JP2017046374A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力変換装置の電力変換機能の低下を回避する。
【解決手段】電力変換装置は、半導体スイッチと半導体スイッチを覆う絶縁体を備えた複数の半導体パッケージ１６と、受熱面１８ａ備えた冷却ブロックとからなる。複数の半導体パッケージ１６は、受熱面１８ａ上に並んで、放熱性接着剤ＳＬにより受熱面１８ａに固定され、隣合う半導体パッケージ１６の絶縁体は互いに対向した側面を備え、複数の半導体パッケージ１６のそれぞれは、放熱性接着剤ＳＬを介して受熱面１８ａ上に配置された底部と、底部の端辺と側面の端辺との間に延びた傾斜面と、を有し、傾斜面は空間を介して受熱面１８ａと対向している。
【選択図】図５

Description

本発明の実施形態は、電力変換装置に関する。

例えばハイブリット車や電気自動車は、直流電源とモータとの間に、直流電力から交流電力への変換および交流電力から直流電力への変換を行なう電力変換装置を備えている。
このような電力変換装置には、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ：Insulated Gate Bipolar Transistor）素子を用いた半導体モジュールが使用されている。半導体モジュールは、電流を通電している時に発熱するため、例えば、冷却器に伝熱材を介して固定される。半導体モジュールを冷却器へ固定する方法としては、半導体モジュールに貫通穴を設置し、ボルトで固定する方法や、接着剤を用いて半導体素子を接着して冷却器に固定する方法が提案されている。

特開２００３−２５８１６６号公報 特開２００７−０６８３０２号公報

半導体モジュールを接着剤で冷却器に接着して固定するときには、冷却器の所定の位置に接着剤を塗布し、半導体モジュールの接着面で接着剤を押し広げて、半導体モジュールの接着面と冷却器との間に気泡等が生じることや、半導体モジュールの傾きが生じることがないように固定する。このとき、半導体モジュールの接着面と冷却器との間に一様に接着剤が延びるように、接着剤は接着面の端辺から外側へはみ出る程度の量を塗布することが望ましい。

一方で、電力変換装置は、小型化、軽量化が望まれている。そのため、一定間隔を置いて複数の半導体モジュールを並べる際に、隣の半導体モジュールとの間隔を狭くすることが要求される。隣同士の半導体モジュールの間隔が狭くなると、接着時に接着剤はみ出しによる半導体モジュール傾きや接着剤の巻き込みボイドが発生することがあった。このような半導体モジュールの接着不良がある電力変換装置では、半導体モジュールで発生した熱が冷却器へ十分に放熱されず、電力変換機能低下を招く原因となる。

本発明の実施形態は、上記事情を鑑みて成されたものであって、電力変換装置の電力変換機能の低下を回避することを目的とする。

実施形態によれば、半導体スイッチと、前記半導体スイッチを覆う絶縁体と、を備えた複数の半導体パッケージと、前記複数の半導体パッケージを支持する受熱面と、内部に設けられた冷媒流路と、を備えた冷却器と、前記受熱面に対応する外枠と、前記外枠間に延びて前記複数の半導体パッケージが並ぶ設置空間部を形成する連結梁と、を備えた支持フレームと、を備え、前記複数の半導体パッケージは、前記連結梁が延びた方向に沿って前記受熱面上に並んで、放熱性接着剤により前記受熱面に固定され、隣合う前記半導体パッケージの前記絶縁体は互いに対向した側面を備え、前記複数の半導体パッケージのそれぞれは、前記放熱性接着剤を介して前記受熱面上に配置された底部と、前記底部の端辺と前記側面の端辺との間に延びた傾斜面と、を有し、前記傾斜面は空間を介して前記受熱面と対向していることを特徴とする、電力変換装置が提供される。

図１は、実施形態の電力変換装置の半導体パッケージの構成例を説明するための斜視図である。 図２は、図１に示す半導体パッケージの断面の一例を示す図である。 図３は、実施形態の電力変換装置の支持フレームおよび冷却器の一例を示す斜視図である。 図４は、実施形態の電力変換装置の一例を概略的に示す斜視図である。 図５は、実施形態の電力変換装置の半導体パッケージを固定する方法の一例を説明する図である。 図６は、実施形態の電力変換装置の半導体パッケージの断面の他の例を示す図である。

以下、実施形態の電力変換装置について、図面を参照して説明する。
図１は、実施形態の電力変換装置の半導体パッケージの構成例を説明するための斜視図である。
図２は、図１に示す半導体パッケージの断面の一例を示す図である。

本実施形態の半導体パッケージ１６は、いわゆる両面放熱型および垂直実装型の半導体パッケージとして構成されている。半導体パッケージ１６は、第１導電体（コレクタ導電体）３４と、第２導電体（エミッタ導電体）３６と、半導体スイッチＳＷと、外囲器５２と、を備えている。

半導体スイッチＳＷは、外囲器５２内部において、接続剤により第１導電体３４および第２導電体３６に固定されている。接続剤は例えば半田シートである。半導体スイッチＳＷは、図示しない第１電極と第２電極とを備え、第１電極が第１導電体３４と電気的に接続し、第２電極が第２導電体３６と電気的に接続している。半導体スイッチＳＷは、外囲器５２の外へ延びた電力端子４６ａ、４６ｂと、複数の信号端子５０と、を更に備えている。

第１導電体３４は、例えば、銅により形成された略角柱形状である。第１導電体３４は、矩形状の接合面（第１接合面）３４ａと、接合面３４ａと対向した主面（第１主面）３４ｃと、接合面３４ａと第１主面３４ｃと直交した略矩形状の放熱面（第１放熱面）３４ｂと、を有している。接合面３４ａと第１主面３４ｃとは、第１導電体３４と半導体スイッチＳＷとが積層する第２方向（積層方向）Ｄ２と略直交している。

主面３４ｃは、第１方向（長手方向）Ｄ１に沿って延びた直線状の凹部３４ｄを有している。なお、第１方向Ｄ１は、第２方向Ｄ２および信号端子５０が延びた第３方向（高さ方向）Ｄ３と直交した方向である。凹部３４ｄの第２方向Ｌに延びた両端は、主面３４ｃと放熱面３４ｂとに直交して互いに対向した２つの側面と接続している。凹部３４ｄは、例えば、主面３４ｃにおいて放熱面３４ｂと接続した位置近傍に配置している。
本実施形態では、凹部３４ｄは、第３方向Ｄ３における幅が放熱面３４ｂから略１．０ｍｍであり、第２方向Ｄ２における幅が主面３４ｃから略０．８ｍｍである。凹部３４ｄの曲率は略０．８Ｒである。

第２導電体３６は、例えば、銅により形成された略角柱形状である。第２導電体３６は、矩形状の接合面（第２接合面）３６ａと、接合面３６ａと対向した主面（第２主面）３６ｃと、接合面３６ａと主面３６ｃと直交した略矩形状の放熱面（第２放熱面）３６ｂと、を有している。接合面３６ａと主面３６ｃとは第２方向Ｄ２と略直交している。放熱面３６ｂは、放熱面３４ｂを含む仮想平面上に位置している。

主面３６ｃは、第１方向Ｄ１に沿って延びた直線状の凹部３６ｄを有している。凹部３６ｄの第１方向に延びた両端は、主面３６ｃと放熱面３６ｂとに直交して互いに対向した２つの側面と接続している。例えば、凹部３６ｄは、主面３６ｃにおいて放熱面３６ｂと接続した位置近傍に配置している。
本実施形態では、凹部３６ｄは、第３方向Ｄ３における幅が放熱面３６ｂから略１．０ｍｍであり、第２方向Ｄ２における幅が主面３６ｃから略０．８ｍｍである。凹部３６ｄの曲率は略０．８Ｒである。

第１導電体３４の接合面３４ａと第２導電体３６の接合面３６ａとは互いに平行に対向している。第１導電体３４の放熱面３４ｂと第２導電体３６の放熱面３６ｂとは同一平面上に位置している。

第２導電体３６は、長手方向Ｄ１の幅が第１導電体３４とほぼ等しく、第２方向Ｄ２の幅が第１導電体３４よりも小さく、例えば、約３分の１程度に形成され、更に、第３方向Ｄ３の幅が第１導電体３４よりも小さく形成されている。

半導体スイッチＳＷは、第１半導体素子（図示せず）としてパワー半導体素子を含む。本実施形態において、パワー半導体素子は、例えば、ＩＧＢＴ(insulated gate bipolar transistor)を含む。第１半導体素子は、第１導電体３４と第２導電体３６との間に挟まれて、これらの導電体に接合されている。第１半導体素子は、矩形板状に形成され、表面および裏面に異なる電極を構成している。また、第１半導体素子の一方の表面に、複数、例えば、４つの接続端子が形成されている。そして、第１半導体素子の表面および裏面は、電極部分および接続端子部分を除いて、絶縁膜、例えば、ポリイミドのフィルムで覆われている。
上記第１半導体素子は、第１導電体３４の接合面３４ａと平行に配置され、一方の電極（コレクタ）が第１接続剤４２ａ、例えば、矩形状の半田シートにより第１導電体３４の接合面３４ａに接合されている。

半導体スイッチＳＷは、第２半導体素子（図示せず）を更に含む。第２半導体素子は、第１導電体３４と第２導電体３６との間に挟まれて、第１導電体３４と第２導電体３６とに接合されている。第２半導体素子は、ダイオードを備えている。第２半導体素子は、矩形板状に形成され、表面および裏面に異なる電極を構成している。第２半導体素子の表面および裏面は、矩形状の電極部分を除いて、絶縁膜、例えば、ポリイミドのフィルムで覆われている。

上記第２半導体素子は、第１導電体３４の接合面３４ａと平行に配置され、更に、第１方向Ｄ１に隙間を置いて第１半導体素子と並んで配置されている。第２半導体素子は、一方の電極が接続剤、例えば、矩形状の半田シートにより第１導電体３４の接合面３４ａに接合されている。すなわち、第１半導体素子の一方の電極と第２半導体素子の一方の電極とは、半導体スイッチＳＷの第１電極であって、第１導電体３４と電気的に接続している。
また、第１導電体３４の接合面３４ａには、接続剤、例えば、矩形状の半田シートが設けられ、第１方向Ｄ１において第１半導体素子と並んで位置している。

第１半導体素子の他方の電極上には、接続剤、例えば、矩形状の半田シートを介して第１凸型導電体（図示せず）が接合されている。第１凸型導電体は、例えば、銅により形成され、扁平な直方体形状の本体と、本体の一方の主面から突出し、本体よりも小径で扁平な直方体形状の凸と、を一体に有している。第１凸型導電体は、本体の平坦な主面側が接続剤により第１半導体素子の他方の電極に電気的かつ機械的に接合されている。

第２半導体素子の他方の電極上には、接続剤、例えば、矩形状の半田シートを介して第２凸型導電体（図示せず）が接合されている。第２凸型導電体は、例えば、銅により形成され、扁平な直方体形状の本体と、本体の一方の主面から突出し、本体よりも小径で扁平な直方体形状の凸部と、を一体に有している。そして、第２凸型導電体は、本体の平坦な主面側が接続剤により第２半導体素子の他方の電極に電気的かつ機械的に接合されている。
なお、第１および第２凸型導電体は、別体に限らず、２つの本体を一体に形成し、２つの凸部を共通の本体上に設ける構成としてもよい。第１および第２凸型導電体は、接続剤、例えば、矩形状の半田シートを介して、第２導電体３６に接合されている。

第１電力端子４６ａは、独立して形成され、その基端部が接続剤により第１導電体３４の接合面３４ａに接合されている。第１電力端子４６ａは、パーティングライン５４の位置で外囲器５２の一方の側面５２ｅから外囲器５２の第１方向Ｄ１外方に突出している。第１電力端子４６ａの接触部４７ａは、側面５２ａ側へ直角に折り曲げられ、外囲器５２の側面５２ｅと隙間を置いて対向している。また、接触部４７ａは、第１方向Ｄ１に対して略直角に折り曲げられ、外囲器５２に対して、第２方向Ｄ２の略中央に位置している。

第２電力端子４６ｂは、外囲器５２内部において第２導電体３６と電気的に接続している。第２電力端子４６ｂは、パーティングライン５４の位置で外囲器５２の他方の側面５２ｅから外囲器５２の第１方向Ｄ１外方に突出し、更に、第２電力端子４６ｂの接触部４７ｂは、側面５２ａ側へ直角に折り曲げられ、外囲器５２の側面５２ｅと隙間を置いて対向している。また、接触部４７ａは、第１方向Ｄ１に対して略直角に折り曲げられ、外囲器５２に対して、第２方向Ｄ２の略中央に位置している。

以上により、第１半導体素子および第２半導体素子の他方の電極は、第１および第２凸型導電体を介して、第２導電体３６に電気的に接合されている。すなわち、第１半導体素子の他方の電極と第２半導体素子の他方の電極とは、半導体スイッチの第２電極であって、第１導電体３６と電気的に接続している。

第１半導体素子および第２半導体素子は、第１導電体３４と第２導電体３６と間に挟まれ、接合面３４ａ、３６ａと平行に、かつ、第１導電体および第２導電体の放熱面３４ｂ、３６ｂに対して垂直に配置されている。

外囲器５２は、例えば樹脂等により形成された絶縁体であって、１次モールドおよび２次モールドにより形成され、半導体パッケージ１６の構成部材を被覆および封止している。外囲器５２は、ほぼ直方体形状に形成されている。外囲器５２は、第２方向Ｄ２において対向し互いに平行な２つの側面５２ａ、５２ｂと、これらの側面５２ａ、５２ｂと直交する第１底面５２ｃと、信号端子５０が突出した上面５２ｄと、上面５２ｄにおいてパーティングライン５４が延びた第１方向Ｄ１の両端に位置する２つの側面５２ｅと、第１底面５２ｃを覆う底部６２と、を有している。外囲器５２の側面５２ａと第１電極３４の主面３４ｃとの距離は略１．５ｍｍである。外囲器５２の側面５２ｂと第２電極３６の主面３６ｃとの距離は略１．５ｍｍである。

パーティングライン５４は、上述した第１電力端子４６ａおよび第２電力端子４６ｂを含む平面内に位置し、外囲器５２の上面５２ｄおよび両側面５２ｅに沿って残っている。また、パーティングライン５４は、第２方向Ｄ２における外囲器５２の中心よりも、側面５２ａ側にずれて位置している。

外囲器５２の上面５２ｄにおいて、信号端子５０が突出する部分には、信号端子５０が延びる方向に沿って凸部が形成されている。したがって、パーティングライン５４と側面５２ａとの間の部分は、パーティングライン５４から側面５２ａに向かって凸部による段差を経て底部６２側へ僅かに傾斜して延び、パーティングライン５４と側面５２ｂとの間の部分は、パーティングライン５４から側面５２ｂに向かって凸部による段差を経て底部６２側へ僅かに傾斜して延びている。

外囲器５２の各側面５２ｅにおいて、パーティングライン５４と側面５２ａとの間の部分は、パーティングライン５４から側面５２ａに向かって他方の側面５２ｅ側へ僅かに傾斜して延び、パーティングライン５４と側面５２ｂとの間の部分は、パーティングライン５４から側面５２ｂに向かって他方の側面５２ｅ側へ僅かに傾斜して延びている。

外囲器５２の第１底面５２ｃは、平坦に研削され、この第１底面５２ｃに第１および第２導電体３４、４６の放熱面３４ｂ、３６ｂが露出し、第１底面５２ｃと同一平面に位置している。第１方向Ｄ１における幅は、第１導電体３４と第２導電体３６とは略同一である。第２方向Ｄ２における幅は、第１導電体３４が第２導電体３６よりも大きい。したがって、外囲器５２の第１底面５２ｃに露出した面積も第１導電体３４の方が第２導電体３６よりも大きい。

底部６２は、第１底面５２ｃおよび放熱面３４ｂ、３６ｂを覆っている。底部６２は、樹脂等の絶縁材料により形成され、放熱面３４ｂ、３６ｂを外部から絶縁している。本実施形態では、底部６２の第３方向Ｄ３の厚さは略０．２ｍｍである。底部６２は、２次モールドにより、第１底面５２ｃおよび放熱面３４ｂ、３６ｂを覆う所定の形状に形成される。

外囲器５２は、底部６２およびその近傍に設けられた傾斜面５２ｆを有している。傾斜面５２ｆは、底部６２の端辺と側面５２ａ、５２ｂ、５２ｅの端辺との間に延び、受熱面１８ａと空間を介して対向している。本実施形態では傾斜面は外囲器５２の内側に凹んだ曲面である。本実施形態では、傾斜面５２ｆは底部６２の周囲に沿って設けられている。すなわち、外囲器５２は、略直方体形状の底部６２の周囲を面取りした形状となっている。本実施形態では、傾斜面５２ｆの曲面は例えば曲率が略１．０Ｒである。傾斜面５２ｆを設けることにより、底部６２の端辺近傍には、傾斜面５２ｆによる空間が生じる。

信号端子５０は、外囲器５２から第３方向Ｄ３と略平行に突出し、第１導電体３４の接合面３４ａと略平行に延びている。本実施形態の半導体パッケージ１６は５本の信号端子５０を有している。４本の信号端子５０の基端は、ボンディングワイヤ（図示せず）により、第１半導体素子の接続端子に接続されている。残りの１本の信号端子５０の基端は、接続部（図示せず）を介して第２電力端子４６ｂと電気的に接続している（あるいは一体に形成されている）。信号端子５０は、前述した接続部から分岐した、すなわち、エミッタ分岐端子（コレクタ、エミッタ間電圧モニタ端子）（分岐信号端子）、電流（エミッタセンス電流）モニタ端子、ゲート（ゲート、エミッタ間電圧）端子、チップ温度モニタ端子を含んでいる。

５本の信号端子５０は、細長い棒状に形成され、パーティングライン５４の位置で外囲器５２の上面５２ｄから突出している。５本の信号端子５０は、互いに平行に延びている。また、５本の信号端子５０は、それぞれ第３方向Ｄ３に離間した２箇所で折曲げられ、信号端子の延出端側の端部は、第２方向Ｄ２における外囲器５２の略中央に位置している。

また、これら５本の信号端子５０、並びに、第１電力端子４６ａおよび第２電力端子４６ｂは、外囲器５２の第１方向Ｄ１の中央に位置する中心線に対して、左右対称に配置されている。信号端子５０の少なくとも端部の外面には、図示しない導電膜が形成されている。

図３は、実施形態の電力変換装置の支持フレームおよび冷却器の一例を示す斜視図である。
図４は、実施形態の電力変換装置の一例を概略的に示す斜視図である。

電力変換装置は、冷却器１２、冷却器１２上に固定された支持フレーム１４、および、冷却器１２上に載置され、支持フレーム１４により支持される複数の半導体パッケージ１６を備える。

冷却器１２は、平坦な矩形状の受熱面１８ａを有する扁平な直方体形状の冷却ブロック１８を有している。この冷却ブロック１８は、例えば、アルミニウムで形成されている。また、冷却ブロック１８内には、水等の冷却媒体を流す冷媒流路２０が形成されている。

支持フレーム１４は、受熱面１８ａに対応する大きさの矩形状の外枠と、外枠間を延びる互いに平行な複数の連結梁とを一体に有し、これら外枠および連結梁により例えば、４列に並んだ、それぞれ矩形状の設置空間部２２を形成している。また、支持フレーム１４には、上述した半導体パッケージ１６に電気的に接続される複数の接続端子２４を有する複数のバスバー２６、複数の入力端子２８、および２組の３相の出力端子３０が設けられている。バスバー２６の接続端子２４は、各設置空間部２２の各側縁に沿って、複数個ずつ間隔を置いて並んで配置されている。そして、支持フレーム１４は、例えば、インサートモールドにより、複数の端子と一体に樹脂により成形されている。また、支持フレーム１４は、例えば、複数のねじにより冷却ブロック１８の受熱面１８ａ上に固定されている。

半導体パッケージ１６は、例えば、６個ずつ第２方向Ｄ２（連結梁が延びた方向）に並んだ列が第１方向Ｄ１に４列並んで支持フレーム１４の設置空間部２２に設置される。各列において、６個の半導体パッケージ１６は、支持フレーム１４の設置空間部２２内に配置され、各半導体パッケージ１６の放熱面３４ｂ、３６ｂは、底部６２を介して冷却器１２の受熱面１８ａ上に設置される。本実施形態において、半導体パッケージ１６は受熱面１８ａの所定の位置に放熱性接着剤により固定されている。放熱性接着剤は、例えば樹脂材料により形成されている。これにより、第１導電体３４および第２導電体３６は、冷却器１２に熱的に接続され、第１半導体素子３８および第２半導体素子４０で発生した熱を第１導電体３４および第２導電体３６を介して冷却器１２に放熱することができる。半導体パッケージ１６の第１電力端子４６ａおよび第２電力端子４６ｂの接触部４７ａ、４７ｂは、それぞれバスバー２６の接続端子２４に接触し、バスバー２６に電気的に接続される。

第２方向Ｄ２に並んだ複数の半導体パッケージ１６において、隣合う２つの半導体パッケージ１６は、外囲器５２の側面５２ａ、５２ｂ同志が隣接対向して（あるいは、互いに当接した状態で）配置されている。隣合う２つの半導体パッケージ１６の内、一方は、他方に対して第３方向Ｄ３と略平行な軸に対して１８０度反転した向きで配置してもよい。いずれの向きで配置した場合でも、半導体パッケージ１６の第１電力端子４６ａおよび第２電力端子４６ｂは、バスバー２６の接続端子２４に確実に係合する。また、この場合でも、いずれの向きで配置した場合でも、半導体パッケージ１６の信号端子５０は、外囲器５２の第２方向Ｄ２中央部に位置する。

電力変換装置は、半導体パッケージ１６および装置全体の入出力および動作を制御する制御回路基板（図示せず）を更に備えている。制御回路基板は、支持フレーム１４とほぼ等しい大きさの矩形状に形成されている。この制御回路基板は、半導体パッケージ１６上に重ねて設置され、図示しない固定ねじ等により支持フレーム１４に取り付けられている。各半導体パッケージ１６の信号端子５０は、制御回路基板に電気的に接続されている。

制御回路基板を半導体パッケージ１６上に設置することにより、各半導体パッケージ１６の信号端子５０の端部は、制御回路基板に形成されたスルーホールに挿通され、図示しない半田等により制御回路基板に電気的に接続される。

次に、半導体パッケージ１６を支持フレーム１４に固定する手順の一例について説明する。
図５は、実施形態の電力変換装置の半導体パッケージを固定する方法の一例を説明する図である。

まず、支持フレーム１４の受熱面１８ａ上に、放熱性接着剤ＳＬを描画する。このとき、放熱性接着剤ＳＬは、複数の半導体パッケージ１６を固定する全ての位置にそれぞれ描画される。

続いて、半導体パッケージ１６の底部６２を、第２方向に沿って順次、放熱性接着剤ＳＬを描画した受熱面１８ａの部分に押し付けて、底部６２と受熱面１８ａとの間で放熱性接着剤ＳＬを押し広げる。なお、放熱性接着剤ＳＬの量は、底部６２の端部からはみ出す程度とする。このことにより、底部６２と受熱面１８ａとの間に放熱性接着剤ＳＬが均一に広がり、半導体パッケージ１６の傾きや位置ずれを回避することができる。

本実施形態では、上述のように半導体パッケージ１６の外囲器５２に傾斜面５２ｆが設けられているため、底部６２の端辺近傍には傾斜面５２ｆと受熱面１８ａとの間に空間が生じる。底部６２の端辺から外側へはみ出した放熱性接着剤ＳＬは傾斜面５２ｆにより生じたこの空間に溜まる。したがって、半導体パッケージ１６を順次固定していく際に、放熱性接着剤ＳＬが隣の半導体パッケージ１６まで押し出されることがなくなる。その結果、半導体パッケージ１６の位置ずれや傾きを回避することができる。
また、本実施形態では、第１導電体３４および第２導電体３６が凹部３４ｄ、３６ｄを有しているため、外囲器５２の傾斜面５２ｆにより生じる空間をより大きくすることができ、はみ出した放熱性接着剤ＳＬの十分なバッファを形成することができる。

図６は、実施形態の電力変換装置の半導体パッケージの断面の他の例を示す図である。
この例では、半導体パッケージ１６の第１導電体３４、第２導電体３６および傾斜面５２ｆの構成が上述の実施形態と異なっている。なお、以下の説明において、上述の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図６に示す例では、第１導電体３４の凹部３４ｄと第２導電体３６の凹部３６ｄとが設けられていない。したがって、第１導電体３４および第２導電体３６は略直方体形状である。

傾斜面５２ｆは、底部６２の周囲に沿って形成されている。傾斜面５２ｆは、底部６２の端辺と側面５２ａ、５２ｂ、５２ｅとの間に延びた平面であって、受熱面１８ａと空間を介して対向している。外囲器５２は、略直方体形状に形成した状態で底部６２およびその近傍の角を面取りした形状となっている。このように傾斜面５２ｆを設けることにより、底部６２の端辺近傍には受熱面１８ａとの間に空間が生じ、底部６２の端辺から外側へはみ出した接着剤はこの空間内に溜まる。したがって、半導体パッケージ１６を順次固定していく際に、放熱性接着剤ＳＬが隣の半導体パッケージ１６まで押し出されることがなくなる。その結果、半導体パッケージ１６の位置ずれや傾きを回避することができる。

上記のように、本実施形態の電力変換装置によれば、半導体モジュールの接着時に接着剤はみ出しによる半導体モジュール傾きや接着剤の巻き込みボイドが発生することを回避することができる。その結果、半導体モジュールで発生した熱は冷却器へ放熱され、電力変換機能が低下することがなくなる。すなわち、本実施形態によれば、電力変換装置の電力変換機能の低下を回避することができる。

また、本実施形態の電力変換装置によれば、半導体モジュールの外囲器は、略矩形状の底部の角を面取りした形状となっているため、熱ストレスにより底部の端に応力が集中することを回避することができる。

なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。例えば、上述の本実施形態では、半導体パッケージ１６の傾斜面５２ｆは、底部６２の周囲に沿って設けられていたが、傾斜面５２ｆは、半導体パッケージ１６同士が隣り合う位置に設けられていればよい。本実施形態では、複数の半導体パッケージ１６は、第２方向Ｄ２に並んで配置されるため、傾斜面５２ｆは第１方向Ｄ１に沿って延びた底部６２の端辺と側面５２ａ、５２ｂの端辺との間に延びた面として設けられればよく、第２方向Ｄ２に延びた底部６２の端辺と側面５２ｅの端辺との間に延びた面は省略してもよい。この場合でも、半導体パッケージ１６の位置ずれや傾きを回避することができる。

また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

例えば、半導体パッケージおよび電力変換装置の構成部材の寸法、形状等は、前述した実施形態に限定されることなく、設計に応じて種々変更可能である。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１２…冷却器、１４…支持フレーム、１６…半導体パッケージ、１８…冷却ブロック、１８ａ…受熱面、２０…冷媒流路、２２…設置空間部、ＳＷ…半導体スイッチ、５２…外囲器（絶縁体）、５２ａ、５２ｂ、５２ｅ…側面、５２ｃ…第１底面、５２ｄ…上面、５２ｆ…傾斜面、６２…底部、Ｄ１…第１方向、Ｄ２…第２方向、Ｄ３…第３方向。

Claims (3)

1. 半導体スイッチと、前記半導体スイッチを覆う絶縁体と、を備えた複数の半導体パッケージと、
   前記複数の半導体パッケージを支持する受熱面と、内部に設けられた冷媒流路と、を備えた冷却器と、
   前記受熱面に対応する外枠と、前記外枠間に延びて前記複数の半導体パッケージが並ぶ設置空間部を形成する連結梁と、を備えた支持フレームと、を備え、
   前記複数の半導体パッケージは、前記連結梁が延びた方向に沿って前記受熱面上に並んで、放熱性接着剤により前記受熱面に固定され、
   隣合う前記半導体パッケージの前記絶縁体は互いに対向した側面を備え、前記複数の半導体パッケージのそれぞれは、前記放熱性接着剤を介して前記受熱面上に配置された底部と、前記底部の端辺と前記側面の端辺との間に延びた傾斜面と、を有し、前記傾斜面は空間を介して前記受熱面と対向していることを特徴とする、電力変換装置。
2. 前記傾斜面は曲面であることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
3. 前記傾斜面は平面であることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。