JP5691916B2 - Power converter - Google Patents

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Description

本発明は、半導体素子のスイッチングにより生じた熱を冷却することができる電力変換装置に関し、特に、第1パワーモジュールと第2パワーモジュールとで構成され、各パワーモジュールが半導体素子に絶縁部材を介して接合される冷却ケースを備えたものである電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device capable of cooling heat generated by switching of a semiconductor element, and in particular, includes a first power module and a second power module, and each power module is connected to a semiconductor element via an insulating member. It is related with the power converter device provided with the cooling case joined together.

ハイブリッド自動車等では、電力変換装置(インバータ装置)により電力変換が行われていて、電力変換装置は、半導体素子のスイッチングにより生じた熱を冷却することができるように構成されている。このような電力変換装置では、近年、小型化及び軽量化が求められるとともに高出力化が求められていて、様々なものが提案されている。   In a hybrid vehicle or the like, power conversion is performed by a power conversion device (inverter device), and the power conversion device is configured to cool heat generated by switching of a semiconductor element. In recent years, such power conversion devices have been required to be smaller and lighter and to have higher output, and various devices have been proposed.

例えば、下記特許文献1に記載された電力変換装置は、図41に示したように、第1パワーモジュール210Lと第2パワーモジュール210Hと冷却ジャケット290とで構成されている。第1パワーモジュール210L及び第2パワーモジュール210Hは、IGBTやダイオードである半導体素子220と、この半導体素子220に絶縁部材230を介して接合された銅ベース240と、冷媒が流入又は流出する冷却ケース250とを有している。   For example, as shown in FIG. 41, the power converter described in Patent Document 1 below includes a first power module 210L, a second power module 210H, and a cooling jacket 290. The first power module 210L and the second power module 210H include a semiconductor element 220 that is an IGBT or a diode, a copper base 240 joined to the semiconductor element 220 via an insulating member 230, and a cooling case in which a refrigerant flows in or out. 250.

そして、第1パワーモジュール210Lと第2パワーモジュール210Hとが、銅ベース240の平面方向と直交する方向に冷却ジャケット290を介して組付けられていて、冷媒が、冷却ジャケット290と銅ベース240とフィン240aとの間の冷媒空間RKに流れるようになっている。こうして、半導体素子220からフィン240aに伝達された熱が、冷媒の流れによって冷却されている。   The first power module 210L and the second power module 210H are assembled via a cooling jacket 290 in a direction orthogonal to the planar direction of the copper base 240, and the refrigerant is the cooling jacket 290 and the copper base 240. It flows in the refrigerant space RK between the fins 240a. Thus, the heat transferred from the semiconductor element 220 to the fins 240a is cooled by the flow of the refrigerant.

ここで、下記特許文献1に記載された電力変換装置1Vでは、図42に示したように、冷媒が流入する流入構造体RC1と冷媒が流出する流出構造体RC2とが構成されている。なお、図42は、図41に示した電力変換装置1VのZ−Z方向の断面図である。   Here, in the power converter 1V described in Patent Document 1 below, as shown in FIG. 42, an inflow structure RC1 into which the refrigerant flows and an outflow structure RC2 from which the refrigerant flows out are configured. 42 is a cross-sectional view of the power conversion device 1V shown in FIG. 41 in the ZZ direction.

図42に示したように、流入構造体RC1では、上側の銅ベース240の一端部がOリング271を介して上側の冷却ジャケット290Uに組付けられ、下側の銅ベース240の一端部がOリング272を介して下側の冷却ジャケット290Dに組付けられている。また、流出構造体RC2でも、同様に、上側の銅ベース240の他端部がOリング271を介して上側の冷却ジャケット290Uに組付けられ、下側の銅ベース240の他端部がOリング272を介して下側の冷却ジャケット290Dに組付けられている。このように、銅ベース240を冷却ジャケット290に組付けることによって、銅ベース240の強度が確保されている。   As shown in FIG. 42, in the inflow structure RC1, one end of the upper copper base 240 is assembled to the upper cooling jacket 290U via the O-ring 271 and one end of the lower copper base 240 is O It is assembled to the lower cooling jacket 290D via a ring 272. Similarly, in the outflow structure RC2, the other end of the upper copper base 240 is assembled to the upper cooling jacket 290U via the O-ring 271 and the other end of the lower copper base 240 is the O-ring. 272 is attached to the lower cooling jacket 290D. Thus, the strength of the copper base 240 is ensured by assembling the copper base 240 to the cooling jacket 290.

更に、この電力変換装置1Vは、図42に示したように、上側(第1パワーモジュール210L)の銅ベース240の平面方向の大きさを、下側(第2パワーモジュール210H)の銅ベース240の平面方向の大きさより、大きくすることによって、冷媒の流入部RV1の大きさと冷媒の流出部RV2の大きさとを確保している。これは、以下の理由に基づく。   Furthermore, as shown in FIG. 42, the power conversion device 1 </ b> V is configured such that the size of the upper (first power module 210 </ b> L) copper base 240 in the planar direction is the lower (second power module 210 </ b> H) copper base 240. The size of the refrigerant inflow portion RV1 and the size of the refrigerant outflow portion RV2 are ensured by making the size larger than the size in the planar direction. This is based on the following reason.

仮に、フィン240aの高さ方向(図42の上下方向)の長さを維持しつつ、銅ベース240同士の平面方向の大きさを等しくする場合には、冷却ジャケット290U,290Dの組付けによって、流入部RV1及び流出部RV2の流路が狭くなり、圧力損失が大きくなる。また、仮に、フィン240aの高さ方向の長さを大きくして、銅ベース240同士の平面方向の大きさを等しくする場合には、フィン240aの根元部分で冷媒の流速が低下し、冷媒が滞留し易くなって、冷却性能が低下する。こうして、冷却性能の低下及び圧力損失の増加を防止しつつ、流入部RV1及び流出部RV2の流路を適切に確保するために、銅ベース240同士をその平面方向の大きさが異なるように構成していた。   If the size of the copper bases 240 in the plane direction is made equal while maintaining the height of the fins 240a in the height direction (vertical direction in FIG. 42), by assembling the cooling jackets 290U and 290D, The flow path of inflow part RV1 and outflow part RV2 becomes narrow, and a pressure loss becomes large. Further, if the fins 240a are increased in length in the height direction so that the copper bases 240 have the same size in the plane direction, the flow rate of the refrigerant at the root portion of the fins 240a decreases, It becomes easy to stay and cooling performance falls. In this way, the copper bases 240 are configured to have different sizes in the plane direction in order to appropriately secure the flow paths of the inflow portion RV1 and the outflow portion RV2 while preventing a decrease in cooling performance and an increase in pressure loss. Was.

特開2005−259748号公報JP 2005-259748 A

しかしながら、上記した電力変換装置1Vには、以下の問題点がある。即ち、冷却ジャケット290U,290Dを別体として銅ベース240に組付け、且つ銅ベース240同士の平面方向の大きさを異ならせるという構造上、電力変換装置1Vの平面方向の大きさが大きくなる。この結果、車両搭載性が悪化するという問題がある。   However, the power converter 1V described above has the following problems. That is, the size of the power converter 1 </ b> V in the planar direction is increased due to the structure in which the cooling jackets 290 </ b> U and 290 </ b> D are separately assembled to the copper base 240 and the sizes of the copper bases 240 are different from each other. As a result, there is a problem that vehicle mountability deteriorates.

また、二つのOリング271,272を用いて銅ベース240と冷却ジャケット290U,290Dの間をシールする必要があるため、シール構造が簡素でないという問題もある。更に、二つのOリング271,272をそれぞれ銅ベース240で強固にシールする必要があり、銅ベース240の強度を確保するために銅ベース240の厚さ方向(図39の上下方向)の長さが大きくなり、電力変換装置1Vの高さ方向の長さが大きくなるという問題もある。   Moreover, since it is necessary to seal between the copper base 240 and the cooling jackets 290U and 290D using two O-rings 271 and 272, there is also a problem that the sealing structure is not simple. Furthermore, it is necessary to firmly seal the two O-rings 271 and 272 with the copper base 240, respectively, and in order to ensure the strength of the copper base 240, the length of the copper base 240 in the thickness direction (vertical direction in FIG. 39). There is also a problem that the height in the height direction of the power conversion device 1V increases.

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、シール構造が簡素であり且つ体格(平面方向の大きさ及び高さ方向の長さ)を小さくすることができる電力変換装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and provides a power conversion device that has a simple seal structure and can be reduced in size (size in the planar direction and length in the height direction). The purpose is to provide.

(1)本発明における電力変換装置は、半導体素子のスイッチングにより生じた熱を冷却することができる電力変換装置であって、前記半導体素子に絶縁部材を介して接合される冷却ケースを備えた第1パワーモジュール及び第2パワーモジュールで構成され、前記各パワーモジュールの冷却ケースは、平面状に延びていて表面に前記絶縁部材が接合され裏面にフィンが形成される放熱部と、前記放熱部の平面方向と直交する方向に延びていて冷媒が流入及び流出する水路部と、前記フィンを囲み冷媒が流れる空間を形成する縁部と、を有し、これら放熱部と水路部と縁部とが一体的に成形されていて、前記第1パワーモジュールと前記第2パワーモジュールとは、互いの前記フィンが対向し、且つ互いの前記縁部がシールされた状態で組付けられていること、前記第1パワーモジュールの縁部と前記第2パワーモジュールの縁部とが溶接されていること、前記縁部には、その外表面から内部に向けて溶接による熱を伝わり難くする熱緩衝構造が形成されていること、前記熱緩衝構造は、スリットであることを特徴とする。 (1) A power conversion device according to the present invention is a power conversion device capable of cooling heat generated by switching of a semiconductor element, and includes a cooling case joined to the semiconductor element via an insulating member. The cooling case of each power module includes a heat dissipating part that extends in a planar shape, the insulating member is joined to the front surface, and fins are formed on the back surface. A water channel part extending in a direction perpendicular to the plane direction and flowing in and out of the refrigerant, and an edge part that surrounds the fin and forms a space through which the refrigerant flows, and the heat radiation part, the water channel part, and the edge part. The first power module and the second power module are assembled in a state where the fins face each other and the edges of the first power module and the second power module are sealed. It has been, that the edge of said the edge of the first power module second power module is welded to said edge, easily transferred heat by welding to the inside from its outer surface The heat buffer structure is formed, and the heat buffer structure is a slit .

(2)本発明における電力変換装置は、半導体素子のスイッチングにより生じた熱を冷却することができる電力変換装置であって、前記半導体素子に絶縁部材を介して接合される冷却ケースを備えた第1パワーモジュール及び第2パワーモジュールで構成され、前記各パワーモジュールの冷却ケースは、平面状に延びていて表面に前記絶縁部材が接合され裏面にフィンが形成される放熱部と、前記放熱部の平面方向と直交する方向に延びていて冷媒が流入及び流出する水路部と、前記フィンを囲み冷媒が流れる空間を形成する縁部と、を有し、これら放熱部と水路部と縁部とが一体的に成形されていて、前記第1パワーモジュールと前記第2パワーモジュールとは、互いの前記フィンが対向し、且つ互いの前記縁部がシールされた状態で組付けられていること、前記第1パワーモジュールの縁部と前記第2パワーモジュールの縁部とが溶接されていること、前記縁部には、その外表面から内部に向けて溶接による熱を伝わり難くする熱緩衝構造が形成されていること、前記熱緩衝構造は、前記第1パワーモジュールの縁部と前記第2パワーモジュールの縁部との段差接合であることを特徴とする。 (2) A power conversion device according to the present invention is a power conversion device capable of cooling heat generated by switching of a semiconductor element, and includes a cooling case joined to the semiconductor element via an insulating member. The cooling case of each power module includes a heat dissipating part that extends in a planar shape, the insulating member is joined to the front surface, and fins are formed on the back surface. A water channel part extending in a direction perpendicular to the plane direction and flowing in and out of the refrigerant, and an edge part that surrounds the fin and forms a space through which the refrigerant flows, and the heat radiation part, the water channel part, and the edge part. The first power module and the second power module are assembled in a state where the fins face each other and the edges of the first power module and the second power module are sealed. The edge of the first power module and the edge of the second power module are welded to each other, and it is difficult for the edge to transmit heat due to welding from the outer surface to the inside. The heat buffer structure is formed, and the heat buffer structure is a step junction between the edge of the first power module and the edge of the second power module.

(3)(1)または(2)に記載された電力変換装置において、前記第1パワーモジュールの縁部と前記第2パワーモジュールの縁部とは、Oリングを介して組付けられていることが好ましい。 In has been power conversion device according to (3) (1) or (2), wherein the first power module edge and the edge of the second power module are assembled via an O-ring It is preferable.

)(1)乃至()の何れかに記載された電力変換装置において、前記冷却ケースは、前記放熱部から連続的に平面状に延びていて前記フィンが形成されていないヘッダ部を有し、前記放熱部及び前記ヘッダ部の表面には、前記半導体素子を覆うように熱硬化性樹脂の封止部材が形成されていて、前記ヘッダ部には、表面から突出していて前記封止部材と係合する係合凸部が形成されていることが好ましい。 ( 4 ) In the power conversion device described in any one of (1) to ( 3 ), the cooling case includes a header portion that continuously extends from the heat radiating portion in a planar shape and has no fins. A sealing member made of a thermosetting resin is formed on the surfaces of the heat radiating portion and the header portion so as to cover the semiconductor element, and the header portion protrudes from the surface and is sealed It is preferable that an engaging convex portion that engages with the member is formed.

)()に記載された電力変換装置において、前記係合凸部には、前記ヘッダ部の平面方向に広がり前記封止部材がくわえ込む第1突片が形成されていることが好ましい。 ( 5 ) In the power conversion device described in ( 4 ), it is preferable that the engagement protrusion is formed with a first protrusion that extends in a planar direction of the header portion and holds the sealing member. .

)(1)乃至()の何れかに記載された電力変換装置において、前記冷却ケースは、前記放熱部から連続的に平面状に延びていて前記フィンが形成されていないヘッダ部を有し、前記放熱部及び前記ヘッダ部の表面には、前記半導体素子を覆うように熱硬化性樹脂の封止部材が形成されていて、前記放熱部には、表面から窪んでいて前記封止部材と係合する係合凹部が形成されていることが好ましい。 ( 6 ) In the power conversion device described in any one of (1) to ( 3 ), the cooling case includes a header portion that continuously extends in a planar shape from the heat radiating portion and does not have the fins formed thereon. A sealing member made of a thermosetting resin is formed on the surfaces of the heat radiating portion and the header portion so as to cover the semiconductor element, and the heat radiating portion is recessed from the surface and is sealed It is preferable that an engaging recess to be engaged with the member is formed.

)()に記載された電力変換装置において、前記係合凹部には、その係合凹部を塞ぐように内側に突出し前記封止部材をくわえ込む第2突片が形成されていることが好ましい。 ( 7 ) In the power conversion device described in ( 6 ), the engaging recess is formed with a second projecting piece projecting inward so as to close the engaging recess and holding the sealing member. Is preferred.

)(1)乃至()の何れかに記載された電力変換装置において、前記放熱部の表面には、前記半導体素子を覆うように熱硬化性樹脂の封止部材が形成され、前記封止部材は、前記冷却ケースの端部より外側に張り出していて、前記冷却ケースの端部には、前記放熱部の平面方向に延び前記封止部材がくわえ込む第3突片が形成されていることが好ましい。 ( 8 ) In the power conversion device described in any one of (1) to ( 3 ), a thermosetting resin sealing member is formed on the surface of the heat dissipation portion so as to cover the semiconductor element, The sealing member projects outward from the end portion of the cooling case, and a third projecting piece is formed at the end portion of the cooling case, extending in the planar direction of the heat radiating portion and holding the sealing member. Preferably it is.

)(1)乃至()の何れかに記載された電力変換装置において、前記放熱部の表面には、前記半導体素子を覆うように熱硬化性樹脂の封止部材が形成され、前記第1パワーモジュール及び前記第2パワーモジュールの封止部材全体と縁部全体とを覆うように、熱可塑性樹脂の第2封止部材が形成されていることが好ましい。 ( 9 ) In the power conversion device described in any one of (1) to ( 3 ), a thermosetting resin sealing member is formed on the surface of the heat dissipation portion so as to cover the semiconductor element, It is preferable that the 2nd sealing member of a thermoplastic resin is formed so that the whole sealing member and the whole edge part of a 1st power module and the said 2nd power module may be covered.

10)(1)乃至()の何れかに記載された電力変換装置において、前記冷却ケースは、質量%でアルミニウムが99%以上であるアルミ材料を用いて、鍛造によって成形されたものであることが好ましい。 ( 10 ) In the power converter described in any one of (1) to ( 9 ), the cooling case is formed by forging using an aluminum material in which aluminum is 99% or more by mass. Preferably there is.

11)(1)乃至(10)の何れかに記載された電力変換装置において、前記第1パワーモジュール及び前記第2パワーモジュールは、一対のダイオード及びトランジスタを三組それぞれ有し、一つのモータを駆動するインバータ回路を形成していることが好ましい。 ( 11 ) In the power conversion device described in any one of (1) to ( 10 ), each of the first power module and the second power module includes a pair of diodes and transistors, and includes one motor. Preferably, an inverter circuit for driving is formed.

12)(1)乃至(11)の何れかに記載された電力変換装置において、前記組付けられた一対の第1パワーモジュール及び第2パワーモジュールは、前記放熱部の平面方向と直交する方向に複数個積層されていることが好ましい。 ( 12 ) In the power conversion device described in any one of (1) to ( 11 ), the pair of the first power module and the second power module assembled in the direction orthogonal to the planar direction of the heat radiating unit. It is preferable that a plurality of layers are stacked.

13)(12)に記載された電力変換装置において、前記複数個積層された第1パワーモジュール及び第2パワーモジュールは、ハウジング及び底蓋で覆われるように組付けられていて、前記複数個積層された第1パワーモジュール及び第2パワーモジュールのうち最下段に位置する第1パワーモジュール及び第2パワーモジュールと前記底蓋との間には、第1弾性部材が介装され、前記複数個積層された第1パワーモジュール及び第2パワーモジュールのうち最上段に位置する第1パワーモジュール及び第2パワーモジュールと前記ハウジングとの間には、第2弾性部材が介装されていることが好ましい。 ( 13 ) In the power conversion device described in ( 12 ), the plurality of stacked first power modules and second power modules are assembled so as to be covered with a housing and a bottom cover. A first elastic member is interposed between the bottom and the first power module and the second power module positioned at the bottom of the stacked first power module and second power module, and the plurality It is preferable that a second elastic member is interposed between the first power module and the second power module positioned at the top of the stacked first power module and second power module and the housing. .

14)(12)又は(13)に記載された電力変換装置において、前記組付けられた一対の第1パワーモジュール及び第2パワーモジュールと、前記組付けられた一対の第1パワーモジュール及び第2パワーモジュールとの間には、第3弾性部材が介装されていることが好ましい。 ( 14 ) In the power converter described in ( 12 ) or ( 13 ), the pair of first power module and second power module assembled together, and the pair of first power module and first assembled It is preferable that a third elastic member is interposed between the two power modules.

本発明における電力変換装置の作用効果について説明する。
上記構成(1)では、電力変換装置が、冷却ケースを備えた第1パワーモジュールと第2パワーモジュールの二部品で構成されている。そして、第1パワーモジュールと第2パワーモジュールとは、互いのフィンが対向し、且つ互いの縁部がシールされた状態で組付けられている。このため、シール構造が簡素である。更に、冷却ケースでは、放熱部と水路部と縁部とを一体的に成形して、水路の開口部分の大きさを適切に確保しつつ、フィンの長さを適切に設定できるようになっているため、冷却ケースの体格(平面方向の大きさ及び高さ方向の長さ)を必要以上に大きくする必要がない。こうして、冷却ケースの体格を小さくして電力変換装置を構成することができる。
また、縁部同士を溶接することによって、第1パワーモジュールと第2パワーモジュールとの接合強度を十分確保することができる。
また、例えば、溶接による熱がOリングに伝わってOリングが破損する、溶融した冷却ケースの母材がOリングを組付ける組付け溝に浸入する等、溶接による不具合を熱緩衝構造によって生じ難くすることができる。
また、熱緩衝構造をスリットとして構成するため、熱緩衝構造を容易に構成することができる。
The effect of the power converter device in this invention is demonstrated.
In said structure (1), the power converter device is comprised by two components, the 1st power module provided with the cooling case, and the 2nd power module. And the 1st power module and the 2nd power module are assembled in the state where a mutual fin opposed and a mutual edge was sealed. For this reason, the seal structure is simple. Furthermore, in the cooling case, the heat radiation part, the water channel part, and the edge part are integrally formed, and the length of the fin can be set appropriately while ensuring the size of the opening part of the water channel appropriately. Therefore, it is not necessary to increase the size of the cooling case (the size in the plane direction and the length in the height direction) more than necessary. In this way, the power conversion device can be configured by reducing the size of the cooling case.
In addition, by welding the edges, it is possible to sufficiently secure the bonding strength between the first power module and the second power module.
Further, for example, the heat buffer structure hardly causes defects due to welding, such as heat transmitted to the O-ring causing damage to the O-ring, and melting of the base material of the cooling case entering the assembly groove for assembling the O-ring. can do.
Moreover, since the thermal buffer structure is configured as a slit, the thermal buffer structure can be easily configured.

上記構成(2)では、電力変換装置が、冷却ケースを備えた第1パワーモジュールと第2パワーモジュールの二部品で構成されている。そして、第1パワーモジュールと第2パワーモジュールとは、互いのフィンが対向し、且つ互いの縁部がシールされた状態で組付けられている。このため、シール構造が簡素である。更に、冷却ケースでは、放熱部と水路部と縁部とを一体的に成形して、水路の開口部分の大きさを適切に確保しつつ、フィンの長さを適切に設定できるようになっているため、冷却ケースの体格(平面方向の大きさ及び高さ方向の長さ)を必要以上に大きくする必要がない。こうして、冷却ケースの体格を小さくして電力変換装置を構成することができる。
また、縁部同士を溶接することによって、第1パワーモジュールと第2パワーモジュールとの接合強度を十分確保することができる。
また、例えば、溶接による熱がOリングに伝わってOリングが破損する、溶融した冷却ケースの母材がOリングを組付ける組付け溝に浸入する等、溶接による不具合を熱緩衝構造によって生じ難くすることができる。
また、熱緩衝構造を縁部同士の段差接合として構成するため、熱緩衝構造を容易に構成することができる。
In said structure (2), the power converter device is comprised by two components, the 1st power module provided with the cooling case, and the 2nd power module. And the 1st power module and the 2nd power module are assembled in the state where a mutual fin opposed and a mutual edge was sealed. For this reason, the seal structure is simple. Furthermore, in the cooling case, the heat radiation part, the water channel part, and the edge part are integrally formed, and the length of the fin can be set appropriately while ensuring the size of the opening part of the water channel appropriately. Therefore, it is not necessary to increase the size of the cooling case (the size in the plane direction and the length in the height direction) more than necessary. In this way, the power conversion device can be configured by reducing the size of the cooling case.
In addition, by welding the edges, it is possible to sufficiently secure the bonding strength between the first power module and the second power module.
Further, for example, the heat buffer structure hardly causes defects due to welding, such as heat transmitted to the O-ring causing damage to the O-ring, and melting of the base material of the cooling case entering the assembly groove for assembling the O-ring. can do.
Moreover, since the thermal buffer structure is configured as a step junction between edges, the thermal buffer structure can be easily configured.

上記構成(3)では、Oリングを用いて第1パワーモジュールの縁部と第2パワーモジュールの縁部とを組付けることで、冷媒が漏れない液密構造を容易に形成することができる。 In the configuration (3), the liquid tight structure in which the refrigerant does not leak can be easily formed by assembling the edge of the first power module and the edge of the second power module using the O-ring.

上記構成()では、ヘッダ部の表面から突出する係合凸部と封止部材とが係合するため、封止部材と冷却ケースとの接合強度を大きくすることができる。更に、放熱部の裏面にフィンを形成するのに対して、ヘッダ部の表面に係合凸部を形成するため、放熱部及びヘッダ部での肉厚分布の変動を小さくすることができる。即ち、裏面にフィンが形成されないヘッダ部の表面に係合凸部を形成することで、ヘッダ部の肉厚と放熱部の肉厚との差が小さくなる。従って、冷却ケースを鍛造によって成形し易くなる。 In the configuration ( 4 ), the engagement convex portion protruding from the surface of the header portion is engaged with the sealing member, so that the bonding strength between the sealing member and the cooling case can be increased. Furthermore, since the fins are formed on the back surface of the heat radiating portion, the engaging projections are formed on the surface of the header portion, so that fluctuations in the thickness distribution in the heat radiating portion and the header portion can be reduced. That is, the difference between the thickness of the header portion and the thickness of the heat radiating portion is reduced by forming the engaging convex portion on the surface of the header portion where no fin is formed on the back surface. Therefore, it becomes easy to form the cooling case by forging.

上記構成()では、封止樹脂が係合凸部に形成された第1突片をくわえ込むため、封止部材と冷却ケースとの接合強度を更に大きくすることができる。こうして、冷却ケースに必要とされる剛性を確保し易くすることができる。 In the above configuration ( 5 ), since the sealing resin inserts the first projecting piece formed on the engaging convex portion, the bonding strength between the sealing member and the cooling case can be further increased. Thus, it is possible to easily ensure the rigidity required for the cooling case.

上記構成()では、放熱部の表面から窪んでいる係合凹部と封止樹脂とが係合するため、封止部材と冷却ケースとの接合強度を大きくすることができる。更に、放熱部の裏面にフィンを形成し、且つ放熱部の表面に係合凹部を形成するため、放熱部及びヘッダ部での肉厚分布の変動を小さくすることができる。即ち、フィンを形成することによって生じる放熱部の肉厚の増加を、係合凹部を形成することによって抑えることができ、ヘッダ部の肉厚と放熱部の肉厚との差が小さくなる。従って、冷却ケースを鍛造によって成形し易くなる。 In the above configuration ( 6 ), the engagement recess recessed from the surface of the heat radiating portion engages with the sealing resin, so that the bonding strength between the sealing member and the cooling case can be increased. Furthermore, since fins are formed on the back surface of the heat radiating portion and an engagement recess is formed on the surface of the heat radiating portion, fluctuations in the thickness distribution in the heat radiating portion and the header portion can be reduced. That is, an increase in the thickness of the heat radiating portion caused by forming the fin can be suppressed by forming the engaging recess, and the difference between the thickness of the header portion and the thickness of the heat radiating portion is reduced. Therefore, it becomes easy to form the cooling case by forging.

上記構成()では、封止樹脂を係合凹部に形成された第2突片がくわえ込むため、封止樹脂と冷却ケースとの接合強度を更に大きくすることができる。こうして、冷却ケースに必要とされる剛性を確保し易くすることができる。 In the configuration ( 7 ), since the second projecting piece formed in the engaging recess holds the sealing resin, the bonding strength between the sealing resin and the cooling case can be further increased. Thus, it is possible to easily ensure the rigidity required for the cooling case.

上記構成()では、封止樹脂が冷却ケースの端部に形成された第3突片をくわえ込むため、封止樹脂と冷却ケースとの接合強度を更に大きくすることができる。こうして、冷却ケースに必要とされる剛性を確保し易くすることができる。 In the configuration ( 8 ), since the sealing resin inserts the third projecting piece formed at the end of the cooling case, the bonding strength between the sealing resin and the cooling case can be further increased. Thus, it is possible to easily ensure the rigidity required for the cooling case.

上記した構成()では、熱可塑性樹脂の第2封止部材が、第1パワーモジュール及び第2パワーもシュールの封止部材全体と縁部全体とを覆うため、第1パワーモジュールと第2パワーモジュールとの接合強度を大きくすることができ、冷媒の漏れを防止することができる。 In the above configuration ( 9 ), the second sealing member made of the thermoplastic resin covers the entire sealing member and the entire edge of the first power module and the second power. Bonding strength with the power module can be increased, and refrigerant leakage can be prevented.

上記構成(10)では、純度が大きいアルミ材料を鍛造することで、所望の形状が得られる。また、アルミ材料の純度が大きいため、冷却ケースの熱伝達率が向上して、冷却性能が良くなる。更に、アルミ材料に含まれる不純物が極めて少ないため、レーザ溶接しても、不純物が突沸してブローホールを形成することがない。 In said structure ( 10 ), a desired shape is obtained by forging an aluminum material with high purity. Moreover, since the purity of the aluminum material is high, the heat transfer coefficient of the cooling case is improved and the cooling performance is improved. Furthermore, since the impurities contained in the aluminum material are extremely small, even when laser welding is performed, the impurities do not bump to form blowholes.

上記構成(11)では、ローサイド回路のうち、冷媒の下流側に配置される半導体素子が最も高温になる。このため、この半導体素子に内蔵される温度センサーを観察することで、6つの各半導体素子の異常過熱を防止できる。言い換えると、残りの半導体素子(ローサイド回路のうち冷媒の下流側に配置される半導体素子以外の半導体素子)に内蔵される温度センサーを省くことができる。 In the configuration ( 11 ), the semiconductor element disposed on the downstream side of the refrigerant in the low-side circuit has the highest temperature. Therefore, by observing the temperature sensor built in the semiconductor element, abnormal overheating of each of the six semiconductor elements can be prevented. In other words, the temperature sensor incorporated in the remaining semiconductor elements (semiconductor elements other than the semiconductor elements arranged on the downstream side of the refrigerant in the low-side circuit) can be omitted.

上記構成(12)では、予め組付けられた状態である一対の第1パワーモジュール及び第2パワーモジュールが、放熱部の平面方向と直交する方向に複数個積層されるため、フィンに向かって流れる冷媒空間のシールと、冷媒が流入又は流出する水路のシールとを独立させることができる。このため、水路をシールする際の加圧力を小さくすることができる。従って、冷却ケースに必要とされる強度が小さくなり、冷却ケースを小型化できる。 In the configuration ( 12 ), a pair of the first power module and the second power module, which are assembled in advance, are stacked in a direction perpendicular to the plane direction of the heat radiating portion, and therefore flow toward the fins. The seal of the refrigerant space and the seal of the water channel through which the refrigerant flows in or out can be made independent. For this reason, the applied pressure at the time of sealing a water channel can be made small. Therefore, the strength required for the cooling case is reduced, and the cooling case can be reduced in size.

上記構成(13)では、ハウジング、底蓋、第1弾性部材、第2弾性部材で電力変換装置(冷却ケース)全体を補強することができ、冷媒の漏れを防止することができる。更に、底蓋、ハウジングに作用する衝撃を第1弾性部材、第2弾性部材で吸収することができ、電力変換装置を衝撃に強い構造にすることができる。 In the configuration ( 13 ), the entire power conversion device (cooling case) can be reinforced by the housing, the bottom cover, the first elastic member, and the second elastic member, and leakage of the refrigerant can be prevented. Furthermore, the impact acting on the bottom lid and the housing can be absorbed by the first elastic member and the second elastic member, and the power converter can be made to have a structure resistant to the impact.

上記構成(14)では、組付けられたパワーモジュール同士の間に生じる隙間を第3弾性部材で埋めることで、電力変換装置全体を補強することができる。 In the above configuration ( 14 ), the entire power conversion device can be reinforced by filling the gap generated between the assembled power modules with the third elastic member.

電力変換装置の右半分を破断したときの部分断面図である。It is a fragmentary sectional view when the right half of a power converter is fractured. (A)第1パワーモジュールの平面図である。(B)第1パワーモジュールの右半分を破断したときの部分断面図である。(C)第1パワーモジュールの背面図である。(A) It is a top view of a 1st power module. (B) It is a fragmentary sectional view when the right half of a 1st power module is fractured | ruptured. (C) It is a rear view of a 1st power module. (A)第2パワーモジュールの平面図である。(B)第2パワーモジュールの右半分を破断したときの部分断面図である。(C)第2パワーモジュールの背面図である。(A) It is a top view of a 2nd power module. (B) It is a fragmentary sectional view when the right half of the 2nd power module is fractured. (C) It is a rear view of a 2nd power module. 電力変換装置のインバータ回路を示した図である。It is the figure which showed the inverter circuit of the power converter device. (A)半導体素子が半田付けされる前の状態を示した図である。(B)半導体素子が半田付けされた後の状態を示した図である。(A) It is the figure which showed the state before a semiconductor element was soldered. (B) It is the figure which showed the state after the semiconductor element was soldered. (A)絶縁部材が冷却ケースの上面に配置された状態を示した図である。(B)絶縁状態が冷却ケースの上面に熱圧着される状態を示した図である。(A) It is the figure which showed the state by which the insulating member was arrange | positioned on the upper surface of a cooling case. (B) It is the figure which showed the state by which an insulation state is thermocompression-bonded on the upper surface of a cooling case. 半導体素子ユニットと冷却ケースとがトランスファーモールド成形機の中に配置された状態を示した図である。It is the figure which showed the state by which the semiconductor element unit and the cooling case were arrange | positioned in the transfer mold molding machine. 上金型と下金型との間に樹脂が流し込まれた状態を示した図である。It is the figure which showed the state by which resin was poured between the upper metal mold | die and the lower metal mold | die. 成形物がトランスファーモールド成形機から取り出された状態を示した図である。It is the figure which showed the state from which the molding was taken out from the transfer mold molding machine. 互いの縁部が溶接される部分を示した図である。It is the figure which showed the part to which a mutual edge part is welded. (A)図10のX−X線に沿った断面図である。(B)熱緩衝構造が縁部の肉厚部分である場合の図11(A)相当の図である。(C)熱緩衝構造が縁部同士の段差接合である場合の図11(A)相当の図である。(A) It is sectional drawing along the XX line of FIG. (B) It is a figure equivalent to FIG. 11 (A) in case a heat buffer structure is the thick part of an edge. FIG. 11 (C) is a view corresponding to FIG. 11 (A) in the case where the heat buffering structure is a step junction between edges. 比較品として構成された電力変換装置の右半分を破断したときの部分断面図である。It is a fragmentary sectional view when the right half of the power converter device constituted as a comparative product is fractured. 図12に示した電力変換装置の分解図である。It is an exploded view of the power converter device shown in FIG. 図12に示したフィン間隔壁を取り除いた電力変換装置を示した図12相当の図である。It is the figure equivalent to FIG. 12 which showed the power converter device which removed the fin space | interval wall shown in FIG. 図12に示したフィン間隔壁を取り除き、且つピンフィンの長さを大きくした電力変換装置を示した図12相当の図である。It is the figure equivalent to FIG. 12 which showed the power converter device which removed the fin space | interval wall shown in FIG. 12, and enlarged the length of the pin fin. 図12に示した冷却ケースの高さ方向の長さを小さくした電力変換装置を示した図12相当の図である。It is the figure equivalent to FIG. 12 which showed the power converter device which made small the length of the height direction of the cooling case shown in FIG. (A)本実施形態のパワーモジュールの背面図である。(B)図17(A)に示した放熱部及び封止樹脂の側面図である。(C)図17(B)に示した放熱部と封止樹脂との接着界面に作用する応力分布を示した図である。(A) It is a rear view of the power module of this embodiment. (B) It is a side view of the thermal radiation part and sealing resin which were shown to FIG. 17 (A). (C) It is the figure which showed the stress distribution which acts on the adhesion interface of the thermal radiation part shown in FIG.17 (B), and sealing resin. (A)放熱部の裏面にストレートフィンを形成した場合のパワーモジュールの背面図である。(B)図18(A)に示した放熱部及び封止樹脂の側面図である。(C)図18(B)に示した放熱部と封止樹脂との接着界面に作用する応力分布を示した図である。(A) It is a rear view of a power module at the time of forming a straight fin in the back surface of a thermal radiation part. (B) It is a side view of the thermal radiation part and sealing resin which were shown to FIG. 18 (A). (C) It is the figure which showed the stress distribution which acts on the adhesion interface of the thermal radiation part shown in FIG.18 (B), and sealing resin. アルミ材料の純度と成形法とを変えて冷却ケースを成形した場合に、形状と冷却性能とレーザ溶接と超音波探傷との結果を比較した表である。It is the table | surface which compared the result of the shape, cooling performance, laser welding, and ultrasonic flaw detection, when cooling case was shape | molded by changing the purity of aluminum material and the shaping | molding method. パワーモジュールに対して超音波探傷の検査をしている状態を示した図である。It is the figure which showed the state which has test | inspected the ultrasonic flaw detection with respect to the power module. 第2実施形態におけるパワーモジュールを部分的に拡大した断面図である。It is sectional drawing to which the power module in 2nd Embodiment was expanded partially. (A)図21に示したリブの形状の第1例を示した斜視図である。(B)図21に示したリブの形状の第2例を示した斜視図である。(A) It is the perspective view which showed the 1st example of the shape of the rib shown in FIG. (B) It is the perspective view which showed the 2nd example of the shape of the rib shown in FIG. (A)リブが押圧ピンで押圧される前の状態を示した図である。(B)リブが押圧ピンで押圧された状態を示した図である。(A) It is the figure which showed the state before a rib was pressed with a pressing pin. (B) It is the figure which showed the state by which the rib was pressed with the press pin. 第3実施形態におけるパワーモジュールを部分的に拡大した断面図である。It is sectional drawing to which the power module in 3rd Embodiment was expanded partially. 図24に示した凹溝の形状の第1例を示した斜視図である。(B)図24に示した凹溝の形状の第2例を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the 1st example of the shape of the ditch | groove shown in FIG. (B) It is the perspective view which showed the 2nd example of the shape of the ditch | groove shown in FIG. (A)凹溝が押圧ピンで押圧される前の状態を示した図である。(B)凹溝が押圧ピンで押圧された状態を示した図である。(A) It is the figure which showed the state before a ditch | groove was pressed with a pressing pin. (B) It is the figure which showed the state by which the ditch | groove was pressed with the press pin. 第4実施形態の電力変換装置の右半分を破断したときの部分断面図である。It is a fragmentary sectional view when the right half of the power converter of a 4th embodiment is fractured. 図27に示した電力変換装置の分解図である。It is an exploded view of the power converter device shown in FIG. 比較品として構成された電力変換装置の右半分を破断したときの部分断面図である。It is a fragmentary sectional view when the right half of the power converter device constituted as a comparative product is fractured. 図29に示した電力変換装置の分解図である。It is an exploded view of the power converter device shown in FIG. (A)図29に示した電力変換装置におけるOリングの加圧面積を示した概略図である。(B)図27に示した電力変換装置におけるOリングの加圧面積を示した概略図である。(A) It is the schematic which showed the pressurization area of the O-ring in the power converter device shown in FIG. (B) It is the schematic which showed the pressurization area of the O-ring in the power converter device shown in FIG. 図27に示した電力変換装置の一部を拡大した図である。It is the figure which expanded a part of power converter shown in FIG. 図27に示した電力変換装置の制御端子と制御基板とが接続された状態を示した図である。It is the figure which showed the state with which the control terminal and control board of the power converter device shown in FIG. 27 were connected. 図33に示したY−Y線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the YY line shown in FIG. 変形実施形態の電力変換装置において、クリップでパワーモジュールの縁部同士を挟みこんだ状態を示した図である。It is the figure which showed the state which pinched | interposed the edge parts of the power module with the clip in the power converter device of deformation | transformation embodiment. 変形実施形態の電力変換装置において、パワーモジュールの縁部全体及び封止樹脂全体を覆うように、封止樹脂で鋳包んだ状態を示した図である。In the power converter device of deformation | transformation embodiment, it is the figure which showed the state cast-in with sealing resin so that the whole edge part and whole sealing resin of a power module might be covered. 変形実施形態のリブにおいて、(A)リブが押圧ピンで押圧される前の状態を示した図である。(B)リブが押圧ピンで押圧された状態を示した図である。In the rib of deformation | transformation embodiment, (A) It is the figure which showed the state before a rib is pressed with a pressing pin. (B) It is the figure which showed the state by which the rib was pressed with the press pin. 変形実施形態のパワーモジュールにおいて、ヘッダ部の裏面に整流リブが形成されている状態を示した図である。It is the figure which showed the state in which the rectification rib is formed in the back surface of a header part in the power module of deformation | transformation embodiment. 変形実施形態の電力変換装置において、封止樹脂と底蓋との間に弾性部材が介装されるとともに、封止樹脂とハウジングとの間に弾性部材が介装されている状態を示した図である。The figure which showed the state in which the elastic member was interposed between sealing resin and a housing, and the elastic member was interposed between sealing resin and a housing in the power converter device of deformation | transformation embodiment. It is. (A)変形実施形態の電力変換装置において、封止樹脂が冷却ケースの端部より外側に張り出している状態を示した図である。(B)図40(A)のJ−J線に沿った断面図である。(A) In the power converter device of deformation | transformation embodiment, it is the figure which showed the state which sealing resin has protruded outside the edge part of the cooling case. (B) It is sectional drawing along the JJ line of FIG. 40 (A). 従来の電力変換装置の断面図である。It is sectional drawing of the conventional power converter device. 図41に示したZ−Z線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the ZZ line | wire shown in FIG.

<第1実施形態>
本発明に係る電力変換装置について、図面を参照しながら以下に説明する。図1は、電力変換装置1の右半分を破断したときの部分断面図である。この電力変換装置1は、ローサイド側パワーモジュール10L(以下、単に「パワーモジュール10L」と呼ぶ)と、ハイサイド側パワーモジュール10H(以下、単に「パワーモジュール10H」と呼ぶ)との二部品で構成されている。このパワーモジュール10Lが本発明の第1パワーモジュールに相当し、パワーモジュール10Hが本発明の第2パワーモジュールに相当する。
<First Embodiment>
A power converter according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a partial cross-sectional view when the right half of the power converter 1 is broken. This power conversion device 1 is composed of two parts, a low-side power module 10L (hereinafter simply referred to as “power module 10L”) and a high-side power module 10H (hereinafter simply referred to as “power module 10H”). Has been. The power module 10L corresponds to the first power module of the present invention, and the power module 10H corresponds to the second power module of the present invention.

パワーモジュール10Lは、図1の左右方向に対称的な構造であり、半導体素子20と絶縁部材30と封止樹脂40と冷却ケース50とを有している。ここで、図2(A)は、パワーモジュール10Lの平面図であり、図2(B)は、パワーモジュール10Lの右半分を破断したときの部分断面図であり、図2(C)は、パワーモジュール10Lの背面図である。   The power module 10 </ b> L has a symmetrical structure in the left-right direction in FIG. 1, and includes a semiconductor element 20, an insulating member 30, a sealing resin 40, and a cooling case 50. Here, FIG. 2 (A) is a plan view of the power module 10L, FIG. 2 (B) is a partial sectional view when the right half of the power module 10L is broken, and FIG. It is a rear view of power module 10L.

半導体素子20は、インバータ回路を構成する電子部品であり、スイッチングにより発熱する発熱体である。図1及び図2に示したように、半導体素子20の下面は、半田付けによってコレクタ電極21の上面に接合され、半導体素子20の上面は、半田付けによってエミッタ電極22の下面に接合されている。図2(A)(C)に示したように、半導体素子20は制御端子71に接続されていて、エミッタ電極22はパワー端子72に接続されている。半導体素子20は、具体的にはIGBT20A、ダイオード20Bであり、このパワーモジュール10Lには、一対のIGBT20A及びダイオード20Bが三組搭載されている。   The semiconductor element 20 is an electronic component that constitutes an inverter circuit, and is a heating element that generates heat by switching. As shown in FIGS. 1 and 2, the lower surface of the semiconductor element 20 is bonded to the upper surface of the collector electrode 21 by soldering, and the upper surface of the semiconductor element 20 is bonded to the lower surface of the emitter electrode 22 by soldering. . As shown in FIGS. 2A and 2C, the semiconductor element 20 is connected to the control terminal 71, and the emitter electrode 22 is connected to the power terminal 72. The semiconductor element 20 is specifically an IGBT 20A and a diode 20B, and this power module 10L is mounted with three pairs of IGBT 20A and diode 20B.

絶縁部材30は、半導体素子20と冷却ケース50とを電気的に絶縁状態にするものである。絶縁部材30は、具体的には、熱伝導率の良い絶縁性の無機フィラー等を配合して熱伝導率を改善したシート状のエポキシ樹脂である。絶縁部材30の上面は、コレクタ電極21の下面に熱圧着されていて、絶縁部材30の下面は、冷却ケース50の上面に熱圧着されている。   The insulating member 30 is for electrically insulating the semiconductor element 20 and the cooling case 50. Specifically, the insulating member 30 is a sheet-like epoxy resin in which an insulating inorganic filler having a good thermal conductivity is blended to improve the thermal conductivity. The upper surface of the insulating member 30 is thermocompression bonded to the lower surface of the collector electrode 21, and the lower surface of the insulating member 30 is thermocompression bonded to the upper surface of the cooling case 50.

封止樹脂40は、半導体素子20に作用する外力を軽減するためのものである。封止樹脂40は、例えば熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂である。この封止樹脂40が本発明の封止部材に相当する。封止樹脂40は、冷却ケース50の上面から絶縁部材30とコレクタ電極21と半導体素子20とエミッタ電極22とを覆うように形成されている。   The sealing resin 40 is for reducing external force acting on the semiconductor element 20. The sealing resin 40 is, for example, a thermosetting epoxy resin. This sealing resin 40 corresponds to the sealing member of the present invention. The sealing resin 40 is formed so as to cover the insulating member 30, the collector electrode 21, the semiconductor element 20, and the emitter electrode 22 from the upper surface of the cooling case 50.

冷却ケース50は、冷媒60が流動するためのケースであり、図2(B)に示したように、下側が開口した略直方体形状である。この冷却ケース50は、熱伝導率の良いアルミニウムで構成されていて、放熱部51と、ヘッダ部52と、流入水路部53A及び流出水路部53Bと、縁部54とを有している。   The cooling case 50 is a case for the refrigerant 60 to flow, and has a substantially rectangular parallelepiped shape with the lower side opened as shown in FIG. The cooling case 50 is made of aluminum having good thermal conductivity, and has a heat radiating portion 51, a header portion 52, an inflow water channel portion 53 </ b> A and an outflow water channel portion 53 </ b> B, and an edge 54.

放熱部51は、平面状に延びていて、表面(上面)51aに絶縁部材30が接合され、裏面(下面)51bに複数のピンフィン51cが形成されている。各ピンフィン51cは、円柱状に形成されていて、格子状に配置されている。ヘッダ部52は放熱部51から連続的に平面状に延びていて、ヘッダ部52にはピンフィン51cが形成されていない。   The heat dissipating part 51 extends in a planar shape, the insulating member 30 is bonded to the front surface (upper surface) 51a, and a plurality of pin fins 51c are formed on the rear surface (lower surface) 51b. Each pin fin 51c is formed in a columnar shape and is arranged in a lattice shape. The header portion 52 continuously extends in a planar shape from the heat radiating portion 51, and no pin fins 51 c are formed on the header portion 52.

流入水路部53Aは、冷媒60が流入する部分であり、段付円筒状に形成されていて、放熱部51の平面方向と直交する方向に延びている。この流入水路部53Aの段部53aに、Oリング73が組付けられるようになっている。また、流出水路部53Bは、冷媒60が流出する部分であり、段付円筒状に形成されていて、放熱部51の平面方向と直交する方向に延びている。この流出水路部53Bの段部53bに、Oリング74が組付けられるようになっている。   The inflow water channel portion 53 </ b> A is a portion into which the refrigerant 60 flows, is formed in a stepped cylindrical shape, and extends in a direction orthogonal to the planar direction of the heat radiation portion 51. An O-ring 73 is assembled to the step portion 53a of the inflow water channel portion 53A. The outflow water channel portion 53 </ b> B is a portion through which the refrigerant 60 flows out, is formed in a stepped cylindrical shape, and extends in a direction orthogonal to the planar direction of the heat radiation portion 51. An O-ring 74 is assembled to the step portion 53b of the outflow water channel portion 53B.

縁部54は、環状の枠であり、ピンフィン51cを囲んでいて、冷媒60が流れる冷媒空間RKを形成している。この冷媒空間RKを流れる冷媒60がピンフィン51cに当接することで、半導体素子20からピンフィン51cに伝わる熱が効率的に冷却される。また、縁部54は、図2(C)に示したように、Oリング75を組付けるための環状の組付け溝54aを有し、図2(A)(C)に示したように、四隅に固定ピン76(図1参照)を挿通するための挿通孔54bを4個有している。   The edge portion 54 is an annular frame, surrounds the pin fin 51c, and forms a refrigerant space RK in which the refrigerant 60 flows. The refrigerant 60 flowing through the refrigerant space RK contacts the pin fins 51c, so that the heat transmitted from the semiconductor element 20 to the pin fins 51c is efficiently cooled. Further, as shown in FIG. 2 (C), the edge portion 54 has an annular assembly groove 54a for assembling the O-ring 75, and as shown in FIGS. 2 (A) and 2 (C), The four corners have four insertion holes 54b for inserting the fixing pins 76 (see FIG. 1).

上述した放熱部51とヘッダ部52と流入水路部53Aと流出水路部53Bと縁部54とは、鍛造によって一体的に成形されている。ここで、図3(A)は、パワーモジュール10Hの平面図であり、図3(B)は、パワーモジュール10Hの右半分を破断したときの部分断面図であり、図3(C)は、パワーモジュール10Hの背面図である。   The heat radiation part 51, the header part 52, the inflow water channel part 53A, the outflow water channel part 53B, and the edge part 54 are integrally formed by forging. Here, FIG. 3 (A) is a plan view of the power module 10H, FIG. 3 (B) is a partial cross-sectional view when the right half of the power module 10H is broken, and FIG. It is a rear view of the power module 10H.

パワーモジュール10Hは、図3(A)(B)(C)に示したように、上記したパワーモジュール10Lと同様、半導体素子20、絶縁部材30、封止樹脂40、冷却ケース50(放熱部51,ヘッダ部52,流入水路部53A,流出水路部53B,縁部54)を有している。このため、同一構造については、同一符号を付してその説明を省略する。   As shown in FIGS. 3A, 3B, and 3C, the power module 10H includes the semiconductor element 20, the insulating member 30, the sealing resin 40, the cooling case 50 (the heat radiating portion 51) as in the power module 10L described above. , Header portion 52, inflow water channel portion 53A, outflow water channel portion 53B, edge portion 54). For this reason, about the same structure, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

図3(B)に示したように、パワーモジュール10Hの流入水路部53A及び流出水路部53Bの形状は、パワーモジュール10Lの流入水路部53A及び流出水路部53Bの形状(図2(B)参照)と少し異なっている。パワーモジュール10Hの流入水路部53A及び流出水路部53Bは、内部にパワーモジュール10Lの流入水路部53A及び流出水路部53Bを嵌合できるように、段付円筒状の嵌合孔KGを有している。なお、パワーモジュール10Lの流入水路部53A及び流出水路部53Bには、Oリングが組付けられていない。   As shown in FIG. 3B, the shapes of the inflow water channel portion 53A and the outflow water channel portion 53B of the power module 10H are the shapes of the inflow water channel portion 53A and the outflow water channel portion 53B of the power module 10L (see FIG. 2B). ) Is a little different. The inflow water channel 53A and the outflow water channel 53B of the power module 10H have a stepped cylindrical fitting hole KG so that the inflow water channel 53A and the outflow water channel 53B of the power module 10L can be fitted therein. Yes. Note that the inflow water channel portion 53A and the outflow water channel portion 53B of the power module 10L are not assembled with O-rings.

パワーモジュール10Lとパワーモジュール10Hとは、互いのピンフィン51cが対向するように組付けられている。具体的には、図1に示したように、Oリング75が各縁部54の組付け溝54aに組付けられ、固定ピン76がパワーモジュール10Lの上側から各縁部54の4個の挿通孔54bに挿通され、固定ピン76の先端がカシメられている。   The power module 10L and the power module 10H are assembled so that the pin fins 51c face each other. Specifically, as shown in FIG. 1, the O-ring 75 is assembled in the assembly groove 54 a of each edge 54, and the fixing pin 76 is inserted from the upper side of the power module 10 </ b> L into the four edges 54. The tip of the fixing pin 76 is crimped through the hole 54b.

こうして、パワーモジュール10Lとパワーモジュール10Hとは、互いのピンフィン51cが当接し、且つ互いの縁部54がシールされた状態で組付けられている。また、Oリング75を用いてパワーモジュール10L,10Hの縁部54同士が組付けられ、冷媒60が漏れない液密構造が容易に形成されている。そして、冷媒60が、流入水路部53Aから流入し、冷媒空間RKで図1の矢印で示した方向(図1の左方向)に流れ、流出水路部53Bへ流出するようになっている。なお、互いのピンフィン51cの先端は、当接している状態で対向しているが、当接していない状態で対向していても良い。   Thus, the power module 10L and the power module 10H are assembled in a state where the pin fins 51c abut against each other and the edge portions 54 are sealed. Further, the edge portions 54 of the power modules 10L and 10H are assembled with each other using the O-ring 75, so that a liquid-tight structure in which the refrigerant 60 does not leak is easily formed. Then, the refrigerant 60 flows in from the inflow water channel portion 53A, flows in the refrigerant space RK in the direction indicated by the arrow in FIG. 1 (left direction in FIG. 1), and flows out to the outflow water channel portion 53B. In addition, although the front-end | tip of each pin fin 51c is facing in the state contact | abutted, you may oppose in the state which is not contact | abutting.

ここで、図4は、電力変換装置1のインバータ回路を示した図である。図4では、パワーモジュール10Lが構成するローサイド回路が、一点鎖線LSとして示されている。このローサイド回路LSでは、半導体素子20である一対のIGBT20Aとダイオード20Bとが三組並列して配置されている。この図4では、冷媒空間RKで流れる冷媒60の上流側(図1の右側),中流側(図1の中央),下流側(図1の左側)に配置されたIGBT20A及びダイオード20Bを、順にIGBT20A1及びダイオード20B1,IGBT20A2及びダイオード20B2,IGBT20A3及びダイオード20B3として、示すことにする。   Here, FIG. 4 is a diagram illustrating an inverter circuit of the power conversion device 1. In FIG. 4, the low side circuit which the power module 10L comprises is shown as the dashed-dotted line LS. In the low-side circuit LS, three pairs of IGBTs 20A and diodes 20B, which are the semiconductor elements 20, are arranged in parallel. In FIG. 4, the IGBT 20A and the diode 20B arranged on the upstream side (right side in FIG. 1), the middle stream side (center in FIG. 1), and the downstream side (left side in FIG. 1) of the refrigerant 60 flowing in the refrigerant space RK are sequentially arranged. It will be shown as IGBT 20A1, diode 20B1, IGBT 20A2, diode 20B2, IGBT 20A3 and diode 20B3.

また、パワーモジュール10Hが構成するハイサイド回路が、一点鎖線HSとして示されている。このハイサイド回路HSでは、一対のIGBT20Aとダイオード20Bとが三組並列して配置されている。図4では、冷媒空間RKで流れる冷媒60の上流側(図1の右側),中流側(図1の中央),下流側(図1の左側)に配置されたIGBT20A及びダイオード20Bを、順にIGBT20A1及びダイオード20B1,IGBT20A2及びダイオード20B2,IGBT20A3及びダイオード20B3として、示すことにする。   Further, the high-side circuit that the power module 10H configures is shown as a one-dot chain line HS. In the high side circuit HS, three pairs of IGBTs 20A and diodes 20B are arranged in parallel. In FIG. 4, the IGBT 20 </ b> A and the diode 20 </ b> B arranged on the upstream side (right side in FIG. 1), the middle stream side (center in FIG. 1), and the downstream side (left side in FIG. 1) of the refrigerant 60 flowing in the refrigerant space RK are sequentially arranged. And diode 20B1, IGBT 20A2, diode 20B2, IGBT 20A3 and diode 20B3.

そして、ローサイド回路LSのIGBT20A1及びダイオード20B1(以下、「上流側半導体素子LS1」と呼ぶ)と、ハイサイド回路HSのIGBT20A1及びダイオード20B1(以下、「上流側半導体素子HS1」と呼ぶ)との間に、W相電極W1が接続されている。また、ローサイド回路LSのIGBT20A2及びダイオード20B2(以下、「中流側半導体素子LS2」と呼ぶ)と、ハイサイド回路HSのIGBT20A2及びダイオード20B2(以下、「中流側半導体素子HS2」と呼ぶ)との間に、V相電極V1が接続されている。   Between the IGBT 20A1 and the diode 20B1 (hereinafter referred to as “upstream semiconductor element LS1”) of the low side circuit LS and the IGBT 20A1 and the diode 20B1 (hereinafter referred to as “upstream semiconductor element HS1”) of the high side circuit HS. In addition, a W-phase electrode W1 is connected. Further, between the IGBT 20A2 and the diode 20B2 (hereinafter referred to as “middle stream side semiconductor element LS2”) of the low side circuit LS and the IGBT 20A2 and the diode 20B2 (hereinafter referred to as “middle stream side semiconductor element HS2”) of the high side circuit HS. In addition, a V-phase electrode V1 is connected.

また、ローサイド回路LSのIGBT20A3及びダイオード20B3(以下、「下流側半導体素子LS3」と呼ぶ)と、ハイサイド回路HSのIGBT20A3及びダイオード20B3(以下、「下流側半導体素子HS3」と呼ぶ)との間に、U相電極U1が接続されている。これらU相電極U1,V相電極V1,W相電極W1は、一つの三相交流モータ(図示省略)に接続されている。こうして、6組のIGBT20A及びダイオード20Bを搭載する電力変換装置1は、一つの三相交流モータを駆動するインバータ回路を構成している。   Further, between the IGBT 20A3 and the diode 20B3 (hereinafter referred to as “downstream semiconductor element LS3”) of the low side circuit LS and the IGBT 20A3 and the diode 20B3 (hereinafter referred to as “downstream semiconductor element HS3”) of the high side circuit HS. In addition, a U-phase electrode U1 is connected. These U-phase electrode U1, V-phase electrode V1, and W-phase electrode W1 are connected to one three-phase AC motor (not shown). Thus, the power conversion device 1 on which the six sets of IGBT 20A and diode 20B are mounted constitutes an inverter circuit that drives one three-phase AC motor.

上述したようにインバータ回路を構成する電力変換装置1の作用効果について説明する。ローサイド回路LSにおいて、上流側半導体素子LS1,中流側半導体素子LS2,下流側半導体素子LS3は、同じ三相交流モータを駆動するため、同じ負荷が作用する。このため、通電電流による発熱も全て同じになる。しかし、冷媒60は、冷媒空間RKの上流側から下流側に向かって半導体素子LS1,LS2,LS3の発熱により徐々に温められるので、下流側半導体素子LS3は、上流側半導体素子LS1に比べて冷媒60によって冷やされ難い。即ち、下流側半導体素子LS3は、上流側半導体素子LS1に比べて温かくなる。   The effect of the power converter device 1 which comprises an inverter circuit as mentioned above is demonstrated. In the low side circuit LS, the upstream side semiconductor element LS1, the midstream side semiconductor element LS2, and the downstream side semiconductor element LS3 drive the same three-phase AC motor, and thus the same load acts. For this reason, all the heat generated by the energization current is the same. However, since the refrigerant 60 is gradually warmed by the heat generated by the semiconductor elements LS1, LS2, and LS3 from the upstream side to the downstream side of the refrigerant space RK, the downstream semiconductor element LS3 is more refrigerant than the upstream semiconductor element LS1. It is difficult to be cooled by 60. That is, the downstream semiconductor element LS3 is warmer than the upstream semiconductor element LS1.

従って、ローサイド回路LSにおいて、下流側半導体素子LS3に内蔵された温度センサーを観察することで、各半導体素子LS1,LS2,LS3に内蔵された温度センサーを観察することなく、各半導体素子LS1,LS2,LS3の異常過熱を防止できる。言い換えると、上流側半導体素子LS1,中流側半導体素子LS2に内蔵される温度センサーを省くことができる。   Therefore, in the low-side circuit LS, by observing the temperature sensor incorporated in the downstream semiconductor element LS3, the semiconductor elements LS1, LS2 are observed without observing the temperature sensor incorporated in each semiconductor element LS1, LS2, LS3. , LS3 abnormal overheating can be prevented. In other words, the temperature sensor built in the upstream side semiconductor element LS1 and the midstream side semiconductor element LS2 can be omitted.

上記した作用効果は、ローサイド回路LSに異なる三相交流モータを駆動する半導体素子が含まれている場合には、得ることができない。また、ローサイド回路を構成する一つの半導体素子と、ハイサイド回路を構成する一つの半導体素子とを含むパワーモジュール(2in1タイプのパワーモジュール)を三段構成することによって、一つの三相交流モータを駆動する場合には、各半導体素子を冷却する効果がほぼ均等になってしまう。一方で、各半導体素子等の特性のばらつきによる発熱量の違いの影響が相対的に大きくなってしまい、構造的にどの部位の半導体素子の温度が常に高いという規則性がなくなり、上記した作用を得ることができない。   The above-described operation and effect cannot be obtained when the low-side circuit LS includes a semiconductor element that drives a different three-phase AC motor. Further, a three-phase AC motor can be constructed by configuring three stages of power modules (2-in-1 type power modules) including one semiconductor element constituting the low-side circuit and one semiconductor element constituting the high-side circuit. In the case of driving, the effect of cooling each semiconductor element becomes almost equal. On the other hand, the influence of the difference in the amount of heat generated due to the variation in characteristics of each semiconductor element and the like becomes relatively large, and the regularity that the temperature of the semiconductor element at any part of the structure is always high is lost. Can't get.

即ち、上記した作用効果を得ることができるのは、ローサイド回路LSが3つの半導体素子LS1,LS2,LS3(三組のIGBT20A及びダイオード20B)で構成されて、一つのパワーモジュールがこれら3つの半導体素子LS1,LS2,LS3を含む場合(3in1タイプのパワーモジュールである場合)だけである。   That is, the above-described operation and effect can be obtained because the low-side circuit LS is composed of three semiconductor elements LS1, LS2, and LS3 (three sets of IGBT 20A and diode 20B), and one power module is composed of these three semiconductors. Only when the elements LS1, LS2 and LS3 are included (when the power module is a 3 in 1 type).

上記したローサイド回路LSにおける作用効果は、ハイサイド回路HSにおける作用効果についても同様に言える。ここで、一つの三相交流モータを駆動するローサイド回路LSとハイサイド回路HSとを比較した場合、ゲート回路の特性上、必ずローサイド回路LSに作用するゲート電圧が僅かに高くなり、ローサイド回路LSに流れる電流が僅かに大きい。   The operational effects in the low side circuit LS described above can be similarly applied to the operational effects in the high side circuit HS. Here, when comparing the low-side circuit LS that drives one three-phase AC motor with the high-side circuit HS, the gate voltage that acts on the low-side circuit LS is always slightly higher due to the characteristics of the gate circuit. The current flowing through is slightly larger.

このため、ローサイド回路LSの下流側半導体素子LS3の温度は、ハイサイド回路HSの下流側半導体素子HS3の温度より、高くなる。従って、ローサイド回路LSの下流側半導体素子LS3に内蔵された温度センサーを観察することで、6つの各半導体素子LS1,LS2,LS3,HS1,HS2,HS3の異常加熱を防止できる。言い換えると、残りの半導体素子LS1,LS2,HS1,HS2,HS3に内蔵される温度センサーを省くことができる。   For this reason, the temperature of the downstream semiconductor element LS3 of the low side circuit LS is higher than the temperature of the downstream semiconductor element HS3 of the high side circuit HS. Therefore, by observing the temperature sensor built in the downstream semiconductor element LS3 of the low side circuit LS, abnormal heating of each of the six semiconductor elements LS1, LS2, LS3, HS1, HS2, HS3 can be prevented. In other words, the temperature sensors built in the remaining semiconductor elements LS1, LS2, HS1, HS2, HS3 can be omitted.

次に、上記した電力変換装置1を構成する各部材の組付け手順について、図5〜図9を用いて説明する。図5(A)は、半導体素子20が半田付けされる前の状態を示した図であり、図5(B)は、半導体素子20が半田付けされた後の状態を示した図である。図5(A)に示したように、先ず、半導体素子20とコレクタ電極21との間に半田箔23を配置するとともに、半導体素子20とエミッタ電極22との間に半田箔24を配置する。次いで、炉内で半田箔23,24を溶融させることによって、図5(B)に示したように、半導体素子20の下面とコレクタ電極21の上面とを半田付けするとともに、半導体素子20の上面とエミッタ電極22の下面とを半田付けする。こうして、半導体素子ユニット20Uを成形する。   Next, a procedure for assembling each member constituting the power conversion device 1 will be described with reference to FIGS. 5A is a diagram illustrating a state before the semiconductor element 20 is soldered, and FIG. 5B is a diagram illustrating a state after the semiconductor element 20 is soldered. As shown in FIG. 5A, first, the solder foil 23 is disposed between the semiconductor element 20 and the collector electrode 21, and the solder foil 24 is disposed between the semiconductor element 20 and the emitter electrode 22. Next, by melting the solder foils 23 and 24 in a furnace, the lower surface of the semiconductor element 20 and the upper surface of the collector electrode 21 are soldered as shown in FIG. And the lower surface of the emitter electrode 22 are soldered. Thus, the semiconductor element unit 20U is formed.

また、上述した放熱部51、ヘッダ部52、流入水路部53A、流出水路部53B、縁部54を有する冷却ケース50を、鍛造によって予め成形しておく。ここで、図6(A)は、絶縁部材30が冷却ケース50の上面に配置された状態を示した図である。図6(B)は、絶縁部材30が冷却ケース50の上面に熱圧着される状態を示した図である。図6(A)に示したように、絶縁部材30を配置した後に、図6(B)に示したように、ヒートプレスHPを用いて絶縁部材30を冷却ケース50に向けて押圧する。これにより、絶縁部材30が熱圧着され、絶縁部材30の下面と冷却ケース50の上面とが仮接合される。   In addition, the cooling case 50 having the heat radiating portion 51, the header portion 52, the inflow water channel portion 53A, the outflow water channel portion 53B, and the edge portion 54 is previously formed by forging. Here, FIG. 6A is a diagram illustrating a state in which the insulating member 30 is disposed on the upper surface of the cooling case 50. FIG. 6B is a diagram illustrating a state in which the insulating member 30 is thermocompression bonded to the upper surface of the cooling case 50. As shown in FIG. 6A, after the insulating member 30 is arranged, the insulating member 30 is pressed toward the cooling case 50 using a heat press HP as shown in FIG. 6B. Thereby, the insulating member 30 is thermocompression bonded, and the lower surface of the insulating member 30 and the upper surface of the cooling case 50 are temporarily joined.

続いて、図7、図8、図9は、トランスファーモールド成形機TFを用いて封止樹脂40を成形する工程を示した図である。先ず、図7に示したように、半導体素子ユニット20Uと冷却ケース50とをトランスファーモールド成形機TFの中に配置する。このとき、コレクタ電極21の下面を絶縁部材30の上面に配置する。   7, 8, and 9 are diagrams illustrating a process of molding the sealing resin 40 using the transfer mold molding machine TF. First, as shown in FIG. 7, the semiconductor element unit 20 </ b> U and the cooling case 50 are disposed in the transfer mold forming machine TF. At this time, the lower surface of the collector electrode 21 is disposed on the upper surface of the insulating member 30.

次に、図8に示したように、トランスファーモールド成形機TFの上金型TF1と下金型TF2とによって冷却ケース50を挟み、樹脂を流し込む空間ZRを形成する。そして、液状の封止樹脂40が空間ZRに流し込まれ、絶縁部材30は、封止樹脂40の温度で加熱されるとともに、封止樹脂40の注入圧力によって加圧される。更に、絶縁部材30は、上金型TF1及び下金型TF2の温度によっても加熱される。その後、エポキシ樹脂で構成された封止樹脂40では架橋反応が進み、絶縁部材30の下面と冷却ケース50の上面とが強固に接着するとともに、コレクタ電極21の下面と絶縁部材30の上面とが強固に接着する。   Next, as shown in FIG. 8, the cooling case 50 is sandwiched between the upper mold TF1 and the lower mold TF2 of the transfer mold molding machine TF to form a space ZR into which resin is poured. Then, the liquid sealing resin 40 is poured into the space ZR, and the insulating member 30 is heated at the temperature of the sealing resin 40 and is pressurized by the injection pressure of the sealing resin 40. Furthermore, the insulating member 30 is also heated by the temperatures of the upper mold TF1 and the lower mold TF2. Thereafter, the crosslinking reaction proceeds in the sealing resin 40 made of epoxy resin, and the lower surface of the insulating member 30 and the upper surface of the cooling case 50 are firmly bonded, and the lower surface of the collector electrode 21 and the upper surface of the insulating member 30 are bonded to each other. Adhere firmly.

最後に、図9に示したように、成形物をトランスファーモールド成形機TFから取り出す。こうして、半導体素子ユニット20Uと冷却ケース50とが接合されたパワーモジュール10Lが成形される。なお、パワーモジュール10Hも、パワーモジュール10Lと同様に成形する。そして、上述したように、パワーモジュール10Lとパワーモジュール10Hとを、互いのピンフィン51cが対向し、且つ互いの縁部54がシールされた状態で組付けて、電力変換装置1を製造する。   Finally, as shown in FIG. 9, the molded product is taken out from the transfer molding machine TF. Thus, the power module 10L in which the semiconductor element unit 20U and the cooling case 50 are joined is molded. The power module 10H is also formed in the same manner as the power module 10L. Then, as described above, the power conversion device 1 is manufactured by assembling the power module 10L and the power module 10H in a state where the pin fins 51c face each other and the edges 54 are sealed.

ところで、パワーモジュール10Lとパワーモジュール10Hとは、上述したように、固定ピン76が各縁部54の4個の挿通孔54bに挿通され、固定ピン76の先端がカシメられることによって、接合されている。通常、この固定ピン76による接合で、接合強度を十分得ることができる。しかしながら、パワーモジュール10L,10Hの体格、冷媒60の圧力、Oリング75の反力によって、この固定ピン76による接合だけでは、接合強度が足りなくて、縁部54から冷媒60が漏れるおそれがある。このため、本実施形態では、パワーモジュール10Lの縁部54とパワーモジュール10Hの縁部54とが、溶接されるようになっている。   By the way, as described above, the power module 10L and the power module 10H are joined by the fixing pins 76 being inserted into the four insertion holes 54b of the respective edge portions 54 and the tips of the fixing pins 76 being caulked. Yes. Usually, the joining strength can be sufficiently obtained by joining with the fixing pin 76. However, due to the physique of the power modules 10L and 10H, the pressure of the refrigerant 60, and the reaction force of the O-ring 75, the joining strength is not sufficient only by joining with the fixing pin 76, and the coolant 60 may leak from the edge portion 54. . For this reason, in this embodiment, the edge part 54 of the power module 10L and the edge part 54 of the power module 10H are welded.

図10は、互いの縁部54が溶接される部分を示した図である。本実施形態では、図10の一点鎖線で示した部分ISで、互いの縁部54がレーザ溶接によって接合されている。これにより、パワーモジュール10L,10H同士の接合を補強することができ、十分大きな接合強度を得ることができる。なお、本実施形態では、レーザ溶接を例示したが、溶接方法は、レーザ溶接以外(例えば、MIG,MAG,TIG,プラズマ溶接等)であっても良い。ここで、図11(A)は、図10のX−X線に沿った断面図である。   FIG. 10 is a diagram showing a portion where the edge portions 54 are welded. In the present embodiment, the edge portions 54 are joined by laser welding at a portion IS shown by a one-dot chain line in FIG. Thereby, the joining of the power modules 10L and 10H can be reinforced, and a sufficiently large joining strength can be obtained. In this embodiment, laser welding is exemplified, but the welding method may be other than laser welding (for example, MIG, MAG, TIG, plasma welding, etc.). Here, FIG. 11A is a cross-sectional view taken along line XX in FIG.

本実施形態では、図11(A)に示したように、パワーモジュール10L,10Hの縁部54の外表面54cと、パワーモジュール10L,10Hの組付け溝54aとの間に、スリットSRが形成されている。スリットSRは、縁部54の外表面54cから内部に向けて溶接による熱を伝わり難くするものである。このスリットSRが、本発明の熱緩衝構造に相当する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 11A, a slit SR is formed between the outer surface 54c of the edge 54 of the power modules 10L and 10H and the assembly groove 54a of the power modules 10L and 10H. Has been. The slit SR makes it difficult to transfer heat from welding from the outer surface 54c of the edge portion 54 toward the inside. The slit SR corresponds to the heat buffer structure of the present invention.

スリットSRは、縁部54全周に環状になるように形成されている。但し、スリットSRは、レーザ溶接される部分(図10の一点鎖線で示した部分IS)に対応して、縁部54に複数個部分的に形成されていても良い。このスリットSRの中には空気の断熱層が形成されていて、この断熱層の熱伝達率はアルミニウムで構成された冷却ケース50の熱伝達率より十分小さい。このため、レーザの熱線がOリング75に伝わり難くなる。また、溶融した冷却ケース50の母材が組付け溝54aへ侵入することを防止できる。こうして、縁部54の外表面54cから内部に向けて溶接による熱が伝わり難くなり、Oリング75の破損を防止できる。   The slit SR is formed to be annular around the entire circumference of the edge portion 54. However, a plurality of slits SR may be partially formed in the edge portion 54 corresponding to the portion to be laser-welded (the portion IS indicated by the one-dot chain line in FIG. 10). An air heat insulating layer is formed in the slit SR, and the heat transfer coefficient of the heat insulating layer is sufficiently smaller than the heat transfer coefficient of the cooling case 50 made of aluminum. For this reason, it is difficult for the heat rays of the laser to be transmitted to the O-ring 75. Further, it is possible to prevent the molten base material of the cooling case 50 from entering the assembly groove 54a. In this way, heat due to welding is hardly transmitted from the outer surface 54c of the edge portion 54 to the inside, and damage to the O-ring 75 can be prevented.

ここで、本実施形態では、図11(A)に示したように、熱緩衝構造がスリットSRであるが、図11(B)に示した変形実施形態のように、熱緩衝構造が縁部54の肉厚部分NAであっても良い。この肉厚部分NAは、縁部54の外表面54cと組付け溝54aとの間の距離N1が1.5mm以上になるように、構成されている。この肉厚部分NAによって、縁部54の熱容量が増加して熱が伝わり難くなるとともに、熱拡散効果が生じる。こうして、縁部54の外表面54cから内部に向けて溶接による熱が伝わり難くなり、Oリング75の破損を防止できる。   Here, in this embodiment, as shown in FIG. 11A, the thermal buffer structure is the slit SR, but, as in the modified embodiment shown in FIG. 54 thick part NA may be sufficient. The thick portion NA is configured such that the distance N1 between the outer surface 54c of the edge 54 and the assembly groove 54a is 1.5 mm or more. The thick portion NA increases the heat capacity of the edge portion 54 and makes it difficult for heat to be transferred, and a thermal diffusion effect is produced. In this way, heat due to welding is hardly transmitted from the outer surface 54c of the edge portion 54 to the inside, and damage to the O-ring 75 can be prevented.

また、図11(C)に示した変形実施形態のように、熱緩衝構造が縁部54の段差接合(迷路構造)DSであっても良い。この段差接合DSは、縁部54同士が外表面54cと組付け溝54aとの間でクランク状に接合することによって、構成されている。即ち、縁部54同士が平面状に接合されていない。これにより、レーザの熱線がOリング75に伝わり難くなるとともに、溶融した冷却ケース50の母材が組付け溝54aへ侵入し難くなる。こうして、縁部54の外表面54cから内部に向けて溶接による熱が伝わり難くなり、Oリング75の破損を防止できる。   Further, as in the modified embodiment shown in FIG. 11C, the thermal buffer structure may be a step junction (maze structure) DS of the edge portion 54. This step joint DS is configured by joining the edges 54 in a crank shape between the outer surface 54c and the assembly groove 54a. That is, the edges 54 are not joined in a planar shape. This makes it difficult for the heat rays of the laser to be transmitted to the O-ring 75 and prevents the molten base material of the cooling case 50 from entering the assembly groove 54a. In this way, heat due to welding is hardly transmitted from the outer surface 54c of the edge portion 54 to the inside, and damage to the O-ring 75 can be prevented.

次に、本実施形態の電力変換装置1の利点を説明する前に、比較品として構成された電力変換装置1Wについて説明する。図12は、電力変換装置1Wの右半分を破断したときの部分断面図である。図13は、図12に示した電力変換装置1Wの分解図である。この電力変換装置1Wは、図12に示したように、ローサイド側パワーカード110L(以下、単に「パワーカード110L」と呼ぶ)と、ハイサイド側パワーカード110H(以下、単に「パワーカード110Hと呼ぶ」)と、冷却ケース190との三部品で構成されている。   Next, before describing the advantages of the power conversion device 1 of the present embodiment, a power conversion device 1W configured as a comparative product will be described. FIG. 12 is a partial cross-sectional view when the right half of the power converter 1W is broken. FIG. 13 is an exploded view of power converter 1W shown in FIG. As shown in FIG. 12, the power conversion device 1W includes a low-side power card 110L (hereinafter simply referred to as “power card 110L”) and a high-side power card 110H (hereinafter simply referred to as “power card 110H”). )) And the cooling case 190.

パワーカード110Lは、半導体素子120と絶縁部材130と封止樹脂140とヒートシンク150とを有している。半導体素子120,絶縁部材130,封止樹脂140は、上記した半導体素子20,絶縁部材30,封止樹脂40と同様であるため、その説明を省略する。ヒートシンク150は、平板状に形成されていて、裏面に複数のピンフィン150aを有している。パワーカード110Hは、パワーカード110Lと同様の構成であるため、その説明を省略する。   The power card 110L includes a semiconductor element 120, an insulating member 130, a sealing resin 140, and a heat sink 150. Since the semiconductor element 120, the insulating member 130, and the sealing resin 140 are the same as the semiconductor element 20, the insulating member 30, and the sealing resin 40 described above, description thereof is omitted. The heat sink 150 is formed in a flat plate shape and has a plurality of pin fins 150a on the back surface. Since the power card 110H has the same configuration as the power card 110L, the description thereof is omitted.

冷却ケース190は、図12及び図13に示したように、冷媒160が流れる流路を形成するためのケースである。この冷却ケース190は、略直方体形状の本体部191と、この本体部191の平面方向と直交する方向に延びる略円筒状の流入水路部192A及び流出水路部192Bと、本体部191と流入水路部192A及び流出水路部192Bとの間に配置されるヘッダ部193とを有している。本体部191は、上側にパワーカード110Lのピンフィン150aを組付けるための開口191aを有し、下側にパワーカード110Hのピンフィン150aを組付けるための開口191bを有している。   As shown in FIGS. 12 and 13, the cooling case 190 is a case for forming a flow path through which the refrigerant 160 flows. The cooling case 190 includes a substantially rectangular parallelepiped main body portion 191, a substantially cylindrical inflow water passage portion 192 </ b> A and an outflow water passage portion 192 </ b> B extending in a direction orthogonal to the planar direction of the main body portion 191, and the main body portion 191 and the inflow water passage portion. 192A and the outflow water channel part 192B, and the header part 193 arrange | positioned. The main body 191 has an opening 191a for assembling the pin fin 150a of the power card 110L on the upper side, and an opening 191b for assembling the pin fin 150a of the power card 110H on the lower side.

本体部191及びヘッダ部193には、冷媒160が流れる直方体形状の流路孔RAが形成されている。ヘッダ部193は、上側にOリング194を組付けるための凹溝193aを有し、下側にOリング195を組付けるための凹溝193bを有している。Oリング194,195は、パワーカード110L,110Hのヒートシンク150の端部をシールするためのものである。流入水路部192A及び流出水路部192Bは、それぞれOリング196を組付けるための段部192a,192bを有している。   The main body portion 191 and the header portion 193 are formed with a rectangular parallelepiped flow passage hole RA through which the refrigerant 160 flows. The header portion 193 has a concave groove 193a for assembling the O-ring 194 on the upper side, and a concave groove 193b for assembling the O-ring 195 on the lower side. The O-rings 194 and 195 are for sealing the ends of the heat sinks 150 of the power cards 110L and 110H. The inflow water channel portion 192A and the outflow water channel portion 192B have step portions 192a and 192b for assembling the O-ring 196, respectively.

ところで、図12に示した電力変換装置1Wでは、冷却ケース190の流路孔RAに、フィン間隔壁197が設けられている。これは、以下の理由に基づく。先ず、図14に示したように、図12に示した電力変換装置1Wからフィン間隔壁197を取り除いた電力変換装置1Xについて考える。この電力変換装置1Xでは、冷媒160が図14の一点鎖線で示した中央部分COで流れ易く、図14の一点鎖線で示したピンフィン150aの近傍FSで流れ難い。このため、冷媒160がピンフィン150aの近傍FSで淀み、ピンフィン150aと冷媒160との間で熱交換が適切に行われず、冷却性能が低下する。   By the way, in the power converter device 1 </ b> W illustrated in FIG. 12, the fin interval wall 197 is provided in the flow path hole RA of the cooling case 190. This is based on the following reason. First, as shown in FIG. 14, consider the power conversion device 1 </ b> X in which the fin interval wall 197 is removed from the power conversion device 1 </ b> W shown in FIG. 12. In this power conversion device 1X, the refrigerant 160 easily flows in the central portion CO indicated by the one-dot chain line in FIG. 14, and does not easily flow in the vicinity FS of the pin fin 150a indicated by the one-dot chain line in FIG. For this reason, the refrigerant | coolant 160 stagnates in the vicinity FS of the pin fin 150a, heat exchange is not appropriately performed between the pin fin 150a and the refrigerant | coolant 160, and cooling performance falls.

次に、図15に示したように、図12に示した電力変換装置1Wからフィン間隔壁197を取り除き、且つピンフィン150aの長さを大きくした電力変換装置1Yについて考える。この電力変換装置1Yでは、ピンフィン150aの根元部分は、ピンフィン150aの先端部分より、発熱体である半導体素子120に近いため、高温になる。言い換えると、ピンフィン150aの根元部分は、ピンフィン150aの先端部分より、熱効率が良い部分である。しかし、ピンフィン150aの長さが大きいため、冷媒160が、図15の一点鎖線で示したピンフィン150aの先端部分の近傍SBで流れ易く、図15の一点鎖線で示したピンフィン150aの根元部分の近傍NBで流れ難い。このため、熱効率の良いピンフィン150aの根元部分と冷媒160との間で熱交換が適切に行われず、冷却性能が低下する。   Next, as shown in FIG. 15, a power converter 1Y in which the fin interval wall 197 is removed from the power converter 1W shown in FIG. 12 and the length of the pin fin 150a is increased will be considered. In this power conversion device 1Y, the root portion of the pin fin 150a is closer to the semiconductor element 120, which is a heating element, than the tip portion of the pin fin 150a, and thus becomes high temperature. In other words, the root portion of the pin fin 150a is a portion having better thermal efficiency than the tip portion of the pin fin 150a. However, since the length of the pin fin 150a is large, the refrigerant 160 easily flows in the vicinity SB near the tip end portion of the pin fin 150a shown by the one-dot chain line in FIG. 15, and the vicinity of the root portion of the pin fin 150a shown by the one-dot chain line in FIG. It is hard to flow with NB. For this reason, heat exchange is not appropriately performed between the root portion of the pin fin 150a with good thermal efficiency and the refrigerant 160, and cooling performance is deteriorated.

続いて、図16に示したように、図12に示した電力変換装置1Wの冷却ケース190の厚さ方向の寸法を小さくした電力変換装置1Zについて考える。この電力変換装置1Zでは、図16の一点鎖線で示した水路の開口部分KKが狭くなる。このため、水路の開口部分で冷媒160の流動抵抗が非常に大きくて、圧力損失が極めて大きくなる。   Next, as shown in FIG. 16, consider the power converter 1Z in which the dimension in the thickness direction of the cooling case 190 of the power converter 1W shown in FIG. 12 is reduced. In this power conversion device 1Z, the opening KK of the water channel indicated by the one-dot chain line in FIG. 16 is narrowed. For this reason, the flow resistance of the refrigerant 160 is very large at the opening portion of the water channel, and the pressure loss becomes extremely large.

そして、図16に示した電力変換装置1Wの開口部分KKが狭いのは、ヒートシンク150と冷却ケース190とが分離構造になっているためである。即ち、ヒートシンク150と冷却ケース190とを組み合わせて、冷媒が漏れない液密状態にするために、Oリング194,195をヒートシンク150と冷却ケース190(凹溝193a,193b)との間に設ける必要があるためである。   The reason why the opening KK of the power conversion device 1W shown in FIG. 16 is narrow is that the heat sink 150 and the cooling case 190 are separated. That is, in order to combine the heat sink 150 and the cooling case 190 so that the refrigerant does not leak, it is necessary to provide the O-rings 194 and 195 between the heat sink 150 and the cooling case 190 (concave grooves 193a and 193b). Because there is.

以上のことから、図12に示した電力変換装置1Wでは、フィン間隔壁197を設けることによって、適切な水路の開口部分KKの大きさを確保できるとともに、ピンフィン150aの長さを適切に設定して、ピンフィン150aと冷媒160との間で適切に熱交換を行うことができる。しかしながら、この電力変換装置1Wであっても、以下の問題点がある。   From the above, in the power conversion device 1W shown in FIG. 12, by providing the fin interval wall 197, an appropriate size of the opening portion KK of the water channel can be secured, and the length of the pin fin 150a is appropriately set. Thus, heat exchange can be appropriately performed between the pin fin 150a and the refrigerant 160. However, even this power converter 1W has the following problems.

先ず、図12に示したように、フィン間隔壁197を設けるため、冷却ケース190(電力変換装置1W)の高さ方向の寸法が大きくなるとともに、冷却ケース190(電力変換装置1W)の重量が大きくなる。このため、電力変換装置1Wのコストが上昇する。また、この電力変換装置1Wでは、冷却ケース190の上側と下側とにパワーカード110Lとパワーカード110Hとを組付けるため、冷却ケース190のヘッダ部193に図13の一点鎖線で示した平面部分HBを形成する必要がある。このような上下一対の平面部分HBを有する冷却ケース190を成形する場合、一度の金型の移動によって成形することができない。このため、予め上下に分割されている加工品を成形した後に、溶接等によって接合する必要がある。即ち、この冷却ケース190は成形性が悪いものである。   First, as shown in FIG. 12, since the fin interval wall 197 is provided, the dimension in the height direction of the cooling case 190 (power converter 1W) is increased, and the weight of the cooling case 190 (power converter 1W) is increased. growing. For this reason, the cost of the power converter device 1W increases. Moreover, in this power converter device 1W, in order to assemble the power card 110L and the power card 110H on the upper side and the lower side of the cooling case 190, the plane portion indicated by the one-dot chain line in FIG. It is necessary to form HB. When the cooling case 190 having such a pair of upper and lower planar portions HB is formed, it cannot be formed by a single movement of the mold. For this reason, it is necessary to join by welding etc. after shape | molding the workpiece previously divided | segmented up and down. That is, the cooling case 190 has poor moldability.

これに対して、本実施形態の電力変換装置1には、以下の利点がある。図1に示したように、この電力変換装置1では、上述したようなフィン間隔壁197(図12参照)を設けることなく、水路の開口部分KKの大きさを適切に確保できるとともに、ピンフィン150aの長さを適切に設定することができる。このため、フィン間隔壁197を設けない分、冷却ケース50(電力変換装置1)の高さ方向の寸法が大きくなることを防止できるとともに、水路の開口部分KKが広くなり、圧力損失が増加することを防止できる。   On the other hand, the power conversion device 1 of the present embodiment has the following advantages. As shown in FIG. 1, in the power conversion device 1, the size of the opening KK of the water channel can be appropriately ensured without providing the fin interval wall 197 (see FIG. 12) as described above, and the pin fin 150 a Can be set appropriately. For this reason, since the dimension in the height direction of the cooling case 50 (power converter 1) can be prevented by not providing the fin interval wall 197, the opening portion KK of the water channel becomes wide, and the pressure loss increases. Can be prevented.

更に、冷却ケース50は放熱部51とヘッダ部52と水路部53A,53Bと縁部54とが一体的に成形されたものであり、図12に示した電力変換装置1WのようにOリング194,195をヒートシンク150と冷却ケース190との間に設ける必要がない。このため、図1に示した電力変換装置1では、図12に示した電力変換装置1Wに比べ、広い水路の開口部分KKを形成することができ、冷媒60の流動抵抗の増加を抑えることができて、圧力損失の増加を抑えることができる。   Further, the cooling case 50 is formed by integrally forming a heat radiating portion 51, a header portion 52, water channel portions 53A, 53B, and an edge portion 54, and an O-ring 194 like the power conversion device 1W shown in FIG. , 195 need not be provided between the heat sink 150 and the cooling case 190. For this reason, in the power converter device 1 shown in FIG. 1, compared with the power converter device 1W shown in FIG. 12, the opening part KK of a wide water channel can be formed, and the increase in the flow resistance of the refrigerant | coolant 60 can be suppressed. And increase in pressure loss can be suppressed.

また、ピンフィン51cの長さを必要以上に大きくすることがなく、熱効率の良いピンフィン51cの根元部分と冷媒60との間で熱交換を適切に行うことができる。加えて、各パワーモジュール10L,10Hの冷却ケース50では、図13の一点鎖線で示したような上下一対の平面部分HBがないため、一度の金型の移動によって冷却ケース50を成形することができる。即ち、冷却ケース50は成形性が良いものである。   Further, the length of the pin fin 51c is not increased more than necessary, and heat exchange can be appropriately performed between the root portion of the pin fin 51c with good thermal efficiency and the refrigerant 60. In addition, in the cooling case 50 of each power module 10L, 10H, since there is no pair of upper and lower plane portions HB as shown by the one-dot chain line in FIG. 13, the cooling case 50 can be formed by moving the mold once. it can. That is, the cooling case 50 has good moldability.

次に、本実施形態の冷却ケース50の放熱部51にピンフィン51cが形成されている効果について、図17及び図18を用いて説明する。図17(A)は、本実施形態のパワーモジュール10の背面図であり、図17(B)は、図17(A)に示した放熱部51と封止樹脂40の側面図である。そして、図17(C)には、図17(B)に示した放熱部51と封止樹脂40との接着界面KM1に作用する応力分布が示されている。   Next, the effect that the pin fins 51c are formed in the heat radiation part 51 of the cooling case 50 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 17A is a rear view of the power module 10 of the present embodiment, and FIG. 17B is a side view of the heat radiating portion 51 and the sealing resin 40 shown in FIG. FIG. 17C shows a stress distribution acting on the adhesion interface KM1 between the heat radiation part 51 and the sealing resin 40 shown in FIG.

これ対して、図18(A)は、放熱部51の裏面51bにストレートフィンSFを形成した場合のパワーモジュール10Zの背面図であり、図18(B)は、図18(A)に示した放熱部51と封止樹脂40の側面図である。そして、図18(C)には、図18(B)に示した放熱部51と封止樹脂40との接着界面KM2に作用する応力分布が示されている。   On the other hand, FIG. 18A is a rear view of the power module 10Z in the case where the straight fin SF is formed on the back surface 51b of the heat radiating portion 51, and FIG. 18B is shown in FIG. FIG. 4 is a side view of a heat dissipation part 51 and a sealing resin 40. FIG. 18C shows a stress distribution acting on the adhesion interface KM2 between the heat radiation part 51 and the sealing resin 40 shown in FIG.

ところで、放熱部51の材料であるアルミニウムの線膨張係数は23×10-6/Kであり、封止樹脂40の材料であるエポキシ樹脂の線膨張係数は14×10-6/Kであるため、放熱部51と封止樹脂40とでは熱収縮量に差が生じる。このため、成形時や市場での温度変化によって、放熱部51と封止樹脂40との接着界面KM1,KM2に応力が発生して、封止樹脂40が放熱部51から剥離するおそれがある。 By the way, the linear expansion coefficient of aluminum, which is the material of the heat radiation portion 51, is 23 × 10 −6 / K, and the linear expansion coefficient of the epoxy resin, which is the material of the sealing resin 40, is 14 × 10 −6 / K. There is a difference in heat shrinkage between the heat radiation part 51 and the sealing resin 40. For this reason, stress may generate | occur | produce in the adhesion interface KM1 and KM2 of the thermal radiation part 51 and the sealing resin 40 by the temperature change at the time of shaping | molding or a market, and there exists a possibility that the sealing resin 40 may peel from the thermal radiation part 51.

そこで、図17(C)と図18(C)とを比較して見ると、ピンフィン51cを形成した場合の接着界面KM1に作用する応力は、ストレートフィンSFを形成した場合の接着界面KM2に作用する応力より、約10%程小さくなっている。即ち、ピンフィン51cを形成した場合には、接着界面KM1で剥離が生じ難いことが言える。これは、以下の理由に基づく。   Accordingly, when comparing FIG. 17C and FIG. 18C, the stress acting on the adhesion interface KM1 when the pin fin 51c is formed acts on the adhesion interface KM2 when the straight fin SF is formed. It is about 10% smaller than the stress to be applied. That is, when the pin fin 51c is formed, it can be said that peeling does not easily occur at the adhesive interface KM1. This is based on the following reason.

図18(A)に示したように、ストレートフィンSFは冷媒60が流れる方向(以下、「流れ方向」と呼ぶ)に延びているため、放熱部51の流れ方向の剛性が高い。このため、放熱部51と封止樹脂40とが熱収縮するとき、放熱部51が変形し難く、接着界面KM2に作用する応力が緩和されない。これに対して、図17(A)に示したように、ピンフィン51cは格子状に点在しているため、放熱部51の剛性はストレートフィンSFが形成されている場合より小さくなる。   As shown in FIG. 18A, since the straight fin SF extends in the direction in which the refrigerant 60 flows (hereinafter, referred to as “flow direction”), the heat dissipation portion 51 has high rigidity in the flow direction. For this reason, when the heat radiation part 51 and the sealing resin 40 are thermally contracted, the heat radiation part 51 is not easily deformed, and the stress acting on the adhesive interface KM2 is not relaxed. On the other hand, as shown in FIG. 17A, since the pin fins 51c are scattered in a lattice shape, the rigidity of the heat radiating part 51 is smaller than when the straight fins SF are formed.

このため、ピンフィン51cであれば、放熱部51と封止樹脂40とが熱収縮するとき、放熱部51が変形し易くて、接着界面KM1に作用する応力を緩和することができる。従って、ピンフィン51cを形成した場合には、封止樹脂40が放熱部51から剥離し難くすることができる。なお、図17(C)及び図18(C)に示したように、接着界面KM1,KM2の剥離は、平面方向から見たときに、中央部分から遠い外側部分から生じるようになっている。   For this reason, if it is the pin fin 51c, when the thermal radiation part 51 and the sealing resin 40 heat-shrink, the thermal radiation part 51 will be easy to deform | transform and the stress which acts on the adhesion interface KM1 can be relieved. Therefore, when the pin fins 51 c are formed, the sealing resin 40 can be made difficult to peel from the heat radiating portion 51. Note that, as shown in FIGS. 17C and 18C, the peeling of the adhesion interfaces KM1 and KM2 occurs from an outer portion far from the central portion when viewed from the planar direction.

次に、冷却ケース50の素材及び成形法について、図19を用いて説明する。図19は、アルミ材料の純度と成形法とを変えて冷却ケース50を成形した場合に、形状と冷却性能とレーザ溶接と超音波探傷との結果を比較した表である。ここで、アルミ材料の純度とは、冷却ケース50を構成するアルミ材料のうち質量%でアルミニウムが含まれる割合をいう。なお、アルミ材料の化学組成は、例えばICP−MS(誘導結合プラズマ質量分析計)を用いた化学分析によって、正確に測定されている。   Next, the material and molding method of the cooling case 50 will be described with reference to FIG. FIG. 19 is a table comparing the shape, cooling performance, laser welding, and ultrasonic flaw detection results when the cooling case 50 is formed by changing the purity of the aluminum material and the forming method. Here, the purity of the aluminum material refers to a ratio of aluminum contained in mass% of the aluminum material constituting the cooling case 50. The chemical composition of the aluminum material is accurately measured by chemical analysis using, for example, ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometer).

そして、図19に示した結果のうち、形状では、成形品である冷却ケース50が所望の形状に成形できたか否かが判断されている。また、冷却性能では、成形品である冷却ケース50が所望の熱伝達率を有するものであるか否かが判断されている。また、レーザ溶接では、縁部同士をレーザ溶接するときにブローホールが多く発生するか否かが判断されている。また、超音波探傷では、放熱部51と封止樹脂40との接着界面KM1(図17(B)参照)に剥離が生じているか否か、放熱部51にボイドが多く発生しているか否かが判断されている。   In the shape shown in FIG. 19, it is determined whether or not the cooling case 50, which is a molded product, has been formed into a desired shape. Further, in the cooling performance, it is determined whether or not the cooling case 50 that is a molded product has a desired heat transfer coefficient. In laser welding, it is determined whether or not many blow holes are generated when laser welding is performed between edges. Further, in ultrasonic flaw detection, whether or not peeling occurs at the adhesive interface KM1 (see FIG. 17B) between the heat radiation part 51 and the sealing resin 40, and whether or not many voids are generated in the heat radiation part 51. Is judged.

ここで、超音波探傷の検査について図20を用いて説明する。図20は、パワーモジュール10Lに対して超音波探傷の検査をしている状態を示した図である。超音波探傷の検査では、図20に示したように、パワーモジュール10Lが水の中に配置された状態で、超音波発振装置COがパワーモジュール10Lに向けてピンフィン51c側から数MHzの超音波を入射する。これにより、放熱部51にボイドが発生している場合や、接着界面KM1に剥離が生じている場合には、超音波が反射又は散乱されることになる。こうして、剥離及びボイドの有無が判断される。   Here, the inspection for ultrasonic flaw detection will be described with reference to FIG. FIG. 20 is a diagram illustrating a state where the power module 10L is inspected for ultrasonic flaw detection. In the ultrasonic flaw detection, as shown in FIG. 20, with the power module 10L arranged in water, the ultrasonic oscillator CO is directed to the power module 10L by ultrasonic waves of several MHz from the pin fin 51c side. Is incident. As a result, when voids are generated in the heat radiation part 51 or when peeling occurs at the adhesive interface KM1, the ultrasonic waves are reflected or scattered. Thus, the presence or absence of peeling and voids is determined.

図19の結果から明らかなように、ダイキャスト、低圧鋳造、スクイズ−キャスティング法、真空ダイキャストの鋳造では、アルミ材料の純度が99%以上になると、所望の形状を得ることができなかった。これは、溶湯が鋳型に回り込み難くなったり、成形品に反りが発生するためである。しかし、成形法に拘わらず、アルミ材料の純度が大きくなるほど、冷却ケース50の熱伝達率が向上して、冷却性能が良くなった。   As is clear from the results of FIG. 19, in die casting, low pressure casting, squeeze-casting, and vacuum die casting, the desired shape could not be obtained when the purity of the aluminum material was 99% or more. This is because it becomes difficult for the molten metal to wrap around the mold and warping of the molded product occurs. However, regardless of the forming method, the higher the purity of the aluminum material, the higher the heat transfer coefficient of the cooling case 50 and the better the cooling performance.

また、成形法に拘わらず、アルミ材料の純度が99%より小さい場合には、レーザ溶接すると、アルミ材料に含まれる不純物が突沸してブローホールを形成するようになった。また、鍛造及び低圧鋳造では、アルミ純度が90%以上になると、超音波探傷の検査で良好な結果が得られた。以上の結果から、図19の斜線で示した部分TZのように、冷却ケース50を、質量%でアルミニウムが99%以上であるアルミ材料を用いて鍛造によって成形することで、形状、冷却性能、レーザ溶接、超音波探傷の全ての項目において良好な結果を得ることができた。   Regardless of the forming method, when the purity of the aluminum material is less than 99%, the impurities contained in the aluminum material are bumped to form blowholes when laser welding is performed. In addition, in forging and low-pressure casting, when the aluminum purity was 90% or more, good results were obtained in the ultrasonic inspection. From the above results, the shape, the cooling performance, and the cooling case 50 are formed by forging using an aluminum material whose mass% is aluminum and 99% or more as shown by the hatched portion TZ in FIG. Good results were obtained in all items of laser welding and ultrasonic flaw detection.

第1実施形態の電力変換装置1の作用効果について説明する。この電力変換装置1では、図1に示したように、冷却ケース50を備えたパワーモジュール10Lとパワーモジュール10Hの二部品で構成されている。そして、パワーモジュール10Lとパワーモジュール10Hとは、互いのピンフィン51cが対向し、且つ互いの縁部54がシールされた状態で組付けられている。このため、シール構造が簡素である。更に、冷却ケース50では、放熱部51とヘッダ部52と流入水路部53A,流出水路部53Bと縁部54とを一体的に成形して、水路の開口部分の大きさを適切に確保しつつ、ピンフィン51cの長さを適切に設定できるようになっていて、冷却ケース50の体格(平面方向の大きさ及び高さ方向の長さ)を必要以上に大きくする必要がない。こうして、冷却ケース50の体格が小さい電力変換装置1になっていて、車両搭載性を向上させることができる。   The effect of the power converter device 1 of 1st Embodiment is demonstrated. As shown in FIG. 1, the power conversion device 1 includes two components, a power module 10 </ b> L including a cooling case 50 and a power module 10 </ b> H. The power module 10L and the power module 10H are assembled in a state where the pin fins 51c face each other and the edge portions 54 are sealed. For this reason, the seal structure is simple. Further, in the cooling case 50, the heat radiating portion 51, the header portion 52, the inflow water channel portion 53A, the outflow water channel portion 53B, and the edge portion 54 are integrally formed to ensure the size of the opening of the water channel appropriately. The length of the pin fin 51c can be set appropriately, and the size (the size in the plane direction and the length in the height direction) of the cooling case 50 does not need to be increased more than necessary. Thus, the power conversion device 1 has a small physique of the cooling case 50, and the vehicle mountability can be improved.

なお、本実施形態の電力変換装置1の大きさにおいて、平面方向で、横方向(図1の左右方向)の寸法が約140mmであり、縦方向(図1の紙面に直交する方向)の寸法が約50mmである。また、高さ方向(図1の上下方向)の寸法は、約35mmである。   Note that, in the size of the power conversion device 1 of the present embodiment, the dimension in the horizontal direction (left-right direction in FIG. 1) is about 140 mm in the plane direction, and the dimension in the vertical direction (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1). Is about 50 mm. The dimension in the height direction (vertical direction in FIG. 1) is about 35 mm.

また、この電力変換装置1では、図10に示したように、縁部54同士をレーザ溶接することによって、パワーモジュール10Lとパワーモジュール10Hとの接合強度を十分に確保することができる。また、図11に示したように、パワーモジュール10L,10Hの縁部54の外表面54cと、パワーモジュール10L,10Hの組付け溝54aとの間に、熱緩衝構造としてのスリットSRが形成されているため、レーザ溶接による熱がOリング75に伝わることを軽減することができる。特に、熱緩衝構造をスリットSRとして構成することで、熱緩衝構造を容易に構成することができる。   Moreover, in this power converter device 1, as shown in FIG. 10, the bonding strength between the power module 10L and the power module 10H can be sufficiently ensured by laser welding the edge portions 54 to each other. In addition, as shown in FIG. 11, a slit SR as a heat buffer structure is formed between the outer surface 54c of the edge 54 of the power modules 10L and 10H and the assembly groove 54a of the power modules 10L and 10H. Therefore, it is possible to reduce the heat transmitted by the laser welding to the O-ring 75. In particular, the heat buffer structure can be easily configured by configuring the heat buffer structure as the slit SR.

また、この電力変換装置1では、冷却ケース50を、質量%でアルミニウムが99%以上であるアルミ材料を用いて鍛造によって成形している。このように、純度が大きいアルミ材料を鍛造することで、所望の形状が得られる。また、アルミ材料の純度が大きいため、冷却ケース50の熱伝達率が大きく、冷却性能が良い。更に、アルミ材料に含まれる不純物が極めて少ないため、レーザ溶接によって不純物が突沸することがなく、ブローホールが生じない。   Moreover, in this power converter 1, the cooling case 50 is shape | molded by forging using the aluminum material whose aluminum is 99% or more by mass%. Thus, a desired shape is obtained by forging an aluminum material with high purity. Moreover, since the purity of the aluminum material is high, the heat transfer coefficient of the cooling case 50 is large and the cooling performance is good. Furthermore, since the impurities contained in the aluminum material are extremely small, the impurities are not bumped by laser welding, and no blowholes are generated.

<第2実施形態>
次に、第2実施形態について図21〜図23を用いて説明する。図21は、第2実施形態におけるパワーモジュール10Lを部分的に拡大した断面図である。図21に示したように、第2実施形態の冷却ケース50のヘッダ部52の表面52aには、リブ52bが形成されている。リブ52bは、封止樹脂40と係合することによって、封止樹脂40と冷却ケース50との密着力を向上させるものである。このリブ52bが本発明の係合凸部に相当する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 21 is a partially enlarged cross-sectional view of the power module 10L in the second embodiment. As shown in FIG. 21, ribs 52b are formed on the surface 52a of the header portion 52 of the cooling case 50 of the second embodiment. The ribs 52 b are for improving the adhesion between the sealing resin 40 and the cooling case 50 by engaging with the sealing resin 40. This rib 52b is equivalent to the engaging convex part of this invention.

リブ52bは、ヘッダ部52の表面52aから突出していて、ヘッダ部52の表面52aから離れるほど(図21の上側に向かうほど)太くなる逆テーパー状に形成されている。リブ52bは、図21に示したように、少なくとも断面が逆テーパー状であれば良く、図22(A)に示したような逆円錐台形状(軸対称形状)、又は図22(B)に示したような断面が逆テーパー状の角柱形状(線対称形状)であっても良い。こうして、リブ52bの先端側には、ヘッダ部52の平面方向に広がる第1突片52b1が形成されている。第1突片52b1は、封止樹脂40がくわえ込むものである。第2実施形態のその他の構成は、上記した第1実施形態の構成と同様であるため、その説明を省略する。   The rib 52b protrudes from the surface 52a of the header part 52, and is formed in the reverse taper shape which becomes so thick that it leaves | separates from the surface 52a of the header part 52 (it goes to the upper side of FIG. 21). As shown in FIG. 21, the rib 52b has only to have a reverse tapered shape at least in cross section. The rib 52b has an inverted truncated cone shape (axisymmetric shape) as shown in FIG. 22A, or FIG. The cross section as shown may be an inversely tapered prismatic shape (axisymmetric shape). Thus, the first projecting piece 52b1 that extends in the plane direction of the header portion 52 is formed on the tip side of the rib 52b. The first projecting piece 52b1 is one in which the sealing resin 40 is added. Since the other configuration of the second embodiment is the same as the configuration of the first embodiment described above, description thereof is omitted.

ここで、上記したリブ52bの成形法について図23を用いて説明する。図23は、リブ52bを形成するための工程を説明する図である。図23(A)に示したように、ヘッダ部52の表面52aには、冷却ケース50を鍛造して成形する際に、リブ52Bを形成しておく。このリブ52Bは、円柱形状又は直方体形状である。そして、上述したように絶縁部材30が冷却ケース50の上面に熱圧着される際(図6(B)参照)、又は封止樹脂40が注入される際に(図8参照)、図23(B)に示したように、押圧ピンOP1を用いてリブ52Bの先端をヘッダ部52の表面52aに向けて押圧する。ここで、押圧ピンOP1の断面積はリブ52Bの断面積より大きい。こうして、パワーモジュール10Lを成形する際の途中の工程の中で、即ち新たな別工程の追加で時間的なロスが生じることなく、上記したリブ52bが形成される。   Here, a method of forming the rib 52b will be described with reference to FIG. FIG. 23 is a diagram illustrating a process for forming the rib 52b. As shown in FIG. 23A, ribs 52B are formed on the surface 52a of the header portion 52 when the cooling case 50 is forged and formed. The rib 52B has a cylindrical shape or a rectangular parallelepiped shape. As described above, when the insulating member 30 is thermocompression bonded to the upper surface of the cooling case 50 (see FIG. 6B) or when the sealing resin 40 is injected (see FIG. 8), FIG. As shown in B), the tip of the rib 52B is pressed toward the surface 52a of the header 52 using the pressing pin OP1. Here, the cross-sectional area of the pressing pin OP1 is larger than the cross-sectional area of the rib 52B. In this way, the above-described rib 52b is formed in a process in the middle of molding the power module 10L, that is, without causing time loss due to the addition of a new separate process.

第2実施形態の作用効果について説明する。第2実施形態では、リブ52bと封止樹脂40とが係合するため、封止樹脂40と冷却ケース50との接合強度を大きくすることができる。特に、封止樹脂40がリブ52bに形成された第1突片52b1をくわえ込むため、封止樹脂40と冷却ケース50との接合強度を更に大きくすることができる。こうして、冷却ケース50に必要とされる剛性を確保し易くなる。   The effect of 2nd Embodiment is demonstrated. In the second embodiment, since the rib 52b and the sealing resin 40 are engaged, the bonding strength between the sealing resin 40 and the cooling case 50 can be increased. In particular, since the sealing resin 40 holds the first projecting piece 52b1 formed on the rib 52b, the bonding strength between the sealing resin 40 and the cooling case 50 can be further increased. Thus, it becomes easy to ensure the rigidity required for the cooling case 50.

ところで、図17(B)に示したように、放熱部51(冷却ケース50)と封止樹脂40との接着界面KM1には、応力が作用して、剥離が生じる場合がある。特に、自動車の駆動モータが大型化することによって、半導体素子20を大電流通電に対応できるように大面積化すると、電力変換装置1が大型化してくる。これにより、接着界面KM1を剥離させる応力も大きくなり、剥離の危険性が大きくなっている。これに対して、第2実施形態では、封止樹脂40と冷却ケース50との接合強度を大きくすることで、接着界面KM1の剥離を防止することができる。   By the way, as shown in FIG. 17B, stress may act on the adhesion interface KM1 between the heat radiation part 51 (cooling case 50) and the sealing resin 40 to cause peeling. In particular, when the area of the semiconductor element 20 is increased so that a large current can be applied due to an increase in the size of a drive motor of an automobile, the power conversion device 1 is increased in size. As a result, the stress that causes the adhesive interface KM1 to peel off also increases and the risk of peeling increases. On the other hand, in 2nd Embodiment, peeling of the adhesion interface KM1 can be prevented by increasing the joint strength between the sealing resin 40 and the cooling case 50.

また、第2実施形態では、図21に示したように、放熱部51の裏面51bにピンフィン51cを形成するのに対して、ヘッダ部52の表面52aにリブ52bを形成するため、放熱部51及びヘッダ部52での肉厚分布の変動が軽減される。即ち、裏面にピンフィン51cが形成されないヘッダ部52の表面52aにリブ52bを形成することで、ヘッダ部52の肉厚と放熱部51の肉厚との差が小さくなる。従って、冷却ケース50を鍛造によって成形し易くなる。第2実施形態のその他の作用効果は、上記した第1実施形態の作用効果と同様であるため、その説明を省略する。   In the second embodiment, as shown in FIG. 21, the pin fins 51 c are formed on the back surface 51 b of the heat radiating part 51, whereas the ribs 52 b are formed on the front surface 52 a of the header part 52. And the fluctuation | variation of the thickness distribution in the header part 52 is reduced. That is, by forming the rib 52b on the front surface 52a of the header portion 52 where the pin fins 51c are not formed on the back surface, the difference between the thickness of the header portion 52 and the thickness of the heat radiating portion 51 is reduced. Therefore, it becomes easy to form the cooling case 50 by forging. Other functions and effects of the second embodiment are the same as the functions and effects of the first embodiment described above, and a description thereof will be omitted.

<第3実施形態>
次に、第3実施形態について図24〜図26を用いて説明する。図24は、第3実施形態におけるパワーモジュール10Lを部分的に拡大した断面図である。図24に示したように、第3実施形態の冷却ケース50の放熱部51の表面51aには、凹部51dが形成されている。凹部51dは、封止樹脂40と係合することによって、封止樹脂40と冷却ケース50との密着力を向上させるものである。この凹部51dが本発明の係合凹部に相当する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 24 is a partially enlarged cross-sectional view of the power module 10L according to the third embodiment. As shown in FIG. 24, a recess 51d is formed on the surface 51a of the heat radiation part 51 of the cooling case 50 of the third embodiment. The recess 51 d is for improving the adhesion between the sealing resin 40 and the cooling case 50 by engaging with the sealing resin 40. The recess 51d corresponds to the engagement recess of the present invention.

凹部51dは、放熱部51の表面51aから窪んでいて、凹部51dの底側(図24の下側)は、放熱部51の表面51aから離れるほど(図24の下側に向かうほど)太くなる逆テーパー状に形成されている。凹部51dの底側は、図24に示したように、少なくとも断面が逆テーパー状であれば良く、図25(A)に示したような逆円錐台形状(軸対称形状)、又は図25(B)に示したような断面が逆テーパ状の角柱形状(線対称形状)であっても良い。そして、凹部51dには、その凹部51dを塞ぐように内側に突出する第2突片51d1が形成されている。第2突片52d1は、封止樹脂40をくわえ込むものである。第3実施形態のその他の構成は、上記した第1実施形態の構成と同様であるため、その説明を省略する。   The concave portion 51d is recessed from the surface 51a of the heat radiating portion 51, and the bottom side (lower side in FIG. 24) of the concave portion 51d becomes thicker as it is away from the surface 51a of the heat radiating portion 51 (toward the lower side in FIG. 24). It is formed in a reverse taper shape. As shown in FIG. 24, the bottom side of the recess 51d only needs to have at least a cross section that is reversely tapered, and may have an inverted truncated cone shape (axisymmetric shape) as shown in FIG. The cross section as shown in B) may be an inversely tapered prismatic shape (axisymmetric shape). And the 2nd protrusion 51d1 which protrudes inside is formed in the recessed part 51d so that the recessed part 51d may be plugged up. The second projecting piece 52d1 holds the sealing resin 40 therein. Since the other configuration of the third embodiment is the same as the configuration of the first embodiment described above, the description thereof is omitted.

ここで、上記した凹部51dの成形法について図26を用いて説明する。図26は、凹部51dを形成するための工程を説明する図である。図26(A)に示したように、放熱部51の表面51aには、冷却ケース50を鍛造して成形する際に、凹部51Dを形成しておく。この凹部51Dは、円柱形状又は直方体形状である。そして、上述したように絶縁部材30が冷却ケース50の上面に熱圧着される際(図6(B)参照)、又は封止樹脂40が注入される際に(図8参照)、図26(B)に示したように、押圧ピンOP2を用いて凹部51Dの周りに位置する放熱部51の表面51aを押圧する。ここで、押圧ピンOP2の先端はテーパー状に切り欠かれている。こうして、パワーモジュール10Lを成形する際の途中の工程の中で、即ち新たな別工程の追加で時間的なロスが生じることなく、上記した凹部51dが形成される。   Here, a method for forming the recess 51d will be described with reference to FIG. FIG. 26 is a diagram illustrating a process for forming the recess 51d. As shown in FIG. 26A, when the cooling case 50 is forged and formed on the surface 51a of the heat radiating portion 51, a recess 51D is formed. The recess 51D has a cylindrical shape or a rectangular parallelepiped shape. As described above, when the insulating member 30 is thermocompression bonded to the upper surface of the cooling case 50 (see FIG. 6B) or when the sealing resin 40 is injected (see FIG. 8), FIG. As shown to B), the surface 51a of the thermal radiation part 51 located around the recessed part 51D is pressed using pressing pin OP2. Here, the tip of the pressing pin OP2 is notched in a tapered shape. In this way, the above-described recess 51d is formed in a process in the middle of molding the power module 10L, that is, without causing time loss due to the addition of a new separate process.

第3実施形態の作用効果について説明する。第3実施形態では、凹部51dと封止樹脂40とが係合するため、封止樹脂40と冷却ケース50との接合強度を大きくすることができる。特に、封止樹脂40を凹部51dに形成された第2突片51d1がくわえ込むため、封止樹脂40と冷却ケース50との接合強度を更に大きくすることができる。こうして、冷却ケース50に必要とされる剛性を確保し易くなる。   The effect of 3rd Embodiment is demonstrated. In 3rd Embodiment, since the recessed part 51d and the sealing resin 40 engage, the joining strength of the sealing resin 40 and the cooling case 50 can be enlarged. In particular, since the second protrusion 51d1 formed in the recess 51d holds the sealing resin 40, the bonding strength between the sealing resin 40 and the cooling case 50 can be further increased. Thus, it becomes easy to ensure the rigidity required for the cooling case 50.

ところで、図17(B)に示したように、放熱部51(冷却ケース50)と封止樹脂40との接着界面KM1には、応力が作用して、剥離が生じる場合がある。特に、自動車の駆動モータが大型化することによって、半導体素子20を大電流通電に対応できるように大面積化すると、電力変換装置1が大型化してくる。これにより、接着界面KM1を剥離させる応力も大きくなり、剥離の危険性が大きくなっている。これに対して、第3実施形態では、封止樹脂40と冷却ケース50との接合強度を大きくすることで、接着界面KM1の剥離を防止することができる。   By the way, as shown in FIG. 17B, stress may act on the adhesion interface KM1 between the heat radiation part 51 (cooling case 50) and the sealing resin 40 to cause peeling. In particular, when the area of the semiconductor element 20 is increased so that a large current can be applied due to an increase in the size of a drive motor of an automobile, the power conversion device 1 is increased in size. As a result, the stress that causes the adhesive interface KM1 to peel off also increases and the risk of peeling increases. On the other hand, in 3rd Embodiment, peeling of the adhesion interface KM1 can be prevented by increasing the joint strength between the sealing resin 40 and the cooling case 50.

また、第3実施形態では、放熱部51の裏面51bにピンフィン51cを形成し、且つ放熱部51の表面51aに凹部51dを形成するため、放熱部51及びヘッダ部52での肉厚分布の変動を小さくすることができる。即ち、ピンフィン51cを形成することによって生じる放熱部51の肉厚の増加を、凹部51dを形成することによって抑えることができ、放熱部51の肉厚とヘッダ部52の肉厚との差が小さくなる。従って、冷却ケース50を鍛造によって成形し易くなる。第3実施形態のその他の作用効果は、上記した第1実施形態の作用効果と同様であるため、その説明を省略する。   In the third embodiment, since the pin fins 51 c are formed on the back surface 51 b of the heat radiating portion 51 and the concave portions 51 d are formed on the front surface 51 a of the heat radiating portion 51, fluctuations in the thickness distribution in the heat radiating portion 51 and the header portion 52. Can be reduced. That is, the increase in the thickness of the heat radiation part 51 caused by forming the pin fins 51c can be suppressed by forming the recess 51d, and the difference between the thickness of the heat radiation part 51 and the thickness of the header part 52 is small. Become. Therefore, it becomes easy to form the cooling case 50 by forging. Other functions and effects of the third embodiment are the same as the functions and effects of the first embodiment described above, and a description thereof will be omitted.

<第4実施形態>
次に、第4実施形態について図27〜図34を用いて説明する。図27は、第4実施形態の電力変換装置1Sの右半分を破断したときの部分断面図である。図28は、図27に示した電力変換装置1Sの分解図である。この電力変換装置1Sは、三個の三相交流モータを駆動するインバータ回路を形成するように、構成されたものである。図27及び図28に示したように、電力変換装置1Sは、第1電力変換装置1S1と、第2電力変換装置1S2と、第3電力変換装置1S3と、ハウジング80と、底蓋81と、給水管82と、配水管83とを備えている。第1,第2,第3電力変換装置1S1,1S2,1S3の構成と第1実施形態の電力変換装置1の構成は同一であるため、対応する部位に同一符号を付して、その説明を省略する。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 27 is a partial cross-sectional view when the right half of the power conversion device 1S of the fourth embodiment is broken. FIG. 28 is an exploded view of power converter 1S shown in FIG. This power conversion device 1S is configured to form an inverter circuit that drives three three-phase AC motors. As shown in FIGS. 27 and 28, the power conversion device 1S includes a first power conversion device 1S1, a second power conversion device 1S2, a third power conversion device 1S3, a housing 80, a bottom cover 81, A water supply pipe 82 and a water distribution pipe 83 are provided. Since the configuration of the first, second, and third power converters 1S1, 1S2, and 1S3 and the configuration of the power converter 1 of the first embodiment are the same, the corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is given. Omitted.

ハウジング80は、第1,第2,第3電力変換装置1S1,1S2,1S3を覆うためのものであり、下側が開口している。また、ハウジング80は、上壁に冷媒60を流入又は流出するための流入孔80a及び流出孔80bを有している。底蓋81は、ハウジング80に対して下側から蓋をするものであり、水路を封止するための目止め部81a,81bを有している。給水管82は、冷媒60をハウジング80内へ送り込むための管であり、ハウジング80の流入孔80aの上部に嵌合している。配水管83は、冷媒60をハウジング80外へ送り出すための管であり、ハウジング80の流出孔80bの上部に嵌合している。   The housing 80 is for covering the first, second, and third power converters 1S1, 1S2, and 1S3, and the lower side is open. Further, the housing 80 has an inflow hole 80a and an outflow hole 80b for allowing the refrigerant 60 to flow in or out on the upper wall. The bottom lid 81 covers the housing 80 from below, and has sealing portions 81a and 81b for sealing the water channel. The water supply pipe 82 is a pipe for feeding the refrigerant 60 into the housing 80, and is fitted to the upper part of the inflow hole 80 a of the housing 80. The water distribution pipe 83 is a pipe for sending the refrigerant 60 out of the housing 80, and is fitted in the upper part of the outflow hole 80 b of the housing 80.

この電力変換装置1Sの組み立てについて説明する。電力変換装置1Sの組み立ては、第1,第2,第3電力変換装置1S1,1S2,1S3が組み立てられた後に、行われる。即ち、パワーモジュール10L,10Hを固定ピン76(図1参照)で組付けて第1,第2,第3電力変換装置1S1,1S2,1S3を構成し、その後に第1,第2,第3電力変換装置1S1,1S2,1S3を放熱部51の平面方向に直交する方向に積層する。   The assembly of this power conversion device 1S will be described. The assembly of the power conversion device 1S is performed after the first, second, and third power conversion devices 1S1, 1S2, and 1S3 are assembled. That is, the power modules 10L and 10H are assembled with the fixing pins 76 (see FIG. 1) to constitute the first, second and third power converters 1S1, 1S2 and 1S3, and then the first, second and third The power conversion devices 1S1, 1S2, and 1S3 are stacked in a direction orthogonal to the planar direction of the heat dissipation portion 51.

電力変換装置同士を積層する際、パワーモジュール10Lの流入水路部53A及び流出水路部53Bを、Oリング73,74を介してパワーモジュール10Hの流入水路部53A及び流出水路部53Bの嵌合孔KGに、嵌合させる。こうして、パワーモジュール10Lの封止樹脂40とパワーモジュール10Hの封止樹脂とが隣合うことになる。なお、隣合うパワーモジュール10Lの封止樹脂40とパワーモジュール10Hの封止樹脂との間には、僅かな隙間が形成されている。   When stacking the power converters, the inflow water channel 53A and the outflow water channel 53B of the power module 10L are connected to the fitting holes KG of the inflow water channel 53A and the outflow water channel 53B of the power module 10H via the O-rings 73 and 74. To fit. Thus, the sealing resin 40 of the power module 10L and the sealing resin of the power module 10H are adjacent to each other. A slight gap is formed between the sealing resin 40 of the adjacent power module 10L and the sealing resin of the power module 10H.

そして、ハウジング80で第1,第2,第3電力変換装置1S1,1S2,1S3を覆い、ハウジング80と第3電力変換装置1S3との間では、パワーモジュール10Lの流入水路部53A及び流出水路部53Bを、Oリング73,74を介してハウジング80の流入孔80a及び流出孔80bに嵌合させる。また、第1電力変換装置1S1と底蓋81との間では、底蓋81の目止め部81a,81bをOリング77,78を介してパワーモジュール10Hの流入水路部53A及び流出水路部53Bの嵌合孔KGに、嵌合させる。最後に、ハウジング80の側壁の下端と底蓋81の端とを、ボルト84を介して連結する。こうして、嵌合された部分で冷媒60が漏れないようにシールされ、電力変換装置1Sが組み立てられる。   The housing 80 covers the first, second, and third power conversion devices 1S1, 1S2, and 1S3, and the inflow water channel portion 53A and the outflow water channel portion of the power module 10L are provided between the housing 80 and the third power conversion device 1S3. 53B is fitted into the inflow hole 80a and the outflow hole 80b of the housing 80 via the O-rings 73 and 74. Further, between the first power conversion device 1S1 and the bottom lid 81, the sealing portions 81a and 81b of the bottom lid 81 are connected to the inflow water channel portion 53A and the outflow water channel portion 53B of the power module 10H via O-rings 77 and 78. Fit into the fitting hole KG. Finally, the lower end of the side wall of the housing 80 and the end of the bottom lid 81 are connected via a bolt 84. In this way, the refrigerant 60 is sealed at the fitted portion so as not to leak, and the power conversion device 1S is assembled.

次に、第4実施形態の電力変換装置1Sの利点を説明する前に、比較品として構成された電力変換装置1Tについて説明する。図29は、電力変換装置1Tの右半分を破断したときの部分断面図である。図30は、図29に示した電力変換装置1Tの分解図である。電力変換装置1Tは、三個の三相交流モータを駆動するインバータ回路を形成するように、構成されたものである。   Next, before explaining the advantages of the power conversion device 1S of the fourth embodiment, a power conversion device 1T configured as a comparative product will be described. FIG. 29 is a partial cross-sectional view when the right half of the power converter 1T is broken. FIG. 30 is an exploded view of the power converter 1T shown in FIG. The power conversion device 1T is configured to form an inverter circuit that drives three three-phase AC motors.

図29及び図30に示したように、電力変換装置1Tは、中央に第1電力変換装置1T1と第2電力変換装置1T2とを有し、下側にパワーカード110Lと冷却ケース190Mとを有し、上側にパワーカード110Hと冷却ケース190Nとを有している。また、電力変換装置1Tは、上記した電力変換装置1Sと同様に、ハウジング80と、底蓋81と、給水管82と、配水管83とを備えている。第1,第2電力変換装置1T1,1T2の構成と、第1実施形態で説明した比較品としての電力変換装置1Wの構成とは同一であるため、対応する部位に同一符号を付して、その説明を省略する。   As shown in FIGS. 29 and 30, the power conversion device 1T has a first power conversion device 1T1 and a second power conversion device 1T2 in the center, and a power card 110L and a cooling case 190M on the lower side. In addition, a power card 110H and a cooling case 190N are provided on the upper side. The power conversion device 1T includes a housing 80, a bottom cover 81, a water supply pipe 82, and a water distribution pipe 83, as in the power conversion apparatus 1S described above. Since the configuration of the first and second power conversion devices 1T1 and 1T2 and the configuration of the power conversion device 1W as a comparative product described in the first embodiment are the same, the corresponding parts are denoted by the same reference numerals, The description is omitted.

下側に配置されたパワーカード110Lは、第1実施形態で説明した比較品としての電力変換装置1Wのパワーカード110Lと同様の構成である。冷却ケース190Mは、下側が開口していて、電力変換装置1Wの冷却ケース190の上側の構成と同様である。パワーカード110Hは、電力変換装置1Wのパワーカード110Hの構成と同様である。冷却ケース190Nは、上側が開口していて、電力変換装置1Wの冷却ケース190の下側の構成と同様である。   The power card 110L disposed on the lower side has the same configuration as that of the power card 110L of the power conversion device 1W as a comparative product described in the first embodiment. The cooling case 190M is open on the lower side, and is the same as the configuration on the upper side of the cooling case 190 of the power conversion device 1W. The power card 110H has the same configuration as that of the power card 110H of the power conversion device 1W. The cooling case 190N is open on the upper side, and has the same configuration as the lower side of the cooling case 190 of the power conversion device 1W.

この電力変換装置1Tの組み立てについて説明する。電力変換装置1Tの組み立ては、冷却ケース190M、パワーカード110L、第1,第2電力変換装置1T1,1T2、冷却ケース190N、パワーカード110Hが一括して組付けられるように、行われる。即ち、上記した各部品同士は、予め固定ピン等で固定されておらず、ハウジング80と底蓋81とを用いて放熱部51の平面方向に直交する方向に積層される。   The assembly of this power conversion device 1T will be described. The power conversion device 1T is assembled so that the cooling case 190M, the power card 110L, the first and second power conversion devices 1T1 and 1T2, the cooling case 190N, and the power card 110H are assembled together. That is, the above-described components are not fixed in advance with a fixing pin or the like, and are stacked in a direction orthogonal to the planar direction of the heat radiating portion 51 using the housing 80 and the bottom cover 81.

電力変換装置同士を積層する際、各冷却ケースの流入水路部192A同士及び流出水路部192B同士をOリング196を介して嵌合させるとともに、パワーカード110L,110Hのヒートシンク150の端部を、Oリング194,195を介して冷却ケース190の凹溝193aに組付ける。こうして、パワーカード110Lの封止樹脂140とパワーカード110Hの封止樹脂140とが隣合うように、電力変換装置が積層される。   When stacking the power conversion devices, the inflow water channel portions 192A and the outflow water channel portions 192B of each cooling case are fitted through the O-ring 196, and the end portions of the heat sinks 150 of the power cards 110L and 110H are The cooling case 190 is assembled to the concave groove 193a through the rings 194 and 195. Thus, the power conversion device is laminated so that the sealing resin 140 of the power card 110L and the sealing resin 140 of the power card 110H are adjacent to each other.

そして、ハウジング80で各部品を覆い、下側に配置された冷却ケース190Mは、環状凹溝KOにOリング198が組付けられた状態で、底蓋81に組付けられる。また、上側に配置された冷却ケース190Nは、環状凹溝KOにOリング199が組付けられた状態で、ハウジング80の上壁に組付けられる。このように、各部品が組付けられた状態で、ハウジング80の側壁の下端と底蓋81の端とを、ボルト84を介して連結する。こうして、モジュール全体を加圧して固定することで、電力変換装置1Tが組み立てられる。   Then, the cooling case 190M, which covers each part with the housing 80 and is arranged on the lower side, is assembled to the bottom lid 81 in a state where the O-ring 198 is assembled to the annular groove KO. The cooling case 190N arranged on the upper side is assembled to the upper wall of the housing 80 in a state where the O-ring 199 is assembled to the annular groove KO. In this manner, the lower end of the side wall of the housing 80 and the end of the bottom cover 81 are connected via the bolt 84 in a state where the respective components are assembled. Thus, the power converter 1T is assembled by pressurizing and fixing the entire module.

この電力変換装置1Tには、以下の問題点がある。電力変換装置1Tを組み立てる際に、冷却ケースの流入水路部192A同士、流出水路部192B同士をシールするOリング196と、パワーカード110L,110Hと冷却ケースとの間をシールするOリング194,195、冷却ケース190Mと底蓋81との間をシールするOリング198と、冷却ケース190Nとハウジング80の上壁との間をシールするOリング199とを、全て一括して加圧しなければならない。   This power converter 1T has the following problems. When assembling the power converter 1T, the O-ring 196 that seals the inflow water channel portions 192A and the outflow water channel portions 192B of the cooling case and the O-rings 194 and 195 that seal between the power cards 110L and 110H and the cooling case. The O-ring 198 that seals between the cooling case 190M and the bottom lid 81 and the O-ring 199 that seals between the cooling case 190N and the upper wall of the housing 80 must all be pressurized together.

このため、加圧するOリングの加圧面積が大きく、全てのOリングに十分な圧力を印加できないと、冷媒の漏れが生じることになる。これに対処するために、全てのOリングに非常に大きな圧力を作用させる場合、ハウジング80や冷却ケース190,190M,190Nに非常に大きな強度が必要になる。こうして、この電力変換装置1Tでは、ハウジング80や冷却ケースが大型化、重量化するという問題がある。   For this reason, if the pressure area of the O-ring to be pressurized is large and sufficient pressure cannot be applied to all the O-rings, refrigerant leakage occurs. In order to cope with this, when a very large pressure is applied to all the O-rings, the housing 80 and the cooling cases 190, 190M, and 190N require a very large strength. Thus, the power converter 1T has a problem that the housing 80 and the cooling case are increased in size and weight.

また、全てのOリングに一括して圧力を印加するという構造上、各Oリングの加圧面の相対的な高さを高精度で確保しなければならない。このため、例えば、一方のOリングの加圧面の高さが高いのに対して他方のOリングの加圧面の高さが低い場合には、Oリングに均等に圧力を印加することができず、冷媒の漏れが生じるおそれがある。こうして、この電力変換装置1Tでは、各Oリングの加圧面の相対的な高さを高精度で確保しなければ冷媒の漏れが生じ易い構造になっているという問題がある。   In addition, due to the structure in which pressure is applied to all O-rings at once, the relative height of the pressure surface of each O-ring must be ensured with high accuracy. For this reason, for example, when the pressure surface of one O-ring is high while the pressure surface of the other O-ring is low, pressure cannot be applied evenly to the O-ring. There is a risk of refrigerant leakage. Thus, the power conversion device 1T has a problem that refrigerant leakage is likely to occur unless the relative height of the pressure surface of each O-ring is ensured with high accuracy.

また、各部品を一括して組付けるという構造上、各部品がハウジング80に覆われて固定された後に、冷媒の漏れを検査するリーク検査を行わなければならない。このため、リーク検査で、万一Oリングの組付け不良によって冷媒が漏れるリーク品を発見した場合、各部品を全て分解して冷媒が漏れる原因を見つけなければならない。こうして、この電力変換装置1Tでは、生産工程上、シール不良を発見する手間が大きく、非効率であるという問題がある。   Further, due to the structure in which the components are assembled together, a leak inspection for inspecting refrigerant leakage must be performed after the components are covered and fixed by the housing 80. For this reason, in the leak inspection, if a leak product in which the refrigerant leaks due to an improper assembly of the O-ring is found, all components must be disassembled to find the cause of the refrigerant leak. Thus, in this power conversion device 1T, there is a problem that in the production process, it takes a lot of time and effort to find a seal failure, which is inefficient.

これに対して、第4実施形態の電力変換装置1Sには、以下の利点がある。電力変換装置1Sの組み立てでは、第1,第2,第3電力変換装置1S1,1S2,1S3を組み立てた後に、ハウジング80で第1,第2,第3電力変換装置1S1,1S2,1S3を覆って積層する。このため、冷媒60がピンフィン51cに向かって流れる冷媒空間RKのシール(Oリング75によるシール)と、冷媒60が流入又は流出する水路のシール(Oリング73,77によるシール)とが独立している。従って、ハウジング80で第1,第2,第3電力変換装置1S1,1S2,1S3を覆って積層する際のシールでは、Oリング73,77だけを加圧すればよく、Oリングの加圧面積が小さい。よって、この電力変換装置1Sでは、上述した電力変換装置1Tに比べ、ハウジング80の加圧力が小さく、ハウジング80や冷却ケースに大きな強度が必要なく、ハウジング80や冷却ケースを小型化できる。   On the other hand, the power converter 1S of the fourth embodiment has the following advantages. In assembling the power converter 1S, the first, second, and third power converters 1S1, 1S2, and 1S3 are assembled, and then the housing 80 covers the first, second, and third power converters 1S1, 1S2, and 1S3. And stack. For this reason, the seal of the refrigerant space RK in which the refrigerant 60 flows toward the pin fins 51c (the seal by the O-ring 75) and the seal of the water channel into which the refrigerant 60 flows in or out (the seal by the O-rings 73 and 77) are independent. Yes. Therefore, only the O-rings 73 and 77 need to be pressurized in the seal when the housing 80 covers the first, second, and third power converters 1S1, 1S2, and 1S3, and the pressure area of the O-ring is sufficient. Is small. Therefore, in this power conversion device 1S, compared with the above-described power conversion device 1T, the pressurizing force of the housing 80 is small, the housing 80 and the cooling case do not need great strength, and the housing 80 and the cooling case can be downsized.

ここで、電力変換装置1Tのハウジング80の加圧力と、第4実施形態の電力変換装置1Sのハウジング80の加圧力とを比較して説明する。先ず、図31(A)は、電力変換装置1TにおけるOリング195及びOリング196の加圧面積を示した概略図である。ここで、Oリング195の線径を4mmとし、横方向の寸法D1を80mmとし、縦方向の寸法D2を40mmに設定すると、Oリング195の加圧面積は、4×(80+40)×2=960mm2となる。また、Oリング196の線径を2mmとし、直径を20mmに設定すると、2個のOリング196の加圧面積は、2×(102−82)×π=226mm2となる。そして、単位面積あたりに必要な加圧力を1MPaとする。これにより、電力変換装置1Tのハウジング80の加圧力は、(960+226)mm2×1MPaで、1.186kNになる。 Here, the pressing force of the housing 80 of the power conversion device 1T and the pressing force of the housing 80 of the power conversion device 1S of the fourth embodiment will be described in comparison. First, FIG. 31 (A) is a schematic diagram showing pressurization areas of the O-ring 195 and the O-ring 196 in the power conversion device 1T. Here, when the O-ring 195 has a wire diameter of 4 mm, a horizontal dimension D1 of 80 mm, and a vertical dimension D2 of 40 mm, the pressure area of the O-ring 195 is 4 × (80 + 40) × 2 = 960 mm 2 . If the O-ring 196 has a wire diameter of 2 mm and a diameter of 20 mm, the pressure area of the two O-rings 196 is 2 × (10 2 −8 2 ) × π = 226 mm 2 . And the pressurization force required per unit area shall be 1 MPa. Thereby, the applied pressure of the housing 80 of the power converter 1T is (186 + 226) mm 2 × 1 MPa, which is 1.186 kN.

次に、図31(B)は、電力変換装置1SにおけるOリング73,74の加圧面積を示した概略図である。ここで、Oリング73,74の線径を2mmとし、直径を20mmに設定すると、Oリング73,74の加圧面積は、2×(102−82)×π=226mm2となる。そして、単位面積あたりに必要な加圧力を1MPaとする。これにより、電力変換装置1Sのハウジング80の加圧力は、226mm2×1MPaで、0.226kNになる。以上のことから、電力変換装置1Sのハウジング80の加圧力は、電力変換装置1Tのハウジング80の加圧力の約1/5.2(0.226÷1.186)になる。従って、電力変換装置1Sでは、ハウジング80や冷却ケースに必要とされる強度が小さくなり、ハウジング80や冷却ケースを小型化できる。 Next, FIG. 31 (B) is a schematic diagram showing the pressure areas of the O-rings 73 and 74 in the power conversion device 1S. Here, when the wire diameter of the O-rings 73 and 74 is 2 mm and the diameter is set to 20 mm, the pressure area of the O-rings 73 and 74 is 2 × (10 2 −8 2 ) × π = 226 mm 2 . And the pressurization force required per unit area shall be 1 MPa. Thereby, the applied pressure of the housing 80 of the power conversion device 1S is 226 mm 2 × 1 MPa, which is 0.226 kN. From the above, the pressurizing force of the housing 80 of the power conversion device 1S is approximately 1 / 5.2 (0.226 ÷ 1.186) of the pressurizing force of the housing 80 of the power conversion device 1T. Therefore, in the power conversion device 1S, the strength required for the housing 80 and the cooling case is reduced, and the housing 80 and the cooling case can be downsized.

また、第4実施形態の電力変換装置1Sでは、図32に示したように、Oリング75によるシールと、Oリング73,77によるシールとが独立している構造上、Oリング75の加圧面の相対的な高さH1を高精度に確保することが容易であるとともに、Oリング73の加圧面の相対的な高さH2を高精度に確保することが容易である。即ち、図32に示したC1寸法及びD1寸法は、鍛造や鋳造の金型の大きさで決まる寸法であるため、寸法誤差が数十μm程度であり、高精度に設定することができる。また、C1寸法及びD1寸法を更に高精度に設定する必要がある場合には、鍛造又は鋳造で成形した後に、切削加工で修正すれば良い。なお、図32は、図27に示した電力変換装置1Sの一部を拡大した図である。   Further, in the power conversion device 1S of the fourth embodiment, as shown in FIG. 32, the pressure surface of the O-ring 75 is structured so that the seal by the O-ring 75 and the seal by the O-rings 73 and 77 are independent. It is easy to ensure the relative height H1 of the O-ring 73 with high accuracy, and it is easy to ensure the relative height H2 of the pressure surface of the O-ring 73 with high accuracy. That is, since the dimensions C1 and D1 shown in FIG. 32 are determined by the size of the forging or casting mold, the dimensional error is about several tens of μm and can be set with high accuracy. Moreover, when it is necessary to set the C1 dimension and the D1 dimension with higher accuracy, they may be corrected by cutting after being formed by forging or casting. FIG. 32 is an enlarged view of a part of the power conversion apparatus 1S shown in FIG.

こうして、C1寸法及びD1寸法が高精度に設定できるため、Oリング75の加圧面の相対的な高さH1を高精度に確保することができるとともに、高さH1が高精度に設定されることに伴って、高さH2も高精度に設定することができる。従って、この電力変換装置1Sでは、各Oリング75、73,77の加圧面の相対的な高さのズレが生じ難く、各Oリング75、73,77に均等に圧力を印加し易い。   Thus, since the C1 dimension and the D1 dimension can be set with high accuracy, the relative height H1 of the pressure surface of the O-ring 75 can be secured with high accuracy, and the height H1 can be set with high accuracy. Accordingly, the height H2 can be set with high accuracy. Therefore, in this power conversion device 1S, the relative height shift of the pressure surfaces of the O-rings 75, 73, 77 is difficult to occur, and it is easy to apply pressure equally to the O-rings 75, 73, 77.

ここで、図32に示したH1寸法、即ち、各電力変換装置1S1,1S2,1S3の間の寸法を高精度に設定できる利点について、図33及び図34を用いて説明する。図33は、電力変換装置1Sの制御端子71と制御基板85とが接続された状態を示した図である。図33に示したように、平板状の基板固定台86が設置されていて、この基板固定台86に3個のボス部87が設けられている。制御基板85は、これらボス部87に固定ネジ88を介して組付けられている。そして、各制御端子71は、各電力変換装置1S1,1S2,1S3から制御基板85の平面方向に直交する方向に延びていて、図34に示したように、制御基板85に形成されたスルーホール85aを貫通している。なお、図34は、図33のY−Y線に沿った断面図である。   Here, the advantage that the dimension H1 shown in FIG. 32, that is, the dimension between the power converters 1S1, 1S2, and 1S3 can be set with high accuracy will be described with reference to FIG. 33 and FIG. FIG. 33 is a diagram illustrating a state in which the control terminal 71 of the power conversion device 1S and the control board 85 are connected. As shown in FIG. 33, a flat substrate fixing table 86 is installed, and three boss portions 87 are provided on the substrate fixing table 86. The control board 85 is assembled to these boss portions 87 via fixing screws 88. Each control terminal 71 extends from each power conversion device 1S1, 1S2, 1S3 in a direction orthogonal to the planar direction of the control board 85, and as shown in FIG. 34, a through hole formed in the control board 85. It penetrates 85a. FIG. 34 is a cross-sectional view taken along line YY of FIG.

ところで、図34に示したように、制御端子71の断面は略正方形であり、制御端子71の一辺の長さS1は0.8mmである。また、スルーホール85aの径R1は1.2mmである。このため、スルーホール85aと制御端子71との間では、最大で±0.2mm分だけ隙間f1の余裕がある。言い換えると、各制御端子71を全てのスルーホール85aに貫通させるためには、制御端子71同士の相対的な位置のズレを±0.2mm以内に抑えなければならない。   By the way, as shown in FIG. 34, the cross section of the control terminal 71 is substantially square, and the length S1 of one side of the control terminal 71 is 0.8 mm. The diameter R1 of the through hole 85a is 1.2 mm. For this reason, there is a margin of the gap f1 by a maximum of ± 0.2 mm between the through hole 85a and the control terminal 71. In other words, in order to allow each control terminal 71 to pass through all the through holes 85a, the relative positional deviation between the control terminals 71 must be suppressed within ± 0.2 mm.

第4実施形態の電力変換装置1Sでは、図32に示したH1寸法が高精度に設定できるため、1段の電力変換装置1S1において、一方の端の制御端子71から他方の端の制御端子71までの間の距離E1のズレ(誤差)は、±0.05mm以下になる。また、2段の電力変換装置1S1,1S2において、一方の端の制御端子71から他方の端の制御端子71までの間の距離E2のズレは、±0.10mm以下になる。こうして、3段の電力変換装置1S1,1S2,1S3において、一方の端の制御端子71から他方の端の制御端子71までの間の距離E3のズレは、±0.15mm以下で済む。従って、この電力変換装置1Sでは、電力変換装置1S1,1S2,1S3を積層する構造であっても、制御端子71を矯正することなく、各制御端子71を全てのスルーホール85aに貫通させることができる。   In the power conversion device 1S of the fourth embodiment, the dimension H1 shown in FIG. 32 can be set with high accuracy. Therefore, in the one-stage power conversion device 1S1, the control terminal 71 at one end is controlled from the control terminal 71 at the other end. The deviation (error) of the distance E1 is up to ± 0.05 mm. Further, in the two-stage power converters 1S1 and 1S2, the deviation of the distance E2 from the control terminal 71 at one end to the control terminal 71 at the other end is ± 0.10 mm or less. Thus, in the three-stage power converters 1S1, 1S2, and 1S3, the deviation of the distance E3 from the control terminal 71 at one end to the control terminal 71 at the other end can be ± 0.15 mm or less. Therefore, in the power conversion device 1S, even if the power conversion devices 1S1, 1S2, and 1S3 are stacked, the control terminals 71 can be passed through all the through holes 85a without correcting the control terminals 71. it can.

なお、図29に示した電力変換装置1Tの場合、各Oリング196,195,197,198を全て一括して加圧するという構造であるため、一方の端の制御端子71から他方の端の制御端子71までの間の距離(図31のE3に相当する距離)のズレは、±1.2mm程度になる。このため、制御端子71を矯正しなければ、各制御端子71を全てのスルーホール85aに貫通させることができない構造になっている。   In the case of the power conversion device 1T shown in FIG. 29, since all the O-rings 196, 195, 197, and 198 are pressurized together, the control terminal 71 on one end controls the other end. The deviation of the distance to the terminal 71 (the distance corresponding to E3 in FIG. 31) is about ± 1.2 mm. For this reason, unless the control terminal 71 is corrected, each control terminal 71 cannot be penetrated through all the through holes 85a.

更に、第4実施形態の電力変換装置1Sでは、ハウジング80で第1,第2,第3電力変換装置1S1,1S2,1S3を覆って積層する前に、各電力変換装置1S1,1S2,1S3に対して冷媒の漏れを検査するリーク試験を行うことができる。このため、各電力変換装置1S1,1S2,1S3を個別にリーク検査することで、冷媒が漏れる原因(リーク品)を容易に発見することができる。こうして、この電力変換装置1Sでは、生産工程上、シール不良を発見する手間が小さく、効率的である。   Further, in the power conversion device 1S of the fourth embodiment, before the first, second, and third power conversion devices 1S1, 1S2, and 1S3 are covered and stacked by the housing 80, the power conversion devices 1S1, 1S2, and 1S3 are stacked. On the other hand, a leak test for inspecting refrigerant leakage can be performed. For this reason, it is possible to easily find the cause of leakage of the refrigerant (leak product) by individually inspecting each of the power conversion devices 1S1, 1S2, and 1S3. Thus, in this power conversion device 1S, the effort for finding a seal failure is small and efficient in the production process.

また、第4実施形態の電力変換装置1Sには、以下の利点もある。電力変換装置1Sでは、図28に示したように、合計11個のOリング(Oリング73,74,75,77,78)を用いてシールされているのに対して、電力変換装置1Tでは、図30に示したように、合計14個(Oリング194,195,196,198,199)を用いてシールされている。従って、電力変換装置1Sでは、電力変換装置1Sに比べ、Oリングの数を減らすことができ、低コストで構成することができる。また、電力変換装置1Sでは、電力変換装置1Tのようにフィン間隔壁197を用いる必要がないため、高さ方向の長さ(図29の上下方向の寸法)を小さく構成することができ、車両搭載性を向上させることができる。   Moreover, the power conversion device 1S of the fourth embodiment also has the following advantages. In the power conversion device 1S, as shown in FIG. 28, a total of 11 O-rings (O-rings 73, 74, 75, 77, 78) are sealed, whereas in the power conversion device 1T, 30, a total of 14 pieces (O-rings 194, 195, 196, 198, 199) are used for sealing. Therefore, the power conversion device 1S can reduce the number of O-rings and can be configured at a lower cost than the power conversion device 1S. Further, in the power conversion device 1S, since it is not necessary to use the fin interval wall 197 unlike the power conversion device 1T, the length in the height direction (the vertical dimension in FIG. 29) can be reduced, and the vehicle Mountability can be improved.

また、第4実施形態の電力変換装置1Sでは、第1電力変換装置1S1と第2電力変換装置1S2との間(図32参照)、第2電力変換装置1S2と第3電力変換装置1S3との間で、ハイサイド回路を構成するパワーモジュール10Hの半導体素子20と、ローサイド回路を構成するパワーモジュール10Lの半導体素子20とが向かい合って配置されている。これにより、ハイサイド回路とローサイド回路とが接近するため、相互インダクタンスを低く抑えることができ、半導体素子20のスイッチングで発生するサージを低減することができる。   Moreover, in the power converter device 1S of 4th Embodiment, between 1st power converter device 1S1 and 2nd power converter device 1S2 (refer FIG. 32), between 2nd power converter device 1S2 and 3rd power converter device 1S3. In the meantime, the semiconductor element 20 of the power module 10H constituting the high side circuit and the semiconductor element 20 of the power module 10L constituting the low side circuit are arranged to face each other. Thereby, since the high-side circuit and the low-side circuit are close to each other, the mutual inductance can be kept low, and the surge generated by the switching of the semiconductor element 20 can be reduced.

第4実施形態の作用効果について説明する。第4実施形態では、予め組付けられた状態である一対のパワーモジュール10L及びパワーモジュール10H(各電力変換装置1S1,1S2,1S3)が、放熱部51の平面方向と直交する方向に三個積層されるため(図28参照)、ピンフィン51cに向かって流れる冷媒空間のシール(Oリング75によるシール)と、冷媒が流入又は流出する水路のシール(Oリング73,77によるシール)とを独立させることができる。このため、水路をシールする際の加圧力を小さくすることができる。従って、冷却ケースに必要とされる強度を小さくなり、冷却ケースを小型化できる。第4実施形態のその他の作用効果は、上記した第1実施形態の作用効果と同様であるため、その説明を省略する。   The effect of 4th Embodiment is demonstrated. In the fourth embodiment, a pair of power modules 10 </ b> L and power modules 10 </ b> H (each power conversion device 1 </ b> S <b> 1, 1 </ b> S <b> 2, 1 </ b> S <b> 3) in a pre-assembled state are stacked in a direction orthogonal to the planar direction of the heat dissipation part 51. Therefore, the seal of the refrigerant space that flows toward the pin fins 51c (the seal by the O-ring 75) and the seal of the water channel through which the refrigerant flows in or out (the seal by the O-rings 73 and 77) are made independent. be able to. For this reason, the applied pressure at the time of sealing a water channel can be made small. Accordingly, the strength required for the cooling case is reduced, and the cooling case can be reduced in size. Other functions and effects of the fourth embodiment are the same as the functions and effects of the first embodiment described above, and a description thereof will be omitted.

<変形実施形態>
以上、本発明に係る電力変換装置において説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、第1実施形態では、図10に示したように、パワーモジュール10Lとパワーモジュール10Hとの接合強度を大きくするために、パワーモジュール10L,10Hの縁部54同士をレーザ溶接した。しかしながら、図35に示したように、クリップCRでパワーモジュール10L,10Hの縁部54同士を挟みこんでも良い。このクリップCRは、リン青銅のバネ材で構成されたものである。なお、クリップCRは、パワーモジュール10Lの封止樹脂40とパワーモジュール10Hの封止樹脂40とを挟みこんでも良い。
<Modified Embodiment>
As mentioned above, although demonstrated in the power converter device which concerns on this invention, this invention is not limited to this, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning. For example, in the first embodiment, as illustrated in FIG. 10, the edge portions 54 of the power modules 10 </ b> L and 10 </ b> H are laser-welded to increase the bonding strength between the power module 10 </ b> L and the power module 10 </ b> H. However, as shown in FIG. 35, the edge portions 54 of the power modules 10L and 10H may be sandwiched by the clip CR. The clip CR is made of a phosphor bronze spring material. The clip CR may sandwich the sealing resin 40 of the power module 10L and the sealing resin 40 of the power module 10H.

また、図36に示したように、熱可塑性樹脂の第2封止樹脂HZで鋳包んでも良い。この場合には、第2封止部材HZが、パワーモジュール10L,10Hの縁部54全体及び封止樹脂40全体を覆うため、パワーモジュール10Lとパワーモジュール10Hとの接合強度を大きくすることができ、冷媒の漏れを防止することができる。   Moreover, as shown in FIG. 36, it may be cast with a second sealing resin HZ of a thermoplastic resin. In this case, since the second sealing member HZ covers the entire edge 54 of the power modules 10L and 10H and the entire sealing resin 40, the bonding strength between the power module 10L and the power module 10H can be increased. The leakage of the refrigerant can be prevented.

また、第1実施形態では、パワーモジュール10Lとパワーモジュール10Hとを、固定ピン76(図1参照)を冷却ケース50の挿通孔54b(図2及び図3参照)に挿通してカシメることによって、組付けた。しかしながら、パワーモジュール10Lとパワーモジュール10Hとの組付けは、固定ピン76を用いたカシメに限定されるものではなく、適宜変更可能である。例えば、固定ピン76を用いずに、パワーモジュール10Lとパワーモジュール10Hとを、縁部同士54同士をレーザ溶接のみによって、組付けても良い。   In the first embodiment, the power module 10L and the power module 10H are caulked by inserting the fixing pin 76 (see FIG. 1) through the insertion hole 54b (see FIGS. 2 and 3) of the cooling case 50. Assembled. However, the assembly of the power module 10L and the power module 10H is not limited to caulking using the fixing pin 76, and can be changed as appropriate. For example, without using the fixing pin 76, the power module 10L and the power module 10H may be assembled by edge welding 54 only by laser welding.

また、第1実施形態では、冷却ケース50を、質量%でアルミニウムが99%以上であるアルミ材料を用いて鍛造によって成形した。しかしながら、アルミ材料の純度と成形法は、上記したものに限定されるものではなく、適宜変更可能である。例えば、冷却ケース50を、質量%でアルミニウムが90%以上且つ99%未満であるアルミ材料を用いて低圧鋳造によって成形しても良い。   Moreover, in 1st Embodiment, the cooling case 50 was shape | molded by forging using the aluminum material whose aluminum is 99% or more by mass%. However, the purity and forming method of the aluminum material are not limited to those described above, and can be changed as appropriate. For example, the cooling case 50 may be formed by low pressure casting using an aluminum material whose mass% is aluminum of 90% or more and less than 99%.

また、第1実施形態では、冷却ケース50の材質がアルミニウム(アルミニウム合金)であったが、冷却ケース50の材質は、アルミニウムに限定されるものではなく、例えば銅(銅合金)、樹脂等適宜変更可能である。また、冷却ケース50の放熱部51の裏面に形成されるフィンは、ピンフィン51cであったが、フィンはピンフィン51cに限定されるものではなく、コルゲートフィン、ストレートフィン等適宜変更可能である。   In the first embodiment, the material of the cooling case 50 is aluminum (aluminum alloy). However, the material of the cooling case 50 is not limited to aluminum. For example, copper (copper alloy), resin, or the like is appropriately used. It can be changed. Moreover, although the fin formed in the back surface of the thermal radiation part 51 of the cooling case 50 was the pin fin 51c, a fin is not limited to the pin fin 51c, A corrugated fin, a straight fin, etc. can be changed suitably.

また、第2実施形態では、図21に示したように、ヘッダ部52の表面52aから離れるほど太くなる逆テーパー状のリブ52bを形成した。しかしながら、リブ52bの形状は、逆テーパー状に限定されるものではなく、円柱形状やテーパー形状であっても良く、適宜変更可能である。例えば、リブは、図37(B)に示したように、先端がV字状の楔形状に形成されたリブ52cであっても良い。このリブ52cは、図37(A)に示したように、ヘッダ部52の表面52aに形成された円柱状のリブ52Cに対して、先端がテーパー状に切り欠かれた押圧ピンOP2を用いて、押圧する。こうして、リブ52cの先端側には、ヘッダ部52の平面方向に広がる第1突片52c1が形成される。   Moreover, in 2nd Embodiment, as shown in FIG. 21, the reverse taper-shaped rib 52b which becomes thick, so that it leaves | separates from the surface 52a of the header part 52 was formed. However, the shape of the rib 52b is not limited to the reverse tapered shape, and may be a cylindrical shape or a tapered shape, and can be changed as appropriate. For example, as shown in FIG. 37B, the rib may be a rib 52c whose tip is formed in a V-shaped wedge shape. As shown in FIG. 37A, the rib 52c is formed by using a pressing pin OP2 whose tip is notched in a tapered shape with respect to the columnar rib 52C formed on the surface 52a of the header portion 52. Press. Thus, the first projecting piece 52c1 extending in the plane direction of the header portion 52 is formed on the tip side of the rib 52c.

また、図38に示したように、ヘッダ部52の裏面52dには、冷媒60が流れる方向に延びる整流リブ52eが形成されていても良い。この整流リブ52eは、冷媒60の流れを整えるものであり、ヘッダ部52の裏面52dに6個形成されている。3個の整流リブ52eは、流入水路部53Aの流入孔RNからピンフィン51cに向けて放射状に延びるように形成されている。また、残り3個の整流リブ52eは、流出水路部53Bの流出孔RSからピンフィン51cに向けて放射状に延びるように形成されている。   Further, as shown in FIG. 38, the back surface 52d of the header portion 52 may be formed with a rectifying rib 52e extending in the direction in which the refrigerant 60 flows. The rectifying ribs 52e adjust the flow of the refrigerant 60 and are formed on the back surface 52d of the header portion 52 by six. The three rectifying ribs 52e are formed to extend radially from the inflow hole RN of the inflow water channel portion 53A toward the pin fins 51c. The remaining three rectifying ribs 52e are formed to extend radially from the outflow hole RS of the outflow water channel portion 53B toward the pin fins 51c.

ところで、冷媒60は一般的に直進状に進み易いため、図38の一点鎖線で示した端部分HBでは、図38の一点鎖線で示した中央部分CBに比べて、冷媒60の流速が小さくなる。このため、端部分HBでは、中央部分CBに比べて、半導体素子20によって生じた熱が冷え難くなる。こうして、半導体素子20が局所的に過熱するという問題があった。   By the way, since the refrigerant 60 generally proceeds straightly, the flow rate of the refrigerant 60 is smaller in the end portion HB indicated by the one-dot chain line in FIG. 38 than in the central portion CB indicated by the one-dot chain line in FIG. . For this reason, in the end portion HB, the heat generated by the semiconductor element 20 is difficult to cool compared to the central portion CB. Thus, there is a problem that the semiconductor element 20 is locally heated.

そこで、上述したように、ヘッダ部52の裏面52dに整流リブ52eを形成した場合には、冷媒60が流出孔RNから広がるように流れるとともに、流出孔RSに集まるように流れる。これにより、端部分HBと中央部分CBとの間では、冷媒60の流速差が小さくなり、半導体素子20の冷え具合が均一になる。こうして、整流リブ52eによって、半導体素子20の局所的な過熱を防止することができる。また、ヘッダ部52の裏面52dに整流リブ52eを形成するとともに、放熱部51の裏面51bにピンフィン51cを形成するため、ヘッダ部52の肉厚と放熱部51の肉厚との差が小さくなる。従って、冷却ケース50を鍛造によって成形し易くなる。   Therefore, as described above, when the flow regulating rib 52e is formed on the back surface 52d of the header portion 52, the refrigerant 60 flows so as to spread from the outflow hole RN and flows so as to gather in the outflow hole RS. Thereby, between the edge part HB and the center part CB, the flow rate difference of the refrigerant | coolant 60 becomes small and the cooling condition of the semiconductor element 20 becomes uniform. Thus, local overheating of the semiconductor element 20 can be prevented by the rectifying rib 52e. Moreover, since the rectifying rib 52e is formed on the back surface 52d of the header portion 52 and the pin fins 51c are formed on the back surface 51b of the heat radiating portion 51, the difference between the thickness of the header portion 52 and the thickness of the heat radiating portion 51 becomes small. . Therefore, it becomes easy to form the cooling case 50 by forging.

また、第3実施形態では、図24に示したように、放熱部51の表面51aから窪んでいて内側に突出する第2突片51d1を有する凹部51dを形成した。しかしながら、凹部51dの形状は、上記したものに限定されるものではなく、適宜変更可能であり、例えば第2突片51d1を有していない円柱形状であっても良い。   Moreover, in 3rd Embodiment, as shown in FIG. 24, the recessed part 51d which has the 2nd protrusion 51d1 which was depressed from the surface 51a of the thermal radiation part 51 and protruded inside was formed. However, the shape of the recess 51d is not limited to the above, and can be changed as appropriate. For example, the recess 51d may have a cylindrical shape that does not include the second projecting piece 51d1.

また、第4実施形態では、図27に示したように、電力変換装置1Sを、3個の電力変換装置1S1,1S2,1S3を積層することによって構成した。しかしながら、電力変換装置を積層する数は、3個に限定されるものではなく、適宜変更可能であり、例えば2個又は4個であっても良い。   Moreover, in 4th Embodiment, as shown in FIG. 27, the power converter device 1S was comprised by laminating | stacking three power converter device 1S1, 1S2, 1S3. However, the number of stacked power conversion devices is not limited to three and can be changed as appropriate, and may be two or four, for example.

また、縁部54同士を溶接等で補強する代わりに、図39に示したように、第1電力変換装置1S1のパワーモジュール10Hの封止樹脂40と底蓋81との間に、ゴムや板ばね等の第1弾性部材DB1を介装し、第3電力変換装置1S3のパワーモジュール10Lの封止樹脂40とハウジング80との間に、ゴムや板ばね等の第2弾性部材DB2を介装して、電力変換装置1Uを構成しても良い。この電力変換装置1Uでは、更に、第1電力変換装置1S1のパワーモジュール10Lの封止樹脂40と、第2電力変換装置1S2のパワーモジュール10Hの封止樹脂40との間(組付けられた一対のパワーモジュール10L,10Hと組付けられた一対のパワーモジュール10L,10Hとの間)には、第3弾性部材DB3が介装されているとともに、第2電力変換装置1S2のパワーモジュール10Lの封止樹脂40と、第3電力変換装置1S3のパワーモジュール10Hの封止樹脂40との間には、第3弾性部材DB3が介装されている。   Further, instead of reinforcing the edge portions 54 by welding or the like, as shown in FIG. 39, between the sealing resin 40 of the power module 10H of the first power conversion device 1S1 and the bottom cover 81, a rubber or plate A first elastic member DB1 such as a spring is interposed, and a second elastic member DB2 such as a rubber or a leaf spring is interposed between the sealing resin 40 of the power module 10L of the third power converter 1S3 and the housing 80. And you may comprise the power converter device 1U. In this power conversion device 1U, the sealing resin 40 of the power module 10L of the first power conversion device 1S1 and the sealing resin 40 of the power module 10H of the second power conversion device 1S2 (a pair assembled) A third elastic member DB3 is interposed between the pair of power modules 10L and 10H assembled with the power modules 10L and 10H, and the power module 10L of the second power converter 1S2 is sealed. A third elastic member DB3 is interposed between the stop resin 40 and the sealing resin 40 of the power module 10H of the third power converter 1S3.

これにより、冷媒60の圧力、Oリング75の反力に対して、溶接等の補強を省いても、冷却ケース50全体をバックアップすることができ、冷媒60の漏れを防止することができる。即ち、ハウジング80、底蓋81、第1弾性部材DB1、第2弾性部材DB2で電力変換装置1U(冷却ケース50)全体を補強することができ、冷媒60の漏れを防止することができる。更に、この電力変換装置1Uでは、底蓋81,ハウジング80に作用する衝撃を弾性部材DB1,DB2で吸収することができ、衝撃に強い構造になる。また、組付けられたパワーモジュール10L,10Hの封止樹脂40の間に生じる隙間を第3弾性部材DB3で埋めることで、電力変換装置1U全体が更に補強されている。   Thus, the entire cooling case 50 can be backed up and leakage of the refrigerant 60 can be prevented even if reinforcement such as welding is omitted with respect to the pressure of the refrigerant 60 and the reaction force of the O-ring 75. That is, the entire power conversion device 1U (cooling case 50) can be reinforced by the housing 80, the bottom cover 81, the first elastic member DB1, and the second elastic member DB2, and leakage of the refrigerant 60 can be prevented. Furthermore, in this power conversion device 1U, the impact acting on the bottom lid 81 and the housing 80 can be absorbed by the elastic members DB1 and DB2, and the structure is strong against the impact. Further, the entire power conversion device 1U is further reinforced by filling the gap formed between the sealing resins 40 of the assembled power modules 10L and 10H with the third elastic member DB3.

また、図40(A)に示した電力変換装置1Kのように、半導体素子20を覆う熱硬化性樹脂の封止樹脂40Kが冷却ケース50の端部50tより外側に張り出していて、図40(B)に示したように、冷却ケース50の端部50tには、放熱部51の平面方向(特に、制御端子71及びパワー端子72が延びる方向)に延び、封止樹脂40Kがくわえ込む第3突片50t1が形成されていても良い。この場合には、封止樹脂40Kが第3突片50t1をくわえ込むため、封止樹脂40Kと冷却ケース50との接合強度を更に大きくすることができ、冷却ケース50に必要とされる剛性を確保し易くなる。   40A, the thermosetting resin sealing resin 40K that covers the semiconductor element 20 projects outward from the end 50t of the cooling case 50, and the power conversion device 1K shown in FIG. As shown in B), the end 50t of the cooling case 50 extends in the planar direction of the heat dissipating part 51 (particularly, the direction in which the control terminal 71 and the power terminal 72 extend), and the sealing resin 40K is inserted into the third part. A protruding piece 50t1 may be formed. In this case, since the sealing resin 40K includes the third projecting piece 50t1, the bonding strength between the sealing resin 40K and the cooling case 50 can be further increased, and the rigidity required for the cooling case 50 can be increased. It becomes easy to secure.

また、各実施形態において、電力変換装置のパワーモジュール10L,10Hに搭載される半導体素子20(一対のIGBT20Aとダイオード20B)の数は、3個に限定されるものではなく、適宜変更可能である。   In each embodiment, the number of semiconductor elements 20 (a pair of IGBTs 20A and diodes 20B) mounted on the power modules 10L and 10H of the power conversion device is not limited to three and can be changed as appropriate. .

1,1S,1K 電力変換装置
10L,10H パワーモジュール
20 半導体素子
30 絶縁部材
40 封止樹脂
50 冷却ケース
50t1 第3突片
51 放熱部
51c ピンフィン
51d 凹部
51d1 第2突片
52 ヘッダ部
52b,52c リブ
52b1,52c1 第1突片
52e 整流リブ
53A 流入水路部
53B 流出水路部
54 縁部
54a 組付け溝
60 冷媒
71 制御端子
72 パワー端子
73,74,75 Oリング
80 ハウジング
81 底蓋
SR スリット
DB1 第1弾性部材
DB2 第2弾性部材
DB3 第3弾性部材
1, 1S, 1K Power conversion device 10L, 10H Power module 20 Semiconductor element 30 Insulating member 40 Sealing resin 50 Cooling case 50t1 Third protrusion 51c Heat radiation part 51c Pin fin 51d Recessed part 51d1 Second protrusion 52 Header part 52b, 52c Rib 52b1, 52c1 First protrusion 52e Flow regulating rib 53A Inflow water channel portion 53B Outflow water channel portion 54 Edge portion 54a Assembly groove 60 Refrigerant 71 Control terminal 72 Power terminals 73, 74, 75 O-ring 80 Housing 81 Bottom lid SR Slit DB1 First Elastic member DB2 Second elastic member DB3 Third elastic member

Claims (14)

半導体素子のスイッチングにより生じた熱を冷却することができる電力変換装置において、
前記半導体素子に絶縁部材を介して接合される冷却ケースを備えた第1パワーモジュール及び第2パワーモジュールで構成され、
前記各パワーモジュールの冷却ケースは、
平面状に延びていて表面に前記絶縁部材が接合され裏面にフィンが形成される放熱部と、
前記放熱部の平面方向と直交する方向に延びていて冷媒が流入及び流出する水路部と、
前記フィンを囲み冷媒が流れる空間を形成する縁部と、を有し、
これら放熱部と水路部と縁部とが一体的に成形されていて、
前記第1パワーモジュールと前記第2パワーモジュールとは、互いの前記フィンが対向し、且つ互いの前記縁部がシールされた状態で組付けられていること
前記第1パワーモジュールの縁部と前記第2パワーモジュールの縁部とが溶接されていること、
前記縁部には、その外表面から内部に向けて溶接による熱を伝わり難くする熱緩衝構造が形成されていること、
前記熱緩衝構造は、スリットであることを特徴とする電力変換装置。
In the power conversion device that can cool the heat generated by the switching of the semiconductor element,
It is composed of a first power module and a second power module having a cooling case joined to the semiconductor element via an insulating member,
The cooling case of each power module is
A heat dissipating part extending in a planar shape and having the insulating member bonded to the front surface and fins formed on the back surface;
A water channel portion extending in a direction orthogonal to the planar direction of the heat radiating portion and into which refrigerant flows in and out,
An edge that surrounds the fin and forms a space through which the refrigerant flows,
These heat radiation part, water channel part and edge part are molded integrally,
The first power module and the second power module are assembled with the fins facing each other and the edges of each other sealed .
The edge of the first power module and the edge of the second power module are welded;
The edge is formed with a heat buffering structure that makes it difficult to transfer heat from the outer surface toward the inside from the outer surface,
The power conversion device , wherein the heat buffer structure is a slit .
半導体素子のスイッチングにより生じた熱を冷却することができる電力変換装置において、
前記半導体素子に絶縁部材を介して接合される冷却ケースを備えた第1パワーモジュール及び第2パワーモジュールで構成され、
前記各パワーモジュールの冷却ケースは、
平面状に延びていて表面に前記絶縁部材が接合され裏面にフィンが形成される放熱部と、
前記放熱部の平面方向と直交する方向に延びていて冷媒が流入及び流出する水路部と、
前記フィンを囲み冷媒が流れる空間を形成する縁部と、を有し、
これら放熱部と水路部と縁部とが一体的に成形されていて、
前記第1パワーモジュールと前記第2パワーモジュールとは、互いの前記フィンが対向し、且つ互いの前記縁部がシールされた状態で組付けられていること
前記第1パワーモジュールの縁部と前記第2パワーモジュールの縁部とが溶接されていること、
前記縁部には、その外表面から内部に向けて溶接による熱を伝わり難くする熱緩衝構造が形成されていること、
前記熱緩衝構造は、前記第1パワーモジュールの縁部と前記第2パワーモジュールの縁部との段差接合であることを特徴とする電力変換装置。
In the power conversion device that can cool the heat generated by the switching of the semiconductor element,
It is composed of a first power module and a second power module having a cooling case joined to the semiconductor element via an insulating member,
The cooling case of each power module is
A heat dissipating part extending in a planar shape and having the insulating member bonded to the front surface and fins formed on the back surface;
A water channel portion extending in a direction orthogonal to the planar direction of the heat radiating portion and into which refrigerant flows in and out,
An edge that surrounds the fin and forms a space through which the refrigerant flows,
These heat radiation part, water channel part and edge part are molded integrally,
The first power module and the second power module are assembled with the fins facing each other and the edges of each other sealed .
The edge of the first power module and the edge of the second power module are welded;
The edge is formed with a heat buffering structure that makes it difficult to transfer heat from the outer surface toward the inside from the outer surface,
The power conversion device according to claim 1, wherein the thermal buffer structure is a step junction between an edge of the first power module and an edge of the second power module .
請求項1又は請求項2に記載された電力変換装置において、
前記第1パワーモジュールの縁部と前記第2パワーモジュールの縁部とは、Oリングを介して組付けられていることを特徴とする電力変換装置。
In the power converter device according to claim 1 or 2 ,
The edge part of the said 1st power module and the edge part of the said 2nd power module are assembled | attached through the O-ring, The power converter device characterized by the above-mentioned.
請求項1乃至請求項の何れかに記載された電力変換装置において、
前記冷却ケースは、前記放熱部から連続的に平面状に延びていて前記フィンが形成されていないヘッダ部を有し、
前記放熱部及び前記ヘッダ部の表面には、前記半導体素子を覆うように熱硬化性樹脂の封止部材が形成されていて、
前記ヘッダ部には、表面から突出していて前記封止部材と係合する係合凸部が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
In the power converter device according to any one of claims 1 to 3 ,
The cooling case has a header portion that extends continuously in a planar shape from the heat radiating portion and has no fins formed thereon,
A thermosetting resin sealing member is formed on the surfaces of the heat radiating part and the header part so as to cover the semiconductor element,
The power conversion device according to claim 1, wherein an engagement convex portion that protrudes from a surface and engages with the sealing member is formed on the header portion.
請求項に記載された電力変換装置において、
前記係合凸部には、前記ヘッダ部の平面方向に広がり前記封止部材がくわえ込む第1突片が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
In the power converter device described in Claim 4 ,
The power conversion device according to claim 1, wherein a first projecting piece that extends in a planar direction of the header portion and that holds the sealing member is formed on the engagement convex portion.
請求項1乃至請求項の何れかに記載された電力変換装置において、
前記冷却ケースは、前記放熱部から連続的に平面状に延びていて前記フィンが形成されていないヘッダ部を有し、
前記放熱部及び前記ヘッダ部の表面には、前記半導体素子を覆うように熱硬化性樹脂の封止部材が形成されていて、
前記放熱部には、表面から窪んでいて前記封止部材と係合する係合凹部が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
In the power converter device according to any one of claims 1 to 3 ,
The cooling case has a header portion that extends continuously in a planar shape from the heat radiating portion and has no fins formed thereon,
A thermosetting resin sealing member is formed on the surfaces of the heat radiating part and the header part so as to cover the semiconductor element,
The power conversion device according to claim 1, wherein an engagement recess that is recessed from the surface and engages with the sealing member is formed in the heat dissipation portion.
請求項に記載された電力変換装置において、
前記係合凹部には、その係合凹部を塞ぐように内側に突出し前記封止部材をくわえ込む第2突片が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
In the power converter device described in Claim 6 ,
The power conversion device, wherein the engagement recess is formed with a second protrusion that protrudes inward to close the engagement recess and holds the sealing member.
請求項1乃至請求項の何れかに記載された電力変換装置において、
前記放熱部の表面には、前記半導体素子を覆うように熱硬化性樹脂の封止部材が形成され、
前記封止部材は、前記冷却ケースの端部より外側に張り出していて、
前記冷却ケースの端部には、前記放熱部の平面方向に延び前記封止部材がくわえ込む第3突片が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
In the power converter device according to any one of claims 1 to 3 ,
On the surface of the heat dissipation part, a thermosetting resin sealing member is formed so as to cover the semiconductor element,
The sealing member projects outward from the end of the cooling case,
A power conversion device, wherein a third projecting piece is formed at an end of the cooling case, extending in a planar direction of the heat radiating portion and holding the sealing member.
請求項1乃至請求項の何れかに記載された電力変換装置において、
前記放熱部の表面には、前記半導体素子を覆うように熱硬化性樹脂の封止部材が形成され、
前記第1パワーモジュール及び前記第2パワーモジュールの封止部材全体と縁部全体とを覆うように、熱可塑性樹脂の第2封止部材が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
In the power converter device according to any one of claims 1 to 3 ,
On the surface of the heat dissipation part, a thermosetting resin sealing member is formed so as to cover the semiconductor element,
A power conversion device, wherein a second sealing member made of a thermoplastic resin is formed so as to cover the entire sealing member and the entire edge of the first power module and the second power module.
請求項1乃至請求項の何れかに記載された電力変換装置において、
前記冷却ケースは、質量%でアルミニウムが99%以上であるアルミ材料を用いて、鍛造によって成形されたものであることを特徴とする電力変換装置。
In the power converter according to any one of claims 1 to 9 ,
The power conversion device according to claim 1, wherein the cooling case is formed by forging using an aluminum material whose mass% is aluminum of 99% or more.
請求項1乃至請求項10の何れかに記載された電力変換装置において、
前記第1パワーモジュール及び前記第2パワーモジュールは、一対のダイオード及びトランジスタを三組それぞれ有し、一つのモータを駆動するインバータ回路を形成していることを特徴とする電力変換装置。
In the power converter device according to any one of claims 1 to 10 ,
The first power module and the second power module each have three pairs of diodes and transistors to form an inverter circuit that drives one motor.
請求項1乃至請求項11の何れかに記載された電力変換装置において、
前記組付けられた一対の第1パワーモジュール及び第2パワーモジュールは、前記放熱部の平面方向と直交する方向に複数個積層されていることを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to any one of claims 1 to 11 ,
A plurality of the assembled first power module and second power module are stacked in a direction orthogonal to the planar direction of the heat radiating portion.
請求項12に記載された電力変換装置において、
前記複数個積層された第1パワーモジュール及び第2パワーモジュールは、ハウジング及び底蓋で覆われるように組付けられていて、
前記複数個積層された第1パワーモジュール及び第2パワーモジュールのうち最下段に位置する第1パワーモジュール及び第2パワーモジュールと前記底蓋との間には、第1弾性部材が介装され、
前記複数個積層された第1パワーモジュール及び第2パワーモジュールのうち最上段に位置する第1パワーモジュール及び第2パワーモジュールと前記ハウジングとの間には、第2弾性部材が介装されていることを特徴とする電力変換装置。
In the power converter device described in Claim 12 ,
The plurality of stacked first power modules and second power modules are assembled so as to be covered with a housing and a bottom cover,
A first elastic member is interposed between the bottom and the first power module and the second power module positioned at the bottom of the plurality of stacked first and second power modules,
A second elastic member is interposed between the housing between the first power module and the second power module positioned at the top of the plurality of stacked first power modules and second power modules. The power converter characterized by the above-mentioned.
請求項12又は請求項13に記載された電力変換装置において、
前記組付けられた一対の第1パワーモジュール及び第2パワーモジュールと、前記組付けられた一対の第1パワーモジュール及び第2パワーモジュールとの間には、第3弾性部材が介装されていることを特徴とする電力変換装置。
In the power converter device described in Claim 12 or Claim 13 ,
A third elastic member is interposed between the pair of first power module and second power module assembled and the pair of first power module and second power module assembled. The power converter characterized by the above-mentioned.
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