JP2012010543A - Electric power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子を内蔵すると共に該半導体素子を冷却するための冷媒流路を内部に設けた半導体モジュールを、複数個積層して構成してなる電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device configured by stacking a plurality of semiconductor modules each including a semiconductor element and a coolant channel for cooling the semiconductor element provided therein.
例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載されるインバータ等の電力変換装置として、図13に示すごとく、半導体素子921を内蔵すると共に該半導体素子921を冷却するための冷媒流路94を内部に設けた半導体モジュール92を、複数個積層して構成してなる電力変換装置9がある(特許文献1)。
For example, as a power conversion device such as an inverter mounted on an electric vehicle, a hybrid vehicle, or the like, as shown in FIG. 13, a
この電力変換装置9における半導体モジュール92は、半導体素子921と、該半導体素子921と熱的に接続された放熱板922と、該放熱板922の放熱面925を露出させた状態で半導体素子921及び放熱板922を封止する樹脂からなる封止部923と、該封止部923の周囲に形成された樹脂からなる壁部924とを有する。そして、壁部924と封止部923との間に冷媒流路94を有する。
すなわち、半導体モジュール92は、半導体素子921を放熱板922と共に樹脂モールドするとともに、その内部に冷媒流路94となる空間を形成している。
The
That is, in the
電力変換装置9は、複数の半導体モジュール92を放熱面925の法線方向に積層し、連結して構成されている。これにより、隣り合う半導体モジュール92における放熱板922の放熱面925同士の間にも冷媒流路94が形成される。
そして、冷媒流路94に冷却媒体Wを流通させることにより、半導体素子921の冷却を行うことができる。
The
Then, the
かかる電力変換装置9は、上記のように複数の半導体モジュール92を積層することによって、冷媒流路94を備えた状態で構成されるため、別途冷却器を設ける必要がなく、簡素化、小型化、かつ組立容易化を実現することができる。
Since the
しかしながら、電力変換装置9が扱う被制御電力の大電流化、高電圧化、或いは電力変換装置9の小型化、高密度化等の要請に伴い、半導体素子の発熱量が大きくなったり、放熱し難くなったりするため、その冷却性能を向上させる必要が生じる場合がある。
かかる場合において、上記電力変換装置9の構成では、冷却性能の向上が困難となる場合もある。
具体的には、上記電力変換装置9においては、半導体素子921の熱は、主に放熱板922の放熱面925を介して冷却媒体Wに放熱されるが、樹脂からなる封止部923は熱伝導率が低いため、封止部923に覆われた部分からは、半導体素子921が冷却され難い。
それゆえ、放熱板922を介した半導体素子921の冷却のみでは充分な冷却性能が得られない場合、半導体素子921の温度上昇を招いてしまうおそれがある。
However, due to demands for increased current and voltage of controlled power handled by the
In such a case, in the configuration of the
Specifically, in the
Therefore, when sufficient cooling performance cannot be obtained only by cooling the
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、封止部を介した伝熱をも利用して半導体素子の冷却性能を向上させることができる電力変換装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a power conversion device capable of improving the cooling performance of a semiconductor element by utilizing heat transfer via a sealing portion. .
本発明は、半導体素子を内蔵した半導体モジュールを複数個積層して構成してなる電力変換装置であって、
上記半導体モジュールは、上記半導体素子と、該半導体素子と熱的に接続された放熱板と、該放熱板の放熱面を露出させた状態で上記半導体素子及び上記放熱板を封止する樹脂からなる封止部と、上記放熱面の法線方向に直交する方向における上記封止部の周囲に形成されると共に上記放熱面よりも上記法線方向に突出した壁部と、該壁部と上記封止部との間に形成された貫通冷媒流路とを有し、
複数の上記半導体モジュールは、上記放熱面の法線方向に積層されており、
積層方向の両端に配される上記半導体モジュールには、上記壁部における積層方向の外側の開口部を覆う蓋部が配設されており、
隣り合う上記半導体モジュールの間及び上記蓋部と上記半導体モジュールとの間であって上記壁部の内側には、上記貫通冷媒流路に連通すると共に上記放熱面に沿った沿面冷媒流路が形成されており、
かつ、少なくとも上記封止部における上記貫通冷媒流路に面する側面は、セラミック層によって被覆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)。
The present invention is a power conversion device configured by laminating a plurality of semiconductor modules incorporating semiconductor elements,
The semiconductor module includes the semiconductor element, a heat sink thermally connected to the semiconductor element, and a resin that seals the semiconductor element and the heat sink with the heat dissipation surface of the heat sink exposed. A sealing portion, a wall portion formed around the sealing portion in a direction orthogonal to the normal direction of the heat dissipation surface and projecting in the normal direction from the heat dissipation surface; the wall portion and the seal A through coolant channel formed between the stopper and the stopper,
The plurality of semiconductor modules are stacked in the normal direction of the heat dissipation surface,
The semiconductor module disposed at both ends in the stacking direction is provided with a lid that covers the outer opening of the wall in the stacking direction,
Between the adjacent semiconductor modules and between the lid portion and the semiconductor module and inside the wall portion, a creeping refrigerant flow path is formed along the heat dissipation surface and in communication with the through refrigerant flow path. Has been
And at least the side surface which faces the said penetration refrigerant flow path in the said sealing part is coat | covered with the ceramic layer, It exists in the power converter device characterized by the above-mentioned (Claim 1).
上記電力変換装置において、少なくとも上記封止部における上記貫通冷媒流路に面する側面は、セラミック層によって被覆されている。これにより、上記貫通冷媒流路に面する部分において、熱伝導性の低くなりやすい樹脂からなる封止部を少なくし、その分、熱伝導性を比較的高くしやすいセラミック層を配置することとなり、貫通冷媒流路を流れる冷却媒体と上記半導体素子との間の熱交換効率を向上させることができる。その結果、封止部を介した伝熱をも利用して半導体素子の冷却性能を向上させることができる。 In the power conversion device, at least a side surface of the sealing portion facing the through coolant channel is covered with a ceramic layer. As a result, in the portion facing the through refrigerant flow path, the number of sealing portions made of resin that tends to be low in thermal conductivity is reduced, and a ceramic layer that tends to have relatively high thermal conductivity is arranged accordingly. The heat exchange efficiency between the cooling medium flowing through the through coolant flow path and the semiconductor element can be improved. As a result, the cooling performance of the semiconductor element can be improved by utilizing heat transfer through the sealing portion.
また、上記封止部の側面に配置するセラミック層は、絶縁性を有するため、上記封止部を減らして上記セラミック層を配置することによる絶縁性の低下を防ぐことができる。
また、上記のように、半導体素子の冷却性能を向上させることができることにより、その高密度化、小型化を図ることもできる。その結果、電力変換装置の小型化を図ることができる。
Moreover, since the ceramic layer arrange | positioned at the side surface of the said sealing part has insulation, the fall of the insulation by reducing the said sealing part and arrange | positioning the said ceramic layer can be prevented.
In addition, as described above, since the cooling performance of the semiconductor element can be improved, the density and size of the semiconductor element can be increased. As a result, the power converter can be downsized.
以上のごとく、本発明によれば、封止部を介した伝熱をも利用して半導体素子の冷却性能を向上させることができる電力変換装置を提供することができる。 As mentioned above, according to this invention, the power converter device which can improve the cooling performance of a semiconductor element also using the heat transfer via a sealing part can be provided.
本発明において、上記複数の半導体モジュールの積層方向は、上記放熱面の法線方向と略平行であればよく、隣り合う半導体モジュールの上記半導体素子間に、上記放熱面に沿った上記沿面冷媒流路が形成される状態であればよい。
また、上記半導体モジュールにおける上記放熱板は、上記半導体素子を両側から挟持する状態で配設されていることが好ましいが、上記半導体素子の一方の面側のみに配設されていてもよい。
また、上記壁部も樹脂によって成形されていることが好ましい。この場合には、上記封止部、上記壁部、及びこれらの間に形成される上記貫通冷媒流路を容易に形成することができ、電力変換装置の構成の簡素化、小型化、低コスト化を実現することができる。
上記セラミック層は、例えば、アルミナ、窒化珪素等によって構成することが好ましい。この場合には、上記セラミック層の耐電圧性と熱伝導性との双方を高く維持することができる。
In the present invention, the stacking direction of the plurality of semiconductor modules may be substantially parallel to the normal direction of the heat dissipation surface, and the creeping refrigerant flow along the heat dissipation surface is between the semiconductor elements of adjacent semiconductor modules. What is necessary is just the state in which a path is formed.
Moreover, although it is preferable that the said heat sink in the said semiconductor module is arrange | positioned in the state which clamps the said semiconductor element from both sides, you may arrange | position only in the one surface side of the said semiconductor element.
Moreover, it is preferable that the said wall part is also shape | molded with resin. In this case, the sealing part, the wall part, and the through coolant channel formed between them can be easily formed, and the configuration of the power converter is simplified, downsized, and low cost. Can be realized.
The ceramic layer is preferably made of, for example, alumina, silicon nitride, or the like. In this case, both the voltage resistance and thermal conductivity of the ceramic layer can be maintained high.
また、上記封止部の上記側面は、上記放熱板の側端面と同一面又はそれよりも内側に形成されていることが好ましい(請求項2)。
この場合には、上記封止部の体積を充分小さくして、封止部を介した半導体素子の冷却効率をより向上させることができる。
Moreover, it is preferable that the said side surface of the said sealing part is formed in the same surface as the side end surface of the said heat sink, or an inner side from it (Claim 2).
In this case, the volume of the sealing part can be made sufficiently small to further improve the cooling efficiency of the semiconductor element via the sealing part.
また、上記封止部の上記側面は、上記放熱板の側端面よりも内側に形成されていることがより好ましい(請求項3)。
この場合には、上記封止部の体積をより小さくして、封止部を介した半導体素子の冷却効率をより向上させることができる。また、上記封止部の側面に形成される上記セラミック層が放熱板の内側に配されることとなるため、封止部の側面からのセラミック層の脱落を効果的に防止することができる。
Moreover, it is more preferable that the side surface of the sealing portion is formed inside the side end surface of the heat radiating plate.
In this case, the volume of the sealing part can be further reduced, and the cooling efficiency of the semiconductor element via the sealing part can be further improved. Moreover, since the ceramic layer formed on the side surface of the sealing portion is disposed inside the heat sink, it is possible to effectively prevent the ceramic layer from dropping off from the side surface of the sealing portion.
また、上記封止部の上記側面には、凹凸部が形成されていることが好ましい(請求項4)。
この場合には、封止部の側面からのセラミック層の脱落を効果的に防止することができる。
Moreover, it is preferable that the uneven | corrugated | grooved part is formed in the said side surface of the said sealing part.
In this case, it is possible to effectively prevent the ceramic layer from falling off from the side surface of the sealing portion.
また、上記セラミック層は、上記放熱板における上記放熱面及び上記側端面をも被覆していることが好ましい(請求項5)。
この場合には、半導体素子の電極間の絶縁性を容易に確保することができる。特に、放熱板が上記半導体素子の電極に電気的に接続されている場合には、放熱板の放熱面や側端面に絶縁層を形成するなど、その絶縁を確保する必要があるが、上記のように封止部の側面に形成するセラミック層を、放熱板の放熱面や側端面にも形成することにより、冷却性能の向上と絶縁性の確保とを一度に実現することができる。
Moreover, it is preferable that the said ceramic layer has coat | covered the said heat radiating surface and the said side end surface in the said heat sink.
In this case, insulation between the electrodes of the semiconductor element can be easily ensured. In particular, when the heat sink is electrically connected to the electrodes of the semiconductor element, it is necessary to ensure the insulation, such as by forming an insulating layer on the heat sink surface or side end face of the heat sink. As described above, by forming the ceramic layer formed on the side surface of the sealing portion also on the heat radiating surface and the side end surface of the heat radiating plate, it is possible to improve the cooling performance and ensure the insulation at a time.
また、上記放熱板は、上記放熱面と上記側端面との間の角部を曲面によって構成してなることが好ましい(請求項6)。
この場合には、上記角部を覆うように形成されたセラミック層に、応力が集中することを防ぎ、割れが生じることを効果的に防ぐことができる。
Moreover, it is preferable that the said heat sink comprises the corner | angular part between the said heat radiating surface and the said side end surface with a curved surface (Claim 6).
In this case, stress can be prevented from concentrating on the ceramic layer formed so as to cover the corners, and cracks can be effectively prevented from occurring.
また、上記セラミック層は、上記放熱板の少なくとも一部と接触しており、上記放熱板は、上記セラミック層との接触部の少なくとも一部に凹凸部を形成してなることが好ましい(請求項7)。
この場合には、放熱板からのセラミック層の脱落を効果的に防止することができる。
Preferably, the ceramic layer is in contact with at least a part of the heat radiating plate, and the heat radiating plate is formed with a concavo-convex part at least at a part of the contact part with the ceramic layer. 7).
In this case, it is possible to effectively prevent the ceramic layer from falling off the heat sink.
(実施例1)
本発明の実施例に係る電力変換装置につき、図1〜図6を用いて説明する。
図1、図2に示すごとく、半導体素子21を内蔵した半導体モジュール2を複数個積層して構成してなる。
Example 1
A power converter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of
半導体モジュール2は、図2〜図5に示すごとく、半導体素子21と、放熱板22と、封止部23と、壁部24と、貫通冷媒流路41とを有する。
放熱板22は、半導体素子21と熱的に接続されている。封止部23は、放熱板22の放熱面221を露出させた状態で半導体素子21及び放熱板22を封止している。壁部24は、放熱面221の法線方向に直交する方向における封止部23の周囲に形成されると共に放熱面221よりも法線方向に突出している。貫通冷媒流路41は、壁部24と封止部23との間に形成されている。
As shown in FIGS. 2 to 5, the
The
図1、図2に示すごとく、複数の半導体モジュール2は、放熱面221の法線方向に積層されている。
積層方向の両端に配される半導体モジュール21には、壁部24における積層方向の外側の開口部を覆う蓋部3が配設されている。
隣り合う半導体モジュール2の間及び蓋部3と半導体モジュール2との間であって壁部24の内側には、貫通冷媒流路41に連通すると共に放熱面221に沿った沿面冷媒流路42が形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the plurality of
The
Between the
一対の蓋部3のうちの一方には、冷却媒体Wを貫通冷媒流路41及び沿面冷媒流路42に導入、排出する、冷媒導入管51及び冷媒排出管52が配設されている。
少なくとも封止部23における貫通冷媒流路41に面する側面231は、セラミック層26によって被覆されている。セラミック層26は、例えば、アルミナ、窒化珪素等によって構成することができる。
One of the pair of
At least a
本例においては、セラミック層26は、放熱板22における放熱面221及び側端面223をも被覆している。
封止部23の側面231は、放熱板22の側端面223と同一面に形成されている。つまり、封止部23は、貫通冷媒流路41に面する放熱板22の側端面223を覆っていない。そして、封止部23に覆われていない側端面223には、封止部23の側部231及び放熱面221と同様に、セラミック層26が形成されている。
In this example, the
The
本例の電力変換装置1は、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載され、図6に示すごとく、直流電源(バッテリー101)と交流負荷(三相交流の回転電機102)との間の電力変換を行うよう構成されている。
半導体モジュール2は、図2に示すごとく、2個の半導体素子21を備えている。具体的には、半導体モジュール2に内蔵された半導体素子21の一方は、IGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)等からなるスイッチング素子であり、他方は、スイッチング素子に逆並列接続されたFWD(フリーホイールダイオード)等のダイオードである(図6参照)。
The
The
各半導体モジュール2は、図2に示すごとく、半導体素子21を両側から挟持するように配設された一対の金属製の放熱板22を有する。そして、これらの放熱板22は、はんだ222を介して半導体素子21に電気的、熱的に接続されている。2個の半導体素子21と一対の放熱板22とは、各放熱板22の放熱面221及び一対の側端面223を露出させながら、樹脂製の封止部23によって一体化されて封止されている。
As shown in FIG. 2, each
また、放熱面221の法線方向に直交する方向の全周にわたって封止部23を囲むように、樹脂製の壁部24が形成されている。
図2、図5に示すごとく、壁部24は、一対の放熱面221よりも、放熱面221の法線方向に突出している。
Moreover, the resin-made
As shown in FIGS. 2 and 5, the
図3〜図5に示すごとく、封止部23及び壁部24からは、放熱面221の法線方向に直交する方向に、一対の主電極端子251が突出し、その反対方向に、複数の制御端子252が突出している。主電極端子251には、被制御電流用のバスバー(図示略)が接続され、制御端子252は、スイッチング素子(半導体素子21)を制御等するための制御回路(図示略)に接続される。
As shown in FIGS. 3 to 5, a pair of
また、放熱面221の法線方向に直交する方向であって、主電極端子251及び制御端子252の突出方向(以下、「高さ方向」という。)に直交する方向(以下、「横方向」という。)における、封止部23と壁部24との間に、一対の貫通冷媒流路41が形成されている。貫通冷媒流路41には、放熱板22の側端面223も面している。
Further, a direction (hereinafter referred to as “lateral direction”) orthogonal to the normal direction of the
また、放熱板22の高さ方向の両端部には、図4に示すごとく、封止部23が形成されている。そして、この部分の封止部23における、放熱面221の法線方向を向く面、すなわち沿面冷媒流路42に面する部分にも、図5に示すごとく、セラミック層26が形成されている。
したがって、図2〜図5に示すごとく、セラミック層26は、封止部23及び放熱板22における、冷媒流路4(貫通冷媒流路41及び沿面冷媒流路42)に面する部分のすべてを覆うように形成してある。
なお、セラミック層26は、封止部23及び放熱板22に対して、例えば溶射によって形成することができる。
Moreover, as shown in FIG. 4, the sealing
Therefore, as shown in FIGS. 2 to 5, the
The
図1、図2に示すごとく、電力変換装置1は、複数の半導体モジュール2を、放熱面221の法線方向に積層することにより、構成されている。図1、図2においては、半導体モジュール2を3個積層した図を示しているが、実際の電力変換装置1は、より多数の半導体モジュール2を積層してなり、その積層数は特に限定されるものではない。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
複数の半導体モジュール2は、壁部24において互いに連結されている。そして、電力変換装置1における積層方向の両端に、樹脂製の蓋部3が、半導体モジュール2の壁部24の開口部を塞ぐように取り付けてある。隣り合う半導体モジュール2の壁部24の間や、半導体モジュール2の壁部24と蓋部3との間には、水密性を確保するためのシール部材を介在させることができる。
The plurality of
一対の蓋部3のうちの一方には、貫通冷媒流路41及び沿面冷媒流路42へ冷却媒体Wを導入するための冷媒導入管51と、冷却媒体Wを排出するための冷媒排出管52とが取り付けてある。これらの冷媒導入管51及び冷媒排出管52は、樹脂からなる。
なお、蓋部3、冷媒導入管51及び冷媒排出管52は、金属製、或いはセラミック製等、他の材質とすることもできる。
In one of the pair of
The
このように、複数の半導体モジュール2と一対の蓋部3とを積層して連結することにより、図2に示すごとく、内部に貫通冷媒流路41と沿面冷媒流路42とが連続した冷媒流路4が、壁部24と蓋部3とによって囲まれた内側の空間に形成される。この状態において、各半導体モジュール2に設けられた一対の貫通冷媒流路41は、それぞれ一直線上に配列した状態で連結される。沿面冷媒流路42は、隣り合う半導体モジュール2の放熱面221同士の間、及び半導体モジュール2と蓋部3との間に、貫通冷媒流路41に直交するように、かつこれらに連結するように形成される。
In this way, by stacking and connecting the plurality of
これにより、冷媒導入管51から冷媒流路4に導入された冷却媒体Wは、貫通冷媒流路41を適宜通過しながら、各半導体モジュール2における一対の放熱面221に接触する沿面冷媒流路42を通過する。ここで、半導体素子21と熱交換した冷却媒体Wは、他方の貫通冷媒流路41を適宜通過して、冷媒排出管52から排出される。
なお、冷却媒体Wとしては、例えば、水やアンモニア等の自然冷媒、エチレングリコール系の不凍液を混入した水、フロリナート等のフッ化炭素系冷媒、HCFC123、HFC134a等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒等を用いることができる。
Thereby, the cooling medium W introduced into the refrigerant flow path 4 from the
Examples of the cooling medium W include natural refrigerants such as water and ammonia, water mixed with ethylene glycol antifreeze, fluorocarbon refrigerants such as fluorinate, chlorofluorocarbon refrigerants such as HCFC123 and HFC134a, methanol, alcohol, and the like. An alcohol-based refrigerant, a ketone-based refrigerant such as acetone, or the like can be used.
本例の電力変換装置1は、図6に示す電力変換回路を構成しており、直流電源(バッテリー101)の電圧を昇圧するコンバータ11と、昇圧した直流電力を交流電力に変換して交流負荷(回転電機102)へ出力するインバータ12とを有する。インバータ12及びコンバータ11は、上記の機能と反対の機能、すなわち、交流電力を直流電力へ変換する機能、及び直流電力を降圧する機能をもそれぞれ備えている。
The
コンバータ11は、複数の半導体モジュール2、リアクトル111、及びフィルタコンデンサ112によって構成されている。インバータ12は、複数の半導体モジュール2、スナバコンデンサ121を備えている。さらにコンバータ11とインバータ12との間には、平滑コンデンサ131、放電抵抗132が配線されている。
The
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記電力変換装置1において、少なくとも封止部23における貫通冷媒流路41に面する側面231は、セラミック層26によって被覆されている。これにより、貫通冷媒流路41に面する部分において、熱伝導性の低くなりやすい樹脂からなる封止部23を少なくし、その分、熱伝導性を比較的高くしやすいセラミック層26を配置することとなり、貫通冷媒流路41を流れる冷却媒体Wと半導体素子21との間の熱交換効率を向上させることができる。その結果、封止部23を介した伝熱をも利用して半導体素子21の冷却性能を向上させることができる。
Next, the function and effect of this example will be described.
In the
また、封止部23の側面231に配置するセラミック層26は、絶縁性を有するため、封止部23を減らしてセラミック層26を配置することによる絶縁性の低下を防ぐことができる。
また、上記のように、半導体素子21の冷却性能を向上させることができることにより、その高密度化、小型化を図ることもできる。その結果、電力変換装置1の小型化を図ることができる。
Moreover, since the
Further, as described above, since the cooling performance of the
また、図2に示すごとく、封止部23の側面231は、放熱板22の側端面223と同一面に形成されているため、封止部23の体積を充分小さくして、封止部23を介した半導体素子21の冷却効率をより向上させることができる。
Further, as shown in FIG. 2, since the
また、セラミック層26は、放熱板22における放熱面221及び側端面223をも被覆しているため、半導体素子21の電極間の絶縁性を容易に確保することができる。特に、本例のように、放熱板22が半導体素子21の電極に電気的に接続されている場合には、放熱板22の放熱面221や側端面223に絶縁層を形成するなど、その絶縁を確保する必要があるが、上記のように封止部23の側面231に形成するセラミック層26を、放熱板22の放熱面221や側端面223にも形成することにより、冷却性能の向上と絶縁性の確保とを一度に実現することができる。
Further, since the
以上のごとく、本例によれば、封止部を介した伝熱をも利用して半導体素子の冷却性能を向上させることができる電力変換装置を提供することができる。 As described above, according to this example, it is possible to provide a power conversion device capable of improving the cooling performance of a semiconductor element by utilizing heat transfer via a sealing portion.
(実施例2)
本例は、図7に示すごとく、封止部23の側面231が放熱板22の側端面223よりも内側に形成されている電力変換装置1の例である。
すなわち、一対の貫通冷媒流路41にそれぞれ対向する封止部23の一対の側面231が、放熱板22の側端面223よりも内側に形成されている。逆に言うと、各半導体モジュール2における一対の放熱板22は、封止部23よりも横方向に突出している。
そして、一対の放熱板22の間であって、封止部23の側面231の側方には、凹部が形成されることとなる。この凹部には、セラミック層26の一部が充填される。
その他は、実施例1と同様である。
(Example 2)
This example is an example of the
In other words, the pair of side surfaces 231 of the sealing
And a recessed part will be formed in the side of the
Others are the same as in the first embodiment.
本例の場合には、封止部23の体積をより小さくして、封止部23を介した半導体素子21の冷却効率をより向上させることができる。また、封止部23の側面231に形成されるセラミック層26が放熱板22の内側に配されることとなるため、封止部23の側面231からのセラミック層26の脱落を効果的に防止することができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
In the case of this example, the volume of the sealing
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
(実施例3)
本例は、図8に示すごとく、一対の放熱板22と封止部23の側面231との間に形成された凹部に面するように、一対の放熱板22の内側面に凹凸部224を設けた電力変換装置1の例である。
セラミック層26は、この凹凸部224に対して噛み合うように形成されている。
その他は、実施例2と同様である。
本例の場合には、実施例2の場合よりもさらにセラミック層26の脱落を効果的に防ぐことができる。
その他、実施例2と同様の作用効果を有する。
(Example 3)
In this example, as shown in FIG. 8, the concave and
The
Others are the same as in the second embodiment.
In the case of this example, the
In addition, the same effects as those of the second embodiment are obtained.
(実施例4)
本例は、図9に示すごとく、放熱板22の放熱面221に凹凸部224を設けた例である。
すなわち、放熱板22の放熱面221に、多数の凹部を設けることによって、凹凸部224が形成されている。そして、放熱板22の放熱面221に形成されたセラミック層26は、凹凸部224に対して噛み合うように形成されている。
その他は、実施例2と同様である。
本例の場合には、放熱面221からのセラミック層26の脱落を効果的に防ぐことができる。
その他、実施例2と同様の作用効果を有する。
Example 4
In this example, as shown in FIG. 9, an
That is, the concave and
Others are the same as in the second embodiment.
In the case of this example, it is possible to effectively prevent the
In addition, the same effects as those of the second embodiment are obtained.
(実施例5)
本例は、図10に示すごとく、封止部23の側面231に凹凸部234を設けた例である。
そして、封止部23の側面231に形成されたセラミック層26は、凹凸部234に対して噛み合うように形成されている。
その他は、実施例2と同様である。
本例の場合には、封止部23からのセラミック層26の脱落をより効果的に防ぐことができる。
その他、実施例2と同様の作用効果を有する。
(Example 5)
In this example, as shown in FIG. 10, an
The
Others are the same as in the second embodiment.
In the case of this example, it is possible to more effectively prevent the
In addition, the same effects as those of the second embodiment are obtained.
(実施例6)
本例は、図11に示すごとく、放熱板22の高さ方向の両側に形成された封止部23における、放熱面221と平行な面に、凹凸部234を設けた例である。
そして、封止部23を覆うセラミック層26は、凹凸部234に対して噛み合うように形成されている。
その他は、実施例1と同様である。
本例の場合には、封止部23からのセラミック層26の脱落をより効果的に防ぐことができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
(Example 6)
In this example, as shown in FIG. 11, an
The
Others are the same as in the first embodiment.
In the case of this example, it is possible to more effectively prevent the
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
(実施例7)
本例は、図12に示すごとく、放熱板22における放熱面221と側端面223との間の角部を曲面225によって構成した電力変換装置1の例である。
この曲面225は、曲率半径が放熱板22の厚みの半分以下の円弧面であることが好ましく、例えば、曲率半径が0.5〜2.0mm程度の円弧面とすることが好ましい。
その他は、実施例5と同様である。
(Example 7)
This example is an example of the
The
Others are the same as in the fifth embodiment.
本例の場合には、上記角部(曲面225)を覆うように形成されたセラミック層26に、応力が集中することを防ぎ、割れが生じることを効果的に防ぐことができる。
その他、実施例5と同様の作用効果を有する。
なお、放熱板22における放熱面221と側端面223との間の角部以外にも、セラミック層26に向かって凸の状態に形成された、放熱板22や封止部23における角部についても、実施例7と同様に、曲面とすることが好ましい。
In the case of this example, stress can be prevented from concentrating on the
In addition, the same effects as those of the fifth embodiment are obtained.
In addition to the corners between the
本発明は、上記実施例以外にも種々の態様をとることができる。
すなわち、本発明に係る電力変換装置として、例えば、上記実施例のうちの複数を適宜組み合わせた態様とすることもできる。
The present invention can take various modes other than the above-described embodiments.
That is, as the power conversion device according to the present invention, for example, a mode in which a plurality of the above embodiments are appropriately combined may be employed.
1 電力変換装置
2 半導体モジュール
21 半導体素子
22 放熱板
221 放熱面
23 封止部
231 側面
24 壁部
26 セラミック層
3 蓋部
4 冷媒流路
41 貫通冷媒流路
42 沿面冷媒流路
DESCRIPTION OF
Claims (7)
上記半導体モジュールは、上記半導体素子と、該半導体素子と熱的に接続された放熱板と、該放熱板の放熱面を露出させた状態で上記半導体素子及び上記放熱板を封止する樹脂からなる封止部と、上記放熱面の法線方向に直交する方向における上記封止部の周囲に形成されると共に上記放熱面よりも上記法線方向に突出した壁部と、該壁部と上記封止部との間に形成された貫通冷媒流路とを有し、
複数の上記半導体モジュールは、上記放熱面の法線方向に積層されており、
積層方向の両端に配される上記半導体モジュールには、上記壁部における積層方向の外側の開口部を覆う蓋部が配設されており、
隣り合う上記半導体モジュールの間及び上記蓋部と上記半導体モジュールとの間であって上記壁部の内側には、上記貫通冷媒流路に連通すると共に上記放熱面に沿った沿面冷媒流路が形成されており、
かつ、少なくとも上記封止部における上記貫通冷媒流路に面する側面は、セラミック層によって被覆されていることを特徴とする電力変換装置。 A power conversion device configured by stacking a plurality of semiconductor modules each including a semiconductor element,
The semiconductor module includes the semiconductor element, a heat sink thermally connected to the semiconductor element, and a resin that seals the semiconductor element and the heat sink with the heat dissipation surface of the heat sink exposed. A sealing portion, a wall portion formed around the sealing portion in a direction orthogonal to the normal direction of the heat dissipation surface and projecting in the normal direction from the heat dissipation surface; the wall portion and the seal A through coolant channel formed between the stopper and the stopper,
The plurality of semiconductor modules are stacked in the normal direction of the heat dissipation surface,
The semiconductor module disposed at both ends in the stacking direction is provided with a lid that covers the outer opening of the wall in the stacking direction,
Between the adjacent semiconductor modules and between the lid portion and the semiconductor module and inside the wall portion, a creeping refrigerant flow path is formed along the heat dissipation surface and in communication with the through refrigerant flow path. Has been
And at least the side surface which faces the said penetration refrigerant flow path in the said sealing part is coat | covered with the ceramic layer, The power converter device characterized by the above-mentioned.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2010146021A JP2012010543A (en) | 2010-06-28 | 2010-06-28 | Electric power conversion device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2645839A3 (en) * | 2012-03-28 | 2017-04-26 | Delphi Technologies, Inc. | Liquid cooled electronics assembly suitable to use electrically conductive coolant |
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JP2001308237A (en) * | 2000-04-19 | 2001-11-02 | Denso Corp | Both-face cooling type semiconductor card module and refrigerant indirect cooling type semiconductor device using the same |
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- 2010-06-28 JP JP2010146021A patent/JP2012010543A/en active Pending
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