JP5402702B2

JP5402702B2 - Power converter

Info

Publication number: JP5402702B2
Application number: JP2010029393A
Authority: JP
Inventors: 直樹沢田; 浩藤田; 弘典大林; 立二郎百瀬
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-02-12
Filing date: 2010-02-12
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2030-02-12
Also published as: JP2011167016A

Description

本発明は、半導体モジュールを冷却するためのヒートシンクを備えた電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device including a heat sink for cooling a semiconductor module.

特許文献１は、制御回路部と、パワー配線部との間に、複数の半導体モジュールと冷却装置とを配置した多相電力変換装置を開示している。また、特許文献２は、複数の半導体モジュールのための水冷装置を開示している。さらに、特許文献３は、複数の空冷用ヒートシンクと、複数の半導体モジュールとを交互に積層する構成を開示している。 Patent Document 1 discloses a multiphase power conversion device in which a plurality of semiconductor modules and a cooling device are arranged between a control circuit unit and a power wiring unit. Patent Document 2 discloses a water cooling device for a plurality of semiconductor modules. Further, Patent Document 3 discloses a configuration in which a plurality of air cooling heat sinks and a plurality of semiconductor modules are alternately stacked.

特開２００５−７３３７４号公報JP 2005-73374 A 特開２００５−１９１５２７号公報JP 2005-191527 A 特開２００８−２７８５７６号公報JP 2008-278576 A

特許文献１および特許文献２の冷却装置は、２もしくはより多い半導体モジュールと、複数の冷却媒体管とを交互に積層している。しかも、複数の冷却媒体管は、熱交換器として一体化されている。このため、複数の半導体モジュールは、複数の冷却媒体管を介して支持され、固定されている。 The cooling devices of Patent Literature 1 and Patent Literature 2 alternately stack two or more semiconductor modules and a plurality of cooling medium tubes. Moreover, the plurality of cooling medium tubes are integrated as a heat exchanger. For this reason, the plurality of semiconductor modules are supported and fixed via a plurality of cooling medium tubes.

一方、特許文献３の構成では、２もしくはより多い半導体モジュールと空冷ヒートシンクとを積層している。しかし、複数のヒートシンクを採用する構成では、それぞれのヒートシンクが独立した部品であることから、それらを安定的に固定することが困難であった。 On the other hand, in the configuration of Patent Document 3, two or more semiconductor modules and air-cooled heat sinks are stacked. However, in the configuration employing a plurality of heat sinks, since each heat sink is an independent part, it has been difficult to stably fix them.

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体モジュールとヒートシンクとを安定的に固定することができる電力変換装置を提供することである。 This invention is made | formed in view of the said problem, The objective is to provide the power converter device which can fix a semiconductor module and a heat sink stably.

本発明の他の目的は、複数の半導体モジュールと複数のヒートシンクとを安定的に固定することができる電力変換装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a power conversion device capable of stably fixing a plurality of semiconductor modules and a plurality of heat sinks.

本発明のさらに他の目的は、半導体モジュールとヒートシンクとの安定的な固定を実現しながら、ヒートシンクからの実質的な放熱面積の調節を可能とした電力変換装置を提供することである。 Still another object of the present invention is to provide a power conversion device capable of adjusting a substantial heat radiation area from a heat sink while realizing stable fixation between a semiconductor module and a heat sink.

請求項１に記載の発明は、半導体素子を内蔵し、対向する一対の主面を有する形状の半導体モジュールと、半導体モジュールから伝熱するように、半導体モジュールの両側に配置された２つのヒートシンクと、半導体モジュールとヒートシンクとを収容するとともに、ヒートシンクに冷却用の空気を供給する通風口を有するケースと、ヒートシンクとケースとの間に配置され、半導体モジュールとヒートシンクとをケース内に弾性的に支持する弾性部材とを備え、少なくともひとつの半導体モジュールと、少なくとも２つのヒートシンクとをひとつの半導体装置として、複数の半導体装置を備え、ケース内には、複数の半導体装置が並べて収容されており、弾性部材は、半導体装置と半導体装置との間にも配置されていることを特徴とする。この発明によると、半導体モジュールと２つのヒートシンクとをケース内に安定的に固定することができる。この発明によると、少なくともひとつの半導体モジュールと、少なくとも２つのヒートシンクとが、ひとつの半導体装置としてユニット化される。そして、複数の半導体装置の間にも弾性部材が配置されるから、それら複数の半導体装置の間の望ましくない衝突および摩擦を回避することができる。より具体的には、隣接する２つのヒートシンクの間の衝突および摩擦を回避することができる。 The invention described in claim 1 includes a semiconductor module having a semiconductor element and a pair of opposing main surfaces, and two heat sinks disposed on both sides of the semiconductor module so as to conduct heat from the semiconductor module. The semiconductor module and the heat sink are accommodated, and the case having a ventilation port for supplying cooling air to the heat sink and the heat sink and the case are disposed, and the semiconductor module and the heat sink are elastically supported in the case. A plurality of semiconductor devices, wherein the plurality of semiconductor devices are accommodated side by side in the case, and the elastic member is elastic. The member is also arranged between the semiconductor device and the semiconductor device . According to the present invention, the semiconductor module and the two heat sinks can be stably fixed in the case. According to the present invention, at least one semiconductor module and at least two heat sinks are unitized as one semiconductor device. And since an elastic member is arrange | positioned also between several semiconductor devices, the undesirable collision and friction between these several semiconductor devices can be avoided. More specifically, collision and friction between two adjacent heat sinks can be avoided.

請求項２に記載の発明は、ヒートシンクは複数のフィンを有し、複数のフィンの間に空気の通路を区画しており、弾性部材は、フィンの先端側に位置する基板と、基板の両側からフィンの外側に沿って延び出す一対の側板と、基板から延び出しフィンの間に挿し込まれる複数のリブ板とを有することを特徴とする。この発明によると、弾性部材によってフィンの先端を保護することができる。また、フィンの外側において、フィンとケースとの間の望ましくない衝突および摩擦を回避することができる。 According to a second aspect of the present invention, the heat sink has a plurality of fins, an air passage is defined between the plurality of fins, and the elastic member includes a substrate positioned on the tip end side of the fins and both sides of the substrate. And a plurality of rib plates extending from the substrate and inserted between the fins. According to this invention, the tip of the fin can be protected by the elastic member. Also, undesirable collisions and friction between the fin and the case can be avoided outside the fin.

請求項３に記載の発明は、半導体素子を内蔵し、対向する一対の主面を有する形状の半導体モジュールと、半導体モジュールから伝熱するように、半導体モジュールの両側に配置された２つのヒートシンクと、半導体モジュールとヒートシンクとを収容するとともに、ヒートシンクに冷却用の空気を供給する通風口を有するケースと、ヒートシンクとケースとの間に配置され、半導体モジュールとヒートシンクとをケース内に弾性的に支持する弾性部材とを備え、ヒートシンクは複数のフィンを有し、複数のフィンの間に空気の通路を区画しており、弾性部材は、フィンの先端側に位置する基板と、基板の両側からフィンの外側に沿って延び出す一対の側板と、基板から延び出しフィンの間に挿し込まれる複数のリブ板とを有することを特徴とする。この発明によると、半導体モジュールと２つのヒートシンクとをケース内に安定的に固定することができる。この発明によると、弾性部材によってフィンの先端を保護することができる。また、フィンの外側において、フィンとケースとの間の望ましくない衝突および摩擦を回避することができる。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor module having a semiconductor element and having a pair of opposed main surfaces, and two heat sinks disposed on both sides of the semiconductor module so as to conduct heat from the semiconductor module. The semiconductor module and the heat sink are accommodated, and the case having a ventilation port for supplying cooling air to the heat sink and the heat sink and the case are disposed, and the semiconductor module and the heat sink are elastically supported in the case. The heat sink has a plurality of fins, and an air passage is defined between the plurality of fins. The elastic member includes a substrate positioned on a tip side of the fins and fins from both sides of the substrate. A pair of side plates extending along the outside of the substrate, and a plurality of rib plates extending from the substrate and inserted between the fins. To. According to the present invention, the semiconductor module and the two heat sinks can be stably fixed in the case. According to this invention, the tip of the fin can be protected by the elastic member. Also, undesirable collisions and friction between the fin and the case can be avoided outside the fin.

請求項４に記載の発明は、複数のリブ板のフィンの間への挿し込み高さは、ヒートシンクの放熱のための有効表面積およびフィンの間の通路の断面積を調節するように設定されていることを特徴とする。 In the invention according to claim 4 , the insertion height between the fins of the plurality of rib plates is set so as to adjust the effective surface area for heat dissipation of the heat sink and the cross-sectional area of the passage between the fins. It is characterized by being.

請求項５に記載の発明によると、複数のリブ板は、フィンの間への挿し込み高さが異なる第１のリブ板と第２のリブ板とを含むことを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、弾性部材は、半導体モジュールとヒートシンクとの積層方向の両端に配置されていることを特徴とする。この発明によると、半導体モジュールとヒートシンクとは、それらの積層方向に関して弾性的に支持される。この結果、半導体モジュールからヒートシンクへの伝熱状態を望ましい状態に維持しながら、それらをケース内に安定的に支持することができる。 According to the invention described in claim 5 , the plurality of rib plates include a first rib plate and a second rib plate having different insertion heights between the fins.
The invention according to claim 6 is characterized in that the elastic member is disposed at both ends in the stacking direction of the semiconductor module and the heat sink. According to the present invention, the semiconductor module and the heat sink are elastically supported with respect to their stacking direction. As a result, the heat transfer state from the semiconductor module to the heat sink can be stably supported in the case while maintaining a desired state.

本発明の第１実施形態に係るインバータ装置を搭載した車両を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the vehicle carrying the inverter apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 第１実施形態に係るインバータ装置の回路図である。1 is a circuit diagram of an inverter device according to a first embodiment. 第１実施形態に係るインバータ装置の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the inverter apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係るパワーユニットの斜視図である。It is a perspective view of the power unit concerning a 1st embodiment. 第１実施形態に係るパワーユニットの正面図である。It is a front view of the power unit concerning a 1st embodiment. 第１実施形態に係るケースの分解状態を示す正面図である。It is a front view which shows the decomposition | disassembly state of the case which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係るパワーモジュールの組立体の正面図である。It is a front view of the assembly of the power module concerning a 1st embodiment. 第１実施形態に係る組立体の上面図である。It is a top view of the assembly concerning a 1st embodiment. 第１実施形態に係る組立体の分解状態を示す正面図である。It is a front view which shows the decomposition | disassembly state of the assembly which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る端部ユニットの分解状態を示す正面図である。It is a front view which shows the decomposition | disassembly state of the edge part unit which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る中間ユニットの分解状態を示す正面図である。It is a front view which shows the decomposition | disassembly state of the intermediate unit which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る組立体の分解状態を示す上面図である。It is a top view which shows the decomposition | disassembly state of the assembly which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る弾性部材の側面図である。It is a side view of the elastic member which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る組立体の分解状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the decomposition | disassembly state of the assembly which concerns on 1st Embodiment. 本発明の第２実施形態に係る組立体の正面図である。It is a front view of the assembly concerning a 2nd embodiment of the present invention. 第２実施形態に係る通風ダクトを示す上面図である。It is a top view which shows the ventilation duct which concerns on 2nd Embodiment. 本発明の第３実施形態に係る組立体の正面図である。It is a front view of the assembly concerning a 3rd embodiment of the present invention. 第３実施形態に係る通風ダクトを示す上面図である。It is a top view which shows the ventilation duct which concerns on 3rd Embodiment. 本発明の第４実施形態に係る弾性部材の上面図である。It is a top view of the elastic member which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５実施形態に係る弾性部材の上面図である。It is a top view of the elastic member which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第６実施形態に係る弾性部材の上面図である。It is a top view of the elastic member which concerns on 6th Embodiment of this invention. 本発明の第７実施形態に係る弾性部材の上面図である。It is a top view of the elastic member which concerns on 7th Embodiment of this invention. 本発明の第８実施形態に係る組立体の正面図である。It is a front view of the assembly concerning an 8th embodiment of the present invention. 本発明の第９実施形態に係る半導体装置の斜視図である。It is a perspective view of the semiconductor device which concerns on 9th Embodiment of this invention. 本発明の第１０実施形態に係る半導体装置の斜視図である。It is a perspective view of the semiconductor device which concerns on 10th Embodiment of this invention.

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。 A plurality of modes for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. When only a part of the configuration is described in each mode, the other modes described above can be applied to the other parts of the configuration. Not only combinations of parts that clearly show that combinations are possible in each embodiment, but also combinations of the embodiments even if they are not explicitly stated unless there is a problem with the combination. Is also possible.

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るインバータ装置１を搭載した車両を示すブロック図である。第１実施形態では、本発明は、高出力モータを駆動するモータ駆動装置としてのインバータ装置１に適用される。このインバータ装置１は、直流電力と交流電力との間で双方向変換を行う装置、例えばＵ相、Ｖ相及びＷ相の三相電力変換装置である。インバータ装置１は、交流モータ３を使用する車両、例えばハイブリッド車、燃料電池車、電気自動車に搭載される。インバータ装置１は、車両に搭載された走行用のモータ３に電力を供給できるように接続されている。インバータ装置１は、車両の後方に、バッテリ４と隣接するように搭載されている。インバータ装置１とバッテリ４とは、通風ダクト９ａ内に配置されている。通風ダクト９ａ内には、ファン９によって冷却風が流される。インバータ装置１とバッテリ４とは、通風ダクト９ａ内を流れる空気によって冷却される。通風ダクト９ａは、車外または車室内から空気を取り込み、車外に排出する。 (First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a vehicle equipped with an inverter device 1 according to the first embodiment of the present invention. In the first embodiment, the present invention is applied to an inverter device 1 as a motor driving device that drives a high-power motor. The inverter device 1 is a device that performs bidirectional conversion between DC power and AC power, for example, a three-phase power conversion device of U phase, V phase, and W phase. The inverter device 1 is mounted on a vehicle using the AC motor 3, such as a hybrid vehicle, a fuel cell vehicle, and an electric vehicle. The inverter device 1 is connected so that electric power can be supplied to the traveling motor 3 mounted on the vehicle. The inverter device 1 is mounted on the rear side of the vehicle so as to be adjacent to the battery 4. The inverter device 1 and the battery 4 are disposed in the ventilation duct 9a. Cooling air flows through the fan 9 in the ventilation duct 9a. The inverter device 1 and the battery 4 are cooled by the air flowing through the ventilation duct 9a. The ventilation duct 9a takes in air from the outside of the vehicle or the vehicle interior and discharges it outside the vehicle.

図２は、インバータ装置１の回路図である。インバータ装置１は、大電力スイッチング素子を含むパワーモジュール２を有する。パワーモジュール２には、複数の半導体モジュール２２を備える。この実施形態では、三相電力変換のために、６個の半導体モジュール２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆを備える。モータ３とバッテリ４との間の電力を制御する電力回路には、コンデンサ５、６と、抵抗７、８とが含まれている。さらに、インバータ装置１は、複数の半導体モジュール２２を制御する制御回路１ａを備える。 FIG. 2 is a circuit diagram of the inverter device 1. The inverter device 1 has a power module 2 including a high power switching element. The power module 2 includes a plurality of semiconductor modules 22. In this embodiment, six semiconductor modules 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, and 22f are provided for three-phase power conversion. The power circuit that controls the power between the motor 3 and the battery 4 includes capacitors 5 and 6 and resistors 7 and 8. Furthermore, the inverter device 1 includes a control circuit 1 a that controls the plurality of semiconductor modules 22.

パワーモジュール２は、制御回路１ａによって制御され、バッテリ４の出力する直流電力を交流電力に変換してモータ３に供給する。パワーモジュール２は、スイッチング素子としてのＩＧＢＴ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆと、付加的な保護素子としてのフリーホイーリングダイオード２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆとを備える。ひとつのＩＧＢＴと、ひとつのフリーホイーリングダイオードは、パッケージに収容され、ひとつの半導体モジュール２２を構成している。 The power module 2 is controlled by the control circuit 1 a, converts DC power output from the battery 4 into AC power, and supplies the AC power to the motor 3. The power module 2 includes IGBTs 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, and 20f as switching elements, and freewheeling diodes 21a, 21b, 21c, 21d, 21e, and 21f as additional protection elements. One IGBT and one freewheeling diode are housed in a package and constitute one semiconductor module 22.

制御回路１ａは、外部からの指令を入力することができる。制御回路１ａは、抵抗７，８によって検出されるパワーモジュール２からモータ３に供給される電流、及びコンデンサ６によって検出されるバッテリ４からパワーモジュール２に印加される電圧に基づいて、パワーモジュール２を制御する。制御回路１ａは、パワーモジュール２、抵抗７，８、及びコンデンサ６にそれぞれ接続されている。 The control circuit 1a can input an external command. The control circuit 1a is based on the current supplied to the motor 3 from the power module 2 detected by the resistors 7 and 8 and the voltage applied to the power module 2 from the battery 4 detected by the capacitor 6. To control. The control circuit 1a is connected to the power module 2, the resistors 7 and 8, and the capacitor 6 respectively.

図３は、インバータ装置１の外観を示す斜視図である。インバータ装置１は、制御回路１ａを収容した制御ユニット１ｂと、パワーモジュール２を収容したパワーユニット１ｃと、コンデンサおよび高電圧配線を収容したコンデンサユニット１ｄとを備える。パワーユニット１ｃは、制御ユニット１ｂと、コンデンサユニット１ｄとの間に配置されている。パワーユニット１ｃは、ケース１０内にパワーモジュール２を収容している。パワーユニット１ｃは、複数の半導体モジュールと、それらを冷却する複数のヒートシンクとをケース内に収容した空冷型の電力変換装置である。ケース１０には、通風ダクト９ａと接続される空気の入り口および出口としての通風口１０ａが、対向する端面に設けられている。インバータ装置１は、図示せぬ複数の外部接続端子、例えば電力端子およびコネクタ、を有する。 FIG. 3 is a perspective view showing the appearance of the inverter device 1. The inverter device 1 includes a control unit 1b that accommodates the control circuit 1a, a power unit 1c that accommodates the power module 2, and a capacitor unit 1d that accommodates capacitors and high-voltage wiring. The power unit 1c is disposed between the control unit 1b and the capacitor unit 1d. The power unit 1 c houses the power module 2 in the case 10. The power unit 1c is an air-cooled power conversion device in which a plurality of semiconductor modules and a plurality of heat sinks for cooling them are accommodated in a case. The case 10 is provided with a ventilation port 10a as an air inlet and outlet connected to the ventilation duct 9a on opposite end surfaces. The inverter device 1 has a plurality of external connection terminals (not shown), for example, power terminals and connectors.

図４は、パワーユニット１ｃの斜視図である。ケース１０は、６枚の板を組み合わせた箱である。ケース１０は、２つの側板１０ｂ、１０ｃと、底板１０ｄと、天板１０ｅと、２つのグリッド板１０ｆ、１０ｇを有する。底板１０ｄには、端子を貫通させて配置するための複数の開口部が設けられている。天板１０ｅには、端子を貫通させるための複数の開口部が設けられている。グリッド板１０ｆ、１０ｇには、入り口および出口としての通風口１０ａが設けられている。グリッド板１０ｆと、グリッド板１０ｇとは、対称の形状である。 FIG. 4 is a perspective view of the power unit 1c. The case 10 is a box in which six plates are combined. The case 10 has two side plates 10b and 10c, a bottom plate 10d, a top plate 10e, and two grid plates 10f and 10g. The bottom plate 10d is provided with a plurality of openings for placing the terminals therethrough. The top plate 10e is provided with a plurality of openings for penetrating the terminals. The grid plates 10f and 10g are provided with a vent 10a as an entrance and an exit. The grid plate 10f and the grid plate 10g are symmetrical shapes.

図５は、パワーユニット１ｃの正面図である。グリッド板１０ｆは、ねじ１０ｈによって、側板１０ｂ、１０ｃに締め付けられて、固定されている。図示されるように、通風口１０ａからは、ケース１０内に収容されたパワーモジュール２の組立体２０が見える。 FIG. 5 is a front view of the power unit 1c. The grid plate 10f is fastened and fixed to the side plates 10b and 10c by screws 10h. As shown in the drawing, the assembly 20 of the power module 2 accommodated in the case 10 can be seen from the ventilation opening 10a.

図６は、ケースの分解状態を示す正面図である。図６は、グリッド板１０ｆを取り去った状態を示している。側板１０ｂ、１０ｃには、ねじ１０ｈを受け入れる雌ねじ部１０ｊが設けられている。側板１０ｂ、１０ｃは、ねじ１０ｉによって、底板１０ｄと天板１０ｅとに締め付けられて、固定されている。底板１０ｄと天板１０ｅとには、ねじ１０ｉを受け入れる雌ねじ部１０ｋが設けられている。ねじ１０ｉと雌ねじ部１０ｋとは、組立体２０を締め付けてケース１０内に固定する締め付け装置を提供する。言い換えると、組立体２０は、少なくとも一組の対向している内壁間に挟まれて支持されている。 FIG. 6 is a front view showing an exploded state of the case. FIG. 6 shows a state where the grid plate 10f is removed. The side plates 10b and 10c are provided with female screw portions 10j that receive the screws 10h. The side plates 10b and 10c are fastened and fixed to the bottom plate 10d and the top plate 10e by screws 10i. The bottom plate 10d and the top plate 10e are provided with a female screw portion 10k that receives the screw 10i. The screw 10 i and the female screw portion 10 k provide a fastening device that fastens the assembly 20 and fixes it in the case 10. In other words, the assembly 20 is sandwiched and supported between at least one pair of opposed inner walls.

さらに、底板１０ｄと天板１０ｅとの間隔は、組立体２０を締め付けて固定できるように設定されている。この結果、組立体２０は、二組の対向している内壁間に挟まれて支持されている。 Further, the distance between the bottom plate 10d and the top plate 10e is set so that the assembly 20 can be fastened and fixed. As a result, the assembly 20 is supported by being sandwiched between two opposing inner walls.

図７は、パワーモジュール２の組立体２０の正面図である。図８は、組立体２０の上面図である。組立体２０は、複数の半導体モジュール２２と、複数のヒートシンク２４と、複数の弾性部材２６とを備える。組立体２０は、構成部品を、弾性部材２６、ヒートシンク２４、半導体モジュール２２、ヒートシンク２４、および弾性部材２６の順で積層して構成されている。組立体２０の両端には、弾性部材２６が配置されている。弾性部材２６は、組立体２０の積層方向Ｚの両端面を覆っている。弾性部材２６は、組立体２０の高さ方向Ｙの両端面を、ほぼ覆っている。弾性部材２６は、端子を配置するために、半導体モジュール２２の直上部および直下部を覆わないように配置されている。弾性部材２６は、積層方向Ｚに関して隣接する２つのヒートシンク２４の間にも配置されている。ただし、通風方向Ｘに関して隣接する２つのヒートシンク２４の間には、弾性部材２６は配置されていない。言い換えると、積層方向Ｚに沿って隣接する２つの半導体装置２７の間には弾性部材２６が配置されているが、通風方向Ｘに沿って隣接する２つの半導体装置２７の間には弾性部材２６は配置されていない。弾性部材２６は、組立体２０を、ケース１０内に弾性的に支持する。さらに、弾性部材２６は、ヒートシンク２４とケース１０との間の望ましくない衝突および摩擦を回避する。また、弾性部材２６は、ヒートシンク２４とヒートシンク２４との間の望ましくない衝突および摩擦を回避する。 FIG. 7 is a front view of the assembly 20 of the power module 2. FIG. 8 is a top view of the assembly 20. The assembly 20 includes a plurality of semiconductor modules 22, a plurality of heat sinks 24, and a plurality of elastic members 26. The assembly 20 is configured by laminating components in the order of an elastic member 26, a heat sink 24, a semiconductor module 22, a heat sink 24, and an elastic member 26. Elastic members 26 are disposed at both ends of the assembly 20. The elastic member 26 covers both end faces of the assembly 20 in the stacking direction Z. The elastic member 26 substantially covers both end faces in the height direction Y of the assembly 20. The elastic member 26 is arranged so as not to cover the upper part and the lower part of the semiconductor module 22 in order to arrange the terminals. The elastic member 26 is also disposed between the two heat sinks 24 adjacent to each other in the stacking direction Z. However, the elastic member 26 is not disposed between the two heat sinks 24 adjacent to each other in the ventilation direction X. In other words, the elastic member 26 is disposed between the two semiconductor devices 27 adjacent along the stacking direction Z, but the elastic member 26 is interposed between the two semiconductor devices 27 adjacent along the ventilation direction X. Is not arranged. The elastic member 26 elastically supports the assembly 20 in the case 10. Further, the elastic member 26 avoids unwanted collisions and friction between the heat sink 24 and the case 10. The elastic member 26 also avoids unwanted collisions and friction between the heat sink 24 and the heat sink 24.

複数の半導体モジュール２２は、２行×３列の行列状に配列されている。通風方向と直交する積層方向Ｚに沿って並ぶ複数の半導体モジュール２２を行と呼び、通風方向Ｘに沿って並ぶ複数の半導体モジュール２２を列と呼ぶ。２つのヒートシンク２４の間に、半導体モジュール２２が配置されている。ひとつの半導体モジュール２２と、その両側に配置された一対のヒートシンク２４とは、ひとつの半導体装置２７を構成している。半導体装置２７は、２行×３列の行列状に配列されている。複数の半導体装置２７は、上流側の行と、下流側の行との温度差を抑制するために、２行に構成されることが望ましい。 The plurality of semiconductor modules 22 are arranged in a matrix of 2 rows × 3 columns. The plurality of semiconductor modules 22 arranged along the stacking direction Z perpendicular to the ventilation direction is called a row, and the plurality of semiconductor modules 22 arranged along the ventilation direction X is called a column. The semiconductor module 22 is disposed between the two heat sinks 24. One semiconductor module 22 and a pair of heat sinks 24 arranged on both sides thereof constitute one semiconductor device 27. The semiconductor devices 27 are arranged in a matrix of 2 rows × 3 columns. The plurality of semiconductor devices 27 are preferably configured in two rows in order to suppress a temperature difference between the upstream row and the downstream row.

図９は、組立体２０の分解状態を示す正面図である。図１０は、端部ユニット２８の分解状態を示す正面図である。図１１は、中間ユニット２９の分解状態を示す正面図である。図１２は、組立体２０におけるひとつの中間ユニット２９の分解状態を示す上面図である。 FIG. 9 is a front view showing an exploded state of the assembly 20. FIG. 10 is a front view showing an exploded state of the end unit 28. FIG. 11 is a front view showing a disassembled state of the intermediate unit 29. FIG. 12 is a top view showing an exploded state of one intermediate unit 29 in the assembly 20.

端部ユニット２８は、組立体２０の両端部に配置された第１弾性部材２６ａと、ひとつのヒートシンク２４とを備える。第１弾性部材２６ａは、最も端に配置されるヒートシンク２４と、側板１０ｂ、１０ｃとの間に配置される。 The end unit 28 includes first elastic members 26 a disposed at both ends of the assembly 20 and one heat sink 24. The first elastic member 26a is disposed between the heat sink 24 disposed at the end and the side plates 10b and 10c.

中間ユニット２９は、組立体２０の中間部分に配置された第２弾性部材２６ｂと、その両側に配置された少なくとも２つのヒートシンク２４とを備える。第２弾性部材２６ｂは、隣接する２つのヒートシンク２４の間に配置される。言い換えると、第２弾性部材２６ｂは、２つの半導体装置２７の間に配置される。中間ユニット２９は、ひとつの第２弾性部材２６ｂと、４つのヒートシンク２４とを備えている。第２弾性部材２６ｂは、その両側に配置される少なくとも２つのヒートシンク２４を連結している。第２弾性部材２６ｂは、２つの第１弾性部材２６ａによって構成することができる。図示から容易に理解されるように、端部ユニット２８は、ひとつの第１弾性部材２６ａと、その片側に配置された２つのヒートシンク２４とを備えている。弾性部材２６は、第１弾性部材２６ａと、第２弾性部材２６ｂとの両方を指す名称である。 The intermediate unit 29 includes a second elastic member 26b disposed in an intermediate portion of the assembly 20, and at least two heat sinks 24 disposed on both sides thereof. The second elastic member 26 b is disposed between the two adjacent heat sinks 24. In other words, the second elastic member 26 b is disposed between the two semiconductor devices 27. The intermediate unit 29 includes one second elastic member 26 b and four heat sinks 24. The second elastic member 26b connects at least two heat sinks 24 disposed on both sides thereof. The second elastic member 26b can be constituted by two first elastic members 26a. As can be easily understood from the drawing, the end unit 28 includes one first elastic member 26a and two heat sinks 24 arranged on one side thereof. The elastic member 26 is a name indicating both the first elastic member 26a and the second elastic member 26b.

複数のヒートシンク２４は、すべて同じ形状である。ヒートシンク２４はアルミニウム合金製である。ヒートシンク２４は、板状の基板２４ａと、複数のフィン２４ｂとを備える。基板２４ａは、通風方向Ｘと高さ方向Ｙとに沿って広がる平板である。基板２４ａは、半導体モジュール２２と平行に、かつ近接して配置されることによって、半導体モジュール２２の熱が伝熱するように配置される。フィン２４ｂは、基板２４ａから垂直に延び出すように、基板２４ａと一体的に構成されている。フィン２４ｂは、通風方向Ｘと積層方向Ｚとに沿って広がる平板である。隣接するフィン２４ｂの間には、冷却用の空気が流れる隙間が区画されている。言い換えると、ヒートシンク２４は、断面櫛歯状のブロック部材である。 The plurality of heat sinks 24 have the same shape. The heat sink 24 is made of an aluminum alloy. The heat sink 24 includes a plate-like substrate 24a and a plurality of fins 24b. The substrate 24 a is a flat plate that extends along the ventilation direction X and the height direction Y. The board | substrate 24a is arrange | positioned so that the heat of the semiconductor module 22 may be heat-transferred by arrange | positioning in parallel with the semiconductor module 22, and adjoining. The fins 24b are configured integrally with the substrate 24a so as to extend vertically from the substrate 24a. The fins 24b are flat plates that extend along the ventilation direction X and the stacking direction Z. A gap through which cooling air flows is defined between adjacent fins 24b. In other words, the heat sink 24 is a block member having a comb-like cross section.

図１３は、弾性部材２６の側面図である。弾性部材２６は、ゴム製または樹脂製である。さらに、弾性部材２６は、ヒートシンク２４に想定される温度範囲において所定の弾力性を維持できる耐熱性を有する。さらに、弾性部材２６は、電気絶縁性を有していてもよい。弾性部材２６は、ヒートシンク２４のフィンの先端側に噛み合うように形成されている。弾性部材２６とヒートシンク２４とは、弾性部材２６の弾性力によって一体的に連結されている。それぞれの弾性部材２６は、少なくとも２つのヒートシンク２４と連結されている。 FIG. 13 is a side view of the elastic member 26. The elastic member 26 is made of rubber or resin. Further, the elastic member 26 has heat resistance capable of maintaining a predetermined elasticity in a temperature range assumed for the heat sink 24. Further, the elastic member 26 may have electrical insulation. The elastic member 26 is formed so as to mesh with the tip end side of the fin of the heat sink 24. The elastic member 26 and the heat sink 24 are integrally connected by the elastic force of the elastic member 26. Each elastic member 26 is connected to at least two heat sinks 24.

弾性部材２６は、断面櫛歯状のブロック部材である。弾性部材２６は、基板２６ｃと、複数の突部２６ｄ、２６ｅとを有する。突部２６ｄ、２６ｅは、ヒートシンク２４の外側を、フィン２４ｂの先端側から覆うように形成されている。突部２６ｄ、２６ｅは、ヒートシンク２４と噛み合うように形成されている。突部２６ｄ、２６ｅは、一対の側板２６ｄと、複数のリブ板２６ｅとを有する。 The elastic member 26 is a block member having a comb-like cross section. The elastic member 26 includes a substrate 26c and a plurality of protrusions 26d and 26e. The protrusions 26d and 26e are formed so as to cover the outside of the heat sink 24 from the front end side of the fin 24b. The protrusions 26 d and 26 e are formed so as to mesh with the heat sink 24. The protrusions 26d and 26e have a pair of side plates 26d and a plurality of rib plates 26e.

基板２６ｃは、通風方向Ｘと高さ方向Ｙとに沿って広がる平板である。基板２６ｃは、複数のフィン２４ｂの先端を覆うように配置されている。 The substrate 26c is a flat plate that extends along the ventilation direction X and the height direction Y. The substrate 26c is disposed so as to cover the tips of the plurality of fins 24b.

側板２６ｄは、基板２６ｃから垂直に延び出すように、基板２６ｃと一体的に構成されている。一対の側板２６ｄは、基板２６ｃの両端から延び出している。側板２６ｄは、通風方向Ｘと積層方向Ｚとに沿って広がる平板である。側板２６ｄは、ヒートシンク２４の最も端に位置するフィン２４ｂのさらに外側に位置づけられる。 The side plate 26d is configured integrally with the substrate 26c so as to extend vertically from the substrate 26c. The pair of side plates 26d extends from both ends of the substrate 26c. The side plate 26d is a flat plate extending along the ventilation direction X and the stacking direction Z. The side plate 26 d is positioned further outside the fin 24 b positioned at the extreme end of the heat sink 24.

複数のリブ板２６ｅは、基板２６ｃから垂直に延び出すように、基板２６ｃと一体的に構成されている。リブ板２６ｅは、通風方向Ｘと積層方向Ｚとに沿って広がる平板である。リブ板２６ｅは、フィン２４ｂとフィン２４ｂとの間に位置づけられる。一対の側板２６ｄと複数のリブ板２６ｅとは、複数のフィン２４ｂと噛み合うように形成されている。フィン２４ｂの間隔と、リブ板２６ｅの厚さとは、弾性部材２６がヒートシンク２４に圧入され、弾性力によって連結されるように形成されてもよい。複数のリブ板２６ｅのフィン２４ｂの間への挿し込み高さは、ヒートシンク２４の放熱のための有効表面積およびフィン２４ｂの間の通路の断面積を調節するように設定されている。 The plurality of rib plates 26e are configured integrally with the substrate 26c so as to extend vertically from the substrate 26c. The rib plate 26e is a flat plate that extends along the ventilation direction X and the stacking direction Z. The rib plate 26e is positioned between the fin 24b and the fin 24b. The pair of side plates 26d and the plurality of rib plates 26e are formed so as to mesh with the plurality of fins 24b. The interval between the fins 24b and the thickness of the rib plate 26e may be formed so that the elastic member 26 is press-fitted into the heat sink 24 and connected by elastic force. The insertion height of the rib plates 26e between the fins 24b is set so as to adjust the effective surface area for heat dissipation of the heat sink 24 and the cross-sectional area of the passage between the fins 24b.

図６に戻って、弾性部材２６は、複数のヒートシンク２４を弾性的にケース１０内に支持する。弾性部材２６の基板２６ｃは、組立体２０がケース１０内に収容された状態において、弾性領域で変形している。また、側板２６ｄは、組立体２０がケース１０内に収容された状態において、弾性領域で変形している。言い換えると、組立体２０は、ケース１０内に、押し込まれた状態で収納されている。ケース１０は、車両に想定される振動では複数の半導体モジュール２２と複数のヒートシンク２４とが大きく動かない程度に、弾性部材２６をきつく締め付けている。複数の半導体装置２７は、少なくとも側板１０ｂと側板１０ｃとの間に、弾性部材２６を介して挟まれて支持されている。これにより、複数の半導体装置２７を簡単に固定することができる。しかも、複数の半導体装置２７を、長期間にわたって安定的に固定することができる。 Returning to FIG. 6, the elastic member 26 elastically supports the plurality of heat sinks 24 in the case 10. The substrate 26 c of the elastic member 26 is deformed in the elastic region in a state where the assembly 20 is accommodated in the case 10. Further, the side plate 26d is deformed in the elastic region in a state where the assembly 20 is accommodated in the case 10. In other words, the assembly 20 is housed in the case 10 while being pushed. In the case 10, the elastic member 26 is tightly tightened to such an extent that the plurality of semiconductor modules 22 and the plurality of heat sinks 24 do not move greatly due to vibration assumed in the vehicle. The plurality of semiconductor devices 27 are sandwiched and supported via at least the elastic member 26 between the side plate 10b and the side plate 10c. Thereby, the plurality of semiconductor devices 27 can be easily fixed. In addition, the plurality of semiconductor devices 27 can be stably fixed over a long period of time.

さらに、弾性部材２６は、ヒートシンク２４と共同して空気が流れる通路を区画する。この結果、弾性部材２６は、冷却用の空気が望ましくない部位へ漏れることを防止する。 Further, the elastic member 26 defines a passage through which air flows in cooperation with the heat sink 24. As a result, the elastic member 26 prevents the cooling air from leaking to an undesirable site.

図１４は、組立体２０の半導体装置２７の分解状態を示す斜視図である。半導体モジュール２２は、パッケージ２２ｈと、コレクタ側電極端子２２ｋ、エミッタ側電極端子２２ｍ、及び複数の制御信号端子２２ｎを備えている。パッケージ２２ｈは、カード形状、または平板状と呼びうる形状である。パッケージ２２ｈは、エポキシ樹脂によって半導体素子をモールドすることによって構成されている。パッケージ２２ｈの両方の主面２２ｒ、２２ｓのほぼ中央には、放熱のための金属伝熱板２２ｔ、２２ｕが露出して配置されている。半導体装置２７は、半導体モジュール２２を両面から冷却することができる空冷型の半導体素子ユニットを提供している。半導体モジュール２２には、ひとつのＩＧＢＴ２０ａ〜２０ｆと、ひとつのフリーホイーリングダイオード２１ａ〜２１ｆとが内蔵されている。コレクタ側電極端子２２ｋとエミッタ側電極端子２２ｍと複数の制御信号端子２２ｎとは、パッケージ２２ｈの側面から主面２２ｒ、２２ｓと平行に延び出している。コレクタ側電極端子２２ｋとエミッタ側電極端子２２ｍとは、パッケージ２２ｈのひとつの側面から突出している。複数の制御信号端子２２ｎは、パッケージ２２ｈの反対側の側面から突出している。制御信号端子２２ｎは、制御ユニット１ｂに向かって延びだしおり、制御回路１ａと接続される。電極端子２２ｋ、２２ｍは、コンデンサユニット１ｄに向かって延び出しており、電力回路部品に接続される。よって、複数の半導体モジュールは、制御ユニット１ｂとコンデンサユニット１ｄとの間を接続するように配列されている。パッケージ２２ｈに収容されたＩＧＢＴとフリーホイーリングダイオードとは、金属伝熱板２２ｔと金属伝熱板２２ｕとの間に配置されている。ＩＧＢＴとフリーホイーリングダイオードとは、金属伝熱板２２ｔと金属伝熱板２２ｕとの両方にはんだ層によって接合されている。パッケージ２２ｈ内において、ＩＧＢＴのコレクタ及びエミッタに、フリーホイーリングダイオードのアノード及びカソードが、いわゆる逆向き並列に接続されている。金属伝熱板２２ｔ及び金属伝熱板２２ｕは、それぞれコレクタ側電極端子２２ｋ及びエミッタ側電極端子２２ｍに電気的に導通している。また、上記のはんだ層は他の接合機能材料に置換してもよい。 FIG. 14 is a perspective view showing an exploded state of the semiconductor device 27 of the assembly 20. The semiconductor module 22 includes a package 22h, a collector side electrode terminal 22k, an emitter side electrode terminal 22m, and a plurality of control signal terminals 22n. The package 22h has a shape that can be called a card shape or a flat plate shape. The package 22h is configured by molding a semiconductor element with an epoxy resin. Metal heat transfer plates 22t and 22u for heat radiation are disposed so as to be exposed at substantially the center of both main surfaces 22r and 22s of the package 22h. The semiconductor device 27 provides an air-cooled semiconductor element unit that can cool the semiconductor module 22 from both sides. The semiconductor module 22 includes one IGBT 20a to 20f and one freewheeling diode 21a to 21f. The collector-side electrode terminal 22k, the emitter-side electrode terminal 22m, and the plurality of control signal terminals 22n extend in parallel with the main surfaces 22r and 22s from the side surface of the package 22h. The collector side electrode terminal 22k and the emitter side electrode terminal 22m protrude from one side surface of the package 22h. The plurality of control signal terminals 22n protrude from the opposite side surface of the package 22h. The control signal terminal 22n extends toward the control unit 1b and is connected to the control circuit 1a. The electrode terminals 22k and 22m extend toward the capacitor unit 1d and are connected to power circuit components. Therefore, the plurality of semiconductor modules are arranged so as to connect between the control unit 1b and the capacitor unit 1d. The IGBT and free wheeling diode housed in the package 22h are disposed between the metal heat transfer plate 22t and the metal heat transfer plate 22u. The IGBT and the freewheeling diode are joined to both the metal heat transfer plate 22t and the metal heat transfer plate 22u by a solder layer. In the package 22h, the anode and the cathode of the freewheeling diode are connected in parallel to the so-called reverse direction to the collector and emitter of the IGBT. The metal heat transfer plate 22t and the metal heat transfer plate 22u are electrically connected to the collector side electrode terminal 22k and the emitter side electrode terminal 22m, respectively. Further, the solder layer may be replaced with another bonding function material.

パッケージ２２ｈとヒートシンク２４との間には、セラミックからなる絶縁基板２３が配置されている。絶縁基板２３とヒートシンク２４との間、及び絶縁基板２３とパッケージ２２ｈとの間にはそれぞれ、良熱伝導性を有するシリコン系の放熱グリスが塗布されている。また、絶縁基板２３は、窒化アルミニウムフィルムやシリコンゴムシートで形成してもよい。絶縁基板２３及び放熱グリスは、絶縁性を有する放熱フィルムによって提供されてもよい。 An insulating substrate 23 made of ceramic is disposed between the package 22h and the heat sink 24. Silicon-based heat radiation grease having good thermal conductivity is applied between the insulating substrate 23 and the heat sink 24 and between the insulating substrate 23 and the package 22h. The insulating substrate 23 may be formed of an aluminum nitride film or a silicon rubber sheet. The insulating substrate 23 and the heat dissipation grease may be provided by a heat dissipation film having insulating properties.

インバータ装置１がモータ３に供給する電力を制御すると、半導体モジュール２２に発生した熱がヒートシンク２４に伝導する。一方、ファン９によって通風ダクト９ａ内に冷却空気が送風される。空気は、グリッド板１０ｆの通風口１０ａから、パワーユニット１ｃ内に流入する。パワーユニット１ｃ内では、空気は、すべてのヒートシンク２４の表面上を流れる。このとき、空気がヒートシンク２４を冷却する。空気は、グリッド板１０ｇの通風口１０ａから、パワーユニット１ｃ外に流入する。 When the inverter device 1 controls the power supplied to the motor 3, the heat generated in the semiconductor module 22 is conducted to the heat sink 24. On the other hand, cooling air is blown into the ventilation duct 9a by the fan 9. Air flows into the power unit 1c from the air vent 10a of the grid plate 10f. In the power unit 1 c, air flows on the surfaces of all the heat sinks 24. At this time, the air cools the heat sink 24. Air flows out of the power unit 1c from the vent 10a of the grid plate 10g.

インバータ装置１は以下の製造方法によって製造される。まず、ヒートシンク２４と弾性部材２６とが、組み合わせられる。次に、複数のヒートシンク２４と、複数の弾性部材２６と、複数の半導体モジュール２２とを、図示されるように配列し、積層することによって、組立体２０が組立てられる。複数の弾性部材２６は、組立体２０の積層方向Ｚの両端と、隣接する２つのヒートシンク２４の間とに配置される。次に、組立体２０が、ケース１０内に収容される。このとき、組立体２０は、側板１０ｂと側板１０ｃとの間に配置され、積層方向Ｚに沿って、ねじ１０ｉおよび雌ねじ部１０ｋによって締め付けられる。この結果、弾性部材２６の基板２６ｃは圧縮され、弾性変形する。さらに、組立体２０は、底板１０ｄと天板１０ｅとの間に配置され、締め付けられる。この結果、弾性部材２６の側板２６ｄは圧縮され、弾性変形する。これにより、組立体２０がケース１０内に安定的に支持される。さらに、グリッド板１０ｆ、１０ｇが側板１０ｂ、１０ｃに締め付けられる。このとき、グリッド板１０ｆ、１０ｇが、ヒートシンク２４および弾性部材２６を通風方向Ｘに沿って締め付けてもよい。 The inverter device 1 is manufactured by the following manufacturing method. First, the heat sink 24 and the elastic member 26 are combined. Next, the assembly 20 is assembled by arranging and stacking a plurality of heat sinks 24, a plurality of elastic members 26, and a plurality of semiconductor modules 22 as illustrated. The plurality of elastic members 26 are disposed between both ends in the stacking direction Z of the assembly 20 and between two adjacent heat sinks 24. Next, the assembly 20 is accommodated in the case 10. At this time, the assembly 20 is disposed between the side plate 10b and the side plate 10c, and is tightened along the stacking direction Z by the screw 10i and the female screw portion 10k. As a result, the substrate 26c of the elastic member 26 is compressed and elastically deformed. Furthermore, the assembly 20 is disposed between the bottom plate 10d and the top plate 10e and tightened. As a result, the side plate 26d of the elastic member 26 is compressed and elastically deformed. Thereby, the assembly 20 is stably supported in the case 10. Further, the grid plates 10f and 10g are fastened to the side plates 10b and 10c. At this time, the grid plates 10f and 10g may tighten the heat sink 24 and the elastic member 26 along the ventilation direction X.

（第２実施形態）
図１５は、本発明の第２実施形態に係る組立体２２０の正面図である。図１６は、第２実施形態に係る通風ダクト２０９ａを示す上面図である。弾性部材２６は、冷却空気の流量を調節するために、高さが異なる複数のリブ板２２６ｅ１、２２６ｅ２、２２６ｅ３を有する。リブ板２２６ｅ１、２２６ｅ２、２２６ｅ３の高さは、ヒートシンク毎に異なっている。第１弾性部材２２６ａは、第１実施形態の第１弾性部材２６ａと同一の形状をもつ。第１弾性部材２２６ａの第１のリブ板２２６ｅ１は、高さＬ２１を有している。この高さＬ２１は、フィン２４ｂとフィン２４ｂとの間への挿し込み高さとも呼ばれる。第２弾性部材２２６ｂは、高さが異なる２種類の第２のリブ板２２６ｅ２と、第３のリブ板２２６ｅ３とを有する。第２のリブ板２２６ｅ２の高さはＬ２２である。第３のリブ板２２６ｅ３の高さはＬ２３である。リブ板２２６ｅ１、２２６ｅ２、２２６ｅ３の高さは、Ｌ２１＜Ｌ２２＜Ｌ２３の関係式を満たすように設定されている。組立体２２０の中央部に位置する第３のリブ板２２６ｅ３の高さは、組立体２２０の端に位置する第１のリブ板２２６ｅ１より高い。リブ板２２６ｅ１、２２６ｅ２、２２６ｅ３は、フィン２４ｂの表面を覆うことによって、熱交換のために有効な表面積を減らしている。さらに、リブ板２２６ｅ１、２２６ｅ２、２２６ｅ３は、複数のフィン２４ｂの間の隙間を塞ぐことによって、空気通路の断面積を減らしている。この結果、リブ板２２６ｅ１、２２６ｅ２、２２６ｅ３は、それらの高さが高くなるほど、ヒートシンク２４の放熱能力を減少させる。 (Second Embodiment)
FIG. 15 is a front view of an assembly 220 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 16 is a top view showing the ventilation duct 209a according to the second embodiment. The elastic member 26 has a plurality of rib plates 226e1, 226e2, 226e3 having different heights in order to adjust the flow rate of the cooling air. The height of the rib plates 226e1, 226e2, 226e3 is different for each heat sink. The first elastic member 226a has the same shape as the first elastic member 26a of the first embodiment. The first rib plate 226e1 of the first elastic member 226a has a height L21. This height L21 is also called the insertion height between the fins 24b and 24b. The second elastic member 226b includes two types of second rib plates 226e2 having different heights and a third rib plate 226e3. The height of the second rib plate 226e2 is L22. The height of the third rib plate 226e3 is L23. The heights of the rib plates 226e1, 226e2, 226e3 are set so as to satisfy the relational expression L21 <L22 <L23. The height of the third rib plate 226e3 located at the center of the assembly 220 is higher than that of the first rib plate 226e1 located at the end of the assembly 220. The rib plates 226e1, 226e2, 226e3 reduce the effective surface area for heat exchange by covering the surface of the fin 24b. Further, the rib plates 226e1, 226e2, 226e3 reduce the cross-sectional area of the air passage by closing the gaps between the plurality of fins 24b. As a result, the rib plates 226e1, 226e2, 226e3 decrease the heat dissipation capability of the heat sink 24 as their height increases.

この結果、組立体２２０の端に配置されたヒートシンク２４の放熱能力は、組立体２２０の中央部に配置されたヒートシンク２４の放熱能力よりも大きい。図示される構成は、組立体２２０の積層方向Ｚに関して供給風量の分布が生じる場合に有効である。例えば、通風ダクト２０９ａの場合、通路断面の形状は、上流から下流に向かって広がっている。この場合、供給風量は、中央部で多く、端で少なくなりやすい。組立体２２０は、供給風量が少ない位置に配置されたヒートシンク２４の放熱能力を、供給風量が多い位置に配置されたヒートシンク２４の放熱能力よりも大きく設定している。このため、部分的な放熱量の低下を抑制することができる。 As a result, the heat dissipation capability of the heat sink 24 disposed at the end of the assembly 220 is greater than the heat dissipation capability of the heat sink 24 disposed at the center of the assembly 220. The illustrated configuration is effective when the distribution of the supply air volume occurs in the stacking direction Z of the assembly 220. For example, in the case of the ventilation duct 209a, the shape of the passage section is widened from the upstream toward the downstream. In this case, the supply air volume tends to be large at the center and small at the end. The assembly 220 sets the heat dissipation capability of the heat sink 24 arranged at a position where the supply air volume is small to be larger than the heat dissipation capability of the heat sink 24 arranged at a position where the supply air volume is large. For this reason, the fall of the partial heat dissipation can be suppressed.

（第３実施形態）
図１７は、本発明の第３実施形態に係る組立体３２０の正面図である。図１８は、第３実施形態に係る通風ダクト３０９ａを示す上面図である。弾性部材２６は、冷却空気の流量を調節するために、高さが異なる複数のリブ板３２６ｅ１、３２６ｅ２、３２６ｅ３を有する。リブ板３２６ｅ１、３２６ｅ２、３２６ｅ３の高さは、ヒートシンク毎に異なっている。第１弾性部材３２６ａの第１のリブ板３２６ｅ１は、高さＬ３１を有している。第２弾性部材３２６ｂは、高さが異なる２種類の第１のリブ板３２６ｅ２と、第２のリブ板３２６ｅ３とを有する。リブ板３２６ｅ２の高さはＬ３２である。リブ板３２６ｅ３の高さはＬ３３である。リブ板３２６ｅ１、３２６ｅ２、３２６ｅ３の高さは、Ｌ３１＞Ｌ３２＞Ｌ３３の関係式を満たすように設定されている。組立体３２０の中央部に位置するリブ板３２６ｅ３の高さは、組立体３２０の端に位置するリブ板３２６ｅ１より高い。 (Third embodiment)
FIG. 17 is a front view of an assembly 320 according to the third embodiment of the present invention. FIG. 18 is a top view showing a ventilation duct 309a according to the third embodiment. The elastic member 26 has a plurality of rib plates 326e1, 326e2, 326e3 having different heights in order to adjust the flow rate of the cooling air. The height of the rib plates 326e1, 326e2, 326e3 is different for each heat sink. The first rib plate 326e1 of the first elastic member 326a has a height L31. The second elastic member 326b includes two types of first rib plates 326e2 having different heights and a second rib plate 326e3. The height of the rib plate 326e2 is L32. The height of the rib plate 326e3 is L33. The heights of the rib plates 326e1, 326e2, 326e3 are set so as to satisfy the relational expression L31>L32> L33. The rib plate 326e3 located at the center of the assembly 320 is higher than the rib plate 326e1 located at the end of the assembly 320.

この結果、組立体３２０の端に配置されたヒートシンク２４の放熱能力は、組立体３２０の中央部に配置されたヒートシンク２４の放熱能力よりも小さい。通風ダクト３０９ａの場合、通路断面の形状は、上流から下流に向かって縮小している。この場合、供給風量は、中央部で少なく、端で多くなりやすい。組立体３２０は、供給風量が少ない位置に配置されたヒートシンク２４の放熱能力を、供給風量が多い位置に配置されたヒートシンク２４の放熱能力よりも大きく設定している。このため、部分的な放熱量の低下を抑制することができる。 As a result, the heat dissipation capability of the heat sink 24 disposed at the end of the assembly 320 is smaller than the heat dissipation capability of the heat sink 24 disposed at the center of the assembly 320. In the case of the ventilation duct 309a, the shape of the passage section is reduced from the upstream toward the downstream. In this case, the supply air volume is small at the center and tends to increase at the end. The assembly 320 sets the heat dissipation capability of the heat sink 24 arranged at a position where the supply air volume is small to be larger than the heat dissipation capability of the heat sink 24 arranged at a position where the supply air volume is large. For this reason, the fall of the partial heat dissipation can be suppressed.

（第４実施形態）
図１９は、本発明の第４実施形態に係る弾性部材２６、４２６ｂの上面図である。ひとつのリブ板４２６ｂの高さは、ヒートシンク２４の通風方向Ｘの上流領域と下流領域とで異なる。弾性部材２６、４２６ｂのリブ板４２６ｅは、通風方向Ｘの上流側で高さＬ４１を有し、通風方向Ｘの下流側で高さＬ４２を有する。リブ板４２６ｅの高さは、段階的に変化している。この構成によると、下流側のヒートシンク２４の有効表面積を、上流側のヒートシンク２４の有効表面積に比べて大きくすることができる。このため、通風方向に沿って空気温度が上昇しても、下流側のヒートシンク２４において必要な放熱量を得ることができる。 (Fourth embodiment)
FIG. 19 is a top view of the elastic members 26 and 426b according to the fourth embodiment of the present invention. The height of one rib plate 426b differs between the upstream region and the downstream region of the heat sink 24 in the ventilation direction X. The rib plate 426e of the elastic members 26, 426b has a height L41 on the upstream side in the ventilation direction X and has a height L42 on the downstream side in the ventilation direction X. The height of the rib plate 426e changes in stages. According to this configuration, the effective surface area of the heat sink 24 on the downstream side can be made larger than the effective surface area of the heat sink 24 on the upstream side. For this reason, even if the air temperature rises along the ventilation direction, a necessary heat radiation amount can be obtained in the heat sink 24 on the downstream side.

（第５実施形態）
図２０は、本発明の第５実施形態に係る弾性部材２６、５２６ｂの上面図である。弾性部材２６、５２６ｂのリブ板５２６ｅは、通風方向Ｘの上流側で高さＬ５１を有し、通風方向Ｘの下流側で高さＬ５２を有する。リブ板５２６ｅの高さは、中間領域だけにおいて、テーパ状に徐々に変化している。 (Fifth embodiment)
FIG. 20 is a top view of the elastic members 26 and 526b according to the fifth embodiment of the present invention. The rib plate 526e of the elastic members 26, 526b has a height L51 on the upstream side in the ventilation direction X and has a height L52 on the downstream side in the ventilation direction X. The height of the rib plate 526e gradually changes in a tapered shape only in the intermediate region.

（第６実施形態）
図２１は、本発明の第６実施形態に係る弾性部材２６、６２６ｂの上面図である。弾性部材２６、６２６ｂのリブ板６２６ｅは、通風方向Ｘの上流側で高さＬ６１を有し、通風方向Ｘの下流側で高さＬ６２を有する。リブ板６２６ｅの高さは、中間領域だけにおいて、曲線状に徐々に変化している。 (Sixth embodiment)
FIG. 21 is a top view of the elastic members 26 and 626b according to the sixth embodiment of the present invention. The rib plates 626e of the elastic members 26 and 626b have a height L61 on the upstream side in the ventilation direction X and a height L62 on the downstream side in the ventilation direction X. The height of the rib plate 626e gradually changes in a curved shape only in the intermediate region.

（第７実施形態）
図２２は、本発明の第７実施形態に係る弾性部材２６、７２６ｂの上面図である。弾性部材２６、７２６ｂのリブ板７２６ｅは、通風方向Ｘの上流側で高さＬ７１を有し、通風方向Ｘの下流側で高さＬ７２を有する。リブ板７２６ｅの高さは、通風方向Ｘの全体において、テーパ状に徐々に変化している。 (Seventh embodiment)
FIG. 22 is a top view of the elastic members 26 and 726b according to the seventh embodiment of the present invention. The rib plates 726e of the elastic members 26 and 726b have a height L71 on the upstream side in the ventilation direction X and a height L72 on the downstream side in the ventilation direction X. The height of the rib plate 726e gradually changes in a taper shape throughout the ventilation direction X.

（第８実施形態）
図２３は、本発明の第８実施形態に係る組立体８２０の正面図である。弾性部材２６、８２６ａ、８２６ｂは、複数のリブ板８２６ｅを有する。リブ板８２６ｅ１、８２６ｅ２の高さは、ヒートシンク２４上の高さ方向Ｙの中央領域と端領域とで異なる。複数のリブ板８２６ｅは、中央領域から端領域へ徐々に高さが高くなるように形成されている。高さ方向Ｙの中央領域に位置する第１のリブ板８２６ｅ１の高さＬ８１と、高さ方向Ｙの端領域に位置する第２のリブ板８２６ｅ２の高さＬ８２とは、Ｌ８１＜Ｌ８２の関係式を満たすように設定されている。 (Eighth embodiment)
FIG. 23 is a front view of an assembly 820 according to the eighth embodiment of the present invention. The elastic members 26, 826a, 826b have a plurality of rib plates 826e. The heights of the rib plates 826e1 and 826e2 differ between the central region and the end region in the height direction Y on the heat sink 24. The plurality of rib plates 826e are formed so that the height gradually increases from the central region to the end region. The relationship between the height L81 of the first rib plate 826e1 located in the center region in the height direction Y and the height L82 of the second rib plate 826e2 located in the end region in the height direction Y is L81 <L82. It is set to satisfy the formula.

この結果、高さ方向Ｙの中央領域に位置するフィン２４ｂの有効表面積は、高さ方向Ｙの端領域に位置するフィン２４ｂの有効表面積よりも大きい。さらに、高さ方向Ｙの中央領域に位置するフィン２４ｂ間の通路断面積は、高さ方向Ｙの端領域に位置するフィン２４ｂ間の通路断面積よりも大きい。このため、高さ方向Ｙの中央領域の放熱能力は、高さ方向Ｙの端領域の放熱能力より大きい。この構成は、半導体モジュール２２の中央領域の熱を多く放熱させるために有効である。例えば、半導体モジュール２２の中央部に配置されたＩＧＢＴおよびフリーホイーリングダイオードからの熱を効率的に放熱することができる。なお、リブ板８２６ｅの高さは、求められる放熱量に応じて設定することができる。図示の構成に代えて、端領域のリブ板の高さを、中央領域のリブ板の高さより低くしてもよい。 As a result, the effective surface area of the fin 24b located in the center region in the height direction Y is larger than the effective surface area of the fin 24b located in the end region in the height direction Y. Further, the passage cross-sectional area between the fins 24b located in the central region in the height direction Y is larger than the passage cross-sectional area between the fins 24b located in the end region in the height direction Y. For this reason, the heat dissipation capability in the central region in the height direction Y is greater than the heat dissipation capability in the end region in the height direction Y. This configuration is effective for dissipating a large amount of heat in the central region of the semiconductor module 22. For example, it is possible to efficiently dissipate heat from the IGBT and freewheeling diode disposed in the central portion of the semiconductor module 22. The height of the rib plate 826e can be set according to the required heat dissipation amount. Instead of the illustrated configuration, the height of the rib plate in the end region may be lower than the height of the rib plate in the central region.

（第９実施形態）
図２４は、本発明の第９実施形態に係る半導体装置９２７の斜視図である。半導体装置９２７は、半導体モジュール２２の両側に配置されたヒートシンク９２４を固定するための板ばね９１３を有する。ヒートシンク９２４は、基板９２４ａの高さ方向Ｙの両端に一対の端板９２４ｃを有する。端板９２４ｃは、複数のフィン９２４ｂより厚く、複数のフィン９２４ｂを保護する。基板９２４ａの高さ方向Ｙの両端には、補強部９２４ｄが設けられている。補強部９２４ｄは、基板９２４ａの残部よりも厚い。端板９２４ｃと補強部９２４ｄとは、板ばね９１３による締め付け力に抗してヒートシンク９２４の変形を防止する。板ばね９１３は、ブラケット型に成形されている。４つの板ばね９１３が、半導体装置９２７の四隅にそれぞれ設けられている。板ばね９１３は、２つのヒートシンク９２４の補強部９２４ｄを外側から締め付けている。この構成は、半導体装置９２７を部品として扱うことを可能とする。また、半導体モジュール２２とヒートシンク９２４との間の接触状態を、望ましい状態に設定することを可能とする。この半導体装置９２７は、先行する実施形態の半導体装置２７に代えて用いることができる。 (Ninth embodiment)
FIG. 24 is a perspective view of a semiconductor device 927 according to the ninth embodiment of the present invention. The semiconductor device 927 includes a leaf spring 913 for fixing the heat sink 924 disposed on both sides of the semiconductor module 22. The heat sink 924 has a pair of end plates 924c at both ends in the height direction Y of the substrate 924a. The end plate 924c is thicker than the plurality of fins 924b and protects the plurality of fins 924b. Reinforcing portions 924d are provided at both ends in the height direction Y of the substrate 924a. The reinforcing portion 924d is thicker than the remaining portion of the substrate 924a. The end plate 924c and the reinforcing portion 924d prevent deformation of the heat sink 924 against the tightening force by the leaf spring 913. The leaf spring 913 is formed in a bracket type. Four leaf springs 913 are provided at the four corners of the semiconductor device 927, respectively. The leaf spring 913 fastens the reinforcing portions 924d of the two heat sinks 924 from the outside. This configuration enables the semiconductor device 927 to be handled as a component. Further, the contact state between the semiconductor module 22 and the heat sink 924 can be set to a desired state. This semiconductor device 927 can be used in place of the semiconductor device 27 of the preceding embodiment.

（第１０実施形態）
図２５は、本発明の第１０実施形態に係る半導体装置１０２７の斜視図である。半導体装置１０２７は、第９実施形態のヒートシンク９２４を２つ連結した形状のヒートシンク１０２４を備える。よって、２つのヒートシンク１０２４の間には、２つの半導体モジュール２２が配置される。この半導体装置１０２７は、先行する実施形態の半導体装置２７に代えて用いることができる。 (10th Embodiment)
FIG. 25 is a perspective view of a semiconductor device 1027 according to the tenth embodiment of the present invention. The semiconductor device 1027 includes a heat sink 1024 having a shape in which two heat sinks 924 of the ninth embodiment are connected. Therefore, two semiconductor modules 22 are disposed between the two heat sinks 1024. This semiconductor device 1027 can be used in place of the semiconductor device 27 of the preceding embodiment.

（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。 (Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。 The structure of the said embodiment is an illustration to the last, Comprising: The scope of the present invention is not limited to the range of these description. The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.

上述の実施形態に加えて、さらに、グリッド板１０ｆとグリッド板１０ｇとの間隔も、組立体２０を締め付けて固定できるように設定してもよい。この場合、ねじ１０ｈと雌ねじ部１０ｊとは、組立体２０を締め付けてケース１０内に固定する締め付け装置を提供する。この場合、組立体２０は、三組の対向している内壁間に挟まれて支持される。また、ケース１０が有する三組の対向している内壁のうち、任意の一組または任意の二組が、組立体２０を締め付けるように構成してもよい。 In addition to the above-described embodiment, the interval between the grid plate 10f and the grid plate 10g may be set so that the assembly 20 can be fastened and fixed. In this case, the screw 10 h and the female screw portion 10 j provide a fastening device that fastens the assembly 20 and fixes it in the case 10. In this case, the assembly 20 is supported by being sandwiched between three opposing inner walls. Moreover, you may comprise so that arbitrary 1 sets or arbitrary 2 sets may clamp the assembly 20 among the three sets of inner walls which the case 10 has.

上記実施形態では、半導体チップとして大出力用のＩＧＢＴが形成されているが、低出力用のＭＯＳＦＥＴ，ＪＦＥＴなどが形成された半導体チップを用いてもよい。 In the above embodiment, a high output IGBT is formed as a semiconductor chip, but a semiconductor chip in which a low output MOSFET, JFET, or the like is formed may be used.

上記実施形態のインバータ装置により駆動されるモータの用途は、車両の走行に限らず、発電、エンジン始動、コンプレッサ等の補機の駆動等であり、その用途や必要能力に応じて、複数のモータを駆動したり、複数段に積載したインバータ装置を備えたりしてもよい。 The use of the motor driven by the inverter device of the above embodiment is not limited to vehicle travel, but includes power generation, engine starting, driving of auxiliary equipment such as a compressor, etc., and a plurality of motors depending on the use and required capacity Or an inverter device loaded in a plurality of stages may be provided.

１インバータ装置
２パワーモジュール
３モータ
４バッテリ
１ａ制御回路
１ｂ制御ユニット
１ｃパワーユニット
１ｄコンデンサユニット
１０ケース
１０ａ通風口
２０組立体
２２半導体モジュール
２３絶縁基板
２４ヒートシンク
２４ａ基板
２４ｂフィン
２６弾性部材
２６ｃ基板
２６ｄ側板
２６ｅリブ板
２７半導体装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inverter apparatus 2 Power module 3 Motor 4 Battery 1a Control circuit 1b Control unit 1c Power unit 1d Capacitor unit 10 Case 10a Vent 20 Assembly 22 Semiconductor module 23 Insulating substrate 24 Heat sink 24a Substrate 24b Fin 26 Elastic member 26c Substrate 26d Rib 26e Side plate 26d Board 27 Semiconductor device

Claims

A semiconductor module containing a semiconductor element and having a pair of opposing main surfaces;
Two heat sinks disposed on both sides of the semiconductor module so as to transfer heat from the semiconductor module;
A case having an air vent that houses the semiconductor module and the heat sink and supplies cooling air to the heat sink;
An elastic member disposed between the heat sink and the case, and elastically supporting the semiconductor module and the heat sink in the case;
Including at least one semiconductor module and at least two heat sinks as one semiconductor device, and a plurality of the semiconductor devices;
A plurality of the semiconductor devices are accommodated side by side in the case,
The elastic member is a power conversion apparatus characterized by being arranged also between the semiconductor device and the semiconductor device.

The heat sink has a plurality of fins, and defines an air passage between the plurality of fins,
The elastic member includes a substrate positioned on a tip side of the fin, a pair of side plates extending from both sides of the substrate along the outside of the fin, and a plurality of side plates extending from the substrate and inserted between the fins. It has a rib board, The power converter device of Claim 1 characterized by the above-mentioned.

A semiconductor module containing a semiconductor element and having a pair of opposing main surfaces;
Two heat sinks disposed on both sides of the semiconductor module so as to transfer heat from the semiconductor module;
A case having an air vent that houses the semiconductor module and the heat sink and supplies cooling air to the heat sink;
An elastic member disposed between the heat sink and the case, and elastically supporting the semiconductor module and the heat sink in the case;
The heat sink has a plurality of fins, and defines an air passage between the plurality of fins,
The elastic member includes a substrate positioned on a tip side of the fin, a pair of side plates extending from both sides of the substrate along the outside of the fin, and a plurality of side plates extending from the substrate and inserted between the fins. A power converter having a rib plate.

The insertion height of the plurality of rib plates between the fins is set so as to adjust an effective surface area for heat dissipation of the heat sink and a cross-sectional area of a passage between the fins. The power conversion device according to claim 2 or 3 .

A plurality of said ribs plate, according to any one of the preceding claims 2, characterized in that inserted narrowing height to between the fins comprise different the first rib plate and a second rib plate Power converter.

The power converter according to any one of claims 1 to 5, wherein the elastic member is disposed at both ends of the semiconductor module and the heat sink in a stacking direction.