JP2002026215A - 冷却流体冷却型半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】装置の製造寸法のばらつきにも関わらず、冷却
効果に優れ組み付けも容易な冷却流体冷却型半導体装置
を提供すること。 【解決手段】両端が一対のヘッダに連結される扁平冷却
チューブ２、２の間に半導体モジュール１が介設され、
Ｕ字状板ばね部材４がそれらを挟圧する。扁平冷却チュ
ーブ２の両端部は半導体モジュール１の厚さ方向に変形
容易とされており、扁平冷却チューブ２と半導体モジュ
ール１との接触性が改善される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷却流体冷却型半
導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハイブリッド車、燃料電池車、純二次電
池車など電力を用いて走行する電気自動車では、構成が
堅牢、簡素で制御が容易な交流モータを用いるために、
直流電力と交流電力との間で双方向変換する大電力のイ
ンバータ装置特に三相インバータ装置が必要となる。

【０００３】この種の大電力インバータ装置は、通常、
複数の半導体モジュールで構成されるが、半導体モジュ
ールの発熱が大きいために、冷却流体が流れる間接冷却
部材を用いてそれらを均一に間接冷却することが実用上
必須となっている。

【０００４】複数の半導体モジュールを均一冷却する冷
却流体冷却型間接冷却部材として、一対のヘッダの間に
多数の扁平冷却チューブを配置したいわゆる冷却管並列
型クーラーが好適である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した冷却管並列型
クーラーにより半導体モジュールを間接冷却する場合、
扁平冷却チューブと半導体モジュールとの良好な接触が
重要な課題となる。

【０００６】しかし、各扁平冷却チューブ間隔や扁平冷
却チューブの形状、半導体モジュールの厚さなどはそれ
ぞれ製造ばらつきをもつため、両者間に隙間が生じて熱
抵抗が極端に増加するという不具合があった。

【０００７】また、扁平冷却チューブ間のスペースより
も半導体モジュールの厚さが大きければ、半導体モジュ
ールの組み付け作業が困難となる上、挿入後に扁平冷却
チューブが両端部を支点として弓形に湾曲してしまい、
半導体モジュールに局部的に応力が集中する部位や、扁
平冷却チューブから離れる部位が生じてしまうという不
具合もあった。

【０００８】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、装置の製造寸法のばらつきにも関わらず、冷却効
果に優れ組み付けも容易な冷却流体冷却型半導体装置を
提供することをその目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の冷却流体
冷却型半導体装置は、所定間隔を隔てて平行に延設され
る一対のヘッダと、互いに所定間隔を隔てて複数配置さ
れるとともに両端が前記両ヘッダに直接又は連結管部を
介して接合される冷却チューブと、前記扁平冷却チュー
ブの間に挟圧される半導体モジュールとを備え、前記ヘ
ッダの前記冷却チューブ接合部又は前記連結管部は、前
記挟圧により前記冷却チューブよりも前記半導体モジュ
ールの厚さ方向へ大きく変形されることを特徴としてい
る。

【００１０】これにより、装置の製造寸法のばらつきに
も関わらず、冷却効果に優れ組み付けも容易な冷却流体
冷却型半導体装置を実現することができる。

【００１１】すなわち、本構成によれば、ヘッダの冷却
チューブ接合部又は連結管部が冷却チューブよりも半導
体モジュールの厚さ方向へ変形容易に形成されているの
で、製造寸法のばらつきを吸収できる上、冷却チューブ
の湾曲を抑制できる。このため、冷却チューブと半導体
モジュールとの接触性が悪化したり、半導体モジュール
に局部的な応力が集中することがない。

【００１２】なお冷却チューブを半導体モジュールに押
し付けるには、弾性変形した上記変形部の復元力を利用
してもよく、ばねなどの専用の付勢部材を用いても良
い。

【００１３】請求項２記載の構成によれば請求項１記載
の冷却流体冷却型半導体装置において更に、前記ヘッダ
の前記冷却チューブ接合部又は前記連結管部は、弾性変
形範囲内で前記変形をなされていることを特徴としてい
る。

【００１４】本構成によれば、ヘッダの冷却チューブ接
合部又は連結管部が扁平冷却チューブよりも半導体モジ
ュールの厚さ方向へ弾性変形容易に形成されているの
で、半導体モジュールの交換などを行っても、弾性変形
したヘッダの冷却チューブ接合部又は連結管部が疲労し
たり異常変形したりすることがない。また、この弾性変
形からの復元力で冷却チューブを半導体モジュールに密
着させることができるので、専用の付勢部材の省略又は
簡素化を図ることができる。

【００１５】請求項３記載の構成によれば請求項１又は
２記載の冷却流体冷却型半導体装置において更に、前記
ヘッダの前記冷却チューブ接合部又は前記連結管部は、
前記半導体モジュールを挟んで配置される一対の前記冷
却チューブのうちの一方を、他方よりも前記半導体モジ
ュールの厚さ方向に大きく変位させることを特徴として
いる。

【００１６】これにより、製造寸法ばらつきの吸収のた
めに半導体モジュールを挟む一対の冷却チューブの一方
の変位を抑止することができるので、半導体モジュール
の位置が変動することがなく、半導体モジュールへのブ
スバーなどの接続作業が困難となることがなく、組み付
け作業が簡素となる。

【００１７】請求項４記載の冷却流体冷却型半導体装置
は、所定間隔を隔てて平行に延設される一対のヘッダ
と、互いに所定間隔を隔てて複数配置されるとともに両
端が前記両ヘッダに直接又は連結管部を介して接合され
る冷却チューブと、前記冷却チューブの間に挟圧される
半導体モジュールとを備え、前記冷却チューブの端部
は、前記挟圧により中央部より大きく変形されることを
特徴としている。

【００１８】これにより、装置の製造寸法のばらつきに
も関わらず、冷却効果に優れ組み付けも容易な冷却流体
冷却型半導体装置を実現することができる。

【００１９】すなわち、本構成によれば、冷却チューブ
の端部が中央部（冷却チューブの長手方向）よりも半導
体モジュールの厚さ方向に弾性変形容易に形成されてい
るので、冷却チューブの端部の弾性変形により製造寸法
のばらつきを吸収できる。また、冷却チューブの湾曲を
抑制できるので、冷却チューブと半導体モジュールとの
接触性が悪化したり、半導体モジュールに局部的な応力
が集中することがない。更に、半導体モジュールの交換
などを行っても、弾性変形した冷却チューブの端部がが
疲労したり異常変形したりすることがない。また、この
弾性変形からの復元力で冷却チューブを半導体モジュー
ルに密着させることができるので、専用の弾性付勢部材
の省略又は簡素化を図ることができる。

【００２０】請求項５記載の構成によれば請求項４記載
の冷却流体冷却型半導体装置において更に、前記冷却チ
ューブの端部は、弾性変形範囲内で前記変形をなされて
いることを特徴としているので、請求項２記載の構成と
同様の効果を奏することができる。

【００２１】請求項６記載の構成によれば請求項４又は
５記載の冷却流体冷却型半導体装置において更に、前記
半導体モジュールを挟む一対の前記冷却チューブの一方
は、他方よりも前記半導体モジュールの厚さ方向に大き
く変位されることを特徴としている。

【００２２】これにより、製造寸法ばらつきの吸収のた
めに半導体モジュールを挟む一対の冷却チューブの一方
の変位を抑止することができるので、半導体モジュール
の位置が変動することがなく、半導体モジュールへのブ
スバーなどの接続作業が困難となることがなく、組み付
け作業が簡素となる。

【００２３】請求項７記載の構成によれば請求項１乃至
６のいずれか記載の冷却流体冷却型半導体装置において
更に、前記冷却チューブを前記半導体モジュールに付勢
する付勢部材を有し、前記付勢部材は、互いに隣接する
一対の前記冷却チューブ間に介設されて前記一対の冷却
チューブを前記半導体モジュールの厚さ方向反対側に押
し広げるばね部材からなることを特徴としている。

【００２４】本構成によれば、ばね部材により冷却チュ
ーブを半導体モジュールに押し付けるので、付勢力のば
らつきを減らすことができる。特に、ばね部材の両端が
異なる冷却チューブを逆方向に付勢するので、ばね部材
の数を減らすこともできる。

【００２５】請求項８記載の構成によれば請求項１乃至
６のいずれか記載の冷却流体冷却型半導体装置において
更に、前記冷却チューブを前記半導体モジュールに付勢
する付勢部材を有し、前記付勢部材は、前記半導体モジ
ュールと前記冷却チューブとを挟圧するＵ字状板ばね部
材からなることを特徴としている。

【００２６】本構成によれば、Ｕ字状板ばね部材により
冷却チューブを半導体モジュールに押し付けるので、付
勢部材を簡素な構造とできる他、付勢力のばらつきを減
らすことができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明の冷却流体冷却型半導体装
置を用いたインバータ装置の好適な態様を以下の実施例
を参照して説明する。

【００２８】

【実施例１】実施例１のインバータ装置を図１、図２を
参照して以下に説明する。図１は、このインバータ装置
の模式平面図であり、図２はそのＡ−Ａ線矢視断面図で
ある。 （全体構成）１は、両面冷却型半導体モジュール、２は
扁平冷却チューブ、３は金属製で良熱伝導性及び剛性を
有する押さえ板、４はＵ字状板ばね部材、５、６はヘッ
ダ、７は平滑コンデンサ、８はケース、９は蓋板であ
る。

【００２９】両面冷却型半導体モジュール１は、たとえ
ばパワーＭＯＳＦＥＴが形成された電力用半導体素子チ
ップの両面すなわちソース電極及びドレイン電極にそれ
ぞれ金属放熱板を半田層を介して密着させ、両金属放熱
板の外主面面及び制御電極端子を除いて樹脂モールドし
た構造を有している。

【００３０】合計６個の両面冷却型半導体モジュール１
は、それぞれが三相インバータ回路の各半導体スイッチ
ング素子及びこの半導体スイッチング素子と逆並列に接
続されたフライホイルダイオードとして機能する。各両
面冷却型半導体モジュール１の両側の金属放熱板の外主
面は、図示しない絶縁スペ−サを介して互いに異なる扁
平冷却チューブ２の一主面に個別に当接している。この
絶縁スペーサは、窒化アルミニウムフィルムで構成され
ているが、他の絶縁フィルムでもよい。更に、シリコン
グリスなどの熱伝導グリスを熱伝導面に塗布することが
好ましい。インバータ回路の接地端をなす半導体モジュ
ール１の金属放熱板は上記絶縁スペーサなしに扁平冷却
チューブ２に直接当接させてもよい。

【００３１】扁平冷却チューブ２は、アルミ押し出し
（又は引き抜き）成形管からなり、互いに隔壁により隔
てられた複数の冷却流体通路を有し、各冷却流体通路は
ヘッダ５、６を連結している。

【００３２】Ｕ字状板ばね部材４は、押さえ板３、扁平
冷却チューブ２、半導体モジュール１、扁平冷却チュー
ブ２、押さえ板３をこの順番に重ねてなるサブセットを
半導体モジュール１の厚さ方向に挟圧し、扁平冷却チュ
ーブ２と半導体モジュール１との間の熱抵抗を低減して
いる。押さえ板３はＵ字状板ばね部材４の挟圧力が扁平
冷却チューブ２の各部に均等に分散するように高い剛性
を有している。

【００３３】各扁平冷却チューブ２の両端部はヘッダ
５、６に固定されている。ヘッダ５、６の反扁平冷却チ
ューブ側の側面は平滑コンデンサ７に密着して固定され
ている。ヘッダ５、６は平滑コンデンサ７とともにケー
ス８内に収容され、蓋板９により密閉されている。ヘッ
ダ５、６の下端面にはそれぞれ連結管部１０が固定さ
れ、連結管部１０はケース８の底板部を通じて外部に突
出している。

【００３４】平滑コンデンサ７は、半導体モジュール１
により構成される三相インバータ回路の正負直流端に図
示しないブスバーにより接続されて、電圧変動を抑止す
るためのものである。（冷却系の構成）ヘッダ５、６と
扁平冷却チューブ２との結合構造を図３、図４を参照し
て以下に説明する。図３は、図１の装置の要部横断面図
を示し、図４はそのＡ−Ａ線矢視断面図を示す。

【００３５】この実施例では、ヘッダ５、６は、扁平冷
却チューブ２の連結位置に扁平冷却チューブ２が嵌入す
る開口部５０、６０を有し、開口部５０、６０を囲んで
リング状の凹部５１、６１を有している。このリング状
の凹部５１、６１は、扁平冷却チューブ２の端部に接合
される内側筒壁部５２、６２と、この内側筒壁部５２、
６２に所定間隔を隔てて対面しつつ内側筒壁部５２、６
２を囲む外側する外側筒壁部５３、６３と、この内側筒
壁部５２、６２と外側筒壁部５３、６３とを連結するリ
ング状の底壁部５４、６４とからなり、図３においてヘ
ッダ５、６側に食い込むＵ字形凹部となっている。扁平
冷却チューブ２の端部は、この開口部５０、６０に嵌入
されて、内側筒壁部５２、６２の内周面にろう付けされ
ている。

【００３６】この実施例によれば、ヘッダ５、６の凹部
５１、６１が、扁平冷却チューブ２よりも容易に半導体
モジュール１の厚さ方向（Ｘ方向ともいう）に弾性変形
できるために、扁平冷却チューブ２と半導体モジュール
１とが組み付けに際して上記Ｘ方向に位置ずれしていて
もこの位置ずれを吸収することができる。

【００３７】（効果）上記実施例の冷却流体冷却型半導
体装置によれば、次の効果を奏することができる。

【００３８】・各半導体モジュール１に等しく低温の冷
却流体を均等に分配し、冷却効果のばらつきを低減する
ことができ、各半導体モジュール１は、両側の扁平冷却
チューブ２に放熱できるので冷却効果に優れる。

【００３９】・挟圧部材であるＵ字状板ばね部材４によ
り、一対の扁平冷却チューブ２と半導体モジュール１と
を挟圧するので、簡素な構造で扁平冷却チューブ２に半
導体モジュール１を各部均一の力により密着させること
ができ、接触熱抵抗を低減することができる。

【００４０】・ヘッダ５、６の扁平冷却チューブ連結部
をなすリング状の凹部５１、６１が扁平冷却チューブ２
を囲み、このリング状の凹部５１、６１の板厚を扁平冷
却チューブ２のＸ方向平均厚さ以下とするなどしてリン
グ状の凹部５１、６１のＸ方向剛性を扁平冷却チューブ
２のそれよりも小さく設定しているので、一対の扁平冷
却チューブ２間のスペース幅が半導体モジュール１のそ
れよりも小さい場合や、両者の位置がずれている場合で
も、扁平冷却チューブ２を弓形に湾曲させることなく良
好にこの寸法誤差を吸収することができる。この結果、
扁平冷却チューブ２はその半導体モジュール当接主面各
部においてむらなく良好に半導体モジュール２の上記金
属放熱板に接することができる。

【００４１】（変形態様１）上記実施例では、リング状
の凹部５１、６１により扁平冷却チューブ２のＸ方向変
位を可能としたが、ヘッダ５、６から扁平冷却チューブ
２の端部に向けて薄肉の筒部を突出させ、この筒部に扁
平冷却チューブ２を接合する構造を採用しても良い。

【００４２】この場合にも、この筒部がヘッダ５、６の
主部を起点としてＸ方向に容易に弾性変形可能であるた
め、扁平冷却チューブ２自体の変形を抑止しつつ扁平冷
却チューブ２をＸ方向に変位させて、扁平冷却チューブ
２と半導体モジュール１とを良好に密着させることがで
きる。

【００４３】その他、扁平冷却チューブ２とヘッダ５、
６との間に、それらと別体に形成された薄肉の連結管部
を介設しても上記と同様にこの連結管部を優先的に弾性
変形させることができ、同様の効果を奏することができ
る。 更に、ヘッダ５、６の扁平冷却チューブ２に連結
される部分は、弾性変形ではなく塑性変形させてもよ
い。ただし、弾性変形させる場合は、半導体モジュール
１の繰り返し交換などにおいて支障が生じないので有利
であり、更にその上、この弾性変形力を、扁平冷却チュ
ーブ２を半導体モジュール１に押し付け付勢する力の一
部又は全部として利用できるという効果も生じる。

【００４４】

【実施例２】他の実施例の冷却流体冷却型半導体装置を
図５、図６を参照して説明する。この実施例は、図３、
図４に示される実施例１の扁平冷却チューブ２のうち、
Ｘ方向最外側の扁平冷却チューブ２を第一の高剛性扁平
冷却チューブ２１に代替し、更に第一の高剛性扁平冷却
チューブ２１から（Ｎ＋２、Ｎは１以上の整数）目の扁
平冷却チューブ２を第二の高剛性扁平冷却チューブ２２
に変更したものである。なお、第一、第二の高剛性扁平
冷却チューブ２１、２２は、図３、図４に示すリング状
の凹部５１、６１なしにヘッダ５、６に固定されてい
る。

【００４５】また、この実施例では、図３、図４に示す
Ｕ字状板ばね部材４の代わりに、コイルバネ４０を互い
に対面する一対の扁平冷却チューブ２、２の間に介設し
ている。

【００４６】また、Ｘ方向中央の第二の扁平冷却チュー
ブ２２はＸ方向両側の半導体モジュール１を冷却してい
る。このため、第二の高剛性扁平冷却チューブ２２は他
の扁平冷却チューブ２、２１よりも大きい流路断面積を
有している。

【００４７】第一、第二の扁平冷却チューブ２１、２２
は、厚肉とされて格段に大きい高剛性を有しているの
で、これら第一、第二の扁平冷却チューブ２１、２２は
扁平冷却チューブ２よりもＸ方向へ変位しにくい。その
結果、半導体モジュール１にブスバーを接続するに際し
て、ブスバーをこれら第一、第二の扁平冷却チューブ２
１、２２を基準として配線すれば、ブスバーと半導体モ
ジュール１との接続位置のばらつきを低減して、接合部
接続作業を容易化することができる。

【００４８】（変形態様）この実施例の装置の変形例を
図７、図８を参照して説明する。この実施例は、図５、
図６に示される実施例２のコイルバネ４０を板ばね４１
に変更したものである。このようにすれば、板ばね４１
の挿入作業は、コイルバネ４０のそれよりも容易である
ので組み付け工程を簡素化することができる他、板ばね
４１は、コイルバネ４０よりも扁平冷却チューブ２に広
い面積にわたって対面できるので、板ばね４１は押さえ
板３を通じて扁平冷却チューブ２の各部をより一層均等
に付勢することができる。

【００４９】

【実施例３】他の実施例の冷却流体冷却型半導体装置を
図９〜図１１を参照して説明する。この実施例では、扁
平冷却チューブ２の両端面にはキャップ２３が被着され
て、遮蔽されている。その代わり、扁平冷却チューブ２
には、ヘッダ５、６内の冷却流体流通方向（Ｘ方向に）
開口する一対のヘッダ連通開口部２４、２４が形成され
ている。

【００５０】ヘッダ５、６は半導体モジュール１を挟む
一対の扁平冷却チューブ２、２の間に位置して、ヘッダ
連通開口部２４を囲んで扁平冷却チューブ２にろう付け
された両端開口で蛇腹状の弾性筒部５００、６００を有
している。また、半導体モジュール１が存在しない側に
て互いに隣接する一対の扁平冷却チューブ２、２間に位
置してヘッダ連通開口部２４を囲んで扁平冷却チューブ
２にろう付けされた両端開口で直管状の剛性筒部５０
１、６０１を有している。弾性筒部５００、６００は、
貫通孔２４に連通する貫通孔を囲む周壁部を有し、この
周壁部が蛇腹状に形成された短い金属筒などにより構成
されている。したがって、扁平冷却チューブ２の両端
部、弾性筒部５００、６００及び剛性筒部５０１、６０
１は、ろう付けなどにより一体化されてヘッダを構成し
ている。

【００５１】この実施例によれば、弾性筒部５００、６
００が弾性変形容易な蛇腹形状に形成されているので、
Ｕ字状板ばね部材４による挟圧により弾性筒部５００、
６００を半導体モジュール１の厚さに応じて伸縮させる
ことができ、これにより、扁平冷却チューブ２を湾曲変
形させることなく半導体モジュール１と扁平冷却チュー
ブ２との良好な密着を実現することができる。また、半
導体モジュール１の挿入前の扁平冷却チューブ２、２間
の半導体モジュール挿入用隙間を大きく設定することが
でき、半導体モジュール１の挿入作業を容易とすること
ができる。図１１は扁平冷却チューブ２の側面図すなわ
ちＸ方向にみた図である。

【００５２】

【実施例４】他の実施例の冷却流体冷却型半導体装置を
図１２〜図１４を参照して説明する。この実施例では、
図９〜図１１に示す実施例３の装置において、剛性筒部
５０１、６０１を省略し、Ｘ方向両端部の扁平冷却チュ
ーブ２を除く中央部の扁平冷却チューブ２ＡをＸ方向両
側の半導体モジュール１、１にそれぞれ当接させ、各半
導体モジュール・扁平冷却チューブのセット全体を単一
のＵ字状板ばね部材４ａでＸ方向に挟圧したものであ
る。

【００５３】この実施例によれば、実施例４の剛性筒部
５０１、６０１を省略することができ、実施例４に比較
して装置の小型化と組み付け工数の低減を実現すること
が可能となる。ただし、この実施例では、両側の半導体
モジュール１を冷却する中央部の扁平冷却チューブ２Ａ
の冷却流体流路断面積を増大して、各半導体モジュール
１の冷却を均等化することが好ましい。

【００５４】

【実施例５】他の実施例の冷却流体冷却型半導体装置を
図１５を参照して説明する。この実施例では、ヘッダ
５、６が、半導体モジュール１に隣接して径大な鍔状筒
部５０２、６０２を有する点をその特徴としている。

【００５５】この鍔状筒部５０１は、Ｘ方向に容易に弾
性変形できるので、半導体モジュール１の両側の扁平冷
却チューブ２の変位を可能とすることができる。なお、
鍔状筒部５０２、６０２の代わりにリング状凹部をヘッ
ダ５、６の周囲に設けても同様の効果を奏することがで
きるが、ヘッダ５、６内の流体抵抗が増大する不具合が
生じる。

【００５６】また、この実施例では、半導体モジュール
１を挟持せずに互いに隣接する扁平冷却チューブ２、２
間のヘッダ５、６の部分を直管状の剛性筒部５５ａ、６
５ａとしたが、この部分も鍔状筒部又はリング状凹部又
は蛇腹部とすることにより、扁平冷却チューブ２をＸ方
向に容易に弾性変形あるいは塑性変形させることができ
る。

【００５７】

【実施例６】他の実施例の冷却流体冷却型半導体装置を
図１６、図１７を参照して説明する。

【００５８】この実施例は、実施例１に示す装置におい
て、半導体モジュール１の一方側の扁平冷却チューブ２
ｂを厚肉で半導体モジュールの厚さ方向に高剛性とし、
半導体モジュール１の他方側の扁平冷却チューブ２ｃを
薄肉で半導体モジュールの厚さ方向に低剛性（変形容
易）とし、かつ、ヘッダ５、６のリング状の凹部５１、
６１を省略した点をその特徴としている。

【００５９】なお、扁平冷却チューブ２ｃを扁平冷却チ
ューブ２ｂよりも薄肉に形成する代わりに、素材や形状
変更により上記剛性差を得てもよい。

【００６０】このようにすると、Ｕ字状板ばね部材４で
挟圧した場合、低剛性側の扁平冷却チューブ２は、図１
６に示されるように、半導体モジュール１側に弓形に湾
曲して密着するので、次の効果を奏することができる。
・半導体モジュール１は、寸法誤差が生じても一方側の
扁平冷却チューブ２ｂに良好に面接触することができ、
冷却を確保することができる。・半導体モジュール１の
Ｘ方向位置を湾曲しない扁平冷却チューブ２ｂに対して
位置決めすることができる。・弓形に湾曲した他方の扁
平冷却チューブ２ｃも、その弓形湾曲により少なくとも
中央部は半導体モジュール１に密着することができ、こ
の湾曲がない場合に比較して格段の放熱性能を確保する
ことができる。・ヘッダ５、６又はヘッダ５、６と扁平
冷却チューブ２ｂ、２ｃとの連結部に弾性変形構造を導
入する必要がないので、構造が簡素となる。

【００６１】なお、低剛性の扁平冷却チューブ２ｃは、
Ｕ字状板ばね部材４により弾性限界範囲でＸ方向に弓形
湾曲しても良く、弾性限界を超えて塑性変形範囲で湾曲
してもよい。

【００６２】

【実施例７】他の実施例の冷却流体冷却型半導体装置を
図１８を参照して説明する。

【００６３】この実施例は、実施例６と異なる方法で、
半導体モジュール１を挟む一対の扁平冷却チューブの一
方を低剛性化したものである。すなわち、扁平冷却チュ
ーブ２ｅは、実施例１の扁平冷却チューブ２の両端部を
中ぐり加工して薄肉で隔壁なしの低剛性部として形成さ
れている。

【００６４】これにより、扁平冷却チューブ２ｅのう
ち、半導体モジュール１に接する中央部に高剛性を与え
てその変形を抑止しつつ、その両端部を低剛性とするこ
とができるので、Ｕ字状板ばね部材４の付勢により扁平
冷却チューブ２ｅの中央部は良好に半導体モジュール１
に密着することができる。 （変形態様）変形態様を図２１に示す。この変形態様
は、Ｕ字状板ばね部材４の代わりに、既述したコイルバ
ネ４０により扁平冷却チューブ２ｅを半導体モジュール
１に押し付ける構造を採用したものである。

【００６５】

【実施例８】他の実施例の冷却流体冷却型半導体装置を
図１９を参照して説明する。

【００６６】この実施例は、実施例６、７と異なる方法
で扁平冷却チューブ２を低剛性化したものである。すな
わち、この実施例の扁平冷却チューブの中央部２ｆは、
ヘッダ５、６に連結される扁平冷却チューブの先端部２
ｇに薄肉で径大な鍔状筒部２ｈにより連結されている。
鍔状筒部２ｈの中央部はその両端部よりも径大に形成さ
れている。中央部分と同一形状とされている。

【００６７】これにより、半導体モジュール１に接する
扁平冷却チューブの中央部２ｆに高剛性を与えてその変
形を抑止しつつ、鍔状筒部２ｈを低剛性とすることがで
きるので、Ｕ字状板ばね部材４の付勢により扁平冷却チ
ューブの中央部２ｆは良好に半導体モジュール１に密着
することができる。 （変形態様）変形態様を図２２に示す。この変形態様
は、Ｕ字状板ばね部材４の代わりに、既述したコイルバ
ネ４０を用いたものである。

【００６８】

【実施例９】他の実施例の冷却流体冷却型半導体装置を
図２０を参照して説明する。

【００６９】この実施例は、扁平冷却チューブの両端部
を６〜８と異なる方法で低剛性化したものである。すな
わち、この実施例の扁平冷却チューブは、その両端部
に、薄肉で径大な鍔状筒部２ｉを有している。この鍔状
筒部２ｉは、扁平冷却チューブの厚肉の中央部２ｆを囲
むリング状の凹部２ｋを有している。 （変形態様）変形態様を図２３に示す。この変形態様
は、Ｕ字状板ばね部材４の代わりに、既述したコイルバ
ネ４０を採用したものである。

【００７０】

【実施例１０】他の実施例の冷却流体冷却型半導体装置
を図２４を参照して説明する。

【００７１】この実施例は、半導体モジュール１の扁平
冷却チューブ２、２を同一形状に形成するとともにあら
かじめ半導体モジュール１から離れる方向に塑性変形さ
せておき（図２４ａ）、半導体モジュール１が挿入され
るスペースの幅を十分に確保しておき、半導体モジュー
ル１の挿入後に、Ｕ字状板ばね部材４で付勢することに
より変形させて、扁平冷却チューブ２、２を半導体モジ
ュール１に所定圧力で接触させる（図２４ｂ）ものであ
る。これにより、半導体モジュール１の挿入作業を簡素
化することができる。

【００７２】なお、扁平冷却チューブ２、２の代わりに
既述した低剛性の扁平冷却チューブ２１と高剛性の扁平
冷却チューブ２とを用いても良い。

【００７３】

【実施例１１】他の実施例の冷却流体冷却型半導体装置
を図２５、図２６を参照して説明する。

【００７４】この実施例は、扁平冷却チューブ２の下方
に半導体モジュール配列方向（Ｘ方向）にベースプレー
ト１００００を配置したものである。ヘッダ５、６はこ
のベースプレート１０００に固定されている。

【００７５】ベースプレート１０００には一対の固定壁
部１０００１が立設されている。一対の扁平冷却チュー
ブ２、２とこれら扁平冷却チューブ２、２に挟設される
半導体モジュール１からなるセットが２つ、両固定壁部
１０００１の間に配置され、両セット間に、押さえ板３
３、３３と楔状部材１００２とが配置されている。押さ
え板３３、３３は、扁平冷却チューブ２の反半導体モジ
ュール側の主面に密着され、押さえ板３３は、下方へ向
かうにつれて厚さが増大する。押さえ板３３の楔状部材
側の表面は斜面となっている。楔状部材１００２は下方
へ向かうにつれて薄くなる形状を有している。楔状部材
１００２にはボルトが挿通されており、ボルトの先端部
はベースプレート１０００に螺入されている。したがっ
て、このボルトを締め込むことにより、楔状部材００２
が下方へ変位し、扁平冷却チューブ２は半導体モジュー
ル１に密着される。楔状部材１００２の戻りはボルトに
より阻止される。

【００７６】（変形態様）押さえ板３３は、扁平冷却チ
ューブ２と一体に成形することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のインバータ装置の模式平面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。

【図３】図１の装置の要部横断面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ線矢視断面図である。

【図５】実施例２の冷却流体冷却型半導体装置を示す要
部横断面図である。

【図６】図５のＡ−Ａ線矢視断面図である。

【図７】実施例２の変形態様を示す要部横断面図であ
る。

【図８】図７のＡ−Ａ線矢視断面図である。

【図９】実施例３の冷却流体冷却型半導体装置を示す要
部横断面図である。

【図１０】図９の縦断面図である。

【図１１】図９の扁平冷却チューブの側面図である。

【図１２】実施例４の冷却流体冷却型半導体装置を示す
要部横断面図である。

【図１３】図１２の縦断面図である。

【図１４】図１２の扁平冷却チューブの側面図である。

【図１５】実施例５の冷却流体冷却型半導体装置を示す
要部横断面図である。

【図１６】実施例６の冷却流体冷却型半導体装置を示す
要部横断面図である。

【図１７】図１６のＡ−Ａ線矢視断面図である。

【図１８】実施例７の冷却流体冷却型半導体装置を示す
要部横断面図である。

【図１９】実施例８の冷却流体冷却型半導体装置を示す
要部横断面図である。

【図２０】実施例９の冷却流体冷却型半導体装置を示す
要部横断面図である。

【図２１】実施例７の変形態様を示す要部横断面図であ
る。

【図２２】実施例８の変形態様を示す要部横断面図であ
る。

【図２３】実施例９の変形態様を示す要部横断面図であ
る。

【図２４】ａは実施例１０の冷却流体冷却型半導体装置
をを示す要部横断面図（半導体モジュール挿入直後）で
ある。ｂはその完成図である。

【図２５】実施例１１の冷却流体冷却型半導体装置を示
す要部横断面図である。

【図２６】図２５のＡ−Ａ線矢視断面図である。

【符号の説明】

１：半導体モジュール ２：扁平冷却チューブ ３：押さえ板 ４：Ｕ字状板ばね部材（挟圧部材）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定間隔を隔てて平行に延設される一対の
   ヘッダと、 互いに所定間隔を隔てて複数配置されるとともに両端が
   前記両ヘッダに直接又は連結管部を介して接合される冷
   却チューブと、 前記扁平冷却チューブの間に挟圧される半導体モジュー
   ルと、 を備え、 前記ヘッダの前記冷却チューブ接合部又は前記連結管部
   は、前記挟圧により前記冷却チューブよりも前記半導体
   モジュールの厚さ方向へ大きく変形されることを特徴と
   する冷却流体冷却型半導体装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の冷却流体冷却型半導体装置
   において、 前記ヘッダの前記冷却チューブ接合部又は前記連結管部
   は、弾性変形範囲内で前記変形をなされていることを特
   徴とする冷却流体冷却型半導体装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の冷却流体冷却型半導
   体装置において、 前記ヘッダの前記冷却チューブ接合部又は前記連結管部
   は、前記半導体モジュールを挟んで配置される一対の前
   記冷却チューブのうちの一方を、他方よりも前記半導体
   モジュールの厚さ方向に大きく変位させることを特徴と
   する冷却流体冷却型半導体装置。
4. 【請求項４】所定間隔を隔てて平行に延設される一対の
   ヘッダと、 互いに所定間隔を隔てて複数配置されるとともに両端が
   前記両ヘッダに直接又は連結管部を介して接合される冷
   却チューブと、 前記冷却チューブの間に挟圧される半導体モジュール
   と、 を備え、 前記冷却チューブの端部は、前記挟圧により中央部より
   大きく変形されることを特徴とする冷却流体冷却型半導
   体装置。
5. 【請求項５】請求項４記載の冷却流体冷却型半導体装置
   において、 前記冷却チューブの端部は、弾性変形範囲内で前記変形
   をなされていることを特徴とする冷却流体冷却型半導体
   装置。
6. 【請求項６】請求項４又は５記載の冷却流体冷却型半導
   体装置において、 前記半導体モジュールを挟む一対の前記冷却チューブの
   一方は、他方よりも前記半導体モジュールの厚さ方向に
   大きく変位されることを特徴とする冷却流体冷却型半導
   体装置。
7. 【請求項７】請求項１乃至６のいずれか記載の冷却流体
   冷却型半導体装置において、 前記冷却チューブを前記半導体モジュールに付勢する付
   勢部材を有し、 前記付勢部材は、互いに隣接する一対の前記冷却チュー
   ブ間に介設されて前記一対の冷却チューブを前記半導体
   モジュールの厚さ方向反対側に押し広げるばね部材から
   なることを特徴とする冷却流体冷却型半導体装置。
8. 【請求項８】請求項１乃至６のいずれか記載の冷却流体
   冷却型半導体装置において、 前記冷却チューブを前記半導体モジュールに付勢する付
   勢部材を有し、 前記付勢部材は、前記半導体モジュールと前記冷却チュ
   ーブとを挟圧するＵ字状板ばね部材からなることを特徴
   とする冷却流体冷却型半導体装置。