JP5345262B1

JP5345262B1 - パワーモジュール

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Publication number: JP5345262B1
Application number: JP2013514895A
Authority: JP
Inventors: 聡小塚; 純服部
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2013-11-20
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Abstract

電子部品が実装されたリード導体と、前記電子部品および前記リード導体を内包して封止するモールド樹脂と、前記リード導体が前記モールド樹脂の内部から外部に延伸してさらに屈曲したＬ字形状部分を含む屈曲部に電気的に接続された平滑コンデンサと、を備え、前記屈曲部がコの字形状を有し、前記コの字形状の両端部が前記モールド樹脂に成型固定され、前記屈曲部における前記モールド樹脂と対向する部分に前記平滑コンデンサが接続される。これにより、搭載される装置の小型化および接続される機器との間の配線インダクタンスの低インダクタンス化を実現可能なパワーモジュールが得られ、特に電力変換装置に適したパワーモジュールが得られる。

Description

本発明は、パワーモジュールに関する。

たとえばサーボアンプのような電力変換装置の内部には交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と、直流電力を交流電力に変換するインバータ部とが設けられ、コンバータ部とインバータ部との間には直流母線電圧を平滑するための平滑コンデンサが接続される。そして、インバータ部に内蔵されるスイッチング素子が高速でスイッチング（ＯＮ，ＯＦＦ）された場合には、切り替わりの過渡状態で大きなサージ電圧が発生し、瞬時的に直流母線電圧が上昇してスイッチング素子自体の耐圧限界を超え、インバータ部を破壊するおそれがある。

平滑コンデンサとインバータ部との間のインダクタンスを低減することによりサージ電圧を低減させることができる。このため、平滑コンデンサは、インバータ部の近傍に接続されることが好ましい。

また、近年、高速スイッチングが可能なＳｉＣデバイス（ＳｉＣスイッチング素子）が実用化されつつあるが、スイッチングを速くすると上述したサージ電圧が大きくなり損失も増える。このため、平滑コンデンサとインバータ部との間のインダクタンス低減が求められる。

大きな電流を流す大容量の電力変換装置では、インバータ部やコンバータ部を含むパワーモジュールの電力入出力端子として、ネジ止めされる接続導体がパワーモジュールの表面に設けられ、パワーモジュールと平滑コンデンサとがこの接続導体を介して接続される場合が多かった（たとえば、特許文献１参照）。

一方、小さな電流を流す小容量の電力変換装置では、生産性を重視して、インバータ部やコンバータ部を含むパワーモジュールの電力入出力端子として、プリント基板に実装されるようにリード端子が形成される。そして、該プリント基板上にパワーモジュールと平滑コンデンサとが実装されて、パワーモジュールと平滑コンデンサとがプリント基板の導通パターンにより配線接続されていた。

特開２００７−３２４６２６号公報

しかしながら、パワーモジュールがプリント基板に接続される場合には、平滑コンデンサはプリント基板の導通パターンを介してパワーモジュール内のインバータ部と接続される。このため、導通パターンによる平滑コンデンサとインバータ部との間の配線インダクタンスの増加と、平滑コンデンサの実装に伴うプリント基板サイズの大型化が懸念される、という問題があった。

更に、パワーモジュールがプリント基板に実装される場合には、電源入力および電力出力の導通パターンがプリント基板に設けられて、電力変換装置のコネクタや端子台などのインターフェース部に電力を導電させるため、プリント基板サイズの大型化が懸念される、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、搭載される装置の小型化および接続される機器との間の配線インダクタンスの低インダクタンス化を実現可能なパワーモジュールを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るパワーモジュールは、電子部品が実装されたリード導体と、前記電子部品および前記リード導体を内包して封止するモールド樹脂と、前記リード導体が前記モールド樹脂の内部から外部に延伸してさらに屈曲したＬ字形状部分を含む屈曲部に電気的に接続された平滑コンデンサと、を備え、前記屈曲部がコの字形状を有し、前記コの字形状の両端部が前記モールド樹脂に成型固定され、前記屈曲部における前記モールド樹脂と対向する部分に前記平滑コンデンサが接続されること、を特徴とする。

本発明によれば、パワーモジュールが搭載される装置の小型化およびパワーモジュールに接続される機器との間の配線インダクタンスの低インダクタンス化が可能になる、という効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の外観を示す斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の構成部材を示す模式図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置における各構成部材の接続状態を示す模式図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の構成を示す模式図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置におけるパワーモジュールおよびリード導体の概略構成を示す要部断面図である。図６は、本発明の実施の形態１に係る平滑コンデンサ接続用の母線リードの形状を示す模式図である。図７は、本発明の実施の形態１に係る平滑コンデンサと接続用の母線リードとの接続部分近傍を拡大して示す模式斜視図である。図８は、実施の形態１に係る平滑コンデンサと接続用の母線リードとの接続部分近傍を拡大して示す模式断面図である。図９は、本発明の実施の形態２に係る平滑コンデンサ接続用の母線リードの形状を示す模式図である。図１０は、本発明の実施の形態２に係る平滑コンデンサと接続用の母線リードとの接続部分近傍を拡大して示す模式斜視図である。図１１は、本発明の実施の形態２に係る平滑コンデンサと接続用の母線リードとの接続部分近傍を拡大して示す模式断面図である。図１２は、本発明の実施の形態３に係る平滑コンデンサ接続用の母線リードの形状を示す模式図である。図１３は、本発明の実施の形態３に係る平滑コンデンサと接続用の母線リードとの接続部分近傍を拡大して示す模式斜視図である。図１４は、本発明の実施の形態４に係る平滑コンデンサ接続用の母線リードの形状を示す模式図である。図１５は、本発明の実施の形態４に係る平滑コンデンサと接続用の母線リードとの接続部分近傍を拡大して示す模式斜視図である。図１６は、本発明の実施の形態４に係る平滑コンデンサと接続用の母線リードとの接続部分近傍を拡大して示す模式断面図である。図１７は、本発明の実施の形態５に係る平滑コンデンサ接続用の母線リードの形状を示す模式図である。図１８は、本発明の実施の形態５に係る平滑コンデンサと接続用の母線リードとの接続部分近傍を拡大して示す模式斜視図である。図１９は、本発明の実施の形態６に係る平滑コンデンサと接続用の母線リードとの接続部分近傍を拡大して示す模式斜視図である。図２０は、本発明の実施の形態６に係る平滑コンデンサと接続用の母線リードとの接続部分近傍を拡大して示す模式断面図である。

以下に、本発明に係るパワーモジュールの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。また、以下に示す図面においては、一部部材を省略して示す場合、または一部部材を透過して見た状態を示している場合がある。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の外観を示す斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の構成部材を示す模式図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置における各構成部材の接続状態を示す模式図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の構成を示す模式図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置におけるパワーモジュールおよびリード導体の概略構成を示す要部断面図である。なお、図２〜図５においては、樹脂ケース１１を省略している。

実施の形態１に係る電力変換装置は、樹脂ケース１１の内部に、モールド樹脂１２により封止成形されたパワーモジュール１を備える。パワーモジュール１内には、たとえば図示しない絶縁基板上に配置されたリード導体である母線リード２ａおよび電力入出力リード６上に、パワーモジュール１内においてインバータ部を構成する回路やインバータ部の動作をスイッチング（ＯＮ，ＯＦＦ）するスイッチング素子（図示せず）等を備えた電子部品１４が実装されている。なお、図５では、簡略化のため電子部品１４は２つのみを示しているが電子部品１４の数量はこれに限定されない。

また、電子部品１４は、導体ワイヤー１３を介してリード導体に電気的に接続され、または直接リード導体に電気的に接続されている。また、パワーモジュール１の制御用のリードであり母線リード２ａを介して電子部品１４に電気的に接続する制御用リード５が、母線リード２ａの略平行に設けられている。スイッチング素子には、高速スイッチングが可能なＳｉＣデバイス（ＳｉＣスイッチング素子）が用いられている。

母線リード２ａおよび制御用リード５は、モールド樹脂１２の内部から外部に延伸して設けられており、パワーモジュール１における一端側の側面から突出し、さらにＬ字形状に折り曲げられた屈曲部を有している。また、電力入出力リード６は、モールド樹脂１２の内部から外部に延伸して設けられており、パワーモジュール１における他端側の側面から突出し、さらにＬ字形状に折り曲げられている。

このようなパワーモジュール１は、制御回路用の略長方形状のプリント基板１０の一面側上に該プリント基板１０から離間して配置されている。そして、制御用リード５が、プリント基板１０の導通パターン（図示せず）と電気的に接続されている。

パワーモジュール１における母線リード２ａが突出した一端側には、平滑コンデンサ３がプリント基板１０から離間した状態で配置されている。平滑コンデンサ３は、平滑コンデンサ３におけるパワーモジュール１に対向する側の一端面に設けられた平滑コンデンサ電極４を介して母線リード２ａと電気的に接続されている。

パワーモジュール１における電力入出力リード６が突出した他端側には、電力入出力コネクタ７がプリント基板１０から離間した状態で配置されている。電力入出力コネクタ７は、電力入出力コネクタ７におけるパワーモジュール１に対向する側の一面側に設けられたコネクタピン９を介して電力入出力リード６と電気的に接続されている。

また、プリント基板１０において、電力入出力コネクタ７が配置された側の端部には制御信号コネクタ８が配置されている。制御信号コネクタ８は、プリント基板１０の導通パターン（図示せず）と電気的に接続されている。これらの電力入出力コネクタ７と制御信号コネクタ８とは、外部機器と配線接続ができるように外部接続部（図示せず）を外面に露出した状態で、一部を樹脂ケース１１から外部に突出させて略平行に樹脂ケース１１の表面側に配置されている。

つぎに、実施の形態１に係る母線リード２ａについて説明する。図６は、実施の形態１に係る平滑コンデンサ接続用の母線リード２ａの形状を示す模式図である。図７は、実施の形態１に係る平滑コンデンサ３と接続用の母線リード２ａとの接続部分近傍を拡大して示す模式斜視図である。図８は、実施の形態１に係る平滑コンデンサ３と接続用の母線リード２ａとの接続部分近傍を拡大して示す模式断面図である。なお、図８においては、パワーモジュール１内の記載は省略している。

母線リード２ａは、平板状の導電材からなり、平滑コンデンサ電極４の本数に対応して２本設けられている。母線リード２ａは、第１方向（モールド樹脂１２の内部から外部に向かう延伸方向に対応）に延伸する延伸部２１ａと、該延伸部２１ａから直角方向に屈曲した第２方向に延在する屈曲部２１ｂと、を有するＬ字形状に形成されている。また、屈曲部２１ｂにおける長手方向の途中部分には、平滑コンデンサ電極４との電気的接続を可能とするために、平滑コンデンサ電極４が挿入される接続用穴２１ｃが設けられている。そして、接続用穴２１ｃにそれぞれ平滑コンデンサ電極４が挿入されることにより、母線リード２ａと平滑コンデンサ電極４とが電気的に接続される。

また、電力入出力リード６も、第５方向（モールド樹脂１２の内部から外部に向かう延伸方向に対応）に延伸する延伸部３１ａと、該第５方向から直角方向に屈曲した第１屈曲部３１ｂと、第１屈曲部３１ｂからさらに第５方向に屈曲した第２屈曲部３１ｃと、を有するクランク形状に形成されている。そして、第２屈曲部３１ｃが、コネクタピン９に接続することにより、電力入出力リード６が電力入出力コネクタ７と電気的に接続されている。

上述した実施の形態１においては、パワーモジュール１の内部からそのままモールド樹脂１２の外部に突出して屈曲した母線リード２ａに平滑コンデンサ３が直接接続されることにより、パワーモジュール１内のインバータ部と平滑コンデンサ３との間の配線距離を短くすることができる。これにより、平滑コンデンサ３とインバータ部との間の配線インダクタンスを低減することができ、インバータ部をスイッチングさせたときのサージ電圧を低減させることができる。

また、実施の形態１においては、母線リード２ａと平滑コンデンサ３との接続においてプリント基板１０の導通パターンや別の導体部材を介さないため、プリント基板１０および電力変換装置の小型化が可能である。

また、実施の形態１においては、インバータ部と平滑コンデンサ３との間をパワーモジュール１の内部からそのままモールド樹脂１２の外部に突出して屈曲した母線リード２ａで直接接続するため、ネジ等の補助部材が不要であり部品点数が削減されてコストが低減する。

また、パワーモジュール１内のインバータ部と平滑コンデンサ３との間の配線距離の短縮や、インバータ部のスイッチングの高速化を行った場合には、パワーモジュール１からの熱伝導により平滑コンデンサ３の温度が上昇し、平滑コンデンサ３等の寿命が短くなる懸念がある。しかしながら、実施の形態１においては、スイッチング素子として、高速スイッチングが可能なＳｉＣデバイス（ＳｉＣスイッチング素子）を用いることにより、スイッチング時の発熱が低減するため、平滑コンデンサ３等の寿命を低減させることなく、パワーモジュール１と平滑コンデンサ３の間の配線インダクタンスを低減させ、スイッチングの高速化が可能になる。

また、実施の形態１においては、パワーモジュール１の内部からそのままモールド樹脂１２の外部に突出して屈曲した電力入出力リード６に電力入出力コネクタ７が直接接続される。これにより、プリント基板１０の中に設けられた導通パターンの中でも発熱が大きいために面積を広く確保する必要のある電力入出力パターンが不要となるため、配線インダクタンスの低減とプリント基板１０および電力変換装置の小型化が可能である。また、このような電力入出力リード６は、外部機器との接続を行うインターフェース部としての電力用コネクタや端子台などのインターフェース部に直接接続しても同様の効果が得られる。

したがって、実施の形態１によれば、小型化および低インダクタンス化が図られた電力変換装置が得られる。

実施の形態２．
実施の形態２では、実施の形態１の変形例について説明する。図９は、実施の形態２に係る平滑コンデンサ接続用の母線リード２ｂの形状を示す模式図である。図１０は、実施の形態２に係る平滑コンデンサ３と接続用の母線リード２ｂとの接続部分近傍を拡大して示す模式斜視図である。図１１は、実施の形態２に係る平滑コンデンサ３と接続用の母線リード２ｂとの接続部分近傍を拡大して示す模式断面図である。なお、図１１においては、パワーモジュール１内の記載は省略している。以下では、実施の形態２に係る電力変換装置が実施の形態１に係る電力変換装置と異なる点について説明する。

実施の形態２に係る母線リード２ｂは、平板状の導電材からなり、平滑コンデンサ電極４の本数に対応して２本設けられている。母線リード２ｂは、第１方向（モールド樹脂１２の内部から外部に向かう延伸方向に対応）に延伸する延伸部２２ａと、該延伸部２２ａから直角方向に屈曲した第２方向に延在する第１屈曲部２２ｂと、第１屈曲部２２ｂからさらに第１方向と反対方向に屈曲した第２屈曲部２２ｃと、を有するコの字形状に形成されている。

また、第１屈曲部２２ｂにおける長手方向の途中部分には、平滑コンデンサ電極４との電気的接続を可能とするために、平滑コンデンサ電極４が挿入される接続用穴２２ｄが設けられている。接続用穴２２ｄは、一方の母線リード２ｂには１つ、他方の母線リード２ｂには２つ設けられている。なお、他方の母線リード２ｂに接続用穴２２ｄは２つ以上設けてもよい。そして、接続用穴２２ｄに平滑コンデンサ電極４が挿入されることにより、母線リード２ｂと平滑コンデンサ電極４とが電気的に接続される。

また、実施の形態２に係る母線リード２ｂは、母線リード２ｂの両端側がモールド樹脂１２に成形固定されている。すなわち、母線リード２ｂは、延伸部２２ａの一端部と第２屈曲部２２ｃの一端部とがモールド樹脂１２に固定されている。そして、実施の形態２に係る母線リード２ｂは、第１屈曲部２２ｂにおける長手方向の両端近傍から平滑コンデンサ電極４までの間に絶縁スペーサ１５が樹脂成形されて固定されている。これにより、母線リード２ｂと平滑コンデンサ３との間に任意の絶縁距離を確保することができる。なお、絶縁スペーサ１５の設置箇所は２箇所に限定されず、１箇所または３箇所以上に設けてもよい。絶縁スペーサ１５の設置箇所を２箇所以上とすることにより、より安定して上記絶縁距離を保持することができる。

上述した実施の形態２においては、パワーモジュール１の内部からそのままモールド樹脂１２の外部に突出して屈曲した母線リード２ｂに平滑コンデンサ３が直接接続されることにより、パワーモジュール１内のインバータ部と平滑コンデンサ３との間の配線距離を短くすることができる。これにより、平滑コンデンサ３とインバータ部との間の配線インダクタンスを低減することができ、インバータ部をスイッチングさせたときのサージ電圧を低減させることができる。

また、実施の形態２においては、母線リード２ｂと平滑コンデンサ３との接続においてプリント基板１０の導通パターンや別の導体部材を介さないため、プリント基板１０および電力変換装置の小型化が可能である。

したがって、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に小型化および低インダクタンス化が図られた電力変換装置が得られる。

また、上述した実施の形態２においては、母線リード２ｂの両端側がモールド樹脂１２に固定されている。これにより、実施の形態２に係る母線リード２ｂは、実施の形態１に係る母線リード２ａに比べて機械的強度が向上し、振動や曲げによる応力などに起因した母線リード２ｂの変形を防止することができる。

また、上述した実施の形態２においては、片方の母線リード２ｂに接続用穴２２ｄを２つ以上設けることにより、平滑コンデンサ電極４の配置が異なる場合においても平滑コンデンサ３と母線リード２ｂとを確実に電気的に接続することができる。

また、上述した実施の形態２においては、第１屈曲部２２ｂにおける長手方向の両端近傍から平滑コンデンサ電極４までの間に絶縁スペーサ１５が樹脂成形されて固定されている。これにより、母線リード２ｂと平滑コンデンサ３との間に任意の絶縁距離を確保することができる。なお、絶縁スペーサ１５は、実施の形態１の屈曲部２１ｂに適用してもよく、同様の効果が得られる。

実施の形態３．
実施の形態３では、実施の形態２の変形例について説明する。図１２は、実施の形態３に係る平滑コンデンサ接続用の母線リード２ｃの形状を示す模式図である。図１３は、実施の形態３に係る平滑コンデンサ３と接続用の母線リード２ｃとの接続部分近傍を拡大して示す模式斜視図である。以下では、実施の形態３に係る電力変換装置が実施の形態２に係る電力変換装置と異なる点について説明する。

実施の形態３に係る母線リード２ｃは、平板状の導電材からなり、平滑コンデンサ電極４の本数に対応して２本設けられている。母線リード２ｃは、第１方向（モールド樹脂１２の内部から外部に向かう延伸方向に対応）に延伸する延伸部２３ａと、該延伸部２３ａから直角方向に屈曲した第２方向に延在する第１屈曲部２３ｂと、第１屈曲部２３ｂから第１方向および第２方向に直角な第３方向に屈曲した第２屈曲部２３ｃと、第２屈曲部２３ｃから第２方向に屈曲した第３屈曲部２３ｄと、第３屈曲部２３ｄから第１方向と反対方向に屈曲した第４屈曲部２３ｅと、を有する形状に形成されている。すなわち、母線リード２ｃは、第１方向に垂直な面内において段違い形状（クランク形状）を有し、第１方向に沿った面内においてコの字形状を有する。

４つの段違い部分、すなわち２つの母線リード２ｃの第１屈曲部２３ｂおよび第３屈曲部２３ｄにそれぞれ１つずつ接続用穴２３ｆが設けられている。そして、接続用穴２３ｆに平滑コンデンサ電極４が挿入されることにより、母線リード２ｃと平滑コンデンサ電極４とが電気的に接続される。

上述した実施の形態３においては、パワーモジュール１の内部からそのままモールド樹脂１２の外部に突出して屈曲した母線リード２ｃに平滑コンデンサ３が直接接続されることにより、パワーモジュール１内のインバータ部と平滑コンデンサ３との間の配線距離を短くすることができる。これにより、平滑コンデンサ３とインバータ部との間の配線インダクタンスを低減することができ、インバータ部をスイッチングさせたときのサージ電圧を低減させることができる。

また、実施の形態３においては、母線リード２ｃと平滑コンデンサ３との接続においてプリント基板１０の導通パターンや別の導体部材を介さないため、プリント基板１０および電力変換装置の小型化が可能である。

したがって、実施の形態３によれば、実施の形態２と同様に小型化および低インダクタンス化が図られた電力変換装置が得られる。

また、上述した実施の形態３においては、２つの母線リード２ｃにおける４つの段違い部分に接続用穴２３ｆが設けられることにより、平滑コンデンサ電極４の配置が異なる場合においても平滑コンデンサ３と母線リード２ｃとを確実に電気的に接続することができる。なお、各段違い部分に２つ以上の接続用穴２３ｆを設けてもかまわない。

また、上述した実施の形態３においては、モールド樹脂１２内のインバータ部がスイッチングするときのサージ電圧が大きい場合には、平滑コンデンサ電極４が接続されていない接続用穴２３ｆにスナバコンデンサを追加接続することでサージ電圧を抑制することが可能である。

実施の形態４．
実施の形態４では、実施の形態２の変形例について説明する。図１４は、実施の形態４に係る平滑コンデンサ接続用の母線リード２ｄの形状を示す模式図である。図１５は、実施の形態４に係る平滑コンデンサ３と接続用の母線リード２ｄとの接続部分近傍を拡大して示す模式斜視図である。図１６は、実施の形態４に係る平滑コンデンサ３と接続用の母線リード２ｄとの接続部分近傍を拡大して示す模式断面図である。なお、図１６においては、パワーモジュール１内の記載は省略している。以下では、実施の形態４に係る電力変換装置が実施の形態２に係る電力変換装置と異なる点について説明する。

実施の形態４に係る母線リード２ｄは、平板状の導電材からなり、平滑コンデンサ電極４の本数に対応して２本設けられている。母線リード２ｄは、第１方向（モールド樹脂１２の内部から外部に向かう延伸方向に対応）に延伸する延伸部２４ａと、該延伸部２４ａから直角方向に屈曲した第２方向に延在する第１屈曲部２４ｂと、第１屈曲部２４ｂから第１方向と反対方向に屈曲した第２屈曲部２４ｃと、第２屈曲部２４ｃからさらに第２方向と反対方向に屈曲した第３屈曲部２４ｄと、を有する略コの字形状に形成されている。

また、第１屈曲部２４ｂにおける長手方向の途中部分には、平滑コンデンサ電極４との電気的接続を可能とするために、平滑コンデンサ電極４が挿入される接続用穴２４ｅが設けられている。また、接続用穴２４ｅは、一方の母線リード２ｄには１つ、他方の母線リード２ｄには２つ設けられている。なお、他方の母線リード２ｄに接続用穴２４ｅは２つ以上設けてもよい。そして、接続用穴２４ｅに平滑コンデンサ電極４が挿入されることにより、母線リード２ｄと平滑コンデンサ電極４とが電気的に接続される。

また、モールド樹脂１２における平滑コンデンサ電極４と対向する側の上面角部には、辺方向に沿って延在する凹部１２ａが設けられている。

モールド樹脂１２の成形時に母線リードの突出部の一端側（電子部品１４の実装側）しか成形固定できない場合には、母線リードの突出部の他端側（電子部品１４の無実装側）の端部をモールド樹脂１２の角部に引っかけることにより母線リードをモールド樹脂１２に固定（掛止）することができる。すなわち、母線リード２ｄの第１屈曲部２４ｂ、第２屈曲部２４ｃ、第３屈曲部２４ｄを凹部１２ａの形状に合わせた寸法に形成し、第３屈曲部２４ｄを凹部１２ａに引っかけることにより母線リード２ｄの突出部の他端側（電子部品１４の無実装側）をモールド樹脂１２に固定することができる。

上述した実施の形態４においては、パワーモジュール１の内部からそのままモールド樹脂１２の外部に突出して屈曲した母線リード２ｄに平滑コンデンサ３が直接接続されることにより、パワーモジュール１内のインバータ部と平滑コンデンサ３との間の配線距離を短くすることができる。これにより、平滑コンデンサ３とインバータ部との間の配線インダクタンスを低減することができ、インバータ部をスイッチングさせたときのサージ電圧を低減させることができる。

また、実施の形態４においては、母線リード２ｄと平滑コンデンサ３との接続においてプリント基板１０の導通パターンや別の導体部材を介さないため、プリント基板１０および電力変換装置の小型化が可能である。

したがって、実施の形態４によれば、実施の形態２と同様に小型化および低インダクタンス化が図られた電力変換装置が得られる。

また、上述した実施の形態４においては、母線リード２ｄの第３屈曲部２４ｄを凹部１２ａに引っかけることにより、母線リード２ｄの突出部の他端側（電子部品１４の無実装側）をモールド樹脂１２に固定することができる。これにより、実施の形態４に係る母線リード２ｄは、実施の形態１の係る母線リード２ａに比べて機械的強度が向上し、振動や曲げによる応力などに起因した母線リード２ｄの変形を防止することができる。

実施の形態５．
実施の形態５では、実施の形態３の変形例について説明する。図１７は、実施の形態５に係る平滑コンデンサ接続用の母線リード２ｅの形状を示す模式図である。図１８は、実施の形態５に係る平滑コンデンサ３と接続用の母線リード２ｅとの接続部分近傍を拡大して示す模式斜視図である。以下では、実施の形態５に係る電力変換装置が実施の形態３に係る電力変換装置と異なる点について説明する。

モールド樹脂１２における平滑コンデンサ電極４と対向する側の上面角部には、実施の形態４の場合と同様に辺方向に沿って延在する凹部１２ａが設けられている。そして、実施の形態５に係る母線リード２ｅは、実施の形態３に係る母線リード２ｃの形状と実施の形態４に係る母線リード２ｄの形状とを組み合わせた形状を有する。

実施の形態５に係る母線リード２ｅは、平板状の導電材からなり、平滑コンデンサ電極４の本数に対応して２本設けられている。母線リード２ｅは、第１方向（モールド樹脂１２の内部から外部に向かう延伸方向に対応）に延伸する延伸部２５ａと、該延伸部２５ａから直角方向に屈曲した第２方向に延在する第１屈曲部２５ｂと、第１屈曲部２５ｂから第１方向および第２方向に直角な第３方向に屈曲した第２屈曲部２５ｃと、第２屈曲部２５ｃから第２方向に屈曲した第３屈曲部２５ｄと、第３屈曲部２５ｄから第１方向と反対方向に屈曲した第４屈曲部２５ｅと、第４屈曲部２５ｅから第２方向と反対方向に屈曲した第５屈曲部２５ｆと、を有して形成されている。

４つの段違い部分、すなわち２つの母線リード２ｅの第１屈曲部２５ｂおよび第３屈曲部２５ｄにそれぞれ１つずつ接続用穴２５ｇが設けられている。そして、接続用穴２５ｇにそれぞれ平滑コンデンサ電極４が挿入されることにより、母線リード２ｅと平滑コンデンサ電極４とが電気的に接続される。

上述した実施の形態５においては、パワーモジュール１の内部からそのままモールド樹脂１２の外部に突出して屈曲した母線リード２ｅに平滑コンデンサ３が直接接続されることにより、パワーモジュール１内のインバータ部と平滑コンデンサ３との間の配線距離を短くすることができる。これにより、平滑コンデンサ３とインバータ部との間の配線インダクタンスを低減することができ、インバータ部をスイッチングさせたときのサージ電圧を低減させることができる。

また、実施の形態５においては、母線リード２ｅと平滑コンデンサ３との接続においてプリント基板１０の導通パターンや別の導体部材を介さないため、プリント基板１０および電力変換装置の小型化が可能である。

したがって、実施の形態５によれば、実施の形態３と同様に小型化および低インダクタンス化が図られた電力変換装置が得られる。

また、上述した実施の形態５においては、２つの母線リード２ｅにおける４つの段違い部分に接続用穴２５ｇが設けられることにより、実施の形態３の場合と同様に平滑コンデンサ電極４の配置が異なる場合においても平滑コンデンサ３と母線リード２ｅとを確実に電気的に接続することができる。なお、各段違い部分に接続用穴２５ｇを２つ以上設けてもかまわない。

また、上述した実施の形態５においては、実施の形態３の場合と同様にモールド樹脂１２内のインバータ部がスイッチングするときのサージ電圧が大きい場合には、平滑コンデンサ電極４が接続されていない接続用穴２５ｇにスナバコンデンサを追加接続することでサージ電圧を抑制することが可能である。

また、上述した実施の形態５においては、母線リード２ｅの第５屈曲部２５ｆを凹部１２ａに引っかけることにより、実施の形態４の場合と同様に母線リード２ｅの突出部の他端側（電子部品１４の無実装側）をモールド樹脂１２に固定することができる。これにより、実施の形態５に係る母線リード２ｅは、実施の形態１の係る母線リード２ａに比べて機械的強度が向上し、振動や曲げによる応力などに起因した母線リード２ｅの変形を防止することができる。

実施の形態６．
実施の形態６では、実施の形態２の変形例について説明する。図１９は、実施の形態６に係る平滑コンデンサ３と接続用の母線リード２ｂとの接続部分近傍を拡大して示す模式斜視図である。図２０は、実施の形態６に係る平滑コンデンサ３と接続用の母線リード２ｂとの接続部分近傍を拡大して示す模式断面図である。なお、図２０においては、パワーモジュール１内の記載は省略している。以下では、実施の形態６に係る電力変換装置が実施の形態２に係る電力変換装置と異なる点について説明する。

実施の形態６では、接続用の母線リードとしては実施の形態２に係る母線リード２ｂを用いている。また、実施の形態６では、絶縁スペーサ１５の代わりにモールド樹脂突起１６を形成している。すなわち、モールド樹脂１２を成形すると同時に図９に示す母線リード２ｂの延伸部２２ａと第２屈曲部２２ｃとの部分も樹脂で覆って、且つ第１方向において第１屈曲部２２ｂを超えた位置までモールド樹脂１２の側面から樹脂成形することによりモールド樹脂突起１６を形成している。

そして、平滑コンデンサ３が母線リード２ｂの第１屈曲部２２ｂに接続されることで、平滑コンデンサ３と母線リード２ｂとの間に所定の絶縁距離を確保することができる。また、モールド樹脂突起１６は、上記の他の実施の形態に適用してもよい。なお、ここでは、母線リード２ｂの延伸部２２ａと第２屈曲部２２ｃとの２つの部分を樹脂で覆っているが、どちらか一方でもかまわない。ただし、母線リード２ｂの延伸部２２ａと第２屈曲部２２ｃとの２つの部分を樹脂で覆うことにより、より安定して上記絶縁距離を保持することができる。

上述した実施の形態６においては、パワーモジュール１の内部からそのままモールド樹脂１２の外部に突出して屈曲した母線リード２ｂに平滑コンデンサ３が直接接続されることにより、パワーモジュール１内のインバータ部と平滑コンデンサ３との間の配線距離を短くすることができる。これにより、平滑コンデンサ３とインバータ部との間の配線インダクタンスを低減することができ、インバータ部をスイッチングさせたときのサージ電圧を低減させることができる。

また、実施の形態６においては、母線リード２ｂと平滑コンデンサ３との接続においてプリント基板１０の導通パターンや別の導体部材を介さないため、プリント基板１０および電力変換装置の小型化が可能である。

したがって、実施の形態６によれば、実施の形態２と同様に小型化および低インダクタンス化が図られた電力変換装置が得られる。

また、上述した実施の形態６においては、第１屈曲部２２ｂにおける長手方向の両端近傍から平滑コンデンサ電極４までの間にモールド樹脂突起１６が樹脂成形されている。これにより、母線リード２ｂと平滑コンデンサ３との間に、任意の絶縁距離を確保することができる。

以上のように、本発明に係るパワーモジュールは、搭載される装置の小型化および低インダクタンス化に有用であり、特に、電力変換装置に適している。

１パワーモジュール、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ母線リード、３平滑コンデンサ、４平滑コンデンサ電極、５制御用リード、６電力入出力リード、７電力入出力コネクタ、８制御信号コネクタ、９コネクタピン、１０プリント基板、１１樹脂ケース、１２モールド樹脂、１２ａ凹部、１３導体ワイヤー、１４電子部品、１５絶縁スペーサ、１６モールド樹脂突起、２１ａ延伸部、２１ｂ屈曲部、２１ｃ接続用穴、２２ａ延伸部、２２ｂ第１屈曲部、２２ｃ第２屈曲部、２２ｄ接続用穴、２３ａ延伸部、２３ｂ第１屈曲部、２３ｃ第２屈曲部、２３ｄ第３屈曲部、２３ｅ第４屈曲部、２３ｆ接続用穴、２４ａ延伸部、２４ｂ第１屈曲部、２４ｃ第２屈曲部、２４ｄ第３屈曲部、２４ｅ接続用穴、２５ａ延伸部、２５ｂ第１屈曲部、２５ｃ第２屈曲部、２５ｄ第３屈曲部、２５ｅ第４屈曲部、２５ｆ第５屈曲部、２５ｇ接続用穴、３１ａ延伸部、３１ｂ第１屈曲部、３１ｃ第２屈曲部。

Claims

電子部品が実装されたリード導体と、
前記電子部品および前記リード導体を内包して封止するモールド樹脂と、
前記リード導体が前記モールド樹脂の内部から外部に延伸してさらに屈曲したＬ字形状部分を含む屈曲部に電気的に接続された平滑コンデンサと、
を備え、
前記屈曲部がコの字形状を有し、前記コの字形状の両端部が前記モールド樹脂に成型固定され、
前記屈曲部における前記モールド樹脂と対向する部分に前記平滑コンデンサが接続されること、
を特徴とするパワーモジュール。
前記平滑コンデンサは２つの電極端子を有し、
前記リード導体は、前記２つの電極端子に対応して２本設けられ、
前記２本のリード導体うち一方の前記リード導体は、前記２つの電極端子のうち一方が挿入される接続穴を前記モールド樹脂と対向する面に１つ有し、
前記２本のリード導体うち他方の前記リード導体は、前記２つの電極端子のうち他方が挿入される接続穴を前記モールド樹脂と対向する面に２つ以上有すること、
を特徴とする請求項１に記載のパワーモジュール。
前記平滑コンデンサは２つの電極端子を有し、
前記リード導体は、前記屈曲部における前記モールド樹脂の側面と対向する部分が前記側面と平行な面内において段違い形状とされて前記２つの電極端子に対応して２本設けられ、
前記２本のリード導体うち一方の前記リード導体は、前記２つの電極端子のうち一方が挿入される接続穴を前記段違い形状における各段違い部に有し、
前記２本のリード導体うち他方の前記リード導体は、前記２つの電極端子のうち他方が挿入される接続穴を前記段違い形状における各段違い部に有すること、
を特徴とする請求項１に記載のパワーモジュール。
樹脂成形されて前記リード導体と前記平滑コンデンサとの絶縁距離を保持する樹脂突起を、前記屈曲部のコの字形状における前記モールド樹脂の側面と対向する部分の両端部から前記平滑コンデンサとの間に有すること、
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のパワーモジュール。
電子部品が実装されたリード導体と、
前記電子部品および前記リード導体を内包して封止するモールド樹脂と、
前記リード導体が前記モールド樹脂の内部から外部に延伸してさらに屈曲したＬ字形状部分を含む屈曲部に電気的に接続された平滑コンデンサと、
を備え、
前記屈曲部がコの字形状を有し、前記コの字形状の両端部のうち前記電子部品の実装側の一端部が前記モールド樹脂に成型固定されるとともに他端部が前記モールド樹脂の一部に掛止され、
前記屈曲部における前記モールド樹脂と対向する部分に前記平滑コンデンサが接続され、
前記平滑コンデンサは２つの電極端子を有し、
前記リード導体は、前記２つの電極端子に対応して２本設けられ、
前記２本のリード導体うち一方の前記リード導体は、前記２つの電極端子のうち一方が挿入される接続穴を前記モールド樹脂と対向する面に１つ有し、
前記２本のリード導体うち他方の前記リード導体は、前記２つの電極端子のうち他方が挿入される接続穴を前記モールド樹脂と対向する面に２つ以上有すること、
を特徴とするパワーモジュール。
電子部品が実装されたリード導体と、
前記電子部品および前記リード導体を内包して封止するモールド樹脂と、
前記リード導体が前記モールド樹脂の内部から外部に延伸してさらに屈曲したＬ字形状部分を含む屈曲部に電気的に接続された平滑コンデンサと、
を備え、
前記屈曲部がコの字形状を有し、前記コの字形状の両端部のうち前記電子部品の実装側の一端部が前記モールド樹脂に成型固定されるとともに他端部が前記モールド樹脂の一部に掛止され、
前記屈曲部における前記モールド樹脂と対向する部分に前記平滑コンデンサが接続され、
前記平滑コンデンサは２つの電極端子を有し、
前記リード導体は、前記屈曲部における前記モールド樹脂の側面と対向する部分が前記側面と平行な面内において段違い形状とされて前記２つの電極端子に対応して２本設けられ、
前記２本のリード導体うち一方の前記リード導体は、前記２つの電極端子のうち一方が挿入される接続穴を前記段違い形状における各段違い部に有し、
前記２本のリード導体うち他方の前記リード導体は、前記２つの電極端子のうち他方が挿入される接続穴を前記段違い形状における各段違い部に有すること、
を特徴とするパワーモジュール。
前記リード導体と前記平滑コンデンサとの絶縁距離を保持するスペーサを、前記リード導体と前記平滑コンデンサとの間に有すること、
を特徴とする請求項１〜３、５、６のいずれか１つに記載のパワーモジュール。