專利名稱：功率變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功率變換器。
背景技術(shù)：
曰本未審查專利申請公開No. 2005-347561公開了一種功率變換器， 其包括開關(guān)器件和電容器，并且旨在減小線路寄生電感。如圖11A和11B 所示意性示出的那樣，在這種功率變換器中，在底板100上安裝有六個(gè)絕 緣基板101。在每個(gè)絕緣基板101上形成有集電極圖案102和發(fā)射極圖案 103。開關(guān)芯片104和二極管芯片105被安*^集電極圖案102上，并且 通過M線106連接到發(fā)射極圖案103。正導(dǎo)體107通過其v^Ml狀主要部 分107A向下延伸的連接部107B連接到絕緣^L 101。類似地，負(fù)導(dǎo)體 108通過其vMA狀主要部分108A向下延伸的連接部108B連接到絕緣基 板101。正導(dǎo)體107的主要部分107A和負(fù)導(dǎo)體108的主要部分108A被 設(shè)置為一個(gè)在另一個(gè)之上并且彼此絕緣，以形成層壓制件。條帶形式的端 子部107C和108C分別被提供在主要部分107A和108A的端部處。端子 部107C和108C被布置為彼此相鄰且相絕緣。各個(gè)端子部107C和108C 的端部形成外部端子P10和NIO。
在其中通過彎曲主要部分107A和108A的一部分而形成板狀連接部 的上述功率變換器中，應(yīng)力可能由于底板100的熱變形而施加到正導(dǎo)體 107和負(fù)導(dǎo)體108與絕緣基板101之間的連接上。相應(yīng)地，在這種情況下 連接強(qiáng)度降低并且功率變換器的可靠性下降。具體而言，應(yīng)力可能由熱循 環(huán)情況下底板100與絕緣基板101之間的熱膨脹系數(shù)差別導(dǎo)致?；蛘撸瑧?yīng) 力可能由在將正導(dǎo)體107和負(fù)導(dǎo)體108安裝在絕緣基板101上時(shí)底板100 與絕緣M 101之間的熱膨脹系數(shù)差別導(dǎo)致。
本發(fā)明旨在提供一種功率變換器，在所述功率變換器中，導(dǎo)體和底板 之間的連接較少地受到底板的熱變形的影響。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面， 一種功率變換器包括底板，在所述底板上 具有開關(guān)器件；以及正導(dǎo)體和負(fù)導(dǎo)體，其分別包括被布置成平行于底板的 板形主要部分。所述正導(dǎo)體和負(fù)導(dǎo)體的主要部分中的一個(gè)被置于所述正導(dǎo) 體和負(fù)導(dǎo)體的主要部分中的另 一個(gè)之上。所述正導(dǎo)體和負(fù)導(dǎo)體的主要部分 被布置成彼此鄰近且彼此平行。所述正導(dǎo)體和負(fù)導(dǎo)體的主要部分彼此絕 緣。所述功率變換器包括電容器，所述電容器具有電連接到所述正導(dǎo)體和 負(fù)導(dǎo)體的所i^目應(yīng)主要部分的正極端子和負(fù)極端子。所述正導(dǎo)體和負(fù)導(dǎo)體 均包括從所述主要部分向所述底;^伸的板形側(cè)部、以及從所述側(cè)部延 伸且接合到所述底板的端子部。所述側(cè)部被形成為具有從與所述底板相鄰 的一端延伸到與所述主要部分相連接的對端的切口 。
本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將根據(jù)結(jié)合附圖的以下描述而變得明顯，以 下描述以示例方式示出本發(fā)明的原理。


在所附權(quán)利要求中特別提出了本發(fā)明的被認(rèn)為是新穎的特征。本發(fā)明 及其目的和優(yōu)點(diǎn)可以參考以下對目前優(yōu)選的實(shí)施例以及附圖的描述而得
到最佳的理解，在附圖中
圖1A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的逆變器的電路圖1B是一個(gè)臂的電路圖的示例；
圖2是逆變器的透視圖3是逆變器的平面圖4A是沿著圖3的線IV-IV而取得的截面圖4B是圖4A的放大片段圖5是陶瓷基板的平面圖6A是沿著圖3的線VI-VI而取得的截面圖6B是圖6A的放大片段圖7A是其上具有半導(dǎo)體芯片的陶瓷基板的透視圖7B是其上安裝有圖7A的陶瓷M的金屬基底的透視圖；圖8A是在圖7B的金屬基底上安裝的框架的透視圖8B是在圖8A的金屬基底上安裝的電極的透視圖9是電容器組件的透視圖，示出了電容器組件、金屬基底、框架以 及電極的位置關(guān)系；
圖IO是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的逆變器的示意圖IIA是作為背景技術(shù)的功率變換器的透視圖；以及
圖IIB是圖11A的功率變換器的分解透視圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參考圖l至圖9來描述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的三相逆變器 11。參考圖1A，逆變器11具有包括六個(gè)開關(guān)器件Ql、 Q2、 Q3、 Q4、 Q5和Q6的逆變電路12。 MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管) 用作開關(guān)器件Q1至Q6。在逆變電路12中，串聯(lián)連接的開關(guān)器件Q1和 Q2、 Q3和Q4、以及Q5和Q6相并聯(lián)。二極管Dl、 D2、 D3、 D4、 D5 和D6分別并聯(lián)地反向連接到開關(guān)器件Q1、 Q2、 Q3、 Q4、 Q5和Q6。開 關(guān)器件與二極管Ql與Dl、 Q3與D3以及Q5與D5中的每一對被稱為上 臂。開關(guān)器件與二極管Q2與D2、 Q4與D4以及Q6與D6中的每一對被 稱為下臂。
開關(guān)器件Ql、 Q3和Q5均具有經(jīng)由線13而連接到正輸入端子14的 漏極，而開關(guān)器件Q2、 Q4和Q6均具有經(jīng)由線15而連接到負(fù)輸入端子 16的源極。多個(gè)電容器17并聯(lián)連接在線13與15之間。在本實(shí)施例中， 電解電容器用作電容器17。每個(gè)電容器17都具有連接到線13的正極端 子和連接到線15的負(fù)極端子。
開關(guān)器件Ql與Q2之間的節(jié)點(diǎn)連接到U相端子U，開關(guān)器件Q3與 Q4之間的節(jié)點(diǎn)連接到V相端子V，而開關(guān)器件Q5與Q6之間的節(jié)點(diǎn)連 接到W相端子W。各個(gè)開關(guān)器件Q1、 Q2、 Q3、 Q4、 Q5和Q6分別具 有連接到信號端子G1、 G2、 G3、 G4、 G5和G6的槺極，并分別具有連 接到信號端子S1、 S2、 S3、 S4、 S5和S6的源極。
在圖1A中，上臂和下臂均由一個(gè)開關(guān)器件和一個(gè)二極管組成。當(dāng)流 過臂的電流量大時(shí)，如圖1B所示，每個(gè)臂可由并聯(lián)連接的多對開關(guān)器件 Q和二極管D組成。在本實(shí)施例中，每個(gè)臂由四對開關(guān)器件Q和二極管D組成。
以下將描述逆變器11的結(jié)構(gòu)。
參考圖2和圖3，逆變器ll包括金屬基底20 (金屬板)、多個(gè)陶資基 板21以及多個(gè)半導(dǎo)體芯片23。金屬基底20由銅制成，并且與陶瓷^41 21協(xié)作以形成底板22，半導(dǎo)體芯片23安裝于所述底板22上。半導(dǎo)體芯 片23具有以組合為單芯片器件的形式的一個(gè)開關(guān)器件(MOSFET)和一 個(gè)二極管。也就是說，每個(gè)半導(dǎo)體芯片23具有圖1B的一個(gè)開關(guān)器件Q 和一個(gè)二極管D。
參考圖4B和圖5，每個(gè)陶瓷基仗21具有在陶資板26的上表面上形 成的電路圖案24A、 24B、 24C和24D。陶瓷板26在其下表面上具有金屬 片25。陶瓷板26由例如氮化鋁、氧化鋁或氮化硅制成。電路圖案24A、 24B、 24C和24D以及金屬片25由例如鋁或銅制成。陶瓷基板21通過金 屬片25而被釬焊(solder)到金屬基底20。在下文中，金屬基底20被稱 為逆變器11的底。
在每個(gè)陶瓷g21中，電路圖案24A是用于柵極信號的線，電路圖 案24B是用于漏極的線，電路圖案24C是用于源極的線，而電路圖案24D 是用于源極信號的線。電路圖案24A、 24B、 24C和24D具有條帶形式。 電路圖案24B和24C被布置為彼此相鄰并且平行。電路圖案24A和24D 被布置在電路圖案24B的與電路圖案24C相反的一側(cè)，并且與電路圖案 24B平行地延伸。半導(dǎo)體芯片23通過釬焊而安裝在電路圖案24B上。半 導(dǎo)體芯片23的柵極通過引線^而電連接到電路圖案24A，并且半導(dǎo)體 芯片23的源極通過引線#^而電連接到電路圖案24C和24D。
參考圖7B，金屬基底20和陶瓷基t121均具有近似矩形的形狀?？?共十二個(gè)陶資M21以六行兩列的形式排列在金屬基底20上，以使得陶 瓷M 21和金屬基底20的縱向方向彼此垂直。逆變電路12的每個(gè)臂(見 圖1A)由排列在每個(gè)列中的陶瓷基敗21上的半導(dǎo)體芯片23組成。在本 實(shí)施例中，每個(gè)陶瓷M21具有兩個(gè)半導(dǎo)體芯片23，因此，每個(gè)臂由四 個(gè)半導(dǎo)體芯片23組成。如圖5和圖7A所示，安裝在電路圖案24B上的 兩個(gè)半導(dǎo)體芯片23在電路圖案24B的縱向方向上彼此分隔開。
參考圖3、圖4A和圖4B，正導(dǎo)體27和負(fù)導(dǎo)體28布置在底板22上。 在本實(shí)施例中，負(fù)導(dǎo)體28被置于正導(dǎo)體27之上。正導(dǎo)體27和負(fù)導(dǎo)體28 分別用作圖1A的線13和15。正導(dǎo)體27和負(fù)導(dǎo)體28分別包括矩形板狀的水平主要部分27A和 28A。主要部分27A和28A之一被置于主要部分27A和28A中的另一個(gè) 之上。主要部分27A和28A彼此絕緣，并且被布置為彼此相鄰并與底板 22平行地延伸。正導(dǎo)體27還包括從主要部分27A的橫向端部向底板22 延伸的一對側(cè)部27B。側(cè)部27B為板狀，并關(guān)于主要部分27A的縱向軸 相對稱地排列。與正導(dǎo)體27—樣，負(fù)導(dǎo)體28也包括一對側(cè)部28B。側(cè)部 27B和28B被布置為彼此相鄰。在正導(dǎo)體27和負(fù)導(dǎo)體28中，板狀側(cè)部
或陶瓷基板21的位置。
正導(dǎo)體27包括多個(gè)端子部27C，所述多個(gè)端子部27C^目應(yīng)的側(cè)部 27B的下端向底M伸，然后彎曲成與主要部分27A平行地延伸。多個(gè) 端子部27C被彼此分隔開地配置在側(cè)部27B的端部。在本實(shí)施例中，從 每個(gè)側(cè)部27B延伸的端子部27C的數(shù)目是三，因此正極端子27具有總共 六個(gè)端子部27C。與正導(dǎo)體27—樣，負(fù)導(dǎo)體28也包括多個(gè)端子部28C。 每個(gè)端子部27C通過在其端子末端27C1處的超聲接合而安裝在上臂的陶 ^ 21的電路圖案24B的中部。每個(gè)端子部28C也通過在其端子末端 28C1處的超聲掩^而安裝在下臂的陶瓷基fc121的電路圖案24C的中部。 如圖3所示，端子末端27C1和28C1近似成一行地分別排列在正導(dǎo)體27 和負(fù)導(dǎo)體28的每一側(cè)。
參考圖6，多個(gè)切口 27D形成在正導(dǎo)體27的各個(gè)側(cè)部27B中。每個(gè) 切口 27D從側(cè)部27B的下端延伸到其上端。在正導(dǎo)體27中，每個(gè)側(cè)部 27B在三個(gè)端子部27C處安裝在底板22上，而切口 27D形成在端子部27C 之間。切口 27D的寬度被設(shè)置為使得>^^從其中通過。與正導(dǎo)體27 —樣， 負(fù)導(dǎo)體28也包括形成在相應(yīng)的側(cè)部28B中的類似的多個(gè)切口 28D。正導(dǎo) 體27的切口 27D和負(fù)導(dǎo)體28的切口 28D被排列為朝向彼此。
參考圖4B，絕緣片29被插入正導(dǎo)體27的主要部分27A與負(fù)導(dǎo)體28 的主要部分28A之間。例如，樹脂片可以用作絕緣片29。主要部分27A 和28A以及絕緣片29中均具有細(xì)長孔(未示出)，電容器17的正極端子 17A和負(fù)極端子17B通過所述孔而插入。
參考圖2和圖3，矩形的非導(dǎo)電框架30安裝在金屬基底20上，圍繞 陶瓷a 21。正輸入端子14形成在正導(dǎo)體27的主要部分27A的縱向端 部，以便向框架30之外延伸。負(fù)輸入端子16形成在負(fù)導(dǎo)體28的主要部 分28A的與正輸入端子14相反的縱向端部，以便向框架30之外延伸。參考圖4A和4B，電容器17通過絕緣體(未示出)而被置于負(fù)導(dǎo)體 28的主要部分28A之上。在本實(shí)施例中，逆變器11具有四個(gè)電容器17 (見圖2)。電容器17在其下端具有正極端子17A和負(fù)極端子17B。正極 端子17A連接到正導(dǎo)體27的主要部分27A,而負(fù)極端子17B連接到負(fù)導(dǎo) 體28的主要部分28A。
參考圖2和圖3，逆變器ll包括電極32U、 32V和32W。從底板22 的縱向方向上看，電極32U、 32V和32W均具有近似L形。電極32U、 32V和32W在正導(dǎo)體27的主要部分27A之下在正導(dǎo)體27的橫向方向上 延伸，并且在框架30的壁附近的位置向上彎曲。電極32U、 32V和32W 通it^ 36 (見圖4A)而與正導(dǎo)體27絕緣，并且正導(dǎo)體27的側(cè)部27B 也通過>^& 36而與負(fù)導(dǎo)體28的側(cè)部28B絕緣。電極32U通it^聲接合 而連接到由開關(guān)器件Ql和二極管Dl組成的上臂的電路圖案24C,并且 連接到由開關(guān)器件Q2和二極管D2組成的下臂的電路圖案24B。電極32V 通it^聲掩^而連接到由開關(guān)器件Q3和二極管D3組成的上臂的電路圖 案24C，并且連接到由開關(guān)器件Q4和二極管D4組成的下臂的電路圖案 24B。電極32W通it^聲掩^而連接到由開關(guān)器件Q5和二極管D5組成 的上臂的電路圖案24C,并且連接到由開關(guān)器件Q6和二極管D6組成的 下臂的電路圖案24B。
通過沖壓(press)具有與陶瓷基仗21近似相同寬度的銅板來制作電 極32U、 32V和32W。參考圖5，電極32U、 32V和32W均具有總共四 個(gè)連接部35，其中兩個(gè)連接部35連接到上臂的陶瓷基板21的電路圖案 24B的中部。余下兩個(gè)連接部35連接到下臂的陶瓷基敗21的電路圖案 24C的中部。參考圖8B，電極32U、 32V和32W基本上彎曲成L形。電 極32U、32V和32W每一個(gè)在其水平部分的縱向端部具有兩個(gè)連接部35, 并且在其彎曲附近的位置處具有另外兩個(gè)連接部35。電極32U、 32V和 32W每一個(gè)在彎曲附近的連接部35之間具有間隔50，以便容納負(fù)導(dǎo)體 28的端子部28C。連接部35近似與正導(dǎo)體28的端子末端27C1和負(fù)導(dǎo)體 28的端子末端28C1成一行地連接到電路圖案24B和24C。
參考圖3和圖5，信號端子G1、 G2、 G3、 G4、 G5和G6連接到陶 資J4！ 21上的與電極32U、 32V和32W的縱向端部相鄰的各個(gè)電路圖案 24A。信號端子S1、 S2、 S3、 S4、 S5和S6連接到陶瓷基板21上的與電 極32U、 32V和32W的縱向端部相鄰的各個(gè)電路圖案24D。信號端子Gl 至G6以及Sl至S6整體上與框架30模制在一起。每個(gè)臂的陶瓷M 21的電路圖案24A通過引線掩^而連接到彼此，并且每個(gè)臂的陶瓷基板21 的電路圖案24D也通過引線接合而連接到彼此。
參考圖4A， M36填充在框架30內(nèi)，以便對半導(dǎo)體芯片23進(jìn)行絕 緣和保護(hù)。此外，罩37通過螺栓而安f^金屬基底20上，以便包圍半導(dǎo) 體芯片23、正導(dǎo)體27和負(fù)導(dǎo)體28、電容器17、電極32U、 32V和32W 以及沖醫(yī)架30。
下面將描述用于制造逆變器11的方法。
首先，如圖7A所示，將半導(dǎo)體芯片23安裝在陶瓷基板21上。具體 而言，將兩個(gè)半導(dǎo)體芯片23釬焊到電路圖案24B上，并沿電路圖案24B 的縱向方向在兩個(gè)半導(dǎo)體芯片23之間形成間隔。如圖5所示，半導(dǎo)體芯 片23的柵極通過引線^^而電連接到電路圖案24A，半導(dǎo)體芯片23的源 極通過引線#^而電連接到電路圖案24C和24D。
接下來，如圖7B所示，將陶資基板21安^t金屬基底20上。具體 而言，按六行二列來排列陶瓷基昧21，并將陶資J4121釬焊到金屬基底 20。如圖5所示，通過引線接合而電連接每個(gè)臂的陶瓷，21的電路圖 案24A，并且通過引線結(jié)合而電連接每個(gè)臂的陶瓷1^L 21的電路圖案 24D。
接下來，如圖8A和8B所示，將電極32U、 32V和32W安裝在陶瓷 21上。具體而言，如圖8B所示，在通過粘合劑或螺釘將具有信號 端子Gl至G6和Sl至S6的框架30安^金屬基底20上以圍繞陶瓷基 板21之后，通過超聲#^ (ultrasonic bonding)而將電極32U、 32V和 32W安裝在陶資基板21上。如圖5所示，電極32U、 32V和32W通過 連接部35而連接到對應(yīng)的電路圖案24B和24D的中部。信號端子Gl至 G6通過超聲接合而連接到對應(yīng)的電路圖案24A，并且信號端子Sl至S6 通it^聲接合而連接到對應(yīng)的電路圖案24D。
接下來，裝配電容器組件38 (見圖9)。具體而言，在通過夾具以固 定間距在一行上排列和固定了四個(gè)電容器17且使其正極端子17A和負(fù)極 端子17B朝上之后，通過螺釘經(jīng)由絕緣體將負(fù)導(dǎo)體28連接到電容器17 的負(fù)極端子17B。經(jīng)由絕緣片29將正導(dǎo)體27置于負(fù)導(dǎo)體28之上，并通 過螺釘將正導(dǎo)體27連接到電容器17的負(fù)極端子17A。因此，正導(dǎo)體27 和負(fù)導(dǎo)體28分別被電連接到電容器17的正極端子17A和負(fù)極端子17B, 并且正導(dǎo)體27和負(fù)導(dǎo)體28的主要部分27A和28A彼此絕緣，由此完成了對電容器組件38的裝配。
如圖9所示，由此完成的電容器組件38被安裝在陶瓷基&21上。具 體而言，電容器組件38被從上方置于框架30內(nèi)，并被布置在陶資a 21上。在這種情況下，在正導(dǎo)體27和負(fù)導(dǎo)體28的每個(gè)橫向側(cè)面上的端 子末端27C1和28C1被近似地布置成一行(見圖3 )。
然后通it^聲^將端子末端27C1和28C1安裝在對應(yīng)的電路圖案 24B和24C上。在這種情況下，由于端子末端27C1和28C1位于電容器 17附近，因此如果通過釬焊來安裝端子末端27C1和28C1，則電容器17 可能受到加熱的影響。特別地，這種加熱對普通的不具有特定耐熱性的電 容器可能有很大影響。但是在本實(shí)施例中，由于通it^聲接合將端子末端 27C1和28C1安裝在陶資基^ 21上，因此施加于電容器17的熱量較少， 因此逆變器11不需要具有特定耐熱性的特定電容器。
接下來，如圖4A所示，將硅膠36填充在框架30內(nèi)，以使半導(dǎo)體芯 片23絕緣和保護(hù)半導(dǎo)體芯片23。如圖6所示，由于在正導(dǎo)體27和負(fù)導(dǎo) 體28的側(cè)部27B和28B中形成了切口 27D和28D，因此與未設(shè)置這種切 口的情;X4目比，硅膠36可以平滑地流入正導(dǎo)體27和負(fù)導(dǎo)體28之間的間 隙中。然后通過螺栓將罩37安裝在金屬基底20上，由此完成了對逆變器 11的制造。
下面將描述逆變器11的^^作。
逆變器11被用作例如車輛電源的一部分。參照圖1A，正輸入端子 14和負(fù)輸入端子16連接到直流(DC)電源(未示出)。U相端子U、 V 相端子V和W相端子W連接到電機(jī)(未示出)。信號端子Gl至G6以 及信號端子Sl至S6連接到控制器(未示出)。
當(dāng)上臂的開關(guān)器件Ql、 Q3和Q5以及下臂的開關(guān)器件Q2、 Q4和 Q6以特定周期被斷開或接通時(shí)，交流(AC)電被供應(yīng)到電機(jī)，相應(yīng)地， 電積^皮馬區(qū)動(dòng)。
開關(guān)器件Ql至Q6的這種開關(guān)操作引起了沿相反方向流經(jīng)正導(dǎo)體27 和負(fù)導(dǎo)體28的電流的急劇升高或降低。由于正導(dǎo)體27和負(fù)導(dǎo)體28的主 要部分27A和28A具有板形并被布置成彼此平行且彼此鄰近，因此線路 電感由于互感而降低。此外，正導(dǎo)體27和負(fù)導(dǎo)體28的側(cè)部27B和28B 也被布置成彼此平行且彼此鄰近，相應(yīng)地有效降低了線路電感。
因此，本實(shí)施例的正導(dǎo)體27和負(fù)導(dǎo)體28可以降低從電容器17至鄰近半導(dǎo)體芯片23的位置的線路的電感。作為結(jié)果，避免了由于開關(guān)器件 Q1至Q6的開關(guān)操作而產(chǎn)生的浪涌電壓，并且使半導(dǎo)體芯片23免受這種 浪涌電壓的影響。
由于金屬基底20用作熱沉，因此由于開關(guān)器件Ql至Q6和二極管 Dl至D6的操作而產(chǎn)生的熱被傳送到金屬基底20，從而導(dǎo)致了金屬基底 20的熱變形。在這種情況下，應(yīng)力可能被施加到正導(dǎo)體27和負(fù)導(dǎo)體28 與陶瓷基仗21之間的連接上。在本實(shí)施例的正導(dǎo)體27和負(fù)導(dǎo)體28中， 切口 27D和28D形成在板形側(cè)部27B和28B中，以沿著與主要部分27A 和28A的縱向垂直的方向而延伸。切口 27D和28D延伸到側(cè)部27B和28B 的上端，由此降低了上述應(yīng)力。
如上文所述，由于金屬基底20和陶乾基板21之間的熱膨脹系數(shù)的差 別，導(dǎo)致在熱循環(huán)的情況下應(yīng)力可能4皮施加到正導(dǎo)體27和負(fù)導(dǎo)體28與陶 瓷Jj^L21之間的連接上。此外，當(dāng)在正導(dǎo)體27和負(fù)導(dǎo)體28被安裝在陶 瓷U121上時(shí)，應(yīng)力也可能被施加到所述連接上，但是切口27D和28D 的存在可以降低這種應(yīng)力。
切口 27D形成在安裝于底板22上的端子部27C之間的側(cè)部27B中， 切口 28D形成在安裝于底板22上的端子部28C之間的側(cè)部28B中。因此， 由于金屬基底20的熱變形而施加于端子部27C或端子部28C之間的區(qū)域 的任何應(yīng)力比以前更少。此外，電流也受到切口 27D和28D的限制。也 就是說，參照圖1A和6A，經(jīng)過正導(dǎo)體27流入上臂中的電流il、 i2和B 受到限制，并且經(jīng)過負(fù)導(dǎo)體28從下臂流出的電流i4、 i5和i6也受到限制。
第一實(shí)施例的逆變器11提供了以下優(yōu)點(diǎn)。
(1) 在正導(dǎo)體27和負(fù)導(dǎo)體28中，板形側(cè)部27B和28B從主要部分 27A和28A向底板22延伸。端子部27C和28C從側(cè)部27B和28B延伸 并被安S^fr底板22上。切口 27D和28D形成在側(cè)部27B和28B中，以 從側(cè)部27B和28B的下端延伸到側(cè)部27B和28B的上端。因此，可以降 低由于底板22的熱變形而施加到正導(dǎo)體27和負(fù)導(dǎo)體28與底板22之間的 連接上的任何應(yīng)力。
(2) 正導(dǎo)體27和負(fù)導(dǎo)體28分別包括多個(gè)端子部27C和28C。切口 27D形成在安裝于底板22上的端子部27C之間，切口 28D形成在安裝于 底板22上的端子部28C之間。因此，切口 27D和28D的存在可以有效的區(qū)域的任何應(yīng)力。
(3 )由于電容器17被安裝在置于正導(dǎo)體27之上的負(fù)導(dǎo)體28的主要 部分28A上且并不直接朝向底板22，因此電容器17可以與陶瓷基板21 上的電子元件比如半導(dǎo)體芯片23相集成。
可以以下面所例舉的各種方式來變更上述實(shí)施例。
在正導(dǎo)體27和負(fù)導(dǎo)體28中，切口 27D和28D可以被形成以延伸到 主要部分27A和28A的超出側(cè)部27B和28B的上端的一部分，以及如同 前述實(shí)施例中那樣，延伸到側(cè)部27B和28B的上端。也就是說，切口 27D 和28D需要至少延伸到側(cè)部27B和28B的上端。
可以用諸如樹脂板之類的板形絕緣體來替換圖4B的絕緣片29。或者， 可以用皿來使整個(gè)正導(dǎo)體27與負(fù)導(dǎo)體28絕緣。
可以通過激光焊接(laser welding)或釬焊而將正導(dǎo)體27和負(fù)導(dǎo)體 28安裝在陶資基板21上。電極32U、 32V和32W也可以通過激光焊接 或釬焊而被安裝在陶瓷基板21上，并且信號端子Gl至G6和信號端子 SI至S6也可以通過激光焊接或釬焊而被安裝在陶資基昧21上。
在實(shí)施例中，正導(dǎo)體27和負(fù)導(dǎo)體28的主要部分27A和28A被布置 成與底板22相平行且彼此鄰近和彼此絕緣，使得負(fù)導(dǎo)體28被置于正導(dǎo)體 27之上?；蛘?，正導(dǎo)體27可以被置于負(fù)導(dǎo)體28之上。然而，由于電解 電容器的外殼被接地，因此，優(yōu)選地，當(dāng)這種電解電容器用作電容器17 時(shí)，將負(fù)導(dǎo)體28布置在正導(dǎo)體27上方。
在實(shí)施例中，電容器17被布置在底板22或金屬基底20上?；蛘撸?如圖10所示，電容器17可以被布置在金屬基底20旁邊。參照圖10，正 導(dǎo)體27和負(fù)導(dǎo)體28被布置成彼此平行，使得正導(dǎo)體27的主要部分27A 被布置在負(fù)導(dǎo)體28的主要部分28A上方。側(cè)部27B和28B從主要部分 27A和28A的端部向下延伸，并且端子部27C和28C從側(cè)部27B和28B 的下端橫向延伸。在端子末端27C1處將正導(dǎo)體27連接到陶瓷a21上 的電路圖案24B,在端子末端28C1處將負(fù)導(dǎo)體28連接到陶資基仗21上 的電路圖案24C。通過焊料H將陶瓷基板21安#金屬基底20上，并 通過焊料H將半導(dǎo)體芯片23安裝在電路圖案24B上。在本實(shí)施例中，每 個(gè)臂由安裝在一個(gè)陶瓷M21上的兩個(gè)半導(dǎo)體芯片23組成，并且將六個(gè) 陶資基板21沿著垂直于圖10的紙面的方向布置成一行。應(yīng)當(dāng)注意到，在 圖10中未示出除了電路圖案24B之外的電路圖案以及諸如電極32U之類的部件。此外，在本實(shí)施例中，切口 27D和28D形成在正導(dǎo)體27和負(fù)導(dǎo) 體28的側(cè)部27B和28B中，以從側(cè)部27B和28B的下端延伸到至少側(cè) 部27B和28B的上端。因此，可以降低由于底板22的熱變形而施加到正 導(dǎo)體27和負(fù)導(dǎo)體28與底板22之間的連接上的任何應(yīng)力。此外，切口 27D 形成在安裝于底板22上的端子部27C之間的側(cè)部27B中，切口 28D形成 在安裝于底板22上的端子部28C之間的側(cè)部28B中。因此，由于金屬基 底20的熱變形而施加于端子部27C之間或端子部28C之間的區(qū)域的任何 應(yīng)力^J艮小的。
每個(gè)臂可以由一個(gè)陶資基板21組成，也可以如同前述實(shí)施例中那樣 由兩個(gè)陶瓷基&21組成。在這種情況下，可以省略電路圖案24A之間以 及電路圖案24D之間的引線^連接。此外，正導(dǎo)體27可以在一個(gè)端子 末端27C處被安裝在每個(gè)臂中的電路圖案24B上，并且負(fù)導(dǎo)體28也可以 在一個(gè)端子末端28C處被安裝在每個(gè)臂中的電路圖案24C上。類似地， 電極32U、 32V和32W中的每個(gè)電極可以在一個(gè)連接部35處被安^L每 個(gè)臂中的對應(yīng)的電路圖案24B和24C上。
可以在一個(gè)陶瓷基仗21上構(gòu)成多個(gè)臂，也可以在一個(gè)陶瓷基板21 上構(gòu)成一個(gè)臂。
其上表面和下表面上均具有鋁層的直接銅焊鋁a (DBA基板)可 以用作陶瓷基板21，并且可以將這種DBAl4l安裝在由鋁差^金屬制成的 金屬基底20上。在這種情況下，將電路圖案24A、 24B、 24C和24D形 成在DBA ;&^的上表面上，并且利用鋁基填充金屬將DBA基敗的下表 面銅焊到金屬基底20。
可以用具有絕緣層的金屬基tl來替換陶瓷基tl 21，在所述絕緣層上 形成有電路圖案24A、 24B、 24C和24D。
可以在形成于金屬基底20上的絕緣層上以及在釬焊或銅焊(braze)到 金屬基底20的絕緣1^L上形成電路圖案24A、 24B、 24C和24D。在這種 情況下，減少了部件的數(shù)目，并且將絕緣皿安#金屬基底20上的處 理變得不必要。
取決于逆變器11的額定電流以及電容器17的電容，電容器17的數(shù) 目可以小于或大于四。
電雙電層電容器可以用作電容器17。
功率晶體管(比如晶閘管或絕自雙極晶體管(IGBT))可以用作開關(guān)器件Q、 Ql、 Q2、 Q3、 Q4、 Q5和Q6。
取決于流經(jīng)臂的電流的量，每個(gè)臂中的開關(guān)器件Q和二極管D的對 對數(shù)可以小于或大于四。此外，每個(gè)臂可以由一對開關(guān)器件Q和二極管 D組成。
可以將開關(guān)器件和二極管分離地安裝在對應(yīng)的電路圖案上，也可以將 成對的開關(guān)器件和二極管合并到半導(dǎo)體芯片23中。
逆變器11可以由兩對用于產(chǎn)生單相交流電的上臂和下臂組成。
本發(fā)明可以應(yīng)用于作為功率變換器的直流-直流轉(zhuǎn)換器。
可以通過精密電阻焊接或激光束焊接而將正導(dǎo)體27和負(fù)導(dǎo)體28連接 到電容器17的正極端子17A和負(fù)極端子17B。在這種情況下，與電容器 17的正極端子17A和負(fù)極端子17B被釬焊到正導(dǎo)體27和負(fù)導(dǎo)體28的情 況相比，電容器17受熱量的影響更小。
因此，本示例和實(shí)施例應(yīng)當(dāng)^ML認(rèn)為是示例性的，而非限定性的，并且 本發(fā)明不限于在此給出的細(xì)節(jié)，而是可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)被變 更。
1權(quán)利要求
1.一種功率變換器，包括底板(22)，在所述底板(22)上具有開關(guān)器件(23)；正導(dǎo)體(27)和負(fù)導(dǎo)體(28)，其分別包括被布置成平行于底板(22)的板形主要部分(27A，28A)，所述正導(dǎo)體和負(fù)導(dǎo)體(27，28)的所述主要部分(27A，28A)中的一個(gè)被置于所述正導(dǎo)體和負(fù)導(dǎo)體(27，28)的所述主要部分(27A，28A)中的另一個(gè)之上，所述正導(dǎo)體和負(fù)導(dǎo)體(27，28)的所述主要部分(27A，28A)被布置成彼此鄰近且彼此平行，所述正導(dǎo)體和負(fù)導(dǎo)體(27，28)的所述主要部分(27A，28A)彼此絕緣；以及電容器(17)，其具有電連接到所述正導(dǎo)體和負(fù)導(dǎo)體(27，28)的所述相應(yīng)主要部分(27A，28A)的正極端子(17A)和負(fù)極端子(17B)，其特征在于，所述正導(dǎo)體和負(fù)導(dǎo)體(27，28)均包括從所述主要部分(27A，28A)向所述底板(22)延伸的板形側(cè)部(27B，28B)、以及從所述側(cè)部(27B，28B)延伸且接合到所述底板(22)的端子部(27C，28C)，并且所述側(cè)部(27B，28B)被形成為具有從與所述底板(22)相鄰的一端延伸到與所述主要部分(27A，28A)相連接的對端的切口(27D，28D)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率變換器，其中所述底板(22)由金屬 板(20)和陶資基板(21)形成，所述陶資基板(21)上具有電路圖案(24A、 24B、 24C和24D) iU^^到所述金屬板(20)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率變換器，其中所述正導(dǎo)體和負(fù)導(dǎo)體(27, 28)均包括位于所述側(cè)部(27B, 28B)的端部的多個(gè)端子部(27C, 28C ), 并且所述側(cè)部(27B, 28B);故形成為在相應(yīng)的正導(dǎo)體和負(fù)導(dǎo)體(27， 28) 中的端子部(27C， 28C)之間具有切口 (27D， 28D)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的功率變換器，其中所述電容器(17) 被安^4所述正導(dǎo)體和負(fù)導(dǎo)體(27， 28)的所述主要部分(27A， 28A) 中的不直接朝向所述底板(22)的一個(gè)主要部分上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率變換器，其中所述正導(dǎo)體和負(fù)導(dǎo)體(27, 28)的所述側(cè)部(27B， 28B)被布置成彼此平行且彼此鄰近，使得所述 正導(dǎo)體和負(fù)導(dǎo)體(27， 28)的所述切口 (27D， 28D)朝向彼此。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率變換器，其中所"導(dǎo)體和負(fù)導(dǎo)體(27， 28)均包括所述側(cè)部(27B, 28B)，所述側(cè)部(27B， 28B)被形成為具 有從與所述底板(22 )相鄰的端部經(jīng)由連接到所述主要部分(27A， 28A) 的對端而延伸到所述主要部分(27A， 28A)的一部分的所述切口 (27D, 28D )。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的功率變換器，其中所述側(cè)部(27B， 28B) 從所述主要部分(27A， 28A)的橫向端延伸，所述端子部(27C， 28C ) 從所述側(cè)部(27B， 28B)的與所述底板(22 )相鄰的端部向所述底板(22 ) 延伸，并被彎曲以平行于所述主要部分(27A， 28A)地延伸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種功率變換器，包括底板，在所述底板上具有開關(guān)器件；以及正導(dǎo)體和負(fù)導(dǎo)體，其分別包括被布置成平行于底板的主要部分。所述主要部分中的一個(gè)被置于所述主要部分中的另一個(gè)之上。所述主要部分被布置成彼此鄰近且彼此平行。所述主要部分彼此絕緣。該功率變換器包括電容器，所述電容器具有電連接到所述正導(dǎo)體和負(fù)導(dǎo)體的所述相應(yīng)主要部分的正極端子和負(fù)極端子。所述正導(dǎo)體和負(fù)導(dǎo)體均包括從所述主要部分向所述底板延伸的側(cè)部、以及從所述側(cè)部延伸且接合到所述底板的端子部，并且所述側(cè)部被形成為具有從鄰近所述底板的一端延伸到與所述主要部分相連接的對端的切口。
文檔編號H02M1/00GK101527303SQ20091012700
公開日2009年9月9日 申請日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月4日
發(fā)明者大西宏幸, 深津利成, 石川純, 紺谷一善, 長瀨俊昭 申請人:株式會(huì)社豐田自動(dòng)織機(jī)