JP2012028400A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012028400A JP2012028400A JP2010163068A JP2010163068A JP2012028400A JP 2012028400 A JP2012028400 A JP 2012028400A JP 2010163068 A JP2010163068 A JP 2010163068A JP 2010163068 A JP2010163068 A JP 2010163068A JP 2012028400 A JP2012028400 A JP 2012028400A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- semiconductor module
- semiconductor
- heat sink
- disposed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
【課題】放熱が必要な半導体モジュールの搭載性を改善する。
【解決手段】複数の半導体モジュール31、32の両面には、ヒートシンク6、7が配置されている。ヒートシンク6は、半導体モジュール3の熱を放熱する熱交換部6bを有する。ヒートシンク7は、半導体モジュール3の熱を放熱する熱交換部7bを有する。2つの熱交換部6b、7bは、半導体モジュール31、32の片側にだけ並べて配置されている。半導体モジュール31、32と制御回路基板43との間には、電磁シールドとして機能する板状の基部7aが配置されている。ヒートシンク6、7の間には、半導体モジュール31、32の位置決め、および配線作業に貢献するホルダ8が配置されている。ヒートシンク7には、複数の半導体モジュール31、32の電力端子31e、31f、32e、32fへの配線を配置するための接続通路7cが設けられている。
【選択図】図3
【解決手段】複数の半導体モジュール31、32の両面には、ヒートシンク6、7が配置されている。ヒートシンク6は、半導体モジュール3の熱を放熱する熱交換部6bを有する。ヒートシンク7は、半導体モジュール3の熱を放熱する熱交換部7bを有する。2つの熱交換部6b、7bは、半導体モジュール31、32の片側にだけ並べて配置されている。半導体モジュール31、32と制御回路基板43との間には、電磁シールドとして機能する板状の基部7aが配置されている。ヒートシンク6、7の間には、半導体モジュール31、32の位置決め、および配線作業に貢献するホルダ8が配置されている。ヒートシンク7には、複数の半導体モジュール31、32の電力端子31e、31f、32e、32fへの配線を配置するための接続通路7cが設けられている。
【選択図】図3
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、403c)とを有する板状の半導体モジュール(3、403)と、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、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、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)とを備え、回路部と半導体モジュールとの間に第2放熱部材(7、207、307、407)が配置されていることを特徴とする。
この発明によると、半導体モジュールから放射される電磁ノイズなどの電磁波に対して、第2放熱部材が電磁シールドを提供する。このため、半導体モジュールから放射される電磁波が回路部に影響を与えることが抑制される、
請求項2に記載の発明は、第2放熱部材は、導電性の金属であることを特徴とする。これにより、電磁シールドとしての高い性能が提供される。
請求項2に記載の発明は、第2放熱部材は、導電性の金属であることを特徴とする。これにより、電磁シールドとしての高い性能が提供される。
請求項3に記載の発明は、半導体モジュールは、半導体素子を収容したパッケージ部(3a)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基部(7a、207a、307a、407a)を備え、基部は、回路部と半導体モジュールとの間において、パッケージ部を覆うように広がっていることを特徴とする。この発明によると、半導体モジュールから放射される電磁波に対して、回路部を保護することができる。
請求項4に記載の発明は、基部は、回路部と半導体モジュールとの間の電気的接続を提供するための接続部材を配置するための接続通路(7c、7d、7e、407c、407d、407e)を区画していることを特徴とする。この発明によると、回路部と半導体モジュールとを短い接続部材によって接続することができる。
請求項5に記載の発明は、回路部(2a)は、回路部品を搭載し、基部と平行に配置されるとともに、半導体モジュールと電気的に接続された回路基板(43、443)を備えることを特徴とする。この発明によると、回路基板上に実現された電気回路に電磁波が与える影響を抑制することができる。
請求項6に記載の発明は、回路部(2a)は、コンデンサを搭載し、半導体モジュールと電気的に接続されたコンデンサユニット(44、444)を備えることを特徴とする。この発明によると、コンデンサユニットを含む回路部に電磁波が与える影響を抑制することができる。
請求項7に記載の発明は、基部が区画する接続通路には、コンデンサユニットと半導体モジュールとの間の電気的接続を提供するための接続部材(46、44c、44d、446、444c、444d、)を配置するための電力通路(7c、407c)と、回路基板と半導体モジュールとの間の電気的接続を提供するための接続部材(3d、403d)を配置するための制御信号通路(7d、7e、407d、407e)とが含まれており、回路基板は、制御信号通路(7d、7e、407d、407e)の上に位置するように、かつ電力通路(7c、407c)から離れるように配置されていることを特徴とする。この発明によると、制御信号のための接続部材を短くしながら、電力のための接続部材からの電磁波の影響を抑制することができる。
請求項8に記載の発明は、第1放熱部材(6、206、306、406)は、熱を媒体に放熱する第1熱交換部(6b、206b、306b、406b)を有し、第2放熱部材(7、207、307、407)は、熱を媒体に放熱する第2熱交換部(7b、207b、307b、407b)を有し、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。
この発明によると、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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (8)
- 互いに反対側に面する第1主面(3b、403b)と第2主面(3c、403c)とを有する板状の半導体モジュール(3、403)と、
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、
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、
前記半導体モジュールの前記第2主面の側に配置された回路部(2a、402a)とを備え、
前記回路部と前記半導体モジュールとの間に前記第2放熱部材(7、207、307、407)が配置されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記第2放熱部材は、導電性の金属であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記半導体モジュールは、
半導体素子を収容したパッケージ部(3a)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基部(7a、207a、307a、407a)を備え、
前記基部は、前記回路部と前記半導体モジュールとの間において、前記パッケージ部を覆うように広がっていることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。 - 前記基部は、
前記回路部と前記半導体モジュールとの間の電気的接続を提供するための接続部材を配置するための接続通路(7c、7d、7e、407c、407d、407e)を区画していることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。 - 前記回路部(2a)は、
回路部品を搭載し、前記基部と平行に配置されるとともに、前記半導体モジュールと電気的に接続された回路基板(43、443)を備えることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。 - 前記回路部(2a)は、
コンデンサを搭載し、前記半導体モジュールと電気的に接続されたコンデンサユニット(44、444)を備えることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。 - 前記基部が区画する前記接続通路には、
前記コンデンサユニットと前記半導体モジュールとの間の電気的接続を提供するための接続部材(46、44c、44d、446、444c、444d、)を配置するための電力通路(7c、407c)と、
前記回路基板と前記半導体モジュールとの間の電気的接続を提供するための接続部材(3d、403d)を配置するための制御信号通路(7d、7e、407d、407e)とが含まれており、
前記回路基板は、前記制御信号通路(7d、7e、407d、407e)の上に位置するように、かつ前記電力通路(7c、407c)から離れるように配置されていることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。 - 前記第1放熱部材(6、206、306、406)は、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2放熱部材(7、207、307、407)は、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請求項1から7のいずれかに記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010163068A JP2012028400A (ja) | 2010-07-20 | 2010-07-20 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010163068A JP2012028400A (ja) | 2010-07-20 | 2010-07-20 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012028400A true JP2012028400A (ja) | 2012-02-09 |
Family
ID=45781022
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010163068A Pending JP2012028400A (ja) | 2010-07-20 | 2010-07-20 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012028400A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101507568B1 (ko) * | 2013-11-11 | 2015-03-30 | 유버 주식회사 | 히트 싱크 |
WO2015118654A1 (ja) * | 2014-02-07 | 2015-08-13 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
JP2018033200A (ja) * | 2016-08-22 | 2018-03-01 | 高周波熱錬株式会社 | パワー半導体モジュール及び誘導加熱用電源装置 |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09126669A (ja) * | 1995-10-30 | 1997-05-16 | Furukawa Electric Co Ltd:The | ヒートパイプ式ヒートシンクおよび電子部品ユニット |
JPH09260557A (ja) * | 1996-03-19 | 1997-10-03 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2000124371A (ja) * | 1998-10-14 | 2000-04-28 | Nec Corp | 電気機器の冷却構造 |
JP2001308237A (ja) * | 2000-04-19 | 2001-11-02 | Denso Corp | 両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ル及びそれを用いた冷媒間接冷却型半導体装置 |
JP2001352009A (ja) * | 2000-06-05 | 2001-12-21 | Nec Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2002315357A (ja) * | 2001-04-16 | 2002-10-25 | Hitachi Ltd | インバータ装置 |
JP2003289189A (ja) * | 2002-03-28 | 2003-10-10 | Toshiba Corp | 電子機器 |
JP2004040899A (ja) * | 2002-07-03 | 2004-02-05 | Hitachi Ltd | 半導体モジュール及び電力変換装置 |
JP2006081312A (ja) * | 2004-09-09 | 2006-03-23 | Keihin Corp | パワードライブユニット |
JP2008282894A (ja) * | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 電子部品の冷却構造 |
JP2009059887A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Denso Corp | 電力変換装置 |
-
2010
- 2010-07-20 JP JP2010163068A patent/JP2012028400A/ja active Pending
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09126669A (ja) * | 1995-10-30 | 1997-05-16 | Furukawa Electric Co Ltd:The | ヒートパイプ式ヒートシンクおよび電子部品ユニット |
JPH09260557A (ja) * | 1996-03-19 | 1997-10-03 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2000124371A (ja) * | 1998-10-14 | 2000-04-28 | Nec Corp | 電気機器の冷却構造 |
JP2001308237A (ja) * | 2000-04-19 | 2001-11-02 | Denso Corp | 両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ル及びそれを用いた冷媒間接冷却型半導体装置 |
JP2001352009A (ja) * | 2000-06-05 | 2001-12-21 | Nec Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2002315357A (ja) * | 2001-04-16 | 2002-10-25 | Hitachi Ltd | インバータ装置 |
JP2003289189A (ja) * | 2002-03-28 | 2003-10-10 | Toshiba Corp | 電子機器 |
JP2004040899A (ja) * | 2002-07-03 | 2004-02-05 | Hitachi Ltd | 半導体モジュール及び電力変換装置 |
JP2006081312A (ja) * | 2004-09-09 | 2006-03-23 | Keihin Corp | パワードライブユニット |
JP2008282894A (ja) * | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 電子部品の冷却構造 |
JP2009059887A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Denso Corp | 電力変換装置 |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101507568B1 (ko) * | 2013-11-11 | 2015-03-30 | 유버 주식회사 | 히트 싱크 |
WO2015118654A1 (ja) * | 2014-02-07 | 2015-08-13 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
CN105981283A (zh) * | 2014-02-07 | 2016-09-28 | 三菱电机株式会社 | 功率转换装置 |
JP6058173B2 (ja) * | 2014-02-07 | 2017-01-11 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
US9742305B2 (en) | 2014-02-07 | 2017-08-22 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion apparatus |
CN105981283B (zh) * | 2014-02-07 | 2018-11-09 | 三菱电机株式会社 | 功率转换装置 |
JP2018033200A (ja) * | 2016-08-22 | 2018-03-01 | 高周波熱錬株式会社 | パワー半導体モジュール及び誘導加熱用電源装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5249365B2 (ja) | 電力変換装置 | |
US7656016B2 (en) | Power semiconductor device | |
US7755898B2 (en) | Semiconductor module and inverter device | |
WO2016031462A1 (ja) | パワー半導体モジュール | |
JP2007209184A (ja) | 電力変換装置 | |
WO2016158259A1 (ja) | 電力変換装置 | |
JP2011167049A (ja) | 電力変換装置 | |
JP2009005462A (ja) | 電力変換装置 | |
JP6180857B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP6283379B2 (ja) | コンデンサの配置構造 | |
EP3145286B1 (en) | Heat dissipation in power electronic assemblies | |
WO2021053975A1 (ja) | 電力変換装置およびモータ一体型電力変換装置 | |
JPH08294266A (ja) | パワーモジュール及び電力変換装置 | |
JP2012028398A (ja) | 半導体装置 | |
JP2012028400A (ja) | 半導体装置 | |
WO2013061786A1 (ja) | 電力変換装置 | |
CN112313869B (zh) | 电力转换装置 | |
JP2012028401A (ja) | 半導体装置 | |
JP2012028399A (ja) | 半導体装置 | |
CN112564534A (zh) | 操作车辆的电动驱动器的控制器和制造该控制器的方法 | |
JP5459055B2 (ja) | 電力変換装置および回路基板の振動抑制構造 | |
JP2014236661A (ja) | インバータ装置 | |
JP7180265B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP2004063681A (ja) | 半導体装置 | |
JP2014183719A (ja) | 基板間隔保持部材及びインバータ装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120827 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130621 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130702 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20131029 |