(57)【要約】  【課題】  製造性が良く塵埃や腐食性ガスなどの耐環境性に優れた制御回路モジュールとし、また、回路で短絡が生じても破損をできるだけ低減できるようなパワー回路モジュールとして、ケースへの収納を不要とし、放熱特性・製造性等を向上させた電力変換装置を提供する。  【解決手段】  リード端子２２が外部へ引き出された状態で、パワー半導体２６を搭載したパワー回路基板２５が絶縁樹脂２３で封止されてなるパワー回路モジュール２０と、スルーホールのような接続部１４が外部へ露出された状態で、パワー半導体２６を駆動・制御する制御回路基板１０’が絶縁樹脂１３で封埋された制御回路モジュール１０と、を備え、パワー回路モジュール２０のリード端子２２が制御回路モジュール１０の接続部１４に接続された状態で機械的に一体化され、かつ電気的に接続されて形成される電力変換装置１とした。【選択図】  図１
2006121861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リード端子が外部へ引き出された状態で、パワー半導体が搭載されたパワー回路基板が絶縁樹脂で封止されてなるパワー回路モジュールと、
接続部が外部へ露出された状態で、パワー半導体の駆動・制御用の制御回路基板が絶縁樹脂で封埋されてなる制御回路モジュールと、
を備え、
パワー回路モジュールのリード端子が制御回路モジュールの接続部に取付けられて、電気的に接続され、かつ機械的に一体化されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記パワー回路モジュールは開口部が形成され、かつ、蓋を兼ねる前記制御回路モジュールがこの開口部を塞ぐように配置されて一体化されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電力変換装置において、
前記パワー回路モジュールは、ベース基板と、ベース基板の周縁に設けられる外囲器と、外囲器内であってベース基板上に搭載されたパワー回路基板と、外囲器内に充填されてベース基板の一方の面およびパワー回路基板を外界から封止する絶縁樹脂と、を備え、
前記パワー回路モジュールのベース基板の他方の面が外界へ露出された状態で、前記パワー回路モジュールの外囲器の開口部が前記制御回路モジュールにより塞がれて一体化されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記パワー回路モジュールおよび前記制御回路モジュールは、絶縁樹脂により略板状にそれぞれ立体形成され、これら前記パワー回路モジュールおよび前記制御回路モジュールは絶縁樹脂が接するように積層されて一体化されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電力変換装置において、
前記パワー回路モジュールは、ベース基板と、ベース基板上に搭載されたパワー回路基板と、ベース基板の一方の面が外界へ露出され、かつベース基板の他方の面およびパワー回路基板を外界から封止するように形成される熱硬化性の絶縁樹脂と、を備え、
前記パワー回路モジュールのベース基板が外界へ露出された状態で、前記制御回路モジュールと前記パワー回路モジュールとは、共に絶縁樹脂を接触させて一体化されることを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワー回路モジュールおよびこのパワー回路モジュールを駆動・制御する制御回路モジュールを備える電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置は、家庭用エアコン、冷蔵庫などの民生機器から、インバータ、サーボコントローラなどの産業機器や電気自動車などまで、広範囲にわたって適用されている。電力変換装置は、パワー回路モジュールおよび制御回路モジュールをセットで備えて構成される。
【０００３】
このような電力変換装置は、その構造から二種類に大別できる。このような各構造の詳細について図を参照しつつ説明する。図３，図４は、従来技術の電力変換装置の構造図である。
図３に示す電力変換装置は、様々な産業分野で用いられるようになっている代表的なインバータの構成であり、パワー回路モジュールと制御回路モジュールとをケース内に収容するケース方式を採用する。
図４に示す電力変換装置は、パワー回路モジュールと制御回路モジュールとを固着して一つのモジュールとしたＩＰＭ（IPM : Intelligent Power Module，インテリジェントパワーモジュール）方式を採用する。
【０００４】
まず、ケース方式について説明する。図３（ｄ）で示す電力変換装置１０００は、制御回路モジュール１００、パワー回路モジュール２００、放熱フィン３００、回路用基板４００、ケース５００を備えている。
制御回路モジュール１００は、図３（ａ），（ｂ）で示すように、プリント配線盤１０１、電子部品１０２、絶縁樹脂１０３、接続部１０４を備える。このプリント配線盤１０１、電子部品１０２により図３（ａ）に示すような制御回路基板１００’を形成する。この制御回路基板１００’に絶縁樹脂１０３をコーティングして図３（ｂ）に示すような制御回路モジュール１００を形成する。この制御回路モジュール１００は、パワー回路モジュール２００に搭載されたパワー半導体２０６を駆動・制御する機能を有する。
【０００５】
制御回路モジュール１００の製造方法であるが、プリント配線盤１０１に電子部品１０２を実装した後にコンフォーマルコーティングを行う。コンフォーマルとは形状適応性という意味であり、図３（ｂ）で示すように、プリント配線盤１０１や電子部品１０２に隙間なくコーティングすることを指しており、乾燥硬化後に絶縁樹脂１０３が形成される。コンフォーマルコーティング方法は、ポリウレタン系やシリコーン系の液状樹脂をスプレーや刷毛塗りによって厚さ１０〜１００μｍ程度にコーティングし、乾燥硬化させる。このようにして形成された絶縁樹脂１０３により、塵埃と吸湿による絶縁性低下を防ぎ、また、硫化水素などの腐食性ガスによる電子部品１０２の電極の腐食を防ぐ。
【０００６】
パワー回路モジュール２００は、外囲器２０１、リード端子２０２、封止材２０３、ベース基板２０４、パワー回路基板２０５、パワー半導体２０６、アルミワイヤー２０７を備えている。
パワー回路モジュール２００は、電力を供給する機能を有している。パワー半導体２０６は消費電力が大きく高温になることが一般的であり、パワー回路モジュール２００では、冷却性に優れた金属やセラミックスを材料とするベース基板２０４から放熱するようになされている。このベース基板２０４の周縁に、プラスチックケース枠などの外囲器２０１が固着されて収容空間が形成されており、この収容空間内にパワー半導体２０６・抵抗・コンデンサという一または複数の各種の電子部品によるパワー回路基板２０５を載置し、熱伝導性が高いシリコーンゲルやエポキシ樹脂などの封止材２０３でパワー回路基板２０５を封止して構成されており、冷却性能を高めている。
【０００７】
パワー回路モジュール２００の製造方法は、ベース基板２０４にパワー回路基板２０５を貼り合わせ、さらにパワー半導体２０６を実装する。続いて、ベース基板２０４に外囲器２０１をシリコーン接着材などで接合する。この外囲器２０１にはリード端子２０２がインサートされて一体に形成されており、外囲器２０１の接合時にパワー回路基板２０５の端子部とリード端子２０２とが電気的に接続される。続いて、アルミワイヤー２０７でパワー回路基板２０５とパワー半導体２０６とを電気的に接続する。最後にシリコーンゲルやエポキシ樹脂などの封止材２０３を注型しパワー半導体２０６などの周辺を絶縁・保護する。
【０００８】
これら制御回路モジュール１００、パワー回路モジュール２００、放熱フィン３００、回路用基板４００、ケース５００を組み合わせて電力変換装置１０００を組み立てる。
図３（ｂ）で示すように、パワー回路モジュール２００のリード端子２０２を、制御回路モジュール１００のスルーホールなどの接続部１０４に挿通させ、電気的に接続して図３（ｃ）で示すようなユニット６００を構成する。続いて、放熱フィン３００の上にユニット６００を搭載する。さらに、制御回路モジュール１００には制御以外の機能を担う他の回路用基板４００が数枚必要であり、例えばコンデンサ専用の回路用基板４００などが、このユニット６００の上側に多段に載置され、電気的に接続される。そして、プラスチックなどからなるケース５００で周囲を覆って外界から隔離する。
ケース方式の電力変換装置１０００はこのようなものである。
【０００９】
また、ＩＰＭ方式の電力変換装置１０００’は、図４（ａ）で示すように、制御回路モジュール１００、パワー回路モジュール２００’、蓋６００を備えている。
制御回路モジュール１００、パワー回路モジュール２００’は、先に説明した方式とほぼ同様の構成であるが、相違点として図４（ａ）で示すように高密度実装を採用して回路基板を制御回路モジュール１００の一枚のみとする点と、パワー回路モジュール２００の外囲器２０１’の開口部が段付きで広く形成される点と、が相違している。
電力変換装置１０００’は、パワー回路モジュール２００’の外囲器２０１’内に制御回路モジュール１００が収容されて蓋６００が開口部を塞いで一体化される。
このような電力変換装置１０００’は、制御回路モジュール１００とパワー回路モジュール２００とを一つのモジュールとしてコンパクトな構成としている。
ＩＰＭ方式の電力変換装置１０００’はこのようなものである。
【００１０】
また、電力変換装置の他の従来技術が、例えば特許文献１にも開示されている。
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−９１４９９号公報（段落番号００１３〜００６１、図１、図２、図４〜図１９、図２１〜図２５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図３，図４で示した従来技術による制御回路モジュール１００は、何れもコンフォーマルコーティングが施されて、絶縁樹脂１０３が表面に形成される。
通常、このようなコーティングでは、コーティング材の粘度を低くするためにコーティング材を有機溶剤で希釈した上で使用する。しかしながら、有機溶剤は異臭がし、人手で行う場合には健康上好ましいものではない。そこで、コーティング作業は換気が可能な専用の作業部屋で行われたり、あるいは、人手によらずにロボットによって行われるものであり、防毒対策費・人件費・ロボット導入費等を要し、いずれの場合も製造コストを押し上げる要因となっていた。
また、一定の厚みを得るためには、１回塗りだけでは難しく、２回、３回と塗装作業が繰り返され、製造工数も多くなるため、この点でも製造コストを押し上げる要因となっていた。
これら問題のため、コーティング作業は制御回路モジュール製造時のコスト押し上げ要因となっている。
【００１３】
また、電力変換装置は、通常は図３で示した電力変換装置１０００のように、外囲器２０１・ケース５００で覆われる構造や、また図４で示した電力変換装置１０００’のように、外囲器２０１’・蓋６００で覆われる構造を有している。このような構造では小型化に限界があるという問題もあった。
【００１４】
また、図示しないが電力変換装置によっては上部を開放して放熱能力を向上させるものもあるが、このような電力変換装置の動作時にパワー半導体の電気的な誤作動によりパワー回路・パワー半導体で短絡に至って大電流が流れた場合、アーク・火花が発生し、そのエネルギーにより電力変換装置自体が破裂・破損したり、さらにはアーク・火花が吹き出て電力変換装置自体が燃焼し、最悪は火災にいたるおそれがある。パワー半導体の電気的な誤作動によりパワー回路で短絡が起こったような場合でもパワー回路モジュールでの破損のみに止め、周囲に影響が及ばないようにしたいという要請があった。
【００１５】
また、特許文献１に記載のパワー回路モジュールでは、例えば、特許文献１の図１３で示すように、パワー半導体素子１４を第一のトランスファーモールド熱硬化性樹脂３１で覆ってＰＫＧ（パッケージ）４５を構成し、さらにＰＫＧ４５の上にＰＣＢ（プリント回路基板）４３を搭載してトランスファーモールド熱硬化性樹脂３２で一体に覆って形成する。
このように二重にトランスファーモールド熱硬化性樹脂でモールドするため、成形機等を二種に準備するなど、製造コストの低減が難しかった。さらに、ＰＫＧ（パッケージ）４５またはＰＣＢ（プリント回路基板）４３の何れかに不具合があった場合、特許文献１の形態では両者共に廃棄することとなって廃棄損が多く、廃棄損を避けるにはＰＫＧ（パッケージ）４５またはＰＣＢ（プリント回路基板）４３共に不具合にならないように充分な対策を施す必用が生じ、この点でも製造コストを押し上げる要因となっていた。
【００１６】
本発明は、これらのような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、製造性が良く塵埃や腐食性ガスなどの耐環境性に優れた制御回路モジュールとし、また、回路で短絡が生じても破損をできるだけ低減できるようなパワー回路モジュールとして、ケース・蓋等を無くして部品減を図るとともに放熱特性・製造性も向上させた電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る発明の電力変換装置は、
リード端子が外部へ引き出された状態で、パワー半導体が搭載されたパワー回路基板が絶縁樹脂で封止されてなるパワー回路モジュールと、
接続部が外部へ露出された状態で、パワー半導体の駆動・制御用の制御回路基板が絶縁樹脂で封埋されてなる制御回路モジュールと、
を備え、
パワー回路モジュールのリード端子が制御回路モジュールの接続部に取付けられて、電気的に接続され、かつ機械的に一体化されることを特徴とする電力変換装置。
を備えることを特徴とする。
【００１８】
この構造によれば、製造性が良く塵埃や腐食性ガスなどの耐環境性に優れた制御回路モジュールとし、かつ、短絡が生じても電力変換機自体の破損をできるだけ低減できるパワー回路モジュールとして、安全性・製造性を高めた電力変換装置とすることができる。
【００１９】
また、本発明の請求項２に係る発明の電力変換装置は、
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記パワー回路モジュールは開口部が形成され、かつ、蓋を兼ねる前記制御回路モジュールがこの開口部を塞ぐように配置されて一体化されることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の請求項３に係る発明の電力変換装置は、
請求項２に記載の電力変換装置において、
前記パワー回路モジュールは、ベース基板と、ベース基板の周縁に設けられる外囲器と、外囲器内であってベース基板上に搭載されたパワー回路基板と、外囲器内に充填されてベース基板の一方の面およびパワー回路基板を外界から封止する絶縁樹脂と、を備え、
前記パワー回路モジュールのベース基板の他方の面が外界へ露出された状態で、前記パワー回路モジュールの外囲器の開口部が前記制御回路モジュールにより塞がれて一体化されることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の請求項４に係る発明の電力変換装置は、
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記パワー回路モジュールおよび前記制御回路モジュールは、絶縁樹脂により略板状にそれぞれ立体形成され、これら前記パワー回路モジュールおよび前記制御回路モジュールは絶縁樹脂が接するように積層されて一体化されることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の請求項５に係る発明の電力変換装置は、
請求項４に記載の電力変換装置において、
前記パワー回路モジュールは、ベース基板と、ベース基板上に搭載されたパワー回路基板と、ベース基板の一方の面が外界へ露出され、かつベース基板の他方の面およびパワー回路基板を外界から封止するように形成される熱硬化性の絶縁樹脂と、を備え、
前記パワー回路モジュールのベース基板が外界へ露出された状態で、前記制御回路モジュールと前記パワー回路モジュールとは、共に絶縁樹脂を接触させて一体化されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
このような本発明によれば、製造性が良く塵埃や腐食性ガスなどの耐環境性に優れた制御回路モジュールとし、また、回路で短絡が生じても破損をできるだけ低減できるようなパワー回路モジュールとして、ケース・蓋等を無くして部品減を図るとともに放熱特性・製造性も向上させた電力変換装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
続いて、本発明を実施するための最良の形態に係る電力変換装置について、図を参照しつつ以下に説明する。なお、従来技術と重複する説明もあるが、説明上再掲する。図１は本形態の電力変換装置の構成図であり、図１（ａ）は制御回路基板の断面構成図、図１（ｂ）は制御回路モジュールおよびパワー回路モジュールの断面構成図、図１（ｃ）は電力変換装置の断面構成図である。
まず、図１（ｃ）で示す電力変換装置１は、制御回路モジュール１０、パワー回路モジュール２０を備えている。図３，図４の電力変換装置１０００，１０００’よりも構成を少なくしている。
【００２５】
制御回路モジュール１０は、パワー回路モジュール２０に搭載されたパワー半導体２６を駆動・制御する機能を有するものであり、図１（ａ），（ｂ）で示すように、プリント配線盤１１、電子部品１２、絶縁樹脂１３、接続部１４を備える。このプリント配線盤１１、電子部品１２により図１（ａ）に示すような制御回路基板１０’を形成する。
プリント配線板１１は詳しくは両面プリント配線板であり、両面に電子部品１２が実装される。両面プリント配線板は通常、ＦＲ４と呼ばれるガラスクロス基材にエポキシ樹脂を含浸させた絶縁材と銅箔を張り合わせた銅張り積層板である。ＦＲ４の代わりにＣＥＭ３やＦＲ５などを使用してもよい。
電子部品１２は抵抗、コンデンサ、インダクタなどの機能を有した表面実装用のチップである。なお、樹脂でパッケージングされた半導体なども電子部品１２として搭載できる。両面のプリント配線板１１に所定の回路を形成してこれら電子部品１２をはんだ付けすることで制御回路を完成させ、図１（ａ）で示すような制御回路基板１０’を形成する。
【００２６】
このような制御回路基板１０’を絶縁樹脂１３内に埋封して図１（ｂ）に示すような制御回路モジュール１０を形成する。
この絶縁樹脂１３には無機フィラーが含有されたプリプレグシートを用いる。プリプレグシートの樹脂にはエポキシ樹脂などの熱硬化型樹脂であり、無機フィラーには酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ホウ素（ＢＮ）からなる１種類以上を用いる。一枚のプリプレグシートは厚み５０〜１００μｍ程度である。
絶縁樹脂１３の形成方法は、プリント配線板１１の両面に、電子部品１２が埋まるだけの厚み枚数のプリプレグシートを積み重ねて部品を埋め込み、さらに、真空加熱硬化プレスで積層して形成する。
【００２７】
なお、プリプレグシートにはプリント配線板１１に用いられているようなガラスクロス基材にエポキシ樹脂を含浸させたタイプのプリプレグシートを用いてもかまわない。この場合は、電子部品１２にプリプレグシートが直接的に接すると積層時に圧力がかかり電子部品１２が破損してしまうおそれがあるので、電子部品１２があるエリアは孔を開けておき、電子部品１２よりも穴あきのプリプレグシートが高くなるまで積層してその上側に孔がない通常のプリプレグシートを積層して封止する。
【００２８】
プリプレグシートを積層した後、内部との電気的接続を行うために、所定の場所にスルーホールなどの接続部１４を形成する。スルーホールの場合はドリルなどで孔を開けた後にホール内で銅メッキを施し、表面回路パターンとの回路的接続をとる。絶縁樹脂１３の表面回路パターンは外部との接続に必要な最低限のみの回路パターンである。
このようにプリント配線板１１および電子部品１２は絶縁樹脂１３の中に埋設され、接続部１４と表面回路パターンが外界へ露出している。絶縁樹脂１３に用いられるエポキシ樹脂は絶縁性や耐吸湿性、さらに腐食性ガスをブロックするのに優れており、塵埃と吸湿による絶縁性低下を防ぐためや、硫化水素などの腐食性ガスにより電子部品１２の電極の腐食を防ぐために、コンフォーマルコーティングを行う必要はなくなり、制御回路モジュール１０の製造性を高めている。
【００２９】
このようにして形成された制御回路モジュール１０をパワー回路モジュール２０に接合する。このパワー回路モジュール２０は、外囲器２１、リード端子２２、絶縁樹脂２３、ベース基板２４、パワー回路基板２５、パワー半導体２６、アルミワイヤー２７を備えている。
パワー回路モジュール２０は、電力を供給する機能を有している。パワー半導体２６は消費電力が大きいため高温になることが一般的であり、パワー回路モジュール２０では、冷却性に優れた金属（銅など）やセラミックスを材料とするベース基板２４から放熱するようになされている。例えば、このベース基板２４は、銅回路層−セラミクス絶縁層−銅回路層のような基板を採用することができる。このベース基板２４上に、プラスチックケース枠などの外囲器２１が固着されて収容空間が形成されており、この収容空間内にパワー半導体２６・抵抗・コンデンサという一または複数の各種の電子部品によるパワー回路が形成されたパワー回路基板２５を搭載し、熱伝導性が高いシリコーンゲルやエポキシ樹脂などの絶縁樹脂２３でパワー回路基板２５を封止して構成されており、冷却性能を高めている。
特に図１（ｂ）で示すように外囲器２１の開口部上側は多段に形成されており、凹部載置面２１ａが形成されている。
【００３０】
パワー回路モジュール２０の製造方法は、従来技術と同様であるが、ベース基板２４にパワー回路基板２５を貼り合わせ、さらにパワー半導体２６を実装する。続いて、ベース基板２４の周縁に外囲器２１をシリコーン接着材などで接合する。この外囲器２１にはリード端子２２がインサートされて一体に形成されており、外囲器２１の接合時にパワー回路基板２５の端子部とリード端子２２とが電気的に接続される。続いて、アルミワイヤー２７でパワー回路基板２５とパワー半導体２６とを電気的に接続してパワー回路を形成する。最後にシリコーンゲルやエポキシ樹脂などの絶縁樹脂２３を注型しパワー半導体２６などの周辺を絶縁、保護する。
【００３１】
これら制御回路モジュール１０、パワー回路モジュール２０を組み合わせて電力変換装置１を組立てる。
図１（ｂ）で示すように、パワー回路モジュール２０のリード端子２２を、制御回路モジュール１０のスルーホールである接続部１４に挿通させ、例えばはんだにより電気的に接続して制御回路・パワー回路を接続して全体回路を完成させる。この際制御回路モジュール１０を凹部載置面２１ａに当接するように嵌め込んで図１（ｃ）で示すような電力変換装置１を構成する。制御回路モジュール１０がパワー回路モジュール２０の蓋を兼ねる構造となる。図１（ｃ）で示すように、制御回路モジュール１０は開口部内に嵌め込まれて外囲器２１よりも下側に位置するようにしているが、これに代えて、図示しないものの制御回路モジュール１０と外囲器２１との高さを合わせて同一平面状にしても良い。このような電力変換装置１は、凹部載置面２１ａ内に制御回路モジュール１０が嵌め込まれて略板状に形成され、コンパクトな構造となっている。
また、このような電力変換装置１では、絶縁樹脂１３，２３により外界から覆う構造とすることにより、パワー半導体２６の電気的な誤動作により短絡し、アーク、火花が吹き出ても外部へ出るような事態が発生しないため、装置全体が燃焼、火災にいたることを防ぐことが可能となる。
以上本形態について説明したが、さらに、制御回路モジュール１０とパワー回路モジュール２０の接続強度を高めるために、上記構成にさらにシリコーンゲルやエポキシ樹脂などの接着剤による接着層を、外囲器２１と制御回路モジュール１０との載置面、あるいは全表面に形成して補強するようにしても良い。これら構成は適宜選択される。
【００３２】
続いて、他の形態に係る電力変換装置について、図を参照しつつ以下に説明する。図２は本形態の電力変換装置の構成図であり、図２（ａ）は制御回路モジュールおよびパワー回路モジュールの断面構成図、図２（ｂ）は電力変換装置の断面構成図である。この電力変換装置はパワー回路モジュールがケース構造ではなく、絶縁樹脂３２で一体化した板体である点が先に説明した形態と相違する。
まず、図２（ｂ）で示す電力変換装置１’は、制御回路モジュール１０、パワー回路モジュール３０を備えている。本形態も図３，図４の電力変換装置１０００，１０００’よりも構成を少なくしている。
【００３３】
制御回路モジュール１０は、パワー回路モジュール３０に搭載されたパワー半導体３５を駆動・制御する機能を有し、図２（ａ）で示すように、プリント配線盤１１、電子部品１２、絶縁樹脂１３、接続部１４を備える。このプリント配線盤１１、電子部品１２により制御回路基板１０’（図１（ａ）参照）を形成する。制御回路モジュール１０は、先の形態と同様の構成であり、重複する説明を省略する。
【００３４】
制御回路モジュール１０をパワー回路モジュール３０に接合する。このパワー回路モジュール３０は、リード端子３１、絶縁樹脂３２、ベース基板３３、パワー回路基板３４、パワー半導体３５、アルミワイヤー３６を備えている。
パワー回路モジュール３０は、電力を供給する機能を有している。パワー半導体３５は消費電力が大きいため高温になることが一般的であり、パワー回路モジュール３０では、パワー回路基板３４のベース基板３３が放熱のため外界に露出している。このベース基板３３は冷却性に優れたかつ絶縁性を有する金属・セラミックスなどを材料とし、効率的に放熱するようになされている。例えば、このベース基板３３は、銅回路層−セラミクス絶縁層−銅回路層のような基板を採用することができる。このベース基板３３上に、パワー半導体３５・抵抗・コンデンサという一または複数の各種の電子部品によるパワー回路基板３４を形成し、熱伝導性が高いシリコーンゲルやエポキシ樹脂などの絶縁樹脂３２で、リード端子３１が外界に引き出された状態で、ベース基板３３の一方の面およびパワー回路基板３４を埋封するとともにベース基板３３の他方の面を外界に露出してパワー回路モジュール３０が構成されており、冷却性能を高めている。パワー回路モジュール３０は、図２（ａ）で示すように略板体となっている。
【００３５】
パワー回路モジュール３０の製造方法は、電気絶縁金属ベース基板や電気絶縁セラミック基板であるベース基板３３に所定の回路を形成してなるパワー回路基板３４に対し、パワー半導体３５およびリード端子３１を回路パターンにはんだ付けにより実装する。続いてアルミワイヤー２７でパワー回路基板３４とパワー半導体２６とを超音波接合により電気的に接続してパワー回路を完成させる。
この後、この状態でトランスファー成形機に取り付けられた金型にセットする。金型は１７０〜１８０℃程度に保温されており、予熱後にタブレット状のエポキシ樹脂をプランジャーにて金型内に流し込む。エポキシ樹脂は、酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ホウ素（ＢＮ）からなるフィラー群の１種類以上を含むエポキシ樹脂からなり、熱伝導率は０．５〜５．０Ｗ／ｍ・Ｋの樹脂を用いる。
エポキシ樹脂の注入を行うと数十秒で硬化するので、直ぐに金型から取り出し、恒温槽で後硬化を行って絶縁樹脂３２を形成する。
このようにして完成されたパワー回路モジュール３０は、ベース基板３３の一方の面が外界へ露出され、また、ベース基板３３の他方の面上にパワー回路基板３４が形成されるとともにこのベース基板３３の他方の面およびパワー回路基板３４が絶縁樹脂３２で外界から封止されている。
【００３６】
そして制御回路モジュール１０、パワー回路モジュール３０を組み合わせて電力変換装置１を組立てる。
図２（ｂ）で示すように、パワー回路モジュール３０のリード端子３１に、制御回路モジュール１０のスルーホールなどの接続部１４を挿通させ、電気的に接続する。スルーホールの場合ならリード端子３１をスルーホールに挿通しつつ、板状の制御回路モジュール１０と板状のパワー回路モジュール３０とを密着させ、スルーホールとリード端子３１とがはんだなどにより固定される。この固定によりパワー回路と制御回路とが電気的に接続されて全体回路が完成され、また機械的に制御回路モジュール１０とパワー回路モジュール３０が絶縁樹脂１３，３２で密着して一体化される。さらに、パワー回路モジュール３０のベース基板３３は外界へ露出されている。これにより放熱特性を高めている。
以上説明した電力変換装置１’は、制御回路モジュール１０とパワー回路モジュール３０とを絶縁樹脂１３，３２で外界から覆うようにしたため、パワー半導体３５の電気的な誤動作による短絡し、アーク、火花が吹き出ることを低減でき、装置全体が燃焼、火災にいたることを防ぐことが可能となる。
なお、制御回路モジュール１０とパワー回路モジュール３０の接続強度を高めるために、この構成にさらにシリコーンゲルやエポキシ樹脂などの接着剤で補強してもかまわない。また、制御回路モジュール１０とパワー回路モジュール３０とを単なる板状でなく、一方に凹部を、また他方に凸部を形成して制御回路モジュール１０とパワー回路モジュール３０とをはめ込み可能に構成しても良い。
【００３７】
本発明の電力変換装置１，１’によれば、絶縁性や耐吸湿性、さらに腐食性ガスをブロックするのに優れたエポキシ樹脂で、制御回路基板１０’が埋設された制御回路モジュール１０としているため、塵埃と吸湿による絶縁性低下防止や、硫化水素などの腐食性ガスによる電子部品の電極の腐食防止のために、コンフォーマルコーティングを行う必要はなくなる。
また、パワー回路モジュール２０，３０では、パワー半導体２６，３５の電気的な誤動作、短絡によるアーク、火花が吹き出る事態が発生するおそれを低減でき、装置全体が燃焼、火災にいたることを防ぐことが可能となる。
さらにまた、上記の電力変換装置１，１’はリード端子２２，３１と接続部１４とのみを接続する構成のため、制御回路モジュール１０またはパワー回路モジュール２０，３０の何れかに不具合があるような場合、リード端子２２，３１と接続部１４とを離脱させて（はんだ接続ならば、はんだを溶かした後に吸引除去して）、不具合があるモジュールのみ廃棄すれば良く、廃棄損を低減させることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明を実施するための最良の形態の電力変換装置の構成図であり、図１（ａ）は制御回路基板の断面構成図、図１（ｂ）は制御回路モジュールおよびパワー回路モジュールの断面構成図、図１（ｃ）は電力変換装置の断面構成図である。
【図２】本発明を実施するための最良の形態の電力変換装置の構成図であり、図２（ａ）は制御回路モジュールおよびパワー回路モジュールの断面構成図、図２（ｂ）は電力変換装置の断面構成図である。
【図３】従来技術の電力変換装置の構造図である。
【図４】従来技術の電力変換装置の構造図である。
【符号の説明】
【００３９】
１：電力変換装置
１０：制御回路モジュール
１０’：制御回路基板
１１：プリント配線板
１２：電子部品
１３：絶縁樹脂
１４：接続部
２０：パワー回路モジュール
２１：外囲器
２１ａ：凹部載置面
２２：リード端子
２３：絶縁樹脂
２４：ベース基板
２５：パワー回路基板
２６：パワー半導体
２７：アルミワイヤー
３０：パワー回路モジュール
３１：リード端子
３２：絶縁樹脂
３３：ベース基板
３４：パワー回路基板
３５：パワー半導体
３６：アルミワイヤー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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