(57)【要約】生産性を向上し、かつ、水密性の向上を図ることができる電気回路装置を提供する。電気回路装置は、シール材が収容される凹部を有し、複数の分割部が合せ部で一体化され、かつ、凹部が合せ部を横切って形成されたケースを備えている。凹部は、底面と一対の側面を有する。凹部の底面と一対の側面は、それぞれ、被加工領域と非加工領域とを有する。被加工領域における底面および一対の側面のそれぞれは、合せ部および該合せ部周縁の表面が除去され、非加工領域における一対の側面は、それぞれ、被加工領域を挟んで形成された一対の傾斜面を有し、一対の傾斜面のそれぞれは、被加工領域の側面が頂面となるように、各端部から被加工領域に向けて相互に逆方向に傾斜している。
2019021582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気回路を構成する回路体と、
前記回路体が収容される回路体収容部と、シール材が収容される凹部とを有し、複数の分割部が合せ部で一体化され、かつ、前記凹部が前記合せ部を横切って形成されたケースとを備え、
前記凹部は、底面と一対の側面とを有し、
前記凹部の前記底面と前記一対の側面は、それぞれ、被加工領域と非加工領域とを有し、
前記被加工領域における前記底面および前記一対の側面のそれぞれは、前記合せ部および該合せ部周縁の表面が除去され、
前記非加工領域における前記一対の側面は、それぞれ、前記被加工領域を挟んで形成された一対の傾斜面を有し、
前記一対の傾斜面のそれぞれは、前記被加工領域の前記側面が頂面となるように、各端部から前記被加工領域に向けて相互に逆方向に傾斜している、電気回路装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電気回路装置において、
前記凹部は、一対の湾曲部と、前記一対の湾曲部を接続する一対の側方部とを有し、
前記被加工領域は、前記湾曲部の領域内に設けられている、電気回路装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電気回路装置において、
前記湾曲部の前記被加工領域における前記底面は、前記合せ部および該合せ部周縁の前記表面が除去された平坦面とされている、電気回路装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電気回路装置において、
前記被加工領域と前記非加工領域との境界部における接線と、前記底面の被加工領域との屈曲角は、２０度以下である、電気回路装置。
【請求項５】
請求項２に記載の電気回路装置において、
前記被加工領域における前記湾曲部の前記底面は、前記合せ部および該合せ部周縁の前記表面が除去された湾曲面とされている、電気回路装置。
【請求項６】
請求項１に記載の電気回路装置において、
前記ケースは、フィンを有するベース部と、前記ベース部を保持する枠部とを備え、
前記枠部は、前記ベース部よりも高いヤング率を有する、電気回路装置。
【請求項７】
請求項１に記載の電気回路装置において、
前記回路体は、複数のパワー半導体素子が実装された電力変換回路を有する、電気回路装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の電気回路装置と、
前記電気回路装置の前記ケースを収容するケース収容部を有し、前記ケースの前記凹部に対向する内壁面を有する流路形成体と、
前記ケースの前記凹部に収容され、前記流路形成体の前記内壁面と前記ケースとを外部に対して水密に閉塞するシール材とを備える、電力変換装置。
【請求項９】
電気回路を構成する回路体が収容される回路体収容部を有し、複数の分割部が合せ部で一体化され、前記合せ部を横切る凹部を有するケースであって、
前記凹部は、底面と一対の側面とを有し、
前記一対の側面は、それぞれ、前記合せ部と、前記合せ部を挟んで前記合せ部の両側に設けられた一対の側方部とを有し、
前記一対の側方部は、それぞれ、前記合せ部を頂点とする方向に傾斜する傾斜面を有する、前記ケースを形成することと、
前記ケースの前記凹部の一部の表面を除去することと、を有し、
前記ケースを形成した後、前記ケースの前記凹部の一部の表面の除去は、前記凹部の一部の前記底面および前記一対の側面のそれぞれの、前記合せ部および該合せ部周縁の表面を除去することを含む、回路体収容ケースの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気回路装置、電力変換装置および回路体収容ケースの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両用に適用されたパワー半導体モジュールは、直流電力を交流電力に、または交流電力を直流電力に変換する電力変換回路を有する。電力変換回路は、発熱量が大きいパワー半導体素子を備えている。このため、パワー半導体モジュールのケースは、通常、放熱用のフィンを有する金属により形成される。そして、回路体が収納されたケースが冷媒流路を有する流路形成体内に収容される。【０００３】
パワー半導体モジュールと流路形成体は、パワー半導体モジュールのケースに形成された凹部にシール部材を収容し、該シール部材を、流路形成体のパワー半導体モジュール挿入用の開口部に形成されたシール部に圧入し、外部に対して密封する。パワー半導体モジュールは、外周に環状のＯリング溝が形成されたフランジを有し、Ｏリング溝に収容したシール部材を流路形成体に形成した内壁面に圧接して水密構造が構成される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−６１４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、水密性に関する記載はないが、Ｏリング溝の内面が粗ければ、水密性が十分でなく、Ｏリング溝の内面を加工して表面粗さを小さくすれば、生産性が低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によると、電気回路装置は、電気回路を構成する回路体と、前記回路体が収容される回路体収容部と、シール材が収容される凹部とを有し、複数の分割部が合せ部で一体化され、かつ、前記凹部が前記合せ部を横切って形成されたケースとを備え、前記凹部は、底面と一対の側面とを有し、前記凹部の前記底面と前記一対の側面は、それぞれ、被加工領域と非加工領域とを有し、前記被加工領域における前記底面および前記一対の側面のそれぞれは、前記合せ部および該合せ部周縁の表面が除去され、前記非加工領域における前記一対の側面は、それぞれ、前記被加工領域を挟んで形成された一対の傾斜面を有し、前記一対の傾斜面のそれぞれは、前記被加工領域の前記側面が頂面となるように、各端部から前記被加工領域に向けて相互に逆方向に傾斜している。
本発明の第２の態様によると、電力変換装置は、第１の態様の電気回路装置と、前記電気回路装置の前記ケースを収容するケース収容部を有し、前記ケースの前記凹部に対向するシール部を有する流路形成体と、前記ケースの前記凹部に収容され、前記流路形成体の前記シール部と前記ケースとを外部に対して水密に閉塞するシール部材とを備える。
本発明の第３の態様によると、回路体収容ケースの製造方法は、電気回路を構成する回路体が収容される回路体収容部を有し、複数の分割部が合せ部で一体化され、前記合せ部を横切る凹部を有するケースであって、前記凹部は、底面と一対の側面とを有し、前記一対の側面は、それぞれ、前記合せ部と、前記合せ部を挟んで前記合せ部の両側に設けられた一対の側方部とを有し、前記一対の側方部は、それぞれ、前記合せ部を頂点とする方向に傾斜する傾斜面を有する、前記ケースを形成することと、前記ケースの前記凹部の一部の表面を除去することと、を有し、前記ケースを形成した後、前記ケースの前記凹部の一部の表面の除去は、前記凹部の一部の前記底面および前記一対の側面のそれぞれの、前記合せ部および該合せ部周縁の表面を除去することを含む。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、生産性を向上し、かつ、水密性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の電気回路装置を、パワー半導体モジュールを例として示す第１の実施形態の外観斜視図である。
【図２】図１に図示されたパワー半導体モジュールの分解斜視図である。
【図３】図２に図示された回路体の分解斜視図である。
【図４】図３に図示された回路体の回路の一例を示す回路図である。
【図５】図５は、図２に図示されたケースの枠体の外観図であり、鋳造直後の構造を示す。
【図６】図６は、図５の領域ＶＩをＸ方向から観た拡大図である。
【図７】図７（ａ）は、図５に図示された枠体の加工後の構造を示し、図７（ｂ）は、図７（ａ）の領域ＶＩＩｂの拡大図である。
【図８】図８（ａ）は、図７（ｂ）をＸ方向から観た拡大図であり、図８（ｂ）は、図７（ｂ）を上方から観た平面図である。
【図９】図９は、フランジの凹部の内面を切削加工する方法を説明するための模式図であり、図９（ａ）は、図５に示す領域ＩＸをｙ方向から観た側面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）を上方から観た平面図である。
【図１０】図１０は、凹部に形成される底面被加工面１１１ａ近傍の平面図であり、図８（ｂ）と同様な図である。
【図１１】図１１は、図２に図示されたケースの接合前の分解斜視図である。
【図１２】図１２は、ケースの製造方法を説明するための斜視図である。
【図１３】図１３は、本発明の電力変換装置の一例を示す断面図である。
【図１４】図１４は、本発明のパワー半導体モジュールの第２の実施形態を示し、図１４（ａ）は、フランジの凹部の被加工面付近を示す、図７（ｂ）に対応する図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）を上方から観た平面図であり、図８（ｂ）に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
−第１の実施形態−
図１〜図１１を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。
図１は、本発明の電気回路装置を、パワー半導体モジュールを例として示す第１の実施形態の外観斜視図であり、図２は、図１に図示されたパワー半導体モジュールの分解斜視図である。
パワー半導体モジュール１は、回路体１００とケース１０１とを備えている。ケース１０１は、回路体１００を収容する回路体収容部を有する。ケース１０１は、一面に複数のフィン１０５Ａ、１０６Ａ（図１１参照）が形成されたベース部１０５、１０６（１０６は図１１参照）が枠体１０２に攪拌摩擦接合により接合された構造を有する。図１、図２において、枠体１０２とベース部１０５との接合部１０７を点線で示す。ケース１０１には、開口部１５６を有するフランジ１２０が枠体１０２に一体に形成されている。
【００１０】
回路体１００は、ケース１０１の開口部１５６から、ケース１０１の回路体収容部内に収容される。回路体１００は、パワー半導体素子３２８、３３０（図３参照）等が、導体板３１８、３１９等により覆われて封止体３０２（図２参照）により封止された構造を有する。回路体１００は、上アーム制御端子３２７Ｕ、下アーム制御端子３２７Ｌおよび主端子１００Ｃを備えている。図２を参照すると、回路体１００は、表裏面に絶縁部材１０４が配置された状態でケース１０１の回路体収容部内に収容される。回路体１００の上アーム制御端子、下アーム制御端子３２７Ｌおよび主端子１００Ｃはケース１０１の開口部１５６から外部に導出されている。この状態で、回路体１００とケース１０１の回路体収容部との間に封止樹脂３０３（図１参照）が充填される。
【００１１】
ケース１０１のフランジ１２０には、外周側面に沿って凹部１１０が形成されている。凹部１１０は、フランジ１２０の外周面全周に設けられた環状の溝として形成されている。フランジ１２０に形成された凹部１１０内には環状のシール材１０３が収容される。シール材１０３は、フランジ１２０の凹部１１０の内面と流路形成体４００（図１３参照）の内壁面４２１（図１３参照）との間で圧縮され、水密構造を構成する。この詳細については、後述する。
【００１２】
図３は、図２に図示された回路体の分解斜視図であり、図４は、図３に図示された回路体の回路の一例を示す回路図である。
図３および図４を参照して、回路体１００の構造および回路の一例を説明する。
回路体１００は、上アームおよび下アームをそれぞれ構成する１個または複数個のパワー半導体素子３２８、３３０と、該パワー半導体素子３２８、３３０と対応する数のダイオード３５６、３６６を有する。上アーム制御端子３２７Ｕは、導電性材料により形成され、パワー半導体素子３２８の制御電極に電気的に接続されている。下アーム制御端子３２７Ｌは、導電性材料により形成され、パワー半導体素子３３０の制御電極に電気的に接続されている。ＡＣ導体板３１８は、パワー半導体素子３２８のエミッタ電極とダイオード３５６のアノード電極とを接続する。Ｎ導体板３１９は、パワー半導体素子３３０のエミッタ電極とダイオード３６６のアノード電極とを接続する。上アーム導体板３１５は、パワー半導体素子３２８のコレクタ電極とダイオード３５６のカソード電極とを接続する。下アーム導体板３２０は、パワー半導体素子３３０のコレクタ電極とダイオード３６６のカソード電極とを接続する。
【００１３】
Ｎ導体板３１９は、主端子１００Ｃ側に延在されたＮ導体板接続部３１９Ａを有する。上アーム導体板３１５および下アーム導体板３２０は、それぞれ、主端子１００Ｃ側に延在された直流正極端子３１５Ｄおよび交流端子３２０Ｄを有する。
主端子１００Ｃは、直流正極端子３１５Ｄ、直流負極端子３１９Ｄおよび交流端子３２０Ｄを含む。直流負極端子３１９Ｄは、Ｎ導体板接続部３１９Ａに接続されている。
直流正極端子３１５Ｄおよび直流負極端子３１９Ｄは、それぞれ、不図示のバッテリに接続される。また、交流端子３２０Ｄは、インバータ（図示せず）回路を構成するキャパシタ等、他の電子部品に接続される。
【００１４】
パワー半導体素子３２８およびダイオード３５６は、ＡＣ導体板３１８と上アーム導体板３１５に挟まれて配置され、それぞれ、その両面がＡＣ導体板３１８および上アーム導体板３１５にはんだ付けされる。パワー半導体素子３３０およびダイオード３６６は、Ｎ導体板３１９と下アーム導体板３２０に挟まれて配置され、それぞれ、その両面がＮ導体板３１９および下アーム導体板３２０にはんだ付けされる。
ＡＣ導体板３１８と下アーム導体板３２０とは、中間接続部３２９（図４参照）により電気的に接続される。図示はしないが、中間接続部３２９は、ＡＣ導体板３１８または下アーム導体板３２０に一体に形成されている。
【００１５】
回路体１００は、全体を封止体３０２（図２参照）により封止されて一体化されている。すなわち、ＡＣ導体板３１８、上アーム導体板３１５、Ｎ導体板３１９および下アーム導体板３２０の周囲は、封止体３０２により封止されている。ＡＣ導体板３１８と上アーム導体板３１５との間、およびＮ導体板３１９と下アーム導体板３２０との間にも封止体３０２が充填され、パワー半導体素子３２８、３３０およびダイオード３５６、３６６の周囲は封止体３０２により覆われている。封止体３０２は、一面側においてＡＣ導体板３１８およびＮ導体板３１９の外面と面一に形成されている。すなわち、図２に示すように、ＡＣ導体板３１８およびＮ導体板３１９の外面は、封止体３０２から露出している。また、封止体３０２は、他面側において上アーム導体板３１５および下アーム導体板３２０の外面と面一に形成されている。すなわち、上アーム導体板３１５および下アーム導体板３２０の外面は、封止体３０２から露出している。また、図２に図示されるように、上・下アーム制御端子３２７Ｕ、３２７Ｌおよび主端子１００Ｃは、根元側の一部を除いて、封止体３０２から露出している。
【００１６】
図５は、図２に図示されたケースの枠体の外観図であり、鋳造直後の構造を示す。
ケース１０１を構成する枠体１０２は、アルミダイカストにより形成される。枠体１０２は、矩形の開口部１５２を有する枠部１５１とフランジ１２０とを有する。枠部１５１の開口部１５２の周縁部には、ベース部１０５、１０６（図１１参照）が固着される段部１５３が形成されている。枠部１５１の左右一対の側部１５５には、押さえ治具２２１（図１２参照）が挿し込まれる凹部１５４が設けられている。凹部１５４は、側部１５５それぞれにおいて上下方向に離間して、それぞれ、２対設けられている。つまり、凹部１５４は、上下方向の２箇所における表面側と裏面側とに設けられている。凹部１５４は、Ｌ字形状を有し、枠部１５１の前面側または後面側および側部１５５側に開口されている。  
【００１７】
図６は、図５の領域ＶＩをＸ方向から観た拡大図である。
図５、図６に図示されるように、フランジ１２０には、外周面全周に設けられた環状の凹部１１０が設けられている。凹部１１０は、一対の半円状の湾曲部１１０ａと、該湾曲部１１０ａを接続する一対の直線状の側方部１１０ｂとを有する。凹部１１０は、底面１１１と、底面１１１の両側に立ち上がる下部側面１２１および上部側面１２２を有する。枠体１０２は、アルミダイカスト等の鋳造により形成される。このため、図６に図示されるように、枠体１０２の厚さ方向（ｙ方向）のほぼ中央には、上下金型の対向部に対応して合せ部１４１が形成される。本実施形態では、凹部１１０は、合せ部１４１に直交して形成されている構造として例示されている。凹部１１０は環状に形成されており、上下金型の対向部を横切るため、この部分における凹部１１０の底面１１１、下部側面１２１および上部側面１２２には、合せ部１４１が形成される。
【００１８】
すなわち、枠体１０２は、図６に示されるように、合せ部１４１を境として、２つの分割部１３１、１３２が一体化された構造を有する。
従って、凹部１１０の下部側面１２１は、一方の分割部１３１に形成される下部傾斜面１２１ａと他方の分割部１３２に形成される下部傾斜面１２１ｂとを有する。また、凹部１１０の上部側面１２２は、一方の分割部１３１に形成される上部傾斜面１２２ａと他方の分割部１３２に形成される上部傾斜面１２２ｂとを有する。
凹部１１０の下部側面１２１と上部側面１２２には、金型から取り出す際の抜き勾配が必要である。
下部傾斜面１２１ａと下部傾斜面１２１ｂは、合せ部１４１を頂点とする方向に傾斜する傾斜面となっている。同様に、上部傾斜面１２２ａと上部傾斜面１２２ｂは、合せ部１４１を頂点とする方向に傾斜する傾斜面となっている。
【００１９】
合せ部１４１には、上下金型の位置ずれに伴う段差やばりが生じる。段差やばりは、シール材１０３との間に隙間を形成し、水密性を低下する。また、段差やばりは、シール材１０３を損傷する。このため、段差やばりは、切削加工などにより除去する必要がある。しかし、凹部１１０の内面の全領域を切削加工すると、生産性が低下する。
【００２０】
図７（ａ）は、図５に図示された枠体の加工後の構造を示し、図７（ｂ）は、図７（ａ）の領域ＶＩＩｂの拡大図であり、図８（ａ）は、図７（ｂ）をＸ方向から観た拡大図であり、図８（ｂ）は、図７（ｂ）を上方から観た平面図である。但し、図８（ｂ）では、フランジ１２０の凹部１１０より上方の部分は、取り除いて図示されている。
図７（ａ）に図示された枠体１０２では、枠部１５１の表裏両側の平坦な外表面および段部１５３の表面におては切削加工により鋳造時の表面が除去されている。また、フランジ１２０の凹部１１０の底面１１１、下部側面１２１および上部側面１２２における合せ部１４１の周辺の表面が切削加工により鋳造時の表面が除去されている。
図８（ｂ）に図示されるように、凹部１１０の底面１１１における底面被加工面１１１ａは、湾曲部１１０ａの合せ部１４１における湾曲面に接する面と平行な平坦面とされている。底面被加工面１１１ａは、湾曲部１１０ａにおける合せ部１４１を中心とする狭い領域に形成されている。つまり、底面被加工面１１１ａは、湾曲部１１０ａの中央部の一部領域のみに形成されている。なお、図８（ｂ）では、理解をし易くするために、底面被加工面１１１ａを太い線で図示されている。
【００２１】
図８（ａ）に図示されるように、凹部１１０の下部側面１２１の下部側面被加工面１２１ｃおよび上部側面１２２の上部側面被加工面１２２ｃは、相互に平行な平坦面となっている。図８（ａ）、（ｂ）に図示されるケース１０１の厚さ方向（ｙ方向）における下部側面被加工面１２１ｃおよび上部側面被加工面１２２ｃの長さは、それぞれ、底面被加工面１１１ａとほぼ同じ長さに形成されている。
【００２２】
下部傾斜面１２１ａは、下部側面被加工面１２１ｃに対し傾斜角θ１の角度に傾斜しており、下部傾斜面１２１ｂは、下部側面被加工面１２１ｃに対し傾斜角θ２の角度に傾斜している。傾斜角θ１と傾斜角θ２は、下部側面被加工面１２１ｃに対し反対方向の角度であるが、絶対値は同一であってもよいし、異なっていてもよい。すなわち、下部傾斜面１２１ａおよび下部傾斜面１２１ｂは、下部側面被加工面１２１ｃが頂面となるように、それぞれ、フランジ１２０、すなわちケース１０１の厚さ方向の各端部から相互に逆方向に傾斜している。
上部側面１２２側の構造も、下部側面と同様であり、上部傾斜面１２２ａと上部傾斜面１２２ｂは、それぞれ、上部側面被加工面１２２ｃに対し所定の傾斜角に傾斜している。上部側面被加工面１２２ｃに対する上部傾斜面１２２ａと上部傾斜面１２２ｂの傾斜角の絶対値は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。すなわち、上部傾斜面１２２ａおよび上部傾斜面１２２ｂは、上部側面被加工面１２２ｃが頂面となるように、それぞれ、フランジ１２０、すなわちケース１０１の厚さ方向の各端部から相互に逆方向に傾斜している。
上部側面被加工面１２２ｃに対する上部傾斜面１２２ａと上部傾斜面１２２ｂの傾斜角の絶対値と下部側面被加工面１２１ｃに対する下部傾斜面１２１ａと下部傾斜面１２１ｂの傾斜角の絶対値が同一であってもよい。
【００２３】
図９は、フランジの凹部の内面を切削加工する方法を説明するための模式図であり、図９（ａ）は、図５に示す領域ＩＸをｙ方向から観た側面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）を上方から観た平面図である。
フランジ１２０の凹部１１０内面の切削加工を効率的に行うには、凹部１１０の底面１１１と平行な軸（ｚ軸）を軸心とする回転切削部を有する切削工具２０１を用いる。切削工具２０１の厚さ（ｚ方向の長さ）は、下部側面被加工面１２１ｃと上部側面被加工面１２２ｃ間の長さと同一である。まず、切削工具２０１の高さ位置を、図９（ｂ）に示すように、凹部１１０の湾曲部１１０ａからｙ方向にずれた位置で、凹部１１０の高さ位置に合わせる。つまり、切削工具２０１の上面２０１ａが、切削後には上部側面被加工面１２２ｃの位置となり、下面２０２ｂが下部加工面１２１ｃの位置となるように高さ位置を調整する。また、切削工具２０１の外周切削面のｘ方向の先端側部が、切削後には、底面被加工面１１１ａ（図９（ｂ）では、二点鎖線で示す）の位置となるように、ｘ方向の位置を調整する。そして、切削工具２０１を回転させながらｙ方向に移動する。切削工具２０１のｙ方向への移動と共に、下部傾斜面１２１ａ、１２１ｂおよび上部傾斜面１２２ａ、１２２ｂが切削され、上部側面被加工面１２２ｃおよび下部加工面１２１ｃが形成される。また、同時に、底面被加工面１１１ａが形成される。
【００２４】
凹部１１０に形成する下部傾斜面１２１ａ、１２１ｂおよび上部傾斜面１２２ａ、１２２ｂの傾斜角は小さい方が好ましい。但し、この傾斜角があまり小さいと、切削工具２０１が高さ方向（ｚ方向）に僅かにずれただけで、下部傾斜面１２１ａ、１２１ｂ間、および上部傾斜面１２２ａ、１２２ｂ間の合せ部１４１に形成された段差やばりを切除することができない。逆に、凹部１１０に形成する下部傾斜面１２１ａ、１２１ｂおよび上部傾斜面１２２ａ、１２２ｂの傾斜角があまり大きくなると、図９（ｂ）に示すように、切削工具２０１により切削された領域と非切削領域との間に段差１８１が形成される。段差１８１は、シール材１０３を損傷する。このため、下部傾斜面１２１ａ、１２１ｂおよび上部傾斜面１２２ａ、１２２ｂの傾斜角は、適度な範囲内に収める必要がある。本実施形態のパワー半導体モジュール１については、下部側面被加工面１２１ｃに対する下部傾斜面１２１ａ、１２１ｂおよび上部側面被加工面１２２ｃに対する上部傾斜面１２２ａ、１２２ｂの傾斜角は、１〜２度程度が好ましい。但し、この傾斜角は、装置の使用環境や、シール材１０３の材質などにより、適宜、最適な値に調整される。
【００２５】
図１０は、凹部に形成される底面被加工面１１１ａ近傍の平面図であり、図８（ｂ）と同様な図である。但し、図１０においては、上方のフランジ１２０は取り除いて図示している。
凹部１１０の湾曲部１１０ａに形成される底面被加工面１１１ａは、湾曲部１１０ａの周面を直線的に切削して形成されるので、底面被加工面１１１ａと底面１１１の非加工部との境界部に屈曲部１６１が形成される。この屈曲部１６１における屈曲角があまり大きいと、シール材１０３が損傷する。屈曲部１６１における屈曲面の接線１６２と底面被加工面１１１ａとの屈曲角αは、底面被加工面１１１ａが、湾曲部１１０ａの先端側になるほど小さくなる。従って、底面被加工面１１１ａは、湾曲部１１０ａの先端部からあまり深い位置まで切削しないようにすることが好ましい。本実施形態におけるパワー半導体モジュール１において、屈曲部１６１における屈曲面の接線１６２と底面被加工面１１１ａとの屈曲角αは、０〜２０度程度が好ましく、０〜１６度程度がより好ましい。つまり、０度より大きく、できる限り０度に近づけることが好ましい。
【００２６】
図１１は、図２に図示されたケースの接合前の分解斜視図であり、図１２は、ケースの製造方法を説明するための斜視図である。
図１１に図示されるように、ケース１０１は、枠体１０２と、枠体１０２の表裏両面に接合される、複数のフィン１０５Ａ、１０６Ａ（１０６Ａは図１３参照）が形成されたベース部１０５、１０６を備えている。フィン１０５Ａ、１０６Ａは、それぞれ、ベース部１０５、１０６に一体に形成されており、純アルミニウム等の熱伝導性の高い材料で形成されている。
枠体１０２は、中央に開口部１５２を有する枠部１５１を有し、枠部１５１の表裏各面の開口部１５２の周縁部には、段部１５３が形成されている。枠部１５１を含む枠体１０２は、ベース部１０５、１０６よりもヤング率が高い材料。例えば、ＡＤＣ１２等により形成されている。ＡＤＣ１２は、切削時の加工性もよい。上述したように、枠部１５１の表裏両側の平坦な外表面および段部１５３の表面は切削加工により、鋳造時の表面が除去される。そして、フィン１０５Ａを有するベース部１０５およびフィン１０６Ａを有するベース部１０６が、それぞれ、枠部１５１の開口部１５２を塞いで、該枠部１５１の開口部１５２の周縁部に接合される。
以下、枠部１５１と、枠部１５１とベース部１０５、１０６との接合方法について説明する。
【００２７】
図１１に図示された枠体１０２は、枠部１５１の表裏両側の平坦な外表面および段部１５３の表面を切削加工して鋳造時の表面が除去された図７に図示されたのものである。枠部１５１の表面側の開口部１５２の周縁部の段部１５３にフィン１０５Ａを有するベース部１０５を嵌入する。そして図１２に図示されるように、枠体１０２のベース部１０５と反対面側を受け治具２２２上に載置する。受け治具２２２には、中央部に枠体１０２のフランジ１２０が挿入可能な開口部２２２ａが形成されている。また、受け治具２２２には、枠部１５１の一対の側部１５５を保持し、この状態でフィン１０５Ａ、１０６Ａを収容する凹部（図示せず）が設けられている。従って、枠体１０２の一対の側部１５５を受け治具２２２により、確実に保持することができる。
【００２８】
このように受け治具２２２に安定して枠体１０２を固定した後で、各側部１５５に形成された凹部１５４に押さえ治具２２１の一端を挿入し、該押さえ治具２２１により枠体１０２を受け治具２２２に押し付ける。図１２に図示されるように、枠体１０２の各枠部１５１には、複数の凹部１５４が形成されているため、これらの押さえ治具２２１により枠体１０２を受け治具２２２に押し付けることにより、枠体１０２は、安定した状態で受け治具２２２に固定される。
【００２９】
この状態で、図１２に図示されるように、接合ツール２２０を、ベース部１０５の周縁部と枠体１０２の段部１５３との境界に沿って移動させ、例えば、摩擦攪拌接合等により、枠体１０２とベース部１０５とを接合部１０７で接合する。
この後、ベース部１０５が接合された枠体１０２を、表裏反転し、同様な方法により、枠体１０２とフィン１０６Ａを有するベース部１０６とを接合する。
【００３０】
このようにして、図２に図示されるケース１０１が形成される。
なお、枠体１０２のフランジ１２０の凹部１１０の切削加工と、枠部１５１の枠部１５１の表裏両側の平坦な外表面および段部１５３の表面の切削加工とは、どちらを先に行ってもよい。
【００３１】
図１３は、本発明の電力変換装置の一例を示す断面図である。
電力変換装置５００は、パワー半導体モジュール１と、流路形成体４００とを備える。
流路形成体４００の内部には、冷媒が流れる流路４２０が形成されている。流路形成体４００は、底部と反対側に外部に開放される挿入口４１０を有している。パワー半導体モジュール１のケース１０１のフランジ１２０に形成された凹部１１０内には、シール材１０３が装着されている。シール材１０３は挿入口４１０を封止して流路４２０を密閉する。パワー半導体モジュール１は、ケース１０１の下端側から、すなわち、回路体１００の上・下アーム制御端子３２７Ｕ，３２７Ｌおよび主端子１００Ｃの反対側を流路形成体４００の挿入口４１０に挿入して、流路４２０内に押し込まれる。
【００３２】
フランジ１２０に形成された凹部１１０から張り出したシール材１０３の外周側は、流路形成体４００の挿入口４１０において、流路４２０の内壁面４２１に当接する。この状態のまま、パワー半導体モジュール１を、流路形成体４００の流路４２０底面側に押し込むと、シール材１０３が、ケース１０１の凹部１１０と流路形成体４００の内壁面４２１との間で圧縮される。これにより、パワー半導体モジュール１と流路形成体４００とがシール材１０３により水密に固定される。
【００３３】
上記第１の実施形態によると下記の効果を奏する。
（１）パワー半導体モジュール（電解回路装置）１は、シール材１０３が収容される凹部１１０を有し、複数の分割部１３１、１３２が合せ部１４１で一体化され、かつ、凹部１１０が合せ部１４１を横切って形成されたケース１０１を備えている。凹部１１０は、底面１１１と一対の側面１２１、１２２とを有する。凹部１１０の底面１１１と一対の側面１２１、１２２は、それぞれ、被加工面（被加工領域）１１１ａ、１２１ｃ、１２２ｃと非加工領域とを有する。被加工面１１１ａ、１２１ｃ、１２２ｃにおける底面１１１および一対の側面１２１、１２２のそれぞれは、合せ部１４１および該合せ部１４１周縁の表面が除去され、非加工領域における一対の側面１２１、１２２は、それぞれ、側面被加工面１２１ｃ、１２２ｃを挟んで形成された一対の傾斜面１２１ａ、１２１ｂまたは１２２ａ、１２２ｂを有し、一対の傾斜面１２１ａ、１２１ｂまたは１２２ａ、１２２ｂのそれぞれは、側面被加工面１２１ｃ、１２２ｃを頂面となるように、各端部から側面被加工面１２１ｃ、１２２ｃに向けて相互に逆方向に傾斜している。
【００３４】
つまり、ケース１０１の凹部１１０は、合せ部１４１およびその周縁部が被加工面１１１ａ、１２１ｃ、１２２ｃとされ、それ以外は、鋳造して得られた状態の非加工領域とされている。このため、加工に要する作業時間を短縮して、生産性を向上することと、凹部１１０内に収容されるシール材１０３による水密性を向上することとを両立することができる。
鋳造品の表面を切削加工すると、内部の巣が凹部１１０の表面に露出される可能性が大きくなる。巣が凹部１１０の表面に露出すると、シール材１０３と、凹部１１０の内面との間に隙間が生じ、水密性を維持することができなくなる。本実施形態によれば、ケース１０１の凹部１１０の切削加工する領域が小さくなるので、内部の巣が露出される潜在的な不具合を抑制することができる。特に、本実施形態のように、凹部１１０の、合せ部１４１およびその周縁部の被加工面１１１ａ、１２１ｃ、１２２ｃの面積よりも非加工領域の面積が大きい構造では、この効果は大きい。
【００３５】
（２）凹部１１０は、一対の湾曲部１１０ａと、一対の湾曲部１１０ａを接続する一対の側方部１１０ｂとを有し、被加工面（被加工領域）１１１ａは、湾曲部１１０ａの領域内に設けられている。この構造では、加工が複雑な湾曲部１１０ａの一部のみを加工すればよいので、作業効率を向上することができる。
【００３６】
（３）湾曲部１１０ａの被加工面（被加工領域）１１１ａ、１２１ｃ、１２２ｃにおける底面１１１は、合せ部１４１および該合せ部１４１周縁の表面が除去された平坦面とされている。この構造では、被加工面（被加工領域）１１１ａは、湾曲部１１０ａの底面１１１を平坦に加工するだけで形成することができる。このため、湾曲面に沿って加工する構造に比し、被加工面１１１ａの作業効率を向上することができる。
【００３７】
（４）ケース１０１は、フィン１０５Ａ，１０６Ａを有するベース部１０５、１０６と、ベース部１０５、１０６を保持する枠部１５１とを備え、枠部１５１は、ベース部１０５、１０６よりも高いヤング率を有する。このため、ケース１０１は、枠部１５１に外力が印加されてもベース部１０５、１０６の変形を抑制して保持することができる。
【００３８】
−第２の実施形態−
図１４は、本発明のパワー半導体モジュールの第２の実施形態を示し、図１４（ａ）は、フランジの凹部の被加工面付近を示す、図７（ｂ）に対応する図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）を上方から観た平面図であり、図８（ｂ）に対応する図である。
第１の実施形態では、枠体１０２の凹部１１０の底面１１１に、平坦な底面被加工面１１１ａが形成された構造として例示した。図１４に示す第２の実施形態では、凹部１１０の底面１１１に、底面１１１の湾曲面に沿って湾曲された底面被加工面１１１ｂが形成された構造を有する。つまり、凹部１１０の湾曲部１１０ａにおける合せ部１４１周辺の底面１１１を、湾曲状に切削加工して底面被加工面１１１ｂを形成する。底面被加工面１１１ｂは、第１の実施形態と同様、湾曲部１１０ａの中央部に形成されている。
【００３９】
下部側面被加工面１２１ｃおよび上部側面被加工面１２２ｃ（図１４には図示せず）は、第１実施形態と同様、相互に平行な平坦面とされており、厚さ方向（ｙ方向）に底面被加工面１１１ｂとほぼ同じ長さに形成されている。なお、図１４（ｂ）では、理解をし易くするために、底面被加工面１１１ｂは太い線で図示されている。底面被加工面１１１ｂ、下部側面被加工面１２１ｃおよび上部側面被加工面１２２ｃの形成は、第１の実施形態と同様である。但し、第２の実施形態では、底面被加工面１１１ｂが湾曲形状を有しているので、切削工具２０１は、ｙ方向に直線的に移動するのではなく、合せ部１４１を中心として、凹部１１０の湾曲１１０ａの曲率より少し大きい曲率となるように円形または楕円形を描くように移動する。
【００４０】
第２の実施形態における他の構成は、第１の実施形態と同様である。
従って、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果を奏する。加えて、第２の実施形態においては、底面被加工面１１１ｂは、凹部１１０の底面１１１と同一面を形成するように湾曲しているので、底面被加工面１１１ｂと底面１１１の非加工面との境界に形成される段差や屈曲角を小さくすることができる。このため、凹部１１０に収容されるシール材１０３に与える損傷を、より抑制することができる。
【００４１】
なお、上記各実施形態では、シール材１０３が収容される凹部１１０の形状を、一対の湾曲部１１０ａおよび一対の側方部１１０ｂを有する環状形状として例示した。しかし、本発明は、凹部１１０の形状が、円形状、楕円形形状、矩形形状、多角形状等にも適用することができる。また、本発明は、凹部１１０の形状が環状で無い構造にも適用が可能であり、要は、凹部１１０が合せ部１４１を横切って形成される構造に幅広く適用が可能である。
【００４２】
上記各実施形態では、枠体１０２は、枠部１５１とフランジ１２０とが一体成型された構造として例示した。しかし、枠部１５１とフランジ１２０とは、別部材として形成するようにしてもよい。
【００４３】
上記各実施形態では、フィン１０５Ａ、１０６Ａを有するベース部１０５、１０６を枠体１０２の表裏両面に設けた構造として例示した。しかし、枠体１０２の表面または裏面の一方にのみ、フィン１０５Ａ、１０６Ａを有するベース部１０５、１０６を設けるようにしてもよい。
【００４４】
上記各実施形態では、枠体１０２が、２つの分割部１３１、１３２により構成される構造として例示した。しかし、本発明は、枠体１０２が３つ以上の分割部により構成される構造に適用することができる。
【００４５】
上記各実施形態では、本発明をパワー半導体モジュール１に適用した場合として例示した。しかし、本発明は、電気回路を構成する回路体がケース内に内蔵される電気回路装置に幅広く適用することが可能である。
【００４６】
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。上記各実施形態を組み合わせたり、適宜、変形したりしてもよく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００４７】
１      パワー半導体モジュール
１００      回路体
１０１      ケース
１０２      枠体
１０３      シール材
１０５、１０６      ベース部
１０５Ａ、１０６Ａ    フィン
１１０      凹部
１１０ａ    湾曲部
１１０ｂ    側方部
１１１      底面
１１１ａ、１１１ｂ    底面被加工面（被加工領域）
１２１      下部側面
１２１ａ、１２１ｂ    下部傾斜面（非加工領域）
１２１ｃ    下部側面被加工面（被加工領域）
１２２      上部側面
１２２ａ、１２２ｂ    上部傾斜面（非加工領域）
１２２ｃ    上部側面被加工面（被加工領域）
１３１、１３２      分割部
１３２      分割部
１４１      合せ部
１６１      屈曲部
１６２      接線
３２８、３３０      パワー半導体素子
４００      流路形成体
４２１      内壁面
【図１】
2019021582.tif 000003
【図２】
2019021582.tif 000004
【図３】
2019021582.tif 000005
【図４】
2019021582.tif 000006
【図５】
2019021582.tif 000007
【図６】
2019021582.tif 000008
【図７】
2019021582.tif 000009
【図８】
2019021582.tif 000010
【図９】
2019021582.tif 000011
【図１０】
2019021582.tif 000012
【図１１】
2019021582.tif 000013
【図１２】
2019021582.tif 000014
【図１３】
2019021582.tif 000015
【図１４】
2019021582.tif 000016
【国際調査報告】
2019021582.tif 000017
2019021582.tif 000018
2019021582.tif 000019
2019021582.tif 000020