WO2019021582A1 - 電気回路装置、電力変換装置および回路体収容ケースの製造方法 - Google Patents

電気回路装置、電力変換装置および回路体収容ケースの製造方法 Download PDF

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pair
case
electric circuit
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志村　隆弘
晃 松下
佑輔 高木
健 徳山
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an electric circuit device, a power conversion device, and a method of manufacturing a circuit case.
  • a power semiconductor module applied to a vehicle such as a car has a power conversion circuit that converts DC power into AC power or AC power into DC power.
  • the power conversion circuit includes a power semiconductor element that generates a large amount of heat.
  • the case of the power semiconductor module is usually formed of a metal having fins for heat dissipation. Then, the case in which the circuit body is accommodated is accommodated in the flow path forming body having the refrigerant flow path.
  • the power semiconductor module and the flow path forming body accommodate the seal member in the recess formed in the case of the power semiconductor module, and the seal member is formed in the opening for inserting the power semiconductor module of the flow path forming body Press-fit into the part and seal it to the outside.
  • the power semiconductor module has a flange in which an annular O-ring groove is formed on the outer periphery, and a watertight structure is formed by pressing a seal member accommodated in the O-ring groove against an inner wall surface formed in the flow path forming member
  • Patent Document 1 refer to Patent Document 1.
  • Patent Document 1 Although there is no description regarding water tightness in Patent Document 1, if the inner surface of the O-ring groove is rough, the water tightness is not sufficient, and if the inner surface of the O-ring groove is processed to reduce the surface roughness, the productivity Decreases.
  • the electric circuit device has a plurality of circuit bodies constituting an electric circuit, a circuit body housing portion in which the circuit bodies are housed, and a recess portion in which the sealing material is housed. And a case in which the recess is formed across the mating portion, the recess having a bottom surface and a pair of side surfaces, and the bottom surface of the recess and the bottom surface.
  • Each of the pair of side surfaces has a processed region and a non-processed region, and the bottom surface and the pair of side surfaces in the processed region are each removed from the surfaces of the mating portion and the periphery of the mating portion,
  • Each of the pair of side surfaces in the non-processed area has a pair of inclined surfaces formed to sandwich the processed area, and each of the pair of inclined surfaces is the top surface of the processed area.
  • a power conversion device includes the electric circuit device of the first aspect and a case accommodating portion for accommodating the case of the electric circuit device, and is opposed to the recess of the case.
  • a flow passage forming body having a seal portion, and a seal member accommodated in the recess of the case and sealing the seal portion of the flow passage forming body and the case in a watertight manner with respect to the outside.
  • a method of manufacturing a circuit body storage case includes a circuit body housing portion in which a circuit body constituting an electric circuit is housed, and a plurality of divided portions are integrated in a joining portion, It is a case having a recess which crosses the mating portion, the recess has a bottom surface and a pair of side surfaces, and the pair of side surfaces respectively sandwich the mating portion and the mating portion in the mating portion.
  • the productivity can be improved and the water tightness can be improved.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the circuit body illustrated in FIG. 2;
  • FIG. 5 is an external view of the frame of the case illustrated in FIG. 2 and shows the structure immediately after casting.
  • FIG. 6 is an enlarged view of the region VI of FIG. 5 as viewed from the X direction.
  • Fig.7 (a) shows the structure after processing of the frame shown in figure by FIG.
  • FIG.7 (b) is an enlarged view of area
  • FIG. 8A is an enlarged view of FIG. 7B from the X direction
  • FIG. 8B is a plan view of FIG. 7B from above.
  • FIG. 9 is a schematic view for explaining a method of cutting the inner surface of the concave portion of the flange
  • FIG. 9 (a) is a side view of the region IX shown in FIG. (B) is the top view which looked at FIG. 9 (a) from upper direction.
  • FIG. 10 is a plan view in the vicinity of the bottom work surface 111 a formed in the recess, and is similar to FIG. 8 (b).
  • FIG. 11 is an exploded perspective view of the case shown in FIG.
  • FIG. 12 is a perspective view for explaining the method of manufacturing the case.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing an example of the power conversion device of the present invention.
  • FIG. 14 shows a second embodiment of the power semiconductor module according to the present invention, and FIG. 14 (a) is a view corresponding to FIG. 7 (b) showing the vicinity of the work surface of the recess of the flange. 14 (b) is a plan view of FIG. 14 (a) as viewed from above, and corresponds to FIG. 8 (b).
  • FIG. 1 is an external perspective view of a first embodiment of the electric circuit device of the present invention, taking a power semiconductor module as an example
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the power semiconductor module shown in FIG.
  • the power semiconductor module 1 includes a circuit body 100 and a case 101.
  • the case 101 has a circuit body accommodating portion for accommodating the circuit body 100.
  • the case 101 has a structure in which base portions 105 and 106 (106 is shown in FIG. 11) having a plurality of fins 105A and 106A (see FIG. 11) formed on one surface are joined to the frame 102 by agitation friction bonding.
  • a joint portion 107 between the frame body 102 and the base portion 105 is indicated by a dotted line.
  • a flange 120 having an opening 156 is integrally formed with the frame 102.
  • the circuit body 100 is accommodated in the circuit body accommodating portion of the case 101 from the opening 156 of the case 101.
  • the circuit body 100 has a structure in which the power semiconductor elements 328 and 330 (see FIG. 3) and the like are covered by the conductive plates 318 and 319 and the like and sealed by the sealing body 302 (see FIG. 2).
  • the circuit body 100 includes an upper arm control terminal 327U, a lower arm control terminal 327L, and a main terminal 100C. Referring to FIG. 2, the circuit body 100 is accommodated in the circuit body accommodating portion of the case 101 in a state in which the insulating members 104 are disposed on the front and back surfaces.
  • the upper arm control terminal, the lower arm control terminal 327 L, and the main terminal 100 C of the circuit body 100 are drawn out from the opening 156 of the case 101.
  • the sealing resin 303 (see FIG. 1) is filled between the circuit body 100 and the circuit body accommodating portion of the case 101.
  • a recess 110 is formed on the flange 120 of the case 101 along the outer peripheral side surface.
  • the recess 110 is formed as an annular groove provided on the entire outer peripheral surface of the flange 120.
  • An annular seal member 103 is accommodated in the recess 110 formed in the flange 120.
  • the sealing material 103 is compressed between the inner surface of the recess 110 of the flange 120 and the inner wall surface 421 (see FIG. 13) of the flow path forming member 400 (see FIG. 13) to form a watertight structure. Details of this will be described later.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the circuit shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of the circuit of the circuit shown in FIG.
  • the circuit body 100 includes one or more power semiconductor devices 328 and 330 that constitute upper and lower arms, respectively, and a number of diodes 356 and 366 corresponding to the power semiconductor devices 328 and 330.
  • the upper arm control terminal 327U is formed of a conductive material and is electrically connected to the control electrode of the power semiconductor element 328.
  • the lower arm control terminal 327L is formed of a conductive material and is electrically connected to the control electrode of the power semiconductor element 330.
  • AC conductor plate 318 connects the emitter electrode of power semiconductor element 328 and the anode electrode of diode 356.
  • the N conductor plate 319 connects the emitter electrode of the power semiconductor element 330 and the anode electrode of the diode 366.
  • Upper arm conductor plate 315 connects the collector electrode of power semiconductor element 328 and the cathode electrode of diode 356.
  • Lower arm conductor plate 320 connects the collector electrode of power semiconductor element 330 and the cathode electrode of diode 366.
  • the N conductor plate 319 has an N conductor plate connection portion 319A extended to the main terminal 100C side.
  • the upper arm conductor plate 315 and the lower arm conductor plate 320 respectively have a direct current positive electrode terminal 315D and an alternating current terminal 320D extended to the main terminal 100C side.
  • the main terminal 100C includes a DC positive electrode terminal 315D, a DC negative electrode terminal 319D, and an AC terminal 320D.
  • the DC negative electrode terminal 319D is connected to the N conductor plate connecting portion 319A.
  • the direct current positive electrode terminal 315D and the direct current negative electrode terminal 319D are each connected to a battery (not shown).
  • the AC terminal 320D is connected to another electronic component such as a capacitor that constitutes an inverter (not shown) circuit.
  • the power semiconductor element 328 and the diode 356 are disposed between the AC conductor plate 318 and the upper arm conductor plate 315, and both surfaces thereof are soldered to the AC conductor plate 318 and the upper arm conductor plate 315, respectively.
  • the power semiconductor element 330 and the diode 366 are disposed between the N conductor plate 319 and the lower arm conductor plate 320, and both surfaces thereof are soldered to the N conductor plate 319 and the lower arm conductor plate 320, respectively.
  • the AC conductor plate 318 and the lower arm conductor plate 320 are electrically connected by an intermediate connection 329 (see FIG. 4). Although not shown, the intermediate connection portion 329 is integrally formed with the AC conductor plate 318 or the lower arm conductor plate 320.
  • the circuit body 100 is entirely sealed by a sealing body 302 (see FIG. 2) and integrated. That is, the periphery of the AC conductor plate 318, the upper arm conductor plate 315, the N conductor plate 319, and the lower arm conductor plate 320 is sealed by the sealing body 302. Sealing body 302 is also filled between AC conductor plate 318 and upper arm conductor plate 315 and between N conductor plate 319 and lower arm conductor plate 320 to form power semiconductor elements 328 and 330 and diodes 356 and 366. The periphery is covered by a sealing body 302. Sealing body 302 is formed flush with the outer surfaces of AC conductor plate 318 and N conductor plate 319 on one side. That is, as shown in FIG.
  • the outer surfaces of the AC conductor plate 318 and the N conductor plate 319 are exposed from the sealing body 302.
  • the sealing body 302 is formed flush with the outer surfaces of the upper arm conductor plate 315 and the lower arm conductor plate 320 on the other surface side. That is, the outer surfaces of the upper arm conductor plate 315 and the lower arm conductor plate 320 are exposed from the sealing body 302.
  • the upper and lower arm control terminals 327U and 327L and the main terminal 100C are exposed from the sealing body 302 except for a part on the root side.
  • FIG. 5 is an external view of the frame of the case illustrated in FIG. 2 and shows the structure immediately after casting.
  • the frame body 102 constituting the case 101 is formed by aluminum die casting.
  • the frame body 102 has a frame portion 151 having a rectangular opening 152 and a flange 120.
  • a step 153 is formed to which the base 105, 106 (see FIG. 11) is fixed.
  • the pair of left and right side portions 155 of the frame portion 151 is provided with a concave portion 154 into which a pressing jig 221 (see FIG. 12) is inserted.
  • the recesses 154 are provided in two pairs, spaced apart in the vertical direction at each of the side portions 155.
  • the concave portions 154 are provided on the front surface side and the rear surface side at two places in the vertical direction.
  • the recess 154 has an L shape, and is opened on the front side or rear side of the frame 151 and on the side 155 side.
  • FIG. 6 is an enlarged view of the region VI of FIG. 5 as viewed from the X direction.
  • the flange 120 is provided with an annular recess 110 provided on the entire outer peripheral surface.
  • the recess 110 has a pair of semicircular curved portions 110 a and a pair of linear side portions 110 b connecting the curved portions 110 a.
  • the recess 110 has a bottom surface 111, and a lower side surface 121 and an upper side surface 122 rising on both sides of the bottom surface 111.
  • the frame body 102 is formed by casting such as aluminum die casting. For this reason, as illustrated in FIG.
  • the mating portion 141 is formed corresponding to the opposing portion of the upper and lower molds.
  • the recess 110 is illustrated as a structure formed orthogonal to the mating portion 141.
  • the recessed portion 110 is formed in an annular shape, and a mating portion 141 is formed on the bottom surface 111, the lower side surface 121, and the upper side surface 122 of the recessed portion 110 in this portion so as to cross the opposing portions of the upper and lower molds.
  • the frame body 102 has a structure in which two divided parts 131 and 132 are integrated with the joining part 141 as a boundary. Therefore, the lower side surface 121 of the concave portion 110 has a lower inclined surface 121 a formed in one divided portion 131 and a lower inclined surface 121 b formed in the other divided portion 132. Further, the upper side surface 122 of the recess 110 has an upper inclined surface 122 a formed in one divided portion 131 and an upper inclined surface 122 b formed in the other divided portion 132. The lower side surface 121 and the upper side surface 122 of the recess 110 require a draft for removal from the mold.
  • the lower inclined surface 121a and the lower inclined surface 121b are inclined surfaces that are inclined in a direction in which the joining portion 141 is at the top.
  • the upper inclined surface 122a and the upper inclined surface 122b are inclined surfaces that are inclined in a direction in which the joining portion 141 is at the apex.
  • a step or burr is caused due to the positional deviation of the upper and lower molds.
  • a step or burr forms a gap with the sealing material 103, which reduces the water tightness.
  • the steps and burrs damage the sealing material 103. For this reason, it is necessary to remove steps and burrs by cutting or the like. However, if the entire area of the inner surface of the recess 110 is cut, the productivity is reduced.
  • FIG.7 (a) shows the structure after processing of the frame illustrated by FIG. 5, FIG.7 (b) is an enlarged view of area
  • FIG.8 (b) the part above the recessed part 110 of the flange 120 is removed and shown in figure.
  • the surface at the time of casting is removed by cutting on the flat outer surfaces of the front and back sides of the frame 151 and the surface of the step 153.
  • the surfaces of the bottom surface 111, the lower side surface 121, and the upper side surface 122 of the recessed portion 110 of the flange 120 in the periphery of the joint portion 141 are removed by cutting processing at the time of casting.
  • the bottom surface to be processed 111a on the bottom surface 111 of the recess 110 is a flat surface parallel to the surface in contact with the curved surface on the joint portion 141 of the curved portion 110a.
  • the bottom work surface 111a is formed in a narrow area centered on the mating portion 141 in the curved portion 110a. That is, the bottom work surface 111a is formed only in a partial region of the central portion of the curved portion 110a.
  • FIG.8 (b) in order to make an understanding easy, the bottom process surface 111a is shown in figure by the thick line.
  • the lower side processed surface 121c of the lower side 121 of the recess 110 and the upper side processed surface 122c of the upper side 122 are flat surfaces parallel to each other.
  • the lengths of the lower side surface to be processed 121c and the upper side surface to be processed 122c in the thickness direction (y direction) of the case 101 shown in FIGS. 8A and 8B are respectively the bottom surface to be processed 111a and It is formed in almost the same length.
  • the lower inclined surface 121a is inclined at an inclination angle ⁇ 1 with respect to the lower side processed surface 121c
  • the lower inclined surface 121b is inclined at an inclined angle ⁇ 2 with respect to the lower side processed surface 121c.
  • the inclination angle ⁇ 1 and the inclination angle ⁇ 2 are angles in the opposite direction to the lower side surface to be processed 121c, but the absolute values may be the same or different. That is, the lower inclined surface 121a and the lower inclined surface 121b are mutually inclined in opposite directions from the flange 120, that is, each end in the thickness direction of the case 101 such that the lower side surface to be processed 121c is the top surface. doing.
  • the structure on the upper side surface 122 side is the same as the lower side surface, and the upper inclined surface 122a and the upper inclined surface 122b are inclined at a predetermined inclination angle with respect to the upper side processed surface 122c.
  • the absolute values of the inclination angles of the upper inclined surface 122a and the upper inclined surface 122b with respect to the upper side surface to be processed 122c may be the same or different. That is, the upper inclined surface 122a and the upper inclined surface 122b are inclined in opposite directions from the flange 120, that is, the respective ends in the thickness direction of the case 101 such that the upper side surface to be processed 122c is the top surface. doing.
  • the absolute values of the inclination angles of the upper inclined surface 122a and the upper inclined surface 122b with respect to the upper side processed surface 122c are the same as the absolute values of the inclination angles of the lower inclined surface 121a and the lower inclined surface 121b with respect to the lower side processed surface 121c. It is also good.
  • FIG. 9 is a schematic view for explaining a method of cutting the inner surface of the concave portion of the flange
  • FIG. 9 (a) is a side view of the region IX shown in FIG. (B) is the top view which looked at FIG. 9 (a) from upper direction.
  • a cutting tool 201 having a rotational cutting portion whose axis is an axis (z axis) parallel to the bottom surface 111 of the recess 110 is used.
  • the thickness (length in the z direction) of the cutting tool 201 is the same as the length between the lower side surface to be processed 121c and the upper side surface to be processed 122c.
  • the height position of the cutting tool 201 is adjusted to the height position of the recess 110 at a position shifted in the y direction from the curved portion 110 a of the recess 110 as shown in FIG. 9B. That is, the height position is adjusted so that the upper surface 201a of the cutting tool 201 becomes the position of the upper side surface to be processed 122c after cutting and the lower surface 202b becomes the position of the lower processing surface 121c. Also, the x-direction tip end side portion of the outer peripheral cutting surface of the cutting tool 201 is at the position of the bottom surface to be processed 111a (shown by a two-dot chain line in FIG. 9B) after cutting. Adjust the position of.
  • the lower inclined surfaces 121a and 121b and the upper inclined surfaces 122a and 122b are cut along with the movement of the cutting tool 201 in the y direction to form the upper side surface to be processed 122c and the lower processing surface 121c.
  • the bottom work surface 111a is formed.
  • the inclination angles of the lower inclined surfaces 121a and 121b and the upper inclined surfaces 122a and 122b formed in the recess 110 be smaller.
  • the cutting tool 201 is slightly deviated in the height direction (z direction), and the joint portion 141 between the lower inclined surfaces 121a and 121b and the upper inclined surfaces 122a and 122b is It is not possible to cut off the steps or burrs that have been formed.
  • the inclination angles of the lower inclined surfaces 121a and 121b and the upper inclined surfaces 122a and 122b formed in the concave portion 110 become too large, as shown in FIG.
  • the inclination angles of the lower inclined surfaces 121a and 121b and the upper inclined surfaces 122a and 122b need to be within an appropriate range.
  • the inclination angle of the lower inclined surfaces 121a and 121b with respect to the lower side processed surface 121c and the upper inclined surfaces 122a and 122b with respect to the upper side processed surface 122c is preferably about 1 to 2 degrees.
  • this inclination angle is appropriately adjusted to an optimal value depending on the use environment of the apparatus, the material of the sealing material 103, and the like.
  • FIG. 10 is a plan view in the vicinity of the bottom work surface 111 a formed in the recess, and is similar to FIG. 8 (b). However, in FIG. 10, the upper flange 120 is removed and shown. Since the bottom surface to be processed 111a formed in the curved portion 110a of the recess 110 is formed by cutting the circumferential surface of the curved portion 110a linearly, the boundary between the bottom surface to be processed 111a and the non-processed portion of the bottom surface 111 A bent portion 161 is formed in the portion. If the bending angle at the bending portion 161 is too large, the sealing material 103 is damaged.
  • the bending angle ⁇ between the tangent 162 of the bending surface at the bending portion 161 and the bottom surface to be processed 111a decreases as the bottom surface to be processed 111a becomes closer to the tip end of the bending portion 110a. Therefore, it is preferable not to cut the bottom surface to be processed 111a from the tip of the curved portion 110a to a very deep position.
  • the bending angle ⁇ between the tangent 162 of the bending surface at the bending portion 161 and the bottom surface to be processed 111a is preferably about 0 to 20 degrees, and more preferably about 0 to 16 degrees. That is, it is preferable to make the angle larger than 0 degree and as close to 0 degree as possible.
  • the case 101 includes a frame 102 and a base portion 105 formed with a plurality of fins 105A and 106A (106A: see FIG. 13) joined to the front and back sides of the frame 102. It has 106.
  • the fins 105A and 106A are integrally formed on the base portions 105 and 106, respectively, and are formed of a highly thermally conductive material such as pure aluminum.
  • the frame body 102 has a frame portion 151 having an opening 152 at the center, and a stepped portion 153 is formed at the peripheral edge of the opening 152 on each of the front and back surfaces of the frame 151.
  • the frame body 102 including the frame portion 151 is a material having a Young's modulus higher than that of the base portions 105 and 106. For example, it is formed by ADC12 grade
  • the ADC 12 also has good machinability during cutting. As described above, the surfaces of the flat outer surface on both sides of the frame 151 and the surfaces of the steps 153 are removed by the cutting process at the time of casting.
  • the base portion 105 having the fins 105A and the base portion 106 having the fins 106A close the opening 152 of the frame 151 and are joined to the peripheral portion of the opening 152 of the frame 151.
  • a method of joining the frame 151, the frame 151, and the bases 105 and 106 will be described.
  • the frame 102 illustrated in FIG. 11 is the one illustrated in FIG. 7 in which the flat outer surfaces on both the front and back sides of the frame 151 and the surface of the step 153 are cut to remove the casting surface.
  • the base portion 105 having the fins 105A is inserted into the step portion 153 of the peripheral edge portion of the opening 152 on the front surface side of the frame portion 151.
  • the side opposite to the base portion 105 of the frame 102 is placed on the jig 222.
  • the receiving jig 222 is formed with an opening 222a in the center thereof into which the flange 120 of the frame 102 can be inserted.
  • the receiving jig 222 is provided with a recess (not shown) for holding the pair of side portions 155 of the frame portion 151 and accommodating the fins 105A and 106A in this state. Therefore, the pair of side portions 155 of the frame 102 can be reliably held by the receiving jig 222.
  • the welding tool 220 is moved along the boundary between the peripheral portion of the base portion 105 and the step portion 153 of the frame 102, and the frame is formed by, for example, friction stir welding.
  • the body 102 and the base portion 105 are joined at a joining portion 107.
  • the frame 102 to which the base portion 105 is joined is turned upside down, and the frame 102 and the base portion 106 having the fins 106A are joined by the same method.
  • the case 101 shown in FIG. 2 is formed.
  • the cutting of the recess 110 of the flange 120 of the frame 102 and the cutting of the flat outer surfaces of the front and back sides of the frame 151 of the frame 151 and the surface of the step 153 may be performed first. Good.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing an example of the power conversion device of the present invention.
  • the power conversion device 500 includes the power semiconductor module 1 and the flow path forming body 400.
  • a flow path 420 through which the refrigerant flows is formed in the inside of the flow path forming body 400.
  • the flow path forming body 400 has an insertion port 410 opened to the outside on the opposite side to the bottom.
  • the sealing material 103 is mounted in the recess 110 formed in the flange 120 of the case 101 of the power semiconductor module 1.
  • the sealing material 103 seals the insertion port 410 and seals the flow path 420.
  • the power semiconductor module 1 is inserted from the lower end side of the case 101, that is, the opposite side of the upper and lower arm control terminals 327U and 327L of the circuit body 100 and the main terminal 100C into the insertion port 410 of the flow path forming member 400. It is pushed into the flow path 420.
  • the sealing material 103 is formed between the recess 110 of the case 101 and the inner wall surface 421 of the flow channel forming body 400. It is compressed. Thereby, the power semiconductor module 1 and the flow path forming body 400 are fixed by the sealing material 103 in a watertight manner.
  • the power semiconductor module (electrolytic circuit device) 1 has a recess 110 in which the sealing material 103 is accommodated, the plurality of divided portions 131 and 132 are integrated in the mating portion 141, and the recess 110 is a mating portion A case 101 is formed to cross 141.
  • the recess 110 has a bottom surface 111 and a pair of side surfaces 121 and 122.
  • the bottom surface 111 and the pair of side surfaces 121 and 122 of the recess 110 respectively have processing surfaces (processing regions) 111a, 121c and 122c and a non-processing region.
  • the surfaces of the mating portion 141 and the periphery of the mating portion 141 are removed from the bottom surface 111 and the pair of side surfaces 121 and 122 of the processing surfaces 111a, 121c and 122c, and the pair of side surfaces 121 and 122 in the non-machining region are , And a pair of inclined surfaces 121a, 121b or 122a, 122b formed on both sides of the side processed surfaces 121c, 122c, and each of the pair of inclined surfaces 121a, 121b or 122a, 122b is a side processed surface 121c,
  • the respective end portions are inclined in opposite directions from each end toward the side surface to be processed 121c, 122c such that 122c is the top surface.
  • the recessed portion 110 of the case 101 has the mating portion 141 and the peripheral edge portions thereof as the processing surfaces 111a, 121c, and 122c, and the other portions are non-processed regions in a state obtained by casting. For this reason, it is possible to both improve the productivity and improve the water tightness of the sealing material 103 accommodated in the concave portion 110 by shortening the working time required for processing.
  • the surface of the cast product is cut, the possibility that the internal cavity is exposed to the surface of the recess 110 increases.
  • a gap is generated between the sealing material 103 and the inner surface of the recess 110, and the water tightness can not be maintained.
  • the cutting area of the recess 110 of the case 101 is reduced, it is possible to suppress a potential failure in which the internal nest is exposed.
  • this effect is large.
  • the recessed portion 110 has a pair of curved portions 110a and a pair of side portions 110b connecting the pair of curved portions 110a, and the processed surface (processed region) 111a is in the region of the curved portion 110a.
  • the processed surface (processed region) 111a is in the region of the curved portion 110a.
  • the bottom surface 111 of the to-be-processed surface (processed region) 111a, 121c, 122c of the curved portion 110a is a flat surface from which the mating portion 141 and the periphery of the mating portion 141 have been removed.
  • the processing surface (processing region) 111a can be formed only by processing the bottom surface 111 of the curved portion 110a flat. For this reason, compared with the structure processed along a curved surface, the working efficiency of the to-be-processed surface 111a can be improved.
  • the case 101 includes the base portions 105 and 106 having the fins 105A and 106A, and the frame portion 151 for holding the base portions 105 and 106.
  • the frame portion 151 has a Young's modulus higher than the base portions 105 and 106. Have. For this reason, even if external force is applied to the frame portion 151, the case 101 can suppress and hold the deformation of the base portions 105 and 106.
  • FIG. 14 shows a second embodiment of the power semiconductor module according to the present invention
  • FIG. 14 (a) is a view corresponding to FIG. 7 (b) showing the vicinity of the work surface of the recess of the flange.
  • 14 (b) is a plan view of FIG. 14 (a) as viewed from above, and corresponds to FIG. 8 (b).
  • 1st Embodiment it illustrated as a structure where the flat bottom process surface 111a was formed in the bottom face 111 of the recessed part 110 of the frame 102.
  • FIG. In the second embodiment shown in FIG.
  • the bottom surface 111 of the concave portion 110 has a structure in which a bottom surface to be processed 111 b curved along the curved surface of the bottom surface 111 is formed. That is, the bottom surface 111 around the joint portion 141 in the curved portion 110a of the concave portion 110 is cut into a curved shape to form the bottom surface to be processed 111b.
  • the bottom work surface 111b is formed at the central portion of the curved portion 110a, as in the first embodiment.
  • the lower side surface to be processed 121c and the upper side surface to be processed 122c are flat surfaces parallel to each other as in the first embodiment, and are in the thickness direction (y direction) It is formed in substantially the same length as the bottom surface to be processed 111 b.
  • the bottom process surface 111b is shown in figure by the thick line. The formation of the bottom surface to be processed 111b, the lower side surface to be processed 121c and the upper side surface to be processed 122c is the same as that of the first embodiment.
  • the cutting tool 201 does not move linearly in the y direction, but the concave portion 110 centering on the mating portion 141. It moves so as to draw a circle or an ellipse so as to have a curvature slightly larger than the curvature of the curvature 110a of the.
  • the shape of the recess 110 in which the sealing material 103 is accommodated is illustrated as an annular shape having the pair of curved portions 110 a and the pair of side portions 110 b.
  • the shape of the recess 110 can be applied to a circular shape, an elliptical shape, a rectangular shape, a polygonal shape, and the like.
  • the present invention can be applied to a structure in which the shape of the recess 110 is not annular, and the present invention can be widely applied to a structure in which the recess 110 is formed across the mating portion 141.
  • the frame body 102 is illustrated as a structure in which the frame portion 151 and the flange 120 are integrally molded.
  • the frame 151 and the flange 120 may be formed as separate members.
  • the base portions 105 and 106 having the fins 105A and 106A are illustrated as the structure in which the front and back surfaces of the frame 102 are provided. However, the base portions 105 and 106 having the fins 105A and 106A may be provided only on one of the front surface or the back surface of the frame body 102.
  • the frame body 102 is illustrated as a structure configured by the two division parts 131 and 132.
  • the present invention can be applied to a structure in which the frame body 102 is configured by three or more divisions.
  • the present invention is illustrated as being applied to the power semiconductor module 1.
  • the present invention can be widely applied to an electric circuit device in which a circuit body constituting the electric circuit is incorporated in a case.

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Abstract

生産性を向上し、かつ、水密性の向上を図ることができる電気回路装置を提供する。 電気回路装置は、シール材が収容される凹部を有し、複数の分割部が合せ部で一体化され、かつ、凹部が合せ部を横切って形成されたケースを備えている。凹部は、底面と一対の側面を有する。凹部の底面と一対の側面は、それぞれ、被加工領域と非加工領域とを有する。被加工領域における底面および一対の側面のそれぞれは、合せ部および該合せ部周縁の表面が除去され、非加工領域における一対の側面は、それぞれ、被加工領域を挟んで形成された一対の傾斜面を有し、一対の傾斜面のそれぞれは、被加工領域の側面が頂面となるように、各端部から被加工領域に向けて相互に逆方向に傾斜している。

Description

電気回路装置、電力変換装置および回路体収容ケースの製造方法
　本発明は、電気回路装置、電力変換装置および回路体収容ケースの製造方法に関する。
　自動車等の車両用に適用されたパワー半導体モジュールは、直流電力を交流電力に、または交流電力を直流電力に変換する電力変換回路を有する。電力変換回路は、発熱量が大きいパワー半導体素子を備えている。このため、パワー半導体モジュールのケースは、通常、放熱用のフィンを有する金属により形成される。そして、回路体が収納されたケースが冷媒流路を有する流路形成体内に収容される。
　パワー半導体モジュールと流路形成体は、パワー半導体モジュールのケースに形成された凹部にシール部材を収容し、該シール部材を、流路形成体のパワー半導体モジュール挿入用の開口部に形成されたシール部に圧入し、外部に対して密封する。パワー半導体モジュールは、外周に環状のＯリング溝が形成されたフランジを有し、Ｏリング溝に収容したシール部材を流路形成体に形成した内壁面に圧接して水密構造が構成される（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１５－６１４５４号公報
　特許文献１には、水密性に関する記載はないが、Ｏリング溝の内面が粗ければ、水密性が十分でなく、Ｏリング溝の内面を加工して表面粗さを小さくすれば、生産性が低下する。
　本発明の第１の態様によると、電気回路装置は、電気回路を構成する回路体と、前記回路体が収容される回路体収容部と、シール材が収容される凹部とを有し、複数の分割部が合せ部で一体化され、かつ、前記凹部が前記合せ部を横切って形成されたケースとを備え、前記凹部は、底面と一対の側面とを有し、前記凹部の前記底面と前記一対の側面は、それぞれ、被加工領域と非加工領域とを有し、前記被加工領域における前記底面および前記一対の側面のそれぞれは、前記合せ部および該合せ部周縁の表面が除去され、前記非加工領域における前記一対の側面は、それぞれ、前記被加工領域を挟んで形成された一対の傾斜面を有し、前記一対の傾斜面のそれぞれは、前記被加工領域の前記側面が頂面となるように、各端部から前記被加工領域に向けて相互に逆方向に傾斜している。
　本発明の第２の態様によると、電力変換装置は、第１の態様の電気回路装置と、前記電気回路装置の前記ケースを収容するケース収容部を有し、前記ケースの前記凹部に対向するシール部を有する流路形成体と、前記ケースの前記凹部に収容され、前記流路形成体の前記シール部と前記ケースとを外部に対して水密に閉塞するシール部材とを備える。
　本発明の第３の態様によると、回路体収容ケースの製造方法は、電気回路を構成する回路体が収容される回路体収容部を有し、複数の分割部が合せ部で一体化され、前記合せ部を横切る凹部を有するケースであって、前記凹部は、底面と一対の側面とを有し、前記一対の側面は、それぞれ、前記合せ部と、前記合せ部を挟んで前記合せ部の両側に設けられた一対の側方部とを有し、前記一対の側方部は、それぞれ、前記合せ部を頂点とする方向に傾斜する傾斜面を有する、前記ケースを形成することと、前記ケースの前記凹部の一部の表面を除去することと、を有し、前記ケースを形成した後、前記ケースの前記凹部の一部の表面の除去は、前記凹部の一部の前記底面および前記一対の側面のそれぞれの、前記合せ部および該合せ部周縁の表面を除去することを含む。
　本発明によれば、生産性を向上し、かつ、水密性の向上を図ることができる。
本発明の電気回路装置を、パワー半導体モジュールを例として示す第１の実施形態の外観斜視図である。 図１に図示されたパワー半導体モジュールの分解斜視図である。 図２に図示された回路体の分解斜視図である。 図３に図示された回路体の回路の一例を示す回路図である。 図５は、図２に図示されたケースの枠体の外観図であり、鋳造直後の構造を示す。 図６は、図５の領域ＶＩをＸ方向から観た拡大図である。 図７（ａ）は、図５に図示された枠体の加工後の構造を示し、図７（ｂ）は、図７（ａ）の領域ＶＩＩｂの拡大図である。 図８（ａ）は、図７（ｂ）をＸ方向から観た拡大図であり、図８（ｂ）は、図７（ｂ）を上方から観た平面図である。 図９は、フランジの凹部の内面を切削加工する方法を説明するための模式図であり、図９（ａ）は、図５に示す領域ＩＸをｙ方向から観た側面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）を上方から観た平面図である。 図１０は、凹部に形成される底面被加工面１１１ａ近傍の平面図であり、図８（ｂ）と同様な図である。 図１１は、図２に図示されたケースの接合前の分解斜視図である。 図１２は、ケースの製造方法を説明するための斜視図である。 図１３は、本発明の電力変換装置の一例を示す断面図である。 図１４は、本発明のパワー半導体モジュールの第２の実施形態を示し、図１４（ａ）は、フランジの凹部の被加工面付近を示す、図７（ｂ）に対応する図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）を上方から観た平面図であり、図８（ｂ）に対応する図である。
－第１の実施形態－
　図１～図１１を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。
　図１は、本発明の電気回路装置を、パワー半導体モジュールを例として示す第１の実施形態の外観斜視図であり、図２は、図１に図示されたパワー半導体モジュールの分解斜視図である。
　パワー半導体モジュール１は、回路体１００とケース１０１とを備えている。ケース１０１は、回路体１００を収容する回路体収容部を有する。ケース１０１は、一面に複数のフィン１０５Ａ、１０６Ａ（図１１参照）が形成されたベース部１０５、１０６（１０６は図１１参照）が枠体１０２に攪拌摩擦接合により接合された構造を有する。図１、図２において、枠体１０２とベース部１０５との接合部１０７を点線で示す。ケース１０１には、開口部１５６を有するフランジ１２０が枠体１０２に一体に形成されている。
　回路体１００は、ケース１０１の開口部１５６から、ケース１０１の回路体収容部内に収容される。回路体１００は、パワー半導体素子３２８、３３０（図３参照）等が、導体板３１８、３１９等により覆われて封止体３０２（図２参照）により封止された構造を有する。回路体１００は、上アーム制御端子３２７Ｕ、下アーム制御端子３２７Ｌおよび主端子１００Ｃを備えている。図２を参照すると、回路体１００は、表裏面に絶縁部材１０４が配置された状態でケース１０１の回路体収容部内に収容される。回路体１００の上アーム制御端子、下アーム制御端子３２７Ｌおよび主端子１００Ｃはケース１０１の開口部１５６から外部に導出されている。この状態で、回路体１００とケース１０１の回路体収容部との間に封止樹脂３０３（図１参照）が充填される。
　ケース１０１のフランジ１２０には、外周側面に沿って凹部１１０が形成されている。凹部１１０は、フランジ１２０の外周面全周に設けられた環状の溝として形成されている。フランジ１２０に形成された凹部１１０内には環状のシール材１０３が収容される。シール材１０３は、フランジ１２０の凹部１１０の内面と流路形成体４００（図１３参照）の内壁面４２１（図１３参照）との間で圧縮され、水密構造を構成する。この詳細については、後述する。
　図３は、図２に図示された回路体の分解斜視図であり、図４は、図３に図示された回路体の回路の一例を示す回路図である。
　図３および図４を参照して、回路体１００の構造および回路の一例を説明する。
　回路体１００は、上アームおよび下アームをそれぞれ構成する１個または複数個のパワー半導体素子３２８、３３０と、該パワー半導体素子３２８、３３０と対応する数のダイオード３５６、３６６を有する。上アーム制御端子３２７Ｕは、導電性材料により形成され、パワー半導体素子３２８の制御電極に電気的に接続されている。下アーム制御端子３２７Ｌは、導電性材料により形成され、パワー半導体素子３３０の制御電極に電気的に接続されている。ＡＣ導体板３１８は、パワー半導体素子３２８のエミッタ電極とダイオード３５６のアノード電極とを接続する。Ｎ導体板３１９は、パワー半導体素子３３０のエミッタ電極とダイオード３６６のアノード電極とを接続する。上アーム導体板３１５は、パワー半導体素子３２８のコレクタ電極とダイオード３５６のカソード電極とを接続する。下アーム導体板３２０は、パワー半導体素子３３０のコレクタ電極とダイオード３６６のカソード電極とを接続する。
　Ｎ導体板３１９は、主端子１００Ｃ側に延在されたＮ導体板接続部３１９Ａを有する。上アーム導体板３１５および下アーム導体板３２０は、それぞれ、主端子１００Ｃ側に延在された直流正極端子３１５Ｄおよび交流端子３２０Ｄを有する。
　主端子１００Ｃは、直流正極端子３１５Ｄ、直流負極端子３１９Ｄおよび交流端子３２０Ｄを含む。直流負極端子３１９Ｄは、Ｎ導体板接続部３１９Ａに接続されている。
　直流正極端子３１５Ｄおよび直流負極端子３１９Ｄは、それぞれ、不図示のバッテリに接続される。また、交流端子３２０Ｄは、インバータ（図示せず）回路を構成するキャパシタ等、他の電子部品に接続される。
　パワー半導体素子３２８およびダイオード３５６は、ＡＣ導体板３１８と上アーム導体板３１５に挟まれて配置され、それぞれ、その両面がＡＣ導体板３１８および上アーム導体板３１５にはんだ付けされる。パワー半導体素子３３０およびダイオード３６６は、Ｎ導体板３１９と下アーム導体板３２０に挟まれて配置され、それぞれ、その両面がＮ導体板３１９および下アーム導体板３２０にはんだ付けされる。
　ＡＣ導体板３１８と下アーム導体板３２０とは、中間接続部３２９（図４参照）により電気的に接続される。図示はしないが、中間接続部３２９は、ＡＣ導体板３１８または下アーム導体板３２０に一体に形成されている。
　回路体１００は、全体を封止体３０２（図２参照）により封止されて一体化されている。すなわち、ＡＣ導体板３１８、上アーム導体板３１５、Ｎ導体板３１９および下アーム導体板３２０の周囲は、封止体３０２により封止されている。ＡＣ導体板３１８と上アーム導体板３１５との間、およびＮ導体板３１９と下アーム導体板３２０との間にも封止体３０２が充填され、パワー半導体素子３２８、３３０およびダイオード３５６、３６６の周囲は封止体３０２により覆われている。封止体３０２は、一面側においてＡＣ導体板３１８およびＮ導体板３１９の外面と面一に形成されている。すなわち、図２に示すように、ＡＣ導体板３１８およびＮ導体板３１９の外面は、封止体３０２から露出している。また、封止体３０２は、他面側において上アーム導体板３１５および下アーム導体板３２０の外面と面一に形成されている。すなわち、上アーム導体板３１５および下アーム導体板３２０の外面は、封止体３０２から露出している。また、図２に図示されるように、上・下アーム制御端子３２７Ｕ、３２７Ｌおよび主端子１００Ｃは、根元側の一部を除いて、封止体３０２から露出している。
　図５は、図２に図示されたケースの枠体の外観図であり、鋳造直後の構造を示す。
　ケース１０１を構成する枠体１０２は、アルミダイカストにより形成される。枠体１０２は、矩形の開口部１５２を有する枠部１５１とフランジ１２０とを有する。枠部１５１の開口部１５２の周縁部には、ベース部１０５、１０６（図１１参照）が固着される段部１５３が形成されている。枠部１５１の左右一対の側部１５５には、押さえ治具２２１（図１２参照）が挿し込まれる凹部１５４が設けられている。凹部１５４は、側部１５５それぞれにおいて上下方向に離間して、それぞれ、２対設けられている。つまり、凹部１５４は、上下方向の２箇所における表面側と裏面側とに設けられている。凹部１５４は、Ｌ字形状を有し、枠部１５１の前面側または後面側および側部１５５側に開口されている。　
　図６は、図５の領域ＶＩをＸ方向から観た拡大図である。
　図５、図６に図示されるように、フランジ１２０には、外周面全周に設けられた環状の凹部１１０が設けられている。凹部１１０は、一対の半円状の湾曲部１１０ａと、該湾曲部１１０ａを接続する一対の直線状の側方部１１０ｂとを有する。凹部１１０は、底面１１１と、底面１１１の両側に立ち上がる下部側面１２１および上部側面１２２を有する。枠体１０２は、アルミダイカスト等の鋳造により形成される。このため、図６に図示されるように、枠体１０２の厚さ方向（ｙ方向）のほぼ中央には、上下金型の対向部に対応して合せ部１４１が形成される。本実施形態では、凹部１１０は、合せ部１４１に直交して形成されている構造として例示されている。凹部１１０は環状に形成されており、上下金型の対向部を横切るため、この部分における凹部１１０の底面１１１、下部側面１２１および上部側面１２２には、合せ部１４１が形成される。
　すなわち、枠体１０２は、図６に示されるように、合せ部１４１を境として、２つの分割部１３１、１３２が一体化された構造を有する。
　従って、凹部１１０の下部側面１２１は、一方の分割部１３１に形成される下部傾斜面１２１ａと他方の分割部１３２に形成される下部傾斜面１２１ｂとを有する。また、凹部１１０の上部側面１２２は、一方の分割部１３１に形成される上部傾斜面１２２ａと他方の分割部１３２に形成される上部傾斜面１２２ｂとを有する。
　凹部１１０の下部側面１２１と上部側面１２２には、金型から取り出す際の抜き勾配が必要である。
　下部傾斜面１２１ａと下部傾斜面１２１ｂは、合せ部１４１を頂点とする方向に傾斜する傾斜面となっている。同様に、上部傾斜面１２２ａと上部傾斜面１２２ｂは、合せ部１４１を頂点とする方向に傾斜する傾斜面となっている。
　合せ部１４１には、上下金型の位置ずれに伴う段差やばりが生じる。段差やばりは、シール材１０３との間に隙間を形成し、水密性を低下する。また、段差やばりは、シール材１０３を損傷する。このため、段差やばりは、切削加工などにより除去する必要がある。しかし、凹部１１０の内面の全領域を切削加工すると、生産性が低下する。
　図７（ａ）は、図５に図示された枠体の加工後の構造を示し、図７（ｂ）は、図７（ａ）の領域ＶＩＩｂの拡大図であり、図８（ａ）は、図７（ｂ）をＸ方向から観た拡大図であり、図８（ｂ）は、図７（ｂ）を上方から観た平面図である。但し、図８（ｂ）では、フランジ１２０の凹部１１０より上方の部分は、取り除いて図示されている。
　図７（ａ）に図示された枠体１０２では、枠部１５１の表裏両側の平坦な外表面および段部１５３の表面におては切削加工により鋳造時の表面が除去されている。また、フランジ１２０の凹部１１０の底面１１１、下部側面１２１および上部側面１２２における合せ部１４１の周辺の表面が切削加工により鋳造時の表面が除去されている。
　図８（ｂ）に図示されるように、凹部１１０の底面１１１における底面被加工面１１１ａは、湾曲部１１０ａの合せ部１４１における湾曲面に接する面と平行な平坦面とされている。底面被加工面１１１ａは、湾曲部１１０ａにおける合せ部１４１を中心とする狭い領域に形成されている。つまり、底面被加工面１１１ａは、湾曲部１１０ａの中央部の一部領域のみに形成されている。なお、図８（ｂ）では、理解をし易くするために、底面被加工面１１１ａを太い線で図示されている。
　図８（ａ）に図示されるように、凹部１１０の下部側面１２１の下部側面被加工面１２１ｃおよび上部側面１２２の上部側面被加工面１２２ｃは、相互に平行な平坦面となっている。図８（ａ）、（ｂ）に図示されるケース１０１の厚さ方向（ｙ方向）における下部側面被加工面１２１ｃおよび上部側面被加工面１２２ｃの長さは、それぞれ、底面被加工面１１１ａとほぼ同じ長さに形成されている。
　下部傾斜面１２１ａは、下部側面被加工面１２１ｃに対し傾斜角θ１の角度に傾斜しており、下部傾斜面１２１ｂは、下部側面被加工面１２１ｃに対し傾斜角θ２の角度に傾斜している。傾斜角θ１と傾斜角θ２は、下部側面被加工面１２１ｃに対し反対方向の角度であるが、絶対値は同一であってもよいし、異なっていてもよい。すなわち、下部傾斜面１２１ａおよび下部傾斜面１２１ｂは、下部側面被加工面１２１ｃが頂面となるように、それぞれ、フランジ１２０、すなわちケース１０１の厚さ方向の各端部から相互に逆方向に傾斜している。
　上部側面１２２側の構造も、下部側面と同様であり、上部傾斜面１２２ａと上部傾斜面１２２ｂは、それぞれ、上部側面被加工面１２２ｃに対し所定の傾斜角に傾斜している。上部側面被加工面１２２ｃに対する上部傾斜面１２２ａと上部傾斜面１２２ｂの傾斜角の絶対値は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。すなわち、上部傾斜面１２２ａおよび上部傾斜面１２２ｂは、上部側面被加工面１２２ｃが頂面となるように、それぞれ、フランジ１２０、すなわちケース１０１の厚さ方向の各端部から相互に逆方向に傾斜している。
　上部側面被加工面１２２ｃに対する上部傾斜面１２２ａと上部傾斜面１２２ｂの傾斜角の絶対値と下部側面被加工面１２１ｃに対する下部傾斜面１２１ａと下部傾斜面１２１ｂの傾斜角の絶対値が同一であってもよい。
　図９は、フランジの凹部の内面を切削加工する方法を説明するための模式図であり、図９（ａ）は、図５に示す領域ＩＸをｙ方向から観た側面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）を上方から観た平面図である。
　フランジ１２０の凹部１１０内面の切削加工を効率的に行うには、凹部１１０の底面１１１と平行な軸（ｚ軸）を軸心とする回転切削部を有する切削工具２０１を用いる。切削工具２０１の厚さ（ｚ方向の長さ）は、下部側面被加工面１２１ｃと上部側面被加工面１２２ｃ間の長さと同一である。まず、切削工具２０１の高さ位置を、図９（ｂ）に示すように、凹部１１０の湾曲部１１０ａからｙ方向にずれた位置で、凹部１１０の高さ位置に合わせる。つまり、切削工具２０１の上面２０１ａが、切削後には上部側面被加工面１２２ｃの位置となり、下面２０２ｂが下部加工面１２１ｃの位置となるように高さ位置を調整する。また、切削工具２０１の外周切削面のｘ方向の先端側部が、切削後には、底面被加工面１１１ａ（図９（ｂ）では、二点鎖線で示す）の位置となるように、ｘ方向の位置を調整する。そして、切削工具２０１を回転させながらｙ方向に移動する。切削工具２０１のｙ方向への移動と共に、下部傾斜面１２１ａ、１２１ｂおよび上部傾斜面１２２ａ、１２２ｂが切削され、上部側面被加工面１２２ｃおよび下部加工面１２１ｃが形成される。また、同時に、底面被加工面１１１ａが形成される。
　凹部１１０に形成する下部傾斜面１２１ａ、１２１ｂおよび上部傾斜面１２２ａ、１２２ｂの傾斜角は小さい方が好ましい。但し、この傾斜角があまり小さいと、切削工具２０１が高さ方向（ｚ方向）に僅かにずれただけで、下部傾斜面１２１ａ、１２１ｂ間、および上部傾斜面１２２ａ、１２２ｂ間の合せ部１４１に形成された段差やばりを切除することができない。逆に、凹部１１０に形成する下部傾斜面１２１ａ、１２１ｂおよび上部傾斜面１２２ａ、１２２ｂの傾斜角があまり大きくなると、図９（ｂ）に示すように、切削工具２０１により切削された領域と非切削領域との間に段差１８１が形成される。段差１８１は、シール材１０３を損傷する。このため、下部傾斜面１２１ａ、１２１ｂおよび上部傾斜面１２２ａ、１２２ｂの傾斜角は、適度な範囲内に収める必要がある。本実施形態のパワー半導体モジュール１については、下部側面被加工面１２１ｃに対する下部傾斜面１２１ａ、１２１ｂおよび上部側面被加工面１２２ｃに対する上部傾斜面１２２ａ、１２２ｂの傾斜角は、１～２度程度が好ましい。但し、この傾斜角は、装置の使用環境や、シール材１０３の材質などにより、適宜、最適な値に調整される。
　図１０は、凹部に形成される底面被加工面１１１ａ近傍の平面図であり、図８（ｂ）と同様な図である。但し、図１０においては、上方のフランジ１２０は取り除いて図示している。
　凹部１１０の湾曲部１１０ａに形成される底面被加工面１１１ａは、湾曲部１１０ａの周面を直線的に切削して形成されるので、底面被加工面１１１ａと底面１１１の非加工部との境界部に屈曲部１６１が形成される。この屈曲部１６１における屈曲角があまり大きいと、シール材１０３が損傷する。屈曲部１６１における屈曲面の接線１６２と底面被加工面１１１ａとの屈曲角αは、底面被加工面１１１ａが、湾曲部１１０ａの先端側になるほど小さくなる。従って、底面被加工面１１１ａは、湾曲部１１０ａの先端部からあまり深い位置まで切削しないようにすることが好ましい。本実施形態におけるパワー半導体モジュール１において、屈曲部１６１における屈曲面の接線１６２と底面被加工面１１１ａとの屈曲角αは、０～２０度程度が好ましく、０～１６度程度がより好ましい。つまり、０度より大きく、できる限り０度に近づけることが好ましい。
　図１１は、図２に図示されたケースの接合前の分解斜視図であり、図１２は、ケースの製造方法を説明するための斜視図である。
　図１１に図示されるように、ケース１０１は、枠体１０２と、枠体１０２の表裏両面に接合される、複数のフィン１０５Ａ、１０６Ａ（１０６Ａは図１３参照）が形成されたベース部１０５、１０６を備えている。フィン１０５Ａ、１０６Ａは、それぞれ、ベース部１０５、１０６に一体に形成されており、純アルミニウム等の熱伝導性の高い材料で形成されている。
　枠体１０２は、中央に開口部１５２を有する枠部１５１を有し、枠部１５１の表裏各面の開口部１５２の周縁部には、段部１５３が形成されている。枠部１５１を含む枠体１０２は、ベース部１０５、１０６よりもヤング率が高い材料。例えば、ＡＤＣ１２等により形成されている。ＡＤＣ１２は、切削時の加工性もよい。上述したように、枠部１５１の表裏両側の平坦な外表面および段部１５３の表面は切削加工により、鋳造時の表面が除去される。そして、フィン１０５Ａを有するベース部１０５およびフィン１０６Ａを有するベース部１０６が、それぞれ、枠部１５１の開口部１５２を塞いで、該枠部１５１の開口部１５２の周縁部に接合される。
　以下、枠部１５１と、枠部１５１とベース部１０５、１０６との接合方法について説明する。
　図１１に図示された枠体１０２は、枠部１５１の表裏両側の平坦な外表面および段部１５３の表面を切削加工して鋳造時の表面が除去された図７に図示されたのものである。枠部１５１の表面側の開口部１５２の周縁部の段部１５３にフィン１０５Ａを有するベース部１０５を嵌入する。そして図１２に図示されるように、枠体１０２のベース部１０５と反対面側を受け治具２２２上に載置する。受け治具２２２には、中央部に枠体１０２のフランジ１２０が挿入可能な開口部２２２ａが形成されている。また、受け治具２２２には、枠部１５１の一対の側部１５５を保持し、この状態でフィン１０５Ａ、１０６Ａを収容する凹部（図示せず）が設けられている。従って、枠体１０２の一対の側部１５５を受け治具２２２により、確実に保持することができる。
　このように受け治具２２２に安定して枠体１０２を固定した後で、各側部１５５に形成された凹部１５４に押さえ治具２２１の一端を挿入し、該押さえ治具２２１により枠体１０２を受け治具２２２に押し付ける。図１２に図示されるように、枠体１０２の各枠部１５１には、複数の凹部１５４が形成されているため、これらの押さえ治具２２１により枠体１０２を受け治具２２２に押し付けることにより、枠体１０２は、安定した状態で受け治具２２２に固定される。
　この状態で、図１２に図示されるように、接合ツール２２０を、ベース部１０５の周縁部と枠体１０２の段部１５３との境界に沿って移動させ、例えば、摩擦攪拌接合等により、枠体１０２とベース部１０５とを接合部１０７で接合する。
　この後、ベース部１０５が接合された枠体１０２を、表裏反転し、同様な方法により、枠体１０２とフィン１０６Ａを有するベース部１０６とを接合する。
　このようにして、図２に図示されるケース１０１が形成される。
　なお、枠体１０２のフランジ１２０の凹部１１０の切削加工と、枠部１５１の枠部１５１の表裏両側の平坦な外表面および段部１５３の表面の切削加工とは、どちらを先に行ってもよい。
　図１３は、本発明の電力変換装置の一例を示す断面図である。
　電力変換装置５００は、パワー半導体モジュール１と、流路形成体４００とを備える。
　流路形成体４００の内部には、冷媒が流れる流路４２０が形成されている。流路形成体４００は、底部と反対側に外部に開放される挿入口４１０を有している。パワー半導体モジュール１のケース１０１のフランジ１２０に形成された凹部１１０内には、シール材１０３が装着されている。シール材１０３は挿入口４１０を封止して流路４２０を密閉する。パワー半導体モジュール１は、ケース１０１の下端側から、すなわち、回路体１００の上・下アーム制御端子３２７Ｕ，３２７Ｌおよび主端子１００Ｃの反対側を流路形成体４００の挿入口４１０に挿入して、流路４２０内に押し込まれる。
　フランジ１２０に形成された凹部１１０から張り出したシール材１０３の外周側は、流路形成体４００の挿入口４１０において、流路４２０の内壁面４２１に当接する。この状態のまま、パワー半導体モジュール１を、流路形成体４００の流路４２０底面側に押し込むと、シール材１０３が、ケース１０１の凹部１１０と流路形成体４００の内壁面４２１との間で圧縮される。これにより、パワー半導体モジュール１と流路形成体４００とがシール材１０３により水密に固定される。
　上記第１の実施形態によると下記の効果を奏する。
（１）パワー半導体モジュール（電解回路装置）１は、シール材１０３が収容される凹部１１０を有し、複数の分割部１３１、１３２が合せ部１４１で一体化され、かつ、凹部１１０が合せ部１４１を横切って形成されたケース１０１を備えている。凹部１１０は、底面１１１と一対の側面１２１、１２２とを有する。凹部１１０の底面１１１と一対の側面１２１、１２２は、それぞれ、被加工面（被加工領域）１１１ａ、１２１ｃ、１２２ｃと非加工領域とを有する。被加工面１１１ａ、１２１ｃ、１２２ｃにおける底面１１１および一対の側面１２１、１２２のそれぞれは、合せ部１４１および該合せ部１４１周縁の表面が除去され、非加工領域における一対の側面１２１、１２２は、それぞれ、側面被加工面１２１ｃ、１２２ｃを挟んで形成された一対の傾斜面１２１ａ、１２１ｂまたは１２２ａ、１２２ｂを有し、一対の傾斜面１２１ａ、１２１ｂまたは１２２ａ、１２２ｂのそれぞれは、側面被加工面１２１ｃ、１２２ｃを頂面となるように、各端部から側面被加工面１２１ｃ、１２２ｃに向けて相互に逆方向に傾斜している。
　つまり、ケース１０１の凹部１１０は、合せ部１４１およびその周縁部が被加工面１１１ａ、１２１ｃ、１２２ｃとされ、それ以外は、鋳造して得られた状態の非加工領域とされている。このため、加工に要する作業時間を短縮して、生産性を向上することと、凹部１１０内に収容されるシール材１０３による水密性を向上することとを両立することができる。
　鋳造品の表面を切削加工すると、内部の巣が凹部１１０の表面に露出される可能性が大きくなる。巣が凹部１１０の表面に露出すると、シール材１０３と、凹部１１０の内面との間に隙間が生じ、水密性を維持することができなくなる。本実施形態によれば、ケース１０１の凹部１１０の切削加工する領域が小さくなるので、内部の巣が露出される潜在的な不具合を抑制することができる。特に、本実施形態のように、凹部１１０の、合せ部１４１およびその周縁部の被加工面１１１ａ、１２１ｃ、１２２ｃの面積よりも非加工領域の面積が大きい構造では、この効果は大きい。
（２）凹部１１０は、一対の湾曲部１１０ａと、一対の湾曲部１１０ａを接続する一対の側方部１１０ｂとを有し、被加工面（被加工領域）１１１ａは、湾曲部１１０ａの領域内に設けられている。この構造では、加工が複雑な湾曲部１１０ａの一部のみを加工すればよいので、作業効率を向上することができる。
（３）湾曲部１１０ａの被加工面（被加工領域）１１１ａ、１２１ｃ、１２２ｃにおける底面１１１は、合せ部１４１および該合せ部１４１周縁の表面が除去された平坦面とされている。この構造では、被加工面（被加工領域）１１１ａは、湾曲部１１０ａの底面１１１を平坦に加工するだけで形成することができる。このため、湾曲面に沿って加工する構造に比し、被加工面１１１ａの作業効率を向上することができる。
（４）ケース１０１は、フィン１０５Ａ，１０６Ａを有するベース部１０５、１０６と、ベース部１０５、１０６を保持する枠部１５１とを備え、枠部１５１は、ベース部１０５、１０６よりも高いヤング率を有する。このため、ケース１０１は、枠部１５１に外力が印加されてもベース部１０５、１０６の変形を抑制して保持することができる。
－第２の実施形態－
　図１４は、本発明のパワー半導体モジュールの第２の実施形態を示し、図１４（ａ）は、フランジの凹部の被加工面付近を示す、図７（ｂ）に対応する図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）を上方から観た平面図であり、図８（ｂ）に対応する図である。
　第１の実施形態では、枠体１０２の凹部１１０の底面１１１に、平坦な底面被加工面１１１ａが形成された構造として例示した。図１４に示す第２の実施形態では、凹部１１０の底面１１１に、底面１１１の湾曲面に沿って湾曲された底面被加工面１１１ｂが形成された構造を有する。つまり、凹部１１０の湾曲部１１０ａにおける合せ部１４１周辺の底面１１１を、湾曲状に切削加工して底面被加工面１１１ｂを形成する。底面被加工面１１１ｂは、第１の実施形態と同様、湾曲部１１０ａの中央部に形成されている。
　下部側面被加工面１２１ｃおよび上部側面被加工面１２２ｃ（図１４には図示せず）は、第１実施形態と同様、相互に平行な平坦面とされており、厚さ方向（ｙ方向）に底面被加工面１１１ｂとほぼ同じ長さに形成されている。なお、図１４（ｂ）では、理解をし易くするために、底面被加工面１１１ｂは太い線で図示されている。底面被加工面１１１ｂ、下部側面被加工面１２１ｃおよび上部側面被加工面１２２ｃの形成は、第１の実施形態と同様である。但し、第２の実施形態では、底面被加工面１１１ｂが湾曲形状を有しているので、切削工具２０１は、ｙ方向に直線的に移動するのではなく、合せ部１４１を中心として、凹部１１０の湾曲１１０ａの曲率より少し大きい曲率となるように円形または楕円形を描くように移動する。
　第２の実施形態における他の構成は、第１の実施形態と同様である。
　従って、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果を奏する。加えて、第２の実施形態においては、底面被加工面１１１ｂは、凹部１１０の底面１１１と同一面を形成するように湾曲しているので、底面被加工面１１１ｂと底面１１１の非加工面との境界に形成される段差や屈曲角を小さくすることができる。このため、凹部１１０に収容されるシール材１０３に与える損傷を、より抑制することができる。
　なお、上記各実施形態では、シール材１０３が収容される凹部１１０の形状を、一対の湾曲部１１０ａおよび一対の側方部１１０ｂを有する環状形状として例示した。しかし、本発明は、凹部１１０の形状が、円形状、楕円形形状、矩形形状、多角形状等にも適用することができる。また、本発明は、凹部１１０の形状が環状で無い構造にも適用が可能であり、要は、凹部１１０が合せ部１４１を横切って形成される構造に幅広く適用が可能である。
　上記各実施形態では、枠体１０２は、枠部１５１とフランジ１２０とが一体成型された構造として例示した。しかし、枠部１５１とフランジ１２０とは、別部材として形成するようにしてもよい。
　上記各実施形態では、フィン１０５Ａ、１０６Ａを有するベース部１０５、１０６を枠体１０２の表裏両面に設けた構造として例示した。しかし、枠体１０２の表面または裏面の一方にのみ、フィン１０５Ａ、１０６Ａを有するベース部１０５、１０６を設けるようにしてもよい。
　上記各実施形態では、枠体１０２が、２つの分割部１３１、１３２により構成される構造として例示した。しかし、本発明は、枠体１０２が３つ以上の分割部により構成される構造に適用することができる。
　上記各実施形態では、本発明をパワー半導体モジュール１に適用した場合として例示した。しかし、本発明は、電気回路を構成する回路体がケース内に内蔵される電気回路装置に幅広く適用することが可能である。
　上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。上記各実施形態を組み合わせたり、適宜、変形したりしてもよく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
　　１　　　パワー半導体モジュール
１００　　　回路体
１０１　　　ケース
１０２　　　枠体
１０３　　　シール材
１０５、１０６　　　ベース部
１０５Ａ、１０６Ａ　　フィン
１１０　　　凹部
１１０ａ　　湾曲部
１１０ｂ　　側方部
１１１　　　底面
１１１ａ、１１１ｂ　　底面被加工面（被加工領域）
１２１　　　下部側面
１２１ａ、１２１ｂ　　下部傾斜面（非加工領域）
１２１ｃ　　下部側面被加工面（被加工領域）
１２２　　　上部側面
１２２ａ、１２２ｂ　　上部傾斜面（非加工領域）
１２２ｃ　　上部側面被加工面（被加工領域）
１３１、１３２　　　分割部
１３２　　　分割部
１４１　　　合せ部
１６１　　　屈曲部
１６２　　　接線
３２８、３３０　　　パワー半導体素子
４００　　　流路形成体
４２１　　　内壁面

Claims (9)

  1. 　電気回路を構成する回路体と、
    　前記回路体が収容される回路体収容部と、シール材が収容される凹部とを有し、複数の分割部が合せ部で一体化され、かつ、前記凹部が前記合せ部を横切って形成されたケースとを備え、
    　前記凹部は、底面と一対の側面とを有し、
    　前記凹部の前記底面と前記一対の側面は、それぞれ、被加工領域と非加工領域とを有し、
    　前記被加工領域における前記底面および前記一対の側面のそれぞれは、前記合せ部および該合せ部周縁の表面が除去され、
    　前記非加工領域における前記一対の側面は、それぞれ、前記被加工領域を挟んで形成された一対の傾斜面を有し、
    　前記一対の傾斜面のそれぞれは、前記被加工領域の前記側面が頂面となるように、各端部から前記被加工領域に向けて相互に逆方向に傾斜している、電気回路装置。
  2. 　請求項１に記載の電気回路装置において、
    　前記凹部は、一対の湾曲部と、前記一対の湾曲部を接続する一対の側方部とを有し、
    　前記被加工領域は、前記湾曲部の領域内に設けられている、電気回路装置。
  3. 　請求項２に記載の電気回路装置において、
    　前記湾曲部の前記被加工領域における前記底面は、前記合せ部および該合せ部周縁の前記表面が除去された平坦面とされている、電気回路装置。
  4. 　請求項３に記載の電気回路装置において、
    　前記被加工領域と前記非加工領域との境界部における接線と、前記底面の被加工領域との屈曲角は、２０度以下である、電気回路装置。
  5. 　請求項２に記載の電気回路装置において、
    　前記被加工領域における前記湾曲部の前記底面は、前記合せ部および該合せ部周縁の前記表面が除去された湾曲面とされている、電気回路装置。
  6. 　請求項１に記載の電気回路装置において、
    　前記ケースは、フィンを有するベース部と、前記ベース部を保持する枠部とを備え、
    　前記枠部は、前記ベース部よりも高いヤング率を有する、電気回路装置。
  7. 　請求項１に記載の電気回路装置において、
    　前記回路体は、複数のパワー半導体素子が実装された電力変換回路を有する、電気回路装置。
  8. 　請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の電気回路装置と、
    　前記電気回路装置の前記ケースを収容するケース収容部を有し、前記ケースの前記凹部に対向する内壁面を有する流路形成体と、
    　前記ケースの前記凹部に収容され、前記流路形成体の前記内壁面と前記ケースとを外部に対して水密に閉塞するシール材とを備える、電力変換装置。
  9. 　電気回路を構成する回路体が収容される回路体収容部を有し、複数の分割部が合せ部で一体化され、前記合せ部を横切る凹部を有するケースであって、
    　前記凹部は、底面と一対の側面とを有し、
    　前記一対の側面は、それぞれ、前記合せ部と、前記合せ部を挟んで前記合せ部の両側に設けられた一対の側方部とを有し、
    　前記一対の側方部は、それぞれ、前記合せ部を頂点とする方向に傾斜する傾斜面を有する、前記ケースを形成することと、
    　前記ケースの前記凹部の一部の表面を除去することと、を有し、
    　前記ケースを形成した後、前記ケースの前記凹部の一部の表面の除去は、前記凹部の一部の前記底面および前記一対の側面のそれぞれの、前記合せ部および該合せ部周縁の表面を除去することを含む、回路体収容ケースの製造方法。
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