JP5971051B2

JP5971051B2 - Semiconductor unit

Info

Publication number: JP5971051B2
Application number: JP2012205154A
Authority: JP
Inventors: 博人日下
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2032-09-19
Also published as: JP2014060304A

Description

本明細書が開示する技術は、内部に半導体素子を収めた平板型の半導体モジュールと平板型の冷却プレートを積層した半導体ユニットに関する。 The technology disclosed in this specification relates to a semiconductor unit in which a flat plate type semiconductor module in which a semiconductor element is housed and a flat plate type cooling plate are stacked.

半導体ユニットに関する技術として、例えば、特許文献１に開示されるものがある。この技術では、半導体モジュールと冷却器（冷却プレート）の間に介在する突起形成板を両者の少なくとも一方に接触させることにより、半導体モジュールと冷却器の間の熱伝達率を向上させて半導体モジュールの冷却効率を高める。また、例えば特許文献２に開示されるように、半導体モジュールのパワー端子（バスバ）に流れる電流を検出する電流センサを半導体モジュールの近くに設ける場合がある。 As a technique related to the semiconductor unit, for example, there is one disclosed in Patent Document 1. In this technique, a protrusion forming plate interposed between a semiconductor module and a cooler (cooling plate) is brought into contact with at least one of the two to improve the heat transfer coefficient between the semiconductor module and the cooler. Increase cooling efficiency. For example, as disclosed in Patent Document 2, a current sensor that detects a current flowing through a power terminal (bus bar) of a semiconductor module may be provided near the semiconductor module.

特開２００９−０７６６００号公報JP 2009-076600 特開２０１１−１３５７２４号公報JP 2011-135724 A

この種の半導体ユニットは、電力制御用のスイッチング素子を内蔵していることから、発熱量が大きい。そのため、内部に冷媒が流れる冷却プレートで強制的に冷却する。モジュール内のスイッチング素子には、スイッチング素子を他の電子部品と電気的に接続するバスバが接続している。バスバ自体が伝熱路となり、バスバに接続される他の電子部品（例えばバスバに流れる電流を検出する電流センサなど）に熱害を及ぼす虞がある。本明細書は、半導体素子の発熱による他の電子部品への影響を抑制する技術を提供する。 Since this type of semiconductor unit has a built-in switching element for power control, it generates a large amount of heat. Therefore, the cooling plate is forcibly cooled by the cooling plate in which the refrigerant flows. A bus bar that electrically connects the switching element to other electronic components is connected to the switching element in the module. The bus bar itself becomes a heat transfer path, which may cause heat damage to other electronic components connected to the bus bar (for example, a current sensor that detects a current flowing through the bus bar). The present specification provides a technique for suppressing an influence on heat generated by a semiconductor element on other electronic components.

本明細書が開示する半導体ユニットは、複数の半導体モジュールと複数の冷却プレートが交互に積層されており、バスバの熱を冷却プレートへ移送する伝熱板が冷却プレートから伸びており、伝熱板の先端が半導体モジュールの外でバスバに取り付けられている。これにより、半導体素子の発熱による熱がバスバから伝熱板を介して冷却プレートに移送されるため、バスバの近傍に位置するか、バスバに接続される他の電子部品に、半導体素子の発熱による影響が及び難くなる。 In the semiconductor unit disclosed in this specification, a plurality of semiconductor modules and a plurality of cooling plates are alternately stacked, and a heat transfer plate for transferring the heat of the bus bar to the cooling plate extends from the cooling plate. The tip of is attached to the bus bar outside the semiconductor module. As a result, heat generated by the heat generation of the semiconductor element is transferred from the bus bar to the cooling plate via the heat transfer plate, so that the other electronic components located near the bus bar or connected to the bus bar are caused by the heat generation of the semiconductor element. The influence becomes difficult.

そのような電子部品の一例は、半導体モジュールの内部でバスバに取り付けられている電流を検出する電流センサである。電流センサは、半導体モジュールの内部または外部でバスバに取り付けられる。また、電子部品はコンデンサでもよい。冷却プレートと伝熱板が金属製である場合には、両者間を電気的に絶縁するため、伝熱板の先端が絶縁シートを挟んでバスバに取り付けられていると好適である。 An example of such an electronic component is a current sensor that detects a current attached to a bus bar inside the semiconductor module. The current sensor is attached to the bus bar inside or outside the semiconductor module. The electronic component may be a capacitor. When the cooling plate and the heat transfer plate are made of metal, it is preferable that the end of the heat transfer plate is attached to the bus bar with an insulating sheet interposed therebetween in order to electrically insulate them from each other.

本明細書が開示する半導体ユニットのさらなる改良として、伝熱板が撓みを許容する屈曲部を有しているとよい。伝熱板が屈曲部で撓むため、半導体モジュールのバスバと冷却プレートの伝熱板の位置関係において公差が存在してもそれを吸収して両者の固定を容易にする。 As a further improvement of the semiconductor unit disclosed in this specification, the heat transfer plate may have a bent portion that allows bending. Since the heat transfer plate bends at the bent portion, even if there is a tolerance in the positional relationship between the bus bar of the semiconductor module and the heat transfer plate of the cooling plate, it is absorbed and the both are easily fixed.

本明細書が開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明の実施の形態で説明する。 Details of the technology disclosed in this specification and further improvements will be described in the embodiments of the present invention.

実施例の半導体ユニットの斜視図である。It is a perspective view of the semiconductor unit of an Example. 実施例の半導体ユニットの図１に示すII−II線断面図である。It is the II-II sectional view taken on the line of the semiconductor unit of an Example shown in FIG. 実施例の半導体ユニットの図１に示すIII−III線断面図である。It is the III-III sectional view taken on the line of the semiconductor unit of an Example shown in FIG. 実施例の半導体ユニットの製造工程の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing process of the semiconductor unit of an Example. 半導体ユニットの他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other example of a semiconductor unit.

図面を参照して実施例の半導体ユニットを説明する。図１に半導体ユニット１００の斜視図を示し、図２に、図１に示すII−II線断面図、図３に、図１に示すIII−III線断面図をそれぞれ示す。但し、図２及び図３は、いずれもＸＺ平面で切断してＹ方向から見た断面図であるが、図２は冷却プレート２の長手方向ほぼ中央の半導体モジュール３が位置しない部位において全ての冷却プレート２について切断した図であるのに対し、図３は半導体モジュール３が位置する部位で一部の冷却プレート２について切断した図である。 A semiconductor unit according to an embodiment will be described with reference to the drawings. 1 is a perspective view of the semiconductor unit 100, FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III shown in FIG. 2 and 3 are both cross-sectional views taken along the XZ plane and viewed from the Y direction. However, FIG. 2 shows that all of the semiconductor modules 3 in the longitudinal direction of the cooling plate 2 are not located at the center. 3 is a view of the cooling plate 2 cut, whereas FIG. 3 is a view of a portion of the cooling plate 2 cut at a portion where the semiconductor module 3 is located.

半導体ユニット１００は電気自動車のパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）に内蔵される部品であり、インバータ回路や電圧コンバータに使用される複数のスイッチング素子などを集約して冷却するデバイスである。スイッチング素子は、例えばＩＧＢＴであり、半導体モジュール３として樹脂モールド内に封止されている。半導体ユニット１００は、複数の平板型の半導体モジュール３と、複数の平板型の冷却プレート２を交互に積層したもので、図略のケースに収容されている。なお、図では、複数の冷却プレートのうち一部には符号「２」の図示を省略し、複数の半導体モジュールのうち一部には符号「３」の図示を省略している。また、冷却プレート２や半導体モジュール３に付随する部品についても、一部の部品に対する符号の図示を省略する。 The semiconductor unit 100 is a component built in a power control unit (PCU) of an electric vehicle, and is a device that collectively cools a plurality of switching elements used in an inverter circuit and a voltage converter. The switching element is, for example, an IGBT, and is sealed as a semiconductor module 3 in a resin mold. The semiconductor unit 100 is obtained by alternately laminating a plurality of flat plate-type semiconductor modules 3 and a plurality of flat plate-type cooling plates 2 and is accommodated in a case not shown. In the drawing, the reference numeral “2” is omitted for some of the plurality of cooling plates, and the reference numeral “3” is omitted for some of the plurality of semiconductor modules. Also, with respect to the components associated with the cooling plate 2 and the semiconductor module 3, the reference numerals for some components are omitted.

冷却プレート２は、外側プレート２１、中間プレート２２、フィン２３及び伝熱プレート２４から構成されている。外側プレート２１は、角を丸めた短冊形状であり、開口側に向かって拡径する長皿状に形成されている。外側プレート２１の両端部には、供給管７や排出管８を接続する貫通孔が形成されている。外側プレート２１を、２枚、互いに開口を塞ぐように接合することで、冷却プレート２の外郭を構成して、内部に流路を形成する。中間プレート２２は、２枚の冷却プレート２により区画形成される流路を冷却プレート２の厚さ方向に二分する板部材である。フィン２３は、放熱能力を高めるため、中間プレート２２により二分された流路内に収容されるもので、例えば、外側プレート２１の長手方向に伸びて短手方向に波打つ波板形状に形成されている。外側プレート２１、中間プレート２２及びフィン２３は、熱伝導率の高いアルミニウムで作られている。 The cooling plate 2 includes an outer plate 21, an intermediate plate 22, fins 23, and a heat transfer plate 24. The outer plate 21 has a strip shape with rounded corners, and is formed in a long plate shape whose diameter increases toward the opening side. Through holes for connecting the supply pipe 7 and the discharge pipe 8 are formed at both ends of the outer plate 21. By joining two outer plates 21 so as to close the openings, an outer shell of the cooling plate 2 is formed, and a flow path is formed inside. The intermediate plate 22 is a plate member that bisects the flow path defined by the two cooling plates 2 in the thickness direction of the cooling plate 2. The fins 23 are accommodated in a flow path divided into two by the intermediate plate 22 in order to increase the heat dissipation capability. For example, the fins 23 are formed in a corrugated plate shape that extends in the longitudinal direction of the outer plate 21 and undulates in the short direction. Yes. The outer plate 21, the intermediate plate 22, and the fins 23 are made of aluminum having a high thermal conductivity.

伝熱プレート２４は、冷却プレート２の短手方向一端側に伸びて形成される肉厚の厚い長板状部材である。この伝熱プレート２４は、半導体モジュール３のスイッチング素子３１が発した熱であってスイッチング素子３１からバスバ３２−３４を伝う熱を冷却プレート２に移送するものである。そのため、冷却プレート２に挟まれる半導体モジュール３のバスバ３２−３４の方向に向けて各バスバ３２−３４ごとに、３枚の伝熱プレート２４が外側プレート２１からそれぞれ突出している。伝熱プレート２４は、例えば、外側プレート２１や中間プレート２２などと同種のアルミニウムにより作られており、例えばロウ付けで外側プレート２１と接合されている。伝熱プレート２４はアルミニウムよりも熱伝導率の高い銅などで作られていてもよい。伝熱プレート２４は、中間プレート２１や外側プレート２２、フィン２３などの一部が伸びて形成されるものであってもよい。 The heat transfer plate 24 is a thick plate-like member that is formed to extend toward one end in the short direction of the cooling plate 2. The heat transfer plate 24 transfers heat generated by the switching element 31 of the semiconductor module 3 and transmitted from the switching element 31 to the bus bar 32-34 to the cooling plate 2. Therefore, the three heat transfer plates 24 protrude from the outer plate 21 for each bus bar 32-34 in the direction of the bus bar 32-34 of the semiconductor module 3 sandwiched between the cooling plates 2. The heat transfer plate 24 is made of, for example, the same kind of aluminum as the outer plate 21 and the intermediate plate 22 and is joined to the outer plate 21 by brazing, for example. The heat transfer plate 24 may be made of copper having a higher thermal conductivity than aluminum. The heat transfer plate 24 may be formed by extending a part of the intermediate plate 21, the outer plate 22, the fins 23, or the like.

伝熱プレート２４は、その先端２４ａが折れ曲がっている。また、先端２４ａから後端２４ｂに向かう途中に屈曲部２４ｃが形成されている。後端２４ｂは、前述したように外側プレート２１に接合されている。屈曲部２４ｃは、円弧状であり、円弧の開口がバスバ３２に対抗するように曲げられている。これにより、屈曲部２４ｃの円弧の両端が近づく方向に伝熱プレート２４を撓ませ、先端２４ａが半導体モジュール３のバスバ３２−３４に近づくように伝熱プレート２４を変形させることで、先端２４ａがバスバ３２−３４とほぼ平行となることを可能にしている。また、後述するように、冷却プレート２と半導体モジュール３の位置関係において存在し得る公差を吸収可能にしている。また、屈曲部２４ｃは応力吸収部としても機能する。なお、図２及び図３では、図面表現の都合上、複数の伝熱プレート２４が重なって描かれていることに注意されたい。 The tip 24a of the heat transfer plate 24 is bent. A bent portion 24c is formed on the way from the front end 24a to the rear end 24b. The rear end 24b is joined to the outer plate 21 as described above. The bent portion 24 c has an arc shape and is bent so that the opening of the arc faces the bus bar 32. As a result, the heat transfer plate 24 is bent in a direction in which both ends of the arc of the bent portion 24c approach each other, and the heat transfer plate 24 is deformed so that the tip 24a approaches the bus bar 32-34 of the semiconductor module 3. It is possible to be substantially parallel to the bus bar 32-34. Further, as will be described later, tolerances that may exist in the positional relationship between the cooling plate 2 and the semiconductor module 3 can be absorbed. The bent portion 24c also functions as a stress absorbing portion. 2 and 3, it should be noted that a plurality of heat transfer plates 24 are overlapped for convenience of drawing representation.

このように構成される複数の冷却プレート２のうち、最も外側に位置する冷却プレート２には、供給管７及び排出管８が接続され、他の冷却プレート２には、接続管５が接続される。なお、供給管７と排出管８が接続される側とは反対側の端部の冷却プレート２の接続管５が接続されない側の外側プレート２１は、両端部の貫通孔が閉塞される。供給管７から供給される冷媒は、一方の貫通孔と接続管５を通じて各冷却プレート内部に流入し、冷却プレート２の内部を横断し、他方の貫通孔と接続管５を通じて排出管８へ至る。なお、冷媒は液体であり、例えばＬＬＣ（ＬｏｎｇＬｉｆｅＣｏｏｌａｎｔ）である。 The supply pipe 7 and the discharge pipe 8 are connected to the outermost cooling plate 2 among the plurality of cooling plates 2 configured as described above, and the connection pipe 5 is connected to the other cooling plates 2. The The outer plate 21 on the side where the connection pipe 5 of the cooling plate 2 on the opposite side to the side where the supply pipe 7 and the discharge pipe 8 are connected is not connected to the through holes at both ends. The refrigerant supplied from the supply pipe 7 flows into each cooling plate through one through hole and the connection pipe 5, traverses the inside of the cooling plate 2, and reaches the discharge pipe 8 through the other through hole and the connection pipe 5. . The refrigerant is a liquid, for example, LLC (Long Life Coolant).

半導体モジュール３は、スイッチング素子３１や電流センサ４１などの複数の半導体デバイスを樹脂モールド３９内に封止する回路モジュールで、矩形の平板形状に形成されている。実施例では、２つのスイッチング素子３１と夫々のスイッチング素子３１に逆並列に接続するダイオード（図略）が内部で直列に接続されており、入力、出力及びグランドにそれぞれ接続される３本のバスバ３２−３４と、各スイッチング素子３１の制御端子に接続される２本の端子３７が外部に突出している。図３には、このうちの１つのスイッチング素子３１が図示されている。スイッチング素子３１の一端面側にはバスバ３３がはんだ付けにより接合されており、またスイッチング素子３１の他端面側には伝熱特性の良好な導電性のスペーサ３６を介してバスバ３２が熱結合可能に接合されている。さらに端子３７がボンディングワイヤ３８を介してスイッチング素子３１の制御端子に接続されている。 The semiconductor module 3 is a circuit module that seals a plurality of semiconductor devices such as the switching element 31 and the current sensor 41 in a resin mold 39, and is formed in a rectangular flat plate shape. In the embodiment, two switching elements 31 and diodes (not shown) connected in antiparallel to the respective switching elements 31 are internally connected in series, and three bus bars respectively connected to the input, output, and ground. 32-34 and the two terminals 37 connected to the control terminal of each switching element 31 protrude outside. FIG. 3 shows one of the switching elements 31. A bus bar 33 is joined to one end face side of the switching element 31 by soldering, and the bus bar 32 can be thermally coupled to the other end face side of the switching element 31 via a conductive spacer 36 having good heat transfer characteristics. It is joined to. Further, the terminal 37 is connected to the control terminal of the switching element 31 through the bonding wire 38.

バスバ３２−３４は、端部が外部に突出する平棒状の端子部３２ａ−３４ａと、スイッチング素子３１から発せられる熱を外部に逃がすための平板状の放熱部３２ｂ−３４ｂにより構成されている。端子部３２ａ−３４ａは、入力、出力及びグランドをそれぞれ外部に接続可能にする端子で、例えば、出力に接続される端子部３３ａにはそれに接続される電流センサ４１が近傍に配置されて樹脂モールド３９内に封止されている。なお、「バスバの近傍」は、バスバと電子部品が熱的に結合し得る物理的な範囲である。 The bus bar 32-34 includes a flat bar-shaped terminal portion 32a-34a whose end portion protrudes to the outside, and a flat plate-like heat radiation portion 32b-34b for releasing heat generated from the switching element 31 to the outside. The terminal portions 32a to 34a are terminals that allow the input, output, and ground to be connected to the outside, respectively. For example, the terminal portion 33a connected to the output is provided with a current sensor 41 connected to the terminal portion 33a in the vicinity of the resin mold. 39 is sealed. The “near the bus bar” is a physical range in which the bus bar and the electronic component can be thermally coupled.

放熱部３２ｂ−３４ｂは、その一方の面に、スイッチング素子３１がはんだ接合又はスペーサ３６を介して熱結合され、他方の面は、樹脂モールド３９から露出する。これにより、バスバ３２−３４は、樹脂モールド３９内の熱を外部に移送可能にしている。図３に示す例では、バスバ３３の放熱部３３ｂは絶縁プレート４を介して一方の冷却プレート２に、またバスバ３２の放熱部３２ｂは絶縁プレート４を介して他方の冷却プレート２に、それぞれ接触することによって、スイッチング素子３１を両側から冷却プレート２で挟み込んで、スイッチング素子３１が発する熱を冷却プレート２に放熱可能に構成している。図３には図示されていないが、バスバ３４の放熱部３４ｂも、同様に図略のもう１つのスイッチング素子に接触することにより、冷却プレート２に放熱可能に構成している。 In the heat radiating portion 32 b-34 b, the switching element 31 is thermally coupled to one surface thereof via a solder joint or a spacer 36, and the other surface is exposed from the resin mold 39. Thereby, the bus bars 32-34 enable the heat in the resin mold 39 to be transferred to the outside. In the example shown in FIG. 3, the heat radiating portion 33 b of the bus bar 33 contacts the one cooling plate 2 via the insulating plate 4, and the heat radiating portion 32 b of the bus bar 32 contacts the other cooling plate 2 via the insulating plate 4. Thus, the switching element 31 is sandwiched between the cooling plates 2 from both sides, and the heat generated by the switching element 31 can be radiated to the cooling plate 2. Although not shown in FIG. 3, the heat radiating portion 34 b of the bus bar 34 is also configured to be able to radiate heat to the cooling plate 2 by contacting another switching element (not shown).

このようにバスバ３２−３４の放熱部３２ｂ−３４ｂは、スイッチング素子３１に直接又は間接的に接触することによりスイッチング素子３１が発する熱を冷却プレート２に逃がす。一方、この熱はバスバ３２−３４の端子部３２ａ−３４ａにも伝わる。そして、この熱は、端子部３３ａの近傍（熱結合して端子部３３ａから熱が伝わる範囲）に配置される電流センサ４１にも伝わる。このため、実施例では、冷却プレート２から伸びる伝熱プレート２４をバスバ３２−３４の端子部３２ａ−３４ａに接続することによって、バスバ３２−３４の放熱部３２ｂ−３４ｂから端子部３２ａ−３４ａに伝わった熱を、伝熱プレート２４を介して冷却プレート２に移送する。 As described above, the heat radiating portions 32 b to 34 b of the bus bar 32 to 34 release the heat generated by the switching element 31 to the cooling plate 2 by directly or indirectly contacting the switching element 31. On the other hand, this heat is also transmitted to the terminal portions 32a-34a of the bus bars 32-34. And this heat is transmitted also to the current sensor 41 arrange | positioned in the vicinity (the range which heat couple | bonds and heat is transmitted from the terminal part 33a) of the terminal part 33a. Therefore, in the embodiment, by connecting the heat transfer plate 24 extending from the cooling plate 2 to the terminal portions 32a-34a of the bus bar 32-34, the heat radiating portions 32b-34b of the bus bar 32-34 are changed to the terminal portions 32a-34a. The transferred heat is transferred to the cooling plate 2 via the heat transfer plate 24.

具体的には、バスバ３２−３４の端子部３２ａ−３４ａには、絶縁シート２７を介在させて伝熱プレート２４が接続される。絶縁シート２７は、伝熱特性の良好なシリコンゴムなどで作られており、両面に塗布された接着剤によりバスバ３２−３４と伝熱プレート２４に固定される。バスバ３２−３４と伝熱プレート２４の間において、電気的な絶縁を確保する必要がない場合、絶縁シート２７を省略して両者を直接接合する。この場合の接合は、両者間の熱伝達を妨げないものであればクリップなどにより両者を狭持する機械的な固定でもよい。 Specifically, the heat transfer plate 24 is connected to the terminal portions 32a-34a of the bus bars 32-34 with the insulating sheet 27 interposed therebetween. The insulating sheet 27 is made of silicon rubber or the like having good heat transfer characteristics, and is fixed to the bus bar 32-34 and the heat transfer plate 24 by an adhesive applied on both sides. When it is not necessary to ensure electrical insulation between the bus bars 32-34 and the heat transfer plate 24, the insulating sheet 27 is omitted and the two are directly joined. In this case, the joining may be mechanical fixing by holding the both with a clip or the like as long as the heat transfer between them is not hindered.

なお、図３に示す例は、複数積層される冷却プレート２の最外側の冷却プレートとこれに隣接する冷却プレートにより挟まれる半導体モジュール３に関するものである。説明の便宜のため、積層体の最外側に位置する冷却プレートを符号２ａで表し、冷却プレート２ａに隣接する冷却プレートを符号「２ｂ」で表す。そのため、１つの半導体モジュール３に対して、両側の２個の冷却プレート２ａ、２ｂの夫々から伝熱プレート２４が伸びて半導体モジュール３のバスバ３２−３４に接続されている。これに対して、図２に示すように、他の半導体モジュール３については、一方の側で隣接する一つの冷却プレート２から伝熱プレート２４がバスバ３２−３４にそれぞれ伸びて接続される。即ち、積層構造を採る場合には、最外側の冷却プレート２の伝熱プレート２４は、その１つ前の冷却プレート２とともに冷却する半導体モジュール３のバスバ３２−３４に接続する。 Note that the example shown in FIG. 3 relates to the semiconductor module 3 sandwiched between the outermost cooling plate 2 of the cooling plates 2 stacked in plurality and the cooling plate adjacent thereto. For convenience of explanation, the cooling plate located on the outermost side of the laminate is denoted by reference numeral 2a, and the cooling plate adjacent to the cooling plate 2a is denoted by reference numeral "2b". Therefore, for one semiconductor module 3, the heat transfer plate 24 extends from each of the two cooling plates 2a and 2b on both sides and is connected to the bus bars 32-34 of the semiconductor module 3. On the other hand, as shown in FIG. 2, for the other semiconductor modules 3, the heat transfer plate 24 extends from one adjacent cooling plate 2 on one side to the bus bars 32-34 and is connected thereto. That is, when adopting a laminated structure, the heat transfer plate 24 of the outermost cooling plate 2 is connected to the bus bar 32-34 of the semiconductor module 3 that cools together with the previous cooling plate 2.

次に、図４を参照して半導体ユニット１００の組み立て方法（製造方法）を説明する。図４に半導体ユニット１００の製造工程の説明図を示す。ここでは、図３を参照して説明した最外側の冷却プレート２ａとこれに隣接する冷却プレート２ｂにより挟まれる半導体モジュール３に伝熱プレート２４を接続する工程を例示して説明する。また、バスバ３２−３４のうち、バスバ３２を代表して説明するが、バスバ３３、３４についても同様に組み付けられる。 Next, an assembly method (manufacturing method) of the semiconductor unit 100 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the semiconductor unit 100. Here, the process of connecting the heat transfer plate 24 to the semiconductor module 3 sandwiched between the outermost cooling plate 2a described with reference to FIG. 3 and the cooling plate 2b adjacent thereto will be described as an example. The bus bar 32-34 will be described as a representative of the bus bars 32-34, but the bus bars 33, 34 are similarly assembled.

まず、伝熱プレート２４の後端２４ｂを冷却プレート２の外側プレート２１にロウ付けをする（図４（Ａ）；ロウ付け工程）。ロウ付け工程で固定された伝熱プレート２４は、屈曲部２４ｃによる曲げはない。このため、次の貼付工程（図４（Ｂ））に示すように、伝熱プレート２４が取り付けられた冷却プレート２ａ、２ｂを対向させても、両方の伝熱プレート２４の先端２４ａが開いている。貼付工程では、伝熱プレート２４の先端２４ａに絶縁シート２７を貼付するとともに、冷却プレート２ａ、２ｂに絶縁プレート４を貼付する。次の挿入工程（図４（Ｃ））では、絶縁プレート４が貼付された冷却プレート２ａ、２ｂの間に半導体モジュール３を挿入する。このとき、半導体モジュール３のバスバ３２には、図略のケースに設けられる端子台との接続バスバなどが接合される。最後に、伝熱プレート２４を屈曲部２４ｃから折り曲げて先端２４ａを半導体モジュール３のバスバ３２に接着して固定する（図４（Ｄ）；折曲工程）。このとき、冷却プレート２ｂ及び冷却プレート２ａとこれらにより挟まれる半導体モジュール３の位置関係において、公差が存在しても、屈曲部２４ｃにより自由度の高い曲げを伝熱プレート２４に許容しているため、このような公差の吸収が可能となる。なお、図２に示す他の冷却プレート２については、上述した各工程において、冷却プレート２ａに対応するものはないため、冷却プレート２ｂにそれぞれ置き換えることで、上述の工程と同様に組み立てられる。 First, the rear end 24b of the heat transfer plate 24 is brazed to the outer plate 21 of the cooling plate 2 (FIG. 4A; brazing step). The heat transfer plate 24 fixed in the brazing process is not bent by the bent portion 24c. Therefore, as shown in the next pasting step (FIG. 4B), even if the cooling plates 2a and 2b to which the heat transfer plate 24 is attached are opposed to each other, the tips 24a of both the heat transfer plates 24 are opened. Yes. In the attaching step, the insulating sheet 27 is attached to the tip 24a of the heat transfer plate 24, and the insulating plate 4 is attached to the cooling plates 2a and 2b. In the next insertion step (FIG. 4C), the semiconductor module 3 is inserted between the cooling plates 2a and 2b to which the insulating plate 4 is attached. At this time, the bus bar 32 of the semiconductor module 3 is joined to a bus bar connected to a terminal block provided in a case not shown. Finally, the heat transfer plate 24 is bent from the bent portion 24c, and the tip 24a is bonded and fixed to the bus bar 32 of the semiconductor module 3 (FIG. 4D; bending process). At this time, even if there is a tolerance in the positional relationship between the cooling plate 2b and the cooling plate 2a and the semiconductor module 3 sandwiched between them, the bending portion 24c allows the heat transfer plate 24 to bend with a high degree of freedom. Such tolerances can be absorbed. In addition, about the other cooling plate 2 shown in FIG. 2, since there is no thing corresponding to the cooling plate 2a in each process mentioned above, it replaces with the cooling plate 2b, respectively, and is assembled similarly to the above-mentioned process.

以上説明したように、半導体ユニット１００は、バスバ３２−３４の熱を冷却プレート２へ移送する伝熱プレート２４が冷却プレート２から伸びており、伝熱プレート２４の先端２４ａが半導体モジュール３の外でバスバ３２−３４に取り付けられている。これにより、スイッチング素子３１の発熱による熱がバスバ３２−３４から伝熱プレート２４を介して冷却プレート２に移送されるため、バスバ３２−３４の近傍に位置する電流センサ４１に、スイッチング素子３１の発熱による影響が及び難くなる。したがって、スイッチング素子３１の発熱による電流センサ４１などの他の電子部品への影響を抑制する。なお、他の電子部品には、バスバ３２の端子部３２ａ−３４ａに接続されるコンデンサ（特に、耐熱性の低い電解コンデンサやタンタルコンデンサ）などがある。 As described above, in the semiconductor unit 100, the heat transfer plate 24 that transfers the heat of the bus bars 32-34 to the cooling plate 2 extends from the cooling plate 2, and the tip 24 a of the heat transfer plate 24 is outside the semiconductor module 3. It is attached to the bus bar 32-34. As a result, heat generated by the heat generation of the switching element 31 is transferred from the bus bar 32-34 to the cooling plate 2 via the heat transfer plate 24, and therefore, the current sensor 41 located in the vicinity of the bus bar 32-34 is connected to the current sensor 41. The influence of heat generation is difficult to reach. Therefore, the influence of the heat generated by the switching element 31 on other electronic components such as the current sensor 41 is suppressed. Other electronic components include capacitors (particularly, electrolytic capacitors and tantalum capacitors having low heat resistance) connected to the terminal portions 32a to 34a of the bus bar 32.

なお、図５に示すように、半導体ユニットは、単体の冷却器５１と単体の半導体モジュール３の積層構造であってもよい。そのような構造においても、冷却器５１に伝熱プレート２４を設けることによって、上述と同様の作用及び効果を得ることができる。半導体モジュール３と冷却器５１の間に介在する絶縁プレート４や、バスバ３２−３４と伝熱プレート２４の間に介在する絶縁シート２７は、両者間の電気的な絶縁を確保する場合に設けられる。このため、絶縁する必要がない場合には、絶縁プレート４及び絶縁シート２７を省略できる。 As shown in FIG. 5, the semiconductor unit may have a stacked structure of a single cooler 51 and a single semiconductor module 3. Even in such a structure, by providing the heat transfer plate 24 in the cooler 51, the same operations and effects as described above can be obtained. The insulating plate 4 interposed between the semiconductor module 3 and the cooler 51 and the insulating sheet 27 interposed between the bus bar 32-34 and the heat transfer plate 24 are provided in order to ensure electrical insulation between them. . For this reason, when it is not necessary to insulate, the insulating plate 4 and the insulating sheet 27 can be omitted.

実施例技術に関する留意点を述べる。伝熱プレート２４は、バスバ３２−３４のすべてに対応するように幅広のものを１枚で構成してもよい。バスバ３２−３４は、端子部３２ａ−３４ａと放熱部３２ｂ−３４ｂを別部材で構成してもよい。複数の冷却プレート２のうち、最外側の冷却プレート２ａとこれに隣接する冷却プレート２ｂについては、これらにより狭持される半導体モジュール３のバスバ３２−３４にそれぞれの伝熱プレート２４を接続したが、冷却プレート２ａ、２ｂとは反対側の端部の２個の冷却プレート２により狭持される半導体モジュール３のバスバ３２−３４にそれら２個の冷却プレート２の伝熱プレート２４を接続してもよい。また、電流センサ４１などの他の電子部品は、バスバ３２−３４の近傍に位置するものであれば、半導体モジュール３の外部に存在していてもよい。なお、スイッチング素子３１が半導体素子の一例に相当し、また伝熱プレート２４が伝熱板の一例に相当する。 Points to be noted regarding the example technology will be described. The heat transfer plate 24 may be a single wide plate so as to correspond to all of the bus bars 32-34. In the bus bar 32-34, the terminal portions 32a-34a and the heat radiating portions 32b-34b may be formed of separate members. Among the plurality of cooling plates 2, the outermost cooling plate 2 a and the cooling plate 2 b adjacent thereto are connected to the respective heat transfer plates 24 to the bus bars 32-34 of the semiconductor module 3 sandwiched between them. The heat transfer plates 24 of the two cooling plates 2 are connected to the bus bars 32-34 of the semiconductor module 3 sandwiched by the two cooling plates 2 at the ends opposite to the cooling plates 2a and 2b. Also good. Further, other electronic components such as the current sensor 41 may exist outside the semiconductor module 3 as long as they are located in the vicinity of the bus bar 32-34. The switching element 31 corresponds to an example of a semiconductor element, and the heat transfer plate 24 corresponds to an example of a heat transfer plate.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. Further, the technical elements described in the present specification or drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

２：冷却プレート
３：半導体モジュール
４：絶縁プレート
５：接続管
７：供給管
８：排出管
２４：伝熱プレート
２４ａ：先端
２４ｂ：後端
２４ｃ：屈曲部
２７：絶縁シート
３１：スイッチング素子
３２−３４：バスバ
３２ａ−３４ａ：端子部
３２ｂ−３４ｂ：放熱部
３６：絶縁スペーサ
３７：端子
３８：ワイヤ
３９：樹脂モールド
４１：電流センサ
５１：冷却器
５３：ボルト
１００：半導体ユニット 2: Cooling plate 3: Semiconductor module 4: Insulating plate 5: Connection pipe 7: Supply pipe 8: Discharge pipe 24: Heat transfer plate 24a: Front end 24b: Rear end 24c: Bending portion 27: Insulating sheet 31: Switching element 32- 34: Bus bar 32a-34a: Terminal part 32b-34b: Heat radiation part 36: Insulating spacer 37: Terminal 38: Wire 39: Resin mold 41: Current sensor 51: Cooler 53: Bolt 100: Semiconductor unit

Claims

And videos semiconductor element therein, a plurality of semiconductor modules plate type bus bar to be connected to the semiconductor element is extended to the outside,
A plurality of cooling plates of the flat plate type that is stacked on the semiconductor module,
With
A plurality of the semiconductor modules and a plurality of the cooling plates are alternately stacked,
The semiconductor unit, characterized in that the heat transfer plate for transferring heat of the bus bar to the cooling plate are extending from the cooling plate, the tip of the heat transfer plate is attached to the bus bar outside of the semiconductor module .

The cooling plate and the heat transfer plate is made of metal, semiconductor unit according to claim 1, characterized in that the tip of the heat transfer plate is attached to the bus bar across the insulation sheet.

The semiconductor unit according to claim 1, wherein the heat transfer plate has a bent portion that allows bending.

The semiconductor module unit according to any one of claims 1 to 3, wherein a current sensor for detecting a current is attached to the bus bar.