JP5678490B2

JP5678490B2 - Power converter

Info

Publication number: JP5678490B2
Application number: JP2010148934A
Authority: JP
Inventors: 高久金子; 大輔原田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2015-03-04
Anticipated expiration: 2030-06-30
Also published as: JP2012016134A

Description

本発明は、半導体素子を内蔵すると共に該半導体素子を冷却するための冷媒流路を内部に設けた半導体モジュールを、複数個積層して構成してなる電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device configured by stacking a plurality of semiconductor modules each including a semiconductor element and a coolant channel for cooling the semiconductor element provided therein.

例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載されるインバータ等の電力変換装置が知られている。
電力変換装置としては、図１４に示すごとく、半導体素子９２１を内蔵すると共に該半導体素子９２１を冷却するための冷媒流路９４を内部に設けた半導体モジュール９２を、複数個積層して構成してなる電力変換装置９がある（特許文献１参照）。 For example, a power conversion device such as an inverter mounted on an electric vehicle or a hybrid vehicle is known.
As shown in FIG. 14, the power conversion device is configured by stacking a plurality of semiconductor modules 92 including a semiconductor element 921 and a cooling medium flow path 94 for cooling the semiconductor element 921 provided therein. There exists the power converter device 9 which becomes (refer patent document 1).

電力変換装置９における半導体モジュール９２は、半導体素子９２１と、該半導体素子９２１と熱的に接続された放熱板９２２と、該放熱板９２２の放熱面９２５を露出させた状態で半導体素子９２１及び放熱板９２２を封止する樹脂からなる封止部９２３と、該封止部９２３の周囲に形成された樹脂からなる壁部９２４とを有する。そして、壁部９２４と封止部９２３との間に冷媒流路９４を有する。
すなわち、半導体モジュール９２は、半導体素子９２１を放熱板９２２と共に樹脂モールドするとともに、その内部に冷媒流路９４となる空間を形成している。 The semiconductor module 92 in the power conversion device 9 includes the semiconductor element 921, the heat dissipation plate 922 that is thermally connected to the semiconductor element 921, and the heat dissipation surface 925 of the heat dissipation plate 922 exposed. It has a sealing part 923 made of resin for sealing the plate 922 and a wall part 924 made of resin formed around the sealing part 923. A refrigerant flow path 94 is provided between the wall portion 924 and the sealing portion 923.
That is, in the semiconductor module 92, the semiconductor element 921 is resin-molded together with the heat radiating plate 922, and a space serving as the refrigerant flow path 94 is formed therein.

また、電力変換装置９は、複数の半導体モジュール９２及び蓋部９３を放熱面９２５の法線方向に積層し、連結して１つのモジュール積層体９１０を構成している。これにより、隣り合う半導体モジュール９２における放熱板９２２の放熱面９２５同士の間にも冷媒流路９４が形成される。
そして、冷媒流路９４に冷却媒体Ｗを流通させることにより、半導体素子９２１の冷却を行うことができる。 In the power conversion device 9, a plurality of semiconductor modules 92 and a lid portion 93 are stacked in the normal direction of the heat radiating surface 925 and connected to form one module stack 910. Thereby, the refrigerant flow path 94 is also formed between the heat radiation surfaces 925 of the heat radiation plates 922 in the adjacent semiconductor modules 92.
Then, the semiconductor element 921 can be cooled by allowing the cooling medium W to flow through the refrigerant flow path 94.

このように、電力変換装置９は、上述のごとく、複数の半導体モジュール９２を積層することによって、冷媒流路９４を備えた状態で構成される。そのため、別途冷却器を設ける必要がなく、構造の簡素化、小型化、かつ組立容易化を実現することができる。 As described above, the power conversion device 9 is configured with the refrigerant flow path 94 by stacking the plurality of semiconductor modules 92 as described above. Therefore, it is not necessary to provide a separate cooler, and the structure can be simplified, downsized, and easy to assemble.

特開２００６−１６５５３４号公報JP 2006-165534 A

しかしながら、上記電力変換装置９においては以下の問題がある。すなわち、半導体モジュール９２及び蓋部９３には、積層方向Ｘの寸法にばらつきが生じる場合がある。そして、各部材がそれぞれ許容寸法範囲内であっても、これらを積層してモジュール積層体９１０を構成した場合には、各部材の寸法ばらつきが累積される。そのため、モジュール積層体９１０全体として積層方向Ｘの寸法ばらつきが大きくなり、寸法精度を十分に確保することができず、電力変換装置９の搭載性に問題が生じていた。
また、半導体モジュール９２及び蓋部９３の寸法ばらつきにより、各部材の互いの位置精度も低下するため、例えば、半導体モジュール９２の制御端子と回路基板との接続が困難になるという問題も生じていた。 However, the power converter 9 has the following problems. That is, the semiconductor module 92 and the lid portion 93 may vary in the dimension in the stacking direction X. Even if each member is within the allowable dimension range, when the module laminate 910 is configured by laminating these members, the dimensional variation of each member is accumulated. For this reason, the dimensional variation in the stacking direction X increases as a whole of the module stack 910, and sufficient dimensional accuracy cannot be ensured, causing a problem in the mountability of the power conversion device 9.
Further, due to the dimensional variations of the semiconductor module 92 and the lid portion 93, the mutual positional accuracy of the respective members also decreases. For example, there is a problem that it is difficult to connect the control terminal of the semiconductor module 92 and the circuit board. .

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、モジュール積層体を構成する各部材を精度良く位置決めできると共に、モジュール積層体の積層方向の寸法精度を高めることができる電力変換装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such problems, and provides a power conversion device that can accurately position each member constituting the module laminate and improve the dimensional accuracy in the stacking direction of the module laminate. It is what.

本発明は、半導体素子を内蔵した半導体モジュールを複数個積層して構成してなる電力変換装置であって、
上記半導体モジュールは、上記半導体素子と、該半導体素子と熱的に接続された放熱板と、該放熱板の放熱面を露出させた状態で上記半導体素子及び上記放熱板を封止する封止部と、上記放熱面の法線方向に直交する方向における上記封止部の周囲に形成されると共に上記放熱面よりも上記法線方向に突出した壁部と、該壁部と上記封止部との間に形成された貫通冷媒流路とを有し、
複数の上記半導体モジュールは、上記放熱面の法線方向に積層されており、
積層方向の両端に配される上記半導体モジュールには、上記壁部における上記積層方向の外側の開口部を覆う一対の蓋部が配設されており、
上記半導体モジュール及び一対の上記蓋部によって全体として１つのモジュール積層体を構成しており、
隣り合う上記半導体モジュールの間及び一対の上記蓋部と上記半導体モジュールとの間であって一対の上記壁部の内側には、上記貫通冷媒流路に連通すると共に上記放熱面に沿った沿面冷媒流路が形成されており、
上記モジュール積層体において、上記半導体モジュール及び一対の上記蓋部は、互いの上記積層方向の位置決めをすると共に、上記モジュール積層体の上記積層方向の寸法を決めるガイド部材に保持されており、
かつ、隣り合う上記半導体モジュールの上記壁部同士の間及び一対の上記蓋部と上記半導体モジュールの上記壁部との間には、各両者の間をシールする弾性体からなる弾性シール部材が配設されており、
該弾性シール部材は、環状のゴム部材であり、
上記弾性シール部材を介して隣り合う上記半導体モジュールの上記壁部同士、及び、上記弾性シール部材を介して隣り合う上記半導体モジュールの上記壁部と一対の上記蓋部とは、上記積層方向に並んでおり、
複数の上記半導体モジュールには、それぞれ積層方向に直交する方向に突出形成された係合凸部と係合凹部とが設けられているとともに、複数の上記半導体モジュールのうち互いに隣接する上記半導体モジュールにおいて上記積層方向の一方に位置する上記半導体モジュールに設けられた上記係合凹部は、上記積層方向の他方に位置する上記半導体モジュールに設けられた上記係合凸部に係合して、隣接する上記半導体モジュールが互いに連結されており、
上記モジュール積層体において上記積層方向の一方の端側に位置する上記半導体モジュールに設けられた上記係合凸部は、一対の上記蓋部における一方の上記蓋部において積層方向に直交する方向に突出形成された係合凹部に係合して、上記蓋部と上記半導体モジュールとが連結されており、
上記モジュール積層体において上記積層方向の他方の端側に位置する上記半導体モジュールに設けられた上記係合凹部は、一対の上記蓋部における他方の上記蓋部において積層方向に直交する方向に突出形成された係合凸部に係合して、上記蓋部と上記半導体モジュールとが連結されていることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。 The present invention is a power conversion device configured by laminating a plurality of semiconductor modules incorporating semiconductor elements,
The semiconductor module includes the semiconductor element, a heat sink thermally connected to the semiconductor element, and a sealing portion that seals the semiconductor element and the heat sink in a state where a heat dissipation surface of the heat sink is exposed. And a wall portion formed around the sealing portion in a direction orthogonal to the normal direction of the heat radiating surface and projecting in the normal direction from the heat radiating surface; the wall portion and the sealing portion; And a through coolant passage formed between
The plurality of semiconductor modules are stacked in the normal direction of the heat dissipation surface,
The semiconductor modules arranged at both ends in the stacking direction are provided with a pair of lids that cover the outer opening in the stacking direction of the wall,
The semiconductor module and the pair of lid portions constitute a module laminate as a whole,
Between the adjacent semiconductor modules and between the pair of lid portions and the semiconductor module and inside the pair of wall portions, the creeping refrigerant is in communication with the through coolant channel and along the heat dissipation surface. A flow path is formed,
In the module stack, the semiconductor module and the pair of lids are held by a guide member that determines the dimension of the module stack in the stacking direction while positioning each other in the stacking direction.
In addition, an elastic seal member made of an elastic body that seals between the two wall portions of the semiconductor modules adjacent to each other and between the pair of lid portions and the wall portions of the semiconductor module is disposed. Has been established,
The elastic seal member is an annular rubber member,
The wall portions of the semiconductor modules adjacent via the elastic seal member, and the wall portion and the pair of lid portions of the semiconductor module adjacent via the elastic seal member are aligned in the stacking direction. and de,
The plurality of semiconductor modules are each provided with an engaging convex portion and an engaging concave portion that are formed to project in a direction perpendicular to the stacking direction, and in the semiconductor modules adjacent to each other among the plurality of semiconductor modules. The engaging recess provided in the semiconductor module located in one of the stacking directions engages with the engaging protrusion provided in the semiconductor module positioned in the other of the stacking direction, and is adjacent to the engaging recess. The semiconductor modules are connected to each other,
The engagement protrusion provided on the semiconductor module located on one end side in the stacking direction in the module stack protrudes in a direction perpendicular to the stacking direction in one of the lids of the pair of lids. Engaging with the formed engaging recess, the lid and the semiconductor module are connected,
The engagement recess provided in the semiconductor module located on the other end side in the stacking direction of the module stack is formed to protrude in a direction perpendicular to the stacking direction in the other cover portion of the pair of cover portions. The power conversion device is characterized in that the lid portion and the semiconductor module are connected to each other by engaging with the engaging convex portion (Claim 1).

本発明の電力変換装置において、上記モジュール積層体を構成する上記半導体モジュール及び上記蓋部は、上記ガイド部材に保持されている。そのため、上記半導体モジュール及び上記蓋部における互いの積層方向の位置決めを上記ガイド部材によって精度良く行うことができる。これにより、上記モジュール積層体における上記各半導体モジュール及び上記各蓋部の積層方向の位置精度を高めることができる。 In the power conversion device of the present invention, the semiconductor module and the lid that constitute the module stack are held by the guide member. Therefore, the positioning in the stacking direction of the semiconductor module and the lid can be accurately performed by the guide member. Thereby, the position accuracy of the stacking direction of the semiconductor modules and the lids in the module stack can be increased.

また、上記半導体モジュール及び上記蓋部を上記ガイド部材に保持させることにより、上記モジュール積層体の積層方向の寸法を決定することができる。すなわち、上記ガイド部材において上記半導体モジュール及び上記蓋部を保持させる位置を予め設定しておけば、上記半導体モジュール及び上記蓋部を上記ガイド部材に保持させるだけで、上記モジュール積層体全体の積層方向の寸法を予め設定した寸法とすることができる。これにより、上記モジュール積層体の積層方向の寸法精度を高めることができる。 Moreover, the dimension of the stacking direction of the module stack can be determined by holding the semiconductor module and the lid on the guide member. That is, if the position where the semiconductor module and the lid are held in the guide member is set in advance, the stacking direction of the entire module stack can be obtained simply by holding the semiconductor module and the lid on the guide member. These dimensions can be set in advance. Thereby, the dimensional accuracy of the said module laminated body in the lamination direction can be improved.

また、隣り合う上記半導体モジュールの上記壁部同士の間及び上記蓋部と上記半導体モジュールの上記壁部との間には、各部材の間をシールする上記弾性シール部材が配設されている。そのため、例え上記半導体モジュール及び上記蓋部に積層方向の寸法ばらつきが生じても、その寸法ばらつきを各部材の間に配設された上記弾性シール部材の弾性変形（伸縮）によって吸収（調整）することができる。これにより、上記半導体モジュール及び上記蓋部の積層方向の位置精度及び上記モジュール積層体の積層方向の寸法精度を高い状態で維持することができる。 Further, the elastic sealing member that seals between the members is disposed between the wall portions of the adjacent semiconductor modules and between the lid portion and the wall portion of the semiconductor module. Therefore, even if dimensional variations in the stacking direction occur in the semiconductor module and the lid, the dimensional variations are absorbed (adjusted) by elastic deformation (expansion / contraction) of the elastic seal member disposed between the members. be able to. Thereby, the positional accuracy of the semiconductor module and the lid in the stacking direction and the dimensional accuracy of the module stack in the stacking direction can be maintained in a high state.

このように、本発明によれば、モジュール積層体を構成する各部材を精度良く位置決めできると共に、モジュール積層体の積層方向の寸法精度を高めることができる電力変換装置を提供することができる。 Thus, according to this invention, while being able to position each member which comprises a module laminated body accurately, the power converter device which can improve the dimensional accuracy of the lamination direction of a module laminated body can be provided.

実施例１における、電力変換装置の斜視図。The perspective view of the power converter device in Example 1. FIG. 実施例１における、電力変換装置の上面図。The top view of the power converter device in Example 1. FIG. 実施例１における、電力変換装置の正面図。The front view of the power converter device in Example 1. FIG. 図３のＡ−Ａ線矢視断面相当の電力変換装置の横断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view of the power conversion device corresponding to the cross section taken along line AA in FIG. 3. 実施例１における、電力変換装置の縦断面説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The longitudinal cross-section explanatory drawing of the power converter device in Example 1. FIG. 実施例１における、半導体モジュールの斜視図。1 is a perspective view of a semiconductor module in Embodiment 1. FIG. 実施例１における、半導体モジュールの正面図。1 is a front view of a semiconductor module in Embodiment 1. FIG. 実施例１における、電力変換装置の回路図。The circuit diagram of the power converter device in Example 1. FIG. 実施例２における、電力変換装置の斜視図。The perspective view of the power converter device in Example 2. FIG. 実施例２における、電力変換装置の上面図。The top view of the power converter device in Example 2. FIG. 実施例２における、電力変換装置の正面図。The front view of the power converter device in Example 2. FIG. 実施例２における、電力変換装置の縦断面説明図。The longitudinal cross-section explanatory drawing of the power converter device in Example 2. FIG. 実施例２における、電力変換装置の縦断面説明図。The longitudinal cross-section explanatory drawing of the power converter device in Example 2. FIG. 従来における、電力変換装置の横断面図。The cross-sectional view of the conventional power converter device.

本発明において、上記複数の半導体モジュールの積層方向は、上記放熱面の法線方向と略平行であればよく、隣り合う上記半導体モジュールの上記半導体素子間に、上記放熱面に沿った上記沿面冷媒流路が形成される状態であればよい。
また、上記半導体モジュールにおける上記放熱板は、上記半導体素子を両側から挟持する状態で配設されていることが好ましいが、上記半導体素子の一方の面側のみに配設されていてもよい。 In the present invention, the stacking direction of the plurality of semiconductor modules may be substantially parallel to the normal direction of the heat dissipation surface, and the creeping refrigerant along the heat dissipation surface between the semiconductor elements of the adjacent semiconductor modules. What is necessary is just the state in which a flow path is formed.
Moreover, although it is preferable that the said heat sink in the said semiconductor module is arrange | positioned in the state which clamps the said semiconductor element from both sides, you may arrange | position only in the one surface side of the said semiconductor element.

また、上記封止部と上記壁部とは、樹脂によって成形されていることが好ましい。この場合には、上記封止部、上記壁部、及びこれらの間に形成される上記貫通冷媒流路を容易に形成することができる。これにより、上記電力変換装置の構成の簡素化、小型化、低コスト化を実現することができる。 Moreover, it is preferable that the said sealing part and the said wall part are shape | molded with resin. In this case, the said sealing part, the said wall part, and the said penetration refrigerant flow path formed among these can be formed easily. Thereby, simplification of the structure of the said power converter device, size reduction, and cost reduction are realizable.

また、上記弾性シール部材は、環状のゴム部材である。
これにより、隣り合う上記半導体モジュールの上記壁部同士の間及び上記蓋部と上記半導体モジュールの上記壁部との間のシール性を高めることができると共に、各部材の寸法ばらつきを吸収（調整）するという効果を有効に発揮することができる。 Further, the elastic sealing member, Ru rubber member der annular.
Thereby , while being able to improve the sealing performance between the said wall parts of the said adjacent semiconductor module and between the said cover part and the said wall part of the said semiconductor module, it absorbs (adjusts) the dimension variation of each member. The effect of performing can be effectively demonstrated.

また、上記ガイド部材は、上記積層方向に延びる長板状に形成されていることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記半導体モジュール及び上記蓋部の互いの積層方向の位置決めをすると共に、上記モジュール積層体の積層方向の寸法を決めるという上記ガイド部材における効果を有効に発揮することができる。
なお、上記ガイド部材の形状は、該ガイド部材における効果を有効に発揮することができるのであれば、その他の形状を採用することもできる。 Further, the guide member is preferably formed in a long plate shape extending in the lamination direction (Claim 2).
In this case, the effect in the guide member of positioning the semiconductor module and the lid in the stacking direction and determining the dimension of the module stack in the stacking direction can be effectively exhibited.
In addition, the shape of the said guide member can also employ | adopt another shape, if the effect in this guide member can be exhibited effectively.

また、上記モジュール積層体の外側面には、上記ガイド部材を配置するためのガイド凹溝部が上記積層方向に沿って形成されていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記ガイド部材の積層方向に直交する方向における位置ずれを防止することができる。これにより、上記ガイド部材に保持されている上記半導体モジュール及び上記蓋部の積層方向に直交する方向における位置ずれも防止することができる。 Moreover, it is preferable that the guide groove part for arrange | positioning the said guide member is formed in the outer surface of the said module laminated body along the said lamination direction (Claim 3 ).
In this case, it is possible to prevent displacement in the direction orthogonal to the stacking direction of the guide members. Thereby, the position shift in the direction orthogonal to the lamination direction of the said semiconductor module currently hold | maintained at the said guide member and the said cover part can also be prevented.

また、上記ガイド部材には、上記半導体モジュール及び上記蓋部の外側面に設けられた突出部を係合させる複数の貫通孔が設けられていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記半導体モジュール及び上記蓋部に設けた上記突出部を上記ガイド部材の上記貫通孔に係合させることにより、上記半導体モジュール及び上記蓋部の積層方向の位置決め精度を高めることができる。
なお、上記突出部及び上記貫通孔の配設位置、個数等は、適宜自由に設定することができる。 The aforementioned guide member, a plurality of through holes for engaging a protrusion provided on the outer surface of the semiconductor module and the cap portion is provided is preferable (claim 4).
In this case, the positioning accuracy of the semiconductor module and the lid in the stacking direction can be improved by engaging the protrusion provided on the semiconductor module and the lid with the through hole of the guide member. it can.
In addition, the arrangement | positioning position, the number, etc. of the said protrusion part and the said through-hole can be set freely suitably.

また、隣り合う上記半導体モジュール同士及び隣り合う上記蓋部と上記半導体モジュールとは、それぞれに設けた上記突出部を上記ガイド部材の同じ１つの上記貫通孔に係合させることが好ましい（請求項５）。
この場合には、隣り合う上記半導体モジュール同士及び隣り合う上記蓋部と上記半導体モジュールとを上記ガイド部材によって容易に連結することができる。
例えば、連結する両者の連結部分近傍に上記突出部を設けることにより、上記両者を密着させた状態で連結することが可能となる。 Further, the above-described semiconductor module and between the cap portion and the semiconductor modules adjoining adjacent the projecting portions provided on each be engaged with the same one of said through-hole of the guide member is preferable (claim 5 ).
In this case, the adjacent semiconductor modules and the adjacent lid portion and the semiconductor module can be easily connected by the guide member.
For example, it is possible to connect the two in close contact by providing the protrusion in the vicinity of the connecting portion of the two to be connected.

また、隣り合う上記半導体モジュール同士及び隣り合う上記蓋部と上記半導体モジュールとは、それぞれに設けた係合凹部と係合凸部とが互いに係合して連結されている。
これにより、隣り合う上記半導体モジュール同士及び隣り合う上記蓋部と上記半導体モジュールとを簡易な構造で、容易かつ確実に連結することができる。
なお、上記係合凹部及び上記係合凸部としては、例えばスナップフィット等の構造を採用することができる。 Further, the above semiconductor module and between the cap portion and the semiconductor modules adjoining adjacent the engaging recess and the engaging portion provided on each that are connected engage each other.
Thereby, the said adjacent semiconductor modules and the said adjacent cover part and the said semiconductor module can be connected easily and reliably with a simple structure.
For example, a structure such as a snap fit can be employed as the engagement recess and the engagement protrusion.

（実施例１）
本発明の実施例にかかる電力変換装置について、図を用いて説明する。
図１、図４、図５に示すごとく、電力変換装置１は、半導体素子２１を内蔵した半導体モジュール２を複数個積層して構成してなる。 Example 1
A power converter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1, 4, and 5, the power conversion device 1 is configured by stacking a plurality of semiconductor modules 2 each including a semiconductor element 21.

図４〜図７に示すごとく、半導体モジュール２は、半導体素子２１と、放熱板２２と、封止部２３と、壁部２４と、貫通冷媒流路４１とを有する。
放熱板２２は、半導体素子２１と熱的に接続されている。封止部２３は、放熱板２２の放熱面２２１を露出させた状態で半導体素子２１及び放熱板２２を封止している。壁部２４は、放熱面２２１の法線方向に直交する方向における封止部２３の周囲に形成されると共に放熱面２２１よりも法線方向に突出している。貫通冷媒流路４１は、壁部２４と封止部２３との間に形成されている。 As shown in FIGS. 4 to 7, the semiconductor module 2 includes a semiconductor element 21, a heat radiating plate 22, a sealing portion 23, a wall portion 24, and a through coolant channel 41.
The heat sink 22 is thermally connected to the semiconductor element 21. The sealing part 23 seals the semiconductor element 21 and the heat dissipation plate 22 with the heat dissipation surface 221 of the heat dissipation plate 22 exposed. The wall portion 24 is formed around the sealing portion 23 in a direction orthogonal to the normal direction of the heat dissipation surface 221 and protrudes in the normal direction from the heat dissipation surface 221. The through coolant channel 41 is formed between the wall portion 24 and the sealing portion 23.

図４、図５に示すごとく、複数の半導体モジュール２は、放熱面２２１の法線方向に積層されている。
積層方向Ｘの両端に配される半導体モジュール２１には、壁部２４における積層方向Ｘの外側の開口部を覆う蓋部３が配設されている。
隣り合う半導体モジュール２の間及び蓋部３と半導体モジュール２との間であって壁部２４の内側には、貫通冷媒流路４１に連通すると共に放熱面２２１に沿った沿面冷媒流路４２が形成されている。 As shown in FIGS. 4 and 5, the plurality of semiconductor modules 2 are stacked in the normal direction of the heat radiation surface 221.
The semiconductor modules 21 arranged at both ends in the stacking direction X are provided with a lid portion 3 that covers the outer opening of the wall portion 24 in the stacking direction X.
Between the adjacent semiconductor modules 2 and between the lid 3 and the semiconductor module 2 and inside the wall portion 24, there is a creeping refrigerant flow path 42 that communicates with the through refrigerant flow path 41 and extends along the heat radiation surface 221. Is formed.

図５に示すごとく、モジュール積層体１０において、半導体モジュール２及び蓋部３は、互いの積層方向Ｘの位置決めをすると共に、モジュール積層体１０の積層方向Ｘの寸法Ｌを決めるガイド部材６に保持されている。
図４、図５に示すごとく、隣り合う半導体モジュール２の壁部２４同士の間及び蓋部３と半導体モジュール２の壁部２４との間には、各両者の間をシールする弾性体からなる弾性シール部材２９が配設されている。 As shown in FIG. 5, in the module stack 10, the semiconductor module 2 and the lid 3 are positioned in the stacking direction X of each other and held by the guide member 6 that determines the dimension L in the stacking direction X of the module stack 10. Has been.
As shown in FIGS. 4 and 5, between the wall portions 24 of the adjacent semiconductor modules 2 and between the lid portion 3 and the wall portion 24 of the semiconductor module 2 are made of an elastic body that seals between the two. An elastic seal member 29 is provided.

本例の電力変換装置１は、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載され、図８に示すごとく、直流電源（バッテリー１６１）と交流負荷（三相交流の回転電機１６２）との間の電力変換を行うよう構成されている。
図４に示すごとく、半導体モジュール２は、２個の半導体素子２１を備えている。具体的には、半導体モジュール２に内蔵された半導体素子２１の一方は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）等からなるスイッチング素子であり、他方は、スイッチング素子に逆並列接続されたＦＷＤ（フリーホイールダイオード）等のダイオードである（図８参照）。 The power conversion device 1 of this example is mounted on an electric vehicle, a hybrid vehicle, or the like, and converts power between a DC power source (battery 161) and an AC load (three-phase AC rotating electric machine 162) as shown in FIG. Is configured to do.
As shown in FIG. 4, the semiconductor module 2 includes two semiconductor elements 21. Specifically, one of the semiconductor elements 21 incorporated in the semiconductor module 2 is a switching element made of IGBT (insulated gate bipolar transistor) or the like, and the other is an FWD (freewheel) connected in reverse parallel to the switching element. A diode) (see FIG. 8).

図４に示すごとく、各半導体モジュール２は、半導体素子２１を両側から挟持するように配設された一対の金属製の放熱板２２を有する。そして、これらの放熱板２２は、はんだ２２２を介して半導体素子２１に電気的、熱的に接続されている。２個の半導体素子２１と一対の放熱板２２とは、各放熱板２２の放熱面２２１を露出させながら、樹脂製の封止部２３によって一体化されて封止されている。封止部２３は、図６に示すごとく、放熱面２２１の全周に形成されている。
また、放熱面２２１の法線方向に直交する方向の全周にわたって封止部２３を囲むように、樹脂製の壁部２４が形成されている。 As shown in FIG. 4, each semiconductor module 2 has a pair of metal heat sinks 22 arranged so as to sandwich the semiconductor element 21 from both sides. These heat radiating plates 22 are electrically and thermally connected to the semiconductor element 21 via solder 222. The two semiconductor elements 21 and the pair of heat sinks 22 are integrated and sealed by a resin sealing portion 23 while exposing the heat dissipation surface 221 of each heat sink 22. As shown in FIG. 6, the sealing portion 23 is formed on the entire circumference of the heat radiation surface 221.
Moreover, the resin-made wall part 24 is formed so that the sealing part 23 may be enclosed over the perimeter of the direction orthogonal to the normal line direction of the thermal radiation surface 221. FIG.

図６、図７に示すごとく、封止部２３及び壁部２４からは、放熱面２２１の法線方向に直交する方向に、一対の主電極端子２５１が突出し、その反対方向に、複数の制御端子２５２が突出している。主電極端子２５１には、被制御電流用のバスバー（図示略）が接続され、制御端子２５２は、スイッチング素子（半導体素子２１）を制御等するための制御回路（図示略）に接続される。 As shown in FIGS. 6 and 7, a pair of main electrode terminals 251 protrude from the sealing portion 23 and the wall portion 24 in a direction orthogonal to the normal direction of the heat radiation surface 221, and a plurality of controls are provided in the opposite direction. The terminal 252 protrudes. A bus bar (not shown) for a controlled current is connected to the main electrode terminal 251, and the control terminal 252 is connected to a control circuit (not shown) for controlling the switching element (semiconductor element 21).

同図に示すごとく、放熱面２２１の法線方向に直交する方向であって、主電極端子２５１及び制御端子２５２の突出方向に直交する方向における、封止部２３と壁部２４との間に、一対の貫通冷媒流路４１が形成されている。
また、壁部２４は、一対の放熱面２２１よりも、放熱面２２１の法線方向に突出している。 As shown in the figure, between the sealing portion 23 and the wall portion 24 in the direction perpendicular to the normal direction of the heat radiation surface 221 and perpendicular to the protruding direction of the main electrode terminal 251 and the control terminal 252. A pair of through refrigerant flow paths 41 are formed.
Further, the wall portion 24 protrudes in the normal direction of the heat radiating surface 221 rather than the pair of heat radiating surfaces 221.

図４、図５に示すごとく、電力変換装置１は、複数の半導体モジュール２を、放熱面２２１の法線方向に積層することにより、構成されている。図４、図５においては、半導体モジュール２を３個積層した図を示しているが、実際の電力変換装置１は、より多数の半導体モジュール２を積層してなり、その積層数は特に限定されるものではない（図１、図２も同様）。
また、電力変換装置１における積層方向Ｘの両端に、樹脂製の蓋部３が、半導体モジュール２の壁部２４の開口部を塞ぐように取り付けてある。 As shown in FIGS. 4 and 5, the power conversion device 1 is configured by stacking a plurality of semiconductor modules 2 in the normal direction of the heat radiation surface 221. 4 and 5 show diagrams in which three semiconductor modules 2 are stacked. However, the actual power conversion device 1 is formed by stacking a larger number of semiconductor modules 2, and the number of stacked layers is particularly limited. (The same applies to FIGS. 1 and 2).
In addition, resin lids 3 are attached to both ends of the power conversion device 1 in the stacking direction X so as to close the openings of the wall 24 of the semiconductor module 2.

図１〜図３に示すごとく、複数の半導体モジュール２及び一対の蓋部３は、全体として１つのモジュール積層体１０を構成している。
モジュール積層体１０において、半導体モジュール２及び蓋部３は、ガイド部材６に保持されている。これにより、半導体モジュール２及び蓋部３における互いの積層方向Ｘの位置決めがされると共に、モジュール積層体１０の積層方向Ｘの寸法Ｌが決定される。 As shown in FIGS. 1 to 3, the plurality of semiconductor modules 2 and the pair of lid portions 3 constitute a single module stack 10 as a whole.
In the module stacked body 10, the semiconductor module 2 and the lid 3 are held by the guide member 6. As a result, the semiconductor module 2 and the lid 3 are positioned in the stacking direction X, and the dimension L of the module stack 10 in the stacking direction X is determined.

具体的には、同図に示すごとく、半導体モジュール２の外側面２００のうち、主電極端子２５１が突出している第１外側面２０１及び制御端子２５２が突出している第２外側面２０２には、突出部１１が設けられている。突出部１１は、第１外側面２０１及び第２外側面２０２において、それぞれ半導体モジュール２の長手方向の両端部に設けられている。また、突出部１１は、半導体モジュール２の長手方向の各端部において、それぞれ積層方向Ｘの両端に１つずつ設けられている。 Specifically, as shown in the figure, out of the outer surface 200 of the semiconductor module 2, the first outer surface 201 from which the main electrode terminal 251 projects and the second outer surface 202 from which the control terminal 252 projects, A protruding portion 11 is provided. The protrusions 11 are provided at both ends in the longitudinal direction of the semiconductor module 2 on the first outer surface 201 and the second outer surface 202, respectively. Further, one protrusion 11 is provided at each end in the stacking direction X at each end in the longitudinal direction of the semiconductor module 2.

同図に示すごとく、蓋部３の外側面３００のうち、主電極端子２５１が突出している側の第１外側面３０１及び制御端子２５２が突出している側の第２外側面３０２には、突出部１１が設けられている。突出部１１は、第１外側面３０１及び第２外側面３０２において、それぞれ蓋部３の長手方向の両端部に設けられている。また、突出部１１は、蓋部３の長手方向の各端部において、それぞれ積層方向Ｘの半導体モジュール２側の一端に１つ設けられている。 As shown in the figure, of the outer surface 300 of the lid portion 3, the first outer surface 301 on the side from which the main electrode terminal 251 projects and the second outer surface 302 on the side from which the control terminal 252 projects are projected. Part 11 is provided. The protrusions 11 are provided at both ends in the longitudinal direction of the lid 3 on the first outer surface 301 and the second outer surface 302, respectively. Further, one protrusion 11 is provided at one end on the semiconductor module 2 side in the stacking direction X at each end in the longitudinal direction of the lid 3.

同図に示すごとく、ガイド部材６は、積層方向Ｘに延びる長板状に形成されている。また、ガイド部材６は、モジュール積層体１０の外側面１００のうち、主電極端子２５１が突出している側の第１外側面１０１及び制御端子２５２が突出している側の第２外側面１０２において、それぞれ２つずつ、合計４つ設けられている。ガイド部材６には、半導体モジュール２及び蓋部３に設けられた突出部１１を係合させる複数の貫通孔６１が設けられている。 As shown in the figure, the guide member 6 is formed in a long plate shape extending in the stacking direction X. The guide member 6 includes a first outer surface 101 on the side where the main electrode terminal 251 protrudes and a second outer surface 102 on the side where the control terminal 252 protrudes in the outer surface 100 of the module laminate 10. A total of four are provided, two each. The guide member 6 is provided with a plurality of through holes 61 for engaging the semiconductor module 2 and the protrusions 11 provided on the lid 3.

図５に示すごとく、各ガイド部材６の貫通孔６１には、半導体モジュール２及び蓋部３の突出部１１が挿通されている。本例では、隣り合う半導体モジュール２同士及び隣り合う蓋部３と半導体モジュール２とは、両者の連結部分近傍にそれぞれ設けた積層方向Ｘに対向する突出部１１をガイド部材６の同じ１つの貫通孔６１に挿通させている。
これにより、ガイド部材６によって、半導体モジュール２及び蓋部３における互いの積層方向Ｘの位置決めがされると共に、隣り合う半導体モジュール２同士及び隣り合う蓋部３と半導体モジュール２とが連結される。そして、半導体モジュール２及び蓋部３によって全体として１つのモジュール積層体１０が構成され、モジュール積層体１０の積層方向Ｘの寸法Ｌが決定される。 As shown in FIG. 5, the protruding portion 11 of the semiconductor module 2 and the lid portion 3 is inserted into the through hole 61 of each guide member 6. In this example, the adjacent semiconductor modules 2 and the adjacent lid part 3 and the semiconductor module 2 have the same one penetration of the guide member 6 through the protruding part 11 facing the stacking direction X provided in the vicinity of the connecting part between them. The hole 61 is inserted.
Accordingly, the guide member 6 positions the semiconductor module 2 and the lid 3 in the stacking direction X, and the adjacent semiconductor modules 2 and the adjacent lid 3 and the semiconductor module 2 are connected. The semiconductor module 2 and the lid 3 constitute a single module stack 10 as a whole, and the dimension L in the stacking direction X of the module stack 10 is determined.

同図に示すごとく、隣り合う半導体モジュール２の壁部２４同士の間及び蓋部３と半導体モジュール２の壁部２４との間には、弾性体からなる弾性シール部材２９が配設されている。弾性シール部材２９は、環状のゴム部材である。これにより、半導体モジュール２の壁部２４同士の間及び蓋部３と半導体モジュール２の壁部２４との間のシール性を確保している。 As shown in the figure, an elastic seal member 29 made of an elastic body is disposed between the wall portions 24 of the adjacent semiconductor modules 2 and between the lid portion 3 and the wall portion 24 of the semiconductor module 2. . The elastic seal member 29 is an annular rubber member. Thereby, the sealing performance between the wall portions 24 of the semiconductor module 2 and between the lid portion 3 and the wall portion 24 of the semiconductor module 2 is ensured.

図４に示すごとく、一対の蓋部３のうちの一方には、貫通冷媒流路４１及び沿面冷媒流路４２へ冷却媒体Ｗを導入するための冷媒導入管５１と、冷却媒体Ｗを排出するための冷媒排出管５２とが取り付けてある。これらの冷媒導入管５１及び冷媒排出管５２は、樹脂からなる。
なお、蓋部３、冷媒導入管５１及び冷媒排出管５２は、金属製、或いはセラミック製等、他の材質とすることもできる。 As shown in FIG. 4, the refrigerant introduction pipe 51 for introducing the cooling medium W into the through refrigerant flow path 41 and the creeping refrigerant flow path 42 and the cooling medium W are discharged into one of the pair of lid portions 3. A refrigerant discharge pipe 52 is attached. The refrigerant introduction pipe 51 and the refrigerant discharge pipe 52 are made of resin.
The lid 3, the refrigerant introduction pipe 51, and the refrigerant discharge pipe 52 can be made of other materials such as metal or ceramic.

このように、複数の半導体モジュール２と一対の蓋部３とを積層して連結することにより、図４に示すごとく、内部に貫通冷媒流路４１と沿面冷媒流路４２とが連続した冷媒流路４が、壁部２４と蓋部３とによって囲まれた内側の空間に形成される。この状態において、各半導体モジュール２に設けられた一対の貫通冷媒流路４１は、それぞれ一直線上に配列した状態で連結される。沿面冷媒流路４２は、隣り合う半導体モジュール２の放熱面２２１同士の間、及び半導体モジュール２と蓋部３との間に、貫通冷媒流路４１に直交するように、かつこれらに連結するように形成される。 In this way, by stacking and connecting the plurality of semiconductor modules 2 and the pair of lid portions 3, as shown in FIG. 4, the refrigerant flow in which the through refrigerant flow path 41 and the creeping refrigerant flow path 42 are continuous is provided. The path 4 is formed in an inner space surrounded by the wall portion 24 and the lid portion 3. In this state, the pair of through coolant channels 41 provided in each semiconductor module 2 are connected in a state of being aligned on a straight line. The creeping refrigerant channel 42 is connected between the heat radiating surfaces 221 of the adjacent semiconductor modules 2 and between the semiconductor module 2 and the lid 3 so as to be orthogonal to the through refrigerant channel 41 and to be connected thereto. Formed.

これにより、冷媒導入管５１から冷媒流路４に導入された冷却媒体Ｗは、貫通冷媒流路４１を適宜通過しながら、各半導体モジュール２における一対の放熱面２２１に接触する沿面冷媒流路４２を通過する。ここで、半導体素子２１と熱交換した冷却媒体Ｗは、他方の貫通冷媒流路４１を適宜通過して、冷媒排出管５２から排出される。 Thereby, the cooling medium W introduced into the refrigerant flow path 4 from the refrigerant introduction pipe 51 passes through the through refrigerant flow path 41 as appropriate, and contacts the pair of heat radiation surfaces 221 in each semiconductor module 2. Pass through. Here, the cooling medium W that has exchanged heat with the semiconductor element 21 passes through the other through coolant channel 41 as appropriate, and is discharged from the coolant discharge pipe 52.

なお、冷却媒体Ｗとしては、例えば、水やアンモニア等の自然冷媒、エチレングリコール系の不凍液を混入した水、フロリナート等のフッ化炭素系冷媒、ＨＣＦＣ１２３、ＨＦＣ１３４ａ等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒等を用いることができる。 Examples of the cooling medium W include natural refrigerants such as water and ammonia, water mixed with ethylene glycol antifreeze, fluorocarbon refrigerants such as fluorinate, chlorofluorocarbon refrigerants such as HCFC123 and HFC134a, methanol, alcohol, and the like. An alcohol-based refrigerant, a ketone-based refrigerant such as acetone, or the like can be used.

本例の電力変換装置１は、図８に示す電力変換回路を構成しており、直流電源（バッテリー１６１）の電圧を昇圧するコンバータ１７と、昇圧した直流電力を交流電力に変換して交流負荷（回転電機１６２）へ出力するインバータ１８とを有する。インバータ１８及びコンバータ１７は、上記の機能と反対の機能、すなわち、交流電力を直流電力へ変換する機能、及び直流電力を降圧する機能をもそれぞれ備えている。 The power conversion device 1 of this example constitutes the power conversion circuit shown in FIG. 8, and includes a converter 17 that boosts the voltage of a DC power source (battery 161), and converts the boosted DC power into AC power to convert to an AC load. And an inverter 18 for outputting to (rotating electric machine 162). The inverter 18 and the converter 17 each have a function opposite to the above function, that is, a function of converting AC power into DC power and a function of stepping down DC power.

コンバータ１７は、複数の半導体モジュール２、リアクトル１７１、及びフィルタコンデンサ１７２によって構成されている。インバータ１８は、複数の半導体モジュール２、スナバコンデンサ１８１を備えている。さらにコンバータ１７とインバータ１８との間には、平滑コンデンサ１９１、放電抵抗１９２が配線されている。 The converter 17 includes a plurality of semiconductor modules 2, a reactor 171, and a filter capacitor 172. The inverter 18 includes a plurality of semiconductor modules 2 and a snubber capacitor 181. Further, a smoothing capacitor 191 and a discharge resistor 192 are wired between the converter 17 and the inverter 18.

次に、本例の電力変換装置１における作用効果について説明する。
本例の電力変換装置１において、モジュール積層体１０を構成する半導体モジュール２及び蓋部３は、ガイド部材６に保持されている。そのため、半導体モジュール２及び蓋部３における互いの積層方向Ｘの位置決めをガイド部材６によって精度良く行うことができる。これにより、モジュール積層体１０における各半導体モジュール２及び各蓋部３の積層方向Ｘの位置精度を高めることができる。 Next, the effect in the power converter device 1 of this example is demonstrated.
In the power conversion device 1 of this example, the semiconductor module 2 and the lid portion 3 constituting the module stacked body 10 are held by a guide member 6. Therefore, the positioning of the semiconductor module 2 and the lid 3 in the stacking direction X can be accurately performed by the guide member 6. Thereby, the position accuracy of the stacking direction X of each semiconductor module 2 and each cover part 3 in the module laminated body 10 can be improved.

また、半導体モジュール２及び蓋部３をガイド部材６に保持させることにより、モジュール積層体１０の積層方向Ｘの寸法Ｌを決定することができる。すなわち、ガイド部材６において半導体モジュール２及び蓋部３を保持させる位置を予め設定しておけば、半導体モジュール２及び蓋部３をガイド部材６に保持させるだけで、モジュール積層体１０全体の積層方向Ｘの寸法Ｌを予め設定した寸法とすることができる。これにより、モジュール積層体１０の積層方向Ｘの寸法精度を高めることができる。 Further, by holding the semiconductor module 2 and the lid 3 on the guide member 6, the dimension L in the stacking direction X of the module stacked body 10 can be determined. That is, if the position where the semiconductor module 2 and the lid 3 are held in the guide member 6 is set in advance, only the semiconductor module 2 and the lid 3 are held by the guide member 6, so that the stacking direction of the entire module stack 10 is increased. The dimension L of X can be a preset dimension. Thereby, the dimensional accuracy of the lamination direction X of the module laminated body 10 can be improved.

また、隣り合う半導体モジュール２の壁部２４同士の間及び蓋部３と半導体モジュール２の壁部２４との間には、各部材の間をシールする弾性シール部材２９が配設されている。そのため、例え半導体モジュール２及び蓋部３に積層方向Ｘの寸法ばらつきが生じても、その寸法ばらつきを各部材の間に配設された弾性シール部材２９の弾性変形（伸縮）によって吸収（調整）することができる。これにより、半導体モジュール２及び蓋部３の積層方向Ｘの位置精度及びモジュール積層体１０の積層方向の寸法精度を高い状態で維持することができる。 In addition, an elastic seal member 29 that seals between the members is disposed between the wall portions 24 of the adjacent semiconductor modules 2 and between the lid portion 3 and the wall portion 24 of the semiconductor module 2. Therefore, even if the semiconductor module 2 and the lid 3 have dimensional variations in the stacking direction X, the dimensional variations are absorbed (adjusted) by elastic deformation (expansion / contraction) of the elastic seal member 29 disposed between the members. can do. Thereby, the positional accuracy in the stacking direction X of the semiconductor module 2 and the lid 3 and the dimensional accuracy in the stacking direction of the module stack 10 can be maintained in a high state.

また、本例では、弾性シール部材２９は、環状のゴム部材である。そのため、隣り合う半導体モジュール２の壁部２４同士の間及び蓋部３と半導体モジュール２の壁部２４との間のシール性を高めることができると共に、各部材の寸法ばらつきを吸収（調整）するという効果を有効に発揮することができる。 In this example, the elastic seal member 29 is an annular rubber member. Therefore, the sealing performance between the wall portions 24 of the adjacent semiconductor modules 2 and between the lid portion 3 and the wall portion 24 of the semiconductor module 2 can be improved, and the dimensional variation of each member is absorbed (adjusted). Can be effectively demonstrated.

また、ガイド部材６は、積層方向Ｘに延びる長板状に形成されている。そのため、半導体モジュール２及び蓋部３の互いの積層方向Ｘの位置決めをすると共に、モジュール積層体１０の積層方向Ｘの寸法Ｌを決めるというガイド部材６における効果を有効に発揮することができる。 The guide member 6 is formed in a long plate shape extending in the stacking direction X. Therefore, the effect in the guide member 6 of positioning the semiconductor module 2 and the lid 3 in the stacking direction X and determining the dimension L in the stacking direction X of the module stack 10 can be effectively exhibited.

また、ガイド部材６には、半導体モジュール２及び蓋部３の外側面２００、３００に設けられた突出部１１を係合させる複数の貫通孔６１が設けられている。そのため、半導体モジュール２及び蓋部３に設けた突出部１１をガイド部材６の貫通孔６１に係合させることにより、半導体モジュール２及び蓋部３の積層方向Ｘの位置決め精度を高めることができる。 Further, the guide member 6 is provided with a plurality of through holes 61 for engaging the protrusions 11 provided on the outer surfaces 200 and 300 of the semiconductor module 2 and the lid 3. Therefore, by engaging the protrusion 11 provided on the semiconductor module 2 and the lid 3 with the through hole 61 of the guide member 6, the positioning accuracy of the semiconductor module 2 and the lid 3 in the stacking direction X can be increased.

また、隣り合う半導体モジュール２同士及び隣り合う蓋部３と半導体モジュール２とは、それぞれに設けた突出部１１をガイド部材６の同じ１つの貫通孔６１に係合させる。そのため、隣り合う半導体モジュール２同士及び隣り合う蓋部３と半導体モジュール２とをガイド部材６によって容易に連結することができる。また、連結する両者の連結部分近傍に突出部１１を設けているため、両者を密着させた状態で連結することが可能となる。 Further, the adjacent semiconductor modules 2 and the adjacent lid portion 3 and the semiconductor module 2 engage the protruding portions 11 provided respectively in the same one through hole 61 of the guide member 6. Therefore, the adjacent semiconductor modules 2 and the adjacent lid 3 and the semiconductor module 2 can be easily connected by the guide member 6. Moreover, since the protrusion part 11 is provided in the connection part vicinity of both connected, it becomes possible to connect in the state which adhered both.

このように、本例によれば、モジュール積層体１０を構成する各部材を精度良く位置決めできると共に、モジュール積層体１０の積層方向Ｘの寸法精度を高めることができる電力変換装置１を提供することができる。 Thus, according to this example, it is possible to provide the power conversion device 1 that can accurately position each member constituting the module laminate 10 and can improve the dimensional accuracy in the stacking direction X of the module laminate 10. Can do.

（実施例２）
本例は、図９〜図１３に示すごとく、ガイド部材６等の構成を変更した例である。
本例では、図９〜図１１に示すごとく、モジュール積層体１０の外側面１００には、ガイド凹溝部１２が積層方向Ｘに沿って形成されている。ガイド凹溝部１２は、モジュール積層体１０の外側面１００のうち、第１外側面１０１及び第２外側面１０２において、それぞれ２つずつ、合計４つ設けられている。 (Example 2)
In this example, as shown in FIGS. 9 to 13, the configuration of the guide member 6 and the like is changed.
In this example, as shown in FIGS. 9 to 11, guide groove portions 12 are formed along the stacking direction X on the outer surface 100 of the module stack 10. Two guide concave grooves 12 are provided on the first outer surface 101 and the second outer surface 102 of the outer surface 100 of the module laminate 10, two in total.

同図に示すごとく、突出部１１は、半導体モジュール２の第１外側面２０１及び第２外側面２０２において、それぞれ半導体モジュール２の長手方向の両端部に１つずつ設けられており、また、蓋部３の第１外側面３０１及び第２外側面３０２において、それぞれ蓋部３の長手方向の両端部に１つずつ設けられている。また、突出部１１は、ガイド凹溝部１２の底面から突出するように設けられている。 As shown in the figure, one protrusion 11 is provided at each of both ends in the longitudinal direction of the semiconductor module 2 on the first outer surface 201 and the second outer surface 202 of the semiconductor module 2, One of the first outer surface 301 and the second outer surface 302 of the portion 3 is provided at each of both ends in the longitudinal direction of the lid portion 3. Further, the protruding portion 11 is provided so as to protrude from the bottom surface of the guide concave groove portion 12.

同図に示すごとく、各ガイド凹溝部１２内には、ガイド凹溝部１２に沿ってガイド部材６が配置されている。図１２に示すごとく、各ガイド部材６の貫通孔６１には、半導体モジュール２及び蓋部３の突出部１１が挿通されている。
図１３に示すごとく、隣り合う半導体モジュール２同士及び隣り合う蓋部３と半導体モジュール２とは、それぞれに設けた係合凹部１３と係合凸部１４とが互いに係合して連結されている。なお、係合凹部１３及び係合凸部１４は、スナップフィット構造を有しており、係合凹部１３に形成された貫通孔１３１内に係合凸部１４を挿通させることにより、両者を係合固定することができるよう構成されている。 As shown in the figure, a guide member 6 is disposed along each guide groove 12 in each guide groove 12. As shown in FIG. 12, the protruding portion 11 of the semiconductor module 2 and the lid portion 3 is inserted into the through hole 61 of each guide member 6.
As shown in FIG. 13, the adjacent semiconductor modules 2 and the adjacent lid 3 and the semiconductor module 2 are connected to each other by engaging recesses 13 and engaging protrusions 14 provided in each. . Note that the engagement recess 13 and the engagement projection 14 have a snap-fit structure, and the engagement projection 14 is inserted into a through hole 131 formed in the engagement recess 13 to engage the engagement recess 13 and the engagement projection 14. It is configured to be fixed together.

これにより、ガイド部材６によって、半導体モジュール２及び蓋部３における互いの積層方向Ｘの位置決めがされ、係合凹部１３及び係合凸部１４によって、隣り合う半導体モジュール２同士及び隣り合う蓋部３と半導体モジュール２とが連結される。そして、半導体モジュール２及び蓋部３によって全体として１つのモジュール積層体１０が構成され、モジュール積層体１０の積層方向Ｘの寸法Ｌが決定される。
その他は、実施例１と同様の構成である。 Accordingly, the semiconductor module 2 and the lid 3 are positioned in the stacking direction X by the guide member 6, and the adjacent semiconductor modules 2 and the adjacent lid 3 are positioned by the engagement recess 13 and the engagement projection 14. Are connected to the semiconductor module 2. The semiconductor module 2 and the lid 3 constitute a single module stack 10 as a whole, and the dimension L in the stacking direction X of the module stack 10 is determined.
Other configurations are the same as those in the first embodiment.

本例の場合には、モジュール積層体１０の外側面１００には、ガイド部材６を配置するためのガイド凹溝部１２が積層方向Ｘに沿って形成されている。そのため、ガイド部材６の積層方向Ｘに直交する方向における位置ずれを防止することができる。これにより、ガイド部材６に保持されている半導体モジュール２及び蓋部３の積層方向Ｘに直交する方向における位置ずれも防止することができる。 In the case of this example, a guide groove portion 12 for arranging the guide member 6 is formed along the stacking direction X on the outer surface 100 of the module stacked body 10. Therefore, it is possible to prevent displacement of the guide member 6 in the direction orthogonal to the stacking direction X. Thereby, the position shift in the direction orthogonal to the lamination direction X of the semiconductor module 2 hold | maintained at the guide member 6 and the cover part 3 can also be prevented.

また、隣り合う半導体モジュール２同士及び隣り合う蓋部３と半導体モジュール２とは、それぞれに設けた係合凹部１３と係合凸部１４とが互いに係合して連結されている。これにより、隣り合う半導体モジュール２同士及び隣り合う蓋部３と半導体モジュール２とを簡易な構造で、容易かつ確実に連結することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。 In addition, the adjacent semiconductor modules 2 and the adjacent lid 3 and the semiconductor module 2 are connected to each other by engaging recesses 13 and engaging protrusions 14 provided in each. Thereby, the adjacent semiconductor modules 2 and the adjacent lid part 3 and the semiconductor module 2 can be connected easily and reliably with a simple structure.
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.

なお、上述した実施例１、２における半導体モジュール２は、２個の半導体素子２１（ＩＧＢＴ等からなるスイッチング素子とＦＷＤ等のダイオード）を有する構成であったが、３個以上の半導体素子２１を有する構成としてもよい。
例えば、図示を省略するが、半導体モジュール２は、２個のＩＧＢＴと２個のＦＷＤとを備え、電力変換装置１において直流電源（バッテリー１６１）の高電圧側に配置されるＩＧＢＴ及びＦＷＤ（上アーム）と直流電源（バッテリー１６１）の低電圧側に配置されるＩＧＢＴ及びＦＷＤ（下アーム）とを備える構成とすることができる。
なお、半導体モジュール２が上記上アームと上記下アームとを備える構成とした場合には、直流電源（バッテリー１６１）の高電圧側及び低電圧側に接続する一対の主電極端子２５１の他に、交流負荷（回転電機１６２）に接続する主電源端子２５１を有する構成となる。 In addition, although the semiconductor module 2 in the first and second embodiments described above has a configuration including two semiconductor elements 21 (a switching element made of an IGBT or the like and a diode such as an FWD), the semiconductor module 21 includes three or more semiconductor elements 21. It is good also as a structure to have.
For example, although not shown, the semiconductor module 2 includes two IGBTs and two FWDs, and the IGBT and FWD (upper side) arranged on the high voltage side of the DC power source (battery 161) in the power conversion device 1. Arm) and IGBT and FWD (lower arm) disposed on the low voltage side of the DC power source (battery 161).
When the semiconductor module 2 includes the upper arm and the lower arm, in addition to the pair of main electrode terminals 251 connected to the high voltage side and the low voltage side of the DC power supply (battery 161), The main power terminal 251 is connected to an AC load (the rotating electric machine 162).

１電力変換装置
２半導体モジュール
２１半導体素子
２２放熱板
２２１放熱面
２３封止部
２４壁部
２９弾性シール部材
３蓋部
４２沿面冷媒流路
６ガイド部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power converter 2 Semiconductor module 21 Semiconductor element 22 Heat sink 221 Heat sink surface 23 Sealing part 24 Wall part 29 Elastic seal member 3 Lid part 42 Creeping refrigerant flow path 6 Guide member

Claims

A power conversion device configured by stacking a plurality of semiconductor modules each including a semiconductor element,
The semiconductor module includes the semiconductor element, a heat sink thermally connected to the semiconductor element, and a sealing portion that seals the semiconductor element and the heat sink in a state where a heat dissipation surface of the heat sink is exposed. And a wall portion formed around the sealing portion in a direction orthogonal to the normal direction of the heat radiating surface and projecting in the normal direction from the heat radiating surface; the wall portion and the sealing portion; And a through coolant passage formed between
The plurality of semiconductor modules are stacked in the normal direction of the heat dissipation surface,
The semiconductor modules arranged at both ends in the stacking direction are provided with a pair of lids that cover the outer opening in the stacking direction of the wall,
The semiconductor module and the pair of lid portions constitute a module laminate as a whole,
Between the adjacent semiconductor modules and between the pair of lid portions and the semiconductor module and inside the pair of wall portions, the creeping refrigerant is in communication with the through coolant channel and along the heat dissipation surface. A flow path is formed,
In the module stack, the semiconductor module and the pair of lids are held by a guide member that determines the dimension of the module stack in the stacking direction while positioning each other in the stacking direction.
In addition, an elastic seal member made of an elastic body that seals between the two wall portions of the semiconductor modules adjacent to each other and between the pair of lid portions and the wall portions of the semiconductor module is disposed. Has been established,
The elastic seal member is an annular rubber member,
The wall portions of the semiconductor modules adjacent via the elastic seal member, and the wall portion and the pair of lid portions of the semiconductor module adjacent via the elastic seal member are aligned in the stacking direction. and de,
The plurality of semiconductor modules are provided with an engagement recess and an engagement projection that protrude in a direction orthogonal to the stacking direction, and the semiconductor modules adjacent to each other among the plurality of semiconductor modules. The engaging recess provided in the semiconductor module located in one of the stacking directions engages with the engaging protrusion provided in the semiconductor module positioned in the other of the stacking direction, and is adjacent to the engaging recess. The semiconductor modules are connected to each other,
The engagement protrusion provided on the semiconductor module located on one end side in the stacking direction in the module stack protrudes in a direction perpendicular to the stacking direction in one of the lids of the pair of lids. Engaging with the formed engaging recess, the lid and the semiconductor module are connected,
The engagement recess provided in the semiconductor module located on the other end side in the stacking direction of the module stack is formed to protrude in a direction perpendicular to the stacking direction in the other cover portion of the pair of cover portions. The power conversion device is characterized in that the lid and the semiconductor module are coupled by engaging with an engagement projection formed in a direction perpendicular to the stacking direction in the engagement recess formed .

The power converter according to claim 1, wherein the guide member is formed in a long plate shape extending in the stacking direction.

3. The power converter according to claim 2, wherein guide groove portions for arranging the guide members are formed along the stacking direction on an outer surface of the semiconductor module stacked body. Conversion device.

4. The power conversion device according to claim 1, wherein the guide member is provided with a plurality of through holes for engaging the semiconductor module and a protrusion provided on an outer surface of the lid. The power converter device characterized by the above-mentioned.

5. The power conversion device according to claim 4, wherein the adjacent semiconductor modules, the adjacent lid portion, and the semiconductor module are connected to the same one through-hole of the guide member with the protruding portion provided on each of the adjacent semiconductor modules. The power converter characterized by combining.