JP2020137398A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性能を向上させることができる電力変換装置を提供すること。
【解決手段】第１〜第３電力変換装置１１において、多層基板２０は、導体板部２１のうち面方向に沿って基板本体２０ａの長縁２０ｂから突出する部分によって形成される第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃを備える。第１〜第３電力変換装置１１において、冷却器４０は、絶縁材５５によって絶縁された状態で多層基板２０が載置される載置部４２を有する。載置部４２は、第１及び第２放熱板部２２ｃ，２３ｃが絶縁材５５を介して載置される第１及び第２載置面４２ａ，４２ｂを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷却器と、半導体素子を実装した多層基板と、を有し、半導体素子から発した熱が冷却器に伝わる電力変換装置に関する。

ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池を搭載した燃料電池車等は、直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換し、変換された交流電圧によりモータを駆動することによって動力を得ている。よって、このような車両においては、直流電圧を交流電圧に変換する電力変換装置が搭載されている。

電力変換装置は、使用時に発熱する半導体素子が実装された多層基板と、半導体素子が発した熱を放熱するための冷却器とを有する。電力変換装置においては、半導体素子が発した熱の放熱性能の向上が求められている。例えば、特許文献１に記載の電力変換装置においては、部分的に厚みを異ならせた異厚リードフレームにおける肉厚部に半導体素子としてのＬＥＤが実装されている。また、異厚リードフレームは、絶縁層としてのコンポジット樹脂板を介して冷却器としての放熱板と一体化されている。

異厚リードフレームの一部はコンポジット樹脂板の縁から張り出している。そして、張り出した異厚リードフレームの一部を折り曲げて電極端子とするとともに、折り曲げた部分に放熱フィンを設けている。このように構成することで、ＬＥＤが発した熱は、異厚リードフレームに伝わり、異厚リードフレームからコンポジット樹脂板を介して放熱板に伝わって放熱される。また、異厚リードフレームに伝わった熱は、折り曲げた部分及び放熱フィンからも放熱され、半導体素子から発した熱の放熱性能が高められる。

国際公開第２００７／０３７１９０号

電力変換装置においては、半導体素子から発した熱の放熱性能をさらに向上させることが望まれている。
本発明の目的は、放熱性能を向上させることができる電力変換装置を提供することにある。

上記問題点を解決するための電力変換装置は、冷却器と、半導体素子を実装した多層基板と、を有し、前記半導体素子から発した熱を前記冷却器に放熱させる電力変換装置であり、前記多層基板は、絶縁層と、当該絶縁層内に設けられ、前記半導体素子が配置される導体板部とを有し、前記絶縁層及び前記導体板部が重なる方向への寸法を前記多層基板の厚みとするとともに、前記絶縁層の外面に沿う方向を前記多層基板の面方向とすると、前記多層基板は、前記絶縁層及び前記導体板部の両方の厚みを有する部分に基板本体を備えるとともに、前記導体板部のうち前記面方向に沿って前記基板本体の縁から突出する部分によって形成される放熱板部を備え、前記冷却器は、絶縁材によって絶縁された状態で前記多層基板が載置される載置部を有し、前記載置部は、前記基板本体の前記絶縁層が対向する対向面と、当該対向面の両縁に設けられ、前記放熱板部が前記絶縁材を介して載置される載置面と、を備え、前記載置部又は前記放熱板部は、前記絶縁層と前記対向面とを離間させる段差形状を備えることを要旨とする。

これによれば、基板本体の絶縁層には、多層基板に実装される部品の厚みも追加されるため、絶縁層は厚くなる。このような多層基板であっても、載置部又は放熱板部の段差形状を用いることで、絶縁層を含む厚い部分を、一対の載置面の間で対向面から離間させつつ、放熱板部を絶縁材を介して載置面に載置できる。そして、半導体素子から発した熱は、基板本体内で導体板部に伝わる。導体板部に伝わった熱は、基板本体より外に位置する放熱板部に伝わり、放熱板部から大気へ放熱されるとともに冷却器の載置部にも放熱される。このため、例えば、放熱板部に伝わった熱を大気へ放熱するだけと比べると放熱性能を向上させることができる。

また、電力変換装置について、前記放熱板部は、厚み方向の一端面に前記載置面に載置される第１面を備えるとともに、前記厚み方向の他端面に第２面を備え、前記放熱板部は、前記絶縁材を介して前記第１面が載置される前記冷却器と、絶縁材を介して前記第２面を覆う他の電力変換装置の冷却器とによって挟持されてもよい。

これによれば、放熱板部に伝わった熱を、２つの電力変換装置の冷却器に放熱できるため、半導体素子から発した熱の放熱性能をより向上させることができる。
また、電力変換装置について、前記基板本体は厚み方向に沿って外面側から見た平面視が矩形状であり、前記多層基板は、前記基板本体の対向する一方の一対の縁それぞれから突出する前記放熱板部と、他方の一対の縁のうちの一方から突出した入力導体部及び他方から突出した出力導体部とを有していてもよい。

これによれば、放熱板部は、基板本体の縁のうち入力導体部及び出力導体部が突出する縁とは異なる縁から突出する。このため、例えば、放熱板部が、入力導体部及び出力導体部の突出する縁から突出する場合と比べると、放熱板部の基板本体からの突出量を多くできる。その結果、放熱板部からの放熱量も多くでき、半導体素子から発した熱の放熱性能を向上させることができる。

本発明によれば、放熱性能を向上させることができる。

実施形態の電力変換ユニットを示す斜視図。 実施形態の電力変換装置を示す分解斜視図。 多層基板を示す平面図。 （ａ）は多層基板を示す図２のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は多層基板を示す図２のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は多層基板を示す図２のＣ−Ｃ線断面図。 電力変換装置を示す平面図。 第１挟持部及び第２挟持部を示す斜視図。 電力変換ユニットを示す側面図。 電力変換ユニットを示す側面図。 別例の電力変換ユニットの一部を示す断面図。

以下、電力変換装置を具体化した一実施形態を図１〜図８にしたがって説明する。
図１に示すように、電力変換ユニット１０は、図示しない電源からの直流電圧を交流電圧に変換するためのものである。電力変換ユニット１０は、第１電力変換装置１１と、第２電力変換装置１２と、第３電力変換装置１３とを備える。第１〜第３電力変換装置１１〜１３は、半導体素子としての複数個のパワースイッチング素子を用いて三相インバータ回路を形成している。第１〜第３電力変換装置１１〜１３における各相の出力端子は三相モータに接続され、入力端子は電源に接続される。

なお、第１電力変換装置１１はＵ相用の上下アームを構成するパワースイッチング素子を備え、第２電力変換装置１２はＶ相用の上下アームを構成するパワースイッチング素子を備える。第３電力変換装置１３はＷ相用の上下アームを構成するパワースイッチング素子を備える。

第１電力変換装置１１と第２電力変換装置１２と第３電力変換装置１３は積み重ねられている。第１電力変換装置１１と第２電力変換装置１２と第３電力変換装置１３が積み重ねられた方向を重合方向Ｚとする。電力変換ユニット１０は、第１電力変換装置１１と第２電力変換装置１２と第３電力変換装置１３を重合方向Ｚの両側から挟むエンドプレート１４を備える。各エンドプレート１４は、重合方向Ｚの外側から見て矩形状である。各エンドプレート１４の四隅には挿通孔１４ａが形成されている。

重合方向Ｚにおける第１電力変換装置１１の外側に配置されたエンドプレート１４の各挿通孔１４ａと、重合方向Ｚにおける第３電力変換装置１３の外側に配置されたエンドプレート１４の各挿通孔１４ａには連結ボルト１５が挿通されている。各連結ボルト１５にナット１６が螺合されることにより、第１電力変換装置１１と第２電力変換装置１２と第３電力変換装置１３が一対のエンドプレート１４によって重合方向Ｚに挟持されている。

次に、第１電力変換装置１１、第２電力変換装置１２、及び第３電力変換装置１３について説明する。第１電力変換装置１１、第２電力変換装置１２、及び第３電力変換装置１３は、それぞれパワースイッチング素子１７ａ，１７ｂが実装された多層基板２０と、冷却器４０と、を備える。多層基板２０及び冷却器４０は第１〜第３電力変換装置１１〜１３同士で共通の構造を有する。このため、以下の説明では、多層基板２０及び冷却器４０について共通の部材番号を付して説明する。

まず、多層基板２０について説明する。図２又は図３に示すように、第１〜第３電力変換装置１１〜１３の各多層基板２０において、パワースイッチング素子１７ａ，１７ｂのうちの一方のパワースイッチング素子１７ａは、上アーム用スイッチング素子を構成し、他方のパワースイッチング素子１７ｂは、下アーム用スイッチング素子を構成している。つまり、インバータ回路での単相（例えばＵ相）における直列接続される上下のアームがパワースイッチング素子１７ａ，１７ｂで構成される。

図３、図４（ａ）又は図４（ｂ）に示すように、多層基板２０は、絶縁層３１と、絶縁層３１内に設けられた厚銅製の導体板部２１とを有する。多層基板２０において、導体板部２１と絶縁層３１が重なる方向を多層基板２０の厚み方向Ｙとする。厚み方向Ｙは、電力変換ユニット１０の重合方向Ｚと一致する。また、多層基板２０において、絶縁層３１の外面に沿う方向を多層基板２０の面方向とする。

多層基板２０は、導体板部２１の厚みと絶縁層３１の厚みの両方を有する部分に基板本体２０ａを備える。厚み方向Ｙに沿って外面側から多層基板２０を見た平面視では、基板本体２０ａは、絶縁層３１と同じ外形となる矩形状である。基板本体２０ａは対向する一対の縁としての長縁２０ｂを備えるとともに、対向する一対の縁としての短縁２０ｃを備える。一対の長縁２０ｂは、基板本体２０ａの短手方向に対向し、一対の短縁２０ｃは基板本体２０ａの長手方向に対向する。隣り合う長縁２０ｂと短縁２０ｃとは直交している。多層基板２０において、絶縁層３１は、例えば、ガラスエポキシといった樹脂製である。

導体板部２１は、上アーム用のパワースイッチング素子１７ａが配置される平板状の第１入力基板２２と、下アーム用のパワースイッチング素子１７ｂが配置される平板状の第２入力基板２３と、上アーム及び下アームのパワースイッチング素子１７ａ，１７ｂが配置される出力基板２４とを有する。

第１入力基板２２と第２入力基板２３は、基板本体２０ａの短手方向に間隔を空けた状態で並設されている。第１入力基板２２は上アーム用のパワースイッチング素子１７ａが配置された状態で電気的に接続される第１素子配置部２２ａを備える。第１素子配置部２２ａは、第１入力基板２２のうち絶縁層３１内に配置される部分である。第１入力基板２２は、基板本体２０ａの一方の短縁２０ｃから、基板本体２０ａの長手方向に沿って突出する第１入力導体部２２ｂを一体に備える。また、第１入力基板２２は、基板本体２０ａの一方の長縁２０ｂから、基板本体２０ａの短手方向に沿って突出する第１放熱板部２２ｃを一体に備える。

第２入力基板２３は下アーム用のパワースイッチング素子１７ｂが配置された状態で電気的に接続される第２素子配置部２３ａを備える。第２素子配置部２３ａは、第２入力基板２３のうち絶縁層３１内に配置される部分である。第２入力基板２３は、基板本体２０ａの一方の短縁２０ｃから、基板本体２０ａの長手方向に沿って突出する第２入力導体部２３ｂを一体に備える。また、第２入力基板２３は、基板本体２０ａの他方の長縁２０ｂから、基板本体２０ａの短手方向に沿って突出する第２放熱板部２３ｃを一体に備える。

第１入力導体部２２ｂ及び第２入力導体部２３ｂは、基板本体２０ａの同じ一つの短縁２０ｃから突出する。第１入力導体部２２ｂと第２入力導体部２３ｂは、基板本体２０ａの短手方向に間隔を空けて並設されている。

第１放熱板部２２ｃと第２放熱板部２３ｃは、基板本体２０ａの異なる長縁２０ｂから基板本体２０ａの外部に突出している。第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃの長手は基板本体２０ａの長縁２０ｂに沿って延びる。本実施形態では、第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃは、長縁２０ｂの一部に沿って延びるが、長縁２０ｂの全体に亘って延びていてもよい。

図４（ｃ）に示すように、第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃは、厚み方向Ｙの一端面に第１面２１ａを備え、他端面に第２面２１ｂを備える。なお、第１面２１ａは、導体板部２１におけるパワースイッチング素子１７ａ，１７ｂが配置される側の面であり、本実施形態では下面であり、第２面２１ｂは上面である。

図３に示すように、出力基板２４は、上下アームを構成するパワースイッチング素子１７ａ，１７ｂが配置される矩形板状の素子配置部２４ａと、基板本体２０ａの他方の短縁２０ｃから、基板本体２０ａの長手方向に沿って突出する出力導体部２４ｂとを一体に備える。

図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、導体板部２１を構成する第１入力基板２２、第２入力基板２３、及び出力基板２４の厚みはいずれも同じである。多層基板２０の厚み方向Ｙへの導体板部２１の寸法である厚みは、基板本体２０ａの厚みより薄い。よって、第１入力導体部２２ｂと第１放熱板部２２ｃ、第２入力導体部２３ｂと第２放熱板部２３ｃ、及び出力導体部２４ｂは基板本体２０ａ内に位置している。

図４（ｃ）に示すように、第１入力基板２２及び第２入力基板２３の片面に配置されたパワースイッチング素子１７ａ，１７ｂは、絶縁層３１を厚さ方向に貫通して多層基板２０の外部に露出している。なお、第１入力基板２２及び第２入力基板２３の片面から、基板本体２０ａの厚み方向Ｙの端面までの寸法を、絶縁厚さとし、第１入力基板２２及び第２入力基板２３の片面からパワースイッチング素子１７ａ，１７ｂの先端までの寸法を、素子高さとする。

次に、冷却器４０について説明する。
図２に示すように、冷却器４０は、アルミニウム製のケース４１を備える。ケース４１は、内部に冷却水を流すための水路が形成されている。ケース４１は、冷却水の入口となる入口筒部４１ａと出口となる出口筒部４１ｂを上面に備える。入口筒部４１ａと出口筒部４１ｂは、ケース４１の一方向に並んで配置されている。冷却器４０において、入口筒部４１ａと出口筒部４１ｂが並ぶ方向を第１方向Ｈ１とし、ケース４１を上面側から見た平面視において第１方向Ｈ１に直交する方向を第２方向Ｈ２とする。第１〜第３電力変換装置１１〜１３において、冷却器４０の第１方向Ｈ１は基板本体２０ａの長手方向と一致し、冷却器４０の第２方向Ｈ２は基板本体２０ａの短手方向と一致する。

冷却器４０は、多層基板２０の載置部４２を上部に備える。載置部４２は、冷却器４０の第２方向Ｈ２の一端側、つまり入口筒部４１ａ及び出口筒部４１ｂ側に配置された第１載置面４２ａと、第２方向Ｈ２の他端側に配置された第２載置面４２ｂを有する。冷却器４０の平面視では、第１載置面４２ａ及び第２載置面４２ｂは矩形状及び平坦面状であり、第１載置面４２ａ及び第２載置面４２ｂの長手は第１方向Ｈ１に延びる。

載置部４２は、第１載置面４２ａ及び第２載置面４２ｂより低い位置に内底面４３ａを備える。内底面４３ａは矩形状及び平坦面状であり、内底面４３ａの長手は第１方向Ｈ１に延び、内底面４３ａの短手は第２方向Ｈ２に延びる。載置部４２は、内底面４３ａと第１載置面４２ａ、及び内底面４３ａと第２載置面４２ｂを繋ぐ段差面４３ｂを備える。したがって、一対の段差面４３ｂは、内底面４３ａの対向する一対の縁から立設されている。そして、第１載置面４２ａ及び第２載置面４２ｂは、各段差面４３ｂを介して第２方向Ｈ２における内底面４３ａの両縁に設けられている。各段差面４３ｂは矩形状及び平坦面状であり、段差面４３ｂの長手は第１方向Ｈ１に延び、段差面４３ｂの短手は高さ方向、つまり重合方向Ｚに延びる。そして、内底面４３ａと一対の段差面４３ｂで囲まれる空間に、第１載置面４２ａ及び第２載置面４２ｂから凹む収容部４３が形成されている。収容部４３は、冷却器４０の第１方向Ｈ１全体に亘って設けられる。また、収容部４３は、冷却器４０の第２方向Ｈ２における第１載置面４２ａと第２載置面４２ｂの間に設けられる。その結果として、冷却器４０の載置部４２は、収容部４３が第１載置面４２ａと第２載置面４２ｂから凹む段差形状を備えている。

重合方向Ｚに沿った段差面４３ｂの寸法、つまり段差面４３ｂの短手方向の寸法を高さとする。段差面４３ｂの高さは、収容部４３の深さである。段差面４３ｂの高さは、上記した基板本体２０ａの絶縁厚さ及び素子高さより大きい。

このため、図７に示すように、第１〜第３電力変換装置１１〜１３において、多層基板２０における導体板部２１より下側は収容部４３に入り込み、導体板部２１の第１放熱板部２２ｃは第１載置面４２ａに支持されるとともに、第２放熱板部２３ｃは第２載置面４２ｂに支持される。

図１又は図２に示すように、電力変換ユニット１０において、第１電力変換装置１１は重合方向Ｚの最も下に配置され、第３電力変換装置１３は重合方向Ｚの最も上に配置される。そして、第２電力変換装置１２は、第１電力変換装置１１と第３電力変換装置１３の間に配置される。第２電力変換装置１２及び第３電力変換装置１３は冷却器４０の下面に第１挟持部５２及び第２挟持部５３を備え、上側のエンドプレート１４は下面に第１挟持部５２及び第２挟持部５３を備える。

図７に示すように、第１挟持部５２は多層基板２０の第１放熱板部２２ｃを第１載置面４２ａとともに上側から挟持し、第２挟持部５３は第２放熱板部２３ｃを第２載置面４２ｂとともに上側から挟持するための部材である。

図６に示すように、第１挟持部５２及び第２挟持部５３は矩形状の本体５４に一体化されている。本体５４は、冷却器４０又はエンドプレート１４の下面に一体化されている。そして、第１挟持部５２は、冷却器４０及びエンドプレート１４における第２方向Ｈ２の一端側に配置されている。また、第１挟持部５２は矩形ブロック状である。第２挟持部５３は、冷却器４０及びエンドプレート１４における第２方向Ｈ２の他端側に配置されている。また、第２挟持部５３は矩形ブロック状である。第１挟持部５２は、下面に第１挟持面５２ａを備えるとともに、第２挟持部５３は、下面に第２挟持面５３ａを備える。第１挟持面５２ａ及び第２挟持面５３ａは、それぞれ第１方向Ｈ１に長手が延びる矩形状である。第１挟持面５２ａは、下方に位置する冷却器４０の第１載置面４２ａとともに、多層基板２０の第１放熱板部２２ｃを挟み、第２挟持面５３ａは、下方に位置する冷却器４０の第２載置面４２ｂとともに、多層基板２０の第２放熱板部２３ｃを挟む。

第１挟持部５２の第１方向Ｈ１の両端側には、各冷却器４０の入口筒部４１ａに連通する入口用連通孔５２ｂと、冷却器４０の出口筒部４１ｂに連通する出口用連通孔５２ｃが形成されている。

図７又は図８に示すように、電力変換ユニット１０の第１〜第３電力変換装置１１〜１３において、各冷却器４０の載置部４２には、シート状の絶縁材５５を介して多層基板２０が載置され、絶縁材５５によって各多層基板２０は冷却器４０と絶縁されている。各多層基板２０の第１放熱板部２２ｃは、絶縁材５５を介して第１面２１ａが第１載置面４２ａに載置され、第２放熱板部２３ｃは、絶縁材５５を介して第１面２１ａが第２載置面４２ｂに載置されている。このため、各多層基板２０は、第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃによって載置部４２に支持されている。また、各多層基板２０の基板本体２０ａ及びパワースイッチング素子１７ａ，１７ｂは収容部４３に配置され、絶縁層３１のうち導体板部２１より下側は収容部４３に入り込んでいる。そして、各多層基板２０の絶縁層３１及びパワースイッチング素子１７ａ，１７ｂは、収容部４３の内底面４３ａに対向する。このため、本実施形態では、収容部４３の内底面４３ａが対向面となる。また、多層基板２０の絶縁層３１及びパワースイッチング素子１７ａ，１７ｂは、収容部４３の内底面４３ａから離間している。

また、各多層基板２０の第１放熱板部２２ｃは、絶縁材５５を介して第１挟持部５２の第１挟持面５２ａによって第１載置面４２ａに向けて押下され、第２放熱板部２３ｃは、絶縁材５５を介して第２挟持部５３の第２挟持面５３ａによって第２載置面４２ｂに向けて押下されている。よって、各多層基板２０の第１放熱板部２２ｃは、絶縁材５５を介して第１載置面４２ａと第１挟持面５２ａによって挟持され、第２放熱板部２３ｃは、絶縁材５５を介して第２載置面４２ｂと第２挟持面５３ａによって挟持されている。したがって、各多層基板２０の第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃは、下側に配置された電力変換装置の冷却器４０に対し放熱できる。また、第１電力変換装置１１と第２電力変換装置１２の多層基板２０の第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃは、上側に配置された電力変換装置の冷却器４０に対し放熱できる。第３電力変換装置１３の多層基板２０の第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃは、エンドプレート１４に対し放熱できる。

上記実施形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
（１）第１〜第３電力変換装置１１〜１３の冷却器４０は、絶縁材５５を介して第１放熱板部２２ｃが載置される第１載置面４２ａ、及び絶縁材５５を介して第２放熱板部２３ｃが載置される第２載置面４２ｂを備える。そして、パワースイッチング素子１７ａ，１７ｂから発した熱は、基板本体２０ａよりも外に位置する第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃから大気へ放熱されるとともに、絶縁層３１を介さず冷却器４０にも放熱されるため、放熱性能を向上させることができる。

（２）各冷却器４０は、内底面４３ａと、第１載置面４２ａ及び第２載置面４２ｂと、段差面４３ｂとで区画される収容部４３を備え、第１載置面４２ａ及び第２載置面４２ｂから収容部４３が凹む段差形状を備える。このため、パワースイッチング素子１７ａ，１７ｂの厚みも追加された絶縁層３１が厚くても、その絶縁層３１を第１載置面４２ａと第２載置面４２ｂの間の収容部４３に入り込ませつつ、内底面４３ａから離間させることで、第１放熱板部２２ｃを第１載置面４２ａに載置させ、第２放熱板部２３ｃを第２載置面４２ｂに載置させることができる。その結果、第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃを冷却器４０と熱的に結合でき、パワースイッチング素子１７ａ，１７ｂの熱を冷却器４０に放熱できる。

（３）第１電力変換装置１１及び第２電力変換装置１２の多層基板２０の第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃは、それぞれ上下両側から冷却器４０に挟まれている。このため、第１電力変換装置１１及び第２電力変換装置１２の多層基板２０の第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃは、上下両側の冷却器４０に放熱でき、放熱性能を向上させることができる。

（４）第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃは、基板本体２０ａの縁のうち第１入力導体部２２ｂ、第２入力導体部２３ｂ、及び出力導体部２４ｂが突出する縁とは異なる縁から突出する。このため、例えば、第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃが、第１入力導体部２２ｂ、第２入力導体部２３ｂ、及び出力導体部２４ｂの突出する縁から突出する場合と比べると、第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃの基板本体２０ａからの突出量を多くできる。その結果、第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃからの放熱量も多くでき、パワースイッチング素子１７ａ，１７ｂから発した熱の放熱性能を向上させることができる。

（５）第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃはそれぞれ厚銅製であるため、放熱板部を樹脂製とした場合のような厚みの変化が生じにくい。このため、第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃを冷却器４０で挟んだ状態、及び冷却器４０と第１挟持部５２及び第２挟持部５３とで挟んだ状態を維持しやすく、冷却器４０に対し第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃを熱的に結合した状態を維持して放熱性能の低下を抑制できる。

（６）パワースイッチング素子１７ａが配置されている第１入力基板２２に第１放熱板部２２ｃを設け、パワースイッチング素子１７ｂが配置されている第２入力基板２３に第２放熱板部２３ｃを設けた。そして、第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃを冷却器４０と熱的に結合させたため、パワースイッチング素子１７ａ，１７ｂの熱を冷却器４０に効率良く放熱できる。

（７）第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃを冷却器４０と第１挟持部５２及び第２挟持部５３で挟むことで、多層基板２０を冷却器４０に固定できる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。

○ 図９に示すように、導体板部２１において、基板本体２０ａから外部に露出する部分での厚みは、基板本体２０ａの厚みより厚くしてもよい。具体的には、多層基板２０の第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃにおいて、第２方向Ｈ２の先端部に、重合方向Ｚに延びる突部２２ｄ，２３ｄを設ける。そして、第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃの先端部を、絶縁層３１寄りの基端部よりも厚くし、第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃが段差形状を備えるようにしてもよい。

この場合、第１放熱板部２２ｃの第１面２１ａからの突部２２ｄの寸法は、第１入力基板２２からのパワースイッチング素子１７ａの素子高さより大きく、第２放熱板部２３ｃの第１面２１ａからの突部２３ｄの寸法は、第２入力基板２３からのパワースイッチング素子１７ｂの素子高さより大きい。このため、重合方向Ｚにおける突部２２ｄ，２３ｄの先端は、パワースイッチング素子１７ａ，１７ｂよりも冷却器４０側に突出した位置にある。このため、パワースイッチング素子１７ａ，１７ｂは、第２方向Ｈ２における一対の突部２２ｄ，２３ｄと載置部４２との間に収納される。

なお、冷却器４０の載置部４２の上面は、収容部４３を備えず、平坦面状である。載置部４２の上面のうち、絶縁材５５を介して多層基板２０の絶縁層３１が対向する部分が対向面となり、第２方向Ｈ２における対向面の両縁の部分が第１載置面４２ａ及び第２載置面４２ｂとなる。

そして、このような構成であっても、絶縁層３１には、パワースイッチング素子１７ａ，１７ｂの厚みも追加されるため、絶縁層３１は厚くなる。このような多層基板２０であっても、第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃの段差形状を用いることで、絶縁層３１を含む厚い部分を、一対の載置面の間で対向面から離間させつつ、第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃを絶縁材５５を介して載置面となる冷却器４０の上面に載置できる。

○ 第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃのいずれか一方は、基板本体２０ａの縁のうち、第１入力導体部２２ｂ、第２入力導体部２３ｂ、及び出力導体部２４ｂのいずれかが突出した縁と同じ縁から基板本体２０ａの外に突出していてもよい。

○ 各多層基板２０の第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃは冷却器４０に載置されるだけで、上側から第１挟持部５２及び第２挟持部５３によって挟持されなくてもよい。

○ 多層基板２０は、第１放熱板部２２ｃ及び第２放熱板部２３ｃのいずれか一方だけ備える構成であってもよい。
○ 多層基板２０は、導体板部２１の厚み方向Ｙの両側に絶縁層３１が存在する構成であったが、導体板部２１の厚み方向Ｙの片側のみに絶縁層３１が存在する構成であってもよい。

○ 半導体素子は、パワースイッチング素子１７ａ，１７ｂ以外のダイオードであってもよい。
○ 導体板部２１は厚銅以外の金属板製であってもよい。

○ 冷却器４０のケース４１はアルミニウム以外の金属、例えば銅製でもよい。
○ 第１入力基板２２、第２入力基板２３及び出力基板２４は、多層基板２０の外部に露出せず、多層基板２０上に別途設けたコネクタ等により外部に接続してもよい。

Ｘ…面方向、Ｙ…厚み方向、１１〜１３…第１〜第３電力変換装置、１７ａ，１７ｂ…半導体素子としてのパワースイッチング素子、２０…多層基板、２０ａ…基板本体、２０ｂ…長縁、２０ｃ…短縁、２１…導体板部、２１ａ…第１面、２１ｂ…第２面、２２ｂ…第１入力導体部、２２ｃ…第１放熱板部、２３ｂ…第２入力導体部、２３ｃ…第２放熱板部、２４ｂ…出力導体部、３１…絶縁層、４０…冷却器、４２…載置部、４２ａ…第１載置面、４２ｂ…第２載置面、４３ａ…対向面としての内底面、４３ｂ…段差面、５５…絶縁材。

Claims (3)

1. 冷却器と、
   半導体素子を実装した多層基板と、を有し、前記半導体素子から発した熱を前記冷却器に放熱させる電力変換装置であり、
   前記多層基板は、絶縁層と、当該絶縁層内に設けられ、前記半導体素子が配置される導体板部とを有し、前記絶縁層及び前記導体板部が重なる方向への寸法を前記多層基板の厚みとするとともに、前記絶縁層の外面に沿う方向を前記多層基板の面方向とすると、
   前記多層基板は、前記絶縁層及び前記導体板部の両方の厚みを有する部分に基板本体を備えるとともに、前記導体板部のうち前記面方向に沿って前記基板本体の縁から突出する部分によって形成される放熱板部を備え、
   前記冷却器は、絶縁材によって絶縁された状態で前記多層基板が載置される載置部を有し、
   前記載置部は、前記基板本体の前記絶縁層が対向する対向面と、当該対向面の両縁に設けられ、前記放熱板部が前記絶縁材を介して載置される載置面と、を備え、
   前記載置部又は前記放熱板部は、前記絶縁層と前記対向面とを離間させる段差形状を備えることを特徴とする電力変換装置。
2. 前記放熱板部は、厚み方向の一端面に前記載置面に載置される第１面を備えるとともに、前記厚み方向の他端面に第２面を備え、前記放熱板部は、前記絶縁材を介して前記第１面が載置される前記冷却器と、絶縁材を介して前記第２面を覆う他の電力変換装置の冷却器とによって挟持される請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記基板本体は厚み方向に沿って外面側から見た平面視が矩形状であり、前記多層基板は、前記基板本体の対向する一方の一対の縁それぞれから突出する前記放熱板部と、他方の一対の縁のうちの一方から突出した入力導体部及び他方から突出した出力導体部とを有する請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。