电力变换装置的制作方法
专利名称：电力变换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力变换装置。
背景技术：
日本公开专利公布第2008-347561号公开了 一种具有开关元件和电容 器的电力变换装置的结构，其中对应于外部连接端子的电容器互连部件的 一部分配置成减少互连的寄生电感。具体而言，如图17A和17B中所示， 在基部100的上表面上提供六个绝,底101，并且在各绝,底101上 形成集电极图案102和发射极图案103。开关芯片104和二极管芯片105 安装在集电极图案102上，并且开关芯片104和二极管芯片105通过#^ 线106连接到发射极图案103。 P型导体107包括板状主导体107a和从该 主导体107a向下突出的三个连接导体107b 。 P型导体107在连接导体107b 处连接到绝,底101。同样地，N型导体108包括板状主导体108a和 从该主导体108a向下突出的三个连接导体108b。 N型导体108在连接导 体108b处连接到绝^bH"底101。主导体107a、 108a层压在一起而又相互 绝缘。分别在主导体107a、 108a的末端处提供带状子导体107c、 108c。 子导体107c、 108c层压在一起而又相互绝缘。子导体107c、 108c的末端 分别形成外部连接端子PIO、 NIO。
然而，为了减少电容器互连中的寄生电感，在电容器互连部件中提供 外部连接端子PIO、 N10的改进结构是不够的。具体而言，需要减少该互 连中的寄生电感。
发明内容
因而，本发明的目的在于提供一种进一步减少电容器互连的寄生电感 的电力变换装置。
为了实现前述目的并且根据本发明的一个方面，提供一种包括衬底、 正端子互连部件、负端子互连部件和电容器的电力变换装置。开关元件安*^衬底上。正端子互连部件和负端子互连部件放置于衬底上。互连部件 各自具有位于衬底之上并且平行于衬底的板状主体。互连部件的主体堆叠 成相互接近而又相互电绝缘。电容器具有连接到正端子互连部件主体的正 端子和连接到负端子互连部件主体的负端子。正端子互连部件和负端子互 连部件中的各端子互连部件还包括从对应主体朝着衬底延伸的板状延伸 物和从延伸物延伸并且^到衬底的端子部分。延伸物延伸到与衬底最近 的位置而又相互平行和接近。
本发明的其它方面和优点将从与通过例子来图示本发明原理的附图 相结合的以下描述中变得明显。
可以通过参照当前优选实施例的以下描述以及附图来最好地理解本
发明及其目的和优点，在附图中
图1A是示出了换流装置的电路图，该换流装置是根据本发明第一实 施例的电力变换装置；
图1B是示出了图1A中所示的换流装置的臂的修改的电路图2是示出了图1A的将盖省略的换流装置的示意透视图3是示出了图2的换流装置的平面图4A是沿着图3中的线4A-4A获得的横截面图4B是图4A的将一部分省略的局部放大图5是示出了图1A的换流装置的村底上的连接状态的局部平面图6A是沿着图3中的线6A-6A获得的横截面图6B是图6A的局部放大图7A是图示了图1A的换流装置中的芯片部分安装在其上的陶瓷衬 底的示意透视图7B是图示了图7A的陶瓷衬底安装在其上的金属基部的示意透视
图8A是示出了其中支撑框架附着到图7B的金属基部这一状态的示 意透视图；图8B是示出了其中输出电极部件附着到图8A的金属基部这一状态 的示意透视图9是示出了图1A的换流装置中的电容器组件、金属基部、支撑框 架和输出电极部件之间关系的示意透视图10是示出了根据本发明第二实施例的换流装置中的电容器组件、 金属基部、支撑框架和输出电极部件之间关系的示意透视图IIA是示出了图IO的换流装置的横截面图，其对应于沿着图3的 线4A-4A获得的横截面；
图IIB是图11A的将一部分省略的局部放大图12是示出了换流装置的横截面图，该换流装置是根据另 一实施例 的电力变换装置；
图13是示出了将盖省略的换流装置的平面图，该换流装置是根据本 发明第三实施例的电力变换装置；
图14是示出了图13的换流装置中的电容器组件、金属基部、支撑框 架和输出电极部件之间关系的示意透视图15A是沿着图13中的线15A-15A获得的横截面图15B是图15A的将一部分省略的局部放大图16是示出了换流装置的横截面图，该换流装置是根据另一实施例 的电力变换装置；
图17A是图示了现有技术的电力变换装置的透视图;以及
图17B是示出了图17A的电力变换装置的分解透视图。
具体实施例方式
现在参照图1A至图9来描述根据本发明第一实施例的三相换流装置11。
首先描述换流装置的电路配置。如图1A中所示，换流装置11具有 换流电路12，该换流电路具有六个开关元件Ql至Q6。使用MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)作为开关元件Ql至Q6。在成对的 第一和第二开关元件Q1、 Q2、成对的第三和第四开关元件Q3和Q4以 及成对的第五和第六开关元件Q5和Q6中的各对开关元件中，开关元件串联连接。二极管Dl至D6分别与开关元件Ql至Q6的漏极与源^l之间 的部分反并联连接。开关元件Q1、 Q3、 Q5中的各开关元件和二极管Dl、 D3、 D5中的与其连接的相应二极管形成被称为上臂的结构。并且，开关 元件Q2、 Q4、 Q6中的各开关元件和二极管D2、 D4、 D6中的与其连接 的相应二极管形成被称为下臂的结构。
开关元件Q1、 Q3、 Q5的漏极通过线路13连接到用于输入电力的正 输入端子14，并且开关元件Q2、 Q4、 Q6的源极通过线路15连接到用于 输入电力的负输入端子16。多个电容器17在线路13与线路15之间并联 连接。在本实施例中，使用电解电容器作为电容器17。电容器17的正端 子和负端子分别连接到线路13和线路15。
开关元件Q1、 Q2之间的节点连接到U相端子U，开关元件Q3、 Q4 之间的节点连接到V相端子V，并且开关元件Q5、 Q6之间的节点连接 到W相端子W。开关元件Ql至Q6的^f极分别连接到驱动信号输入端 子Gl至G6。开关元件Ql至Q6的源极分别连接到信号端子Sl至S6。
在图1A中，上臂和下臂中的各臂包括一个开关元件和一个二极管。 然而，在经过各臂的电流量大的情况下，各臂可以如图1B中所示配置有 多个并联连接的成对开关元件Q和二极管D。在本实施例中，各臂由四 对开关元件Q和二极管D形成。
现在描述换流装置11的结构。
如图2和图3中所示，换流装置11包括由金属基部20和多个陶资衬 底21形成的衬底22，该金属基部20由铜制成并且这些陶瓷衬底21是绝 *#底。半导体芯片23安**衬底22上。各半导体芯片23包括形成单 个器件的一个开关元件(MOSFET)和一个二极管。也就是说，各半导 体芯片23对应于图1B中所示的设置有单个开关元件Q和单个二极管D 的器件之一。
各陶瓷衬底21具有例如由氮化铝、氧化铝或者氮化硅形成的陶瓷板 26。如图5中所示，在陶资板26的上表面上形成电路图案24a、 24b、 24c、 24d。如图4B中所示，在陶资板26的下表面上提^T属板25。电路图案 24a、 24b、 24c、 24d和金属板25例如由铝或者铜制成。金属板25作为 将陶乾衬底21与金属基部20相互接合的接合层来工作。使用焊料(未示 出)在其间有金属板25的情况下将陶乾衬底21 #^到金属基部20。在 下文中将金属基部20称为换流装置11的底部(下部)。如图5中所示，电路图案24a、 24b、 24c和24d分别是用于栅极信号、 漏极、源极和源极信号的电路图案。电路图案24a至24d中的各电路图案 形成得像带一样。漏极电路图案24b和源极电路图案24c相互邻近且平行。 栅极信号电路图案24a和源极信号电路图案24d被定位成与电路图案24c 相对且与电路图案24b平行。半导体芯片23用焊料^^到漏极电路图案 24b。半导体芯片23的栅极和栅极信号电路图案24a通过引线^^相互电 连接。半导体芯片23的源极通过引线^^电连接到源极电路图案24c和 源极信号电路图案24d。
如图7B中所示，金属基部20基本上为矩形。在金属基部20上提供 并且按六行两列布置十二个陶资衬底21，使得陶瓷衬底21的纵向方向垂 直于金属基部20的纵向方向。^ff上的两个陶瓷衬底21上的半导体芯片 23形成换流电路12的臂。在本实施例中，在各陶乾衬底21上安装两个 半导体芯片23，并且各行中的两个陶乾衬底21上的四个半导体芯片23 形成一个臂。如图5中所示，各陶瓷衬底21上的两个半导体芯片23布置 于电路图案24b在纵向方向上的末端，从而在半导体芯片23之间存在间 隔。
如图3至4B中所示，板状正互连部件27和板状负互连部件28在堆 叠状态下位于衬底22上。在本实施例中，负互连部件28位于正互连部件 27之上。正互连部件27和负互连部件28分别形成图1A中所示的线路 13和线路15。
如图4A和4B中所示，正互连部件27和负互连部件28分别包括板 状矩形主体27a、28a和充当延伸物的成对向下延伸物27b、28b。主体27a、 28a在衬底22之上被定位成与衬底22平行，并且布置成相互接近而又相 互绝缘。成对的向下延伸物27b、 28b位于相应主体27a、 28a在宽度方向 上的末端，同时弯曲成朝向衬底22延zf申。各对向下延伸物中的向下延伸 物27b、 28b关于这样的线对称，该线穿过主体27a、 28a中的相应主体在 宽度方向上的中心。在主体27a、 28a的各侧中，向下延伸物27b和向下 延伸物28b彼此堆叠。以这种方式，在主体27a、 28a的各侧中，向下延 伸物27b和向下延伸物28b从主体27a、28a延伸到衬底22(陶乾衬底21) 的附近而又相互接近且平行。
正互连部件27和负互连部件28分别具有多个端子部分27c、 28c。 端子部分27c、 28c各自从向下延伸物27b、 28b的下端向下延伸，然后弯 曲成与主体27a、 28a平行延伸(见图2)。在本实施例中提供三对端子部分27c、 28c或者六个端子部分。如图3中所示，各端子部分27c在远端 具有M部分27cl。在^部分27cl，端子部分27c通过超声^来接 合到具有形成上臂的半导体芯片23的陶瓷衬底21上的漏极电路图案24b 的中心。各端子部分28c也在远端具有^^部分28cl。在^部分28cl， 端子部分28c通过超声^来掩^到具有形成下臂的半导体芯片23的陶 资衬底21上的源极电路图案24c的中心。互连部件27、 28在宽度方向上 的同一侧的接合部分27cl、 28cl，亦即通过超声M来接合的端子部分 27c、 28c与电路图案24b、 24c之间的^^部分，位于单条直线上。
在图6A和6B中，分别在向下延伸物27b、28b中形成多个凹口 27d、 28d。向下延伸物27b的凹口 27d面向向下延/f申物28b的凹口 28d。凹口 27d、 28d起到限制电流流量的作用。也就是说，凹口27d、 28d能够限制 图1A和图6A中所示的经过正互连部件27流入上臂的电流il、 i2、 i3和 经过负互连部件28从下臂流出的电流i4、 i5、 i6。凹口 27d、 28d的宽度 被确定为无碍于^36通过的值，下文将讨论这一点(见图4A)。
另一方面，如图4B中所示，绝缘片29位于正互连部件27的主体27a 与负互连部件28的主体28a之间。绝缘片29作为将主体27a、 28a彼此 电绝缘的绝缘部件来工作。绝缘片29的例子包括树脂片。正互连部件的 主体27a、负互连部件28的主体28a和绝缘片29具有电容器17的正端 子17a和负端子17b可以插入其中的伸长孔。
如图2和图3中所示，由电绝缘材料的支撑框架30固定到金属基部 20以沿着金属基部20的边缘延伸。全部陶资衬底21容纳在支撑框架30 内。用于接收外部电力的正输入端子14形成于正互连部件27的主体27a 的纵向末端。正输入端子14在支撑框架30以外延伸。负输入端子16形 成于负互连部件28的主体28a的纵向末端，具体为与正输入端子14相对 的末端。负输入端子16在支撑框架30以外延伸。
如图4A和4B中所示，电容器17布置于正互连部件27的主体27a 和负互连部件28的主体28a中的与衬底22更远的主体上，亦即布置于负 互连部件28的主体28a上。在本实施例中，在其间有电绝缘部件(未示 出)的情况下在主体28a上布置四个电容器17，使得正端子17a和负端 子17b面向村底22。各电容器17的正端子17a和负端子17b位于电容器 主体的一侧上。正端子17a连接到正互连部件27的主体27a,并且负端 子17b连接到负互连部件28的主体28a。
如图2和图3中所示，换流装置11的三个输出电极部件32U、 32V32W各自具有向上延伸的部分和横向延伸的部分以便从侧部观察呈L形 状。向上延伸的部分被定位成接近支撑框架30，并且横向延伸的部分在 正互连部件27的主体27a以下与正互连部件27的纵向方向垂直延/f申。在 正互连部件27与输出电极部件32U、 32V、 32W之间的绝缘由例如是珪 有机树脂胶的凝胶36 (图4A中所示)保证。在正互连部件27的向下延 伸物27b与负互连部件28的向下延伸物28b之间的绝缘也由劍欧36保证。 ■ 36容纳于由支撑框架30包围的空间中。
例如如图3中所示，输出电极部件32U、 32V、 32W各自通过按压宽 度与陶瓷衬底21的宽JL^本上相等的铜板来形成。如图5中所示，输出 电极部件32U、 32V、 32W中的各输出电极部件具有四个^部分35。 M部分35中的两个^^P分掩^到具有形成上臂的半导体芯片23的两 个陶瓷衬底21的电路图案24c的大体上的中心。其它两个^^P分^^ 到具有形成下臂的半导体芯片23的两个陶瓷衬底21的电路图案24b的大 体上的中心。更加具体地，输出电极部件32U通it^声M来接合到由 第一开关元件Ql和二极管Dl形成的上臂的源极电路图案24c以及由第 二开关元件Q2和二极管D2形成的下臂的漏极电路图案24b。输出电极 部件32V通过超声^来掩^到由第三开关元件Q3和二敗管D3形成的 上臂的源极电路图案24c以及由第四开关元件Q4和二极管D4形成的下 臂的漏极电路图案23b。输出电极部件32W通it^声^来^到由第 五开关元件Q5和二极管D4形成的上臂的源极电路图案24c以及由第六 开关元件Q6和二极管D6形成的下臂的漏极电路图案24b。
如图8B中所示，基本上L形的输出电极部件32U、 32V、 32W中的 各输出电极部件具有水平部分，该水平部分具有在近端(与弯曲部分更近 的一部分)的成对^^部分35和在远端的另一对^^部分35。 M部分 35从水平部分朝着衬底22延伸。在近端的^部分35之间和在远端的 M部分35之间限定能够接纳负互连部件28的端子部分28c的间隔50。 如图3中所示，成对的#^部分35和M部分27cl、 28cl在互连部件 27、 28的各宽度方向侧布置于单条线上。
如图3和图5中所示，在与各臂对应的两个陶瓷衬底21中，位于输 出电极部件32U、 32V、 32W的水平部分的远端处的陶瓷衬底21的栅极 信号电路图案24a和源极信号电路图案24d分别连接到驱动信号输入端子 Gl至G6和信号端子Sl至S6。端子Gl至G6和Sl至S6与支撑框架30 一体,制以便延伸经过支撑框架30 ，从而第二末端从支撑框架30突出。在图5中，各臂的两个陶瓷衬底21上形成的电路图案24a通过引线^^ 相互电连接。而且，各臂的两个陶瓷衬底21上形成的电路图案24d通过 引线M相互电连接。
如图4A中所示，支撑框架30填充有皿36，该^然后固化以使 半导体芯片23绝缘并且保护半导体芯片23。盖37可以用螺栓固定到金 属基部20以覆盖在其上装配有半导体芯片23或开关元件Ql至Q6的衬 底22的表面、正互连部件27、负互连部件28、电容器17、输出电极部 件32U、 32V、 32W、支撑才匡架30。
在下文中描述用于制造如上构造的换流装置11的方法。
首先描述用于在陶瓷衬底21上安装半导体芯片23的步骤。在这个步 骤中，如图7A中所示，两个半导体芯片23通过焊接来接合到陶瓷衬底 21上的漏极电路图案24b，使得在纵向方向上的中心存在间隔。如图5 中所示，各半导体芯片23的栅极和栅极信号电路图案24a通过引线#^ 相互连接，各半导体芯片23的源极和源极电路图案24c通过引线^^相 互连接，并且各半导体芯片23的源极和源极信号电路图案24d通过引线 齡相互连接。
下一步描述用于将陶瓷村底21 ^到金属基部20的步骤。在这个步 骤中，如图7B中所示，其上安装有半导体芯片23的陶乾衬底21按六行 两列通过焊接来掩^到金属基部20。如图5中所示，具有臂的各陶瓷衬 底21的电路图案23a和电路图案24d分别电连接到具有臂的另 一陶瓷衬 底21的电路图案24a和电路图案24d。
下一步描述用于将输出电极部件32U、 32V、 32W接合到陶瓷衬底 21的步骤。在这个步骤中，如图8A中所示，具有驱动信号输入端子G1 至G6和信号端子Sl至S6的支撑框架30固定到金属基部20以^便包围陶 瓷衬底21。支撑框架30借助粘合剂或者螺钉来固定。然后如图8B中所 示，布置输出电极部件32U、 32V、 32W使得^#^|5分35接触漏极电 路图案24b和源极电路图案24c之一的大体上的中心(见图5)。随后， M部分35通it^声^^相继地"^到电路图案24b和电路图案24c。 而且，驱动信号输出端子Gl至G6的第一末端通it^声^来掩^到电 路图案24a，并且信号端子Sl至S6的第一末端通it^声^来痴^到电 路图案24d。
然后，执行用于组装图9中所示的电容器组件38的步骤。在这个步骤中，使用夹具按预定间隔沿着单条线固定四个电容器17，使得正端子 17a和负端子17b面朝上。然后，在其间有绝缘材料的情况下将负互连部 件28固定到电容器17的负端子17b。随后，正互连部件27固定到电容 器17的正端子17a，同时将绝缘片29放置于正互连部件27与负互连部 件28的主体28a之间。以这种方式，组装电容器组件38使得正互连部件 27的主体27a和负互连部件28的主体28a相互绝缘，并且正互连部件27 和负互连部件28分别电连接到电容器17的正端子17a和负端子17b。
下一步描述用于通it^声M将电容器组件38掩^到陶瓷衬底21 的步骤。在这个步骤中，首先在陶瓷衬底21上放置电容器组件38。如图 9中所示，电容器组件38从陶资衬底21之上布置于支撑框架30中的预 定位置。这时，如图3中所示，互连部件27、 28在宽度方向上的同一侧 的^部分27cl、 28cl位于单条线上。
随后，端子部分27c、 28c通过超声^^在^^部分27cl、 28cl相继 地接合到电路图案24b、 24c。 M部分27cl、 28cl接近电容器17。因此， 如果使用其中没有特别地考虑抗热性的普通电容器作为电容器17并且使 用焊接以接合端子部分27c、 28c,则伴随焊接的热可能不利地影响电容 器17。然而，由于端子部分27c、 28c和电路图案24b、 24c通it^适声^^ 来掩^，所以向电容器17施加的热量少于执行焊接的情况。因此，无需 抗热性增强的特殊电容器。
如图4中所示，为了电绝缘和保护应当保持远离潮湿和氧化的部分如 半导体芯片23和#部分，用凝胶36填充支撑框架30，该凝胶36然后 被固化。如图6A和6B中所示，正互连部件27和负互连部件28的向下 延伸物27b、 28b分别具有凹口 27d、 28d。与没有提供凹口 27d、 28d的 情况相比，■ 36容易流入正互连部件27与负互连部件28之间的间隔。 因而，盖37用螺栓固定到金属基部20，从而如图4A中所示完成换流装 置ll。
现在描述具有上，造的换流装置11的功能。
换流装置11例如是车辆的供电单元的一部分。在图1A中所示的换 流装置11中，正输入端子14和负输入端子16连接到直流(DC )电源(未 示出)，并且U相端子U、 V相端子V和W相端子W连接到马达(未示 出)。驱动信号输入端子Gl至G6和信号端子Sl至S6连接到控制单元 (未示出)。上臂的开关元件Q1、 Q3、 Q5和下臂的开关元件Q2、 Q4、 Q6各自 按预定间隔经受接通-断开控制，从而按交流(AC)来驱动马达。
在图2中，在开关元件Ql至Q6进行切换时，骤然上升的电流或者 骤然下降的电流流过正互连部件27和负互连部件28。正互连部件27和 负互连部件28中的电流流动方向彼此相反。由于平坦的板状主体27a、 28a相互平行和接近，所以互感效应减少了互连的电感。向下延伸物27b、 28b也相互平行和接近，并且电流流动方向彼此相反。这进一步减少了互 连的电感。
以这种方式，减少了从电容器17到与半导体芯片23最近的位置的线 路电感，并且抑制了在开关元件Ql至Q6进行切换时生成的浪涌电压。 因此，防止了损坏半导体芯片23。
另外，向下延伸物27b、 28b具有用于限制电流流量的凹口 27d、28d。 这防止了U相、V相和W相彼此影响。
上述实施例具有以下优点。
(1) 在正互连部件27和负互连部件28中，用作延伸物的成对向下 延伸物27b、 28b从主体27a、 28a延伸到与衬底22最近的位置而又相互 平衧。这减少了电容器的互连中的寄生电感。
(2) 用作绝缘部件的绝缘片29和凝胶36位于正互连部件27的主体 27a与负互连部件28的主体28a之间以及正互连部件27的向下延伸物27b 和负互连部件28的向下延伸物28b之间。这种配置适合于在正互连部件 27与负互连部件28之间进行绝缘。
(3) 用于限制电流流量的凹口 27d、 28d形成于正互连部件27和负 互连部件28的向下延伸物(延伸物)27b、 28b中。电流流量的限制抑制 了电流流量的影响，具体地抑制了相之间的影响。
(4) 凹口27d、 28d的宽度被确定为无碍于^J欧36渗透的值。凹口 27d、 28d允许^^36流畅地流动，从而蒯欧38高效地到达所需位置。
(5) 在与衬底22平行的正互连部件27的主体27a和负互连部件28 的主体28a中，电容器17安装在与陶瓷衬底21更远的主体28a上。因此， 电容器17可以与包括用作开关元件的半导体芯片23的衬底22上的部分 进行集成。
(6 )端子部分27c、 28c通过超声^^分别接合到电路图案24b、 24c。因此，与通过焊接来M相比，减少了产生的热。
(7)虽然布置于负互连部件28上而又相互电绝缘的电容器17与端 子部分27c、 28c之间的距离小，但是端子部分27c、 28c和电路图案24b、 24c通过超声接合iM目互^^，这产生比焊接更少的热。因此，无需抗热 性增强的特殊电容器。
现在参照图IO、图11A和11B来描述本发明的第二实施例。第二实 施例的结构与第一实施例的结构不同在于，从互连部件27、28的主体27a、 28a延伸到衬底的向下延伸物27b、 28b的厚度和端子部分27c、 28c的厚 度小于主体27a、 28a的厚度。不描述与第一实施例的相应部件类似或者 相同的那些部件.
与第一实施例中一样，成对的向下延伸物27b、 28b如图10中所示 位于相应主体27a、 28a在宽度方向上的末端，同时弯曲成朝着衬底22延 伸。而且，端子部分27c、 28c各自从向下延伸物27b、 28b的下端向下延 伸，然后与主体27a、 28a平朽^延伸。如图11A和11B中所示，向下延伸 物27b、 28b的厚度和端子部分27c、 28c的厚度小于主体27a、 28a的厚 度。也就是说，向下延伸物27b、 28b分别包括相对于主体27a、 28a呈角 铁形状的弯曲部分27bl、 28bl。弯曲部分27bl、 28bl形成于互连部件 27、 28的薄部分中。呈角铁形状是指弯曲部分的两侧上的段被布置成相 互垂直的状态。主体27a、 28a被形成为具有这样的厚度，该厚度具有必 要电容，例如具有lmm的厚度。向下延伸物27b、 28b和端子部分27c、 28c被形成为具有有助于弯曲和超声掩^端子部分27c、 28c的厚度，例如 具有O.Smm的厚度。虽然在图10中未图示凹口 27d、 28d，但是与第一 实施例中一样可以在向下延伸物27b、 28b中提供用于限制电流流量的多 个凹口 27d、 28d。
如图11A和11B中所示，正互连部件27和负互连部件28各自具有 第一表面和笫二表面。第一表面在厚度改变的位置处具有台阶。第二表面 与第一表面相对。正互连部件27和负互连部件28被布置成使得它们的第 二表面亦即没有台阶的表面彼此面对。
通过以下形成正互连部件27和负互连部件28:按压带状金属板以形 成厚部分和薄部分，然后弯曲金属板以形成向下延伸物27b、 28b和端子 部分27c、 28c。
量值为经过主体27a、 28a的端子部分27c、 28c的电流之和的电流流过主体27a、 28a。正互连部件27和负互连部件28的厚度按照负载要求 而确定为无障碍地允许电流流动的值。在向下延伸物27b、 28b的厚度和 端子部分27c、 28c的厚度与主体27a、 28a的厚度相同的情况下，如果增 加厚度以保证所需电容，则向下延伸物27b、 28b和端子部分27c、 28c 难以弯曲。然而在本实施例中，由于向下延伸物27b、 28b的厚度和端子 部分27c、 28c的厚度被确定为有助于弯曲的值，所以容易弯曲向下延伸 物27b、 28b和端子部分27c、 28c。流过端子部分27c、 28c的电流是流过 主体27a、 28a的电流的一部分。也就^_说，流过端子部分27c、 28c的电 流的量值小于流过主体27a、 28a的电流的量值。因此，虽然向下延伸物 27b、 28b的厚度和端子部分27c、 28c的厚度被设置为有助于弯曲的值并 且使端子部分适合于超声接合，但是具有充分量值的电流被供应给半导体 芯片23而没有障碍。
本实施例除了第一实施例的优点(1)至(7)之外还具有以下优点。
(8) 向下延伸物27b、 28b分别包括相对于主体27a、 28a呈角铁形 状的弯曲部分27bl、 28bl。向下延伸物27b、 28b被形成为比主体27a、 28a更薄。因此，即使主体27a、 28a的厚度被设置为足以保证所需电容 的值，也可以容易地弯曲向下延伸物27b、 28b和端子部分27c、 28c。
(9) 正互连部件27和负互连部件28被布置成使得它们的第二表面 (没有台阶的表面)彼此面对。因此，正互连部件27和负互连部件28
可以不仅在主体27a、 28a而且在其余部分相互绝缘而又相互平行和接近。 因此，与互连部件27、 28被布置成使得无台阶的表面和有台阶的表面彼 此面对的情,X4目比，减少了互连电感。
(10 )弯曲部分27bl、 28bl可以形成于厚部分与薄部分之间的边界。 然而在本实施例中，弯曲部分27bl、 28bl形成于薄部分中。与弯曲部分 27bl、 28bl形成于边界的情;X^目比，容易弯曲向下延伸物27b、 28b。而 且，由于弯曲部分27bl、 28bl形成于薄部分中，所以弯曲部分27bl、 28bl 的曲率半径可以变小，从而减少向下延伸物27b、 28b在主体27a、 28a 的宽度方向上的突出量。这允许整个装置11紧凑。
在第二实施例中，正互连部件27和负互连部件28被布置成无台阶的 表面彼此面对。然而如图12中所示，互连部件27、 28可以布置成使得有 台阶的表面和无台阶的表面彼此面对。在无台阶的表面彼此面对的配置 中，弯曲部分27bl、 28bl的弯曲方向相对于台阶而言不同。因此，需要 用于弯曲的两种模具，这使得制it^烦并且增加成本。对照而言，在互连部件27、 28被布置成使得无台阶的表面和有台阶的表面彼此面对的配置 中，弯曲部分27bl、 28bl的弯曲方向相对于台阶而言相同。因此，与弯 曲方向在弯曲部分27bl与28bl之间不同的情;X4目比有助于制造。
现在参照图13至图15B描述本发明的第三实施例。第三实施例的结 构与第一实施例的结构不同在于，端子部分27c、 28c被弯曲成4吏得互连 部件27、 28的横截面形状在主体27a、 28a与^^部分27cl、 28cl之间 呈曲柄形状(cranked),并且端子部分27c、 28c与电路图案24b、 24c接 触之处的^部分27cl、 28cl在电路图案24b、 24c上被布置于与半导体 芯片23间隔以相等距离Ll、 L2的位置。不描述与第一实施例的相应部 件类似或者相同的那些部件。
如图13至图15B中所示，端子部分27c、 28c在远端亦即与第一实施 例中一样在M部分27cl、 28cl处接合到电路图案24b、 24c。端子部分 27c、 28c被弯曲成使得互连部件的横截面形状在主体与接合部分之间呈 曲柄形状。在本说明书中，呈曲柄形状是指这样的线路形状，该线路具有 基本上呈直角弯曲的两个部分。如图15B中所示，各端子部分27c的# 部分27cl被布置成与布置于相应电路图案24b上的多个(两个)半导体 芯片23间隔以距离Ll、 L2。距离Ll、 L2在容差内彼此相等。在端子部 分27c、 28c中，呈直角v^^部分27cl、 28cl向上延伸的部分的长度被 确定为使得当用于超声^的工具(角状物)按压接合部分27cl、 28cl 时，该工具没有干扰端子部分27c、 28c。虽然在图14中未图示凹口 27d、 28d，但是与第一实施例中一样可以在向下延伸物27b、 28b中提供用于 限制电流流量的多个凹口 27d、 28d。
端子部分27c、 28c被弯曲成使得互连部件的横截面形状在主体与接 合部分之间呈曲柄形状。因此，除了^^部分27cl、 28cl之外的部分没 有接触电路图案24b、 24c。因此，^^部分27cl与相应半导体芯片23 之间的距离L1、 L2不变但是彼此相等。
当图15B中的箭头P代表的方向的力作用于端子部分27c、 28c时， 该力在到达^部分27cl、 28cl之前由具有两个弯曲部分的曲柄形状端 子部分27c、 28c的弹性变形所吸收。因此，减少了作用于M部分27cl、 28cl的应力。
而且，曲柄形状端子部分27c、 28c允许用于超声掩^的工具通过超 声掩^来可靠地仅沿着整个长度L将M部分27cl、 28cl掩^到相应电 路图案24b、 24c而不干扰端子部分27c、 28c。这提高了装置的机械和电稳定性。
本实施例除了第一实施例的优点(1)至(7)之外还具有以下优点。
(11)端子部分27c、 28c被弯曲成使得互连部件的横截面形状在主 体与^^部分之间呈曲柄形状，并且端子部分27c的M部分27cl在与
半导体芯片23间隔以相同距离的位置处^到电路图案24b。因此，稳 定地均衡了互连电感，减少了向半导体芯片23供应的电流的不平衡。另 外，由于端子部分27c、 28c被弯曲成使得互连部件的横截面形状在主体 与掩^部分之间呈曲柄形状，所以减少了"^部分27cl、 28cl处的应力。
本发明不限于上述实施例，而是例如可以实施如下。
可以使用板状绝缘体(例如树脂板)取代绝缘片29。另外，正互连 部件27和负互连部件28可以由a^完全地绝缘。
正互连部件27和负互连部件28可以通过除了超声M之夕卜的方法如 激光熔接或者焊接来接合到陶瓷衬底21。同样地，可以通过激光熔接或 者焊接来实现输出电极部件32U、 32V、 32W到陶瓷衬底21的掩^或者 驱动输入端子Gl至G6和信号端子Sl至S6到陶瓷衬底21的掩^。
可以改变主体27a、 28a的布置，只要主体27a、 28a平行于衬底22、 相互接近并且相互绝缘。例如，可以在上侧布置主体27a来取代在上侧或 者在与衬底22更远的位置处布置主体28a。然而当使用电解电容器作为 电容器17时，负互连部件的主体28a优选地位于顶部，因为屏蔽材料所 在的各电解电容器的外部被接地。
电容器17的位置不限于面对衬底22的位置亦即在金属基部20之上 的位置。例如，电容器17可以位于金属基部20的侧部上。在这种情况下， 负互连部件28的主体28a被定位成更接近电容器17亦即在下侧上。向下 延伸物27b、 28b分别从主体27a、 28a向下延伸。向下延伸物27b、 28b 的下端被弯曲以形成端子部分27c、 28c。端子部分27c、 28c在^^部分 27cl、 28cl处接合到陶瓷衬底21上的用于漏极和源极的电路图案24b、 24c。在这个实施例中，各臂通过安装在一个陶瓷衬底21上的两个半导体 芯片23来进行配置，并且沿着与图16的平面垂直的方向布置六行陶瓷衬 底21。在图16中未图示除了电路图案24b或者输出电极部件32U之外的 衬底元件。而且在这种情况下，在正互连部件27和负互连部件28中，用 作延伸物的向下延伸物27b、 28b从主体27a、 28a朝着陶资衬底21延伸 到与衬底21最近的位置而又相互平行。这减少了电容器的互连中的寄生电感。另外，向下延伸物27b、 28b具有用于限制电流流量的凹口 27d、 28d。这抑制了电流流量的影响，具体地抑制了相之间的影响。在图16 中示出了用于将陶瓷衬底21 #^到金属基部20的焊料H和用于将半导 体芯片23"^到电路图案24b的焊料H。
代替由两个陶瓷衬底21来形成M， M可以由一个陶瓷衬底21 形成。这种结构消除了用以将栅极信号电路图案24a相互电连接并且将源 极信号电路图案24d相互电连接的引线^^的必要性。而且，各漏极电路 图案23b与相应端子部分27c之间的*数目和各源极电路图案24c与相 应端子部分28c之间的"^数目可以从两个减少到一个。另外，^#^部 分与漏极电路图案24b中的相应漏极电路图案之间的^^数目可以从两 个减少到一个。
为了减少陶瓷衬底21的数目，^臂可以由一个陶瓷衬底21形成。可 替选地，可以在一个陶瓷衬底21上提供两个或者更多臂。
金属基部20可以由铝基金属形成，并且陶乾衬底21可以是在各侧上 具有铝层的DBA (直接铜焊铝)衬底。在这种情况下，电路图案24a至 24d可以形成于DBA衬底的上表面上，并且可以用铝基铜焊填充金属将 DBA衬底的下表面铜焊到金属基部。
可以使用在表面上有绝缘层的金属衬底取代陶瓷村底21作为绝, 底。在这种情况下，电路图案24a至24d可以形成于绝缘层上。
代替通过焊接或者铜焊将绝,底接合到金属基部20，可以在金属 基部20上形成绝缘层并且可以在绝缘层上形成电路图案24a至24d。在 这种情况下，减少了部件的数目，并且用于将绝缘衬底接合到金属基部 20的步骤是不必要的。
电容器17的数目不限于四个，而是可以根据换流装置11的额定电流 值和电容器的电容而改变成少于或者多于四个。
电容器17不限于电解电容器，而是可以例如是双电层电容器。
开关元件Q即Ql至Q6不限于MOSFET，而是可以是其它类型的 功率晶体管如IGBT (绝,极双极晶体管)或者晶闸管。
各臂中的成对开关元件Q和二极管D的数目不限于是四对，而是可 以根据经过臂的电流量而少于或者多于四对。可替选地，各臂可以由单个 开关元件Q和单个二极管D形成。单对开关元件和二玟管无需封装为一个半导体芯片23，而是可以独 立地安装在电路上。
换流装置11可以输出单相AC而不是三相AC。在这样的情况下，提 供两对上臂和下臂。
电力变换装置无需是换流装置，而是可以是DC-DC转换器。
电容器17的正端子17a与负互连部件27之间的^、负端子17b 与负互连部件28之间的掩^不限于螺钉紧固，而是可以通过其中电容器 17比在焊接中受热影响更少的掩^方法来实现。例如，可以利用精确电 阻熔接或者激光束熔接。
在第三实施例中，端子部分27c的^部分27cl与半导体芯片23之 间的距离L1、 L2在容差内彼此相等。然而，端子部分27c可以用这样的 方式接合到电路图案24b:从端子部分27c到半导体芯片23的电流路径 的阻抗在容差内彼此相等。
只要电力变换装置被配置成使得多个开关元件并联连接并且使用板 状导体作为互连部件，可以省略电容器17。
权利要求
1.一种电力变换装置，包括其上装配有开关元件的衬底；放置于所述衬底上的正端子互连部件和负端子互连部件，其中所述互连部件各自具有位于所述衬底之上并且平行于所述衬底的板状主体，并且其中所述互连部件的主体堆叠成相互接近而又相互电绝缘；以及电容器，其具有连接到所述正端子互连部件的主体的正端子和连接到所述负端子互连部件的主体的负端子，其中所述正端子互连部件和所述负端子互连部件中的各端子互连部件还包括从相应的主体朝着所述衬底延伸的板状延伸物和从所述延伸物延伸并且接合到所述衬底的端子部分，所述延伸物延伸到与所述衬底最近的位置而又相互平行和接近。
2. 根据权利要求l所述的电力变换装置，其中在所述互连部件的主 体之间和在所述互连部件的延伸物之间提供绝缘部件。
3. 根据权利要求l所述的电力变换装置，其中在各所述延伸物中形 成用于限制电流流量的凹口 。
4. 根据权利要求3所述的电力变换装置，其中所述凹口的宽度被确 定为无碍于用于绝缘或者保护的M^通过的值。
5. 根据权利要求l所述的电力变换装置，其中所述电容器安装在所 述两个互连部件的主体中的与所述衬底更远的主体上。
6. 根据权利要求l所述的电力变换装置，其中各延伸物包括相对于 相应主体呈角铁形状的弯曲部分，并且其中所述延伸物的厚度和所述端子 部分的厚度小于所述主体的厚度。
7. 根据权利要求6所述的电力变换装置，其中各互连部件包括第 一表面，其在厚度改变的段处具有台阶；以及第二表面，其在与所述第一 表面相对的一侧上，其中所述互连部件被布置成^吏得所述第二表面彼此面 对。
8. 根据权利要求6所述的电力变换装置，其中各互连部件包括第 一表面，其在厚度改变的段处具有台阶；以及第二表面，其在与所述第一 表面相对的一侧上，其中所述互连部件被布置成使得第一表面和第二表面彼此面对。
9. 根据权利要求6所述的电力变换装置，其中各弯曲部分形成于相 应互连部件的薄段中。
10. 根据权利要求l所述的电力变换装置，其中所述衬底具有包括所 述开关元件的多个半导体芯片安装在其上的电路图案，并且其中各端子部 分在其远端具有接合到所述电路图案的接合部分，其中所述端子部分被弯曲成使得各互连部件的横截面形状在所述主 体与所述#^分之间呈曲柄形状，以及其中^合部分接合到所述电路图案以便与所述半导体芯片间隔以 相等距离。
11. 根据权利要求1至10中任何一项所述的电力变换装置，其中所 述端子部分通it^声^来^^到所述衬底。
全文摘要
一种电力变换装置包括其上装配有开关元件(Q，即Q1至Q6)的衬底(22)；安装在衬底上的正端子互连部件(27)和负端子互连部件(28)；以及电容器(17)，其具有连接到正端子互连部件(27)主体的正端子(17a)和连接到负端子互连部件(28)主体的负端子(17b)。互连部件各自具有位于衬底(22)之上并且平行于衬底(22)的板状主体(27a，28a)。互连部件的主体堆叠成相互接近而又相互电绝缘。正端子互连部件和负端子互连部件中的各端子互连部件还包括从相应主体朝着衬底延伸的板状延伸物(27b，28b)和从延伸物延伸并且接合到衬底的端子部分(27c，28c)。延伸物延伸到与衬底最近的位置而又相互平行和接近。
文档编号H02M1/00GK101527502SQ20091011812
公开日2009年9月9日 申请日期2009年3月2日 优先权日2008年3月4日
发明者中村贵洋, 大西宏幸, 小林裕幸, 深津利成, 石川纯, 绀谷一善, 蟹江直人, 长濑俊昭 申请人:株式会社丰田自动织机
技术领域：
本发明涉及电力变换装置。
背景技术：
日本公开专利公布第2008-347561号公开了 一种具有开关元件和电容 器的电力变换装置的结构，其中对应于外部连接端子的电容器互连部件的 一部分配置成减少互连的寄生电感。具体而言，如图17A和17B中所示， 在基部100的上表面上提供六个绝,底101，并且在各绝,底101上 形成集电极图案102和发射极图案103。开关芯片104和二极管芯片105 安装在集电极图案102上，并且开关芯片104和二极管芯片105通过#^ 线106连接到发射极图案103。 P型导体107包括板状主导体107a和从该 主导体107a向下突出的三个连接导体107b 。 P型导体107在连接导体107b 处连接到绝,底101。同样地，N型导体108包括板状主导体108a和 从该主导体108a向下突出的三个连接导体108b。 N型导体108在连接导 体108b处连接到绝^bH"底101。主导体107a、 108a层压在一起而又相互 绝缘。分别在主导体107a、 108a的末端处提供带状子导体107c、 108c。 子导体107c、 108c层压在一起而又相互绝缘。子导体107c、 108c的末端 分别形成外部连接端子PIO、 NIO。
然而，为了减少电容器互连中的寄生电感，在电容器互连部件中提供 外部连接端子PIO、 N10的改进结构是不够的。具体而言，需要减少该互 连中的寄生电感。
发明内容
因而，本发明的目的在于提供一种进一步减少电容器互连的寄生电感 的电力变换装置。
为了实现前述目的并且根据本发明的一个方面，提供一种包括衬底、 正端子互连部件、负端子互连部件和电容器的电力变换装置。开关元件安*^衬底上。正端子互连部件和负端子互连部件放置于衬底上。互连部件 各自具有位于衬底之上并且平行于衬底的板状主体。互连部件的主体堆叠 成相互接近而又相互电绝缘。电容器具有连接到正端子互连部件主体的正 端子和连接到负端子互连部件主体的负端子。正端子互连部件和负端子互 连部件中的各端子互连部件还包括从对应主体朝着衬底延伸的板状延伸 物和从延伸物延伸并且^到衬底的端子部分。延伸物延伸到与衬底最近 的位置而又相互平行和接近。
本发明的其它方面和优点将从与通过例子来图示本发明原理的附图 相结合的以下描述中变得明显。
可以通过参照当前优选实施例的以下描述以及附图来最好地理解本
发明及其目的和优点，在附图中
图1A是示出了换流装置的电路图，该换流装置是根据本发明第一实 施例的电力变换装置；
图1B是示出了图1A中所示的换流装置的臂的修改的电路图2是示出了图1A的将盖省略的换流装置的示意透视图3是示出了图2的换流装置的平面图4A是沿着图3中的线4A-4A获得的横截面图4B是图4A的将一部分省略的局部放大图5是示出了图1A的换流装置的村底上的连接状态的局部平面图6A是沿着图3中的线6A-6A获得的横截面图6B是图6A的局部放大图7A是图示了图1A的换流装置中的芯片部分安装在其上的陶瓷衬 底的示意透视图7B是图示了图7A的陶瓷衬底安装在其上的金属基部的示意透视
图8A是示出了其中支撑框架附着到图7B的金属基部这一状态的示 意透视图；图8B是示出了其中输出电极部件附着到图8A的金属基部这一状态 的示意透视图9是示出了图1A的换流装置中的电容器组件、金属基部、支撑框 架和输出电极部件之间关系的示意透视图10是示出了根据本发明第二实施例的换流装置中的电容器组件、 金属基部、支撑框架和输出电极部件之间关系的示意透视图IIA是示出了图IO的换流装置的横截面图，其对应于沿着图3的 线4A-4A获得的横截面；
图IIB是图11A的将一部分省略的局部放大图12是示出了换流装置的横截面图，该换流装置是根据另 一实施例 的电力变换装置；
图13是示出了将盖省略的换流装置的平面图，该换流装置是根据本 发明第三实施例的电力变换装置；
图14是示出了图13的换流装置中的电容器组件、金属基部、支撑框 架和输出电极部件之间关系的示意透视图15A是沿着图13中的线15A-15A获得的横截面图15B是图15A的将一部分省略的局部放大图16是示出了换流装置的横截面图，该换流装置是根据另一实施例 的电力变换装置；
图17A是图示了现有技术的电力变换装置的透视图;以及
图17B是示出了图17A的电力变换装置的分解透视图。
具体实施例方式
现在参照图1A至图9来描述根据本发明第一实施例的三相换流装置11。
首先描述换流装置的电路配置。如图1A中所示，换流装置11具有 换流电路12，该换流电路具有六个开关元件Ql至Q6。使用MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)作为开关元件Ql至Q6。在成对的 第一和第二开关元件Q1、 Q2、成对的第三和第四开关元件Q3和Q4以 及成对的第五和第六开关元件Q5和Q6中的各对开关元件中，开关元件串联连接。二极管Dl至D6分别与开关元件Ql至Q6的漏极与源^l之间 的部分反并联连接。开关元件Q1、 Q3、 Q5中的各开关元件和二极管Dl、 D3、 D5中的与其连接的相应二极管形成被称为上臂的结构。并且，开关 元件Q2、 Q4、 Q6中的各开关元件和二极管D2、 D4、 D6中的与其连接 的相应二极管形成被称为下臂的结构。
开关元件Q1、 Q3、 Q5的漏极通过线路13连接到用于输入电力的正 输入端子14，并且开关元件Q2、 Q4、 Q6的源极通过线路15连接到用于 输入电力的负输入端子16。多个电容器17在线路13与线路15之间并联 连接。在本实施例中，使用电解电容器作为电容器17。电容器17的正端 子和负端子分别连接到线路13和线路15。
开关元件Q1、 Q2之间的节点连接到U相端子U，开关元件Q3、 Q4 之间的节点连接到V相端子V，并且开关元件Q5、 Q6之间的节点连接 到W相端子W。开关元件Ql至Q6的^f极分别连接到驱动信号输入端 子Gl至G6。开关元件Ql至Q6的源极分别连接到信号端子Sl至S6。
在图1A中，上臂和下臂中的各臂包括一个开关元件和一个二极管。 然而，在经过各臂的电流量大的情况下，各臂可以如图1B中所示配置有 多个并联连接的成对开关元件Q和二极管D。在本实施例中，各臂由四 对开关元件Q和二极管D形成。
现在描述换流装置11的结构。
如图2和图3中所示，换流装置11包括由金属基部20和多个陶资衬 底21形成的衬底22，该金属基部20由铜制成并且这些陶瓷衬底21是绝 *#底。半导体芯片23安**衬底22上。各半导体芯片23包括形成单 个器件的一个开关元件(MOSFET)和一个二极管。也就是说，各半导 体芯片23对应于图1B中所示的设置有单个开关元件Q和单个二极管D 的器件之一。
各陶瓷衬底21具有例如由氮化铝、氧化铝或者氮化硅形成的陶瓷板 26。如图5中所示，在陶资板26的上表面上形成电路图案24a、 24b、 24c、 24d。如图4B中所示，在陶资板26的下表面上提^T属板25。电路图案 24a、 24b、 24c、 24d和金属板25例如由铝或者铜制成。金属板25作为 将陶乾衬底21与金属基部20相互接合的接合层来工作。使用焊料(未示 出)在其间有金属板25的情况下将陶乾衬底21 #^到金属基部20。在 下文中将金属基部20称为换流装置11的底部(下部)。如图5中所示，电路图案24a、 24b、 24c和24d分别是用于栅极信号、 漏极、源极和源极信号的电路图案。电路图案24a至24d中的各电路图案 形成得像带一样。漏极电路图案24b和源极电路图案24c相互邻近且平行。 栅极信号电路图案24a和源极信号电路图案24d被定位成与电路图案24c 相对且与电路图案24b平行。半导体芯片23用焊料^^到漏极电路图案 24b。半导体芯片23的栅极和栅极信号电路图案24a通过引线^^相互电 连接。半导体芯片23的源极通过引线^^电连接到源极电路图案24c和 源极信号电路图案24d。
如图7B中所示，金属基部20基本上为矩形。在金属基部20上提供 并且按六行两列布置十二个陶资衬底21，使得陶瓷衬底21的纵向方向垂 直于金属基部20的纵向方向。^ff上的两个陶瓷衬底21上的半导体芯片 23形成换流电路12的臂。在本实施例中，在各陶乾衬底21上安装两个 半导体芯片23，并且各行中的两个陶乾衬底21上的四个半导体芯片23 形成一个臂。如图5中所示，各陶瓷衬底21上的两个半导体芯片23布置 于电路图案24b在纵向方向上的末端，从而在半导体芯片23之间存在间 隔。
如图3至4B中所示，板状正互连部件27和板状负互连部件28在堆 叠状态下位于衬底22上。在本实施例中，负互连部件28位于正互连部件 27之上。正互连部件27和负互连部件28分别形成图1A中所示的线路 13和线路15。
如图4A和4B中所示，正互连部件27和负互连部件28分别包括板 状矩形主体27a、28a和充当延伸物的成对向下延伸物27b、28b。主体27a、 28a在衬底22之上被定位成与衬底22平行，并且布置成相互接近而又相 互绝缘。成对的向下延伸物27b、 28b位于相应主体27a、 28a在宽度方向 上的末端，同时弯曲成朝向衬底22延zf申。各对向下延伸物中的向下延伸 物27b、 28b关于这样的线对称，该线穿过主体27a、 28a中的相应主体在 宽度方向上的中心。在主体27a、 28a的各侧中，向下延伸物27b和向下 延伸物28b彼此堆叠。以这种方式，在主体27a、 28a的各侧中，向下延 伸物27b和向下延伸物28b从主体27a、28a延伸到衬底22(陶乾衬底21) 的附近而又相互接近且平行。
正互连部件27和负互连部件28分别具有多个端子部分27c、 28c。 端子部分27c、 28c各自从向下延伸物27b、 28b的下端向下延伸，然后弯 曲成与主体27a、 28a平行延伸(见图2)。在本实施例中提供三对端子部分27c、 28c或者六个端子部分。如图3中所示，各端子部分27c在远端 具有M部分27cl。在^部分27cl，端子部分27c通过超声^来接 合到具有形成上臂的半导体芯片23的陶瓷衬底21上的漏极电路图案24b 的中心。各端子部分28c也在远端具有^^部分28cl。在^部分28cl， 端子部分28c通过超声^来掩^到具有形成下臂的半导体芯片23的陶 资衬底21上的源极电路图案24c的中心。互连部件27、 28在宽度方向上 的同一侧的接合部分27cl、 28cl，亦即通过超声M来接合的端子部分 27c、 28c与电路图案24b、 24c之间的^^部分，位于单条直线上。
在图6A和6B中，分别在向下延伸物27b、28b中形成多个凹口 27d、 28d。向下延伸物27b的凹口 27d面向向下延/f申物28b的凹口 28d。凹口 27d、 28d起到限制电流流量的作用。也就是说，凹口27d、 28d能够限制 图1A和图6A中所示的经过正互连部件27流入上臂的电流il、 i2、 i3和 经过负互连部件28从下臂流出的电流i4、 i5、 i6。凹口 27d、 28d的宽度 被确定为无碍于^36通过的值，下文将讨论这一点(见图4A)。
另一方面，如图4B中所示，绝缘片29位于正互连部件27的主体27a 与负互连部件28的主体28a之间。绝缘片29作为将主体27a、 28a彼此 电绝缘的绝缘部件来工作。绝缘片29的例子包括树脂片。正互连部件的 主体27a、负互连部件28的主体28a和绝缘片29具有电容器17的正端 子17a和负端子17b可以插入其中的伸长孔。
如图2和图3中所示，由电绝缘材料的支撑框架30固定到金属基部 20以沿着金属基部20的边缘延伸。全部陶资衬底21容纳在支撑框架30 内。用于接收外部电力的正输入端子14形成于正互连部件27的主体27a 的纵向末端。正输入端子14在支撑框架30以外延伸。负输入端子16形 成于负互连部件28的主体28a的纵向末端，具体为与正输入端子14相对 的末端。负输入端子16在支撑框架30以外延伸。
如图4A和4B中所示，电容器17布置于正互连部件27的主体27a 和负互连部件28的主体28a中的与衬底22更远的主体上，亦即布置于负 互连部件28的主体28a上。在本实施例中，在其间有电绝缘部件(未示 出)的情况下在主体28a上布置四个电容器17，使得正端子17a和负端 子17b面向村底22。各电容器17的正端子17a和负端子17b位于电容器 主体的一侧上。正端子17a连接到正互连部件27的主体27a,并且负端 子17b连接到负互连部件28的主体28a。
如图2和图3中所示，换流装置11的三个输出电极部件32U、 32V32W各自具有向上延伸的部分和横向延伸的部分以便从侧部观察呈L形 状。向上延伸的部分被定位成接近支撑框架30，并且横向延伸的部分在 正互连部件27的主体27a以下与正互连部件27的纵向方向垂直延/f申。在 正互连部件27与输出电极部件32U、 32V、 32W之间的绝缘由例如是珪 有机树脂胶的凝胶36 (图4A中所示)保证。在正互连部件27的向下延 伸物27b与负互连部件28的向下延伸物28b之间的绝缘也由劍欧36保证。 ■ 36容纳于由支撑框架30包围的空间中。
例如如图3中所示，输出电极部件32U、 32V、 32W各自通过按压宽 度与陶瓷衬底21的宽JL^本上相等的铜板来形成。如图5中所示，输出 电极部件32U、 32V、 32W中的各输出电极部件具有四个^部分35。 M部分35中的两个^^P分掩^到具有形成上臂的半导体芯片23的两 个陶瓷衬底21的电路图案24c的大体上的中心。其它两个^^P分^^ 到具有形成下臂的半导体芯片23的两个陶瓷衬底21的电路图案24b的大 体上的中心。更加具体地，输出电极部件32U通it^声M来接合到由 第一开关元件Ql和二极管Dl形成的上臂的源极电路图案24c以及由第 二开关元件Q2和二极管D2形成的下臂的漏极电路图案24b。输出电极 部件32V通过超声^来掩^到由第三开关元件Q3和二敗管D3形成的 上臂的源极电路图案24c以及由第四开关元件Q4和二极管D4形成的下 臂的漏极电路图案23b。输出电极部件32W通it^声^来^到由第 五开关元件Q5和二极管D4形成的上臂的源极电路图案24c以及由第六 开关元件Q6和二极管D6形成的下臂的漏极电路图案24b。
如图8B中所示，基本上L形的输出电极部件32U、 32V、 32W中的 各输出电极部件具有水平部分，该水平部分具有在近端(与弯曲部分更近 的一部分)的成对^^部分35和在远端的另一对^^部分35。 M部分 35从水平部分朝着衬底22延伸。在近端的^部分35之间和在远端的 M部分35之间限定能够接纳负互连部件28的端子部分28c的间隔50。 如图3中所示，成对的#^部分35和M部分27cl、 28cl在互连部件 27、 28的各宽度方向侧布置于单条线上。
如图3和图5中所示，在与各臂对应的两个陶瓷衬底21中，位于输 出电极部件32U、 32V、 32W的水平部分的远端处的陶瓷衬底21的栅极 信号电路图案24a和源极信号电路图案24d分别连接到驱动信号输入端子 Gl至G6和信号端子Sl至S6。端子Gl至G6和Sl至S6与支撑框架30 一体,制以便延伸经过支撑框架30 ，从而第二末端从支撑框架30突出。在图5中，各臂的两个陶瓷衬底21上形成的电路图案24a通过引线^^ 相互电连接。而且，各臂的两个陶瓷衬底21上形成的电路图案24d通过 引线M相互电连接。
如图4A中所示，支撑框架30填充有皿36，该^然后固化以使 半导体芯片23绝缘并且保护半导体芯片23。盖37可以用螺栓固定到金 属基部20以覆盖在其上装配有半导体芯片23或开关元件Ql至Q6的衬 底22的表面、正互连部件27、负互连部件28、电容器17、输出电极部 件32U、 32V、 32W、支撑才匡架30。
在下文中描述用于制造如上构造的换流装置11的方法。
首先描述用于在陶瓷衬底21上安装半导体芯片23的步骤。在这个步 骤中，如图7A中所示，两个半导体芯片23通过焊接来接合到陶瓷衬底 21上的漏极电路图案24b，使得在纵向方向上的中心存在间隔。如图5 中所示，各半导体芯片23的栅极和栅极信号电路图案24a通过引线#^ 相互连接，各半导体芯片23的源极和源极电路图案24c通过引线^^相 互连接，并且各半导体芯片23的源极和源极信号电路图案24d通过引线 齡相互连接。
下一步描述用于将陶瓷村底21 ^到金属基部20的步骤。在这个步 骤中，如图7B中所示，其上安装有半导体芯片23的陶乾衬底21按六行 两列通过焊接来掩^到金属基部20。如图5中所示，具有臂的各陶瓷衬 底21的电路图案23a和电路图案24d分别电连接到具有臂的另 一陶瓷衬 底21的电路图案24a和电路图案24d。
下一步描述用于将输出电极部件32U、 32V、 32W接合到陶瓷衬底 21的步骤。在这个步骤中，如图8A中所示，具有驱动信号输入端子G1 至G6和信号端子Sl至S6的支撑框架30固定到金属基部20以^便包围陶 瓷衬底21。支撑框架30借助粘合剂或者螺钉来固定。然后如图8B中所 示，布置输出电极部件32U、 32V、 32W使得^#^|5分35接触漏极电 路图案24b和源极电路图案24c之一的大体上的中心(见图5)。随后， M部分35通it^声^^相继地"^到电路图案24b和电路图案24c。 而且，驱动信号输出端子Gl至G6的第一末端通it^声^来掩^到电 路图案24a，并且信号端子Sl至S6的第一末端通it^声^来痴^到电 路图案24d。
然后，执行用于组装图9中所示的电容器组件38的步骤。在这个步骤中，使用夹具按预定间隔沿着单条线固定四个电容器17，使得正端子 17a和负端子17b面朝上。然后，在其间有绝缘材料的情况下将负互连部 件28固定到电容器17的负端子17b。随后，正互连部件27固定到电容 器17的正端子17a，同时将绝缘片29放置于正互连部件27与负互连部 件28的主体28a之间。以这种方式，组装电容器组件38使得正互连部件 27的主体27a和负互连部件28的主体28a相互绝缘，并且正互连部件27 和负互连部件28分别电连接到电容器17的正端子17a和负端子17b。
下一步描述用于通it^声M将电容器组件38掩^到陶瓷衬底21 的步骤。在这个步骤中，首先在陶瓷衬底21上放置电容器组件38。如图 9中所示，电容器组件38从陶资衬底21之上布置于支撑框架30中的预 定位置。这时，如图3中所示，互连部件27、 28在宽度方向上的同一侧 的^部分27cl、 28cl位于单条线上。
随后，端子部分27c、 28c通过超声^^在^^部分27cl、 28cl相继 地接合到电路图案24b、 24c。 M部分27cl、 28cl接近电容器17。因此， 如果使用其中没有特别地考虑抗热性的普通电容器作为电容器17并且使 用焊接以接合端子部分27c、 28c,则伴随焊接的热可能不利地影响电容 器17。然而，由于端子部分27c、 28c和电路图案24b、 24c通it^适声^^ 来掩^，所以向电容器17施加的热量少于执行焊接的情况。因此，无需 抗热性增强的特殊电容器。
如图4中所示，为了电绝缘和保护应当保持远离潮湿和氧化的部分如 半导体芯片23和#部分，用凝胶36填充支撑框架30，该凝胶36然后 被固化。如图6A和6B中所示，正互连部件27和负互连部件28的向下 延伸物27b、 28b分别具有凹口 27d、 28d。与没有提供凹口 27d、 28d的 情况相比，■ 36容易流入正互连部件27与负互连部件28之间的间隔。 因而，盖37用螺栓固定到金属基部20，从而如图4A中所示完成换流装 置ll。
现在描述具有上，造的换流装置11的功能。
换流装置11例如是车辆的供电单元的一部分。在图1A中所示的换 流装置11中，正输入端子14和负输入端子16连接到直流(DC )电源(未 示出)，并且U相端子U、 V相端子V和W相端子W连接到马达(未示 出)。驱动信号输入端子Gl至G6和信号端子Sl至S6连接到控制单元 (未示出)。上臂的开关元件Q1、 Q3、 Q5和下臂的开关元件Q2、 Q4、 Q6各自 按预定间隔经受接通-断开控制，从而按交流(AC)来驱动马达。
在图2中，在开关元件Ql至Q6进行切换时，骤然上升的电流或者 骤然下降的电流流过正互连部件27和负互连部件28。正互连部件27和 负互连部件28中的电流流动方向彼此相反。由于平坦的板状主体27a、 28a相互平行和接近，所以互感效应减少了互连的电感。向下延伸物27b、 28b也相互平行和接近，并且电流流动方向彼此相反。这进一步减少了互 连的电感。
以这种方式，减少了从电容器17到与半导体芯片23最近的位置的线 路电感，并且抑制了在开关元件Ql至Q6进行切换时生成的浪涌电压。 因此，防止了损坏半导体芯片23。
另外，向下延伸物27b、 28b具有用于限制电流流量的凹口 27d、28d。 这防止了U相、V相和W相彼此影响。
上述实施例具有以下优点。
(1) 在正互连部件27和负互连部件28中，用作延伸物的成对向下 延伸物27b、 28b从主体27a、 28a延伸到与衬底22最近的位置而又相互 平衧。这减少了电容器的互连中的寄生电感。
(2) 用作绝缘部件的绝缘片29和凝胶36位于正互连部件27的主体 27a与负互连部件28的主体28a之间以及正互连部件27的向下延伸物27b 和负互连部件28的向下延伸物28b之间。这种配置适合于在正互连部件 27与负互连部件28之间进行绝缘。
(3) 用于限制电流流量的凹口 27d、 28d形成于正互连部件27和负 互连部件28的向下延伸物(延伸物)27b、 28b中。电流流量的限制抑制 了电流流量的影响，具体地抑制了相之间的影响。
(4) 凹口27d、 28d的宽度被确定为无碍于^J欧36渗透的值。凹口 27d、 28d允许^^36流畅地流动，从而蒯欧38高效地到达所需位置。
(5) 在与衬底22平行的正互连部件27的主体27a和负互连部件28 的主体28a中，电容器17安装在与陶瓷衬底21更远的主体28a上。因此， 电容器17可以与包括用作开关元件的半导体芯片23的衬底22上的部分 进行集成。
(6 )端子部分27c、 28c通过超声^^分别接合到电路图案24b、 24c。因此，与通过焊接来M相比，减少了产生的热。
(7)虽然布置于负互连部件28上而又相互电绝缘的电容器17与端 子部分27c、 28c之间的距离小，但是端子部分27c、 28c和电路图案24b、 24c通过超声接合iM目互^^，这产生比焊接更少的热。因此，无需抗热 性增强的特殊电容器。
现在参照图IO、图11A和11B来描述本发明的第二实施例。第二实 施例的结构与第一实施例的结构不同在于，从互连部件27、28的主体27a、 28a延伸到衬底的向下延伸物27b、 28b的厚度和端子部分27c、 28c的厚 度小于主体27a、 28a的厚度。不描述与第一实施例的相应部件类似或者 相同的那些部件.
与第一实施例中一样，成对的向下延伸物27b、 28b如图10中所示 位于相应主体27a、 28a在宽度方向上的末端，同时弯曲成朝着衬底22延 伸。而且，端子部分27c、 28c各自从向下延伸物27b、 28b的下端向下延 伸，然后与主体27a、 28a平朽^延伸。如图11A和11B中所示，向下延伸 物27b、 28b的厚度和端子部分27c、 28c的厚度小于主体27a、 28a的厚 度。也就是说，向下延伸物27b、 28b分别包括相对于主体27a、 28a呈角 铁形状的弯曲部分27bl、 28bl。弯曲部分27bl、 28bl形成于互连部件 27、 28的薄部分中。呈角铁形状是指弯曲部分的两侧上的段被布置成相 互垂直的状态。主体27a、 28a被形成为具有这样的厚度，该厚度具有必 要电容，例如具有lmm的厚度。向下延伸物27b、 28b和端子部分27c、 28c被形成为具有有助于弯曲和超声掩^端子部分27c、 28c的厚度，例如 具有O.Smm的厚度。虽然在图10中未图示凹口 27d、 28d，但是与第一 实施例中一样可以在向下延伸物27b、 28b中提供用于限制电流流量的多 个凹口 27d、 28d。
如图11A和11B中所示，正互连部件27和负互连部件28各自具有 第一表面和笫二表面。第一表面在厚度改变的位置处具有台阶。第二表面 与第一表面相对。正互连部件27和负互连部件28被布置成使得它们的第 二表面亦即没有台阶的表面彼此面对。
通过以下形成正互连部件27和负互连部件28:按压带状金属板以形 成厚部分和薄部分，然后弯曲金属板以形成向下延伸物27b、 28b和端子 部分27c、 28c。
量值为经过主体27a、 28a的端子部分27c、 28c的电流之和的电流流过主体27a、 28a。正互连部件27和负互连部件28的厚度按照负载要求 而确定为无障碍地允许电流流动的值。在向下延伸物27b、 28b的厚度和 端子部分27c、 28c的厚度与主体27a、 28a的厚度相同的情况下，如果增 加厚度以保证所需电容，则向下延伸物27b、 28b和端子部分27c、 28c 难以弯曲。然而在本实施例中，由于向下延伸物27b、 28b的厚度和端子 部分27c、 28c的厚度被确定为有助于弯曲的值，所以容易弯曲向下延伸 物27b、 28b和端子部分27c、 28c。流过端子部分27c、 28c的电流是流过 主体27a、 28a的电流的一部分。也就^_说，流过端子部分27c、 28c的电 流的量值小于流过主体27a、 28a的电流的量值。因此，虽然向下延伸物 27b、 28b的厚度和端子部分27c、 28c的厚度被设置为有助于弯曲的值并 且使端子部分适合于超声接合，但是具有充分量值的电流被供应给半导体 芯片23而没有障碍。
本实施例除了第一实施例的优点(1)至(7)之外还具有以下优点。
(8) 向下延伸物27b、 28b分别包括相对于主体27a、 28a呈角铁形 状的弯曲部分27bl、 28bl。向下延伸物27b、 28b被形成为比主体27a、 28a更薄。因此，即使主体27a、 28a的厚度被设置为足以保证所需电容 的值，也可以容易地弯曲向下延伸物27b、 28b和端子部分27c、 28c。
(9) 正互连部件27和负互连部件28被布置成使得它们的第二表面 (没有台阶的表面)彼此面对。因此，正互连部件27和负互连部件28
可以不仅在主体27a、 28a而且在其余部分相互绝缘而又相互平行和接近。 因此，与互连部件27、 28被布置成使得无台阶的表面和有台阶的表面彼 此面对的情,X4目比，减少了互连电感。
(10 )弯曲部分27bl、 28bl可以形成于厚部分与薄部分之间的边界。 然而在本实施例中，弯曲部分27bl、 28bl形成于薄部分中。与弯曲部分 27bl、 28bl形成于边界的情;X^目比，容易弯曲向下延伸物27b、 28b。而 且，由于弯曲部分27bl、 28bl形成于薄部分中，所以弯曲部分27bl、 28bl 的曲率半径可以变小，从而减少向下延伸物27b、 28b在主体27a、 28a 的宽度方向上的突出量。这允许整个装置11紧凑。
在第二实施例中，正互连部件27和负互连部件28被布置成无台阶的 表面彼此面对。然而如图12中所示，互连部件27、 28可以布置成使得有 台阶的表面和无台阶的表面彼此面对。在无台阶的表面彼此面对的配置 中，弯曲部分27bl、 28bl的弯曲方向相对于台阶而言不同。因此，需要 用于弯曲的两种模具，这使得制it^烦并且增加成本。对照而言，在互连部件27、 28被布置成使得无台阶的表面和有台阶的表面彼此面对的配置 中，弯曲部分27bl、 28bl的弯曲方向相对于台阶而言相同。因此，与弯 曲方向在弯曲部分27bl与28bl之间不同的情;X4目比有助于制造。
现在参照图13至图15B描述本发明的第三实施例。第三实施例的结 构与第一实施例的结构不同在于，端子部分27c、 28c被弯曲成4吏得互连 部件27、 28的横截面形状在主体27a、 28a与^^部分27cl、 28cl之间 呈曲柄形状(cranked),并且端子部分27c、 28c与电路图案24b、 24c接 触之处的^部分27cl、 28cl在电路图案24b、 24c上被布置于与半导体 芯片23间隔以相等距离Ll、 L2的位置。不描述与第一实施例的相应部 件类似或者相同的那些部件。
如图13至图15B中所示，端子部分27c、 28c在远端亦即与第一实施 例中一样在M部分27cl、 28cl处接合到电路图案24b、 24c。端子部分 27c、 28c被弯曲成使得互连部件的横截面形状在主体与接合部分之间呈 曲柄形状。在本说明书中，呈曲柄形状是指这样的线路形状，该线路具有 基本上呈直角弯曲的两个部分。如图15B中所示，各端子部分27c的# 部分27cl被布置成与布置于相应电路图案24b上的多个(两个)半导体 芯片23间隔以距离Ll、 L2。距离Ll、 L2在容差内彼此相等。在端子部 分27c、 28c中，呈直角v^^部分27cl、 28cl向上延伸的部分的长度被 确定为使得当用于超声^的工具(角状物)按压接合部分27cl、 28cl 时，该工具没有干扰端子部分27c、 28c。虽然在图14中未图示凹口 27d、 28d，但是与第一实施例中一样可以在向下延伸物27b、 28b中提供用于 限制电流流量的多个凹口 27d、 28d。
端子部分27c、 28c被弯曲成使得互连部件的横截面形状在主体与接 合部分之间呈曲柄形状。因此，除了^^部分27cl、 28cl之外的部分没 有接触电路图案24b、 24c。因此，^^部分27cl与相应半导体芯片23 之间的距离L1、 L2不变但是彼此相等。
当图15B中的箭头P代表的方向的力作用于端子部分27c、 28c时， 该力在到达^部分27cl、 28cl之前由具有两个弯曲部分的曲柄形状端 子部分27c、 28c的弹性变形所吸收。因此，减少了作用于M部分27cl、 28cl的应力。
而且，曲柄形状端子部分27c、 28c允许用于超声掩^的工具通过超 声掩^来可靠地仅沿着整个长度L将M部分27cl、 28cl掩^到相应电 路图案24b、 24c而不干扰端子部分27c、 28c。这提高了装置的机械和电稳定性。
本实施例除了第一实施例的优点(1)至(7)之外还具有以下优点。
(11)端子部分27c、 28c被弯曲成使得互连部件的横截面形状在主 体与^^部分之间呈曲柄形状，并且端子部分27c的M部分27cl在与
半导体芯片23间隔以相同距离的位置处^到电路图案24b。因此，稳 定地均衡了互连电感，减少了向半导体芯片23供应的电流的不平衡。另 外，由于端子部分27c、 28c被弯曲成使得互连部件的横截面形状在主体 与掩^部分之间呈曲柄形状，所以减少了"^部分27cl、 28cl处的应力。
本发明不限于上述实施例，而是例如可以实施如下。
可以使用板状绝缘体(例如树脂板)取代绝缘片29。另外，正互连 部件27和负互连部件28可以由a^完全地绝缘。
正互连部件27和负互连部件28可以通过除了超声M之夕卜的方法如 激光熔接或者焊接来接合到陶瓷衬底21。同样地，可以通过激光熔接或 者焊接来实现输出电极部件32U、 32V、 32W到陶瓷衬底21的掩^或者 驱动输入端子Gl至G6和信号端子Sl至S6到陶瓷衬底21的掩^。
可以改变主体27a、 28a的布置，只要主体27a、 28a平行于衬底22、 相互接近并且相互绝缘。例如，可以在上侧布置主体27a来取代在上侧或 者在与衬底22更远的位置处布置主体28a。然而当使用电解电容器作为 电容器17时，负互连部件的主体28a优选地位于顶部，因为屏蔽材料所 在的各电解电容器的外部被接地。
电容器17的位置不限于面对衬底22的位置亦即在金属基部20之上 的位置。例如，电容器17可以位于金属基部20的侧部上。在这种情况下， 负互连部件28的主体28a被定位成更接近电容器17亦即在下侧上。向下 延伸物27b、 28b分别从主体27a、 28a向下延伸。向下延伸物27b、 28b 的下端被弯曲以形成端子部分27c、 28c。端子部分27c、 28c在^^部分 27cl、 28cl处接合到陶瓷衬底21上的用于漏极和源极的电路图案24b、 24c。在这个实施例中，各臂通过安装在一个陶瓷衬底21上的两个半导体 芯片23来进行配置，并且沿着与图16的平面垂直的方向布置六行陶瓷衬 底21。在图16中未图示除了电路图案24b或者输出电极部件32U之外的 衬底元件。而且在这种情况下，在正互连部件27和负互连部件28中，用 作延伸物的向下延伸物27b、 28b从主体27a、 28a朝着陶资衬底21延伸 到与衬底21最近的位置而又相互平行。这减少了电容器的互连中的寄生电感。另外，向下延伸物27b、 28b具有用于限制电流流量的凹口 27d、 28d。这抑制了电流流量的影响，具体地抑制了相之间的影响。在图16 中示出了用于将陶瓷衬底21 #^到金属基部20的焊料H和用于将半导 体芯片23"^到电路图案24b的焊料H。
代替由两个陶瓷衬底21来形成M， M可以由一个陶瓷衬底21 形成。这种结构消除了用以将栅极信号电路图案24a相互电连接并且将源 极信号电路图案24d相互电连接的引线^^的必要性。而且，各漏极电路 图案23b与相应端子部分27c之间的*数目和各源极电路图案24c与相 应端子部分28c之间的"^数目可以从两个减少到一个。另外，^#^部 分与漏极电路图案24b中的相应漏极电路图案之间的^^数目可以从两 个减少到一个。
为了减少陶瓷衬底21的数目，^臂可以由一个陶瓷衬底21形成。可 替选地，可以在一个陶瓷衬底21上提供两个或者更多臂。
金属基部20可以由铝基金属形成，并且陶乾衬底21可以是在各侧上 具有铝层的DBA (直接铜焊铝)衬底。在这种情况下，电路图案24a至 24d可以形成于DBA衬底的上表面上，并且可以用铝基铜焊填充金属将 DBA衬底的下表面铜焊到金属基部。
可以使用在表面上有绝缘层的金属衬底取代陶瓷村底21作为绝, 底。在这种情况下，电路图案24a至24d可以形成于绝缘层上。
代替通过焊接或者铜焊将绝,底接合到金属基部20，可以在金属 基部20上形成绝缘层并且可以在绝缘层上形成电路图案24a至24d。在 这种情况下，减少了部件的数目，并且用于将绝缘衬底接合到金属基部 20的步骤是不必要的。
电容器17的数目不限于四个，而是可以根据换流装置11的额定电流 值和电容器的电容而改变成少于或者多于四个。
电容器17不限于电解电容器，而是可以例如是双电层电容器。
开关元件Q即Ql至Q6不限于MOSFET，而是可以是其它类型的 功率晶体管如IGBT (绝,极双极晶体管)或者晶闸管。
各臂中的成对开关元件Q和二极管D的数目不限于是四对，而是可 以根据经过臂的电流量而少于或者多于四对。可替选地，各臂可以由单个 开关元件Q和单个二极管D形成。单对开关元件和二玟管无需封装为一个半导体芯片23，而是可以独 立地安装在电路上。
换流装置11可以输出单相AC而不是三相AC。在这样的情况下，提 供两对上臂和下臂。
电力变换装置无需是换流装置，而是可以是DC-DC转换器。
电容器17的正端子17a与负互连部件27之间的^、负端子17b 与负互连部件28之间的掩^不限于螺钉紧固，而是可以通过其中电容器 17比在焊接中受热影响更少的掩^方法来实现。例如，可以利用精确电 阻熔接或者激光束熔接。
在第三实施例中，端子部分27c的^部分27cl与半导体芯片23之 间的距离L1、 L2在容差内彼此相等。然而，端子部分27c可以用这样的 方式接合到电路图案24b:从端子部分27c到半导体芯片23的电流路径 的阻抗在容差内彼此相等。
只要电力变换装置被配置成使得多个开关元件并联连接并且使用板 状导体作为互连部件，可以省略电容器17。
权利要求
1.一种电力变换装置，包括其上装配有开关元件的衬底；放置于所述衬底上的正端子互连部件和负端子互连部件，其中所述互连部件各自具有位于所述衬底之上并且平行于所述衬底的板状主体，并且其中所述互连部件的主体堆叠成相互接近而又相互电绝缘；以及电容器，其具有连接到所述正端子互连部件的主体的正端子和连接到所述负端子互连部件的主体的负端子，其中所述正端子互连部件和所述负端子互连部件中的各端子互连部件还包括从相应的主体朝着所述衬底延伸的板状延伸物和从所述延伸物延伸并且接合到所述衬底的端子部分，所述延伸物延伸到与所述衬底最近的位置而又相互平行和接近。
2. 根据权利要求l所述的电力变换装置，其中在所述互连部件的主 体之间和在所述互连部件的延伸物之间提供绝缘部件。
3. 根据权利要求l所述的电力变换装置，其中在各所述延伸物中形 成用于限制电流流量的凹口 。
4. 根据权利要求3所述的电力变换装置，其中所述凹口的宽度被确 定为无碍于用于绝缘或者保护的M^通过的值。
5. 根据权利要求l所述的电力变换装置，其中所述电容器安装在所 述两个互连部件的主体中的与所述衬底更远的主体上。
6. 根据权利要求l所述的电力变换装置，其中各延伸物包括相对于 相应主体呈角铁形状的弯曲部分，并且其中所述延伸物的厚度和所述端子 部分的厚度小于所述主体的厚度。
7. 根据权利要求6所述的电力变换装置，其中各互连部件包括第 一表面，其在厚度改变的段处具有台阶；以及第二表面，其在与所述第一 表面相对的一侧上，其中所述互连部件被布置成^吏得所述第二表面彼此面 对。
8. 根据权利要求6所述的电力变换装置，其中各互连部件包括第 一表面，其在厚度改变的段处具有台阶；以及第二表面，其在与所述第一 表面相对的一侧上，其中所述互连部件被布置成使得第一表面和第二表面彼此面对。
9. 根据权利要求6所述的电力变换装置，其中各弯曲部分形成于相 应互连部件的薄段中。
10. 根据权利要求l所述的电力变换装置，其中所述衬底具有包括所 述开关元件的多个半导体芯片安装在其上的电路图案，并且其中各端子部 分在其远端具有接合到所述电路图案的接合部分，其中所述端子部分被弯曲成使得各互连部件的横截面形状在所述主 体与所述#^分之间呈曲柄形状，以及其中^合部分接合到所述电路图案以便与所述半导体芯片间隔以 相等距离。
11. 根据权利要求1至10中任何一项所述的电力变换装置，其中所 述端子部分通it^声^来^^到所述衬底。
全文摘要
一种电力变换装置包括其上装配有开关元件(Q，即Q1至Q6)的衬底(22)；安装在衬底上的正端子互连部件(27)和负端子互连部件(28)；以及电容器(17)，其具有连接到正端子互连部件(27)主体的正端子(17a)和连接到负端子互连部件(28)主体的负端子(17b)。互连部件各自具有位于衬底(22)之上并且平行于衬底(22)的板状主体(27a，28a)。互连部件的主体堆叠成相互接近而又相互电绝缘。正端子互连部件和负端子互连部件中的各端子互连部件还包括从相应主体朝着衬底延伸的板状延伸物(27b，28b)和从延伸物延伸并且接合到衬底的端子部分(27c，28c)。延伸物延伸到与衬底最近的位置而又相互平行和接近。
文档编号H02M1/00GK101527502SQ20091011812
公开日2009年9月9日 申请日期2009年3月2日 优先权日2008年3月4日
发明者中村贵洋, 大西宏幸, 小林裕幸, 深津利成, 石川纯, 绀谷一善, 蟹江直人, 长濑俊昭 申请人:株式会社丰田自动织机
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