(57)【要約】【課題】インバータ装置に組み込まれる放電抵抗体の実装を簡素化し、かつ、放電抵抗体への通電時に確実に冷却が可能なインバータ装置、およびその製造方法を提供する。【解決手段】本実施形態のインバータ装置１０は、パワーモジュール３１，３１…と、互いに特性の異なる放電抵抗体２１および放電抵抗体２２とが、１つの放熱部材１１の一面１１ａ上に配列実装されている。これらパワーモジュール３１，３１…と、放電抵抗体２１および放電抵抗体２２は、１つの１つの放熱部材１１およびこれを冷却する冷媒流通部材によって、全体が一括して冷却される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌからなる放熱部材と、第一セラミックス部材の一面側に形成した抵抗体を備えた放電抵抗体と、第二セラミックス部材の一面側に回路層を形成した絶縁回路基板と、を有するインバータ装置であって、
前記放熱部材の一面側に、前記放電抵抗体および前記絶縁回路基板が、それぞれ、ろう材によって接合されていることを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
前記放電抵抗体および前記絶縁回路基板の少なくともいずれか一方が、前記放熱部材の一面側に、複数個配設されていることを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
【請求項３】
前記絶縁回路基板の前記回路層にパワー素子が搭載されていることを特徴とする請求項１または２記載のインバータ装置。
【請求項４】
前記絶縁回路基板は、第二セラミックス部材の他面側に、緩衝層を備えていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか一項記載のインバータ装置。
【請求項５】
前記放電抵抗体は、第一セラミックス部材の他面側に、緩衝層を備えていることを特徴とする請求項１ないし４いずれか一項記載のインバータ装置。
【請求項６】
前記放熱部材の他面側には、前記放熱部材を冷却する冷媒流通部材が形成されていることを特徴とする請求項１ないし５いずれか一項記載のインバータ装置。
【請求項７】
前記放電抵抗体として、通常放電抵抗体と短時間放電抵抗体とが前記放熱部材の一面側に配設されていることを特徴とする請求項１ないし６いずれか一項記載のインバータ装置。
【請求項８】
請求項１ないし７いずれか一項記載のインバータ装置の製造方法であって、
前記放熱部材の一面側に、前記放電抵抗体および前記絶縁回路基板を一括して接合することを特徴とするインバータ装置の製造方法。
【請求項９】
前記放電抵抗体および前記絶縁回路基板の接合時において、前記放電抵抗体の上面と前記絶縁回路基板の上面とが同一平面に位置していることを特徴とする請求項８記載のインバータ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高圧直流電源を備えた各種車両向けのインバータ装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリット自動車や燃料電池自動車などに代表される高圧直流電源を備えた車両が急速に普及しつつある。
こうした高圧直流電源を備えた車両では、主に安全性の観点から、モータ駆動電圧よりも低い電圧の高圧直流電源を用いている。そして、この高圧直流電源の出力電圧を昇圧コンバータ（アップコンバータ）により昇圧し、モータ駆動用のインバータに印加する昇圧コンバータ・インバータ回路方式が主に採用されている。
【０００３】
こうした昇圧コンバータ・インバータ回路では、高圧直流電源の電圧を昇圧する昇圧コンバータと、この昇圧直流電圧を交流電圧して交流回転電機に印加するインバータとを接続したものから構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
昇圧コンバータ・インバータ回路では、昇圧コンバータの一対の入力端子間にコンバータ用の平滑コンデンサを接続し、また、インバータの一対の入力端子間にインバータ用の平滑コンデンサを接続している。これら平滑コンデンサは交直変換によって生じる直流波形中の脈流（リップル）を低減するためのコンデンサであって、スイッチングサージ電圧低減のためにコンバータ用の平滑コンデンサは昇圧コンバータのスイッチング素子に近接して、またインバータ用の平滑コンデンサはインバータのスイッチング素子に近接して配置されている。
【０００５】
そして、昇圧コンバータ・インバータ回路では、インバータ用の平滑コンデンサと並列に放電抵抗素子が接続されている。放電抵抗素子は、モータの運転停止時にインバータの一対の入力端子間を放電させる常用の放電抵抗素子（以下、通常放電抵抗素子と称する）と、車両に何らかの異常、例えば衝突などが生じた場合に、安全確保のためにインバータの一対の入力端子間を短時間で放電させる非常用の放電抵抗素子（以下、短時間放電抵抗素子と称する）とが並列に接続されている。
【０００６】
短時間放電抵抗素子は、高圧直流電源と昇圧コンバータとの間の電力ケーブルが断線するなどして、高圧直流電源から昇圧コンバータ・インバータ回路への給電が途絶えた場合に、コンバータ用の平滑コンデンサ及びインバータ用の平滑コンデンサを短時間（たとえば数分以内）に放電させ、電気的安全性を向上させる。即ち、短時間放電抵抗素子はインバータ用の平滑コンデンサを直接放電するとともに、コンバータ用の平滑コンデンサを昇圧コンバータ内蔵のダイオードを通じて放電する。
こうした目的のため、短時間放電抵抗素子には、例えば、車両の衝突衝撃を検出するセンサからの信号によって開閉されるスイッチ素子等が直列に接続される場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２５３２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来、インバータに組み込まれる通常放電抵抗素子や、短時間放電抵抗素子としては、比較的設置スペースの大きいセメント抵抗体が用いられ、放熱のために個々に離間して配置されていた。このため、インバータ装置の設置スペースが大きくなり、省スペース化が困難であった。
【０００９】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、放電抵抗素子を備えたインバータ装置の省スペース化を可能にし、かつ、放電抵抗体の確実な冷却が可能なインバータ装置、およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のインバータ装置は、Ａｌからなる放熱部材と、第一セラミックス部材の一面側に形成した抵抗体を備えた放電抵抗体と、第二セラミックス部材の一面側に回路層を形成した絶縁回路基板と、を有するインバータ装置であって、前記放熱部材の一面側に、前記放電抵抗体および前記絶縁回路基板が、それぞれ、ろう材によって接合されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明のインバータ装置によれば、インバータ回路を構成する絶縁回路基板と、放電抵抗素子とを、１つの放熱部材の一面側にろう材を介して直接接合した。これによって、これら絶縁回路基板や放電抵抗体に生じる熱を、１つの放熱部材によって効率的に放熱することが可能になる。個々の絶縁回路基板や放電抵抗体ごとに放熱部材を設ける場合と比較して、簡易な構成にすることができ、低コストなインバータ装置を実現できる。また、インバータ装置を小型、軽量化することが可能になる。
また、放電抵抗素子を放熱部材の一面側にろう材を介して直接接合することで、例えば、短時間放電動作時に急激な温度上昇を伴う放電抵抗素子を確実に冷却し、放電抵抗素子の熱破損を防止することができる。
【００１２】
本発明においては、前記放電抵抗体および前記絶縁回路基板の少なくともいずれか一方が、前記放熱部材の一面側に、複数個配設されていてもよい。
１つの放熱部材に、複数個の放電抵抗体および絶縁回路基板の少なくともいずれか一方を配設することによって、複数の放電抵抗体および絶縁回路基板を、１つの放熱部材で一括して効率よく冷却することができる。
【００１３】
本発明においては、前記絶縁回路基板の前記回路層にパワー素子が搭載されていてもよい。
絶縁回路基板にパワー素子を形成することによって、このパワー素子の種類に応じて、任意の電気回路を構成することができる。例えば、このパワー素子によって、インバータ回路を形成することができる。
【００１４】
本発明においては、前記絶縁回路基板は、第二セラミックス部材の他面側に、緩衝層を備えていてもよい。
第二セラミックス部材の他面側に、緩衝層を形成することによって、放熱部材と第二セラミックス部材との熱膨張係数の差によって生じる熱応力を吸収することができ、第二セラミックス部材の破損を防止できる。
【００１５】
本発明においては、前記放電抵抗体は、第一セラミックス部材の他面側に、緩衝層を備えていてもよい。
第一セラミックス部材の他面側に、緩衝層を形成することによって、放熱部材と第一セラミックス部材との熱膨張係数の差によって生じる熱応力を吸収することができ、第一セラミックス部材の破損を防止できる。
【００１６】
本発明においては、前記放熱部材の他面側には、前記放熱部材を冷却する冷媒流通部材が形成されていてもよい。
放熱部材の他面側に、更に冷媒流通部材を設けて、冷媒を流通させることにより、放熱部材からの放熱をより効率的に行い、インバータ装置の冷却能力を一層高めることができる。
【００１７】
本発明においては、前記放電抵抗体として、通常放電抵抗体と短時間放電抵抗体とが前記放熱部材の一面側に配設されていてもよい。
放電抵抗体として通常放電抵抗体および短時間放電抵抗体とを備えることによって、例えば、電気自動車の車載用に最適な、インバータ回路と通常放電抵抗体および短時間放電抵抗体とを１つの放熱部材に搭載した省スペースなインバータ装置を実現できる。
【００１８】
本発明のインバータ装置の製造方法は、前記インバータ装置の製造方法であって、前記放熱部材の一面側に、前記放電抵抗体および前記絶縁回路基板を一括して接合することを特徴とする。
【００１９】
本発明のインバータ装置の製造方法によれば、放熱部材の一面側に放電抵抗体および絶縁回路基板を一括して接合することによって、例えば、複数の放電抵抗体および絶縁回路基板をもつインバータ装置の接合工程を、これら放電抵抗体および絶縁回路基板を個々に接合する場合と比較して大幅に簡略化することができる。よって、低コストにインバータ装置を製造することが可能になる。また、１つの絶縁回路基板に複数の放電抵抗体および絶縁回路基板を接合すれば、インバータ装置の小型、軽量化を達成することが可能になる。
【００２０】
前記放電抵抗体および前記絶縁回路基板の接合時において、前記放電抵抗体の上面と前記絶縁回路基板の上面が同一平面に位置していてもよい。
これにより、例えば、放電抵抗体および絶縁回路基板に接する加圧面が平坦な加圧治具を用いて、放電抵抗体および絶縁回路基板に対して均等な加圧力で荷重を印加し、これら放電抵抗体と絶縁回路基板との間で歪応力を生じさせることなく各構成部材を接合することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、インバータ装置に組み込まれる放電抵抗体の実装を簡素化し、かつ、放電抵抗体への通電時に確実に冷却が可能なインバータ装置、およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のインバータ装置の平面図である。
【図２】本発明のインバータ装置の断面図である。
【図３】本発明のインバータ装置の電気的構成を示す説明図である。
【図４】本発明のインバータ装置における冷媒流通部材の別な実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明のインバータ装置の製造方法を示す断面図である。
【図６】本発明のインバータ装置の製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明のインバータ装置の製造方法の別な実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明のインバータ装置について説明する。なお、以下に示す各実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００２４】
（インバータ装置）
本発明のインバータ装置について、添付した図１〜３を参照して説明する。
図１は、インバータ装置を上面から見た時の平面図、図２（ａ）は図１のインバータ装置におけるＡ−Ａ線に沿った断面図、図２（ｂ）は図１のインバータ装置におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。また、図３は、インバータ装置の電気的な構成を示した説明図である。
【００２５】
インバータ装置１０は、Ａｌからなる放熱部材１１と、互いに放電特性が異なる２種類の放電抵抗体２１、２２と、複数のパワーモジュール３１，３１…と、放熱部材１１を冷却するための冷媒流通部材４１と、を備えている。なお、放熱部材１１と冷媒流通部材４１とは、一体に形成された部材であってもよい。
【００２６】
放熱部材１１は、Ａｌ又はＡｌを含むＡｌ合金から構成されている。例えば、Ａ１０００系Ａｌ合金、Ａ３０００系Ａｌ合金、Ａ６０００系Ａｌ合金などを用いることができる。本実施形態では、Ａ１０００系Ａｌ合金（Ａ１０５０）が用いられている。
【００２７】
放電抵抗体２１は、第一セラミックス部材２３ａと、この第一セラミックス部材２３ａの一面上に形成された抵抗体２４ａと、この抵抗体２４ａの電極２５ａ，２５ａとを備えている。また、それぞれの電極２５ａ，２５ａには、例えば、はんだ層２６ａ，２６ａとを介して接続端子２７ａ，２７ａが接続されている。
【００２８】
放電抵抗体２１は、放熱部材１１の一面１１ａ側に接合されている。即ち、放電抵抗体２１を構成する第一セラミックス部材２３ａと、放熱部材１１の一面１１ａとが、ろう材、例えばＡｌ−Ｓｉ系ろう材によって接合されている。
【００２９】
放電抵抗体２２は、例えば、第一セラミックス部材２３ｂと、この第一セラミックス部材２３ｂの一面上に形成された抵抗体２４ｂと、この抵抗体２４ｂの電極２５ｂ，２５ｂとを備えている。また、それぞれの電極２５ｂ，２５ｂには、例えば、はんだ層２６ｂ，２６ｂとを介して接続端子２７ｂ，２７ｂが接続されている。
【００３０】
放電抵抗体２２は、放熱部材１１の一面１１ａ側に接合されている。即ち、放電抵抗体２１を構成する第一セラミックス部材２３ｂと、放熱部材１１の一面１１ａとが、ろう材、例えばＡｌ−Ｃｕ系ろう材によって接合されている。
【００３１】
第一セラミックス部材２３ａ，２３ｂは、例えば、絶縁性および放熱性に優れたＳｉ３Ｎ４（窒化ケイ素）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）等のセラミックスで構成されている。本実施形態では、第一セラミックス部材２３ａ，２３ｂは、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）で構成されている。また、第一セラミックス部材２３ａ，２３ｂの厚さは、例えば、０．２〜１．５ｍｍの範囲内に設定されており、本実施形態では、０．６３５ｍｍに設定されている。
【００３２】
抵抗体２４ａ，２４ｂは、放電抵抗体２１，２２に電流が流れた際の電気抵抗として機能させるためのものであり、構成材料の一例として、Ｔａ−Ｓｉ系薄膜抵抗体やＲｕＯ２厚膜抵抗体が挙げられる。抵抗体１２は、本実施形態においては、Ｔａ−Ｓｉ系薄膜抵抗体によって構成され、厚さが例えば０．５μｍとされている。
【００３３】
電極２５ａ，２５ｂは、抵抗体２４ａ，２４ｂにそれぞれ電圧を印加するための電気的な接続部であり、導電体、例えば、Ｃｕ、Ｃｕ合金、或いはＡｌ，Ａｇ，銀−パラジウム合金などにより構成されている。本実施形態においては、銀−パラジウム合金によって構成されている。厚さが例えば０．５μｍとされている
【００３４】
接続端子２７ａ，２７ｂは、電極２５ａ，２５ｂに接続される引出端子であり、導電体、例えば、Ｃｕ、Ｃｕ合金より構成されている。本実施形態においては、Ｃｕによって構成されている。接続端子２７ａ，２７ｂの厚さは、例えば２μｍ以上３μｍ以下とされており、本実施形態においては、１．６μｍとされている。なお、接続端子２７ａ，２７ｂとして、Ｃｕ以外にも、例えば、Ａｌ，Ａｇなど、高導電率の各種金属を採用することもできる。
【００３５】
はんだ層２６ａ，２６ｂは、それぞれの放電抵抗体２１，２２の電極２５ａ，２５ｂと接続端子２７ａ，２７ｂとを電気的に相互に接続するものである。はんだ層２６ａ，２６ｂを構成するはんだとしては、例えば、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、若しくはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだが挙げられる。
【００３６】
なお、放電抵抗体２１，２２と放熱部材１１との間には、更に緩衝層が形成されていることも好ましい。こうした緩衝層は、例えば、純度が９９．９８ｍａｓｓ％以上の高純度Ａｌからなる板状の部材でから構成される。この緩衝層の厚みは、例えば、０．４ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下であればよい。こうした緩衝層を放電抵抗体２１，２２と放熱部材１１との間に更に形成することによって、放熱部材１１と第一セラミックス部材２３ａとの熱膨張係数の差によって生じる熱応力を吸収することができ、第一セラミックス部材２３ａの破損を防止することができる。
【００３７】
また、緩衝層を純度９９．９８ｍａｓｓ％以上の高純度Ａｌで形成することによって、変形抵抗が小さくなり、冷熱サイクルが負荷された際に第一セラミックス部材２３ａ，２３ｂに発生する熱応力をこの緩衝層によって吸収でき、第一セラミックス部材２３ａ，２３ｂに熱応力が加わって割れが発生することを抑制できる。
【００３８】
パワーモジュール３１は、第二セラミックス部材３２とこの第二セラミックス部材３２の一面側および他面側にそれぞれ形成された金属部材３３，３４とからなる絶縁回路基板３５、絶縁回路基板３５の一面側の金属部材３３に搭載されたパワー素子３６からなる。  第二セラミックス部材３２の一面側に形成された金属部材（回路層）３３は、インバータ回路の回路層を構成している。また、パワー素子３６には、接続端子３７が接続されている。
【００３９】
第二セラミックス部材３２は、例えば、絶縁性、および放熱性に優れたＳｉ３Ｎ４（窒化ケイ素）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）等のセラミックスで構成されている。本実施形態では、第二セラミックス部材３２は、特に放熱性の優れたＡｌＮ（窒化アルミニウム）で構成されている。また、第二セラミックス部材３２の厚さは、例えば、０．２〜１．５ｍｍの範囲内に設定されており、本実施形態では、０．６３５ｍｍに設定されている。
【００４０】
金属部材３３，３４は、例えば、Ａｌ、Ｃｕなど、導電性、熱伝導性に優れた金属から構成される。本実施形態では、金属部材３３，３４として、純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上のＡｌ（いわゆる４Ｎ−Ａｌ）が用いられている。また、金属部材３３，３４の厚さは０．１ｍｍ〜５．０ｍｍとされ、本実施形態では０．４ｍｍとされている。
【００４１】
金属部材（回路層）３３と第二セラミックス部材３２、および金属部材３４と第二セラミックス部材３２とは、それぞれろう材を用いて直接接合されている。ろう材としては、Ａｌ−Ｃｕ系ろう材、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材などが挙げられる。本実施形態で、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材が用いられている。
また、金属部材３４と放熱部材１１の一面１１ａ側も、同様にろう材、例えばＡｌ−Ｓｉ系ろう材によって直接接合されている。
【００４２】
パワー素子３６は、インバータ回路を構成するパワー電子部品であり、例えば、抵抗、サイリスタ、トランジスタなどである。こうしたパワー素子３６は、金属部材（回路層）３３に対して、はんだ層３８を介して接続されている。
はんだ層３８を構成するはんだとしては、例えば、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、若しくはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだが挙げられる。
【００４３】
接続端子３７は、パワー素子３６の一方の電極に接続される引出端子であり、導電体、例えば、Ｃｕ、Ｃｕ合金より構成されている。本実施形態においては、Ｃｕによって構成されている。接続端子３７の厚さは、例えば２μｍ以上３μｍ以下とされており、本実施形態においては、１．６μｍとされている。なお、接続端子３７として、Ｃｕ以外にも、例えば、Ａｌ，Ａｇなど、高導電率の各種金属を採用することもできる。
【００４４】
なお、パワーモジュール３１を構成する絶縁回路基板３５の他面側の金属部材３４と、放熱部材１１との間には、更に緩衝層が形成されていることも好ましい。こうした緩衝層は、例えば、純度が９９．９８ｍａｓｓ％以上の高純度Ａｌからなる薄板状の部材から構成される。この緩衝層の厚みは、例えば、０．４ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下であればよい。こうした緩衝層を金属部材３４と放熱部材１１との間に更に形成することによって、放熱部材１１と第二セラミックス部材３２との熱膨張係数の差によって生じる熱応力を吸収することができ、第二セラミックス部材３２の破損を防止することができる。
【００４５】
また、緩衝層を純度９９．９８ｍａｓｓ％以上の高純度Ａｌで形成することによって、変形抵抗が小さくなり、冷熱サイクルが負荷された際に第二セラミックス部材３２に発生する熱応力をこの緩衝層によって吸収でき、第二セラミックス部材３２に熱応力が加わって割れが発生することを抑制できる。
【００４６】
冷媒流通部材４１は、放熱部材１１の他面１１ｂ側に形成されている。この冷媒流通部材４１は、例えば、放熱部材１１を冷却するための冷媒を流通させる流路４１ａを備えた部材である。放熱部材１１を冷却させる冷媒としては、例えば、水、空気、有機ガスなどが挙げられる。本実施形態では、流路４１ａを流通させる冷媒として水を用いた、いわゆる水冷方式としている。
【００４７】
こうした冷媒流通部材４１は、放熱部材１１と同様の材料、例えばＡｌより形成されている。また、冷媒流通部材４１は、放熱部材１１と一体に形成されていることも好ましい。本実施形態では、放熱部材１１と冷媒流通部材４１とを一体のＡｌ部材で形成している。
【００４８】
なお、冷媒流通部材の別な実施形態として、例えば、図４に示すように、冷媒として空気を用い、この空気が流通するように、互いに間隔をあけて配置した多数のフィン４５，４５…を備えた冷媒流通部材４６を、放熱部材１１の他面１１ｂ側に形成した構成とすることもできる。
【００４９】
図１に示すように、本実施形態のインバータ装置１０は、６個のパワーモジュール３１，３１…と、互いに特性の異なる放電抵抗体２１および放電抵抗体２２とが、１つの放熱部材１１の一面１１ａ上に配列実装されている。
【００５０】
これら６個のパワーモジュール３１，３１…と、放電抵抗体２１および放電抵抗体２２は、１つの１つの放熱部材１１およびこれを冷却する冷媒流通部材４１（図２参照）によって、全体が一括して冷却される。
【００５１】
本実施形態のインバータ装置１０は、例えば、電気自動車の駆動系に組み込まれ、図３に示すように、一方の接続側が昇圧コンバータ（アップコンバータ）回路２を介して高圧直流電源３に接続されている。また、一方の接続側がモータ４に接続されている。
【００５２】
高圧直流電源３は、例えば燃料電池やリチウムイオン電池など高圧直流電流を供給可能なバッテリからなる。昇圧コンバータ回路２は、高圧直流電源３の電圧を、モータ４を駆動可能な電圧、例えば６００Ｖ程度まで昇圧させる。インバータ装置１０は、この昇圧コンバータ回路２とモータ４との間にあって、高圧直流電流を交流電流に変換する、いわゆる交直変換を行う。
【００５３】
インバータ装置１０は、パワーモジュール３１，３１…（図１、２参照）からなるインバータ回路１５を備える。そして、放電抵抗体２１は通常放電抵抗素子１６を構成し、また、放電抵抗体２２は、短時間放電抵抗素子１７を構成する。
また、インバータ装置１０は、一対の入力端子間に平滑コンデンサ１８を備えている。この平滑コンデンサ１８は、交直変換によって生じる直流波形中の脈流（リップル）を低減する。
【００５４】
通常放電抵抗素子１６（放電抵抗体２１）は、モータ４の運転停止時にインバータ装置１０の一対の入力端子間を放電させる。
【００５５】
一方、短時間放電抵抗素子１７（放電抵抗体２２）は、電気自動車に何らかの異常、例えば衝突などが生じた場合に、安全確保のためにインバータ装置１０の一対の入力端子間を短時間で放電させ、電気的な安全を確保する。短時間放電抵抗素子１７は、通電時には平滑コンデンサ１８を直接放電させるとともに、昇圧コンバータ装置２の平滑コンデンサ１９を昇圧コンバータ回路２に内蔵されたダイオードを通じて放電させる。
【００５６】
こうした目的のため、短時間放電抵抗素子１７には、例えば、車両の衝突衝撃を検出する衝突センサ５１からの信号によって開閉されるスイッチ素子５２が直列に接続されている。このスイッチ素子５２が閉じることによって、短時間放電抵抗素子１７の通電が行われる。
【００５７】
以上のように本発明のインバータ装置１０は、インバータ回路１５を構成する複数のパワーモジュール３１，３１…と、通常放電抵抗素子１６（放電抵抗体２１）と、短時間放電抵抗素子１７（放電抵抗体２２）とを、１つの放熱部材１１の一面１１ａ上にろう材を介して直接接合した。これによって、これらパワーモジュール３１，３１…、放電抵抗体２１、放電抵抗体２２の動作時に生じる熱を、１つの放熱部材１１によって効率的に放熱することが可能になる。個々の素子ごとに放熱部材を設ける場合と比較して、簡易な構成にすることができ、低コストなインバータ装置１０を実現できる。また、インバータ装置１０を小型、軽量化することも可能になる。
【００５８】
また、通常放電抵抗素子１６（放電抵抗体２１）が放熱部材１１の一面１１ａ上にろう材を介して直接接合されることで、通常放電抵抗素子１６（放電抵抗体２１）を確実に冷却し、放電動作時の温度上昇を防ぎ、通常放電抵抗素子１６（放電抵抗体２１）の熱破損を防止することができる。
さらに、短時間放電抵抗素子１７（放電抵抗体２２）が放熱部材１１の一面１１ａ上にろう材を介して直接接合されることで、非常時に急激な温度上昇が発生したとしても短時間放電抵抗素子１７（放電抵抗体２２）を確実に冷却し、短時間放電抵抗素子１７（放電抵抗体２２）の熱破損を防止することができる。
【００５９】
以上、本発明のインバータ装置の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、放電抵抗体として、電気自動車に適用する通常放電抵抗素子と、短時間放電抵抗素子とを例示したが、これ以外にも、例えば、電気特性の同じ放電抵抗体を複数配置したり、３種類以上の電気特性の異なる放電抵抗体を配置する構成などであってもよい。
【００６０】
また、上記実施形態では、通常放電抵抗素子と、短時間放電抵抗素子とを並列に配置した構成となっているが、これら通常放電抵抗素子と短時間放電抵抗素子とを一体化した１つの放電抵抗素子として放熱部材上に形成するような構成であってもよい。
【００６１】
また、放電条件によっては、短時間放電抵抗素子の方が発熱量が少ない場合があり、そのような場合には、放熱部材上であれば短時間放電抵抗素子の配置に制限はない。例えば、放熱部材の端部や流路直上以外の部分など、冷却効率の悪い箇所に短時間放電抵抗素子を配置することも可能である。また、空冷の場合は、短時間放電抵抗素子の直下には、フィンがない構成であってもよい。
【００６２】
また、上記実施形態では、パワーモジュール３１，３１…によってインバータ回路を構成しているが、パワーモジュール３１，３１…は、これ以外の電子部品、例えば、コンデンサなと、インバータ回路を構成する以外の電子部品を含んでいてもよい。
【００６３】
（インバータ装置の製造方法）
本発明のインバータ装置の製造方法について、添付した図５、図６を参照して説明する。
図５、図６は、本発明のインバータ装置の製造方法を段階的に示した断面図である。なお、本実施形態においては、説明を簡潔にするために、図５、図６に示すように、放電抵抗素子とパワーモジュールとをそれぞれ１つずつ隣接して形成する例を示す。
【００６４】
まず、図５（ａ）に示すように、冷媒流通部材４１が一体に形成された放熱部材１１の一面１１ａ上に、放電抵抗体２１を構成する緩衝層６１、第一セラミックス部材２３を順に載置する。第一セラミックス部材２３は、例えば、Ａｌ２Ｏ３が用いられる。また、緩衝層６１は、例えば、純度が９９．９８ｍａｓｓ％以上の高純度Ａｌからなる薄板状の部材が用いられる。
【００６５】
なお、第一セラミックス部材２３には、予め、抵抗体２４、および電極２５が印刷焼成によって形成されている。また、放熱部材１１と緩衝層６１との間、緩衝層６１と第一セラミックス部材２３との間に、それぞれＡｌ−Ｓｉからなるろう材箔６２，６２を配置する。
【００６６】
また、放熱部材１１の一面１１ａ上に、絶縁回路基板３５を構成する金属部材３４、第二セラミックス部材３２、金属部材３３を順に載置する。第二セラミックス部材３２は、例えば、ＡｌＮが用いられる。金属部材３３，３４は、例えば、純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上のＡｌ（いわゆる４Ｎ−Ａｌ）が用いられる。
【００６７】
また、放熱部材１１と金属部材３４との間、金属部材３４と第二セラミックス部材３２との間、および第二セラミックス部材３２と金属部材３３との間に、それぞれＡｌ−Ｓｉからなるろう材箔６２，６２…を配置する。
なお、これら第二セラミックス部材３２の一面及び他面に、金属部材３３，３４が予めろう材によって接合された絶縁回路基板３５を、ろう材箔６２を介して放熱部材１１の一面１１ａ上に載置する方法であってもよい。
【００６８】
次に、図５（ｂ）に示すように、これらの積層物Ｓを２つの加圧治具７１，７２の間に挟む。加圧治具７１，７２は、例えば、カーボンより構成され、互いに対向する加圧面７１ａ，７１ｂは平坦面を成している。そして、例えば、加圧治具７１側から、バネ等によって荷重を印加する。印加する荷重は、例えば、１ｋｇｆ／ｃｍ２〜５ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲が適切である。
【００６９】
こうした加圧治具７１，７２を用いて荷重を印加する際に、放電抵抗体２１の上面、即ち抵抗体２４の表面又は電極２５の表面と、絶縁回路基板３５の上面、即ち、金属部材３３の表面とが、同一平面に位置するように、各部材の厚み等を設定することが好ましい。
これによって、例えば、放電抵抗体２１および絶縁回路基板３５に接する加圧面７２ａが平坦な加圧治具７２を用いて、放電抵抗体２１および絶縁回路基板３５に対して均等な加圧力で荷重を印加することができる。
【００７０】
そして、図６（ａ）に示すように、２つの加圧治具７１，７２の間で挟み込んで荷重を印加した積層物Ｓ１を、例えば、真空加熱炉Ｈに導入し、ろう材箔６２，６２…（図５（ａ）参照）の溶融温度まで加熱する。例えば、積層物Ｓを６１０℃程度まで加熱する。なお、この時の加熱温度は、第一セラミックス部材２３に抵抗体２４が印刷焼成される際の焼成温度よりも低い温度に設定される。これにより、積層物Ｓの加熱時に、抵抗体２４が第一セラミックス部材２３から剥離するなどの不具合を防止する。
【００７１】
こうした加熱処理によって、ろう材箔６２，６２…が溶融し、第一セラミックス部材２３の放熱部材１１と緩衝層６１との間、および緩衝層６１と第一セラミックス部材２３との間がそれぞれＡｌ−Ｓｉ系ろう材によって接合される。また、放熱部材１１と金属部材３４との間、金属部材３４と第二セラミックス部材３２との間、および第二セラミックス部材３２と金属部材３３との間が、それぞれＡｌ−Ｓｉ系ろう材によって接合される。
これにより、冷媒流通部材４１が一体に形成された放熱部材１１の一面１１ａ上に、放電抵抗体２１と絶縁回路基板３５とが形成される。
【００７２】
この後、図６（ｂ）に示すように、回路層を成す金属部材３３に対して、はんだ層３８を介してパワー素子３６を接合する。はんだ層３８を構成するはんだとしては、例えば、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、若しくはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだを用いることが好ましい。また、このパワー素子３６に、接続端子３７を接合する。接続端子３７は、例えば、Ｃｕ、Ｃｕ合金より構成されている。
【００７３】
一方、抵抗体２４の電極２５に対して、はんだ層２６を介して接続端子２７を接続する。接続端子２７は、導電体、例えば、Ｃｕ、Ｃｕ合金より構成されている。はんだ層２６を構成するはんだとしては、例えば、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、若しくはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだを用いることが好ましい。
【００７４】
これら金属部材３３に対してはんだ層３８を介してパワー素子３６を接合する際の接合温度や、抵抗体２４の電極２５に対してはんだ層２６を介して接続端子２７を接続する際の接合温度は、第一セラミックス部材２３に抵抗体２４が印刷焼成される際の焼成温度、および積層物Ｓを加熱して各部材間をＡｌ−Ｓｉ系ろう材によって接合する接合温度よりも低い温度に設定する。すなわち、２００℃〜４００℃の範囲とすることが好ましい。
これによって、パワー素子３６や接続端子２７の接合時に、印刷焼成された抵抗体２４や、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材によって接合された各部材が剥離するなどの不具合を防止する。
【００７５】
以上のような工程を経て、本発明のインバータ装置１０が製造される。製造されたインバータ装置１０は、例えば、図に示す電気自動車の駆動系の昇圧コンバータ（アップコンバータ）２とモータ４との間に組み込まれ、交直変換用いることができる。
【００７６】
なお、上述したインバータ装置の製造方法において、パワー素子に更に緩衝層を形成することも好ましい。
図７に示すインバータ装置の製造方法では、第二セラミックス部材３２の他面側に形成された金属部材３４と、放熱部材１１の一面１１ａとの間に、更に緩衝層６３を形成している。この緩衝層６３は、例えば、純度が９９．９８ｍａｓｓ％以上の高純度Ａｌからなる薄板状の部材が用いられる。緩衝層６３と放熱部材１１の一面１１ａ、および緩衝層６３と金属部材３４は、それぞれＡｌ−Ｓｉからなるろう材によって接合される。
【００７７】
また、上記実施形態では、第一セラミックス部材２３の放熱部材１１と緩衝層６１との間、緩衝層６１と第一セラミックス部材２３との間、放熱部材１１と金属部材３４との間、金属部材３４と第二セラミックス部材３２との間および第二セラミックス部材３２と金属部材３３との間を同時にろう付けしたが、これに限らず、放電抵抗体２１（放電抵抗体２２）と絶縁回路基板３５をそれぞれ別に作製し、それらを同時に放熱部材１１にろう付けすることも可能である。
【００７８】
このような積層物Ｓ２の加圧時に、上面側の高さが均一でない、例えば、放電抵抗体２１の高さが絶縁回路基板３５の高さよりも低い場合、この積層物Ｓ２を挟持する加圧治具７１，７３のうち、上面側に接する加圧治具７３の加圧面７３ａに段差を形成する。
例えば、加圧面７３ａのうち、放電抵抗体２１に接する部分を、絶縁回路基板３５に接する部分よりも突出させることによって、放電抵抗体２１と絶縁回路基板３５とを均一な加圧力で加圧することができる。
【００７９】
なお、この加圧治具７３の加圧面７３ａの突出部分の突出量は、放電抵抗体２１と絶縁回路基板３５の高さの差と同じであればよい。また、図５に示した加圧面７２ａが平坦な加圧治具７２を用いて、上述した突出部分に相当する厚みをもつ、高さ調整部材を挟み込むこともできる。
【００８０】
以上、本発明のインバータ装置の製造方法について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、放電抵抗体２１と絶縁回路基板３５の上面側を１つの加圧治具７２で一括して加圧しているが、放電抵抗体２１と絶縁回路基板３５とを個別の加圧治具で、それぞれの高さに合わせて加圧することもできる。
【００８１】
また、上述したインバータ装置１０を製造する際の各部材どうしの接合温度やその高低関係は一例であり、インバータ装置１０を構成する各部材の材料、接合に用いるろう材、はんだなどの材料に応じて、適宜選択されるものである。
【符号の説明】
【００８２】
１０  インバータ装置
１１  放熱部材
２１，２２  放電抵抗体
２３ａ，２３ｂ  第一セラミックス部材
２４ａ，２４ｂ  抵抗体
３２  第二セラミックス部材
３３，３４  金属部材
３６  パワー素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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