JP2012028703A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電力変換装置1は、半導体モジュール2と、該半導体モジュール2に接触してこれを冷却する冷却器3と、ばね部材4とを備える。半導体モジュール2は、電力変換回路を構成する半導体素子20を内蔵している。ばね部材4は、半導体モジュール2を冷却器3へ向けて押圧して、該半導体モジュール2を冷却器3に密着させている。半導体モジュール2には、ばね部材4から押圧力Fを受ける被押圧部5(5a,5b)が複数箇所、形成されている。そして、被押圧部5aにおける押圧力F1の向きは、他の被押圧部5bにおける押圧力F2の向きと異なっている。
【選択図】図2
Description
ばね部材94は、半導体モジュール92を押圧して、該半導体モジュール92を冷却器93に密着させている。これにより、半導体モジュール92の冷却効率を高めている。
該半導体モジュールに接触してこれを冷却する冷却器と、
上記半導体モジュールを上記冷却器へ向けて押圧して、上記半導体モジュールを上記冷却器に密着させるばね部材とを備え、
上記半導体モジュールには、上記ばね部材から押圧力を受ける被押圧部が複数箇所、形成されており、少なくとも一箇所の上記被押圧部における上記押圧力の向きは、他の上記被押圧部における上記押圧力の向きと異なっていることを特徴とする電力変換装置にある(請求項1)。
本発明において、上記半導体モジュールは凹部を備え、上記ばね部材は上記凹部に沿って配設される湾曲部を備え、該湾曲部が上記凹部の内面を複数箇所において押圧することにより、上記複数の被押圧部を構成していることが好ましい(請求項2)。
この場合には、上記凹部の内面をばね部材で押圧することとなる。凹部の内面は、位置によって法線方向が異なる。そのため、凹部の内面の、法線方向が互いに異なる部分をばね部材で押圧することにより、押圧される部分(被押圧部)ごとに、押圧方向を容易に異ならせることができる。
すなわち、凹部を構成する部材を別部材として用意し、この部材を半導体モジュールに取り付けることもできるが、上述のように樹脂部材に凹部を形成すれば、新たに別部材を用意する必要はない。この場合には、部品点数を増加させることなく、凹部を形成することが可能になる。
このようにすると、半導体素子から発生した熱を、絶縁部材を介して金属板及びばね部材から放熱させることができる。そのため、半導体モジュールの冷却効率を一層、向上させることが可能になる。
このように、湾曲部に複数の突起部を設けると、個々の突起部の突出方向を互いに異ならせることができる。そのため、突起部によって押圧される部分(被押圧部)ごとに、押圧方向を容易に異ならせることができる。
この場合には、被押圧部の数を更に増やすことができる。そのため、ばね部材の押圧力を一層、分散させやすくなる。これにより、半導体モジュールの反りをより効果的に防止することが可能になる。また、半導体素子の故障や、半導体モジュールの冷却効率の低下をより効果的に抑制できる。
本発明の実施例にかかる電力変換装置につき、図1〜図3を用いて説明する。
図1、図2に示すごとく、本例の電力変換装置1は、半導体モジュール2と、該半導体モジュール2に接触してこれを冷却する冷却器3と、ばね部材4とを備える。半導体モジュール2は、電力変換回路を構成する半導体素子20を内蔵している。ばね部材4は、半導体モジュール2を冷却器3へ向けて押圧して、該半導体モジュール2を冷却器3に密着させている。
以下、詳説する。
なお、放熱板26と冷却器3の間に絶縁板25を介在させているのは、感電防止のためである。上述したように、放熱板26にはパワー端子23bが接続しており、高い電圧が加わる。また、冷却器3は金属で形成されている。そのため、冷却器3と放熱板26とを、絶縁板25を使って絶縁する必要がある。
このようにすると、凹部6の内面をばね部材4で押圧することとなる。凹部6の内面は、位置によって法線方向が異なる。そのため、凹部6の内面の、法線方向が互いに異なる部分をばね部材4で押圧することにより、押圧される部分(被押圧部5)ごとに、押圧方向を容易に異ならせることができる。
凹部6を構成する部材を別部材として用意し、この部材を半導体モジュール2に取り付けることもできるが、本例のように樹脂部材21に凹部6を形成すれば、新たに別部材を用意する必要が無い。この場合には、部品点数を増加させることなく、凹部6を形成することが可能になる。
このように、湾曲部40に複数の突起部41を設けると、個々の突起部41の突出方向を互いに異ならせることができる。そのため、突起部41によって押圧される部分(被押圧部5)ごとに、押圧方向を容易に異ならせることができる。
本例は、半導体モジュール2の形状を変更した例である。図4に示すごとく、本例では、半導体モジュール2を全体的に薄く形成し、凹部6を形成する部分60のみ、半導体モジュール2の主面200から突出させた。
このようにすると、樹脂部材21の使用量が少なくてすむ。そのため、電力変換装置1の製造コストを下げることができる。
その他、実施例1と同様の構成および作用効果を備える。
本例は、ばね部材4および半導体モジュール2の形状を変更した例である。図5に示すごとく、本例では、半導体モジュール2は2個の凹部6(6a,6b)を備え、ばね部材4は2個の湾曲部40(40a,40b)を備える。凹部6a,6bには、それぞれ2個の押圧部5が形成されている。
個々の凹部6は、その断面が三角形状をしている。また、本例では、湾曲部40には突起部41(図2参照)が形成されていない。断面三角形状の凹部6の内面に、湾曲部40が2箇所において当接している。この当接した部分が、本例の押圧部5である。半導体モジュール2が個々の押圧部5から受ける押圧力Fは、冷却器3の冷却面35に対して斜めを向いている。
その他、実施例1と同様の構成を備える。
その他、実施例1と同様の作用効果を備える。
本例は、半導体モジュール2及びばね部材4の形状を変更した例である。本例では、図6に示すごとく、半導体モジュール2は2個の凹部6(6a,6b)を備え、ばね部材4は2個の湾曲部40(40a,40b)を備える。凹部6は、半導体モジュール2の両端部に形成されている。個々の凹部6は、冷却器3の冷却面35に垂直な垂直面61と、冷却面35に対して傾斜した傾斜面62とを有する断面三角形状に形成されている。また、湾曲部40は、突起部41(図2参照)が形成されていない。湾曲部40の一部は垂直面61に当接し、他の部分は傾斜面62に当接している。湾曲部40が傾斜面62に当接した部分(被押圧部5)において、半導体モジュール2がばね部材4から受ける押圧力Fは、冷却器3の冷却面35に対して斜め方向を向いている。
その他、実施例1と同様の構成を備える。
その他、実施例1と同様の作用効果を備える。
本例は、半導体モジュール2の構造を変更した例である。図7に示すごとく、本例では、凹部6の内面に金属板11が設けられ、湾曲部40は金属板11を介して凹部6の内面を押圧している。そして、金属板11と半導体素子20との間には、半導体素子20を封止する樹脂部材21よりも熱伝導率が高い絶縁部材22が、金属板11と半導体素子20とに接触した状態で介在している。また、金属板11は、半導体モジュール2の主面200にも設けられている。
その他、実施例1と同様の構成を備える。
なお、絶縁部材22は、感電防止としての機能も有する。すなわち、半導体素子20には高い電圧が加わるため、半導体素子20と金属板11との間に絶縁部材22を介在させることで、金属板11を絶縁させ、感電事故等を防止できる。
その他、実施例1と同様の作用効果を備える。
本例は、図8に示すごとく、半導体モジュール2の数を変更した例である。同図に示すごとく、本例では、1個のばね部材4を使って、複数の半導体モジュール2を1個の冷却器3に接触させている。
その他、実施例1と同様の構成を備える。
その他、実施例1と同様の作用効果を備える。
2 半導体モジュール
20 半導体素子
3 冷却器
4 ばね部材
40 湾曲部
5 被押圧部
6 凹部
Claims (6)
- 電力変換回路を構成する半導体素子を内蔵した半導体モジュールと、
該半導体モジュールに接触してこれを冷却する冷却器と、
上記半導体モジュールを上記冷却器へ向けて押圧して、上記半導体モジュールを上記冷却器に密着させるばね部材とを備え、
上記半導体モジュールには、上記ばね部材から押圧力を受ける被押圧部が複数箇所、形成されており、少なくとも一箇所の上記被押圧部における上記押圧力の向きは、他の上記被押圧部における上記押圧力の向きと異なっていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1において、上記半導体モジュールは凹部を備え、上記ばね部材は上記凹部に沿って配設される湾曲部を備え、該湾曲部が上記凹部の内面を複数箇所において押圧することにより、上記複数の被押圧部を構成していることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項2において、上記半導体モジュールは上記半導体素子を封止する樹脂部材を有し、該樹脂部材に上記凹部が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項2または請求項3において、上記凹部の内面に金属板が設けられ、上記湾曲部は上記金属板を介して上記凹部の内面を押圧しており、上記金属板と上記半導体素子との間には、該半導体素子を封止する樹脂部材よりも熱伝導率が高い絶縁部材が、上記金属板と上記半導体素子とに接触した状態で介在していることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項2〜請求項4のいずれか1項において、上記ばね部材は、上記湾曲部に複数個の突起部を備え、該突起部が上記凹部の内面を押圧していることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項2〜請求項4のいずれか1項において、上記半導体モジュールは複数の上記凹部を備え、上記ばね部材は複数の湾曲部を備え、各々の上記凹部に複数の上記被押圧部が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
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