CN102332831B - 功率半导体装置及使用其的电力转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种功率半导体装置及使用了该功率半导体装置的电力转换装置，从而在功率半导体元件的密封时进行的合模之际，防止向功率半导体元件与端子的连接部分作用过大的应力或产生模具的间隙。在功率模块(300U)中，从第一密封树脂(348)分别突出的直流正极配线(315A)及直流负极配线(319A)构成为，从第一密封树脂(348)突出的部分沿着具有多面体形状的第一密封树脂(348)的一个面排列成一列，并且以重叠状态从第二密封树脂(351)突出且向模块壳体(304)外延伸出。

Description

功率半导体装置及使用其的电力转换装置
技术领域
本发明涉及具有功率半导体元件的功率半导体装置及使用了该功率半导体装置的电力转换装置，所述功率半导体元件进行用于将直流电转换成交流电或将交流电转换成直流电的开关动作。 
背景技术
电力转换装置具备将从直流电源供给的直流电转换成用于向旋转电机等交流电负载供给的交流电的功能、或者将由旋转电机发出的交流电转换成用于向直流电源供给的直流电的功能。为了实现该转换功能，电力转换装置具有具备进行开关动作的功率半导体元件的功率半导体装置。功率半导体元件通过反复进行导通动作或切断动作，从而进行从直流电向交流电、或从交流电向直流电的电力转换。 
在上述那样的功率半导体装置上设有用于向功率半导体元件供给直流电的正极侧端子及负极侧端子。专利文献1中记载了在层叠有正极侧端子和负极侧端子的状态下将功率半导体元件通过树脂材料密封并收纳在罐状的壳体内的功率半导体装置。 
【专利文献1】日本特开2010-110143号公报 
发明要解决的课题 
在对功率半导体元件进行密封的工序中，例如需要利用上下的模具按压正极侧端子及负极侧端子而进行合模，并在模具空间内填充树脂。然而，若像上述专利文献1中记载的那样为层叠有正极侧端子和负极侧端子的状态，则该部分与其它端子相比厚度不同，因此在合模时可能向功率半导体元件与该端子的连接部分作用过大的应力或产生模具的间隙。向连接部分作用的过大的应力牵涉到功率半导体元件的破损。 
发明内容
本发明的目的在于降低生产工序中的功率半导体元件的破损。 
本发明的一方式的功率半导体装置具备：构成变换器电路的上下臂的多个功率半导体元件；具有多面体形状且密封多个功率半导体元件的第一密封构件；与多个功率半导体元件中的任一个连接且从第一密封构件突出的正极侧端子；与多个功率半导体元件中的任一个连接且从所述第一密封构件突出的负极侧端子；密封正极侧端子的至少一部分及负极侧端子的至少一部分的第二密封构件；收纳被第一密封构件密封了的功率半导体元件的壳体，其中，正极侧端子及负极侧端子的从第一密封构件突出的部分沿着第一密封构件的一个面排列成一列，并且，正极侧端子及负极侧端子以层叠状态从第二密封构件突出且向壳体外延伸出。 
本发明的又一方式的功率半导体装置具备：变换器的上臂及下臂用的第一及第二功率半导体元件的串联电路；密封串联电路的第一密封构件；从第一密封构件突出，用于向串联电路供给直流电的内部端子；与内部端子连接的层叠结构的外部端子；密封内部端子与外部端子的连接部的第二密封构件；收纳被第一密封构件密封了的串联电路和内部端子的壳体，其中，外部端子形成向壳体外延伸出的结构，通过在外部端子的各层中流动的电流而产生相互抵消的方向的磁通。 
本发明的再一方式的功率半导体装置具备：分别构成变换器电路的上下臂，且分别具有控制电极的第一及第二功率半导体元件；分别与第一及第二功率半导体元件所具有的控制电极连接的第一及第二控制端子；分别与由第一及第二功率半导体元件构成的串联电路的正极侧及负极侧连接，且向串联电路供给直流电的正极端子及负极端子；用于输出由串联电路从直流电转换来的交流电的输出端子，其中，第一控制端子、第二控制端子、正极端子、负极端子及输出端子的各端子排列配置成一列，第一及第二功率半导体元件所具有的控制电极分别配置在相对于与各端子的排列方向正交的中心线偏向任一方的位置上，第一及第二控制端子分别配置在第一及第二功率半导体元件中配置有控制电极的一侧，正极端子配置在第一功率半导体元件中未配置控制电极的另一侧，输出端子配置在第二功率半导体元件中未配置控制电极的另一侧，负极端子配置在正极端子与第二控制端子之间。 
本发明的另一方式的电力转换装置具备：平滑用电容器；与平滑用电容器连接，由用于从直流电转换成交流电或者从交流电转换成直流电的多个功率半导体装置构成的桥式电路；用于供冷却功率半导体装置的冷却介质流动的冷却流路形成体，功率半导体装置具备：功率半导体元件；密封功率半导体元件的第一密封构件；从第一密封构件突出的内部端子；与内部端子连接的外部端子；密封内部端子与外部端子的连接部的第二密封构件；收纳被第一密封构件密封了的功率半导体元件和内部端子的壳体，其中，外部端子向外延伸出。 
本发明的另一方式的电力转换装置具备：平滑用电容器；与平滑用电容器连接，由用于从直流电转换成交流电或者从交流电转换成直流电的多个功率半导体装置构成的桥式电路；用于供冷却功率半导体装置的冷却介质流动的冷却流路形成体，功率半导体装置具备：变换器的上臂及下臂用的第一及第二功率半导体元件的串联电路；密封第一及第二功率半导体元件的串联电路的第一密封构件；从第一密封构件突出的用于向串联电路供给直流电的内部端子；与内部端子连接的层叠结构的外部端子；密封内部端子与外部端子的连接部的第二密封构件；收纳被第一密封构件密封了的功率半导体元件和内部端子的金属制的壳体，其中，外部端子形成向外延伸出的结构，通过在与内部端子连接的串联电路中流动的电流而在金属制的壳体上引起涡电流，通过在层叠结构的各外部端子中流动的电流而产生相互抵消方向的磁通。 
发明效果 
根据本发明，能够防止功率模块的生产工序中的功率半导体元件的破损。 
附图说明
图1是表示混合动力机动车的控制块的图。 
图2是说明变换器电路140的电路的结构的图。 
图3是电力转换装置200的外观立体图。 
图4是电力转换装置200的外观立体图。 
图5是电力转换装置200的分解立体图。 
图6是电力转换装置200的分解立体图。 
图7是电力转换装置200的分解立体图。 
图8是安装有功率模块300U～300W、电容器模块500、母线组件800的流路形成体12的外观立体图。 
图9是表示取下母线组件800后的状态的流路形成体12的图。 
图10是流路形成体12的立体图。 
图11从背面侧观察流路形成体12而得到的分解立体图。 
图12是表示本发明的实施方式所涉及的功率模块的图，(a)是立体图，(b)是剖视图。 
图13是表示拆下螺钉及第二密封树脂后的功率模块的图，(a)是立体图，(b)是剖视图，(c)壳体的弯曲部变形前的剖视图。 
图14是表示从图13进一步拆下壳体后的功率模块的图，(a)是立体图，(b)是剖视图。 
图15是从图14进一步拆下第一密封树脂及配线绝缘部后的功率模块的立体图。 
图16是表示辅助模制体的图，(a)是立体图，(b)是剖视图。 
图17是用于说明模块一次密封体的组装工序的图。 
图18是用于说明模块一次密封体的组装工序的图。 
图19是用于说明模块一次密封体的组装工序的图。 
图20是用于说明模块一次密封体的组装工序的图。 
图21是用于说明模块一次密封体的组装工序的图。 
图22是用于说明第一密封树脂的传递模塑(transfer mould)工序的图，(a)是合模前的纵向剖视图，(b)是合模后的纵向剖视图。 
图23是表示功率半导体元件的控制电极与各端子的配置关系的图。 
图24是表示在直流负极配线侧的导体板上设有应力缓和部的变形例的图。 
图25是表示本发明的实施方式所涉及的功率模块的内置电路结构的图。 
图26是用于说明本发明的实施方式所涉及的功率模块的低电感化的图。 
图27是电容器模块500的外观立体图。 
图28是母线组件800的立体图。 
图29是表示安装有功率模块300U～300W及电容器模块500的流路形成体12的图。 
图30是流路形成体12的水平剖视图。 
图31是用于说明功率模块300U～300W的配置的示意图。 
图32是表示电力转换装置200的剖面的图。 
图33是说明将电力转换装置200搭载于车辆时的布局的图。 
图34是表示变形例的图。 
图35是表示变形例的图。 
图36是表示变形例的图。 
图37是本实施方式所涉及的流路形成体12的剖视图。 
图38是表示分割直流负极配线后的情况下的变形例的图。 
图39是用于说明变形例所涉及的模块一次密封体的组装工序的图。 
图40是用于说明变形例所涉及的模块一次密封体的组装工序的图。 
图41是用于说明变形例所涉及的模块一次密封体的组装工序的图。 
符号说明： 
150：串联电路 
156、166：二极管 
300U：功率模块 
302：模块一次密封体 
304：模块壳体 
305：散热片 
315A：直流正极配线 
315B：直流正极端子 
315C：辅助模块侧直流正极连接端子 
315D：元件侧直流正极连接端子 
319A：直流负极配线 
319B：直流负极端子 
319C：辅助模块侧直流负极连接端子 
319D：元件侧直流负极连接端子 
320A：交流配线 
320B：交流端子 
320C：辅助模块侧交流连接端子 
320D：元件侧交流连接端子 
324U、324L：信号配线 
325U、325L：信号端子 
326U、326L：辅助模块侧信号连接端子 
327U、327L：元件侧信号连接端子 
328、330：IGBT 
348：第一密封树脂 
351：第二密封树脂 
370：连接部 
600：辅助模制体 
608：配线绝缘部 
具体实施方式
在以下所记载的实施方式中，除发明要解决的课题和发明效果所记载的课题或效果以外，还解决了作为产品而优选的课题，且起到效果。对此，在实施方式中进行说明。 
以下，参照附图，对用于实施本发明的方式进行说明。图1是表示混合动力机动车(以下记为“HEV”)的控制块的图。发动机EGN及电动发电机MG1产生车辆的行驶用转矩。另外，电动发电机MG1不仅产生旋转转矩，还具有将从外部施加给电动发电机MG1的机械能转换成电力的功能。 
电动发电机MG1例如为同步机或感应电机，如上所述，根据运转方法不同而作为电动机或发电机工作。在将电动发电机MG1搭载于机动车的情况下，期望小型且获得高输出，适用使用了钕等磁铁的永磁铁型的同步电动机。另外，永磁铁型的同步电动机与感应电动机相比，转子的发热少，从该观点出发也适用于机动车用。 
发动机EGN的输出侧的输出转矩经由动力分配机构TSM向电动发电机MG1传递，来自动力分配机构TSM的旋转转矩或者电动发电机MG1所产生的旋转转矩经由变速器TM及差速齿轮DEF向车轮传递。另一方面，在再生制动的运转时，旋转转矩从车轮向电动发电机MG1传递，电动发电机MG1基于供给来的旋转转矩产生交流电。产生的交流电如后述那样通过电力转换装置200转换成直流电，对高电压用的蓄电池136进行充电，充电后的电力再次作为行驶能量而被使用。 
接下来说明电力转换装置200。变换器电路140经由直流连接器138与蓄电池136电连接，在蓄电池136与变换器电路140相互之间进行电力的授受。在电动发电机MG1作为电动机工作的情况下，变换器电路140基于从蓄电池136经由直流连接器138供给的直流电而产生交流电，且将该交流电经由交流端子188向电动发电机MG1供给。由电动发电机MG1和变换器电路140构成的结构作为第一电动发电单元工作。 
需要说明的是，在本实施方式中，利用蓄电池136的电力使第一电动发电单元作为电动单元工作，由此能够仅通过电动发电机MG1的动力来进行车辆的驱动。并且，在本实施方式中，利用发动机120的动力或来自车轮的动力使第一电动发电单元作为发电单元工作而发电，由此能够进行蓄电池136的充电。 
另外，虽然在图1中省略，但蓄电池136还作为用于驱动辅机用的电动机的电源使用。作为辅机用的电动机，例如为驱动空气调节器的压缩机的电动机、或者驱动控制用的液压泵的电动机。从蓄电池136向辅机用功率模块供给直流电，辅机用功率模块产生交流电而向辅机用的电动机供给。辅机用功率模块具有与变换器电路140基本上相同的电路结构及功能，控制向辅机用的电动机供给的交流的相位或频率、电力。此外，电力转换装置200具备用于使向变换器电路140供给的直流电平滑化的电容器模块500。 
电力转换装置200具备用于从上级的控制装置接收指令或向上级的控制装置发送表示状态的数据的通信用的连接器21。电力转换装置200基于从连接器21输入的指令而由控制电路172运算电动发电机MG1的控制量，并且运算作为电动机运转还是作为发电机运转，并根据运算结果产生 控制脉冲，将该控制脉冲向驱动电路174供给。驱动电路174根据供给来的控制脉冲，产生用于控制变换器电路140的驱动脉冲。 
接下来，使用图2来说明变换器电路140的电路的结构。需要说明的是，以下，作为半导体元件而使用了绝缘栅双极型晶体管，以下简记作IGBT。通过作为上臂而动作的IGBT328及二极管156、作为下臂而动作的IGBT330及二极管166来构成上下臂的串联电路150。变换器电路140与要输出的交流电的U相、V相、W相的三相对应而具备该串联电路150。 
在本实施方式中，上述的三相与电动发电机MG1的电枢绕组的三相的各相绕组对应。三相的各自的上下臂的串联电路150从串联电路的中点部分即中间电极169输出交流电流。该中间电极169与通过交流端子159及交流端子188而向电动发电机MG1输出交流电的交流电力线即以下所说明的交流母线802或804连接。 
上臂的IGBT328的集电极153经由正极端子157与电容器模块500的正极侧的电容器端子506电连接。另外，下臂的IGBT330的发射电极经由负极端子158与电容器模块500的负极侧的电容器端子504电连接。 
如上所述，控制电路172经由连接器21从上级的控制装置接收控制指令，基于该控制指令，产生用于控制构成变换器电路140的各相的串联电路150的构成上臂或下臂的IGBT328或IGBT330的控制信号即控制脉冲，并将该控制脉冲向驱动电路174供给。 
驱动电路174基于上述控制脉冲，将用于控制各相的串联电路150的构成上臂或下臂的IGBT328或IGBT330的驱动脉冲向各相的IGBT328或IGBT330供给。IGBT328或IGBT330基于来自驱动电路174的驱动脉冲，进行导通或者切断动作，并将从蓄电池136供给来的直流电转换成三相交流电，将该转换后的电力向电动发电机MG1供给。 
IGBT328具备集电极153、信号用发射电极155、栅电极154。另外，IGBT330具备集电极163、信号用的发射电极165、栅电极164。二极管156电连接于集电极153与发射电极155之间。另外，二极管166电连接于集电极163与发射电极165之间。 
作为转换用功率半导体元件，可以使用金属氧化物半导体型场效晶体管(以下简记作MOSFET)，这种情况下不需要二极管156和二极管166。 作为转换用功率半导体元件，IGBT适用于直流电压比较高的情况，MOSFET适用于直流电压比较低的情况。 
电容器模块500具备正极侧的电容器端子506、负极侧的电容器端子504、正极侧的电源端子509、负极侧的电源端子508。来自蓄电池136的高电压的直流电经由直流连接器138向正极侧的电源端子509或负极侧的电源端子508供给，并从电容器模块500的正极侧的电容器端子506及负极侧的电容器端子504向变换器电路140供给。 
另一方面，被变换器电路140从交流电转换来的直流电从正极侧的电容器端子506或负极侧的电容器端子504向电容器模块500供给，并从正极侧的电源端子509或负极侧的电源端子508经由直流连接器138向蓄电池136供给，蓄积到蓄电池136中。 
控制电路172具备用于对IGBT328及IGBT330的转换时刻进行运算处理的微型计算机(以下，记作“微机”)。作为向微机的输入信息，有对电动发电机MG1要求的目标转矩值、从串联电路150向电动发电机MG1供给的电流值及电动发电机MG1的转子的磁极位置。 
目标转矩值是基于从未图示的上级的控制装置输出的指令信号的值。电流值是根据电流传感器180的检测信号而检测出的值。磁极位置是根据从设置在电动发电机MG1中的解算器(resolver)等旋转磁极传感器(未图示)输出的检测信号而检测出的位置。在本实施方式中，例举出电流传感器180检测三相的电流值的情况，但也可以检测二相的电流值，通过运算而求出三相的电流。 
控制电路172内的微机根据目标转矩值来运算电动发电机MG1的d轴、q轴的电流指令值，并根据该运算出的d轴、q轴的电流指令值与检测出的d轴、q轴的电流值之差来运算d轴、q轴的电压指令值，将该运算出的d轴、q轴的电压指令值根据检测出的磁极位置而转换成U相、V相、W相的电压指令值。并且，微机根据基于U相、V相、W相的电压指令值的基波(正弦波)与载波(三角波)的比较而生成脉冲状的调制波，并将该生成的调制波作为PWM(脉冲宽度调制)信号而向驱动电路174输出。 
驱动电路174在驱动下臂的情况下，将放大PWM信号而得到的驱动 信号向对应的下臂的IGBT330的栅电极输出。另外，驱动电路174在驱动上臂的情况下，将PWM信号的基准电位的电平转变为上臂的基准电位的电平后放大PWM信号，将得到的信号作为驱动信号分别向对应的上臂的IGBT328的栅电极输出。 
另外，控制电路172内的微机进行异常检测(过电流、过电压、过温度等)，以保护串联电路150。因此，向控制电路172输入传感信息。例如，将从各臂的信号用的发射电极155及信号用的发射电极165向各IGBT328和IGBT330的发射电极流动的电流的信息向对应的驱动部(IC)输入。由此，各驱动部(IC)进行过电流检测，在检测到过电流的情况下停止对应的IGBT328、IGBT330的开关动作，保护对应的IGBT328、IGBT330以免受过电流影响。 
从设置在串联电路150上的温度传感器(未图示)向微机输入串联电路150的温度的信息。另外，向微机输入串联电路150的直流正极侧的电压的信息。微机根据这些信息进行过温度检测及过电压检测，在检测到过温度或过电压的情况下停止全部的IGBT328、IGBT330的开关动作。 
图3、4是作为本发明所涉及的实施方式的电力转换装置200的外观立体图，图4是取下交流连接器187及直流连接器138后的状态。本实施方式的电力转换装置200通过平面形状形成为大致正方形的长方体形状而实现小型化，另外，具有容易向车辆安装这样的效果。8表示盖，10表示箱体，12表示流路形成体，13表示冷却介质的入口配管，14表示出口配管，420表示下罩。连接器21是为了与外部连接而设置的信号用的连接器。 
盖8固定在收纳有构成电力转换装置200的电路部件的箱体10的上部开口部。固定在箱体10的下部的流路形成体12保持后述的功率模块300及电容器模块500，并且利用冷却介质将它们冷却。作为冷却介质，大多使用例如水，以下作为冷却水而进行说明。入口配管13及出口配管14设置在流路形成体12的一侧面上，从入口配管13供给的冷却水向流路形成体12内的后述的流路19流入，并从出口配管14排出。 
安装交流连接器187的交流接口185及安装直流连接器138的直流接口137设置在箱体10的侧面上。交流接口185设置在设有配管13、14的侧面上，安装在交流接口185上的交流连接器187的交流配线187a通过 配管13与配管14之间而向下方延伸。直流接口137设置在与设有交流接口185的侧面相邻的侧面上，安装在直流接口137上的直流连接器138的直流配线138a也向电力转换装置200的下方延伸。 
这样，交流接口185与配管13、14配置在同一侧面12d侧，交流配线187a通过配管13、14之间而被向下方引出，因此能够减小配管13、14、交流连接器187及交流配线187a所占的空间，能够降低装置整体的大型化。另外，由于将交流配线187a相对于配管13、14向下方引出，因此交流配线187a的处理变得容易，生产率提高。 
图5是表示从图4所示的电力转换装置200取下盖8、直流接口137及交流接口185后的状态的图。在箱体10的一侧面上形成有固定交流接口185的开口10a，在相邻的另一侧面上形成有固定直流接口137的开口10b。三根交流母线802即U相交流母线802U、V相交流母线802V及W相交流母线802W从开口10a突出，直流电源端子508、509从开口10b突出。 
图6是表示在图5中从流路形成体12取下箱体10后的状态的图。箱体10具有两个收纳空间，被隔壁10c划分为上部收纳空间和下部收纳空间。在上部收纳空间收纳固定有连接器21的控制电路基板20，在下部收纳空间收纳驱动电路基板22及后述的母线组件800。在控制电路基板20上安装有图2所示的控制电路172，在驱动电路基板22上安装有驱动电路基板174。控制电路基板20与驱动电路基板22通过未图示的扁形电缆(参照后述的图7)连接，而该扁形电缆通过形成在隔壁10c上的狭缝状的开口10d从下部收纳空间向上部收纳空间引出。 
图7是电力转换装置200的分解立体图。在盖8的内侧即箱体10的上部收纳空间配置有如上述那样安装了控制电路172的控制电路基板20。在盖8上形成有连接器21用的开口8a。从连接器21供给使电力转换装置200内的控制电路工作的低电压的直流电。 
详细后述，在流路形成体12上形成有供从入口配管13流入的冷却水流动的流路。流路形成为沿着流路形成体12的三个侧面流动那样的コ形状的流路。从入口配管13流入的冷却水从コ形状流路的一端向流路内流入，在流路内流动后从与流路的另一端连接的出口配管14流出。 
在流路的上表面形成有三个开口部400a～400c，内置有串联电路150(参照图1)的功率模块300U、300V、300W从上述开口部400a～400c***流路内。在功率模块300U中内置有U相的串联电路150，在功率模块300V中内置有V相的串联电路150，在功率模块300W中内置有W相的串联电路150。这些功率模块300U～300W形成为相同结构，外观形状也为相同形状。开口部400a～400c被***的功率模块300U～300W的凸缘部闭塞。 
在流路形成体12上以被コ形状的流路包围的方式形成有用于收纳电装部件的收纳空间405。在本实施方式中，在该收纳空间405中收纳有电容器模块500。收纳在收纳空间405中的电容器模块500被在流路内流动的冷却水冷却。在电容器模块500的上方配置安装了交流母线802U～802W的母线组件800。母线组件800固定在流路形成体12的上表面。在母线组件800上固定有电流传感器模块180。 
驱动电路基板22固定于在母线组件800上设置的支承构件807a上，由此配置在母线组件800的上方。如上述那样，控制电路基板20与驱动电路基板22通过扁形电缆23连接。扁形电缆23通过形成在隔壁10c上的狭缝状的开口10d而从下部收纳空间向上部收纳空间引出。 
这样，由于沿高度方向分层配置功率模块300U～300W、驱动电路基板22和控制电路基板20，且控制电路基板20配置在距强电的功率模块300U～300W最远的部位，因此能够降低开关噪声(switching noise)等混入到控制电路基板20侧的情况。并且，由于驱动电路基板22和控制电路基板20配置在被隔壁10c划分开的不同收纳空间中，因此隔壁10c作为电磁屏蔽件而发挥作用，能够降低从驱动电路基板22混入到控制电路基板20的噪声。需要说明的是，箱体10由铝等金属材料形成。 
并且，由于在一体形成于箱体10的隔壁10c上固定控制电路基板20，因此控制电路基板20相对于来自外部的振动的机械的共振频率变高。因此，不易受来自车辆侧的振动的影响，可靠性提高。 
以下，对流路形成体12、固定在流路形成体12上的功率模块300U～300W、电容器模块500及母线组件800更详细地进行说明。图8是在流路形成体12上安装有功率模块300U～300W、电容器模块500、母线组件 800的外观立体图。另外，图9表示从流路形成体12取下母线组件800后的状态。母线组件800通过螺栓固定在流路形成体12上。 
首先，参照图10、11，对流路形成体12进行说明。图10是流路形成体12的立体图，图11是从背面侧观察流路形成体12而得到的分解立体图。如图10所示那样，流路形成体12形成为平面形状为大致正方形的长方体，在其侧面12d设置有入口配管13及出口配管14。需要说明的是，侧面12d中设有配管13、14的部分形成为台阶状。如图11所示，流路19沿着剩余三个侧面12a～12c而形成为コ形状。并且，在流路形成体12的背面侧形成具有与流路19的横截面形状大致相同的形状的连成一个的コ形状的开口部404。该开口部404被コ形状的下罩420闭塞。在下罩420与流路形成体12之间设有密封构件409a，以确保气密性。 
形成为コ形状的流路19根据冷却水的流动方向而分成三个流路区间19a、19b、19c。详细后述，第一流路区间19a沿着与设有配管13、14的侧面12d对置的位置的侧面12a设置，第二流路区间19b沿着与侧面12a的一侧相邻的侧面12b设置，第三流路区间19c沿着与侧面12a的另一侧相邻的侧面12c设置。冷却水从入口配管13向流路区间19b流入，如虚线箭头所示那样按流路区间19b、流路区间19a、流路区间19c的顺序流动，并从出口配管14流出。 
如图10所示，在流路形成体12的上表面侧，在与流路区间19a对置的位置形成有与侧面12a平行的长方形的开口部402a，在与流路区间19b对置的位置形成有与侧面12b平行的长方形的开口部402b，在与流路区间19c对置的位置形成有与侧面12c平行的长方形的开口部402c。功率模块300U～300W通过这些开口部402a～402c而***到流路19内。 
如图11所示，在下罩420上的与上述开口部402a～402c对置的位置分别形成有朝向流路19的下侧突出的凸部406。这些凸部406从流路19侧观察成为凹坑，从开口部402a～402c***的功率模块300U～300W的下端部分进入到这些凹坑中。流路形成体12中，由于开口部404与开口部402a～402c对置地形成，因此构成容易利用铝铸造来制造的结构。 
如图10所示，在流路形成体12上设有以被流路19包围三边的方式形成的矩形形状的收纳空间405。在该收纳空间405中收纳电容器模块 500。由于被流路19包围的收纳空间405为长方体形状，因此可以将电容器模块500制成长方体形状，电容器模块500的生产率优良。 
使用图12至图26，对变换器电路140中使用的功率模块300U～300W及功率模块301U～301W的详细结构进行说明。上述功率模块300U～300W及功率模块301U～301W均为相同结构，以功率模块300U为代表而说明其结构。需要说明的是，在图12至图26中，信号端子325U与图2所示的栅电极154及信号用发射电极155对应，信号端子325L与图2所示的栅电极164及发射电极165对应。另外，直流正极端子315B与图2所示的正极端子157相同，直流负极端子319B与图2所示的负极端子158相同。另外，交流端子320B与图2所示的交流端子159相同。 
图12(a)是本实施方式的功率模块300U的立体图。图12(b)是以剖面D剖开本实施方式的功率模块300U而从方向E观察到的功率模块300U的剖视图。 
为了帮助理解，图13是表示从图12所示的状态拆下螺钉309及第二密封树脂351后的功率模块300U的图。图13(a)是立体图，图13(b)与图12(b)同样，是以剖面D剖开而从方向E观察时的剖视图。另外，图13(c)表示对散热片305加压而使弯曲部304A变形前的剖视图。 
图14是表示从图13所示的状态进一步拆下模块壳体304后的功率模块300U的图。图14(a)是立体图，图14(b)与图12(b)、图13(b)同样，是以剖面D剖开而从方向E观察时的剖视图。 
图15是从图14所示的状态进一步拆下第一密封树脂348及配线绝缘部608后的功率模块300U的立体图。 
图16是表示功率模块300U中的辅助模制体600的图。图16(a)是立体图，图16(b)与图12(b)、图13(b)及图14(b)同样，是以剖面D剖开而从方向E观察时的剖视图。 
构成上下臂的串联电路150的功率半导体元件(IGBT328、IGBT330、二极管156、二极管166)如图14及15所示那样，被导体板315和导体板318或者导体板320和导体板319从两面夹持而固接。导体板315等以其散热面露出的状态被第一密封树脂348密封，在该散热面上热压接绝缘片333。第一密封树脂348如图14所示那样具有多面体形状(在此为大致 长方体形状)。 
被第一密封树脂348密封了的模块一次密封体302***到模块壳体304中而夹持绝缘片333，且与作为罐型冷却器的模块壳体304的内表面热压接。在此，罐型冷却器是形成为在一面具有***口306且在另一面具有底的筒形状的冷却器。在模块壳体304的内部残存的空隙中填充第二密封树脂351。 
模块壳体304由具有导电性的构件、例如铝合金材料(Al、AlSi、AlSiC、Al-C等)构成，且以无接缝的状态一体地成形。模块壳体304为除***口306以外不设有开口的结构，***口306的外周被凸缘304B包围。另外，如图12(a)所示那样，具有比其它面宽的面的第一散热面307A及第二散热面307B以分别对置的状态配置，各功率半导体元件(IGBT328、IGBT330、二极管156、二极管166)以与这些散热面对置的方式配置。将该对置的第一散热面307A与第二散热面307B相连的三个面构成以比该第一散热面307A及第二散热面307B窄的宽度密闭的面，在剩余的一边的面上形成***口306。模块壳体304的形状不必为标准的长方体，角可以如图12(a)所示那样形成为曲面。 
通过使用这样形状的金属制的壳体，即使将模块壳体304***到供水或油等制冷剂流动的流路19内，也能够通过凸缘304B确保相对于制冷剂的密封，因此能够以简单的结构防止冷却介质侵入到模块壳体304的内部。另外，在对置的第一散热面307A和第二散热面307B上分别均匀地形成有散热片305。并且，在第一散热面307A及第二散热面307B的外周形成有厚度极薄的弯曲部304A。弯曲部304A的厚度极端地薄到通过对散热片305加压就能够轻易地变形这种程度，因此***模块一次密封体302后的生产率得以提高。 
通过如上述那样将导体板315等经由绝缘片333而热压接到模块壳体304的内壁上，由此能够减小导体板315等与模块壳体304的内壁之间的空隙，能够效率良好地将功率半导体元件所产生的热向散热片305传递。进而，通过使绝缘片333带有某种程度的厚度和柔软性，从而能够利用绝缘片333吸收热应力的产生，适合使用于温度变化急剧的车辆用的电力转换装置。 
在模块壳体304外设有用于与电容器模块500电连接的金属制的直流正极配线315A及直流负极配线319A，且在它们前端部分别形成有直流正极端子315B(157)和直流负极端子319B(158)。另外，设有用于向电动发电机MG1或MG2供给交流电的金属制的交流配线320A，且在交流配线320A的前端形成有交流端子320B(159)。在本实施方式中，如图15所示那样，直流正极配线315A与导体板315连接，直流负极配线319A与导体板319连接，交流配线320A与导体板320连接。 
在模块壳体304外还设有用于与驱动电路174电连接的金属制的信号配线324U及324L，且在它们前端部分别形成有信号端子325U(154、155)和信号端子325L(164、165)。在本实施方式中，如图15所示那样，信号配线324U与IGBT328连接，信号配线324L与IGBT328连接。 
直流正极配线315A、直流负极配线319A、交流配线320A、信号配线324U及信号配线324L以被由树脂材料成形的配线绝缘部608相互绝缘的状态一体地成型为辅助模制体600。配线绝缘部608也作为用于支承各配线的支承构件而发挥作用，配线绝缘部608所使用的树脂材料优选具有绝缘性的热固化性树脂或热塑性树脂。由此，能够确保直流正极配线315A、直流负极配线319A、交流配线320A、信号配线324U及信号配线324L之间的绝缘性，能够实现高密度配线。辅助模制体600在与模块一次密封体302在连接部370金属接合后，通过将设置在配线绝缘部608上的螺纹孔贯通的螺钉309而固定在模块壳体304上。连接部370处的模块一次密封体302与辅助模制体600的金属接合可以使用例如TIG焊接等。 
直流正极配线315A与直流负极配线319A以将配线绝缘部608夹于其间且对置的状态相互层叠，形成为大致平行地延伸的形状。通过这样的配置及形状，在功率半导体元件的开关动作时瞬间流过的电流对置且反向流动。由此，发挥电流所产生的磁场相抵的作用，通过该作用能够实现低电感化。需要说明的是，交流配线320A、信号端子325U、325L也朝向与直流正极配线315A及直流负极配线319A同样的方向延伸。 
通过金属接合将模块一次密封体302与辅助模制体600连接的连接部370被第二密封树脂351密封在模块壳体304内。由此，能够在连接部370与模块壳体304之间稳定地确保必要的绝缘距离，因此与没有密封的情况 相比，能够实现功率模块300U的小型化。 
如图15、图16所示那样，在连接部370的辅助模块600侧，辅助模块侧直流正极连接端子315C、辅助模块侧直流负极连接端子319C、辅助模块侧交流连接端子320C、辅助模块侧信号连接端子326U及辅助模块侧信号连接端子326L排列配置成一列。另一方面，在连接部370的模块一次密封体302侧，元件侧直流正极连接端子315D、元件侧直流负极连接端子319D、元件侧交流连接端子320D、元件侧信号连接端子327U及元件侧信号连接端子327L沿着具有多面体形状的第一密封树脂348的一个面排列配置成一列。这样，通过各端子在连接部370排列成一列这样的结构，通过传递模塑进行的模块一次密封体302的制造变得容易。 
在此，对将模块一次密封体302的从第一密封树脂348向外侧延伸出的部分按其种类视作一种端子时的各端子的位置关系进行叙述。在以下的说明中，将由直流正极配线315A(包括直流正极端子315B和辅助模块侧直流正极连接端子315C)及元件侧直流正极连接端子315D构成的端子称作正极侧端子，将由直流负极配线319A(包括直流负极端子319B和辅助模块侧直流负极连接端子319C)及元件侧直流负极连接端子315D构成的端子称作负极侧端子，将由交流配线320A(包括交流端子320B和辅助模块侧交流连接端子320C)及元件侧交流连接端子320D构成的端子称作输出端子，将由信号配线324U(包括信号端子325U和辅助模块侧信号连接端子326U)及元件侧信号连接端子327U构成的端子称作上臂用信号端子，将由信号配线324L(包括信号端子325L和辅助模块侧信号连接端子326L)及元件侧信号连接端子327L构成的端子称作下臂用信号端子。 
上述各端子均从第一密封树脂348及第二密封树脂351通过连接部370而突出，从该第一密封树脂348突出的各突出部分(元件侧直流正极连接端子315D、元件侧直流负极连接端子319D、元件侧交流连接端子320D、元件侧信号连接端子327U及元件侧信号连接端子327L)如上述那样沿着具有多面体形状的第一密封树脂348的一个面排列成一列。另外，正极侧端子和负极侧端子以层叠状态从第二密封树脂351突出，向模块壳体304外延伸出。通过构成为这样的结构，从而在利用第一密封树脂348密封功率半导体元件而制造模块一次密封体302时的合模之际，能够防止 向功率半导体元件与该端子的连接部分作用过大的应力或产生模具的间隙。另外，通过在层叠的正极侧端子和负极侧端子的各自中流动的相反方向的电流，产生相互抵消的方向的磁通，因此能够实现低电感化。 
在辅助模块600侧，辅助模块侧直流正极连接端子315C、辅助模块侧直流负极连接端子319C分别形成在直流正极配线315A、直流负极配线319A中的与直流正极端子315B、直流负极端子319B相反侧的前端部。另外，辅助模块侧交流连接端子320C形成在交流配线320A中的与交流端子320B相反侧的前端部。辅助模块侧信号连接端子326U、326L分别形成在信号配线324U、324L中的与信号端子325U、325L相反侧的前端部。 
另一方面，在模块一次密封体302侧，元件侧直流正极连接端子315D、元件侧直流负极连接端子319D、元件侧交流连接端子320D分别形成在导体板315、319、320上。另外，元件侧信号连接端子327U、327L通过接合线371分别与IGBT328、330连接。 
接下来，使用图17至图21，对模块一次密封体302的组装工序进行说明。 
如图17所示，直流正极侧的导体板315及交流输出侧的导体板320与元件侧信号连接端子327U及327L以与共同的连接杆372相连的状态被一体加工成大致同一平面状的配置。在导体板315上固接有上臂侧的IGBT328的集电极和上臂侧的二极管156的阴极电极。在导体板320上固接有下臂侧的IGBT330的集电极和下臂侧的二极管166的阴极电极。在IGBT328、330及二极管155、166上，导体板318和导体板319配置成大致同一平面状。在导体板318上固接有上臂侧的IGBT328的发射电极和上臂侧的二极管156的阳极电极。在导体板319上固接有下臂侧的IGBT330的发射电极和下臂侧的二极管166的阳极电极。各功率半导体元件经由金属接合件160分别固接于在各导体板上设置的元件固接部322上。金属接合件160例如为焊锡件或包括银片及微细金属粒子的低温烧结接合件等。 
各功率半导体元件为板状的扁平结构，该功率半导体元件的各电极形成在表背面上。如图17所示，功率半导体元件的各电极被导体板315和导体板318、或者导体板320和导体板319夹持。即，导体板315与导体 板318成为隔着IGBT328及二极管156而大致平行地对置的层叠配置。同样地，导体板320与导体板319成为隔着IGBT330及二极管166而大致平行地对置的层叠配置。另外，导体板320与导体板318经由中间电极329连接。通过该连接将上臂电路与下臂电路电连接，从而形成上下臂串联电路。 
如上述那样，通过在导体板315与导体板318之间夹入IGBT328及二极管156，并且在导体板320与导体板319之间夹入IGBT330及二极管166，将导体板320与导体板318经由中间电极329连接，由此成为图18所示那样。其后，利用接合线371连接IGBT328的控制电极328A与元件侧信号连接端子327U，并且利用接合线371连接IGBT330的控制电极330A与元件侧信号连接端子327L，由此成为如图19所示那样。 
当组装至图19所示的状态时，利用第一密封树脂348将包括功率半导体元件及接合线371的部分如图20所示那样密封。此时，在模具按压面373用模具从上下按压，通过传递模塑将第一密封树脂348填充在模具内而成形。 
利用第一密封树脂348密封后，切除连接杆372，从而将元件侧直流正极连接端子315D、元件侧交流连接端子320D、元件侧信号连接端子327U、327L分别分离。然后，将在模块一次密封体302的一边侧排列成一列的元件侧直流正极连接端子315D、元件侧直流负极连接端子319D、元件侧交流连接端子320D、元件侧信号连接端子327U、327L的各端部如图21那样分别向同一方向折弯。由此，能够使在连接部370将模块一次密封体302与辅助模制体600金属接合时的作业容易化，从而提高生产率，并且能够提高金属接合的可靠性。 
图22是用于说明第一密封树脂348的传递模塑工序的图。图22(a)表示合模前的纵向剖视图，(b)表示合模后的纵向剖视图。 
如图22(a)所示，图19所示的密封前的模块一次密封体302设置在上侧模具374A与下侧模具374B之间。上侧模具374A及下侧模具374B从上下将模块一次密封体302夹入到模具按压面373上而进行合模，由此如图22(b)所示，在模具内形成模具空间375。通过向该模具空间375中填充第一密封树脂348而成形，由此在模块一次密封体302中通过第一 密封树脂348密封功率半导体元件(IGBT328、330及二极管155、166)。 
需要说明的是，如图20所示，在模具按压面373，元件侧直流正极连接端子315D、元件侧直流负极连接端子319D、元件侧交流连接端子320D、元件侧信号连接端子327U及元件侧信号连接端子327L排列配置成一列。通过这样的端子配置，能够使用上侧模具374A及下侧模具374B在各端子与功率半导体元件的连接部不产生多余的应力且无间隙地进行合模。从而能够在不引起功率半导体元件的破损或者第一密封树脂348从间隙漏出的情况下进行功率半导体元件的密封。 
接下来，参照图23，对模块一次密封体302中的功率半导体元件的控制电极与各端子的配置关系进行说明。为了便于理解，图23表示从图18的状态拆下导体板318、319及中间电极329后的形态。在图23中，在IGBT328、330的一边侧(图中的上边侧)，控制电极328A、330A分别配置在相对于中心线376、377偏向图中左侧的位置上。中心线376、377与元件侧直流正极连接端子315D、元件侧直流负极连接端子319D、元件侧交流连接端子320D、元件侧信号连接端子327U及元件侧信号连接端子327L的排列方向正交。 
若将IGBT328用中心线376一分为二而考虑，则在配置有控制电极328A的一侧配置有元件侧信号连接端子327U，在另一侧配置有元件侧直流正极连接端子315D。同样，若将IGBT330用中心线377一分为二而考虑，则在配置有控制电极330A的一侧配置有元件侧信号连接端子327L，在另一侧配置有元件侧交流连接端子320D。另外，如图18所示，元件侧直流负极连接端子319D配置在元件侧直流正极连接端子315D与元件侧信号连接端子327L之间。通过这样的配置，能够使分别连接控制电极328A、330A与元件侧信号连接端子327U、327L的接合线371的长度最小化，能够提高连接的可靠性。另外，能够使各端子集成化而实现模块一次密封体302、进而功率模块300U的小型化。 
需要说明的是，如图23所示，元件侧直流正极连接端子315D、元件侧交流连接端子320D、元件侧信号连接端子327U及元件侧信号连接端子327L以与共同的连接杆372相连的状态被一体地加工。由此，能够将上述各端子之间平面度或厚度的偏差抑制得非常小。另一方面，元件侧直流 负极连接端子319D是与上述各端子不同体加工而组合的端子，因此平面度或厚度的偏差与其它各端子相比变大。在合模时可能在该端子与功率半导体元件的连接部产生多余的应力。 
图24是表示用于避免上述那样的不良情况的变形例的图。在该变形例中，在设有元件侧直流负极连接端子319D的导体板319上设有用于吸收而缓和合模时的应力的应力缓和部319E。优选应力缓和部319E的位置设定在从安装功率半导体元件的部分(钎焊部分)至模具按压面373之间。需要说明的是，虽然考虑有仅通过使导体板319的一部分的厚度比其它部分薄来形成应力缓和部319E，但这种情况下电流密度在该部分增加，因此存在电性能降低的可能性。从而，优选如图24所示那样使导体板319的一部分弯曲而形成应力缓和部319E。这样，电流密度不会在应力缓和部319E增加，进而由于电流的方向在通过弯曲而形成的折回部分对置，因此还能够有助于电感的抑制。 
图25是表示功率模块300U的电路结构的电路图。上臂侧的IGBT328的集电极与上臂侧的二极管156的阴极电极经由导体板315连接。同样，下臂侧的IGBT330的集电极与下臂侧的二极管166的阴极电极经由导体板320连接。另外，上臂侧的IGBT328的发射电极与上臂侧的二极管156的阳极电极经由导体板318连接。同样，下臂侧的IGBT330的发射电极与下臂侧的二极管166的阳极电极经由导体板319连接。导体板318与320通过中间电极329连接。通过这样的电路结构形成上下臂串联电路。 
接下来，参照图26，对低电感化所产生的作用进行说明。图26(a)是表示恢复电流流动时的等效电路的图，图26(b)是表示恢复电流的路径的图。 
在图26(a)中，下臂侧的二极管166形成为以正向偏压状态导通的状态。在该状态下，若上臂侧的IGBT328成为接通状态，则下臂侧的二极管166成为反向偏压且载流子移动所引起的恢复电流贯通上下臂。此时，在各导体板315、318、319、320中流过图26(b)所示的恢复电流360。恢复电流360如虚线所示那样，通过与直流负极端子319B(158)对置配置的直流正极端子315B(157)，接着在各导体板315、318、319、320所形成的环形状的路径中流动，再经由与直流正极端子315B(157)对置配 置的直流负极端子319B(158)而如实线所示那样流动。通过电流在环形状路径中流动，由此在模块壳体304的第一散热面307A及第二散热面307B上流过涡电流361。通过等效电路362在该涡电流361的电流路径上产生的磁场相抵效果，从而降低环形状路径上的配线电感363。 
需要说明的是，恢复电流360的电流路径越接近于环形状，电感降低作用越大。在本实施方式中，环形状的电流路径如虚线所示那样，在导体板315的接近直流正极端子315B(157)侧的路径中流动，通过IGBT328及二极管156内。并且，环形状的电流路径如实线所示那样，在导体板318的远离直流正极端子315B(157)侧的路径中流动，之后如虚线所示那样在导体板320的远离直流正极端子315B(157)侧的路径中流动，通过IGBT330及二极管166内。进而，环形状的电流路径如实线所示那样，在导体板319的接近直流负极配线319A侧的路径中流动。这样，环形状的电流路径通过相对于直流正极端子315B(157)或直流负极端子319B(158)接近或远离侧的路径，由此形成更接近于环形状的电流路径。 
图38是表示分割直流负极配线后的情况下的变形例的图。需要说明的是，与上述的符号相同符号的结构具有相同的功能。图18所示的元件侧直流负极连接端子319D是与上述各端子不同体加工成而组合的端子，因此平面度或厚度的偏差与其它各端子相比变大，在合模时可能在该端子与功率半导体元件的连接部产生多余的应力。 
因此，如图38所示那样，将图18所示的元件侧直流负极连接端子319D分割而形成的负极侧连接端子319F与元件侧交流连接端子320D和元件侧直流正极连接端子315D配置在大致同一面上。 
另外，图39所示，元件侧直流负极连接端子319G从导体319的缘边延伸至与负极侧连接端子319F的一部分对置的位置。并且，元件侧直流负极连接端子319G的端部被向负极侧连接端子319F侧折弯。 
并且，如图40所示，元件侧直流负极连接端子319G的端部经由金属接合件161与负极侧连接端子319F连接。在通过金属接合件接合各种半导体元件及端子后，利用图22所示的制造方法将图40所示的模块体用第一密封树脂348密封，这样完成图41所示的模块一次密封体303。如图41所示那样，负极侧连接端子319F与元件侧直流正极连接端子315D、元 件侧交流连接端子320D、元件侧信号连接端子327U一起与连接杆372一体地形成。并且，连接杆372的切断可以包括与负极侧连接端子319F的连接部分在内而一并进行。 
由此，能够将上述各端子之间平面度或厚度的偏差抑制得非常小。 
图27是电容器模块500的外观立体图。在电容器模块500内设置有多个电容器单元。电容器端子503a～503c接近电容器模块500的与流路19对置的面而突出设置在电容器模块500的上表面。电容器端子503a～503c与各功率模块300的正极端子157及负极端子158对应而形成。电容器端子503a～503c形成为同一形状，在构成电容器端子503a～503c的负极侧电容器端子504与正极侧电容器端子506之间设有绝缘片，以确保端子间的绝缘。 
在电容器模块500的侧面500d侧的上部形成有突出部500e、500f。在突出部500e内安装有放电电阻，在突出部500f内安装有应对共态噪声用的Y电容器。另外，在从突出部500f的上表面突出的端子500g、500h上安装图5所示的电源端子508、509。如图10所示，在开口402b、402c与侧面12d之间形成有凹部405a、405b，将电容器模块500收纳在流路形成体12的收纳空间405中时，突出部500e收纳在凹部405a，且突出部500f收纳在凹部405b。 
安装在突出部500e内的放电电阻是用于在变换器停止时放出蓄积在电容器模块500内的电容器单元中的电荷的电阻。收纳突出部500e的凹部405a设置在从入口配管13流入的冷却水的流路的正上方，因此能够抑制放电时的放电电阻的温度上升。 
图28是母线组件800的立体图。母线组件800具备U、V、W相的交流母线802U、802V、802W、用于保持且固定交流母线802U～802W的保持构件803、用于检测在交流母线802U～802W中流动的交流电流的电流传感器模块180。交流母线802U～802W分别由宽幅导体形成。用于保持驱动电路基板22的多个支承构件807a以从保持构件803向上方突出的方式形成在由树脂等绝缘材料形成的保持构件803上。 
如上述的图8所示，在将母线组件800固定在流路形成体12上时，电流传感器模块180在接近流路形成体12的侧面12d的位置以与侧面12d 平行的方式配置在母线组件800上。如图28所示，在电流传感器模块180的侧面上分别形成有用于供交流母线802U～802W贯通的贯通孔181。在电流传感器模块180的形成有贯通孔181的部分设有传感器元件，各传感器元件的信号线182a从电流传感器模块180的上表面突出。各传感器元件沿着电流传感器模块180的延伸方向、即流路形成体12的侧面12d的延伸方向排列配置。交流母线802U～802W贯通各贯通孔181，且其前端部分平行地突出。 
定位用的突起部806a、806b以朝向上方突出的方式形成在保持构件803上。虽然电流传感器模块180通过螺纹紧固固定在保持构件803上，但此时通过使突起部806a、806b与形成在电流传感器模块180的框体上的定位孔卡合来进行电流传感器模块180的定位。并且，在将驱动电路基板22向支承构件807a固定时，通过使定位用突起部806a、806b与形成在驱动电路基板22侧的定位孔卡合，由此将电流传感器模块180的信号线182a定位到驱动电路基板22的通孔中。信号线182a通过焊锡与驱动电路基板22的配线图案接合。 
在本实施方式中，保持构件803、支承构件807a及突起部806a、806b由树脂一体地形成。这样，保持构件803具备电流传感器模块180与驱动电路基板22的定位功能，因此信号线182a与驱动电路基板22之间的组装及焊锡连接作业变得容易。另外，通过将保持电流传感器模块180和驱动电路基板22的机构设置在保持构件803上，能够削减作为电力转换装置整体的部件件数。 
交流母线802U～802W以宽幅面成为水平的方式固定在保持构件803上，与功率模块300U～300W的交流端子159连接的连接部805垂直地立起。连接部805的前端形成为凹凸形状，成为焊接时热量在该凹凸部分集中的形状。 
如上述那样，由于电流传感器模块180与流路形成体12的侧面12d平行配置，因此从电流传感器模块180的贯通孔181突出的各交流母线802U～802W配置在流路形成体12的侧面12d上。由于各功率模块300U～300W配置在沿着流路形成体12的侧面12a、12b、12c而形成的流路区间19a、19b、19c内，因此交流母线802U～802W的连接部805配置在母线 组件800的与侧面12a～12b对应的位置上。其结果是，如图8所示，U相交流母线802U从配置在侧面12b附近的功率模块300U延伸至侧面12d，V相交流母线802V从配置在侧面12a附近的功率模块300V延伸至侧面12d，W相交流母线802W从配置在侧面12c附近的功率模块300W延伸至侧面12d。 
图29是表示在开口部402a～402c固定有功率模块300U～300W且在收纳空间405中收纳有电容器模块500的流路形成体12的图。在图29所示的例子中，在开口部402b固定U相的功率模块300U，在开口部402a固定V相的功率模块300V，在开口部402c固定W相的功率模块300W。之后，将电容器模块500收纳在收纳空间405中，利用焊接等将电容器侧的端子与各功率模块的端子连接。各端子从流路形成体12的上端面突出，将焊机从上方接近而进行焊接作业。 
需要说明的是，配置成コ形状的各功率模块300U～300W的正极及负极端子157、158与在电容器模块500的上表面突出设置的电容器端子503a～503c连接。由于三个功率模块300U～300W被设置成包围电容器模块500，因此各功率模块300U～300W相对于电容器模块500的位置关系相同，能够使用同一形状的电容器端子503a～503c平衡良好地与电容器模块500连接。因此，构成电容器模块500与功率模块300U～300W的电路常数容易在三相的各相中平衡且电流容易出入的结构。 
图30是将图29所示那样配置有功率模块300U～300W及电容器模块500的流路形成体12水平剖开而得到的图。如上述那样，在流路形成体12上形成有コ形状的流路19，在沿着图示左侧的侧面12b而形成的流路区间19b中配置有U相功率模块300U。同样，在沿着与设有配管13、14的侧面12d相反侧的侧面12a而形成的流路区间19a中配置有V相功率模块300V，在沿着右侧的侧面12而形成的流路区间19c中配置有W相功率模块300W。 
在流路形成体12的侧面12d形成有开口12g、12h。开口12g经由连通路12e与流路区间19b连通。开口12h经由连通路12f与流路区间19c连通。配置在开口12g、12h处的配管13、14被以压入连通路12e、12f中的方式安装。 
图37表示从图30的AA剖面的箭头方向观察流路形成体12而得到的剖视图。连通路12f沿着冷却水的流动方向的流路截面的形状变化较大。另外，本实施方式的冷却水的流动被功率模块300U的侧面分支为两支，一方的流动朝向模块壳体304的第一散热面307A侧，且另一方的流动朝向模块壳体304的第二散热面307B侧。需要说明的是，第一散热面307A为与图37所示的第二散热面307B相反侧的散热面，在图37中观察不到。由此，由于本实施方式的冷却水与功率模块300U的侧面冲撞，因此存在该冷却水流动所引起的压力损失变大的趋势。为了抑制该压力损失的增大，需要在功率模块300U的侧面部附近调整冷却水的流动。因此，助行区间12j形成为在从入口配管13侧朝向功率模块300U的方向上高度方向的宽度阶段性地变大。需要说明的是，助行区间12j的形状也可以不像图37所示那样形成为台阶状，而形成为光滑的倾斜状。 
在本实施方式中，沿着平面形状为大致正方形的流路形成体12的三个侧面12a～12c而形成コ形状的流路19，将功率模块300U～300W配置在各流路区间19a～19c时，扁平的功率模块300U～300W与各侧面12a～12c平行地配置。并且，在被流路19包围的中央区域(收纳空间405)收纳作为电装部件的电容器模块500。通过形成为这样的模块配置，从而实现收纳功率模块300U～300W及电容器模块500的流路形成体12的小型化。 
需要说明的是，在将三个功率模块300U～300W配置成コ形状的情况下，如图30所示那样，通过将在平行配置的一对功率模块300U、300W之间配置的功率模块300V配置成至少一部分进入被功率模块300U与300W夹着的区域中，由此能够实现进一步小型化。 
图31是用于说明三个功率模块300U～300W的配置的示意图。需要说明的是，功率模块300U～300W具有同一结构、同一形状。流路形成体的侧面12b、12c的宽度需要至少为沿着功率模块300U～300W的流路的长度L1与连通路的长度L2的合计程度。另一方面，关于侧面12a，需要至少为尺寸L1程度。当然，实际上如图30所示，考虑到冷却水的流动而需要对流路区间的连接部分等的尺寸稍加调整。 
因此，在尽可能减小电力转换装置20的设置面积的情况下，考虑通过将俯视观察时的形状(平面形状)形成为大致正方形，从而实现电力转换装置200的小型化。如上述那样，关于沿着侧面12b、12c的方向而言，由于需要连通路，因此从小型化的观点出发，优选如图31所示那样，以在一对功率模块300U、300W之间的区域S1中包括功率模块300V的一部分的方式配置功率模块300V。
图31中的配置空间的图示横向的尺寸(侧面12a的宽度尺寸)在功率模块的厚度为L3时至少为L1+2·L3程度。因此，若以纵向的尺寸L1+L2+(L3-L4)与L1+2×L3同程度的方式设定L3及L4，则能够进一步减小俯视下的面积，且能够形成为大致正方形。此时，流路区间19a如图30所示那样形成为通过功率模块300U、300W之间的区域。需要说明的是，在图30所示的例子中，由于受到电容器模块500的尺寸的制约，因此功率模块300U、300W的间隔比功率模块300V的尺寸L1稍大。 
配管13、14及它们压入的连通路12e、连通路12f的上部区域成为空闲空间。因此，如图10所示，在该空间中形成凹部405a、405b，通过如图29所示，通过配置电容器模块500的放电电阻安装部即突出部500e、Y电容器安装部即突出部500f，从而实现空闲空间的有效利用，有助于电力转换装置200的小型化。通过将配管13、14的位置集中在一个侧面12d，由此从入口配管13至流路区间19b、及从流路区间19c至出口配管14的冷却水的流动成为直线状，因此能够极力地减小压力损失。另外，能够抑制因配管的突出而引起装置的设置空间变大的情况，并且能够实现车载性的提高。并且，在将配管13、14压入连通路12e、12f中时，仅在框体的一面进行压入作业，因此作业性及生产率得以提高。 
另外，由于以包围电容器模块500的三边的方式设有流路19，因此能够有效地冷却电容器模块500。其中，本实施方式的电力转换装置200为车载用，通常多配置在发动机室内。发动机室内因来自发动机或行驶用电动机等的热而变得比较高温，因此来自周围的热对电力转换装置200的侵入成为问题。然而，如图30所示那样，由于电容器模块500被供冷却水流动的流路19包围三边，因此能够有效地隔断来自装置周围的热侵入。 
如图29所示，若在流路形成体12上配置功率模块300U～300W及电容器模块500，则如图8所示那样在电容器模块500的上方固定母线组件800，进行端子的焊接作业。在本实施方式中，将与配置成コ形状的功率模块300U～300W的端子连接的母线802U～802W以从各连接部离开的方式拉向电容器模块500的上方，并从流路形成体12的侧面12d侧引出。因此，不会发生母线跨功率模块这样的情况，能够确保充分的绝缘性，同时能够将母线802U～802W集中在一处、即集中在安装交流接口185的箱体10的开口10a的区域(参照图5)。 
通过这样的母线结构，能够使功率模块300U～300W远离容易产生热而温度上升的交流连接器部，能够抑制经由母线802U～802W向功率模块300U～300W传热的情况。另外，通过以避开流路19的上方的方式配置母线802U～802W，从而即使在从流路19漏水的情况下，也能够减小因漏水而引起的漏电的可能性。 
另外，由于构成为将母线组件800固定在供冷却水流动的流路形成体12上，因此不仅能够抑制母线组件800的温度上升，还能够抑制保持在母线组件800上的电流传感器180的温度上升。设置在电流传感器180中的传感器元件具有抗热差的特性，通过形成为上述那样的结构，能够提高电流传感器180的可靠性。 
如图8所示，将母线组件800固定在流路形成体12上而进行端子焊接作业后，如图6所示，在母线组件800的保持构件803上形成的支承构件807a上固定驱动电路基板22。搭载于车辆的电力转换装置200容易受到来自车辆的振动影响。因此，通过形成在保持构件803上的多个支承构件807a来构成不仅支承驱动电路基板22的周边部还支承中央部附近的结构，从而减小施加在驱动电路基板22上的振动的影响。 
例如，通过利用支承构件807a来支承驱动电路基板22的中央部，从而能够使驱动电路基板22的共振频率比从车辆侧传递来的振动的频率高，能够减小振动对驱动电路基板22的影响。需要说明的是，驱动电路基板22螺纹紧固在支承构件807a上。 
在将驱动电路基板22固定在母线组件800的上方后，如图6所示那样利用螺栓将箱体10固定在流路形成体12上，并且，在划分箱体10的上部收纳空间与下部收纳空间的隔壁10c上固定控制电路基板20。下部收纳空间的驱动电路基板22与上部收纳空间的控制电路基板20如图7所示 那样通过扁形电缆23连接。如上所述，在隔壁10c上形成有用于将扁形电缆23从下部收纳空间向上部收纳空间引出的狭缝状开口10d。 
由于功率模块300U～300W沿着流路形成体12的三个侧面12b、12a、12c而配置成コ形状，因此与驱动电路基板22连接的各功率模块300U～300W的控制端子如图6所示那样也沿着与驱动电路基板22的侧面12b、12a、12c对应的边而排列成コ形状。用于控制功率模块300U～300W驱动的控制信号为高电压，另一方面，电流传感器180的传感器信号、基于扁形电缆23的信号为低电压。并且，为了降低高电压系对低电压系的噪声的影响，优选将高电压系的配线与低电压系的配线分离配置。 
在本实施方式中，由于将功率模块300U～300W沿着侧面12b、12a、12c而配置成コ形状，因此能够将驱动电路基板22上的与侧面12d对应的边附近的区域作为从控制端子离开的空间而利用。在本实施方式中，由于将作为电流传感器180的检测对象的母线802U～802W集中在侧面12d侧，因此电流传感器180平行地配置在侧面12d附近。因此，信号端子182a配置在上述驱动电路基板22的与侧面12d对应的边附近的区域，能够确保距高电压系的控制端子充分的距离。需要说明的是，在驱动电路基板22上，扁形电缆23配置在驱动电路基板22的与侧面12c对应的边上，但连接到离开控制端子的侧面12d附近的基板上，以减小来自控制端子的影响。由此，能够在驱动电路基板22上容易地使低电压信号用的图案与高电压信号用的图案分离。 
另外，通过将低电压系的控制电路基板20配置在被隔壁10c分离的上部收纳空间中，并且将扁形电缆23经由细长的狭缝状的开口10d而从下部收纳空间引入，由此减少噪声对控制电路基板20的影响。这样，在本实施方式的电力转换装置200中，能够充分实现噪声对策。 
另外，本实施方式的电力转换装置200构成为，在流路形成体12上配置电容器模块500及功率模块300U～300W，从下按顺序进行固定母线组件800、基板等必要部件的作业，因此生产率和可靠性得以提高。 
图32是表示电力转换装置200的剖面的图，是从配管13、14方向观察电力转换装置200而得到的剖视图。形成在流路形成体12上的开口402a～402c被设置在功率模块300U～300W的模块壳体304上的凸缘304b 闭塞。需要说明的是，虽然省略了图示，但在凸缘304b与流路形成体12之间设置有密封材料，以确保气密性。功率模块300U～300W中设有散热用的散热片305的散热面区域配置在流路19内，没有设置散热片305的下端部分收纳在形成于下罩420上的凸部406的内侧凹坑的内部。由此，能够防止冷却水流入没有形成散热片305的空间这种情况。在本实施方式的电力转换装置200中，如图32所示，将重量比较重的电容器模块500配置在电力转换装置200的下部中央，因此电力转换装置200的重心平衡良好，在施加振动时电力转换装置200不易乱晃。 
图33是用于说明将本实施方式的电力转换装置200搭载于车辆的情况下的配置的图。图33表示发动机室1000内的配置，在同一图内示出A～C三个布局图案。图示下侧与车辆前方对应，在发动机室1000的前方侧配置有散热器1001。在散热器1001的后方配置有内置电动发电机MG1的变速器TM。另外，信号用的连接器21与发动机室1000内的车辆信号线束连接。需要说明的是，虽然在图33中没有图示出蓄电池136，但由于蓄电池136为重物，因此通常配置在车辆中央附近、即配置在比发动机室1000靠车辆后方的位置。 
电力转换装置200和车辆侧的连接与下列要素的配置有关系，所述要素是指与冷却水有关的配管13、14、用于向电动发电机MG1供给交流电的交流连接器187、及与设置在车辆侧的上级控制电路连接的通信用连接器21。在本实施方式中，在流路形成体12的侧面12d侧配置交流连接器187及配管13、14，在侧面12b配置信号用连接器21，在侧面12c配置直流连接器138。另外，从交流连接器187引出的交流配线187a通过配管13、14之间而被向电力转换装置200的下侧引出。同样，直流连接器138的直流配线138a也被向电力转换装置200的下侧引出。 
在图33的布局图案A～C中，电力转换装置200均比变速器TM靠上方配置。另外，向流路形成体12的流路19供给散热器1001的冷却水。因此，在考虑电力转换装置200的配置时，若考虑到冷却配管及交流配线187a的作业性，则优选将设有配管13、14及交流连接器187的侧面12d朝向散热器1001或变速器TM的方向配置。并且，由于作为直流电源的蓄电池136比发动机室1000靠后方设置，因此若考虑到直流配线138a的 回绕(日语：引き回し)，则优选将安装有直流连接器138的侧面12c朝向后方配置。 
在将电力转换装置200配置在发动机室1000内的情况下，考虑图33所示的三个布局图案A～C。并且，若考虑到上述散热器1001、蓄电池136及变速器TM的连接关系，则在布局图案A中将侧面12d朝向变速器TM的方向配置为好，在布局图案B、C中将侧面12d朝向散热器1001的方向配置为好。 
在布局图案A中，直流连接器138、交流连接器187及信号用连接器21朝向在配线布局这一点上优选的方向。另外，由于配管13、14朝向变速器TM的方向，因此需要将冷却配管向散热器1001的方向弯曲，但由于交流配线187a从交流连接器187向下方引出，因此能够避免冷却配管与交流配线187a的干涉，也能够防止作业性的恶化。 
在为布局图案B的情况下，配管13、14、交流连接器187及信号用连接器21朝向优选的方向。另外，虽然直流连接器138朝向车辆侧方，但将从直流连接器138向下方引出的直流配线138a拉向后方即可，因此避免作业性的降低。 
在为布局图案C的情况下，优先冷却配管的布局，将侧面12d朝向散热器1001的方向配置。这种情况下，虽然将交流配线187a拉向变速器TM的方向，但由于交流配线187a通过配管13、14之间而向下方引出，因此不会发生交流配线187a与冷却配管干涉这样的情况。因此，不会对配管作业及配线作业造成支障。 
这样，在本实施方式的电力转换装置200中，配管13、14、直流连接器138、交流连接器187及信号用连接器21的配置成为在配置于发动机室1000方面优选的配置。因此，能够像布局图案A～C那样应对各种状況，能够提供车载性优越的电力转换装置200。 
需要说明的是，在上述的实施方式中，功率模块300U～300W构成为，将用导体板夹持功率半导体元件而成的单元收纳在模块壳体304中，该模块壳体304在表背两面具有形成有散热片305的散热面。因此，在将功率模块300U～300W设置在流路19上时，功率模块300U～300W配置在流路的中央。然而，功率模块的配置方法并不局限于此，可以为各种配置。 
图34及图35所示的例子示出了仅模块壳体的单面构成散热面的功率模块的情况的配置方法。功率模块301U～301W与上述的功率模块300U～300W对应，仅在扁平状的功率模块的单面形成有散热用的散热片305。 
在图34的情况下，功率模块301U～301W以密接的方式配置在流路区间19a～19c的内周面、即包围电容器模块500的壁面上。冷却水沿着形成有散热片305的散热面流动。另一方面，图35所示的例子与图34的情况相反，功率模块301U～301W以密接的方式配置在流路区间19a～19c的外周面上。 
需要说明的是，在图34、35中，将功率模块301U～301W的整体配置在流路19内，但也可以如图36那样，配置成仅使散热面向流路19内露出。图36所示的例子中，在散热板3010上设有功率半导体元件，在该散热板3010的背面侧形成有散热片305，但在像图34、35所示那样由壳体覆盖的结构中也可以同样配置。 
根据以上说明的实施方式，起到如下的作用效果。 
(1)功率模块300U具备：构成变换器电路140的上下臂的功率半导体元件即IGBT328、330及二极管156、166；具有多面体形状，且密封IGBT328、330及二极管156、166的第一密封树脂348；与上述功率半导体元件中的任一个连接，且从第一密封树脂348分别突出的正极侧端子(直流正极配线315A、元件侧直流正极连接端子315D)及负极侧端子(直流负极配线319A、元件侧直流负极连接端子319D)；密封上述端子的至少一部分的第二密封树脂351；收纳被第一密封树脂348密封了的IGBT328、330及二极管156、166的模块壳体304。在该功率模块300U中，正极侧端子及负极侧端子构成为，从第一密封树脂348突出的部分沿着第一密封树脂348的一个面排列成一列，并且，以层叠状态从第二密封树脂351突出且向模块壳体304外延伸出。由此，在利用第一密封树脂348密封功率半导体元件时进行的合模之际，能够防止向功率半导体元件与正极侧端子及负极侧端子的连接部分作用过大的应力或产生模具的间隙。 
(2)功率模块300U具备：变换器电路140的上臂及下臂用的IGBT328、330及二极管156、166的串联电路150；密封串联电路150的第一密封树脂348；从第一密封树脂348突出，用于向串联电路150供给 直流电的元件侧直流正极连接端子315D及元件侧直流负极连接端子319D；与元件侧直流正极连接端子315D及元件侧直流负极连接端子319D连接的层叠结构的直流正极配线315A(直流正极端子315B、辅助模块侧直流正极连接端子315C)及直流负极配线319A(直流负极端子319B、辅助模块侧直流负极连接端子319C)；密封上述端子的连接部370的第二密封树脂351；收纳被第一密封树脂348密封了的串联电路150和元件侧直流正极连接端子315D及元件侧直流负极连接端子319D的模块壳体304。在该功率模块300U中，直流正极配线315A及直流负极配线319A形成向模块壳体304外延伸出的结构，另外，通过在各层的直流正极配线315A及直流负极配线319A中流动的电流而产生相互抵消方向的磁通。由此，能够实现低电感化。 
(3)模块壳体304由具有导电性的构件形成，通过在与元件侧直流正极连接端子315D及元件侧直流负极连接端子319D连接的串联电路150中流动的恢复电流360而在模块壳体304上引起涡电流361。由此，能够降低恢复电流360流动时的环形状路径的配线电感363。 
(4)模块壳体304在其外侧形成有具有散热用的散热片305的第一散热面307A及第二散热面307B。在该模块壳体304的内侧与第一散热面307A及第二散热面307B对置而配置有构成被第一密封树脂348密封了的串联电路150的IGBT328、330及二极管156、166。由此，能够有效地进行IGBT328、330及二极管156、166的散热。 
(5)功率模块300U还具备：传递从驱动电路174输出的IGBT328、330的驱动信号的元件侧信号连接端子327U、327L；通过金属接合与元件侧信号连接端子327U、327L连接的信号配线324U、324L。在该功率模块300U中，第二密封树脂351还密封元件侧信号连接端子327U、327L与信号配线324U、324L的连接部370。这样，由于集中密封各配线与端子的连接部370，因此能够使制造工序简单化而提高生产率。 
(6)元件侧信号连接端子327U、327L、元件侧直流正极连接端子315D及元件侧直流负极连接端子319D从第一密封树脂348分别向同一方向突出，上述端子的各端部分别被向同一方向折弯。这样折弯的各端部分别与信号配线324U、324L或者直流正极配线315A、直流负极配线319A金属 接合。由此，能够使金属接合时的作业容易化而提高生产率，并且能够提高金属接合的可靠性。 
(7)元件侧信号连接端子327U、327L、元件侧直流正极连接端子315D及元件侧直流负极连接端子319D从第一密封树脂348突出的部分配置成一列。由此，能够使通过第一密封树脂348进行的密封容易。 
(8)功率模块300U还具备：从第一密封树脂348突出，用于输出由串联电路150从直流电转换来的交流电的元件侧交流连接端子320D；通过金属接合与元件侧交流连接端子320D连接的交流配线320A(交流端子320B、辅助模块侧交流连接端子320C)。在该功率模块300U中，第二密封树脂351还密封元件侧交流连接端子320D与交流配线320A的连接部370。这样，能够使制造工序进一步简单化而提高生产率。 
(9)模块壳体304具有形成有***口306的一个开口面。并且，连接部370比开口面靠模块壳体304的内侧配置，直流正极配线315A及直流负极配线319A从开口面向模块壳体304外延伸出。由此，能够利用模块壳体304来保护连接部370。 
(10)功率模块300U还具备支承直流正极配线315A及直流负极配线319A的配线绝缘部608，该配线绝缘部608固定在模块壳体304上。由此，能够保护连接部370，免受将功率模块300U装入变换器电路140且将直流正极配线315A及直流负极配线319A与其它装置连接时产生的应力的影响。 
(11)第二密封树脂351填充到模块壳体304的内侧与第一密封树脂348之间的空间。由此，能够将模块一次密封体302可靠地固定在模块壳体304内。 
(12)功率模块300U具备：分别构成变换器电路140的上下臂且分别具有控制电极328A、330A的IGBT328、330；与IGBT328、330所具有的控制电极328A、330A分别连接的元件侧信号连接端子327U、327L；与由IGBT328、330构成的串联电路150的正极侧及负极侧分别连接，且向串联电路150供给直流电的元件侧直流正极连接端子315D及元件侧直流负极连接端子319D；用于输出由串联电路150从直流电转换来的交流电的元件侧交流连接端子320D。在该功率模块300U中，元件侧信号连接 端子327U、元件侧信号连接端子327L、元件侧直流正极连接端子315D、元件侧直流负极连接端子319D及元件侧交流连接端子320D的各端子排列成配置成一列。另外，IGBT328、330所具有的控制电极328A、330A分别配置在相对于与各端子的排列方向正交的中心线376、377偏向任一方的位置上。并且，元件侧信号连接端子327U、327L分别配置在IGBT328、330中配置有控制电极328A、330A的一侧，元件侧直流正极连接端子315D配置在IGBT328中未配置控制电极328A的另一侧，元件侧交流连接端子320D配置在IGBT330中未配置控制电极330A的另一侧，元件侧直流负极连接端子319D配置在元件侧交流连接端子320D与元件侧信号连接端子327L之间。由此，能够使分别连接控制电极328A、330A与元件侧信号连接端子327U、327L的接合线371的长度最小化，从而提高连接的可靠性。另外，能够将各端子集中化而实现模块一次密封体302、进而功率模块300U的小型化。 
以上的说明只是一例，本发明丝毫不局限于上述实施方式的结构。 

Claims (1)

1.一种功率半导体装置，其特征在于，具备：
构成变换器电路的上下臂的多个功率半导体元件；
具有多面体形状且密封所述多个功率半导体元件的第一密封构件；
与所述多个功率半导体元件中的任一个连接且从所述第一密封构件突出的正极侧端子；
与所述多个功率半导体元件中的任一个连接且从所述第一密封构件突出的负极侧端子；
密封所述正极侧端子的至少一部分及所述负极侧端子的至少一部分的第二密封构件；
收纳被所述第一密封构件密封了的所述功率半导体元件的壳体，
所述正极侧端子及所述负极侧端子的从所述第一密封构件突出的部分沿着所述第一密封构件的一个面排列成一列，
并且，所述正极侧端子及所述负极侧端子以层叠状态从所述第二密封构件突出且向所述壳体外延伸出，
所述正极侧端子由直流正极配线(315A)和元件侧直流正极连接端子(315D)构成，
所述负极侧端子由直流负极配线(319A)和元件侧直流负极连接端子(319D)构成，
所述第二密封构件对所述直流正极配线(315A)与所述元件侧直流正极连接端子(315D)的连接部(370)和所述直流负极配线(319A)与所述元件侧直流负极连接端子(319D)的连接部(370)进行密封。
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