JP2011233606A - パワーモジュール - Google Patents

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健 徳山
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Abstract

【課題】本発明が解決しようとする課題は、樹脂モールドされた半導体装置をケースに収納する際の生産性の向上を向上させることである。
【解決手段】半導体素子の一方の電極面とはんだを介して接続される第１導体板と、前記半導体素子と前記第１導体板を封止するための封止材と、を有する封止体と、前記封止体を収納するためのケースと、を備え、前記ケースは、前記封止体の一方の面と対向する第１放熱板と、前記封止体の一方の面とは反対側の他方の面と対向する第２放熱板と、前記第１放熱板と前記第２放熱板を接続する中間部材とにより構成され、前記中間部材には、厚さを前記第１放熱板の厚さより小さく、かつ前記第１放熱板よりも弾性変形し易く、さらに前記第１放熱板を囲むように形成された第１薄肉部を有し、前記封止体は、前記第１薄肉部に生じる弾性力によって前記第１放熱板を介して前記第２放熱板に押圧されて固定される。
【選択図】 図８

Description

本発明は、電力変換装置に用いられるパワーモジュールに関し、特にハイブリッド自動車や電気自動車に搭載されるパワーモジュールに関する。
高耐圧・大電流用の半導体チップは、使用時の発熱が大きいため、チップからの放熱性を向上させるための構成が必要になる。この構成の一例として、チップの両面に一対の放熱板を接合する構成が考えられており、この構成によれば、チップの両面から放熱できるので放熱性が向上する。そして、上記した両面放熱型の半導体装置は、全体が樹脂でモールドされている（特許文献１）。
このモールドされた半導体装置をケースに収納して、さらに電力変換装置に搭載する場合、生産性の向上や、端子の接続信頼性や、小型化や、放熱性の更なる向上が求められる。
特開２００７−５３２９５号公報
本発明が解決しようとする課題は、樹脂モールドされた半導体装置をケースに収納する際の生産性を向上させることである。
また、本発明が解決しようとする別の課題は、ケースに収納された樹脂モールドされた半導体装置の端子の接続信頼性を向上させることである。
また、本発明が解決しようとする別の課題は、ケースに収納された樹脂モールドされた半導体装置の小型化及び放熱性を向上させることである。
本発明に係るパワーモジュールは、上記課題を解決するために、半導体素子と、前記半導体素子の一方の電極面とはんだを介して接続される第１導体板と、前記半導体素子と前記第１導体板を封止するための封止材と、を有する封止体と、前記封止体を収納するためのケースと、を備え、前記ケースは、前記封止体の一方の面と対向する第１放熱板と、前記封止体の一方の面とは反対側の他方の面と対向する第２放熱板と、前記第１放熱板と前記第２放熱板を接続する中間部材とにより構成され、前記中間部材には、厚さを前記第１放熱板の厚さより小さく、かつ前記第１放熱板よりも弾性変形し易く、さらに前記第１放熱板を囲むように形成された第１薄肉部を有し、前記封止体は、前記第１薄肉部に生じる弾性力によって前記第１放熱板を介して前記第２放熱板に押圧されて固定される。
本発明により、パワーモジュールの更なる生産性の向上を図ることができる。
ハイブリッド自動車の制御ブロックを示す図である。 ハイブリッド自動車に適用した場合における制御構成図と回路構成図である。 本実施形態に係る電力変換装置２００の設置場所を説明するための分解斜視図を示す。 本実施形態に係る電力変換装置の全体構成を各構成要素に分解した斜視図である。 流路１９を有する冷却ジャケット１２の下面図である。 （ａ）は、本実施形態のパワーモジュール３００ａの斜視図である。（ｂ）は、本実施形態のパワーモジュール３００ａの断面図である。 （ａ）は、理解を助けるために、モジュールケース３０４と絶縁シート３３３と第二封止樹脂３５１を取り除いた内部断面図である。（ｂ）は、（ａ）から第１封止樹脂３４８を取り除いた内部斜視図である。 （ａ）は、モジュール一次封止体３０２の斜視図である。（ｂ）は、図６（ａ）の断面Ａから見たモジュールケース３０４の断面図である。 （ａ）ないし（ｄ）は、モジュール一次封止体３０２をモジュールケース３０４に挿入する工程を示した工程図である。 （ａ）は補助モールド体６００の斜視図、（ｂ）は補助モールド体６００の透過図である。 本実施形態のコンデンサモジュール５００の分解斜視図である。 流路形成体１２にパワーモジュール３００とコンデンサモジュール５００とバスバーアッセンブリ８００を組み付けた外観斜視図である。 図１２の部分Ａの拡大図である。 パワーモジュール３００とコンデンサモジュール５００を組み付けた流路形成体１２とバスバーアッセンブリ８００の分解斜視図である。 保持部材８０３を除いたバスバーアッセンブリ８００の外観斜視図である。 パワーモジュールとコンデンサモジュールとバスバーアッセンブリ８００と補機用パワーモジュール３５０を流路形成体１２に組み付けた状態の外観斜視図である。 理解を助けるために制御回路基板２０と金属ベース板１１を分離した状態の斜視図である。 図１７の破線Ｂで示す面の、電力変換装置２００をＣ方向から見た断面図である。 図１７の入口配管１３及び出口配管１４を通る電力変換装置２００の断面図である。 （ａ）は、第２の実施形態に係るモジュールケース３７０の斜視図である。（ｂ）は、（ａ）の断面Ａから見たモジュールケース３７０の断面図である。 モジュール一次封止体３０２をモジュールケース３７０に挿入する工程を示した工程図である。 （ａ）は、第３の実施形態に係るモジュールケース３７１の斜視図である。（ｂ）は、（ａ）の断面Ａから見たモジュールケース３７１の断面図である。 モジュール一次封止体３０２をモジュールケース３７１に挿入する工程を示した工程図である。 （ａ）は、第４の実施形態に係るモジュールケース３７２の斜視図である。（ｂ）は、矢印Ｂ方向からみたモジュールケース３７２の内部を示す図である。（ｃ）は、（ａ）の断面Ａから見たモジュールケース３７１の断面図である。 （ａ）は、第５の実施形態に係るモジュール一次封止体３８０の斜視図である。（ｂ）は、（ａ）の線Ａを通るモジュール一次封止体３８０の断面図である。 （ａ）は、第５の実施形態に係るモジュールケース３７４の斜視図である。（ｂ）は、（ａ）の断面Ａから見たモジュールケース３７３の断面図である。 モジュール一次封止体３８０をモジュールケース３７４に挿入する工程を示した工程図である。 （ａ）は、第６の実施形態に係るモジュール一次封止体３８１の斜視図である。（ｂ）は、（ａ）の線Ａを通るモジュール一次封止体３８１の断面図である。 （ａ）は、第６の実施形態に係るモジュールケース３７５の斜視図である。（ｂ）は、モジュールケース３７５のフィン３０５の形成面から見た正面図である。（ｃ）は、（ａ）の断面Ａから見たモジュールケース３７５の断面図である。 モジュール一次封止体３８１をモジュールケース３７５に挿入する工程を示した工程図である。
以下、本発明を実施する形態について、図を用いて説明する。
図１は、ハイブリッド自動車（以下「ＨＥＶ」と記述する）の制御ブロックを示す図である。エンジンＥＧＮおよびモータジェネレータＭＧ１，モータジェネレータＭＧ２は車両の走行用トルクを発生する。またモータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２は回転トルクを発生するだけでなく、モータジェネレータＭＧ１あるいはモータジェネレータＭＧ２に外部から加えられる機械エネルギを電力に変換する機能を有する。
モータジェネレータＭＧ１あるいはＭＧ２は、例えば同期機あるいは誘導機であり、上述のごとく、運転方法によりモータとしても発電機としても動作する。モータジェネレータＭＧ１あるいはＭＧ２を自動車に搭載する場合に、小型で高出力を得ることが望ましく、ネオジュームなどの磁石を使用した永久磁石型の同期電動機が適している。また永久磁石型の同期電動機は、誘導電動機に比べて回転子の発熱が少なく、この観点でも自動車用として優れている。
エンジンＥＧＮの出力側及びモータジェネレータＭＧ２の出力トルクは動力分配機構ＴＳＭを介してモータジェネレータＭＧ１に伝達され、動力分配機構ＴＳＭからの回転トルクあるいはモータジェネレータＭＧ１が発生する回転トルクは、トランスミッションＴＭおよびデファレンシャルギアＤＥＦを介して車輪に伝達され。一方回生制動の運転時には、車輪から回転トルクがモータジェネレータＭＧ１に伝達され、供給されてきた回転トルクに基づいて交流電力を発生する。発生した交流電力は後述するように電力変換装置２００により直流電力に変換され、高電圧用のバッテリ１３６を充電し、充電された電力は再び走行エネルギとして使用される。また高電圧用のバッテリ１３６の蓄電している電力が少なくなった場合に、エンジンＥＧＮが発生する回転エネルギをモータジェネレータＭＧ２により交流電力に変換し、次に交流電力を電力変換装置２００により直流電力に変換し、バッテリ１３６を充電することができる。エンジンＥＧＮからモータジェネレータＭＧ２への機械エネルギの伝達は動力分配機構ＴＳＭによって行われる。
次に電力変換装置２００について説明する。インバータ回路１４０と１４２は、バッテリ１３６と直流コネクタ１３８を介して電気的に接続されており、バッテリ１３６とインバータ回路１４０あるいは１４２との相互において電力の授受が行われる。モータジェネレータＭＧ１をモータとして動作させる場合には、インバータ回路１４０は直流コネクタ１３８を介してバッテリ１３６から供給された直流電力に基づき交流電力を発生し、交流端子１８８を介してモータジェネレータＭＧ１に供給する。モータジェネレータＭＧ１とインバータ回路１４０からなる構成は第１電動発電ユニットとして動作する。同様にモータジェネレータＭＧ２をモータとして動作させる場合には、インバータ回路１４２は直流コネクタ１３８を介してバッテリ１３６から供給された直流電力に基づき交流電力を発生し、交流端子１５９を介してモータジェネレータＭＧ２に供給する。モータジェネレータＭＧ２とインバータ回路１４２からなる構成は第２電動発電ユニットとして動作する。第１電動発電ユニットと第２電動発電ユニットは、運転状態に応じて両方をモータとしてあるいは発電機として運転する場合、あるいはこれらを使い分けて運転する場合がある。また片方を運転しないで、停止することも可能である。なお、本実施形態では、バッテリ１３６の電力によって第１電動発電ユニットを電動ユニットとして作動させることにより、モータジェネレータＭＧ１の動力のみによって車両の駆動ができる。さらに、本実施形態では、第１電動発電ユニット又は第２電動発電ユニットを発電ユニットとしてエンジン１２０の動力或いは車輪からの動力によって作動させて発電させることにより、バッテリ１３６の充電ができる。
バッテリ１３６はさらに補機用のモータ１９５を駆動するための電源としても使用される。補機用のモータ１９５としては例えば、エアコンディショナーのコンプレッサを駆動するモータ、あるいは制御用の油圧ポンプを駆動するモータである。バッテリ１３６から直流電力が補機用パワーモジュール３５０に供給され、補機用パワーモジュール３５０で交流電力を発生し、交流端子１２０を介して補機用のモータ１９５に供給される。補機用パワーモジュール３５０はインバータ回路１４０や１４２と基本的には同様の回路構成および機能を持ち、補機用のモータ１９５に供給する交流の位相や周波数、電力を制御する。補機用のモータ１９５の容量がモータジェネレータＭＧ１やＭＧ２の容量より小さいので、補機用パワーモジュール３５０の最大変換電力がインバータ回路１４０や１４２より小さいが、上述の如く補機用パワーモジュール３５０の基本的な構成や基本的な動作はインバータ回路１４０や１４２と略同じである。なお、電力変換装置２００は、インバータ回路１４０やインバータ回路１４２，インバータ回路３５０Ｂに供給される直流電力を平滑化するためのコンデンサモジュール５００を備えている。
電力変換装置２００は上位の制御装置から指令を受けたりあるいは上位の制御装置に状態を表すデータを送信したりするための通信用のコネクタ２１を備えている。コネクタ２１からの指令に基づいて制御回路１７２でモータジェネレータＭＧ１やモータジェネレータＭＧ２、補機用のモータ１９５の制御量を演算し、さらにモータとして運転するか発電機として運転するかを演算し、演算結果に基づいて制御パルスを発生し、ドライバ回路１７４や補機用モジュール３５０のドライバ回路３５０Ｂへ、上記制御パルスを供給する。補機用モジュール３５０は専用の制御回路を有しても良い、この場合はコネクタ２１からの指令に基づいて上記専用の制御回路が制御パルスを発生し、補機用モジュール３５０のドライバ回路３５０Ｂへ供給する。上記制御パルスに基づいてドライバ回路１７４がインバータ回路１４０やインバータ回路１４２を制御するための駆動パルスを発生する。また補機用パワーモジュール３５０のインバータ回路３５０Ｂを駆動するための制御パルスをドライバ回路３５０Ａが発生する。
次に、図２を用いてインバータ回路１４０やインバータ回路１４２の電気回路の構成を説明する。図１に示す補機用パワーモジュール３５０のインバータ３５０Ｂの回路構成も基本的にはインバータ回路１４０の回路構成と類似しているので、図２においてインバータ３５０Ｂの具体的な回路構成の説明は省略し、インバータ回路１４０を代表例として説明する。ただし、補機用パワーモジュール３５０は出力電力が小さいので、以下に説明する各相の上アームや下アームを構成する半導体チップや該チップを接続する回路が補機用パワーモジュール３５０の中に集約されて配置されている。
さらにインバータ回路１４０やインバータ回路１４２は回路構成も動作も極めて類似しているので、インバータ回路１４０で代表して説明する。
なお以下で半導体素子として絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを使用しており、以下略してＩＧＢＴと記す。インバータ回路１４０は、上アームとして動作するＩＧＢＴ３２８及びダイオード１５６と、下アームとして動作するＩＧＢＴ３３０及びダイオード１６６と、からなる上下アームの直列回路１５０を、出力しようとする交流電力のＵ相，Ｖ相，Ｗ相からなる３相に対応して備えている。これらの３相はこの実施の形態では、モータジェネレータＭＧ１の電機子巻線の３相の各相巻線に対応している。３相のそれぞれの上下アームの直列回路１５０は、前記直列回路の中点部分である中間電極１６９から交流電流が出力され、この交流電流は交流端子１５９及び交流端子１８８を通して、モータジェネレータＭＧ１への交流電力線である以下に説明の交流バスバー８０２や８０４と接続する。
上アームのＩＧＢＴ３２８のコレクタ電極１５３は正極端子１５７を介してコンデンサモジュール５００の正極側のコンデンサ端子５０６に、下アームのＩＧＢＴ３３０のエミッタ電極は負極端子１５８を介してコンデンサモジュール５００の負極側のコンデンサ端子５０４にそれぞれ電気的に接続されている。
上述のように、制御回路１７２は上位の制御装置からコネクタ２１を介して制御指令を受け、これに基づいてインバータ回路１４０を構成する各相の直列回路１５０の上アームあるいは下アームを構成するＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０を制御するための制御信号である制御パルスを発生し、ドライバ回路１７４に供給する。ドライバ回路１７４は、上記制御パルスに基づき、各相の直列回路１５０の上アームあるいは下アームを構成するＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０を制御するための駆動パルスを各相のＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０に供給する。ＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０は、ドライバ回路１７４からの駆動パルスに基づき、導通あるいは遮断動作を行い、バッテリ１３６から供給された直流電力を三相交流電力に変換し、この変換された電力はモータジェネレータＭＧ１に供給される。
ＩＧＢＴ３２８は、コレクタ電極１５３と、信号用エミッタ電極１５５と、ゲート電極１５４を備えている。また、ＩＧＢＴ３３０は、コレクタ電極１６３と、信号用のエミッタ電極１６５と、ゲート電極１６４を備えている。ダイオード１５６が、コレクタ電極１５３とエミッタ電極１５５との間に電気的に接続されている。また、ダイオード１６６が、コレクタ電極１６３とエミッタ電極１６５との間に電気的に接続されている。スイッチング用パワー半導体素子としては金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ（以下略してＭＯＳＦＥＴと記す）を用いてもよい、この場合はダイオード１５６やダイオード１６６は不要となる。スイッチング用パワー半導体素子としてはＩＧＢＴは直流電圧が比較的高い場合に適していて、ＭＯＳＦＥＴは直流電圧が比較的低い場合に適している。
コンデンサモジュール５００は、複数の正極側のコンデンサ端子５０６と複数の負極側のコンデンサ端子５０４と正極側の電源端子５０９と負極側の電源端子５０８とを備えている。バッテリ１３６からの高電圧の直流電力は、直流コネクタ１３８を介して、正極側の電源端子５０９や負極側の電源端子５０８に供給され、コンデンサモジュール５００の複数の正極側のコンデンサ端子５０６や複数の負極側のコンデンサ端子５０４から、インバータ回路１４０やインバータ回路１４２，補機用モジュール３５０へ供給される。一方、交流電力からインバータ回路１４０やインバータ回路１４２によって変換された直流電力は、正極側のコンデンサ端子５０６や負極側のコンデンサ端子５０４からコンデンサモジュール５００に供給され、正極側の電源端子５０９や負極側の電源端子５０８から直流コネクタ１３８を介してバッテリ１３６に供給され、バッテリ１３６に蓄積される。
制御回路１７２は、ＩＧＢＴ３２８及びＩＧＢＴ３３０のスイッチングタイミングを演算処理するためのマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と記述する）を備えている。マイコンへの入力情報として、モータジェネレータＭＧ１に対して要求される目標トルク値、上下アーム直列回路１５０からモータジェネレータＭＧ１に供給される電流値、及びモータジェネレータＭＧ１の回転子の磁極位置がある。目標トルク値は、不図示の上位の制御装置から出力された指令信号に基づくものである。電流値は、電流センサ１８０による検出信号に基づいて検出されたものである。磁極位置は、モータジェネレータＭＧ１に設けられたレゾルバなどの回転磁極センサ（不図示）から出力された検出信号に基づいて検出されたものである。本実施形態では、電流センサ１８０は３相の電流値を検出する場合を例に挙げているが、２相分の電流値を検出するようにし、演算により３相分の電流を求めても良い。
制御回路１７２内のマイコンは、目標トルク値に基づいてモータジェネレータＭＧ１のｄ，ｑ軸の電流指令値を演算し、この演算されたｄ，ｑ軸の電流指令値と、検出されたｄ，ｑ軸の電流値との差分に基づいてｄ，ｑ軸の電圧指令値を演算し、この演算されたｄ，ｑ軸の電圧指令値を、検出された磁極位置に基づいてＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令値に変換する。そして、マイコンは、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令値に基づく基本波（正弦波）と搬送波（三角波）との比較に基づいてパルス状の変調波を生成し、この生成された変調波をＰＷＭ（パルス幅変調）信号としてドライバ回路１７４に出力する。ドライバ回路１７４は、下アームを駆動する場合、ＰＷＭ信号を増幅したドライブ信号を、対応する下アームのＩＧＢＴ３３０のゲート電極に出力する。また、ドライバ回路１７４は、上アームを駆動する場合、ＰＷＭ信号の基準電位のレベルを上アームの基準電位のレベルにシフトしてからＰＷＭ信号を増幅し、これをドライブ信号として、対応する上アームのＩＧＢＴ３２８のゲート電極にそれぞれ出力する。
また、制御回路１７２内のマイコンは、異常検知（過電流，過電圧，過温度など）を行い、上下アーム直列回路１５０を保護している。このため、制御回路１７２にはセンシング情報が入力されている。例えば各アームの信号用のエミッタ電極１５５及び信号用のエミッタ電極１６５からは各ＩＧＢＴ３２８とＩＧＢＴ３３０のエミッタ電極に流れる電流の情報が、対応する駆動部（ＩＣ）に入力されている。これにより、各駆動部（ＩＣ）は過電流検知を行い、過電流が検知された場合には対応するＩＧＢＴ３２８，ＩＧＢＴ３３０のスイッチング動作を停止させ、対応するＩＧＢＴ３２８，ＩＧＢＴ３２８３３０を過電流から保護する。上下アーム直列回路１５０に設けられた温度センサ（不図示）からは上下アーム直列回路１５０の温度の情報がマイコンに入力されている。また、マイコンには上下アーム直列回路１５０の直流正極側の電圧の情報が入力されている。マイコンは、それらの情報に基づいて過温度検知及び過電圧検知を行い、過温度或いは過電圧が検知された場合には全てのＩＧＢＴ３２８，ＩＧＢＴ３３０のスイッチング動作を停止させる。
図３は、本発明に係る実施の形態としての電力変換装置２００の分解斜視図を示す。電力変換装置２００は、トランスミッションＴＭに固定された電力変換装置２００の回路部品を収納するためのアルミニウム製の底を有するハウジング１０と蓋８とを有する。電力変換装置２００は、底面及び上面の形状を略長方形としたことで、車両への取り付けが容易となり、また生産し易い効果がある。流路形成体１２は、後述するパワーモジュール３００及びコンデンサモジュール５００を保持するとともに、冷却媒体によってこれらを冷却する。また、流路形成体１２は、ハウジング１０に固定され、かつハウジング１０の底部に入口配管１３と出口配管１４が設けられている。入口配管１３から冷却媒体である水が流路形成体１２に流入し、冷却に使用した後と出口配管１４から流出する。
蓋８は、電力変換装置２００を構成する回路部品を収納し、ハウジング１０に固定される。蓋８の内側の上部には、制御回路１７２を実装した制御回路基板２０が配置されている。蓋８には、外部に繋がる第１開口２０２と第２開口２０４とが設けられており、第１開口２０２を介して前記コネクタ２１が外部の制御装置と接続され、制御回路基板２０に設けられた制御回路１７２と上位の制御装置などの外部の制御装置との間で信号伝送を行う。電力変換装置２００内の制御回路を動作させる低電圧の直流電力は、前記コネクタ２１から供給される。第２開口２０４には、バッテリ１３６との間で直流電力を送受するための直流コネクタ１３８が設けられており、電力変換装置２００内部に高電圧直流電力を供給するための負極側電力線５１０と正極側電力線５１２は、バッテリ１３６と直流電力の授受を行う直流コネクタ１３８とコンデンサモジュール５００などとを電気的に接続する。
コネクタ２１と負極側電力線５１０や正極側電力線５１２は、蓋８の底面に向かって延ばされ、コネクタ２１は第１開口２０２から突出し、また負極側電力線５１０や正極側電力線５１２の先端部は、第２開口２０４から突出して直流コネクタ１３８の端子を構成する。蓋８には、その内壁の第１開口２０２及び第２開口２０４の周りにシール部材（不図示）が設けられる。コネクタ２１等の端子の嵌合面の向きは、車種により種々の方向となるが、特に小型車両に搭載しようとした場合、エンジンルーム内の大きさの制約や組立性の観点から嵌合面を上向きにして出すことが好ましい。特に、本実施形態のように、電力変換装置２００が、トランスミッションＴＭの上方に配置される場合には、トランスミッションＴＭの配置側とは反対側に向かって突出させることにより、作業性が向上する。また、コネクタ２１は外部の雰囲気からシールする必要があるが、コネクタ２１に対して蓋８を上方向から組み付ける構成となることで、蓋８がハウジング１０に組み付けられたときに、蓋８と接触するシール部材がコネクタ２１を押し付けることができ、気密性が向上する。
図４は、電力変換装置２００のハウジング１０の内部に収納される構成を理解を助けるために分解した斜視図である。流路形成体１２には、図５に示す流路１９が両サイドに沿うように形成されている。該流路１９の一方側の上面には、開口部４００ａ〜４００ｃが冷媒の流れ方向４１８に沿って形成され、また該流路１９の他方側の上面には、開口部４０２ａ〜４０２ｃが冷媒の流れ方向４２２に沿って形成されている。開口部４００ａ〜４００ｃは、挿入されたパワーモジュール３００ａ〜３００ｃによって塞がれる、また開口部４０２ａ〜４０２ｃは挿入されたパワーモジュール３０１ａ〜３０１ｃによって塞がれる。
流路形成体１２が形成する一方と他方の流路の間には、コンデンサモジュール５００を収納するための収納空間４０５が形成される。コンデンサモジュール５００は、収納空間４０５に収納されることにより、流路１９内に流れる冷媒によってコンデンサモジュール５００が冷やされる。またコンデンサモジュール５００の外側面に沿って冷媒を流す流路が形成されているので、冷却効率が向上すると共に、流路やコンデンサモジュール５００やパワーモジュール３００と３０１との配置が整然と整い、全体がより小型と成る。また流路１９がコンデンサモジュール５００の長辺に沿って配置されており、流路１９と流路１９に挿入固定されるパワーモジュール３００と３０１との距離が略一定となるので、平滑コンデンサとパワーモジュール回路との回路定数が３相の各層においてバランスし易くなり、スパイク電圧を低減し易い回路構成となる。本実施の形態では、冷媒としては水が最も適している。しかし、水以外であっても利用できるので、以下冷媒と記す。
流路形成体１２には、入口配管１３と出口配管１４と対向する位置に冷媒の流れを変える空間を内部に備える冷却部４０７が設けられている。冷却部４０７は、流路形成体１２と一体に形成され、この実施の形態では、補機用パワーモジュール３５０を冷却するために利用される。補機用パワーモジュール３５０は冷却部４０７の外周面である冷却面に固定され、前記冷却面の内側に形成された空間に冷媒を蓄え、この冷媒によって冷却部４０７が冷却され、補機用パワーモジュール３５０の温度上昇が抑えられる。前記冷媒は前記流路１９内を流れる冷媒であり、パワーモジュール３００や３０１とコンデンサモジュール５００と共に補機用モジュール３５０が冷却される。補機用パワーモジュール３５０の両側部には、後述するバスバーアッセンブリ８００が配置される。バスバーアッセンブリ８００は、交流バスバー１８６や保持部材を備えており、電流センサ１８０を保持し、固定している。詳細は後述する。
このように流路形成体１２の中央部にコンデンサモジュール５００の収納空間４０５を設け、その収納空間４０５を挟むように流路１９を設け、それぞれの流路１９に車両駆動用のパワーモジュール３００ａ〜３００ｃ及びパワーモジュール３０１ａ〜３０１ｃを配置し、さらに流路形成体１２の上面に補機用パワーモジュール３５０を配置することで、少ない空間で効率良く冷却でき、電力変換装置全体の小型化が可能となる。
また流路形成体１２の流路１９の主構造を流路形成体１２と一体にアルミ材の鋳造で作ることにより、流路１９は冷却効果に加え機械的強度を強くする効果がある。またアルミ鋳造で作ることで流路形成体１２と流路１９とが一体構造となり、熱伝導が良くなり冷却効率が向上する。なお、パワーモジュール３００ａ〜３００ｃとパワーモジュール３０１ａ〜３０１ｃを流路１９に固定することで流路１９を完成させ、水路の水漏れ試験を行う。水漏れ試験に合格した場合に、次にコンデンサモジュール５００や補機用パワーモジュール３５０や基板を取り付ける作業を行うことができる。このように、電力変換装置２００の底部に流路形成体１２を配置し、次にコンデンサモジュール５００，補機用パワーモジュール３５０，バスバーアッセンブリ８００，基板等の必要な部品を固定する作業を上から順次行えるように構成されており、生産性と信頼性が向上する。
ドライバ回路基板２２は、補機用パワーモジュール３５０及びバスバーアッセンブリ８００の上方、すなわち蓋側に配置される。またドライバ回路基板２２と制御回路基板２０の間には金属ベース板１１が配置され、金属ベース板１１は、ドライバ回路基板２２及び制御回路基板２０に搭載される回路群の電磁シールドの機能を奏すると共にドライバ回路基板２２と制御回路基板２０とが発生する熱を逃がし、冷却する作用を有している。さらに制御回路基板２０の機械的な共振周波数を高める作用をする。すなわち金属ベース板１１に制御回路基板２０を固定するためのねじ止め部を短い間隔で配置することが可能となり、機械的な振動が発生した場合の支持点間の距離を短くでき、共振周波数を高くできる。トランスミッションから伝わる振動周波数に対して制御回路基板２０の共振周波数を高くできるので、振動の影響を受け難く、信頼性が向上する。
図５は流路形成体１２を説明するための説明図で、図４に示す流路形成体１２を下から見た図である。流路形成体１２とこの流路形成体１２の内部にコンデンサモジュール５００の収納空間４０５（図４参照）に沿って形成された流路１９は一体に鋳造されている。流路形成体１２の下面には、１つに繋がった開口部４０４が形成され、該開口部４０４は、中央部に開口を有する下カバー４２０によって塞がれる。下カバー４２０と流路形成体１２の間には、シール部材４０９ａ及びシール部材４０９ｂが設けられ気密性を保っている。
下カバー４２０には、一方の端辺の近傍であって当該端辺に沿って、入口配管１３（図４参照）を挿入するための入口孔４０１と、出口配管１４（図４参照）を挿入するための出口孔４０３が形成される。また下カバー４２０には、トランスミッションＴＭの配置方向に向かって突出する凸部４０６が形成される。凸部４０６は、パワーモジュール３００ａ〜３００ｃ及びパワーモジュール３０１ａ〜３０１ｃに対応して設けられている。冷媒は、点線で示す流れ方向４１７の方向に、入口孔４０１を通って、流路形成体１２の短手方向の辺に沿って形成された第１流路部１９ａに向かって流れる。第１流路部１９ａは冷媒の流れを変える空間を形成しており、該空間で冷却部４０７の内面に衝突し、流れの方向を変える。この衝突時に冷却部４０７の熱を奪う作用を為す。そして冷媒は、流れ方向４１８のように、流路形成体１２の長手方向の辺に沿って形成された第２流路部１９ｂを流れる。また冷媒は、流れ方向４２１のように、流路形成体１２の短手方向の辺に沿って形成された第３流路部１９ｃを流れる。第３流路部１９ｃは折り返し流路を形成する。また、冷媒は、流れ方向４２２のように、流路形成体１２の長手方向の辺に沿って形成された第４流路部１９ｄを流れる。第４流路部１９ｄは、コンデンサモジュール５００を挟んで第２流路部１９ｂと対向する位置に設けられる。さらに、冷媒は、流れ方向４２３のように、流路形成体１２の短手方向の辺に沿って形成された第５流路部１９ｅ及び出口孔４０３を通って出口配管１４に流出する。
第１流路部１９ａ，第２流路部１９ｂ，第３流路部１９ｃ，第４流路部１９ｄ及び第５流路部１９ｅは、いずれも幅方向より深さ方向が大きく形成される。パワーモジュール３００ａ〜３００ｃが、流路形成体１２の上面側に形成された開口部４００ａ〜４００ｃから挿入され（図４参照）、第２流路部１９ｂ内の収納空間に収納される。なお、パワーモジュール３００ａの収納空間とパワーモジュール３００ｂの収納空間との間には、冷媒の流れを澱ませないための中間部材４０８ａが形成される。同様に、パワーモジュール３００ｂの収納空間とパワーモジュール３００ｃの収納空間との間には、冷媒の流れを澱ませないための中間部材４０８ｂが形成される。中間部材４０８ａ及び中間部材４０８ｂは、その主面が冷媒の流れ方向に沿うように形成される。第４流路部１９ｄも第２流路部１９ｂと同様にパワーモジュール３０１ａ〜３０１ｃの収納空間及び中間部材を形成する。また、流路形成体１２は、開口部４０４と開口部４００ａ〜４００ｃ及び４０２ａ〜４０２ｃとが対向するように形成されているので、アルミ鋳造により製造し易い構成になっている。
下カバー４２０には、ハウジング１０と当接し、電力変換装置２００を支持するための支持部４１０ａ及び支持部４１０ｂが設けられる。支持部４１０ａは下カバー４２０の一方の端辺に近づけて設けられ、支持部４１０ｂは下カバー４２０の他方の端辺に近づけて設けられる。これにより、電力変換装置２００の流路形成体１２を、トランスミッションＴＭやモータジェネレータＭＧ１の円柱形状に合わせて形成されたハウジング１０の内壁に強固に固定することができる。
また、支持部４１０ｂは、抵抗器４５０を支持するように構成されている。この抵抗器４５０は、乗員保護やメンテナンス時における安全面に配慮して、コンデンサセルに帯電した電荷を放電するためのものである。抵抗器４５０は、高電圧の電気を継続的に放電できるように構成されているが、万が一抵抗器もしくは放電機構に何らかの異常があった場合でも、車両に対するダメージを最小限にするように配慮した構成とする必要がある。つまり、抵抗器４５０がパワーモジュールやコンデンサモジュールやドライバ回路基板等の周辺に配置されている場合、万が一抵抗器４５０が発熱，発火等の不具合を発生した場合に主要部品近傍で延焼する可能性が考えられる。
そこで本実施形態では、パワーモジュール３００ａ〜３００ｃやパワーモジュール３０１ａ〜３０１ｃやコンデンサモジュール５００は、流路形成体１２を挟んで、トランスミッションＴＭを収納したハウジング１０とは反対側に配置され、かつ抵抗器４５０は、流路形成体１２とハウジング１０との間の空間に配置される。これにより、抵抗器４５０が金属で形成された流路形成体１２及びハウジング１０で囲まれた閉空間に配置されることになる。なお、コンデンサモジュール５００内のコンデンサセルに貯まった電荷は、図４に示されたドライバ回路基板２２に搭載されたスイッチング手段のスイッチング動作によって、流路形成体１２の側部を通る配線を介して抵抗器４５０に放電制御される。本実施形態では、スイッチング手段によって高速に放電するように制御される。放電を制御するドライバ回路基板２２と抵抗器４５０の間に、流路形成体１２が設けられているので、ドライバ回路基板２２を抵抗器４５０から保護することができる。また、抵抗器４５０は下カバー４２０に固定されているので、流路１９と熱的に非常に近い位置に設けられているので、抵抗器４５０の異常な発熱を抑制することができる。
図６乃至図７を用いてインバータ回路１４０およびインバータ回路１４２に使用されるパワーモジュール３００ａ〜３００ｃおよびパワーモジュール３０１ａ〜３０１ｃの詳細構成を説明する。上記パワーモジュール３００ａ〜３００ｃおよびパワーモジュール３０１ａ〜３０１ｃはいずれも同じ構造であり、代表してパワーモジュール３００ａの構造を説明する。尚、図６乃至図７において信号端子３２５Ｕは、図２に開示したゲート電極１５４および信号用エミッタ電極１５５に対応し、信号端子３２５Ｌは、図２に開示したゲート電極１６４およびエミッタ電極１６５に対応する。また直流正極端子３１５Ｂは、図２に開示した正極端子１５７と同一のものであり、直流負極端子３１９Ｂは、図２に開示した負極端子１５８と同一のものである。また交流端子３２１は、図２に開示した交流端子１５９と同じものである。
図６（ａ）は、本実施形態のパワーモジュール３００ａの斜視図である。図６（ｂ）は、本実施形態のパワーモジュール３００ａの断面図である。
上下アームの直列回路１５０を構成するパワー半導体素子（ＩＧＢＴ３２８，ＩＧＢＴ３３０，ダイオード１５６，ダイオード１６６）が、図６乃至図７に示す如く、導体板３１５や導体板３１８によって、あるいは導体板３１６や導体板３１９によって、両面から挟んで固着される。これら導体板には、信号端子３２５Ｕや信号端子３２５Ｌである信号配線を一体に成型して成る補助モールド体６００が組みつけられる。導体板３１５等は、その放熱面が露出した状態で第一封止樹脂３４８によって封止され、当該放熱面に絶縁シート３３３が熱圧着される。第一封止樹脂３４８により封止されたモジュール一次封止体３０２は、モジュールケース３０４の中に挿入して絶縁シート３３３を挟んで、ＣＡＮ型冷却器であるモジュールケース３０４の内面に熱圧着される。ここで、ＣＡＮ型冷却器とは、一面に挿入口３０６と他面に底を有する筒形状をした冷却器である。
モジュールケース３０４は、アルミ合金材料例えばＡｌ，ＡｌＳｉ，ＡｌＳｉＣ，Ａｌ−Ｃ等から構成され、かつ、つなぎ目の無い状態で一体に成形される。モジュールケース３０４は、挿入口３０６以外に開口を設けない構造であり、挿入口３０６は、フランジ３０４Ｂによって、その外周を囲まれている。また、図６（ａ）に示されるように、他の面より広い面を有する第１放熱体３０７Ａ及び第２放熱体３０７Ｂがそれぞれ対向した状態で配置され、当該対向する第１放熱体３０７Ａと第２放熱体３０７Ｂと繋ぐ３つの面は、当該第１放熱体３０７Ａ及び第２放熱体３０７Ｂより狭い幅で密閉された面を構成し、残りの一辺の面に挿入口３０６が形成される。モジュールケース３０４の形状は、正確な直方体である必要が無く、角が図６（ａ）に示す如く曲面を成していても良い。
このような形状の金属製のケースを用いることで、モジュールケース３０４を水や油などの冷媒が流れる流路１９内に挿入しても、冷媒に対するシールをフランジ３０４Ｂにて確保できるため、冷却媒体がモジュールケース３０４の内部に侵入するのを簡易な構成で防ぐことができる。また、対向した第１放熱体３０７Ａと第２放熱体３０７Ｂに、フィン３０５がそれぞれ均一に形成される。さらに、第１放熱体３０７Ａ及び第２放熱体３０７Ｂの外周には、厚みが極端に薄くなっている薄肉部３０４Ａが形成されている。薄肉部３０４Ａは、フィン３０５を加圧することで簡単に変形する程度まで厚みを極端に薄くしてあるため、モジュール一次封止体３０２が挿入された後の生産性が向上する。
モジュールケース３０４の内部に残存する空隙には、第二封止樹脂３５１を充填される。また、図８及び図９に示されるように、コンデンサモジュール５００と電気的に接続するための直流正極配線３１５Ａおよび直流負極配線３１９Ａが設けられており、その先端部に直流正極端子３１５Ｂ（１５７）と直流負極端子３１９Ｂ（１５８）が形成されている。モータジェネレータＭＧ１あるいはＭＧ２に交流電力を供給するための交流配線３２０が設けられており、その先端に交流端子３２１（１５９）が形成されている。本実施形態では、直流正極配線３１５Ａは導体板３１５と一体成形され、直流負極配線３１９Ａは導体板３１９と一体成形され、交流配線３２０は導体板３１６と一体成形される。
上述のように導体板３１５等を絶縁シート３３３を介してモジュールケース３０４の内壁に熱圧着することにより、導体板とモジュールケース３０４の内壁の間の空隙を少なくすることができ、パワー半導体素子の発生熱を効率良くフィン３０５へ伝達できる。さらに絶縁シート３３３にある程度の厚みと柔軟性を持たせることにより、熱応力の発生を絶縁シート３３３で吸収することができ、温度変化の激しい車両用の電力変換装置に使用するのに良好となる。
図７（ａ）は、理解を助けるために、モジュールケース３０４と絶縁シート３３３と第二封止樹脂３５１を取り除いた内部断面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）から第１封止樹脂３４８を取り除いた内部斜視図である。
各パワー半導体素子は、各導体板に設けられた素子固着部３２２に、金属接合材１６０を介してそれぞれ固着される。金属接合材１６０は、例えばはんだ材や銀シート及び微細金属粒子を含んだ低温焼結接合材、等である。
各パワー半導体素子は板状の扁平構造であり、当該パワー半導体素子の各電極は表裏面に形成されている。図７に示されるように、パワー半導体素子の各電極は、導体板３１５と導体板３１８、または導体板３１６と導体板３１９によって挟まれる。つまり、導体板３１５と導体板３１８は、ＩＧＢＴ３２８及びダイオード１５６を介して略平行に対向した積層配置となる。同様に、導体板３１６と導体板３１９は、ＩＧＢＴ３３０及びダイオード１６６を介して略平行に対向した積層配置となる。また、導体板３１６と導体板３１８は中間電極３２９を介して接続されている。この接続により上アーム回路と下アーム回路が電気的に接続され、上下アーム直列回路が形成される。放熱面３２３は、第１封止樹脂３４８から露出され、図６に示された絶縁シートで覆われる。
直流正極配線３１５Ａと直流負極配線３１９Ａは、樹脂材料で成形された補助モールド体６００を介して対向した状態で略平行に延びる形状を成している。信号端子３２５Ｕや信号端子３２５Ｌは、補助モールド体６００に一体に成形されて、かつ直流正極配線３１５Ａ及び直流負極配線３１９Ａと同様の方向に向かって延びている。補助モールド体６００に用いる樹脂材料は、絶縁性を有する熱硬化性樹脂かあるいは熱可塑性樹脂が適している。これにより、直流正極配線３１５Ａと直流負極配線３１９Ａと信号端子３２５Ｕと信号端子３２５Ｌとの間の絶縁性を確保でき、高密度配線が可能となる。さらに、直流正極配線３１５Ａと直流負極配線３１９Ａを略平行に対向するように配置したことにより、パワー半導体素子のスイッチング動作時に瞬間的に流れる電流が、対向してかつ逆方向に流れる。これにより、電流が作る磁界が互いに相殺する作用をなし、この作用により低インダクタンス化が可能となる。
図８（ａ）は、モジュール一次封止体３０２の斜視図である。図８（ｂ）は、図６（ａ）の断面Ａから見たモジュールケース３０４の断面図である。
効率よく半導体素子を冷却するためには、半導体素子が接続される導体板３１５，３１６，３１８，３１９と第１放熱体３０７Ａ及び第２放熱体３０７Ｂとの間に空隙が生じないようにすることが重要となる。しかしながら、モジュール一次封止体３０２の厚さ３０３にはばらつきがあるため、モジュール一次封止体３０２と第１放熱体３０７Ａ及び第２放熱体３０７Ｂとの間に隙間ができ易く、冷却性能が低下してします。一方で、厚さ３０３のばらつきを小さくするため高精度な部品を用いたり、高精度な組み立て及び加工を行ったりすると、生産性向上やコスト低減の妨げとなる。
図８（ｂ）に示されるように、モジュールケース３０４は、フランジ３０４Ｂと前記第１放熱体３０７Ａ及び第２放熱体３０７Ｂを繋ぐ薄肉部３０４Ａを有する。また、モジュールケース３０４は、枠体３０８と前記第１放熱体３０７Ａ及び第２放熱体３０７Ｂを繋ぐ薄肉部３０４Ａを有する。つまり、薄肉部３０４Ａは、フランジ３０４Ｂと第１放熱体３０７Ａと第２放熱体３０７Ｂと枠体３０８を繋ぐ中間部材として機能する。なお、枠体３０８は、モジュールケース３０４の強度を向上させるために、その厚さを肉部３０４Ａの厚さよりも大きくしている。
３０９は、第１放熱体３０７Ａの内壁と第２放熱体３０７Ｂの内壁との間の距離（以下、内壁間距離３０９とする）を示す。モジュールケース３０４は、内壁間距離３０９がモジュール一次封止体３０２の厚さ３０３よりも小さくなるように形成される。
図９（ａ）ないし（ｄ）は、モジュール一次封止体３０２をモジュールケース３０４に挿入する工程を示した工程図である。
図９（ａ）に示すように、モジュールケース３０４内に、内壁間距離３０９とほぼ同じ厚さの治具９００を挿入する。治具９００は、その上面が第１放熱体３０７Ａと接した状態で、かつその下面が第２放熱体３０７Ｂと接した状態で、モジュールケース３０４内に固定される。また、治具９００は、治具９０２を挿入させるための空間９０１を形成している。この空間９０１の高さは、モジュールケース３０４の挿入口３０６側は、図９（ａ）の枠体３０８側よりも大きく形成され、かつ枠体３０８側に向かって徐々に小さくなるように形成されている。
次に、図９（ｂ）に示すように、治具９０２が治具９００の空間９０１に挿入され、かつ治具９０２は加圧方向Ｂに向かって加圧される。なお、治具９０２は、治具９００の空間９０１と嵌めあうように、先端に向かって細くなるように形成される。治具９０２が加圧方向Ｂに向かって加圧されることにより、治具９００が変移方向Ｃに変形して、治具９００によりモジュールケース３０４が押し広げられる。モジュールケース３０４が押し広げられた後の内壁間距離３１０がモジュール一次封止体３０２の厚さ３０３よりも大きくなるように、治具９０２の加圧力が設定される。
このとき、薄肉部３０４Ａは、第１放熱体３０７Ａ及び第２放熱体３０７Ｂを形成する冷却体やフランジ部３０４Ｂや枠体３０８よりも極めて薄く形成され、当該薄肉部３０４Ａのみが弾性変形することになる。
次に、図９（ｃ）に示すように、モジュール一次封止体３０２が、モジュールケース３０４内に挿入される。
次に、図９（ｄ）に示すように、治具９００及び治具９０２がモジュールケース３０４内から抜き取られ、薄肉部３０４Ａを弾性変形させるための加圧力が解除される。その際、弾性変形していた薄肉部３０４Ａは、モジュールケース３０４の内壁間距離３０９に戻ろうとする弾性力は働き、モジュール一次封止体３０２は、第１放熱体３０７Ａ及び第２放熱体３０７Ｂによって支持及び固定されることになる。モジュール一次封止体３０２は、上面と下面の両側から薄肉部３０４Ａからの弾性力が作用するので、より強固に支持及び固定されることになる。モジュールケース３０４の内壁間距離は、モジュール一次封止体３０２の厚さ３０３と同じ大きさになる。
これにより、モジュール一次封止体３０２の厚さ３０３の寸法ばらつきを容易に吸収することができる。
なお、第１放熱体３０７Ａ及び第２放熱体３０７Ｂのモジュール一次封止体３０２と対向する側の面は、薄肉部３０４Ａのモジュールケース３０４内部側の面と同一面となるように形成される。これにより、治具９００をモジュールケース３０４内部に滑らかに挿入することができる。
なお、本実施形態では、薄肉部３０４Ａが弾性変形する例を示した。しかし、モジュールケース３０４にモジュール一次封止体３０２が挿入された場合、薄肉部３０４Ａが塑性変形するように、モジュールケース３０４の内壁間距離３０９や薄肉部３０４Ａを厚さを設定しても良い。また、薄肉部３０４Ａを塑性変形させる場合には、絶縁シート３３３に接着性を持たせることにより、モジュールケース３０４とモジュール一次封止体３０２との接合力を向上させることがさらに望ましい。
図１０（ａ）は補助モールド体６００の斜視図、図１０（ｂ）は補助モールド体６００の透過図である。なお、以下に説示する図１０の補助モールド体６００は、図８及び図９に示された補助モールド体６００とは形状が異なるが、使用環境に応じて、使い分けることができる。例えば信号配線３２５Ｕ及び３２５Ｌの耐振動性を向上させるためには、以下に説示する図１０の補助モールド体６００が適している。
補助モールド体６００は、信号導体３２４をインサート成形により一体化している。ここで、信号導体３２４は、上アーム側のゲート電極端子１５４やエミッタ電極端子１５５及び上アーム側のゲート電極端子１６４やエミッタ電極端子１６５（図２参照）、さらにはパワー半導体素子の温度情報を伝達するための端子が含まれる。本実施形態の説明では、これらの端子を総称して、信号端子３２５Ｕ，３２５Ｌと表現する。
信号導体３２４は、一方の端部に信号端子３２５Ｕや３２５Ｌを形成し、他方の端部に素子側信号端子３２６Ｕや３２６Ｌを形成する。素子側信号端子３２６Ｕや３２６Ｌは、パワー半導体素子の表面電極に設けられた信号パッドと、例えばワイヤにより接続される。第１封止部６０１Ａは、図８（ａ）に示された直流正極配線３１５Ａや直流負極配線３１９Ａあるいは交流配線３２０の形状の長軸に対してこれを横切る方向に延びる形状を成す。一方、第２封止部６０１Ｂは、直流正極配線３１５Ａや直流負極配線３１９Ａあるいは交流配線３２０の形状の長軸に対して略平行な方向に延びる形状を成す。また、第２封止部６０１Ｂは、上アーム側の信号端子３２５Ｕを封止するための封止部と、下アーム側の信号端子３２５Ｌを封止するための封止部とにより構成される。
補助モールド体６００は、その長さが、横に並べられた導体板３１５と３１６との全体の長さ、あるいは横に並べられた導体板３１９と３２０との全体の長さより長く形成される。つまり、横に並べられた導体板３１５と３１６の長さ、あるいは横に並べられた導体板３１９と３２０の長さが、補助モールド体６００の横方向の長さの範囲内に入っている。
第１封止部６０１Ａは、窪み形状を成しておりかつ当該窪みに直流負極配線３１９Ａを嵌合するための配線嵌合部６０２Ａを形成する。また第１封止部６０１Ａは、窪み形状を成しておりかつ当該窪みに直流正極配線３１５Ａを嵌合するための配線嵌合部６０２Ｂを形成する。さらに第１封止部６０１Ａは、配線嵌合部６０２Ａの側部に配置されおり、かつ窪み形状を成し、さらに当該窪みに交流配線３２０を嵌合するための配線嵌合部６０２Ｃを形成する。これら配線嵌合部６０２Ａ〜６０２Ｃに各配線が嵌合されることにより、各配線の位置決めが為される。これにより、各配線を強固に固定した後に樹脂封止材の充填作業を行うことが可能となり、量産性が向上する。
また、配線絶縁部６０８が、配線嵌合部６０２Ａと配線嵌合部６０２Ｂの間から、第１封止部６０１Ａから遠ざかる方向に突出する。板形状を成す配線絶縁部６０８が直流正極配線３１５Ａと直流負極配線３１９Ａの間に介在することにより、絶縁性を確保しながら、低インダクタンス化のための対向配置が可能となる。
また、第１封止部６０１Ａには、樹脂封止する際に用いられる金型と接触する金型押圧面６０４が形成され、かつ金型押圧面６０４は、樹脂封止する際の樹脂漏れを防止するための突起部６０５が第１封止部６０１の長手方向の外周を一周して形成される。突起部６０５は、樹脂漏れ防止効果を高めるために、複数設けられる。さらに、これら配線嵌合部６０２Ａと配線嵌合部６０２Ｂにも突起部６０５が設けられているので、直流正極配線３１５Ａ及び直流負極配線３１９Ａの周囲から樹脂封止材が漏れるのを防止できる。ここで、第１封止部６０１Ａ，第２封止部６０１Ｂ、及び突起部６０５の材料としては、１５０〜１８０℃程度の金型に設置されることを考慮すると、高耐熱性が期待できる熱可塑性樹脂の液晶ポリマーやポリブチレンテレクタレート（ＰＢＴ）やポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）が望ましい。
また、第１封止部６０１Ａの短手方向のパワー半導体素子側には、図１０（ｂ）に示される貫通孔６０６が長手方向に複数設けられる。これにより、貫通孔６０６に第一封止樹脂３４８が流入して硬化することにより、アンカー効果が発現して、補助モールド体６００は第一封止樹脂３４８に強固に保持され、温度変化や機械的振動によって応力がかかっても両者は剥離しない。貫通孔の変わりに凸凹の形状としても剥離しがたくなる。また、第１封止部６０１Ａにポリイミド系のコート剤を塗布するか、あるいは表面を粗化することでもある程度の効果が得られる。
モジュール一次封止体３０２における第１封止樹脂３４８の封止工程では、まず各配線を支持した補助モールド体６００を、１５０〜１８０℃程度に余熱された金型に挿入する。本実施形態では、補助モールド体６００，直流正極配線３１５Ａ，直流負極配線３１９Ａ，交流配線３２０，導体板３１５，導体板３１６，導体板３１８，導体板３１９が、それぞれ強固につながっているため、補助モールド体６００を所定の位置に設置することで主要回路およびパワー半導体素子が所定の位置に設置される。従って生産性が向上すると共に、信頼性が向上する。
また、第２封止部６０１Ｂは、モジュールケース３０４近傍からドライバ回路基板２２近傍まで延ばされるように形成される。これにより、強電配線の間をかいくぐってドライバ回路基板２２との配線を行う際に、高電圧にさらされても正常にスイッチング制御信号を伝達できるようになる。また、直流正極配線３１５Ａ，直流負極配線３１９Ａ，交流配線３２０，信号端子３２５Ｕ及び信号端子３２５Ｌが、モジュールケース３０４から同一方向に突出しても、電気的絶縁を確保することができ、信頼性を確保できる。
図１１は、コンデンサモジュール５００の内部構造を説明するための分解斜視図である。積層導体板５０１は、板状の幅広導体で形成された負極導体板５０５及び正極導体板５０７、さらに負極導体板５０５と正極導体板５０７に挟まれた絶縁シート５１７により構成されている。積層導体板５０１は以下に説明の如く、各相の上下アームの直列回路１５０を流れる電流に対して磁束を互いに相殺しあうので、上下アームの直列回路１５０を流れる電流に関して低インダクタンス化が図られる。積層導体板５０１は、略長方形形状を成す。負極側の電源端子５０８及び正極側の電源端子５０９は、積層導体板５０１の短手方向の一方の辺から立ち上げられた状態で形成され、それぞれ正極導体板５０７と負極導体板５０５に接続されている。正極側の電源端子５０９及び負極側の電源端子５０８には、図２で説明した如く、直流コネクタ１３８を介して直流電力が供給される。
コンデンサ端子５０３ａ〜５０３ｃは、積層導体板５０１の長手方向の一方の辺から立ち上げられた状態で、各パワーモジュール３００の正極端子１５７（３１５Ｂ）及び負極端子１５８（３１９Ｂ）に対応して形成される。また、コンデンサ端子５０３ｄ〜５０３ｆは、積層導体板５０１の長手方向の他方の辺から立ち上げられた状態で、各パワーモジュール３０１の正極端子１５７（３１５Ｂ）及び負極端子１５８（３１９Ｂ）に対応して形成される。なお、コンデンサ端子５０３ａ〜５０３ｆは、積層導体板５０１の主面を横切る方向に立ち上げられている。コンデンサ端子５０３ａ〜５０３ｃは、パワーモジュール３００ａ〜３００ｃとそれぞれ接続される。コンデンサ端子５０３ｄ〜５０３ｆは、パワーモジュール３０１ａ〜３０１ｃとそれぞれ接続される。コンデンサ端子５０３ａを構成する負極側コンデンサ端子５０４ａと正極側コンデンサ端子５０６ａとの間には、絶縁シート５１７の一部が設けられ、絶縁が確保されている。他のコンデンサ端子５０３ｂ〜５０３ｆも同様である。なお、本実施形態では、負極導体板５０５，正極導体板５０７，バッテリ負極側端子５０８，バッテリ負極側端子５０９，コンデンサ端子５０３ａ〜５０３ｆは、一体に成形された金属製板で構成され、上下アームの直列回路１５０を流れる電流に対してインダクタンス低減の効果を有する。
コンデンサセル５１４は、積層導体板５０１の下方であるコンデンサモジュール５００の内部側に、複数個設けられる。本実施形態では、８つのコンデンサセル５１４が積層導体板５０１の長手方向の一方の辺に沿って一列に並べられ、かつさらに別の８つのコンデンサセル５１４が積層導体板５０１の長手方向の他方の辺に沿って一列に並べられ、合計１６個のコンデンサセルが設けられる。積層導体板５０１の長手方向のそれぞれの辺に沿って並べられたコンデンサセル５１４は、図１１に示される点線ＡＡを境にて対称に並べられる。これにより、コンデンサセル５１４によって平滑化された直流電流をパワーモジュール３００ａ〜３００ｃ及びパワーモジュール３０１ａ〜３０１ｃに供給する場合に、コンデンサ端子５０３ａ〜５０３ｃとコンデンサ端子５０３ｄ〜５０３ｆとの間の電流バランスが均一化され、積層導体板５０１のインダクタンス低減を図ることができる。また、電流が積層導体板５０１にて局所的に流れることを防止できるので、熱バランスが均一化されて耐熱性も向上させることができる。
コンデンサセル５１４が流路に沿った方向に多数配置されているので、流路に沿って配置されるパワーモジュール３００やパワーモジュール３０１のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の上下アームの直列回路１５０に対して均一化し易い傾向となる。また各コンデンサセル５１４を冷媒により均一に冷却できる効果がある。またコンデンサ端子５０３ａ〜５０３ｃとコンデンサ端子５０３ｄ〜５０３ｆとの間の電流バランスが均一化されて積層導体板５０１のインダクタンス低減を図ることができ、かつ熱バランスが均一化されて耐熱性も向上させることができる。
コンデンサセル５１４は、コンデンサモジュール５００の蓄電部の単位構造体であり、片面にアルミなどの金属を蒸着したフィルムを２枚積層し巻回して、２枚の金属の各々を正極，負極としたフィルムコンデンサを用いる。コンデンサセル５１４の電極は、巻回した軸面がそれぞれ、正極，負極電極となり、スズなどの導電体を吹き付けて製造される。
コンデンサケース５０２は、コンデンサセル５１４を収納するための収納部５１１を備え、上記収納部５１１は、図に記載の上面及び下面が略長方形状を成す。コンデンサケース５０２には、コンデンサモジュール５００を流路形成体１２に固定するための固定手段例えば螺子を貫通させるための孔５２０ａ〜５２０ｄが設けられる。収納部５１１の底面部５１３は、円筒形のコンデンサセル５１４の表面形状に合わせるように、なめらかな凹凸形状若しくは波形形状を成している。これにより、積層導体板５０１とコンデンサセル５１４が接続されたモジュールをコンデンサケース５０２に位置決めさることが容易になる。また、積層導体板５０１とコンデンサセル５１４がコンデンサケース５０２に収納された後に、コンデンサ端子５０３ａ〜５０３ｆと負極側の電源端子５０８及び正極側の電源端子５０９を除いて、積層導体板５０１が覆われるようにコンデンサケース５０２内に充填材（不図示）が充填される。底面部５１３がコンデンサセル５１４の形状に合わせて波形形状となっていることにより、充填材がコンデンサケース５０２内に充填される際に、コンデンサセル５１４が所定位置からずれることを防止できる。
また、コンデンサセル５１４は、スイッチング時のリップル電流により、内部のフィルム上に蒸着された金属薄膜、内部導体の電気抵抗により発熱する。そこで、コンデンサセル５１４の熱を、コンデンサケース５０２を介して逃がし易くするために、コンデンサセル５１４を充填材でモールドする。さらに樹脂製の充填材を用いることにより、コンデンサセル５１４の耐湿も向上させることができる。本実施形態では、コンデンサモジュール５００の収納部５１１の長手方向に沿って流路が設けられており、冷却効率が向上する。さらに、本実施形態では、コンデンサモジュール５００は、収納部５１１の長手方向の辺を形成する側壁が流路１９に挟まれように配置されているので、コンデンサモジュール５００を効率良く冷やすことができる。また、コンデンサセル５１４は、当該コンデンサセル５１４の電極面の一方が収納部５１１の長手方向の辺を形成する内壁と対向するように配置されている。これにより、フィルムの巻回軸の方向に熱が伝達し易いので、熱がコンデンサセル５１４の電極面を介してコンデンサケース５０２に逃げやすくなっている。
以下の説明で、直流負極端子３１５Ｂと図２に記載の正極端子１５７は同じものである。また直流正極端子３１９Ｂと図２に記載の負極端子１５８は同じものである。図１２は、流路形成体１２にパワーモジュール３００とコンデンサモジュール５００とバスバーアッセンブリ８００を組み付けた外観斜視図である。図１３は、図１２の部分Ａの拡大図である。図１２，図１３において、直流負極端子３１５Ｂ（１５７），直流正極端子３１９Ｂ（１５８），交流端子３２１（１５９）及び第２封止部６０１Ｂは、ハウジング１０の縦方向に蓋側に向けて延びている。直流負極端子３１５Ｂ（１５７）及び直流正極端子３１９Ｂ（１５８）の電流経路の面積は、積層導体板５０１の電流経路の面積より非常に小さい。そのため、電流が積層導体板５０１から直流負極端子３１５Ｂ（１５７）及び直流正極端子３１９Ｂ（１５８）に流れる際には、電流経路の面積が大きく変化することになる。つまり、電流が直流負極端子３１５Ｂ（１５７）及び直流正極端子３１９Ｂ（１５８）に集中することになる。また、直流負極端子３１５Ｂ（１５７）及び直流正極端子３１９Ｂ（１５８）が積層導体板５０１を横切る方向に突出する場合、言い換えると、直流負極端子３１５Ｂ（１５７）及び直流正極端子３１９Ｂ（１５８）が積層導体板５０１とねじれの関係にある場合、新たな接続用導体が必要になり生産性低下やコスト増大の可能性がある。
そこで、本実施形態では、負極側コンデンサ端子５０４ａは、積層導体板５０１から立ち上がっている立ち上がり部を有し、その先端部に接続部５４２を有している。また、正極側コンデンサ端子５０６ａは、積層導体板５０１から立ち上がっている立ち上がり部を有し、その先端部に接続部５４５を有している。前記接続部５４２と前記接続部５４５との間にパワーモジュール３００の直流正極端子３１９Ｂ（１５８）や直流負極端子３１５Ｂ（１５７）が挟まれるようにして接続されている。これにより、コンデンサ端子５０４ａや５０６ａが接続部５４２や５４５の直前まで絶縁シートを介した積層構造を成すため、電流が集中する当該コンデンサ端子５０４ａや５０６ａの配線部分のインダクタンスを低減することができる。さらに、直流正極端子３１９Ｂ（１５８）の先端と接続部５４２の側辺とは溶接により接続され、同様に直流負極端子３１５Ｂ（１５７）の先端と接続部５４５の側辺とは溶接により接続される。このため、低インダクタンス化による特性改善に加え生産性を向上させることができる。
パワーモジュール３００の交流端子３２１（１５９）の先端は交流バスバー８０２ａの先端とは溶接により接続される。溶接をするための生産設備において、溶接機械を溶接対象に対して複数方向に可動できるように作ることは、生産設備を複雑化させることにつながり生産性及びコスト的な観点から好ましくない。そこで、本実施形態では、交流端子３２１（１５９）の溶接箇所と直流正極端子３１９Ｂ（１５８）の溶接箇所は、流路形成体１２の長手方向の辺に沿って一直線状に配置される。これにより、溶接機械を一方向に可動する間に、複数の溶接を行うことができ、生産性が向上する。
さらに、図４及び図１２に示されるように、複数のパワーモジュール３００ａ〜３００ｃは、流路形成体１２の長手方向の辺に沿って一直線状に配置される。これにより、複数のパワーモジュール３００ａ〜３００ｃを溶接する際に、更に生産性を向上させることができる。
図１４は、パワーモジュール３００とコンデンサモジュール５００を組み付けた流路形成体１２とバスバーアッセンブリ８００の分解斜視図である。図１５は、保持部材８０３を除いたバスバーアッセンブリ８００の外観斜視図である。図１４及び図１５において、バスバーアッセンブリ８００は、それぞれ両サイドに配置された第１と第２交流バスバーを保持し固定するための保持部材８０３と、上記両サイドに設けられた第１交流バスバー８０２ａ〜８０２ｆと、第２交流バスバー８０４ａ〜８０４ｆと、を備えている。前記バスバーアッセンブリ８００にはさらに両サイドに設けられた第１および第２交流バスバー８０２と８０４を流れる交流電流を検出するための電流センサ１８０が設けられている。両サイドに設けられた上記第１および第２交流バスバー８０２，８０４はそれぞれ幅広導体で作られており、電流センサ１８０ａ又は電流センサ１８０ｂの設置箇所まで両サイドの第１交流バスバー８０２ａ〜８０２ｆは、幅広面がコンデンサモジュール５００の積層導体板５０１の主面と略垂直になるように配置されている。第１交流バスバー８０２ａ〜８０２ｆは電流センサ１８０ａあるいは１８０ｂの貫通孔の手前で、それぞれ略直角に折り曲げられ、これら交流バスバーの幅広面が積層導体板５０１の主面と略平行の状態になる。電流センサ１８０ａや電流センサ１８０ｂの孔を貫通した後、第２交流バスバー８０４ａ〜８０４ｆと接続される。第２交流バスバー８０４ａ〜８０４ｆの大部分が幅広面をコンデンサモジュール５００の積層導体板５０１の主面と略垂直の状態、すなわち交流バスバーの幅狭面が電力変換装置の縦方向を向く状態を成している。図１５に記載の如く、第１交流バスバー８０２ａ〜８０２ｆは前記電流センサ１８０ａや電流センサ１８０ｂの孔を貫通した後、第１交流バスバー８０２ａ〜８０２ｆに形成された接続部８０５ａ〜８０５ｆ（接続部８０５ｄ〜８０５ｆは不図示）で、第２交流バスバー８０４ａ〜８０４ｆと接続される。
上述の如く、第２交流バスバー８０４ａ〜８０４ｆは、接続部８０５ａ〜８０５ｆの近傍で、コンデンサモジュール５００側に向かって略直角に折り曲げられる。これにより、第２交流バスバー８０４ａ〜８０４ｆの主面がコンデンサモジュール５００の積層導体板５０１の主面と略垂直になるように形成される。さらに第２交流バスバー８０４ａ〜８０４ｆは、電流センサ１８０ａ又は電流センサ１８０ｂの近傍から、図１２や図１４，図１５に示す如く、流路形成体１２の短手方向の一方の辺１２ａに向かって延ばされ、当該辺１２ａを横切るように形成される。つまり、複数の第２交流バスバー８０４ａ〜８０４ｆの主面が向かい合った状態で、当該第２交流バスバー８０４ａ〜８０４ｆが辺１２ａを横切るように形成される。
交流バスバー８０２ａ，８０２ｂ，８０２ｄ，８０２ｅが、ハウジング１０の内側両サイドに配置された流路に沿って両サイドに配置されていることにより、装置全体の大型化を低減できる。また幅広導体の幅狭面が装置の縦方向を向くようにそろえて配置しているので、第１交流バスバー８０２や第２交流バスバー８０４が占める空間を小さくでき、装置全体の大型化を低減できる。さらにまた流路形成体１２の一面側から複数の交流バスバーを突出させることで、電力変換装置２００の外部での配線の取り回しが容易になり、生産性が向上する。
図１４に示されるように、第１交流バスバー８０２ａ〜８０２ｆ，電流センサ１８０ａ〜１８０ｂ及び第２交流バスバー８０４ａ〜８０４ｆは、樹脂で構成された保持部材８０３によって、保持及び絶縁されている。この保持部材８０３により、第２交流バスバー８０４ａ〜８０４ｆが金属製の流路形成体１２及びハウジング１０との間の絶縁性を向上させる。
バスバーアッセンブリ８００は、保持部材８０３によって流路形成体１２に固定される構造になっている。仮にハウジング１０に外部から熱が伝達されても、冷却媒体の流路が形成されている流路形成体１２は温度上昇が抑えられる。この流路形成体１２にバスバーアッセンブリ８００を固定することで、バスバーアッセンブリ８００の温度上昇を抑えることができるのみならず、バスバーアッセンブリ８００に保持された電流センサ１８０の温度上昇を抑えることができる。電流センサ１８０は熱に弱い特性を有しており、上記構造により、電流センサ１８０ａ〜１８０ｂの信頼性を向上させることができる。さらに本実施例の如く、電力変換装置をトランスミッションに固定する場合には、ハウジング１０にトランスミッションＴＭ側から熱が伝達されるだけでなく、モータジェネレータ側から第２交流バスバー８０４ａ〜８０４ｆを介して熱が伝達される。これらの熱を流路形成体１２で遮断し、あるいは熱を冷媒に逃がすことができ、電流センサ１８０ａ〜１８０ｂの温度上昇を抑えることができ、信頼性を向上させることができる。
図１４に示されるように、保持部材８０３は、図４に示されたドライバ回路基板２２を支持するための支持部材８０７ａ及び支持部材８０７ｂを備えている。支持部材８０７ａは、複数設けられ、かつ流路形成体１２の長手方向の一方の辺に沿って形成される。また、支持部材８０７ｂは、複数設けられ、かつ流路形成体１２の長手方向の他方の辺に沿って並べて形成される。支持部材８０７ａ及び支持部材８０７ｂの先端部には、ドライバ回路基板２２を固定するための螺子穴が形成されている。
さらに、保持部材８０３は、電流センサ１８０ａ及び電流センサ１８０ｂが配置された箇所から上方に向かって延びる突起部８０６ａ及び突起部８０６ｂを有している。突起部８０６ａ及び突起部８０６ｂは、それぞれ電流センサ１８０ａ及び電流センサ１８０ｂを貫通するように構成される。図１５に示されるように、電流センサ１８０ａ及び電流センサ１８０ｂは、ドライバ回路基板２２の配置方向に向かって延びる信号線１８２ａ及び信号線１８２ｂを有する。信号線１８２ａ及び信号線１８２ｂは、ドライバ回路基板２２の配線パターンと半田によって接合される。本実施形態では、保持部材８０３，支持部材８０７ａ〜８０７ｂ及び突起部８０６ａ〜８０６ｂは、樹脂で一体に形成される。
これにより、保持部材８０３が電流センサ１８０とドライバ回路基板２２との位置決め機能を備えることになるので、信号線１８２ａとドライバ回路基板２２との間の組み付け及び半田接続作業が容易になる。また、電流センサ１８０とドライバ回路基板２２を保持する機構を保持部材８０３に設けることで、電力変換装置全体としての部品点数を削減できる。
本実施の形態では、電力変換装置２００はトランスミッションＴＭに設けられたハウジング１０に固定されるので、トランスミッションＴＭからの振動の影響を大きく受ける。そこで、保持部材８０３は、ドライバ回路基板２２の中央部の近傍を支持するための支持部材８０８を設けて、ドライバ回路基板２２に加わる振動の影響を低減している。例えば支持部材８０８によってドライバ回路基板２２の中央部を支持することで、ドライバ回路基板２２の共振周波数をトランスミッションＴＭから伝達されてくる振動の周波数より高くすることができ、ドライバ回路基板２２に加わるトランスミッションＴＭの振動の影響を低減できる。なお、バスバーアッセンブリ８００の保持部材８０３は流路形成体１２に螺子により固定される。
また、保持部材８０３は、補機用パワーモジュール３５０の一方の端部を固定するためのブラケット８０９を設ける。また図４に示されるように、補機用パワーモジュール３５０は冷却部４０７に配置されることにより、当該補機用パワーモジュール３５０の他方の端部が当該冷却部４０７に固定される。これにより、補機用パワーモジュール３５０に加わる振動の影響を低減するとともに、固定用の部品点数を削減することができる。
図１６は、パワーモジュールとコンデンサモジュールとバスバーアッセンブリ８００と補機用パワーモジュール３５０を流路形成体１２に組み付けた状態の外観斜視図である。電流センサ１８０は、約１００℃以上の温度になるとセンサとして使用できないがある。車載用の電力変換装置では使用される環境非常に厳しく、高温になる場合があり、電流センサ１８０を熱から保護することが重要な課題の１つである。特に、本実施の形態では、電力変換装置２００はトランスミッションＴＭに搭載されるので、当該トランスミッションＴＭから発せられる熱の影響から電流センサ１８０を保護することが重要な課題となる。
そこで、本実施の形態では、電流センサ１８０ａ及び電流センサ１８０ｂは、流路形成体１２を挟んでトランスミッションＴＭとは反対側に配置される。これにより、トランスミッションＴＭが発する熱が電流センサに伝達しづらくなり、電流センサの温度上昇を抑えられる。さらに、第２交流バスバー８０４ａ〜８０４ｆは、図５に示された第３流路１９ｃを横切るように形成される。そして、電流センサ１８０ａ及び電流センサ１８０ｂは、第３流路部１９ｃを横切る第２交流バスバー８０４ａ〜８０４ｆの部分よりもパワーモジュールの交流端子３２１（１５９）に近い側に配置される。これにより、第２交流バスバー８０４ａ〜８０４ｆが冷媒によって間接的に冷却され、交流バスバーから電流センサ、更にはパワーモジュール内の半導体チップに伝わる熱を和らげることができるため、信頼性が向上する。
図１６に示される流れ方向８１０は、図５にて示された第３流路１９ｃを流れる冷媒の流れ方向を示す。流れ方向８１１は、図５にて示された第４流路１９ｄを流れる冷媒の流れ方向を示す。同様に、流れ方向８１２は、図５にて示された第２流路１９ｂを流れる冷媒の流れ方向を示す。本実施の形態では、電流センサ１８０ａ及び電流センサ１８０ｂは、電力変換装置２００の上方から投影したときに、電流センサ１８０ａ及び電流センサ１８０ｂの投影部が流路１９の投影部に囲まれるように配置される。これにより電流センサをトランスミッションＴＭからの熱から更に保護することができる。
図１７は、理解を助けるために制御回路基板２０と金属ベース板１１を分離した状態の斜視図である。図１６に示すように、電流センサ１８０は、コンデンサモジュール５００の上方に配置される。ドライバ回路基板２２は、図１６の電流センサ１８０の上方に配置され、さらに図１４に示されたバスバーアッセンブリ８００に設けられる支持部材８０７ａ及び８０７ｂによって支持される。金属ベース板１１は、ドライバ回路基板２２の上方に配置され、この実施の形態では、流路形成体１２から立設された複数の支持部材１５によって支持される。制御回路基板２０は、金属ベース板１１の上方に配置され、上記金属ベース板１１に固定される。
電流センサ１８０とドライバ回路基板２２と制御回路基板２０が高さ方向に階層的に配置され、また制御回路基板２０が強電系のパワーモジュール３００及び３０１から最も遠い場所に配置されるので、スイッチングノイズ等が混入を抑制することができる。さらに、金属ベース板１１は、グランドに電気的に接続された流路形成体１２に電気的に接続されている。この金属ベース板１１によって、ドライバ回路基板２２から制御回路基板２０に混入するノイズを低減している。
電流センサ１８０とドライバ回路基板２２を電気的に繋ぐ際の、配線コネクタを用いると接続工程の煩雑さや、接続ミスを防止することが望ましい。図１７では、ドライバ回路基板２２には、当該ドライバ回路基板２２を貫通する第１孔２４及び第２孔２６が形成される。また第１孔２４にはパワーモジュール３００の信号端子３２５Ｕ及び信号端子３２５Ｌが挿入され、信号端子３２５Ｕ及び信号端子３２５Ｌはドライバ回路基板２２の配線パターンと半田により接合される。さらに第２孔２６には電流センサ１８０の信号線１８２が挿入され、信号線１８２はドライバ回路基板２２の配線パターンと半田により接合される。なお、流路形成体１２との対向面とは反対側のドライバ回路基板２２の面側から半田接合が行われる。
これにより、配線コネクタを用いることなく信号線が接続できるので生産性を向上させることができる。また、パワーモジュール３００の信号端子３２５と電流センサ１８０の信号線１８２を、同一方向から半田により接合されることにより、生産性を更に向上させることができる。また、ドライバ回路基板２２に、信号端子３２５を貫通させるための第１孔２４や、信号線１８２を貫通させるための第２孔２６をそれぞれ設けることにより接続ミスの危険性を少なくすることができる。
また、本実施形態のドライバ回路基板２２は、流路形成体１２と対向する面側に、ドライバＩＣチップ等の駆動回路（不図示）を実装している。これにより、半田接合の熱がドライバＩＣチップ等に伝わることを抑制して、半田接合によるドライバＩＣチップ等の損傷を防止している。また、ドライバ回路基板２２に搭載されているトランスのような高背部品が、コンデンサモジュール５００とドライバ回路基板２２との間の空間に配置されるので、電力変換装置２００全体を低背化することが可能となる。
本実施の形態においては、流路１９に流れる冷媒によって、流路１９内に挿入され固定されたパワーモジュール３００及び３０１を冷却すると共に、コンデンサモジュール５００を冷却する。さらに、補機用パワーモジュール３５０も発熱による温度上昇を抑えるため、冷却することが望ましい。ハウジング１０内で冷却できる部分が限られているので、冷却方法や冷却構造の工夫が必要である。
そこで、本実施の形態では、補機用パワーモジュール３５０の金属ベースで形成された放熱面が、図４に示す冷却部４０７と対向するように配置される。図４の冷却部４０７は補機用パワーモジュール３５０を冷却するために設けられている。冷却部４０７の裏側は図５に示されている。また冷却部４０７の部分での断面図を図１９に示す。図４，図５，図１９において、補機用パワーモジュール３５０はその放熱面が冷却部４０７の外周面に接するようにして固定される。前記冷却部４０７が入口配管１３の上方に形成されているので、下方から流入する冷媒が冷却部４０７の内壁に衝突して、効率良く補機用パワーモジュール３５０から熱を奪うことができる。図１９の破線で示す入口配管１３から流入した冷媒が冷却部４０７の内部に形成された冷媒溜め１９ｆの上面に衝突して流れの方向が変えられ、このとき冷却部４０７の熱を奪う。方向を変えられた冷媒は、流路１９ａから図４や図５に示す流路１９ｂに流れ込み、パワーモジュール３００及び３０１を冷却する。パワーモジュール３０１を冷却した冷媒は、流路１９ｅに流入し、破線で示す出口配管１４から排出される。流路１９ｅの上部には冷媒溜り１９ｇが形成され、冷媒溜り１９ｇの冷媒により冷却部４０７が冷却される。流路の流体抵抗を適切な状態とするため、流入側の冷媒溜め１９ｆを出口側の冷媒溜り１９ｇより大きくしている。このような構造により、効率良く補機用パワーモジュール３５０を冷却することができる。
図１８は、図１７の破線Ｂで示す面の、電力変換装置２００をＣ方向から見た断面図である。モジュールケース３０４に設けられたフランジ３０４Ｂは、流路形成体１２の流路の開口に押し付けられ、流路形成体１２にモジュールケース３０４を押しつけることにより、流路１９の気密性を向上させることができる。パワーモジュール３００の冷却効率を向上させるために、流路１９内の冷媒をフィン３０５が形成された領域に流すようにする必要がある。モジュールケース３０４は薄肉部３０４Ａのスペースを確保するために、モジュールケース３０４の下部にはフィン３０５が形成されていない。そこで下カバー４２０は、モジュールケース３０４の下部が、当該下カバー４２０に形成された凹部４３０に嵌合されるように形成される。これにより、冷却フィンが形成されていない空間に冷媒が流れ込むことを防止することができる。
図２０（ａ）は、第２の実施形態に係るモジュールケース３７０の斜視図である。図２０（ｂ）は、図２０（ａ）の断面Ａから見たモジュールケース３７０の断面図である。前述の実施形態（図８（ｂ））と同じ図面番号を付した構成は、前述の実施形態の構成と同様の機能を有する。
薄肉部３０４Ａは、第１放熱体３０７Ａを囲んで形成され、かつ第１放熱体３０７Ａやフランジ部３０４Ｂや枠体３０８よりも極めて薄く形成される。そのため薄肉部３０４Ａのみが局所的に弾性変形することができる。一方で、第２放熱体３０７Ｂを囲んで形成される固定部材３１１は、薄肉部３０４Ａより厚く形成される。なお、薄肉部３０４Ａは、第１放熱体３０７Ａと枠体３０８を繋ぐ中間部材として機能し、また固定部材３１１は、第２放熱体３０７Ｂと枠体３０８を繋ぐ中間部材として機能する。また、固定部材３１１は、第２放熱体３０７Ｂの内壁面と同一面となるように形成される。
図２１（ａ）及び（ｂ）は、モジュール一次封止体３０２をモジュールケース３７０に挿入する工程を示した工程図である。内壁間距離３１２は、図８（ａ）で示したモジュール一次封止体３０２の厚さ３０３よりも小さくなるように形成される。
図２１（ａ）に示す工程は、図９（ａ）と同様の工程である。しかしながら、治具９０２によって、薄肉部３０４Ａのみが弾性変形し、固定部材３１１は変形しない。そして、図２１（ｄ）に示すように、治具９００及び治具９０２がモジュールケース３０４内から抜き取られ、薄肉部３０４Ａを弾性変形させるための加圧力が解除される。その際、弾性変形していた薄肉部３０４Ａは、モジュールケース３０４の内壁間距離３０９に戻ろうとする弾性力が働き、モジュール一次封止体３０２は、第１放熱体３０７Ａ及び第２放熱体３０７Ｂを形成する冷却体によって支持及び固定されることになる。モジュール一次封止体３０２は、上面側の薄肉部３０４Ａからの弾性力と、当該弾性力を保持する固定部材３１１によって支持及び固定されることになる。
パワーモジュール３００の信号端子３２５Ｕ及び３２５Ｌとドライバ回路基板２２を接続する場合、モジュール一次封止体３０２とモジュールケース３７０の位置決めが重要になり、生産性向上にはモジュール一次封止体３０２とモジュールケース３７０が高精度に組み立てられることが要求される。そこで、本実施形態のようなモジュールケース３７０を用いることにより、第１放熱体３０７Ａ及び第２放熱体３０７Ｂを変移させることによる寸法ばらつきを吸収する効果は半減するが、固定部材３１１及び第２放熱体３０７Ｂが有する接地面が基準面となることにより、モジュール一次封止体３０２をモジュールケース３７０に位置決め精度を高めて実装することができる。
なお、本実施形態では、薄肉部３０４Ａが弾性変形する例を示した。しかし、モジュールケース３０４にモジュール一次封止体３０２が挿入された場合、薄肉部３０４Ａが塑性変形するように、モジュールケース３０４の内壁間距離３０９や薄肉部３０４Ａの厚さを設定しても良い。また、薄肉部３０４Ａを塑性変形させる場合には、絶縁シート３３３に接着性を持たせることにより、モジュールケース３０４とモジュール一次封止体３０２との接合力を向上させることがさらに望ましい。
図２２（ａ）は、第３の実施形態に係るモジュールケース３７１の斜視図である。図２２（ｂ）は、図２２（ａ）の断面Ａから見たモジュールケース３７１の断面図である。図２３（ａ）ないし（ｄ）は、モジュール一次封止体３０２をモジュールケース３７１に挿入する工程を示した工程図である。前述の実施形態（図２０）と同じ図面番号を付した構成は、前述の実施形態の構成と同様の機能を有する。
薄肉部３０４Ａに囲まれた第１放熱体３０７Ａには、凹部３１３及び３１４が形成される。図２３（ａ）に示すように、これら凹部３１３及び３１４は、治具９０３が挿入される。この治具９０３は、薄肉部３０４Ａを弾性変形させてかつ第１放熱体３０７Ａを持ち上げるように、上方への引っ張り力を発生させる。そして、図２３（ｂ）から（ｄ）に示すように、モジュール一次封止体３０２の挿入し、当該モジュール一次封止体３０２をモジュールケース３７１に支持及び固定するための工程がなされる。
これにより、第１及び第２の実施形態に用いたような治具９００及び９０２を必要としないので、生産性の向上とコスト削減につながる。また、押し広げる際にケースに治具を挿入する場合、治具挿入部分の空間を設ける必要があるが、モジュールケース３７１の外部表面側に凹部３１３及び３１４を設けることにより、モジュールケース３７１の内部に治具９００及び９０２を挿入するための空間を設ける必要ないため、モジュールケース３７１の小型化が可能となる。
なお、凹部３１４は、第１放熱体３０７Ａにおいて、凹部３１３とは対角線上に形成される。これにより、第１放熱体３０７Ａを引っ張る力がバランスよく伝達されることになり、モジュールケース３７１とモジュール一次封止体３０２との平行度を高めることができる。
なお、本実施形態では、薄肉部３０４Ａは第１放熱体３０７Ａにのみ形成されているが、第１放熱体３０７Ａ及び第２放熱体３０７Ｂの両方に薄肉部３０４Ａが形成されるような場合にも適用できる。つまり、凹部３１３及び３１４は、第１放熱体３０７Ａ及び第２放熱体３０７Ｂの両方に形成される。
図２４（ａ）は、第４の実施形態に係るモジュールケース３７２の斜視図である。図２４（ｂ）は、矢印Ｂ方向からみたモジュールケース３７２の内部を示す図である。図２４（ｃ）は、図２４（ａ）の断面Ａから見たモジュールケース３７１の断面図である。
第２及び第３に係る実施形態に係るモジュールケースの構造では厚さ方向の位置決めに関して有効である。しかしながら、モジュール封止体３０２とドライバ回路基板２２との接続位置は、モジュール封止体３０２の厚さ方向及びこの厚さ方向とは直角方向の位置決めがなされる必要がある。
そこで、図２４（ｃ）に示すように、第１突起部３３４及び第２突起部３３５が、モジュールケース３７２の内壁に形成される。例えば、第１突起部３３４及び第２突起部３３５が第２放熱体３０７Ｂのモジュールケース３７２の内壁側に形成される。第１突起部３３４と第２突起部３３５は、それらの間の距離３３６がモジュール封止体３０２の幅３３７とが略同一となるように形成される。ここで、距離３３６と幅３３７とが略同一とは、モジュール封止体３０２を第１突起部３３４と第２突起部３３５に挿入して、かつモジュール封止体３０２を摺動可能となる大きさのことである。これにより、モジュール封止体３０２の位置決めの精度を向上させることができ、生産性の向上につながる。
また、第１突起部３３４及び第２突起部３３５の端部に溝３３８が形成される。この溝３３８は、第２放熱体３０７Ｂを上方に押し上げるための治具の位置決めをする機能を有する。これにより、更なる生産性向上が期待できる。
図２５（ａ）は、第５の実施形態に係るモジュール一次封止体３８０の斜視図である。図２５（ｂ）は、図２５（ａ）の線Ａを通るモジュール一次封止体３８０の断面図である。また、図２６（ａ）は、第５の実施形態に係るモジュールケース３７４の斜視図である。図２６（ｂ）は、図２６（ａ）の断面Ａから見たモジュールケース３７３の断面図である。前述の実施形態（図８（ｂ））と同じ図面番号を付した構成は、前述の実施形態の構成と同様の機能を有する。
モジュール一次封止体３８０は、交流端子３２１が突出した側の辺とは反対側の端辺に、第１突出部３３９及び第２突出部３４０が設けられる。第１突出部３３９及び第２突出部３４０は、第１封止樹脂３４８の一部を構成している。また、第１突出部３３９及び第２突出部３４０の角３４２は、滑らかなＲを有する形状をなす。これにより、後述するモジュールケース３７３と接触した際に、第１突出部３３９及び第２突出部３４０の角３４２が欠けにくくして、モジュール一次封止体３８０の放熱面３４３の熱伝導を低下させることを防止している。第１突出部３３９及び第２突出部３４０は、第１突出部３３９の頂点と第２突出部３４０の頂点の距離３４１が図２６（ｂ）に示す内壁間距離３４４よりも大きくなるように形成される。
また、図２６（ｂ）に示すように、モジュールケース３７４の内壁側には、第１突出面３４５Ａが形成される。さらに、モジュールケース３７４の内壁側であって第１突出面３４５Ａと空間を介して、第２突出面３４５Ｂが形成される。第１突出面３４５Ａは第１放熱体３０７Ａと一体に形成され、第２突出面３４５Ｂは第２放熱体３０７Ｂと一体に形成されているので、高い熱伝導性を維持している。
図２７（ａ）ないし（ｃ）は、モジュール一次封止体３８０をモジュールケース３７４に挿入する工程を示した工程図である。
図２７（ａ）に示すように、治具９０２が治具９００の空間９０１に挿入され、かつ治具９０２が加圧方向Ｂに向かって加圧されることにより、治具９００が変移方向Ｃに変形して、治具９００によりモジュールケース３７４が押し広げられる。モジュールケース３７４が押し広げられた後の内壁間距離３１０が、第１突出部３３９の頂点と第２突出部３４０の頂点の距離３４１よりも大きくなるように治具９０２の加圧力が設定される。
次に、図２７（ｂ）に示すように、モジュール一次封止体３８０が、モジュールケース３７４内に挿入される。モジュール一次封止体３８０の両面には、それぞれ絶縁シート３３３が配置される。ここで、第１突出部３３９と第２突出部３４０が、第１突出面３４５Ａと第２突出面３４５Ｂにそれぞれ接触する。これにより、モジュールケース３７４が絶縁シート３３３と接触して当該絶縁シート３３３の位置がずれてしまうことを防止することができる。
次に、図２７（ｃ）に示すように、治具９００及び治具９０２がモジュールケース３７４内から抜き取られ、薄肉部３０４Ａを弾性変形させるための加圧力が解除される。その際、弾性変形していた薄肉部３０４Ａは、モジュールケース３０４の内壁間距離３４４に戻ろうとする弾性力は働き、モジュール一次封止体３８０は、第１放熱体３０７Ａ及び第２放熱体３０７Ｂによって支持及び固定されることになる。
なお、本実施形態では、図２７（ａ）に示すように治具９００及び９０２を用いる工程を示したが、この工程を省略することもできる。つまり、第１突出部３３９及び第２突出部３４０が図２５（ｂ）に示すように先細るように形成される。そして、第１突出部３３９及び第２突出部３４０を第１突出面３４５Ａ及び第２突出面３４５Ｂにそれぞれ当接させ、モジュール一次封止体３８０自体をモジュールケース３７４内に挿入する方向に押し付け、第１放熱体３０７Ａ及び第２放熱体３０７Ｂを押し上げることができる。これにより、治具９００及び９０２を用いる必要がなくなり、生産性が向上して、コスト低減に繋がる。
また、本実施形態のモジュールケース３７４は、第２放熱体３０７Ｂを囲む薄肉部３０４Ａを第２実施形態で説明した固定部材３１１としてもよい。その場合は、第２突出部３４０を設けることなく、第１突出部３３９のみで上記の目的を達成することができる。
図２８（ａ）は、第６の実施形態に係るモジュール一次封止体３８１の斜視図である。図２８（ｂ）は、図２８（ａ）の線Ａを通るモジュール一次封止体３８１の断面図である。また、図２９（ａ）は、第６の実施形態に係るモジュールケース３７５の斜視図である。図２９（ｂ）は、モジュールケース３７５のフィン３０５の形成面から見た正面図である。図２９（ｃ）は、図２９（ａ）の断面Ａから見たモジュールケース３７５の断面図である。前述の実施形態（図２５及び図２６）と同じ図面番号を付した構成は、前述の実施形態の構成と同様の機能を有する。
図２８（ａ）及び（ｂ）に示されるように、モジュール一次封止体３８１は、一方の面に第１凹部３４６Ａを形成し、かつ他方の面に第２凹部３４６Ｂを形成する。第１凹部３４６Ａ及び第２凹部３４６Ｂは、モジュール一次封止体３８１の端辺の第１封止樹脂３４８を盛り上がらせることで形成される。この第１封止樹脂３４８が盛り上がった部分を凸部３６４とする。凸部３６４は角が削れないように、当該角がなだらかになるように形成されている。第１凹部３４６Ａの底部には、導体板３１８の露出面３１８Ａと、導体板３１９の露出面３１９Ａが露出する。一方、図２８（ｂ）に示すように、第２凹部３４６Ｂの底部には、導体板３１５の露出面３１５Ｂと、導体板３１６の露出面３１６Ｂが露出する。
図２８（ａ）に示すように、導体板３１８の露出面３１８Ａの垂直方向から投影した場合に、第１凹部３４６Ａは、当該第１凹部３４６Ａの投影部における交流端子３２１に近い側の第１辺３４７の長さが当該第１辺３４７と対向する第２辺３４９の長さよりも長くなるように形成される。つまり、第１凹部３４６Ａの投影部は、図２８（ａ）に示すような、台形の形状を為す。第２凹部３４６Ｂの同様の構成を為す。
また、図２８（ｂ）に示すように、露出面３１５Ｂと露出面３１６Ｂは、一枚の絶縁シート３３３によって覆われる。また露出面３１８Ａと露出面３１９Ａは、一枚の絶縁シート３３３によって覆われる。なお、絶縁シート３３３は、第１凹部３４６Ａの底部または第２凹部３４６Ｂの底部に納められるような形状となる。例えば、第１凹部３４６Ａや第２凹部３４６Ｂと同様の形状となるように台形を為すようにして導体板の露出部が覆われることになるので、後述するモジュールケース３７５内にアーク放電を発生させてしまう空隙を設けないようにすることができる。
図２９（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態のモジュールケース３７５は、挿入口３０６に近い側の辺の長さが当該ジュールケース３７５の底面を形成する辺の長さよりも大きくなるように形成される。また、図２９（ｂ）に示すように、フィン３０５の形成面側からみた場合に、第１放熱板３０７Ａ及び第２放熱板３０７Ｂは、モジュール一次封止体３８１の第１凹部３４６Ａ及び第２凹部３４６Ｂと同様の形状をなす。つまり、第１放熱板３０７Ａは、フランジ３０４Ｂに近い側の第１辺３５２がジュールケース３７５の底面に近い側の第２辺３５３よりも長くなるように形成される。第２放熱板３０７Ｂも同様の形状を為す。なお、図２９（ｃ）に示すように、内壁間距離３４４は、図２８（ｂ）に示した凸部３６４の高さよりも小さくなるようにジュールケース３７５が構成される。
図３０（ａ）ないし（ｄ）は、モジュール一次封止体３８１をモジュールケース３７５に挿入する工程を示した工程図である。図３０（ｂ）は図３０（ａ）の線Ａを通る断面図である。図３０（ｄ）は図３０（ｃ）の線Ａを通る断面図である。
図３０（ａ）及び（ｂ）に示すように、モジュール一次封止体３８１がモジュールケース３７５に挿入されることで、凸部３６４によって第１放熱体３０７Ａと第２放熱体３０７Ｂとの間が押し広げられる。第１放熱体３０７Ａと第２放熱体３０７Ｂとの間の距離は、凸部３６４の高さとほぼ同一である。モジュール一次封止体３８１の両面には、それぞれ絶縁シート３３３が配置される。ここで、凸部３６４が、第１突出面３４５Ａと第２突出面３４５Ｂに接触する。これにより、モジュールケース３７５が絶縁シート３３３と接触して当該絶縁シート３３３の位置がずれてしまうことを防止することができる。
また、図３０（ａ）及び（ｂ）に示すように、凸部３６４の第２辺３５３は、第１放熱体３０７Ａの第１辺３５２と接触した状態で、モジュールケース３７５内に挿入される。これにより、第１放熱体３０７Ａは、モジュール一次封止体３８１に対して平行に持ち上げられることになる。よって、モジュール一次封止体３８１をモジュールケース３７５を挿入している途中で、モジュールケース３７５の第１突出面３４５Ａがモジュール一次封止体３８１の第１凹部３４６Ａの接してしまうことを防止することができる。また、第１放熱体３０７Ａを囲む薄肉部３０４Ａが局所的に変形することで応力が集中して、薄肉部３０４Ａの割れ等の破壊を防止することができる。第２放熱体３０７Ｂについても同様の構成及び作用効果を奏する。
そして、図３０（ｃ）及び（ｄ）に示すように、モジュールケース３７５の第１突出面３４５Ａは、モジュール一次封止体３８１の第１凹部３４６Ａに嵌合される。図３０（ｃ）及び（ｄ）に示される第１突出面３４５Ａと第２突出面３４５Ｂとの距離は、第１凹部３４６Ａの底面と第２凹部３４６Ｂの底面の距離とほぼ同一となる。これにより、第１突出面３４５Ａと第１凹部３４６Ａが近接して、かつ熱的に接続され、半導体素子の放熱性を向上させている。
本実施形態のパワーモジュールを用いることにより、製造の為の治具を少なくすることができ、生産性を向上することができる。また、信号端子３２５Ｕ等の端子の位置決め精度も高めることができる。
なお、これまで説示した第１ないし第６実施形態に係るモジュールケース３７０ないし３７５のフィン３０５は、ピン形状であった。しかしながら、このフィン３０５を、ストレート型のフィンを用いることもできる。ストレート型のフィンを用いることにより、第１放熱体３０７Ａ及び第２放熱体３０７Ｂの剛性が増す。これにより、本実施形態のような第１放熱体３０７Ａ及び第２放熱体３０７Ｂを押し広げて、モジュール一次封止体を挿入する場合の製造工程の信頼性を向上させることができる。
３００ パワーモジュール
３０２ モジュール一次封止体
３０３ 厚さ
３０４ モジュールケース
３０４Ａ 薄肉部
３０４Ｂ フランジ
３０５ フィン
３０６ 挿入口
３０７Ａ 第１放熱体
３０７Ｂ 第２放熱体
３０８ 枠体
３０９，３１０，３１２ 内壁間距離
３１１ 固定部材
３１３，３１４ 凹部
３１５，３１６，３１８，３１９ 導体板
３１５Ｂ，３１６Ｂ，３１８Ａ，３１９Ａ 露出面
３２１ 交流端子
３２５Ｌ，３２５Ｕ 信号端子
３３３ 絶縁シート
３３４ 第１突起部
３３５ 第２突起部
３３６，３４１ 距離
３３７ 幅
３３８ 溝
３３９ 第１突出部
３４０ 第２突出部
３４２ 角
３４３ 放熱面
３４５Ａ 第１突出面
３４５Ｂ 第２突出面
３４６Ａ 第１凹部
３４６Ｂ 第２凹部
３４７，３５２ 第１辺
３４８ 第一封止樹脂
３５１ 第二封止樹脂
３５３ 第２辺
３６４ 凸部
３７０，３７１，３７２，３７３，３７４，３７５ モジュールケース
３８０，３８１ モジュール一次封止体

Claims (13)

  1. 半導体素子と、前記半導体素子の一方の電極面とはんだを介して接続される第１導体板と、前記半導体素子と前記第１導体板を封止するための封止材と、を有する封止体と、
    前記封止体を収納するためのケースと、を備え、
    前記ケースは、前記封止体の一方の面と対向する第１放熱板と、前記封止体の一方の面とは反対側の他方の面と対向する第２放熱板と、前記第１放熱板と前記第２放熱板を接続する中間部材とにより構成され、
    前記中間部材には、厚さを前記第１放熱板の厚さより小さく、かつ前記第１放熱板よりも弾性変形し易く、さらに前記第１放熱板を囲むように形成された第１薄肉部を有し、
    前記封止体は、前記第１薄肉部に生じる弾性力によって前記第１放熱板を介して前記第２放熱板に押圧されて固定されるパワーモジュール。
  2. 請求項１に記載したパワーモジュールであって、
    前記第１放熱板の前記封止体と対向する側の面は、前記第１薄肉部の前記ケース内部側の面と同一面となるように形成されるパワーモジュール。
  3. 請求項１に記載したパワーモジュールであって、
    前記第１放熱板及び前記第２放熱板にはピンフィンが形成されるパワーモジュール。
  4. 請求項１に記載したパワーモジュールであって、
    前記第１放熱板及び前記第２放熱板には直線型のフィンが形成されるパワーモジュール。
  5. 請求項１に記載したパワーモジュールであって、
    前記中間部材には、厚さを前記第２放熱板の厚さより小さく、かつ前記第２放熱板よりも弾性変形し易く、さらに前記第２放熱板を囲むように形成された第２薄肉部を有し、
    前記封止体は、前記第１薄肉部に生じる弾性力によって前記第１放熱板を介して前記第２放熱板に押圧され、かつ前記第２薄肉部に生じる弾性力によって前記第２放熱板を介して前記第２放熱板に押圧されて固定されるパワーモジュール。
  6. 請求項１に記載したパワーモジュールであって、
    前記中間部材には、厚さを前記第１薄肉部の厚さより大きく、かつ前記第２放熱板を囲むように形成され、さらに前記第１放熱板及び前記封止体を介して生じる前記第１薄肉部の弾性力を受けても変形しない剛性を有する保持部を形成するパワーモジュール。
  7. 請求項６に記載したパワーモジュールであって、
    前記第２放熱板が配置された側の前記ケースの内壁には、前記封止体の側部と接触する第１突起部を形成するパワーモジュール。
  8. 請求項１に記載したパワーモジュールであって、
    前記封止体は、
    前記半導体素子の他方の電極面とはんだを介して接続される第２導体板を備え、
    当該封止体の一方の面には底部に前記第１導体板を露出させた第１凹部が形成され、かつ当該封止体の一方の面とは反対側の他方の面には底部に前記第２導体板を露出させた第２凹部が形成され、
    前記第１放熱板は前記第１凹部に嵌合され、かつ前記第２放熱板は前記第１凹部に嵌合されるパワーモジュール。
  9. 請求項８に記載したパワーモジュールであって、
    前記第１導体板を露出面と対向し、かつ前記第１凹部内に納められる第１絶縁シートと、
    前記第２導体板を露出面と対向し、かつ前記第２凹部内に納められる第２絶縁シートと、を備えるパワーモジュール。
  10. 請求項８に記載したパワーモジュールであって、
    前記ケースは、前記封止体を挿入するための開口部を形成し、
    前記半導体素子の電極面と垂直方向から投影した場合に、
    前記第１凹部は、当該第１凹部の投影部が前記ケースの前記開口部に近い側の第１辺の長さが、当該第１辺と対向する第２辺の長さよりも長くなるように形成され、
    前記第１放熱板は、当該第１放熱板の投影部が前記第１凹部の投影部と重なるように形成されるパワーモジュール。
  11. 請求項１０に記載したパワーモジュールであって、
    前記第１放熱板は、当該第１放熱板の投影部が前記ケースの前記開口部に近い側の第１辺の長さが、当該第１辺と対向する第２辺の長さよりも長くなるように形成されるパワーモジュール。
  12. 半導体素子と、前記半導体素子の電極面とはんだを介して接続される導体板と、前記半導体素子と前記導体板を封止するための封止材と、を有する封止体と、
    前記封止体の一方の面と対向する第１放熱板と、前記封止体の一方の面とは反対側の他方の面と対向する第２放熱板と、前記第１放熱板と前記第２放熱板を接続しかつ前記封止体を挿入するための開口を形成する中間部材とを有するケースと、を備えるパワーモジュールの製造方法であって、
    前記第１放熱板の対向面と前記第２放熱板の対向面との距離をＤと定義し、かつ前記封止体の厚さをＴと定義した場合に、
    前記Ｄが前記Ｔよりも小さくなるように形成された前記ケースを、前記Ｄが前記Ｔよりも大きいＤ１となるように当該ケースの前記中間部材の一部を弾性変形させる第１工程と、
    前記ケースの開口から前記封止体を挿入する第２工程と、
    前記Ｄが前記Ｄ１から前記Ｔに近づくように、前記第１工程における前記中間部材の一部を弾性変形させるための加圧力を解除する第３工程と、を有するパワーモジュールの製造方法。
  13. 半導体素子と、前記半導体素子の電極面とはんだを介して接続される導体板と、前記半導体素子と前記導体板を封止し、かつ一方の面には第１凹部を形成し、さらに一方の面とは反対側の他方の面には第２凹部を形成する封止材と、を有する封止体と、
    前記封止体の一方の面と対向しかつ前記第１凹部に嵌合される第１放熱板と、前記封止体の一方の面とは反対側の他方の面と対向かつ前記第２凹部に嵌合される第２放熱板と、前記第１放熱板と前記第２放熱板を接続しかつ前記封止体を挿入するための開口を形成する中間部材とを有するケースと、を備えるパワーモジュールの製造方法であって、
    前記第１放熱板の対向面と前記第２放熱板の対向面との距離をＤと定義し、かつ前記封止体の前記第１凹部の底部と前記第２凹部の底部との距離をＴ１と定義し、前記封止体の厚さをＴ２と定義した場合に、
    前記Ｄが前記Ｔ１よりも小さくなるように形成された前記ケースを、前記Ｄが前記Ｔ２よりも大きいＤ１となるように、前記ケースの開口から挿入される前記封止体の押付力によって、当該ケースの前記中間部材の一部を弾性変形させる第１工程と、
    前記第１放熱板を前記封止体の前記第１凹部に嵌合させ、かつ前記第２放熱板を前記封止体の前記第２凹部に嵌合させる第２工程と、を有するパワーモジュールの製造方法。
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