JP2018110469A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device.
半導体端子を内蔵すると共に少なくとも一対の半導体端子を備えた半導体モジュールと、上記半導体端子にそれぞれ電気的に接続された少なくとも一対のコンデンサ端子を備えたコンデンサと、上記半導体モジュールを冷却する冷却器とを有する電力変換装置であって、上記半導体端子と上記コンデンサ端子とを、互いに直接接触させるとともに、上記冷却装置に対して熱的に接触させ固定してなる電力変換装置が開示されている(特許文献1)。冷却器の固定部にはネジ穴が形成され、コンデンサ端子及び半導体端子には、それぞれ開口部が形成されている。固定部は、半導体モジュールの放熱板と冷却器との接触面に沿う面に対して、半導体モジュール側に凸設されている。冷却器の固定部の上面に、コンデンサ端子と半導体端子とを重ねて載置し、コンデンサ端子及び半導体端子の開口部を貫通するように、締結部材としての絶縁性のネジを挿通し、冷却器の固定部のネジ穴にねじ込むことで、半導体端子とコンデンサ端子とを締結すると共に両者を冷却器に固定する。 A semiconductor module including a semiconductor terminal and having at least a pair of semiconductor terminals; a capacitor having at least a pair of capacitor terminals electrically connected to the semiconductor terminals; and a cooler for cooling the semiconductor module. There is disclosed a power conversion device that includes the semiconductor terminal and the capacitor terminal that are in direct contact with each other and thermally contacted and fixed to the cooling device (Patent Literature). 1). A screw hole is formed in the fixed part of the cooler, and an opening is formed in each of the capacitor terminal and the semiconductor terminal. The fixing portion is provided on the semiconductor module side with respect to the surface along the contact surface between the heat sink of the semiconductor module and the cooler. The capacitor terminal and the semiconductor terminal are placed on top of the fixed part of the cooler, and an insulating screw as a fastening member is inserted so as to pass through the opening of the capacitor terminal and the semiconductor terminal. By screwing into the screw hole of the fixing part, the semiconductor terminal and the capacitor terminal are fastened and both are fixed to the cooler.
しかしながら、従来技術では、締結部材により半導体端子とコンデンサ端子とを固定部に固定するには、電力変換装置は固定部の上部に締結部材の高さだけでなく固定部の高さを加えた高さを必要とするため、電力変換装置の高さが高くなるという問題があった。 However, in the prior art, in order to fix the semiconductor terminal and the capacitor terminal to the fixed portion by the fastening member, the power conversion device has a height obtained by adding not only the height of the fastening member but also the height of the fixed portion to the upper portion of the fixed portion. Therefore, there is a problem that the height of the power conversion device is increased.
本発明は、高さを抑制できる半導体装置を提供することである。 The present invention is to provide a semiconductor device capable of suppressing the height.
本発明は、パワー半導体と電気的に接続されるモジュール端子を有するパワーモジュールと、パワーモジュールを冷却する冷却器と、第1の締結部材により締め付けられることでモジュール端子と外部端子を接続する第2の締結部材と、を備え、モジュール端子と外部端子は、第1の締結部材と第2の締結部材との間に挟持され、第2の締結部材は、冷却面に沿う面に対して冷却器側に設けられることで上記課題を解決する。 The present invention provides a power module having a module terminal electrically connected to a power semiconductor, a cooler for cooling the power module, and a second connecting the module terminal and the external terminal by being tightened by a first fastening member. The module terminal and the external terminal are sandwiched between the first fastening member and the second fastening member, and the second fastening member is a cooler with respect to the surface along the cooling surface. The problem is solved by being provided on the side.
本発明によれば、半導体装置の高さを抑制できる。 According to the present invention, the height of the semiconductor device can be suppressed.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
≪第1実施形態≫
本実施形態に係る半導体装置は、インバータ回路等の電力変換装置として用いられる。電力変換装置は、バッテリ等の電源から電力を変換し、変換された電力をモータ等の負荷に出力する。電力変換装置は、例えば、電気自動車又はハイブリッド車両等の車両の駆動システムの一部として用いられる。なお、本実施形態に係る半導体装置は、電力変換装置に限らず他の装置に用いられてもよく、他の装置の一部でもよい。また電力変換装置は、車両の駆動システムに限らず、他のシステムの一部として用いられてもよい。
<< First Embodiment >>
The semiconductor device according to the present embodiment is used as a power conversion device such as an inverter circuit. The power conversion device converts power from a power source such as a battery and outputs the converted power to a load such as a motor. The power conversion device is used as a part of a drive system of a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. Note that the semiconductor device according to the present embodiment is not limited to the power conversion device, and may be used in other devices, or may be a part of other devices. The power conversion device is not limited to a vehicle drive system, and may be used as a part of another system.
図1Aは本実施形態に係る半導体装置100の上面図であり、図1Bは図1AのIB−IB線に沿う半導体装置100の断面図である。半導体装置100の上面図は、図1BにおけるZ軸正方向から半導体装置100をみた平面図である。図1A及び図1Bに示すように、半導体装置100は、パワーモジュール20、冷却器40、及び冷却器カバー42を備えている。パワーモジュール20と冷却器40との間には、熱伝導性を有する絶縁部材61が設けられており、パワーモジュール20と冷却器40との絶縁性は、絶縁部材61により確保されている。絶縁部材61には、例えば、セラミック基板が用いられる。なお、以降の説明では、後述する第1の締結部材51の軸心と同じ方向をZ軸とし、半導体装置100の高さはZ軸の位置により規定される。
1A is a top view of the
パワーモジュール20は、パワー半導体21等から構成されるインバータ回路を含んでいる。インバータ回路は、パワーモジュール20の外側に設けられたバッテリ(図示しない)の直流電力を変換して、モータ(図示しない)に交流電力を供給する回路である。パワー半導体21は、MOSFET又はIGBT等の半導体スイッチ(トランジスタ)である。パワー半導体21には、SiC、GaN等を含んだ半導体素子が用いられる。本実施形態では、パワー半導体21にSiCが用いられる。
The
パワーモジュール20は、冷却器40に対してZ軸正方向に配置され、Z軸負方向から冷却器40により冷却される。パワーモジュール20は、直方体形状で形成されており、上面、下面、及び側面をそれぞれ有する。パワーモジュール20は、冷却器40によりZ軸負方向から冷却される下面を被冷却面20Aとして有する。被冷却面20Aは、XY平面に平行な面である。
The
パワーモジュール20は、平滑コンデンサ(図示しない)と接続するための導電性のモジュール端子22を有する。モジュール端子22は、パワーモジュール20の下面側(被冷却面A側)に配置され、パワーモジュール20の内側から外側(X軸負方向)に被冷却面20Aに沿って延出している。モジュール端子22は板状(直線状)に形成されおり、少なくとも上面及び下面を有する。モジュール端子22の上面及び下面は、XY平面と平行な面である。モジュール端子22の上面はパワー半導体21が実装されている面であり、モジュール端子22の下面は被冷却面20A側の面である。モジュール端子22には、例えば、バスバーが用いられる。本実施形態では、パワー半導体21等で構成されるインバータ回路は、モジュール端子22の上面に実装されている。なお、インバータ回路をモジュール端子22に実装をすることに限定されず、例えば、インバータ回路は回路基板(図示しない)に実装され、当該回路基板とモジュール端子22とは電気的に接続する構成にしてもよい。この場合、回路基板とモジュール端子22は、例えば、ワイヤーボンディングにより電気的に接続されている。
The
モジュール端子22は、第1の締結部材51及び第2の締結部材52により、パワーモジュール20の外側で平滑コンデンサのコンデンサ端子31と締結している。コンデンサ端子31は、板状(直線状)に形成されており、モジュール端子22と同様に、少なくとも上面及び下面を有する。図1A及び図1Bに示すコンデンサ端子31は、平滑コンデンサの一対の端子のうちの一方の導電性の端子とする。なお、外部機器としては、平滑コンデンサに限られず、他の電子部品でもよく、他の電子部品の端子とモジュール端子22とが締結していてもよい。
The
冷却器40は、パワーモジュール20を冷却する冷却装置である。冷却器40は、パワーモジュール20で発熱した熱をZ軸正方向から受ける冷却面40Aを有する。冷却面40AはXY平面に平行な面である。冷却器40は、パワーモジュール20と対向するように、パワーモジュール20の被冷却面20Aに対して、Z軸負方向に配置されている。より具体的に説明すると、冷却器40は、冷却面40Aがパワーモジュール20の被冷却面20Aと向き合うように、パワーモジュール20に対して配置されている。
The cooler 40 is a cooling device that cools the
被冷却面20Aと冷却面40Aとは熱的に接触している。熱的に接触するとは、被冷却面20Aと冷却面40Aとの間で熱交換可能な状態であることを意味し、被冷却面20Aと冷却面40Aとの間に熱伝導性を有する絶縁部材を介在させる場合も含む。本実施形態では、上記のように、パワーモジュール20と冷却器40との間には絶縁部材61が設けられている。具体的には、絶縁部材61は、被冷却面20Aと冷却面40Aとの間にXY平面と平行に設けられるとともに、Z軸方向に厚みを有するように設けられている。なお、冷却器40と熱的に接触する機器は、パワーモジュール20に限られず、冷却器40を収容する冷却器カバー42であってもよい。
The cooled
また、冷却器40は冷媒41を有しており、冷媒41は冷却面40Aと反対側(Z軸負方向)に設けられている。例えば、インバータ回路の動作時において、パワー半導体21のスイッチング時に発生する熱は、被冷却面20A及び冷却面40Aを介して、冷媒41により放熱される。これにより、冷却器40は、パワーモジュール20の温度が上昇するのを防ぐことができる。冷媒41としては、冷却水のような液体、冷媒ガスのような気体が挙げられる。本実施形態では、冷媒41に冷却水が用いられる。
The cooler 40 has a refrigerant 41, and the refrigerant 41 is provided on the opposite side (Z-axis negative direction) to the
冷却器カバー42は、冷却器40を収容するカバーである。冷却器カバー42は直方体形状で形成されている。冷却器カバー42は、図1Aに示すように、パワーモジュール20を覆うだけでなく、モジュール端子22のうちパワーモジュール20の内側から外側に延出する部分、及びモジュール端子22とコンデンサ端子31との締結箇所を覆うような大きさで設けられている。本実施形態では、冷却器カバー42は熱伝導性を有する絶縁性のカバーであり、冷却器カバー42は冷却器40及び冷媒41と熱的に接触する。そのため、冷却器カバー42に接触している部品等は、冷却器40との熱交換により冷却される。これにより、冷却器40は、当該冷却器40と直接的に接触しておらず冷却器カバー42と接触してる場合であっても、冷却器カバー42に接触している対象を冷却する。例えば、図1Bに示すように、第2の締結部材52が冷却器カバー42と熱的に接触するように埋設されていると、第2の締結部材52は冷却器カバー42を介して冷却器40により冷却される。
The
次に、パワーモジュール20の発熱による平滑コンデンサの劣化について説明する。
Next, the deterioration of the smoothing capacitor due to the heat generated by the
パワーモジュール20は、モジュール端子22とコンデンサ端子31が締結することで、平滑コンデンサと電気的に接続している。モジュール端子22はパワー半導体21と電気的に接続されているため、モジュール端子22には、パワーモジュール20で発生する熱、例えば、パワー半導体21のスイッチング動作により発熱した熱が伝わる。特に、SiCのIGBTで構成されるインバータ回路が電力変換動作を行う際には、スイッチング動作が高速であるため、パワーモジュール20で発生する熱量は大きくなる。パワーモジュール20で発熱した熱は、モジュール端子22及びコンデンサ端子31を介して、平滑コンデンサに伝わり、平滑コンデンサの温度は上昇する。そのため、パワーモジュール20で発熱した熱は、平滑コンデンサが劣化する原因となる。
The
このような平滑コンデンサの劣化の原因となる温度上昇を防ぐために、パワーモジュール20そのものを冷却することに加えて、モジュール端子22及びコンデンサ端子31を冷却することが電力変換装置における課題となっている。本実施形態においては、第2の締結部材52を後述するような位置に配置することで、第2の締結部材52を冷却し、その結果、コンデンサ端子31に熱が伝わることを防ぎ、平滑コンデンサの劣化を防ぐことができる。
In order to prevent the temperature rise that causes such deterioration of the smoothing capacitor, in addition to cooling the
次に、パワーモジュール20と平滑コンデンサとの締結について説明する。
Next, fastening of the
モジュール端子22とコンデンサ端子31の締結には、2つの締結部材として第1の締結部材51及び第2の締結部材52が用いられる。モジュール端子22の端部及びコンデンサ端子31の端部には、第1の締結部材51が挿通するための挿通孔が設けられている。それぞれの挿通孔の内側の側壁には、絶縁性の膜が張られており、例えば、金属性の締結部材が挿通孔を挿通したとしても、モジュール端子22及びコンデンサ端子31は当該締結部材と絶縁される。本実施形態では、第1の締結部材51には金属性のボルトが用いられ、第2の締結部材52には金属性のナットが用いられる。
For fastening the
モジュール端子22とコンデンサ端子31は、第1の締結部材51と第2の締結部材52との間に重ね合わせて配置される。第1の締結部材51は、Z軸正方向から負方向に向かって、モジュール端子22の挿通孔とコンデンサ端子31の挿通孔を重ね合わせた部分(挿通孔)を挿通する。そして、第1の締結部材51が第2の締結部材52を締付けると、モジュール端子22とコンデンサ端子31は、第1の締結部材51と第2の締結部材52との間に挟持される。本実施形態では、モジュール端子22とコンデンサ端子31は、モジュール端子22がコンデンサ端子31に対してZ軸正方向に位置するように重なる。当該2つの端子が締結されると、モジュール端子22の上面はコンデンサ端子31の下面と接触し、モジュール端子22の下面は第2の締結部材52と熱的に接触し、コンデンサ端子31の上面は第1の締結部材51と熱的に接触する。なお、第1の締結部材51と第2の締結部材52は、ボルトとナットに限られず、他のネジ部品又はその他の締結部材であってもよい。
The
第2の締結部材52は、冷却器カバー42と熱的に接触するように、冷却器カバー42に埋設されている。冷却器カバー42は絶縁性のカバーであるため、第2の締結部材52と冷却器カバー42とは絶縁性が確保されている。また、第2の締結部材52は、モジュール端子22とコンデンサ端子を31を締結するとともに、当該2つの端子を冷却器カバー42に固定する。具体的な第2の締結部材52の配置としては、第2の締結部材52はパワーモジュール20の被冷却面20Aに沿う面(XY平面に平行な面)に対して冷却器40側(Z軸負方向)に設けられている。例えば、図1Bに示すように、第2の締結部材52の一部を冷却器カバー42に埋設されるように配置することで、第2の締結部材52を被冷却面20Aに沿う面に対して冷却器40側に設けることができる。
The
ここで、モジュール端子22とコンデンサ端子31が締結する位置の高さ(以降、締結位置と称する)について説明する。締結位置は、例えば、締結状態において、モジュール端子22の上面又はコンデンサ端子31の下面に沿う面と、第1の締結部材51の軸心とが交差する位置とする。図1Bでは、締結位置P(x、z)は、XZ平面上のX軸及びZ軸上の位置を示している。以降の説明では、締結位置PのX軸上の位置をP(x)、締結位置PのZ軸上の位置をP(z)とする。同様に、XY平面上の締結位置Pは、P(x、y)で示され、締結位置PのY軸上の位置をP(y)とする。また、締結位置Pの高さは、Z軸上の位置、すなわち、P(z)として説明する。
Here, the height of the position where the
モジュール端子22とコンデンサ端子31は、第1の締結部材51と第2の締結部材52に挟持されている。そのため、第2の締結部材52の高さが高くなるにつれて、締結位置P(z)は高くなる。
The
本実施形態の締結位置P(z)の高さについて例を用いて説明する。図1Bに示すように第2の締結部材52を配置した場合の締結位置P(z)と、例えば、被冷却面20Aに沿う面に対して、パワーモジュール20側(Z軸正方向)に第2の締結部材52を配置した場合の締結位置P(z´)(図示しない)を比べる。この場合、図1Bに示す第2の締結部材52のZ軸上の位置は、被冷却面20Aに沿う面に対して、冷却器40側に設けられているため、締結位置P(z)は締結位置P(z´)よりも低くなる。また、第1の締結部材51は、当該第1の締結部材51を回転させるために必要な頭部を有している。第2の締結部材52のZ軸上の位置が高くなると、第1の締結部材51の頭部はパワーモジュール20よりも高くなる恐れがある。その結果、モジュール端子22とコンデンサ端子31を締結するために、半導体装置100の高さを必要とし、半導体装置100の高さを抑制できない。
The height of the fastening position P (z) of the present embodiment will be described using an example. As shown in FIG. 1B, the fastening position P (z) in the case where the
一方、本実施形態では、第2の締結部材52は、図1Bに示すように、被冷却面20Aに沿う面(XY平面に沿う平坦面)に対して冷却器40側(Z軸負方向)に設けられているため、モジュール端子22とコンデンサ端子31との締結位置P(z)を低くすることができる。これにより、モジュール端子22とコンデンサ端子31を締結するために、半導体装置100の高さを必要とせず、半導体装置100の高さを抑制できる。また、第2の締結部材52は冷却器カバー42に埋設されているため、冷却器カバー42を介して冷却器40により冷却される。そのため、第2の締結部材52と接触するモジュール端子22は、第2の締結部材52を介して冷却される。これにより、モジュール端子22と締結するコンデンサ端子31の温度上昇を防ぐことができ、平滑コンデンサの劣化を防ぐことができる。
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 1B, the
以上のように、本実施形態に係る半導体装置100は、パワー半導体21、及びパワー半導体21と電気的に接続されてモジュールの内側から外側に延出するモジュール端子22を有するパワーモジュール20と、パワーモジュール20の被冷却面20Aと熱的に接触する冷却面40Aを有し、パワーモジュール20に対向して配置される冷却器40を備える。また、半導体装置100は、第1の締結部材51により締め付けられることでモジュール端子22とコンデンサ端子31とを接続する第2の締結部材52を備える。そして、モジュール端子22とコンデンサ端子31は、第1の締結部材51と第2の締結部材52との間に挟持され、第2の締結部材52は、パワーモジュール20の被冷却面20Aに沿う面に対して冷却器40側に設けられる。これにより、モジュール端子22とコンデンサ端子31の締結位置P(z)を低くすることができるため、半導体装置100の高さを抑制することができる。
As described above, the
また、本実施形態に係る半導体装置100は、冷却器40を収容する絶縁性の冷却器カバー42を備え、第2の締結部材52は冷却器カバー42に埋設される。これにより、第2の締結部材52に伝わる熱は冷却器カバー42を介して冷却器40により放熱されるため、第2の締結部材52と熱的に接触するモジュール端子22を冷却することができる。そのため、パワーモジュール20で発熱した熱がコンデンサ端子31に伝わることを抑制でき、平滑コンデンサの温度上昇を防ぐことができる。その結果、平滑コンデンサの劣化を防ぐことができる。
In addition, the
さらに、本実施形態に係る半導体装置100は、図2、3に示すような変形例であってもよい。
Furthermore, the
図2は本実施形態に係る半導体装置100の変形例1を示す断面図である。図3は本実施形態に係る半導体装置100の変形例2を示す断面図である。図2、3の上面図は、図1Aの上面図と同じであるため、図2、3に対応する上面図は省略する。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing Modification 1 of the
半導体装置100は、図2に示すように、上述した第1実施形態に対して、冷却器カバー42a及び第1の締結部材51aの材質が異なり、第2の締結部材52及び絶縁部材61の配置が異なる半導体装置であってもよい。
As shown in FIG. 2, the
変形例1では、第1の締結部材51aは、絶縁性のボルトである。これにより、モジュール端子22及びコンデンサ端子31の挿通孔の内側の側壁に絶縁性の膜を設ける必要がなく、第1の締結部材51aとモジュール端子22及びコンデンサ端子31との短絡を防ぐことができる。
In the first modification, the
また、変形例1では、冷却器カバー42aは、高い熱伝導性を有する導電性のカバーである。第1実施形態における冷却器カバー42は絶縁性のカバーであるため、冷却器カバー42aは、冷却器カバー42よりも熱伝導性が高い。冷却器カバー42aに接触する部品等は、冷却器カバー42に接触する部品等よりも冷却される。高い熱伝導性の材料としては、例えば、アルミニウム又はその合金が挙げられる。
In the first modification, the
さらに、変形例1では、第2の締結部材52は、冷却器カバー42aに埋設され、上述した第1実施形態に比べて、さらに冷却器40側(Z軸負方向)に設けられている。具体的には、第2の締結部材52は、冷却器カバ−42aに第2の締結部材52の全部が埋もれた状態で設けられている。一方、上述した第1の実施形態では、第2の締結部材52の一部が埋もれた状態で設けられている。
Furthermore, in the modification 1, the
また、変形例1では、絶縁部材61は、パワーモジュール20と冷却器40との間だけでなく、パワーモジュール20の外側(X軸負方向)において、モジュール端子22と冷却器カバー42aの間にも設けられている。そのため、モジュール端子22は、パワーモジュール20の内側(X軸正方向)では絶縁部材61を介して冷却器40と熱的に接触し、パワーモジュール20の外側(X軸負方向)では絶縁部材61を介して冷却器カバー42aと熱的に接触する。変形例1では、モジュール端子22がパワーモジュール20の外側でも冷却器40により冷却されるため、上述した第1実施形態に比べて、モジュール端子22が絶縁部材61を介して冷却器40により冷却される面積が増加する。これにより、パワーモジュール20で発熱した熱は、モジュール端子22で冷却されて、コンデンサ端子31に伝わりづらくなる。また、絶縁部材61はモジュール端子22と冷却器カバー42aの間に設けられているため、モジュール端子22と冷却器カバー42aの間の絶縁性を確保することができる。
In the first modification, the insulating
このように、変形例1では、絶縁部材61はパワーモジュール20と冷却器40の間に設けられるとともに、モジュール端子22と冷却器カバー42aの間にも設けられ、また、第2の締結部材52の全部は冷却器カバー42aに埋設され、第1の締結部材51は絶縁性の締結部材である。さらに、冷却器カバー42aは、上述した第1実施形態とは異なり、導電性のカバーで構成されている。これにより、パワーモジュール20で発熱した熱は、モジュール端子22で冷却されて、コンデンサ端子31に伝わりづらくなる。また、第1の締結部材51と、モジュール端子22及びコンデンサ端子31、冷却器40との短絡を防ぐとともに、冷却器カバー42aの熱伝導性を高めることができるため、第2の締結部材52に伝わる熱を、より冷却器40で冷却することができる。そのため、パワーモジュール20で発熱した熱は、コンデンサ端子31に伝わりづらくなり、コンデンサ端子31の温度上昇をより抑制できる。その結果、平滑コンデンサの劣化をより防ぐことができる。
As described above, in the first modification, the insulating
また、半導体装置100は、図3に示す変形例2のように、上述した変形例1に対して、スペーサ62を備える半導体装置であってもよい。
Further, the
変形例2では、スペーサ62は、コンデンサ端子31の高さを調整するための部材であり、モジュール端子22とコンデンサ端子31との間に設けられている。上述した第1実施形態と同様に、第2の締結部材52は、被冷却面20Aよりも冷却器40側に設けられており、第2の締結部材52の全部は冷却器カバー42aに埋もれている。そのため、モジュール端子22とコンデンサ端子31との締結位置P´´(z´´)を低くすることができ、変形例2のようにスペーサ62を挿入することも可能となる。
In the second modification, the
≪第2実施形態≫
次に、第2実施形態に係る半導体装置200について説明する。図4Aは本実施形態に係る半導体装置200の上面図であり、図4Bは図4AのIVB−IVB線に沿う半導体装置200の断面図である。半導体装置200の上面図は、図4BにおけるZ軸正方向から半導体装置200をみた平面図である。本実施形態では、上述した第1実施形態に対して、支持体70を備えている点で異なる。これ以外の構成は上述した第1実施形態及び変形例1と同じであり、その記載を援用する。
<< Second Embodiment >>
Next, the
支持体70は、図4Bに示すように、パワーモジュール20及び冷却器40を一体的に支持する。支持体70は直方体形状で形成されている。支持体70は高い熱伝導性を有するとともに、絶縁性を有する。支持体70は、冷却器カバー42に対してパワーモジュール20が設けられている側(Z軸正方向)と反対側(Z軸負方向)に設けられている。
The
支持体70には、冷却器カバー42を支持する場所に支持材92が設けられている。支持体70は、冷却器40を収容する冷却器カバー42を支持することで、冷却器40だけでなく、冷却器40のZ軸正方向に配置されたパワーモジュール20を支持する。
The
支持材92は、支持用ボルト81が挿通する挿通孔を有する。支持材92が設けられる位置では、支持用ボルト81と支持体70に埋設された支持用ナット82とが締結している。支持用ボルト81がZ軸正方向から負方向へ支持材92を挿通し、支持用ナット82を締付けることで、冷却器カバー42と支持体70は接続される。支持体70が絶縁性を有しているため、支持用ボルト81及び支持用ナット82と支持体70との絶縁性は確保される。なお、支持材92のZ軸正方向には、冷却器40は設けられていない。XY平面上で支持材92が設けられている位置については後述する。
The
本実施形態では、冷却器カバー42は、直方体形状であり、Z軸正方向に上面(XY平面に平行な面)、及びZ軸負方向に上面と平行な下面を有する。冷却器カバー42の上面には、冷却面40Aが含まれている。冷却器カバー42の下面42Bには、前述した支持材92及び後述するシール材91が設けられている。
In the present embodiment, the
また、支持体70は、冷却器40の冷媒41が流れる流路配管71を有しており、支持体70の上面70A及び冷却器カバー42の下面42Bには、流路配管71が挿通する挿通孔がそれぞれ設けられている。流路配管71は、Z軸上の負方向から正方向に向かって、当該2つの挿通孔を挿通し、冷却器40に接続する。流路配管71が冷却器40と接続されると、流路配管71に流れる冷媒が、冷却器40へ供給されて、冷媒41は流路配管71から供給される。
Further, the
シール材91は、支持体70の上面70Aと冷却器カバー42の下面42Bとの間であって、流路配管71の周囲に設けられている。シール材91は支持体70の上面70A及び冷却器カバー42の下面42Bと接触しており、冷媒41が冷却器カバー42又は支持体70から漏れ出ることを防いでいる。
The
以降の説明では、支持材92の位置、例えば、支持材92の中心を支持位置PA0と称し説明する。また、シール材91の位置、例えば、シール材91の内側を通る流路配管71の中心をシール位置PB0とする。なお、モジュール端子22とコンデンサ端子31とが締結する位置、例えば、モジュール端子22の上面又はコンデンサ端子31の下面に沿う面と、第1の締結部材51の軸心とが交差する位置を締結位置PC0とする。図4Bでは、支持位置PA0(xA0、zA0)は、XZ平面上のX軸及びZ軸上における支持材92の位置を示している。また、シール位置PB0(xB0、zB0)は、XZ平面上のX軸及びZ軸上におけるシール材91の位置を示している。さらに、締結位置PC0(xC0、zC0)は、XZ平面上のX軸及びZ軸上におけるモジュール端子22とコンデンサ端子31の締結する位置を示している。
In the following description, the position of the
次に、支持位置PA0、シール位置PB0、及び締結位置PC0のXZ平面上での位置関係について図4Bを用いて説明する。 Next, the positional relationship on the XZ plane of the support position P A0 , the seal position P B0 , and the fastening position P C0 will be described with reference to FIG. 4B.
まず、X軸方向について説明する。支持材92は、シール材91よりもX軸負方向に設けられており、支持位置PA0(xA0)はシール位置PB0(xB0)よりもX軸負方向に位置する。また、締結位置PC0(xC0)は、支持位置PA0(xA0)とシール位置PB0(xB0)との間に位置する(xB0>xC0>xA0)。
First, the X-axis direction will be described. The
続いて、Z軸方向について説明する。本実施形態では、支持材92及びシール材91は冷却器カバー42の下面42Bにそれぞれ設けられており、支持位置PA0(zA0)は、シール位置PB0(zB0)と略同一の高さである。シール位置PB0の直上(Z軸正方向)には、冷却器40が設けられており、締結位置PC0(zc0)は設けられていない。また、モジュール端子22及びコンデンサ端子31は、冷却器カバー42よりもZ軸正方向に配置されており、締結位置PC0(zc0)は、支持位置PA0(zA0)及びシール位置PB0(zB0)よりも高い(zc0>zA0、zB0)。
Subsequently, the Z-axis direction will be described. In the present embodiment, the
次に、支持位置PA0、シール位置PB0、及び締結位置PC0のXY平面上での位置関係について説明する。 Next, the positional relationship on the XY plane of the support position P A0 , the seal position P B0 , and the fastening position P C0 will be described.
本実施形態では、支持位置PA0とシール位置PB0はXY平面上で互いに関係する位置に設けられている。また、シール位置PB0と締結位置PC0もXY平面上で互いに関係する位置に設けられている。 In the present embodiment, the support position P A0 and the seal position P B0 are provided at positions related to each other on the XY plane. Further, the seal position P B0 and the fastening position PC 0 are also provided at positions related to each other on the XY plane.
まず、支持位置PA0とシール位置PB0のXY平面上での位置関係について図5を用いて説明する。図5は支持位置PA0とシール位置PB0のXY平面上での位置関係を説明するための半導体装置200の下面図である。半導体装置200の下面図は、図4BにおけるZ軸負方向から半導体装置200をみた平面図である。
First, the positional relationship between the support position P A0 and the seal position P B0 on the XY plane will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a bottom view of the
図5では、支持位置PA0(xA0、yA0)は、XY平面上のX軸及びY軸上における支持材92の位置を示している。また、シール位置PB0(xB0、yB0)は、XY平面上のX軸及びY軸上におけるシール材91の位置を示している。さらに、締結位置PC0(xC0、yC0)は、XY平面上のX軸及びY軸上におけるモジュール端子22とコンデンサ端子31の締結する位置を示している。
In FIG. 5, the support position P A0 (x A0 , y A0 ) indicates the position of the
図5に示すように、支持位置PA0(xA0、yA0)は、冷却器カバー42の下面42Bのうち、外周領域R1に位置する。例えば、Z軸正方向に冷却器40が設けられている長方形状の領域R40に対して、X軸方向に所定の距離Dx1ずつ、Y軸方向に所定の距離Dy1ずつ拡げた領域を設置領域R2(領域R40を含む)とすると、外周領域R1は、下面42Bの全領域R42Bから当該設置領域R2を除いた領域となる。図5では、外周領域R1は右下がりの斜線で示された領域であり、設置領域R2は左下がりの斜線で示された領域である。なお、所定の距離Dx1及び所定の距離Dy1は、例えば、XY平面上において、支持用ボルト81の頭部又は支持用ナット82と設置領域R2とが重ならないように、支持用ボルト81の頭部の直径又は支持用ナット82の直径に応じて決めることができる。
As shown in FIG. 5, the support position P A0 (x A0 , y A0 ) is located in the outer peripheral region R 1 on the
本実施形態では、図5に示すように、冷却器カバー42の下面42Bには、支持位置PA0(xA0、yA0)の他に3つの支持位置が設けらており、それぞれの支持位置は冷却器カバー42の下面42Bの四隅に位置する。つまり、支持体70は、外周領域R1に位置する四箇所の支持位置において冷却器カバー42と接続し、パワーモジュール20及び冷却器40を支持している。なお、四箇所の支持位置は外周領域R1に設けられていればよく、冷却器カバー42の四隅に限られない。また、支持位置は四箇所に限られず、パワーモジュール20及び冷却器40を支持するのに必要な数だけ設けてもよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the
次に、設置領域R2において、冷却器カバー42からシール材91へ加わる圧力について説明する。本実施形態では、上述したように、支持体70は四箇所の支持位置それぞれで冷却器カバー42と接続しており、四箇所の支持位置それぞれにおいて、支持用ボルト81が支持用ナット82を締付ける力は同程度のものとする。この場合、四箇所の支持位置で囲まれる領域よりも内側の領域、例えば、設置領域R2では、冷却器カバー42から支持体70の上面70Aに向かって(Z軸負方向)加わる圧力は、外周領域R1における当該圧力よりも大きい。そのため、シール材91を設置領域R2に設けると、シール材91を外周領域R1に設けた場合と比べて、シール材91には、冷却器カバー42から大きな圧力が加わる。これは、支持体70が四箇所の支持位置において冷却器カバー42と接続しているため、四箇所の支持位置で囲まれるよりも内側の領域では、当該領域の外側の領域よりも、冷却器カバー42から支持体70の上面70Aに向かって加わる圧力が大きいことによるものである。
Next, the pressure applied to the sealing
本実施形態では、シール材91は設置領域R2に設けられており、すなわち、シール位置PB0(xB0、yB0)は設置領域R2に位置する。これにより、シール材91は冷却器カバー42から大きな圧力を受けて、冷媒41が冷却器カバー42又は支持体70から漏れ出ることを防止できる。
In this embodiment, the sealing
続いて、シール位置PB0と締結位置PC0のXZ平面上での位置関係について図6A及び図6Bに示す比較例を用いて説明する。 Next, the positional relationship on the XZ plane between the seal position P B0 and the fastening position P C0 will be described using a comparative example shown in FIGS. 6A and 6B.
図6Aは比較例に係る半導体装置210の上面図であり、図6Bは図6AのVIB−VIB線に沿う半導体装置210の断面図である。半導体装置210の上面図は、図6BにおけるZ軸正方向から半導体装置210をみた平面図である。比較例に係る半導体装置210では、本実施形態に対して、シール位置PB0 ´及び締結位置PC0 ´が異なる。これ以外の構成は、本実施形態と同じであり、その記載を援用する。
6A is a top view of the
比較例では、図6Bに示すように、シール位置PB0 ´の直上(Z軸正方向)には、本実施形態とは異なり、冷却器40が設けられていない。X軸上において、シール位置PB0 ´(xB0 ´)は締結位置PC0 ´(xC0)と所定の距離Dx2を空けて設けられている(xB0 ´−xC0=Dx2)。 In the comparative example, as shown in FIG. 6B, unlike the present embodiment, the cooler 40 is not provided immediately above the seal position P B0 ′ (Z-axis positive direction). On the X axis, the seal position P B0 ′ (x B0 ′ ) is provided with a predetermined distance D x2 from the fastening position P C0 ′ (x C0 ) (x B0 ′ −x C0 = D x2 ).
流路配管71は、シール位置PB0 ´から、シール位置PB0 ´の直上を通り、冷却器40と接続する。そのため、シール位置PB0 ´の直上の冷却器カバー42の領域は、流路配管71により占有される。例えば、所定の距離Dx2が所定値以下である場合、すなわち、X軸上において、シール位置PB0 ´(xB0 ´)と締結位置PC0 ´(xC0)が近接する場合には、シール位置PB0 ´の直上の冷却器カバー42の領域は、流路配管71により占有され、当該領域には、第2の締結部材52を埋設することはできない。
Flow
第2の締結部材52は、図6Bに示すように、被冷却面20Aに沿う面(XY平面に平行な面)に対して、パワーモジュール20側(Z軸正方向)に設けられる。例えば、シール材211の直上にモジュール端子22及びコンデンサ端子31が設けられると、図6Bに示すように、締結位置PC0 ´はシール位置PB0 ´の直上に位置する。そのため、Z軸上において、比較例に係る締結位置PC0 ´(zC0 ´)は、本実施形態に係る締結位置PC0(zC0)と比べて、高くなる(zC0 ´>zC0)。このため、モジュール端子22とコンデンサ端子31を締結するために、半導体装置210には高さが必要となり、比較例に係る半導体装置210は高さを抑制できない。
As shown in FIG. 6B, the
一方、本実施形態では、図4A及び図4Bに示すように、シール位置PB0の直上(Z軸正方向)には、冷却器40が設けられており、締結位置PC0は設けられていない。これにより、締結位置PC0の直下の冷却器カバー42には、第2の締結部材52を埋設することができる。そのため、Z軸上において、締結位置PC0(zC0)を低くすることができ、半導体装置200の高さを抑制することができる。
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIGS. 4A and 4B, the cooler 40 is provided immediately above the seal position P B0 (Z-axis positive direction), and the fastening position P C0 is not provided. . Accordingly, the
以上のように、本実施形態では、半導体装置200は、冷却器40の冷媒41が流れる流路配管71を有し、パワーモジュール20及び冷却器40を支持する支持体70を備える。これにより、冷却器40と支持体70を接続する際に、シール材91によりシール位置PB0をシールするだけで冷媒41が冷却器カバー42又は支持体70から漏れ出るのを防止できる。その結果、シール作業が軽減され、冷却器40と支持体70との組み付けが容易になる。
As described above, in this embodiment, the
また、本実施形態では、冷却器カバー42は上面と下面を有し、当該上面は冷却面40Aを含む面である。支持位置PA0は、冷却器カバー42の下面のうち直上に冷却器40が配置されていない外周領域R1に位置する。また、シール位置PB0は、外周領域R1より内側の領域である設置領域R2に位置する。締結位置PCは、冷却器カバー42の上面のうちシール位置PB0の直上以外に設けられる。これにより、冷媒41が冷却器カバー42又は支持体70から漏れ出るのを防止するとともに、半導体装置200の高さを抑制することができる。
In the present embodiment, the
≪第3実施形態≫
次に、第3実施形態に係る半導体装置300について説明する。図7Aは本実施形態に係る半導体装置300の上面図であり、図7Bは図7AのVIIB−VIIB線に沿う半導体装置300の断面図である。半導体装置300の上面図は、図7BにおけるZ軸正方向から半導体装置300をみた平面図である。本実施形態では、上述した第2実施形態に対して、支持体170が異なる。また、本実施形態では、上述した第2実施形態に対して、支持材92の支持位置PA1と、モジュール端子22とコンデンサ端子31の締結する締結位置PC1とが異なる。これ以外の構成は上述した第2実施形態と同じであり、その記載を援用する。
«Third embodiment»
Next, a
支持体170は、図7Bに示すように、冷却器カバー42の下面42B(XY平面に平行な面)及び側面(YZ平面に平行な面)を覆う形状である。本実施形態では、冷却器カバー42は側面を有しており、冷却器カバー42の側面の外側(X軸負方向)には支持体170が設けられている。また、支持体170は、冷却器カバー42の側面の外側に、被冷却面20Aに沿う面(XY平面に平行な面)と略同一の締結面170Aを有している。
As shown in FIG. 7B, the
締結位置PC1は、支持体170の締結面170Aに設けられている。本実施形態では、上述した第1実施形態及び第2実施形態と異なり、支持体170においてモジュール端子22とコンデンサ端子31は締結する。第2の締結部材52は支持体170に埋設されている。モジュール端子22は締結面170Aの上側(Z軸方向)に設けられ、締結面170Aと接触している。
Engaged position P C1 is provided on the
次に、支持位置PA1、シール位置PB0、及び締結位置PC1のXZ平面上での位置関係について図7Bを用いて説明する。 Next, the positional relationship on the XZ plane of the support position P A1 , the seal position P B0 , and the fastening position P C1 will be described with reference to FIG. 7B.
X軸方向について説明する。第1の締結部材51及び第2の締結部材52は、締結面170Aの上側(Z軸正方向)に設けられており、締結位置PC1(xC1)は支持位置PA1(xA0)及びシール位置PB0(xB0)よりもX軸負方向に位置する。また、支持位置PA1(xA0)は、シール位置PB0(xB0)と締結位置PC1(xC1)との間に位置する(xB0>xA1>xC1)。なお、Z軸方向について、支持位置PA1、シール位置PB0、及び締結位置PC1の位置関係は、上述した第2の実施形態と同様であるため、説明は省略する。
The X axis direction will be described. The
支持体170は高い熱伝導性を有するとともに、絶縁性を有する。支持体170には流路配管71が通るため、第2の締結部材52は流路配管71を流れる冷媒41により冷却される。また、モジュール端子22のうち締結面170Aと接触している部分も上記冷媒41により冷却される。そのため、本実施形態では、第2の締結部材52だけでなく、モジュール端子22のうち締結面170Aと接触する部分も冷却することができ、モジュール端子22に対する冷却効果を高くすることができる。また、第2の締結部材52は支持体170に埋設されており、Z軸上において、締結位置PC1(zC0)は、第2の実施形態に係る締結位置PC0(zC0)と同じ高さである。そのため、第2の実施形態と同様に、半導体装置300の高さを抑制することができる。
The
以上のように、本実施形態では、冷却器カバー42は上面、下面に加えて側面を有し、支持体170は、冷却器カバー42の下面及び側面を覆う形状である。また、支持体170は、被冷却面20Aに沿う面と略同一の締結面170Aを有する。締結面170Aには、第1の締結部材51と第2の締結部材52が締結する締結位置PC1が設けられ、第2の締結部材52は支持体170に埋設されている。これにより、モジュール端子22とコンデンサ端子31の締結位置PC1(zC0)を低くすることができるとともに、モジュール端子22に対する冷却効果を高くすることができる。その結果、半導体装置300の高さを抑制するとともに、平滑コンデンサの劣化を防ぐことができる。
As described above, in this embodiment, the
本実施形態に係る半導体装置300は、図8、9に示すような変形例であってもよい。
The
図8は本実施形態に係る半導体装置300の変形例1を示す断面図である。図9は本実施形態に係る半導体装置300の変形例2を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing Modification 1 of the
半導体装置300は、図8に示すように、上述した第3実施形態に対して、モジュール端子22に対してコンデンサ端子31aを設ける位置が異なる半導体装置であってもよい。
As illustrated in FIG. 8, the
変形例1では、コンデンサ端子31aは、支持体170に埋設されており、モジュール端子22の下側(Z軸負方向)に配置されている。具体的には、コンデンサ端子31aの全部は、支持体170の締結面170Aよりも下側(Z軸負方向)に、支持体170に埋もれるように配置されている。モジュール端子22とコンデンサ端子31aは、コンデンサ端子31aがモジュール端子22に対してZ軸負方向に位置するように重なる。当該2つの端子が締結されると、モジュール端子22の下面はコンデンサ端子31aの上面と接触し、モジュール端子22の上面は第1の締結部材51と接触し、コンデンサ端子31aの下面は第2の締結部材52及び支持体170と熱的に接触する。
In the first modification, the
支持体170は、上述した第3実施形態と同様に、冷媒41が流れる流路配管71を有する。変形例1では、コンデンサ端子31aの全部は支持体170に埋設されているため、コンデンサ端子31aの熱は、支持体170を介して冷媒41により放熱され、コンデンサ端子31aは流路配管71を流れる冷媒41により冷却される。
The
ここで、上述した第3実施形態に係るコンデンサ端子31に対する冷媒41の冷却の度合いと、変形例1に係るコンデンサ端子31aに対する冷媒41の冷却の度合いとを対比する。
Here, the degree of cooling of the refrigerant 41 with respect to the
上述した第3実施形態では、コンデンサ端子31はモジュール端子22のZ軸正方向に重なるように配置されており、また、コンデンサ端子31の全部は支持体170に埋もれていない。そのため、コンデンサ端子31と冷却器40の冷媒41との間には、モジュール端子22、絶縁部材61、及び冷却器カバー42が介在し、コンデンサ端子31の熱は、モジュール端子22、絶縁部材61、及び冷却器カバー42を介して、冷却器40の冷媒41により放熱される。
In the third embodiment described above, the
一方、変形例1では、コンデンサ端子31aと冷却器40の間には支持体170のみが介在し、コンデンサ端子31aの熱は、支持体170のみを介して冷媒41により放熱される。これにより、変形例1に係るコンデンサ端子31aは、上述した第3実施形態に係るコンデンサ端子31よりもより冷却され、冷却効果を高めることができる。
On the other hand, in Modification 1, only the
次に、締結位置の高さについて、上述した第3実施形態に係る締結位置PC0(zC0)と、変形例1に係る締結位置PC2(zC2)とを対比する。 Next, with regard to the height of the fastening position, the fastening position P C0 (z C0 ) according to the third embodiment described above is compared with the fastening position P C2 (z C2 ) according to the first modification.
変形例1では、コンデンサ端子31aの全部は支持体170に埋設されているが、モジュール端子22は、第3実施形態と同様に、被冷却面20A及び締結面170Aに沿ってパワーモジュール20の内側から外側に向かって延出している。変形例1では、締結位置PC2(zC2)は、モジュール端子22の下面又はコンデンサ端子31aの上面と沿う面と、第1の締結部材51の軸心とが交差する位置となる。モジュール端子22を中心にして言い換えると、変形例1に係る締結位置PC2(zC2)はモジュール端子22の上面に沿う面に位置するのに対して、上述した実施形態3に係る締結位置PC0(zC0)はモジュール端子22の下面に沿う面に位置する。つまり、変形例1に係る締結位置PC2(zC2)は実施形態3に係る締結位置PC0(zC0)よりも低くなる(zC2<zC0)。
In Modification 1, all of the
さらに、半導体装置300は、図9に示すように、上述した第2実施形態に対して、支持体170において流路配管71aが通る位置が異なる半導体装置であってもよい。また、モジュール端子22とコンデンサ端子31が締結する締結位置PC3を、上述した実施形態3における支持位置PA0を兼ねるように、パワーモジュール20及び冷却器40を支持する位置に設ける構成にしてもよい。
Furthermore, as shown in FIG. 9, the
変形例2では、流路配管71aは、支持体170のうち第2の締結部材52の付近を通過するように設けられている。第2の締結部材52の付近とは、第2の締結部材52から所定の距離の範囲内である。例えば、所定の距離とは、流路配管71aに流れる冷媒41が第2の締結部材52を冷却することができる距離である。
In the second modification, the
具体的に、図9に示す例を用いて説明する。流路配管71aは、流路配管71aの中心と第2の締結部材52の下面との間の距離が所定の距離Dz3となるように設けられている。当該所定の距離Dz3が所定値よりも短い場合には、第2の締結部材52は流路配管71aにより効果的に冷却される。一方、当該所定の距離Dz3が所定値よりも長い場合には、第2の締結部材52は流路配管71aにより効果的に冷却されず、第2の締結部材52に対する流路配管71aの冷却効果は弱くなる。変形例2では、所定の距離Dz3は所定値よりも短いため、流路配管71aは第2の締結部材52を効果的に冷却することができる。
Specifically, an example shown in FIG. 9 will be described. The
次に、変形例2における締結位置PC3について説明する。
Next, the fastening position PC3 in
変形例2では、締結位置PC3は、上述した実施形態3における支持位置PA0を兼ねるように、パワーモジュール20及び冷却器40を支持する位置に設けられている。例えば、図9に示すように、X軸上において、締結位置PC3(xC3)はシール位置PB0(xB0)から所定の距離Dx3を空けて位置する(xC3−xB0=Dx3)。当該所定の距離Dx3が所定値よりも短い場合には、締結位置PC3における第1の締結部材51及び第2の締結部材52により、支持体170はパワーモジュール20及び冷却器40を安定的に支持することができる。一方、当該所定の距離Dx3が所定値よりも長い場合には、締結位置PC3における第1の締結部材51及び第2の締結部材52により、支持体170は締結位置PC3はパワーモジュール20及び冷却器40を安定的に支持できない。この場合には、上述した実施形態3における支持位置PA0を設けて、パワーモジュール20及び冷却器40を支持する必要がある。変形例2では、所定の距離Dx3は所定値よりも短いため、支持体170はパワーモジュール20及び冷却器40を安定的に支持できる。これにより、支持用ボルト81及び支持用ナット82を設けることなく、パワーモジュール20及び冷却器40を安定的に支持できる。そのため、部品点数の削除によりコストを低減することができるとともに、組み立てを容易にすることができる。
In the second modification, the fastening position PC3 is provided at a position where the
なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiment described above is described for facilitating the understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
例えば、上述した第3実施形態の変形例1では、コンデンサ端子31aは支持体170に埋設される構成を例示したが、この構成に限定されず、支持体を備えていない場合にも適用してもよい。例えば、上述した第1実施形態において、コンデンサ端子31を冷却器カバー42に埋設する構成にしてもよい。これにより、第2の締結部材52とともに、コンデンサ端子31は冷却器カバー42に埋設され、モジュール端子22とコンデンサ端子31の締結位置P(z)をより低くすることができる。
For example, in the first modification of the third embodiment described above, the
上記のコンデンサ端子31は本発明の外部端子に相当し、支持位置PA0は本発明の第1の接続位置に相当し、シール位置PB0は本発明の第2の接続位置に相当し、締結位置PC0は本発明の第3の接続位置に相当する。
The
20・・・パワーモジュール
21・・・パワー半導体
22・・・モジュール端子
31・・・コンデンサ端子
40・・・冷却器
41・・・冷媒
42・・・冷却器カバー
51・・・第1の締結部材
52・・・第2の締結部材
61・・・絶縁部材
100・・・半導体装置
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記パワーモジュールの被冷却面と熱的に接する冷却面を有し、前記パワーモジュールに対向して配置される冷却器と、
第1の締結部材により締め付けられることで前記モジュール端子と外部端子を接続する第2の締結部材と、を備え、
前記モジュール端子と前記外部端子は、前記第1の締結部材と前記第2の締結部材との間に挟持され、
前記第2の締結部材は、前記被冷却面に沿う面に対して前記冷却器側に設けられる半導体装置。 A power module having a module terminal electrically connected to the power semiconductor and extending from the inside of the module to the outside; and
A cooler that has a cooling surface that is in thermal contact with the surface to be cooled of the power module, and is disposed to face the power module;
A second fastening member that connects the module terminal and the external terminal by being tightened by a first fastening member;
The module terminal and the external terminal are sandwiched between the first fastening member and the second fastening member,
The second fastening member is a semiconductor device provided on the cooler side with respect to a surface along the surface to be cooled.
前記第2の締結部材は前記冷却器カバーに埋設される
請求項1に記載の半導体装置。 An insulating cooler cover that houses the cooler;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second fastening member is embedded in the cooler cover.
前記パワーモジュールと前記冷却器の間に設けられるとともに、前記モジュール端子と前記冷却器カバーの間に設けられる絶縁部材と、をさらに備え、
前記第2の締結部材は前記冷却器カバーに埋設され、
前記第1の締結部材は絶縁性の締結部材である
請求項1に記載の半導体装置。 A conductive cooler cover for housing the cooler;
An insulation member provided between the power module and the cooler and provided between the module terminal and the cooler cover;
The second fastening member is embedded in the cooler cover;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first fastening member is an insulating fastening member.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a support body that has a flow path pipe through which a refrigerant of the cooler flows and supports the cooler and the power module.
前記第2の締結部材は前記支持体に埋設される
請求項4に記載の半導体装置。 The support is an insulating support;
The semiconductor device according to claim 4, wherein the second fastening member is embedded in the support.
請求項5に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 5, wherein the external terminal is embedded in the support.
請求項5又は6に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 5, wherein the flow path pipe passes in the vicinity of the second fastening member.
請求項4に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 4, wherein the second fastening member is embedded in the support and is provided at a position that supports the power module and the cooler.
前記冷却器カバーは、少なくとも上面と下面を有し、
前記上面は、前記冷却面を含む面であり、
前記冷却器カバーは、第1の接続位置で前記支持体と接続し、
前記冷却器は、流路配管が通る第2の接続位置で前記支持体と接続し、
前記モジュール端子は、第3の接続位置で前記外部端子と接続し、
前記第1の接続位置は、前記冷却器カバーの前記下面のうち直上に前記冷却器が配置されていない外周領域に設けられ、
前記第2の接続位置は、前記冷却器カバーの前記下面のうち前記外周領域よりも内側の領域に設けられ、
前記第3の接続位置は、前記冷却器カバーの前記上面のうち前記第2の接続位置の直上以外に設けられる
請求項4に記載の半導体装置。 A cooler cover that houses the cooler, and
The cooler cover has at least an upper surface and a lower surface;
The upper surface is a surface including the cooling surface,
The cooler cover is connected to the support at a first connection position;
The cooler is connected to the support at a second connection position through which the flow path pipe passes,
The module terminal is connected to the external terminal at a third connection position;
The first connection position is provided in an outer peripheral region where the cooler is not disposed immediately above the lower surface of the cooler cover,
The second connection position is provided in a region inside the outer peripheral region of the lower surface of the cooler cover,
The semiconductor device according to claim 4, wherein the third connection position is provided at a position other than directly above the second connection position on the upper surface of the cooler cover.
前記冷却器カバーは、少なくとも上面、側面、及び下面を有し、
前記上面は、前記冷却面を含む面であり、
前記支持体は、前記冷却器カバーの前記下面及び前記側面を覆う形状であり、少なくとも前記側面よりも外側に前記冷却面に沿う面と略同一の締結面を有し、
前記冷却器カバーは、第1の接続位置で前記支持体と接続し、
前記冷却器は、流路配管が通る第2の接続位置で前記支持体と接続し、
前記モジュール端子は、第3の接続位置で前記外部端子と接続し、
前記第1の接続位置は、前記冷却器カバーの前記下面のうち直上に前記冷却器が配置されていない外周領域に設けられ、
前記第2の接続位置は、前記冷却器カバーの前記下面のうち前記外周領域よりも内側の領域に設けられ、
前記第3の接続位置は、前記支持体の前記締結面に設けられる
請求項4に記載の半導体装置。 A cooler cover that houses the cooler, and
The cooler cover has at least an upper surface, a side surface, and a lower surface,
The upper surface is a surface including the cooling surface,
The support has a shape that covers the lower surface and the side surface of the cooler cover, and has a fastening surface that is substantially the same as the surface along the cooling surface outside at least the side surface,
The cooler cover is connected to the support at a first connection position;
The cooler is connected to the support at a second connection position through which the flow path pipe passes,
The module terminal is connected to the external terminal at a third connection position;
The first connection position is provided in an outer peripheral region where the cooler is not disposed immediately above the lower surface of the cooler cover,
The second connection position is provided in a region inside the outer peripheral region of the lower surface of the cooler cover,
The semiconductor device according to claim 4, wherein the third connection position is provided on the fastening surface of the support.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2016256678A JP2018110469A (en) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | Semiconductor device |
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JP2016256678A JP2018110469A (en) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | Semiconductor device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110828405A (en) * | 2018-08-13 | 2020-02-21 | 富士电机株式会社 | Power semiconductor module and vehicle |
WO2021152867A1 (en) * | 2020-01-31 | 2021-08-05 | 株式会社デンソー | Electric power converter |
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2016
- 2016-12-28 JP JP2016256678A patent/JP2018110469A/en active Pending
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