JP2012028398A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体モジュールの両面からの放熱を可能とした半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device that enables heat radiation from both sides of a semiconductor module.
特許文献1は、半導体モジュールの片面だけから放熱する半導体装置を開示している。しかし、この構成では、半導体モジュールの熱を十分に放熱することができない。 Patent Document 1 discloses a semiconductor device that dissipates heat from only one side of a semiconductor module. However, with this configuration, the heat of the semiconductor module cannot be sufficiently dissipated.
特許文献2には、半導体モジュールの両面からの放熱を可能とした半導体装置が開示されている。この半導体装置は、半導体モジュールの両面に放熱部材としてのヒートシンクを設けている。ところが、この装置では、半導体装置の両側に冷却用の媒体を流通させる必要がある。
特許文献3にも、半導体モジュールの両面からの放熱を可能とした半導体装置が開示されている。この半導体装置は、半導体モジュールの片面だけに冷却用のヒートシンクを設けている。さらに、ブラケット型のサポート部材によって、半導体モジュールをヒートシンクに接続している。この構成によると、半導体モジュールからブラケット型のサポート部材に伝導した熱は、ヒートシンクに伝導した後に、媒体に放熱される。
特許文献3の技術は、ブラケット型のサポート部材と、ヒートシンクとの間の接続部において大きな熱的な抵抗が生じるという問題を有している。
The technique of
また、ブラケット型のサポート部材は、それ自身が十分な熱伝達のための断面積を提供できないため、十分な放熱を実現できないおそれがあった。 Further, since the bracket type support member itself cannot provide a cross-sectional area for sufficient heat transfer, there is a possibility that sufficient heat radiation cannot be realized.
また、両面からの熱がひとつのヒートシンクに集中するという問題があった。 There is also a problem that heat from both sides concentrates on one heat sink.
また、別の観点では、組立工程において半導体モジュールが正規の位置からずれてしまうおそれがあった。 From another viewpoint, the semiconductor module may be displaced from the normal position in the assembly process.
また、別の観点では、ブラケット型のサポート部材は、半導体モジュールから生じる電磁波を十分に遮断することができないという問題があった。 From another viewpoint, the bracket-type support member has a problem that it cannot sufficiently block electromagnetic waves generated from the semiconductor module.
また、別の観点では、半導体モジュールと回路部とを電気的に接続するために、長い接続部材が必要となるという問題があった。 Further, from another viewpoint, there is a problem that a long connection member is required to electrically connect the semiconductor module and the circuit unit.
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的のひとつは、放熱性が改良された半導体装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and one of its purposes is to provide a semiconductor device with improved heat dissipation.
本発明の他の目的は、半導体モジュールの固定作業が容易な半導体装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a semiconductor device in which a semiconductor module can be easily fixed.
本発明の他の目的は、半導体モジュールから放射される電磁波をシールドすることができる半導体装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of shielding electromagnetic waves radiated from a semiconductor module.
本発明の他の目的は、改良された接続構造をもつ半導体装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a semiconductor device having an improved connection structure.
本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。 The present invention employs the following technical means to achieve the above object.
請求項1に記載の発明は、互いに反対側に面する第1主面(3b、403b)と第2主面(3c、403b)とを有する板状の半導体モジュール(3、403)と、熱を媒体に放熱する第1熱交換部(6b、206b、306b、406b)を有し、第1主面(3b、403b)と熱的に結合された第1放熱部材(6、206、306、406)と、熱を媒体に放熱する第2熱交換部(7b、207b、307b、407b)を有し、第2主面(3c、403b)と熱的に結合された第2放熱部材(7、207、307、407)とを備え、第1熱交換部(6b、206b、306b、406b)と、第2熱交換部(7b、207b、307b、407b)とが、半導体モジュールの第1主面の側に並べて配置されていることを特徴とする。 The invention described in claim 1 includes a plate-like semiconductor module (3, 403) having a first main surface (3b, 403b) and a second main surface (3c, 403b) facing opposite to each other, and a heat The first heat radiating member (6, 206, 306, 406b) having a first heat exchange part (6b, 206b, 306b, 406b) for radiating heat to the medium and thermally coupled to the first main surface (3b, 403b) 406) and a second heat radiating member (7b, 207b, 307b, 407b) that radiates heat to the medium and is thermally coupled to the second main surface (3c, 403b). , 207, 307, 407), and the first heat exchange part (6b, 206b, 306b, 406b) and the second heat exchange part (7b, 207b, 307b, 407b) are the first main parts of the semiconductor module. They are arranged side by side on the surface.
この発明によると、第1主面からの熱を第1熱交換部から放熱できるとともに、第2主面からの熱を第2熱交換部から放熱することができる。これにより、両面からの熱を十分に放熱することができる。しかも、第1熱交換部と第2熱交換部とを、第1主面の側に並べることができる。これにより、熱の集中を回避することができる。また、半導体装置の配置上の自由度を高めることができる。 According to this invention, the heat from the first main surface can be radiated from the first heat exchange part, and the heat from the second main surface can be radiated from the second heat exchange part. Thereby, the heat from both surfaces can be sufficiently dissipated. And a 1st heat exchange part and a 2nd heat exchange part can be arranged in the 1st main surface side. Thereby, heat concentration can be avoided. Further, the degree of freedom in arrangement of the semiconductor device can be increased.
請求項2に記載の発明は、さらに、半導体モジュールの第2主面の側に配置された回路部(2a、402a)を備えることを特徴とする。この発明によると、半導体モジュールの第1主面の側に熱交換部を配置し、第2主面の側に回路部を配置することができる。
The invention described in
請求項3に記載の発明は、回路部(2a、402a)は、回路部品(43、44、443、444)と、回路部品(43、44、443、444)を収容するとともに、第1放熱部材と第2放熱部材と間の隙間を覆うケース(4、404)とを備えることを特徴とする。この発明によると、回路部のケースによって、2つの放熱部材の間の隙間を覆うことができる。この結果、隙間への異物の侵入を抑制することができる。 According to a third aspect of the present invention, the circuit portion (2a, 402a) accommodates the circuit component (43, 44, 443, 444) and the circuit component (43, 44, 443, 444), and the first heat dissipation. And a case (4, 404) covering a gap between the member and the second heat radiating member. According to the present invention, the gap between the two heat radiating members can be covered by the case of the circuit portion. As a result, entry of foreign matter into the gap can be suppressed.
請求項4に記載の発明は、第1熱交換部(6b、206b、306b、406b)は、空気と熱交換する複数のフィン(6m)を備え、第2熱交換部(7b、207b、307b、407b)は、空気と熱交換する複数のフィン(7m)を備え、第1熱交換部のフィン(6m)と、第2熱交換部のフィン(7m)とは、互いに平行に配置されていることを特徴とする。この発明によると、空冷型の放熱部材を採用することができる。 In the invention according to claim 4, the first heat exchange section (6b, 206b, 306b, 406b) includes a plurality of fins (6m) for exchanging heat with air, and the second heat exchange section (7b, 207b, 307b). 407b) includes a plurality of fins (7m) that exchange heat with air, and the fins (6m) of the first heat exchange unit and the fins (7m) of the second heat exchange unit are arranged in parallel to each other. It is characterized by being. According to this invention, an air-cooling type heat radiating member can be employed.
請求項5に記載の発明は、第1放熱部材(6、206、306、406)は、第1主面と平行に配置され、第1主面と熱的に結合された板状の第1基部(6a、206a、306a、406a)を備え、第2放熱部材(7、207、307、407)は、第2主面と平行に配置され、第2主面と熱的に結合された板状の第2基部(7a、207a、307a、407a)と、第1主面に沿う横方向に関して半導体モジュールと第1基部とに並べて配置され、第2基部から第2熱交換部へ熱を伝導する熱伝導部(7t、207t、307t、407t)とを有することを特徴とする。この発明によると、第2主面からの熱は、第2基部から熱伝導部を通して第2熱交換部へ伝導する。言い換えると、第2主面からの熱は、半導体モジュールと第1基部との横を迂回して第2熱交換部へ伝導する。これにより、熱を効率的に伝導することができる。 According to a fifth aspect of the present invention, the first heat dissipating member (6, 206, 306, 406) is disposed in parallel with the first main surface, and is a plate-like first thermally coupled to the first main surface. A plate having a base (6a, 206a, 306a, 406a), and a second heat dissipating member (7, 207, 307, 407) arranged in parallel with the second main surface and thermally coupled to the second main surface Second base (7a, 207a, 307a, 407a) and the semiconductor module and the first base arranged in the lateral direction along the first main surface, and conducts heat from the second base to the second heat exchange part It has the heat conduction part (7t, 207t, 307t, 407t) which carries out. According to this invention, the heat from the second main surface is conducted from the second base portion to the second heat exchange portion through the heat conducting portion. In other words, the heat from the second principal surface bypasses the side of the semiconductor module and the first base and is conducted to the second heat exchange unit. Thereby, heat can be conducted efficiently.
請求項6に記載の発明は、半導体装置は、複数の半導体モジュール(3、403)を備え、第1基部および第2基部の一方(7a、206a、307a、407a)は、複数の半導体モジュールのすべての第2主面と熱的に結合されており、第1基部および第2基部の他方(6a、207a、306a、406a)は、複数の島部分(6a、207a、306a、406a)によって提供されており、それぞれの島部分が複数の半導体モジュールのうちの一部の第1主面と熱的に結合されていることを特徴とする。この発明によると、第1基部および第2基部の一方(7a、206a、307a、407a)が、複数の半導体モジュールのすべてに共通の部品となる。この結果、この共通部品によって半導体装置をひとつのユニットとして取り扱い可能な構成とすることができる。 According to a sixth aspect of the present invention, the semiconductor device includes a plurality of semiconductor modules (3, 403), and one of the first base and the second base (7a, 206a, 307a, 407a) is a plurality of semiconductor modules. Thermally coupled to all the second major surfaces, the other of the first base and the second base (6a, 207a, 306a, 406a) is provided by a plurality of island portions (6a, 207a, 306a, 406a) Each island portion is thermally coupled to a part of the first main surface of the plurality of semiconductor modules. According to the present invention, one of the first base and the second base (7a, 206a, 307a, 407a) is a component common to all of the plurality of semiconductor modules. As a result, the common part can be configured to handle the semiconductor device as one unit.
請求項7に記載の発明は、半導体装置は、複数の第1熱交換部(61、62、63)と、複数の第2熱交換部(7f、7g、7h、7i)とを備え、第1熱交換部と第2熱交換部とが、第1主面に沿う横方向に関して交互に配置されていることを特徴とする。この発明によると、熱交換能力の分布を抑制することができる。 According to a seventh aspect of the present invention, the semiconductor device includes a plurality of first heat exchange units (61, 62, 63) and a plurality of second heat exchange units (7f, 7g, 7h, 7i). 1 heat exchange part and 2nd heat exchange part are alternately arrange | positioned regarding the horizontal direction along a 1st main surface, It is characterized by the above-mentioned. According to this invention, the distribution of heat exchange capacity can be suppressed.
請求項8に記載の発明は、第2放熱部材(7、207、307、407)は、半導体モジュールが配置される受熱部(7a、207a、307a、407a)と、第2熱交換部(7b、207b、307b、407b)と熱伝導部(7t、207t、307t、407t)とが配置される放熱部とを有し、第1主面に沿う横方向に関して受熱部と放熱部とが並べて配置されていることを特徴とする。この発明によると、第2放熱部材を低く構成することができる。
In the invention according to
請求項9に記載の発明は、第2熱交換部(7b、207b、307b)は、第1主面に沿う横方向に関して第1熱交換部(6b、206b、306b)の両側に配置された複数の第2熱交換部(7f、7g)(7g、7h)(7h、7i)(207f、207g)(307f、307g)を備えることを特徴とする。この発明によると、第2主面からの放熱を促進することができる。 In the invention according to claim 9, the second heat exchange portions (7b, 207b, 307b) are disposed on both sides of the first heat exchange portions (6b, 206b, 306b) in the lateral direction along the first main surface. A plurality of second heat exchange sections (7f, 7g) (7g, 7h) (7h, 7i) (207f, 207g) (307f, 307g) are provided. According to the present invention, heat dissipation from the second main surface can be promoted.
請求項10に記載の発明は、第2熱交換部(407b)は、第1主面に沿う横方向に関して第1熱交換部(406b)の片側にだけ配置されていることを特徴とする。この発明によると、第2放熱部材の構成を簡単にすることができる。
The invention according to
なお、特許請求の範囲および上記手段の項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 Note that the reference numerals in parentheses described in the claims and the above-described means indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later as one aspect, and are technical terms of the present invention. It does not limit the range.
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。 A plurality of modes for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. When only a part of the configuration is described in each mode, the other modes described above can be applied to the other parts of the configuration. Not only combinations of parts that clearly show that combinations are possible in each embodiment, but also combinations of the embodiments even if they are not explicitly stated unless there is a problem with the combination. Is also possible.
(第1実施形態)
図1は、本発明を適用した第1実施形態の半導体装置を備える車載機器を示すブロック図である。車載機器は、乗用自動車などの車両1に搭載されたハイブリッド駆動装置である。ハイブリッド駆動装置は、内燃機関(EG)10と電動機(MT)11とを車両1の走行用動力源として備えている。内燃機関10と電動機11とは、変速機などを含む駆動機構(TRM)12に接続されている。駆動機構12は、車両に搭載された車載部品のひとつである。駆動機構12には、インバータ装置2が固定されている。インバータ装置2は、半導体装置である。インバータ装置2は、車両1に搭載されたバッテリ(BATT)13の電力を変換して電動機11に供給する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing an in-vehicle device including the semiconductor device according to the first embodiment to which the present invention is applied. The in-vehicle device is a hybrid drive device mounted on a vehicle 1 such as a passenger car. The hybrid drive device includes an internal combustion engine (EG) 10 and an electric motor (MT) 11 as a driving power source for the vehicle 1. The
インバータ装置2は、その表面上を冷却風CWが流れるように車載部品である駆動機構12に装着されている。例えば、インバータ装置2は、車両のトランスミッションの外側に装着することができる。例えば、インバータ装置2は、車両1が走行するにともなって生じる空気の流れが冷却風CWとなるように配置される。これに代えて、冷却風CWを供給するための送風機を設けてもよい。
The
インバータ装置2は、多相の電力変換回路21と、制御回路(CON)24と、コンデンサ25とを備える。電力変換回路21は、三相ブリッジ回路である。電力変換回路21は、複数のブリッジ回路21u、21v、21wを備える。それぞれのブリッジ回路は、アッパアームスイッチ22と、ロワアームスイッチ23とを備える。それぞれのスイッチは、IGBT等のスイッチング素子と、フリーホイールダイオード素子とを含むことができる。U相ブリッジ回路21uは、アッパアームスイッチ22uと、ロワアームスイッチ23uとを備える。V相ブリッジ回路21vは、アッパアームスイッチ22vと、ロワアームスイッチ23vとを備える。W相ブリッジ回路21wは、アッパアームスイッチ22wと、ロワアームスイッチ23wとを備える。これらのスイッチ22u、22v、22w、23u、23v、23wは、それぞれが半導体モジュール3として構成されている。従って、インバータ装置2は、複数の半導体モジュール3を備える。
The
制御回路24は、バッテリ13から供給される直流電力を交流電力に変換するように電力変換回路21を制御する。制御回路24は、電力変換回路21から検出される電流、電圧に応じて、複数のスイッチ22u、22v、22w、23u、23v、23wを制御する。コンデンサ25は、直流電力を平滑化する。コンデンサ25は、複数のコンデンサを含むことができる。
The
図2は、インバータ装置2の斜視図である。半導体装置を提供するインバータ装置2は、回路部2aと、電力部2bとを備える。回路部2aは、制御回路24と、コンデンサ25とを収容するケース4を備える。回路部2aは、扁平な直方体状に構成されている。電力部2bは、扁平な直方体状に構成されている。回路部2aと、電力部2bとは、全体として扁平な直方体を構成するように積層方向SDに関して積層して配置されている。
FIG. 2 is a perspective view of the
ケース4の下端部は、電力部2bの上側の平面を覆うとともに、外周の側面の上端部も覆うように配置されている。電力部2bは、放熱器5を備える。放熱器5は、インバータ装置2の互いに反対方向に面する2面2f、2gのうちの一方にだけ、露出するように配置されている。図示の例では、放熱器5は、インバータ装置2の下側2gにだけ露出し、上面2fには露出しない。
The lower end portion of the case 4 is disposed so as to cover the upper plane of the
電力部2bは、複数の放熱セクション2c、2d、2eを備える。放熱セクション2c、2d、2eのそれぞれは、ブリッジ回路21u、21v、21wのそれぞれに対応して設けられている。複数の放熱セクション2c、2d、2eは、冷却風CWに対して並列に設けられている。この結果、冷却風CWは、複数の放熱セクション2c、2d、2eをほぼ均等に冷却する。
The
図3は、インバータ装置2の分解斜視図であって、回路部2aと、電力部2bとを分離し、さらに回路部2aを分解した状態を示している。電力部2bは、複数の半導体モジュール3と、放熱器5とを備える。放熱器5は、第1放熱部材としての第1ヒートシンク6と、第2放熱部材としての第2ヒートシンク7とを含む。第1ヒートシンク6は、複数の島部分61、62、63によって構成されている。複数の放熱セクション2c、2d、2eのひとつに、複数の島部分61、62、63のひとつが配置される。以下の説明では、島部分61、62、63が、第1ヒートシンク61、62、63と呼ばれることもある。
FIG. 3 is an exploded perspective view of the
ケース4は、カバーとしての第1ケース41と、フレームとしての第2ケース42とを有する。第1ケース41と第2ケース42とは、積層方向SDに沿って積層されている。第1ケース41と第2ケース42とは、それらの間に、電気部品を収容するための収容室を区画形成する。第1ケース41と第2ケース42との間には、回路基板43と、コンデンサユニット44とが収容されている。回路基板43と、コンデンサユニット44とは、第2ケース42に固定されている。
The case 4 has a
回路基板43は、細長い長方形である。回路基板43は、後述する半導体モジュール3のパッケージ部3aから見て、後述する第2基部7aによって覆い隠されるような大きさと形状に形成されている。回路基板43は、制御回路24を構成する回路部品を搭載している。インバータ装置2を構成するすべての半導体モジュール3が、単一の回路基板43と電気的に接続されている。
The
コンデンサユニット44は、コンデンサ25を搭載している。コンデンサユニット44は、半導体モジュール3と電気的に接続されている。コンデンサユニット44は、細長い直方体である。
The
第2ケース42は、角型の筒状の外壁42aと、外壁42a内に設けられた隔壁42bとを有する。隔壁42bは、中間壁または底壁とも呼ぶことができる。第2ケース42には、半導体モジュール3と回路部2aとを電気的に接続するための接続部材を配置するための複数の接続通路が形成されている。接続通路は、隔壁42bを貫通して形成された複数の開口部42c、42dによって提供されている。外壁42aは、隔壁42bよりも第1ケース41側に向けて延び出す容器部を有する。さらに、外壁42aは、隔壁42bよりも電力部2b側に向けて延び出すスカート部42fを有している。スカート部42fは、電力部2bの外周の一部を覆うカバー部材である。
The
ケース4は、スカート部42fによって、第1ヒートシンク6と第2ヒートシンク7との間の積層方向の隙間51を覆う。隙間51は、板状の基部6aと板状の基部7aとの間に形成された隙間である。スカート部42fは、隙間51への異物の侵入を抑制する。スカート部42fの高さH4は、第1ヒートシンク6の第1熱交換部6bと第2ヒートシンク7の第2熱交換部7bとを覆うことがないように設定されている。これにより、放熱を妨げることが回避される。
The case 4 covers the
図4は、インバータ装置2の分解斜視図である。この図は、電力部2bの一部である放熱セクション2cの分解状態が図示されている。放熱セクション2d、2eは、放熱セクション2cと同じ構成を有している。
FIG. 4 is an exploded perspective view of the
電力部2bは、複数の半導体モジュール3を備えている。ひとつの放熱セクションには、複数の半導体モジュール3が含まれている。ひとつの放熱セクション2cに2つの半導体モジュール3が含まれている。よって、電力部2bは、6つの半導体モジュール3を備える。
The
半導体モジュール3は、板状のパッケージ部3aを備える。パッケージ部3aには、スイッチ22u、22v、22w、23u、23v、23wのひとつを構成する半導体素子が収容されている。例えば、IGBT素子とフリーホイールダイオードとが収容されている。パッケージ部3aの両面には、放熱のための放熱面が配置されている。さらに、パッケージ部3aの両面には、電気的な絶縁を提供するためのセラミック板が配置されている。従って、半導体モジュール3は、互いに反対側に面する第1主面3bと第2主面3cとを有する。
The
半導体モジュール3は、複数の電力端子3e、3fと、複数の制御信号端子3dとを有している。電力端子3e、3fは、半導体モジュール3によって制御される電力の入力端子と出力端子とを提供する。複数の制御信号端子3dは、半導体モジュール3を制御するための信号を入力するための端子である。電力端子3e、3fと複数の制御信号端子3dとは、パッケージ部3aの外周側面から延び出している。電力端子3e、3fと、複数の制御信号端子3dとは、パッケージ部3aの互いに反対側に面する側面から延び出している。
The
以下の説明においては、ひとつの放熱セクション2cに含まれる2つの半導体モジュール3を識別するために符号31、32が使われる。半導体モジュール31は、アッパアームスイッチを構成する半導体素子を収容している。半導体モジュール32は、ロワアームスイッチを構成する半導体素子を収容している。半導体モジュール31と半導体モジュール32とは、同じ形状である。ひとつの放熱セクション2cに属する複数の半導体モジュール31、32は、第1主面3b又は第2主面3cと平行な平面上に並べて配置されている。半導体モジュール31と半導体モジュール32とは、共通の平面上において点対称に配置されている。2つの半導体モジュール31、32は、電力端子31e、31fと、電力端子32e、32fとが互いに対向して位置するように配置されている。従って、電力端子31e、31fと、電力端子32e、32fとは、互いに隣接して位置づけられる。さらに詳しくは、2つの半導体モジュール31、32が並べられた方向、すなわち冷却風CWの送風方向ADに関して、異なる極性の電力端子が対向して配置される。図示されるように、電力端子31eと電力端子32fとが対向する。電力端子31fと電力端子32eとが対向する。制御信号端子31dと、制御信号端子32dとは、2つの半導体モジュール31、32の上において、互いに最も離れた部位に位置づけられる。
In the following description,
第1ヒートシンク6と、第2ヒートシンク7とは、熱伝導性に優れ、かつ導電性の金属、例えばアルミニウムによって作られている。第1ヒートシンク6と第2ヒートシンク7とは、複数の半導体モジュール3を挟むように形成され、配置されている。この結果、複数の半導体モジュール3の両面からの放熱が可能とされている。第1ヒートシンク6と半導体モジュール3との間、および第2ヒートシンク7と半導体モジュール3との間には、電気的な絶縁のためのセラミック等からなる絶縁板を配置することができる。絶縁板は、半導体モジュール3の部品として把握することもできる。
The
第1ヒートシンク61、62、63のそれぞれは、ブリッジ回路21u、21v、21wのそれぞれに対応して設けられている。第2ヒートシンク7は、単一の部材である。第2ヒートシンク7は、複数の放熱セクション2c、2d、2eに共通の部材である。第1ヒートシンク6と、第2ヒートシンク7とは、空冷型のヒートシンクとも呼ぶことができる。
Each of the
第1ヒートシンク6は、板状の第1基部6aと、第1熱交換部6bとを有している。第1ヒートシンク6は、第1主面3bと熱的に結合されている。第1ヒートシンク6は、第1主面3bと平行に配置され、第1主面3bと熱的に結合された板状の第1基部6aを備える。さらに、第1ヒートシンク6は、第1基部6aと熱的に結合され、熱を媒体に放熱する第1熱交換部6bを備える。第1熱交換部6bは、第1基部6aに一体的に形成されている。
The
複数の第1ヒートシンク61、62、63のひとつに着目した場合、第1基部6aは、2つの半導体モジュール31、32の両方よりも広い範囲にわたる広さを有している。第1基部6aは、2つの半導体モジュール31、32の第1主面3b、3bと平行に配置され、それらと熱的に結合されている。
When attention is paid to one of the plurality of
複数の第1ヒートシンク61、62、63によって提供される複数の第1基部6aは、全体としてひとつの第1基部を構成しているとも言える。互いに横方向LDに離れている複数の第1基部6aは、複数の島部分6aとも呼ぶことができる。これら複数の島部分6aに複数の半導体モジュール3が均等に分散して配置されている。言い換えると、第1基部6aは、複数の島部分6aによって提供されている。さらに、それぞれの島部分6aが複数の半導体モジュール3のうちの一部(2つの半導体モジュール31、32)の2つの第1主面3bと熱的に結合されている。
It can also be said that the plurality of
第2ヒートシンク7は、板状の第2基部7aと、第2熱交換部7bとを有している。第2ヒートシンク7は、第2主面3cと熱的に結合されている。第2ヒートシンク7は、第2主面3cと平行に配置され、第2主面3cと熱的に結合された板状の第2基部7aを備える。さらに、第2ヒートシンク7は、第2基部7aと熱的に結合され、熱を媒体に放熱する第2熱交換部7bを備える。第2熱交換部7bは、第2基部7aに一体的に形成されている。第2ヒートシンク7は、第2基部7aから第2熱交換部7bまでが連続した材料によって形成された一体物である。複数の放熱セクション2c、2d、2eは、一部の部品である第1ヒートシンク7を共有することによってひとつのユニットとして取り扱いできるように一体的に構成されている。
The
第2基部7aは、電力部2bの全体にわたって広がる板状部材によって提供されている。第2基部7aは、回路部2aと半導体モジュール3との間において、パッケージ部3aを覆うように広がっている。第2基部7aは、すべての放熱セクション2c、2d、2eに属する6つの半導体モジュール3の第2主面3cと熱的に結合されている。従って、第2基部7aは、複数の半導体モジュールのすべての第2主面3cと熱的に結合されている。
The
第1熱交換部6bは、空気との熱交換を促進するために、複数の板状のフィン6mを備える。フィン6mは、送風方向ADに関して第1熱交換部6bの全長にわたって延びている。第2熱交換部7bは、空気との熱交換を促進するために、複数の板状のフィン7mを備える。フィン7mは、送風方向ADに関して第2熱交換部7bの全長にわたって延びている。複数のフィン6mと複数のフィン7mとは、互いに平行に配置されている。複数のフィン6m、7mの間には、媒体としての空気の通路が区画されている。第2熱交換部7bの放熱能力は、第1熱交換部6bの放熱能力と同等か、より大きく設定されている。第2熱交換部7bにおけるフィン7mの高さH7bは、第1熱交換部6bにおけるフィン6mの高さH6bよりも高い。高さH7bは、高さH6bと、第1基部6aの高さ(厚さ)H6aとの和と同じか、より小さく設定されている。スカート部42fの高さH4は、第2基部7aと熱伝導部7tとの高さ(厚さ)H7aにほぼ等しく設定されている。これにより、フィン6m、7mがスカート部42fによって覆われることを回避しながら、スカート部42fによって隙間51を覆うことができるここで、それぞれの高さは、積層方向SDに関する高さである。
The first
第2熱交換部7bは、複数のフィン群7f、7g、7h、7iを備える。フィン群7f、7g、7h、7iのそれぞれは、複数のフィン7mを含む。フィン群7f、7g、7h、7iのそれぞれは、第2熱交換部とも呼ぶことができる。これら複数の第2熱交換部の間には、複数の溝部7jが区画される。隣接する2つの第2熱交換部の間に区画された溝部7jには、複数の半導体モジュール31、32と第1ヒートシンク6とが配置される。複数の放熱セクション2c、2d、2eのうちのひとつに関して見ると、第2ヒートシンク7は、溝部7jの横方向LDの両側に熱交換部7bをもつブラケット型の部材と呼ぶことができる。第2ヒートシンク7は、フィン群を歯とし、溝部7jを隙間とする櫛歯状の部材とも呼ぶことができる。
The second
第2基部7aのうち、半導体モジュール3と熱的に結合される部分は、半導体モジュール3から熱を受ける受熱部とも呼ぶことができる。第2基部7aのうち、溝部7jを区画している部位は、受熱部を提供している。この受熱部に隣接して、放熱部が設けられている。よって、受熱部と、放熱部とは、第1主面3bに沿う横方向LDに関して並べて配置されている。放熱部は、第2熱交換部7bと、熱伝導部7tとを有する。熱伝導部7tは、第2基部7aから第2熱交換部7bへ熱を伝導する部分である。熱伝導部7tは、第1主面3bに沿う横方向LDに関して半導体モジュール3と第1基部6aとに並べて配置されている。熱伝導部7tは、第2基部7aのうち、第2熱交換部7bの上部に広がる部位を含んでいる。従って、熱伝導部7tは、第2基部7aの受熱部から、横方向に延び出し、さらに半導体モジュール3と第1基部6aとを迂回するように延び出して、第2熱交換部7bに到達する部位である。
A portion of the
半導体装置としてのインバータ装置2は、複数の第1ヒートシンク61、62、63によって複数の第1熱交換部6b(61、62、63)を備えているといえる。また、半導体装置としてのインバータ装置2は、フィン群としての複数の第2熱交換部7b(7f、7g、7h、7i)を備えているといえる。これら複数の第1熱交換部6b(61、62、63)と複数の第2熱交換部7b(7f、7g、7h、7i)とは、第1主面3bに沿う横方向LDに関して交互に配置されている。複数の放熱セクション2c、2d、2eの数よりもひとつ多い複数の第2熱交換部7f、7g、7h、7iが設けられる。従って、複数の第2熱交換部7f、7gが、ひとつの第1ヒートシンク61の第1熱交換部6bの両側に配置される。ここで、両側とは、第1主面3bに沿う横方向LDにおける位置を指している。同様に、第1ヒートシンク62の両側に複数の第2熱交換部7g、7hが配置される。同様に、第1ヒートシンク63の両側に複数の第2熱交換部7h、7iが配置される。従って、2つ第2熱交換部7bが、ひとつの放熱セクションを構成する第1熱交換部6bの両側に配置される。これにより、第2主面3cからの放熱が促進される。
It can be said that the
回路部2aと複数の半導体モジュール3との間に第2ヒートシンク7が配置されている。積層方向SDに関して、回路部2aと複数の半導体モジュール3との間には、第2基部7aが配置されている。第2基部7aと回路基板43とは平行に配置されている。これにより、第2ヒートシンク7は、電磁シールド部材として機能する。第2ヒートシンク7は、インバータ装置2の接地電位に接続することができる。これに代えて、第2ヒートシンク7は、容量性素子を介してインバータ装置2の接地電位に接続することができる。
A
第2基部7aは、半導体モジュール3と回路部2aとを電気的に接続するための接続部材を配置するための複数の接続通路を区画している。接続通路は、コンデンサユニット44と半導体モジュール3との間の電気的接続を提供するための電力用の接続部材を配置するための電力通路7cを含む。電力用の接続部材は、半導体モジュール3によって制御される電流を流すための部材である。電力用の接続部材は、後述するバスバー46、44c、44dおよび接続ネジである。この実施形態では、複数の半導体モジュール31、32の電力端子31e、31f、32e、32fがひとつの電力通路7cに配置されている。従って、ひとつの電力通路7cには、複数の半導体モジュール31、32のための電力用の接続部材が配置されている。接続通路は、回路基板43と半導体モジュール3との間の電気的接続を提供するための制御信号用の接続部材を配置するための制御信号用の通路7d、7eを含む。制御信号接続部材は、半導体モジュール3を制御するための信号を伝達するための部材である。制御信号接続部材は、制御信号端子3dである。電力通路7cと制御信号通路7d、7eとは互いに離れて独立して区画されている。
The
これらの接続通路は、第2基部7aを貫通して形成された複数の開口部7c、7d、7eによって提供されている。開口部7c、7d、7eの大きさは、積層方向に沿って接続部材を操作し、積層方向に沿って接続部材を配置するために必要な大きさに限られている。これにより、熱伝導に必要な断面積と、電磁シールドに必要な面積とが、第2基部7aに与えられる。第1開口部7cは、ひとつの放熱セクション2c、2d、2eに属する複数の半導体モジュール31、32の電力端子31e、31f、32e、32fを積層方向SDに関して露出させるための大きさを持ち、そのように配置されている。第2開口部7d、7eは、制御信号端子31d、32dを積層方向SDに沿って配置するための大きさをもち、そのように配置されている。この実施形態では、第2基部7aには、3つの第1開口部7cと、6つの第2開口部7d、7eとが形成されている。
These connection passages are provided by a plurality of
第1熱交換部6bと第2熱交換部7bとは、複数の半導体モジュール3の第1主面3bの側に並べて配置されている。言い換えると、第1熱交換部6bと第2熱交換部7bとは、複数の半導体モジュール3の片側にだけ配置されている。回路部2aは、複数の半導体モジュール3の第2主面3cの側にだけ配置されている。
The first
第1ヒートシンク6と第2ヒートシンク7とは、締結部材によって積層方向SDに沿って締め付けられる。これにより、半導体モジュール3の両面に、第1ヒートシンク6および第2ヒートシンク7が密着し、それらの間に熱的な結合が提供される。締結部材は、第1ヒートシンク6と第2ヒートシンク7とを弾性的に締め付ける弾性締結部材を含んでいる。締結部材は、弾性締結部材とばね9と、第1基部6aの端面に設けられた係合凹部6cと、第2基部7aの端面に設けられた係合凹部7kとを備える。ばね9は、ブラケット型の板ばねである。ばね9は、クリップとも呼ぶことができる。締結部材は、第1ヒートシンク6の両端に設けられている。
The
図5は、半導体モジュール3を保持するための保持部材の上面を示す斜視図である。図6は、保持部材の下面を示す斜視図である。図7は、第1ヒートシンク6を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing an upper surface of a holding member for holding the
第1ヒートシンク6と第2ヒートシンク7との間には、半導体モジュール3を保持するための保持部材としてのホルダ8が配置されている。ホルダ8は、樹脂材料によって板状に形成されている。ホルダ8は、板状の本体8aを有する。本体8aは、半導体モジュール3を受容れる開口部8bを囲み、区画する保持部8cを有している。保持部8cは、半導体モジュール3のパッケージ部3aを囲む枠型である。保持部8cは、パッケージ部3aの外周の側面に接触して、半導体モジュール3を、第1および第2ヒートシンク6、7に対して、所定の位置に保持する。
A
ホルダ8の積層方向SDの厚さTH8は、半導体モジュール3と第1および第2ヒートシンク6、7との接触を妨げないように設定されている。ホルダ8の厚さTH8は、半導体モジュール3の積層方向の厚さTH3と同じか、厚さTH3よりもわずかに薄く設定することができる。さらに、ホルダ8の厚さTH8は、半導体モジュール3を囲み、半導体モジュール3を水などの異物から保護するように設定されている。ホルダ8の厚さTH8は、複数の端子3d、3e、3fを保護するように設定することが望ましい。例えば、ホルダ8の積層方向SDの厚さTH8は、ホルダ8の両面が第1および第2ヒートシンク6、7に密着するか、またはほんのわずかな隙間を介して対向するように設定することが望ましい。また、ホルダ8の厚さTH8は、ホルダ8の厚さ方向の変形を考慮して設定してもよい。半導体モジュール3の厚さTH3には、半導体モジュール3の両面に配置された絶縁板を含むことができる。
The thickness TH8 of the
ホルダ8は、半導体モジュール3の端子3e、3fへの電気的接続を提供するための接続部8dを備える。接続部8dは、端子台である。接続部8dは、接続ネジを受容れる雌ネジを備えている。接続部8dは、開口部7cに位置するように設けられている。
The
ホルダ8は、複数の半導体モジュール31、32のための複数の開口部81b、82bを区画する複数の保持部81c、82cを備える。さらに、ホルダ8は、複数の半導体モジュール31、32のための複数の接続部81d、82dを備えている。保持部81cによって区画された開口部81bには半導体モジュール31が保持される。保持部82cによって区画された開口部82bには半導体モジュール32が保持される。接続部81dには、半導体モジュール31の電力端子31e、31fが固定される。接続部82dには、半導体モジュール32の電力端子32e、32fが固定される。
The
ホルダ8は、第1ヒートシンク6および第2ヒートシンク7の一方に位置決めされた状態で第1ヒートシンク6と第2ヒートシンク7との間に配置されている。位置決めのために、第1ヒートシンク6および第2ヒートシンク7の一方と、ホルダ8とには、互いに嵌め合うことによりホルダ8を位置決めする嵌合部8e、8f、6d、6eが設けられている。この実施形態では、ホルダ8は、第1ヒートシンク6の上の所定の位置に位置決めされている。ホルダ8は、嵌合部としての突部8e、8fを、第1ヒートシンク6に面する面に備える。第1ヒートシンク6は、嵌合部としての凹部6d、6eを第1基部6aに備える。この構成によると、接続ネジを締め付ける作業工程において、半導体モジュール3の位置が正規の位置からずれることが抑制される。
The
図8は、回路部の内部を示す平面図である。この図は、隔壁42bの平面図を示す。積層方向SDに沿って見た場合、第2基部7aに形成された開口部7c、7d、7eと、隔壁42bに形成された開口部42c、42d、42eは、ほぼ重複するように形成されている。開口部7cは、開口部42cとほぼ重複している。開口部7dは、開口部42dとほぼ重複している。また、開口部7dは、開口部42dとほぼ重複している。開口部42cには、電力端子3e、3fが配置されている。この実施形態では、ひとつの開口部42cには、2つの半導体モジュール31、32の電力端子31e、31f、32e、32fが配置されている。開口部42dには、制御信号端子31dが配置されている。開口部42eには、制御信号端子32dが配置されている。制御信号端子31d、32dは、開口部7d、7e、および開口部42d、42e内に、第2基部7aと隔壁42bとの両方を貫通するように配置されている。よって、これら制御信号端子31d、32dは、制御信号接続部材を提供している。
FIG. 8 is a plan view showing the inside of the circuit unit. This figure shows a plan view of the
ケース4は、回路部2aと電力部2bとの間の電気的な接続を提供するための接続部材を備えている。接続部材は、第2ケース42内に埋設された複数の接続部材を含む。第2ケース42内には、電力用の接続部材46と、制御信号用の接続部材47とが埋設されている。これら接続部材46、47は、バスバーとも呼ばれる。接続部材46、47は、それぞれの放熱セクション2c、2d、2eに設けられている。よって、第2ケース42内には、3組の接続部材46、47が配置されている。さらに、第2ケース42には、バッテリ13からの直流電力を入力するための接続部材48、49が埋設されている。
The case 4 includes a connection member for providing an electrical connection between the
接続部材46は、ケース4の外部に露出して配置された第1端子46aと、開口部42c内に露出して配置された第2端子46bとを備えている。第1端子46aは、負荷としての電動機11に給電するための端子である。第2端子46bは、半導体モジュール3と接続するための端子である。第2端子46bは、2つの半導体モジュール31、32のための端子である。2つの半導体モジュール31、32は、接続部材46によって直列に接続される。電力端子31f、32eは、接続部81d、82dの上に配置される。さらに、電力端子31f、32eの上に、第2端子46bが配置される。電力端子31f、32eと第2端子46bとを重ねて配置した後に、図示されるように、接続ネジが接続部81d、82dにねじ込まれる。これにより、電力端子31f、32eと第2端子46bとが電気的に接続される。この締め付け工程において、ホルダ8は、端子台を提供しながら、半導体モジュール3の望ましくない移動を抑制する。
The
接続部材47は、複数の接続部材の集合体である。接続部材47は、開口部42dに露出して配置された第1端子47aと、隔壁42bの上に露出して配置された第2端子47bとを備えている。第1端子47aは、開口部42d内に配置された制御信号端子31dと電気的に接続されている。第2端子47bは、開口部42e内に配置された制御信号端子32dの近傍に配置されている。2つの制御信号端子31d、32dは、それらの間に位置づけられた電力用の開口部42cを挟んで、開口部42cの両側に、互いに離れて配置されている。接続部材47は、一方の制御信号端子31dに接続されることによって、制御信号端子31dの延長部を提供する。この結果、制御信号端子31d、32dに接続された複数の端子が、第2ケース42内に集中して配置される。制御信号端子32dと、第2端子47bとは、開口部42cの横に広がる範囲に配置される。制御信号端子32dと、第2端子47bとは、開口部42cの両側に分散して配置されることはない。より具体的には、制御信号端子32dと、第2端子47bとは、隔壁42bの中央に並ぶ複数の開口部42cの列に対して、片方に位置する範囲に配置されている。制御信号端子32dと、第2端子47bとは、隔壁42bを貫通して積層方向に延び出している。
The
図9は、回路部の内部を示す平面図である。この図は、隔壁42b上にコンデンサユニット44だけを搭載した状態を示す。コンデンサユニット44は、複数の半導体モジュール3をブリッジ回路として接続するための接続部材を含んでいる。接続部材は、ブリッジ回路21u、21v、21wを並列接続するための正極部材と、負極部材とを備える。コンデンサユニット44は、開口部42c内に配置された電力端子3e、3fと接続された端子44a、44bを備える。端子44aは、電力端子31eに接続されている。端子44bは、電力端子31eに接続されている。電力端子31e、32fは、接続部81d、82dの上に配置される。さらに、電力端子31e、32fの上に、端子44a、44bがそれぞれ配置される。電力端子31e、32fと端子44a、44bとを重ねて配置した後に、図示されるように、接続ネジが接続部81d、82dにねじ込まれる。これにより、電力端子31e、32fと端子44a、44bとが電気的に接続される。この締め付け工程において、ホルダ8は、端子台を提供しながら、半導体モジュール3の望ましくない移動を抑制する。端子44a、44bは、それぞれの放熱セクション2c、2d、2eに設けられている。この結果、ブリッジ回路21u、21v、21wが並列接続される。
FIG. 9 is a plan view showing the inside of the circuit unit. This figure shows a state in which only the
図10は、回路部の内部を示す平面図である。この図は、隔壁42b上に回路基板43も搭載した状態を示す。回路基板43は、半導体モジュール3のパッケージ部3aから見て、第2基部7aによって覆い隠されるような大きさ及び形状をもつように形成されている。言い換えると、回路基板43は、半導体モジュール3のパッケージ部3aから見て、第2基部7aの背後にだけ配置されている。回路基板43は、プリント配線基板である本体43aと、本体43a上に実装された回路部品43bとを備える。本体43aには、制御信号端子32dと、第2端子47bと配置される接続部が形成されている。この接続部において、本体43a上の回路が、制御信号端子32d、および第2端子47bに電気的に接続される。例えば、はんだ付けが用いられる。図示されるように、回路基板43は、制御信号通路7d、7eの上に位置して、これら制御信号通路7d、7eを覆うように配置されている。しかも、回路基板43は、電力通路7cから離れるように配置されている。言い換えると、回路基板43は、制御信号通路7d、7e上に覆い被さることはあるが、電力通路7c上に覆い被さることはないように配置されている。
FIG. 10 is a plan view showing the inside of the circuit unit. This figure shows a state in which the
この実施形態によると、インバータ装置2に収容された複数の半導体モジュール3の片側だけに、半導体モジュール3の両面からの放熱を可能とする熱交換部を並べて配置することができる。しかも、2つのヒートシンクを弾性的に締め付けることができる。また、半導体モジュール3の正規の位置からの移動を抑制することができる。また、第2ヒートシンク7を電磁シールドとして利用することができる。また、効率的な配線構造を提供することができる。
According to this embodiment, only one side of the plurality of
(第2実施形態)
図11は、本発明を適用した第2実施形態の半導体装置の部分断面図である。この実施形態の半導体装置は、先行する実施形態の一部を変更したものである。半導体装置は、第1実施形態と同じインバータ装置である。第1実施形態で説明された既述要素と同一または対応する新要素には、既述要素の参照符号に200を加えた参照符号が付されている。新要素については、必要に応じて、既述要素の説明を参照することができる。
(Second Embodiment)
FIG. 11 is a partial cross-sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment to which the present invention is applied. The semiconductor device of this embodiment is obtained by changing a part of the preceding embodiment. The semiconductor device is the same inverter device as in the first embodiment. New elements that are the same as or correspond to the elements already described in the first embodiment are given reference numerals obtained by adding 200 to the reference numerals of the elements already described. For new elements, the description of the above-described elements can be referred to as necessary.
図には、ひとつの放熱セクションの断面構造が図示されている。この放熱セクションの構造は、インバータ装置に含まれる複数の半導体モジュールのすべてに採用されている。インバータ装置は、回路部2aと、電力部202bとを有する。電力部202bは、第1ヒートシンク206と、第2ヒートシンク207と、これらヒートシンク206、207の間に配置された半導体モジュール3とを備える。この図では、半導体モジュール3の両面に配置された絶縁板が図示されている。この実施形態では、第1ヒートシンク206が、複数の放熱セクションにおいて共通の部品とされている。第2ヒートシンク207は、少なくともひとつの半導体モジュール3と関連づけられた個別の部品である。
In the figure, the cross-sectional structure of one heat dissipating section is shown. This structure of the heat dissipating section is employed in all of the plurality of semiconductor modules included in the inverter device. The inverter device includes a
第1ヒートシンク206は、第1基部206aと、第1熱交換部206bとを有する。第1基部206aは、第2ヒートシンク207を貫通させて配置するための開口部206dを区画している。
The
第2ヒートシンク207は、半導体モジュール3から熱を受ける受熱部としての第2基部207aと、第2基部207aの両端から延び出す2つの放熱部とを備える。放熱部は、熱伝導部207tと、第2熱交換部207bとを有している。第2基部207aと、熱伝導部207tとは、ネジ207vによって機械的かつ熱的に結合されている。熱伝導部207tは、開口部206dを貫通して配置されている。第2ヒートシンク207は、ブラケット型の部材と呼ぶことができる。
The
電力部202bは、第1ヒートシンク206と第2ヒートシンク207とが互いに接近するように、第1ヒートシンク206と第2ヒートシンク207とを弾性的に締め付ける締結部材209を備える。締結部材209は、弾性部材としての板状のばね209aと、第2ヒートシンク207に被さるように配置された門型の支持部材209bとを備える。ばね209cは、支持部材209bと第2ヒートシンク207との間に配置されている。支持部材209bは、第1ヒートシンク206にネジ209bによって固定されている。ばね209aは、第2基部207aを半導体モジュール3に向けて押し付ける。この結果、半導体モジュール3の両面に、第1基部206aと第2基部207aとが熱的に結合される。
The
この実施形態では、第1基部206aは、複数の半導体モジュールのすべての第2主面3cと熱的に結合されており、第2基部207aは、複数の島部分207aによって提供されており、それぞれの島部分が複数の半導体モジュール3のうちの一部の第1主面3bと熱的に結合されている。この実施形態によると、半導体モジュール3の第1主面3b側に、複数の半導体モジュールのすべてに共通のヒートシンクを配置することができる。
In this embodiment, the
(第3実施形態)
図12は、本発明を適用した第3実施形態の半導体装置の部分断面図である。この実施形態の半導体装置は、先行する実施形態の一部を変更したものである。半導体装置は、第1実施形態と同じインバータ装置である。第1実施形態で説明された既述要素と同一または対応する新要素には、既述要素の参照符号に300を加えた参照符号が付されている。新要素については、必要に応じて、既述要素の説明を参照することができる。
(Third embodiment)
FIG. 12 is a partial cross-sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment to which the present invention is applied. The semiconductor device of this embodiment is obtained by changing a part of the preceding embodiment. The semiconductor device is the same inverter device as in the first embodiment. New elements that are the same as or correspond to the elements already described in the first embodiment are given reference numerals obtained by adding 300 to the reference numerals of the elements already described. For new elements, the description of the above-described elements can be referred to as necessary.
この実施形態では、第1実施形態のばね9に代えて、ばね309aと支持部材309bとが採用されている。図示された放熱セクションの構造は、インバータ装置に含まれる複数の半導体モジュールのすべてに採用されている。
In this embodiment, it replaces with the spring 9 of 1st Embodiment, and the
インバータ装置は、回路部2aと、電力部302bとを有する。電力部302bは、第1ヒートシンク306と、第2ヒートシンク307と、これらヒートシンク306、307の間に配置された半導体モジュール3とを備える。
The inverter device includes a
第1ヒートシンク306は、第1基部306aと、第1熱交換部306bとを有する。第2ヒートシンク307は、第2基部307aと、2つの第2熱交換部307bとを有している。第2基部307aと、第2熱交換部307bとは、熱伝導部207tによって連続的に結合されている。
The
電力部302bは、第1ヒートシンク306と第2ヒートシンク307とが互いに接近するように、第1ヒートシンク306と第2ヒートシンク307とを弾性的に締め付ける締結部材309を備える。締結部材309は、第1ヒートシンク307の下側に配置された弾性部材としての板状のばね309aを備える。ばね309aは、支持部材309bと第1ヒートシンク306との間に配置されている。支持部材309bは、第2ヒートシンク307に固定されている。ばね309aは、第1基部306aを半導体モジュール3に向けて押し付ける。この結果、半導体モジュール3の両面に、第1基部306aと第2基部307aとが熱的に結合される。
The
(第4実施形態)
図13は、本発明を適用した第4実施形態の半導体装置としてのインバータ装置の分解斜視図である。この実施形態の半導体装置は、先行する実施形態の一部を変更したものである。第1実施形態で説明された既述要素と同一または対応する新要素には、既述要素の参照符号に400を加えた参照符号が付されている。新要素については、必要に応じて、既述要素の説明を参照することができる。
(Fourth embodiment)
FIG. 13 is an exploded perspective view of an inverter device as a semiconductor device according to the fourth embodiment to which the present invention is applied. The semiconductor device of this embodiment is obtained by changing a part of the preceding embodiment. New elements that are the same as or correspond to the elements already described in the first embodiment are given reference numerals obtained by adding 400 to the reference numerals of the elements already described. For new elements, the description of the above-described elements can be referred to as necessary.
インバータ装置402は、回路部402aと、電力部402bとを有する。回路部402aは、ケース404を備える。ケース404は、第1ケース441と、第2ケース442とを備える。ケース404内には、回路基板443と、コンデンサユニット444とが収容されている。電力部402bは、複数の第1ヒートシンク406と、第2ヒートシンク407とを備える。電力部402bは、第1ヒートシンク406と第2ヒートシンク407との間に配置された半導体モジュール403と、保持部材408とを備える。さらに、電力部402bは、締結部材を備える。締結部材は、ボルト409aと、弾性部材としての板状のばね409bとを備える。
The
この実施形態でも、電力部402bは、3つの放熱セクション2c、2d、2eを備えている。放熱セクション2c、2d、2eのそれぞれは、同じ構造である。以下の説明では、放熱セクション2cについて説明する。
Also in this embodiment, the
この実施形態では、ひとつの放熱セクションにひとつの半導体モジュール403が設けられている。半導体モジュール403は、板状のパッケージ部403aを有する。パッケージ部403aは、第1主面403bと、第2主面403cとに放熱面を有している。さらに、パッケージ部403aには、ボルト409aを貫通させて配置するための貫通孔403hが設けられている。パッケージ部403aには、ひとつのブリッジ回路を構成する複数の半導体素子が収容されている。例えば、半導体モジュール403には、ブリッジ回路21uのための2つのスイッチを構成する半導体素子が収容されている。2つのスイッチは、半導体モジュール403内において直列に接続されている。半導体モジュール403には、2群の制御信号端子403d、403dが設けられている。さらに、半導体モジュール403には、3つの電力端子403e、403f、403gが設けられている。
In this embodiment, one
第1ヒートシンク406は、第1基部406aと、第1熱交換部406bとを備える。第1基部406aには、ボルト409aを締めこむための雌ネジ孔409cが形成されている。第1基部406aには、保持部材408が支持されている。保持部材408は、半導体モジュール403を保持するために枠型に形成されている。保持部材408は、電力端子403e、403f、403gのための端子台としての接続部を有している。
The
第2ヒートシンク407は、3つの放熱セクション2c、2d、2eに共通の部品である。第2ヒートシンク407は、第2基部407aと、第2熱交換部407bとを有する。第2基部407aと第2熱交換部407bとは、熱伝導部407tによって連結されている。第2ヒートシンク407は、連続した材料によって形成された一体物である。この実施形態でも、第1熱交換部406bと第2熱交換部407bとは、複数の半導体モジュール3の第1主面403bの側に並べて配置されている。ただし、第1主面403bに沿う横方向LDに関して第1熱交換部406bの片側にだけ、第2熱交換部407bが配置されている。第2ヒートシンク407は、L型の部材と呼ぶことができる。
The
第2基部407aは、その外縁によって、電力端子403e、403f、403gを配置するための接続通路407cを区画している。接続通路407cは、第2ケース442と第2基部407aとの間に区画される。接続通路407cには、コンデンサユニット444に設けられた接続部材444a、444bが配置される。さらに、接続通路407cには、第2ケース442に埋設された接続部材446が配置される。これら接続部材444a、444b、446は、保持部材408上の接続部において、電力端子403e、403f、403gと接続される。第2基部407aは、制御信号端子403dのための接続通路407d、407eを区画している。さらに、第2基部407aは、ボルト409aが配置される貫通孔407kを区画している。
The
この実施形態によると、インバータ装置402に収容された複数の半導体モジュール403の片側だけに、半導体モジュール403の両面からの放熱を可能とする熱交換部を並べて配置することができる。しかも、2つのヒートシンクを弾性的に締め付けることができる。また、半導体モジュール403の正規の位置からの移動を抑制することができる。また、第2ヒートシンク407を電磁シールドとして利用することができる。また、効率的な配線構造を提供することができる。
According to this embodiment, the heat exchanging portions that allow heat radiation from both surfaces of the
(他の実施形態)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. The structure of the said embodiment is an illustration to the last, Comprising: The scope of the present invention is not limited to the range of these description. The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.
例えば、第1実施形態では、2つの半導体モジュール31、32の電力端子31e、31f、32e、32fをひとつの電力通路7cに配置した。これに代えて、ひとつの半導体モジュールの電力端子を、ひとつの電力通路に配置するように、半導体モジュール3を配置し、複数の開口部7cを形成してもよい。
For example, in the first embodiment, the
以上に説明した実施形態では、熱交換部は基部に一体に形成されたフィンによって提供されている。これに代えて、基部にコルゲートフィンなどの熱交換部材を接合してもよい。また、以上に説明した実施形態では、熱交換部は、空冷型である。これに代えて、水冷型の熱交換部を設けてもよい。 In the embodiment described above, the heat exchange part is provided by fins formed integrally with the base part. Instead of this, a heat exchange member such as a corrugated fin may be joined to the base. Moreover, in embodiment described above, a heat exchange part is an air cooling type. Instead of this, a water-cooled heat exchange unit may be provided.
また、第1実施形態における複数の第1ヒートシンク61、62、63は、連結部材によって連結し、ひとつのユニットとして構成されてもよい。
Further, the plurality of
また、第1実施形態では、ひとつの第1ヒートシンク6に、複数の半導体モジュール31、32を配置した。これに代えて、ひとつの第1ヒートシンク6に、ひとつの半導体モジュール31または32を配置してもよい。例えば、第1ヒートシンク61を2つに分割することができる。
In the first embodiment, a plurality of
また、第1実施形態では、複数の開口部7c、7d、7eと、複数の開口部42c、42d、42eとを互いに対応させて形成した。これに代えて、複数の開口部42c、42d、42eを大きい開口部によって提供してもよい。
In the first embodiment, the plurality of
1 車両、2 インバータ装置、2a 回路部、2b 電力部、3 半導体モジュール、3a パッケージ部、3b 第1主面、3c 第2主面、3d 制御信号端子、3e 電力端子、3f 電力端子、4 ケース、5 放熱器、6 第1ヒートシンク、6a 第1基部、6b 第1熱交換部、7 第2ヒートシンク、7a 第2基部、7b 第2熱交換部、8 ホルダ、9 締結部材。
1 vehicle, 2 inverter device, 2a circuit unit, 2b power unit, 3 semiconductor module, 3a package unit, 3b first main surface, 3c second main surface, 3d control signal terminal, 3e power terminal, 3f power terminal, 4 case DESCRIPTION OF
Claims (10)
熱を媒体に放熱する第1熱交換部(6b、206b、306b、406b)を有し、前記第1主面(3b、403b)と熱的に結合された第1放熱部材(6、206、306、406)と、
熱を媒体に放熱する第2熱交換部(7b、207b、307b、407b)を有し、前記第2主面(3c、403b)と熱的に結合された第2放熱部材(7、207、307、407)とを備え、
前記第1熱交換部(6b、206b、306b、406b)と、前記第2熱交換部(7b、207b、307b、407b)とが、前記半導体モジュールの前記第1主面の側に並べて配置されていることを特徴とする半導体装置。 A plate-like semiconductor module (3, 403) having a first main surface (3b, 403b) and a second main surface (3c, 403b) facing each other;
The first heat radiating member (6, 206, 306, 406),
A second heat radiating member (7, 207, 307, 407),
The first heat exchange part (6b, 206b, 306b, 406b) and the second heat exchange part (7b, 207b, 307b, 407b) are arranged side by side on the first main surface side of the semiconductor module. A semiconductor device characterized by that.
回路部品(43、44、443、444)と、
前記回路部品(43、44、443、444)を収容するとともに、前記第1放熱部材と前記第2放熱部材と間の隙間を覆うケース(4、404)と
を備えることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。 The circuit section (2a, 402a)
Circuit components (43, 44, 443, 444);
A case (4, 404) is provided for housing the circuit component (43, 44, 443, 444) and covering a gap between the first heat radiating member and the second heat radiating member. 2. The semiconductor device according to 2.
前記第2熱交換部(7b、207b、307b、407b)は、空気と熱交換する複数のフィン(7m)を備え、
前記第1熱交換部のフィン(6m)と、前記第2熱交換部のフィン(7m)とは、互いに平行に配置されていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の半導体装置。 The first heat exchange unit (6b, 206b, 306b, 406b) includes a plurality of fins (6m) that exchange heat with air,
The second heat exchange part (7b, 207b, 307b, 407b) includes a plurality of fins (7m) for exchanging heat with air,
The fin (6m) of the first heat exchanging part and the fin (7m) of the second heat exchanging part are arranged in parallel to each other. Semiconductor device.
前記第1主面と平行に配置され、前記第1主面と熱的に結合された板状の第1基部(6a、206a、306a、406a)を備え、
前記第2放熱部材(7、207、307、407)は、
前記第2主面と平行に配置され、前記第2主面と熱的に結合された板状の第2基部(7a、207a、307a、407a)と、
前記第1主面に沿う横方向に関して前記半導体モジュールと前記第1基部とに並べて配置され、前記第2基部から前記第2熱交換部へ熱を伝導する熱伝導部(7t、207t、307t、407t)とを有する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の半導体装置。 The first heat radiating member (6, 206, 306, 406)
A plate-like first base (6a, 206a, 306a, 406a) disposed in parallel with the first main surface and thermally coupled to the first main surface;
The second heat radiating member (7, 207, 307, 407)
A plate-like second base (7a, 207a, 307a, 407a) disposed in parallel with the second main surface and thermally coupled to the second main surface;
A heat conducting portion (7t, 207t, 307t, 307t, arranged in the semiconductor module and the first base with respect to the lateral direction along the first main surface and conducting heat from the second base to the second heat exchange portion. 407t). The semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, wherein:
複数の前記半導体モジュール(3、403)を備え、
前記第1基部および前記第2基部の一方(7a、206a、307a、407a)は、複数の前記半導体モジュールのすべての前記第2主面と熱的に結合されており、
前記第1基部および前記第2基部の他方(6a、207a、306a、406a)は、複数の島部分(6a、207a、306a、406a)によって提供されており、
それぞれの前記島部分が複数の前記半導体モジュールのうちの一部の前記第1主面と熱的に結合されていることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。 The semiconductor device includes:
A plurality of the semiconductor modules (3, 403),
One of the first base and the second base (7a, 206a, 307a, 407a) is thermally coupled to all the second main surfaces of the plurality of semiconductor modules,
The other of the first base and the second base (6a, 207a, 306a, 406a) is provided by a plurality of island portions (6a, 207a, 306a, 406a),
6. The semiconductor device according to claim 5, wherein each of the island portions is thermally coupled to a part of the first main surface of the plurality of semiconductor modules.
複数の前記第1熱交換部(61、62、63)と、
複数の前記第2熱交換部(7f、7g、7h、7i)とを備え、
前記第1熱交換部と前記第2熱交換部とが、前記第1主面に沿う横方向に関して交互に配置されていることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の半導体装置。 The semiconductor device includes:
A plurality of the first heat exchange sections (61, 62, 63);
A plurality of the second heat exchange parts (7f, 7g, 7h, 7i),
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first heat exchange unit and the second heat exchange unit are alternately arranged in a lateral direction along the first main surface. .
前記半導体モジュールが配置される受熱部(7a、207a、307a、407a)と、
前記第2熱交換部(7b、207b、307b、407b)と前記熱伝導部(7t、207t、307t、407t)とが配置される放熱部とを有し、
前記第1主面に沿う横方向に関して前記受熱部と前記放熱部とが並べて配置されていることを特徴とする請求項5または6に記載の半導体装置。 The second heat radiating member (7, 207, 307, 407)
A heat receiving part (7a, 207a, 307a, 407a) in which the semiconductor module is disposed;
A heat dissipating part in which the second heat exchanging part (7b, 207b, 307b, 407b) and the heat conducting part (7t, 207t, 307t, 407t) are disposed;
The semiconductor device according to claim 5, wherein the heat receiving portion and the heat radiating portion are arranged side by side in a lateral direction along the first main surface.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014148026A1 (en) * | 2013-03-21 | 2014-09-25 | 日本電気株式会社 | Heat-sink structure, semiconductor device, and heat-sink mounting method |
WO2016059702A1 (en) | 2014-10-16 | 2016-04-21 | 新電元工業株式会社 | Semiconductor module |
JP2017135272A (en) * | 2016-01-28 | 2017-08-03 | 新電元工業株式会社 | Fixture of electronic component, and fitting method of electronic component |
JP2017212286A (en) * | 2016-05-24 | 2017-11-30 | ローム株式会社 | Intelligent power module, electric vehicle or hybrid car, and method of assembling intelligent power module |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0515441U (en) * | 1991-04-23 | 1993-02-26 | 松下電工株式会社 | Heat dissipation structure of semiconductor element |
JP2000124371A (en) * | 1998-10-14 | 2000-04-28 | Nec Corp | Cooling structure for electric apparatus |
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 |
JP2001352009A (en) * | 2000-06-05 | 2001-12-21 | Nec Corp | Semiconductor device and its manufacturing method |
JP2003289189A (en) * | 2002-03-28 | 2003-10-10 | Toshiba Corp | Electronic apparatus |
JP2004040899A (en) * | 2002-07-03 | 2004-02-05 | Hitachi Ltd | Semiconductor module and power converter |
JP2006081312A (en) * | 2004-09-09 | 2006-03-23 | Keihin Corp | Power drive unit |
JP2008282894A (en) * | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | Cooling structure for electronic component |
-
2010
- 2010-07-20 JP JP2010163066A patent/JP2012028398A/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0515441U (en) * | 1991-04-23 | 1993-02-26 | 松下電工株式会社 | Heat dissipation structure of semiconductor element |
JP2000124371A (en) * | 1998-10-14 | 2000-04-28 | Nec Corp | Cooling structure for electric apparatus |
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 |
JP2001352009A (en) * | 2000-06-05 | 2001-12-21 | Nec Corp | Semiconductor device and its manufacturing method |
JP2003289189A (en) * | 2002-03-28 | 2003-10-10 | Toshiba Corp | Electronic apparatus |
JP2004040899A (en) * | 2002-07-03 | 2004-02-05 | Hitachi Ltd | Semiconductor module and power converter |
JP2006081312A (en) * | 2004-09-09 | 2006-03-23 | Keihin Corp | Power drive unit |
JP2008282894A (en) * | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | Cooling structure for electronic component |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014148026A1 (en) * | 2013-03-21 | 2014-09-25 | 日本電気株式会社 | Heat-sink structure, semiconductor device, and heat-sink mounting method |
WO2016059702A1 (en) | 2014-10-16 | 2016-04-21 | 新電元工業株式会社 | Semiconductor module |
US9704828B2 (en) | 2014-10-16 | 2017-07-11 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor module |
JP2017135272A (en) * | 2016-01-28 | 2017-08-03 | 新電元工業株式会社 | Fixture of electronic component, and fitting method of electronic component |
JP2017212286A (en) * | 2016-05-24 | 2017-11-30 | ローム株式会社 | Intelligent power module, electric vehicle or hybrid car, and method of assembling intelligent power module |
JP2021176199A (en) * | 2016-05-24 | 2021-11-04 | ローム株式会社 | Intelligent power module, and electric vehicle or hybrid car |
US11273818B2 (en) | 2016-05-24 | 2022-03-15 | Rohm Co., Ltd. | Intelligent power module, electric vehicle or hybrid vehicle, and method of assembling intelligent power module |
JP2023059971A (en) * | 2016-05-24 | 2023-04-27 | ローム株式会社 | Intelligent power module, and electric vehicle or hybrid car |
JP7419584B2 (en) | 2016-05-24 | 2024-01-22 | ローム株式会社 | Intelligent power modules and electric or hybrid cars |
US11993247B2 (en) | 2016-05-24 | 2024-05-28 | Rohm Co., Ltd. | Intelligent power module, electric vehicle or hybrid vehicle, and method of assembling intelligent power module |
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