JP2006294921A

JP2006294921A - 電力変換装置

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Publication number: JP2006294921A
Application number: JP2005114667A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Ohama; 健一大濱; Yasuyuki Sakai; 泰幸酒井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-04-12
Filing date: 2005-04-12
Publication date: 2006-10-26

Abstract

【課題】放熱効率に優れ、高い形状精度を有すると共に、生産性に優れた電力変換装置を提供すること。
【解決手段】半導体素子２１を内蔵する半導体モジュール２と、半導体モジュール２を両主面から冷却するための冷却器３とを有する電力変換装置。冷却器３は、冷却媒体を流通させる冷媒流路３１１を設けた扁平形状の冷却チューブ３１を複数設けてなる。半導体モジュール２は、半導体素子２１を挟むように配設されると共に両主面に露出した２枚の電極板２２を有してなる。２枚の電極板２２は、接着性及び電気的絶縁性を有する絶縁接着層４を介して、冷却チューブ３１に接着されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子を内蔵する半導体モジュールと、該半導体モジュールを両主面から冷却するための冷却器とを有する電力変換装置に関する。

従来より、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路やインバータ回路等の電力変換回路は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の動力源である交流モータに通電する駆動電流を生成するのに用いられることがある。
一般に、電気自動車やハイブリッド自動車等では、交流モータから大きな駆動トルクを得る必要があるため、駆動電流として大電流が必要となる。
そしてそのため、その交流モータ向けの駆動電流を生成する上記電力変換回路においては、該電力変換回路を構成するＩＧＢＴ等の電力用半導体素子を含む半導体モジュールからの発熱が大きくなる傾向にある。

そこで、電力変換回路を構成する複数の半導体モジュールを均一性高く冷却できるように、冷却媒体（冷媒）の供給及び排出を担う一対のヘッダの間に多数の扁平冷却チューブを配置し、該扁平冷却チューブの間に半導体モジュールを挟持した冷却チューブ並列型の電力変換装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
この電力変換装置では、冷却チューブと半導体モジュールとの間の伝熱効率を向上するべく、両者間に当接荷重を作用させて、その接触面積を広く確保している。

しかしながら、上記従来の電力変換装置では、次のような問題がある。すなわち、上記冷却チューブと上記半導体モジュールとの間に当接荷重を作用させるための機構或いは部材が必要となるため、構造が複雑化すると共に、体格が大型化するおそれがある。
また、荷重の作用方向において、寸法変化を生じるため、その形状精度を高く維持することが難しいという問題がある。

また、上記半導体モジュールの両主面に電極板が露出している場合、該電極板と冷却チューブとの間の電気的絶縁を図る必要がある。そのため、電極板と冷却チューブとの間にセラミック等からなる絶縁板を配設する必要がある。ところが、絶縁板を配設するに当たっては、該絶縁板を半導体モジュールと冷却管とに熱伝導性の接着剤を用いて接着する必要がある。そのため、接着剤を配設する工程が必要となり、電力変換装置の生産性を向上させることが困難となるおそれがある。また、絶縁板と接着剤との双方を配設することにより、半導体モジュールと冷却チューブとの間の伝熱効率が低下し、半導体モジュールの放熱効率を向上させることが困難となるおそれがある。

特開２００２−２６２１５号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、放熱効率に優れ、高い形状精度を有すると共に、生産性に優れた電力変換装置を提供しようとするものである。

本発明は、半導体素子を内蔵する半導体モジュールと、該半導体モジュールを両主面から冷却するための冷却器とを有する電力変換装置であって、
上記冷却器は、冷却媒体を流通させる冷媒流路を設けた扁平形状の冷却チューブを複数設けてなり、
上記半導体モジュールは、上記半導体素子を挟むように配設されると共に両主面に露出した２枚の電極板を有してなり、
該２枚の電極板は、接着性及び電気的絶縁性を有する絶縁接着層を介して、上記冷却チューブに接着されていることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。

次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記半導体モジュールの両主面に露出した上記電極板は、接着性及び電気的絶縁性を有する上記絶縁接着層を介して上記冷却チューブに接着されている。そのため、上記絶縁接着層によって、半導体モジュールと冷却チューブとの間の絶縁を確保すると共に、両者の固定を行うことができる。

即ち、上記絶縁接着層に、絶縁と接着との両方の役割を果たさせることができる。それ故、例えば、セラミック板等の絶縁板と熱伝導性の接着剤との両方を用いる必要がない。そのため、半導体モジュールと冷却器とを組付ける際に、その組付け工程を少なくすることができる。その結果、電力変換装置の生産性を向上させることができる。
また、セラミック板等の絶縁板と熱伝導性の接着剤との双方を配設する必要がないため、半導体モジュールと冷却チューブとの間の伝熱効率を確保し、半導体モジュールの放熱効率を向上させることができる。

また、上記電極板と上記冷却チューブとは、絶縁接着層を用いて接合してあるため、上記電極板と上記冷却チューブとの間に当接荷重を作用させなくても、両者を密着して充分な接触面積を確保することができる。
したがって、本発明の電力変換装置においては、上記電極板と上記冷却チューブとの間に当接荷重を作用させなくても、上記半導体モジュールを効率良く冷却することができる。その結果、上記電力変換装置は、積層方向に寸法変化を生じるおそれが少なく、形状精度に優れた電力変換装置を得ることができる。
また、上記当接荷重を作用するための機構或いは部材も必要ないため、構造を簡略化することができる。それ故、電力変換装置の生産性の向上を図ることができる。

以上のごとく、本発明によれば、放熱効率に優れ、高い形状精度を有すると共に、生産性に優れた電力変換装置を提供することができる。

本発明において、上記絶縁接着層としては、例えば、セラミック粉末を混合したエポキシ樹脂等を用いることができる。
上記電力変換装置としては、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の動力源である交流モータに通電する駆動電流を生成するための、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路やインバータ回路等がある。
また、上記半導体素子としては、例えば、ＭＯＳ型ＦＥＴ素子、ＩＧＢＴ素子、ダイオード、トランジスタ、サイリスタ、パワー集積回路等がある。

また、上記絶縁接着層は、上記半導体モジュールの上記電極板と上記冷却チューブとの双方に密着していることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記半導体モジュールと上記冷却チューブとの間には、絶縁接着層のみが配設されることとなるため、電力変換装置の放熱効率及び生産性を一層向上させることができる。

また、上記絶縁接着層は、一方の面に金属層を設けてなり、他方の面において、上記半導体モジュールの上記電極板又は上記冷却チューブに密着していることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記金属層によって、絶縁接着層を保護することができる。即ち、電力変換装置を組み立てる際に、絶縁接着層に損傷が生じることを防ぐことができる。これにより、半導体モジュールと冷却チューブとの間に絶縁不良が生じることを防ぐことができる。
なお、上記金属層は、上記絶縁接着層とは反対側の面において、例えば、熱伝導性の接着剤を用いて、冷却チューブ又は半導体モジュールの電極板に接着することができる。
また、上記金属層としては、例えば、錫や銅など、軟らかい金属を用いることが好ましい。この場合には、冷却チューブや半導体モジュールの電極板への金属板の追従性を向上させることができ、半導体モジュールの冷却効率を向上させることができる。

また、上記冷却器は、上記冷却チューブを３本以上並列配置してなり、隣り合う上記冷却チューブの間に上記半導体モジュールがそれぞれ配設されていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、多数の半導体モジュールをコンパクトに配設した電力変換装置を得ることができる。

また、上記電力変換装置は、並列配置された２本の上記冷却チューブと、該２本の冷却チューブの間に配設された上記半導体モジュールとからなる半導体冷却ユニットを有することが好ましい（請求項５）。
この場合には、半導体モジュールの冷却能力に一層優れた電力変換装置を得ることができる。

また、上記電力変換装置は、上記半導体冷却ユニットを複数個有することが好ましい（請求項６）。
この場合には、多数の半導体モジュールを配設した電力変換装置を得ることができる。

また、上記電力変換装置は、複数の上記冷却チューブの上記冷媒流路に上記冷却媒体を供給する冷媒供給ヘッダと、複数の上記冷却チューブの上記冷媒流路から上記冷却媒体を排出する冷媒排出ヘッダとを有し、上記複数の半導体冷却ユニットは、上記冷媒供給ヘッダ及び上記冷媒排出ヘッダにそれぞれ複数設けられた突出接続部に、それぞれの端部を接続してなり、かつ、上記突出接続部と上記冷媒供給ヘッダと上記冷媒排出ヘッダとの少なくともいずれかは蛇腹形状に形成された蛇腹形成部を有することが好ましい（請求項７）。

この場合には、電力変換装置の生産性を向上させることができる。
即ち、上記電力変換装置を組み立てる際において、上記半導体冷却ユニットを上記冷媒供給ヘッダ及び上記冷媒排出ヘッダに接続する必要がある。ここで、上記突出接続部と上記冷媒供給ヘッダと上記冷媒排出ヘッダとの少なくともいずれかが蛇腹形状を有するため、上記半導体冷却ユニットと上記冷媒供給ヘッダ及び上記冷媒排出ヘッダとの位置を容易に調整することができ、この組付け作業を容易に行うことができる。

また、上記絶縁接着層は、０．０５〜０．５ｍｍの厚みを有することが好ましい（請求項８）。
この場合には、半導体モジュールと冷却チューブとの間の電気的絶縁性、伝熱効率を充分に確保することができる。
上記厚みが０．０５ｍｍ未満の場合には、半導体モジュールと冷却チューブとの間の電気的絶縁を充分に図ることが困難となるおそれがある。一方、上記厚みが０．５ｍｍを超える場合には、半導体モジュールと冷却チューブとの間の伝熱効率を充分に確保することが困難となり、冷却能力を充分に得ることが困難となるおそれがある。

なお、上記絶縁接着層の厚みは、例えば、以下のようにして定めることができる。
即ち、絶縁接着層の絶縁耐力をＥ〔Ｖ／ｍ〕、熱伝導率をλ〔Ｗ／ｍＫ〕、厚みをｔ〔ｍ〕、接着面積をＡ〔ｍ²〕とする。そして、絶縁接着層に必要な絶縁耐力の最小値をＳ_min〔Ｖ〕、絶縁接着層に許容される熱抵抗の最大値をθ_max〔Ｋ／Ｗ〕とする。
このとき、
Ｓ_min／θ_max＜ＥλＡ・・・（１）
なる関係が成立していることが、半導体モジュールと冷却チューブとの間の電気的絶縁性、伝熱効率の観点から好ましい。

接着面積Ａは、半導体モジュールの大きさによってある程度決まるため、絶縁接着層の絶縁耐力Ｅと熱伝導率λから、絶縁接着層の厚みｔを定めることとなる。
上記式（１）を満たすとき、熱抵抗の最大値から許容される厚みｔの最大値ｔ_maxは、
ｔ_max＝λＡθ_max ・・・（２）
にて表される。これに従って、絶縁接着層の厚みを設定することができる。
なお、このときの絶縁耐力Ｓは、Ｓ＝Ｅｔ_maxにて導かれる。

（実施例１）
本発明の実施例にかかる電力変換装置につき、図１〜図４を用いて説明する。
本例の電力変換装置１は、半導体素子２１を内蔵する半導体モジュール２と、該半導体モジュール２を両主面から冷却するための冷却器３とを有する。
冷却器３は、冷却媒体を流通させる冷媒流路３１１を設けた扁平形状の冷却チューブ３１を複数設けてなる。
図１に示すごとく、上記半導体モジュール２は、半導体素子２１を挟むように配設されると共に両主面に露出した２枚の電極板２２を有してなる。
該２枚の電極板２２は、接着性及び電気的絶縁性を有する絶縁接着層４を介して、冷却チューブ３１に接着されている。

絶縁接着層４は、半導体モジュール２の電極板２２と冷却チューブ３１との双方に密着している。また、絶縁接着層４は、０．０５〜０．５ｍｍの厚みを有する。また、図２〜図４に示すごとく、冷却器３は、冷却チューブ３１を３本以上並列配置してなり、隣り合う冷却チューブ３１の間に半導体モジュール２がそれぞれ配設されている。

本例の電力変換装置１は、例えば、電気自動車用の走行モータに通電する駆動電流を生成する。
そして、上記半導体モジュール２は、図１に示すごとく、電力用の半導体素子２１としてのＩＧＢＴ素子を収容してなり、該半導体素子２１を挟むように一対の電極板２２を配置してなる。
そして、上記半導体素子２１が、電力変換装置１のインバータ回路或いは、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路を構成している。

上記半導体モジュール２は、図１に示すごとく、ハンダ接合した半導体素子２１と一対の電極板２２とを、モールド樹脂２３により一体的に覆ってなるモジュールである。
なお、この半導体モジュール２において、一対の電極板２２の間には、上記半導体素子２１としてのＩＧＢＴ素子の他、逆方向電流を通電させるために必要となるフライホイールダイオード素子２１０などを配置してある（図４）。
また、上記ハンダ接合に代えて熱伝導性グリス等を介設し、モールド樹脂２３により一体的に覆って半導体モジュール２を構成することも可能である。

また、上記各電極板２２は、電力端子２２１を有してなる。上記半導体モジュール２においては、一対の電力端子２２１をモールド樹脂１００から突出させてあると共に、各電極板２２の表面を外部に露出させてある。
また、図２、図３に示すごとく、半導体モジュール２は、電力端子２２１とは反対側の辺から、信号端子２２２を突出させてなる。

そして、各電極板２２には、扁平形状の冷却チューブ３１を対面配置してある。
冷却チューブ３１は、図１に示すごとく、内部に冷却媒体を流動させる冷媒流路３１１を形成した扁平形状の部材である。本例においては、アルミ合金により上記冷却チューブ３１を形成してある。

そして、冷却チューブ３１と半導体モジュール２の電極板２２とは、これらの間に配設された絶縁接着層４によって接合されている。
上記絶縁接着層４としては、セラミック粉末を混合したエポキシ樹脂等を用いることができる。
また、絶縁接着層４の熱伝導率は、２〜２０Ｗ／ｍＫとすることができる。

また、図２〜図４に示すごとく、冷却チューブ３１は３本以上並列配置されており、隣り合う冷却チューブ３１の間に、半導体モジュール２が２個ずつ配置している。また、図４に示すごとく、冷却器３は、並列配置された複数の冷却チューブ３１の冷媒流路３１１に冷却媒体を供給する冷媒供給ヘッダ３２と、複数の冷媒流路３１１から冷却媒体を排出する冷媒排出ヘッダ３３とを有する。

次に、本例の作用効果につき説明する。
上記半導体モジュール２の両主面に露出した電極板２２は、接着性及び電気的絶縁性を有する絶縁接着層４を介して冷却チューブ３１に接着されている。そのため、絶縁接着層４によって、半導体モジュール２と冷却チューブ３１との間の絶縁を確保すると共に、両者の固定を行うことができる。

即ち、上記絶縁接着層４に、絶縁と接着との両方の役割を果たさせることができる。それ故、例えば、セラミック板等の絶縁板と熱伝導性の接着剤との両方を用いる必要がない。そのため、半導体モジュール２と冷却器３とを組付ける際に、その組付け工程を少なくすることができる。その結果、電力変換装置１の生産性を向上させることができる。
また、セラミック板等の絶縁板と熱伝導性の接着剤との双方を配設する必要がないため、半導体モジュール２と冷却チューブ３１との間の伝熱効率を確保し、半導体モジュール２の放熱効率を向上させることができる。

また、電極板２２と冷却チューブ３１とは、絶縁接着層４を用いて接合してあるため、電極板２２と冷却チューブ３１との間に当接荷重を作用させなくても、両者を密着して充分な接触面積を確保することができる。
したがって、本発明の電力変換装置１においては、電極板２２と冷却チューブ３１との間に当接荷重を作用させなくても、半導体モジュール２を効率良く冷却することができる。その結果、上記電力変換装置１は、積層方向に寸法変化を生じるおそれが少なく、形状精度に優れた電力変換装置１を得ることができる。
また、上記当接荷重を作用するための機構或いは部材も必要ないため、構造を簡略化することができる。それ故、電力変換装置１の生産性の向上を図ることができる。

また、上記絶縁接着層４は、半導体モジュール２の電極板２２と冷却チューブ３１との双方に密着している。即ち、半導体モジュール２と冷却チューブ３１との間には、絶縁接着層４のみが配設されている。そのため、電力変換装置１の放熱効率及び生産性を一層向上させることができる。

また、上記冷却器３は、冷却チューブ３１を３本以上並列配置してなり、隣り合う冷却チューブ３１の間に半導体モジュール２がそれぞれ配設されている。そのため、多数の半導体モジュール２をコンパクトに配設した電力変換装置１を得ることができる。
また、上記絶縁接着層４は、０．０５〜０．５ｍｍの厚みを有するため、半導体モジュール２と冷却チューブ３１との間の電気的絶縁性、伝熱効率を充分に確保することができる。

以上のごとく、本例によれば、放熱効率に優れ、高い形状精度を有すると共に、生産性に優れた電力変換装置を提供することができる。

（実施例２）
本例は、図５、図６に示すごとく、並列配置された２本の冷却チューブ３１と、該２本の冷却チューブ３１の間に配設された半導体モジュール２とからなる半導体冷却ユニット１０を有する電力変換装置１の例である。
図５に示すごとく、該電力変換装置１は、図６に示す半導体冷却ユニット１を、複数個並列配置してなる。

そして、図５に示すごとく、電力変換装置１は、複数の冷却チューブ３１の冷媒流路３１１に冷却媒体を供給する冷媒供給ヘッダ３２と、複数の冷却チューブ３１の冷媒流路３１１から冷却媒体を排出する冷媒排出ヘッダ３３とを有する。上記複数の半導体冷却ユニット１０は、冷媒供給ヘッダ３２及び冷媒排出ヘッダ３３にそれぞれ複数設けられた突出接続部３４に、それぞれの端部を接続してなる。なお、図５は、突出接続部３４と冷却チューブ３１とを接続する前の状態を示している。

また、突出接続部３４は蛇腹形状に形成された蛇腹形成部３５を有する。
該蛇腹形成部３５は、容易に変形可能に形成されている。即ち、半導体冷却ユニット１０と冷媒供給ヘッダ３２及び冷媒排出ヘッダ３３との組み立て時において、突出接続部３４の開口部３４１を、本体部３２０、３３０に対して、充分な範囲で移動させることができるよう構成されている。
その他は、実施例１と同様である。

次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記電力変換装置１は、２本の冷却チューブ３１と、該２本の冷却チューブ３１の間に配設された半導体モジュール２とからなる半導体冷却ユニット１０を有する。そのため、冷却チューブ３１は、半導体モジュール２を一方の面にのみ配置しているため、半導体モジュール２の冷却能力を一層向上させることができる。
また、上記電力変換装置１は半導体冷却ユニット１０を複数個有するため、多数の半導体モジュール２を配設することができる。

また、複数の半導体冷却ユニット１０は、冷媒供給ヘッダ３２及び冷媒排出ヘッダ３３にそれぞれ複数設けられた突出接続部３４に、それぞれの端部を接続してなる。そして、突出接続部３４は蛇腹形成部３５を有する。そのため、電力変換装置１の生産性を向上させることができる。即ち、電力変換装置１を組み立てる際において、半導体冷却ユニット１０を冷媒供給ヘッダ３２及び冷媒排出ヘッダ３３に接続する必要がある。ここで、突出接続部３４が蛇腹形状を有するため、半導体冷却ユニット１０と冷媒供給ヘッダ３２及び冷媒排出ヘッダ３３との位置を容易に調整することができ、この組付け作業を容易に行うことができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例３）
本例は、図７に示すごとく、冷媒供給ヘッダ３２及び冷媒排出ヘッダ３３に、蛇腹形状に形成された蛇腹形成部３５を設けた例である。
一方、突出接続部３４には、蛇腹形成部を設けていない。
上記冷媒供給ヘッダ３２及び冷媒排出ヘッダ３３における蛇腹形成部３５は、それぞれ、突出接続部３４が配設されていない位置に形成されている。
その他は、実施例２と同様である。
本例の場合にも、実施例２と同様の作用効果を有する。

（実施例４）
本例は、図８に示すごとく、一方の面に金属層４１を設けた絶縁接着層４を、半導体モジュール２と冷却チューブ３１との間に配設した例である。
即ち、絶縁接着層４は、一方の面に金属層４１を設けてなり、他方の面において、半導体モジュール２の電極板２２に密着している。
そして、金属層４１は、絶縁接着層４とは反対側の面において、熱伝導性の接着剤４２を用いて、冷却チューブ３１に接着されている。
また、上記金属層４１としては、錫を用いる。

また、上記絶縁接着層４と金属層４１とは、予め互いに貼り合わされている。そして、半導体モジュール２を冷却器３に組付けるに当たっては、冷却チューブ３１の表面に熱伝導性の接着剤４２を塗布し、金属層４１を貼った絶縁接着層４を半導体モジュール２と冷却チューブ３１との間に配置する。この状態から、冷却チューブ２を積層方向から押圧すると共に、約１６０℃の温度で加熱する。その後、冷却することにより、上記絶縁接着層４が半導体モジュール２の電極板２２に接着され、半導体モジュール２と冷却器３とが互いに固定される。

上記絶縁接着層４の厚みは０．０５〜０．５ｍｍ、上記金属層４１の厚みは０．００５〜０．０５ｍｍ、上記接着剤４２の厚みは０．０１〜０．１ｍｍとすることができる。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、上記金属層４１によって、絶縁接着層４を保護することができる。即ち、電力変換装置１を組み立てる際に、絶縁接着層４に損傷が生じることを防ぐことができる。これにより、半導体モジュール２と冷却チューブ３１との間に絶縁不良が生じることを防ぐことができる。
また、上記金属層４１として錫を用いることにより、冷却チューブ３１や半導体モジュール２の電極板２２への金属板４１の追従性を向上させることができ、半導体モジュール２の冷却効率を向上させることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

なお、絶縁接着層４は、冷却チューブ３１に密着させてもよい。この場合、金属層４１と半導体モジュール２の電極板２２との間に接着剤４２を介在させる。
また、本例の構成は、上記実施例２又は３に示したような、半導体冷却ユニットを有する電力変換装置に適用することもできる。

（比較例）
本例は、図９に示すごとく、半導体モジュール２と冷却チューブ３１との間に、接着剤９２、９３を介して、絶縁板９１を配設した例である。
上記絶縁板９１は、窒化ケイ素等のセラミック板よりなる。
上記絶縁板９１を用いる場合には、該絶縁板９１を半導体モジュール２の電極板２２と、冷却チューブ３１とに接着する必要がある。そこで、電極板２２と絶縁板９１との間、冷却チューブ３１と絶縁板９１との間に、それぞれ上記接着剤９２、９３を配設する。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、半導体モジュール２と冷却チューブ３１との間の絶縁を確保するために、絶縁板９１を配設すると共に、半導体モジュール２と冷却チューブ３１との間の接着を行うために、接着剤９２、９３を塗布する必要がある。それ故、半導体モジュール２と冷却チューブ３１との組み付けの際の工程が、実施例１〜４の場合に比べて多くなる。その結果、生産性の向上を図ることが困難である。

また、１枚の絶縁板９１と２層の接着剤９２、９３とを介して、半導体モジュール２と冷却チューブ３１とが接合されることとなるため、実施例１〜４の場合に比べて冷却能力を向上させることが困難である。
これに対して、本発明の電力変換装置１（実施例１〜４）によれば、放熱効率、生産性を向上させることができる。

実施例１における、電力変換装置の一部の断面図。実施例１における、電力変換装置の斜視図。実施例１における、電力変換装置の断面図。実施例１における、電力変換装置の他の断面図。実施例２における、組付け途中の電力変換装置の斜視図。実施例３における、電力変換装置の断面図。実施例４における、組付け途中の電力変換装置の斜視図。実施例４における、電力変換装置の一部の断面図。比較例における、電力変換装置の一部の断面図。

符号の説明

１電力変換装置
２半導体モジュール
２１半導体素子
２２電極板
３冷却器
３１冷却チューブ
３１１冷媒流路
４絶縁接着層
４１金属層

Claims

半導体素子を内蔵する半導体モジュールと、該半導体モジュールを両主面から冷却するための冷却器とを有する電力変換装置であって、
上記冷却器は、冷却媒体を流通させる冷媒流路を設けた扁平形状の冷却チューブを複数設けてなり、
上記半導体モジュールは、上記半導体素子を挟むように配設されると共に両主面に露出した２枚の電極板を有してなり、
該２枚の電極板は、接着性及び電気的絶縁性を有する絶縁接着層を介して、上記冷却チューブに接着されていることを特徴とする電力変換装置。
請求項１において、上記絶縁接着層は、上記半導体モジュールの上記電極板と上記冷却チューブとの双方に密着していることを特徴とする電力変換装置。
請求項１において、上記絶縁接着層は、一方の面に金属層を設けてなり、他方の面において、上記半導体モジュールの上記電極板又は上記冷却チューブに密着していることを特徴とする電力変換装置。
請求項１〜３のいずれか一項において、上記冷却器は、上記冷却チューブを３本以上並列配置してなり、隣り合う上記冷却チューブの間に上記半導体モジュールがそれぞれ配設されていることを特徴とする電力変換装置。
請求項１〜３のいずれか一項において、並列配置された２本の上記冷却チューブと、該２本の冷却チューブの間に配設された上記半導体モジュールとからなる半導体冷却ユニットを有することを特徴とする電力変換装置。
請求項５において、上記半導体冷却ユニットを複数個有することを特徴とする電力変換装置。
請求項６において、上記電力変換装置は、複数の上記冷却チューブの上記冷媒流路に上記冷却媒体を供給する冷媒供給ヘッダと、複数の上記冷却チューブの上記冷媒流路から上記冷却媒体を排出する冷媒排出ヘッダとを有し、上記複数の半導体冷却ユニットは、上記冷媒供給ヘッダ及び上記冷媒排出ヘッダにそれぞれ複数設けられた突出接続部に、それぞれの端部を接続してなり、かつ、上記突出接続部と上記冷媒供給ヘッダと上記冷媒排出ヘッダとの少なくともいずれかは蛇腹形状に形成された蛇腹形成部を有することを特徴とする電力変換装置。
請求項１〜７のいずれか一項において、上記絶縁接着層は、０．０５〜０．５ｍｍの厚みを有することを特徴とする電力変換装置。