JP7051774B2 - 電気部品組立体の放熱構造、熱伝導シート、電気部品組立体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気部品組立体の放熱構造、熱伝導シート、電気部品組立体の製造方法に関する。

従来、電気自動車に用いられる電気変換装置等において、コンデンサ素子や半導体素子といった発熱素子の放熱に係る技術が知られている。例えば特許文献１には、発熱素子と支持体との間に高熱伝導性シートを設けるとともに、支持体の裏面にはヒートパイプ等の高熱伝導部材を設ける構成が開示されている。例えば特許文献２には、応力緩和部を有する放熱板の応力緩和部を挟んだ位置に、樹脂シートを介して一対のバスバーを接合し、これら一対のバスバーに挟まれて接合される半導体素子を備える構成が開示されている。

特開２００５－２４５１４９号公報 特開２０１２－０５４５１３号公報

ところで、発熱素子と冷却器との間には、部品公差に基づく隙間が必要となるが、空気の熱伝導率は低いため、前記隙間を埋めるための介在物が必要となる。前記介在物としては、柔らかく形状追従性がある放熱シート（熱伝導シート）が用いられる。熱伝導シートは、発熱素子および冷却器に挟圧されて圧縮されるが、このときのシート反力を低減するために、熱伝導シートを複数のシートに分割することが考えられる。
しかし、複数の分割シートを用いる場合、シート圧縮後における隣り合う分割シート間の隙間が可及的に少なくなることが望まれる。すなわち、前記分割シート間の隙間が大きいと、熱伝導シート全体の圧縮面積が減少して放熱性能に影響を与えてしまう。また、シート圧縮時に分割シート同士が干渉すると、シート反力を意図せず増加させて電装ケースを破損させる等の虞がある。熱伝導シートは、圧縮前後で単に相似形状をなすものではないので、圧縮後の形状を想定した工夫が望まれている。

そこで本発明は、シート反力の意図しない増加を抑制しながら、シート圧縮後における隣り合う分割シート間の隙間を減少させることができる、電気部品組立体の放熱構造、熱伝導シート、電気部品組立体の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、冷却器（８８）と、前記冷却器（８８）の搭載面（８８Ａ）に配置される発熱素子（３５）と、前記発熱素子（３５）の前記冷却器（８８）側の対向面（３５Ａ）と前記冷却器（８８）の搭載面（８８Ａ）との間に配置される熱伝導シート（１０１）と、を備え、前記発熱素子（３５）および冷却器（８８）で前記熱伝導シート（１０１）を挟圧した状態に組み付けられる電気部品組立体（３５Ｋ）の放熱構造であって、前記熱伝導シート（１０１）は、平面視で複数に分割された複数の分割シート（１０２）を備え、前記分割シート（１０２）の各々は、前記発熱素子（３５）および冷却器（８８）に挟圧される前の状態において、平面視形状の外周縁に、シート外周側に凸の凸部（１０４）と、シート内周側に凹の凹部（１０３）と、をそれぞれ複数備え、前記凸部（１０４）と凹部（１０３）とは、前記分割シート（１０２）の平面視形状の周方向で交互に並んで配置されている。

この構成によれば、発熱素子および冷却器を互いに締結等により圧接させると、発熱素子および冷却器に複数の分割シートが挟圧されて圧し潰される。このとき、各分割シートは、平面視形状の中心位置から放射状に広がるように変形する。このため、発熱素子および冷却器を組み付けて分割シートを圧縮した状態では、外周縁の凹部を埋めるように変化して、分割シートを概略多角形状に変化させる。この形状変化を見込んで複数の分割シートを配置することで、シート反力の意図しない増加を抑制することができる。また、シート圧縮後における隣り合う分割シート間の隙間を減少させて、発熱素子の放熱性能を高めることができる。

請求項２に記載した発明は、前記発熱素子（３５）は、前記対向面（３５Ａ）に沿う面沿い方向に並ぶ複数の発熱素子（３５ｂ）を備え、前記複数の分割シート（１０２）は、前記複数の発熱素子（３５ｂ）にそれぞれ平面視で重なるように配置されている。
この構成によれば、熱源である発熱素子の直近に分割シートを配置可能となり、発熱素子の熱が分割シートを介して効率よく冷却器に放熱される。これにより、発熱素子の放熱性能を高めることができる。

請求項３に記載した発明は、前記発熱素子（３５ｂ）はコンデンサ素子であり、前記冷却器（８８）における前記搭載面（８８Ａ）と反対側の第２搭載面（８８Ｂ）には、半導体素子を含む第２発熱素子（３７）が配置されている。
この構成によれば、冷却器におけるコンデンサ素子と反対側に半導体素子を配置することで、半導体素子に対するコンデンサ素子の熱影響を抑えながら、半導体素子の放熱も冷却器によって行うことができる。

請求項４に記載した発明は、前記凹部（１０３）は、前記凹部（１０３）における前記周方向の中央位置（Ｐ２）に近いほど、前記平面視形状の中心位置（Ｐ１）に近付くように形成されている。
この構成によれば、凹部における周方向の中央位置が、分割シートの平面視形状の中心位置に最も近くなるので、分割シートの挟圧時における変形代を確保しやすくなる。すなわち、分割シートが平面視形状の中心位置から放射状に広がるように変形する際、凹部のシート外周側への広がり代を確保しやすくなる。このため、分割シートを十分に圧し潰して発熱素子と冷却器とを密接させることができる。

請求項５に記載した発明は、前記分割シート（１０２）の平面視形状の外周縁は、四つの前記凸部（１０４）と四つの前記凹部（１０３）とが交互に並んで形成され、個々の前記凹部（１０３）のシート外周側を閉じるように仮想線（１０３ａ）を描き、前記四つの凹部（１０３）に対応する四つの前記仮想線（１０３ａ）を相互に繋いだとき、平面視で矩形状が形成される。
この構成によれば、分割シートが発熱素子および冷却器に挟圧されて変形すると、外周縁の凹部が直線状に変化して分割シートを概略矩形状に変化させる。これにより、分割シートが挟圧されて変形した際、発熱素子および冷却器の間に複数の分割シートを敷き詰めた状態を容易に形成することができる。

請求項６に記載した発明は、冷却器（８８）と発熱素子（３５）との間に配置されて、前記発熱素子（３５）および冷却器（８８）に挟圧される熱伝導シート（１０２）であって、前記発熱素子（３５）および冷却器（８８）に挟圧される前の状態において、平面視形状の外周縁に、シート外周側に凸の凸部（１０４）と、シート内周側に凹の凹部（１０３）と、をそれぞれ複数備え、前記凸部（１０４）と凹部（１０３）とは、平面視形状の周方向で交互に並んで配置されている。

この構成によれば、熱伝導シートが、平面視で概略星型の多角形状（芒星形状）に形成される。この熱伝導シートを発熱素子および冷却器の間に配置して挟圧すると、熱伝導シートは、平面視形状の中心位置から放射状に広がるように変形する。特に外周縁の凹部においては、平面視形状の外周側へ大きく広がるように変形する。このため、発熱素子および冷却器を組み付けて熱伝導シートを圧縮した状態では、熱伝導シートの外周縁の凹部が直線状に変化して、熱伝導シートを概略多角形状に変化させる。この形状変化により、熱伝導シートを配置形状に合わせて配置しやすくすることができる。

請求項７に記載した発明は、冷却器（８８）と、前記冷却器（８８）の搭載面（８８Ａ）に配置される発熱素子（３５）と、前記発熱素子（３５）の前記冷却器（８８）側の対向面（３５Ａ）と前記冷却器（８８）の搭載面（８８Ａ）との間に配置される熱伝導シート（１０１）と、を備え、前記発熱素子（３５）および冷却器（８８）で前記熱伝導シート（１０１）を挟圧した状態に組み付けられる電気部品組立体（３５Ｋ）の製造方法であって、前記熱伝導シート（１０１）の平面で複数に分割された複数の分割シート（１０２）を形成するとともに、各分割シート（１０２）の平面視形状の外周縁にはシート内周側に凹の凹部（１０３）を形成する第一工程と、複数の前記分割シート（１０２）を前記冷却器（８８）の搭載面（８８Ａ）および前記発熱素子（３５）の対向面（３５Ａ）の少なくとも一方に配置するとともに、前記各分割シート（１０２）の凹部（１０３）同士を隣り合わせて配置する第二工程と、前記発熱素子（３５）および冷却器（８８）で複数の前記分割シート（１０２）を挟圧するとともに、隣り合う前記凹部（１０３）を埋めるように複数の前記分割シート（１０２）の外周縁形状を変化させる第三工程と、を備えている。

この構成によれば、平面視形状の外周縁に凹部を有する複数の分割シートを、各々の凹部同士が隣接するように並べて、発熱素子および冷却器の間に配置して挟圧すると、各分割シートは、平面視形状の中心位置から放射状に広がるように変形する。特に外周縁の凹部においては、平面視形状の外周側へ大きく広がるように変形する。このため、発熱素子および冷却器を組み付けて分割シートを圧縮した状態では、外周縁の凹部が直線状に変化して、分割シートを概略多角形状に変化させる。この形状変化を見込んで複数の分割シートを配置することで、シート反力の意図しない増加を抑制することができる。また、シート圧縮後における隣り合う分割シート間の隙間を減少させて（熱伝導シート全体の圧縮面積を可及的に広げて）、発熱素子の放熱性能を高めることができる。

本発明によれば、シート反力の意図しない増加を抑制しながら、シート圧縮後における隣り合う分割シート間の隙間を減少させることができる、電気部品組立体の放熱構造、熱伝導シート、電気部品組立体の製造方法を提供することができる。

実施形態における電気自動車の電気回路図である。 上記電動自動車のコンバータの構造の概略を示す断面図である。 上記コンバータのコンデンサおよび冷却器の組立体の側面図である。 上記コンデンサに熱伝導シートを配置した状態の斜視図であり、（ａ）は実施形態の熱伝導シート、（ｂ），（ｃ）はそれぞれ比較例の熱伝導シートをそれぞれ示す。 上記コンデンサの使用時の温度、およびコンデンサケースのシート圧縮時の応力を縦軸、熱伝導シートの圧縮時の面積を横軸に示すグラフである。 上記熱伝導シートの分割シートの圧縮前後の変形を示す平面図であり、（ａ）は実施形態の分割シート、（ｂ）は比較例の分割シートをそれぞれ示す。 実施形態の分割シートの配列状態での圧縮前後の変形を示す平面図であり、（ａ）は圧縮前、（ｂ）は圧縮後をそれぞれ示す。 実施形態の分割シートの平面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本発明に係る電気自動車１は、バッテリ２、コンバータ（電力変換装置）３、ＰＤＵ（Power Drive Unit）６およびモータジェネレータ７を備えている。コンバータ３はＤＣ／ＤＣコンバータであり、ＰＤＵ６はインバータである。コンバータ３およびＰＤＵ６は、ＥＣＵ８によって制御されている。

バッテリ２の電力は、コンバータ３およびＰＤＵ６を介してモータジェネレータ７に供給される。モータジェネレータ７は、走行用の駆動力源であり、バッテリ２から電力の供給を受けて駆動し、電気自動車１の車輪を回転させる。モータジェネレータ７は、電気自動車１の減速時には発電機として作動し、車輪に対して制動力を与えると共に回生電力を発生する。回生電力は、ＰＤＵ６およびコンバータ３を介してバッテリ２に供給（蓄電）される。

コンバータ３は、複数の電圧変換部１５Ａ～１５Ｄを並列に接続した多相コンバータである。コンバータ３は、１次側正極線１６と、２次側正極線１７と、第１～第４電圧変換部１５Ａ～１５Ｄと、負極線１８と、を備えている。第１～第４電圧変換部１５Ａ～１５Ｄは、１次側正極線１６および２次側正極線１７の間において並列に接続されている。

１次側正極線１６の一端には１次側正端子２１が設けられ、負極線１８の一端には１次側負端子２２が設けられている。１次側正端子２１及び１次側負端子２２は、コンバータ３の１次側接続部２３を形成し、バッテリ２の正極及び負極に接続されている。２次側正極線１７の一端には２次側正端子２５が設けられ、負極線１８の他端には２次側負端子２６が設けられている。２次側正端子２５及び２次側負端子２６は、コンバータ３の２次側接続部２７を形成し、ＰＤＵ６に接続されている。

第１～第４電圧変換部１５Ａ～１５Ｄは、リアクトル３１及びダイオード３２と、電力線におけるリアクトル３１及びダイオード３２の間の部分と負極線１８とを接続するスイッチング素子３３と、を備え、昇圧チョッパ回路を構成している。リアクトル３１及びダイオード３２は、１次側正極線１６と２次側正極線１７とを接続する電力線上に１次側正極線１６側から順に直列に設けられている。２次側正極線１７と負極線１８との間には、平滑用の２次側コンデンサ３５が接続されている。

第１～第４電圧変換部１５Ａ～１５Ｄに含まれる全てのダイオード３２及びスイッチング素子３３は、１つのパワーモジュール（半導体モジュール、スイッチング部）３７として集積されている。パワーモジュール３７は、ダイオード３２及びスイッチング素子３３を支持する基板と、ダイオード３２及びスイッチング素子３３を覆ってパワーモジュール３７の外形を形成するモールド樹脂と、を備えている。

パワーモジュール３７は、第１電圧変換部１５Ａに対応した正極の１次側の端子である第１正端子４１と、第２電圧変換部１５Ｂに対応した正極の１次側の端子である第２正端子４２と、第３電圧変換部１５Ｃに対応した正極の１次側の端子である第３正端子４３と、第４電圧変換部１５Ｄに対応した正極の１次側の端子である第４正端子４４と、正極の２次側の端子である第５正端子４５と、負極線１８と接続する負端子４６と、各スイッチング素子３３に対応する複数の接点を有して各スイッチング素子３３への駆動信号が入力される駆動信号端子４７と、を備えている。

負極線１８には、第１電流センサ４８が設けられ、各相の電圧変換部１５の電力線には、各相を流れる電流を検出する第２電流センサ４９が設けられている。第１電流センサ４８及び第２電流センサ４９は、検出対象である回路と電気的接点を有さないホール型の電流センサである。

コンバータ３は、ＥＣＵ８からの信号を受けて各スイッチング素子３３のオンオフを制御するコンバータＥＣＵ５１（制御装置）を備えている。コンバータＥＣＵ５１は、ゲートドライバ５２を介して各スイッチング素子３３に制御信号を出力する。ゲートドライバ５２は、コンバータＥＣＵ５１から出力される制御信号に対応した駆動信号を各スイッチング素子３３に出力し、各スイッチング素子３３を駆動する。

各電圧変換部１５は、コンバータＥＣＵ５１からの信号に応じたスイッチング素子３３のオンオフによって電圧を昇圧し、２次側に供給する。コンバータＥＣＵ５１は、ＥＣＵ８からの信号、ならびに第１電流センサ４８及び第２電流センサ４９からの信号に応じて、駆動する電力変換部の数、ならびに各スイッチング素子３３のオンオフの位相及びデューティ比を決定する。

次に、コンバータ３の構造について説明する。
図２に示すように、コンバータ３の外殻は、ケース６０によって構成されている。ケース６０は、例えばアルミニウム等の金属材料によって形成されている。ケース６０は、図中上下方向の厚さを抑えた偏平状をなしている。以下、図中上下方向（厚さ方向、例えば車載時における上下方向）をＺ方向、Ｚ方向に直交する第１の方向（例えば車載時における左右方向）をＸ方向、Ｚ方向及びＸ方向に直交する第２の方向（例えば車載時における前後方向）をＹ方向と称する。

ケース６０は、開口端同士を突き合わせる箱形の第１ケース６３および第２ケース６４を備えている。ケース６０は、第１ケース６３および第２ケース６４の間に収容空間を形成している。第１ケース６３および第２ケース６４の一方（実施形態では図中下側の第１ケース６３）は、平板状の底部６１（第１部材、搭載部）と、底部６１の外周部から図中上方に起立した側壁部６２と、を備えている。

底部６１は、Ｘ方向及びＹ方向を含む平面に沿う平板状をなし、Ｙ方向の幅に対してＸ方向の幅が広い長方形状に形成されている。以下、底部６１の図中右側の領域を第１領域７３、底部６１の図中左側の領域を第２領域７４と称する。第１領域７３には、図中右側の側壁部６２よりもＸ方向の外側に張り出す延長部７１が設けられている。

底部６１の第１領域７３には、図中上方に変位した凹部７５が形成されている。凹部７５の図中下方には、底部６１と平行なカバー７７が取り付けられている。カバー７７は、凹部７５と協働して第１流路７８を形成している。第１流路７８は、Ｘ方向に延びている。第１流路７８は、Ｙ方向で上流側と下流側とに仕切られている。第１流路７８の上流側および下流側の各々には、冷媒導入部８１および冷媒導出部８２が連なっている。冷媒導入部８１および冷媒導出部８２は、底部６１の延長部７１に設けられている。

第２領域７４の図中上方には、間隔を空けて支持板８８が配置されている。支持板８８は、底部６１側（図中下側）を向く第１面（搭載面）８８Ａと、底部６１と反対側（図中上側）を向く第２面（第２搭載面）８８Ｂと、を有する板状に形成されている。支持板８８の第１面８８Ａ側には２次側コンデンサ３５が配置され、支持板８８の第２面８８Ｂ側にはパワーモジュール３７が配置されている。

支持板８８の内部には、第２流路９１が形成されている。第２流路９１は、第１流路７８に対して、図中上方にオフセットしている。第２流路９１は、Ｘ方向に延びている。第２流路９１は、Ｙ方向で上流側と下流側とに仕切られている。第２流路９１は、支持板８８の図中左側の端部で上流側と下流側とを連通させている。第２流路９１は、上流側および下流側が図中左側の端部で折り返すように形成されている。第２流路９１は、上流側および下流側の図中右側の端部が、第１流路７８の上流側および下流側の図中左側の端部に各々連通している。

第１流路７８および第２流路９１は、冷却媒体が流通する一連の媒体流路９３を形成している。冷却媒体は、例えば水である。冷媒導入部８１および冷媒導出部８２は、ホース等を介して冷却媒体の循環回路（不図示）に接続されている。冷媒導入部８１は、前記循環回路から冷却媒体の供給を受ける。冷媒導出部８２は、前記循環回路に冷却媒体を戻す。冷却媒体は、冷媒導入部８１、第１流路７８の上流側、第２流路９１、第１流路７８の下流側、および冷媒導出部８２、の順にこれらを通過して流れる。

図１を併せて参照し、第１領域７３の図中上面には、第１～第４電圧変換部１５Ａ～１５Ｄに対応する複数のリアクトル３１が配置されている。複数のリアクトル３１は、Ｙ方向に並んで配置されている。各リアクトル３１は、軸線がＸ方向に延びるように配置されている。例えば、Ｙ方向で隣り合うリアクトル３１は、環状の鉄心を共有している。

各リアクトル３１は、第１領域７３の図中上面と接触している。第１領域７３の図中上面には、各リアクトル３１の巻き線部分を嵌合させる受容凹部９５が形成されている。各リアクトル３１の一部が受容凹部９５に嵌合することによって、各リアクトル３１と底部６１との接触面積が増し、各リアクトル３１と底部６１との熱伝達が促進される。

図２、図３を参照し、支持板８８の第１面８８Ａに配置される２次側コンデンサ３５は、支持板８８と平行な平板状をなしている。２次側コンデンサ３５は、図中上面が支持板８８の第１面８８Ａに高熱伝導性シート（以下、単に熱伝導シート１０１という。）１０１を介して接触している。支持板８８、２次側コンデンサ３５および熱伝導シート１０１を含んで、一体のコンデンサ組立体（電気部品組立体）３５Ｋが構成されている。

以下、２次側コンデンサ３５の図中上面を支持板８８に対する対向面３５Ａと称する。２次側コンデンサ３５は、支持板８８と反対側の図中下面が、底部６１の第２領域７４の図中上面に接触するように配置してもよい。すなわち２次側コンデンサ３５は、支持板８８の第１面８８Ａと第２領域７４の図中上面との間に配置され、支持板８８及び第２領域７４の両方に面接触して、放熱性能を高めてもよい。この場合、２次側コンデンサ３５の図中下面も、熱伝導シート１０１を介して底部６１の図中上面に接触してもよい。

支持板８８の第２面８８Ｂに配置されるパワーモジュール３７は、モールド樹脂によって外殻が形成されている。パワーモジュール３７は、図中上下方向の厚さを抑えた偏平状をなしている。パワーモジュール３７の図中上面側には、ゲートドライバ５２が固定されている。ゲートドライバ５２は、プリント基板及び素子から形成された平板状の電子部品であり、ゲートドライブ回路を構成する。ゲートドライバ５２は、パワーモジュール３７と平行な平板状をなしている。互いに結合されたパワーモジュール３７及びゲートドライバ５２は、ＩＰＭ（Intelligent Power Module）を構成している。

ゲートドライバ５２の図中上面側には、コンバータＥＣＵ５１を支持するための支持部材９７が配置されている。支持部材９７は、絶縁性の樹脂材料によって形成されている。
コンバータＥＣＵ５１は、プリント基板及び素子によって形成された平板状の電子制御装置（ＥＣＵ）である。コンバータＥＣＵ５１は、ゲートドライバ５２と平行な平板状をなしている。
２次側コンデンサ３５、支持板８８、パワーモジュール３７、ゲートドライバ５２、支持部材９７およびコンバータＥＣＵ５１は、底部６１の第２領域７４の図中上面側でＺ方向に積層され、例えば一体のユニットを構成している。

図４を併せて参照し、２次側コンデンサ３５は、Ｚ方向の厚さを抑えた偏平な直方体状のコンデンサケース３６を備えている。コンデンサケース３６は、例えば絶縁樹脂材料によって形成されている。コンデンサケース３６は、支持板８８の第１面８８Ａに配置され、外周側に突出する締結部３６ａが支持板８８にボルトＢによって締結されている。コンデンサケース３６ひいては２次側コンデンサ３５は、支持板８８の第１面８８Ａに面接触していることが好ましい。実施形態の２次側コンデンサ３５は、発熱素子であるコンデンサ本体３５ｂを複数備え、これらを対向面３５Ａに沿う面沿い方向に並べている。複数のコンデンサ本体３５ｂは、Ｘ方向に３つ、Ｙ方向に２つの計６つが格子状に配列されている。

２次側コンデンサ３５の対向面３５Ａと支持板８８の第１面８８Ａとの間には、２次側コンデンサ３５の対向面３５Ａの全面に渡るように、熱伝導シート１０１が配置されている。熱伝導シート１０１は、例えばアクリルやシリコン等からなり、高い伝熱特性と柔軟性とを有している。この熱伝導シート１０１によって、冷却器（支持板８８）に対する発熱モジュール（２次側コンデンサ３５）の放熱経路を確保している。このため、耐熱性の低いコンデンサであっても積極的な冷却を可能として温度を上がり難くしている。なお、コンデンサ組立体３５Ｋを組み立てる際、熱伝導シート１０１（分割シート１０２）を予め配置するので、支持板８８の第１面８８Ａおよび２次側コンデンサ３５の対向面３５Ａの何れでもよく、かつ第１面８８Ａおよび対向面３５Ａに振り分けて配置してもよい。

２次側コンデンサ３５と支持板８８との間には、部品公差に基づく隙間が必要となるが、空気の熱伝導率は低いため、前記隙間を埋めるための介在物が必要となる。そこで、介在物として柔らかく形状追従性がある放熱シート（熱伝導シート１０１）を用いることで、実質的に隙間をなくして２次側コンデンサ３５の放熱（冷却）性能を確保している。

図５のグラフを参照し、熱伝導シート１０１を用いて２次側コンデンサ３５を積極的に冷却するにあたり、熱伝導シート１０１の圧縮後のサイズと放熱性能およびシート反力との間には以下の関係がある。
すなわち、熱伝導シート１０１のサイズ（圧縮面積、図中ＴＰ面積）が大きいと、２次側コンデンサ３５の放熱性能は高くなる。換言すれば、熱伝導シート１０１のサイズが大きいと、コンバータ３使用時の２次側コンデンサ３５の温度が低く抑えられる（図中線Ｃ１参照）。コンバータ３使用時の２次側コンデンサ３５の温度を図中左側の縦軸に示している。

熱伝導シート１０１の圧縮後のサイズは、スクエア形、スター形、非分割の順に大きくなる。非分割とは、全コンデンサ本体３５ｂを包括するように２次側コンデンサ３５の全面に渡るように設けた一枚の大判シートである（図４（ｃ）の熱伝導シート１０１Ｃに相当）。スクエア形は図４（ｂ）の熱伝導シート１０１Ｂ、スター形は図４（ａ）の熱伝導シート１０１Ａにそれぞれ相当するが、これらの詳細については後述する。

熱伝導シート１０１のサイズが大きいと、シート反力も大きくなる（図中線Ｃ２参照）。シート反力に相当するケース最大主応力を図中右側の縦軸に示している。シート反力が大きいと、熱伝導シート１０１を必要寸法まで潰せなくなる虞がある。つまり、熱伝導シート１０１を必要寸法まで潰す前に、コンデンサケース３６の締結部３６ａ等を破損させる虞がある。これは、熱伝導シート１０１が非分割の場合に特に懸念される。

図７を参照し、実施形態では、熱伝導シート１０１を圧縮する際のシート反力を抑えるために、熱伝導シート１０１を、前記対向面３５Ａおよび第１面８８Ａに沿う面沿い方向で６つの分割シート１０２に分割している。これら複数の分割シート１０２は、シート圧縮前（図７（ａ）に符号１０２ｆで示す）において、規定の隙間ｓ１ｆを空けて配置される。複数の分割シート１０２は、シート圧縮後（図７（ｂ）に符号１０２ｇで示す）にも、シート間の隙間ｓ１ｇが残存する設定であり、かつシート角部の周囲にも隙間ｓ２ｇが生じる。このため、熱伝導シート１０１全体の圧縮面積は、隙間ｓ１ｇ，ｓ２ｇ分だけ小さくなる。

また、複数の分割シート１０２は、隙間ｓ１ｆを空けて配置されることで、シート圧縮時において、シート配置領域の内側でも、各分割シート１０２の面方向の広がりを許容する。このため、複数の分割シート１０２を用いることで、非分割シートを用いる場合に比べて、圧縮面積が小さくなることも相まって、圧縮時のシート反力が抑えられる。

各分割シート１０２は、２次側コンデンサ３５の各コンデンサ本体３５ｂと平面視で重なるように、サイズおよび配置が設定されている。すなわち、複数の分割シート１０２は、Ｘ方向に３つ、Ｙ方向に２つの計６つが格子状に配列されている。複数の分割シート１０２は、製造性を考慮して相互に同一形状であることが好ましい。

複数の分割シート１０２を配置する場合、シート間の隙間ｓ１ｆが大きいと、各分割シート１０２の圧縮後にもシート間に想定以上の隙間ｓ１ｇが残ってしまう。この場合、２次側コンデンサ３５と支持板８８との間に空間領域（熱伝導シート１０１が存在しない領域）を増やすこととなり、２次側コンデンサ３５の放熱性能を低下させてしまう。一方、シート間の隙間ｓ１ｆが小さいと、シート圧縮時に隣接するシート同士の干渉が生じることがあり、シート反力を想定以上に増加させてしまう。

圧縮前後の分割シート１０２の変化について、本出願人が鋭意検討した結果、以下の知見を得た。
図４（ｂ）、図６（ｂ）を参照し、まず、単に矩形状とした複数の分割シート１０２Ｂを格子状に並べて２次側コンデンサ３５および支持板８８の間に挟み込むことを想定する。分割シート１０２Ｂの配置後、２次側コンデンサ３５と支持板８８とを外周側の締結部３６ａにおいて締結固定すると、２次側コンデンサ３５および支持板８８の間で分割シート１０２Ｂが厚さ方向で圧し潰される（圧縮される）。圧縮前の分割シート１０２Ｂｆに対し、圧縮後の分割シート１０２Ｂｇは、平面視で矩形状から円形状に近付くように変形する。

換言すれば、圧縮後の分割シート１０２Ｂは、平面視形状の中心位置Ｐ１から放射状に広がるように（外周側に凸の湾曲状をなすように）変形する。ここで、分割シート１０２は、平面視形状の中心位置Ｐ１からの距離が短い部位ほど、圧縮後の外周側への広がりが大きい。矩形状の分割シート１０２Ｂであれば、４辺の長さ方向（周方向）の中央位置Ｐ２に近いほど、圧縮後の外周側への広がりが大きい。

矩形状の分割シート１０２Ｂは、圧縮前に直線状だった４辺が、圧縮後には各々外周側に凸の湾曲状に変化する。この場合、圧縮前の分割シート１０２Ｂ間の隙間ｓ１ｆが小さいと、圧縮後には隣り合う分割シート１０２Ｂの湾曲した辺同士が干渉し合い、シート反力を想定以上に増加させてしまう。
一方、隣り合う分割シート１０２Ｂ同士が干渉しないように、圧縮前の分割シート１０２Ｂ間の隙間ｓ１ｆを単に大きくしてしまうと、圧縮後にも隣り合う分割シート１０２Ｂの間に空間領域（熱伝導シート１０１が存在しない領域）が大きく残ることとなり、２次側コンデンサ３５の放熱性能を低下させてしまう。

図４（ａ）、図６（ａ）を参照し、実施形態の分割シート１０２Ａは、平面視形状を単に矩形状とするのではなく、矩形状の４辺に相当する部位をシート内周側に凹むように湾曲（又は屈曲）させた凹部１０３としている。換言すれば、実施形態の分割シート１０２Ａは、平面視形状が概略星型の矩形状（四芒星形状）をなしている。これにより、シート圧縮時における隣り合う分割シート１０２Ａ同士の干渉を、凹部１０３の設定により抑え、シート反力の意図せぬ増加を抑えている。実施形態では、前記した概略星型の分割シート１０２Ａをスター形、図４（ｂ）、図６（ｂ）に示す比較例としての分割シート１０２Ｂをスクエア形、と称する。

図５のグラフに戻り、実施形態のスター形の分割シート１０２Ａは、比較例のスクエア形の分割シート１０２Ｂよりも圧縮後のサイズが大きく、２次側コンデンサ３５の放熱性能を高めているといえる。実施形態のスター形の分割シート１０２Ａは、比較例のスクエア形の分割シート１０２Ｂよりも圧縮後のサイズが大きい分、シート反力が大きいが（図中線Ｃ２参照）、非分割シートに比べると大幅にシート反力が小さく、分割シート１０２Ａを十分に圧縮可能である。

図８を参照し、圧縮前の分割シート１０２Ａにおいて、平面視形状の４つの角部に相当する部位を、シート外周側に凸の凸部１０４とすると、圧縮前の分割シート１０２Ａの平面視形状の外周縁には、凸部１０４と凹部１０３とが周方向で交互に並んで配置されている。
分割シート１０２Ａは、平面視で各凹部１０３のシート外周側を閉じるように仮想線（直線）１０３ａを描き、各凹部１０３に対応する四つの仮想線１０３ａを相互に繋いだとき、平面視で矩形状が形成される。前記仮想線１０３ａは、シート周方向で隣り合う一対の凸部１０４に渡る接線に相当し、後述する直線Ｌ１と平行もしくは一致する直線である。

圧縮前の分割シート１０２Ａにおいて、４つの凹部１０３の湾曲度合いは、例えば以下の通りである。
すなわち、例えば平面視形状の縦寸法および横寸法の比が約４：５の分割シート１０２において、縦方向両側の各凹部１０３の深さは、それぞれ縦寸法の５～１０％、横方向両側の各凹部１０３の深さは、それぞれ横寸法の５～１０％である。

図中線Ｌ１は、図中上下に隣接する凸部１０４を通過する直線、線Ｌ２は、シート中心位置Ｐ１を通り直線Ｌ１と平行な直線、をそれぞれ示している。直線Ｌ１が通る凸部１０４間の凹部１０３は、長さ方向（シート周方向）の中央位置Ｐ２に近付くほど、直線Ｌ２との距離が短くなる。すなわち、凹部１０３は、長さ方向の中央位置Ｐ２が最深部である。

図７を併せて参照し、上記形状の分割シート１０２Ａは、２次側コンデンサ３５の締結後（シート圧縮後）に所望の矩形状になるように、初期形状（圧縮前形状）を設定している。
図７（ａ）を参照し、シート圧縮前の分割シート１０２Ａを四芒星形状とすることで、圧縮により潰した際の形状を所望の矩形状に近似させている。
図７（ｂ）を参照し、シート圧縮後における分割シート１０２Ａ間の隙間ｓ１ｇは、金型公差等を含んでもシート同士が干渉しないように、例えば１ｍｍ弱に設定している。

なお、分割シート１０２Ａの平面視形状の角部は、隣り合う角部の間で隙間ｓ２ｇが生じることを抑えるためには、丸みがなく尖った角部であることが好ましい。しかし、シートカット金型の都合上、角部は円弧状に面取りしている。このため、分割シート１０２Ａの平面視形状の角部周辺には、角部を面取りすることによって、熱伝導シート１０１が存在しない空間領域（隙間ｓ２ｇ）が存在している。

実施形態では、２次側コンデンサ３５における冷却が必要な複数のコンデンサ本体３５ｂの直上に、各コンデンサ本体３５ｂと平面視で重なる最小の必要面積を有する分割シート１０２を配置する。これにより、各分割シート１０２を介して各コンデンサ本体３５ｂの放熱性能を確保している。
そして、各分割シート１０２を前記スター形とすることで、各分割シート１０２を潰した際に、隣り合う分割シート１０２同士が干渉しない設定とし、かつこれらの分割シート１０２間における平面視の隙間ｓ１ｇを狭める設定とする。

これにより、隣り合う分割シート１０２同士が干渉することによるシート反力の増加を抑えるとともに、シート圧縮面積を可及的に確保して高放熱性を実現することができる。すなわち、熱伝導シート１０１の熱成立性を保ったまま（必要放熱面積を保ったまま）、熱伝導シート１０１の圧縮荷重（シート反力）を低減することができる。

以上説明したように、上記実施形態における電気部品組立体の放熱構造は、冷却器としての支持板８８と、前記支持板８８の第１面８８Ａに配置される２次側コンデンサ３５と、前記２次側コンデンサ３５の前記支持板８８側の対向面３５Ａと前記支持板８８の第１面８８Ａとの間に配置される熱伝導シート１０１と、を備え、前記２次側コンデンサ３５および支持板８８で前記熱伝導シート１０１を挟圧した状態に組み付けられるコンデンサ組立体３５Ｋの放熱構造であって、前記熱伝導シート１０１は、平面視形状を部分的に構成する複数の分割シート１０２を備え、前記分割シート１０２の各々は、前記２次側コンデンサ３５および支持板８８に挟圧される前の状態において、平面視形状の外周縁に、シート外周側に凸の凸部１０４と、シート内周側に凹の凹部１０３と、をそれぞれ複数備え、前記凸部１０４と凹部１０３とは、前記分割シート１０２の平面視形状の周方向で交互に並んで配置されている。

この構成によれば、複数の分割シート１０２の各々が、平面視で概略星型の多角形状（芒星形状）に形成される。これら複数の分割シート１０２を、各々の凹部１０３同士が隣接するように並べて、２次側コンデンサ３５および支持板８８の間に配置する。この状態で、２次側コンデンサ３５および支持板８８を互いに締結等により圧接させると、２次側コンデンサ３５および支持板８８に複数の分割シート１０２が挟圧されて圧し潰される。このとき、各分割シート１０２は、平面視形状の中心位置Ｐ１から放射状に広がるように変形する。特に外周縁の凹部１０３においては、平面視形状の外周側へ大きく広がるように変形する。このため、２次側コンデンサ３５および支持板８８を組み付けて分割シート１０２を圧縮した状態では、外周縁の凹部１０３が直線状に変化して、分割シート１０２を概略多角形状に変化させる。この形状変化を見込んで複数の分割シート１０２を配置することで、シート反力の意図しない増加を抑制することができる。また、シート圧縮後における隣り合う分割シート１０２間の隙間ｓ１ｇを減少させて（熱伝導シート１０１全体の圧縮面積を可及的に広げて）、２次側コンデンサ３５の放熱性能を高めることができる。

上記実施形態における電気部品組立体の放熱構造は、前記２次側コンデンサ３５は、前記対向面３５Ａに沿う面沿い方向に並ぶ複数のコンデンサ本体３５ｂを備え、前記複数の分割シート１０２は、前記複数のコンデンサ本体３５ｂにそれぞれ平面視で重なるように配置されている。
この構成によれば、熱源であるコンデンサ本体３５ｂの直近に分割シート１０２を配置可能となり、コンデンサ本体３５ｂの熱が分割シート１０２を介して効率よく支持板８８に放熱される。これにより、コンデンサ本体３５ｂの放熱性能を高めることができる。

上記実施形態における電気部品組立体の放熱構造は、前記コンデンサ本体３５ｂはコンデンサ素子であり、前記支持板８８における前記第１面８８Ａと反対側の第２第２面８８Ｂには、半導体素子を含むパワーモジュール３７が配置されている。
この構成によれば、支持板８８におけるコンデンサ素子と反対側に半導体素子を配置することで、半導体素子に対するコンデンサ素子の熱影響を抑えながら、半導体素子の放熱も支持板８８によって行うことができる。

上記実施形態における電気部品組立体の放熱構造は、前記凹部１０３は、前記凹部１０３における前記周方向の中央位置Ｐ２に近いほど、前記平面視形状の中心位置Ｐ１に近付くように形成されている。
この構成によれば、凹部１０３における周方向の中央位置Ｐ２が、分割シート１０２の平面視形状の中心位置Ｐ１に最も近くなるので、分割シート１０２の挟圧時における変形代を確保しやすくなる。すなわち、分割シート１０２が平面視形状の中心位置Ｐ１から放射状に広がるように変形する際、凹部１０３のシート外周側への広がり代を確保しやすくなる。このため、分割シート１０２を十分に圧し潰して２次側コンデンサ３５と支持板８８とを密接させることができる。

上記実施形態における電気部品組立体の放熱構造は、前記分割シート１０２の平面視形状の外周縁は、四つの前記凸部１０４と四つの前記凹部１０３とが交互に並んで形成され、個々の前記凹部１０３のシート外周側を閉じるように仮想線１０３ａを描き、前記四つの凹部１０３に対応する四つの前記仮想線１０３ａを相互に繋いだとき、平面視で矩形状が形成される。
この構成によれば、分割シート１０２が２次側コンデンサ３５および支持板８８に挟圧されて変形すると、外周縁の凹部１０３が直線状に変化して分割シート１０２を概略矩形状に変化させる。これにより、分割シート１０２が挟圧されて変形した際、２次側コンデンサ３５および支持板８８の間に複数の分割シート１０２を敷き詰めた状態を容易に形成することができる。

上記実施形態における熱伝導シート（分割シート１０２）は、冷却器としての支持板８８と２次側コンデンサ３５との間に配置されて、前記２次側コンデンサ３５および支持板８８に挟圧される熱伝導シートであって、前記２次側コンデンサ３５および支持板８８に挟圧される前の状態において、平面視形状の外周縁に、シート外周側に凸の凸部１０４と、シート内周側に凹の凹部１０３と、をそれぞれ複数備え、前記凸部１０４と凹部１０３とは、平面視形状の周方向で交互に並んで配置されている。

この構成によれば、熱伝導シート（分割シート１０２）が、平面視で概略星型の多角形状（芒星形状）に形成される。この熱伝導シートを２次側コンデンサ３５および支持板８８の間に配置して挟圧すると、熱伝導シートは、平面視形状の中心位置から放射状に広がるように変形する。特に外周縁の凹部１０３においては、平面視形状の外周側へ大きく広がるように変形する。このため、２次側コンデンサ３５および支持板８８を組み付けて熱伝導シートを圧縮した状態では、熱伝導シートの外周縁の凹部１０３が直線状に変化して、熱伝導シートを概略多角形状に変化させる。この形状変化により、熱伝導シートを配置形状に合わせて配置しやすくすることができる。

上記実施形態における電気部品組立体の製造方法は、冷却器としての支持板８８と、前記支持板８８の第１面８８Ａに配置される２次側コンデンサ３５と、前記２次側コンデンサ３５の前記支持板８８側の対向面３５Ａと前記支持板８８の第１面８８Ａとの間に配置される熱伝導シート１０１と、を備え、前記２次側コンデンサ３５および支持板８８で前記熱伝導シート１０１を挟圧した状態に組み付けられるコンデンサ組立体３５Ｋの製造方法であって、前記熱伝導シート１０１の平面視形状を部分的に構成する複数の分割シート１０２を形成するとともに、各分割シート１０２の平面視形状の外周縁にはシート内周側に凹の凹部１０３を形成する第一工程と、複数の前記分割シート１０２を前記支持板８８の第１面８８Ａおよび前記２次側コンデンサ３５の対向面３５Ａの少なくとも一方に配置するとともに、前記各分割シート１０２の凹部１０３同士を隣り合わせて配置する第二工程と、前記２次側コンデンサ３５および支持板８８で複数の前記分割シート１０２を挟圧するとともに、隣り合う前記凹部１０３を直線状に変化させる第三工程と、を備えている。

この構成によれば、平面視形状の外周縁に凹部１０３を有する複数の分割シート１０２を、各々の凹部１０３同士が隣接するように並べて、２次側コンデンサ３５および支持板８８の間に配置して挟圧すると、各分割シートは、平面視形状の中心位置から放射状に広がるように変形する。特に外周縁の凹部１０３においては、平面視形状の外周側へ大きく広がるように変形する。このため、２次側コンデンサ３５および支持板８８を組み付けて分割シート１０２を圧縮した状態では、外周縁の凹部１０３が直線状に変化して、分割シート１０２を概略多角形状に変化させる。この形状変化を見込んで複数の分割シート１０２を配置することで、シート反力の意図しない増加を抑制することができる。また、シート圧縮後における隣り合う分割シート１０２間の隙間ｓ１ｇを減少させて（熱伝導シート１０１全体の圧縮面積を可及的に広げて）、２次側コンデンサ３５の放熱性能を高めることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、冷却器は冷却水路を有する水冷式の支持板８８に限らず、放熱フィンを有する空冷式の冷却器でもよい。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、実施形態の構成要素を周知の構成要素に置き換える等、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

３５ ２次側コンデンサ（発熱素子）
３５Ａ 対向面
３５ｂ コンデンサ本体（発熱素子）
３５Ｋ コンデンサ組立体（電気部品組立体）
３７ パワーモジュール（第２発熱素子）
８８ 支持板（冷却器）
８８Ａ 第１面（搭載面）
１０１ 熱伝導シート
１０２ 分割シート（熱伝導シート）
１０３ 凹部
１０３ａ 仮想線
１０４ 凸部
Ｐ１ 平面視形状の中心位置
Ｐ２ 凹部の中央位置

Claims (7)

1. 冷却器（８８）と、
   前記冷却器（８８）の搭載面（８８Ａ）に配置される発熱素子（３５）と、
   前記発熱素子（３５）の前記冷却器（８８）側の対向面（３５Ａ）と前記冷却器（８８）の搭載面（８８Ａ）との間に配置される熱伝導シート（１０１）と、を備え、
   前記発熱素子（３５）および冷却器（８８）で前記熱伝導シート（１０１）を挟圧した状態に組み付けられる電気部品組立体（３５Ｋ）の放熱構造であって、
   前記熱伝導シート（１０１）は、平面視で複数に分割された複数の分割シート（１０２）を備え、
   前記分割シート（１０２）の各々は、前記発熱素子（３５）および冷却器（８８）に挟圧される前の状態において、平面視形状の外周縁に、シート外周側に凸の凸部（１０４）と、シート内周側に凹の凹部（１０３）と、をそれぞれ複数備え、
   前記凸部（１０４）と凹部（１０３）とは、前記分割シート（１０２）の平面視形状の周方向で交互に並んで配置されている、電気部品組立体の放熱構造。
2. 前記発熱素子（３５）は、前記対向面（３５Ａ）に沿う面沿い方向に並ぶ複数の発熱素子（３５ｂ）を備え、
   前記複数の分割シート（１０２）は、前記複数の発熱素子（３５ｂ）にそれぞれ平面視で重なるように配置されている、請求項１に記載の電気部品組立体の放熱構造。
3. 前記発熱素子（３５ｂ）はコンデンサ素子であり、
   前記冷却器（８８）における前記搭載面（８８Ａ）と反対側の第２搭載面（８８Ｂ）には、半導体素子を含む第２発熱素子（３７）が配置されている、請求項２に記載の電気部品組立体の放熱構造。
4. 前記凹部（１０３）は、前記凹部（１０３）における前記周方向の中央位置（Ｐ２）に近いほど、前記平面視形状の中心位置（Ｐ１）に近付くように形成されている、請求項１から３の何れか一項に記載の電気部品組立体の放熱構造。
5. 前記分割シート（１０２）の平面視形状の外周縁は、四つの前記凸部（１０４）と四つの前記凹部（１０３）とが交互に並んで形成され、
   個々の前記凹部（１０３）のシート外周側を閉じるように仮想線（１０３ａ）を描き、前記四つの凹部（１０３）に対応する四つの前記仮想線（１０３ａ）を相互に繋いだとき、平面視で矩形状が形成される、請求項１から４の何れか一項に記載の電気部品組立体の放熱構造。
6. 冷却器（８８）と発熱素子（３５）との間に配置されて、前記発熱素子（３５）および冷却器（８８）に挟圧される熱伝導シート（１０２）であって、
   前記発熱素子（３５）および冷却器（８８）に挟圧される前の状態において、平面視形状の外周縁に、シート外周側に凸の凸部（１０４）と、シート内周側に凹の凹部（１０３）と、をそれぞれ複数備え、
   前記凸部（１０４）と凹部（１０３）とは、平面視形状の周方向で交互に並んで配置されている、熱伝導シート。
7. 冷却器（８８）と、
   前記冷却器（８８）の搭載面（８８Ａ）に配置される発熱素子（３５）と、
   前記発熱素子（３５）の前記冷却器（８８）側の対向面（３５Ａ）と前記冷却器（８８）の搭載面（８８Ａ）との間に配置される熱伝導シート（１０１）と、を備え、
   前記発熱素子（３５）および冷却器（８８）で前記熱伝導シート（１０１）を挟圧した状態に組み付けられる電気部品組立体（３５Ｋ）の製造方法であって、
   前記熱伝導シート（１０１）の平面視で複数に分割された複数の分割シート（１０２）を形成するとともに、各分割シート（１０２）の平面視形状の外周縁にはシート内周側に凹の凹部（１０３）を形成する第一工程と、
   複数の前記分割シート（１０２）を前記冷却器（８８）の搭載面（８８Ａ）および前記発熱素子（３５）の対向面（３５Ａ）の少なくとも一方に配置するとともに、前記各分割シート（１０２）の凹部（１０３）同士を隣り合わせて配置する第二工程と、
   前記発熱素子（３５）および冷却器（８８）で複数の前記分割シート（１０２）を挟圧するとともに、隣り合う前記凹部（１０３）を埋めるように複数の前記分割シート（１０２）の外周縁形状を変化させる第三工程と、を備えている、電気部品組立体の製造方法。

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