JP2002016199A - 電子回路装置の外囲器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電力用半導体素子に対するヒートシンクマス性
能及び冷却部材に対する放熱性能を低下させることな
く、外囲器小型軽量化を可能とする電子回路装置の外囲
器を提供すること。 【解決手段】ケース１は、外底面が冷却部材２に接する
底板部１１、底板部１１の周囲に立設される側壁部１
２、及び、底板部１から側壁部１２より低い高さに突設
されて電力用半導体素子３が載置される台座部１３を有
する。台座部１３は、側壁部１２に接して形成される。
これにより、台座部１３に要求される伝熱抵抗値及びヒ
ートシンクマス値を削減することができ、外囲器１の小
型軽量化を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子回路装置の外
囲器に関し、特に電力用半導体素子を内蔵する電子回路
装置の外囲器に関する。

【０００２】

【従来の技術】電力用半導体素子を内蔵する電子回路装
置の外囲器の従来例を図６に示す。

【０００３】金属ケース１は、外底面が冷却部材２に接
する底板部１１、底板部１１の周囲に立設される側壁部
１２、及び、底板部１から側壁部１２より低い高さに突
設されて電力用半導体素子３が載置される台座部１３を
有しており、図示しない天板により上端開口を遮蔽さ
れ、底板部１１の外底面には冷却部材２が接着されてい
る。台座部１３を設ける理由は主として薄肉の底板部１
１ではヒートシンクマス性能が不足するためである。な
お、台座部１３の高さが高くなることはある範囲までは
ヒートシンクマス性能向上に有効であるが、冷却部材２
までの熱抵抗が増大してしまうため、これら両者を勘案
して決定することが好ましい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、たとえ
ば電気自動車用のインバータ装置などの電子回路装置で
は、スペース、重量の制約が大きいにも関わらず、大電
力化の要求により内蔵する電力用半導体スイッチング素
子の発熱をますます許容できることが要請されている。

【０００５】台座部１３を大型化すれば、電力用半導体
スイッチング素子のヒートシンクマス性能及び熱伝導性
能を向上することができるが、重量及び必要スペースが
増大し、また、台座部をダイキャストなどにより鋳造す
る場合、その大型化は巣や歪みの発生確率が増大すると
いう問題も派生してしまう。

【０００６】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
であり、電力用半導体素子に対するヒートシンクマス性
能及び冷却部材に対する放熱性能を低下させることな
く、外囲器小型軽量化及び生産性の向上を可能とする電
子回路装置の外囲器を提供することをその目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の構成によ
れば、外底面が冷却部材に接する底板部、前記底板部の
周縁部に立設される側壁部、電力用半導体素子を載置し
て前記底板部から前記側壁部より低い高さまで立設され
る台座部を有する上端開口の金属ケースと、前記金属ケ
ースの開口を遮蔽する蓋板とを有し、内部に電子回路装
置を内蔵する電子回路装置の外囲器において、前記台座
部は、前記側壁部に接して形成されることを特徴として
いる。

【０００８】このようにすれば、電力用半導体素子は、
新たに側壁部を冷却部材への放熱経路並びにヒートシン
クマスとして利用できることになり、その分だけ台座部
を小型軽量化できることになり、外囲器の小型軽量化を
実現することができる。

【０００９】ケースとしては、アルミダイキャストなど
による一体成形の他、プレス絞り加工などで製造するこ
ともできる。

【００１０】冷却部材は、冷却空気が流れる冷却フィン
により構成することができるが、更に好適には冷却流体
通路をもつ冷却器とされる。

【００１１】なお、側壁部の外側面に接して冷却部材を
設けることも可能であり、この場合には電力用半導体素
子は側壁部の外側面を通じて外部に放熱することもで
き、電力用半導体素子の冷却性を一層向上することがで
きる。

【００１２】また、側壁部は冷却部材と一体に形成する
こともでき、この場合には、構造が簡素となりかつ側壁
部と冷却部材との間の放熱（伝熱）抵抗を容易に低減す
ることができ、電力用半導体素子の一層の冷却向上を図
ることができる。

【００１３】請求項２記載の構成によれば請求項１記載
の電子回路装置の外囲器において更に、前記底板部は、
前記冷却部材と一体に形成されている。すなわち、本構
成によれば、底板部が冷却部材を兼ねているので、構造
が簡素となりかつ底板部と冷却部材との間の放熱（伝
熱）抵抗を容易に低減することができ、電力用半導体素
子の一層の冷却向上を図ることができる。

【００１４】請求項３記載の構成によれば請求項２記載
の電子回路装置の外囲器において更に、前記底板部は、
冷却流体通路を有し、前記冷却流体通路は、前記台座部
直下の部位にて前記台座部直下以外の部位よりも大きな
吸熱能力を有することを特徴としている。すなわち、本
構成によれば、台座部近傍の冷却流体通路が流路密度又
は流路断面積の増大などにより台座部以外の部位より優
越した吸熱能力をもつので、電子回路装置中、最も大き
な冷却を必要とする電力用半導体素子の冷却を十分強化
することができる。

【００１５】請求項４記載の構成によれば請求項２又は
３記載の電子回路装置の外囲器において更に、前記冷却
部材を兼ねる前記底板部は、外底面に前記冷却流体通路
が凹設された部材と、前記底板部の前記外底面に接合さ
れる底板とを有する。このようにすれば、冷凍サイクル
装置の冷媒や不凍液などで構成される冷却流体の通路を
簡素な製造工程で液漏れなしに製造することができる。
なお、上記接合は、ろう付け等により製造できるし、あ
るいは底板部にパッキンを介して底板を締結して構成し
てもよい。

【００１６】更に、本構成によれば、台座から冷却流体
に至る金属伝熱経路に、熱抵抗が大きくなり易い接合面
がなく、良好な放熱を確保することができる上、ダイキ
ャスト部材を一個で済ますことができ、製造工程を簡素
化することができる。

【００１７】請求項５記載の構成によれば請求項２又は
３記載の電子回路装置の外囲器において更に、前記冷却
部材を兼ねる前記底板部は、外底面に前記冷却流体通路
が凹設された部材と、前記冷却流体通路に延設された冷
却流体流通配管とを有することを特徴としている。この
ようにすれば、冷凍サイクル装置の冷媒や不凍液などで
構成される冷却流体を液漏れの危険なしに底板部に設け
ることができる。もちろん、同様の構造を側壁部に設け
ることも可能である。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の好適な態様を以下の実施
例を参照して説明する。

【００１９】

【実施例１】本発明の電子回路装置の外囲器を図１、図
２を参照して以下に説明する。ただし、理解を容易とす
るために各図において主要機能が共通する構成要素には
同一符号を付す。

【００２０】１はケース、２は冷却器、３は半導体パワ
ーモジュール（電力用半導体素子）、４は天板、５は天
板４を固定するねじである。

【００２１】ケース１は、アルミダイキャストにより上
端開口の角箱形状に形成されており、底板部１１、側壁
部１２、台座部１３、柱部１４を有している。底板部１
１の外底面は冷却器２に熱伝導性グリスを介して密着し
ており、台座部１３は、底板部１１から立設されてい
る。台座部１３には半導体パワーモジュール３が載置さ
れており、底板部１１の他の部位上には図示しない回路
基板が固定されている。

【００２２】冷却器２の内部には、図示しない冷却流体
通路が形成されており、外部のポンプの駆動により冷却
流体が流れている。

【００２３】台座部１３は、図２に示すように側壁部１
２の隣接する２辺に囲まれた角部に隣接して配置されて
おり、これにより、半導体パワーモジュール３の熱は、
図１，図２に矢印で示すように台座部１３からその直下
の底板部１１を通じて冷却器２に流れるだけでなく、台
座部１３から側壁部１２を通じて冷却器２に流れること
ができるため、半導体パワーモジュール３の冷却性能が
向上する。また、台座部１３が側壁部１２に接して形成
されているために、半導体パワーモジュール３からみた
ヒートシンクマス機能が向上する。これらの結果、台座
部１３に要求される伝熱抵抗及びヒートシンクマス性能
の負担が減り、台座部１３をその分だけ小型軽量化する
ことができる。

【００２４】また、この実施例では、台座部１３に接す
る部位にて側壁部１２の厚さを増大しているので、上記
効果を一層向上することができ、その上、側壁部１２に
接しない台座部１３の側面に接して柱部１４を立ち上げ
ているので、上記効果を更に一層向上することができ
る。

【００２５】

【実施例２】他の実施例を図３を参照して説明する。

【００２６】この実施例の電子回路装置の外囲器は、実
施例１のそれに対して、冷却器２をケース１と一体化し
た点が異なっている。

【００２７】この実施例において、ケース１は、底板部
１１の外底面に密着する底板１５を有し、底板１５はね
じ６により底板部１１に締結されている。７はＯリング
である。底板部１１の外底面には、冷却流体通路をなす
長溝１６がつづら折り状に凹設されており、長溝１６は
底板１５により遮蔽されて冷却流体通路を構成してい
る。８は底板１５に固定された配管であり、この配管は
図示しないもう一本の配管とともに、長溝１６の両端に
別々に連通して、外部のポンプにより輸送される冷却流
体を冷却流体通路に循環させている。長溝１６は台座部
１３近傍にて高密度かつ深く形成されており、これによ
り、台座部１３近傍での冷却流体とケース１との間の熱
抵抗が低減されている。

【００２８】

【実施例３】他の実施例を図４を参照して説明する。

【００２９】この実施例の電子回路装置の外囲器は、実
施例２のそれに対して、冷却器２をケース１に埋め込ん
で一体化した点が異なっている。

【００３０】この実施例において、ケース１は、底板部
１１の外底面に密着する底板１５を有し、底板１５は図
示しないねじにより底板部１１に締結されている。底板
部１１の外底面には、冷却流体通路をなす長溝１６がつ
づら折り状に凹設されており、長溝１６には銅管製の冷
却流体配管１７が延在している。長溝１６の底面は円筒
断面を有する冷却流体配管１７に接するように半円筒形
状に形成されており、底板１５は長溝１５に突入して頂
面が冷却流体配管１７の円筒面に密着するように凹設さ
れた突条１８が形成されている。

【００３１】この実施例によれば、冷却性能の低下を抑
止しつつ液漏れの心配を大幅に低減することができる。

【００３２】

【実施例４】他の実施例を図５を参照して説明する。

【００３３】この実施例の電子回路装置の外囲器は、実
施例１において、底板部１１の外底面に密着する冷却器
２の底板部１１側の主面が、つづら折れ状の冷却溝部１
６を有して底板部１１の外底面に接合されている点をそ
の特徴としている。このようにすれば、実施例２同様の
作用効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の電子回路装置の外囲器を示す縦断面
図である。

【図２】図１の外囲器を示す横断面図である。

【図３】実施例２の電子回路装置の外囲器を示す縦断面
図である。

【図４】実施例３の電子回路装置の外囲器を示す縦断面
図である。

【図５】実施例４の電子回路装置の外囲器を示す縦断面
図である。

【図６】従来の電子回路装置の外囲器を示す縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１：ケース ２：冷却器（冷却部材） ３：半導体パワーモジュール（電力用半導体素子） ４：天板 １１：底板部 １２：側壁部 １３：台座部 １４：柱部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畠山 雅也 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 5F036 AA01 BA05 BA23 BB01 BB14 BB43

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外底面が冷却部材に接する底板部、前記底
   板部の周縁部に立設される側壁部、電力用半導体素子を
   載置して前記底板部から前記側壁部より低い高さまで立
   設される台座部を有する上端開口の金属ケースと、前記
   金属ケースの開口を遮蔽する蓋板とを有し、内部に電子
   回路装置を内蔵する電子回路装置の外囲器において、 前記台座部は、前記側壁部に接して形成されることを特
   徴とする電子回路装置の外囲器。
2. 【請求項２】請求項１記載の電子回路装置の外囲器にお
   いて、 前記底板部は、前記冷却部材と一体に形成されているこ
   とを特徴とする電子回路装置の外囲器。
3. 【請求項３】請求項２記載の電子回路装置の外囲器にお
   いて、 前記底板部は、冷却流体通路を有し、前記冷却流体通路
   は、前記台座部直下の部位にて前記台座部直下以外の部
   位よりも大きな吸熱能力を有することを特徴とする電子
   回路装置の外囲器。
4. 【請求項４】請求項２又は３記載の電子回路装置の外囲
   器において、 前記冷却部材を兼ねる前記底板部は、外底面に前記冷却
   流体通路が凹設された部材と、前記底板部の前記外底面
   に接合される底板とを有することを特徴とする電子回路
   装置の外囲器。
5. 【請求項５】請求項２又は３記載の電子回路装置の外囲
   器において、 前記冷却部材を兼ねる前記底板部は、外底面に前記冷却
   流体通路が凹設された部材と、前記冷却流体通路に延設
   された冷却流体流通配管とを有することを特徴とする電
   子回路装置の外囲器。