WO2008153206A1 - パワーモジュール - Google Patents

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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention relates to a power module having a structure in which a bus bar for connecting a switching element to a power source is inserted in a resin housing.
  • power modules equipped with switching elements that handle large amounts of power such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transisters)
  • IGBTs Insulated Gate Bipolar Transisters
  • a snubber capacitor (smoothing capacitor) for suppressing the surge voltage of the switching element is connected to this type of power module (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-068 38).
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2 0 06-0 8 6 4 3 8 discloses a structure in which a snubber capacitor (smoothing capacitor) is connected outside the power module.
  • an object of the present invention is to provide a power module capable of welding a snubber capacitor while avoiding melting damage of the resin housing due to welding heat.
  • the bus bar for connecting the switching element to the power source is inserted into the resin housing, and the lead of the snubber capacitor for suppressing the surge voltage of the switching element is welded to the upper surface of a specific part of the bus bar.
  • at least the resin housing is provided with an opening for exposing a lower surface of a specific portion of the bus bar.
  • the welding heat generated at the specific portion of the bus bar is radiated from the opening that exposes the lower surface of the specific portion of the bus bar.
  • a separate cooling member can be inserted into the opening to forcibly cool the lower surface of a specific portion of the bus bar.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing the structure of a power module according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 shows a longitudinal section corresponding to Fig. 1 showing a state in which the cooling head for forced cooling of the P pole bus bar and N pole bus bar shown in Fig. 1 is inserted into one opening on the P pole bus bar side.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view corresponding to FIG. 2 showing a modification of the cooling head shown in FIG.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a structure of a power module according to an embodiment.
  • a power module includes a bridge circuit.
  • Each switching element 1 consists of an IGBT (insulated gate bipolar transistor) that handles high power, and an emitter E is stacked on the collector C. The illustration of the gate is omitted.
  • Each switching element 1 is installed in the vicinity of both end portions in the left-right direction on the heat sink 6 made of a thick plate.
  • the heat sink 6 is overmolded with a resin housing 7 excluding the location where each switching element 1 is installed.
  • P-pole bus bar 2, N-pole bus bar 3, output bus bar 4 and output Bus bar 5 is inserted and integrated.
  • the P pole bus bar 2 and the N pole bus bar 3 are made of, for example, a thick copper plate material, and are arranged symmetrically near the center of the resin housing 7 in the left-right direction.
  • the output bus bar 4 and the output bus bar 5 are made of, for example, a rectangular copper bar, and are installed near the left and right ends of the resin housing 7.
  • the switching element 1 disposed near the left end of the heat sink 6 has a collector C electrically connected to the P pole bus bar 2 via the bonding wire 8 and an emitter E via the bonding wire 9 to the output bus bar. 4 is electrically connected.
  • the emitter E is electrically connected to the N pole bus bar 3 through the bonding wire 10 and the collector C is connected through the bonding wire 11 It is electrically connected to the output bus bar 5.
  • a snubber capacitor 12 made of a heat-resistant ceramic capacitor is connected between the P pole bus bar 2 and the N pole bus bar 3. That is, one lead 1 2 A of the snubber capacitor 12 2 is welded to the upper surface of a specific part of the P pole bus bar 2 by retrofitting. The Similarly, the other lead 1 2 B of the snubber capacitor 12 2 is welded to the upper surface of a specific portion of the N pole bus bar 3 by retrofitting.
  • one opening 13 that exposes the lower surface of a specific part of the P-pole bus bar 2 and can dissipate heat is formed across the heat radiating plate 6 and the resin housing 7.
  • the other opening 14 that exposes the lower surface of a specific part of the N-pole bus bar 3 and can dissipate heat is formed across the heat radiating plate 6 and the resin housing 7.
  • one opening 13 and the other opening 14 are each formed in a circular cross-sectional shape, but the cross-sectional shape is not limited to a circular shape, and may be an ellipse or a quadrangle.
  • one lead 1 2 A of the snubber capacitor 12 2 is welded to the upper surface of a specific portion of the P pole bus bar 2 by electron beam welding, and the other lead 1 2 B is welded to the upper surface of a specific part of N pole bus bar 3.
  • the welding heat generated in a specific part of the P pole bus bar 2 is radiated from one opening 13 that exposes the lower surface of the specific part of the P pole bus bar 2, so that the resin housing near the P pole bus bar 2 7 is not melted and damaged by welding heat.
  • the welding heat generated at a specific part of the N pole bus bar 3 is radiated from the other opening 14 exposing the lower surface of the specific part of the N pole bus bar 3, so the resin housing near the N pole bus bar 3 7 Will not be melted and damaged by welding heat.
  • the snubber capacitor 12 can be welded by retrofitting while avoiding melting damage of the resin housing 7 due to welding heat.
  • the cooling head 15 shown in FIG. 2 has a thin rod-like appearance in which a circulating passage 15 5 of cooling water pumped from a cooling device (not shown) is formed.
  • the upper end surface is formed as a flat surface.
  • the cooling head 15 shown in FIG. 2 can be changed to a cooling head (cooling member) 16 as shown in FIG.
  • this cooling head 16 has a rod-like appearance in which a circulating passage 16 A for cooling water pumped from a cooling device (not shown) is formed.
  • the outer diameter is, for example, a large diameter that is slightly smaller than the diameter of one of the openings 13.
  • a circular recess 16 B is formed on the flat upper end surface of the cooling head 16, and an annular cooling protrusion 16 C is formed around it.
  • the cooling head 16 inserted into one opening 1 3 on the P pole bus bar 2 side is a specific part of the P pole bus bar 2 where one lead 1 2 A of the snubber capacitor 1 2 is welded.
  • a circular recess 16 B faces the lower surface, and the surrounding cooling protrusion 16 C forcibly cools the lower surface around a specific part of the P pole bus bar 2.
  • this cooling head 16 if this cooling head 16 is used, one lead 1 2 A and the other lead 1 2 B of the snubber capacitor 12 2 are placed on the upper surfaces of specific parts of the P pole bus bar 2 and the N pole bus bar 3, respectively.
  • the welding can be reliably performed, and the melt damage of the resin housing 7 in the vicinity of the P pole bus bar 2 and the N pole bus bar 3 can be avoided even more reliably.
  • the snubber capacitor lead is melted on the upper surface of a specific portion of the bus bar.
  • welding heat generated at a specific part of the bus bar is dissipated from the opening that exposes the lower surface of the specific part of the bus bar, so a snubber capacitor is welded by retrofitting while avoiding melting damage to the resin housing due to the welding heat. be able to.
  • melt damage to the resin housing can be avoided more reliably by inserting a separate cooling member into the opening and forcibly cooling the lower surface of the specific portion of the bus bar.

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Abstract

溶接熱による樹脂ハウジングの溶融損傷を回避しつつスナバコンデンサを溶接することができるパワーモジュールを提供する。スナバコンデンサ１２のリード１２Ａ，１２ＢがＰ極バスバー２およびＮ極バスバー３の特定部位の上面にそれぞれ溶接される際、Ｐ極バスバー２およびＮ極バスバー３の特定部位に発生する溶接熱は、Ｐ極バスバー２およびＮ極バスバー３の特定部位の下面を露出させる開口１３，１４からそれぞれ放熱される。このため、溶接熱による樹脂ハウジング７の溶融損傷を回避しつつスナバコンデンサ１２を後付けにより溶接することができる。また、この溶接の際、別途の冷却ヘッド１５を開口１３，１４に挿入してＰ極バスバー２およびＮ極バスバー３の特定部位の下面をそれぞれ強制冷却することにより、樹脂ハウジング７の溶融損傷をより確実に回避することができる。

Description

明糸田書
ノ ヮーモジユーノレ
技術分野
本発明は、 スィツチング素子を電源に接続するバスバーが樹脂ハウジングにィ ンサートされた構造を有するパワーモジュールに関するものである。
背景技術
一般に、 I G B T (Insulated Gate Bipolar Transister) などの大電力を扱う スイッチング素子を備えたパワーモジュールは、 その絶縁性を確保するた め、 通常、 スイッチング素子を電源に接続するバスバーが樹脂ハウジングにイン サートされた構造を有する。
この種のパワーモジュールには、 スィツチング素子のサージ電圧を抑制するた めのスナバコンデンサ （平滑コンデンサ） が接続される （例えば特開 2 0 0 6— 0 8 6 4 3 8号公報参照） 。 ここで、 特開 2 0 0 6— 0 8 6 4 3 8号公報には、 スナバコンデンサ （平滑コンデンサ） をパワーモジュールの外部において接続す る構造が開示されている。
発明の開示
ところで、 特許文献 1に記載された従来技術においては、 スナバコンデンサが パワーモジュールの外部において接続されているため、 スナバコンデンサとパヮ 一モジュール内のスイッチング素子との間の距離が大きくなる。 その結果、 スィ ツチング素子のサージ電圧を抑制するスナバコンデンサの機能が充分に発揮され ない虞がある。
もっとも、 スナバコンデンサをパワーモジュール内のバスバーに接続すればこ のような虞は解消されるが、 パワーモジュール内のバスバーは、 通常、 樹脂ハウ ジングにィンサートされているため、 このバスバーにスナバコンデンサを溶接に より接続すると、 その付近の樹脂ハウジングが溶接熱により溶融して損傷すると いう問題がある。 そこで、 本発明は、 溶接熱による樹脂ハウジングの溶融損傷を回避しつつスナ バコンデンサを溶接することができるパワーモジュールを提供することを課題と する。
本発明に係るパワーモジュールは、 スイッチング素子を電源に接続するための バスバーが樹脂ハウジングにインサートされており、 スイッチング素子のサージ 電圧を抑制するためのスナバコンデンサのリードがバスバーの特定部位の上面に 溶接されるパワーモジュールであって、 少なくとも樹脂ハウジングには、 バスバ 一の特定部位の下面を露出させる開口が設けられていることを特徴とする。 本発明に係るパワーモジュールでは、 スナバコンデンサのリードがバスバーの 特定部位の上面に溶接される際、 バスバーの特定部位に発生する溶接熱は、 バス バーの特定部位の下面を露出させる開口から放熱される。 そして、 この溶接の際 には、 別途の冷却部材を開口に挿入してバスバーの特定部位の下面を強制冷却す ることが可能となる。
図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の一実施形態に係るパワーモジュールの構造を模式的に示す縦 断面図である。
図 2は、 図 1に示した P極バスバーおよび N極バスバーを強制冷却するための 冷却へッドが P極バスバー側の一方の開口に挿入された状態を示す図 1に対応し た縦断面図である。
図 3は、 図 2に示した冷却へッドの変形例を示す図 2に対応した縦断面図であ る。
発明を実施するための最良の形態
以下、 図面を参照して本発明に係るパワーモジュールの最良の実施形態を説明 する。 ここで、 参照する図面において、 図 1は一実施形態に係るパワーモジユー ルの構造を模式的に示す縦断面図である。
図 1に示すように、 一実施形態に係るパワーモジュールは、 ブリッジ回路を構 成する複数のスイッチング素子 1と、 各スイッチング素子 1を電源に接続するた めの P極バスバー 2および N極バスバー 3と、 各スィツチング素子 1から出力を 取り出すための出力用バスバー 4および出力用バスバー 5とを備えている。 各スイッチング素子 1は、 大電力を扱う I G B T (絶縁ゲートバイポーラトラ ンジスタ） からなり、 コレクタ C上にェミッタ Eが積層されている。 なお、 ゲー トについては図示が省略されている。 そして、 このような各スイッチング素子 1 は、 厚板からなる放熱板 6上の左右方向両端部付近に設置されている。
放熱板 6には、 各スィッチング素子 1の設置部位を除 V、て樹脂ハウジング 7が オーバーモールドされており、 この樹脂ハウジング 7に P極バスバー 2、 N極バ スバー 3、 出力用バスバー 4および出力用バスバー 5がそれぞれインサートされ て一体化されている。
P極バスバー 2および N極バスバー 3は、 例えば厚い銅板材からなり、 樹脂ハ ウジング 7の左右方向中央部付近に左右対称に配置されている。 一方、 出力用バ スバー 4および出力用バスバー 5ほ、 例えば角状の銅棒材からなり、 榭脂ハウジ ング 7の左右方向両端部付近に設置されている。
放熱板 6の左端部付近に配置されたスィツチング素子 1は、 コレクタ Cがボン デイングワイヤ 8を介して P極バスバー 2に電気的に接続され、 ェミッタ Eがボ ンディングワイヤ 9を介して出力用バスバー 4に電気的に接続されている。 一方、 放熱板 6の右端部付近に配置されたスイッチング素子 1は、 ェミッタ E がボンディングワイヤ 1 0を介して N極バスバー 3に電気的に接続され、 コレク タ Cがボンディングワイヤ 1 1を介して出力用バスバー 5に電気的に接続されて いる。
ここで、 各スイッチング素子 1に加わるサージ電圧を抑制するため、 耐熱性の あるセラミックコンデンサで構成されたスナバコンデンサ 1 2が P極バスバー 2 と N極バスバー 3との間に接続される。 すなわち、 P極バスバー 2の特定部位の 上面には、 スナバコンデンサ 1 2の一方のリード 1 2 Aが後付けにより溶接され る。 同様に N極バスバー 3の特定部位の上面には、 スナバコンデンサ 1 2の他方 のリード 1 2 Bが後付けにより溶接される。
そのための構造として、 P極バスバー 2の特定部位の下面を露出させて放熱可 能とする一方の開口 1 3が放熱板 6と樹脂ハウジング 7とに跨って形成されてい る。 同様に、 N極バスバー 3の特定部位の下面を露出させて放熱可能とする他方 の開口 1 4が放熱板 6と樹脂ハウジング 7とに跨って形成されている。
ここで、 一方の開口 1 3および他方の開口 1 4は、 それぞれ円形の断面形状に 形成されているが、 その断面形状は円形に限らず、 楕円形や四角形であってもよ い。
以上のような構造を有する一実施形態のパワーモジュールにおいては、 例えば 電子ビーム溶接によってスナバコンデンサ 1 2の一方のリード 1 2 Aが P極バス バー 2の特定部位の上面に溶接され、 他方のリード 1 2 Bが N極バスバー 3の特 定部位の上面に溶接される。
その際、 P極バスバー 2の特定部位に発生する溶接熱は、 P極バスバー 2の特 定部位の下面を露出させる一方の開口 1 3から放熱されるため、 P極バスバー 2 付近の榭脂ハウジング 7が溶接熱により溶融して損傷することはない。 同様に、 N極バスバー 3の特定部位に発生する溶接熱は、 N極バスバー 3の特定部位の下 面を露出させる他方の開口 1 4から放熱されるため、 N極バスバー 3付近の樹脂 ハウジング 7が溶接熱により溶融して損傷することはない。
従って、 一実施形態のパワーモジュールによれば、 溶接熱による樹脂ハウジン グ 7の溶融損傷を回避しつつスナバコンデンサ 1 2を後付けにより溶接すること ができる。
ここで、 スナバコンデンサ 1 2の一方のリード 1 2 Aを P極バスバー 2の特定 部位の上面に溶接する際、 図 2に示すような冷却 ッド （冷却部材） 1 5を一方 の開口 1 3に挿入して P極バスバー 2の特定部位の下面を強制冷却すれば、 P極 バスバー 2付近の樹脂ハウジング 7の溶融損傷をより確実に回避することができ る。
同様に、 スナバコンデンサ 1 2の他方のリード 1 2 Βを Ν極バスバー 3の特定 部位の上面に溶接する際に冷却へッド 1 5を他方の開口 1 4に挿入して Ν極バス バー 3の特定部位の下面を強制冷却すれば、 Ν極バスバー 3付近の樹脂ハウジン グ 7の溶融損傷をより確実に回避することができる。
ここで、 図 2に示した冷却ヘッド 1 5は、 図示しない冷却装置から圧送される 冷却水の循環通路 1 5 Αが内部に形成された細径の棒状の外観を呈するものであ り、 その上端面は平坦面に形成されている。
なお、 図 2に示した冷却ヘッド 1 5は、 図 3に示すような冷却ヘッド （冷却部 材） 1 6に変更することができる。 この冷却ヘッド 1 6は、 図 2に示した冷却へ ッド 1 5と同様に図示しない冷却装置から圧送される冷却水の循環通路 1 6 Aが 内部に形成された棒状の外観を呈するものであるが、 その外径は例えば一方の開 口 1 3の直径より若干小さい程度の太径に形成されている。 そして、 この冷却へ ッド 1 6の平坦な上端面には、 円形の凹部 1 6 Bが形成されており、 その周囲に 環状の冷却突部 1 6 Cが形成されている。
ここで、 例えば P極バスバー 2側の一方の開口 1 3に挿入された冷却へッド 1 6は、 スナバコンデンサ 1 2の一方のリード 1 2 Aが溶接される P極バスバー 2 の特定部位の下面に円形の凹部 1 6 Bが対面し、 その周囲の冷却突部 1 6 Cが P 極バスバー 2の特定部位の周囲の下面を強制冷却する。
従って、 この冷却ヘッド 1 6を使用すれば、 スナバコンデンサ 1 2の一方のリ ード 1 2 Aおよび他方のリード 1 2 Bをそれぞれ P極バスバー 2および N極バス バー 3の特定部位の上面に確実に溶接でき、 しかも、 P極バスバー 2付近および N極バスバー 3付近の榭脂ハウジング 7の溶融損傷をより一層確実に回避するこ とができる。
産業上の利用可能性
本発明によれば、 スナバコンデンサのリードがバスバーの特定部位の上面に溶 接される際、 バスバーの特定部位に発生する溶接熱がバスバーの特定部位の下面 を露出させる開口から放熱されるため、 溶接熱による樹脂ハウジングの溶融損傷 を回避しつつスナバコンデンサを後付けにより溶接することができる。 そして、 この溶接の際には、 別途の冷却部材を開口に挿入してバスバーの特定部位の下面 を強制冷却することにより、 樹脂ハウジングの溶融損傷をより確実に回避するこ とができる。

Claims

請求の範囲
1 . スィツチング素子を電源に接続するためのバスバーが樹脂ハウジ ングにインサートされており、 スィツチング素子のサージ電圧を抑制するための スナバコンデンサのリードが前記バスバーの特定部位の上面に溶接されるパワー モジュールであって、
少なくとも前記榭脂ハウジングには、 前記バスバーの特定部位の下面を露出さ せる開口が設けられていることを特徴とするパワーモジュール。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8897023B2 (en) * 2009-05-15 2014-11-25 Hamilton Sundstrand Corporation Motor controller assembly with capacitor thermal isolation
US8547684B2 (en) * 2009-12-17 2013-10-01 Schneider Electric USA, Inc. Panelboard having a parallel feeder bars distribution
JP5824672B2 (ja) * 2011-02-24 2015-11-25 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 パワーモジュール
KR101204564B1 (ko) * 2011-09-30 2012-11-23 삼성전기주식회사 전력 모듈 패키지 및 그 제조 방법
CN107552909B (zh) * 2017-09-30 2020-07-17 无锡奥特维科技股份有限公司 汇流条焊接方法
JP6939542B2 (ja) * 2017-12-28 2021-09-22 株式会社オートネットワーク技術研究所 電気接続装置
JP7001960B2 (ja) * 2018-03-23 2022-01-20 株式会社オートネットワーク技術研究所 回路構成体

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001197753A (ja) * 2000-01-13 2001-07-19 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置
JP2005094882A (ja) * 2003-09-16 2005-04-07 Toyota Motor Corp パワーモジュール
JP2006032775A (ja) * 2004-07-20 2006-02-02 Denso Corp 電子装置
JP2006086438A (ja) 2004-09-17 2006-03-30 Nichicon Corp 半導体モジュールのバスバー構造

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997001263A1 (fr) * 1995-06-20 1997-01-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Dispositif de maintien de piece, substrat dote de ce dispositif et son procede de fabrication
US5943216A (en) * 1997-06-03 1999-08-24 Photo Opto Electronic Technologies Apparatus for providing a two-sided, cavity, inverted-mounted component circuit board
CN2328048Y (zh) * 1997-10-30 1999-07-07 周立杰 音响计算机专用延时插座
JP2000058372A (ja) * 1998-08-04 2000-02-25 Toshiba Corp セラミックコンデンサ実装構造
JP4044265B2 (ja) * 2000-05-16 2008-02-06 三菱電機株式会社 パワーモジュール
JP3698033B2 (ja) 2000-08-22 2005-09-21 住友電装株式会社 ジャンクションボックス
JP2002134875A (ja) * 2000-10-26 2002-05-10 Murata Mfg Co Ltd モジュール部品、モジュール部品の実装構造、および電子装置
JP2004096974A (ja) * 2002-09-04 2004-03-25 Yaskawa Electric Corp スナバモジュールおよび電力変換装置
JP2004221256A (ja) * 2003-01-14 2004-08-05 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk 回路構成体及びその製造方法
JP4424042B2 (ja) * 2004-04-06 2010-03-03 住友電装株式会社 車載用リレーおよび電気接続箱
JP4680816B2 (ja) 2006-03-31 2011-05-11 三菱電機株式会社 半導体装置
JP4635963B2 (ja) * 2006-06-02 2011-02-23 株式会社デンソー 電気回路装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001197753A (ja) * 2000-01-13 2001-07-19 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置
JP2005094882A (ja) * 2003-09-16 2005-04-07 Toyota Motor Corp パワーモジュール
JP2006032775A (ja) * 2004-07-20 2006-02-02 Denso Corp 電子装置
JP2006086438A (ja) 2004-09-17 2006-03-30 Nichicon Corp 半導体モジュールのバスバー構造

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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Publication number Publication date
JP2008311522A (ja) 2008-12-25
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CN101681906A (zh) 2010-03-24

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