逆變器模塊及逆變器一體型電動(dòng)壓縮機(jī)的制作方法
【專利說明】逆變器模塊及逆變器一體型電動(dòng)壓縮機(jī)
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2010年2月25日、申請(qǐng)?zhí)枮?01080002518.9、發(fā)明名稱為“逆變器模塊及逆變器一體型電動(dòng)壓縮機(jī)”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及將逆變器裝置一體裝入到電動(dòng)壓縮機(jī)的殼體中的適合應(yīng)用于車輛用空調(diào)裝置的逆變器模塊及逆變器一體型電動(dòng)壓縮機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0003]作為搭載于混合動(dòng)力車或電力機(jī)動(dòng)車等的空調(diào)裝置用的壓縮機(jī)，已知有一體裝入了逆變器裝置的逆變器一體型電動(dòng)壓縮機(jī)。該逆變器一體型電動(dòng)壓縮機(jī)通常在內(nèi)置有電動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)構(gòu)的殼體的外周設(shè)置逆變器收容部(逆變器箱)，并在該逆變器收容部?jī)?nèi)部裝入逆變器裝置，該逆變器裝置將從電源供給的直流電力轉(zhuǎn)換成交流電力，并經(jīng)由玻璃密封端子施加給電動(dòng)機(jī)。
[0004]上述逆變器裝置通常具備:功率系基板，其安裝有開關(guān)電路，該開關(guān)電路由將直流電力轉(zhuǎn)換成交流電力的IGBT等多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)元件構(gòu)成；控制基板，其安裝有控制通信電路，該控制通信電路具有CPU等的在低電壓下進(jìn)行動(dòng)作的元件，其中，兩基板配設(shè)成上下兩段，兩基板通過收容設(shè)置在逆變器箱或外框部?jī)?nèi)，而一體裝入到壓縮機(jī)殼體的外周部。
[0005]此種適用于車輛用空調(diào)裝置的逆變器一體型電動(dòng)壓縮機(jī)由于在嚴(yán)格的溫度條件及振動(dòng)條件下使用，因此在逆變器裝置中要求高耐振性、防濕性及絕緣性。因此，提出有在裝入逆變器裝置的逆變器收容部?jī)?nèi)填充凝膠狀樹脂材料的方法，使控制基板浮在凝膠狀樹脂材料中的方法等(例如，參照專利文獻(xiàn)1、2)。還提出有在樹脂箱內(nèi)將金屬基板、控制基板及接口基板這三層基板配設(shè)成分層狀，在金屬基板的功率半導(dǎo)體面上填充凝膠材料，并從其表面到控制基板的上表面進(jìn)行樹脂密封的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)3)。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2006-316754號(hào)公報(bào)
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本特開2007-315269號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)3:日本專利第3845769號(hào)公報(bào)
[0009]在上述的功率系基板中，半導(dǎo)體開關(guān)元件通常對(duì)基板進(jìn)行引線接合，需要保護(hù)該引線接合免于高度的熱循環(huán)、熱沖擊、振動(dòng)等。然而，專利文獻(xiàn)I至3所示的技術(shù)都形成為在安裝有半導(dǎo)體開關(guān)元件的功率系基板的表面上填充凝膠狀樹脂材料的結(jié)構(gòu)，在所述結(jié)構(gòu)中，雖然能夠確保絕緣性或防濕性，但相對(duì)于高度的熱循環(huán)、熱沖擊、振動(dòng)等，還存在無法確保高可靠性的穩(wěn)固的耐振強(qiáng)度的課題。
[0010]在逆變器收容部?jī)?nèi)整體填充有凝膠狀樹脂材料的結(jié)構(gòu)中，由于質(zhì)量重且高價(jià)的凝膠狀樹脂材料的使用量增多，因此尤其是對(duì)于要求小型輕量化的車輛空調(diào)裝置用的逆變器一體型電動(dòng)壓縮機(jī)而言，難以稱為適當(dāng)?shù)慕鉀Q策略。此外，如專利文獻(xiàn)3所示，對(duì)設(shè)置在上段的控制基板((PU基板)進(jìn)行樹脂密封時(shí)，不僅難以維修下段側(cè)的功率系基板，而且對(duì)于控制基板自身實(shí)際上也存在維修困難的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明鑒于此種情況而作出，其目的在于提供一種相對(duì)于逆變器模塊的上下兩張基板，能夠分別確保穩(wěn)固的耐振強(qiáng)度、防濕性及絕緣性，并實(shí)現(xiàn)輕量化、低成本化的逆變器模塊及逆變器一體型電動(dòng)壓縮機(jī)。
[0012]為了解決上述課題，本發(fā)明的逆變器模塊及逆變器一體型電動(dòng)壓縮機(jī)采用以下的方法。
[0013]S卩，在本發(fā)明的第一形態(tài)的逆變器模塊通過樹脂箱將功率系基板和控制基板一體化，該功率系基板將從電源供給的直流電力轉(zhuǎn)換成交流電力而施加給電動(dòng)機(jī)，該控制基板對(duì)施加給所述電動(dòng)機(jī)的交流電力進(jìn)行控制，所述逆變器模塊的特征在于，該逆變器模塊在所述樹脂箱的下方部設(shè)置所述功率系基板且在其上方部設(shè)置所述控制基板，所述功率系基板安裝有半導(dǎo)體開關(guān)元件，所述控制基板安裝有CPU等的在低電壓下進(jìn)行動(dòng)作的控制通信電路，通過在所述樹脂箱內(nèi)將熱硬化性樹脂填充至覆蓋所述功率系基板上表面的高度位置而對(duì)所述功率系基板進(jìn)行樹脂密封，并將凝膠狀樹脂材料從該樹脂密封面填充至覆蓋所述控制基板至少一部分的高度位置。
[0014]本發(fā)明的第一形態(tài)將逆變器模塊形成為在樹脂箱的下方部設(shè)置功率系基板且在其上方部設(shè)置控制基板的結(jié)構(gòu)，該樹脂箱將功率系基板和控制基板一體化。此外，本發(fā)明的第一形態(tài)在安裝有半導(dǎo)體開關(guān)元件的功率系基板的上表面填充熱硬化性樹脂而對(duì)功率系基板進(jìn)行樹脂密封，并將凝膠狀樹脂材料從該樹脂密封面填充至覆蓋控制基板一部分的高度位置。因此，通過基于熱硬化性樹脂的樹脂密封，能夠牢固地加固引線接合有半導(dǎo)體開關(guān)元件的功率系基板。因此，不僅能確保絕緣性和防濕性，而且相對(duì)于高度的熱循環(huán)、熱沖擊、振動(dòng)等也能夠確保穩(wěn)固的耐振強(qiáng)度。而且，由于將凝膠狀樹脂材料從樹脂密封面填充至覆蓋控制基板一部分的高度位置，因此對(duì)于控制基板也能夠充分地確保耐振性、絕緣性，從而能夠可靠地防止控制基板上的部件的振動(dòng)引起的破損、脫落。此外，將凝膠狀樹脂材料從樹脂箱內(nèi)的樹脂密封面填充至覆蓋控制基板一部分的高度即可，能夠減少填充量，因此能夠?qū)崿F(xiàn)與該減少量相應(yīng)量的輕量化、低成本化，并且能夠根據(jù)需要對(duì)控制基板進(jìn)行維修。
[0015]此外，本發(fā)明的第一形態(tài)的逆變器模塊也可以形成為將所述凝膠狀樹脂材料填充至至少覆蓋CPU等微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成部件或振蕩電路構(gòu)成部件的上表面的高度位置的結(jié)構(gòu)，所述CPU等微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成部件或振蕩電路構(gòu)成部件安裝在所述控制基板的上表面。
[0016]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于將凝膠狀樹脂材料填充至至少覆蓋控制基板的上表面安裝的CPU等微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成部件或振蕩電路構(gòu)成部件的上表面的高度位置，因此通過凝膠狀樹脂材料進(jìn)一步覆蓋原來進(jìn)行了防濕涂層的CPU等微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成部件或振蕩電路構(gòu)成部件的上表面，從而能夠加倍對(duì)所述部件的防濕效果。因此，能夠進(jìn)一步提高對(duì)控制基板防濕性的可靠性，有時(shí)也可以省略防濕涂層。
[0017]此外，上述任一種的逆變器模塊也可以形成為將所述凝膠狀樹脂材料填充至覆蓋變壓器或電解電容器等大型部件的下半部分的高度位置的結(jié)構(gòu)，所述變壓器或電解電容器等大型部件安裝在所述控制基板的上表面。
[0018]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于將凝膠狀樹脂材料填充至覆蓋控制基板的上表面安裝的變壓器或電解電容器等大型部件的下半部分的高度位置，因此使變壓器或電解電容器等大型部件的下半部分埋沒在凝膠狀樹脂材料中，從而能夠通過凝膠狀樹脂材料進(jìn)行限制。因此，能夠提尚對(duì)所述大型部件的振動(dòng)抑制效果，從而能夠?qū)?duì)控制基板的耐振性提尚一個(gè)等級(jí)。
[0019]此外，上述的任一種逆變器模塊也可以形成為在所述控制基板的至少一個(gè)以上的部位穿設(shè)用于填充所述凝膠狀樹脂材料的貫通孔的結(jié)構(gòu)。
[0020]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于在控制基板的至少一個(gè)以上的部位穿設(shè)用于填充凝膠狀樹脂材料的貫通孔，因此能夠容易將凝膠狀樹脂材料從貫通孔填充到功率系基板上的樹脂密封面與控制基板之間的空隙，而且能夠根據(jù)凝膠狀樹脂材料從貫通孔溢流的情況來確認(rèn)凝膠狀樹脂材料向該空隙的充滿。因此，能夠適當(dāng)且容易管理凝膠狀樹脂材料的填充。
[0021]此外，本發(fā)明的第二形態(tài)的逆變器一體型電動(dòng)壓縮機(jī)在內(nèi)置有電動(dòng)機(jī)及壓縮機(jī)構(gòu)的殼體的外周設(shè)置逆變器收容部并在所述逆變器收容部的內(nèi)部一體裝入逆變器裝置，該逆變器裝置將來自電源的直流電力轉(zhuǎn)換成交流電力而施加給所述電動(dòng)機(jī)，所述逆變器一體型電動(dòng)壓縮機(jī)的特征在于，在所述逆變器收容部?jī)?nèi)一體裝入包含上述任一種逆變器模塊的逆變器裝置。
[0022]本發(fā)明的第二形態(tài)通過形成為上述結(jié)構(gòu)，而在苛刻的溫度條件及振動(dòng)條件下使用的車載用的逆變器一體型電動(dòng)壓縮機(jī)中，能夠提高最容易受到使用環(huán)境的影響的逆變器裝置的耐振強(qiáng)度、防濕性及絕緣性，而且能夠?qū)崿F(xiàn)逆變器裝置的輕量化、低成本化。其結(jié)果是，能夠?qū)崿F(xiàn)逆變器一體型電動(dòng)壓縮機(jī)的可靠性提高和成本下降、以及向車輛的搭載性的提尚O
[0023]發(fā)明效果
[0024]根據(jù)本發(fā)明的逆變器模塊，由于能夠通過基于熱硬化性樹脂的樹脂密封牢固地加固引線接合有半導(dǎo)體開關(guān)元件的功率系基板，因此不僅能確保絕緣性或防濕性，而且對(duì)于高度的熱循環(huán)、熱沖擊、振動(dòng)等也能夠確保穩(wěn)固的耐振強(qiáng)度。而且，由于將凝膠狀樹脂材料從樹脂密封面填充至覆蓋控制基板一部分的高度位置，因此相對(duì)于控制基板也能夠充分地確保耐振性、絕緣性，從而能夠可靠地防止控制基板上的部件的振動(dòng)引起的破損、脫落。此夕卜，將凝膠狀樹脂材料從樹脂箱內(nèi)的樹脂密封面填充至覆蓋控制基板一部分的高度即可，能夠減少填充量，因此能夠?qū)崿F(xiàn)與該減少量相應(yīng)量的輕量化、低成本化，并且能夠