阅读说明：本技术 电力变换装置以及电力变换装置的制造方法 (Power conversion device and method for manufacturing power conversion device ) 是由 清永浩之 藤井健太 福田智仁 若生周治 熊谷隆 五十岚弘 于 2019-01-09 设计创作，主要内容包括：提供得到高的散热性且易于组装的电力变换装置及电力变换装置的制造方法。电力变换装置(100)具备：第1散热体(50)；第2散热体(51),与第1散热体(50)对置；印刷基板(1),形成有第1电路图案(2a)；第1绝缘构件(40),设置于第1散热体(50)与印刷基板(1)之间；开关元件(10),具有隔着第1接合构件(30)电接合于第1电路图案(2a)的电极部(10b)；第1固定构件(32),接合于电极部(10b)的露出面；散热构件(20),一端接合于第1固定构件(32),另一端设置于开关元件(10)的与第2散热体(51)对置的部位与第2散热体(51)之间；第2绝缘构件(41),夹持于第2散热体(51)与开关元件(10)之间；以及安装部(52),固定第1散热体(50)和第2散热体(51)。(Provided are a power conversion device which has high heat dissipation and is easy to assemble, and a method for manufacturing the power conversion device. A power conversion device (100) is provided with: a 1 st heat radiator (50); a 2 nd radiator (51) that faces the 1 st radiator (50); a printed substrate (1) on which a 1 st circuit pattern (2a) is formed; a 1 st insulating member (40) provided between the 1 st radiator (50) and the printed substrate (1); a switching element (10) having an electrode portion (10b) electrically joined to the 1 st circuit pattern (2a) via a 1 st joining member (30); a 1 st fixing member (32) bonded to an exposed surface of the electrode portion (10 b); a heat radiation member (20) having one end joined to the 1 st fixing member (32) and the other end disposed between the switching element (10) and the 2 nd radiator (51) at a position facing the 2 nd radiator (51); a 2 nd insulating member (41) sandwiched between the 2 nd radiator (51) and the switching element (10); and a mounting portion (52) that fixes the 1 st radiator (50) and the 2 nd radiator (51).)

电力变换装置以及电力变换装置的制造方法

技术领域

本发明涉及电力变换装置以及电力变换装置的制造方法，特别涉及具有高的散热性的电力变换装置以及电力变换装置的制造方法。

背景技术

一般而言，在电力变换装置中包括与电力变换装置的动作相伴地发热的开关元件。近年来，受到针对电力变换装置的小型化、高输出化的需求增加的影响，搭载于电力变换装置的开关元件的每单位体积的发热量增加。开关元件因与电力变换装置的动作相伴的发热而温度上升，所以需要使开关元件的温度不超过周围的电子部件的容许温度，为了使电力变换装置小型化、高输出化，强烈需要提高电力变换装置的散热性。

在专利文献1中，作为提高电力变换装置的散热性的冷却构造，记载了如下构造：在表面安装于印刷基板的开关元件的电极部之上配置包括金属等高导热材料的热扩散板，使该热扩散板隔着导热橡胶与冷却体接触。

在专利文献2中记载了如下电力变换装置的构造：该电力变换装置在安装于印刷基板的开关元件的电极部与冷却体之间将包含具有弹性以及粘着性的硅橡胶的散热构件以挤压的方式配置。作为散热构件，使用包含具有弹性和粘着性的硅橡胶的散热构件，所以能够使散热构件发生变形而进入到电极部表面的微细的凹凸，从而减小电极部与散热构件的接触热阻。另外，散热构件具有粘着性，所以在将安装有开关元件的印刷基板、散热构件以及冷却体进行组合时，能够降低散热构件从开关元件的电极脱落的可能性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-135937号公报

专利文献2：日本特开平10-308484号公报

发明内容

然而，在专利文献1所记载的电力变换装置的冷却构造中，使包含金属等高导热材料的热扩散板与开关元件的电极部接触而配置，所以起因于电极部表面和热扩散板表面的粗糙度，在电极部与热扩散板的接触面形成微小的间隙。导热率极低的空气进入到该微小的间隙，所以存在电极部与热扩散板的接触热阻变大、散热性下降这样的课题。

另外，在制造专利文献1所记载的冷却构造的情况下，热扩散板未固定于开关元件的电极部，所以在将表面安装有开关元件的印刷基板、热扩散板、导热橡胶以及冷却体进行组合时，热扩散板有可能会从开关元件的电极脱落。当热扩散版从开关元件的电极脱落时，存在无法使由开关元件产生的热经由热扩散板和导热橡胶散热到冷却体、开关元件的温度上升这样的课题。

在专利文献2中记载了作为散热构件而使用硅橡胶的电力变换装置的散热构造，但硅橡胶的导热率只有金属的导热率的1/100以下程度，如果作为开关元件的电极部与冷却体之间的散热路径而仅配置包含硅橡胶的散热构件，则存在无法得到高的散热性这样的课题。

本发明是为了解决如上所述的课题而完成的。本发明的主要目的在于提供得到高的散热性且易于组装的电力变换装置以及电力变换装置的制造方法。

本发明提供一种电力变换装置，具备：第1散热体；第2散热体，与第1散热体对置；印刷基板，在正面形成第1电路图案，背面与第1散热体对置；第1绝缘构件，设置于第1散热体与印刷基板之间；开关元件，具有电极部、半导体芯片以及树脂部，所述电极部的背面隔着第1接合构件电接合于第1电路图案，所述电极部包括金属板，所述半导体芯片电接合于电极部，所述树脂部将电极部的正面侧的一部分以及半导体芯片密封；第1固定构件，背面接合于电极部的正面侧的露出面；散热构件，一端隔着第1固定构件接合于电极部的正面，另一端设置于开关元件的树脂部的与第2散热体对置的面与第2散热体之间；第2绝缘构件，夹持于第2散热体与散热构件之间；以及安装部，一端结合于第1散热体，另一端结合于第2散热体，所述安装部固定第1散热体和第2散热体。

本发明提供一种电力变换装置的制造方法，具备：接合构件形成工序，在形成于印刷基板的正面的第1电路图案上分别形成第1接合构件以及第2接合构件；配置工序，将具有电极部、半导体芯片、引线端子以及树脂部的开关元件以使电极部位于第1接合构件上、引线端子位于第2接合构件上的方式配置，在开关元件的电极部的正面侧的露出面配置第1固定构件，并且以使散热构件的一端位于第1固定构件的正面、散热构件的另一端位于开关元件的树脂部正面的方式配置，所述电极部包括金属板，所述半导体芯片电接合于电极部，所述引线端子的一端利用导线电接合于半导体芯片，所述树脂部将电极部的正面侧的一部分、引线端子的另一端以及半导体芯片密封；接合工序，通过在比第1接合构件以及第2接合构件中的任意接合构件的熔点高的温度下进行加热的回流方式的焊接来同时进行电极部向第1电路图案的电接合、引线端子向第1电路图案的电接合、以及散热构件的一端向电极部的接合；以及固定工序，在第1散热体的正面配置第1绝缘构件，在第1绝缘构件的正面上配置印刷基板，在散热构件的另一端的正面上配置第2绝缘构件，在第2绝缘构件上配置第2散热体，利用安装部来固定第1散热体和第2散热体。

根据本发明的电力变换装置，使用多个散热路径使由半导体芯片产生的热散热到散热体，所以能够得到高的散热性。

根据本发明的电力变换装置的制造方法，通过在比第1接合构件、第2接合构件以及第3接合构件中的任意构件的熔点高的温度下进行加热的回流方式的焊接来同时进行电极部向第1电路图案的电接合、引线端子向第1电路图案的电接合以及第1固定部向电极部的接合，所以能够简化电力变换装置的组装。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的电力变换装置的立体图。

图2是本发明的实施方式1的电力变换装置的立体图。

图3是本发明的实施方式1的电力变换装置的立体图。

图4是本发明的实施方式1的电力变换装置的剖视图。

图5是本发明的实施方式1的电力变换装置的开关元件和散热构件的立体图。

图6是本发明的实施方式1的电力变换装置的开关元件和散热构件的立体图。

图7是本发明的实施方式2的电力变换装置的开关元件和散热构件的立体图。

图8是本发明的实施方式3的电力变换装置的剖视图。

图9是本发明的实施方式4的电力变换装置的剖视图。

图10是本发明的实施方式4的电力变换装置的开关元件和散热构件的立体图。

图11是本发明的实施方式5的电力变换装置的剖视图。

图12是本发明的实施方式5的电力变换装置的开关元件和散热构件的立体图。

图13是本发明的实施方式5的电力变换装置的开关元件和散热构件的立体图。

图14是本发明的实施方式6的电力变换装置的剖视图。

图15是本发明的实施方式6的电力变换装置的剖视图。

图16是本发明的实施方式7的电力变换装置的剖视图。

图17是本发明的实施方式7的电力变换装置的剖视图。

图18是本发明的实施方式7的电力变换装置的剖视图。

图19是本发明的实施方式7的电力变换装置的剖视图。

(附图标记说明)

100、200、300、400、500、600、700：电力变换装置；1：印刷基板；1a：第1主面；1b：第2主面；2a、2b、2c、2d：第1电路图案；3：第2电路图案；4：线束；10：开关元件；10a：半导体芯片；10b：电极部；10c：引线端子10c：导线；10e：树脂部；10f：散热面；10g：密封面；11a：贯通孔；20：散热构件；20a：第1固定部；20b：散热部；20c：弹簧部；21a：突起部；22a、22b、22c：第2固定部；30：第1接合构件；31：第2接合构件；32：第1固定构件；33：第2固定构件；40：第1绝缘构件；41：第2绝缘构件；50：第1散热体；51：第2散热体；52：安装部；52a：隔件；52b：紧固构件；60：通路孔；61：热扩散板；70：密封构件；90：电子部件；91：第3接合构件。

具体实施方式

实施方式1.

图1是本实施方式1的电力变换装置100的立体图。图2、3是示出本实施方式1的电力变换装置100的变形例的立体图。图4是图1的A－A剖视图。如图1所示，电力变换装置100包括第1散热体50、与第1散热体50对置的印刷基板1、设置于第1散热体50与印刷基板1之间的第1绝缘构件40、电接合于印刷基板1之上的开关元件10、利用第1固定构件32而与开关元件10的一部分接合的散热构件20、与第1散热体50对置的第2散热体51、夹持于散热构件20与第2散热体51之间的第2绝缘构件41、以及将第1散热体50和第2散热体51固定的安装部52。

电力变换装置100利用图1至图3所示的线束4而与外部电源连接。线束4电连接于第1电路图案2a或者第1电路图案2b的任意一方，利用线束4将电力从外部供给到电源电力变换装置100的开关元件10。

印刷基板1包括第1主面1a和第2主面1b。印刷基板1隔着第1绝缘构件40固定于第1散热体50。印刷基板1包含导热率低的材料，例如为玻璃纤维强化环氧树脂、酚醛树脂、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)等。另外，构成印刷基板1的材料也可以例如包含氧化铝、氮化铝、碳化硅等陶瓷等作为导热率低的材料。

如图4所示，在印刷基板1的第1主面1a上形成有第1电路图案2a、2b。第1电路图案2a、2b的厚度为1μm以上且2000μm以下。第1电路图案2a、2b由导电性材料形成，例如由镍、金、铝、银、锡或者它们的合金等构成。此外，第1电路图案2a、2b不限定于印刷基板1的第1主面1a上，也可以设置于第2主面1b上、印刷基板1的内部等。

开关元件10电接合于印刷基板1的第1主面1a上。开关元件10的个数和印刷基板1的第1主面1a上的配置根据应用的电力变换装置适当地选择。

开关元件10为晶体管、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor，金属氧化物半导体场效应管)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)、二极管等功率半导体元件。

图5是实施方式1的电力变换装置100的开关元件10和散热构件20的立体图。如图4、图5所示，开关元件10包括半导体芯片10a、电极部10b、导线10d、引线端子10c以及树脂部10e。半导体芯片10a电接合于电极部10b。电极部10b例如为金属板。电极部10b从树脂部10e的侧面突出。另外，半导体芯片10a利用导线10d而与引线端子10c电连接。引线端子10c从树脂部10e的与电极部10b突出的侧面相反一侧的侧面突出。树脂部10e将半导体芯片10a、电极部10b、导线10d以及引线端子10c各自的一部分密封到内部。将开关元件10的在电极部10b处与第1电路图案电接合的面称为散热面10f，将在散热面10f的相反侧被树脂部10e密封的面称为密封面10g。另外，将从树脂部10e的侧面突出的电极部10b的与散热面10f相对的相反侧的正面称为露出面。

半导体芯片10a例如包含硅、碳化硅、氮化镓、砷化镓等。

电极部10b与第1电路图案2a利用第1接合构件30电接合，引线端子10c与第1电路图案2b利用第2接合构件31电接合。

也可以当在印刷基板1的第1主面1a配置有多个开关元件10的情况下在配置的开关元件10间的第1电路图案2c上隔着第3接合构件91表面安装电子部件90。电子部件90例如为表面安装型的芯片电阻、芯片电容器、IC(Integrated Circuit，集成电路)部件等。另外，在电子部件90为通孔部件的情况下，在配置的开关元件10间形成用于安装通孔部件的通孔和电路图案。此外，电子部件90的个数和配置根据应用的电力变换装置适当地选择。

第1接合构件30、第2接合构件31以及第3接合构件91具有导电性，例如包含焊料、导电性粘接剂等接合材料。

散热构件20包括：第1固定部20a，利用第1固定构件32接合于开关元件10的电极部10b；以及散热部20b，机械性地固定于开关元件10的密封面10g上。

此外，散热部20b设置于开关元件10的树脂部10e的与第2散热体51对置的面即密封面10g与第2散热体51之间即可，也可以不机械性地固定于开关元件10的密封面10g上。另外，散热部20b的与第2散热体51对置的面优选具有与开关元件10的密封面10g相等或者其以上的面积。

图6是示出实施方式1的电力变换装置100的开关元件10和散热构件20的变形例的立体图。图6所示的散热部20b形成为波浪状。

散热构件20具有高的导热率，例如包含铜、铜合金、镍、镍合金、铁、铁合金、金、银等高导热材料。另外，散热构件20例如也可以使用在铝、铝合金、镁合金等中的任意方的表面镀敷有镀镍膜、镀金膜、镀锡膜、镀铜膜中的任意膜的高导热材料。另外，作为散热构件20，例如也可以使用在氧化铝、氮化铝等陶瓷材料的表面镀敷有镀镍膜、镀金膜、镀锡膜、镀铜膜中的任意膜的高导热材料。另外，散热构件20例如也可以使用在导热率高的树脂的表面镀敷有镀镍膜、镀金膜、镀锡膜、镀铜膜中的任意膜的高导热材料。

散热构件20的厚度为0.1mm至3mm之间，包括导热率高的板状的构件。另外，散热构件20具有1.0W/(m·K)以上的导热率，优选的是具有10.0W/(m·K)以上的导热率，更优选的是具有100.0W/(m·K)以上的导热率。

第1固定构件32包含具有高的导热率的材料，例如为导热性粘接剂、导电性粘接剂、焊料等。

第1绝缘构件40被第1散热体50和印刷基板1的第2主面1b夹持。此外，在第1绝缘构件40包含具有粘着性的材料的情况下，第1绝缘构件40与各构件接合。

第2绝缘构件41被第2散热体51和散热构件20的散热部20b夹持。此外，在第2绝缘构件41包含具有粘着性的材料的情况下，第2绝缘构件41与各构件接合。

第1绝缘构件40和第2绝缘构件41具有电绝缘性，且具有0.1W/(m·K)以上的导热率，优选的是具有1.0W/(m·K)以上的导热率。第1绝缘构件40和第2绝缘构件41进而优选具有良好的弹性、即具有1MPa以上且100MPa以下的杨氏模量。

第1绝缘构件40和第2绝缘构件41包含绝缘性优良的材料，例如为硅、氨酯等橡胶材料、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯硫醚(PPS)、苯酚等树脂材料。另外，构成第1绝缘构件40和第2绝缘构件41的材料例如也可以使用聚酰亚胺等高分子材料。另外，作为构成第1绝缘构件40和第2绝缘构件41的材料，例如也可以使用氧化铝、氮化铝等陶瓷材料、或者使氧化铝、氮化铝、氮化硼等粒子中的任意粒子混入到以硅为主要原料的相变材料等硅树脂而成的材料等。

第1散热体50与第2散热体51对置，将第1散热体50的与第2散热体51对置的面设为第1散热体50的正面，将第2散热体51的与第1散热体50对置的面设为第2散热体51的背面。在第1散热体50的正面上隔着第1绝缘构件40设置有印刷基板1，第2散热体51的背面隔着第2绝缘构件41固定于散热部20b之上。第1散热体50和第2散热体51被与第1散热体50以及第2散热体51分别结合的安装部52固定。

另外，第1绝缘构件40夹持于第1散热体50的正面与印刷基板1之间，第2绝缘构件41夹持于第2散热体51的背面与散热部20b之间，第1散热体50和第2散热体51也可以被与第1散热体50以及第2散热体51分别结合的安装部52固定。

安装部52包括隔件52a和紧固构件52b。开关元件10通过基于安装部52的拧紧而被第1散热体50和第2散热体51挤压。具体而言，通过基于紧固构件52b的拧紧，开关元件10被第1散热体50和第2散热体51挤压。

隔件52a能够设为如图1所示以包围多个开关元件10的方式设置的结构、如图2所示设置于第1散热体50的对边的结构、或者如图3所示设置于第1散热体50的顶点附近的结构。即，根据应用的电力变换装置的规格适当地选择。在图1至图3中，示出了将隔件52a设置于第1散热体50的结构，但隔件52a也可以设置于第2散热体51。

通过第1散热体50和第2散热体51向开关元件10的方向的挤压，设置于第1散热体50内的印刷基板1、开关元件10、散热构件20、第1接合构件30、第2接合构件31、第1固定构件32、第1绝缘构件40以及第2绝缘构件41被挤压，从而构成电力变换装置100。此外，基于安装部52的第1散热体50和第2散热体51的固定并不限于上述，也可以为隔件52a与第1散热体50以及第2散热体51的焊接的结构、或者为使用未图示的弹性构件由第1散热体50以及第2散热体51夹持隔件52a的结构。

第1散热体50和第2散热体51包括具有1.0W/(m·K)以上、优选10.0W/(m·K)以上、更优选100.0W/(m·K)以上的导热率的冷却体。作为构成第1散热体50和第2散热体51的材料，例如可举出铜、铁、铝、铁合金、铝合等金属材料或者导热率高的树脂等。

接下来，说明实施方式1的电力变换装置100的制造方法。此外，将第1散热体50侧设为下部、将第2散热体51侧设为上部进行说明。

作为实施方式1的电力变换装置100的制造方法，说明第1接合构件30、第2接合构件31以及第3接合构件91为焊料且第1固定构件32的熔点为第1接合构件30、第2接合构件31以及第3接合构件91的熔点以下的焊料的情况(以下，设为条件1。)、和第1接合构件30、第2接合构件31以及第3接合构件91为焊料且第1固定构件32为具有超过第1接合构件30、第2接合构件31以及第3接合构件91的熔点的耐热性的导热性粘接剂或者导电性粘接剂的情况(以下，设为条件2。)。

(条件1的情况)

在接合构件形成工序中，在形成有第1电路图案2a、2b、2c的印刷基板1的第1主面1a上，使用印刷机分别涂敷第1接合构件30、第2接合构件31以及第3接合构件91。

在配置工序中，使用电子部件安装机将具有电极部10b、半导体芯片10a、引线端子10c以及树脂部10e的开关元件10以使电极部10b位于第1接合构件30上、引线端子10c位于第2接合构件31上的方式配置，上述半导体芯片10a电接合于电极部10b上，上述引线端子10c的一端利用导线10d电接合于半导体芯片10a，上述树脂部10e将电极部10b的正面侧的一部分、引线端子10c的另一端以及半导体芯片10a密封。另外，使用电子部件安装机将电子部件90配置于第3接合构件91之上，使用电子部件安装机将第1固定构件32配置于开关元件10的电极部10b的正面侧的露出面，使用电子部件安装机以使散热构件20的第1固定部20a位于第1固定构件32的正面、散热构件20的散热部20b位于开关元件10的密封面10g的方式配置散热构件20。

在接合工序中，通过在比第1接合构件30、第2接合构件31以及第3接合构件91中的任意接合构件的熔点高的温度下进行加热的回流方式的焊接来同时进行电极部10b向第1电路图案2a的电接合、引线端子10c向第1电路图案2b的电接合、电子部件90向第1电路图案2c的电接合以及第1固定部20a向电极部10b的接合。

在固定工序中，在第1散热体50的正面配置第1绝缘构件40，以使印刷基板1的第2主面位于第1绝缘构件40的正面上的方式配置印刷基板1，在散热构件20的散热部20b上配置第2绝缘构件41，在第2绝缘构件41上配置第2散热体51，利用安装部52来固定第1散热体50和第2散热体51。

(条件2的情况)

在配置工序中，使用电子部件安装机在具有电极部10b、半导体芯片10a、引线端子10c以及树脂部10e的开关元件10的电极部10b的正面侧的露出面配置第1固定构件32，使用电子部件安装机以使散热构件20的第1固定部20a位于开关元件10的密封面10g上、散热构件20的散热部20b位于第1固定构件32之上的方式配置散热构件20，上述半导体芯片10a电接合于电极部10b上，上述引线端子10c的一端利用导线10d电接合于半导体芯片10a，上述树脂部10e将电极部10b的正面侧的一部分、引线端子10c的另一端以及半导体芯片10a密封。

在散热构件接合工序中，利用第1固定构件32将散热构件20的第1固定部20a接合于开关元件10的电极部10b。

在接合构件形成工序中，在形成有第1电路图案2a、2b、2c的印刷基板1的第1主面1a上，使用印刷机分别涂敷第1接合构件30、第2接合构件31以及第3接合构件91。

在接合工序中，使用电子部件安装机以使电极部10b位于第1接合构件30之上、引线端子10c位于第2接合构件31之上的方式，配置开关元件10。另外，使用电子部件安装机在第3接合构件91之上配置电子部件90，通过在小于第1固定构件32的熔点的温度下进行加热的回流方式的焊接来同时进行电极部10b向第1电路图案2a的电接合、引线端子10c向第1电路图案2b的电接合以及电子部件90向第1电路图案2c的电接合。

在固定工序中，在第1散热体50的正面配置第1绝缘构件40，以使印刷基板1的第2主面位于第1绝缘构件40的正面上的方式配置印刷基板1，在散热构件20的散热部20b上配置第2绝缘构件41，在第2绝缘构件41上配置第2散热体51，利用安装部52固定第1散热体50和第2散热体51。

在实施方式1的电力变换装置100的制造方法中，在为条件1的情况下，通过在比第1接合构件30、第2接合构件31以及第3接合构件91中的任意接合构件的熔点高的温度下进行加热的回流方式的焊接来同时进行电极部10b向第1电路图案2a的电接合、引线端子10c向第1电路图案2b的电接合、电子部件90向第1电路图案2c的电接合以及第1固定部20a向电极部10b的接合，所以无需设置用于将散热构件20接合于开关元件10的电极部10b的新的制造工序，能够简化实施方式1的电力变换装置100的组装。

在为条件2的情况下，通过在比第1固定构件32的熔点低的温度下进行加热的回流方式的焊接来同时进行电极部10b向第1电路图案2a的电接合、引线端子10c向第1电路图案2b的电接合以及电子部件90向第1电路图案2c的接合，所以能够在将开关元件10接合于散热构件20的状态下对制造工序进行部件供给，能够简化实施方式1的电力变换装置100的组装。

另外，利用第1固定构件32将散热构件20接合于开关元件10的电极部10b的在密封面10g侧未被树脂部10e覆盖的部分，所以在组装电力变换装置100时，无需注意不让散热构件20从开关元件的电极部10b脱落，能够简化实施方式1的电力变换装置100的组装。

在使用以往的制造方法制造出实施方式1的电力变换装置100的情况下，在利用安装部52固定第1散热体50和第2散热体51时，起因于散热构件20的加工精度，在散热构件20的散热部20b与第2绝缘构件41之间、第2绝缘构件41与第2散热体51之间形成间隙，使由半导体芯片10a产生的热经由电极部10b、第1固定构件32、散热构件20以及第2绝缘构件41散热到第2散热体51的散热路径的散热性有可能会下降。

但是，在实施方式1的电力变换装置100的制造方法中，在为条件2的情况下，使用经过一定的时间而固化的导热粘接剂或者导电性粘接剂作为第1固定构件32，从而能够在第1固定构件32固化之前利用安装部52固定第1散热体50和第2散热体51，所以能够抑制产生如下不好的情况：由于第1散热体50和第2散热体51向开关元件10的方向的挤压而第1固定构件32发生变形，从而在散热构件20的散热部20b与第2绝缘构件41之间、第2绝缘构件41与第2散热体51之间形成间隙。

因而，能够不需要考虑了散热构件20的加工精度所引起的电力变换装置100的散热性的下降的热设计。

接下来，说明实施方式1的电力变换装置100起到的效果。

使与电力变换装置100的动作相伴地作为导通损耗或者开关损耗而由半导体芯片10a产生的热经由电极部10b、第1固定构件32、散热构件20以及第2绝缘构件41散热到第2散热体51。在引用文献1所记载的电力变换装置中，不使用第1固定构件32，所以起因于电极部10b和散热构件20的表面粗糙度，在电极部10b与散热构件20的接触面形成微小的间隙，导热率极低的空气进入到该间隙，所以电极部10b与散热构件20的接触热阻有可能会变大。

另一方面，在实施方式1的电力变换装置100中，电极部10b与散热构件20利用第1固定构件32接合，所以不形成微小的间隙，通过使用导热率比空气的导热率0.02W/(m·K)高的第1固定构件32，能够显著减小电极部10b与散热构件20的接触热阻。

另外，第2绝缘构件41具有良好的弹性，所以在开关元件10的密封面10g与第2散热体51之间第2绝缘构件41被挤压，在密封面10g与第2绝缘构件41之间、第2绝缘构件41与第2散热体51之间不形成微小的间隙。进而，作为第2绝缘构件41，使用导热率比空气的导热率0.02W/(m·K)高的材料，从而能够减小密封面10g以及第2绝缘构件41的接触热阻、和第2绝缘构件41以及第2散热体51的接触热阻。

另外，使用导热率高的材料来构成散热构件20，从而能够显著减小电极部10b与第2绝缘构件41之间的热阻。其结果，能够提高电力变换装置100的散热性。因而，能够抑制与电力变换装置100的动作相伴的开关元件10的温度上升。其结果，实施方式1的电力变换装置100能够进行高输出下的动作。

另外，在电力变换装置100中，作为使由半导体芯片10a产生的热散热的散热路径，除了有经由电极部10b、第1固定构件32、散热构件20以及第2绝缘构件41散热到第2散热体51的第1散热路径之外，还有从密封面10g经由散热部20b和第2绝缘构件41散热到第2散热体51的第2散热路径、以及经由电极部10b、第1接合构件30、第1电路图案2a、印刷基板1以及第1绝缘构件40散热到第1散热体50的第3散热路径。通过设置多个散热路径，能够提高电力变换装置100针对由半导体芯片10a产生的热的散热性，能够抑制与电力变换装置100的动作相伴的开关元件10的温度上升。其结果，实施方式1的电力变换装置100能够进行高输出下的动作。

另外，散热构件20的散热部20b在如图6所示为波浪状的构造的情况下，能够扩大密封面10g与第2绝缘构件41的接触面积、以及第2绝缘构件41与第2散热体51的接触面积。将散热部20b的形状设为波浪状的构造，所以电力变换装置100能够进一步减小密封面10g与第2绝缘构件41的接触热阻、以及第2绝缘构件41与第2散热体51的接触热阻，能够提高第1散热路径的散热性。

在通过回流方式将开关元件10和电子部件90焊接到印刷基板1时，由于印刷基板1和开关元件10间的线膨胀系数与印刷基板1和电子部件90间的线膨胀系数的不同，印刷基板1有时发生翘曲。当由于印刷基板1的翘曲而在印刷基板1与第1绝缘构件40之间、或者第1绝缘构件40与第1散热体50的正面之间形成间隙时，使由半导体芯片10a产生的热经由电极部10b、第1接合构件30、第1电路图案2a、印刷基板1以及第1绝缘构件40散热到第1散热体50的第3散热路径的散热性下降。

在实施方式1的电力变换装置100中，在第1散热体50的正面隔着第1绝缘构件40设置有具备开关元件10的印刷基板1，隔着设置于散热构件20的散热部20b之上的第2绝缘构件41而设置有第2散热体51。第1散热体50和第2散热体51被安装部52固定。此时，以在印刷基板1的配置有开关元件10的部位处印刷基板1成为在第2散热体51与第1散热体50之间隔着第1绝缘构件40、散热构件20、开关元件10以及第2绝缘构件41被挤压的状态的方式第1散热体50和第2散热体51被安装部52固定。其结果，印刷基板1的翘曲被抑制以使得消除因印刷基板1的翘曲而产生的印刷基板1与第1绝缘构件40之间以及第1绝缘构件40与第1散热体50的正面之间的间隙，能够在印刷基板1的配置有开关元件10的部位处使印刷基板1的第2主面1b与第1绝缘构件40、以及第1绝缘构件40与第1散热体50的正面分别稳定地接触。因而，不需要考虑了印刷基板1的翘曲所引起的电力变换装置100针对由半导体芯片10a产生的热的散热性的下降的热设计。

另外，当在印刷基板1的第1主面1a配置有多个开关元件10的情况下，能够在配置有各开关元件10的部位处抑制印刷基板1的翘曲，所以还能够抑制在各开关元件10之间设置的电子部件90被配置的部位的印刷基板1的翘曲。其结果，在将电子部件90安装于各开关元件10之间的情况下，不需要考虑了因印刷基板1的翘曲而被施加的向电子部件90的应力、以及向将电子部件90与第1电路图案2c接合的第3接合构件91的应力的设计。

电极部10b与第1固定部20a利用第1固定构件32接合，所以能够使散热构件20的机械性的固定比在专利文献1以及专利文献2中分别记载的电力变换装置牢固，其结果，能够提高电力变换装置100的抗振动性。

在散热构件20、第1散热体50以及第2散热体51包含金属的情况下，散热构件20、第1散热体50以及第2散热体51发挥电磁屏蔽的作用，所以能够切断从配置于电力变换装置100的周围的电子设备等释放的电磁波噪声和从半导体芯片10a产生的电磁波噪声向电力变换装置100的外部的释放，能够抑制电力变换装置100和配置于电力变换装置100的周围的其它电子设备的误动作。

实施方式2.

说明本发明的实施方式2的电力变换装置200的结构。此外，关于与实施方式1相同或者对应的结构，省略其说明，仅说明结构不同的部分。

图7是实施方式2的电力变换装置200的开关元件10和散热构件20的立体图。实施方式2的电力变换装置200的开关元件10在电极部10b设置有贯通孔11a，散热构件20的散热部20b设置有突起部21a。

突起部21a例如通过金属板的拉拔加工(drawing process)形成。此外，突起部21a的形成并不限定于上述，例如也可以使用基于铸造的形成、陶瓷材料的注塑成形、基于铸入成型的形成、基于金属或陶瓷的切削加工的形成中的任意方式。

在实施方式2的电力变换装置200中，突起部21a嵌合于电极部10b的贯通孔11a，从而能够防止在隔着第1固定构件32将散热构件20配置于开关元件10的电极部10b上时散热构件20从预定的位置偏离。

实施方式3.

说明本发明的实施方式3的电力变换装置300的结构。此外，关于与实施方式1、2相同或者对应的结构，省略其说明，仅说明结构不同的部分。

图8是实施方式3的电力变换装置300的剖视图。实施方式3的电力变换装置300在开关元件10的密封面10g与散热构件20的散热部20b之间具有导热构件45。

导热构件45被开关元件10的密封面10g和散热构件20的散热部20b夹持。此外，在导热构件45包含具有粘着性的材料的情况下，第1绝缘构件40与各构件接合。

导热构件45具有0.1W/(m·K)以上的导热率，优选的是具有1.0W/(m·K)以上的导热率，更优选的是具有10.0W/(m·K)以上的导热率。导热构件45例如为导热性油脂、导热性片材、导热性粘接剂等。

在实施方式3的电力变换装置300中，使开关元件10的密封面10g与散热构件20的散热部20b隔着导热构件45接触，所以能够抑制密封面10g和散热部20b的表面粗糙度所引起的微小的间隙的形成，能够提高使由半导体芯片10a产生的热从密封面10g经由散热部20b和第2绝缘构件41散热到第2散热体51的第2散热路径的散热性。

实施方式4.

说明本发明的实施方式4的电力变换装置400的结构。此外，关于与实施方式1、2、3相同或者对应的结构，省略其说明，仅说明结构不同的部分。

图9是实施方式4的电力变换装置400的剖视图。实施方式4的电力变换装置400在开关元件10的密封面10g与散热构件20的散热部20b之间设置有间隙。

由于在密封面10g与散热部20b之间设置有间隙，所以基于第2散热路径的散热消失，散热效果被降低，但第2散热路径的散热量比第1散热路径或者第3散热路径小，所以不阻碍电力变换装置的散热性提高。

在实施方式4的电力变换装置400中，在散热部20b与密封面10g之间设置有间隙，所以能够在利用安装部52固定第1散热体50和第2散热体51时缓和经由第2绝缘构件41从散热构件20的散热部20b被施加到开关元件10的树脂部10e的应力。因而，能够不需要考虑了被施加到开关元件10的树脂部10e的应力的设计。

图10是示出实施方式4的电力变换装置400的开关元件10和散热构件20的变形例的立体图。图10所示的散热构件20具有弹簧部20c。

在散热构件20具有弹簧部20c的情况下，能够缓和在利用安装部52固定第1散热体50和第2散热体51时散热构件20隔着第2绝缘构件41被第2散热体51挤压而被施加到第1固定部20a与第1固定构件32的接合面的应力。因而，能够不需要考虑了被施加到第1固定部20a与第1固定构件32的接合面的应力的设计。

实施方式5.

说明本发明的实施方式5的电力变换装置500的结构。此外，关于与实施方式1、2、3、4相同或者对应的结构，省略其说明，仅说明结构不同的部分。

图11是实施方式5的电力变换装置500的剖视图。图12是实施方式5的电力变换装置500的开关元件10和散热构件20的立体图。图13是示出实施方式5的电力变换装置500的开关元件10和散热构件20的变形例的立体图。此外，在实施方式5的电力变换装置500中，将接合于第1电路图案上的固定构件称为第2固定构件33。

实施方式5的电力变换装置500的散热构件20还具有隔着第2固定构件33而与形成于印刷基板1的第1主面1a上的第1电路图案2c接合的第2固定部22a。此外，第1电路图案2c既可以伴随电力变换装置500的动作而被通电，也可以不被通电。另外，第1电路图案2d也可以设为与第1电路图案2a热耦合且与第1电路图案2a一体地形成的结构。

第2固定构件33包含具有高的导热率的材料，例如，可举出导热性粘接剂、导电性粘接剂、焊料等。

在实施方式5的电力变换装置500中，关于散热构件20，除了第1固定部20a与开关元件10的电极部10b电接合之外，第2固定部22a与形成于印刷基板1的第1主面1a的第1电路图案2c也接合，所以能够使散热构件20的机械性的固定牢固，其结果，能够提高实施方式5的电力变换装置500的抗振动性。

另外，在第1电路图案2a、2c热耦合的情况下，能够使由半导体芯片10a产生的热经由电极部10b、第1电路图案2a、第1电路图案2c、第2固定构件33、散热构件20以及第2绝缘构件41散热到第2散热体51。因而，能够增加使由半导体芯片10a产生的热散热的散热路径，能够提高电力变换装置500针对由半导体芯片10a产生的热的散热性。

进而，如图13所示，散热构件20也可以设为除了具有第2固定部22a之外，还具有第2固定部22b和第2固定部22c的结构。第2固定部22b和第2固定部22c利用固定构件接合于印刷基板1的第1主面1a。在为图13所示的散热构件20的结构的情况下，能够利用多个固定部将散热构件20接合于印刷基板1的第1主面1a，所以能够使散热构件20的机械性的固定更牢固。另外，在散热构件20由金属形成的情况下，散热构件20发挥电磁屏蔽的作用，能够防止因由于开关元件10的动作释放到周围的电磁波而导致的配置于开关元件10的周边的电子部件90等的误动作。

实施方式6.

说明本发明的实施方式6的电力变换装置600的结构。此外，关于与实施方式1、2、3、4、5相同或者对应的结构，省略其说明，仅说明结构不同的部分。

图14是实施方式6的电力变换装置600的剖视图。实施方式6的电力变换装置600设置有设置于印刷基板1的第2主面1b的第2电路图案3，在印刷基板1的内部设置有多个通路孔60，该多个通路孔60的一端与第1电路图案2a相接，另一端与第2电路图案3相接。

第2电路图案3既可以伴随电力变换装置600的动作而被通电，也可以不被通电。

通路孔60为从印刷基板1的第1主面1a贯通至第2主面1b的孔，为圆柱形上，其直径为0.1mm以上且3.0mm以下。通路孔60的一端接合于印刷基板1的第1主面1a，另一端接合于印刷基板1的第2主面1b。另外，也可以在通路孔60的内壁面形成导体膜。当在通路孔60的内壁面形成导体膜的情况下，该导体膜的厚度为0.01mm以上且0.1mm以下。此外，关于通路孔60，通路孔60的内部的一部分或者全部也可以被导热性粘接剂、导电性粘接剂或者焊料填充。

在印刷基板1的配置有开关元件10的部分，利用通路孔60能够降低第1主面1a与第2主面1b之间的热阻。例如，在印刷基板1包含玻璃纤维强化环氧树脂的情况下，印刷基板1的导热率为0.5W/(m·K)左右。另一方面，在形成于通路孔60的内壁面上的导体膜包含铜、通路孔60的内部被焊料填充的情况下，铜的导热率为370W/(m·K)左右，焊料的导热率为50W/(m·K)左右，所以与印刷基板1的导热率相比非常高。因而，能够提高使由半导体芯片10a产生的热经由电极部10b、第1电路图案2a、通路孔60、第2电路图案3以及第1绝缘构件40散热到第1散热体50的第3散热路径的散热性。

图15是示出实施方式6的电力变换装置600的变形例的剖视图。在图15中，示出了在设置于印刷基板1的第2主面1b的第2电路图案3上设置有热扩散板61的结构。热扩散板61利用未图示的固定构件接合于第2电路图案3。通过将热扩散板61配置于第2电路图案3上，能够在使由半导体芯片10a产生的热经由电极部10b、第1电路图案2a、通路孔60、第2电路图案3、热扩散板61以及第1绝缘构件40散热到第1散热体50的第3散热路径中，使由半导体芯片10a产生的热扩散到热扩散板61的宽的面积，能够减小第2电路图案3与第1绝缘构件40之间的热阻。因而，能够提高电力变换装置600的散热性。

热扩散板61具有1.0W/(m·K)以上的导热率，优选的是具有10.0W/(m·K)以上的导热率，更优选的是具有100.0W/(m·K)以上的导热率。热扩散板61的厚度为0.1mm以上且100mm以下。热扩散板61包含铜、铜合金、镍、镍合金、铁、铁合金、金、银等金属材料。另外，热扩散板61例如也可以使用在铝、铝合金、镁合金中的任意方的表面镀敷有镀镍膜、镀金膜、镀锡膜、镀铜膜中的任意膜的金属材料。另外，热扩散板61例如也可以使用在导热率高的树脂的表面镀敷有镀镍膜、镀金膜、镀锡膜、镀铜膜中的任意膜的材料。

实施方式6的电力变换装置600具有设置于印刷基板1的第2主面的第2电路图案3，在印刷基板1的内部具有一端与第1电路图案2a接合、另一端与第2电路图案3接合的多个通路孔60，所以能够提高使由半导体芯片10a产生的热经由电极部10b、第1电路图案2a、通路孔60、第2电路图案3以及第1绝缘构件40散热到第1散热体50的第3散热路径的散热性。

实施方式7.

说明本发明的实施方式7的电力变换装置700的结构。此外，关于与实施方式1、2、3、4、5，6相同或者对应的结构，省略其说明，仅说明结构不同的部分。

图16是实施方式7的电力变换装置700的剖视图。如图16所示，电力变换装置700为在第1散热体50与第2散热体51之间填充有密封构件70，将印刷基板1、开关元件10、第1固定构件32以及散热构件20密封的结构。

密封构件70为具有0.1W/(m·K)以上的导热率的材料，优选的是具有1.0W/(m·K)以上的导热率的材料。另外，密封构件70具有电绝缘性，且具有1MPa以上的杨氏模量。密封构件70例如包含含有导热性填料的聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)等树脂材料。另外，形成密封构件70的材料例如也可以使用硅、氨酯等橡胶材料。

在实施方式7的电力变换装置700中，还具有使由半导体芯片10a产生的热经由密封构件70散热到第1散热体50和第2散热体51的路径。因而，能够提高电力变换装置700针对由半导体芯片10a产生的热的散热性。

图17、18、19是示出实施方式7的电力变换装置700的变形例的剖视图。在图17中，示出了利用密封构件70将散热构件20的散热部20b与第2散热体51之间填充的结构。在图18中，示出了利用密封构件70将印刷基板1与第1散热体50之间填充的结构。在图19中，示出了利用密封构件70将散热构件20的散热部20b与第2散热体51之间、以及印刷基板1与第1散热体50之间这两方填充的结构。

在图17所示的结构中，不需要第2绝缘构件41。在图18所示的结构中，不需要第1绝缘构件40。在图19所示的结构中，不需要第1绝缘构件40和第2绝缘构件41。

说明在第1散热体50与第2散热体51之间填充密封构件70的方法。

在隔件52a为图1所示的形状的情况下，在利用安装部52固定第1散热体50和第2散热体51之前，填充密封构件70。

在隔件52a为图2、3所示的形状的情况下，利用安装部52固定第1散热体50和第2散热体51，在制造出电力变换装置之后，将制造出的电力变换装置配置于能够收容其的框体内，填充密封构件70。另外，也可以在预先填充有密封构件70的框体内配置电力变换装置。当在框体内配置电力变换装置而填充密封构件70的情况下，将多个电力变换装置和电子部件等配置于框体内，从而能够制造更高性能的电力变换装置。

在实施方式7的电力变换装置700为图19所示的结构的情况下，将密封构件70填充至印刷基板1的第2主面1b的位置而使其硬化。接下来，在硬化后的密封构件70之上进一步填充密封构件70，在将组装的各构件配置于密封构件70内部之后，使密封构件70硬化。另外，也可以将密封构件70填充至印刷基板1的第2主面1b的位置而使其硬化，在硬化后的密封构件70上配置组装的各构件，填充密封构件70。

由于第1散热体50与第2散热体51之间被密封构件70填充，所以实施方式7的电力变换装置700还具有使由半导体芯片10a产生的热经由密封构件70散热到第1散热体50或者第2散热体51的路径。因而，能够提高电力变换装置700针对由半导体芯片10a产生的热的散热性。另外，能够将密封构件70用作第1绝缘构件40以及第2绝缘构件41，所以能够削减构成电力变换装置700的部件成本。进而，能够利用密封构件70填补第1散热体50与第2散热体51间的空间，所以能够使各部件的机械性的固定更加牢固，能够提高电力变换装置700的抗振动性。

在上述各实施方式中，将散热构件设为厚度为0.1mm至3mm之间的导热率高的板状的构件，但散热构件的形状并不限定于板材，另外，散热构件的厚度并不限定于0.1mm至3mm之间。散热构件只要具备权利要求所记载的特征，就能够具有任意的形状和尺寸。

本发明并不限定于在实施方式1至7中说明的形状，能够在发明的范围内对各实施方式自由地进行组合，对各实施方式适当地进行变形、省略。

如上那样对本发明的实施方式进行了说明，但本次公开的实施方式应被认为在所有的点上是例示，并非限制性的。本发明的权利范围通过权利要求书示出，意图包含与权利要求书同等的意义以及范围的所有的变更。