專利名稱：半導(dǎo)體電力變換裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體電力變換裝置及其制造方法，特別是涉及將匯流條 和半導(dǎo)體元件直接接合的構(gòu)造的半導(dǎo)體電力變換裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
日本專利文獻(xiàn)特開(kāi)2006-262664號(hào)公報(bào)、特開(kāi)2004-364427號(hào)公報(bào)、 特開(kāi)2004-040877號(hào)公報(bào)、特開(kāi)2005-261035號(hào)公報(bào)以及特開(kāi)2006-074918
號(hào)公報(bào)等公開(kāi)了在馬達(dá)一體型的變換器等電力變換裝置中通過(guò)匯流條對(duì)構(gòu) 成電力變換裝置的半導(dǎo)體元件的電極和其他電路元件進(jìn)行電連接的構(gòu)造。
特別是日本專利文獻(xiàn)特開(kāi)2006-262664號(hào)公報(bào)公開(kāi)了如下構(gòu)造，其作 為應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力汽車的馬達(dá)等的電力變換裝置，對(duì)通過(guò)半導(dǎo)體裝置 和匯流條構(gòu)成的變換器裝置等構(gòu)造體從上下兩面通過(guò)絕緣膜來(lái)進(jìn)行分層處 理，由此將多個(gè)半導(dǎo)體裝置和電路一并地絕緣。特別是在日本專利文獻(xiàn)特 開(kāi)2006-262664號(hào)公報(bào)所公開(kāi)的構(gòu)造中，半導(dǎo)體元件的電極與匯流條在不 經(jīng)由接合線的狀態(tài)下被直接地接合。另外，日本專利文獻(xiàn)特開(kāi)2004-364427號(hào)公報(bào)公開(kāi)了將匯流條與半導(dǎo)體元件的兩個(gè)表面相接合來(lái)確保電連 接的構(gòu)造。
但在如日本專利文獻(xiàn)特開(kāi)2006-262664號(hào)公報(bào)和特開(kāi)2004-364427號(hào) 公報(bào)所公開(kāi)的那樣地直接接合半導(dǎo)體元件的電極和匯流條的結(jié)構(gòu)中，由于 匯流條隨著電流通過(guò)或從半導(dǎo)體元件吸熱引起的溫度上升而進(jìn)行熱膨脹， 由此在接合部位上作用熱應(yīng)力。在變換器等中，如果考慮到匯流條與多個(gè) 半導(dǎo)體元件連接因而溫度上升比較大的情況、以及對(duì)于以車輛安裝用途等 為代表的高輸出的電力變換裝置的小型化要求，則謀求一種即使在溫度上 升時(shí)也能夠穩(wěn)定地確保半導(dǎo)體元件的電極與匯流條之間的電接合的配線連 接構(gòu)造。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而完成的，本發(fā)明的目的在于提供一種半 導(dǎo)體電力變換裝置及其制造方法，所述半導(dǎo)體電力變換裝置具有將半導(dǎo)體 元件的電極和匯流條之間直接地電接合并且即使在溫度上升時(shí)也能夠穩(wěn)定 地接合的配線連接構(gòu)造。
本發(fā)明的半導(dǎo)體電力變換裝置包括用于進(jìn)行電力變換的半導(dǎo)體元 件；以及用于將半導(dǎo)體元件的電極和該半導(dǎo)體元件的外部的電路元件之間 電連接的匯流條。匯流條被構(gòu)成為與電極接合的接合部件以及不與電極 接合的非接合部件被一體成形，并且所述匯流條具有熱應(yīng)力減輕機(jī)構(gòu)，該 熱應(yīng)力減輕機(jī)構(gòu)用于減輕作用在與電極接合的接合部位上的熱應(yīng)力，所述 接合部位由所述接合部件的一部分構(gòu)成。
根據(jù)上述半導(dǎo)體電力變換裝置，通過(guò)被一體成形的匯流條將半導(dǎo)體元 件的電極與匯流條之間直接地電接合，并且能夠降低接合部位的匯流條的 熱膨脹量而緩和作用在該接合部位上的熱應(yīng)力，因此即使在溫度上升時(shí)也 能夠穩(wěn)定地接合匯流條與電極。
優(yōu)選的是，接合部件通過(guò)被形成為使得至少接合部位的壁厚比非接合 部件薄來(lái)構(gòu)成熱應(yīng)力減輕機(jī)構(gòu)。
通過(guò)如上述那樣地構(gòu)成，能夠通過(guò)降低溫度上升時(shí)的與電極接合的接 合部位的熱膨脹量來(lái)降低作用在該接合部位上的熱應(yīng)力。
在接合部件中，在不與電極接合的非接合部位的至少一部分上具有被 構(gòu)成能夠根據(jù)作用在接合部位上的熱應(yīng)力進(jìn)行位移的形狀的部位來(lái)作為熱 應(yīng)力減輕機(jī)構(gòu)。
通過(guò)如上述那樣地構(gòu)成，能夠在溫度上升時(shí)通過(guò)接合部件的位移來(lái)釋 放作用在與電極接合的接合部位上的熱應(yīng)力，因而能夠減小作用在該接合 部位上的熱應(yīng)力。
或者優(yōu)選的是，接合部件具有壁厚比非接合部件的壁厚薄的形狀，并 且在不與電極接合的非接合部位的至少一部分上，具有被構(gòu)成能夠根據(jù)作 用在接合部件上的熱應(yīng)力進(jìn)行位移的形狀的部位，由此構(gòu)成熱應(yīng)力減輕機(jī)構(gòu)。
通過(guò)如上述那樣地構(gòu)成，能夠降低溫度上升時(shí)的與電極接合的接合部 位的熱膨脹量，并通過(guò)接合部位的位移來(lái)釋放作用在與電極接合的接合部 位上的熱應(yīng)力，因而能夠降低作用在該接合部位上的熱應(yīng)力。
優(yōu)選的是，非接合部件具有與電路元件電接合的部分，接合部件被以 從非接合部件分支的形狀進(jìn)行設(shè)置。
由此，能夠在不使形狀復(fù)雜化的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)上述匯流條。
另外，優(yōu)選的是，半導(dǎo)體電力變換裝置還包括固定支柱，用于安裝 非接合部件；以及電路基板，經(jīng)由非接合部件而安裝在固定支柱上。固定 支柱通過(guò)絕緣材料形成。非接合部件在其與固定支柱的安裝面的背面上具 有與非接合部件一體地設(shè)置的突出部。電路基板包括與所述突出部相嵌合 的安裝孔和導(dǎo)電部。導(dǎo)電部被構(gòu)成為通過(guò)將突出部與安裝孔接合來(lái)確保非 接合部件與電路基板上的電路元件之間的電連接。
根據(jù)上述半導(dǎo)體電力變換裝置，通過(guò)在匯流條上設(shè)置突出部來(lái)使電路 基板的安裝作業(yè)時(shí)的對(duì)位容易而提高作業(yè)性。其結(jié)果是，能夠提高單位時(shí) 間的處理個(gè)數(shù)，因而能夠?qū)崿F(xiàn)制造成本的降低。
或者優(yōu)選的是，匯流條包括第一保護(hù)膜和第二保護(hù)膜。第一保護(hù)膜通 過(guò)絕緣材料來(lái)覆蓋不與電極接合的非接合部位的表面而成。第二保護(hù)膜通 過(guò)在與電極接合的狀態(tài)下對(duì)在與電極接合的接合部位的表面上被形成為覆 膜的絕緣材料進(jìn)行熱硬化處理而形成。
另外，優(yōu)選的是，匯流條還包括通過(guò)在與電極接合的狀態(tài)下在接合 部件和非接合部件的表面上被形成為覆膜的絕緣材料進(jìn)行熱硬化處理而形 成的保護(hù)膜。
根據(jù)上述半導(dǎo)體電力變換裝置，通過(guò)避免使用焊線接合減小了對(duì)半導(dǎo) 體元件和匯流條的結(jié)合部位而言需要絕緣保護(hù)的體積，由此能夠在減少使 用的絕緣材料的量的基礎(chǔ)上從強(qiáng)度方面和絕緣方面這兩方面確切地保護(hù)該 接合部位。
優(yōu)選的是，半導(dǎo)體元件被構(gòu)成使得根據(jù)控制電極的電位或電流來(lái)控制 第一電流電極與第二電流電極間的電流。并且，匯流條電連接控制電極和電路元件電連接?；蛘?，匯流條將第一電流電極和第二電流電極與電路元 件電連接。
根據(jù)上述半導(dǎo)體電力變換裝置，能夠在對(duì)半導(dǎo)體元件的控制電極(代 表的是柵極)和電流電極(代表的是集電極和發(fā)射極)的任一者進(jìn)行緩和 而防止斷線故障的基礎(chǔ)上，在不經(jīng)由接合線的狀態(tài)下將半導(dǎo)體元件的電極 與匯流條之間電接合。
優(yōu)選的是，匯流條以共用方式與多個(gè)半導(dǎo)體元件的電極電連接。 根據(jù)上述半導(dǎo)體電力變換裝置，即使是與多個(gè)半導(dǎo)體元件連接而容易 發(fā)生溫度上升的匯流條，也能夠在緩和接合部位的熱應(yīng)力來(lái)防止斷線故障 的基礎(chǔ)上，在不經(jīng)由接合線的狀態(tài)下將半導(dǎo)體元件的電極與匯流條之間直 接地接合。
本發(fā)明的半導(dǎo)體電力變換裝置的制造方法包括第一工序和第二工序。 在第一工序中，將匯流條與半導(dǎo)體元件的電極之間電連接，匯流條被構(gòu)成 為與半導(dǎo)體元件的電極接合的接合部件和不與電極接合的非接合部件被
一體地成形，且接合部件具有用于減輕作用在與電極接合的接合部位上的 熱應(yīng)力的熱應(yīng)力減輕機(jī)構(gòu)。在第二工序中，用于至少在通過(guò)第一工序形成 的匯流條和電極的接合部位上形成絕緣保護(hù)膜。
根據(jù)上述半導(dǎo)體電力變換裝置的制造方法，能夠通過(guò)一體形成的匯流 條將半導(dǎo)體元件的電極與匯流條之間直接地電連接，并且降低接合部位的 匯流條的熱膨脹量而緩和作用在該接合部位上的熱應(yīng)力。其結(jié)果是，能夠 防止在半導(dǎo)體元件和匯流條之間發(fā)生斷線故障。
優(yōu)選的是，在第一工序之前的階段，在匯流條中的不與電極接合的非 接合部位的表面上預(yù)先設(shè)置通過(guò)由絕緣材料覆蓋該表面而成的保護(hù)膜，第 二工序包括第一子工序，在絕緣材料與電極接合的狀態(tài)下，在與電極間 的接合部位的表面上將絕緣材料形成覆膜；以及第二子工序，對(duì)通過(guò)第一 子工序形成的覆膜進(jìn)行熱硬化處理來(lái)形成所述絕緣保護(hù)膜。另外，優(yōu)選的 是，第一子工序通過(guò)噴射來(lái)涂敷溶膠狀的絕緣樹(shù)脂，而在接合部位的表面 將絕緣材料形成覆膜。
另外，優(yōu)選的是，第二工序包括第一子工序，通過(guò)填充溶膠狀的絕緣材料來(lái)浸漬半導(dǎo)體材料和匯流條；第二子工序，排出并回收絕緣材料， 使得在匯流條的接合部件和非接合部件的表面上留有絕緣材料的覆膜；以 及第三子工序，對(duì)通過(guò)第二子工序形成的絕緣材料的覆膜進(jìn)行熱硬化處理 來(lái)形成絕緣保護(hù)膜。
根據(jù)上述半導(dǎo)體電力變換裝置，減小了半導(dǎo)體元件和匯流條的結(jié)合部 位所需要絕緣保護(hù)的體積，由此能夠在減少使用的絕緣材料的量的基礎(chǔ)上 從強(qiáng)度方面和絕緣方面的雙方面確切地保護(hù)該接合部位。
或者優(yōu)選的是，在第一工序中，非接合部件被安裝在通過(guò)絕緣材料形 成的固定支柱上，制造方法還包括經(jīng)由非接合部件將電路基板安裝在固定 支柱上的第三工序。并且，第三工序包括第一子工序和第二子工序。第一 子工序?qū)⑴c非接合部件被一體地設(shè)置在非接合部件的與固定支柱間的安裝 面的背面上的突出部與設(shè)置在電路基板上的安裝孔嵌合。第二子工序?qū)⒈?設(shè)置在安裝孔的側(cè)面上并與電路基板上的電路元件電連接的導(dǎo)電部與突出 部接合，而將導(dǎo)電部與突出部之間電連接。
根據(jù)上述半導(dǎo)體電力變換裝置，使電路基板安裝時(shí)的對(duì)位容易而提高 了第三工序的操作性。其結(jié)果是，能夠使單位時(shí)間的處理個(gè)數(shù)增加因而能 夠?qū)崿F(xiàn)制造成本的降低。
因此，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體電力變換裝置及其制造方法，能夠?qū)雽?dǎo) 體元件的電極與匯流條之間直接地電接合，并且即使在溫度上升時(shí)也能夠 將兩者穩(wěn)定地接合。


圖1是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體電力變換裝置的構(gòu)成例的電路
圖2是說(shuō)明相對(duì)于各個(gè)橋臂的半導(dǎo)體元件的匯流條連接的電路圖； 圖3是說(shuō)明本實(shí)施方式的半導(dǎo)體電力變換裝置的半導(dǎo)體元件和匯流條 的連接構(gòu)造的俯視圖4是圖3的IV-IV截面圖； 圖5是圖3的V-V截面10圖6是圖3的VI-VI截面圖7是說(shuō)明針對(duì)半導(dǎo)體電力變換裝置的電路基板的安裝的概念圖； 圖8是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體電力變換裝置的制造工序的流 程圖9是詳細(xì)說(shuō)明信號(hào)電路基板安裝工序的流程圖； 圖IO是說(shuō)明絕緣保護(hù)膜形成工序的第一例的流程圖； 圖11是說(shuō)明絕緣保護(hù)膜形成工序的第一例的絕緣材料的涂覆作業(yè)的 概念圖12是示出通過(guò)圖11的作業(yè)形成的絕緣保護(hù)膜的圖； 圖13是說(shuō)明絕緣保護(hù)膜形成工序的第二例的流程圖； 圖14是說(shuō)明絕緣保護(hù)膜形成工序的第二例的概念圖； 圖15是示出通過(guò)圖14的作業(yè)形成的絕緣保護(hù)膜的圖16是說(shuō)明本實(shí)施方式的半導(dǎo)體電力變換裝置的匯流條形狀的變形 例的第一圖17是說(shuō)明本實(shí)施方式的半導(dǎo)體電力變換裝置的匯流條形狀的變形 例的第二圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。以下，對(duì)附圖 中相同部分或者相當(dāng)部分標(biāo)注相同標(biāo)號(hào)，原則上不再重復(fù)對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。 圖1是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體電力變換裝置的構(gòu)成例的電路圖。
參考圖1，被作為本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體電力變換裝置的代表例 示出的變換器100是在直流電源20的直流電壓與旋轉(zhuǎn)電機(jī)Ml的各相的交 流電壓之間進(jìn)行電力變換的電力變換裝置。在變換器100的直流電壓側(cè)連 接有用于除去直流電壓的紋波成分的平滑電容器30。
直流電源20由電池或雙電層電容器等能夠充電的蓄電裝置構(gòu)成。直 流電源20的正極與正側(cè)電纜21連接。另一方面，直流電源20的負(fù)極與相 當(dāng)于接地配線的負(fù)側(cè)電纜22連接。旋轉(zhuǎn)電機(jī)Ml由三相交流同步電動(dòng)機(jī)或三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等構(gòu)成，分別
從變換器100接受交流電力來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力。另外，旋轉(zhuǎn)電機(jī)Ml也可 被作為發(fā)電機(jī)使用，由減速時(shí)的發(fā)電(再生發(fā)電)產(chǎn)生的發(fā)電電力被變換 器100變換為直流電壓并通過(guò)平滑電容器30進(jìn)行平滑，從而能夠用于對(duì) 直流電源20進(jìn)行充電。
變換器100是通過(guò)電力用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件Q1 Q6構(gòu)成的三相變換 器。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，電力用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件例如通過(guò)IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極晶體管)構(gòu)成，但也能夠使 用場(chǎng)效應(yīng)晶體管和MOS晶體管等其他的電力用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件。以下， 將電力用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件簡(jiǎn)稱為晶體管。
變換器100包括并聯(lián)連接在正極匯流條170和負(fù)極匯流條171之間的 U相橋臂102、 V相橋臂104以及W相橋臂106。 U相橋臂102包括串聯(lián) 連接在正極匯流條170和負(fù)極匯流條171之間的晶體管Ql、 Q2。同樣 地，V相橋臂104包括串聯(lián)連接在正極匯流條170和負(fù)極匯流條171之間 的晶體管Q3、 Q4， W相橋臂106包括串聯(lián)連接在正極匯流條170和負(fù)極 匯流條171之間的晶體管Q5、 Q6。
正極匯流條170和負(fù)極匯流條171通過(guò)連接接頭60與正側(cè)電纜21和 負(fù)側(cè)電纜22電連接。
在各相橋臂中，被串聯(lián)連接著的上側(cè)橋臂和下側(cè)橋臂的晶體管彼此之 間的連接點(diǎn)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)Ml的各相繞組的各相端電連接。具體而言，U相 橋臂102、 V相橋臂104以及W相橋臂106的連接點(diǎn)通過(guò)輸出匯流條 174、 176以及178而經(jīng)由連接接頭70與U相繞組、V相繞組以及W相繞 組的一端分別電連接。旋轉(zhuǎn)電機(jī)Ml的各相繞組的另一端在中性點(diǎn)Nl處 互相電連接。
晶體管Q1 Q6的通過(guò)電流被輸出匯流條172、 174、 176取出作為各 相電流，并在旋轉(zhuǎn)電機(jī)Ml的各相繞組之間傳遞。在輸出匯流條172、 174、 176中設(shè)置有電流傳感器118，檢測(cè)到的各相電流被傳送給控制電路 40。
以與晶體管Q1 Q6分別對(duì)應(yīng)的方式設(shè)置驅(qū)動(dòng)控制電路DC1 DC6。驅(qū)動(dòng)控制電路DC1 DC6分別響應(yīng)通過(guò)信號(hào)生成電路50生成的開(kāi)關(guān)控制 信號(hào)S1 S6來(lái)控制對(duì)應(yīng)的晶體管Q1 Q6的開(kāi)/關(guān)。另外，以與晶體管 Q1 Q6并列的方式分別設(shè)置用于使反向電流通過(guò)的反并列二極管Dl D6。
控制電路40控制半導(dǎo)體電力變換裝置(變換器)IOO的動(dòng)作。具體而 言，控制電路40將旋轉(zhuǎn)電機(jī)M1的扭矩指令值、各相電流值以及針對(duì)變換 器100的輸入電壓(即直流電源20的輸出電壓)作為輸入，基于公知的 PWM (Pulse Width Modulation,脈沖寬度調(diào)制)控制等來(lái)計(jì)算針對(duì)旋轉(zhuǎn)電 機(jī)M1的各相繞組的施加電壓，并將該計(jì)算結(jié)果輸出給信號(hào)生成電路50。
信號(hào)生成電路50從控制電路40接受各相繞組的電壓計(jì)算結(jié)果，生成 作為控制晶體管Q1 Q6的開(kāi)/關(guān)的PWM控制信號(hào)的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Sl S6。開(kāi)關(guān)控制信號(hào)S1 S6被分別傳送給驅(qū)動(dòng)控制電路DC1 DC6。
還可以在比平滑電容器30更靠近直流電源20的那側(cè)配置進(jìn)行直流電 壓轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換器(未圖示)。如果設(shè)置為上述的結(jié)構(gòu)，則能夠通過(guò)控制該 轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作而可變地控制變換器100的直流側(cè)電壓，使得施加給旋轉(zhuǎn)電 機(jī)Ml的交流電壓振幅按照旋轉(zhuǎn)電機(jī)Ml的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域而成為最優(yōu)電位。具 體而言，控制電路40將上述的扭矩指令值和馬達(dá)轉(zhuǎn)速作為輸入，來(lái)計(jì)算 變換器100的直流側(cè)電壓(輸入電壓)的最優(yōu)值(目標(biāo)值)。另外，控制 電路40生成用于指示為了實(shí)現(xiàn)該輸入電壓所需要的轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)動(dòng)作的 控制信號(hào)。
圖2是說(shuō)明與各個(gè)橋臂的半導(dǎo)體元件相對(duì)的匯流條連接的電路圖。
參考圖2，作為"半導(dǎo)體元件"，在各橋臂中代表性地設(shè)置了通過(guò) IGBT構(gòu)成的晶體管Q (其是對(duì)晶體管Q1 Q6或未圖示的轉(zhuǎn)換器中的晶 體管進(jìn)行總括性的標(biāo)注的標(biāo)號(hào))和二極管D (其是對(duì)反并聯(lián)二極管Dl D6或未圖示的轉(zhuǎn)換器中的二極管進(jìn)行總括性的標(biāo)注的標(biāo)號(hào))。
作為電極，晶體管Q具有電流電極(主電極)150、 152和控制電極 154，該晶體管Q被構(gòu)成為根據(jù)控制電極154的電位或電流來(lái)控制電流電 極150、 152間的通過(guò)電流。
控制電極154在IGBT和MOS晶體管中相當(dāng)于柵極，在場(chǎng)效應(yīng)晶體管
13中相當(dāng)于基極。另外，電流電極150、 152在IGBT和場(chǎng)效應(yīng)晶體管中相當(dāng) 于集電極、發(fā)射極，在MOS晶體管中對(duì)應(yīng)于漏極、源極。作為電極，二 極管D具有陽(yáng)極162和陰極164。
例如，晶體管Q具有電流電極150、 152被分別形成在半導(dǎo)體芯片的 相對(duì)的一對(duì)面(主電極面)上的縱型晶體管構(gòu)造。并且，在主電極面任一 面的表面上形成控制電極154?？刂齐姌O154的電位或電流通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制 電路DC (其是總括地標(biāo)注驅(qū)動(dòng)控制電路DC1 DC6的標(biāo)號(hào))來(lái)驅(qū)動(dòng)。另 外，與該驅(qū)動(dòng)配線(未圖示)并聯(lián)設(shè)置有信號(hào)配線(未圖示)，所述信號(hào) 配線將設(shè)置在驅(qū)動(dòng)控制電路DC和晶體管上的各種傳感器/電路之間電連 接。上述驅(qū)動(dòng)配線和信號(hào)配線通過(guò)匯流條200c構(gòu)成。
另外，晶體管Q的電流電極(以下也稱為晶體管電極)150和二極管 D的陰極(以下也稱為二極管電極)164與匯流條200a連接。二極管D的 陽(yáng)極162與晶體管Q的電流電極152被設(shè)置為共用的電極(以下也稱為共 用電極152)而與匯流條200b連接。匯流條200a、 200b分別對(duì)應(yīng)于圖1 所示的正極匯流條170、負(fù)極匯流條171以及輸出匯流條172、 174、 176 中的某一個(gè)。
艮口，半導(dǎo)體元件(晶體管Q和二極管D)的各個(gè)電極通過(guò)由銅、鋁等 導(dǎo)體構(gòu)成的匯流條200a、 200b、 200c與作為半導(dǎo)體元件外部的電路元件的 正側(cè)電纜21 (直流電源的正極)、負(fù)側(cè)電纜22 (直流電源的負(fù)極)、旋 轉(zhuǎn)電機(jī)Ml的各相繞組巻線、驅(qū)動(dòng)控制電路DC等而被電連接。以下，為 了與隨著電力轉(zhuǎn)換而有電流通過(guò)的匯流條200a、 200b相區(qū)別，匯流條 200c也稱為"信號(hào)線匯流條"。
圖3是說(shuō)明半導(dǎo)體元件和匯流條的連接構(gòu)造的平面圖。圖3相當(dāng)于安 裝在冷卻板300上的變換器100的俯視圖。
參考圖3，在被定位配置在冷卻板300上的各半導(dǎo)體芯片302中形成 有圖2所示晶體管Q和二極管D。
晶體管電極150和二極管電極164被設(shè)置為元件上面?zhèn)入姌O，而與匯 流條200a電連接。匯流條200a包括匯流部205a和導(dǎo)引部(lead portion) 210a。在匯流條200a中，匯流部205a在本發(fā)明中對(duì)應(yīng)于"不與電極接合的非接合的部件"，導(dǎo)引部210a在本發(fā)明中對(duì)應(yīng)于"與電極接合的接合部 件"。匯流部205a在紙面上下方向上延伸，并通過(guò)由絕緣材料形成的固定 支柱310來(lái)支承。
參考作為圖3的IV—IV截面圖的圖4，匯流條205a (壁厚tl)通過(guò) 固定支柱310來(lái)支承，并在固定支柱310上通過(guò)對(duì)應(yīng)于圖1所示的連接接 頭60或70的連接部件320與上述的半導(dǎo)體元件外部的電路元件電連接。 雖然省略了圖示，但固定支柱310通過(guò)螺栓等接合件和/或通過(guò)粘接等方式 被固定在冷卻板300上。
再次參考圖3，導(dǎo)引部210a與匯流條205a—體成形，并被設(shè)置成在 向紙面左右方向延伸的方向上從匯流條205a分支。在導(dǎo)引部210a的一部 分上設(shè)置有與晶體管電極150和二極管電極164接合的接合部位215a。在 匯流部205a和導(dǎo)引部210a中的除接合部位215a以外的部位、即在匯流條 200a中的在圖3上施以斜線陰影的部位上形成向表面覆蓋絕緣薄膜等絕緣 材料而成的絕緣膜501。
參考作為圖3的V—V截面圖的圖5，包含接合部位215a在內(nèi)的導(dǎo)引 部件210a的壁厚t2比匯流條205a的壁厚tl薄(t2<tl ==，并且通過(guò)以 導(dǎo)引部210a從匯流部205a分支的形狀對(duì)銅、鋁等金屬進(jìn)行一體化壓力成 形來(lái)成形出具有導(dǎo)引部210a和匯流部205a的匯流條200a。
另外，導(dǎo)引部210a被壓力成形為如下形狀，§卩適當(dāng)彎曲以使得接合 部位215a與晶體管電極150和二極管電極164相對(duì)并且除此以外的部位從 半導(dǎo)體元件上離開(kāi)的形狀。接合部位215a不使用接合線而通過(guò)軟釬料等接 合件160與晶體管電極150和二極管電極164直接地電連接。
包含接合部位215a在內(nèi)的導(dǎo)引部210a的壁厚t2以在考慮通過(guò)電流量 而不因通電發(fā)生斷線的壁厚界限以及在壓力成形時(shí)的成形界限來(lái)決定。例 如，壁厚t2薄至0.1mm數(shù)量級(jí)左右。
如上所述，即使在通過(guò)至少使匯流條200a中的與半導(dǎo)體元件(晶體管 Q或二極管D)的電極接合的接合部位215a的壁薄化并通過(guò)一體成形的匯 流條200a在不經(jīng)由接合線的狀態(tài)下將半導(dǎo)體元件的電極與匯流條直接電接 合的構(gòu)造中，也能夠降低溫度上升時(shí)所述接合部位的熱膨脹量而緩和所作用的熱應(yīng)力。即，通過(guò)至少使導(dǎo)引部210中的接合部件215a的壁薄化，能 夠構(gòu)成本發(fā)明中的"熱應(yīng)力減輕機(jī)構(gòu)"。
再次參考圖3，共用電極152被設(shè)置作為元件下面?zhèn)入姌O，與匯流條 200b電連接。匯流條200b與匯流條200a同樣地構(gòu)成，包括匯流條205b 和導(dǎo)引部210b。與匯流部205a—樣，匯流條205b通過(guò)在紙面上下方向上 延伸而由絕緣材料形成的固定支柱310來(lái)支承。并且，匯流部205b在固 定支柱310上通過(guò)對(duì)應(yīng)于圖1所示的連接接頭60或70的連接部件320而 與上述的半導(dǎo)體元件外部的電路元件電連接。
參考作為圖3的VI-VI截面圖的圖6，與匯流條200a —樣，匯流條 200b被設(shè)置成包含接合部位215b在內(nèi)的導(dǎo)引部210b的壁厚t2比匯流部 205b的壁厚tl薄(t2<tl)并且導(dǎo)引部210b從匯流部205b分支的形狀。 匯流條200b與匯流條200a同樣地能夠通過(guò)對(duì)銅、鋁等金屬進(jìn)行一體化壓 力成形來(lái)制造。
導(dǎo)引部210b被壓力成形為如下形狀，g卩適當(dāng)彎曲使得接合部位 215b與共用電極152相對(duì)并且除此以外的部位從半導(dǎo)體元件上離開(kāi)的形 狀。接合部位215b不使用接合線而通過(guò)軟釬焊等接合件160與共用電極 152直接地電連接。
因此，即使匯流條200b為通過(guò)至少使接合部件215b的壁薄化而在不 經(jīng)由接合線的狀態(tài)下將半導(dǎo)體元件的電極和匯流條直接地電連接的構(gòu)造， 也能夠降低在溫度上升時(shí)所述接合部位的熱膨脹量而緩和所作用的熱應(yīng) 力。
再次參考圖3，控制電極154與信號(hào)線匯流條200c電連接。信號(hào)線匯 流條200c與匯流條200a、 200b同樣地通過(guò)對(duì)銅、鋁等金屬進(jìn)行一體化壓 力成形來(lái)制造，并包括一體成形的匯流部205c和導(dǎo)引部210c。匯流部 205c在紙面上下方向上延伸而被安裝固定在通過(guò)絕緣材料形成的固定支柱 330上。導(dǎo)引部210c以從匯流部205b分支的形狀設(shè)置。導(dǎo)引部210c的一 部分形成與控制電極154直接接合的接合部位215c。
如上所述，信號(hào)線匯流條200c被設(shè)置作為控制電極154的驅(qū)動(dòng)配線或 傳遞傳感器輸出等的信號(hào)配線，因而多個(gè)信號(hào)線匯流條200c被并聯(lián)地配置。這些獨(dú)立的多個(gè)信號(hào)線匯流條200c各自的匯流部205c通過(guò)絕緣膜等 互相電絕緣而層疊配置。另外，在導(dǎo)引部210中的除接合部位215c以外的 部位上形成有向表面覆蓋絕緣薄膜等絕緣材料而成的絕緣膜501。
如圖7所示，安裝有驅(qū)動(dòng)控制電路DC等電路元件的電路基板400使 用固定支柱330而被安裝在變換器100的主體上。電路基板400經(jīng)由信號(hào) 線匯流條200c而被安裝在固定支柱330上。并且，被安裝在電路基板400 上的驅(qū)動(dòng)控制電路DC等電路元件通過(guò)各信號(hào)線匯流條200c與半導(dǎo)體元件 電連接。
在電路基板400上設(shè)置有安裝用的安裝孔410。另外，在電路基板 400的電路元件和安裝孔410之間通過(guò)形成配線圖等而形成導(dǎo)電路徑 420。即，安裝孔410兼具發(fā)揮作為用于將所述電路元件與外部連接的端 子的作用。
在圖5的VII區(qū)域中示出了在安裝有電路基板400的狀態(tài)下的圖3的 V-V截面圖。
支承信號(hào)線匯流條200c的匯流部205c的固定支柱330通過(guò)螺栓等緊 固件305和/或通過(guò)粘著等方式被固定在冷卻板300上。在匯流部205c針 對(duì)固定支柱330的安裝面的背面上設(shè)置有用于與電路基板400的安裝孔 410嵌合的突出部220。突出部220是與匯流部205c —體形成的導(dǎo)體部 分?！熠啵怀霾?20也能夠通過(guò)壓力成形來(lái)制造。
在電路基板400的安裝孔410的側(cè)面形成有與導(dǎo)電路徑420 (圖7) 電連續(xù)的導(dǎo)電接合部415。因此，通過(guò)在將電路基板400的安裝孔410與 信號(hào)線匯流條200c的突出部220嵌合后進(jìn)行抵抗壓接或基于超聲波/激光 等的接合，能夠通過(guò)在突出部220和導(dǎo)電接合部415之間構(gòu)成電觸點(diǎn)而將 電路基板400上的驅(qū)動(dòng)控制電路DC等電路元件與信號(hào)線匯流條200c之間 電連接。
與匯流條200a、 200b同樣，信號(hào)線匯流條200c也被以如下形狀進(jìn)行 設(shè)置包含接合部件215c在內(nèi)的導(dǎo)引部210c的壁厚比匯流部205b的壁厚 薄、并且導(dǎo)引部210b從匯流部205b分支。
因此，信號(hào)線匯流條200c即使為通過(guò)至少使接合部位215c的壁薄化
17而在不經(jīng)由接合線的狀態(tài)下將半導(dǎo)體元件的控制電極和匯流條直接地電接 合的構(gòu)造，也能夠降低溫度上升時(shí)所述接合部位的熱膨脹量而緩和所作用 的熱應(yīng)力。
因此，控制電極154的接合部位215c能夠通過(guò)與晶體管電極150、共 用電極152、 二極管電極164同樣的匯流條連接構(gòu)造而在由從其他電路元 件吸熱等引起溫度上升時(shí)緩和作用在接合部位上的熱應(yīng)力。
如上所述，對(duì)于匯流條200a、 200b以及信號(hào)匯流條200c的各個(gè)匯流 條，將匯流部205a、 205b、 205c與包含接合部215a、 215b、 215c的導(dǎo)引 部210a、 210b、 210c —體形成，并通過(guò)接合件160直接連接接合部位 215a、 215b、 215c與半導(dǎo)體元件的電極，因此能夠不需要焊線接合從而能 夠減少制造成本。
另外，由于設(shè)置為使導(dǎo)引部210a、 210b、 210c的壁薄化以使得至少使 接合部位215a、 215b、 215c的壁薄化的構(gòu)造，因此降低了溫度上升時(shí)接合 部位的熱膨脹量而緩和了所作用的熱應(yīng)力，因而即使在溫度上升時(shí)也能夠 實(shí)現(xiàn)能夠穩(wěn)定地接合二者的配線連接構(gòu)造。其結(jié)果是，在以車輛安裝用途 等為代表的被高輸出且小型化的電力變換裝置中，即使設(shè)置為在不經(jīng)由接 合線的狀態(tài)下將匯流條與電極之間直接地接合的構(gòu)造，也能夠使溫度上升 時(shí)兩者的接合穩(wěn)定而防止斷線。
在圖8中示出了本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體電力變換裝置的制造工 序，更詳細(xì)地說(shuō)是示出了其組裝工序。
參考圖8，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體電力變換裝置中，通過(guò)工序P100， 在冷卻板300上的各半導(dǎo)體芯片302上形成的半導(dǎo)體元件被與上述的匯流 條200a 200c接合，從而電連接。
然后，當(dāng)工序P100中的匯流條連接作業(yè)結(jié)束時(shí)，通過(guò)工序P200進(jìn)行 用于確保接合部位215a、 215b、 215c的絕緣的絕緣保護(hù)膜形成作業(yè)。
然后，當(dāng)工序P200中的絕緣保護(hù)膜形成作業(yè)結(jié)束時(shí)，通過(guò)工序P300 進(jìn)行圖7所示的電路基板400的安裝作業(yè)。
如圖9所示，工序P300包括子工序P310和P320。在子工序310中， 如圖5所示那樣將信號(hào)線匯流條200c的突出部220與電路基板400的安裝孔410嵌合。在子工序320中，在通過(guò)子工序310而嵌合的凹凸側(cè)面上進(jìn) 行壓接或進(jìn)行基于激光和超聲波等的接合，由此能夠在信號(hào)線匯流條200c 與兼用作驅(qū)動(dòng)控制電路DC等的電路元件的端子的安裝孔410之間確保電 接觸。
如上所述，通過(guò)在信號(hào)線匯流條200c上設(shè)置突出部220來(lái)安裝電路基 板400，而使電路基板400的安裝作業(yè)時(shí)的對(duì)位容易從而提高操作性。由 此，能夠使電路基板安裝作業(yè)(工序P300)的每單位時(shí)間的處理個(gè)數(shù)增 加，因而能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體電力變換裝置的制造成本的降低。
接下來(lái)，對(duì)工序P200中的絕緣保護(hù)膜形成作業(yè)進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
圖IO示出了絕緣保護(hù)膜形成工序的第一例。
參考圖10，用于絕緣保護(hù)膜形成的工序P200包括子工序P210和 P220。
如圖11所示，由于各匯流條200a、 200b、 200c的接合部位215a、 215b、 215c未形成基于絕緣薄膜等的絕緣膜(圖3的標(biāo)號(hào)501)，因此需 要確保絕緣。在子工序P210中，在各個(gè)接合部位處使絕緣材料形成覆 膜。例如，通過(guò)以噴射方式涂敷溶膠狀的絕緣材料(代表的是，硅等的熱 硬化樹(shù)脂)而在需要確保絕緣的部分局部地使絕緣材料500形成覆膜。
再次參考圖10，在子工序P220中，通過(guò)爐等對(duì)在接合部位215a、 215b、 215c的表面上形成覆膜的絕緣材料進(jìn)行熱處理。由此，如圖12所 示，在接合部位215a、 215b、 215c的表面上形成絕緣材料被進(jìn)行了硬化處 理的絕緣保護(hù)膜510。
其結(jié)果是，能夠確保接合部位215a、 215b、 215c的絕緣并通過(guò)硬化處 理提高了匯流條與電極之間的機(jī)械接合強(qiáng)度。
圖13示出了絕緣保護(hù)膜形成工序的第二例。
參考圖13，用于絕緣保護(hù)膜形成的工序P200包括子工序P250 P280。
在子工序P250中，如圖14所示那樣安裝溶膠貯存容器610使得其包 圍與匯流條連接的半導(dǎo)體元件部分的周圍。在溶膠貯存容器610中設(shè)置有 溶膠注入口 620和溶膠排出口 625。在子工序P260中，將通過(guò)泵630經(jīng)由過(guò)濾器640吸入的溶膠狀的絕 緣材料(代表的是，熱硬化樹(shù)脂)600從溶膠注入口 62供應(yīng)到溶膠儲(chǔ)存容 器610的內(nèi)部。由此，半導(dǎo)體元件和匯流條整體被浸在溶膠狀絕緣材料 600中。
在接下來(lái)的工序P270中，溶膠儲(chǔ)存容器610內(nèi)的溶膠狀絕緣材料600 從排出口 625排出。被排出的溶膠狀絕緣材料600被回收而再次利用。在 溶膠狀絕緣材料600被排出之后，匯流條和半導(dǎo)體元件的表面部成為附著 由溶膠狀材料600形成的保護(hù)膜的狀態(tài)。
另外，在子工序P280中，將保護(hù)膜狀的溶膠狀絕緣材料600通過(guò)爐 等來(lái)進(jìn)行熱硬化處理。由此，如圖5所示那樣地在包括接合部位215a、 215b、 215c的表面在內(nèi)的半導(dǎo)體元件和匯流條整體的表面上形成絕緣材料 被進(jìn)行了硬化處理的絕緣保護(hù)膜650。另外，能夠通過(guò)硬化處理來(lái)確保絕 緣并提高匯流條與電極之間的機(jī)械接合強(qiáng)度。
如果根據(jù)如圖13所示的第二例的絕緣保護(hù)膜形成工序，則首先執(zhí)行 匯流條連接工序(工序P100)，不需要對(duì)匯流條200a、 200b、 200c的除 接合部位215a、 215b、 215c以外的部分通過(guò)絕緣薄膜等來(lái)形成絕緣膜。 即，被一體形成的匯流條200a、 200b、 200c能夠在通過(guò)未實(shí)施絕緣處理的 銅、鋁、黃銅等潔凈材料來(lái)制成的基礎(chǔ)上，通過(guò)在匯流連接工序(工序 P100)完成后的絕緣保護(hù)膜形成工序(P250 P280)來(lái)對(duì)包括接合部位 215a、 215b、 215c在內(nèi)的匯流條200a、 200b、 200c整體進(jìn)行絕緣保護(hù)。 因此能夠降低匯流條的制造成本。另外，除附著在半導(dǎo)體元件和匯流條的 表面以外的溶膠狀絕緣材料600能夠?qū)⑷苣z回收而再次利用，因此能夠降 低絕緣材料的成本。
特別是在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體電力變換裝置中，能夠在不使用焊絲接 合的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)匯流條連接構(gòu)造，因此能夠大幅地減小可能要進(jìn)行絕緣保 護(hù)的接合部位的體積(空間范圍)。因此，通過(guò)如上述那樣僅在接合部位 的表面部分上局部地形成絕緣膜，即使減少絕緣材料的使用量也能夠確保 絕緣。另外，能夠通過(guò)硬化處理來(lái)形成絕緣保護(hù)膜來(lái)確保機(jī)械接合強(qiáng)度。
在經(jīng)由焊絲接合來(lái)電連接匯流條與半導(dǎo)體元件的構(gòu)造中，需要將接合線從周圍整體絕緣，因此一般采用設(shè)置罩以使其包圍半導(dǎo)體元件和匯流條 并在該罩內(nèi)填充溶膠狀絕緣材料而對(duì)很大的體積部位確保絕緣的構(gòu)造。與 此相對(duì)，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體電力變換裝置中，通過(guò)匯流條連接構(gòu)造的 改良，能夠大幅地減少被使用的絕緣材料量而實(shí)現(xiàn)制造成本的減少。
在以上的說(shuō)明中示出了使匯流條200a、 200b、 200c的導(dǎo)引部210a、 210b、 210c的壁薄化的例子，但作為變形例，也可以通過(guò)將導(dǎo)引部采用圖 16所示的構(gòu)造來(lái)緩和電極與匯流條的接合部位的熱應(yīng)力。
通過(guò)圖16與圖5的比較可知，在基于變形例的匯流條中，在匯流條 200a、 200c的導(dǎo)引部210a、 210c中的不與電極接合的非接合部位上適當(dāng) 設(shè)置有松弛部位250。松弛部位250能夠通過(guò)彎曲和壓力加工來(lái)形成。通 過(guò)設(shè)置松弛部位250，即使不使導(dǎo)引部210a壁薄化而將匯流條整體設(shè)置為 均勻的壁厚，也能夠確保能夠根據(jù)作用在接合部位215a、 215c上的熱應(yīng)力 而在導(dǎo)引部210a的延伸方向上位移的形狀的部位，從而能夠減小電極與匯 流條的接合部位的熱應(yīng)力。即，即使通過(guò)設(shè)置如上所述的松弛部位250， 也能夠構(gòu)成本發(fā)明的"熱應(yīng)力減輕機(jī)構(gòu)"。
另外，也可以如圖17所示那樣組合圖5和圖6的構(gòu)造而在被薄壁化的 導(dǎo)引部210a、 210c上設(shè)置松弛部位250。這樣一來(lái)，能夠提高熱應(yīng)力的減 輕效果。雖然在圖16和圖17中省略了圖示，但可確定其記載了匯流條 200b也可以應(yīng)用同樣的變形例。另外，在圖16和圖17中，也能夠通過(guò)與 松弛部位250不同的方式來(lái)設(shè)置在導(dǎo)引部中確保能夠根據(jù)作用在接合部位 上的熱應(yīng)力進(jìn)行位移的形狀的部位的匯流條構(gòu)造。
應(yīng)認(rèn)為本次公開(kāi)的實(shí)施方式的所有內(nèi)容僅為例示而不具有限制作用。 本發(fā)明的范圍不限于上述說(shuō)明而是通過(guò)權(quán)利要求書(shū)來(lái)表示，意圖包含與權(quán) 力要求書(shū)均等意思以及保護(hù)范圍內(nèi)的所有變更。
產(chǎn)業(yè)上的實(shí)用性
本發(fā)明能夠應(yīng)用于具有通過(guò)匯流條來(lái)電連接半導(dǎo)體元件的電極與其他 電路元件的構(gòu)造的半導(dǎo)體電力變換裝置。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體電力變換裝置，包括用于進(jìn)行電力變換的半導(dǎo)體元件(Q、D)；以及用于將所述半導(dǎo)體元件的電極(150、152、162、164)與該半導(dǎo)體元件的外部的電路元件之間電連接的匯流條(200a、200b、200c)，所述匯流條被構(gòu)成為與所述電極接合的接合部件(210a、210b、210c)以及不與所述電極接合的非接合部件(205a、205b、205c)被一體成形，并且所述匯流條具有熱應(yīng)力減輕機(jī)構(gòu)，該熱應(yīng)力減輕機(jī)構(gòu)用于減輕作用在與電極接合的接合部位(215a、215b、215c)上的熱應(yīng)力，所述接合部位由所述接合部件的一部分構(gòu)成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體電力變換裝置，其中， 所述接合部件(210a、 210b、 210c)通過(guò)被形成使得至少所述接合部位(215a、 215b、 215c)的壁厚比所述非接合部件(205a、 205b、 205c) 薄來(lái)構(gòu)成所述熱應(yīng)力減輕機(jī)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體電力變換裝置，其中， 在所述接合部件(210a、 210b、 210c)中，在不與所述電極(150、152、 162、 164)接合的非接合部位的至少一部分上，具有被構(gòu)成為能夠 根據(jù)作用在所述接合部位(215a、 215b、 215c)上的熱應(yīng)力而位移的形狀 的部位(250)，以作為所述熱應(yīng)力減輕機(jī)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體電力變換裝置，其中， 所述接合部件(210a、 210b、 210c)通過(guò)在不與所述電極(150、152、 162、 164)接合的非接合部位的至少一部分上，具有被構(gòu)成能夠根 據(jù)作用在所述接合部位(215a、 215b、 215c)上的熱應(yīng)力進(jìn)行位移的形 狀、并具有壁厚比所述非接合部件(205a、 205b、 205c)的壁厚薄的形狀 的部位(250)，由此構(gòu)成所述熱應(yīng)力減輕機(jī)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體電力變換裝置，其中， 所述非接合部件(205a、 205b、 205c)具有與所述電路元件電接合的部分，所述接合部件(210a、 210b、 210c)被以從所述非接合部件分支并且 壁厚比所述非接合部件薄的形狀進(jìn)行設(shè)置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體電力變換裝置，包括固定支柱(330)，由絕緣材料形成，用于安裝所述非接合部件 (205c);以及電路基板(400)，經(jīng)由所述非接合部件而被安裝在所述固定支柱上；所述非接合部件在其與所述固定支柱的安裝面的背面上具有與所述非 接合部件一體地設(shè)置的突出部(220)，所述電路基板包括安裝孔(410)，與所述突出部相嵌合；導(dǎo)電部(415、 420),被構(gòu)成為通過(guò)將所述突出部與所述安裝孔接合 來(lái)確保所述非接合部件與所述電路基板上的電路元件之間的電連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體電力變換裝置，其中， 所述匯流條(200a、 200b、 200c)還包括第一保護(hù)膜(501)，通過(guò)由絕緣材料覆蓋不與所述電極(150、 152、 162、 164)接合的非接合部位的表面而成；以及第二保護(hù)膜(510),通過(guò)對(duì)在與所述電極接合的狀態(tài)下在與所述電 極接合的接合部位(215a、 215b、 215c)的表面上被形成為覆膜的絕緣材 料(500)進(jìn)行熱硬化處理而形成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體電力變換裝置，其中， 所述匯流條(200a、 200b、 200c)還包括通過(guò)對(duì)在與所述電極(150、 152、 162、 164)接合的狀態(tài)下在所述接合部件(210a、 210b、 210c)和所述非接合部件(205a、 205b、 205c)的表面上被形成為覆膜的 絕緣材料(600)進(jìn)行熱硬化處理而形成的保護(hù)膜(650)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至4、 6至8中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體電力變換裝置， 其中，所述半導(dǎo)體元件(Q)被構(gòu)成使得根據(jù)控制電極(154)的電位或電流 來(lái)控制第一電流電極(150)與第二電流電極(152)間的電流，所述匯流條(200c)電連接所述控制電極和所述電路元件。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至4、 6至8中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體電力變換裝 置，其中，所述半導(dǎo)體元件(Q)被構(gòu)成使得根據(jù)控制電極(154)的電位或電流 來(lái)控制第一電流電極(150)和第二電流電極(152)間的電流，所述匯流條(200a、 200b)將所述第一電流電極和所述第二電流電極 的一者與所述電路元件電連接。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至4、 6至8中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體電力變換裝 置，其中，所述匯流條(200a、 200b)以共用方式與多個(gè)所述半導(dǎo)體元件(Q、 D)的電極電連接。
12. —種半導(dǎo)體電力變換裝置的制造方法，包括第一工序(P100)，將匯流條(200a、 200b、 200c)與半導(dǎo)體元件的 電極之間電連接，所述匯流條(200a、 200b、 200c)被構(gòu)成為與所述半 導(dǎo)體元件(Q、 D)的電極(150、 152、 162、 164)接合的接合部件(210a、 210b、 210c)和不與所述電極接合的非接合部件(205a、 205b、 205c)被一體地成形，且所述接合部件具有用于減輕作用在與所述電極接 合的接合部位(215a、 215b、 215c)上的熱應(yīng)力的熱應(yīng)力減輕機(jī)構(gòu)；以及第二工序(P200)，用于至少在通過(guò)所述第一工序形成的所述匯流條 和所述電極的所述接合部位上形成絕緣保護(hù)膜(510、 650)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體電力變換裝置的制造方法，其中， 在所述第一工序(P100)之前的階段，在所述匯流條(200a、 200b、200c)中的不與所述電極(150、 152、 162、 164)接合的非接合部位的表 面上設(shè)置通過(guò)由絕緣材料覆蓋該表面而成的保護(hù)膜(501)， 所述第二工序(P200)包括第一子工序(P210)，在與所述電極接合的狀態(tài)下，在與所述電極接 合的接合部位(215a、 215b、 215c)的表面上將所述絕緣材料(500)形成 覆膜；以及第二子工序(P220)，對(duì)通過(guò)所述第一子工序形成的覆膜進(jìn)行熱硬化處理來(lái)形成所述絕緣保護(hù)膜(510)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體電力變換裝置的制造方法，其中， 所述第一子工序(P210)通過(guò)噴射來(lái)涂敷溶膠狀的絕緣樹(shù)脂(500)，而在所述接合部位(215a、 215b、 215c)的表面將絕緣材料形成 覆膜。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體電力變換裝置的制造方法，其中， 所述第二工序(P200)包括第一子工序(P250)，通過(guò)填充溶膠狀的絕緣材料(600)來(lái)浸漬所 述半導(dǎo)體元件(Q、 D)和所述匯流條(200a、 200b、 200c);第二子工序(P270),排出并回收所述絕緣材料，使得在所述匯流條 的所述接合部件(210a、 210b、 210c)和所述非接合部件(205a、 205b、 205c)的表面上留有絕緣材料的覆膜；以及第三子工序(P280)，對(duì)通過(guò)所述第二子工序形成的所述絕緣材料的 覆膜進(jìn)行熱硬化處理來(lái)形成所述絕緣保護(hù)膜(650)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體電力變換裝置的制造方法，其中， 在所述第一工序(P100)中，所述非接合部件(205a、 205b、 205c)被安裝在由絕緣材料形成的固定支柱(330)上，所述制造方法還包括經(jīng)由所述非接合部件將電路基板(400)安裝在 所述固定支柱上的第三工序(P300)，所述第三工序包括第一子工序(P310)，將突出部(220)與設(shè)置在所述電路基板上的 安裝孔(410)嵌合，所述突出部(220)與所述非接合部件被一體地設(shè)置 在所述非接合部件的與所述固定支柱間的安裝面的背面上；以及第二子工序(P320)，將被設(shè)置在所述安裝孔的側(cè)面上并與所述電路 基板上的電路元件電連接的導(dǎo)電部(415)與所述突出部接合，而將所述 導(dǎo)電部與所述突出部之間電連接。
全文摘要
匯流條(200a)包括導(dǎo)引部(210a)和匯流部(205a)，所述導(dǎo)引部和匯流部被一體成形。導(dǎo)引部(210a)以從匯流部(205a)分支的形狀設(shè)置。導(dǎo)引部(210a)的一部分形成接合部位(215a)，所述接合部位通過(guò)軟釬料等接合件(160)與晶體管電極(150)和二極管電極(164)直接地電接合。包含接合部位(215a)在內(nèi)的導(dǎo)引部(210a)的壁厚(t2)被設(shè)置得比匯流部(205a)的壁厚(t1)薄。因此，本發(fā)明能夠提供一種直接地電接合半導(dǎo)體元件的電極和匯流條并且能夠緩和二者的接合部的熱應(yīng)力的配線連接構(gòu)造。
文檔編號(hào)H02M7/48GK101622779SQ20088000605
公開(kāi)日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2008年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月22日
發(fā)明者中村秀生, 大野裕孝, 渡邊智之, 稻垣信明 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社