專利名稱：電力變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力變換裝置，特別是涉及面向汽車的混合動力系統(tǒng)的電力變換裝置。
背景技術(shù)：
面向汽車的混合動力系統(tǒng)的電力變換裝置通過電力半導(dǎo)體元件的開關(guān)控制電動機(jī)電流。近年，伴隨著混合動力系統(tǒng)的大功率化，存在電動機(jī)電流和電壓增加的傾向，由于電力半導(dǎo)體元件的開關(guān)而產(chǎn)生的電涌電壓成為課題?，F(xiàn)有技術(shù)中，通過電力半導(dǎo)體元件和電容器的配線長度的縮短和配線的疊層化以及電容器內(nèi)部配線的疊層化等來降低電力半導(dǎo)體元件和電容器的主電路電感，從而抑制由 于開關(guān)而產(chǎn)生的電涌電壓(例如，參照專利文獻(xiàn)I )。另外，通過抑制電涌電壓，使開關(guān)速度高速化，減少損失，降低車輛的燃料消耗?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I:日本特開2009— 4489
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題上述那樣降低主電路電感有望得到抑制電涌電壓的效果。另一方面，開關(guān)的高速化使在電力半導(dǎo)體元件中流過的電流更快地變化，其結(jié)果是，帶來電涌電壓的增加。即，通過降低電涌電壓，能夠在具有同等的耐電壓的電力半導(dǎo)體元件中實現(xiàn)開關(guān)的更高速化。但是，若開關(guān)高速化，則接通和截斷電力半導(dǎo)體元件時流過的柵極電流振蕩的電勢變高。而且，現(xiàn)有技術(shù)中的柵極電流在置于下方的半導(dǎo)體元件和其上的印刷基板之間流過，因此，配線長度長，柵極電流振蕩的電勢更高。另外，由于電力半導(dǎo)體元件的開關(guān)而產(chǎn)生的電涌電壓影響與電力半導(dǎo)體元件電連接的印刷基板、以及生成用于柵極電流的電源的電源變壓器。即，在電源變壓器的輸出電壓及印刷基板的配線圖案電壓上重疊有由于配線等而降低的電涌電壓。由于該電涌電壓而產(chǎn)生的電壓變動通過印刷基板的配線圖案間的雜散電容和電源變壓器的雜散電容產(chǎn)生漏電流，使整個印刷基板產(chǎn)生噪聲?，F(xiàn)有技術(shù)中的漏電流最長為從電力半導(dǎo)體流向印刷基板和電力半導(dǎo)體的環(huán)路電流。而且，如上所述，配線長，所以雜散電容以及配線電感大，耐噪聲性低。因此，最壞的情況下，漏電流產(chǎn)生的噪聲使電力半導(dǎo)體元件發(fā)生誤導(dǎo)通(0N)，導(dǎo)致電力半導(dǎo)體元件的損壞。用于解決課題的方案根據(jù)本發(fā)明的第一方式，電力變換裝置包括接通和截斷主電流的電源模塊及對電源模塊的主電流的接通和截斷進(jìn)行控制的驅(qū)動模塊，具有高電位側(cè)半導(dǎo)體元件，其在電源模塊中，在高電位側(cè)接通和截斷主電流；低電位側(cè)半導(dǎo)體元件，其在電源模塊中，在低電位側(cè)接通和截斷主電流，且與高電位側(cè)半導(dǎo)體元件串聯(lián)連接；多個電源模塊側(cè)配線，其與高電位側(cè)半導(dǎo)體元件及低電位側(cè)半導(dǎo)體元件中包含的各電極分別連接，在電源模塊的大致同一平面上按照被施加的電位的順序鄰接配置，且與驅(qū)動模塊連接的連接端沿著電源模塊的端部配置；多個驅(qū)動模塊側(cè)配線，其在驅(qū)動模塊中與多個電源模塊側(cè)配線分別連接，在述驅(qū)動模塊的大致同一平面上按照與多個電源模塊側(cè)配線的配置相對應(yīng)的順序鄰接配置，且沿著驅(qū)動模塊的端部配置；電源變壓器，是將在驅(qū)動模塊中用于控制主電流的接通和截斷的信號電壓轉(zhuǎn)換成用于對高電位側(cè)半導(dǎo)體元件的控制電極及低電位側(cè)半導(dǎo)體元件的控制電極施加的電壓的電路，且與多個驅(qū)動模塊側(cè)配線分別對應(yīng)的多個端子對應(yīng)于多個驅(qū)動模塊側(cè)配線的配置順序而設(shè)置；和導(dǎo)電體，分別設(shè)置于設(shè)有多個電源模塊側(cè)配線的平面的附近和設(shè)有多個驅(qū)動模塊側(cè)配線的平面的附近，以至少包圍由在電源變壓器、驅(qū)動模塊側(cè)配線和電源模塊側(cè)配線形成環(huán)路的電流產(chǎn)生的磁通的方式電連接。根據(jù)本發(fā)明的第二方式，在第一方式的電力變換裝置中，優(yōu)選多個電源模塊側(cè)配線在電源模塊的大致同一平面上以在與鄰接配置的其它電源模塊側(cè)配線相對的方向流過電流的方式配置。
根據(jù)本發(fā)明的第三方式，在第一或第二方式的電力變換裝置中，優(yōu)選用于將主電流輸入到電源模塊的輸入端子和用于將主電流從電源模塊輸出的輸出端子在電源模塊中設(shè)置于設(shè)有與驅(qū)動模塊連接的連接端一側(cè)的相反側(cè)的端部。根據(jù)本發(fā)明的第四方式，在第三方式的電力變換裝置中，優(yōu)選具有最高電位抽取配線，在配置有多個電源模塊側(cè)配線的平面上，設(shè)置于多個電源模塊側(cè)配線中被施加最高電位的最高電位配線的側(cè)部，并且設(shè)置于配置有多個電源模塊側(cè)配線中被施加最低電位的最低電位配線一側(cè)的相反側(cè)的區(qū)域，與最高電位配線電連接，且在電源模塊中，在設(shè)置有多個電源模塊側(cè)配線的與驅(qū)動模塊連接的連接端一側(cè)的端部，設(shè)有與驅(qū)動模塊連接的連接端；和最低電位抽取配線，在相反側(cè)的區(qū)域中以在與最高電位抽取配線相對的方向流過電流的方式鄰接設(shè)置，與最低電位配線電連接，且在電源模塊中，在設(shè)置有多個電源模塊側(cè)配線的與驅(qū)動模塊連接的連接端一側(cè)的端部，設(shè)有與驅(qū)動模塊連接的連接端，多個驅(qū)動模塊側(cè)配線包括與最高電位抽取配線及最低電位抽取配線連接的配線，且也與最高電位抽取配線及最低電位抽取配線對應(yīng)地配置。根據(jù)本發(fā)明的第五方式，在第一至第四的任一方式的電力變換裝置中，優(yōu)選多個電源模塊側(cè)配線中，與高電位側(cè)半導(dǎo)體元件的柵極電極連接的高電位側(cè)柵極配線，和與高電位側(cè)半導(dǎo)體元件的發(fā)射極電極及多個驅(qū)動模塊側(cè)配線中相對應(yīng)的配線連接的高電位側(cè)發(fā)射極配線，以流過的電流相對向的方式鄰接配置。根據(jù)本發(fā)明的第六方式，在第五方式的電力變換裝置中，優(yōu)選高電位側(cè)半導(dǎo)體元件的發(fā)射極電極，與高電位側(cè)發(fā)射極配線及與低電位側(cè)半導(dǎo)體元件的集電極電極連接的低電位側(cè)集電極配線并聯(lián)連接。根據(jù)本發(fā)明的第七方式，在第一至第六的任一方式的電力變換裝置中，優(yōu)選多個電源模塊側(cè)配線中，與低電位側(cè)半導(dǎo)體元件的柵極電極連接的低電位側(cè)柵極配線，和與低電位側(cè)半導(dǎo)體元件的發(fā)射極電極及多個驅(qū)動模塊側(cè)配線中相對應(yīng)的配線連接的低電位側(cè)發(fā)射極配線，以流過的電流相對向的方式鄰接配置。根據(jù)本發(fā)明的第八方式，在第七方式的電力變換裝置中，優(yōu)選低電位側(cè)半導(dǎo)體元件的發(fā)射極電極，與低電位側(cè)發(fā)射極配線及與從電源模塊輸出主電流的輸出端子連接的輸出端子配線并聯(lián)連接。根據(jù)本發(fā)明的第九方式，在第一至第八的任一方式的電力變換裝置中，優(yōu)選電源模塊和驅(qū)動模塊，以配置有多個電源模塊側(cè)配線的平面與配置有多個驅(qū)動模塊側(cè)配線的平面成大致平行的方式鄰接配置，導(dǎo)電體作為一體的導(dǎo)電體，以配置在設(shè)置有多個電源模塊側(cè)配線的平面的附近及設(shè)置有多個驅(qū)動模塊側(cè)配線的平面的附近的方式設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明的第十方式，在第一至第八的任一方式的電力變換裝置中，優(yōu)選電源模塊和驅(qū)動模塊，以配置有多個電源模塊側(cè)配線的平面與配置有多個驅(qū)動模塊側(cè)配線的平面平行且重疊的方式配置，設(shè)于設(shè)置有多個電源模塊側(cè)配線的平面的附近的第一導(dǎo)電體，和以配置于設(shè)置有多個驅(qū)動模塊側(cè)配線的平面的附近的方式設(shè)置的第二導(dǎo)電體，通過用于固定第一導(dǎo)電體和第二導(dǎo)電體中至少一方的固定件電連接。根據(jù)本發(fā)明的第i^一方式，在第一至第八的任一方式的電力變換裝置中，優(yōu)選電源模塊和驅(qū)動模塊，以配置有多個電源模塊側(cè)配線的平面與配置有多個驅(qū)動模塊側(cè)配線 的平面成大致直角的方式配置，設(shè)于設(shè)置有多個電源模塊側(cè)配線的平面的附近的第一導(dǎo)電體，和以配置于設(shè)置有多個驅(qū)動模塊側(cè)配線的平面的附近的方式設(shè)置的第二導(dǎo)電體，通過用于固定第一導(dǎo)電體和第二導(dǎo)電體中至少一方的固定件電連接。根據(jù)本發(fā)明的第十二方式，在第一至第i^一的任一方式的電力變換裝置中，優(yōu)選驅(qū)動模塊由多層型的配線基板構(gòu)成，流過與連接高電位側(cè)半導(dǎo)體元件及低電位側(cè)半導(dǎo)體元件的柵極電極的電源模塊側(cè)配線連接的驅(qū)動模塊側(cè)配線的電流，和流過與連接高電位側(cè)半導(dǎo)體元件及低電位側(cè)半導(dǎo)體元件的發(fā)射極電極的電源模塊側(cè)配線連接的驅(qū)動模塊側(cè)配線的電流，通過驅(qū)動模塊中不同的層到達(dá)電源變壓器。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，利用無電力半導(dǎo)體元件的柵極電流振蕩的高速開關(guān)技術(shù)和電涌電壓引起的漏電流的抑制技術(shù)，能夠提供損失低、耐噪聲性高的電力變換裝置。


圖I是表示本發(fā)明的實施方式的電力變換裝置的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是本發(fā)明的實施方式的絕緣基板的放大詳圖。圖3是本發(fā)明的實施方式的絕緣基板的連接部的放大詳圖。圖4是本發(fā)明的實施方式的印刷配線基板的放大詳圖。圖5是本發(fā)明的實施方式的電力變換裝置的等效電路。圖6是表示本發(fā)明的實施方式的印刷基板和電源變壓器的示意圖。圖7是表示本發(fā)明的實施方式的印刷基板和電源變壓器的示意圖。圖8是表示現(xiàn)有技術(shù)的實施方式的示意圖。圖9是本發(fā)明的實施方式的電力變換裝置的剖面圖。圖10是本發(fā)明的另一實施方式的絕緣基板的放大詳圖。圖11是本發(fā)明的另一實施方式的電力變換裝置的等效電路。圖12是本發(fā)明的另一實施方式的絕緣基板的放大詳圖。圖13是本發(fā)明的另一實施方式的絕緣基板的放大詳圖。
圖14是本發(fā)明的另一實施方式的絕緣基板和印刷配線基板的放大詳圖。圖15是本發(fā)明的另一實施方式的絕緣基板和印刷配線基板的放大詳圖。圖16是本發(fā)明的另一實施方式的絕緣基板和印刷配線基板的剖面圖。圖17是本發(fā)明的另一實施方式的絕緣基板和印刷配線基板的放大詳圖。圖18是本發(fā)明的另一實施方式的絕緣基板和印刷配線基板的剖面圖。圖19是本發(fā)明的另一實施方式的絕緣基板和印刷配線基板的剖面圖。圖20是本發(fā)明的另一實施方式的印刷配線基板的立體圖。
具體實施方式

實施方式I下面，參照圖I說明本發(fā)明的實施方式。圖I表不本發(fā)明的電力變換裝置的實施方式的一例，圖2、3表不圖I的局部放大詳細(xì)內(nèi)容。在圖 2 中，上支路(arm) IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor :絕緣柵雙極型晶體管)芯片la、Ib在上表面具有發(fā)射極電極和上支路柵極電極6a、6b，以及在下表面具有集電極電極，上支路二極管芯片2a、2b在上表面具有陽極電極，在下表面具有陰極電極。下支路IGBT芯片3a、3b和下支路二極管芯片4a、4b也具有與上支路相同的端子。上支路IGBT芯片la、Ib和上支路二極管芯片2a、2b的下表面通過焊錫等釬焊于形成在絕緣基板10上的正極配線圖案11上，上表面的發(fā)射極電極和陰極電極經(jīng)由鋁線21a、21b、22a、22b與交流配線圖案12a連接。另外，上支路柵極電極6a、6b經(jīng)由鋁線25a、25b與上支路柵極配線圖案14a、14b連接。下支路IGBT芯片3a、3b和上支路二極管芯片4a、4b的下表面通過焊錫等釬焊于形成在絕緣基板10上的交流配線圖案12a上，上表面的發(fā)射極電極和陰極電極經(jīng)由鋁線23a、23b、24a、24b與負(fù)極配線圖案13連接。另外，下支路柵極電極7a、7b經(jīng)由鋁線26a、26b與下支路柵極配線圖案15a、15b連接。絕緣基板10是在陶瓷等絕緣板的兩面粘貼銅等金屬箔而形成的，通過焊錫等與由銅板或復(fù)合材料板等構(gòu)成的基座20釬焊固定。絕緣基板10上表面的配線圖案從下邊緣大致水平地依次配置有負(fù)極配線圖案13、下支路柵極配線圖案15b、15a、交流配線圖案12a、12b、上支路柵極配線圖案14a、14b、正極配線圖案11，熱敏電阻配線圖案17b、17a、19、18配置于上邊緣。熱敏電阻5a、5b分別配置于上支路IGBT芯片la、Ib的附近，與熱敏電阻配線圖案17a、17b、18、19通過焊錫等連接。交流配線圖案12a和交流配線圖案12b經(jīng)由鋁帶27跨越下支路IGBT芯片3a、3b和二極管芯片4a、4b相連接。另外，在圖2中，為了易于圖示，省略鋁帶27整體，只表示連接處。在圖中，鋁線記為一根或兩根，但是不限制根數(shù)，同樣地也不限制鋁帶(AluminumRibbon)的條數(shù)。另外，也可以使用其它連接導(dǎo)體來代替鋁帶、鋁線。另外，也沒有限定IGBT芯片和二極管芯片的排列。接著,如圖3所示,端子臺30具有正極匯流條31、交流匯流條32以及負(fù)極匯流條33。各匯流條通過樹脂等絕緣材料保持絕緣，例如，通過一體模壓成型等構(gòu)成。端子臺30與絕緣基板10鄰接配置，端子臺30上，各匯流條配置于與絕緣基板10鄰接的一邊側(cè)。另夕卜，端子臺30上的各匯流條從絕緣基板10的下邊緣，即在絕緣基板10上，與鄰接于端子臺30的方向正交的方向的一端依次按照負(fù)極匯流條33、交流匯流條32、正極匯流條31的順序，分別與絕緣基板10的負(fù)極配線圖案13、交流配線圖案12b、正極配線圖案11經(jīng)由鋁帶72連接。各匯流條31、32、33的連接部分和鋁帶72配置于與分別對應(yīng)的絕緣基板10的配線圖案ll、12a、12b、13成大致平行的位置。另外，端子臺30具有連接端子34，用作與外部的接口。關(guān)于與連接端子34的外部的接口，在下面敘述。在圖中，鋁帶72可以是其它連接導(dǎo)體，例如，鋁線等。設(shè)于絕緣基板10和端子臺30上的結(jié)構(gòu)在本實施方式的電力變換裝置中作為首次(一次的(二)進(jìn)行主電流的接通和截斷的電源模塊起作用。另外，上支路IGBT芯片la、lb為在該電源模塊中在高電位側(cè)接通和截斷主電流的高電位側(cè)半導(dǎo)體元件。同樣地，下支路IGBT芯片3a、3b為與上支路IGBT芯片la、lb串聯(lián)連接，在低電位側(cè)接通和截斷主電流的低電位側(cè)半導(dǎo)體元件。另外，正極配線圖案11、交流配線圖案12a、12b、負(fù)極配線圖案13、上支路柵極配 線圖案14a、14b和下支路柵極配線圖案15a、15b在上述電源模塊中按照施加的電位的順序鄰接配置，分別作為電源模塊側(cè)配線起作用。由絕緣層和導(dǎo)體層多層構(gòu)成的印刷配線基板40在上表面具有與絕緣基板10的各配線圖案電連接的圖案41、42、43、44、45、46，圖案41、42、43、44、45、46的上表面通過焊錫等導(dǎo)電性材料與端子50連接。印刷配線基板40從端子臺30的相反側(cè)與絕緣基板10鄰接配置，形成有端子50的各圖案在印刷配線基板40上配置于與絕緣基板10鄰接的一邊側(cè)。設(shè)置于印刷配線基板40上的結(jié)構(gòu)在本實施方式的電力變換裝置中作為控制上述電源模塊的驅(qū)動模塊起作用。該與圖案41、42、43、44、45、46分別連接的端子50在本實施方式中作為與設(shè)置于上述電源模塊的電源模塊側(cè)配線連接的驅(qū)動模塊側(cè)配線起作用。各圖案上的端子50從絕緣基板10的下邊緣，即在絕緣基板10上與印刷配線基板40鄰接的方向正交的方向的一端依次按照負(fù)極圖案45、下支路柵極圖案44、交流圖案43、上支路柵極圖案42、正極圖案41、熱敏電阻圖案46的順序，分別與絕緣基板10的負(fù)極配線圖案13、下柵極配線圖案15a、15b、交流配線圖案12a、下柵極配線圖案14a、14b、正極配線圖案11、熱敏電阻配線圖案17a、17b、18、19經(jīng)由鋁線71連接。即，本實施方式中的多個驅(qū)動模塊側(cè)配線按照與上述電源模塊側(cè)配線的配置相對應(yīng)的順序鄰接配置。另外，各圖案41、42、43、44、45、46的與端子50的連接部分和端子50、鋁線71配置于與分別對應(yīng)的絕緣基板10的配線圖案11、12a、12b、13、14a、14b、15a、15b、17a、17b、18、19成大致平行的位置。在圖中，鋁線記為一根，但是，不限制根數(shù)。另外，也可以使用其它連接導(dǎo)體來代替鋁帶。另外，也可以代替端子50，將鋁線71直接與印刷配線基板40的圖案連接。另外，也可以將熱敏電阻圖案46、熱敏電阻配線圖案17a、17b、18、19設(shè)置于絕緣基板10的下邊緣一側(cè)。圖4是印刷配線基板40的放大圖，圖5表示本發(fā)明的等效電路圖的一例。在圖中，印刷配線基板40至少由使上支路IGBT芯片la、lb和下支路IGBT芯片3a、3b導(dǎo)通/斷開(ON / OFF)的驅(qū)動電路52、生成驅(qū)動電路的電源的電源電路51構(gòu)成，電源電路51具有電源變壓器60。電源變壓器60由分別絕緣的上支路二次線圈66和上支路二次線圈67、一次線圈69、反饋線圈68構(gòu)成。
上支路二次線圈66的兩端的上支路電源+端子61、上支路電源一端子62通過焊錫等與形成于印刷配線基板40上的上支路電源+圖案47 +和上支路電源一圖案47—連接。另外，下支路二次線圈67的兩端的下支路電源+端子63、下支路電源一端子64通過焊錫等與形成于印刷配線基板40上的下支路電源+圖案48+、下支路電源一圖案48—連接。同樣地，一次線圈69和反饋線圈68的兩端的低電壓端子65通過焊錫等與印刷配線基板40的圖案連接。被施加高電壓的上支路電源+端子61、上支路電源一端子62、下支路電源+端子63以及下支路電源一端子64和被施加低電壓的低電壓端子65沿著電源變壓器60的外周，依次按照上支路電源+端子61、上支路電源一端子62、下支路電源+端子63、下支路電源一端子64的順序配置。該電源變壓器60中端子的位置關(guān)系依存于印刷配線基板40的交流圖案43和負(fù)極圖案45的位置。如圖3那樣自上而下配置有交流圖案43和負(fù)極圖案45時，沿逆時針方向依次為上支路電源+端子61、上支路電源一端子62、下支路電源+端子63、下支路電 源一端子64。相反的情況下，為順時針方向。低電壓端子65設(shè)置于不與上支路電源+端子61、上支路電源一端子62、下支路電源+端子63以及下支路電源一端子64相互并列的地方。電源變壓器60如圖5所示，與二極管和電容器、以及開關(guān)電路53 —起構(gòu)成反激式變換器，控制電源電路51的輸出電壓。另外，變換器不限于反激式，也可以是順向式變換器。圖6、圖7是表示電源變壓器60中的上支路電源+端子61、上支路電源一端子62、下支路電源+端子63、下支路電源一端子64以及低電壓端子65的配置的另一例的示意圖。在圖6、圖7中，印刷配線基板40的交流圖案43和負(fù)極圖案45與圖4相同，自上而下配置，上支路電源+端子61、上支路電源一端子62、下支路電源+端子63、下支路電源一端子64逆時針排列。在圖I 7中，低電壓端子65的根數(shù)為四根，但是，也可以是如下結(jié)構(gòu)例如，將一次線圈69作為高端開關(guān)(High Side Switching),使反饋線圈和端子通用，減少根數(shù),也可以使用利用沒有反饋線圈的一次線圈的施加電壓的前饋控制等。另外，低電壓端子65的端子排列的順序任意。在圖I 4中，印刷配線基板40的各圖案的形狀沒有限定，上支路電源+圖案46和上支路電源一圖案47、下支路電源+圖案48、下支路電源一圖案49也可以不在印刷配線基板40的上表面，而在下層。在圖I中，基座20a、20b、20c和絕緣基板10a、10b、IOc排成一列，通過螺釘?shù)裙潭ㄓ阡X壓鑄件等的框體80。端子臺30和印刷配線基板40以夾持絕緣基板10a、10b、IOc的方式配置，通過螺釘?shù)裙潭ㄓ诳蝮w80。在印刷配線基板40的旁邊配置通過注塑成型等配置固定有端子的柵極弓丨線70，通過螺釘?shù)裙潭ㄓ诳蝮w80，通過鋁線73與印刷配線基板40連接。柵極引線70用作與印刷基板40的外部的接口。關(guān)于與外部的接口，在下面敘述。如圖I所示，絕緣基板10a、10b、IOc和基座20a、20b、20c、端子臺30、印刷基板40的各區(qū)域U、V、W與三相電動機(jī)的U相、V相、W相對應(yīng)，各區(qū)域U、V、W分別由圖2 5所示的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。端子臺30未根據(jù)每區(qū)域U、V、W分割，而由一體的樹脂等絕緣材料構(gòu)成，印刷基板40也由一個基板構(gòu)成。電源變壓器60a、60b、60c分別設(shè)置于各區(qū)域U、V、W。在圖中，區(qū)域U、V、W不限定位置，鋁線73也可以使用其它連接導(dǎo)體。由上述結(jié)構(gòu)，流過IGBT芯片la、lb、3a、3b、二極管芯片2a、2b、4a、4b的主電流如圖I的路徑Ip所示，流經(jīng)從正極匯流條31到鋁帶72、正極配線圖案11、上支路的芯片、鋁線21a、21b、22a、22b、交流配線圖案12a、鋁帶27、交流配線圖案12b、鋁帶72、交流匯流條32的路徑。另外，如圖I的路徑In所示，流經(jīng)從交流匯流條32到鋁帶72、交流配線圖案12b、鋁帶27、交流配線圖案12a、下支路的芯片、鋁線23a、23b、24a、24b、負(fù)極配線圖案13、鋁帶72、負(fù)極匯流條33的路徑。在圖I中，主電流流經(jīng)的上述路徑Ip、In大致形成漩渦，且流經(jīng)相對向的電流鄰接的路徑。通過形成該漩渦，在絕緣基板10的面垂直方向上產(chǎn)生以漩渦中心為軸的磁力線，通過該磁力線，在絕緣基板10的導(dǎo)體層、基座20、框體80產(chǎn)生渦電流。由于該效應(yīng)，主電流路徑Ip、In的電感降低。另外，若相對向的電流鄰接，則發(fā)生由于電流變化產(chǎn)生的磁場的消磁效應(yīng)。由于該效應(yīng)，主電流路徑Ip、In的電感也降低。另外，通過經(jīng)由鋁帶27使主電流流過交流配線圖案12a、12b，流經(jīng)各芯片的電流路徑的長度大致相等，主電流均等分配。
由以上效果，主電流流過的路徑的電感與現(xiàn)有技術(shù)相比，相等或更低，抑制主電流開關(guān)的電壓電涌。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)主電流開關(guān)的高速化，損失低。該電壓電涌的抑制能夠較低地保持芯片的耐電壓，低耐電壓芯片在電流流經(jīng)時的電壓下降低。由此，電流流經(jīng)時的傳導(dǎo)損耗(定常損失)也小。伴隨著低損失化，能夠減小用于冷卻芯片的冷卻器或冷卻性能，能 夠削減冷卻器的成本。另外，芯片間均等地分配電流，因此能夠?qū)⒏餍酒拿娣e或芯片的個數(shù)從例如每條支路三個減為圖I所示的每條支路兩個。同樣地，絕緣基板10和基座20變小。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)電力變換裝置的小型化和成本的削減。在主電流的開關(guān)中，IGBT芯片la、lb、3a、3b處于導(dǎo)通(ON)時，恢復(fù)電流流過二極管芯片2a、2b、4a、4b?；謴?fù)電流在圖I中主要從正極匯流條31經(jīng)由上下支路流經(jīng)負(fù)極匯流條33的路徑Ipn。恢復(fù)電流路徑Ipn以大致U字形的路徑流動。由此，在與絕緣基板10的面垂直的方向上產(chǎn)生以U字中心為軸的磁力線，通過該磁力線，在絕緣基板10的導(dǎo)體層、基座20、框體80產(chǎn)生渦電流。由此,恢復(fù)電流路徑Ipn的電感降低。另外，恢復(fù)電流在I納秒以下的非常短的時間內(nèi)產(chǎn)生，因此電流變化非常大。由此，存在由于恢復(fù)電流產(chǎn)生的電涌電壓依存于與芯片連接的導(dǎo)體的電感的趨勢。根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，IGBT芯片la、lb、3a、3b和二極管芯片2a、2b，4a、4b的連接導(dǎo)體，即鋁線21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24b的長度大致相等。由此，電感也相等。由以上效果，恢復(fù)電流路徑Ipn的電感與現(xiàn)有技術(shù)相比，相等或更低，因恢復(fù)電流產(chǎn)生的電壓電涌由于各芯片的連接導(dǎo)體的電感相等而被均等化。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)速度的高速化和芯片的低耐電壓化，另外，也關(guān)系到電力變換裝置的小型化、冷卻器和電力變換裝置的低成本化。另外，在圖I中，電流路徑Ip、In、Ipn分各區(qū)域U、V、W而進(jìn)行標(biāo)記，但是并不限定區(qū)域，在所有的區(qū)域中具有相同的電流路徑Ip、In、Ipn。如上所述的本實施方式中的Ip、In和Ipn的電流路徑，通過在絕緣基板10上，在一端側(cè)設(shè)置有與端子臺30的連接部而構(gòu)成。換言之，通過用于將主電流輸入電源模塊的輸入端子和用于將主電流從電源模塊輸出的輸出端子兩者設(shè)置于電源模塊的一端側(cè)，在本實施方式中是設(shè)置于驅(qū)動模塊的相反側(cè)的端部而構(gòu)成。圖8作為本實施方式的比較例，是表示現(xiàn)有技術(shù)中的電力變換裝置的示意圖。本實施方式的安裝有上支路IGBT芯片Ia等芯片的絕緣基板310在下層分為上支路和下支路而配置。驅(qū)動電路和電源電路的印刷基板340配置固定于絕緣基板310上。絕緣基板310和印刷基板340經(jīng)由前后設(shè)置的柵極引線371a、371b連接。另外，電源變壓器360配置于印刷基板340的大致中央。在現(xiàn)有技術(shù)中，流經(jīng)柵極電流和由于電涌電壓產(chǎn)生的漏電流等的絕緣基板310與印刷基板340之間的電流經(jīng)由柵極引線371a、371b流過。其中，從絕緣基板310到柵極引線371a、印刷基板340、柵極引線37lb、絕緣基板310的繞一周的電流路徑最長。該電流路徑的電感大，另外，在繞一周的電流路徑中，形成以絕緣基板310和印刷基板340的空間為中心的環(huán)路電流。因此，現(xiàn)有技術(shù)中，出現(xiàn)開關(guān)的高速化引起的柵極電流的振蕩、和環(huán)路電流與高電感引起的耐噪聲性降低，最壞的情況下，可能由于芯片的誤導(dǎo)通(ON)導(dǎo)致芯片的燒損。與此相對，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，柵極電流如圖3的Igp所示，流經(jīng)驅(qū)動電路52、上支路柵極圖案42、端子50、鋁線71、上支路柵極配線圖案14a、14b、鋁線25a、25b、柵極電極6a、6b、IGBT芯片la、lb的發(fā)射極電極、鋁線21a、21b、交流配線圖案12a、鋁線71、端子50、交流圖案43、驅(qū)動電路52的路徑。即，在本實施方式中，上支路柵極配線圖案14a、14b作為高電位側(cè)柵極配線，交流配線圖案12a作為高電位側(cè)發(fā)射極配線分別起作用。 另外，如圖3的Ign所示，流經(jīng)驅(qū)動電路52、下支路柵極圖案44、端子50、鋁線71、下支路柵極配線圖案15a、15b、鋁線26a、26b、柵極電極7a、7b、IGBT芯片3a、3b的發(fā)射極電極、鋁線23a、23b、負(fù)極配線圖案13、鋁線71、端子50、負(fù)極配線圖案45、驅(qū)動電路52的路徑。即，在本實施方式中，下支路柵極配線圖案15a、15b作為低電位側(cè)柵極配線，負(fù)極配線圖案13作為低電位側(cè)發(fā)射極配線分別起作用。在本實施方式中，如圖3所示,柵極電流路徑Igp、Ign流經(jīng)一直相對向的電流鄰接的路徑。如上所述，若相對向的電流鄰接，則發(fā)生由于電流變化產(chǎn)生的磁場的消磁效應(yīng)，電感降低。另外，絕緣基板10和印刷基板40鄰接，因此連接導(dǎo)體的鋁線71最短。由以上效果，柵極電流路徑Igp、Ign的電感與圖8所示的現(xiàn)有技術(shù)相比，大幅降低。由此，沒有開關(guān)的高速化引起的柵極電流的振蕩電勢，能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)的進(jìn)一步高速化。由此，開關(guān)損失降低，關(guān)系到車輛的燃料消耗的降低。另外，通過低電感化能夠提高耐噪聲性，防止上述芯片的誤導(dǎo)通(ON)等，從而提高可靠性。另外，由于電涌電壓產(chǎn)生的漏電流起因于電涌電壓的傳遞，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，在圖4、圖5中，由于開關(guān)產(chǎn)生的電涌電壓經(jīng)由鋁線71、端子50，傳遞至印刷配線基板40。傳遞的電涌電壓通過印刷配線基板40和電源變壓器60的雜散電容以及其它印刷配線基板40所含有的部件的電容產(chǎn)生高頻漏電流。作為一例，傳遞至交流圖案43的電涌電壓傳遞至通過印刷配線基板40的內(nèi)部圖案連接的上支路電源一圖案47 —。傳遞至上支路電源一圖案47—的電涌電壓通過電源變壓器60的上支路二次線圈66和下支路二次線圈間的雜散電容，在上支路二次線圈66與下支路二次線圈間產(chǎn)生漏電流。該漏電流如圖4的Ir所示，主要以將IGBT芯片3a、3b或二極管4a、4b、交流配線圖案12a、鋁線71、配線50、交流圖案43、上支路電源一圖案47 —、上支路二次線圈66、下支路二次線圈67、下支路電源一圖案48 —、負(fù)極圖案45、配線50、鋁線71、負(fù)極配線圖案13經(jīng)由鋁線23a、23b、24a、24b形成環(huán)路的方式流動。在圖4中，該漏電流路徑Ir在印刷配線基板40內(nèi)成大致V字，另外，在絕緣基板10上也成以下支路的芯片為底的大致V字。由此，漏電流以在印刷配線基板40和絕緣基板10上形成漩渦的方式流動。通過形成該漩渦，在與絕緣基板10和印刷配線基板40的面垂直方向上產(chǎn)生以漩渦中心為軸的磁力線，通過該磁力線，在絕緣基板10的導(dǎo)體層、印刷配線基板40的導(dǎo)體層、基座20、框體80產(chǎn)生渦電流。由于該效應(yīng)，漏電流路徑Ir的電感降低，由于漏電流產(chǎn)生的噪聲降低。在其它漏電流中，電涌電壓引起的漏電流在絕緣基板10與印刷配線基板40間形成環(huán)路，因此也能夠得到相同的效果。另外，可以認(rèn)為由于電涌電壓產(chǎn)生的漏電流產(chǎn)生于印刷配線基板40上的所到之處，但是，電流流過流動時的能量最小的路徑，因此流經(jīng)流動的路徑間的電位差更低的地方。根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，在印刷配線基板40的配線圖案中，主要來說，電涌電壓傳遞的配線圖案41、42、43、44、45、47 +、47 —、48 +、48 —以鄰接的圖案之間的平均電壓最小的方式，即，按照施加的電壓的電位順序配置。由此，漏電流更在對向的圖案之間流動，通過由于對向的電流產(chǎn)生的磁場的消磁效應(yīng)，電感降低，因漏電流產(chǎn)生的噪聲降低。另外，配線圖案41、42、43、44、45、47 +、47 —、48 +、48 —按照大致平均電壓的順序配置于印刷配線基板10上，能夠相連接，而不會相互交叉。換言之，可知可以是圖5所示的印刷配線基板40的等效電路圖原樣的配線，線未交叉。由此，配線圖案41、42、43、44、 45,47 +、47 —、48 +、48 —不會相互干擾，且配線長度短，電感低。由以上效果，能夠提供由于電涌電壓產(chǎn)生的漏電流引起的噪聲降低，通過低電感化，耐噪聲性提高，可靠性高的電力變換裝置。根據(jù)圖I 7的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，熱敏電阻5a、5b配置于芯片附近，作為其傳遞線的熱敏電阻配線圖案17a、17b、18、19和熱敏電阻圖案46設(shè)置于各區(qū)域U、V、W的上側(cè)的邊界。由此，熱敏電阻圖案46能夠與柵極引線70連接，而不與區(qū)域U、V、W交叉。另外，電源變壓器60的低電壓端子65和開關(guān)電路53也設(shè)置于各區(qū)域U、V、W的邊界。由此，同樣地能夠?qū)⑿盘柧€等與柵極引線70連接，而不與區(qū)域U、V、W交叉。由此，熱敏電阻5a、5b的信號線和開關(guān)電路53以及開關(guān)電路53等的信號線受到因上述開關(guān)產(chǎn)生的電涌電壓的影響小，另外，受驅(qū)動電路52的電壓變動的影響小。由于以上原因，信號線的噪聲變小，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的信號輸出，保持高可靠性。然后，說明本實施方式的電力變換裝置的整體結(jié)構(gòu)。圖9表示圖I的A —A剖面圖。如圖9所示，在本實施方式中，以設(shè)置有上述驅(qū)動模塊側(cè)配線的面和設(shè)置有上述電源模塊側(cè)配線的面成大致平行的方式，驅(qū)動模塊和電源模塊鄰接配置。在圖中，端子臺30、絕緣基板10、印刷配線基板40、柵極引線70通過螺釘?shù)劝惭b于一體的導(dǎo)電體，即框體80的一個平面上，連接各個的鋁帶72、鋁線71、73也配置于大致同一平面上。由此，上述電流路徑Ip、In、Ipn、Igp、Ign、Ir、Ihv也在同一平面上流動，因此,通過各個電流環(huán)路,在框體80產(chǎn)生渦電流，電感降低。端子臺30的正極匯流條31、交流匯流條32、負(fù)極匯流條33以板狀層疊，例如，通過樹脂的注塑成型來成型并保持。另外，外部接口 34通過將該匯流條向圖中的左方向延伸而構(gòu)成，通過例如螺釘?shù)扰c外部匯流條85或直流的電容器84連接。圖表示交流匯流條32與外部匯流條85的連接部。通過這樣的結(jié)構(gòu)，端子臺30的各匯流條31、32、33能夠通過一片板構(gòu)成，例如能夠?qū)︺~板材等通過少數(shù)工序的金屬沖壓加工等進(jìn)行成型，成本低。另外，所有的外部接口 34排列成一排，由此，外部匯流條85與電容器84的連接容易，能夠縮短加工時間。另外，各匯流條層疊，因此流過匯流條的各電流重疊流動，匯流條的電感降低。柵極引線70與包括控制印刷配線基板40的驅(qū)動電路52等的上位控制電路的控制基板83連接。在本實施方式中，柵極引線70和控制基板83通過焊錫釬焊。另外，印刷配線基板40上安裝有施加高電壓的電源電路51、驅(qū)動電路52、開關(guān)電路53，如上所述，以各區(qū)域U、V、W劃分。由此，流過柵極引線70的信號成為熱敏電阻5a、5b、以及驅(qū)動電路52的PWM信號、開關(guān)電路53的導(dǎo)通/斷開(ON / OFF)信號、電源電路51的電源線等的弱電系統(tǒng)，能夠縮短柵極引線70的各引線間的絕緣距離。由此，使柵極引線70變得小型、且成本低。框體80在上述安裝有絕緣基板10和印刷配線基板40的一個平面的下側(cè)具有用于冷卻芯片la、lb、2a、2b、3a、3b、4a、4b的冷卻水路82。冷卻水路82配置于絕緣基板10和印刷配線基板40的大致正下方，例如，通過利用鋁壓鑄件等成型的水路蓋81密封。在框體80，在冷卻水路82內(nèi)設(shè)有例如翅片等。由此，冷卻水路82也能夠同時冷卻產(chǎn)生于印刷配線基板40的熱，能夠使電源變壓器60等放熱部件小型化，成本也降低。
另外，框體80中，例如，凝膠狀的硅化合物等的凝膠86以覆蓋鋁帶72和鋁線71、73等的方式，填充到例如圖中虛線為止，框體80將用于包圍凝膠86的壁設(shè)置于端子臺30、絕緣基板10、印刷基板40、柵極引線70的外側(cè)。由此，不需要設(shè)置聯(lián)接端子臺30以及柵極引線70而設(shè)置的壁，即覆蓋圖8所示的現(xiàn)有技術(shù)中采用的絕緣基板310的外周的壁。由此，能夠減小端子臺30和柵極引線70，成本低。另外，能夠經(jīng)由凝膠86得到產(chǎn)生于印刷基板40的熱的擴(kuò)散效果，能夠使電源變壓器60等的放熱部件小型化。如以上說明所述，在本實施方式的電力變換裝置中，驅(qū)動模塊側(cè)配線、電源模塊側(cè)配線以及電源變壓器60的端子的配置分別對應(yīng)，因此能夠避免配線的交叉，降低電感，另夕卜，設(shè)置有以至少包圍在電源變壓器60、驅(qū)動模塊側(cè)配線以及電源模塊側(cè)配線形成環(huán)路的漏電流產(chǎn)生的磁通的方式電連接的導(dǎo)電體，即框體80，因此，通過框體80產(chǎn)生的渦電流引起的消噪效果能夠降低漏電流的電感。由此，能夠提供可靠性高、成本低、小型的電力變換
>J-U裝直。實施方式2圖10表示本實施方式的電力變換裝置中的絕緣基板10的放大詳細(xì)內(nèi)容的示意圖，與實施方式I中的圖2相對應(yīng)。如圖10所示，在本實施方式中，在絕緣基板10上的柵極配線圖案14a與交流配線圖案12a之間大致平行地設(shè)置有上柵極折回配線圖案212，上柵極折回配線圖案212經(jīng)由鋁線221a、221b與上支路IGBT芯片la、Ib的發(fā)射極電極連接。另夕卜，上柵極折回配線圖案212經(jīng)由鋁線71與交流圖案43的端子50連接。S卩，在本實施方式中，上柵極折回配線圖案212作為高電位側(cè)發(fā)射極配線起作用。而且，交流配線圖案12a作為低電位側(cè)集電極配線起作用。同樣地，在本實施方式中，在絕緣基板10上的下柵極配線圖案15b與負(fù)極配線圖案13之間大致平行地設(shè)置有下柵極折回配線圖案213，下柵極折回配線圖案213經(jīng)由鋁線223a、223b與下支路IGBT芯片3a、3b的發(fā)射極電極連接。另外，下柵極折回配線圖案213經(jīng)由鋁線71與負(fù)極配線圖案45的端子50連接。即，在本實施方式中，下柵極折回配線圖案213作為低電位側(cè)發(fā)射極配線起作用。而且，負(fù)極配線圖案13作為輸出端子配線起作用。另外，在本實施方式的電力變換裝置中，其它構(gòu)成部分與圖I 7相同。
通過以上結(jié)構(gòu)，圖3的Igp所示的柵極電流路徑流經(jīng)上柵極折回配線圖案212，而不流經(jīng)交流配線圖案12a。另外，圖3的Ign所示的柵極電流路徑流經(jīng)下柵極折回配線圖案213，而不流經(jīng)負(fù)極配線圖案13。圖9中的柵極電流路徑與圖3所示的電流路徑Igp、Ign相同，流經(jīng)一直相對向的電流鄰接的路徑，因此，得到相同的效果。圖11是本實施方式的電力變換裝置的等效電路圖，與實施方式I的圖5相對應(yīng)。通過這樣的電路結(jié)構(gòu)，能夠穩(wěn)定本實施方式的柵極電流電路Igp以及Ign中的各柵極電壓。實施方式3圖12是表示在圖I 7所示的電力變換裝置中將芯片各設(shè)為一片的情況下的絕緣基板10的例子的示意圖，與實施方式I的圖2相對應(yīng)。如圖12所示，在本實施方式中，上支路IGBT芯片la、上支路二極管芯片2a、下支路IGBT芯片3a、下支路二極管芯片4a在絕緣基板10上各配置一片。而且，上支路IGBT芯片Ia的柵極電極與上支路柵極配線圖案14a連接，下支路IGBT芯片3a的柵極電極與下支路柵極配線圖案15a連接。交流配線圖案12a與鋁帶72直接連接。關(guān)于其它結(jié)構(gòu)，與圖I 6所示的結(jié)構(gòu)相同，能夠得到相同的 效果。這樣的結(jié)構(gòu)也能夠得到與上述相同的效果。實施方式4圖13是表示本實施方式的電力變換裝置的局部放大詳細(xì)內(nèi)容的示意圖，與實施方式I中的圖3相對應(yīng)。如圖13所示，在本實施方式中，設(shè)置于絕緣基板10的上邊緣側(cè)的熱敏電阻配線圖案18用作負(fù)極高壓配線圖案，熱敏電阻配線圖案19用作正極高壓配線圖案。另外，端子臺30設(shè)置有負(fù)極高壓配線匯流條33a，印刷配線基板40設(shè)置有負(fù)極高壓圖案49 一和正極高壓圖案49 +。設(shè)置有上述負(fù)極高壓配線圖案和正極高壓配線圖案的位置是上述電源模塊側(cè)配線中施加最高的電位的配線(以下作為最高電位配線)，即，在本實施方式中，正極配線圖案11的側(cè)部，是設(shè)置有施加與正極配線圖案11相比低的電位的其它圖案的一側(cè)的相反側(cè)。負(fù)極高壓配線圖案經(jīng)由鋁線28與負(fù)極高壓配線匯流條33a連接，同時經(jīng)由鋁線71與負(fù)極高壓圖案49一連接。另外，正極高壓配線圖案經(jīng)由鋁線29與正極配線圖案11連接，同時經(jīng)由鋁線71與正極高壓圖案49 +連接。另外，負(fù)極高壓配線匯流條33a由例如與負(fù)極匯流條33相同的金屬板構(gòu)成，通過樹脂等絕緣材料保持。在圖13中，其它構(gòu)成部分與圖I 7相同。通過以上結(jié)構(gòu)，能夠?qū)Χ俗优_30的正極匯流條32、負(fù)極匯流條33施加的直流電壓，經(jīng)由絕緣基板10和印刷基板40，通過圖13所示的電流路徑Ihv輸出。即，負(fù)極高壓配線圖案作為最低電位抽出配線，正極高壓配線圖案作為最高電位抽出配線分別起作用。另外，其電流路徑Ihv —直鄰接流動，另外，不與IGBT芯片1&、訃、3&、313和二極管2&、213、4&、413交叉。由此，直流電壓的電流路徑Ihv的電感低，另外，開關(guān)引起的電壓電涌的影響小。還表示采用圖13的結(jié)構(gòu)的例子。在圖I中，若區(qū)域U采用圖13的結(jié)構(gòu)，則電流路徑Ihv沿著印刷基板40的上部沿線與柵極引線70連接。由此，電流路徑Ihv —直鄰接流動，且不與印刷基板40的電源電路51、驅(qū)動電路52、開關(guān)電路53交叉。由此，電感低，另外，開關(guān)引起的電壓電涌的影響小。另外，在圖13中，若代替鋁線28、29，安裝熱敏電阻，則變成圖3所示的結(jié)構(gòu)。SP，在圖I中，即使使用與區(qū)域U中圖13所示的結(jié)構(gòu)、與區(qū)域V、W中圖3所示的結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)，絕緣基板10a、10b、10c也能夠通用，成本低。根據(jù)以上本發(fā)明，能夠提供低噪聲、耐噪聲性高的電力變換裝置，且成本低。另外，在圖9中，說明了流過柵極引線70的信號只為弱電系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)小型、低成本化，但是，圖13的結(jié)構(gòu)的情況下，對柵極引線70施加直流電壓。這種情況下，如圖13所示，直流電壓的電流路徑Ihv為柵極引線70的端側(cè)。由此，只是延長直流電壓的兩根引線間和其它引線間的絕緣距離即可，同樣地能夠?qū)崿F(xiàn)小型、低成本化。另外，圖9所示的控制基板83由于直流電壓的兩根引線與其它引線分離，因此，能夠容易地分離高電壓的電壓檢測單元(Block)等施加高電壓的單元和輸出PWM等的控制單元，而各信號線不會在基板內(nèi)交叉。由此，控制基板83變成低噪聲、耐噪聲性高的控制基板。另外，控制基板83不需要使用其它裝置，例如高電壓線束等將直流電壓輸入，能夠廢除高電壓線束，成本低。實施方式5
圖14是表示本實施方式的電力變換裝置中的絕緣基板10的局部和印刷配線基板40的示意圖。如圖14所示，在本實施方式中，電源變壓器60d具有圖5中說明的與區(qū)域U、V、W分別對應(yīng)具有上支路二次線圈66和下支路二次線圈67，由此，構(gòu)成區(qū)域U、V、W各自的電源電路51。電源變壓器60d的各端子以圖中的逆時針順序，按照區(qū)域U的上支路電源+端子61U、上支路電源一端子62U、下支路電源+端子63U、下支路電源一端子64U、區(qū)域V的上支路電源+端子61V、上支路電源一端子62V、下支路電源+端子63V、下支路電源一端子64V、區(qū)域W的上支路電源+端子61W、上支路電源一端子62W、下支路電源+端子63W、下支路電源一端子64W的順序沿著電源變壓器60d的外周緣配置。區(qū)域U、V、W配置有各電源電路51、驅(qū)動電路52，開關(guān)電路53以不與區(qū)域U、V、W交叉的方式配置于低電壓端子65的周邊。通過這樣的結(jié)構(gòu)，只設(shè)置一個電源變壓器60d即可，能夠謀求小型及低成本化。另外，采用圖14的形式的情況下，在熱敏電阻配線和區(qū)域U、V、W中，例如在使熱敏電阻配線通過電源變壓器60d的下方等的情況下，產(chǎn)生交叉。但是，關(guān)于其它結(jié)構(gòu)，與圖I 6所示的結(jié)構(gòu)相同，能夠得到相同的效果。實施方式6圖15是表示本實施方式的電力變換裝置的放大詳細(xì)內(nèi)容的示意圖，圖16是圖15的B — B剖面圖。如圖16所示，在本實施方式中，以設(shè)置有上述驅(qū)動模塊側(cè)配線的面和設(shè)置有上述電源模塊側(cè)配線的面大致平行且重疊的方式配置有驅(qū)動模塊和電源模塊。本實施方式的印刷基板40通過螺釘?shù)裙潭ò惭b于以導(dǎo)電體成型的鋁壓鑄件等基板底板87。另外，基板底板87以與底板支承柱86電連接的方式通過螺釘?shù)裙潭ā５装逯С兄?6與導(dǎo)電體即框體80電連接，例如通過鋁壓鑄件等與框體80 —體成型。印刷基板40與絕緣基板10經(jīng)由柵極引線70連接，絕緣基板10和柵極引線70通過例如鋁線等連接。在印刷基板40上，在一邊側(cè)設(shè)置有通過凸臺(Land)等形成的端子50，與柵極引線70通過焊錫等連接。端子50與印刷基板40的配線圖案電連接，配線圖案和端子50從上側(cè)依次按照熱敏電阻圖案46、正極圖案41、上支路柵極圖案42、交流圖案43、下支路柵極圖案44、負(fù)極圖案45的順序配置。印刷基板40安裝有電源變壓器60，電源變壓器60的端子從上側(cè)按照上支路電源+端子61、上支路電源一端子62、下支路+電源端子63、下支路一電源端子64的順序配置。絕緣基板10與圖2所示的結(jié)構(gòu)相同。根據(jù)上述本結(jié)構(gòu)，由于開關(guān)電涌產(chǎn)生的漏電流在印刷基板40上，大致流經(jīng)圖15所示的漏電流路徑Ir，變成跨越柵極引線70和絕緣基板10的環(huán)路電流，該環(huán)路電流產(chǎn)生正交磁通O。上述底板支承柱86在圖中，配置于跨越正交磁通O的位置，例如，熱敏電阻圖案46附近和負(fù)極圖案45附近，如上所述，與基板底板87和框體80電連接。即，在本實施方式中，由于也設(shè)置有以包圍在電源路變壓器60、驅(qū)動模塊側(cè)配線和電源模塊側(cè)配線形成環(huán)路的漏電流產(chǎn)生的磁通的方式電連接的導(dǎo)電體，即基板底板87、底板支承柱86和框體80，由此，通過正交磁通O，產(chǎn)生底板支承柱86、基板底板87和框體80形成環(huán)路的渦電流，漏電流路徑Ir的電感降低。關(guān)于其它結(jié)構(gòu)，與圖I 6所示的結(jié)構(gòu)相同，能夠得到相同的效果。實施方式7圖17是表示本實施方式的電力變換裝置的局部放大詳細(xì)內(nèi)容的示意圖，圖18是 圖17的C —C剖面圖。另外，圖19是圖18的D-D截面的透視圖。在本實施方式的電力變換裝置中，代替絕緣基板10，使用安裝有芯片的絕緣性模具90，設(shè)置于模具90上的結(jié)構(gòu)作為電源模塊起作用。如圖18所示，在本實施方式中，以設(shè)置有上述驅(qū)動模塊側(cè)配線的面和設(shè)置有上述電源模塊側(cè)配線的面呈大致直角的方式配置有驅(qū)動模塊和電源模塊。在圖19所示的狀態(tài)下，上支路IGBT芯片Ia在上表面具有發(fā)射極電極和上支路柵極電極6a，以及，在下表面具有集電極電極，上支路二極管芯片2a在上表面具有陽極電極，在下表面具有陰極電極。下支路IGBT芯片3a和下支路二極管芯片4a也具有與上支路相同的端子。上支路IGBT芯片Ia和上支路二極管芯片2a中，下表面與正極引線91通過焊錫等釬焊，上支路IGBT芯片Ia上表面的發(fā)射極電極和上支路二極管芯片2a的陰極電極與第一交流引線92通過焊錫等連接。上支路柵極電極6a經(jīng)由鋁線25a與柵極引線70連接，經(jīng)由柵極引線70與印刷配線基板40連接。下支路IGBT芯片3a和下支路二極管芯片4a中，下表面與第二交流引線93通過焊錫等釬焊，下支路IGBT芯片3a上表面的發(fā)射極電極和下支路二極管芯片4a的陰極電極與負(fù)極引線94同樣地通過焊錫等連接。下支路柵極電極7a經(jīng)由鋁線26a與柵極引線70連接，經(jīng)由柵極引線70與印刷配線基板40連接。上支路IGBT芯片Ia的發(fā)射極電極經(jīng)由鋁線221a也與柵極引線70連接，下支路IGBT芯片3a的發(fā)射極電極經(jīng)由鋁線223a與柵極引線70連接。這些連接，即，鋁線221a以及鋁線223a和柵極引線70的連接與在圖10以及圖11中說明的上柵極折回配線圖案212和下柵極折回配線圖案213同樣地起作用。熱敏電阻5a通過焊錫等連接于柵極引線70的引線間，測量伴隨著上支路IGBT芯片Ia和上支路二極管芯片2a、下支路IGBT芯片3a、下支路二極管芯片4a的放熱而產(chǎn)生的各引線91 94的溫度上升。由此，熱敏電阻5a的測量信號經(jīng)由柵極引線70傳遞至上位控制器，例如傳遞至圖9中說明的控制基板83。第一交流引線92和第二交流引線93在引線連接部95通過焊錫等接合。各引線91 94和鋁線25a、26a、221a、223a、熱敏電阻5a以及引線70的局部通過絕緣性樹脂的模具90例如傳遞模密封。
在圖17中，各引線91 94以及模具90經(jīng)由絕緣性片材，被第一基板88和第二基板89夾持。第一基板88和第二基板89由鋁或鋁合金等導(dǎo)電性材料構(gòu)成，通過鍛壓等成型。第一基板88和第二基板89夾持各引線91 94以及模具90的面的相反面一側(cè),在與框體80之間設(shè)置有空間，該空間作為冷卻水路82起作用。另外，第一基板88和第二基板89與框體80電連接。印刷配線基板40通過螺釘?shù)裙潭ò惭b于由鋁壓鑄件等導(dǎo)電性材料成型的基板底板87?；宓装?7以與底板支承柱86電連接的方式通過螺釘?shù)裙潭ā５装逯С兄?6與框體80電連接，通過例如鋁壓鑄件等與框體80—體成型。印刷配線基板40在一邊側(cè)設(shè)置有通過凸臺等形成的端子50，與柵極引線70通過焊錫等連接。端子50與印刷配線基板40上的配線圖案電連接，配線圖案和端子50在圖17中，從下側(cè)依次按照上支路柵極圖案42、交流圖案43、下支路柵極圖案44、負(fù)極圖案45、熱敏電阻圖案46的順序配置。印刷配線基板40安裝有電源變壓器60，電源變壓器60的端子在圖17中，從下側(cè)依次按上支路電源+端子61、上支路電源一端子62、下支路+電源端子63、下支路一電源端子64的順序配置。 根據(jù)圖17 圖19所示的結(jié)構(gòu)，由于開關(guān)電涌產(chǎn)生的漏電流在印刷配線基板40上大致流經(jīng)圖示的漏電流路徑Ir。例如，在上支路和下支路的負(fù)電位，即交流圖案43與負(fù)極圖案45之間產(chǎn)生漏電流的情況下，變成跨越柵極引線70和負(fù)極引線94、下支路IGBT芯片3a或下支路二極管芯片4a、第二交流引線93、第一交流引線92的環(huán)路電流，該環(huán)路電流產(chǎn)生正交磁通①。上述底板支承柱86如圖17所示，以跨越正交磁通O的方式配置于熱敏電阻圖案46附近和上支路柵極圖案42附近。而且，底板支承柱86如上所述，與基板底板87、框體80、第一基板88以及第二基板89電連接。由此，在本實施方式中，也設(shè)置有以包圍在電源路變壓器60、驅(qū)動模塊側(cè)配線和電源模塊側(cè)配線形成環(huán)路的漏電流產(chǎn)生的磁通的方式電連接的導(dǎo)電體，即基板底板87、底板支承柱86、框體80、第一基板88以及第二基板89，因此，產(chǎn)生經(jīng)由底板支承柱86在基板底板87和框體80、第一基板88以及第二基板89之間形成環(huán)路的渦電流，漏電流路徑Ir的電感降低。關(guān)于其它結(jié)構(gòu)，與圖I 6所示的結(jié)構(gòu)相同，能夠得到相同的效果。實施方式8圖20是表示本實施方式的電力變換裝置的印刷配線基板40的局部放大詳細(xì)內(nèi)容的圖。如圖20所示，本實施方式的印刷配線基板40的上柵極電源一圖案47—和下柵極電源一圖案48—鄰接配置，設(shè)置于印刷基板40的除了上表面層以外的層，例如，第二層。另夕卜，端子50排列配置于印刷配線基板40的一邊側(cè)，上支路柵極圖案42和交流圖案43、下支路柵極圖案44、負(fù)極圖案45的與端子50的連接部設(shè)置于印刷基板40的上表面層。電源變壓器60的上支路電源一端子62和下支路電源一端子64在第二層分別與上柵極電源一圖案47 —和下柵極電源一圖案48 —連接。另外，上支路電源+端子61和下支路電源+端子63在任意層，例如在上表面層與上柵極電源一圖案47 +和下柵極電源一圖案48 +分別連接。上柵極電源一圖案47 —在與交流圖案43重疊的區(qū)域連接，下柵極電源一圖案48 —在與負(fù)極圖案45重合的區(qū)域連接。端子50和與端子50連接的配線圖案如圖20所示，按照交流圖案43、上支路柵極圖案42、負(fù)極圖案45、下支路柵極圖案44的順序鄰接配置。同樣地，電源變壓器60的端子按照上支路電源一端子62、上支路電源+端子61、下支路電源一端子64、下支路電源+端子63的順序鄰接配置。在本實施方式中，電源變壓器60的各端子和配線圖案42 45、47 +、47 —、48 +、48 一從印刷配線基板40的上表面?zhèn)葋砜吹那闆r下，大致劃分成上支路側(cè)和下支路側(cè)而配置。換言之，流經(jīng)分別與上支路柵極配線圖案14a、14b以及下支路柵極配線圖案15a、15b連接的上支路柵極圖案42以及下支路柵極圖案44的電流、和流經(jīng)分別與交流配線圖案12a以及負(fù)極配線圖案13連接的交流圖案43以及負(fù)極圖案45的電流，在印刷配線基板40通過不同的層到達(dá)電源變壓器60。根據(jù)以上結(jié)構(gòu)，開關(guān)電涌引起的漏電流通過圖的漏電流路徑Ir，在印刷配線基板40內(nèi)鄰接流動。由此，漏電流路徑Ir的電感降低。另外，柵極電流流經(jīng)圖的柵極電流路徑Igp、Ign,在印刷配線基板40的上表面層和第二層鄰接流動。由此，漏電流路徑Igp、Ign的電感降低。關(guān)于其它結(jié)構(gòu)，與圖I 6所示的結(jié)構(gòu)相同，能夠得到相同的效果。
在上述中，說明了各種實施方式以及變形例，但是，本發(fā)明不限于這些內(nèi)容。在本發(fā)明的技術(shù)思想范圍內(nèi)能夠想到的其它形式也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。以下優(yōu)先權(quán)基礎(chǔ)申請的公開內(nèi)容作為引用文編入這里。日本國專利申請2010年第066272號(2010年3月23日申請)
權(quán)利要求
1.一種電力變換裝置，其包括接通和截斷主電流的電源模塊及對所述電源模塊的所述主電流的接通和截斷進(jìn)行控制的驅(qū)動模塊，其特征在于，具有 高電位側(cè)半導(dǎo)體元件，其在所述電源模塊中，在高電位側(cè)接通和截斷所述主電流； 低電位側(cè)半導(dǎo)體元件，其在所述電源模塊中，在低電位側(cè)接通和截斷所述主電流，且與所述高電位側(cè)半導(dǎo)體元件串聯(lián)連接； 多個電源模塊側(cè)配線，其與所述高電位側(cè)半導(dǎo)體元件及所述低電位側(cè)半導(dǎo)體元件中包含的各電極分別連接，在所述電源模塊的大致同一平面上按照被施加的電位的順序鄰接配置，且與所述驅(qū)動模塊連接的連接端沿著所述電源模塊的端部配置； 多個驅(qū)動模塊側(cè)配線，其在所述驅(qū)動模塊中與所述多個電源模塊側(cè)配線分別連接，在所述驅(qū)動模塊的大致同一平面上按照與所述多個電源模塊側(cè)配線的配置相對應(yīng)的順序鄰接配置，且沿著所述驅(qū)動模塊的端部配置； 電源變壓器，是將在所述驅(qū)動模塊中用于控制所述主電流的接通和截斷的信號電壓轉(zhuǎn)換成用于對所述高電位側(cè)半導(dǎo)體元件的控制電極及所述低電位側(cè)半導(dǎo)體元件的控制電極施加的電壓的電路，且與所述多個驅(qū)動模塊側(cè)配線分別對應(yīng)的多個端子對應(yīng)于所述多個驅(qū)動模塊側(cè)配線的配置順序而設(shè)置；和 導(dǎo)電體，分別設(shè)置于設(shè)有所述多個電源模塊側(cè)配線的平面的附近和設(shè)有所述多個驅(qū)動模塊側(cè)配線的平面的附近，以至少包圍由在所述電源變壓器、所述驅(qū)動模塊側(cè)配線和所述電源模塊側(cè)配線形成環(huán)路的電流產(chǎn)生的磁通的方式電連接。
2.如權(quán)利要求I所述的電力變換裝置，其特征在于 所述多個電源模塊側(cè)配線在所述電源模塊的大致同一平面上以在與鄰接配置的其它電源模塊側(cè)配線相對的方向流過電流的方式配置。
3.如權(quán)利要求I所述的電力變換裝置，其特征在于 用于將所述主電流輸入到所述電源模塊的輸入端子和用于將所述主電流從所述電源模塊輸出的輸出端子在所述電源模塊中設(shè)置于設(shè)有與所述驅(qū)動模塊連接的連接端一側(cè)的相反側(cè)的端部。
4.如權(quán)利要求3所述的電力變換裝置，其特征在于，具有 最高電位抽取配線，在配置有所述多個電源模塊側(cè)配線的平面上，設(shè)置于所述多個電源模塊側(cè)配線中被施加最高電位的最高電位配線的側(cè)部，并且設(shè)置于配置有所述多個電源模塊側(cè)配線中被施加最低電位的最低電位配線一側(cè)的相反側(cè)的區(qū)域，該最高電位抽取配線與所述最高電位配線電連接，且在所述電源模塊中，在設(shè)置有所述多個電源模塊側(cè)配線的與所述驅(qū)動模塊連接的連接端一側(cè)的端部，設(shè)有與所述驅(qū)動模塊連接的連接端；和 最低電位抽取配線，在所述相反側(cè)的區(qū)域中以在與所述最高電位抽取配線相對的方向流過電流的方式鄰接設(shè)置，與所述最低電位配線電連接，且在所述電源模塊中，在設(shè)置有所述多個電源模塊側(cè)配線的與所述驅(qū)動模塊連接的連接端一側(cè)的端部，設(shè)有與所述驅(qū)動模塊連接的連接端， 所述多個驅(qū)動模塊側(cè)配線包括與所述最高電位抽取配線及所述最低電位抽取配線連接的配線，且也與所述最高電位抽取配線及所述最低電位抽取配線對應(yīng)地配置。
5.如權(quán)利要求I所述的電力變換裝置，其特征在于 所述多個電源模塊側(cè)配線中，與所述高電位側(cè)半導(dǎo)體元件的柵極電極連接的高電位側(cè)柵極配線，和與所述高電位側(cè)半導(dǎo)體元件的發(fā)射極電極及所述多個驅(qū)動模塊側(cè)配線中相對應(yīng)的配線連接的高電位側(cè)發(fā)射極配線，以流過的電流相對向的方式鄰接配置。
6.如權(quán)利要求5所述的電力變換裝置，其特征在于 所述高電位側(cè)半導(dǎo)體元件的發(fā)射極電極，與所述高電位側(cè)發(fā)射極配線及與所述低電位側(cè)半導(dǎo)體元件的集電極電極連接的低電位側(cè)集電極配線并聯(lián)連接。
7.如權(quán)利要求I所述的電力變換裝置，其特征在于 所述多個電源模塊側(cè)配線中，與所述低電位側(cè)半導(dǎo)體元件的柵極電極連接的低電位側(cè)柵極配線，和與所述低電位側(cè)半導(dǎo)體元件的發(fā)射極電極及所述多個驅(qū)動模塊側(cè)配線中相對應(yīng)的配線連接的低電位側(cè)發(fā)射極配線，以流過的電流相對向的方式鄰接配置。
8.如權(quán)利要求7所述的電力變換裝置，其特征在于 所述低電位側(cè)半導(dǎo)體元件的發(fā)射極電極，與所述低電位側(cè)發(fā)射極配線及與從所述電源模塊輸出主電流的輸出端子連接的輸出端子配線并聯(lián)連接。
9.如權(quán)利要求I所述的電力變換裝置，其特征在于 所述電源模塊和所述驅(qū)動模塊，以配置有所述多個電源模塊側(cè)配線的平面與配置有所述多個驅(qū)動模塊側(cè)配線的平面成大致平行的方式鄰接配置， 所述導(dǎo)電體作為一體的導(dǎo)電體，以配置在設(shè)置有所述多個電源模塊側(cè)配線的平面的附近及設(shè)置有所述多個驅(qū)動模塊側(cè)配線的平面的附近的方式設(shè)置。
10.如權(quán)利要求I所述的電力變換裝置，其特征在于 所述電源模塊和所述驅(qū)動模塊，以配置有所述多個電源模塊側(cè)配線的平面與配置有所述多個驅(qū)動模塊側(cè)配線的平面平行且重疊的方式配置， 設(shè)于設(shè)置有所述多個電源模塊側(cè)配線的平面的附近的第一導(dǎo)電體，和以配置于設(shè)置有所述多個驅(qū)動模塊側(cè)配線的平面的附近的方式設(shè)置的第二導(dǎo)電體，通過用于固定所述第一導(dǎo)電體和所述第二導(dǎo)電體中至少一方的固定件電連接。
11.如權(quán)利要求I所述的電力變換裝置，其特征在于 所述電源模塊和所述驅(qū)動模塊，以配置有所述多個電源模塊側(cè)配線的平面與配置有所述多個驅(qū)動模塊側(cè)配線的平面成大致直角的方式配置， 設(shè)于設(shè)置有所述多個電源模塊側(cè)配線的平面的附近的第一導(dǎo)電體，和以配置于設(shè)置有所述多個驅(qū)動模塊側(cè)配線的平面的附近的方式設(shè)置的第二導(dǎo)電體，通過用于固定所述第一導(dǎo)電體和所述第二導(dǎo)電體中至少一方的固定件電連接。
12.如權(quán)利要求I所述的電力變換裝置，其特征在于 所述驅(qū)動模塊由多層型的配線基板構(gòu)成， 流過與連接所述高電位側(cè)半導(dǎo)體元件及所述低電位側(cè)半導(dǎo)體元件的柵極電極的所述電源模塊側(cè)配線連接的所述驅(qū)動模塊側(cè)配線的電流，和流過與連接所述高電位側(cè)半導(dǎo)體元件及所述低電位側(cè)半導(dǎo)體元件的發(fā)射極電極的所述電源模塊側(cè)配線連接的所述驅(qū)動模塊側(cè)配線的電流，通過所述驅(qū)動模塊中不同的層到達(dá)所述電源變壓器。
全文摘要
一種電力變換裝置，其包括接通和截斷主電流的電源模塊及對電源模塊的主電流的接通和截斷進(jìn)行控制的驅(qū)動模塊，具有高電位側(cè)半導(dǎo)體元件，其在電源模塊中，在高電位側(cè)接通和截斷主電流；低電位側(cè)半導(dǎo)體元件，其在電源模塊中，在低電位側(cè)接通和截斷主電流，且與高電位側(cè)半導(dǎo)體元件串聯(lián)連接；多個電源模塊側(cè)配線，其與高電位側(cè)半導(dǎo)體元件及低電位側(cè)半導(dǎo)體元件中包含的各電極分別連接，在電源模塊的大致同一平面上按照被施加的電位的順序鄰接配置，且與驅(qū)動模塊連接的連接端沿著電源模塊的端部配置；多個驅(qū)動模塊側(cè)配線，其在驅(qū)動模塊中與多個電源模塊側(cè)配線分別連接，在驅(qū)動模塊的大致同一平面上按照與多個電源模塊側(cè)配線的配置相對應(yīng)的順序鄰接配置，且沿著驅(qū)動模塊的端部配置；電源變壓器，是將在驅(qū)動模塊中用于控制主電流的接通和截斷的信號電壓轉(zhuǎn)換成用于對高電位側(cè)半導(dǎo)體元件的控制電極及低電位側(cè)半導(dǎo)體元件的控制電極施加的電壓的電路，且與多個驅(qū)動模塊側(cè)配線分別對應(yīng)的多個端子對應(yīng)于多個驅(qū)動模塊側(cè)配線的配置順序而設(shè)置；和導(dǎo)電體，分別設(shè)置于設(shè)有多個電源模塊側(cè)配線的平面的附近和設(shè)有多個驅(qū)動模塊側(cè)配線的平面的附近，以至少包圍由在電源變壓器、驅(qū)動模塊側(cè)配線和電源模塊側(cè)配線形成環(huán)路的電流產(chǎn)生的磁通的方式電連接。
文檔編號H02M7/48GK102754327SQ20108006358
公開日2012年10月24日 申請日期2010年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者白頭拓真, 藤野伸一, 高木佑輔 申請人:日立汽車系統(tǒng)株式會社