JP4075815B2 - Laminated power module and positioning method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、複数の半導体モジュールと冷却器とを交互に積層して構成した積層パワーモジュールおよびその位置決め方法に関する。   The present invention relates to a laminated power module configured by alternately laminating a plurality of semiconductor modules and a cooler, and a positioning method thereof.

従来から、ＩＧＢＴ等の半導体モジュールと、半導体モジュールを冷却するための冷却器とを、交互に積層して構成した積層パワーモジュールが知られている。
半導体モジュールと冷却器とを交互に積層した積層パワーモジュールとしては、例えば、特許文献１に示すように、平型半導体素子とヒートシンクとを積層配置したものが開示されている。 Conventionally, a laminated power module in which a semiconductor module such as an IGBT and a cooler for cooling the semiconductor module are alternately laminated is known.
As a laminated power module in which semiconductor modules and coolers are alternately laminated, for example, as shown in Patent Document 1, a laminated semiconductor module and a heat sink are disclosed.

また、同様に、半導体モジュールと冷却器とを交互に積層して構成された積層パワーモジュールとして、図７、図８に示すようなものがある。
積層パワーモジュール１００の半導体モジュール１０１は、半導体素子１１１の両面に絶縁基板１１２を接合して構成されており、半導体モジュール１０１を回路基板４０１と電気的に接続させる接続端子１１３が下方へ延出している。
半導体モジュール１０１および冷却器２０１は、交互に積層されながら支持部材３０１に収納されている。
積層状態で支持部材３０１に収納されている各半導体モジュール１０１の接続端子１１３は、それぞれ回路基板４０１の接続用孔４１１に挿入される。 Similarly, as shown in FIG. 7 and FIG. 8, there are laminated power modules configured by alternately laminating semiconductor modules and coolers.
The semiconductor module 101 of the laminated power module 100 is configured by bonding an insulating substrate 112 to both surfaces of a semiconductor element 111, and a connection terminal 113 that electrically connects the semiconductor module 101 to the circuit substrate 401 extends downward. Yes.
The semiconductor module 101 and the cooler 201 are accommodated in the support member 301 while being alternately stacked.
The connection terminals 113 of the semiconductor modules 101 housed in the support member 301 in the stacked state are inserted into the connection holes 411 of the circuit board 401, respectively.

ここで、冷却器２０１の厚み寸法はｄｃであり、半導体モジュール１０１の厚み寸法はｄｍであり、冷却器２０１および半導体モジュール１０１は、寸法ｄｐ１（＝ｄｃ＋ｄｍ）のピッチで積層されている。つまり、半導体モジュール１０１の接続端子１１３は、半導体モジュール１０１の積層方向に寸法ｄｐ１の間隔で配置されている。
一方、回路基板４０１の接続用孔４１１は、半導体モジュール１０１の積層方向に寸法ｄｐ２の間隔で配置されている。 Here, the thickness dimension of the cooler 201 is dc, the thickness dimension of the semiconductor module 101 is dm, and the cooler 201 and the semiconductor module 101 are stacked at a pitch of dimension dp1 (= dc + dm). That is, the connection terminals 113 of the semiconductor module 101 are arranged at an interval of the dimension dp1 in the stacking direction of the semiconductor modules 101.
On the other hand, the connection holes 411 of the circuit board 401 are arranged at an interval of a dimension dp2 in the stacking direction of the semiconductor modules 101.

特開２００３−１６８７７８号公報JP 2003-168778 A

前述の、接続端子１１３の配置間隔寸法ｄｐ１と、接続用孔４１１の配置寸法間隔ｄｐ２とは、設計上は、接続端子１１３と接続用孔４１１との相対位置が合うように同じ寸法に設定して、接続端子１１３を接続用孔４１１へ容易に挿入できるようにしている。
しかし、半導体素子１１１や絶縁基板１１２等といった各部品の厚み寸法や、絶縁基板に塗布するグリスの厚み寸法等のばらつきにより、接続端子１１３と接続用孔４１１との相対位置がずれる場合がある。
このような場合には、接続端子１１３を接続用孔４１１に挿入しにくくなって、作業性が悪くなってしまう。
特に、積層数が多いと、各層でのばらつきが積み重なるため、接続端子１１３と接続用孔４１１との相対位置のずれが大きくなり、接続端子１１３を接続用孔４１１に挿入する際の作業性がさらに悪化することになる。 The above-described arrangement interval dimension dp1 of the connection terminal 113 and the arrangement dimension interval dp2 of the connection hole 411 are set to the same dimension so that the relative positions of the connection terminal 113 and the connection hole 411 are matched in design. Thus, the connection terminal 113 can be easily inserted into the connection hole 411.
However, the relative positions of the connection terminal 113 and the connection hole 411 may be shifted due to variations in the thickness dimension of each component such as the semiconductor element 111 and the insulating substrate 112 and the thickness dimension of the grease applied to the insulating substrate.
In such a case, it becomes difficult to insert the connection terminal 113 into the connection hole 411, and workability is deteriorated.
In particular, when the number of stacked layers is large, variations in each layer are accumulated, so that a relative positional shift between the connection terminal 113 and the connection hole 411 increases, and workability when inserting the connection terminal 113 into the connection hole 411 is improved. It will get worse.

上記課題を解決する積層パワーモジュールおよびその位置決め方法は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、複数の半導体モジュールと冷却器とを交互に積層して構成した積層パワーモジュールであって、半導体モジュールおよび冷却器を支持する支持部材に、各半導体モジュールまたは各冷却器の積層方向の位置を個別に決定する位置決め部となる凹凸部を形成し、前記支持部材における積層方向の基準面となる、前記各凹凸部における凹部の一端側面に前記各冷却器を当接させるとともに、付勢部材による押圧力により、前記半導体モジュールが、前記冷却器における前記一端側面に当接している側の面に密着されている。
このように構成することで、隣接する冷却器と半導体モジュールとが密着した良好な放熱状態を保持しつつ、冷却器および半導体モジュールの積層方向における配置ピッチを一定にすることができる。
これにより、冷却器および半導体モジュールを積層した場合に、半導体モジュールの厚み寸法等のばらつきが積算されて、接続端子間の寸法に影響を与えることが防止でき、冷却器と半導体モジュールとが密着した良好な放熱状態を保持しつつ、冷却器および半導体モジュールの積層方向における配置ピッチを一定にすることができる。
そして、回路基板の接続用孔間の寸法に合わせて設定されている接続端子間の寸法を一定にすることで、接続端子と接続用孔との相対位置のずれを抑えて、接続端子を接続用孔に挿入する際の作業性を良好に保つことが可能となる。 The laminated power module and the positioning method for solving the above problems have the following characteristics.
That is, a stacked power module configured by alternately stacking a plurality of semiconductor modules and a cooler as claimed in claim 1, wherein each semiconductor module or each cooling device is mounted on a support member that supports the semiconductor module and the cooler. Forming a concave and convex portion serving as a positioning portion for individually determining the position of the container in the stacking direction , and contacting each cooler with one end side surface of the concave portion in each of the concave and convex portions serving as a reference surface in the stacking direction of the support member At the same time, the semiconductor module is in close contact with the surface of the cooler that is in contact with the one end surface by the pressing force of the urging member.
By comprising in this way, the arrangement | positioning pitch in the lamination direction of a cooler and a semiconductor module can be made constant, maintaining the favorable heat dissipation state which the adjacent cooler and the semiconductor module closely_contact | adhered.
As a result, when the cooler and the semiconductor module are stacked, it is possible to prevent variations in the thickness dimension of the semiconductor module from being integrated and affect the dimensions between the connection terminals, and the cooler and the semiconductor module are in close contact with each other. The arrangement pitch in the stacking direction of the cooler and the semiconductor module can be made constant while maintaining a good heat dissipation state.
And by making the dimension between the connection terminals set according to the dimension between the connection holes on the circuit board constant, the displacement of the relative position between the connection terminal and the connection hole is suppressed, and the connection terminals are connected. It becomes possible to maintain the workability at the time of inserting into the hole.

また、請求項２記載の如く、複数の半導体モジュールと冷却器とを交互に積層して構成した積層パワーモジュールの位置決め方法であって、半導体モジュールおよび冷却器を支持する支持部材に、各半導体モジュールまたは各冷却器の積層方向の位置を個別に決定する位置決め部となる凹凸部を形成し、前記支持部材における積層方向の基準面となる、前記各凹凸部における凹部の一端側面に前記各冷却器を当接させるとともに、付勢部材による押圧力により、前記半導体モジュールを、前記冷却器における前記一端側面に当接している側の面に密着させる。
これにより、隣接する冷却器と半導体モジュールとが密着した良好な放熱状態を保持しつつ、冷却器および半導体モジュールの積層方向における配置ピッチを一定にすることができる。
これにより、冷却器および半導体モジュールを積層した場合に、半導体モジュールの厚み寸法等のばらつきが積算されて、接続端子間の寸法に影響を与えることが防止でき、冷却器と半導体モジュールとが密着した良好な放熱状態を保持しつつ、冷却器および半導体モジュールの積層方向における配置ピッチを一定にすることができる。
そして、回路基板の接続用孔間の寸法に合わせて設定されている接続端子間の寸法を一定にすることで、接続端子と接続用孔との相対位置のずれを抑えて、接続端子を接続用孔に挿入する際の作業性を良好に保つことが可能となる。 Also, as in claim 2 wherein, a positioning method of a multilayer power module configured by laminating a plurality of semiconductor modules cooler alternately, the support member supporting the semiconductor module and the cooler, the semiconductor module Alternatively, each cooler is formed on one end side surface of the concave portion in each of the concave and convex portions by forming a concave and convex portion serving as a positioning portion for individually determining the position in the stacking direction of each cooler and serving as a reference surface in the stacking direction of the support member. And the semiconductor module is brought into close contact with the surface of the cooler that is in contact with the one end surface by the pressing force of the urging member .
Thereby, the arrangement | positioning pitch in the lamination direction of a cooler and a semiconductor module can be made constant, maintaining the favorable heat dissipation state which the adjacent cooler and the semiconductor module closely_contact | adhered.
As a result, when the cooler and the semiconductor module are stacked, it is possible to prevent variations in the thickness dimension of the semiconductor module from being integrated and affect the dimensions between the connection terminals, and the cooler and the semiconductor module are in close contact with each other. The arrangement pitch in the stacking direction of the cooler and the semiconductor module can be made constant while maintaining a good heat dissipation state.
And by making the dimension between the connection terminals set according to the dimension between the connection holes on the circuit board constant, the displacement of the relative position between the connection terminal and the connection hole is suppressed, and the connection terminals are connected. It becomes possible to maintain the workability at the time of inserting into the hole.

本発明によれば、各半導体モジュールの接続端子間の寸法を一定にすることができ、接続端子と回路基板の接続用孔との相対位置のずれを抑えて、接続端子を接続用孔に挿入する際の作業性を良好に保つことが可能となる。
また、簡便な構成部材で容易に組み立てを行うことができ、容易に冷却器および半導体モジュールの高精度な位置決めを行うことができる。
さらに、確実に冷却器と半導体モジュールとを密着させることが可能となる。 According to the present invention, the dimension between the connection terminals of each semiconductor module can be made constant, and the displacement of the relative position between the connection terminal and the connection hole of the circuit board is suppressed, and the connection terminal is inserted into the connection hole. This makes it possible to maintain good workability.
Moreover, it can assemble easily with a simple structural member, and can position a cooler and a semiconductor module with high precision easily.
Furthermore, the cooler and the semiconductor module can be reliably brought into close contact with each other.

次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
本発明にかかる積層パワーモジュールについて説明する。
図１、図２に示すように、積層パワーモジュール１は、半導体モジュール１０と冷却器２０とを交互に積層した状態で支持ケース３０に収納されている。 Next, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
The laminated power module according to the present invention will be described.
As shown in FIGS. 1 and 2, the laminated power module 1 is housed in a support case 30 in a state where the semiconductor modules 10 and the coolers 20 are alternately laminated.

半導体モジュール１０は、半導体素子１１の両面に絶縁基板１２を接合して構成されており、半導体モジュール１０を回路基板４０と電気的に接続させる接続端子１３が下方へ延出している。
積層状態で支持ケース３０に収納されている各半導体モジュール１０の接続端子１３は、それぞれ回路基板４０の接続用孔４１に挿入される。 The semiconductor module 10 is configured by bonding an insulating substrate 12 to both surfaces of a semiconductor element 11, and connection terminals 13 that electrically connect the semiconductor module 10 to a circuit substrate 40 extend downward.
The connection terminals 13 of the semiconductor modules 10 housed in the support case 30 in a stacked state are inserted into the connection holes 41 of the circuit board 40, respectively.

支持ケース３０は、半導体モジュール１０および冷却器２０の、積層方向に対する直交方向における両端部（図１における左右端部）に配置されるサイドガイド３１・３１と、半導体モジュール１０および冷却器２０の、積層方向における一端部（図１における下端部）に配置される基準ガイド３２、および半導体モジュール１０および冷却器２０の、積層方向における他端部（図１における上端部）に配置される押えガイド３３とを備えている。   The support case 30 includes side guides 31 and 31 disposed at both ends (left and right ends in FIG. 1) of the semiconductor module 10 and the cooler 20 in a direction orthogonal to the stacking direction, and the semiconductor module 10 and the cooler 20. A reference guide 32 disposed at one end in the stacking direction (lower end in FIG. 1), and a presser guide 33 disposed at the other end (upper end in FIG. 1) of the semiconductor module 10 and the cooler 20 in the stacking direction. And.

サイドガイド３１の内側面には、凹凸が一定間隔で形成されており、凹部３１ａには冷却器２０の端部が嵌合している。
基準ガイド３２は、左右のサイドガイド３１・３１の一端部３１ｃ・３１ｃに支持されており、該基準ガイド３２の内側面３２ａは、半導体モジュール１０および冷却器２０の、積層方向における基準面となっている。
また、サイドガイド３１の各凹部３１ａの一端側面（図１における下側面）３１ｂも、半導体モジュール１０および冷却器２０の、積層方向における基準面となっている。
積層パワーモジュール１の他端部には押えガイド３３が配置されており、他端側の冷却器２０が一端側へ押圧されている。 Concavities and convexities are formed at regular intervals on the inner side surface of the side guide 31, and the end of the cooler 20 is fitted in the concave portion 31a.
The reference guide 32 is supported by one end portions 31c and 31c of the left and right side guides 31 and 31, and the inner side surface 32a of the reference guide 32 becomes a reference surface in the stacking direction of the semiconductor module 10 and the cooler 20. ing.
In addition, one end side surface (the lower side surface in FIG. 1) 31 b of each recess 31 a of the side guide 31 is also a reference surface in the stacking direction of the semiconductor module 10 and the cooler 20.
A presser guide 33 is disposed at the other end of the laminated power module 1, and the cooler 20 at the other end is pressed toward one end.

ここで、冷却器２０の厚み寸法はｄｃであり、半導体モジュール１０の厚み寸法はｄｍである。
また、基準ガイド３２の内側面３２ａと、最も基準ガイド３２側に位置している凹部３１ａの一端側面３１ｂとの間の寸法、および各凹部３１ａの一端側面３１ｂ間の寸法は、ともにｄｐ１となるように構成されている。 Here, the thickness dimension of the cooler 20 is dc, and the thickness dimension of the semiconductor module 10 is dm.
The dimension between the inner side surface 32a of the reference guide 32 and the one end side surface 31b of the recess 31a located closest to the reference guide 32, and the dimension between the one end side surfaces 31b of each recess 31a are both dp1. It is configured as follows.

寸法ｄｐ１は、前記寸法ｄｃと寸法ｄｍとを加えた寸法と略同じ寸法に設定されており、冷却器２０の厚み寸法ｄｃおよび半導体モジュール１０の厚み寸法ｄｍが、ばらつきによりそれぞれ最大寸法となった場合の、寸法ｄｃと寸法ｄｍとを加えた寸法に合わせて設定されている。
つまり、冷却器２０を一端側面３１ｂに当接させながら、各凹部３１ａに嵌合させるとともに、各冷却器２０間に半導体モジュール１０を配置することで、冷却器２０および半導体モジュール１０を、同一の寸法ｄｐ１のピッチで配置しながら積層することができる。 The dimension dp1 is set to be approximately the same as the dimension obtained by adding the dimension dc and the dimension dm, and the thickness dimension dc of the cooler 20 and the thickness dimension dm of the semiconductor module 10 are the maximum dimensions due to variations. In this case, it is set in accordance with the dimension obtained by adding the dimension dc and the dimension dm.
That is, while the cooler 20 is brought into contact with the one end side surface 31b, the cooler 20 and the semiconductor module 10 are made to be the same by being fitted into the recesses 31a and disposing the semiconductor module 10 between the coolers 20. The layers can be stacked while being arranged at a pitch of the dimension dp1.

ここで、ピッチ寸法ｄｐ１は、寸法ｄｃおよび寸法ｄｍがそれぞれ最大であるときの寸法に合わせて設定されているので、冷却器２０の厚みおよび半導体モジュール１０の厚みのばらつきにより、寸法ｄｃおよび寸法ｄｍが最大となっているときには、冷却器２０と半導体モジュール１０とは密着することになる。
しかし、冷却器２０の厚みおよび半導体モジュール１０の厚みのばらつきにより、寸法ｄｃおよび寸法ｄｍが最大でないときには、各冷却器２０と半導体モジュール１０との間には若干の隙間が生じることとなる。 Here, since the pitch dimension dp1 is set according to the dimension when the dimension dc and the dimension dm are maximum, the dimension dc and the dimension dm are caused by variations in the thickness of the cooler 20 and the thickness of the semiconductor module 10. When is the maximum, the cooler 20 and the semiconductor module 10 are in close contact with each other.
However, due to variations in the thickness of the cooler 20 and the thickness of the semiconductor module 10, when the dimension dc and the dimension dm are not the maximum, a slight gap is generated between each cooler 20 and the semiconductor module 10.

そこで、本積層パワーモジュール１においては、次のように構成して、寸法ｄｃおよび寸法ｄｍが最大でないときでも、冷却器２０と半導体モジュール１０とが密着するようにしている。
図２に示すように、冷却器２０内部には、冷却水路となる空間２０ｂが形成されており、該空間２０ｂ内には、一側面２０ａ側へ凸となるように湾曲した板ばね２１が設けられている。 Therefore, the laminated power module 1 is configured as follows so that the cooler 20 and the semiconductor module 10 are in close contact with each other even when the dimensions dc and dm are not maximum.
As shown in FIG. 2, a space 20b serving as a cooling water channel is formed inside the cooler 20, and a leaf spring 21 curved so as to protrude toward the one side surface 20a is provided in the space 20b. It has been.

冷却器２０の一側面２０ａは、板ばね２１の付勢力により容易に積層方向外側へ弾性変形することが可能であり、板ばね２１により積層方向外側へ突出した一側面２０ａは半導体モジュール１０と密着している。
冷却器２０の一側面２０ａは、板ばね２１の付勢力により弾性変形して積層方向外側へ突出しているので、冷却器２０と半導体モジュール１０との間に生じた間隙の大きさにばらつきが生じたとしても、そのばらつきを吸収して、確実に冷却器２０と半導体モジュール１０とを密着させることが可能となっている。
なお、冷却器２０と半導体モジュール１０との間には、シリコングリス等のグリス５０が塗布されており、冷却器２０と半導体モジュール１０との密着性を高めている。 One side surface 20 a of the cooler 20 can be easily elastically deformed outward in the stacking direction by the biasing force of the leaf spring 21, and the one side surface 20 a protruding outward in the stacking direction by the leaf spring 21 is in close contact with the semiconductor module 10. is doing.
Since one side surface 20a of the cooler 20 is elastically deformed by the urging force of the leaf spring 21 and protrudes outward in the stacking direction, the size of the gap generated between the cooler 20 and the semiconductor module 10 varies. Even if this is the case, the variation can be absorbed and the cooler 20 and the semiconductor module 10 can be securely brought into close contact with each other.
Note that a grease 50 such as silicon grease is applied between the cooler 20 and the semiconductor module 10 to enhance the adhesion between the cooler 20 and the semiconductor module 10.

以上のように構成して、支持ケース３０のサイドガイド３１に形成した位置決め部である各凹部３１ａにより、各冷却器２０の積層方向の位置を個別に決定し、付勢部材である板ばね２２による押圧力により、隣接する半導体モジュール１０と冷却器２０とを密着させるようにしている。
これにより、冷却器２０および半導体モジュール１０を積層した場合に、半導体モジュール１０の厚み寸法等のばらつきが積算されて、接続端子１３間の寸法ｄｐ１に影響を与えることが防止でき、冷却器２０と半導体モジュール１０とが密着した良好な放熱状態を保持しつつ、冷却器２０および半導体モジュール１０の積層方向における配置ピッチを一定にすることができる。
そして、回路基板４０の接続用孔４１間の寸法ｄｐ２に合わせて設定されている接続端子１３間の寸法ｄｐ１を一定にすることで、接続端子１３と接続用孔４１との相対位置のずれを抑えて、接続端子１３を接続用孔４１に挿入する際の作業性を良好に保つことが可能となる。 The position of each cooler 20 in the stacking direction is individually determined by each recess 31a that is a positioning portion formed in the side guide 31 of the support case 30 with the above configuration, and the leaf spring 22 that is an urging member. The adjacent semiconductor module 10 and the cooler 20 are brought into close contact with each other by the pressing force of.
Thereby, when the cooler 20 and the semiconductor module 10 are stacked, it is possible to prevent variations in the thickness dimension and the like of the semiconductor module 10 from being integrated and affect the dimension dp1 between the connection terminals 13. The arrangement pitch in the stacking direction of the cooler 20 and the semiconductor module 10 can be made constant while maintaining a good heat dissipation state in which the semiconductor module 10 is in close contact.
And by making the dimension dp1 between the connection terminals 13 set according to the dimension dp2 between the connection holes 41 of the circuit board 40 constant, the displacement of the relative position between the connection terminal 13 and the connection hole 41 is reduced. Thus, it is possible to maintain good workability when inserting the connection terminal 13 into the connection hole 41.

また、冷却器２０の位置決めは、サイドガイド３１に凹部３１ａを含む凹凸部を形成し、この凹部３１ａに冷却器２０を嵌合することで行っているので、容易に冷却器２０および半導体モジュール１０の高精度な位置決めを行うことができる。   The positioning of the cooler 20 is performed by forming an uneven portion including the recess 31a in the side guide 31 and fitting the cooler 20 into the recess 31a. Therefore, the cooler 20 and the semiconductor module 10 are easily arranged. It is possible to perform highly accurate positioning.

なお、図１に示す積層パワーモジュール１においては、各冷却器２０内の空間２０ｂは連結管６０にて連結されており、基準ガイド３２の冷却水入口３２ｂから浸入した冷却水は連結管６０を通じて各空間２０ｂへ案内され、該空間２０ｂを通過した後に、冷却水出口３２ｃから排出される。
また、積層パワーモジュール１では、支持ケース３０により冷却器２０の位置決めを行っているが、冷却器２０の代わりに半導体モジュール１０の位置決めを行うことも可能である。 In the laminated power module 1 shown in FIG. 1, the space 20 b in each cooler 20 is connected by a connecting pipe 60, and cooling water that has entered from the cooling water inlet 32 b of the reference guide 32 passes through the connecting pipe 60. After being guided to each space 20b and passing through the space 20b, the water is discharged from the cooling water outlet 32c.
In the laminated power module 1, the cooler 20 is positioned by the support case 30, but the semiconductor module 10 can be positioned instead of the cooler 20.

また、前述の冷却器と半導体モジュールとの密着構造は、次のような構造を採ることもできる。
図３に示す積層パワーモジュール２は、各半導体モジュール１０の両側に冷却器２２を配置している。つまり、交互に積層される冷却器２２および半導体モジュール１０は、（・・−冷却器２２−半導体モジュール１０−冷却器２２−冷却器２２−半導体モジュール１０−冷却器２２−・・）といった並びとなるように積層されている。冷却器２２の内部には、冷却水が通過する空間２２ｂが形成されている。 In addition, the above-described close contact structure between the cooler and the semiconductor module can adopt the following structure.
In the laminated power module 2 shown in FIG. 3, coolers 22 are arranged on both sides of each semiconductor module 10. That is, the coolers 22 and the semiconductor modules 10 that are alternately stacked are arranged as follows: (··· cooler 22−semiconductor module 10−cooler 22−cooler 22−semiconductor module 10−cooler 22− ··). It is laminated so that. Inside the cooler 22, a space 22b through which cooling water passes is formed.

積層される冷却器２２と冷却器２２との間には、積層方向へ湾曲した板ばね２４が介装されており、板ばね２４は、両側の冷却器２２をそれぞれ積層方向へ押圧する。押圧された冷却器２２は、それぞれ隣接する半導体モジュール１０側へ付勢され、該冷却器２２と半導体モジュール１０との間に介装されるグリス５０を介して、半導体モジュール１０と密着する。   A leaf spring 24 that is curved in the stacking direction is interposed between the cooler 22 and the cooler 22 that are stacked, and the leaf spring 24 presses the coolers 22 on both sides in the stacking direction. The pressed coolers 22 are respectively urged toward the adjacent semiconductor module 10 and are brought into close contact with the semiconductor module 10 via the grease 50 interposed between the cooler 22 and the semiconductor module 10.

このように、冷却器２２と冷却器２２との間に板ばね２４を介装した場合も、該板ばね２４の弾性力により、冷却器２２と半導体モジュール１０との間に生じた間隙の大きさにばらつきを吸収しつつ、確実に冷却器２２と半導体モジュール１０とを密着させることが可能である。   As described above, even when the leaf spring 24 is interposed between the cooler 22 and the cooler 22, the size of the gap generated between the cooler 22 and the semiconductor module 10 due to the elastic force of the leaf spring 24. It is possible to securely bring the cooler 22 and the semiconductor module 10 into close contact with each other while absorbing variations.

さらに、前述の冷却器と半導体モジュールとの密着構造として、図４、図５に参考例を示す。
図４、図５に示す積層パワーモジュール３では、交互に積層される冷却器２２と半導体モジュール１０との間にゴム等の弾性部材２５を介装している。
弾性部材２５は、平板状部材の中央部をくり貫いた「ロ」字状に形成されており、くり貫かれた部分の空間にはグリス５０を充填している。 Furthermore, reference examples are shown in FIG. 4 and FIG. 5 as a close contact structure between the cooler and the semiconductor module.
In the laminated power module 3 shown in FIGS. 4 and 5, an elastic member 25 such as rubber is interposed between the coolers 22 and the semiconductor module 10 that are alternately laminated.
The elastic member 25 is formed in a “B” shape that is hollowed through the central portion of the flat plate member, and the space of the hollowed portion is filled with grease 50.

このように、冷却器２２と半導体モジュール１０との間に介装した弾性部材２５により、冷却器２２と半導体モジュール１０との間に生じた隙間を埋めて、弾性部材２５の内部に充填したグリス５０により、冷却器２２と半導体モジュール１０とを密着させることが可能となっている。   As described above, the elastic member 25 interposed between the cooler 22 and the semiconductor module 10 fills the gap generated between the cooler 22 and the semiconductor module 10 and fills the inside of the elastic member 25 with grease. 50 makes it possible to bring the cooler 22 and the semiconductor module 10 into close contact with each other.

次に、積層パワーモジュールにおける、半導体モジュールと冷却器との積層構造の参考例について説明する。 Next, a reference example of the laminated structure of the semiconductor module and the cooler in the laminated power module will be described.

図６に示す積層パワーモジュール５は、半導体モジュール１０と冷却器２７とを交互に積層して構成されており、各冷却器２７間における半導体モジュール１０の両側には、基準スペーサ８３が介装されている。
各冷却器２７および基準スペーサ８３には、ボルト等の軸体８２が貫通しており、この軸体８２により支持され、互いに連結されている。軸体８２は冷却器２７の両端部に配置されている。
また、半導体モジュール１０は、軸体８２にて支持される各冷却器２７にグリス５０を介して密着することで支持されている。 The laminated power module 5 shown in FIG. 6 is configured by alternately laminating the semiconductor modules 10 and the coolers 27, and reference spacers 83 are interposed on both sides of the semiconductor module 10 between the coolers 27. ing.
A shaft body 82 such as a bolt passes through each cooler 27 and the reference spacer 83, is supported by the shaft body 82, and is connected to each other. The shaft body 82 is disposed at both ends of the cooler 27.
The semiconductor module 10 is supported by being in close contact with each cooler 27 supported by the shaft body 82 via the grease 50.

基準スペーサ８３の厚み寸法ｄｓは、半導体モジュール１０の厚み寸法ｄｍが、ばらつきにより最大寸法となった場合の寸法に合わせて設定されている。
基準スペーサ８３の厚み寸法ｄｓをこのように設定した場合、半導体モジュール１０の厚み寸法ｄｍが、ばらつきにより最大となっているときには、冷却器２７と半導体モジュール１０とが密着することになり、半導体モジュール１０の厚み寸法ｄｍが最大でないときには、各冷却器２７と半導体モジュール１０との間には若干の隙間が生じることとなる。
従って、冷却器２７と、半導体モジュール１０および基準スペーサ８３とを積層した場合の、積層パワーモジュール５の積層方向の寸法は、冷却器２７の厚み寸法ｄｃおよび基準スペーサ８３の厚み寸法ｄｓにより決定されることになる。 The thickness dimension ds of the reference spacer 83 is set according to the dimension when the thickness dimension dm of the semiconductor module 10 becomes the maximum dimension due to variations.
When the thickness dimension ds of the reference spacer 83 is set in this way, when the thickness dimension dm of the semiconductor module 10 is maximized due to variations, the cooler 27 and the semiconductor module 10 are in close contact with each other. When the thickness dimension dm of 10 is not the maximum, a slight gap is generated between each cooler 27 and the semiconductor module 10.
Therefore, when the cooler 27, the semiconductor module 10 and the reference spacer 83 are stacked, the dimension in the stacking direction of the stacked power module 5 is determined by the thickness dimension dc of the cooler 27 and the thickness dimension ds of the reference spacer 83. Will be.

この各基準スペーサ８３を一定の厚み寸法ｄｓにて形成することで、前記寸法ｄｃと寸法ｄｓを加えた寸法である寸法ｄｐ１を一定にすることができ、半導体モジュール１０の厚み寸法ｄｍのばらつきに左右されずに、冷却器２７および半導体モジュール１０の積層方向における配置ピッチを一定にすることができる。   By forming each of the reference spacers 83 with a constant thickness dimension ds, the dimension dp1, which is a dimension obtained by adding the dimension dc and the dimension ds, can be made constant, and variations in the thickness dimension dm of the semiconductor module 10 can be caused. Without being influenced, the arrangement pitch of the cooler 27 and the semiconductor module 10 in the stacking direction can be made constant.

これにより、冷却器２７および半導体モジュール１０を積層した場合に、半導体モジュール１０の厚み寸法等のばらつきが積算されて、接続端子１３間の寸法ｄｐ１に影響を与えることが防止でき、冷却器２７と半導体モジュール１０とが密着した良好な放熱状態を保持しつつ、冷却器２７および半導体モジュール１０の積層方向における配置ピッチを一定にすることができる。
そして、回路基板４０の接続用孔４１間の寸法ｄｐ２に合わせて設定されている接続端子１３間の寸法ｄｐ１を一定にすることで、接続端子１３と接続用孔４１との相対位置のずれを抑えて、接続端子１３を接続用孔４１に挿入する際の作業性を良好に保つことが可能となる。 Thereby, when the cooler 27 and the semiconductor module 10 are stacked, it is possible to prevent variations in the thickness dimension and the like of the semiconductor module 10 from being integrated and affect the dimension dp1 between the connection terminals 13. The arrangement pitch of the cooler 27 and the semiconductor module 10 in the stacking direction can be made constant while maintaining a good heat dissipation state in close contact with the semiconductor module 10.
And by making the dimension dp1 between the connection terminals 13 set according to the dimension dp2 between the connection holes 41 of the circuit board 40 constant, the displacement of the relative position between the connection terminal 13 and the connection hole 41 is reduced. Thus, it is possible to maintain good workability when inserting the connection terminal 13 into the connection hole 41.

また、積層パワーモジュール２は、冷却器２７、基準モジュール８３、および半導体モジュール１０を支持する支持部材を、各冷却器２７の両端部を貫通する軸体８２とし、冷却器２７を位置決めする位置決め部を、各冷却器間２７に配置されて軸体８２が貫通する基準スペーサ８３としているので、積層パワーモジュール５を、簡単な構成部材で容易に組み立てつつ、冷却器２７および半導体モジュール１０の高精度な位置決めを行うことができる。そして、半導体モジュール１０の接続端子１３と回路基板４０の接続用孔４１との相対位置のずれを抑えて、接続端子１３を接続用孔４１に挿入する際の作業性を良好に保つことが可能となる。   Further, the laminated power module 2 uses a support member that supports the cooler 27, the reference module 83, and the semiconductor module 10 as a shaft body 82 that penetrates both ends of each cooler 27 and positions the cooler 27. Is used as a reference spacer 83 that is arranged between the coolers 27 and through which the shaft body 82 penetrates, so that the laminated power module 5 can be easily assembled with simple components, and the high precision of the cooler 27 and the semiconductor module 10 can be obtained. Positioning can be performed. Further, it is possible to maintain good workability when inserting the connection terminal 13 into the connection hole 41 by suppressing the displacement of the relative position between the connection terminal 13 of the semiconductor module 10 and the connection hole 41 of the circuit board 40. It becomes.

また、半導体モジュール１０の厚み寸法ｄｍが最大でない場合に、冷却器２７と半導体モジュール１０との間に生じる隙間を埋めて、冷却器２７と半導体モジュール１０とを密着させる構造は、前述の冷却器２７と半導体モジュール１０との密着させる構造を用いることが可能である。   Further, when the thickness dimension dm of the semiconductor module 10 is not the maximum, the structure in which the gap formed between the cooler 27 and the semiconductor module 10 is filled and the cooler 27 and the semiconductor module 10 are brought into close contact with each other is described above. It is possible to use a structure in which 27 and the semiconductor module 10 are in close contact with each other.

なお、積層パワーモジュール５においては、各冷却器２７内に形成される空間が基準スペーサ８３に形成される連絡路８３を通じて連結されており、基準ガイド８１の冷却水入口８１ｂから浸入した冷却水は、連結路８３ａを通じて各冷却器２７へ案内され、その後冷却水出口８１ｃから排出される。   In the laminated power module 5, the space formed in each cooler 27 is connected through a communication path 83 formed in the reference spacer 83, and the cooling water entering from the cooling water inlet 81 b of the reference guide 81 is Then, it is guided to each cooler 27 through the connecting path 83a and then discharged from the cooling water outlet 81c.

本発明の積層パワーモジュールを示す平面断面図である。It is a plane sectional view showing the lamination power module of the present invention. 冷却器と半導体モジュールとの密着構造を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the contact | adherence structure of a cooler and a semiconductor module. 冷却器と半導体モジュールとの密着構造の第二実施例を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the 2nd Example of the contact | adherence structure of a cooler and a semiconductor module. 冷却器と半導体モジュールとの密着構造の参考例を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the reference example of the contact | adherence structure of a cooler and a semiconductor module. 冷却器と半導体モジュールとの密着構造の参考例における弾性部材を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the elastic member in the reference example of the contact | adherence structure of a cooler and a semiconductor module. 積層パワーモジュールの参考例を示す平面断面図である。It is a plane sectional view showing a reference example of a laminated power module. 従来の積層パワーモジュールを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the conventional lamination | stacking power module. 従来の積層パワーモジュールを示す平面断面図である。It is a top sectional view showing the conventional lamination power module.

符号の説明Explanation of symbols

１ 積層パワーモジュール
１０ 半導体モジュール
１３ 接続端子
２０ 冷却器
２０ｂ 空間
２２ 板ばね
３０ 支持ケース
３１ａ凹部
３１ｂ 基準面
４０ 回路基板
４１ 接続用孔
５０ グリス DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laminated power module 10 Semiconductor module 13 Connection terminal 20 Cooler 20b Space 22 Leaf spring 30 Support case 31a Concave 31b Reference surface 40 Circuit board 41 Connection hole 50 Grease

Claims (2)

複数の半導体モジュールと冷却器とを交互に積層して構成した積層パワーモジュールであって、
半導体モジュールおよび冷却器を支持する支持部材に、各半導体モジュールまたは各冷却器の積層方向の位置を個別に決定する位置決め部となる凹凸部を形成し、
前記支持部材における積層方向の基準面となる、前記各凹凸部における凹部の一端側面に前記各冷却器を当接させるとともに、
付勢部材による押圧力により、前記半導体モジュールが、前記冷却器における前記一端側面に当接している側の面に密着されている、
ことを特徴とする積層パワーモジュール。 A laminated power module configured by alternately laminating a plurality of semiconductor modules and coolers,
On the support member that supports the semiconductor module and the cooler, an uneven portion serving as a positioning portion for individually determining the position in the stacking direction of each semiconductor module or each cooler is formed,
While making each said cooler contact the one end side surface of the recess in each uneven portion, which becomes the reference surface in the stacking direction of the support member,
Due to the pressing force by the urging member, the semiconductor module is in close contact with the surface on the side in contact with the one end side surface of the cooler.
A laminated power module characterized by that. 複数の半導体モジュールと冷却器とを交互に積層して構成した積層パワーモジュールの位置決め方法であって、A method for positioning a laminated power module in which a plurality of semiconductor modules and a cooler are alternately laminated,
半導体モジュールおよび冷却器を支持する支持部材に、各半導体モジュールまたは各冷却器の積層方向の位置を個別に決定する位置決め部となる凹凸部を形成し、On the support member that supports the semiconductor module and the cooler, an uneven portion serving as a positioning portion for individually determining the position in the stacking direction of each semiconductor module or each cooler is formed,
前記支持部材における積層方向の基準面となる、前記各凹凸部における凹部の一端側面に前記各冷却器を当接させるとともに、The respective coolers are brought into contact with one end side surface of the concave portion in each of the concavo-convex portions, which serves as a reference surface in the stacking direction of the support member,
付勢部材による押圧力により、前記半導体モジュールを、前記冷却器における前記一端側面に当接している側の面に密着させる、With the pressing force by the urging member, the semiconductor module is brought into close contact with the surface of the cooler that is in contact with the one end side surface.
ことを特徴とする積層パワーモジュールの位置決め方法。A method for positioning a laminated power module.
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