成された３本の第一線状凹部４１及び２本の第二線状凹部４２の板厚方向反対側の位置となる。リブ状凸部５０は、このような位置にリブ状の凸部として形成される。

このようなリブ状凸部５０は、ベースプレート２の上面２Ａに、後述する基板接着工程において、スイッチング素子基板３が接着される接着領域５５を囲むように形成される。このように形成することにより、リブ状凸部５０によりベースプレート２の強度を補強することができる。したがって、ベースプレート２の厚さを薄くして軽量化しつつ、当該ベースプレート２に生じるひずみを低減することが可能となる。また、リブ状凸部５０を３本の第一線状凹部４１と２本の第二線状凹部４２とに対応する上面２Ａ側に設けているので、放熱フィン８に対応する上面２Ａ側の位置に配置すべきスイッチング素子基板３の配置を妨げずにベースプレート２の強度を補強することが可能となる。

本実施形形態では、このような凸部４３、第一線状凹部４１、リブ状凸部５０はプレス加工により形成される。このプレス加工は、図５（ａ）に示される平板状のベースプレート２を図５（ｂ）において黒矢印で示されるリブ状凸部５０を形成する部位を支持しつつ、白抜き矢印で示される方向にリブ状凸部５０を形成しない領域を押圧することにより行われる。プレス加工により図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示されるようにベースプレート２が加工される。このようなプレス加工により、平板上のベースプレート２に対して、１回の工程で容易に凸部４３、第一線状凹部４１、リブ状凸部５０を形成することが可能となる。したがって、製造コストを低減することが可能となる。

４−２．フィン形成工程
凹凸形成工程に続いて、フィン形成工程が行われる。フィン形成工程では、凸部４３のそれぞれに放熱フィン８を形成する。フィン形成工程では、第二方向Ｙに平行な方向に延びる板状の放熱フィン８が形成される。放熱フィン８の形成は、凸部４３を第二方向Ｙに平行に専用ジグで掘り起こし、放熱フィン８がベースプレート２の下面２Ｂから立設するように形成することも可能であるし、凸部４３を所定間隔で第二方向Ｙに平行に掘削して凹溝を形成することも可能である。このように形成された放熱フィン８が、図６（ｃ）及び図７（ｃ）に示される。放熱フィン８間に形成される凹溝が、上述の冷媒流路７として用いられる。

ここで、本実施形態のベースプレート２には、第一方向Ｘに平行に３本の第一線状凹部４１が形成され、第二方向Ｙに平行に２本の第二線状凹部４２が形成される。このため、第二方向Ｙのたわみに対する強度が第一方向Ｘのたわみに対する強度に比べて弱くなる。そこで、放熱フィン８の板状部分を第二方向Ｙに平行な方向に形成すると好適である。このように放熱フィン８を形成することにより、放熱フィン８自体を梁として機能させ、ベースプレート２の第二方向Ｙのたわみに対する強度を向上させ、当該第二方向Ｙのたわみを抑制することができる。したがって、ベースプレート２に生じるひずみを更に低減することが可能となる。

４−３．基板接着工程
フィン形成工程に続いて、基板接着工程が行われる。この基板接着工程では、上述のように放熱フィン８が形成されたベースプレート２にスイッチング素子基板３を接着する。この基板接着工程では、放熱フィン８を避けて、３本の第一線状凹部４１のそれぞれの底面に当接する支持部６１を備える支持ジグ６０が用いられる。３本の第一線状凹部４１のそれぞれの底面とは、第一線状凹部４１を構成する凹溝の底面である。即ち、ベースプレート２の下面２Ｂが相当する。また、本実施形態では、２本の第二線状凹部４２も配置される。したがって、支持ジグ６０は、第二線状凹部４２を構成する凹溝の底面にも支持部６１が当接するように構成される。これにより、支持ジグ６０によりベースプレート２を下面２Ｂから支持した状態とすることが可能となる。このような支持ジグ６０の上方斜視図が図８に示される。支持ジグ６０は、複数の第一線状凹部４１及び第二線状凹部４２のそれぞれの底面に当接する線状当接面を有する複数の支持壁部６２を支持部６１として構成される。線状当接面とは、ベースプレート２の下面２Ｂに当接する当該ベースプレート２の下面２Ｂに対向する支持部６０が有する面である。このような支持部６０は、壁状の支持壁部６２から形成される。

また、支持部６０は、複数の支持壁部６２を連結する基台部６３を有し、複数の支持壁部６２と基台部６３とに囲まれる空間が放熱フィン８を収容可能なフィン収容空間として利用される。このように支持ジグ６０の支持部６１及び支持壁部６２で囲まれたフィン収容空間に放熱フィン８が収容された状態が図５（ｄ）に示される。

このような支持ジグ６０を用いることにより、ベースプレート２の外周を囲む辺の全部を支持ジグ６０で支持することが可能となる。このため、スイッチング素子基板３を押圧する際にベースプレート２に生じるたわみを、ベースプレート２を一方向からのみ支持する場合に比べて、更に低減することが可能となる。したがって、スイッチング素子基板３を押圧することによりベースプレートに生じるひずみを更に低減することが可能となる。また、基板接着工程においてベースプレート２を適切に支持しつつ、フィン形成工程により形成された放熱フィン８を機械的損傷から保護することが可能となる。

基板接着工程では、上述のようにベースプレート２を下面２Ｂ側から支持ジグ６０で支持した状態で、当該ベースプレート２の下面２Ｂとは反対側の上面２Ａに接着用部材１０を介してスイッチング素子基板３が配置される。接着用部材１０とは、上述のように、電気的絶縁性、熱伝導性、及び粘着性を備えるシート状部材である。スイッチング素子基板３は、ベースプレート２の上面２Ａのリブ状凸部５０により囲まれた接着領域５５に接着用部材１０を介して配置される。

そして、図５（ｄ）において白抜き矢印で示されるように、スイッチング素子基板３をベースプレート２側に押圧してベースプレート２に接着させる。本発明のインバータモジュール１の製造方法によれば、このように支持ジグ６０を用いてベースプレート２を支持した状態で、スイッチング素子基板３をベースプレート２に接着する。この際、ベースプレート２の第二方向Ｙにおける中央部に形成された第一線状凹部４１が支持ジグ６０により支持された状態となっている。このため、スイッチング素子基板３をベースプレート２側に押圧した場合であっても、ベースプレート２にたわみが生じにくい。したがって、ベースプレート２にひずみを生じさせることなく、適切にスイッチング素子基板３をベースプレート２に接着することが可能となる。

〔その他の実施形態〕
（１）上記実施形態では、凹凸形成工程において、平板状のベースプレート２の下面２Ｂに対して、線状凹部４０と凸部４３とがリブ状凸部５０とともにプレス加工により形成されるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。例えば、図９（ｂ）に示されるように、平板上のベースプレート２の下面２Ｂに対して掘削加工により少なくとも３本の線状凹部４０と少なくとも２個の凸部４３とを形成することも当然に可能である。なお、このような場合には、凹凸形成工程で、ベースプレート２の上面２Ａに、リブ状凸部を形成しないようにすることも当然に可能である。このように形成されたベースプレート２であっても、フィン形成工程において図９（ｃ）に示されるように凸部４３に放熱フィン８を形成し、基板接着工程において図９（ｄ）に示されるようにスイッチング素子基板３をベースプレート２の上面２Ａに載置することができる。

（２）上記実施形態では、凹凸形成工程において、平板状のベースプレートの下面２Ｂに対して、第一線状凹部４１が３本形成され、第二線状凹部４２が２本形成されるとともに、凸部４３が２個設けられるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。第一線状凹部４１を４本以上形成し、第二線状凹部４２を３本以上形成することも可能である。或いは、第一線状凹部４１の本数よりも第二線状凹部４２の本数が多くなるように形成する（例えば、第一線状凹部４１を３本形成し、第二線状凹部４２を４本以上形成する）ことも可能である。更には、第一線状凹部４１と第二線状凹部４２とを同じ本数にすることも可能である。

（３）上記実施形態では、第一線状凹部４１の内の２本のそれぞれが、第一方向Ｘに平行な２つの辺のそれぞれに接して配置され、２本の第二線状凹部４２が、それぞれ第二方向Ｙに平行な２つの辺のそれぞれに接して配置されるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。第一線状凹部４１の内の２本の一方又は双方を、第一方向Ｘに平行な２つの辺に接しないように配置することは当然に可能である。また、２本の第二線状凹部４２の一方又は双方を、第二方向Ｙに平行な２つの辺に接しないように配置することも当然に可能である。このような構成であっても、ベースプレート２に生じるひずみを低減することは当然に可能である。

（４）上記実施形態では、放熱フィン８は、第二方向Ｙに平行な方向に延びる板状に形成されるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。放熱フィン８を第一方向Ｘに平行な方向に延びる板状に形成することも当然に可能である。

（５）上記実施形態では、６つのスイッチング素子基板３を備えたインバータモジュール１の製造を例示して説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。本発明によれば、図１０に示されるような１２個のスイッチング素子基板３を備えたインバータモジュール１の製造を行うことも可能である。このような場合には、２つの三相交流電動機３１を制御する２つのインバータ回路１１を含むインバータモジュール１を製造することが可能である。また、上述のような１２個のスイッチング素子基板３とともに、それぞれの三相交流電動機３１を駆動するために電源の出力電圧を昇圧する昇圧回路が有するスイッチング素子が載置された２つのスイッチング素子基板を備えたインバータモジュール１の製造を行うことも可能である。もちろん、上記以外の個数のスイッチング素子基板を備えたインバータモジュール１を製造することも当然に可能である。

（６）上記実施形態では、インバータ回路１１の冷却に用いられる冷却構造について説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。例えば、三相交流電動機３１を駆動するために電源の出力電圧を昇圧する昇圧回路を冷却する冷却構造の製造に用いることも当然に可能である。係る場合には、適切にスイッチング素子やダイオード素子やインダクタを冷却することが可能である。

（７）上記実施形態では、接着用部材１０は、電気的絶縁性、熱伝導性、及び粘着性を備えるシート状部材であるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。接着用部材１０として、半田を用いることも可能であるし、樹脂等を用いることも当然に可能である。

（８）上記実施形態では、支持ジグ６０が有する支持部６１がベースプレート２に形成された放熱フィン８の外周を囲むように下面２Ｂと当接するように図示した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。ベースプレート２の外周を囲む所定の辺において、支持部６１が開口部を有するように形成することも当然に可能である。

（９）上記実施形態では、スイッチング素子４がｎチャネルＩＧＢＴであるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。スイッチング素子４として、ｎチャネルＭＯＳ−ＦＥＴを用いることも可能であるし、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタを用いることも当然に可能である。

本発明は、ベースプレートの一方の面に放熱フィンが備えられ、当該ベースプレートの他方の面にスイッチング素子基板が備えられたインバータモジュールの製造方法と、当該製造方法を用いて製造されたインバータモジュールに利用可能である。

１：インバータモジュール
２：ベースプレート
２Ａ：上面（第二面）
２Ｂ：下面（第一面）
３：スイッチング素子基板
４：スイッチング素子
５：ダイオード素子
６：接続端子領域
８：放熱フィン
４０：線状凹部
４３：凸部
５０：リブ状凸部
６０：支持ジグ
６１：支持部
６２：支持壁部
６３：基台部

Claims (10)

1. 平板状のベースプレートの第一面に対して、互いに平行に配置される少なくとも３本の線状凹部と、隣り合う２本の前記線状凹部間に設けられることにより前記第一面に少なくとも２個設けられる凸部と、を形成する凹凸形成工程と、
   前記凸部のそれぞれに放熱フィンを形成するフィン形成工程と、
   前記放熱フィンを避けて、少なくとも３本の前記線状凹部のそれぞれの底面に当接する支持部を備える支持ジグを用い、前記支持ジグにより前記ベースプレートを前記第一面側から支持した状態で、前記ベースプレートの前記第一面とは反対側の第二面に接着用部材を介してスイッチング素子基板を配置し、当該スイッチング素子基板を前記ベースプレート側へ押圧して前記ベースプレートに接着させる基板接着工程と、
   を備えるインバータモジュールの製造方法。
2. 前記ベースプレートが平面視で矩形状であり、前記ベースプレートの一組の対辺に平行な方向を第一方向、別の一組の対辺に平行な方向を第二方向とし、少なくとも３本の前記線状凹部を前記第一方向に平行に配置される第一線状凹部とし、
   前記凹凸形成工程で、少なくとも３本の前記第一線状凹部の内の２本が、前記ベースプレートの前記第一方向に平行な２つの対辺のそれぞれに沿って配置されるように形成すると共に、前記ベースプレートの前記第二方向に平行な２つの対辺のそれぞれに沿って線状凹部が配置されるように少なくとも２本の第二線状凹部を形成する請求項１に記載のインバータモジュールの製造方法。
3. 前記凹凸形成工程で、前記第一線状凹部及び前記第二線状凹部を構成する全ての線状凹部のそれぞれに対応する前記第二面側の位置にリブ状凸部を形成する請求項２に記載のインバータモジュールの製造方法。
4. 前記フィン形成工程で、前記第二方向に平行な方向に延びる板状の放熱フィンを形成する請求項３に記載のインバータモジュールの製造方法。
5. 前記凹凸形成工程で、前記ベースプレートの前記第二面に、前記スイッチング素子基板が接着される接着領域を囲むようにリブ状凸部を形成する請求項１又は２に記載のインバータモジュールの製造方法。
6. 前記凹凸形成工程で、前記凸部、前記線状凹部、及び前記リブ状凸部をプレス加工により形成する請求項３から５のいずれか一項に記載のインバータモジュールの製造方法。
7. 前記支持ジグは、複数の前記線状凹部のそれぞれの底面に当接する線状当接面を有する複数の支持壁部を前記支持部として有すると共に、複数の前記支持壁部を連結する基台部を有し、複数の前記支持壁部と前記基台部とに囲まれる空間が前記放熱フィンを収容可能なフィン収容空間とされている請求項１から６のいずれか一項に記載のインバータモジュールの製造方法。
8. 前記接着用部材は、電気的絶縁性、熱伝導性、及び粘着性を備えるシート状部材である請求項１から７のいずれか一項に記載のインバータモジュールの製造方法。
9. 平面視で矩形平板状のベースプレートの一組の対辺に平行な方向を第一方向、別の一組の対辺に平行な方向を第二方向として、当該ベースプレートの第一面に、前記第一方向に平行に配置される少なくとも３本の第一線状凹部と、前記第二方向に平行に配置される少なくとも２本の第二線状凹部と、を備え、
   ２本の前記第一線状凹部が、前記ベースプレートの前記第一方向に平行な２つの対辺のそれぞれに沿って配置され、２本の前記第二線状凹部が、前記ベースプレートの前記第二方向に平行な２つの対辺のそれぞれに沿って配置され、
   隣り合う２本の前記第一線状凹部間に設けられることにより前記第一面に少なくとも２個設けられる凸部と、
   前記凸部のそれぞれに形成された放熱フィンと、
   前記ベースプレートの前記第一面とは反対側の第二面に接着用部材を介して接着されたスイッチング素子基板と、
   を備えるインバータモジュール。
10. 前記第一線状凹部及び前記第二線状凹部を構成する全ての線状凹部のそれぞれに対応する前記第二面側の位置にリブ状凸部が形成され、
    前記放熱フィンが前記第二方向に平行な方向に延びる板状に形成されている請求項９に記載のインバータモジュール。

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