JP2018101690A - Electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書が開示する技術は、電子機器に関する。特に、複数の冷却器が平行に配置されているとともに、隣り合う冷却器の間に半導体モジュールが挟まれている積層ユニットを備える電子機器に関する。 The technology disclosed in this specification relates to an electronic device. In particular, the present invention relates to an electronic apparatus including a stacked unit in which a plurality of coolers are arranged in parallel and a semiconductor module is sandwiched between adjacent coolers.
上記した積層ユニットを備えた電子機器が特許文献1−3に開示されている。いずれの電子機器も、電気自動車に搭載され、バッテリの電力を走行用モータの駆動電力に変換する電力変換装置である。夫々の半導体モジュールには、電力変換用のパワートランジスタが封止されている。パワートランジスタは発熱量が大きい。上記した積層ユニットは、カードタイプの半導体モジュールをその両面から冷却することができ、パワートランジスタを効果的に冷却することができる。 Patent Documents 1-3 disclose an electronic device including the above-described laminated unit. Any of the electronic devices is a power conversion device that is mounted on an electric vehicle and converts battery power into driving power for a driving motor. Each semiconductor module is sealed with a power conversion power transistor. A power transistor generates a large amount of heat. The above-described laminated unit can cool the card type semiconductor module from both sides, and can effectively cool the power transistor.
積層ユニットは、電子機器の筐体に設けられた一対の支持部の間に収容される。支持部は、筐体の床から延びている支柱、あるいは、筐体の壁である。積層ユニットと一方の支持部の間に板バネが挟まれており、その板バネが、積層ユニットをその積層方向(冷却器と半導体モジュールの積層方向)に荷重する。板バネの荷重により、隣接する冷却器と半導体モジュールが密着し、半導体モジュールから冷却器への熱の移動が促進される。 The stacked unit is accommodated between a pair of support portions provided in the casing of the electronic device. The support part is a column extending from the floor of the casing or a wall of the casing. A leaf spring is sandwiched between the stacked unit and one of the support portions, and the leaf spring loads the stacked unit in the stacking direction (the stacking direction of the cooler and the semiconductor module). The adjacent cooler and the semiconductor module are brought into close contact with each other by the load of the leaf spring, and the movement of heat from the semiconductor module to the cooler is promoted.
特許文献1と2の電子機器では、筐体の一方の支持部と板バネの間にスペーサが挟まれている。スペーサは、板バネが収容される空間の大きさを調整するために備えられている。即ち、スペーサは、板バネが積層ユニットに加える荷重を調整するために備えられている。特許文献3の電子機器では、板バネと積層ユニットの間に当接板が挟まれている。
In the electronic devices of
板バネは、積層ユニットの積層方向及び冷却器の長手方向の双方と直交する方向からみて、湾曲しており、その両端が一方の支持部に当接し、中央部が積層ユニットに当接している。一方、冷却器はその内部が冷媒流路となっており、曲げ剛性が高くない。積層ユニットの端の冷却器の端面に対して板バネの中央部が局所的に接触すると、冷却器が変形するおそれがある。本明細書は、積層ユニットの端の冷却器に荷重が均一に加えられる技術を提供する。 The leaf spring is curved when viewed from the direction perpendicular to both the stacking direction of the stacked unit and the longitudinal direction of the cooler, and both ends thereof are in contact with one support portion and the central portion is in contact with the stacked unit. . On the other hand, the inside of the cooler is a refrigerant flow path, and the bending rigidity is not high. If the central portion of the leaf spring locally contacts the end face of the cooler at the end of the stacked unit, the cooler may be deformed. The present specification provides a technique in which a load is uniformly applied to the cooler at the end of the laminated unit.
本明細書が開示する電子機器は、積層ユニットと筐体と板バネとスペーサを備えている。積層ユニットは、複数の冷却器が平行に配置されているとともに、隣り合う冷却器の間に半導体モジュールが挟まれているデバイスである。筐体には一対の支持部が設けられており、その一対の支持部の間に積層ユニットが収容される。板バネは、積層ユニットの積層方向の一端の冷却器とこれに対向する一方の支持部との間に挟まれており、積層ユニットをその積層方向に荷重する。スペーサは、積層ユニットと板バネの間に挟まれている。板バネは、冷却器の長手方向及び積層方向の双方と直交する方向(直交方向)からみて、湾曲しており、その両端が一方の支持部に当接しているとともに、中央部がスペーサに当接している。スペーサの直交方向に延びる直線回りの曲げ剛性が、冷却器の曲げ剛性よりも大きい。この電子機器は、板バネの荷重を高剛性のスペーサで受け、そのスペーサが隣接する冷却器に対して均一な荷重を加える。高い剛性を有するスペーサを備えることで、積層ユニットの端の冷却器が均一に荷重される。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 The electronic device disclosed in this specification includes a laminated unit, a housing, a leaf spring, and a spacer. A stacked unit is a device in which a plurality of coolers are arranged in parallel and a semiconductor module is sandwiched between adjacent coolers. The housing is provided with a pair of support portions, and the stacked unit is accommodated between the pair of support portions. The leaf spring is sandwiched between a cooler at one end in the stacking direction of the stacked unit and one support portion facing the cooler, and loads the stacked unit in the stacking direction. The spacer is sandwiched between the laminated unit and the leaf spring. The leaf spring is curved when viewed from a direction (orthogonal direction) perpendicular to both the longitudinal direction and the stacking direction of the cooler, and both ends thereof are in contact with one support portion and the center portion is in contact with the spacer. It touches. The bending rigidity around the straight line extending in the orthogonal direction of the spacer is larger than the bending rigidity of the cooler. In this electronic device, the load of the leaf spring is received by a highly rigid spacer, and the spacer applies a uniform load to the adjacent cooler. By providing the spacer having high rigidity, the cooler at the end of the laminated unit is uniformly loaded. Details and further improvements of the technology disclosed in this specification will be described in the following “DETAILED DESCRIPTION”.
図面を参照して実施例の電子機器を説明する。実施例の電子機器は、電気自動車に搭載され、バッテリの電力を走行用モータの駆動電力に変換する電力変換装置である。電力変換装置は、複数の電力変換用のパワートランジスタを備えている。複数のパワートランジスタは、2個ずつ半導体モジュールに収容されている。複数の半導体モジュールは、カードタイプであり、複数の冷却器と、一つずつ交互に積層されて積層ユニットを構成する。 An electronic apparatus according to an embodiment will be described with reference to the drawings. The electronic device according to the embodiment is a power conversion device that is mounted on an electric vehicle and converts battery power into driving power for a travel motor. The power conversion device includes a plurality of power conversion power transistors. A plurality of power transistors are housed in the semiconductor module two by two. The plurality of semiconductor modules is a card type, and a plurality of coolers and one by one are alternately stacked to constitute a stacked unit.
図1に積層ユニット10の斜視図を示す。積層ユニット10は、複数の平板型の冷却器3が平行に配置されているとともに、隣り合う冷却器3の間に半導体モジュール2が挟まれているユニットである。図1では、理解を助けるため、一つの半導体モジュール2を積層ユニット10から抜き出して描いてある。
FIG. 1 is a perspective view of the laminated
図中の座標系のX軸は、冷却器3と半導体モジュール2の積層方向に相当する。冷却器3は扁平で細長であり、Y軸が冷却器3の長手方向に相当する。
The X axis of the coordinate system in the figure corresponds to the stacking direction of the
半導体モジュール2の本体は樹脂製であり、その本体に2個のパワートランジスタTa、Tbと2個のダイオードDa、Dbが封止されている。2個のパワートランジスタTa、Tbは、本体内部で直列に接続されている。夫々のダイオードDa、Dbは、夫々のパワートランジスタTa、Tbに逆並列に接続されている。半導体モジュール2の一つの幅狭面から3本のパワー端子2a、2b、2cが延びている。パワー端子2a、2b、2cは、半導体モジュール2の本体内部で、パワートランジスタTa、Tbの直列接続の高電位側と低電位側と中点に夫々接続されている。半導体モジュール2の別の幅狭面からは複数の制御端子2dが延びている。制御端子2dは、夫々のパワートランジスタのゲートに接続されているゲート端子や、夫々のパワートランジスタを流れる電流を計測するセンスエミッタに接続されている端子や、半導体モジュール2に内蔵されている温度センサとつながっている端子などである。
The main body of the
複数の冷却器3は扁平で細長い形状を有しており、その内部は空洞である。その空洞が、液体の冷媒が流れる冷媒流路となっている。半導体モジュール2を挟んで隣り合う冷却器3は2個の連結管5a、5bで連結されている。図1では、左端の連結管にのみ符号5a、5bを付し、他の連結管の符号は省略した。2個の連結管5a、5bは、細長の冷却器3の長手方向(Y方向)で半導体モジュール2を挟むように位置している。
The plurality of
積層ユニット10の積層方向の一方の端の冷却器3(図1の左端の冷却器3)には、冷媒供給管4aと冷媒排出管4bが接続されている。冷媒供給管4aは、積層ユニット10を積層方向に沿ってみたときに、一対の連結管5a、5bの一方(連結管5a)と重なるように配置されている。冷媒排出管4bは、積層ユニット10を積層方向に沿ってみたときに一対の連結管5a、5bの他方(連結管5b)と重なるように配置されている。冷媒供給管4aと冷媒排出管4bは、不図示の冷媒循環器に接続される。冷媒循環器から冷媒供給管4aを通じて液体の冷媒が積層ユニット10に供給される。冷媒は、一方の連結管5aを通じて全ての冷却器3に分配される。冷媒は冷却器3の内部を通過する間に隣接する半導体モジュール2の熱を吸収する。熱を吸収した冷媒は、他方の連結管5bと冷媒排出管4bを通じて積層ユニット10から排出される。排出された冷媒は、冷媒循環器に戻り、熱を放出して温度が低下した後に再び積層ユニット10へと送られる。冷媒は、水あるいは、LLC(Long Life Coolant)である。
A
なお、図示を省略しているが、半導体モジュール2と冷却器3の間には絶縁板が挟まれる。絶縁板は、半導体モジュール2の一部とみなしてもよいし、冷却器3の一部とみなしてもよい。
Although illustration is omitted, an insulating plate is sandwiched between the
図2に電力変換装置20の平面図を示す。図2は、上カバーを外した筐体21を上から見た図である。なお、図2は、積層ユニット10を収容する筐体21の内部を模式的に表しており、電力変換装置20の他の部品の図示は省略している。図2では、理解し易いように、半導体モジュール2に薄いグレーのハッチングを施してあり、後述するスペーサ24には濃いグレーのハッチングを施してある。また積層ユニット10に含まれる複数の冷却器3のうち、積層方向の端の冷却器を他の冷却器と区別するときには符号3a、3bを用いる。図2と後述する図3でも、冷却器3と半導体モジュール2の間に挟まれている絶縁板は図示を省略してある。
The top view of the
積層ユニット10は、筐体21に設けられた2本の支柱22と内壁21bとの間に収容される。支柱22は、筐体21の床面21aに立設されている。内壁21bは、筐体21の周囲の側壁の一部を肉厚にした部位である。
The
積層ユニット10は、冷却器3と半導体モジュール2の積層方向の一端の冷却器3aが支柱22に対向し、積層方向の他端の冷却器3bが内壁21bに対向するように配置される。冷却器3bは内壁21bに直接当接している。冷却器3bに接続されている冷媒供給管4aと冷媒排出管4bは、筐体21の側壁を貫通し、筐体21の外部へと延びている。
The stacked
積層ユニット10の一端の冷却器3aと支柱22の間に板バネ23とスペーサ24が挟まれている。スペーサ24は冷却器3aの支柱22と対向する面に接するように配置されている。板バネ23は、支柱22とスペーサ24の間に配置されている。板バネ23は、図中のZ方向からみて湾曲しており、その両端23bが支柱22に当接し、中央部23aがスペーサ24に当接している。板バネ23は、積層ユニット10をその積層方向に荷重し、隣接する半導体モジュール2と冷却器3の密着性を高める。半導体モジュール2と冷却器3の密着性が高まると、半導体モジュール2が効果的に冷却される。図中のZ方向は、積層ユニット10の積層方向、及び、冷却器3の長手方向の双方と直交する方向に相当する。
A
図2において破線IIIが囲んだ部分を、図中のXY平面でカットした断面図を図3に示す。図3では、半導体モジュール2の内部構造は省略し、樹脂製の本体の断面のみを示している。冷却器3は、フランジを有する2枚の側板31、32をそれらのフランジ面で溶接したものである。側板31、32はアルミニウムで作られている。冷却器3の内部は空洞であり、一方の連結管5aを通じて導入された冷媒がその内部を通り、他方の連結管5bを通じて排出される。図中の太矢印線Aが冷媒の流れを示している。冷却器3は2枚のアルミニウム製の側板31、32を貼り合わせたものであり、面外変形に対する曲げ剛性が高くない。ここで、面外剛性とは、積層ユニット10の積層方向(図中のX方向)及び、細長の冷却器3の長手方向(図中のY方向)の双方と直交する方向(図中のZ方向)を意味する。別言すれば、冷却器3は、積層ユニット10の積層方向及び冷却器3の長手方向の双方と直交する方向(図中のZ方向)に延びる直線回りの曲げ剛性が高くない。
FIG. 3 is a cross-sectional view in which the portion surrounded by the broken line III in FIG. 2 is cut along the XY plane in the drawing. In FIG. 3, the internal structure of the
これに対してスペーサ24は、厚みの大きい鉄板で作られており、積層ユニット10の積層方向及び冷却器3の長手方向の双方と直交する方向(図中のZ方向)に延びる直線回りの曲げ剛性が、冷却器3のそれよりも高い。それゆえ、板バネ23がその中央部23aのみでスペーサ24に荷重を加えても、スペーサ24はほとんど変形しない。スペーサ24は、板バネ23からその中央部23aを介して局所的に荷重を受けるが、その荷重ではほとんど変形せず、隣接する冷却器3aを均一に荷重する。この高剛性のスペーサ24により、積層ユニット10の端の冷却器3aは一様の荷重を受けることができる。
On the other hand, the
実施例に関する留意点を述べる。支柱22と内壁21bが、それらの間に積層ユニット10が収容される一対の支持部に相当する。本明細書が開示する技術は、積層ユニットを備える電子機器であれば、電力変換装置以外の電子機器に適用されてもよい。
Points to be noted regarding the embodiment will be described. The
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.
2:半導体モジュール
2a、2b、2c:パワー端子
2d:制御端子
3、3a、3b:冷却器
4a:冷媒供給管
4b:冷媒排出管
5a、5b:連結管
10:積層ユニット
20:電力変換装置
21:筐体
21a:床面
21b:内壁
22:支柱
23:板バネ
23a:中央部
23b:両端
24:スペーサ
31、32:側板
32:側板
Da、Db:ダイオード
Ta、Tb:パワートランジスタ
2:
Claims (1)
一対の支持部が設けられているとともに、前記一対の支持部の間に前記積層ユニットを収容する筐体と、
前記積層ユニットの積層方向の一端の前記冷却器とこれに対向する一方の前記支持部との間に挟まれており、前記積層ユニットをその積層方向に荷重する板バネと、
前記積層ユニットと前記板バネの間に挟まれているスペーサと、
を備えており、
前記板バネは、前記冷却器の長手方向と前記積層方向の双方と直交する方向からみて、湾曲しており、その両端が一方の前記支持部に当接しているとともに、中央部が前記スペーサに当接しており、
前記スペーサの前記直交する方向に延びる直線回りの曲げ剛性が、前記冷却器の曲げ剛性よりも大きい、電子機器。 A stacked unit in which a plurality of coolers are arranged in parallel and a semiconductor module is sandwiched between adjacent coolers;
A housing that is provided with a pair of support portions, and that houses the stacked unit between the pair of support portions;
A leaf spring that is sandwiched between the cooler at one end in the stacking direction of the stacking unit and the one support portion facing the cooler, and loads the stacking unit in the stacking direction;
A spacer sandwiched between the laminated unit and the leaf spring;
With
The leaf spring is curved as viewed from the direction orthogonal to both the longitudinal direction of the cooler and the stacking direction, and both ends thereof are in contact with one of the support portions, and the central portion is the spacer. Abut,
An electronic apparatus, wherein a bending rigidity of the spacer around a straight line extending in the orthogonal direction is larger than a bending rigidity of the cooler.
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005143244A (en) * | 2003-11-07 | 2005-06-02 | Denso Corp | Power conversion device |
JP2007166820A (en) * | 2005-12-15 | 2007-06-28 | Denso Corp | Power conversion equipment |
JP2013162541A (en) * | 2012-02-01 | 2013-08-19 | Toyota Motor Corp | Electric power conversion system |
JP2014013831A (en) * | 2012-07-04 | 2014-01-23 | Toyota Motor Corp | Power conversion system and manufacturing method therefor |
JP2015050211A (en) * | 2013-08-30 | 2015-03-16 | 株式会社デンソー | Stacked type cooler |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005143244A (en) * | 2003-11-07 | 2005-06-02 | Denso Corp | Power conversion device |
JP2007166820A (en) * | 2005-12-15 | 2007-06-28 | Denso Corp | Power conversion equipment |
JP2013162541A (en) * | 2012-02-01 | 2013-08-19 | Toyota Motor Corp | Electric power conversion system |
JP2014013831A (en) * | 2012-07-04 | 2014-01-23 | Toyota Motor Corp | Power conversion system and manufacturing method therefor |
JP2015050211A (en) * | 2013-08-30 | 2015-03-16 | 株式会社デンソー | Stacked type cooler |
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