JP6461264B1 - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電力変換装置1は、電力用半導体素子14と、電極配線部材13と、筐体30と、電極配線部材13に形成されたヒューズ部16と、ヒューズ部16と筐体30との間に配置されたヒューズ樹脂部材26と、電力用半導体素子14、電極配線部材13、ヒューズ部16、及びヒューズ樹脂部材26を筐体30内に封止する封止樹脂部材25と、を備え、筐体30は、ヒューズ部16と対向する部分に、ヒューズ部16から離れる側に窪む凹部12bを備え、ヒューズ樹脂部材26の一部又は全部は、凹部12b内に配置されている。
【選択図】図3
Description
実施の形態1に係る電力変換装置1について図面を参照して説明する。図1は、電力変換装置1を、筐体30の開口側から見た平面図であり、各部品の配置を説明するために封止樹脂部材25が透明化され、図示されていない。図2は、図1のB−B断面位置において切断した断面図であり、図3は、図1のA−A断面位置において切断した断面図である。なお、図1、図2、及び図3は、模式図であり、図面間で各部材の寸法は完全に一致していない。
筐体30は、有底筒状に形成されており、封止樹脂部材25を注型する枠の役割を有する。なお、以下で、単に「内」「内側」又は「外」「外側」というときは、筐体30の内側又は外側を意味するものとする。「縦方向」は、筐体30の筒部が延出している方向を意味するものとし、「横方向」は、筐体30の底部が延在している方向を意味するものとする。
本実施の形態では、電力用半導体素子14、及び電極配線部材13としての電極用リードフレーム13は、樹脂部材である素子モールド樹脂20により封止され、パッケージ化された半導体素子モジュール29とされている。また、電力用半導体素子14の制御用端子に接続された制御用リードフレーム21も素子モールド樹脂20により封止されている。電極用リードフレーム13及び制御用リードフレーム21は、素子モールド樹脂20から外側に突出している。素子モールド樹脂20は、内部の素子及び配線を守るために、数GPaのヤング率を有する硬い樹脂が用いられるとよく、例えば、エポキシ樹脂が用いられる。
電極配線部材13には、ヒューズとして機能するヒューズ部16が形成されている。本実施の形態では、ヒューズ部16は、素子モールド樹脂20から外側に突出した電極用リードフレーム13の部分(本例では、正極側の横方向延出部13a1)に形成されている。ヒューズ部16を電極用リードフレーム13に形成することによって、追加部材が必要なく、コストを低減できる。本例では、ヒューズ部16が電極用リードフレーム13の横方向延出部に形成されるため、ヒューズ部16の形成のために、電極用リードフレーム13がヒートシンク12から離れる方向(高さ方向)に長くなることを抑制し、電力変換装置1の高さが高くなることを抑制できる。また、ヒューズ部16が正極側の電極用リードフレーム13aに形成されるため、電力用半導体素子14の上流側で電流を遮断することができる。そのため、電力用半導体素子14と筐体30との短絡など、電力用半導体素子14の回路異常が生じている場合でも、その上流側で電流を遮断し、過電流が生じないようにできる。
ヒューズ部16と筐体30(本例では、ヒートシンク12)との間には、樹脂部材であるヒューズ樹脂部材26が配置されている。ヒューズ樹脂部材26の一部は、ヒートシンク12に形成された凹部12b内に配置されている。すなわち、ヒューズ樹脂部材26の一部は、凹部12b内に充填され、ヒューズ樹脂部材26の残りの部分は、凹部12bからヒューズ部16に向かって突出している。
封止樹脂部材25は、電力用半導体素子14、電極配線部材13、ヒューズ部16、及びヒューズ樹脂部材26を筐体30内に封止する樹脂部材である。本実施の形態では、封止樹脂部材25は、半導体素子モジュール29を筐体30内に封止するように構成されている。また、封止樹脂部材25は、絶縁部材18、外部接続端子10a、10b等の他の構成部品も筐体30内に封止している。封止樹脂部材25は、例えば剛性が高く、熱伝導率が高い樹脂材料が用いられる。封止樹脂部材25には、例えば熱伝導性フィラーを含有したエポキシ樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、PPS、PEEK、ABSにて構成されていてもよい。封止樹脂部材25のヤング率は1MPa〜50GPa、熱伝導率は0.1W/(m・K)〜20W/(m・K)であるとよい。各構成部品を封止樹脂部材25により封止することによって、耐振動性や耐環境性を向上させることができる。
次に、実施の形態2に係る電力変換装置1について説明する。上記の実施の形態1と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る電力変換装置1の基本的な構成は実施の形態1と同様であるが、ヒューズ樹脂部材26の構成が一部異なる。図7は、図1のA−A断面位置において切断した本実施の形態に係る電力変換装置1の断面図である。
次に、実施の形態3に係る電力変換装置1について説明する。上記の実施の形態1と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る電力変換装置1の基本的な構成は実施の形態1と同様であるが、ヒートシンク12及びヒューズ樹脂部材26の構成が一部異なる。図8は、図1のA−A断面位置において切断した本実施の形態に係る電力変換装置1の断面図である。
最後に、本発明のその他の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する各実施の形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施の形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
Claims (9)
- 電力用半導体素子と、
前記電力用半導体素子の主電極に接続された電極配線部材と、
筐体と、
前記電極配線部材に形成された、ヒューズとして機能するヒューズ部と、
前記ヒューズ部と前記筐体との間に配置された樹脂部材であるヒューズ樹脂部材と、
前記電力用半導体素子、前記電極配線部材、前記ヒューズ部、及び前記ヒューズ樹脂部材を前記筐体内に封止する樹脂部材である封止樹脂部材と、を備え、
前記筐体は、前記ヒューズ部と対向する部分に、前記ヒューズ部から離れる側に窪む凹部を備え、
前記ヒューズ樹脂部材の一部又は全部は、前記凹部内に配置され、
前記電極配線部材は、前記凹部の内側に配置されるように折れ曲がった屈曲部を有し、前記屈曲部に前記ヒューズ部が形成されており、
前記ヒューズ部は、前記ヒューズ樹脂部材により前記凹部の内側に封止されている電力変換装置。 - 前記電力用半導体素子、及び前記電極配線部材としての電極用リードフレームは、樹脂部材である素子モールド樹脂により封止された半導体素子モジュールとされ、
前記ヒューズ部は、前記素子モールド樹脂から外側に突出した前記電極用リードフレームの部分に形成されている請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記ヒューズ部は、電流の流れ方向の前後の部分よりも断面積が小さくなった前記電極配線部材の部分により構成されている請求項1又は2に記載の電力変換装置。
- 前記ヒューズ樹脂部材は、前記ヒューズ部の前記筐体側とは反対側にも配置されている請求項1から3のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 前記ヒューズ樹脂部材は、前記ヒューズ部の周囲を全周に亘って覆うように、配置されている請求項1から4のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 前記ヒューズ樹脂部材は、前記封止樹脂部材よりもヤング率が低い請求項1から5のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 前記ヒューズ樹脂部材のヤング率は、数十メガパスカルのオーダーである請求項1から6のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 前記ヒューズ樹脂部材には、前記ヒューズ部が溶断した時に生じるアーク放電の消弧作用があるシリコン樹脂が用いられている請求項1から7のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 前記筐体は、底部が金属製のヒートシンクにより構成された有底筒状に形成され、前記凹部は、前記ヒートシンクに形成され、
前記ヒューズ樹脂部材は、前記ヒューズ部と前記ヒートシンクとの間に配置されている請求項1から8のいずれか一項に記載の電力変換装置。
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