JP2019161967A - 電力変換装置 - Google Patents

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健太 藤井
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雄二 白形
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雅博 上野
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    • H01L2224/37138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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    • H01L2224/45117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/45124—Aluminium (Al) as principal constituent
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    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
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    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
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    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
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    • H01L2224/83401—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/83411—Tin [Sn] as principal constituent
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    • H01L2224/8338—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/83399—Material
    • H01L2224/834—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/83438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/83444—Gold [Au] as principal constituent
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    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8338—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/83399—Material
    • H01L2224/834—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/83438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/83455—Nickel [Ni] as principal constituent
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    • H01L2224/84—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a strap connector
    • H01L2224/8438—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
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    • H01L2224/84499—Material of the matrix
    • H01L2224/8459—Material of the matrix with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
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    • H01L2224/84498—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
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    • H01L2224/84638—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/84639—Silver [Ag] as principal constituent
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Abstract

【課題】過電流を遮断すると共に、電力用半導体素子の損傷を防止出来る電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置は、電力用半導体素子１４と、電力用半導体素子１４の電極に接続された配線部材１７ａ，１７ｂと、を備えた電力変換モジュール１０と、電力用半導体素子１４に電力を供給するバスバー１１と、電力用半導体素子１４を収納する筐体１２と、を備える。バスバー１１は、配線部材１７ａ，１７ｂと接続する接続端子１１ａを有し、接続端子１１ａにヒューズ部２３を設ける。【選択図】図３

Description

本願は、例えば自動車に適用される電力変換装置に関し、詳しくは、構成部品が短絡故障した際の短絡電流を遮断する電力変換装置に関するものである。
近年、自動車業界において、ハイブリッド自動車又は電気自動車など、モータにより駆動される車両が盛んに開発されている。モータを駆動する電力変換装置は、バッテリを電源として、モータ駆動回路に高電圧の駆動電力を供給する。また、電力変換装置には、樹脂封止型の電力用半導体素子が用いられており、パワーエレクトロニクスの分野において、電力変換装置はキーデバイスとしての重要性がますます高まっている。
ここで、電力変換装置に用いられる電力用半導体素子は、他の構成部品と共に樹脂封止されている。こうした電力変換装置において、バッテリから電力が供給された状態で、電力用半導体素子、又はスナバ回路を構成する平滑コンデンサなどの電子部品が短絡故障すると、過大な短絡電流が流れる。例えば、制御回路におけるゲート駆動回路の誤動作により、電力変換装置の上下アームが短絡すると電力用半導体素子に過電流が流れ、短絡故障が発生する。
短絡状態でバッテリとモータ駆動回路とを繋ぐリレーを接続するか、または接続を継続すると、大電流により電力変換装置が損傷することになる。また、定格を超える過電流が流れることにより、電力変換装置に接続されているバッテリが損害を受けることも考えられる。こうした事態を回避するために、通常は過電流を検知するセンサを用いて、過電流が流れた場合に電力用半導体素子のスイッチングを高速に制御して電流を遮断している。しかしながら、電力用半導体素子が短絡故障した場合でも、上述した損傷などの故障モードをより確実に防ぐことが望まれる。
具体的には、例えば、電力用半導体素子とバッテリとの間に過電流遮断用ヒューズを挿入すれば、電力変換装置とバッテリとの間に流れる過電流を阻止することができる。
しかし、チップ型の過電流遮断用ヒューズは高価である。そのため、安価であって、電力用半導体素子が短絡故障した場合に、バッテリに流れ得る過電流を確実に遮断することができる過電流遮断手段が必要とされている。例えば特許文献１に開示された技術では、半導体装置から外部に突出している外部接続用電極を切除し、断面積を小さくすることにより、ヒューズ部を設けている。
特開２００３−６８９６７号公報
しかしながら、特許文献１の開示技術では、外部接続用電極に設けられたヒューズ部が過電流により溶断する際、気体は熱伝導率が低いためにヒューズ部に発生した熱が外気に放出されず、外部接続用電極を介して電力用半導体素子に伝達され、電力用半導体素子を損傷する恐れがある。
更に、通常動作する際に電力用半導体素子に電流が流れた際、外部接続用電極に設けられたヒューズ部が発熱することにより電力用半導体素子の温度が上昇する。従って、ヒューズ部を設けない場合と比較して、電力用半導体素子の温度が高くなり、電力用半導体素子が耐熱温度を超えて損傷する恐れがある。
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、過電流を遮断すると共に、電力用半導体素子の損傷を防止出来る電力変換装置を得ることを目的とするものである。
本願に開示される電力変換装置は、電力用半導体素子と、上記電力用半導体素子の電極に接続された配線部材と、上記電力用半導体素子に電力を供給するバスバーと、上記電力用半導体素子を収納する筐体と、を備え、
上記バスバーは、上記配線部材と接続する接続端子を有し、上記接続端子にヒューズ部を設けたものである。
本願に開示される電力変換装置によれば、バスバーにヒューズ部が形成されるので、高価なヒューズを設ける必要がなく、ヒューズ部のコストを低減することができる。また、ヒューズ部が溶断する際の発熱が電力用半導体素子へ伝達されず、電力用半導体素子が損傷するのを防止できる。更に、ヒューズ部の仕様を変更する際には、バスバーに設けられた接続端子の形状を変更するのみで良く、ヒューズ部の仕様変更が容易である。
実施の形態１に係る電力変換装置の斜視図である。 図１の一部を示す上面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 実施の形態１に係るヒューズ部の電流密度を説明するための模式図である。 実施の形態１に係るヒューズ部の形状のバリエーションを説明する模式図である。 実施の形態１に係るヒューズ部の形状のバリエーションを説明する模式図である。 実施の形態１の変形に係る電力変換装置の斜視図である。 実施の形態１の他の変形に係る電力変換装置の断面図である。 実施の形態２に係る電力変換装置の断面図である。 実施の形態２の変形に係る電力変換装置の断面図である。 実施の形態２の他の変形に係る電力変換装置の断面図である。 実施の形態３に係る電力変換装置の断面図である。 実施の形態３の変形に係る電力変換装置の断面図である。 実施の形態４に係る電力変換装置の断面図である。 実施の形態４の変形に係る電力変換装置の断面図である。 図１５の部分斜視図である。 実施の形態４の変形に係る電力変換装置の断面図である。 図１７の部分斜視図である。 実施の形態５に係る電力変換装置の斜視図である。 図１９の上面図である。 図２０のＢ−Ｂ線断面図である。 実施の形態６に係る電力変換装置の断面図である。 実施の形態６の変形に係る電力変換装置の断面図である。 実施の形態６の他の変形に係る電力変換装置の断面図である。
以下、本願に係る電力変換装置の好適な実施の形態について図面を用いて説明するが、各図において同一または相当部分については、同一符号を付して説明を省略する。なお、各図間の図示では、対応する各構成部のサイズ又は縮尺はそれぞれ独立している。
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る電力変換装置の斜視図である。また、図２は図１の一部を示す上面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。図１から図３に示すように、実施の形態１に係る電力変換装置は、複数の電力変換モジュール１０と、バスバー１１と、筐体１２とで構成されている。
筐体１２は有底筒状に形成されている。なお、以下において、単に「内」「内側」、又は「外」「外側」と説明するときは、筐体１２の内側又は外側を意味するものとする。「縦方向」は、筐体１２の筒部が延出している方向を意味するものとし、「横方向」は、筐体１２の底部が延在している方向を意味するものとする。
筐体１２の底部は、金属製のヒートシンク１３により構成されている。ヒートシンク１３は、後述する電力用半導体素子１４（図３参照）を搭載し、電力用半導体素子１４に発生する熱を外部に放熱する役割を有する。ヒートシンク１３には、例えばアルミニウム、鉄、銅などの純金属、アルミニウム合金、鉄合金、又は銅合金などの２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する材料が用いられる。ヒートシンク１３は、矩形の平板状に形成されている。図３に示すように、電力用半導体素子１４側の部材と対向するヒートシンク１３の内面部分には、内側に突出する平板状の素子対向突出部１３ａが設けられており、素子対向突出部１３ａの内面が電力用半導体素子１４側の部材に当接する。ヒートシンク１３の外面には、互いに間隔を空けて配列された平板状の複数のフィン１５が設けられている。フィン１５は外気に接触しており、ヒートシンク１３はこれらのフィン１５から外気に向かって熱を放熱する。なお、フィン１５を水冷式としてもよい。
筐体１２の筒部は、ケース１６により構成されている。ケース１６は、絶縁性が高く、熱可塑性を有する任意の樹脂材料、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの樹脂材料を用いて形成される。また、絶縁が必要ない場合は、アルミニウム、鉄、銅などの純金属、アルミニウム合金、鉄合金、又は銅合金などを用いて形成される。
電力変換モジュール１０は、配線パターン状に形成された配線部材１７と、スイッチング動作の可能な電力用半導体素子１４と、半導体素子用配線部材１８と、制御用端子１９と、導電性接合材２０と、モールド樹脂２１とを備えている。半導体素子用配線部材１８は、配線部材１７の端子間及び配線部材１７と電力用半導体素子１４との間を電気的に接続する。導電性接合材２０は、配線部材１７と電力用半導体素子１４と半導体素子用配線部材１８とを接合する。モールド樹脂２１は、配線部材１７と、電力用半導体素子１４と、半導体素子用配線部材１８と、導電性接合材２０と、その他の実装部品（図示せず）とを封止する。
電力変換モジュール１０には、電気的絶縁性を有する放熱部材２２を介在させてヒートシンク１３が設けられている。ヒートシンク１３と電力用半導体素子１４との間に放熱部材２２を設けているため、電力用半導体素子１４とヒートシンク１３とは電気的に絶縁されている。一方で、電力用半導体素子１４で発生する熱は、放熱部材２２を介してヒートシンク１３に伝導する。従って、電力用半導体素子１４とヒートシンク１３とは熱的に接続されている。ヒートシンク１３は、電力用半導体素子１４で発生した熱を外気へ効率よく放熱する。
このように、電力変換モジュール１０は、放熱部材２２を介して、ヒートシンク１３に対して電気的に絶縁され、熱的に接続された状態で固定されている。また、ヒートシンク１３が、電力変換モジュール１０の被固定部に対向する面に絶縁層を持ち、はんだ付け及び放熱グリスなどを介して、電力変換モジュール１０に固定されるようにしてもよい。
バスバー１１及び配線部材１７には、導電性が良好で熱伝導率の高い、銅、アルミ、または銅合金、アルミ合金などの金属を用いる。配線部材１７の表面は、Ａｕ、Ｎｉ、Ｓｎなどの金属材料でメッキされていても良い。バスバー１１及び配線部材１７には、数アンペアから数百アンペア程度の大電流が流れる。配線部材１７及びバスバー１１の表面は、Ａｕ、Ｎｉ、Ｓｎなどの金属材料でメッキされていてもよい。
図１及び図２に示すように、電力変換モジュール１０の制御用端子１９と正極側の配線部材１７ａは、モールド樹脂２１の外部に突出している。制御用端子１９は、電力用半導体素子１４のゲート信号線又はセンサー信号線などである。制御用端子１９は、電力変換装置に搭載された制御基板（図示せず）へ接続される。正極側の配線部材１７ａは、配線部材１７の先端に設けられている。正極側の配線部材１７ａには、数アンペアから数百アンペア程度の大電流が流れる。正極側の配線部材１７ａは、バスバー１１に形成された接続端子１１ａに、溶接、はんだ付け、又はかしめなどによって接合される。正極側の配線部材１７ａは、バスバー１１を介して外部に設けられた電力供給装置またはバッテリなどの電源と接続される。
電力用半導体素子１４は、電力用電界効果トランジスタ（パワーＭＯＳＦＥＴ：Power Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、または、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）などで構成される。これらは、モータなどの機器を駆動する電力変換装置に用いられるもので、数アンペアから数百アンペアの定格電流を制御するものである。電力用半導体素子１４の材料として、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ガリウムナイトライド（ＧａＮ）などが用いられる。
電力用半導体素子１４は、矩形平板のチップ状に形成されており、ヒートシンク１３側の面に主電極としてのドレーン端子が設けられ、ヒートシンク１３とは反対側の面に主電極としてのソース端子が設けられている。また、ソース端子が設けられている面に、制御用端子としてのゲート端子が設けられている。なお、制御用端子として、主電極間を流れる電流を検出するためのセンサ端子、又は電力用半導体素子１４の温度を検出するためのセンサ端子などが設けられてもよい。
電力用半導体素子１４のドレーン端子は、正極側の配線部材１７ａと接続している配線部材１７に接続され、ソース端子は、半導体素子用配線部材１８を介して負極側の配線部材１７ｂに接続している配線部材１７に接続されている。半導体素子用配線部材１８には大電流が流れるため、例えば金、銀、銅、アルミニウム、又は銅合金、アルミニウム合金の板材を加工したもの、更にはワイヤボンド、リボンボンドで形成される。ゲート端子及びセンサ端子は、例えば金、銅、アルミニウムなどのワイヤボンド、またはアルミニウムのリボンボンドによって制御用端子１９に接続されている。制御用端子１９は、モールド樹脂２１から露出しており、電力用半導体素子１４のオン／オフを制御する制御装置（図示せず）に接続される。
配線部材１７は平板状に形成されている。電力用半導体素子１４の主電極に接続される配線部材１７の電極接続部分は、電力用半導体素子１４のヒートシンク１３側の面のドレーン端子と導電性接合材２０により接合されている。また、半導体素子用配線部材１８と配線部材１７も導電性接合材２０により接合されている。電力用半導体素子１４のヒートシンク１３とは反対側の面のソース端子は、導電性接合材２０により半導体素子用配線部材１８の他端に接合されている。導電性接合材２０は、例えば、はんだ、銀ペースト、あるいは導電性接着剤などの導電性が良好で熱伝導率の高い材料から構成される。
配線部材１７の電極接続部分のヒートシンク１３側の面は、モールド樹脂２１により覆われておらず、外側に露出している。この配線部材１７の露出部分は、シート状に形成された放熱部材２２を介して、ヒートシンク１３の素子対向突出部１３ａの内面に接している。電力用半導体素子１４の発熱が、配線部材１７の電極接続部分及び放熱部材２２を介してヒートシンク１３に伝達される。放熱部材２２は熱伝導性が高く、且つ、電気的絶縁性が高い材料から構成される。従って、放熱部材２２は、例えば熱伝導率が０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）から数十Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、且つ、絶縁性のあるシリコン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などの樹脂材料からなる接着剤、グリス、又は絶縁シートで構成される。更に、放熱部材２２は、セラミック基板または金属基板などの熱抵抗が低く、且つ、絶縁性を有する他の材料と樹脂材料とを組み合わせて構成することも可能である。
また、配線部材１７の電極接続部分のヒートシンク１３側の面は、モールド樹脂２１により覆われていても良い。この際、配線部材１７の電極接続部分のヒートシンク１３側の面を覆うモールド樹脂２１は、電力用半導体素子１４側の面を覆うモールド樹脂２１と異なる熱伝導率を有していても良い。
また、放熱部材２２の厚さを規定するために、モールド樹脂２１のヒートシンク１３側、またはヒートシンク１３の素子対向突出部１３ａ側に、突起（図示せず）を設けても良い。モールド樹脂２１の突起をヒートシンク１３又は素子対向突出部１３ａに押し当てることで、突起の高さにより、放熱部材２２の厚さを規定することができ、放熱部材２２の絶縁性及び伝熱性を管理することができる。例えば、１２Ｖ、２４Ｖ、４８Ｖなどのバッテリを使用する低耐圧系の自動車では、予め定められた絶縁耐圧を確保するのに必要な沿面距離は１０μｍ程度である。従って、低耐圧系の自動車の場合には、絶縁に必要な厚さを薄くするため、モールド樹脂２１の突起を短くすることができ、電力変換装置の薄型化が可能である。放熱部材２２が剛性を持ち、押圧による厚さの変化が小さい材料の場合には、放熱部材２２の厚さを管理できるため、モールド樹脂２１の突起はなくてもよい。
突起により、モールド樹脂２１に封止された配線部材１７と、ヒートシンク１３との間の間隔を管理することができ、後述する接続端子１１ａに形成されたヒューズ部２３と、ヒートシンク１３との距離を管理することができ、両者の間の絶縁性を管理することができる。
配線部材１７は、モールド樹脂２１から突出した後、ヒートシンク１３の内面と間隔を空けた状態で、ヒートシンク１３の内面に沿って横方向に延出し、その後、屈曲し、ヒートシンク１３から離れる側に縦方向に延出している。前述のように、ヒートシンク１３から離れる側に縦方向に延出している部分、即ち、正極側の配線部材１７ａは、バスバー１１に形成される接続端子１１ａに溶接又ははんだ付けなどにより接合されている。
負極側の配線部材１７ｂも正極側の配線部材１７ａと同様に、配線部材１７のモールド樹脂２１から突出し、ヒートシンク１３から離れる側に延出して外部接続端子（図示せず）に溶接又ははんだ付けなどにより接合され、外部接続端子は直流電源の負極あるいはモータ結線など、他の装置に接続される。
バスバー１１から突出する接続端子１１ａには、ヒューズとして機能するヒューズ部２３が形成されている。本実施の形態では、ヒューズ部２３は、接続端子１１ａの筐体１２の横方向に延出している部分に設けられている。ヒューズ部２３をバスバー１１に設けることによって、追加部材が必要なく、コストを低減できる。更に、ヒューズ部２３がバスバー１１の一部である接続端子１１ａに設けられていることから、電力変換モジュール１０の形状にとらわれることなく、ヒューズ部２３の形状を変更することができる。本例では、ヒューズ部２３がバスバー１１の横方向延出部に設けられるため、ヒューズ部２３の形成のために、バスバー１１がヒートシンク１３から離れる方向（高さ方向）に長くなることを抑制し、電力変換装置の高さを抑制できる。
また、ヒューズ部２３が、正極側の配線部材１７ａと接続する接続端子１１ａに設けられるため、電力用半導体素子１４の上流側で電流を遮断することができる。そのため、電力用半導体素子１４と筐体１２との短絡など、電力用半導体素子１４の回路異常が生じている場合でも、その上流側で電流を遮断し、過電流が生じないようにできる。また、ヒューズ部２３が正極側の配線部材１７ａと接続する接続端子１１ａに設けられることから、電力用半導体素子１４とヒューズ部２３の距離を遠ざけることができ、ヒューズ部２３が溶断する際の発熱によって電力用半導体素子１４の損傷を防止することができる。
ヒューズ部２３は、電流の流れ方向の前後の部分よりも断面積が小さくなったバスバー１１の部分により構成されている。即ち、ヒューズ部２３は、ヒューズ部２３から電流の流れる方向の前側（上流側）及び後側（下流側）の部分よりも断面積が小さくなっている。図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、バスバー１１に過電流が流れた際に、前後よりも断面積が小さいヒューズ部２３の電流密度が大きくなり、ヒューズ部２３が局所的に温度上昇して溶断し、過電流を遮断する。図４（ｂ）の矢印は電流を表している。ヒューズ部２３は、電気伝導性が高い金、銀、銅、アルミニウム、銅合金、アルミニウム合金によって構成される。ヒューズ部２３は、バスバー１１の他の部分と同じ材料を用いてもよく、異なる材料が用いられてもよい。なお、これに限定されないが、ヒューズ部２３は、バスバー１１の他の部分と同様に、０．５ｍｍから１．５ｍｍ程度の厚みを有する銅または銅合金からなる平板を打ち抜き加工することによって形成することができる。
ヒューズ部２３の形状は、断面積を減少させる形状であればどのような形状であってもよい。例えば、図５（ａ）から図５（ｄ）、図６（ａ）から図６（ｅ）に例示すように、片側又は両側に切欠き２３ａ、又は内側に貫通孔２３ｂを設けて断面積を減らしてもよい。切欠き２３ａ又は貫通孔２３ｂの形状は、矩形以外にも三角形、五角形、台形、ひし形、平行四辺形、円形、楕円形などの任意の形状であればよい。切欠き２３ａ又は貫通孔２３ｂは、１個に限らず、複数個設けられてもよい。また、複数の切欠き２３ａ又は貫通孔２３ｂが、配線の長さ方向の異なる位置に、千鳥状に互い違い、又は不規則に配置されてもよい。複数の貫通孔２３ｂは、配線の幅方向でも長さ方向でもどちらに並べられてもよい。
実施の形態１に係る電力変換装置は上記のように構成されているが、図７に示すように、複数の電力変換モジュール１０が１つになっていて、正極側の配線部材１７ａが複数形成されても良い。バスバー１１からは接続端子１１ａが複数突出しており、それぞれの接続端子１１ａにヒューズ部２３が設けられている。複数の電力変換モジュール１０が１つの電力変換モジュールになることにより、電力変換モジュール１０を小型化することができる。
更に、図８に示すように、筐体１２の内部が封止樹脂部材２４によって充填されていても良い。封止樹脂部材２４は、電力用半導体素子１４、配線部材１７、ヒューズ部２３を筐体１２の内部に封止する樹脂部材である。本実施の形態では、封止樹脂部材２４は、電力変換モジュール１０を筐体１２の内部に封止するように構成されている。また、封止樹脂部材２４は、放熱部材２２、バスバー１１などの他の構成部品も筐体１２の内部に封止している。封止樹脂部材２４は、例えば剛性が高く、熱伝導率が高い樹脂材料が用いられる。封止樹脂部材２４には、例えば熱伝導性フィラーを含有したエポキシ樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＡＢＳ樹脂にて構成されていてもよい。封止樹脂部材２４のヤング率は１ＭＰａ〜５０ＧＰａ、熱伝導率は０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）から２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるとよい。各構成部品を封止樹脂部材２４により封止することによって、耐振動性及び耐環境性を向上させることができる。なお、ＡＢＳ樹脂とは、アクリロニトリル（Acrylonitrile）、ブタジエン（Butadiene）、スチレン（Styrene）共重合合成樹脂の総称である。
以上詳述したように、実施の形態１に係る電力変換装置によれば、封止樹脂部材２４によりヒューズ部２３が覆われるので、溶断したヒューズ部２３の部材が外部に飛散するのを防止できる。また、ヒューズ部２３を外気から遮断することができるので、溶断時に生じたアーク放電による燃焼反応が進行することを抑制でき、更に、溶断時に生じた煙が外部に漏れ出ることを抑制できる。従って、過電流を遮断すると共に、電力用半導体素子の損傷を防止する電力変換装置が得られる。
実施の形態２．
次に、実施の形態２に係る電力変換装置について説明する。実施の形態２に係る電力変換装置の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、ヒューズ部と筐体を構成するヒートシンクとの間にヒューズ樹脂部材を設けた点が異なる。
図９は実施の形態２に係る電力変換装置の断面図である。実施の形態２に係る電力変換装置には、図９に示すように、ヒューズ部２３と筐体１２を構成するヒートシンク１３との間にヒューズ樹脂部材２５が配置されている。ヒューズ樹脂部材２５は、ヒューズ部２３の面積よりも広い面積に形成されている。即ち、ヒューズ樹脂部材２５の配置領域は、少なくともヒューズ部２３の形成領域を覆っている。ヒューズ樹脂部材２５は、ヒューズ部２３のヒートシンク１３側の面に接すると共に、ヒートシンク１３のヒューズ部２３側の面に接している。
ヒューズ樹脂部材２５は、電気的絶縁性が高い、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などの樹脂材料から成る接着剤、グリス、又は絶縁シートで構成される。更に、ヒューズ樹脂部材２５は、セラミック基板または金属基板などの熱抵抗が低く、且つ、絶縁性を有する他の材料と、上記の樹脂材料とを組み合わせて構成することも可能である。ヒューズ樹脂部材２５は、電気絶縁性が高い材料であれば、例えば、熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）から数十Ｗ／（ｍ・Ｋ）の高熱伝導率を有する材料でもよい。
上記のように、ヒューズ部２３と筐体１２との間にヒューズ樹脂部材２５を設けることにより、溶断したヒューズ部２３の部材が、ヒートシンク１３に接触することを抑制し、ヒューズ部２３とヒートシンク１３とが短絡するのを抑制できる。また、溶断する際にヒューズ部２３に発生した熱を、ヒューズ樹脂部材２５を介してヒートシンク１３に伝達して冷却することができ、発生熱による電力用半導体素子１４の損傷を抑制できる。更に、ヒューズ部２３専用のヒューズ樹脂部材２５が設けられているので、ヒューズ部２３の溶断に適した材質の樹脂部材を選定することができ、溶断時の絶縁性能、冷却性能を向上させることができる。
本実施の形態では、ヒューズ樹脂部材２５は、例えば、ヤング率が数十ＭＰａ（メガパスカル）のオーダー（例えば、１０ＭＰａから３０ＭＰａの間の値）とされ、例えば、ゴム材、シリコンゴム、シリコンゲルが用いられる。この構成によれば、過電流によってヒューズ部２３が溶断する際に、複数の球状の塊になって飛び散る溶融部材を、ヤング率が低く柔らかいヒューズ樹脂部材２５の内部にめり込ませ、ヒューズ樹脂部材２５の内部に分散して保持することができる。よって、溶断後、溶融した部材により通電経路が維持されるのを防止し、速やかに通電経路を切断することができる。
ヒューズ樹脂部材２５には、過電流によってヒューズ部２３が溶断した時に生じるアーク放電の消弧作用を有するシリコン樹脂を用いるとよい。この構成によれば、ヒューズ部２３が溶断した後もアーク放電により通電が継続されることを抑制し、溶断後、速やかに電流を遮断することができる。従って、電力用半導体素子１４の損傷を抑制することができる。
実施の形態２に係る電力変換装置は上記のように構成されているが、実施の形態１に示すように、筐体１２の内部を封止樹脂部材２４によって充填しても良い。その際、封止樹脂部材２４を筐体１２の内部に充填する前に、ヒューズ樹脂部材２５がヒューズ部２３と筐体１２を構成するヒートシンク１３との間に配置される。
更に、図１０に示すように、ヒートシンク１３のヒューズ樹脂部材２５が配置される箇所に、ヒューズ部２３から遠ざかる方向に窪み部１３ｂを設けても良い。窪み部１３ｂの面積はヒューズ樹脂部材２５の配置面積と同等である。ヒートシンク１３に設けられる窪み部１３ｂにより、ヒューズ樹脂部材２５の位置決めが可能となり、ヒューズ部２３とヒューズ樹脂部材２５とを確実に接触することができる。
また、図１１に示すように、ヒートシンク１３のヒューズ樹脂部材２５が配置される箇所に、ヒューズ部２３に近づく方向に突部１３ｃを設けても良い。突部１３ｃは平板状に形成されており、面積はヒューズ樹脂部材２５の配置面積と同等である。ヒートシンク１３の突部１３ｃによって、ヒューズ樹脂部材２５が配置されるヒューズ部２３とヒートシンク１３との間隔を小さくすることができ、ヒューズ部２３からヒートシンク１３への熱伝導をより向上させることができる。これにより、溶断の発生熱による電力用半導体素子１４の損傷抑制作用をより高めることができる。また、ヒートシンク１３の突部１３ｃの突出高さを調節することにより、熱伝導性と絶縁性とをバランスさせることができる。なお、ヒートシンク１３のヒューズ樹脂部材２５が配置される箇所に、図１０に示す窪み部１３ｂと、図１１に示す突部１３ｃの両者を設けても良い。
以上のように、実施の形態２に係る電力変換装置によれば、実施の形態１と同様の効果を得ると共に、ヒューズ部２３の溶断時における絶縁性能、冷却性能を向上させることができる。
実施の形態３．
次に、実施の形態３に係る電力変換装置について説明する。実施の形態３に係る電力変換装置の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、ヒューズ部周辺にヒューズ樹脂部材を設けた点が異なる。
図１２は実施の形態３に係る電力変換装置の断面図である。実施の形態３に係る電力変換装置においては、図１２に示すように、ヒューズ部２３と筐体１２を構成するヒートシンク１３との間に第１ヒューズ樹脂部材２５ａが配置されると共に、ヒューズ部２３のヒートシンク１３と対向する面とは反対側の面に第２ヒューズ樹脂部材２５ｂが配置されている。ヒューズ部２３は、第１ヒューズ樹脂部材２５ａと第２ヒューズ樹脂部材２５ｂによって覆われており、外気から遮断されている。
第１ヒューズ樹脂部材２５ａ及び第２ヒューズ樹脂部材２５ｂは、実施の形態２で説明したヒューズ樹脂部材２５と同一の樹脂材料で構成されており、例えば、ヤング率が数十ＭＰａ（メガパスカル）のオーダーとされ（例えば、１０ＭＰａから３０ＭＰａの間の値）、ゴム材、シリコンゴム、シリコンゲルなどが用いられる。
この構成によれば、過電流によってヒューズ部２３が溶断する際に、複数の球状の塊になって飛び散る溶融部材を、ヤング率が低く柔らかい第１ヒューズ樹脂部材２５ａと第２ヒューズ樹脂部材２５ｂの内部にめり込ませ、分散して保持することができる。よって、溶断後、溶融した部材により通電経路が維持されることを防止し、速やかに通電経路を切断することができる。
実施の形態３に係る電力変換装置は上記のように構成されているが、図１３に示すように、第１ヒューズ樹脂部材２５ａまたは第２ヒューズ樹脂部材２５ｂの何れか一方のみ、即ち、第１ヒューズ樹脂部材２５ａと第２ヒューズ樹脂部材２５ｂとを同一部材で構成することによってヒューズ部２３を覆うようにしても良い。また、第１ヒューズ樹脂部材２５ａがヒートシンク１３と接触していなくても良い。例えば、第１ヒューズ樹脂部材２５ａがヒューズ部２３を覆うように、バスバー１１に直接塗布又は射出成型によって形成される場合、筐体１２にバスバー１１を組み込む前に第１ヒューズ樹脂部材２５ａによってヒューズ部２３を覆うことができ、組立時にヒューズ部２３が損傷することを防ぐことが可能となる。
また、実施の形態３においても実施の形態１と同様に、筐体１２の内部が封止樹脂部材２４（図８参照）によって充填されても良い。その際、封止樹脂部材２４が筐体１２の内部に充填される前に、第１ヒューズ樹脂部材２５ａ及び第２ヒューズ樹脂部材２５ｂが配置される。また、第１ヒューズ樹脂部材２５ａ及び第２ヒューズ樹脂部材２５ｂで囲われた内側において、図１０に示すように、ヒートシンク１３に窪み部１３ｂを設けても良いし、図１１に示すように、ヒートシンク１３に突部１３ｃを設けても良い。更には、窪み部１３ｂと突部１３ｃの両者を設けてもよい。
以上のように、実施の形態３に係る電力変換装置によれば、実施の形態１と同様の効果を得ると共に、ヒューズ部２３の溶断時における絶縁性能、冷却性能を一層向上させることができる。
実施の形態４．
次に、実施の形態４に係る電力変換装置について説明する。実施の形態４に係る電力変換装置の基本的な構成は実施の形態３と同様であるが、ヒューズ部周辺のヒューズ樹脂部材の構成が一部異なる。
図１４は実施の形態４に係る電力変換装置の断面図である。ヒューズ部２３を囲うように、第３ヒューズ樹脂部材２５ｃ、第４ヒューズ樹脂部材２５ｄがヒートシンク１３上に配置されている。第３ヒューズ樹脂部材２５ｃ及び第４ヒューズ樹脂部材２５ｄと、ヒートシンク１３とで囲われた内側に第１ヒューズ樹脂部材２５ａと第２ヒューズ樹脂部材２５ｂが充填されてヒューズ部２３を覆っている。第３ヒューズ樹脂部材２５ｃ及び第４ヒューズ樹脂部材２５ｄは、ヒートシンク１３上に設置されるのみでも良く、また、ヒートシンク１３に接着、かしめ、溶接などによって固定されても良い。
第１ヒューズ樹脂部材２５ａと第２ヒューズ樹脂部材２５ｂが、第３ヒューズ樹脂部材２５ｃ及び第４ヒューズ樹脂部材２５ｄの外側に漏れないように構成されている。第３ヒューズ樹脂部材２５ｃ及び第４ヒューズ樹脂部材２５ｄは、例えば絶縁性が高く、熱可塑性を有する任意の樹脂材料、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの樹脂材料を用いて形成されるが、それぞれが同一樹脂材料で構成される必要はない。また、第１ヒューズ樹脂部材２５ａと第２ヒューズ樹脂部材２５ｂもそれぞれが異なる材料から構成されても良く、同じ材料から構成されても良い。
この構成によれば、第３ヒューズ樹脂部材２５ｃ及び第４ヒューズ樹脂部材２５ｄによってヒューズ部２３を囲うので、第１ヒューズ樹脂部材２５ａと第２ヒューズ樹脂部材２５ｂによって確実にヒューズ部２３を覆うことができる。更に、過電流によってヒューズ部２３が溶断する際に、複数の球状の塊となる溶融部材が飛散するのを第３ヒューズ樹脂部材２５ｃ及び第４ヒューズ樹脂部材２５ｄによって防止できる。よって、溶断後、溶融した部材により通電経路が維持されることを防止し、速やかに通電経路を切断することができる。
実施の形態４に係る電力変換装置は上記のように構成されているが、実施の形態１に示すように、筐体１２の内部を封止樹脂部材２４（図８参照）によって充填しても良い。その際、封止樹脂部材２４が筐体１２の内部に充填される前に、第１ヒューズ樹脂部材２５ａ及び第２ヒューズ樹脂部材２５ｂが配置される。また、第３ヒューズ樹脂部材２５ｃ及び第４ヒューズ樹脂部材２５ｄで囲われた内側において、図１０に示すように、ヒートシンク１３に窪み部１３ｂを設けても良い。更に、図１１に示すように、ヒートシンク１３に突部１３ｃを設けても良い。更には、窪み部１３ｂと突部１３ｃの両者を設けてもよい。
また、図１５、図１６に示すように、第４ヒューズ樹脂部材２５ｄがバスバー１１の全体を覆うように構成しても良い。この際、バスバー１１はインサート又はアウトサートによって第３ヒューズ樹脂部材２５ｃ及び第４ヒューズ樹脂部材２５ｄと一体成型され、第３ヒューズ樹脂部材２５ｃ及び第４ヒューズ樹脂部材２５ｄからは接続端子１１ａが露出している。更に、第３ヒューズ樹脂部材２５ｃ及び第４ヒューズ樹脂部材２５ｄにはヒューズ部２３の全体を露出させるような開口部２５ｅが構成されており、開口部２５ｅとヒートシンク１３で構成される空間には第１ヒューズ樹脂部材２５ａと第２ヒューズ樹脂部材２５ｂが構成されている。更に、ケース１６と、第３ヒューズ樹脂部材２５ｃ及び第４ヒューズ樹脂部材２５ｄとは一体となって構成されていても良い。
また、図１７、図１８に示すように、第４ヒューズ樹脂部材２５ｄからヒートシンク１３に向かって突出部２５ｆを構成しても良い。第３ヒューズ樹脂部材２５ｃと、突出部２５ｆと、ヒートシンク１３とで構成される空間に、第１ヒューズ樹脂部材２５ａが構成されている。突出部２５ｆは、ヒートシンク１３に設置されるのみでも良く、また、ヒートシンク１３に接着、かしめ、溶接などによって固定されても良い。突出部２５ｆを設けることにより、第３ヒューズ樹脂部材２５ｃと、突出部２５ｆと、ヒートシンク１３とで構成される空間を確実に形成することができる。
以上のように、実施の形態４に係る電力変換装置によれば、実施の形態１と同様の効果を得ると共に、ヒューズ部２３の溶断時における絶縁性能、冷却性能を一層向上させることができる。
実施の形態５．
次に、実施の形態５に係る電力変換装置について説明する。実施の形態５に係る電力変換装置の基本的な構成は実施の形態４と同様であるが、ヒートシンクとヒューズ部周辺のヒューズ樹脂部材の構成が一部異なる。
図１９は実施の形態５に係る電力変換装置の斜視図であり、図２０は上面図である。図１９及び図２０に示すように、実施の形態５に係る電力変換装置は、ヒューズ部２３を囲うように、第３ヒューズ樹脂部材２５ｃ及び第４ヒューズ樹脂部材２５ｄがヒートシンク１３上に配置されている。ヒートシンク１３から複数の突起２５ｇが上側に向かって設けられており、第３ヒューズ樹脂部材２５ｃ及び第４ヒューズ樹脂部材２５ｄと、突起２５ｇとによってヒューズ部２３が囲われている。
図２１は図２０のＢ−Ｂ線断面図である。第３ヒューズ樹脂部材２５ｃ及び第４ヒューズ樹脂部材２５ｄと、ヒートシンク１３とで囲われた内側に第１ヒューズ樹脂部材２５ａと第２ヒューズ樹脂部材２５ｂが充填されており、ヒューズ部２３を確実に覆うことができる。第１ヒューズ樹脂部材２５ａと第２ヒューズ樹脂部材２５ｂ、及び第３ヒューズ樹脂部材２５ｃと第４ヒューズ樹脂部材２５ｄは、実施の形態４と同様にそれぞれ互いに同一または異なる材料によって構成されている。
実施の形態５に係る電力変換装置は上記のように構成されており、過電流によってヒューズ部２３が溶断する際に、複数の球状の塊になって飛び散る溶融部材が、第１ヒューズ樹脂部材２５ａと第２ヒューズ樹脂部材２５ｂ、及び第３ヒューズ樹脂部材２５ｃと第４ヒューズ樹脂部材２５ｄ、及び突起２５ｇによって飛散するのを防止できる。よって、溶断後、溶融した部材により通電経路が維持されることを防止し、速やかに通電経路を切断することができる。また、ヒートシンク１３の一部である突起２５ｇがヒューズ部２３の近くに設けられていることから、ヒューズ部２３に電流が通電した際の発熱を第１ヒューズ樹脂部材２５ａ、第２ヒューズ樹脂部材２５ｂ、及び突起２５ｇを介してヒートシンク１３へ放熱することができる。
実施の形態５に係る電力変換装置は上記のように構成されているが、実施の形態１に示すように、筐体１２の内部を封止樹脂部材２４（図８参照）によって充填しても良い。その際、封止樹脂部材２４が筐体１２の内部に充填される前に、第１ヒューズ樹脂部材２５ａ及び第２ヒューズ樹脂部材２５ｂが第３ヒューズ樹脂部材２５ｃ及び第４ヒューズ樹脂部材２５ｄの間に配置される。また、また、第３ヒューズ樹脂部材２５ｃ及び第４ヒューズ樹脂部材２５ｄで囲われた内側において、図１０に示すように、ヒートシンク１３に窪み部１３ｂを設けても良い。更に、図１１に示すように、ヒートシンク１３に突部１３ｃを設けても良い。更には、窪み部１３ｂと突部１３ｃの両者を設けてもよい。
以上のように、実施の形態５に係る電力変換装置によれば、実施の形態１と同様の効果を得ると共に、ヒューズ部２３の溶断時における絶縁性能、冷却性能を一層向上させることができる。
実施の形態６
次に、実施の形態６に係る電力変換装置について説明する。実施の形態６に係る電力変換装置の基本的な構成は実施の形態４と同様であるが、ヒューズ部周辺のヒューズ樹脂部材の構成が一部異なる。
図２２は実施の形態６に係る電力変換装置の断面図である。ヒューズ部２３の周囲は、第３ヒューズ樹脂部材２５ｃ及び第４ヒューズ樹脂部材２５ｄと、ヒートシンク１３とで囲まれており、第１ヒューズ樹脂部材２５ａと第２ヒューズ樹脂部材２５ｂによって覆われている。第３ヒューズ樹脂部材２５ｃと第４ヒューズ樹脂部材２５ｄの上側には、第３ヒューズ樹脂部材２５ｃ及び第４ヒューズ樹脂部材２５ｄと、ヒートシンク１３とで囲まれた空間を塞ぐように、剛性を有する蓋部材２５ｈが設けられている。蓋部材２５ｈは、例えば絶縁性が高く、熱可塑性を有する任意の樹脂材料、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの樹脂材料で形成されるか、金属材料で形成されている。また、蓋部材２５ｈは、第３ヒューズ樹脂部材２５ｃ及び第４ヒューズ樹脂部材２５ｄに、例えばかしめ、接着、又は溶接などによって固定されている。
ヒューズ部２３が剛性を有する蓋部材２５ｈと、第３ヒューズ樹脂部材２５ｃ及び第４ヒューズ樹脂部材２５ｄと、ヒートシンク１３とにより囲まれていることで、過電流によってヒューズ部２３が溶断する際に複数の球状の塊になって飛び散る溶融部材が、第１ヒューズ樹脂部材２５ａ及び第２ヒューズ樹脂部材２５ｂを貫通して筐体１２の内部に飛散するのを防止できる。よって、溶断後、溶融した部材により、通電経路が維持されることを防止し、速やかに通電経路を切断することができる。
実施の形態６に係る電力変換装置は上記のように構成されているが、実施の形態１に示すように、筐体１２の内部が封止樹脂部材２４（図８参照）によって充填されても良く、実施の形態５に示すように、第４ヒューズ樹脂部材２５ｄをバスバー１１の全体を覆うように構成しても良い。
また、図２３に示すように、蓋部材２５ｈと、第３ヒューズ樹脂部材２５ｃ及び第４ヒューズ樹脂部材２５ｄとにより囲われる空間の一部において、ヒートシンク１３に貫通口１３ｄを設けても良い。過電流によってヒューズ部２３が溶断する際に複数の球状の塊になって飛び散る溶融部材が、貫通口１３ｄから筐体１２の外部に排出されることによって、電力変換装置の破損を防ぐことができ、安定した遮断効果を得ることができる。
更に、図２４に示すように、ヒートシンク１３の貫通口１３ｄを塞ぐように、フィルタ２６を設けても良い。フィルタ２６は、接着、溶接、かしめなどによって、ヒートシンク１３に固定され、外部から水分が侵入することを防止している。フィルタ２６は、ヒートシンク１３とは別の部材によって構成されており、例えば、薄膜のＣｕ、Ａｌなどの金属材料、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＡＢＳなどの樹脂材料によって構成されている。また、フィルタ２６は、ポリテトラフルオロエチレン(Poly Tetra Fluoro Ethylene, PTFE)などの樹脂材料によって生成される撥水フィルタにより構成されてもよい。
過電流によってヒューズ部２３が溶断する際に複数の球状の塊になって飛び散る溶融部材又はエネルギーによって、フィルタ２６がヒートシンク１３から分離するか、もしくはフィルタ２６の一部が破損して開口部ができた際、溶断して飛散したヒューズ部２３は筐体１２の外部に排出されるため、電力変換装置の破損を防ぐことができ、安定した遮断効果を得ることができる。
以上のように、実施の形態６に係る電力変換装置によれば、実施の形態１と同様の効果を得ると共に、ヒューズ部２３の溶断時における絶縁性能、冷却性能を一層向上させることができる。
本開示は、様々な例示的な実施の形態が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、更には、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。一例を挙げれば、
（１）上記の各実施の形態においては、電力用半導体素子１４及び配線部材１７が、樹脂部材であるモールド樹脂２１により封止された電力変換モジュール１０を例として説明した。しかし、本願の実施の形態はこれに限定されない。即ち、電力用半導体素子１４及び配線部材１７が、モールド樹脂２１により封止されておらず、パッケージ化されていなくてもよい。即ち、モールド樹脂２１に封止されていない状態の電力用半導体素子１４及び配線部材１７などが封止樹脂部材２４により筐体１２の内部に封止されてもよい。この場合は、配線部材１７はバスバー１１などとされ、ヒューズ部２３は、封止樹脂部材２４に封止されている正極側又は負極側の電極配線部材の部分に設けてもよい。
（２）また、上記の各実施の形態においては、ヒューズ部２３は、正極側の配線部材１７ａに接続する接続端子１１ａに設けている場合を例として説明した。しかし、本願に係る電力変換装置の実施の形態はこれに限定されない。即ち、ヒューズ部２３は、電力用半導体素子１４の主電極に接続された配線部材１７に接続する、封止樹脂部材２４に封止されたバスバー１１の部分であれば、何れの箇所に設けてもよい。例えば、ヒューズ部２３は、負極側の配線部材１７ｂと接続するバスバー（図示しない）に設けても良い。
１０ 電力変換モジュール、１１ バスバー、１１ａ 接続端子、１２ 筐体、１３ ヒートシンク、１３ａ 素子対向突出部、１３ｂ 窪み部、１３ｃ 突部、１３ｄ 貫通口、１４ 電力用半導体素子、１５ フィン、１６ ケース、１７ 配線部材、１７ａ 正極側の配線部材、１７ｂ 負極側の配線部材、１８ 半導体素子用配線部材、１９ 制御用端子、２０ 導電性接合材、２１ モールド樹脂、２２ 放熱部材、２３ ヒューズ部、２３ａ 切欠き、２３ｂ 貫通孔、２４ 封止樹脂部材、２５ ヒューズ樹脂部材、２５ａ 第１ヒューズ樹脂部材、２５ｂ 第２ヒューズ樹脂部材、２５ｃ 第３ヒューズ樹脂部材、２５ｄ 第４ヒューズ樹脂部材、２５ｅ 開口部、２５ｆ 突出部、２５ｇ 突起、２５ｈ 蓋部材。
本願に開示される電力変換装置は、電力用半導体素子と、上記電力用半導体素子の電極に接続された配線部材と、上記電力用半導体素子に電力を供給するバスバーと、上記電力用半導体素子を収納する筐体と、を備え、上記バスバーは、上記配線部材と接続する接続端子を有し、上記接続端子にヒューズ部を設けた電力変換装置において、
上記筐体の底部の上記ヒューズ部と対向する内面に、上記ヒューズ部側に突出する突部を設けたものである。
バスバー１１及び配線部材１７には、導電性が良好で熱伝導率の高い、銅、アルミ、または銅合金、アルミ合金などの金属を用いる。バスバー１１及び配線部材１７には、数アンペアから数百アンペア程度の大電流が流れる。配線部材１７及びバスバー１１の表面は、Ａｕ、Ｎｉ、Ｓｎなどの金属材料でメッキされていてもよい。

Claims (12)

  1. 電力用半導体素子と、
    上記電力用半導体素子の電極に接続された配線部材と、
    上記電力用半導体素子に電力を供給するバスバーと、
    上記電力用半導体素子を収納する筐体と、
    を備え、
    上記バスバーは、上記配線部材と接続する接続端子を有し、上記接続端子にヒューズ部を設けたことを特徴とする電力変換装置。
  2. 上記ヒューズ部は、電流の流れる方向の前後の部分よりも断面積が小さい上記接続端子の部分により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 上記電力用半導体素子、上記配線部材、上記バスバー、及び上記ヒューズ部を、上記筐体の内部に封止する封止樹脂部材を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
  4. 上記ヒューズ部と上記筐体の底部との間に、ヒューズ樹脂部材を設けたことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の電力変換装置。
  5. 上記ヒューズ部の上記筐体の底部と反対側に、ヒューズ樹脂部材を設けたことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の電力変換装置。
  6. 電力用半導体素子と、
    上記電力用半導体素子の電極に接続された配線部材と、
    上記電力用半導体素子に電力を供給するバスバーと、
    上記電力用半導体素子を収納する筐体と、
    上記バスバーに形成され、上記配線部材と接続する接続端子と、
    上記接続端子に設けられたヒューズ部と、
    上記電力用半導体素子、上記配線部材、上記バスバー、及び上記ヒューズ部を、上記筐体の内部に封止する封止樹脂部材と、
    上記ヒューズ部と上記筐体の底部との間、及び上記ヒューズ部の上記筐体の底部と反対側の少なくとも一方に設けられたヒューズ樹脂部材と、を備え、
    上記ヒューズ樹脂部材は、上記封止樹脂部材よりもヤング率が低い部材で構成されていることを特徴とする電力変換装置。
  7. 上記ヒューズ樹脂部材のヤング率は、１０メガパスカルから３０メガパスカルの間の値であることを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
  8. 上記ヒューズ樹脂部材は、上記ヒューズ部が溶断した時に生じるアーク放電を消弧する樹脂で構成されていることを特徴とする請求項４から７の何れか一項に記載の電力変換装置。
  9. 上記筐体の底部の上記ヒューズ部と対向する内面に、上記ヒューズ部側に突出する突部を設けたことを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の電力変換装置。
  10. 上記筐体の底部の上記ヒューズ部と対向する内面に、上記ヒューズ部とは反対側に窪む窪み部を設けたことを特徴とする請求項１から９の何れか一項に記載の電力変換装置。
  11. 上記筐体に上記ヒューズ部を囲うヒューズ樹脂部材を配置したことを特徴とする請求項１から１０の何れか一項に記載の電力変換装置。
  12. 上記筐体は、底部が金属製のヒートシンクで構成された有底筒状に形成されていることを特徴とする請求項１から１１の何れか一項に記載の電力変換装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021069180A (ja) * 2019-10-23 2021-04-30 三菱電機株式会社 電力変換装置および電力変換装置一体型回転電機
JP7086249B1 (ja) 2021-03-30 2022-06-17 三菱電機株式会社 電力変換装置及びそれを用いた回転電機
JP7337214B1 (ja) 2022-03-24 2023-09-01 三菱電機株式会社 電力変換装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7167904B2 (ja) * 2019-11-18 2022-11-09 株式会社オートネットワーク技術研究所 回路構成体

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1012806A (ja) * 1996-06-24 1998-01-16 Toshiba Corp 半導体装置
JP2001338567A (ja) * 2000-05-29 2001-12-07 Matsuo Electric Co Ltd 超小型ヒューズ及びその製造方法
JP2003068967A (ja) * 2001-08-29 2003-03-07 Denso Corp 半導体装置
JP2005116642A (ja) * 2003-10-03 2005-04-28 Murata Mfg Co Ltd ヒューズ付きコンデンサモジュール
JP2007123644A (ja) * 2005-10-31 2007-05-17 Mitsubishi Electric Corp 電力半導体装置
JP2008235502A (ja) * 2007-03-20 2008-10-02 Mitsubishi Electric Corp 樹脂封止型半導体装置
US20120262884A1 (en) * 2011-04-14 2012-10-18 Alstom Technology Ltd Power converter arrangement and method for operating a power converter arrangement
JP2015185702A (ja) * 2014-03-25 2015-10-22 三菱電機株式会社 樹脂封止型半導体装置
JP2017188681A (ja) * 2016-03-31 2017-10-12 株式会社豊田自動織機 車載用の電力変換装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005175439A (ja) 2003-11-20 2005-06-30 Toyota Motor Corp 半導体装置およびそれを備えた自動車
DE102005046063B3 (de) 2005-09-27 2007-03-15 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul mit Überstromschutzeinrichtung
JP5270196B2 (ja) 2008-03-07 2013-08-21 三菱電機株式会社 半導体装置及びその半導体装置を備えたインバータシステム
JP5261851B2 (ja) 2010-04-08 2013-08-14 三菱電機株式会社 半導体装置の製造方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1012806A (ja) * 1996-06-24 1998-01-16 Toshiba Corp 半導体装置
JP2001338567A (ja) * 2000-05-29 2001-12-07 Matsuo Electric Co Ltd 超小型ヒューズ及びその製造方法
JP2003068967A (ja) * 2001-08-29 2003-03-07 Denso Corp 半導体装置
JP2005116642A (ja) * 2003-10-03 2005-04-28 Murata Mfg Co Ltd ヒューズ付きコンデンサモジュール
JP2007123644A (ja) * 2005-10-31 2007-05-17 Mitsubishi Electric Corp 電力半導体装置
JP2008235502A (ja) * 2007-03-20 2008-10-02 Mitsubishi Electric Corp 樹脂封止型半導体装置
US20120262884A1 (en) * 2011-04-14 2012-10-18 Alstom Technology Ltd Power converter arrangement and method for operating a power converter arrangement
JP2015185702A (ja) * 2014-03-25 2015-10-22 三菱電機株式会社 樹脂封止型半導体装置
JP2017188681A (ja) * 2016-03-31 2017-10-12 株式会社豊田自動織機 車載用の電力変換装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021069180A (ja) * 2019-10-23 2021-04-30 三菱電機株式会社 電力変換装置および電力変換装置一体型回転電機
JP7086249B1 (ja) 2021-03-30 2022-06-17 三菱電機株式会社 電力変換装置及びそれを用いた回転電機
JP2022153956A (ja) * 2021-03-30 2022-10-13 三菱電機株式会社 電力変換装置及びそれを用いた回転電機
JP7337214B1 (ja) 2022-03-24 2023-09-01 三菱電機株式会社 電力変換装置
JP2023141445A (ja) * 2022-03-24 2023-10-05 三菱電機株式会社 電力変換装置

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